專利名稱：波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長再利用和保護(hù)功能的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，具體是涉及一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)實(shí)現(xiàn)波長再利用和保護(hù)功能的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON技術(shù)可以在不改變物理基礎(chǔ)設(shè)備的情況下升級帶寬，大幅度提升網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量，實(shí)現(xiàn)虛擬的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，各個(gè)用戶之間不會(huì)共享信息，具有天然的安全性，在光接入網(wǎng)中擁有廣闊的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是FTTx未來演進(jìn)的最終選擇。目前對于WDM-PON的研究主要是基于靜態(tài)波長分配的，波長在RN中的下路是固定的，ONU越多，需要的波長數(shù)就越多，導(dǎo)致所要求的光源種類也越多，因此如何高效率的利用光資源成為光網(wǎng)絡(luò)亟需解決的一個(gè)問題。無色ONU已基本成為當(dāng)前WDM-PON相關(guān)研究的共識，基于無色ONU的技術(shù)方案是WDM-PON系統(tǒng)的主流。再者，光網(wǎng)絡(luò)具有極高的傳輸速率，因此在盡可能短的時(shí)間內(nèi)為被中斷的業(yè)務(wù)尋找新的傳輸路由和自愈方案也是十分重要的。本發(fā)明對系統(tǒng)的體系架構(gòu)進(jìn)行了合理的布局，系統(tǒng)不僅可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)波長的多次再利用和對饋線光纖、分布光纖的保護(hù)，而且系統(tǒng)在成本和性能間也能達(dá)到理想狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供了一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)(WDM-PON)實(shí)現(xiàn)波長的再利用和保護(hù)功能的系統(tǒng)和方法，能有效的在WDM-PON中實(shí)現(xiàn)波長的多次再利用和對分布光纖的保護(hù)，同時(shí)本系統(tǒng)還支持廣播業(yè)務(wù)的傳輸。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的核心思想是:在光線路終端OLT對各波長都進(jìn)行幅度調(diào)制和相位調(diào)制。在RN處采用一種新的結(jié)構(gòu)配置方式，通過這種新的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN的結(jié)構(gòu)方式，實(shí)現(xiàn)ONU之間的兩兩保護(hù)。當(dāng)被調(diào)制信號傳輸至各組光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，接收機(jī)根據(jù)不同解調(diào)方式解調(diào)各波長，得到不同下行信息和廣播信息，并對各波長分別進(jìn)行上行調(diào)制。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下列方案:
一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長的多次再利用和和保護(hù)功能的系統(tǒng)，由中央局端CO通過2根單模光纖連接I個(gè)遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN，每個(gè)遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN連接3*N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU構(gòu)成。其特征在于:
I)所述的中央局端CO是由I個(gè)多頻激光器同時(shí)發(fā)射出N個(gè)波長注入到馬赫-曾德爾調(diào)制器中，同時(shí)經(jīng)本地射頻信號發(fā)生器驅(qū)動(dòng)該調(diào)制器后，調(diào)制產(chǎn)生的N個(gè)SCM信號傳輸至第一、第二干涉儀濾波器，三路光波都經(jīng)過各自的第一陣列波導(dǎo)光柵解復(fù)用，經(jīng)AM調(diào)制，PM調(diào)制后，進(jìn)入第二陣列波導(dǎo)光柵進(jìn)行復(fù)用，又在光耦合器作用下耦合在一起。耦合器通過第一反饋光纖與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN連接。而上行信號經(jīng)過第二反饋光纖，進(jìn)入1*3N陣列波導(dǎo)光柵，輸出光由接收機(jī)接收。2)所述遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN包括I個(gè)摻鉺光纖放大器、3*N個(gè)光電二極管、3*N個(gè)光開關(guān)、3*N個(gè)分光器、I個(gè)光環(huán)形器、I個(gè)光耦合器、3個(gè)N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG、3個(gè)1*N陣列波導(dǎo)光柵AWG。其中3個(gè)N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG、3個(gè)1*N陣列波導(dǎo)光柵AWG、3*N個(gè)光開關(guān)串行連接組成3個(gè)控制器。第二反饋光纖經(jīng)光放大器與環(huán)形器連接，接著連接到光耦合器的輸入端口，光I禹合器的第一輸出口、第二輸出口、第三輸出口分別與第一控制器、第二控制器、第三控制器相接。在控制器中，N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG的I端口作為輸入端，N個(gè)輸出口與光開關(guān)、分光器串行連接，分光器的右端作為控制器的輸出口，連接分布光纖。每個(gè)控制器接N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU。既遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接了 3組ONU，每組ONU不相同，共3*N個(gè)0NU。
