基于光碼分多址復用的無源光網絡系統及光線路終端的制作方法

專利名稱：基于光碼分多址復用的無源光網絡系統及光線路終端的制作方法
技術領域：
本發明涉及光纖通信技術領域，特別是涉及一種基于光碼分多址復用的無源光網 絡系統及光線路終端。
背景技術：
隨著互聯網的持續快速發展，視頻會議、實時游戲、數字電視等高帶寬應用不斷涌 現，對網絡接入帶寬提出了更高的要求，比如對高的吞吐量、嚴格的服務質量QoS和可靠 的網絡安全性的要求。基于銅線的接入網絡已經捉襟見肘，而光纖接入方式則以其巨大 的帶寬優勢逐漸獲得全球各大運營商的青睞，尤其是無源光網絡(PON，Passive Optical Network)技術，以其純介質網絡特性獲得越來越廣泛的認可及部署。無源光網絡是一種點到多點的樹狀網絡結構，作為一種新興的覆蓋最后一公里的 寬帶接入光纖技術，其在光分支點不需要節點設備，只需安裝一個簡單的光分支器即可，因 此具有節省光纜資源、帶寬資源共享、節省機房投資、設備安全性高、建網速度快、綜合建網 成本低等優點，被認為是最有前途的光纖接入技術。基于不同復用技術的PON目前主要有三種，基于時分復用的無源光網絡 (TDM-PON)、基于波分復用的無源光網絡(WDM-PON)和基于光碼分多址復用的無源光網絡 (0CDMA-P0N)。TDM-PON系統上下行各采用一個波長。TDM-PON系統下行方向在物理層上數據比 特流采用廣播技術傳輸到每個0NU，每個ONU設備可以接收到所有數據信息，所以TDM-PON 的下行物理層廣播傳輸導致網絡安全性下降；在上行方向采用時分多址(TDM，Time Division Multiple)技術，所以存在各個ONU到OLT的距離測定，傳輸實話語音和視頻業 務傳輸時延小等特征。TDM-PON系統在擴展更高帶寬時，基于電的高速突發接收技術實現 起來十分困難，不僅需要增加復雜的帶寬管理算法，同時也在時鐘同步、快速光信號檢測方 面，對半導體和光電子行業提出了苛刻的要求。隨著帶寬需求量和用戶數的不斷增加，波分復用(WDM，WavelengthDivision Multiple)技術被逐漸引入接入網并和PON相結合，形成WDM-PON網絡方案。WDM-PON 是不同的用戶分配不同的波長，這樣可以提供帶寬利用率。波分復用分為粗波分復用 (CffDM, Coarse Wavelength DivisionMultiple)和密集波分復用(DffD, Dense Wavelength Division Multiple), CffDM 的信道間隔為 20nm，而 DWDM 信道間隔為 0. 2nm 到 1. 2nm。ITU-T 已制定的G1983標準只適用于113μπι/115μπι的WDM技術，即適用于粗波分復用。密集波 分復用與粗波分復用相比，可提供的波長數大大增加。光碼分多址復用(0CDMA，OpticalCode Division Multiple Access)是一種將光 纖介質的大帶寬和碼分多址CDMA的靈活性相結合的多址復用技術，是碼分多址技術在光 通信領域的應用和延伸，其具有異步接入、共享信道、數據保密性強等優點。光碼分多址復 用的無源光網絡(0CDMA-P0N)將OCDMA技術應用于光接入網中，OCDMA的優點在0CDM-P0N 中都應得到體現如可以實現光信號的直接復用與交換，能動態分配帶寬，且擴展網絡容易，網管簡單，因此適于實時、高突發、高速率和保密性的通信業務；通過給用戶分配碼字實 現多址接入，用戶可以隨即接入，時延也很小；比WDM更具有保密性；光信號處理簡單，沒有 像WDM那樣對波長的嚴格要求，另一方面，也不需要TDM那樣嚴格的時鐘同步，從而大大降 低了收發設備的成本；具有軟容量；OCDMA網絡控制管理便捷。OCDMA網絡可以實現不同用 戶的隨機異步接入；網絡中的結點單元易于實現全光處理，業務透明性高；由不同碼區分 的不同用戶可以比較容易的提供不同的服務質量，靈活的進行網絡管理。 如圖1所示，一個基于光碼分多址復用技術的無源光網絡(0CDMA-P0N)包括基 于光碼分多址技術的光線路終端(OLT，Optical Line Terminal)和基于光碼分多址技術 的光網絡單元(ONU，Optical Network Unit)，光線路終端與一個或多個光網絡單元相連。 