下行dpsk調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合twdm-pon系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)，包括光線路終端、饋線式光纖和無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、分布式光纖和光網(wǎng)絡(luò)單元，光線路終端通過饋線式光纖連接至遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)通過分布式光纖連接至各光網(wǎng)絡(luò)單元。本發(fā)明下行采用差分相位調(diào)制信號(hào)提高下行色散容忍度，上行利用波長(zhǎng)可調(diào)諧的直接調(diào)制激光器作為發(fā)射機(jī)，低成本實(shí)現(xiàn)了ONU的高速發(fā)射模塊。同時(shí)，本發(fā)明在ONU中部署一個(gè)周期性濾波器用于實(shí)現(xiàn)下行信號(hào)DPSK的解調(diào)和上行信號(hào)的啁啾管理，降低了系統(tǒng)成本，且提高了PON系統(tǒng)的色散容忍度，增加系統(tǒng)的傳輸距離。本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)，可完全兼容基于時(shí)分復(fù)用的PON系統(tǒng)。
【專利說明】下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)，具體地，涉及一種基于周期性濾波器實(shí)現(xiàn)低成本、高色散容忍度的混合波分時(shí)分復(fù)用的無源光網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新業(yè)務(wù)的大量涌現(xiàn)，如超高清HDTV電視、大文件共享、云存儲(chǔ)、社交網(wǎng)絡(luò)等等，終端用戶對(duì)接入網(wǎng)的上下行帶寬的要求越來越高，現(xiàn)已部署的接入網(wǎng)系統(tǒng)不能滿足未來用戶需求。因此，為了進(jìn)一步提升接入網(wǎng)系統(tǒng)傳輸能力，滿足更遠(yuǎn)期用戶對(duì)帶寬的要求。IEEE和ITU-T FSAN制定了的NG-P0N2的標(biāo)準(zhǔn)走向，提出了研究新型的PON系統(tǒng)，并且確定時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用的無源光網(wǎng)絡(luò)(TWDM-PON)為NG-P0N2標(biāo)準(zhǔn)的主要方案。
[0003]TffDM-PON系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，一方面是通過波長(zhǎng)堆疊的方式，即在基于TDM-PON (如下一代無源光網(wǎng)絡(luò)，XG-P0N,E(G)P0N)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上通過堆疊新波長(zhǎng)來實(shí)現(xiàn)；另一方面可以通過WDM-P2P擴(kuò)展基站承載(Backhaul/Fronthaul)、企業(yè)接入業(yè)務(wù)等實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)融合接入。因此，TWDM-PON系統(tǒng)，不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的光分布式網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的時(shí)分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)TDM-PON網(wǎng)絡(luò)完全兼容；此外，TWDM-PON系統(tǒng)結(jié)合了 TDM-PON和波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON的優(yōu)點(diǎn)，具有實(shí)現(xiàn)成本相對(duì)較低、數(shù)據(jù)傳輸率高(大于ΙΟ-Gb/s)、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，是目前國內(nèi)外接入網(wǎng)研究機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)。
[0004]近幾年，國內(nèi)外研究者們針對(duì)TWDM-PON系統(tǒng)的研究主要集中在:1)上下行傳輸速率；2)系統(tǒng)功率預(yù)算；3)高速的上下行發(fā)射機(jī)；4)上行可調(diào)諧收發(fā)機(jī)等方面展開了大量研究。然而，作為實(shí)現(xiàn)高速上下行傳輸?shù)腡WDM-PON系統(tǒng)在實(shí)際執(zhí)行中，存在以下的急需解決的問題:首先，低成本、高性能無色光網(wǎng)絡(luò)單元的實(shí)現(xiàn)；再者，隨著上下行速率、系統(tǒng)傳輸距離的增加而帶來的色散容忍度問題。因此，綜合考慮TWDM-PON系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)存在的問題和技術(shù)挑戰(zhàn)，是為實(shí)現(xiàn)滿足用戶需求、提升接入網(wǎng)系統(tǒng)的傳輸能力的必要條件。至今，已有大量的文獻(xiàn)報(bào)道了有關(guān)如何改進(jìn)TWDM-PON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和提升系統(tǒng)性能。然而，這些文獻(xiàn)雖然為TffDM-PON的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，但同時(shí)存在一些問題。