3)所述的光網(wǎng)絡(luò)單元組由N個(gè)ONU組成，每個(gè)ONU包括I個(gè)光電二極管、I個(gè)光開關(guān)、I個(gè)分光器、I個(gè)粗波分復(fù)用器(c/w)、l個(gè)光濾波器、I個(gè)反射再調(diào)制模塊(R-SOA)U個(gè)光幅度接收機(jī)、I個(gè)光相位接收機(jī)。正常情況下，分布光纖與光網(wǎng)絡(luò)單元組I中分光器相接、后連接到光開關(guān)接著經(jīng)過粗波分復(fù)用器的右端出口，又經(jīng)過光濾波器，濾波器第一輸出端口與光波幅度接收機(jī)相連，第二輸出端口接反射再調(diào)制模塊(R-S0A)，第三輸出端口連接光相位接收機(jī)。分布光纖又與光網(wǎng)絡(luò)單元組2中分光器相接、后連接到光開關(guān)接著經(jīng)過粗波分復(fù)用器的右端出口，又經(jīng)過光濾波器，濾波器第一輸出端口與光相位接收機(jī)相連，第二輸出端口連接光幅度接收機(jī)，第三輸出端口連接反射再調(diào)制模塊(R-S0A)。分布光纖也與在光網(wǎng)絡(luò)單元組3中分光器相接、后連接到光開關(guān)接著經(jīng)過粗波分復(fù)用器的右端出口，又經(jīng)過光濾波器，濾波器第一輸出端口與反射再調(diào)制模塊(R-SOA)相連，第二輸出端口連接光相位接收機(jī)，第三輸出端口連接光幅度接收機(jī)相連。
一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長的多次再利用和保護(hù)功能的方法，采用根據(jù)權(quán)利要求I所述的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長的多次再利用和保護(hù)功能的系統(tǒng)進(jìn)行操作，其特征在于:在正常模式下行時(shí)，多頻激光器同時(shí)發(fā)射出N個(gè)波長注入到馬赫-曾德爾調(diào)制器中，同時(shí)本地射頻信號發(fā)生器產(chǎn)生正弦射頻信號用來驅(qū)動(dòng)該調(diào)制器后，調(diào)制產(chǎn)生的N個(gè)SCM信號傳輸至干涉儀濾波器，分離出主載波和雙邊帶子載波，N個(gè)光載波經(jīng)I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG解復(fù)用后先經(jīng)PM調(diào)制用于GR0UP2下行信號調(diào)制，后經(jīng)AM調(diào)制用于光網(wǎng)絡(luò)單元組I廣播信號調(diào)制，調(diào)制結(jié)束后N個(gè)載有信息的主載波經(jīng)AWG復(fù)合。同理雙邊帶子載波經(jīng)過干涉儀濾波器后，分為兩路N個(gè)單邊帶子載波，N個(gè)上邊帶子載波I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG解復(fù)用后先經(jīng)PM調(diào)制用于光網(wǎng)絡(luò)單元組3下行信號調(diào)制，后經(jīng)AM調(diào)制用于光網(wǎng)絡(luò)單元組2廣播信號調(diào)制，調(diào)制結(jié)束后N個(gè)載有信息的上邊帶子載波經(jīng)AWG復(fù)合#個(gè)下邊帶子載波I*N陣列波導(dǎo)光柵AWG解復(fù)用后先經(jīng)PM調(diào)制用于光網(wǎng)絡(luò)單元組I下行信號調(diào)制，后經(jīng)AM調(diào)制用于光網(wǎng)絡(luò)單元組3廣播信號調(diào)制，調(diào)制結(jié)束后N個(gè)載有信息的上邊帶子載波經(jīng)AWG復(fù)合。復(fù)合后的主載波、上邊帶子載波、下邊帶子載波經(jīng)過耦合器耦合，耦合器直接與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)通過第一反饋光纖連接。光信號進(jìn)入遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN經(jīng)摻鉺光纖放大器、環(huán)形器后由光耦合器分為3光網(wǎng)絡(luò)單元組，分別進(jìn)入3個(gè)控制器。在控制器中，含N個(gè)波長的光信號經(jīng)N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG的I端口進(jìn)入，N個(gè)頻率光波分別從I至N出口輸出，經(jīng)光開關(guān)、分光器后進(jìn)入分布光纖。光信號進(jìn)入光網(wǎng)絡(luò)單元組后，在光網(wǎng)絡(luò)單元組I中光波經(jīng)分光器、光開關(guān)、粗波分復(fù)用器、光濾波器后，主載波和雙邊帶子載波被濾出，濾波器第一輸出端口與光幅度接收機(jī)相連，進(jìn)行幅度解調(diào)后作為廣播信號接收，第二輸出端口接反射再調(diào)制模塊(R-S0A)，經(jīng)AM后作為上行信號，第三輸出端口連接光相位接收機(jī)，進(jìn)行相位解調(diào)后作為下行信號接收。在光網(wǎng)絡(luò)單元組2中，光波經(jīng)過類似路徑后主載波被相位解調(diào)后作為下行信號接收機(jī)接收，上邊帶子載波被幅度解調(diào)后作為廣播信號接收機(jī)接收，下邊帶子載波被反射再調(diào)制模塊R-SOA反射并經(jīng)AM調(diào)制作器調(diào)制為上行信號。在光網(wǎng)絡(luò)單元組3中，光波同樣經(jīng)過類似路徑后主載波被反射再調(diào)制模塊R-SOA反射并經(jīng)AM調(diào)制器調(diào)制作為上行信號，上邊帶子載波被相位解調(diào)后作為下行信號接收機(jī)接收，下邊帶子載波被幅度解調(diào)后作為下行信號接收機(jī)接收。