本實用新型屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控的WDM-PON通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，遠程醫(yī)療、IPTV，HDTV 等視頻業(yè)務(wù)、大數(shù)據(jù)云分析等先進通信系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求日益增加。FTTx的發(fā)展極大的帶動了無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的發(fā)展。其中，DWDM-PON系統(tǒng)被認為是最有前途和最有希望的接入系統(tǒng)。目前，國際上已將波長鎖定 WDM-PON 和波長重用 WDM-PON技術(shù)發(fā)展為商業(yè)級別。

波長鎖定 WDM-PON 主要利用了注入鎖模原理。當外部種子光源注入法布里-珀羅激光二極管 (Fabry-Perot Laser Diode, FP-LD) 中后，只有與種子光源波長一樣的波長被鎖定并被放大，同時抑制其他波長光的強度。種子光源可采用寬帶光源 (Broadband Source, BBS)，比如放大自發(fā)輻射光源(Amplified Spontaneous Emission, ASE)，或者多波長/多縱模激光器，或者直接采用雙FP-LD互注入的方式來鎖定波長。

寬帶種子光源可以在中心局（Central Office, CO）光線路終端 (Optical Line Terminal, OLT)中或者光網(wǎng)絡(luò)單元 (Optical Network Unit, ONU)中，也可以完全集中在CO中，為整個通信系統(tǒng)提供下行或者上行通訊所需的種子光源。寬帶種子光源在穿過波分復用多路復用/解復用器 (WDM MUX/DMUX)時，光譜會被切分，譜切分后的種子光注入FP-LD 中。但是，經(jīng)過WDM MUX/DMUX譜切分后的光譜寬度較寬（大于60GHz），容易受色散和光學濾波影響，傳輸距離有限，并且不適用于密集波分復用系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種基于超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控的WDM-PON通信系統(tǒng)，有效抵抗強度噪聲的影響，同時光源的超窄帶線寬對色散和光學濾波的影響有較強抗性，適用于遠距離DWDM通信系統(tǒng)。

本實用新型采用以下技術(shù)方案：一種基于超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控的WDM-PON通信系統(tǒng)，包括中心站、遠距離光纖傳輸系統(tǒng)、遠端節(jié)點和光網(wǎng)絡(luò)單元，所述遠端節(jié)點通過遠距離光纖傳輸系統(tǒng)與中心站連接，所述光網(wǎng)絡(luò)單元與遠端節(jié)點連接，所述中心站包括依次連接的用于入射到下行信號的寬譜光源、用于切分寬譜光源的超窄帶帶通濾波器、用于將不同波長超窄帶光源分離到對應(yīng)通道的第一多路分離耦合裝置（可以選用第一級陣列波導光柵AWG1）、以及多個數(shù)據(jù)調(diào)制模塊和將多路下行信號耦合的第二波分復用器（可以選用第二級陣列波導光柵AWG2），所述多個數(shù)據(jù)調(diào)制模塊的兩端分別與第一多路分離耦合裝置和第二波分復用器連接；數(shù)據(jù)調(diào)制模塊可通過偏振態(tài)不敏感的電吸收光調(diào)制器來增強3-dB的系統(tǒng)傳輸性能。

所述遠端節(jié)點包括用于波分復用/多路分離的第三波分復用器/多路分離器；通過遠距離光纖傳輸系統(tǒng)連接到中心站；所述第三波分復用器/多路分離器優(yōu)選采用陣列波導光柵或者薄膜濾波器。

所述光網(wǎng)絡(luò)單元包括連接到第三波分復用器/多路分離器的自適應(yīng)閾值調(diào)節(jié)模塊和數(shù)據(jù)解調(diào)模塊，所述自適應(yīng)閾值調(diào)節(jié)模塊包括光電探測器、自適應(yīng)閾值計算和比較器。在CO將信號調(diào)制在超窄帶譜切分非相干光源（ultra-narrow spectrum-sliced incoherent light，USSIL）的各個信道波長上；在光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）利用USSIL的強度噪聲主要集中在低頻區(qū)域特性，通過自適應(yīng)算法動態(tài)調(diào)節(jié)接收端的判決閾值，有效抵抗色散和光學濾波影響，改善光學系統(tǒng)的通信性能，降低信號誤碼率（Bit Error Rate，BER）。

