專(zhuān)利名稱(chēng)：基于周期性光可調(diào)濾波器的twdm-pon onu實(shí)現(xiàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PON(Passive Optical Network,無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))接入領(lǐng)域，特別是涉及一種基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PON(Time Wavelength DivisionMultiplexing-Passive Optical Network,時(shí)分波分復(fù)用-無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))ONU (OpticalNetwork Unit,光網(wǎng)絡(luò)單元)實(shí)現(xiàn)裝置及方法。
背景技術(shù)：
由于光纖通信具有傳輸頻帶寬、通信容量大、信號(hào)傳輸質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)在通信領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。光接入網(wǎng)絡(luò)FTTH(Fiber To The Home，光纖到戶)作為光纖 通信網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要部分具有廣闊的應(yīng)用前景，但是隨著業(yè)務(wù)內(nèi)容的豐富，需求的帶寬越來(lái)越高，IG速率的EPONGithernet Passive Optical Network,以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))或GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network,吉比特 / 千兆位無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))不能滿足未來(lái)市場(chǎng)帶寬的需求，需要新技術(shù)的出現(xiàn)解決帶寬的問(wèn)題。NG P0N2 (Next Generation Passive Optical Network,下一代無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))技術(shù)的研究被業(yè)界廣泛關(guān)注，NG P0N2技術(shù)要求包括下行40G，上行10G帶寬；無(wú)源ODN(OpticalDistribution Network,光分配網(wǎng))下支持40km的傳輸距離；支持I : 64分支比；支持已部署ODN網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有投資。業(yè)界認(rèn)為NG P0N2接入技術(shù)的演進(jìn)有3個(gè)方面1.單波長(zhǎng)提高速率；2.采用波分復(fù)用技術(shù)；3.采用正交頻分復(fù)用技術(shù)。對(duì)于第一種單波長(zhǎng)提高速率，關(guān)鍵技術(shù)在于下行方向單波長(zhǎng)比特率提升為40Gb/s，上行方向比特率為10Gb/S，但需要解決以下問(wèn)題色散，速率提升4倍，色散就會(huì)提升16倍，限制了傳輸距離；光功率預(yù)算，在增加4倍比特率的條件下，保證同樣的SNR(Signal toNoise Ratio,信噪比)，必須將光功率增加6dB，就要增加光放大器；0NU側(cè)高速電路技術(shù)，聞速電路必然會(huì)引起更聞的成本。對(duì)于第三種正交頻分復(fù)用技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)在于采用DSP(Digital SignalProcessing,數(shù)字信號(hào)處理)技術(shù)，在電域?qū)⑿盘?hào)分成多個(gè)正交的子載波，將每個(gè)子載波傳送至每個(gè)0NU，下行可支持40Gb/s，上行可支持20Gb/s。但需要解決以下幾個(gè)難題高速?gòu)?fù)雜的DSP技術(shù)、相干檢測(cè)技術(shù)、光子集成或者光電集成技術(shù)等。相對(duì)于第一種和第三種，第二種采用波分復(fù)用技術(shù)從技術(shù)上來(lái)講相對(duì)比較容易實(shí)現(xiàn)的，不存在很高的技術(shù)障礙，成本也相對(duì)較低。NG P0N2采用波分復(fù)用技術(shù)的PON被稱(chēng)為 TWDM-P0N(Time Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network,時(shí)分波分復(fù)用-無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))，參見(jiàn)圖I所示，TffDM-PON系統(tǒng)主要是下行采用WDM(WavelengthDivision Multiplexing,波分復(fù)用)方式、上行米用 WDM+TDMA (Wavelength DivisionMultiplexing and Time Division Multiplexing Access,波分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用多址接入)方式的網(wǎng)絡(luò)。