0CDMA-P0N還可以包括一個光分配網絡(ODN，Optical Distribution Network)，光線路終 端通過光分配網絡與一個或多個光網絡單元連接，光分配網絡可以為耦合器，分光器等，圖 1中為一個耦合器。0CDMA-P0N還可以包括一個或多個光網絡終端(0ΝΤ，OpticalNetwork Terminal)，一個或多個光網絡終端與一個或多個光網絡單元連接，作為光網絡單元的具體 用戶。在0CDMA-P0N中，每一個用戶在ONU中分配有唯一的光編/解碼器，該光編/解碼 器當編碼后的信號通過時為光解碼器，當原始信號通過時為光編碼器。用戶數據流被調制 到光載波上后，再通過光編碼器，編碼后的用戶數據通過光分配網上行到0LT。在OLT中， 編碼后的數據流通過光解碼器做光信息的反處理即光編碼過程的反處理，實現光解碼。解 碼后的數據流再通過OLT中的發射機上傳到其他核心網，實現不同PON間各個ONU的信息 的互相傳輸。從核心網下傳的數據流在OLT端經調制后，再通過光編碼器編碼，然后將編碼 后的數據流通過光纖通道下傳到光分配網，數據流經光分配網將下行數據流傳到各個ONU 或0ΝΤ，在ONU端編碼后的數據流經光解碼器實現解碼，恢復出傳輸數據以便用戶數據的接 收。0CDMA-P0N能突破TDM-PON和WDM-PON的一些限制，比如具有可隨機接入，異步工 作；帶寬共享，用戶平均使用信道資源；網絡控制簡單，地址配置靈活；業務透明性好，安全 性高等優點。從而解決了基于時分復用的PON所面臨的突發檢測、帶寬動態分配等問題。然 而，現有的0CDMA-P0N系統存在如下缺點1)碼復用數有限，限制了系統的接入用戶數量；2)隨著復用數增加，用戶間的串擾逐漸增大，一定程度上限制了系統的接入用戶
數量；3)0CDMA是一種擴頻技術，需要較大的帶寬，用戶間的干擾(MUI)帶來的BER固有 缺陷，限制了系統的接入用戶數量。

發明內容
本發明的目的是提供一種密集波分復用兼容的基于光碼分多址復用的無源光網 絡系統和光線路終端，以擴大現有技術的基于光碼分多址復用的無源光網絡的接入用戶容量。為了實現上述目的，本發明提供了一種基于光碼分多址復用的無源光網絡系統， 其特征在于，包括
光線路終端，用于將下行數據調制到光載波，對調制后的下行數據進行編碼，每個 波長通道上、不同用戶采用的編碼不同，并在編碼后進行密集波分復用處理后輸出；及接收 上行數據，對接收的上行數據進行解密集波分復用處理和解碼；光分配網，用于對所述光線路終端輸出的下行數據進行解密集波分復用處理后 輸出；及接收上行數據，對接收的上行數據進行密集波分復用處理后輸出至所述光線路終 端；

至少一個光網絡單元，用于接收所述光分配網輸出的下行數據，對接收到所述下 行數據進行解碼；及對上行數據進行編碼，每個波長通道上、不同用戶采用的編碼不同，并 將編碼后的上行數據傳輸至所述光分配網。優選地，所述的無源光網絡系統，其中，所述光線路終端包括光發送模塊，所述光 發送模塊包括多個第一數據處理模塊，每一所述第一數據處理模塊用于對預定數目的多路下行 數據進行調制、編碼，并將編碼后的下行數據合路后輸出；第一密集波分復用器，用于接收所述多個第一數據處理模塊輸出的多路下行數 據，并對所述多個第一數據處理模塊輸出的多路下行數據進行密集波分復用處理后發送至 光分配網。優選地，所述的無源光網絡系統，其中，每一所述第一數據處理模塊包括至少一個數據接收及光編碼鏈路，每一所述數據接收及光編碼鏈路包括調制器， 用于將一路下行數據調制到光載波上；編碼器，用于對所述調制后的數據進行編碼后輸 出；第一耦合器，用于將所述至少一個數據接收及光編碼鏈路輸出的至少一路下行數 據合路后輸出至所述第一密集波分復用器。優選地，所述的無源光網絡系統，其中，所述光線路終端包括光接收模塊，所述光 接收模塊包括第二密集波分復用器，用于接收所述光分配網輸出的上行數據，并對所述光分配 網輸出的所述上行數據進行解密集波分復用處理后，從多個第一輸出端口輸出；多個第二數據處理模塊，每一所述第二數據處理模塊與所述第一輸出端口中的一 個相連接，用于將所述第一輸出端口輸出的上行數據分成多路后、對每一分路的上行數據 進行解碼后輸出。優選地，所述的無源光網絡系統，其中，每一所述第二數據處理模塊包括第二耦合器，與所述第一輸出端口中的一個相連接，用于將所述相連接的第一輸 出端口輸出的上行數據分成多路后輸出；至少一個光解碼及數據發送鏈路，每一所述光解碼和數據發送鏈路包括解碼器， 用于對所述第二耦合器輸出的一路上行數據進行解碼后輸出。