[0005]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，P.P.1annone等人于2011年在Optical FiberCommunication Conference (國際光纖通信會(huì)議，0FC)會(huì)議上，提出 了“B1-DirectionallyAmplified Extended Reach40Gb/s CffDM-TDM PON with Burst-Mode UpstreamTransmission”(雙向放大擴(kuò)展傳輸距離的40Gb/s粗波分時(shí)分復(fù)用的上行突發(fā)模式的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng))。該文獻(xiàn)中，作者將四個(gè)對(duì)稱的10Gb/S TDM-PON采用粗波分復(fù)用方式堆疊成CffDM-TDM-PON結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)稱40_Gb/s傳輸速率系統(tǒng)。然而，為了擴(kuò)展TWDM-PON的傳輸距離，增加系統(tǒng)的功率預(yù)算，作者提出在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)部署一個(gè)拉曼光放大器。該放大器的部署，一方面改變了現(xiàn)有PON系統(tǒng)中的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，另一方面改變了接入網(wǎng)系統(tǒng)中的光分布式網(wǎng)絡(luò)的無源特性。因此，該方案系統(tǒng)后向兼容性差，不能滿足升級(jí)接入所需的低成本要求。
[0006]又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，2010年 Yeh, Chien-Hung Hung 等人在 Photonics TechnologyLetters(光子技術(shù)快報(bào),PTL)上發(fā)表了題為“Using OOK Modulation for Symmetric40~Gb/sLong-Reach Time sharing Passive Optical Networks”(基于 OOK 調(diào)制的對(duì)稱 40-Gb/s長(zhǎng)距離傳輸?shù)臅r(shí)間共享的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng))。該文章，作者采用四對(duì)DFB激光器和外部調(diào)制器作為上下行發(fā)射機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)稱40-Gb/s傳輸?shù)幕旌蟃DM/WDM的傳輸系統(tǒng)。然而，為了增加接入網(wǎng)的傳輸距離、提高系統(tǒng)的功率預(yù)算，作者在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)部署一個(gè)摻鉺光纖放大器。由于放大器的部署，該結(jié)構(gòu)不僅改變現(xiàn)有接入網(wǎng)系統(tǒng)中的光分布式網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，而且改變光分布式網(wǎng)絡(luò)的無源特性。此外，該結(jié)構(gòu)中的ONU (OpticalNetworkUnit,即光網(wǎng)絡(luò)單元)的發(fā)射機(jī)是由激光器和外調(diào)制器來構(gòu)成的，增加了 ONU的發(fā)射機(jī)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種低成本、高上下行速率、大傳輸距離、高色散容忍度的對(duì)稱速率的混合時(shí)分波分復(fù)用的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)下行采用至少10-Gb/s的基于差分相位調(diào)制(DPSK)的模塊作為上行發(fā)射機(jī)，以及低成本的至少10-Gb/s的直調(diào)調(diào)制激光器作為上行發(fā)射機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高速上下行對(duì)稱速率的發(fā)射。下行采用DPSK信號(hào)，可充分利用DPSK信號(hào)對(duì)光纖色散、非線性損傷和放大自發(fā)輻射噪聲等的容忍度高的優(yōu)點(diǎn)，增加下行傳輸性能。上行信號(hào)采用熱調(diào)諧直調(diào)激光器DML作為發(fā)射端，充分利用其低成本、驅(qū)動(dòng)電壓相對(duì)低、輸出光功率高等優(yōu)點(diǎn)，低成本地實(shí)現(xiàn)上行高速的低功耗的無色傳輸。此外，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不改變?cè)械幕赥DM-PON系統(tǒng)的光分布式網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),可以完全與現(xiàn)有的PON系統(tǒng)相兼容，易于在現(xiàn)有PON系統(tǒng)的基礎(chǔ)上升級(jí)改造；同時(shí)，為了解調(diào)下行DPSK信號(hào)以及克服上下高速直調(diào)調(diào)制的激光器的啁啾與傳輸光纖中的色散相互作用降低PON系統(tǒng)的上行色散容忍度問題，該系統(tǒng)提出在ONU端部署一個(gè)周期性濾波器，用于同時(shí)地實(shí)現(xiàn)下行DPSK信號(hào)的解調(diào)和上行直接調(diào)制激光器的啁啾管理。該系統(tǒng)中，部署在ONU中的周期性濾波器的傳輸譜具有周期性和雙向性，可以進(jìn)行多種波長(zhǎng)通道的下行DPSK信號(hào)解調(diào)和多個(gè)波長(zhǎng)通道的上行信號(hào)的啁啾管理，因此，增加了 ONU端部署器件的一致性，一定程度上降低系統(tǒng)成本；同時(shí)該濾波器的周期陷波特性可以濾除信號(hào)的低噪而增加系統(tǒng)信噪比進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接收靈敏度的提高。