由于NG P0N2技術(shù)要求之一為支持已部署0DN，這就要求ODN網(wǎng)絡(luò)保持不變，在遠(yuǎn)端分支節(jié)點(diǎn)仍舊采用光功率分配器，即ODN中僅配置波長(zhǎng)不敏感的光功率分配器，而不是具有波長(zhǎng)敏感特性的波長(zhǎng)路由或者波長(zhǎng)選擇器，這種情況下如果采用波分復(fù)用技術(shù)的話，波長(zhǎng)選擇器就下降到ONU處，即TWDM-PON中的波長(zhǎng)復(fù)用和解復(fù)用功能就下移到ONU處，這就要求ONU接收端具有波長(zhǎng)選擇功能，ONU的發(fā)送端具有波長(zhǎng)調(diào)諧的能力。因此，NG P0N2的關(guān)鍵在于ONU的實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PON ONU實(shí)現(xiàn)裝置及方法，能實(shí)現(xiàn)ONU接收端波的長(zhǎng)可選、發(fā)送端的波長(zhǎng)可變，滿足TWDM-PON系統(tǒng)對(duì)ONU的要求，且使TWDM PON與傳統(tǒng)PON共享一個(gè)0DN，保護(hù)了運(yùn)營(yíng)商的已有投資，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。本發(fā)明提供的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PON ONU實(shí)現(xiàn)裝置，包括光耦合器、環(huán)行器、增益介質(zhì)、第一帶通濾波器BPF1、隔離器、波分復(fù)用器WDM、COTF, COTF控制電 路、第二帶通濾波器BPF2、接收機(jī)、信號(hào)調(diào)制電路和突發(fā)控制電路，COTF與COTF控制電路相連，光耦合器、C0TF、波分復(fù)用器WDM、BPF2、接收機(jī)順次相連，共同構(gòu)成下行鏈路；光耦合器、環(huán)行器、BPFl、隔離器、WDM、COTF構(gòu)成一個(gè)閉合回路，環(huán)行器還與增益介質(zhì)相連，增益介質(zhì)還分別與信號(hào)調(diào)制電路和突發(fā)控制電路相連，共同構(gòu)成上行鏈路。在上述技術(shù)方案中，所述光耦合器包括3個(gè)端口 P1端口、P2端口、com端口，com端口為合路口，Pl端口和P2端口為支路口，Pl支路口與P2支路口之間的比例按照系統(tǒng)要求分配，系統(tǒng)的下行信號(hào)經(jīng)過(guò)Pl支路口傳輸?shù)絚om端口輸出，系統(tǒng)的上行信號(hào)經(jīng)過(guò)com端口后一部分從Pl支路口輸出到0DN，另一部分經(jīng)過(guò)P2支路口作為種子光注入到增益介質(zhì)。在上述技術(shù)方案中，所述環(huán)行器包括3個(gè)端口 端口 I、端口 2和端口 3，環(huán)行器的端口 I與光耦合器P2端口相連，環(huán)行器的端口 2與增益介質(zhì)相連，環(huán)行器的端口 3通過(guò)保偏光纖與第一帶通濾波器BPFl相連，光信號(hào)只能從端口 I傳到端口 2或從端口 2傳到端口3，其他方向傳遞的信號(hào)被隔離。在上述技術(shù)方案中，所述增益介質(zhì)是在無(wú)外部種子光源的情況下輸出寬譜信號(hào)、在有外部種子光源注入的情況下鎖定輸出單縱模光信號(hào)的增益器件，且單縱模光信號(hào)的波長(zhǎng)與注入種子光源波長(zhǎng)相同。在上述技術(shù)方案中，所述增益介質(zhì)為反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA或法布里-珀羅激光二極管FP-LD。在上述技術(shù)方案中，所述COTF是輸出具有周期性的雙向器件，COTF輸出的光信號(hào)具有周期性，其輸出的波長(zhǎng)是在單波長(zhǎng)的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)或多個(gè)相同間隔的波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)的輸出，每?jī)蓚€(gè)相鄰波長(zhǎng)間頻譜間隔為自由譜范圍FSR。在上述技術(shù)方案中，所述COTF控制電路根據(jù)ONU處理過(guò)的波長(zhǎng)信息，查找波長(zhǎng)與COTF電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，找出對(duì)應(yīng)的電壓值并輸出到COTF，COTF根據(jù)該電壓選擇需要輸出的波長(zhǎng)。在上述技術(shù)方案中，所述第一帶通濾波器BPFl和第二帶通濾波器BPF2決定上行、下行光信號(hào)的波長(zhǎng)，BPFl和BPF2的工作波長(zhǎng)段都在周期性光可調(diào)濾波器波長(zhǎng)覆蓋范圍之內(nèi)，BPFl和BPF2之間的間隔是周期性光可調(diào)濾波器FSR的整數(shù)倍。