優選地，所述的無源光網絡系統，其中，所述光分配網包括第三密集波分復用器，用于對所述光線路終端輸出的下行數據進行解密集波分復 用處理后，從多個第二輸出端口輸出；及接收光網絡單元輸出的上行數據，并對所述接收的 上行數據進行密集波分復用處理后輸出至所述光線路終端；多個第三耦合器，每一所述第三耦合器與一個所述第二輸出端口相連接，用于將相連接的第二輸出端口輸出的下行數據分成多路后，輸出至對應的光網絡單元，及接收至 少一個光網絡單元輸出的上行數據，并對接收到的至少一個光網絡單元輸出的至少一路上 行數據合路后輸出至所述相連接的第二輸出端口，以由所述第三密集波分復用器進行密集 波分復用處理后輸出。優選地，所述的無源光網絡系統，其中，每一所述光網絡單元包括光編解碼器，用于對所述光分配網輸出的下行數據進行解碼，及對上行數據進行 編碼后輸出至光分配網，每個波長通道上、不同用戶采用的編碼不同。優選地，所述的無源光網絡系統，其中，每一所述光網絡單元還包括 第四耦合器，與所述光編解碼器相連接，用于將所述光編解碼器解碼輸出的下行 數據分成兩路；反射式半導體放大器，用于接收所述第四耦合器輸出的第一路下行數據，并將攜 帶所述第一路下行數據的光載波作為上行光源，所述上行光源用于供上行數據進行調制后 輸出；接收鏈路，用于接收所述第四耦合器輸出的第二路下行數據，并發送至用戶。優選地，所述的無源光網絡系統，其中，所述光線路終端和/或光網絡單元利用基 于超結構光柵的編解碼器來進行編碼和/或解碼。另一方面，提供一種光線路終端，其中，包括數據接收及光編碼鏈路，用于將下行數據調制到光載波，對調制后的下行數據進 行編碼，每個波長通道上、不同用戶采用的編碼不同；第一密集波分復用器，用于對所述光編碼及數據發送鏈路編碼后的下行數據進行 密集波分復用處理后輸出；第二密集波分復用器，用于對接收的上行數據進行解密集波分復用處理；光解碼及數據發送鏈路，用于將所述第二密集波分復用器輸出的上行數據進行解 碼。本發明的技術效果在于通過在現有技術的基于光碼分多址復用的無源光網絡系統中采用密集波分復用 技術，擴充了接入用戶容量，降低了用戶的平均接入成本。


圖1為現有技術的0CDMA-P0N的結構示意圖；圖2為本發明實施例的0CDMA-P0N的結構示意圖；圖3為本發明實施例的0CDMA-P0N的OLT中，光發射模塊的結構示意圖；
圖4為本發明實施例的0CDMA-P0N的OLT中，光接收模塊的結構示意圖；圖5是本發明實施例的0CDMA-P0N中，ONU的結構示意圖；圖6為本發明實施例采用的有限消光比的調制方案的示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對 本發明進行詳細描述。
本發明的技術方案將密集波分復用技術應用于光碼分多址復用無源光網絡，提出 了一種兼容密集波分復用(DWDM)技術的光碼分多址復用無源光網絡結構。本發明實施例的光碼分多址復用無源光網絡系統包括光線路終端，用于將下行 數據調制到光載波，對調制后的下行數據進行編碼，每個波長通道上、不同的用戶采用的編 碼不同，并在進行編碼后進行密集波分復用處理后輸出；及接收上行數據，并對接收的上行 數據進行解密集波分復用處理和解碼；光分配網，用于對所述光線路終端輸出的下行數據 進行解密集波分復用處理后輸出；及接收上行數據，并對接收的上行數據進行密集波分復 用處理后輸出至所述光線路終端；至少一個光網絡單元，用于接收所述光分配網輸出的下 行數據，并對接收到所述下行數據進行解碼；及對上行數據如用戶終端發送的上行數據流 進行編碼，每個波長通道上、不同用戶采用的編碼不同，并將編碼后的上行數據傳輸至所述 光分配網。該例中，每一波長通道的不同用戶采用的編碼不同，在進行編碼時，示例性地，可 對同一波長通道的不同用戶的下行數據用互成正交的碼序列來進行編碼。不同波長通道的 用戶采用的編碼可以相同也可以不同。圖2為本發明一實施例的無源光網絡系統的框架示意圖。如圖2，該實施例的無源 光網絡系統包括0LT 201，該OLT為基于光碼分多址技術、且能對下行數據進行密集波分 復用和對上行數據進行解密集波分復用的OLT ；光分配網202，包括密集波分復用器(第三 密集波分復用器，即第三DWDM) 203和耦合器(第三耦合器)204 ；多個基于光碼分多址技術 的ONU 205。該例中，每一波長通道上、不同的用戶在ONU中分配有唯一的光編解碼器，以形 成與該用戶唯一對應的編碼。