[0008]根據(jù)本發(fā)明提供的一種下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)，包括依次連接的光線路終端、饋線式光纖、若干無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述無源光網(wǎng)絡(luò)包括遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、若干分布式光纖和若干光網(wǎng)絡(luò)單元，所述光線路終端通過所述饋線式光纖連接至所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)通過分布式光纖連接光網(wǎng)絡(luò)單元。所述光線路終端包括第一媒體介質(zhì)控制模塊、光波分復(fù)用器和光放大器，光波分復(fù)用器與光放大器依次連接，所述光線路終端還包括多個(gè)主要由下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊、上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊、第一光環(huán)路器構(gòu)成的第一模塊，所述第一模塊連接在第一媒體介質(zhì)控制模塊與光波分復(fù)用器之間；在所述第一模塊中，第一媒體介質(zhì)控制模塊通過下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊連接至第一光環(huán)路器的I端口，光環(huán)路器的2端口連接至光波分復(fù)用器，光環(huán)路器的3端口通過上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊連接至第一媒體介質(zhì)控制模塊。
[0009]所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)包括光分路/合路器，所述光分路/合路器主要用于下行數(shù)據(jù)信號(hào)的分發(fā)以及調(diào)制在不同波長(zhǎng)上的上行數(shù)據(jù)的耦合。
[0010]所述光網(wǎng)絡(luò)單元包括光周期性濾波器、上行數(shù)據(jù)信號(hào)源、上行直接調(diào)制激光器、第二光環(huán)路器、光可調(diào)濾波器、光電探測(cè)器、下行數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊、第二媒體介質(zhì)控制模塊，所述上行數(shù)據(jù)信號(hào)源驅(qū)動(dòng)所述上行直接調(diào)制激光器，所述上行直接調(diào)制激光器的輸出端連接到第二光環(huán)路器的I端口，上行數(shù)據(jù)信號(hào)通過第二光環(huán)路器的2端口輸出至周期性濾波器，周期性濾波器的輸出鏈接分布式光纖以實(shí)現(xiàn)上行數(shù)據(jù)的輸出；周期性光濾波器鏈接第二光環(huán)路器的2端口，由第二光環(huán)路器的第3端口依次通過所述光可調(diào)濾波器、光電探測(cè)器連接至下行數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊，進(jìn)而完成下行數(shù)據(jù)的接收，上行直接調(diào)制激光器具有波長(zhǎng)可調(diào)諧功能，用于實(shí)現(xiàn)將不同光網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)據(jù)調(diào)制不同波長(zhǎng)；第二媒體介質(zhì)控制模塊分別連接光可調(diào)濾波器、下行數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊、上行直接調(diào)制激光器。
[0011]優(yōu)選地，不同的第一模塊的下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊具有不同發(fā)射波長(zhǎng)，且波長(zhǎng)間隔滿足ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)。
[0012]優(yōu)選地，上行直接調(diào)制激光器具有波長(zhǎng)可調(diào)諧功能，用于實(shí)現(xiàn)將不同光節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)調(diào)制不同波長(zhǎng)。
[0013]優(yōu)選地，的透射譜是周期性，周期性濾波器的自由頻譜范圍是可調(diào)諧的，其調(diào)節(jié)的具體大小與下行的DPSK信號(hào)速率有關(guān)；同時(shí)，上行數(shù)據(jù)信號(hào)之間的波長(zhǎng)間隔應(yīng)為自由頻譜間隔的整數(shù)倍，上下行信號(hào)位于不同波帶，且不同波帶之間的間隔應(yīng)為自由頻譜間隔的整數(shù)倍。
[0014]優(yōu)選地，所述光周期性濾波器為雙向的周期性濾波器，該雙向的周期性濾波器被同時(shí)用于下行DPSK信號(hào)的解調(diào)和上行直調(diào)調(diào)制信號(hào)的啁啾管理，該雙向的性濾波器的透射譜是周期性，周期性濾波器的自由頻譜范圍是可調(diào)諧的，且上下行的不同數(shù)據(jù)通道之間的波長(zhǎng)間隔為自由頻譜間隔的整數(shù)倍。
[0015]優(yōu)選地，所述第一媒體介質(zhì)控制模塊用于控制上下行數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)射狀況。
[0016]優(yōu)選地，所述光周期性濾波器主要用于上行數(shù)據(jù)信號(hào)的啁啾管理和下行DPSK信號(hào)的解調(diào)。
[0017]優(yōu)選地，上行直接調(diào)制激光器具有波長(zhǎng)可調(diào)諧功能，用于實(shí)現(xiàn)將不同ONU的數(shù)據(jù)調(diào)制不同波長(zhǎng)，且不同上行波長(zhǎng)的波長(zhǎng)間隔滿足ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)。
