專利名稱：基于單波長ofdma無源光網(wǎng)絡(luò)上下行傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)，特別是涉及一種基于單波長OFDMA無源光網(wǎng)絡(luò)上下行傳輸系統(tǒng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network，PON)作為低成本解決光纖到戶接入終端方案，是當(dāng)前接入網(wǎng)技術(shù)研究的主流方向。傳統(tǒng)的異步轉(zhuǎn)移模式無源光網(wǎng)絡(luò)(ATM Passive Optical Network，ΑΡΟΝ)、以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernet Passive Optical Network，ΕΡ0Ν)以及千兆無源光網(wǎng)絡(luò)(Gigabit Passive Optical Network，GP0N)技術(shù)都是采用的時分復(fù)用多址接入技術(shù)，帶寬為用戶共享，且需要復(fù)雜的調(diào)度算法和成幀技術(shù)來支持不同類型的服務(wù)。新興的波分復(fù)用無源光 M ^(ffavelength-Division-Multiplexing Passive Optical Network, WDM-PON) ^ 雖然可以提供較高的帶寬容量，可以在專用的波長通道上透明地傳輸各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，但是 WDM-PON受到較高的系統(tǒng)成本和當(dāng)前技術(shù)條件下的資源分配的限制。(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) ^^^ 源于射頻傳輸領(lǐng)域，在光通信中具有較大的潛力，它可以將射頻傳輸系統(tǒng)中的分布反饋式 (Distributed Feedback，DFB)激光器直接應(yīng)用在接入網(wǎng)中，進(jìn)而節(jié)省成本；同時，基于OFDM 的調(diào)制技術(shù)不僅是實現(xiàn)高頻譜利用率的有效方法，而且具有抵抗色散和偏振模色散能力， 因此，采用該技術(shù)能夠滿足無源光網(wǎng)絡(luò)的寬帶接入和低成本需求。正交頻分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(OFDM Ρ0Ν)技術(shù)自從在2008年歐洲光通信(European Conference on Optical Communication，EC0C)會議上由普林斯頓NEC實驗室提出以來， 經(jīng)過兩年多的發(fā)展，OFDM PON中的技術(shù)研究主要圍繞在OFDM調(diào)制碼型的應(yīng)用和基于正交頻分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，0FDMA)接入技術(shù)的無源光網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行研究。有關(guān)OFDMA PON中的調(diào)制解調(diào)技術(shù)研究工作，近幾年主要圍繞著光OFDM的強度調(diào)制和直接檢測進(jìn)行。在現(xiàn)有的OFDMA PON上行通信系統(tǒng)中，為了避免由直接檢測產(chǎn)生的拍頻噪聲的影響，每個光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)需要單一波長通道，因此基于直接檢測的OFDMA PON系統(tǒng)中一般上行通道需要聯(lián)合WDM技術(shù)。現(xiàn)有的PON系統(tǒng)一般采用空分復(fù)用或波分復(fù)用的方式來傳輸上下行數(shù)據(jù)，即采用不同的光纖或不同波長的光載波來分別傳輸，這在一定程度上浪費了光纖資源和波長資源，增加了 OFDM PON系統(tǒng)的成本。