CN102769807B

CN102769807B - 中心化光源正交频分复用无源光网络系统和传输方法

Info

Publication number: CN102769807B
Application number: CN201210236411.1A
Authority: CN
Inventors: 汤磊; 伍仕宝; 李玉龙; 鹿宏柯
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2032-07-10
Also published as: CN102769807A

Abstract

本发明涉及一种中心化光源正交频分复用无源光网络系统和传输方法。系统中采用1个中央局端，经过两个掺铒光纤放大器，通过两路光纤链路连接远端节点，而远端节点连接N个由两个光网络单元组成的光网络单元组。其中，中央局端由2个外腔半导体激光器、2个梳状光谱发生器、N 2个马赫曾德调制器、N2个上行信号接收器、N2个环行器和两个N1循环阵列波导光栅组成；远端节点只包含2个1N循环阵列波导光栅。中央局端采用梳状光谱发生器，光源得到了集中式管理同时成本也得到了降低。本发明中采用两个工作在不同波段的梳状光谱发生器和交叉调制光网络单元组，不但同时实现了中央局端光源集中化和上下行业务传输串扰噪声的降低，并且使系统在成本和性能之间达到了均衡。

Description

中心化光源正交频分复用无源光网络系统和传输方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体是涉及一种中心化光源正交频分复用无源光网络（OFDM -PON）系统和传输方法。

背景技术

接入网作为用户端和城域网/骨干网的桥梁，发展迅速，特别是光接入网。近年来，EPON、GPON、Hybrid WDM/TDM-PON、OFDM-PON等一系列光接入网的概念快速发展。基于光正交频分复用(OFDM)的接入网技术能够灵活地进行时域和频域资源的划分，已经引起众多研究人员和通信设备商的关注。光OFDM频谱效率高，容量大，可以实现不同粒度的资源调度，能够满足不同业务的服务质量(QOS)和带宽需求。基于光OFDM的接入网不仅可以实现大容量的光接入，而且能够实现无线和有线接入方式的无缝融合、还可以兼容现有光接入网，实现动态可重构网络进而减少成本。此外，它在长距离接入方面也有广阔的应用前景。波分复用无源光网络WDM-PON技术可以在不改变物理基础架构的情况下升级带宽，大幅度提升网络的传输容量，实现虚拟的点对点传输，具有天然的安全性。本发明利用现有的WDN-PON的优势，结合光OFDM的优点，对系统的架构进行了合理布局，系统不仅可以实现光源的集中化管理以减少成本，而且可以减少光纤链路的串扰噪声和瑞利散射对信号的影响。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供了一种中心化光源正交频分复用无源光网络（OFDM-PON）系统和传输方法，能有效地实现光源中心化管理同时减少串扰噪声和瑞利散射的影响。

为达到上述目的，本发明的构思是：中央局端CO采用两个外腔半导体激光器来驱动两个梳状光谱发生器OFCG，产生处于不同波段的光载波实现光源中心化管理；光网络单元组ONU Group中的两个光网络单元采用交叉调制方式可以实现光网络单元的无色化，大大降低系统的成本同时降低信号的串扰。

