專利名稱：自注入波分復用無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)波長重用的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光通信領域，具體是涉及一種可實現(xiàn)波長重用的自注入鎖定式波分復用無源 光網(wǎng)絡WDM-PON系統(tǒng)和方法。
背景技術：
波分復用無源光網(wǎng)絡WDM-PON技術可以在不改變物理基礎設備的情況下升級帶寬，大幅 提升網(wǎng)絡的傳輸容量，在光接入網(wǎng)當中擁有廣闊的應用前景。相對于使用較多的外注入鎖 定式波分復用無源光網(wǎng)絡WDM-PON，采用自注入鎖定的波分復用無源光網(wǎng)絡WDM-PON由于無 需昂貴的外置寬帶光源，其成本相對較低，上行信號的波長不再受寬帶光源頻譜的限制，故 其適用范圍更廣。木發(fā)明正是基于自注入鎖定式波分復用無源光網(wǎng)絡，因此本發(fā)明在波分復 用無源光網(wǎng)絡WDM-PON系統(tǒng)中有著非常重要的作用。
在常規(guī)自注入波分復用無源光網(wǎng)絡WDM-PON中，為了使光網(wǎng)絡單元ONU能將出上行信號 的種子光與下行信號分離，二者的波長需設置在不同的波段上。因此，整個系統(tǒng)的可用波長 被分為兩個波段 一個波段為種子光(包括上行信號)專用，另一個波段則為下行信號專用。 上述網(wǎng)絡當中，每個光網(wǎng)絡單元ONU上下行均需占用一個波長，因此網(wǎng)絡中允許的最大光網(wǎng) 絡單元ONU數(shù)目只有波長數(shù)的一半。在入波分復用無源光網(wǎng)絡WDM-PON中，波長資源非常緊 張，目前開通的C波段可用波長僅為80波，而上述常規(guī)自注入波分復用無源光網(wǎng)絡WDM-PON 需要為每個光網(wǎng)絡單元ONU設置兩個波長(上行信號光波長和下行信號波長)，因此其網(wǎng)絡能 支持的網(wǎng)絡單元0NU數(shù)目僅為40個，網(wǎng)絡規(guī)模受到嚴重限制，系統(tǒng)波長利用率也較低。目前 已有的各方案均未能解決系統(tǒng)波長利用率低、網(wǎng)絡可支持的光網(wǎng)絡單元ONU數(shù)目過少的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對己有技術存在的缺陷，提供一種波分復用無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)波長重 用的系統(tǒng)和方法，實現(xiàn)系統(tǒng)波長重用，提高波長利用率，增加網(wǎng)絡容量。為了達到上述目的， 本發(fā)明的構思是引入一種新的遠端節(jié)點RN結構以及各光網(wǎng)絡單元ONU上下行波長分配方式， 通過這種新的遠端節(jié)點RN結構及光網(wǎng)絡單元ONU上下行波長分配方式使新的網(wǎng)絡系統(tǒng)有效地 克服常規(guī)自注入鎖定式波分復用無源光網(wǎng)絡WDM-PON系統(tǒng)所存在的網(wǎng)絡的規(guī)模受到實際可連 接的有限光網(wǎng)絡單元ONU數(shù)目的嚴重限制、波長利用率過低等問題。
為解決上述問題，本發(fā)明將可用波段分為A波段和B波段，光網(wǎng)絡單元ONU分為I組和 II組，其中，I組利用波段A的波長承載上行信號及其種子光，波段B的波長承載下行信號， II組則恰好相反，即，I組中的下行信號波長在II組中被重用為的上信信號及種子光波長，I組中的上行信號及種子光波長在II組中則被重用為的下信信號波長，由此使I組光網(wǎng)絡單 元ONU的上下行信號波長均能被II組光網(wǎng)絡單元ONU重用，不但避免了種子光與下行信號處 于同一波段而相互混疊致使光網(wǎng)絡單元ONU無法將二者分離，還實現(xiàn)了系統(tǒng)支持的光網(wǎng)絡單 元ONU數(shù)目和波長利用率的增倍。
根據(jù)上述發(fā)明構思，本發(fā)明采用下述技術方案-