經(jīng)對現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Dayou Qian等人2010年在《Journal of Lightwave Technology))(光波技術(shù)期刊)上發(fā)表了題為 “ 108 Gb/s 0FDMA-P0N with Polarization Multiplexing and Direct Detection (采用偏振復(fù)用和直接檢測的108Gb/s的正交頻分多址的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng))”的文章，該文章僅提出了一種提高下行傳輸速率方案，該方案采用偏振復(fù)用技術(shù)將兩路數(shù)據(jù)信號調(diào)制在兩個正交的偏振態(tài)，實現(xiàn)了偏振復(fù)用進(jìn)而提高下行傳輸速率，實現(xiàn)頻譜利用率的提高。該方案雖然是目前OFDMA PON系統(tǒng)中實現(xiàn)最高下行速率的方案，然而該方案采用了偏振復(fù)用技術(shù)，需要精確控制信號的偏振態(tài)，而信號偏振態(tài)容易受外界環(huán)境影響，系統(tǒng)極不穩(wěn)定，因此這種方案不易于實現(xiàn)，一定程度上加大OFDMA PON 的成本，故實用意義不是很大。又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，Dayou Qian等人在2009年歐洲光通信會議ECOC上發(fā)表了題為 "Single-Wavelength 108 Gb/s Upstream 0FDMA-P0N Transmission" (1 白勺108 Gb/s OFDMA PON傳輸系統(tǒng))的文章，該文章提出了在OFDM PON的光線路終端中使用相干檢測來解調(diào)上行數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中，在光線路終端采用了四個連續(xù)波的激光光源，其中兩個分別作為下行和上行光載波信號；另外兩個分別作為不同上行數(shù)據(jù)的相干檢測的相干光源，在文章中提出該方案的關(guān)鍵點在于在光線路終端使用了相干檢測，能夠使光網(wǎng)絡(luò)終端傳輸?shù)妮d波抑制的上行數(shù)據(jù)在解調(diào)端減少寬帶拍頻噪聲的影響，進(jìn)而完全再生正交頻分多址的電信號。然而，該方案采用單獨的兩個光源在光線路終端作為外差式相干檢測的本地振蕩光源，在一定程度上增加了光線路終端的成本，并且沒有充分利用光載波的資源，從而在一定程度上使無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)失去的低成本的優(yōu)勢，且在光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)采用射頻源將基帶OFDM信號上變頻，射頻源的使用也會帶來光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種系統(tǒng)成本，頻譜利用率高的基于單波長OFDMA無源光網(wǎng)絡(luò)上下行傳輸系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種基于單波長OFDMA無源光網(wǎng)絡(luò)上下行傳輸系統(tǒng)，包括光線路終端、遠(yuǎn)端節(jié)點和多個光網(wǎng)絡(luò)單元；
所述光線路終端包括用于產(chǎn)生光載波信號的激光器，用于調(diào)制OFDM下行信號的數(shù)據(jù)調(diào)制單元，用于解調(diào)OFDM上行信號的上行數(shù)據(jù)接受單元； 所述遠(yuǎn)端節(jié)點是光分路合路器；
所述數(shù)據(jù)調(diào)制單元包括第一馬赫曾德調(diào)制器、第一耦合器、第一混頻器、第一 90度移相器、第一環(huán)形器，及用于產(chǎn)生射頻信號的第一射頻源，用于產(chǎn)生OFDM下行信號的第一 OFDM信號源；
所述激光器的輸出端經(jīng)第一耦合器接到第一馬赫曾德調(diào)制器的光載波信號輸入端； 所述第一混頻器設(shè)有兩個信號輸入端、兩個信號輸出端，其兩個信號輸入端分別接到第一 OFDM信號源的輸出端及第一射頻源的輸出端，其一個信號輸出端接到第一馬赫曾德調(diào)制器的一個調(diào)制信號輸入端，另一個信號輸出端經(jīng)第一 90度移相器接到第一馬赫曾德調(diào)制器的另一個調(diào)制信號輸入端；
所述上行數(shù)據(jù)接收單元包括一電域處理器；
所述第一環(huán)形器有三個工作端口，分別為第一工作端口、第二工作端口、第三工作端口，其第一工作端口接到第一馬赫曾德調(diào)制器的調(diào)制信號輸出端，其第二工作端口經(jīng)饋入式光纖接到遠(yuǎn)端節(jié)點的合路端口，其第三工作端口接到上行數(shù)據(jù)接收單元中的電域處理器的輸入端；