該例中，OLT通過第三DWDM與一個或多個ONU相連接，第三 DffDM的每一輸出端口即每一個波長通道對應一套基于OCDMA技術的0NU，該例中，以一個輸 出端口對應N個ONU為例，從ONUjl到ONUjN，j為自然數，j的取值與DWDM的輸出端口相 關，該N個ONU采用的編碼不同。圖2中以DWDM的第二個輸出端口為例，該第二個輸出端 口對應的波長為λ 2，其連接的ONU為ONU 21至ONU 2Ν。該例中，假設第三DWDM有M個輸 出端口，則該無源光網絡系統總共可以連接的光網絡單元數為為Μ*Ν個，與不兼容密集波 分技術的0CDMA-P0N相比，容量擴大為原來容量的M倍。該例中，從核心網下傳的數據流在 OLT端經調制后，再通過編碼器編碼，然后將編碼后的數據流通過光纖通道下傳到第三密集 波分復用器，經過DWDM的解復用后，再傳到各個ONU中，在ONU端編碼后的數據流經光解碼 器實現解碼，恢復出傳輸數據以便用戶數據的接收。該例中，OLT的調制、編碼和密集波分 復用及解復用功能分別通過調制器、編碼器和密集波分復用器來實現相應功能。優選地，上述基于OCDMA技術的0CDMA-P0N還包括與ONU相連接的光網絡終端 0ΝΤ, 一個或多個ONT與一個光網絡單元連接，作為光網絡單元的具體用戶。具體實現中，本發明實施例的光線路終端包括光發送模塊，該光發送模塊包括多 個第一數據處理模塊，每一所述第一數據處理模塊用于對預定數目的多路下行數據進行調 制、編碼，并將編碼后的下行數據合路后輸出；第一密集波分復用器，用于接收所述多個第 一數據處理模塊輸出的多路下行數據，并對所述多個第一數據處理模塊輸出的多路下行數 據進行密集波分復用處理后發送至光分配網。優選地，每一所述第一數據處理模塊包括至 少一個數據接收及光編碼鏈路和一個第一耦合器，每一數據接收及光編碼鏈路用于對一路 下行數據進行調制和編碼后輸出至第一耦合器，至少一個數據接收及光編碼鏈路發出的下行數據經第一耦合器匯合成一路后輸出至第一密集波分復用器的一個輸入端口 ；其中，每 一數據接收及光編碼鏈路包括調制器，用于將一路下行數據調制到光載波上；編碼器，用 于對所述調制后的數據進行編碼后輸出，其中，每個波長通道上、不同的用戶采用的編碼不 同。圖3為本發明實施例的光線路終端中光發送模塊的結構示意圖。圖3中只示出了 一個與DWDM(第一 DWDM) 301的第二個輸入端口相連接的第一處理模塊302，與其它輸入端 口相連接的第一處理模塊的結構類似，在此不再贅述。圖3中，第一處理模塊包括N個數據 接收及光編碼鏈路，N為自然數，每一鏈路包括調制器和編碼器，用于將接收的下行數據流 調制到激光源提供的光載波后，并利用編碼器編碼。該例中，第一處理模塊中的各數據接收 及光編碼鏈路中的編碼器不相同，分別是編碼器1至編碼器N，以確保同一波長信道的不同 的用戶具有不同的編碼。該第二個輸入端口對應的波長為λ2。該例中， 第一 DWDM具有M 個輸入端口，分別對應波長X1至λ M的波長通道。如圖3，光發送模塊還包括第一光放大 器303，用于對DWDM輸出的下行信號放大后輸出至環行器304的端口 1，該信號經環行器的 端口 2通過傳輸光纖連接至光分配網，并通過光分配網分配到0NU。該光發送模塊中，各器件的連接方式為每一路數據接收及光編碼鏈路中，調制器 與編碼器的一端相連接；編碼器的另一端與第一耦合器的一端相連接，第一耦合器的另一 端與第一 DWDM的一個輸入端口相連接，DWDM的輸出端口通過傳輸光纖與第一光放大器303 相連接，第一光放大器與環行器304的端口 1相連接，環行器的端口 2通過傳輸光纖與光分 配網中的DWDM (第三DWDM)相連接。在本發明的該實施例中，采用寬帶光源，各數據接收及光編碼鏈路采用的激光源 是相同的。編碼后的信號在進入第一 DWDM之前，因為激光源是一樣的，所以各路信號的波 長段是一樣的，進入第一 DWDM之后，由于DWDM的濾波作用，使得編碼后的信號只占一個波 長，其中，每個輸入端口對應信號波段中的一段，該例中M個輸入端口分別對應波長λ工至 λΜ，DWDM進行密集波分處理后，將編碼后各波長的下行數據通過一根光纖輸出至第一光放 大器。優選地，DWDM通過一根色散補償光纖DCF將輸出的信號傳輸至第一光放大器，用于 補償光纖色散，如饋線或平均距離色散。該例中利用DWDM對OCDMA編碼的光譜進行切割， 以增加可利用的信道數。