一種波分復用無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)波長重用的系統(tǒng)由光線路終端OLT、遠端節(jié)點RN和兩組光 網(wǎng)絡單元ONU構成，其特征在于1)系統(tǒng)中共有2n個光網(wǎng)絡單元ONU分成I組和II組兩組， 每組中的光網(wǎng)絡單元ONU數(shù)目相同，兩組光網(wǎng)絡單元ONU上下行信號所處波段恰好相反；2) 所述遠端節(jié)點RN分別連接兩組光網(wǎng)絡單元ONU實現(xiàn)對兩組光網(wǎng)絡單元ONU下行信號分離、上 行信號合路及種子光的產(chǎn)生及回傳。
上述光線路終端OLT由1個光發(fā)送機陣列、1個光接收機陣列、2個第一陣列波導光柵 AWG和1個3端口光環(huán)形器構成。下行信號由光發(fā)送機陣列發(fā)出后，被第一陣列波導光柵AWG 合波并經(jīng)由3端口光環(huán)形器傳出光線路終端OLT;傳輸至光線路終端OLT的上行信號則由第 一光環(huán)行器發(fā)送到第一陣列波導光柵AWG處進行分波后，再由光接收機陣列接收。
上述各光網(wǎng)絡單元ONU均由1個第二粗波分復用器、1個光接收機和1個反射式半導體 光放大器RSOA構成。其中，第二粗波分復用器的作用在于對傳送至光網(wǎng)絡單元ONU的種子光 和下行信號進行分波，反射式半導體光放大器RSOA不但有下行信號進行放大的作用，還有對 其進行再調(diào)制從而載入上行信號的作用。系統(tǒng)中的光網(wǎng)絡單元ONU被分為兩組組I和組II。 其中I組光網(wǎng)絡單元ONU使用利用波段A的波長承載下行信號，波段B的波長承載上行信號 及其種子光；II組光網(wǎng)絡單元ONU利用波段B的波長承載下行信號，波段A的波長承載上行 信號及其種子光。由此，使I組光網(wǎng)絡單元ONU的上下行信號波長均能被II組光網(wǎng)絡單元 ONU重用。
上述遠端節(jié)點RN由1個第一粗波分復用器，2個4端口光環(huán)形器、2個第二陣列波導光 柵AWG、 2n個光纖光柵FBG和2n個耦合器構成。其中，光纖光柵FBG的反射波長被設置在與 下行信號不同的波段，且與連接的所述第二陣列波導光柵AWG端口的允許波長相匹配；所述 第一粗波分復用器復用端與饋送光纖相連，其解復用端分別連接至兩個所述4端口光環(huán)行器 的2端口；兩個4光環(huán)行器的1、 4端口分別與對方的4、 l端口連接，其3端口分別與第二 陣列波導光柵AWG復用端連接；所述耦合器解復用端分別與光纖光柵FBG和第二陣列波導光 柵AWG的解復用端連接，其復用端通過分布光纖與各光網(wǎng)絡單元ONU連接，而光纖光柵FBG 的另一端則與吸收介質(zhì)連接。一種自注入波分無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)波長重用的方法為采用上述系統(tǒng)，下行時，信號由光 發(fā)送機陣列發(fā)出、并被第一陣列波導光柵AWG合波后，通過3端口光環(huán)行器傳出光線路終端 0LT，最終由饋送光纖傳輸至遠端節(jié)點RN處，在遠端節(jié)點RN內(nèi)，A、 B兩波段的下行信號被 第一粗波分復用器分波后，各自輸入4端口光環(huán)行器的2端口，并由3端口輸出至第二陣列 波導光柵AWG處各自分波，最后經(jīng)由耦合器通過分布光纖傳輸至各光網(wǎng)絡單元0NU，在光網(wǎng) 絡單元0NU內(nèi)，信號通過第二粗波分復用器后被光接收機接收；上行時，上行信號先后通過 第二粗波分復用器和耦合器后，傳輸至第二陣列波導光柵AWG處進行合波，合波后的信號將 輸入4端口光環(huán)行器的3端口 ，從其4端口輸出后輸送至另 一個4端口光環(huán)行器的1端口 ， 最后由2端口輸出至第一粗波分復用器處合波并由饋送光纖傳送回光線路終端0LT，在光線 路終端0LT內(nèi)，信號經(jīng)過3端口光環(huán)行器傳送至第一陣列波導光柵AWG處分波后，由光接收 陣列接收。