[0018]優(yōu)選地，第二媒體介質(zhì)控制模塊用于控制光節(jié)點(diǎn)下行數(shù)據(jù)信號(hào)的接收、以及控制光可調(diào)濾波器的中心波長(zhǎng)和下行數(shù)據(jù)信號(hào)接收的時(shí)隙，同時(shí)，第二媒體介質(zhì)控制模塊還用于控制上行數(shù)據(jù)信號(hào)源的調(diào)制波長(zhǎng)和數(shù)據(jù)傳送的時(shí)隙。
[0019]優(yōu)選地，所述下行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射模塊包括下行DPSK信號(hào)源、下行相位調(diào)制器、下行光源。
[0020]優(yōu)選地，光分布式光纖和饋線式光纖加起來的總長(zhǎng)度為幾千米到IOOkm等范圍，例如 5km、10km、20km、40km 或者 100km。
[0021]更為具體地，根據(jù)本發(fā)明提供的一種低成本、高色散容忍度、長(zhǎng)距離、高功率預(yù)算的混合波分時(shí)分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括:光線路終端、饋線式光纖和若干無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、若干分布式光纖和若干光網(wǎng)絡(luò)單元。光線路終端通過饋線式光纖連接至遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)通過分布式光纖連接各光網(wǎng)絡(luò)單元，其中:
[0022]光線路終端包括第一媒體介質(zhì)控制模塊、若干下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊、若干上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊、第一光環(huán)路器、光波分復(fù)用器和光放大器，其中:第一媒體介質(zhì)控制模塊用來控制上下行的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射狀況(如數(shù)據(jù)調(diào)制的波長(zhǎng)、數(shù)據(jù)發(fā)射的時(shí)隙等)，第一媒體介質(zhì)控制模塊連接下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊和上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊；下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊連接至第一光環(huán)路器的I的端口，第一光環(huán)路器的2端口輸出連接至光波分復(fù)用器，光波分復(fù)用器的輸出連接至光放大器以實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)的發(fā)射；上行數(shù)據(jù)通過饋線光纖連接光放大器，光放大器輸出連接至光波分復(fù)用器，光波分復(fù)用器的輸出進(jìn)入第一光環(huán)路器的2端口，第一光環(huán)路器的的3端口輸出連接上行數(shù)據(jù)的接收模塊。
[0023]所述的下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊，包括下行DPSK信號(hào)源、下行相位調(diào)制器、下行光源；不同的下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊具有不同發(fā)射波長(zhǎng)，不同下行數(shù)據(jù)信號(hào)模塊間的波長(zhǎng)間隔需要滿足ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)，比如波長(zhǎng)間隔可以為100GHz，也可以是200GHz等。
[0024]所述的上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊，是指普通的光電探測(cè)器。
[0025]光網(wǎng)絡(luò)單元包括光周期性濾波器、第二光環(huán)路器、光可調(diào)濾波器、光電探測(cè)器、上行數(shù)據(jù)信號(hào)源和上行直接調(diào)制激光器和第二媒體介質(zhì)控制模塊，其中:光分布式光纖連接到光周期性濾波器，周期濾波器連接至第二光環(huán)路器的2端口，第二光環(huán)路器的3端口連接光可調(diào)濾波器輸出后連接光電探測(cè)器實(shí)現(xiàn)下行DPSK信號(hào)的檢測(cè)；上行數(shù)據(jù)信號(hào)源驅(qū)動(dòng)上行直接調(diào)制激光器的輸出連接到第二光環(huán)路器的I端口，調(diào)制的上行數(shù)據(jù)信號(hào)通過第二光環(huán)路器的2端口連接光周期性濾波器，由光周期性濾波器連接至光分布式光纖進(jìn)而實(shí)現(xiàn)上行數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出；第二媒體介質(zhì)控制模塊主要是通過接收下行控制協(xié)議，實(shí)現(xiàn)控制下行接收數(shù)據(jù)的時(shí)隙和波長(zhǎng)以及上行發(fā)射數(shù)據(jù)的時(shí)隙和波長(zhǎng)。