所產(chǎn)生的上行信號經(jīng)反射通過光濾波器，粗波分復(fù)用器，光開關(guān)，分光器，分布光纖，進(jìn)入RN，經(jīng)過N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG解復(fù)用后，輸入到光耦合器中，三組上行信號進(jìn)行耦合后輸入當(dāng)光環(huán)形器，經(jīng)過第二反饋光纖進(jìn)入0LT，在陣列波導(dǎo)光柵的作用下各載波分離，由接收機(jī)接收。上述波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長的多次再利用和保護(hù)功能的方法，其特征在于:當(dāng)分布光纖出現(xiàn)故障，光電檢測管檢測到光信號變化，系統(tǒng)要進(jìn)入保護(hù)模式，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)光開關(guān)與光網(wǎng)絡(luò)單元ONU1中的光開關(guān)進(jìn)行切換，波長
經(jīng)第一光開關(guān)(44)經(jīng)過1*N陣列波導(dǎo)光柵AWG的I端口進(jìn)入N*N陣列
波導(dǎo)光柵AWG的N/2+1入口，接著從N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG的N/2+1出口輸出與波長
+l 5 +I，2+1 一起進(jìn)入ONU (N/2+1)，進(jìn)入ONU (N/2+1)后，通過粗波分復(fù)用器
將八，人，與A/2+1，疋疋/2+1分尚，進(jìn)人ONU⑴，
5 J 1+ 進(jìn)入0NU α/2+1)，下行信號分別被接收，ONU⑴的上行信號波長為經(jīng)過開關(guān)進(jìn)入出波分復(fù)用器，與.4+1復(fù)用后從Ν*Ν陣列波導(dǎo)光柵AWG的Ν/2+1出口輸
入，^2+1從Ν*Ν陣列波導(dǎo)光柵AWG的I入口輸出，< 從Ν*Ν陣列波導(dǎo)光柵AWG的
Ν/2+1入口輸出，再經(jīng)過1*Ν陣列波導(dǎo)光柵AWG的I輸入端口輸出，進(jìn)入Ν*Ν陣列波導(dǎo)光柵AffG的I輸出口輸入。3組光網(wǎng)絡(luò)單元的上行信號波長分別為各主載波和上、下邊帶子載
波(...yL - JL.,,.yL )進(jìn)入遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN后通過光稱合器稱合后，進(jìn)入
環(huán)形器，輸入第二反饋光纖。當(dāng)波長經(jīng)第二反饋光纖進(jìn)入0LT，通過1*3Ν陣列波導(dǎo)光柵將主載波和上、下邊帶子載波分離，解復(fù)用后的單個(gè)波長通過光接收機(jī)進(jìn)行接收，得到上行信息。實(shí)現(xiàn)了波長的多次再利用，并且實(shí)現(xiàn)了對分布光纖的保護(hù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的獨(dú)特優(yōu)勢和顯著性特色在于:(1)通過在光線路終端OLT對所有的載波都進(jìn)行了兩次調(diào)制，使得光資源得到了充分的利用；(2)通過在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)增加了 Ν*Ν的陣列波導(dǎo)光柵和一些光開關(guān)，并在ONU增加一些粗波分復(fù)用器和光開關(guān)實(shí)現(xiàn)了對分布光纖的兩兩保護(hù)，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。(3)通過設(shè)置不同組的ONU不同的接受器和反射再調(diào)制器位置，實(shí)現(xiàn)了波長的再利用。


圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例證波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長再利用和保護(hù)功能的系統(tǒng)不意圖。圖2為波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)光線路終端OLT內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4為波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)第一組光網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5為波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)第二組光網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6為波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)第三組光網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7為波分復(fù)用無源光光網(wǎng)絡(luò)單元的反射再調(diào)制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為保護(hù)模式下波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長多次再利用和保護(hù)功能的系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下:
實(shí)施例一:
參見圖1，本波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長再利用和保護(hù)功能的系統(tǒng)，由光線路終端OLT (I)通過2根單模光纖連接I個(gè)遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN (2)，遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN (2)通過分布光纖各連接3個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元組，每個(gè)ONU包含N個(gè)ONU。參見圖2，所述的光線路終端OLT (I)是由I個(gè)多頻激光器(10)同時(shí)發(fā)射出N個(gè)波長注入到馬赫-曾德爾調(diào)制器(11)中，同時(shí)本地射頻信號發(fā)生器(12)產(chǎn)生正弦射頻信號用來驅(qū)動(dòng)該調(diào)制器后，調(diào)制產(chǎn)生的N個(gè)SCM信號傳輸至第一干涉儀濾波器(13)，濾波器上端出口與第一 I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (15)連接，光柵的N個(gè)出口分別連接N個(gè)第一相位調(diào)制器PM (16)，經(jīng)PM調(diào)制后又與第一幅度調(diào)制器AM (17)連接，調(diào)制結(jié)束后，通過第二陣列波導(dǎo)光柵AWG (18)復(fù)用后，連接到耦合器(30)上端口 ；第一干涉儀濾波器(13)的下端又與第二干涉儀濾波器(14)相連，第二干涉儀濾波器(14)的上端出口的輸出經(jīng)第三I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (19)解復(fù)用后進(jìn)行第二相位調(diào)制器PM調(diào)制(20)和第二幅度調(diào)制器AM調(diào)制(21)，調(diào)制結(jié)束后經(jīng)第四I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (22)復(fù)合，第四I* N陣列波導(dǎo)光柵AffG (22)的輸出口與耦合器(30)中端口連接；第二干涉儀濾波器(14)的下端出口的輸出同樣經(jīng)第五I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (23)解復(fù)用后進(jìn)行第三相位調(diào)制器PM調(diào)制(24)和第三幅度調(diào)制器AM調(diào)制(25)，調(diào)制結(jié)束后經(jīng)第六I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (26)復(fù)合，第六I*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (26)的輸出口與耦合器(30)下端口連接。耦合器(30)通過第一反饋光纖(32)與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN連接。第二反饋光纖(33)與1*3N陣列波導(dǎo)光柵(35)相連，最終連接第一上行信號接收機(jī)(27)。參見圖3,所述遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN (2)包括I個(gè)摻鉺光纖放大器EDFA、3*N個(gè)第一光電二極管(45)、3*N個(gè)第一光開關(guān)(44)、3*N個(gè)分光器(46)、1個(gè)光環(huán)形器(39)、1個(gè)光耦合器
(38)、3個(gè)N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG(43)、3個(gè)第七1*N陣列波導(dǎo)光柵AWG(47)，其中由3個(gè)控制器(40，41，42)分別由I個(gè)N*N陣列波導(dǎo)光柵AffG (43)、I個(gè)第七1*N陣列波導(dǎo)光柵AffG
(47)、N個(gè)第一光開關(guān)(44)連接組成。正常情況下，第一反饋光纖(32)經(jīng)光放大器(31)與環(huán)形器(39)連接，接著連接到光耦合器(38)的輸入端口，光耦合器(38)的第一、第二、第三3個(gè)輸出端口與第一個(gè)控制器(40)、第二個(gè)控制器(41)、第三個(gè)控制器(42)相接。在控制器中，N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)的I端口作為輸入端與耦合器(38)輸出口相連，N個(gè)輸出口與第一光開關(guān)(44)、分光器(46)串行連接,分光器的第一輸出端口作為控制模塊的輸出口，連接分布光纖(48)。參見圖4，圖5，圖6，所述的光網(wǎng)絡(luò)單元組由N個(gè)ONU組成，每個(gè)ONU包括I個(gè)光電二極管、I個(gè)光開關(guān)、I個(gè)分光器、I個(gè)粗波分復(fù)用器(C/W)、I個(gè)光濾波器、I個(gè)反射再調(diào)制模塊(R-SOA)U個(gè)光幅度接收機(jī)、I個(gè)光相位接收機(jī)。正常情況下，在光網(wǎng)絡(luò)單元組I (3)中分布光纖(48)與分光器(49)相接，后連接到第二光開關(guān)(52)接著連接第一粗波分復(fù)用器C/W (54)，又連接至光濾波器FL (55)，濾波器FL (55)第一輸出口與光幅度接收機(jī)(58)相連，第二輸出端口接反射再調(diào)制模塊(R-SOA) (62)，第三輸出端口連接光相位接收機(jī)(64)。在光網(wǎng)絡(luò)單元組2 (4)中，分布光纖(48)與分光器(49)相接，后連接到第二光開關(guān)(52)接著連接第一粗波分復(fù)用器C/W (54)，又連接至光濾波器FL (55)，濾波器FL (55)第一輸出口與光相位接收機(jī)(66)相連，第二輸出端口連接光幅度接收機(jī)(68)，第三輸出端口連接反射再調(diào)制模塊(R-SOA) (70)。在光網(wǎng)絡(luò)單元組3 (5)中，分布光纖(48)與分光器(49)相接，后連接到第二光開關(guān)(52)接著連接第一粗波分復(fù)用器C/W (54)，又連接至光濾波器FL(55)，濾波器FL (55)第一輸出口與反射再調(diào)制模塊(R-SOA) (72)，第二輸出端口連接光幅度接收機(jī)(74)，第三輸出端口連接光相位接收機(jī)(76)相連。實(shí)施例二:
參見圖2，圖3，圖4所示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長再利用和保護(hù)功能的具體方法是:在正常模式下，下行傳輸時(shí)，多頻激光器(10)同時(shí)發(fā)射出N個(gè)波長注入到馬赫-曾德爾調(diào)制器(11)中，同時(shí)本地射頻信號發(fā)生器(12 )產(chǎn)生正弦射頻信號用來驅(qū)動(dòng)該調(diào)制器后，調(diào)制產(chǎn)生的N個(gè)SCM信號傳輸至第一干涉儀濾波器(13)，分離出主載波和雙邊帶子載波，N個(gè)光主載波經(jīng)第一 I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (15)解復(fù)用后先經(jīng)第一相位調(diào)制器PM(16)調(diào)制，調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組2的下行信號，后經(jīng)第一幅度調(diào)制器AM (17)調(diào)制，用于調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組I的廣播信號，調(diào)制結(jié)束后N個(gè)載有信息的主載波經(jīng)第二陣列波導(dǎo)光柵AWG
(18)復(fù)用。同理雙邊帶子載波經(jīng)過第二干涉儀濾波器IL (14)后，分為兩路N個(gè)單邊帶子載波，N個(gè)上邊帶子載波經(jīng)第三I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (19)解復(fù)用后先經(jīng)第二相位調(diào)制器PM調(diào)制(20)，用于調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組3的下行信號，后經(jīng)第二幅度調(diào)制器AM調(diào)制(21)，用于調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組2的廣播信號，調(diào)制結(jié)束后N個(gè)載有信息的上邊帶子載波經(jīng)第四陣列波導(dǎo)光柵AWG (22)復(fù)合#個(gè)下邊帶子載波經(jīng)第五I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (23)解復(fù)用后先經(jīng)第三相位調(diào)制器PM調(diào)制(24)，用于調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組I的下行信號，后經(jīng)第三幅度調(diào)制器AM (25)，用于調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組3的廣播信號，調(diào)制結(jié)束后N個(gè)載有信息的上邊帶子載波經(jīng)第六I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (26)復(fù)合。復(fù)合后的主載波、上邊帶子載波、下邊帶子載波經(jīng)過耦合器(30)耦合，耦合器(30)直接與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)(2)通過第一反饋光纖(32)連接。光信號進(jìn)入遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN (2)經(jīng)光放大器(31)、環(huán)形器(39)后由光耦合器(38)分為3組，分別進(jìn)入第一控制模塊、第二控制模塊、第三控制模塊。在控制模塊中，含N個(gè)波長的光信號經(jīng)N*N的I端口進(jìn)入，N個(gè)頻率光波分別從I至N出口輸出，經(jīng)第一光開關(guān)(44)、分光器(46)后進(jìn)入分布光纖(48)。光信號進(jìn)入光網(wǎng)絡(luò)單元組后，在光網(wǎng)絡(luò)單元組I中光波經(jīng)分光器(49)、第二光開關(guān)(52)、第一粗波分復(fù)用器(54)、光濾波器(55)后，主載波和上、下邊帶子載波被濾出，主載波被幅度解調(diào)后作為廣播信號接收(58)，上邊帶子載波被R-SOA調(diào)制作為上行信號，下邊帶子載波被相位解調(diào)后作為下行信號被接收機(jī)接收(64)。在光網(wǎng)絡(luò)單元組2中，光波經(jīng)過類似路徑后主載波被相位解調(diào)后作為下行信號接收機(jī)接收(66)，上邊帶子載波被幅度解調(diào)后作為廣播信號接收機(jī)接收(68)，下邊帶子載波被R-SOA調(diào)制作為上行信號。在光網(wǎng)絡(luò)單元組3中，光波同樣經(jīng)過類似路徑后主載波被R-SOA調(diào)制作為上行信號，上邊帶子載波被相位解調(diào)后作為下行信號接收機(jī)接收(74)，下邊帶子載波被幅度解調(diào)后作為廣播信號被接收機(jī)接收(76)。ONU (6)所產(chǎn)生的上行信號經(jīng)反射通過光濾波器(55),第一粗波分復(fù)用器(54),第二光開關(guān)(52),分光器(49),分布光纖(48),進(jìn)入RN (2),經(jīng)過N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)解復(fù)用后，輸入到光耦合器(38)中。三組上行信號進(jìn)行耦合后輸入當(dāng)光環(huán)形器(39 )，經(jīng)過分布光纖(33 )進(jìn)入OLT (I)，在1*3N陣列波導(dǎo)光柵(35 )的作用下各載波分離，由第一上行信號接收機(jī)(27)、第二上行信號接收機(jī)(28)、第三上行信號接收機(jī)(29)接收。 實(shí)施例三:
參見圖8，當(dāng)分布光纖(48)出現(xiàn)故障，第一光電檢測管(45)，第二光電檢測器(50)檢測到光信號變化，系統(tǒng)要進(jìn)入保護(hù)模式，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)第一光開關(guān)(44)與光網(wǎng)絡(luò)單元ONU (I) (6)
中的第二光開關(guān)(52)進(jìn)行切換，波長經(jīng)第一光開關(guān)(44)經(jīng)過第七1*Ν陣列波
導(dǎo)光柵AWG (47)的I端口進(jìn)入Ν*Ν陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)的Ν/2+1入口，接著從Ν*Ν陣
列波導(dǎo)光柵AWG (43)的Ν/2+1出口輸出與波長一起進(jìn)入0NU(N/2+1).進(jìn)入 ONU (N/2+1)后，通過粗波分復(fù)用器將
權(quán)利要求