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點(1)通過 遠端節(jié)點RN的新型結構和光網(wǎng)絡單元O圖光源配置方式，實現(xiàn)系統(tǒng)波長重用，使支持的光網(wǎng) 絡單元0隨數(shù)目增加一倍；(2)在信道波長數(shù)一定的情況下，通過提高波長利用率，增加了 網(wǎng)絡容量；(3)在光網(wǎng)絡單元0NU數(shù)目為可用波長數(shù)一半的情況下，減少了波長所占的帶寬， 不但使其放大更為容易，同時也降低了光纖中的光強，從而可有效抑制系統(tǒng)中的非線性效應； 在光網(wǎng)絡單元ONU數(shù)目等于可用波長數(shù)的情況下，使系統(tǒng)所需光纖數(shù)目減少一半，從而將已 敷設光纖的利用率提高了一倍；(4)網(wǎng)絡對于器件的要求較低，易于實施。
圖1為本發(fā)明一個實施例證自注入波分復用無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)波長重用的系統(tǒng)結構框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例結合
如下參見圖1,本自注入波分復用無源光網(wǎng)絡
實現(xiàn)波長重用的系統(tǒng)由光線路終端OLT 1、遠端節(jié)點RN 4和兩組光網(wǎng)絡單元0NU 2, 3構 成，其中光線路終端0LT 1通過饋送光纖10與遠端節(jié)點RN 4連接，光網(wǎng)絡單元0NU 2， 3則通過分布光纖與遠端節(jié)點RN 4連接。
參見圖l，上述系統(tǒng)的光線路終端0LT 1由1個光發(fā)送機陣列5、 l個光接收機陣列6、 2個第一陣列波導光柵AWG 7， 8和1個3端口光環(huán)形器9構成。下行信號由光發(fā)送機陣列5 發(fā)出后，被第一陣列波導光柵AWG 7合波并經(jīng)由3端口光環(huán)形器9傳出光線路終端0LT 1; 傳輸至光線路終端0LT 1的上行信號則由第一光環(huán)行器9發(fā)送到第一陣列波導光柵AWG 8 處進行分波后，再由光接收機陣列6接收。參見圖1，上述系統(tǒng)中各光網(wǎng)絡單元0NU 2， 3均由1個第二粗波分復用器20， 21、 1 個光接收機22和1個反射式半導體光放大器RS0A 24， 25構成。其中，第二粗波分復用器 20， 21的作用在于對傳送至光網(wǎng)絡單元ONU 2， 3的種子光和下行信號進行分波，反射式半 導體光放大器RSOA 24， 25不但有下行信號進行放大的作用，還有對其進行再調(diào)制從而載入 上行信號的作用。系統(tǒng)中的光網(wǎng)絡單元ONU 2， 3被分為兩組組I 2和組I1 3。其中I 組光網(wǎng)絡單元0NU 2使用利用波段A的波長承載下行信號，波段B的波長承載上行信號及其 種子光；II組光網(wǎng)絡單元ONU 3利用波段B的波長承載下行信號，波段A的波長承載上行 信號及其種子光。由此，使I組光網(wǎng)絡單元ONU 2的上下行信號波長均能被II組光網(wǎng)絡單 元0NU 3重用。
參見圖l，上述系統(tǒng)的遠端節(jié)點RN 4由1個第一粗波分復用器11， 2個4端口光環(huán)形 器12， 13、 2個第二陣列波導光柵AWG 14， 15、 2n個光纖光柵FBG 16， 17和2n個耦合器 18， 19構成。其中，光纖光柵FBG 16， 17的反射波長即為個光網(wǎng)絡單元0NU的種子光及上 行信號的波長，該波長被設置在與下行信號不同的波段，且與連接的第二陣列波導光柵AWG14， 15端口的允許波長相匹配。因此，既可使各光網(wǎng)絡單元ONU 2， 3通過第二粗波分復用器20， 21對接收到的種子光和下行信號分波，又可使上行信號通過第二陣列波導光柵AWG 14， 15 而不被濾除。4端口光環(huán)形器12， 13的作用在于將不同波段的上行信號傳送至對應的第二陣 列波導光柵AWG 14， 15處，并將不同波段的上行信號傳送至第一粗波分復用器ll的匹配端 P。
參見圖1 ，本自注入波分無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)波長重用的方法為采用上述系統(tǒng)實現(xiàn)波長重用，