所述光網(wǎng)絡(luò)單元包括第二馬赫曾德調(diào)制器、第二耦合器、第二混頻器、第二 90度移相器、第二環(huán)形器、第一光濾波器、第二光濾波器，及用于產(chǎn)生射頻信號的第二射頻源，用于產(chǎn)生OFDM上行信號的第二 OFDM信號源，用于解調(diào)OFDM下行信號的下行數(shù)據(jù)處理器；
所述第二混頻器設(shè)有兩個信號輸入端、兩個信號輸出端，其兩個信號輸入端分別接到第二 OFDM信號源的輸出端及第二射頻源的輸出端，其一個信號輸出端接到第二馬赫曾德調(diào)制器的一個調(diào)制信號輸入端，另一個信號輸出端經(jīng)第二 90度移相器接到第二馬赫曾德調(diào)制器的另一個調(diào)制信號輸入端；
所述第二環(huán)形器有三個工作端口，分別為第一工作端口、第二工作端口、第三工作端口，其第二工作端口經(jīng)第一光濾波器接到第二馬赫曾德調(diào)制器的光載波信號輸入端；
所述第二馬赫曾德調(diào)制器的調(diào)制信號輸出端經(jīng)第二光濾波器接到第二環(huán)形器的第三工作端口 ；
所述第二耦合器設(shè)有一個合路端口及兩個分路端口，其一個分路端口經(jīng)一光電檢測器接到下行數(shù)據(jù)處理器的輸入端，另一個分路端口接到第二環(huán)形器的第一工作端口 ；
所述遠(yuǎn)端節(jié)點的各個分路端口經(jīng)分布式光纖分別接到各光網(wǎng)絡(luò)單元中的第二耦合器的合路端口。本發(fā)明提供的基于單波長OFDMA無源光網(wǎng)絡(luò)上下行傳輸系統(tǒng)，光網(wǎng)絡(luò)單元將下行光載波復(fù)用于上行OFDM數(shù)據(jù)的調(diào)制，從而實現(xiàn)了光網(wǎng)絡(luò)單元的無色化，降低了光網(wǎng)絡(luò)單元的成本，并采用單邊帶調(diào)制技術(shù)將上行和下行OFDM數(shù)據(jù)調(diào)制在同一個光載波的上下兩個邊帶上，節(jié)約了波長資源，提高了頻譜利用率，有效降低了多波長OFDM無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成本；同時，將上下行OFDM數(shù)據(jù)調(diào)制在同一個光載波上可以在同一根光纖中傳輸，節(jié)省了光纖資源，進(jìn)一步節(jié)省了成本。


圖1是本發(fā)明實施例的基于單波長OFDMA無源光網(wǎng)絡(luò)上下行傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合

對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，本發(fā)明實施例所提供的一種基于單波長OFDMA無源光網(wǎng)絡(luò)上下行傳輸系統(tǒng)，包括光線路終端1、遠(yuǎn)端節(jié)點3和多個光網(wǎng)絡(luò)單元5 ；
所述光線路終端1包括用于產(chǎn)生光載波信號的激光器6，用于調(diào)制OFDM下行信號的數(shù)據(jù)調(diào)制單元27，用于解調(diào)OFDM上行信號的上行數(shù)據(jù)接受單元沈； 其特征在于所述遠(yuǎn)端節(jié)點3是光分路合路器；
所述數(shù)據(jù)調(diào)制單元27包括第一馬赫曾德調(diào)制器12、第一耦合器7、第一混頻器9、第一 90度移相器11、第一環(huán)形器13，及用于產(chǎn)生射頻信號的第一射頻源8，用于產(chǎn)生OFDM下行信號的第一 OFDM信號源10;
所述激光器6的輸出端經(jīng)第一耦合器7接到第一馬赫曾德調(diào)制器12的光載波信號輸入端；
所述第一混頻器9設(shè)有兩個信號輸入端、兩個信號輸出端，其兩個信號輸入端分別接到第一 OFDM信號源10的輸出端及第一射頻源8的輸出端，其一個信號輸出端接到第一馬赫曾德調(diào)制器12的一個調(diào)制信號輸入端，另一個信號輸出端經(jīng)第一 90度移相器11接到第一馬赫曾德調(diào)制器12的另一個調(diào)制信號輸入端；所述上行數(shù)據(jù)接收單元26包括一電域處理器14 ；