第一光放大器，用于提高發送功率。信道中，下行數據流被調制器調制到激光源發出的光載波上，然后通過編碼器進 行編碼，根據OCDMA的原理，同一波長信道的不同用戶分配到一個唯一的編碼，示例性地可 以是光正交碼，編碼器用這個唯一的碼字對用戶的數據流進行編碼。然后，編碼用戶數據流 經耦合器耦合到密集波分復用器一路，再經光纖傳輸到ONU或0ΝΤ。在ONU端數據流經光解 碼器解碼，這個解碼器必須是與OLT中的編碼器一一對應的，這樣才能恢復出數據以便在 用戶端接收。具體實現中，OLT包括光接收模塊，光接收模塊包括密集波分復用器(第二密集 波分復用器，即第二 DWDM)，用于接收所述光分配網輸出的上行數據，并對所述光分配網輸 出的所述上行數據進行解密集波分復用處理后，從第二 DWDM的多個第一輸出端口輸出；多 個第二數據處理模塊，每一所述第二數據處理模塊與所述第一輸出端口中的一個相連接， 用于將所述第一輸出端口輸出的上行數據分成多路后、對每一分路的上行數據利用解碼器 解碼后輸出。優選地，每一所述第二數據處理模塊包括至少一個數據解碼及發送鏈路和一個第二耦合器，每一所述第二耦合器與所述第一輸出端口中的一個相連接，用于將所述相 連接的第一輸出端口輸出的上行數據分成多路后輸出。每一光解碼及數據發送鏈路包括 解碼器，用于對第二耦合器輸出的一路上行數據進行解碼后輸出。圖4為本發明實施例的光線路終端中光接收模塊的結構示意圖。圖4中只示出了 一個與DWDM(第二DWDM) 401的第二個輸出端口(第二個第一輸出端口 )相連接的第二處理 模塊402，該第二處理模塊對應波長為λ 2的波長通道，與其它輸出端口相連接的第二處理 模塊的結構類似，在此不再贅述。如圖4，第二處理模塊包括N個光解碼及數據發送鏈路，N 為自然數，每一鏈路包括解碼器、閾值器(THR)、光電探測器(PD)和判決電路(DE)。THR用 于抑制多用戶干擾，以改善誤碼率、更好的恢復出數據流；PD用于將光信號轉換成電信號， 帶電限幅放大器；DE用于時鐘提取及設定判決電平，輸出數字信號。該實施例中，光電探測 器(PD)、判決電路(DE)做數據流接收機用。如圖4，從第二 DWDM的一個輸出端口輸出的上 行信號通過第二耦合器403分成多路后，輸入第二處理模塊中各光解碼及數據發送鏈路的 解碼器，該例中，為解碼器1至解碼器N，通過各解碼器恢復各用戶傳送的上行數據。光接收 模塊還包括第二光放大器404，用于對從環行器304的端口 3接收的上行數據放大后輸出至 第二 DWDM。該光接收模塊中，各器件的連接方式為第二放大器的404的 一端與環行器304的 端口 3相連接，通過端口 3接收ONU發送的上行數據；第二放大器的另一端與第二 DWDM的 輸入端口相連接；第二 DWDM的多個輸出端口(第二輸出端口)，該例中為M個輸出端口中 的每個與對應的第二耦合器的一端相連接，耦合器的另一端與對應第二處理模塊的多條光 解碼及數據發送鏈路中的解碼器相連接，解碼器與閾值器THR相連接；閾值器與光電探測 器PD相連接；光電探測器與判決電路DE相連接。信道中，各個ONU上的數據流經光編碼器編碼后經光分配網的傳輸后由環行器的 端口 2輸入，并通過環行器的端口 3進入0LT，編碼后的數據流通過第二 DWDM和第二耦合器 的分光后傳輸到各個光解碼及數據發送鏈路，各個發送鏈路中數據流經光解碼器解碼后， 恢復出數據流，然后將其上傳到核心網中。使用閾值器(THR)是為了更好的恢復出數據流。 光電探測器(PD)、判決電路(DE)做數據流接收機用。圖5為本發明實施例的一個ONU單元的結構示意圖。如圖5，該實施例的ONU 包括光編解碼器、耦合器(第四耦合器)、反射型半導體光放大器(RSOA，Reflective Semiconductor Optical Amplifier)、和接收鏈路；光編解碼器用于對光分配網輸出的下 行數據進行解碼，及對上行數據進行編碼后輸出至光分配網，每個波長通道上、不同用戶采 用的編碼不同；第四耦合器用于將所述光編解碼器解碼輸出的下行數據分成兩路；RSOA用 于接收所述第四耦合器輸出的第一路下行數據，并將攜帶所述第一路下行數據的光載波作 為上行光源，所述上行光源用于供上行數據進行調制后輸出；接收鏈路，用于接收所述第四 耦合器輸出的第二路下行數據，并發送至用戶。其中，接收鏈路包括光探測器PD和判決電 路DE。