根据上述发明构思，本发明采用下列方案：

一种中心化光源正交频分复用无源光网络系统，由中央局端CO经过第一掺铒光纤放大器EDFA1和第二掺铒光纤放大器EDFA2通过第一光纤链路和第二光纤链路连接远端节点RN，而远端节点RN连接由两个光网络单元ONU组成的光网络单元组ONU Group，其特征在于：1）所述的中央局端CO是第一外腔半导体激光器和第二外腔半导体激光器分别连接第一梳状光谱发生器OFCG1和第二梳状光谱发生器OFCG2；第一梳状光谱发生器OFCG1 N个波长输出端口分别连接第一组N个马赫曾德调制器MZM，第一组N个马赫曾德调制器MZM信号驱动端口与MAC层相连，第一组N个马赫曾德调制器MZM信号输出端口分别与第一组N个环形器相连，第一组N个环形器一个端口与第一组N个上行信号接收器相连，第一组N个环形器另外一个端口与第一N 1循环阵列波导光栅AWG1相连，第一N1循环阵列波导光栅AWG1与第一掺铒光纤放大器EDFA1相连；第一组N个上行信号接收器信号输出端口与MAC层相连；第二梳状光谱发生器OFCG2 N个波长输出端口分别连接第二组N个马赫曾德调制器MZM（16），第二组N个马赫曾德调制器MZM（16）信号驱动端口与MAC层相连，第二组N个马赫曾德调制器MZM信号输出端口分别与第二组N个环形器相连，第二组N个环形器一个端口与第二组N个上行信号接收器相连，第二组N个环形器另外一个端口与第二N1循环阵列波导光栅 AWG2相连，第二N1循环阵列波导光栅AWG2与第二掺铒光纤放大器EDFA2相连；第二组上行信号接收器信号输出端口与MAC层相连；2）远端节点包括第三1N循环阵列波导光栅AWG3和第四1N循环阵列波导光栅AWG4两个循环阵列波导光栅AWG，该两个循环阵列波导光栅AWG连接N个由两个光网络单元组成的光网络单元组ONU Group；3）光网络单元组由第一光网络单元ONU和第二光网络单元ONU两个光网络单元组成：一个第一功率分路器的第一端口连接第三1N循环阵列波导光栅AWG3一个端口，该第一功率分路器的第二端口连接一个第一环形器，该第一功率分路器的第三端口连接第二光网络单元ONU中的一个第二反射式半导体光放大器RSOA；一个第二功率分路器的第一端口连接第四1N循环阵列波导光栅AWG4一个端口，该第二功率分路器的第二端口连接一个第二环形器，该第二功率分路器的第三端口连接第一光网络单元ONU中的一个第一反射式半导体光放大器RSOA；一个第一下行信号接收器与第一环形器相连，一个第二下行信号接收器与第二环形器相连。

一种中心化光源正交频分复用无源光网络传输方法，采用上述系统进行传输，其特征在于：所述的中央局端CO中的第一外腔半导体激光器和第二外腔半导体激光器同时分别发射波长为和种光，用于驱动第一梳状光谱发生器OFCG1和第二梳状光谱发生器OFCG2，第一梳状光谱发生器OFCG1和第二梳状光谱发生器OFCG2分别产生N个载波~和~，这两组N载波相差N倍的FSR，这样做的好处是利用循环波导光栅AWG，能够通过的端口也可以通过；由第一梳状光谱发生器OFCG1产生的~载波分别送入第一组N个马赫曾德调制器MZM的载波入口，第一组N个马赫曾德调制器MZM的信号入口由MAC层驱动；由第二梳状光谱发生器OFCG2产生的~载波分别送入第二组N个马赫曾德调制器MZM，第二组N个马赫曾德调制器MZM信号入口由MAC层驱动；调制好的信号分别由第一组N个马赫曾德调制器MZM和第二组N个马赫曾德调制器MZM接入到第一组N个环形器和第二组N个环形器，最后经过第一N1循环阵列波导光栅AWG1和第二N1循环阵列波导光栅AWG2复用后经过第一掺铒光纤放大器EDFA1和第二掺铒光纤放大器EDFA2光信号放大后注入第一光纤链路和第二光纤链路进行传输；第一光纤链路和第二光纤链路分别连接远端节点RN中的第三1N循环阵列波导光栅AWG3和第四1N循环阵列波导光栅AWG4，第一光纤链路和第二光纤链路中复合信号经第三1N循环阵列波导光栅AWG3和第四1N循环阵列波导光栅AWG4解复用后发送至光网络单元组ONU Group；第三1N循环阵列波导光栅AWG3解复用信号进入光网络单元组ONU Group后先经第一功率分路器将下行信号分为两路：一路送给第二反射式半导体光放大器RSOA作为第二光网络单元ONU的上行载波，经第二反射式半导体光放大器RSOA调制好的上行信号通过第二环形器与其他调制好的上行信号在第四1N循环阵列波导光栅AWG4复用；另外一路经第一环形器送给第一下行信号接收器进行信号解调；第四1N循环阵列波导光栅AWG3解复用信号进入光网络单元组ONU Group后先经第二功率分路器将下行信号分为两路：一路送给第一反射式半导体光放大器RSOA作为第一光网络单元ONU的上行载波，经第一反射式半导体光放大器RSOA调制好的上行信号通过第一环形器与其他调制好的上行信号在第三1N循环阵列波导光栅AWG3复用；另外一路经第二环形器送给第二下行信号接收器进行信号解调。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的特点和显著优点：1）系统利用OFDM调制技术可以极大地增加系统的容量；2）本系统提出了在中央局端采用梳状光谱发生器产生光载波，可以实现光源集中化管理3）本系统提出了在光网络单元组中光网络单元采用交叉调制，光纤链路上、下行载波相互处于不同的频段，这样可以减少串扰噪声和瑞利散射的影响。