1.一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長再利用和保護(hù)功能的系統(tǒng)，由光線路終端OLT(I)通過2根單模光纖連接I個(gè)遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN (2)，遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN (2)通過分布光纖連接3個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元組(3，4，5)，每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元組包含N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU (6,7);其特征在于: O所述的光線路終端OLT (I)是由一個(gè)多頻激光器(10)連接到到一個(gè)馬赫-曾德爾調(diào)制器(11)，同時(shí)一個(gè)本地射頻信號發(fā)生器(12)連接到該馬赫-曾德爾調(diào)制器(11)，馬赫-曾德爾調(diào)制器(11)的輸出連接至一個(gè)第一干涉儀濾波器(13)，第一干涉儀濾波器(13)上端出口與一個(gè)第一 I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (15)的入口相連，第一 I* N陣列波導(dǎo)光柵AffG (15)的N個(gè)出口分別連接N個(gè)第一相位調(diào)制器PM (16)，經(jīng)相位調(diào)制后又分別與N個(gè)第一幅度調(diào)制器AM (17)連接，接著各幅度調(diào)制器AM(17)分別連接到一個(gè)第二陣列波導(dǎo)光柵AWG (18)的輸入口，該陣列波導(dǎo)光柵AWG(18)的輸出口連接到一個(gè)耦合器(30)的第一端入口 ；所述第一干涉儀濾波器(13)的下端與一個(gè)第二干涉儀濾波器(14)的入口相連，該第二干涉儀濾波器(14)的上端出口的連接至一個(gè)第三I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (19)，該陣列波導(dǎo)光柵AWG(19)的各輸出口分別連接N個(gè)第二相位調(diào)制器PM (20)，該第二相位調(diào)制器PM(20)又分別與N個(gè)第二幅度調(diào)制器AM (21)相連，該第二幅度調(diào)制器AM(21)連接至一個(gè)第四I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (22)，該第四1*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (22)的輸出口與所述耦合器(30)第二輸入口連接；所述第二干涉儀濾波器(14)的下端出口連接至一個(gè)第五I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (23)，該第五1*N陣列波導(dǎo)光柵AWG(23)的各輸出口分別連接了 N個(gè)第三相位調(diào)制器PM (24)，該N個(gè)第三相位調(diào)制器PM (24)分別連接至N個(gè)第三幅度調(diào)制器AM (25)，該第三幅度調(diào)制器AM (25)連接至一個(gè)第六I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (26)，該第六I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (26)的輸出口與所述耦合器(30)第三輸入口連接；所述耦合器(30)的輸出口通過一條第一反饋光纖(32)與所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN (2)連接；一條第二反饋光纖(33)與一個(gè)1*3N陣列波導(dǎo)光柵(35)輸入端相連，該1*3N陣列波導(dǎo)光柵AWG (35)的輸出端連接N個(gè)第一上行信號接收機(jī)(27)、N個(gè)第二上行信號接收機(jī)(28)與N個(gè)第三上行信號接收機(jī)(29); 2)所述第一反饋光纖(32)與所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN (2)中的一個(gè)摻鉺光纖光放大器EDFA(31)相連；所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN (2)是所述摻鉺光纖放大器EDFA輸出端與一個(gè)環(huán)形器(39)連接，該環(huán)形器(39)接著連接到一個(gè)光耦合器(38)，該光耦合器(38)的第一、第二、第三3個(gè)輸出端口分別與一個(gè)第一控制模塊(40)、一個(gè)第二控制模塊(41)和一個(gè)第三控制模塊(42)相接；在每個(gè)控制模塊(40、41、42)中:各有一個(gè)N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)，該N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)的I端口與光耦合器(38)輸出端口相連，N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG的N個(gè)輸出口與N個(gè)第一光開關(guān)(44)、N個(gè)分光器I (46)串行連接。該N個(gè)分光器I (46)的第一輸出口作為控制模塊(40、41、42)的輸出口，分別連接N條分布光纖(48);所述N個(gè)分光器(46)的第二輸出口分別與N個(gè)光電二極管(45)相連； .3 )所述三個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元組(3、4、5 )各由N個(gè)ONU組成，每個(gè)ONU包括I個(gè)光電二極管、I個(gè)光開關(guān)、I個(gè)分光器、I個(gè)粗波分復(fù)用器(C/W)、l個(gè)光濾波器(FL)、1個(gè)反射再調(diào)制模塊R-SOAU個(gè)光相位接收機(jī)、I個(gè)光幅度接收機(jī)。