下行時，信號由光發(fā)送機陣列5發(fā)出、并被第一陣列波導光柵AWG 7合波后，通過3端口光 環(huán)行器9傳出光線路終端OLT 1，最終由饋送光纖10傳輸至遠端節(jié)點RN 4處，在遠端節(jié) 點RN內(nèi)，A、 B兩波段的下行信號被第一粗波分復用器ll分波后，各自輸入4端口光環(huán)行器 12， 13的2端口，并由3端口輸出至第二陣列波導光柵AWG 14， 15處各自分波，最后經(jīng)由 耦合器18通過分布光纖傳輸至各光網(wǎng)絡單元ONU，在光網(wǎng)絡單元ONU 2， 3內(nèi)，信號通過第 二粗波分復用器20， 21后被光接收機22， 23接收；上行時，反射式半導體光放大器RS0A 24， 25發(fā)出的信號經(jīng)由第二粗波分復用器20， 21傳送至耦合器18， 19處，并通過耦合器18， 19 將信號部分功率注入光纖光柵FBG 16， 17中，從光纖光柵FBG 16， 17中反射出來的特定 波長的光即為種子光，種子光先后通過耦合器18， 19和第二粗波分復用器20， 21后，輸入 反射式半導體光放大器RSOA 24， 25中進行注入鎖定，從而使反射式半導體光放大器RSOA 輸出信號的波長鎖定在種子光所處的波長上。種子光經(jīng)過反射式半導體光放大器RSOA 24，25放大和再調(diào)制之后即生成上行信號，上行信號先后通過第二粗波分復用器20， 21和耦合 器18, 19后，傳輸至第二陣列波導光柵AWG 14， 15處進行合波，合波后的信號將輸入4端 口光環(huán)行器12， 13的3端口，從其4端口輸出后輸送至另一個4端口光環(huán)行器13， 12的l 端口，最后由2端口輸出至第一粗波分復用器8處合波并由饋送光纖10傳送回光線路終端 0LT 1，在光線路終端OLT內(nèi)，信號經(jīng)過3端口光環(huán)行器9傳送至第一陣列波導光柵AWG 8 處分波后，由光接收陣列6接收?？梢?，本自注入波分復用無源光網(wǎng)絡中一組光網(wǎng)絡單元ONU 的上行信號波長可重用為另一組光網(wǎng)絡單元0NU的下行信號，而其下行信號則可重用為另一 組光網(wǎng)絡單元OMJ的上行信號，從而達到系統(tǒng)波長利用率增倍，擴大網(wǎng)絡規(guī)模的目的。
權利要求
1.一種自注入波分復用無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)波長重用的系統(tǒng)，由光線路終端OLT(1)通過饋送光纖(10)連接遠端節(jié)點RN(4)，而遠端節(jié)點RN(4)連接多個光網(wǎng)絡單元ONU(2，3)構成，其特征在于a.共有2n個光網(wǎng)絡單元ONU分成I組光網(wǎng)絡單元ONU(2)和II組光網(wǎng)絡單元ONU(3)兩組，每組中的光網(wǎng)絡單元ONU(2，3)數(shù)目相同；兩組光網(wǎng)絡單元ONU(2，3)上下行信號所處波段恰好相反；b.所述遠端節(jié)點RN(4)分別連接兩組光網(wǎng)絡單元ONU(2，3)實現(xiàn)對兩組光網(wǎng)絡單元ONU(2，3)下行信號分離、上行信號合路及種子光的產(chǎn)生及回傳。
2. 根據(jù)權利要求l所述的自注入波分復用無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)波長重用的系統(tǒng)，其特征在于所 述遠端節(jié)點RN (4)由l個第一粗波分復用器(11)， 2個4端口光環(huán)形器(12， 13)、 2 個第二陣列波導光柵AWG (14， 15)、 2n個光纖光柵FBG (16， 17)和2n個耦合器(18， 19)構成；所述光纖光柵FBG (16, 17)的反射波長被設置在與下行信號不同的波段， 且與連接的所述第二陣列波導光柵AWG (14， 15)端口的允許波長相匹配；所述第一粗 波分復用器(11)復用端與饋送光纖(10)相連，其解復用端分別連接至兩個所述4端口 光環(huán)行器(12， 13)的2端口；兩個4光環(huán)行器(12， 13)的l、 4端口分別與對方的4、 l端口連接，其3端口分別與第二陣列波導光柵AWG (14， 15)復用端連接；所述耦合 器(18， 19)解復用端分別與光纖光柵FBG (16， 17)和第二陣列波導光柵AWG (14， 15)的解復用端連接，其復用端通過分布光纖與各光網(wǎng)絡單元ONU (2， 3)連接，而光 纖光柵FBG (16， 17)的另一端則與吸收介質(zhì)連接。