附图说明

图1为本发明的中心化光源正交频分复用无源光网络（OFDM - PON）系统结构示意图。

图2为图1中系统光网络单元组结构示意图。

具体实施方式

结合附图说明，本发明的实施示例如下：

实施例一：

参见图1~图2，本中心化光源正交频分复用无源光网络系统，由中央局端CO（1）经过第一掺铒光纤放大器EDFA1（9）和第二掺铒光纤放大器EDFA2（20）通过第一光纤链路（10）和第二光纤链路（21）连接远端节点RN（11），而远端节点RN（11）连接由两个光网络单元ONU组成的光网络单元组ONU Group（13）。中央局端CO（1）是第一外腔半导体激光器（2）和第二外腔半导体激光器（14）分别连接第一梳状光谱发生器OFCG1（4）和第二梳状光谱发生器OFCG2（15）；第一梳状光谱发生器OFCG1（4）N个波长输出端口分别连接第一组N个马赫曾德调制器MZM（5），第一组N个马赫曾德调制器MZM（5）信号驱动端口与MAC层（3），第一组N个马赫曾德调制器MZM（5）信号输出端口分别与第一组N个环形器（7）相连，第一组N个环形器（7）一个端口与第一组N个上行信号接收器（6）相连，第一组N个环形器（7）另外一个端口与第一N1循环阵列波导光栅AWG1（8）相连，第一N1循环阵列波导光栅AWG1（8）与第一掺铒光纤放大器EDFA1（9）相连；第一组N个上行信号接收器（6）信号输出端口与MAC层（3）相连；第二梳状光谱发生器OFCG2（15）N个波长输出端口分别连接第二组N个马赫曾德调制器MZM（16），第二组马赫曾德调制器MZM（16）信号驱动端口与MAC层（3），第二组马赫曾德调制器MZM（16）信号输出端口分别与第二组N个环形器（17）相连，第二组N个环形器（17）一个端口与第二组N个上行信号接收器（18）相连，第二组N个环形器（17）另外一个端口与第二N1循环阵列波导光栅 AWG2（19）相连，第二N1循环阵列波导光栅AWG2（19）与第二掺铒光纤放大器EDFA2（20）相连；第二组上行信号接收器（18）信号输出端口与MAC层（3）相连；远端节点（11）包括第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）和第四1N循环阵列波导光栅AWG4（22）两个循环阵列波导光栅AWG，该两个循环阵列波导光栅AWG连接N个由两个光网络单元组成的光网络单元组ONU Group（13）；光网络单元组（13）由第一光网络单元ONU（27）和第二光网络单元ONU（32）两个光网络单元组成：一个第一功率分路器（23）的第一端口连接第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）一个端口，该第一功率分路器（23）的第二端口连接一个第一环形器（24），该第一功率分路器（23）的第三端口连接第二光网络单元ONU（32）中的一个第二反射式半导体光放大器RSOA（31）；一个第二功率分路器（28）的第一端口连接第四1N循环阵列波导光栅AWG4（22）一个端口，该第二功率分路器（28）的第二端口连接一个第二环形器（29），该第二功率分路器（28）的第三端口连接一个第一光网络单元ONU（27）中的一个第一反射式半导体光放大器RSOA（26）；一个第一下行信号接收器（25）与第一环形器（24）相连，一个第二下行信号接收器（30）与第二环形器（29）相连。