[0026]光遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)是由一個(gè)1:N光分路/合路器構(gòu)成，光遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)位于光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元之間，一端通過饋線式光纖連接光線路終端，另一端通過分布式光纖連接光網(wǎng)絡(luò)單元；其主要用以將下行數(shù)據(jù)信號(hào)通過分布式光纖分發(fā)給與之相連的各個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元，同時(shí)，將不同光網(wǎng)絡(luò)單元的不同波長(zhǎng)的上行數(shù)據(jù)信號(hào)通過分布式光纖由合路器耦合，耦合后的上行數(shù)據(jù)信號(hào)通過饋線式光纖上傳到光線路終端進(jìn)行處理。
[0027]所述的上行發(fā)射機(jī)，即上行直接調(diào)制激光器，其應(yīng)該具有波長(zhǎng)可調(diào)諧的功能，用以實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)單元的無色化；此外該上行直接調(diào)制激光器的波長(zhǎng)可調(diào)諧特性，可以是通過溫度調(diào)諧來實(shí)現(xiàn)也可以是通過電流調(diào)諧來實(shí)現(xiàn)。
[0028]所述的光周期性濾波器，主要用于下行DPSK信號(hào)的解調(diào)和上行數(shù)據(jù)信號(hào)的啁啾管理。為了同時(shí)地實(shí)現(xiàn)DPSK信號(hào)解調(diào)和直接調(diào)制信號(hào)的啁啾管理，上下行數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)為不同的波帶，同時(shí)同一個(gè)波帶之間的波長(zhǎng)間隔為應(yīng)為光周期性濾波器的自由頻譜間隔的整數(shù)倍；且周期性濾波器的自由頻譜間隔是可調(diào)諧的，其具體的自由頻譜間隔是由下行調(diào)制信號(hào)的速率所決定。
[0029]所述的下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊和下行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊的數(shù)量均為M個(gè)，M取4、8或16等，具體取值是根據(jù)PON系統(tǒng)需要的下行速率所決定；
[0030]所述的上行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射模塊和上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊的數(shù)量均為L(zhǎng)個(gè)，L可取
4、8或16等，L的取值主要取決于PON系統(tǒng)需要的上行速率；上行波長(zhǎng)可調(diào)諧的直接調(diào)制激光器，要求其具有較大的發(fā)射光功率可提高上行的光功率預(yù)算。
[0031]所述的上行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射模塊主要是由上行數(shù)據(jù)信號(hào)源與上行波長(zhǎng)可調(diào)諧的直接調(diào)制激光器構(gòu)成。
[0032]所述的光遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的1:N光分路/合路器，其中N為無源光網(wǎng)絡(luò)中的ONU的數(shù)量，N可以取到64、128、256、512、1024 (其ONU的個(gè)數(shù)主要依據(jù)系統(tǒng)中的傳輸光纖的長(zhǎng)度)。[0033]所述的光分布式光纖和饋線式光纖，其兩者加起來的總長(zhǎng)度可以為5km、10km、20km,40km或者100km，其鋪設(shè)長(zhǎng)度要根據(jù)系統(tǒng)的具體需要綜合考慮來決定。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提出的新型的TWDM-PON的體系結(jié)構(gòu)可在不改變現(xiàn)有的基于TDM-PON的接入網(wǎng)的光分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上升級(jí)改造。本發(fā)明，下行采用DPSK信號(hào)調(diào)制，可增加TWDM-PON的高速下行信號(hào)的色散容忍度；上行采用低成本的波長(zhǎng)可調(diào)諧的直接調(diào)制激光器，可以提高下行發(fā)射機(jī)的發(fā)射光功率，降低ONU發(fā)射機(jī)的成本；同時(shí)，在ONU端部署一個(gè)周期性濾波器，不但可以同時(shí)用于下行DPSK信號(hào)的解調(diào)和上行直調(diào)調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)的啁啾管理，而且還可以作為陷波濾波器增加上行信號(hào)的信噪t匕，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)器件多種用途的功能；采用溫度可調(diào)諧的直調(diào)調(diào)制激光器作為上行發(fā)射機(jī)，能降低ONU的成本和復(fù)雜性；此外，由于周期濾波器的啁啾管理提高了上行數(shù)據(jù)信號(hào)的消光比，可以實(shí)現(xiàn)突發(fā)模式傳輸；該系統(tǒng)不改變現(xiàn)有接入網(wǎng)系統(tǒng)中的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的TDM-PON系統(tǒng)完全兼容，易于在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上升級(jí)改造。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0036]圖1為本發(fā)明提供的低成本的基于下行DPSK信號(hào)以及上行直接調(diào)制的混合波分時(shí)分復(fù)用的無源光網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為下行DPSK信號(hào)的發(fā)射模塊的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0038]圖3為上行數(shù)據(jù)的接收模塊的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0039]圖4為周期性濾波器的雙向透射率曲線；