所述第一環(huán)形器13有三個工作端口，分別為第一工作端口、第二工作端口、第三工作端口，其第一工作端口接到第一馬赫曾德調(diào)制器12的調(diào)制信號輸出端，其第二工作端口經(jīng)饋入式光纖2接到遠(yuǎn)端節(jié)點3的合路端口，其第三工作端口接到上行數(shù)據(jù)接收單元沈中的電域處理器14的輸入端；
所述光網(wǎng)絡(luò)單元5包括第二馬赫曾德調(diào)制器25、第二耦合器15、第二混頻器23、第二 90度移相器M、第二環(huán)形器18、第一光濾波器19、第二光濾波器20，及用于產(chǎn)生射頻信號的第二射頻源21，用于產(chǎn)生OFDM上行信號的第二 OFDM信號源22，用于解調(diào)OFDM下行信號的下行數(shù)據(jù)處理器17 ；
所述第二混頻器23設(shè)有兩個信號輸入端、兩個信號輸出端，其兩個信號輸入端分別接到第二 OFDM信號源22的輸出端及第二射頻源21的輸出端，其一個信號輸出端接到第二馬赫曾德調(diào)制器25的一個調(diào)制信號輸入端，另一個信號輸出端經(jīng)第二 90度移相器M接到第二馬赫曾德調(diào)制器25的另一個調(diào)制信號輸入端；
所述第二環(huán)形器18有三個工作端口，分別為第一工作端口、第二工作端口、第三工作端口，其第二工作端口經(jīng)第一光濾波器19接到第二馬赫曾德調(diào)制器25的光載波信號輸入端；
所述第二馬赫曾德調(diào)制器25的調(diào)制信號輸出端經(jīng)第二光濾波器20接到第二環(huán)形器18 的第三工作端口；
所述第二耦合器15設(shè)有一個合路端口及兩個分路端口，其一個分路端口經(jīng)一光電檢測器16接到下行數(shù)據(jù)處理器17的輸入端，另一個分路端口接到第二環(huán)形器18的第一工作端□；
所述遠(yuǎn)端節(jié)點3的各個分路端口經(jīng)分布式光纖4分別接到各光網(wǎng)絡(luò)單元5中的第二耦合器15的合路端口。
本發(fā)明實施例的工作原理如下
激光器6輸出的光載波信號經(jīng)第一耦合器7輸入第一馬赫曾德調(diào)制器12 ； 第一 OFDM信號源10產(chǎn)生的OFDM下行信號與第一射頻源8產(chǎn)生的射頻信號經(jīng)第一混頻器9混合后分成兩路，其中一路直接輸入第一馬赫曾德調(diào)制器12，另一路經(jīng)移相后輸入第一馬赫曾德調(diào)制器12，通過第一馬赫曾德調(diào)制器12將第一混頻器9的輸出信號調(diào)制在光載波信號的下邊帶上，第一馬赫曾德調(diào)制器12輸出的下行OFDM調(diào)制信號經(jīng)第一環(huán)形器 13、饋入式光纖2輸入遠(yuǎn)端節(jié)點3，再由遠(yuǎn)端節(jié)點3轉(zhuǎn)送至光網(wǎng)絡(luò)單元5的第二耦合器15 ； 下行OFDM調(diào)制信號經(jīng)第二耦合器15后分成兩路，其中一路先由光電檢測器16進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換處理，再輸入到下行數(shù)據(jù)處理器17進(jìn)行解調(diào)，另一路經(jīng)第二環(huán)形器18輸入第一光濾波器19，由第一光濾波器19分離出光載波信號輸入第二馬赫曾德調(diào)制器25 ；
第二 OFDM信號源22產(chǎn)生的OFDM上行信號與第二射頻源21產(chǎn)生的射頻信號經(jīng)第二混頻器23混合后分成兩路，其中一路直接輸入第二馬赫曾德調(diào)制器25，另一路經(jīng)移相后輸入第二馬赫曾德調(diào)制器25，通過第二馬赫曾德調(diào)制器25將第二混頻器23的輸出信號調(diào)制在光載波信號的上邊帶上，第二馬赫曾德調(diào)制器25輸出的上行OFDM調(diào)制信號經(jīng)第二光濾波器20濾除上行已調(diào)光信號中的光載波，再依次通過第二環(huán)形器18、第二耦合器15輸入遠(yuǎn)端節(jié)點3，再由遠(yuǎn)端節(jié)點3轉(zhuǎn)送至光線路終端1的第一環(huán)形器13，由第一環(huán)形器13分配至上行數(shù)據(jù)接收單元26中的電域處理器14解調(diào)。
權(quán)利要求