实施例二：

参见图1~图2，本中心化光源正交频分复用无源光网络传输方法，采用上述系统实现光源集中化管理，所述的中央局端CO（1）中的第一外腔半导体激光器（2）和第二外腔半导体激光器（14）同时分别发射波长为和种光，用于驱动第一梳状光谱发生器OFCG1（4）和第二梳状光谱发生器OFCG2（15），第一梳状光谱发生器OFCG1（4）和第二梳状光谱发生器OFCG2（15）分别产生N个载波~和~，这两组N载波相差N倍的FSR，这样做的好处是利用循环波导光栅AWG，能够通过的端口也可以通过；由第一梳状光谱发生器OFCG1（4）产生的~载波分别送入第一组N个马赫曾德调制器MZM（5）的载波入口，第一组N个马赫曾德调制器MZM（5）的信号入口由MAC层（3）驱动；由第二梳状光谱发生器OFCG2（15）产生的~载波分别送入第二组N个马赫曾德调制器MZM（16），第二组N个马赫曾德调制器MZM（16）信号入口由MAC层（3）驱动；调制好的信号分别由第一组N个马赫曾德调制器MZM（5）和第二组N个马赫曾德调制器MZM（16）接入到第一组N个环形器（7）和第二组N个环形器（17），最后经过第一N1循环阵列波导光栅AWG1（8）和第二N1循环阵列波导光栅AWG2（19）复用后经过第一掺铒光纤放大器EDFA1（9）和第二掺铒光纤放大器EDFA2（20）光信号放大后注入第一光纤链路（10）和第二光纤链路（21）进行传输；第一光纤链路（10）和第二光纤链路（21）分别连接远端节点RN（11）中的第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）和第四1N循环阵列波导光栅AWG4（22），第一光纤链路（10）和第二光纤链路（21）中复合信号经第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）和第四1N循环阵列波导光栅AWG4（22）解复用后发送至光网络单元组ONU Group（13）；第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）解复用信号进入光网络单元组ONU Group（13）后先经第一功率分路器（23）将下行信号分为两路：一路送给第二反射式半导体光放大器RSOA（31）作为第二光网络单元ONU（32）的上行载波，经第二反射式半导体光放大器RSOA（31）调制好的上行信号通过第二环形器（29）与其他调制好的上行信号在第四1N循环阵列波导光栅AWG4（22）复用；另外一路经第一环形器（24）送给第一下行信号接收器（25）进行信号解调；第四1N循环阵列波导光栅AWG3（22）解复用信号进入光网络单元组ONU Group（13）后先经第二功率分路器（28）将下行信号分为两路：一路送给第一反射式半导体光放大器RSOA（26）作为第一光网络单元ONU（27）的上行载波，经第一反射式半导体光放大器RSOA（26）调制好的上行信号通过第一环形器（24）与其他调制好的上行信号在第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）复用；另外一路经第二环形器（29）送给第二下行信号接收器（30）进行信号解调。

Claims

1.一种中心化光源正交频分复用无源光网络系统，由中央局端CO（1）经过第一掺铒光纤放大器EDFA1（9）和第二掺铒光纤放大器EDFA2（20）通过第一光纤链路（10）和第二光纤链路（21）连接远端节点RN（11），而远端节点RN（11）连接由两个光网络单元ONU组成的光网络单元组ONU Group（13），其特征在于：

1）所述的中央局端CO（1）中的第一外腔半导体激光器（2）和第二外腔半导体激光器（14）分别连接第一梳状光谱发生器OFCG1（4）和第二梳状光谱发生器OFCG2（15）；第一梳状光谱发生器OFCG1（4）N个波长输出端口分别连接第一组马赫曾德调制器MZM（5），第一组N个马赫曾德调制器MZM（5）信号驱动端口与MAC层（3）相连，第一组N个马赫曾德调制器MZM（5）信号输出端口分别与第一组N个环形器（7）相连，第一组N个环形器（7）一个端口与第一组N个上行信号接收器（6）相连，第一组N个环形器（7）另外一个端口与第一N 1循环阵列波导光栅AWG1（8）相连，第一N1循环阵列波导光栅AWG1（8）与第一掺铒光纤放大器EDFA1（9）相连；第一组N个上行信号接收器（6）信号输出端口与MAC层（3）相连；

第二梳状光谱发生器OFCG2（15）N个波长输出端口分别连接第二组N个马赫曾德调制器MZM（16），第二组N个马赫曾德调制器MZM（16）信号驱动端口与MAC层（3）相连，第二组N个马赫曾德调制器MZM（16）信号输出端口分别与第二组N个环形器（17）相连，第二组N个环形器（17）一个端口与第二组N个上行信号接收器（18）相连，第二组N个环形器（17）另外一个端口与第二N1循环阵列波导光栅 AWG2（19）相连，第二N1循环阵列波导光栅AWG2（19）与第二掺铒光纤放大器EDFA2（20）相连；第二组N个上行信号接收器（18）信号输出端口与MAC层（3）相连；