該例的ONU中，采用上行再調制技術，將要傳輸到核心網的數據流經RSOA進行上行 再調制，將部分下行光信號光作為上行光載波，然后將上行信號調制到此光載波上發送至 OLT0該實施例的0CDMA-P0N中，同一波長信道的每一個用戶在ONU中分配有唯一的光編解 碼器，以使不同用戶具有不同的編碼，該光編解碼器用于當編碼后的信號通過時充當光解 碼器，當原始信號通過時為充當光編碼器。當然，在實現中也可以采用分離的編碼器和解碼O優選地，ODN與ONU通過環行器(第二環行器，圖中未示出)相連接，ODN的下行數 據通過第二環行器的端口 1輸入，并通過第二環行器的端口 2進入ONU ；ONU的上行數據通 過第二環行器的端口 2輸入，并通過第二環行器的端口 3進入0DN。ONU中，上行數據流通過RS0A、光編碼器與ODN相連接，構成ONU的上行數據編碼 及發送鏈路；光解碼器、PD、DE與ODN相連接，構成ONU的下行數據解碼及接收鏈路。該例 中，ONU的第四耦合器用于在下行數據解碼后，將解碼后的信號分成兩路，一路通 過PD、DE 發送至用戶，一路發送至RSOA，RSOA將接收到的數據流放大、反射回編解碼器進行編碼，利 用上行再調制將上行數據發送至0DN，通過ODN中的DWDM對頻譜進行濾波實現多波長復用 后，進入光纖傳輸信道中，上行到OLT的接收模塊，在OLT中實現光解碼。該例中，上述ONU 中各器件通過傳輸光纖相連接。利用RSOA進行上行再調制，無需在ONU處設置激光源，簡 化了 ONU的結構，節省了成本。信道中，從OLT及從OLT的光發送模塊到ONU的編碼后的下行數據流到達環行器 端口 1，經環行器后由環行器的端口 2通過傳輸光纖輸出至0DN，通過ODN進入0NU，由ONU 的光解碼器進行解碼，解碼后的數據流在接收端實現用戶數據信息的接收，光探測器(PD)、 判決電路(DE)做數據流接收用。RSOA可將接收到的數據流放大、反射作為ONU的光源，ONU 將上行數據通過RSOA調制到所述ONU的光源上并送入編碼器編碼，通過ODN的分配傳輸后 進入到光纖傳輸信道中，上行到OLT的接收模塊中，在OLT端經過光解碼器解碼，恢復數據 流，最后再傳輸到核心網絡。為實現將上行數據再調制到下行光的功能，需OLT中的數據調制采用有限消光比 的調制方式，即數據‘0’保留一部分光。優選地，OLT中采用馬赫_曾德調制器將數據調制 到光脈沖上，數據“0”對應一個低脈沖；數據“ 1 ”對應一個高脈沖。利用反射式半導體光放大器的增益飽和效應可以實現對下行數據的擦除，其主要 工作原理是當入射光強或者增益系數增大到導致半導體光放大器飽和時，其輸出便為恒 定的連續光，可以當作上行信號的載波。需要注意的是，當下行光信號的消光比很大時，那 么在光信號弱時便難以達到增益飽和，這樣形成的載波顯然不夠理想，而過分地增大增益 系數則會導致效率降低，所以對于下行信號應當設置合適的消光比，以實現增益飽和的同 時充分利用下行光源。而有限消光比調制技術便可以很好地滿足這一點，特別是在上下行 速率相同時，這種調制方式將有效改善RSOA對下行數據的擦除效果。本發明一實施例的0CDMA-P0N系統中采用有限消光比的脈沖調制技術，利用“高 低”不同的光脈沖對數字數據進行電光調制，具體的有限消光比的脈沖調制方案如圖6所 示，將調制器的偏置電壓、信號的電壓峰峰值設置在合適的位置，則經電光調制后的激光脈 沖會呈現出如圖的“高低”脈沖的樣式。該例中，原始數據中的“1”和“0”由光強不同的脈 沖表示，根據OCDMA的原理，用戶分配到一個唯一的編碼，示例性地，如唯一的光正交碼，所 以數據中的“ 1，，和“0”都被OCDMA編碼器編碼。然后，編碼用戶數據流經耦合器耦合到密 集波分復用器，再經光纖傳輸到ONU或ONT。ONU接收下行數據后，經編解碼器解碼后恢復 到“高低”的脈沖形式后，經耦合器分成兩路，一路經光電探測器PD接收轉換為電信號，并 經判決電路DE恢復時鐘，并設置合適的閾值電平D (如圖6)，高于閾值D的數據為“1”，低 于D的數據為“0”;另一路經反射式半導體光放大器的放大作用抹去數據后，作為上行數據的調制光。該例中，優選地，ONU采用雙纖雙向結構。優選地，上述各器件之間的連接均使 用傳輸光纖進行連接。下面結合圖2-4對本發明實施例的無源光網絡系統在下行和上行方向的工作過 程進行說明。