1. 一種基于單波長OFDMA無源光網(wǎng)絡(luò)上下行傳輸系統(tǒng)，包括光線路終端、遠(yuǎn)端節(jié)點和多個光網(wǎng)絡(luò)單元；所述光線路終端包括用于產(chǎn)生光載波信號的激光器，用于調(diào)制OFDM下行信號的數(shù)據(jù)調(diào)制單元，用于解調(diào)OFDM上行信號的上行數(shù)據(jù)接受單元； 其特征在于所述遠(yuǎn)端節(jié)點是光分路合路器；所述數(shù)據(jù)調(diào)制單元包括第一馬赫曾德調(diào)制器、第一耦合器、第一混頻器、第一 90度移相器、第一環(huán)形器，及用于產(chǎn)生射頻信號的第一射頻源，用于產(chǎn)生OFDM下行信號的第一 OFDM信號源；所述激光器的輸出端經(jīng)第一耦合器接到第一馬赫曾德調(diào)制器的光載波信號輸入端； 所述第一混頻器設(shè)有兩個信號輸入端、兩個信號輸出端，其兩個信號輸入端分別接到第一 OFDM信號源的輸出端及第一射頻源的輸出端，其一個信號輸出端接到第一馬赫曾德調(diào)制器的一個調(diào)制信號輸入端，另一個信號輸出端經(jīng)第一 90度移相器接到第一馬赫曾德調(diào)制器的另一個調(diào)制信號輸入端；所述上行數(shù)據(jù)接收單元包括一電域處理器；所述第一環(huán)形器有三個工作端口，分別為第一工作端口、第二工作端口、第三工作端口，其第一工作端口接到第一馬赫曾德調(diào)制器的調(diào)制信號輸出端，其第二工作端口經(jīng)饋入式光纖接到遠(yuǎn)端節(jié)點的合路端口，其第三工作端口接到上行數(shù)據(jù)接收單元中的電域處理器的輸入端；所述光網(wǎng)絡(luò)單元包括第二馬赫曾德調(diào)制器、第二耦合器、第二混頻器、第二 90度移相器、第二環(huán)形器、第一光濾波器、第二光濾波器，及用于產(chǎn)生射頻信號的第二射頻源，用于產(chǎn)生OFDM上行信號的第二 OFDM信號源，用于解調(diào)OFDM下行信號的下行數(shù)據(jù)處理器；所述第二混頻器設(shè)有兩個信號輸入端、兩個信號輸出端，其兩個信號輸入端分別接到第二 OFDM信號源的輸出端及第二射頻源的輸出端，其一個信號輸出端接到第二馬赫曾德調(diào)制器的一個調(diào)制信號輸入端，另一個信號輸出端經(jīng)第二 90度移相器接到第二馬赫曾德調(diào)制器的另一個調(diào)制信號輸入端；所述第二環(huán)形器有三個工作端口，分別為第一工作端口、第二工作端口、第三工作端口，其第二工作端口經(jīng)第一光濾波器接到第二馬赫曾德調(diào)制器的光載波信號輸入端；所述第二馬赫曾德調(diào)制器的調(diào)制信號輸出端經(jīng)第二光濾波器接到第二環(huán)形器的第三工作端口 ；所述第二耦合器設(shè)有一個合路端口及兩個分路端口，其一個分路端口經(jīng)一光電檢測器接到下行數(shù)據(jù)處理器的輸入端，另一個分路端口接到第二環(huán)形器的第一工作端口 ；所述遠(yuǎn)端節(jié)點的各個分路端口經(jīng)分布式光纖分別接到各光網(wǎng)絡(luò)單元中的第二耦合器的合路端口。
全文摘要
一種基于單波長OFDMA無源光網(wǎng)絡(luò)上下行傳輸系統(tǒng)，涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是降低系統(tǒng)成本，提高頻譜利用率的技術(shù)問題。該系統(tǒng)包括光線路終端、遠(yuǎn)端節(jié)點和多個光網(wǎng)絡(luò)單元；所述光線路終端包括激光器、數(shù)據(jù)調(diào)制單元、上行數(shù)據(jù)接受單元，所述數(shù)據(jù)調(diào)制單元用于將下行信號調(diào)制在激光器所產(chǎn)生的光載波信號下邊帶上，所述上行數(shù)據(jù)接受單元用于解調(diào)上行信號；所述遠(yuǎn)端節(jié)點用于將下行調(diào)制信號分配到各光網(wǎng)絡(luò)單元，及將各光網(wǎng)絡(luò)單元輸出的上行調(diào)制信號轉(zhuǎn)發(fā)給光線路終端；所述光網(wǎng)絡(luò)單元對下行調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)，并從下行調(diào)制信號中分離出光載波后，將上行信號調(diào)制在分離出的光載波的上邊帶上后發(fā)送給遠(yuǎn)端節(jié)點。本發(fā)明提供的系統(tǒng)，系統(tǒng)成本低。
文檔編號H04L27/26GK102377724SQ201110314620
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者史杰, 周釗, 畢美華, 王立, 肖石林 申請人:上海交通大學(xué)