2）所述远端节点RN（11）包括第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）和第四1N循环阵列波导光栅AWG4（22）两个循环阵列波导光栅AWG，该两个循环阵列波导光栅AWG连接N个由两个光网络单元组成的光网络单元组ONU Group（13）；

3）所述光网络单元组ONU Group（13）由第一光网络单元ONU（27）和第二光网络单元ONU（32）两个光网络单元组成：一个第一功率分路器（23）的第一端口连接第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）一个端口，该第一功率分路器（23）的第二端口连接一个第一环形器（24），该第一功率分路器（23）第三端口连接第二光网络单元ONU（32）中的一个第二反射式半导体光放大器RSOA（31）；一个第二功率分路器（28）的第一端口连接第四1N循环阵列波导光栅AWG4（22）一个端口，该第二功率分路器（28）的第二端口连接一个第二环形器（29），该第二功率分路器（28）的第三端口连接第一光网络单元ONU（27）中的一个第一反射式半导体光放大器RSOA（26）；一个第一下行信号接收器（25）与一个第一环形器（24）相连，一个第二下行信号接收器（30）与第二环形器（29）相连。

2.一种中心化光源正交频分复用无源光网络传输方法，采用根据权利要求1所述的中心化光源正交频分复用无源光网络系统实现光源中心化传输，其特征在于：所述的中央局端CO（1）中的第一外腔半导体激光器（2）和第二外腔半导体激光器（14）同时分别发射波长为和的光，用于驱动第一梳状光谱发生器OFCG1（4）和第二梳状光谱发生器OFCG2（15），第一梳状光谱发生器OFCG1（4）和第二梳状光谱发生器OFCG2（15）分别产生N个载波~和~，这两组N载波相差N倍的FSR，这样做的好处是利用循环波导光栅AWG，能够通过的端口也可以通过；由第一梳状光谱发生器OFCG1（4）产生的~载波分别送入第一组N个马赫曾德调制器MZM（5）的载波入口，第一组N个马赫曾德调制器MZM（5）的信号入口由MAC层（3）驱动；由第二梳状光谱发生器OFCG2（15）产生的~载波分别送入第二组N个马赫曾德调制器MZM（16），第二组N个马赫曾德调制器MZM（16）信号入口由MAC层（3）驱动；调制好的信号分别由第一组N个马赫曾德调制器MZM（5）和第二组N个马赫曾德调制器MZM（16）接入到第一组N个环形器（7）和第二组N个环形器（17），最后经过第一N1循环阵列波导光栅AWG1（8）和第二N1循环阵列波导光栅AWG2（19）复用后经过第一掺铒光纤放大器EDFA1（9）和第二掺铒光纤放大器EDFA2（20）光信号放大后注入第一光纤链路（10）和第二光纤链路（21）进行传输；第一光纤链路（10）和第二光纤链路（21）分别连接远端节点RN（11）中的第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）和第四1N循环阵列波导光栅AWG4（22），第一光纤链路（10）和第二光纤链路（21）中复合信号经第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）和第四1N循环阵列波导光栅AWG4（22）解复用后发送至光网络单元组ONU Group（13）；第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）解复用信号进入由两个光网络单元组成的光网络单元组ONU Group（13）后先经第一功率分路器（23）将下行信号分为两路：一路送给第二反射式半导体光放大器RSOA（31）作为第二光网络单元ONU（32）的上行载波，经第二反射式半导体光放大器RSOA（31）调制好的上行信号通过第二环形器（29）与其他调制好的上行信号在第四1N循环阵列波导光栅AWG4（22）复用；另外一路经第一环形器（24）送给第一下行信号接收器（25）进行信号解调；第四1N循环阵列波导光栅AWG3（22）解复用信号进入光网络单元组ONU Group（13）后先经第二功率分路器（28）将下行信号分为两路：一路送给第一反射式半导体光放大器RSOA（26）作为第一光网络单元ONU（27）的上行载波，经第一反射式半导体光放大器RSOA（26）调制好的上行信号通过第一环形器（24）与其他调制好的上行信号在第三1N循环阵列波导光栅AWG3（12）复用；另外一路经第二环形器（29）送给第二下行信号接收器（30）进行信号解调。