所述寬譜光源是發(fā)光二極管LED、法布里珀羅激光二極管FP-LD、超輻射二極管SLD或者摻鉺光纖放大器EDFA產(chǎn)生的ASE或者通過非線性效應(yīng)產(chǎn)生的超連續(xù)光源SLS等。

所述超窄帶帶通濾波器采用高斯濾波器或者具有洛侖茲形狀的光纖光柵濾波器或法布里-珀羅濾波器。

所述超窄帶帶通濾波器的溫度由TEC進行控制。

所述超窄帶帶通濾波器的頻道間隔和WDM-PON系統(tǒng)的頻道間隔保持一致。

所述多個數(shù)據(jù)調(diào)制模塊采用對強度噪聲有較好抗性的通斷鍵控調(diào)制方式。

所述數(shù)據(jù)調(diào)制模塊前設(shè)有前置糾錯編碼，在光網(wǎng)絡(luò)單元的自反饋閾值判決電路之后采用前置糾錯解碼來增強系統(tǒng)的噪聲抗性。

所述自適應(yīng)閾值調(diào)節(jié)模塊通過自適應(yīng)的閾值調(diào)控算法來調(diào)整信號的判決閾值，所述自適應(yīng)的閾值調(diào)控算法采用單碼元判決反饋、盲檢測或廣義似然比檢驗-最大似然序列檢測等。

本實用新型中，可以在發(fā)射端采用前置糾錯編碼，并在接收端的自反饋閾值判決電路之后采用前置糾錯解碼來增強系統(tǒng)的噪聲抗性。

本實用新型的優(yōu)點是：本實用新型采用超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控技術(shù)，超窄帶譜切分非相關(guān)光源是利用超窄帶帶通濾波器對寬譜光源進行濾波得到，線寬小于700MHz。利用相鄰的信號的強度噪聲相關(guān)性，在信號接收端利用自適應(yīng)算法，估算強度噪聲的改變，并自適應(yīng)地調(diào)整信號的閾值，改善信號誤碼率（Bit Error Rate，BER）。有效抵抗強度噪聲的影響，同時光源的超窄帶線寬對色散和光學濾波的影響有較強抗性，適用于遠距離DWDM-PON通信系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為WDM-PON中的基于超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控系統(tǒng)的下行通信系統(tǒng)裝置圖；

圖2a為WDM-PON系統(tǒng)中采用的寬譜光源的光譜圖；

圖2b為WDM-PON系統(tǒng)中寬譜光源經(jīng)超窄帶切分后經(jīng)過調(diào)制和光路復用后的信號光譜圖；

圖3為線寬63-GHz的譜切分非相干光源和超窄帶700-MHz 線寬的譜切分非相干光源的相對強度噪聲頻譜圖的比較；

圖4為基于WDM-PON系統(tǒng)中，位于1542nm通道的25Gb/s信號的誤碼率和傳輸距離的關(guān)系。

具體實施方式

為了加深對本實用新型的理解，下面將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型的作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的保護范圍的限定。

如圖1所示，一種基于超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控的WDM-PON通信系統(tǒng)，主要包括了中心站、遠距離光纖傳輸系統(tǒng)、遠端節(jié)點和光網(wǎng)絡(luò)單元。