在上述技術(shù)方案中，所述路信號(hào)調(diào)制電路和突發(fā)控制電為上行信號(hào)的控制電路，信號(hào)調(diào)制電路將直流信號(hào)調(diào)制成線路要求的碼型，突發(fā)控制電路按照PON協(xié)議發(fā)出的脈沖，允許激光器在被分配的時(shí)隙上發(fā)光，其他時(shí)隙不能發(fā)光，完成上行TDMA信號(hào)的接入。在上述技術(shù)方案中，所述波分復(fù)用器WDM分別與C0TF、隔離器和BPF2相連，用來(lái)分離和合路上行、下行不同的波長(zhǎng)段光信號(hào)。在上述技術(shù)方案中，所述隔離器分別與BPFl和波分復(fù)用器WDM相連，僅讓上行信號(hào)單方向通過(guò)，對(duì)下行信號(hào)或上行信號(hào)的反射信號(hào)進(jìn)行阻隔，避免下行光信號(hào)或上行信號(hào)的反射信號(hào)對(duì)上行信號(hào)產(chǎn)生干擾。基于上述ONU實(shí)現(xiàn)裝置，本發(fā)明還提供一種基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟 SI、OLT發(fā)送波長(zhǎng)信息到0NU，告知ONU需要調(diào)諧的波長(zhǎng)； S2、0NU接收到OLT發(fā)來(lái)的波長(zhǎng)信息后，如果判定OLT所發(fā)的波長(zhǎng)在ONU的波長(zhǎng)能力范圍內(nèi)，ONU對(duì)接收到的波長(zhǎng)信息進(jìn)行處理，得到波長(zhǎng)信息相應(yīng)的二進(jìn)制碼；S3,ONU將二進(jìn)制碼發(fā)送到COTF控制電路，COTF控制電路根據(jù)二進(jìn)制碼的信息，查找波長(zhǎng)與COTF電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，找出對(duì)應(yīng)的電壓值輸出到COTF ；S4、COTF根據(jù)接收的電壓值調(diào)整COTF工作的中心波長(zhǎng)，該中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)下行合波信號(hào)中的一個(gè)通道，至此COTF完成了對(duì)下行合路信號(hào)波長(zhǎng)的選擇；上行和下行共享一個(gè)COTF，COTF的下行工作波長(zhǎng)已定，上行信號(hào)的工作波長(zhǎng)跟隨下行接收波長(zhǎng)也確定下來(lái)，選擇下行波長(zhǎng)的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了上行信號(hào)波長(zhǎng)的可變。在上述技術(shù)方案中，步驟SI中還包括以下步驟當(dāng)OLT需要ONU重新調(diào)整波長(zhǎng)時(shí)，OLT發(fā)送包含新波長(zhǎng)信息的調(diào)整波長(zhǎng)命令到ONU。在上述技術(shù)方案中，步驟S2中還包括以下步驟0NU接收到OLT發(fā)來(lái)的波長(zhǎng)信息后，如果判定OLT所發(fā)波長(zhǎng)超出ONU的波長(zhǎng)能力范圍，ONU向OLT發(fā)送反饋信息“out ofrange”,并上報(bào)自己的波長(zhǎng)能力信息“my range” ；0LT接收到ONU發(fā)來(lái)的反饋信息“out ofrange”和波長(zhǎng)能力信息“my range”后,重新發(fā)送在ONU能力范圍內(nèi)的波長(zhǎng)信息到0NU,再重復(fù)步驟S2。在上述技術(shù)方案中，下行的信號(hào)流向如下光耦合器Pl端口接收來(lái)自O(shè)DN方向的光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光耦合器的Com端口發(fā)送到COTF進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，下行方向的波長(zhǎng)選擇要根據(jù)OLT的指令，由OLT告之0NU，ONU再將OLT波長(zhǎng)指令處理后傳送到COTF控制電路，COTF控制電路給出相應(yīng)波長(zhǎng)的電壓值給C0TF，COTF根據(jù)電壓值從下行合波信號(hào)的波長(zhǎng)中選擇一個(gè)波長(zhǎng)輸出，完成接收波長(zhǎng)的選擇，選擇后的波長(zhǎng)信號(hào)作為正確的接收光信號(hào)經(jīng)過(guò)波分復(fù)用器WDM、BPF2后進(jìn)入到接收機(jī)，完成下行信號(hào)的傳送。