正常情況下，在光網(wǎng)絡(luò)單元組I (3)中:一條分布光纖(48)與一個(gè)分光器2 (49)相接，然后連接到第二光開關(guān)(52)接著連接一個(gè)第一粗波分復(fù)用器C/W (54) ,繼而連接至一個(gè)光濾波器FL (55),該光濾波器FL (55)第一輸出口與一個(gè)光幅度接收機(jī)(58)相連，第二輸出端口接一個(gè)反射再調(diào)制模塊R-SOA (62)，第三輸出端口連接一個(gè)光相位接收機(jī)(64);在光網(wǎng)絡(luò)單兀組2 (4)中，另一條分布光纖(48)與另一個(gè)分光器2 (49)相接，后連接到另一個(gè)第二光開關(guān)(52)接著連接另一個(gè)第一粗波分復(fù)用器C/W (54)，繼而連接至另一個(gè)光濾波器FL (55)，該濾波器FL (55)第一輸出口與另一個(gè)光相位接收機(jī)(66 )相連，第二輸出端口連接另一個(gè)光幅度接收機(jī)(68 )，第三輸出端口連接另一個(gè)反射再調(diào)制模塊R-SOA (70);在光網(wǎng)絡(luò)單元組3 (5)中，第三條分布光纖(48)與第三個(gè)分光器2 (49)相接，后連接到第三個(gè)第二光開關(guān)(52)接著連接第三個(gè)第一粗波分復(fù)用器C/W (54)，又連接至第三個(gè)光濾波器FL (55)，該光濾波器FL (55)第一輸出口與第三個(gè)反射再調(diào)制模塊R-SOA (72)，第二輸出端口連接第三個(gè)光幅度接收機(jī)(74)，第三輸出端口連接第三個(gè)光相位接收機(jī)(76)相連；所述反射再調(diào)制模塊R-SOA (60,70,72)是其輸入口為一個(gè)光稱合器OC (34)的輸入口，該稱合器OC (34)的第一輸出口與一個(gè)二極管光放大器SOA (36)相連，該二極管光放大器SOA (36)與一個(gè)幅度調(diào)制器AM (78)相連，該巾畐度調(diào)制器AM (78)與一個(gè)單向器Isolator (37)相連,該單向器Isolator (37)又與所述率禹合器(34)的第二輸出口相連。
2.一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長的再利用和保護(hù)功能的方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長再利用和保護(hù)功能的系統(tǒng)進(jìn)行操作，其特征在于:在正常模式下，下行傳輸時(shí)，多頻激光器(10)同時(shí)發(fā)射出N個(gè)波長注入到馬赫-曾德爾調(diào)制器(11)中，同時(shí)本地射頻信號發(fā)生器(12 )產(chǎn)生正弦射頻信號用來驅(qū)動(dòng)該調(diào)制器后，調(diào)制產(chǎn)生的N個(gè)SCM信號傳輸至第一干涉儀濾波器(13)，分離出主載波和雙邊帶子載波，N個(gè)光主載波經(jīng)第一 I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (15)解復(fù)用后先經(jīng)第一相位調(diào)制器PM(16)調(diào)制，調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組2的下行信號，后經(jīng)第一幅度調(diào)制器AM (17)調(diào)制，用于調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組I的廣播信號，調(diào)制結(jié)束后N個(gè)載有信息的主載波經(jīng)第二陣列波導(dǎo)光柵AWG (18)復(fù)用。同理雙邊帶子載波經(jīng)過第二干涉儀濾波器IL( 14)后，分為兩路N個(gè)單邊帶子載波，N個(gè)上邊帶子載波經(jīng)第三I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (19)解復(fù)用后先經(jīng)第二相位調(diào)制器PM調(diào)制(20)，用于調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組 3的下行信號，后經(jīng)第二幅度調(diào)制器AM調(diào)制(21)，用于調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組2的廣播信號，調(diào)制結(jié)束后N個(gè)載有信息的上邊帶子載波經(jīng)第四陣列波導(dǎo)光柵AWG(22)復(fù)合；N個(gè)下邊帶子載波經(jīng)第五I* N陣列波導(dǎo)光柵AWG (23)解復(fù)用后先經(jīng)第三相位調(diào)制器PM調(diào)制(24)，用于調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組I的下行信號，后經(jīng)第三幅度調(diào)制器AM(25)，用于調(diào)制光網(wǎng)絡(luò)單元組3的廣播信號，調(diào)制結(jié)束后N個(gè)載有信息的上邊帶子載波經(jīng)第六I*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (26)復(fù)合。復(fù)合后的主載波、上邊帶子載波、下邊帶子載波經(jīng)過耦合器(30)耦合，耦合器(30)直接與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)(2)通過第一反饋光纖(32)連接。光信號進(jìn)入遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN (2)經(jīng)光放大器(31)、環(huán)形器(39)后由光耦合器(38)分為3光網(wǎng)絡(luò)單元組，分別進(jìn)入第一控制模塊、第二控制模塊、第三控制模塊。在控制模塊中，含N個(gè)波長的光信號經(jīng)N*N的I端口進(jìn)入，N個(gè)頻率光波分別從I至N出口輸出，經(jīng)第一光開關(guān)(44)、分光器(46)后進(jìn)入分布光纖(48)。光信號進(jìn)入光網(wǎng)絡(luò)單元組后，在光網(wǎng)絡(luò)單元組I中光波經(jīng)分光器(49)、第二光開關(guān)(52)、第一粗波分復(fù)用器(54)、光濾波器(55)后，主載波和上、下邊帶子載波被濾出，主載波被幅度解調(diào)后作為廣播信號接收(58)，上邊帶子載波被R-SOA調(diào)制作為上行信號，下邊帶子載波被相位解調(diào)后作為下行信號被接收機(jī)接收(64)。