在下行方向 OLT將從核心網中接收到的數據流進行調制、編碼，具體地，每一個數據接收編碼 鏈路中，數據流首先被調制器調制到激光源發出的光載波上，然后通過這一鏈路中的編碼 器進行編碼，N路編碼后的數據鏈路經耦合器匯合，輸入到DWDM(第一 DWDM)的一個波長輸 入端口，M個波長輸入端口的數據經DWDM匯合后從輸出端口輸出，然后發送到光分配網中 的DWDM(第三DWDM)；第三DWDM對OLT發送來的信號進行分波長即解密集波分復用，將每一 個波長分配到對應的N路0NU，在N路ONU中利用分束器將信號分到每一路0NU，同一波長 通道的每一路ONU根據分配給自身的解碼器，恢復傳輸給自己的原始數據流。其中，在ONU 處，ONU將通過編解碼器解碼后的下行數據發送到耦合器(第四耦合器)，經第四耦合器后 分成兩路，一路發送給用戶終端，一路發送給RS0A，用于作為上行再調制的光源。在上行方向ONU中，首先將要傳輸到核心網的數據流經RSOA調制，然后經編碼器編碼，同一波 長信道的N路ONU的編碼后的數據流經光分配網中的耦合器(第三耦合器)匯合后，輸入 到光分配網中的第三DWDM的一個波長輸入端口，M個波長輸入端的數據經第三DWDM匯合成 一路后從輸出端口輸出，然后發送到OLT ；在OLT中，首先第二 DWDM對ONU發送來的信號進 行分波長即解密集波分復用，將每一個波長分配到對應的N路數據接收及光編碼鏈路，然 后利用耦合器(第二耦合器)將信號分到每一路數據接收及光編碼鏈路，每一路數據接收 及光編碼鏈路經解碼器解碼后，恢復出ONU要上傳的數據流，最后由OLT輸出到核心網中。優選地，光線路終端中采用光放大器來提高發送功率和接收端功率，其中，用于光 發送模塊的光放大器是高飽和功率的功率放大器，用于光接收的是低噪聲的前置放大器， 以保證這個鏈路良好的信噪比表現。優選地，本發明實施例的0CDMA-P0N中，采用光纖布拉格光柵的編解碼器或陣列 波導光柵的編解碼器等。優選地，為避免DWDM的光譜切割對信號的影響，采用基于超結構 的編解碼器如超結構光纖布拉格光柵(SSFBG，Superstructured Fiber Bragg Grating)來 進行光編碼和/或解碼。本發明提供了一種光線路終端，包括數據接收及光編碼鏈路，用于將下行數據調 制到光載波，對調制后的下行數據進行編碼，每個波長通道上、不同用戶采用的編碼不同； 第一密集波分復用器，用于對所述光編碼及數據發送鏈路編碼后的下行數據進行密集波分 復用處理后輸出；第二密集波分復用器，用于對接收的上行數據進行解密集波分復用處理； 光解碼及數據發送鏈路，用于將所述第二密集波分復用器輸出的上行數據進行解碼。優選地，本發明實施例的光線路終端，包括多個數據接收及光編碼鏈路，預定數目 的數據接收及光編碼鏈路與一第一耦合器相連接構成一第一數據處理模塊。優選地，本發明實施例的光線路終端，包括多個光解碼及數據發送鏈路，預定數目 的光解碼及數據發送鏈路與一第二耦合器相連接構成一第二數據處理模塊。本發明實施例的光線路終端的結構與上述對0CDMA-P0N系統中描述的OLT的結構相同，在此不再贅述。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護范圍。
權利要求
一種基于光碼分多址復用的無源光網絡系統，其特征在于，包括光線路終端，用于將下行數據調制到光載波，對調制后的下行數據進行編碼，每個波長通道上、不同用戶采用的編碼不同，并在編碼后進行密集波分復用處理后輸出；及接收上行數據，對接收的上行數據進行解密集波分復用處理和解碼；光分配網，用于對所述光線路終端輸出的下行數據進行解密集波分復用處理后輸出；及接收上行數據，對接收的上行數據進行密集波分復用處理后輸出至所述光線路終端；至少一個光網絡單元，用于接收所述光分配網輸出的下行數據，對接收到所述下行數據進行解碼；及對上行數據進行編碼，每個波長通道上、不同用戶采用的編碼不同，并將編碼后的上行數據傳輸至所述光分配網。
2.根據權利要求1所述的無源光網絡系統，其特征在于，所述光線路終端包括光發送 模塊，所述光發送模塊包括多個第一數據處理模塊，每一所述第一數據處理模塊用于對預定數目的多路下行數據 進行調制、編碼，并將編碼后的下行數據合路后輸出；第一密集波分復用器，用于接收所述多個第一數據處理模塊輸出的多路下行數據，并 對所述多個第一數據處理模塊輸出的多路下行數據進行密集波分復用處理后發送至光分 配網。