[0040]圖5為周期性濾波器、上行數(shù)據(jù)信號(hào)通過與沒有通過濾波器的譜型圖；
[0041]圖6為上行數(shù)據(jù)信號(hào)通過與沒有通過濾波器的時(shí)域圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0043]本發(fā)明充分利用波長(zhǎng)可調(diào)諧的直接調(diào)制激光器作為上行的高輸出功率發(fā)射機(jī)，提高PON系統(tǒng)的上行傳輸?shù)墓β暑A(yù)算，降低上行發(fā)射機(jī)的成本，以較低的成本實(shí)現(xiàn)ONU的高速無色發(fā)射機(jī)模塊；同時(shí)，本發(fā)明充分利用DPSK信號(hào)作為下行數(shù)據(jù)信號(hào)，提高了下行傳輸數(shù)據(jù)的抗色散容忍度的問題；此外，本發(fā)明在光網(wǎng)絡(luò)單元中部署一個(gè)周期性濾波器，用于下行DPSK信號(hào)的解調(diào)和上行直接調(diào)制數(shù)據(jù)的啁啾管理，提高了系統(tǒng)的對(duì)光纖色散的容忍度，增加了系統(tǒng)傳輸距離，并在一定程度上提高系統(tǒng)的光功率預(yù)算；最后，該系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)，可在現(xiàn)有接入網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造。
[0044]具體地，如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)包括:光線路終端、饋線式光纖、分布式光纖、遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、光網(wǎng)絡(luò)單元，其中:所述光線路終端與饋線式光纖的一端相連，饋線式光纖的另一端連接遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)為1:N光分路/合路器(N取64、128、256、512或1024，其具體值需要綜合考慮系統(tǒng)中的傳輸距離和系統(tǒng)的光功率預(yù)算)，光分路/合路器(Splitter)通過分布式光纖連接光網(wǎng)絡(luò)單元1、光網(wǎng)絡(luò)單元2、……、光網(wǎng)絡(luò)單元N。具體地，N值取決于光分路合路器的分光比，N可取 64、128、256、512 或 1024。 [0045]光線路終端主要是由第一媒體介質(zhì)控制模塊、M個(gè)下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊、L個(gè)上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊、光波分復(fù)用器、第一光環(huán)行器、光放大器構(gòu)成。其中:M個(gè)下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊連接到第一光環(huán)行器的第I端口，第一光環(huán)行器的第2端口連接到光波分復(fù)用器，光波分復(fù)用器的輸出連接到光放大器進(jìn)而實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)射；上行直接調(diào)制的數(shù)據(jù)到達(dá)光線路終端連接到光放大器，光放大器連接到光波分復(fù)用器，經(jīng)過光波分復(fù)用器連接到第一光環(huán)行器的2端口，由第一光環(huán)行器的第3端口直接連接到上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊。具體的M以及L值取決于升級(jí)的PON系統(tǒng)中的下行速率和上行速率，M可取4、8或16等，L可取4、8或16等。
[0046]下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊，主要用于下行信號(hào)的產(chǎn)生，如圖2所示，包括下行DPSK信號(hào)源、下行相位調(diào)制器、下行光源。
[0047]光線路終端中的第一媒體介質(zhì)控制模塊，主要用于控制下行數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制的波長(zhǎng)和時(shí)隙，同時(shí)對(duì)上行ONU數(shù)據(jù)的發(fā)射實(shí)施調(diào)控。
[0048]進(jìn)一步地，上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊，如圖3所示，主要是普通光電探測(cè)器加跨阻放大器和上行信號(hào)的處理模塊構(gòu)成。
[0049]遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的光分路/合路器用以將下行數(shù)據(jù)信號(hào)通過分布式光纖分發(fā)給與之相連的各個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元；同時(shí)，不同光網(wǎng)絡(luò)單元的不同波長(zhǎng)的上行數(shù)據(jù)通過分布式光纖由合路器耦合，耦合后的上行數(shù)據(jù)通過饋線式光纖上傳到光線路終端進(jìn)行處理。