3. —種自注入波分復用無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)波長重用的方法，采用根據(jù)權利要求書1所述自注入 波分復用無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)波長重用的系統(tǒng)實現(xiàn)波長重用，其特征在于下行時，信號由光 發(fā)送機陣列(5)發(fā)出、并被第一陣列波導光柵AWG (7)合波后，通過3端口光環(huán)行器(9) 傳出光線路終端OLT (1),最終由饋送光纖(10)傳輸至遠端節(jié)點RN (4)處，在遠端節(jié) 點RN內(nèi)，A、 B兩波段的下行信號被第一粗波分復用器(11)分波后，分別輸入兩個4端 口光環(huán)行器(12， 13)的2端口，并由3端口輸出至第二陣列波導光柵AWG (14， 15)處 各自分波，最后經(jīng)由耦合器(18)通過分布光纖傳輸至各光網(wǎng)絡單元ONU,在光網(wǎng)絡單元 0NU內(nèi)，信號通過第二粗波分復用器(20， 21)后被光接收機(22， 23)接收；上行時， 上行信號先后通過第二粗波分復用器(20， 21)和耦合器(18， 19)后，傳輸至第二陣列 波導光柵AWG (14， 15)處進行合波，合波后的信號將輸入4端口光環(huán)行器(12， 13)的 3端口，從其4端口輸出后輸送至另一個4端口光環(huán)行器(13， 12)的1端口，最后由2端口輸出至第一粗波分復用器(8)處合波并由饋送光纖(10)傳送回光線路終端OLT (1)， 在光線路終端OLT內(nèi)，信號經(jīng)過3端口光環(huán)行器(9)傳送至第一陣列波導光柵AWG (8) 處分波后，由光接收陣列(6)接收。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自注入波分復用無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)波長重用的系統(tǒng)和方法。本系統(tǒng)由光線路終端OLT通過饋送連接遠端節(jié)點RN，而遠端節(jié)點RN連接多個光網(wǎng)絡單元ONU構成；共有2n個光網(wǎng)絡單元ONU，分成I組光網(wǎng)絡單元ONU和II組光網(wǎng)絡單元ONU兩組，每組中的光網(wǎng)絡單元ONU數(shù)目相同，兩組光網(wǎng)絡單元ONU上下行信號所處波段恰好相反，彼此之間無相互影響；遠端節(jié)點RN分別連接兩組光網(wǎng)絡單元ONU并實現(xiàn)對兩組光網(wǎng)絡單元ONU下行信號分離、上行信號合路及種子光的產(chǎn)生及回傳。本方法是采用上述系統(tǒng)實現(xiàn)波長重用，將可用波段分為A波段和B波段，I組光網(wǎng)絡單元ONU利用波段A的波長承載上行信號及其種子光，波段B的波長承載下行信號，而II組光網(wǎng)絡單元ONU恰好相反，從而使I組光網(wǎng)絡單元ONU的上下行信號波長均能被II組光網(wǎng)絡單元ONU重用，不但避免了種子光與下行信號處于同一波段而相互混疊致使光網(wǎng)絡單元ONU無法將二者分離，還實現(xiàn)了系統(tǒng)支持的光網(wǎng)絡單元ONU數(shù)目和波長利用率的增倍。
文檔編號H04J14/02GK101557540SQ200910050330
公開日2009年10月14日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權日2009年4月30日
發(fā)明者楊 周, 甘朝欽, 磊 石 申請人:上海大學