在光網(wǎng)絡(luò)單元組2中，光波經(jīng)過類似路徑后主載波被相位解調(diào)后作為下行信號接收機(jī)接收(66)，上邊帶子載波被幅度解調(diào)后作為廣播信號接收機(jī)接收(68)，下邊帶子載波被R-SOA調(diào)制作為上行信號。在光網(wǎng)絡(luò)單元組3中，光波同樣經(jīng)過類似路徑后主載波被R-SOA調(diào)制作為上行信號，上邊帶子載波被相位解調(diào)后作為下行信號接收機(jī)接收(74)，下邊帶子載波被幅度解調(diào)后作為廣播信號被接收機(jī)接收(76)。ONU (6)所產(chǎn)生的上行信號經(jīng)反射通過光濾波器(55)，第一粗波分復(fù)用器(54)，第二光開關(guān)(52)，分光器(49)，分布光纖(48)，進(jìn)入RN(2)，經(jīng)過N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)解復(fù)用后，輸入到光耦合器(38)中。三組上行信號進(jìn)行耦合后輸入當(dāng)光環(huán)形器(39)，經(jīng)過分布光纖(33)進(jìn)入OLT (1)，在1*3N陣列波導(dǎo)光柵(35)的作用下各載波分離，由第一上行信號接收機(jī)(27)、第二上行信號接收機(jī)(28)、第三上行信號接收機(jī)(29)接收。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長再利用和保護(hù)功能的方法，其特征在于:當(dāng)分布光纖(48)出現(xiàn)故障，第一光電檢測管(45)、第二光電檢測管(50)檢測到光信號變化，系統(tǒng)要進(jìn)入保護(hù)模式，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)第一光開關(guān)(44)與光網(wǎng)絡(luò)單兀ONU (1) (6)中的第二光開關(guān)(52)進(jìn)行切換，波長λ1，λ1‘，λ1“經(jīng)第一光開關(guān)(44)經(jīng)過第七1*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (47)的1端口進(jìn)入N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)的N/2+1入口，接著從N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)的N/2+1出口輸出與波長λn/2+1，λn/2+1‘，λn/2+1“；—起進(jìn)入 0NU(n/2+1) (7)，進(jìn)入 0NU(n/2+1)B，通過粗波分復(fù)用器(55)將λ1，λ1‘，λ1“與λn/2+1，λn/2+1‘，λn/2+1分離λ1，λ1‘，λ1“進(jìn)人ONU⑴,λn/2+1，λn/2+1‘，λn/2+1”^進(jìn)入ONU (Ν/2+1),下行信號分別被接收。ONU⑴的上行信號波長<經(jīng)過第二光開關(guān)(52)進(jìn)入第二粗波分復(fù)用器C/W (56)，與；λ’n/2+1復(fù)用后從N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)的N/2+1出口輸入，從N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)的1入口輸出，從N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)的N/2+1入口輸出，再經(jīng)過第七1*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (47)的1輸入端口輸出，進(jìn)入N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)的I輸出口輸入，再由N*N陣列波導(dǎo)光柵AWG (43)的I輸入口輸出。3組光網(wǎng)絡(luò)單元的上行信號波長分別為各主載波和上、下邊帶子載波…)，各載波進(jìn)入遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN (2)后通過光耦合器(38)耦合后，進(jìn)入環(huán)形器(39)，輸入到第二反饋光纖(33)。經(jīng)第二反饋光纖(33)進(jìn)入OLT (1)，通過1*3N陣列波導(dǎo)光柵(35)對載波行解復(fù)用，解復(fù)用后的單個(gè)波長由第一上行信號接收機(jī)(27)、第二上行信號接收機(jī)(28)、第三上行信號接收機(jī)(29)接收，得到上行信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長再利用和保護(hù)功能的系統(tǒng)和方法。本系統(tǒng)是1個(gè)光線路終端OLT,通過兩根反饋光纖連接1個(gè)遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN形成樹形網(wǎng)絡(luò)，在遠(yuǎn)端結(jié)點(diǎn)RN通過分布光纖與光網(wǎng)絡(luò)單元ONU相連接。OLT端與RN端的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對下行、廣播與上行信號的分開傳輸；RN端光開關(guān)和ONU端光開關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對分布光纖的保護(hù)。本發(fā)明通過循環(huán)地對同一光波進(jìn)行幅度和相位的調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了對同一波長的多次使用，使系統(tǒng)在成本和性能之間達(dá)到了均衡。
文檔編號H04J14/02GK103199918SQ20131013738
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者陳海濱, 甘朝欽, 倪翠萍, 尹茂君 申請人:上海大學(xué)