[0050]再如圖1所示，任意一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元主要是由周期性濾波器、第二光環(huán)行器、光可調(diào)濾波器、光電探測(cè)器、下行數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊、上行數(shù)據(jù)信號(hào)源、波長(zhǎng)可調(diào)諧的上行直接調(diào)制激光器、第二媒體介質(zhì)控制模塊組成。其中，分布式光纖的一端連接周期性濾波器，周期性濾波器的輸出連接至第二光環(huán)行器的第2端口，第二光環(huán)行器的第3端口的輸出連接至光可調(diào)濾波器，光可調(diào)濾波器的輸出后連接光電探測(cè)器，光電探測(cè)器的輸出經(jīng)由下行數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊連接至第二媒體介質(zhì)控制模塊，進(jìn)而完成該光網(wǎng)絡(luò)單元的下行數(shù)據(jù)的接收；上行數(shù)據(jù)信號(hào)源驅(qū)動(dòng)上行直接調(diào)制激光器，上行直接調(diào)制激光器輸出連接到第二光環(huán)行器的第I端口，調(diào)制的上行數(shù)據(jù)信號(hào)通過第二光環(huán)行器的第2端口連接至周期性濾波器進(jìn)行啁啾管理，周期性濾波器的輸出進(jìn)入分布式光纖進(jìn)而實(shí)現(xiàn)上行數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出。
[0051]在光網(wǎng)絡(luò)單元中，上行直接調(diào)制激光器具有至少lOGb/s數(shù)據(jù)調(diào)制能力，同時(shí)具有波長(zhǎng)可調(diào)諧功能(可以是溫度控制的波長(zhǎng)可調(diào)諧或者是電流控制的波長(zhǎng)可調(diào)諧)用以實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)單元的無色化，可實(shí)現(xiàn)將不同ONU的數(shù)據(jù)調(diào)制不同波長(zhǎng)。第二媒體介質(zhì)控制模塊用于控制ONU下行數(shù)據(jù)信號(hào)的接收，主要控制光可調(diào)濾波器的中心波長(zhǎng)和下行數(shù)據(jù)信號(hào)接收的時(shí)隙；同時(shí)，該第二媒體介質(zhì)控制模塊還用于控制上行發(fā)射機(jī)的發(fā)射波長(zhǎng)和數(shù)據(jù)傳送的時(shí)隙。
[0052]光網(wǎng)絡(luò)單元中的周期性濾波器用于同時(shí)地解調(diào)下行DPSK信號(hào)和管理上行直接調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)的啁啾。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方案的可行性，其周期性濾波器雙向透射的譜型圖、經(jīng)過與沒有經(jīng)過周期性濾波器的直接調(diào)制的上行光譜圖如圖4、5所示。圖4、5中的周期性濾波器的自由頻譜范圍為10GHz。圖6展示了上行直接調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)沒有經(jīng)過該周期性濾波器和經(jīng)過周期性濾波器傳輸50km的光纖后的信號(hào)時(shí)域圖。由該圖可知，如果不經(jīng)過啁啾管理的上行數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過光纖傳輸后，其性能較差，信號(hào)畸變較大，而經(jīng)過該周期濾波器的信號(hào)質(zhì)量得到恢復(fù)。
[0053]在本實(shí)施例中，采用基于直接調(diào)制的上行以及基于DPSK信號(hào)的下行傳輸技術(shù)，且在光網(wǎng)絡(luò)單元中部署一個(gè)低成本的周期性濾波器同時(shí)用于下行DPSK信號(hào)的解調(diào)和上行直接調(diào)制信號(hào)的啁啾管理，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn):
[0054]I)該體系結(jié)構(gòu)下行采用DPSK信號(hào)的調(diào)制方式，DPSK信號(hào)的應(yīng)用提高了下行發(fā)射信號(hào)的對(duì)色散和系統(tǒng)非線性的容忍能力，增加了系統(tǒng)的傳輸距離；
[0055]2)光網(wǎng)絡(luò)單元采用波長(zhǎng)可調(diào)諧的上行直接調(diào)制激光器作為上行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射機(jī)，可以較好解決高速的ONU無色化問題，同時(shí)，直接調(diào)制激光器使用可以降低光網(wǎng)絡(luò)單元本身的成本問題。
[0056]3)光網(wǎng)絡(luò)單元部署一個(gè)周期性濾波器，用于同時(shí)地下行DPSK信號(hào)的解調(diào)和上行直接調(diào)制信號(hào)的啁啾管理，一方面實(shí)現(xiàn)了一個(gè)器件多種用途，一定程度上降低了系統(tǒng)成本；再者，周期性濾波器易于實(shí)現(xiàn)，便于集成，成本低廉；另一個(gè)方面周期性濾波器的使用抑制了上行數(shù)據(jù)信號(hào)的啁啾，增加了系統(tǒng)的抗色散能力。
[0057]4)該體系結(jié)構(gòu)不改變現(xiàn)有鋪設(shè)的無源光網(wǎng)絡(luò)的光纖分布式網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，且可沿用現(xiàn)有PON系統(tǒng)中的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，因而可在現(xiàn)有的PON系統(tǒng)進(jìn)行平滑升級(jí)，且完全與現(xiàn)有PON系統(tǒng)兼容，進(jìn)而可在一定程度上降低PON升級(jí)成本。