3.根據權利要求2所述的無源光網絡系統，其特征在于，每一所述第一數據處理模塊 包括至少一個數據接收及光編碼鏈路，每一所述數據接收及光編碼鏈路包括調制器，用于 將一路下行數據調制到光載波上；編碼器，用于對所述調制后的數據進行編碼后輸出；第一耦合器，用于將所述至少一個數據接收及光編碼鏈路輸出的至少一路下行數據合 路后輸出至所述第一密集波分復用器。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的無源光網絡系統，其特征在于，所述光線路終端 包括光接收模塊，所述光接收模塊包括第二密集波分復用器，用于接收所述光分配網輸出的上行數據，并對所述光分配網輸 出的所述上行數據進行解密集波分復用處理后，從多個第一輸出端口輸出；多個第二數據處理模塊，每一所述第二數據處理模塊與所述第一輸出端口中的一個相 連接，用于將所述第一輸出端口輸出的上行數據分成多路后、對每一分路的上行數據進行 解碼后輸出。
5.根據權利要求4所述的無源光網絡系統，其特征在于，每一所述第二數據處理模塊 包括第二耦合器，與所述第一輸出端口中的一個相連接，用于將所述相連接的第一輸出端 口輸出的上行數據分成多路后輸出；至少一個光解碼及數據發送鏈路，每一所述光解碼和數據發送鏈路包括解碼器，用于 對所述第二耦合器輸出的一路上行數據進行解碼后輸出。
6.根據權利要求1-3中任一項所述的無源光網絡系統，其特征在于，所述光分配網包括第三密集波分復用器，用于對所述光線路終端輸出的下行數據進行解密集波分復用處 理后，從多個第二輸出端口輸出；及接收光網絡單元輸出的上行數據，并對所述接收的上行數據進行密集波分復用處理后輸出至所述光線路終端；多個第三耦合器，每一所述第三耦合器與一個所述第二輸出端口相連接，用于將相連 接的第二輸出端口輸出的下行數據分成多路后，輸出至對應的光網絡單元，及接收至少一 個光網絡單元輸出的上行數據，并對接收到的至少一個光網絡單元輸出的至少一路上行數 據合路后輸出至所述相連接的第二輸出端口，以由所述第三密集波分復用器進行密集波分 復用處理后輸出。
7.根據權利要求1所述的無源光網絡系統，其特征在于，每一所述光網絡單元包括 光編解碼器，用于對所述光分配網輸出的下行數據進行解碼，及對上行數據進行編碼后輸出至光分配網，每個波長通道上、不同用戶采用的編碼不同。
8.根據權利要求7所述的無源光網絡系統，其特征在于，每一所述光網絡單元還包括 第四耦合器，與所述光編解碼器相連接，用于將所述光編解碼器解碼輸出的下行數據分成兩路；反射式半導體放大器，用于接收所述第四耦合器輸出的第一路下行數據，并將攜帶所 述第一路下行數據的光載波作為上行光源，所述上行光源用于供上行數據進行調制后輸 出；接收鏈路，用于接收所述第四耦合器輸出的第二路下行數據，并發送至用戶。
9.根據權利要求1-3、7-8中任一項所述的無源光網絡系統，其特征在于，所述光線路 終端和/或光網絡單元利用基于超結構光柵的編解碼器來進行編碼和/或解碼。
10.一種光線路終端，其特征在于，包括數據接收及光編碼鏈路，用于將下行數據調制到光載波，對調制后的下行數據進行編 碼，每個波長通道上、不同用戶采用的編碼不同；第一密集波分復用器，用于對所述光編碼及數據發送鏈路編碼后的下行數據進行密集 波分復用處理后輸出；第二密集波分復用器，用于對接收的上行數據進行解密集波分復用處理； 光解碼及數據發送鏈路，用于將所述第二密集波分復用器輸出的上行數據進行解碼。
全文摘要
本發明提供一種基于光碼分多址復用的無源光網絡系統及光線路終端，該系統包括光線路終端，用于將下行數據調制到光載波，對調制后的下行數據進行編碼，并在編碼后進行密集波分復用處理后輸出；及接收上行數據，對接收的上行數據進行解密集波分復用處理和解碼；光分配網，用于對光線路終端輸出的下行數據進行解密集波分復用處理后輸出；及接收上行數據，對接收的上行數據進行密集波分復用處理后輸出至光線路終端；至少一個光網絡單元，用于接收光分配網輸出的下行數據，對接收到下行數據進行解碼；及對上行數據進行編碼，每個波長通道上、不同用戶采用的編碼不同，并將編碼后的上行數據傳輸至光分配網。利用該技術方案，可擴大OCDMA-PON的接入用戶容量。
文檔編號H04Q11/00GK101848403SQ20101015996
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月23日 優先權日2010年4月23日
發明者成亮, 朱松林, 王大偉, 耿丹, 陳彪 申請人:中興通訊股份有限公司;浙江大學