中心站進一步包括了用于入射到下行信號的寬譜非相干光源BLS, 本實施例中選取了摻鉺光纖放大器EDFA來產(chǎn)生自發(fā)放大發(fā)散光源；用于切分寬譜非相干光源的超窄帶帶通光濾波器，本實施例中選取了法布里-珀羅（FFP）濾波器；將不同波長超窄帶光源分離到對應(yīng)通道的第一多路分離耦合裝置，本實施例中選取了陣列波導光柵（arrayed wavelength grating AWG）；以及多個數(shù)據(jù)調(diào)制模塊，信號進行光調(diào)制之前先通過了前置糾錯編碼；和將多路下行信號耦合的第二波分復用器，本實施例中選取了陣列波導光柵（arrayed wavelength grating AWG）；其中超窄帶帶通光濾波器的頻道間隔應(yīng)當與WDM-PON系統(tǒng)的頻道間隔一致，超窄帶譜切分非相關(guān)光源是利用光纖法布里珀羅（Fiber Fabry-Perot, FFP）濾波器對放大自發(fā)輻射光源(Amplified Spontaneous Emission, ASE)進行濾波得到，線寬小于700MHz，數(shù)據(jù)調(diào)制模塊可采用偏振不敏感的電吸收調(diào)制器來增強信號信噪比。利用摻鉺光纖放大器EDFA產(chǎn)生寬譜光源（broad light spectrum, BLS）即ASE信號，之后BLS的光譜通過超窄帶寬FFP光濾波器切分得到非相干超窄線寬多波長光源，非相干超窄線寬多波長光源通過陣列波導光柵AWG1實現(xiàn)波長的分離，并利用多個數(shù)據(jù)調(diào)制模塊將信號調(diào)制到不同波長上，再利用AWG2將加載信號的各個波長信號耦合到一起，即波分復用WDM MUX，通過一根光纖傳輸?shù)竭h端節(jié)點RN。FFP濾波器產(chǎn)生的USSIL在低頻區(qū)具有很大的強度噪聲，在靠近直流區(qū)噪聲最大，并且和光源的線寬成反比（相對噪聲強度=1/USSIL的線寬）。當USSIL的線寬低于500MHz 時，強度噪聲主要影響低頻信號。所以，對于高速信號（比如速率高于20Gb/s），相鄰比特信號的強度噪聲具有較強相關(guān)性。

遠端節(jié)點：負責接收經(jīng)過長途傳輸?shù)墓庑盘枺ㄓ糜诓ǚ謴陀?多路分離的第三波分復用器/多路分離器，本實施例中選用陣列波導光柵AWG3，將各個波長信號分離，即波分解復用，通過遠距離光纖傳輸系統(tǒng)連接到中心站。

光網(wǎng)絡(luò)單元ONU包括連接到第三波分復用器/多路分離器的自適應(yīng)閾值調(diào)節(jié)模塊和數(shù)據(jù)解調(diào)模塊，其中，自適應(yīng)閾值調(diào)節(jié)模塊包括光電探測器（選用光電二極管）、基于電信號的閾值計算模塊和比較器。各個波長信道的光學信號通過光電二極管轉(zhuǎn)化為電信號，電信號經(jīng)過自適應(yīng)閾值調(diào)控的反饋線路對接收系統(tǒng)的閾值進行調(diào)控，降低系統(tǒng)的誤碼率，提升通信系統(tǒng)性能。

如圖2a所示，采用的寬譜非相干個光源BLS具有很寬波長范圍內(nèi)平整，高功率的特點。如圖2b所示，進行超窄帶切分并經(jīng)過信號調(diào)制，光路復用之后的光信號的光譜圖，其具有超窄帶寬，頻道間隔和系統(tǒng)通道間隔匹配的特點。

如圖3所示，比較了線寬63-GHz的譜切分非相干光源和超窄帶700-MHz 線寬的譜切分非相干光源的相對強度噪聲頻譜圖。傳統(tǒng)的63-GHz譜切分非相干光源在信號帶寬內(nèi)表現(xiàn)出類似高斯噪聲的特性。而超窄帶700-MHz 線寬的譜切分非相干光源則主要集中在低頻區(qū)域。當頻率>2GHz時，超窄帶700-MHz 線寬的譜切分非相干光源的相對強度噪聲低于63-GHz線寬的譜切分非相干光源的相應(yīng)值。

如圖4所示，基于WDM-PON系統(tǒng)里，位于1542nm的通道傳輸25Gb/s信號時，采用自適應(yīng)反饋控制的閾值可以大大降低傳輸系統(tǒng)的誤碼率，相比較固定的最佳閾值獲得的誤碼率，自適應(yīng)反饋控制的閾值可以降低誤碼率大于10dB。