[0058]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)，包括依次連接的光線路終端、饋線式光纖、若干無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、若干分布式光纖和若干光網(wǎng)絡(luò)單元，所述光線路終端通過所述饋線式光纖連接至所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)通過分布式光纖連接光網(wǎng)絡(luò)單元，其特征在于， 所述光線路終端包括第一媒體介質(zhì)控制模塊、光波分復(fù)用器、光放大器，光波分復(fù)用器和光放大器依次連接，所述光線路終端還包括多個(gè)主要由下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊、上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊、第一光環(huán)行器構(gòu)成的第一模塊，所述第一模塊連接在第一媒體介質(zhì)控制模塊與光波分復(fù)用器之間；在所述第一模塊中，第一媒體介質(zhì)控制模塊通過下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊連接至第一光環(huán)行器的I端口，第一光環(huán)行器的2端口連接至光波分復(fù)用器，第一光環(huán)行器的3端口通過上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊連接至第一媒體介質(zhì)控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)包括光分路/合路器，所述光分路/合路器主要用于下行數(shù)據(jù)信號(hào)的分發(fā)以及調(diào)制在不同波長(zhǎng)上的上行數(shù)據(jù)的耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，所述光網(wǎng)絡(luò)單元包括上行數(shù)據(jù)信號(hào)源、上行直接調(diào)制激光器、第二光環(huán)行器、光周期性濾波器、光可調(diào)濾波器、光電探測(cè)器、下行數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊、第二媒體介質(zhì)控制模塊，所述上行數(shù)據(jù)信號(hào)源驅(qū)動(dòng)所述上行直接調(diào)制激光器，所述上行直接調(diào)制激光器的輸出端連接到第二光環(huán)行器的I端口，上行數(shù)據(jù)信號(hào)通過第二光環(huán)行器的2端口連接至光周期性濾波器，光周期性濾波器輸出至分布式光纖以實(shí)現(xiàn)上行數(shù)據(jù)的輸出；第二光環(huán)行器的3端口依次通過所述光可調(diào)濾波器、光電探測(cè)器連接至下行數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊，進(jìn)而完成下行數(shù)據(jù)信號(hào)的接收；第二媒體介質(zhì)控制模塊分別連接光可調(diào)濾波器、下行數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊、上行直接調(diào)制激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，不同的第一模塊的下行DPSK信號(hào)發(fā)射模塊具有不同發(fā)射波長(zhǎng)，且波長(zhǎng)間隔滿足ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，所述第一媒體介質(zhì)控制模塊用于控制上下行數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)射狀況。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，上行直接調(diào)制激光器具有波長(zhǎng)可調(diào)諧功能，用于實(shí)現(xiàn)將不同光節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)調(diào)制不同波長(zhǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，第二媒體介質(zhì)控制模塊用于控制光節(jié)點(diǎn)下行數(shù)據(jù)信號(hào)的接收、以及控制光可調(diào)濾波器的中心波長(zhǎng)和下行數(shù)據(jù)信號(hào)接收的時(shí)隙，同時(shí)，第二媒體介質(zhì)控制模塊還用于控制上行數(shù)據(jù)信號(hào)源的發(fā)射波長(zhǎng)和數(shù)據(jù)傳送的時(shí)隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，所述光周期性濾波器為雙向的周期性濾波器，該雙向的周期性濾波器被同時(shí)用于下行DPSK信號(hào)的解調(diào)和上行直接調(diào)制信號(hào)的啁啾管理，該雙向的性濾波器的透射譜是周期性，周期性濾波器的自由頻譜范圍是可調(diào)諧的，其調(diào)節(jié)的具體大小與下行的DPSK信號(hào)速率有關(guān)；同時(shí)，上行數(shù)據(jù)信號(hào)之間的波長(zhǎng)間隔應(yīng)為自由頻譜間隔的整數(shù)倍，上下行信號(hào)位于不同波帶，且不同波帶之間的間隔應(yīng)為自由頻譜間隔的整數(shù)倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下行DPSK調(diào)制和上行直接調(diào)制的混合TWDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，光分布式光纖 和饋線式光纖加起來的總長(zhǎng)度為幾千米到IOOkm的范圍。
【文檔編號(hào)】H04J14/02GK103475955SQ201310251901
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】畢美華, 肖石林, 何浩, 義理林, 李軍, 胡衛(wèi)生 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)