在上述技術(shù)方案中，上行的信號(hào)流向如下增益介質(zhì)為反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA時(shí)，RSOA輸出的寬光譜信號(hào)經(jīng)過(guò)BPFl濾出上行工作波長(zhǎng)段，BPFl濾出的帶通光信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離器、波分復(fù)用器WDM后傳輸給C0TF，COTF將經(jīng)帶通濾波后的寬光譜信號(hào)分割成窄帶光信號(hào)，窄帶光信號(hào)的中心波長(zhǎng)由OLT來(lái)指定；窄帶光信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦合器com端和P2端口，再經(jīng)過(guò)環(huán)行器的端口 I、端口 2，作為種子注入到RSOA內(nèi)，RSOA經(jīng)環(huán)行器的端口 2、端口3輸出單縱模光信號(hào)，如此循環(huán)，直至RSOA最終輸出穩(wěn)定的單縱模光信號(hào)，就形成了自種子的激光器作為ONU發(fā)送端的光源；環(huán)行器的端口 3輸出單縱模光信號(hào)，經(jīng)突發(fā)控制電路的控制和信號(hào)調(diào)制電路的調(diào)制后輸出，形成上行的TDMA光信號(hào)，依次經(jīng)過(guò)BPF1、隔離器、WDM、COTF、光耦合器的com端口、P1端口，發(fā)送到0DN，直到0LT，完成波長(zhǎng)可變的上行TDMA信號(hào)的接入。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下(I)本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)ONU接收端波的長(zhǎng)可選、發(fā)送端的波長(zhǎng)可變，滿足TWDM-PON系統(tǒng)對(duì)ONU的要求。(2)本發(fā)明使TWDM PON與傳統(tǒng)PON共享一個(gè)0DN，保護(hù)了運(yùn)營(yíng)商的已有投資，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。


圖I是TWDM-PON系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是周期性光可調(diào)濾波器COTF的功能測(cè)試框圖。圖3是COTF不加電時(shí)，寬譜光源ASE通過(guò)COTF的光譜圖。圖4是COTF的電壓為O. 8V時(shí)，COTF輸出的光譜圖。圖5是COTF的電壓為I. 2V時(shí)，COTF輸出的光譜圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例中基于COTF的TWDM-PON ONU實(shí)現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖7是COTF輸出的周期性光譜與BFPl和BPF2之間的關(guān)系圖。圖8是BPF與通道中心波長(zhǎng)之間的關(guān)系曲線圖。圖9是RSOA輸出的寬譜光源的光譜圖。圖10是寬譜光源經(jīng)過(guò)BPFl和COTF后的窄帶波的波形圖。圖11是自種子注入后RSOA后輸出的單縱模光信號(hào)的波形圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。為了實(shí)現(xiàn)ONU接收端的波長(zhǎng)選擇功能和發(fā)送端的波長(zhǎng)調(diào)諧功能，本發(fā)明采用COTF (Cyclic Optical Tunable Filter,周期性光可調(diào)濾波器)作為關(guān)鍵部件,下面對(duì)COTF的功能進(jìn)行說(shuō)明及驗(yàn)證。參見(jiàn)圖2 所不，ASE (Amplified Spontaneous Emission,寬譜光源)或 WDM光源、C0TF、0SA (Optical Spectral Analyser,光譜分析儀)順次相連,COTF還與COTF控制電路相連。在COTF不加電的情況下，COTF的輸出光譜參圖3所示，圖3中，標(biāo)號(hào)C_01、C_02……C_ll等是寬譜光源ASE經(jīng)過(guò)COTF后輸出的波長(zhǎng)，其中任意相鄰標(biāo)號(hào)之間的波長(zhǎng)差的絕對(duì)值定義為 COTF 的 FSR(Free Spectral Range,自由譜范圍)，|C_n_C_n+l | = FSR, C_n 表不第η個(gè)波長(zhǎng)，C_n+1表不第n+1個(gè)波長(zhǎng)。COTF上電后，COTF控制電路輸出不同的電壓值(0-5V)給C0TF，可以從OSA上看到COTF輸出的光譜圖，其中，COTF的電壓為0. 8V時(shí)，COTF輸出的光譜參見(jiàn)圖4所示，當(dāng)COTF的電壓從0. 8V增加到1.2V時(shí)，COTF輸出的光譜參見(jiàn)圖5所示。對(duì)比圖4和圖5可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)COTF的電壓從低到高變化時(shí)，標(biāo)號(hào)向長(zhǎng)方向移動(dòng)；反之亦然，當(dāng)COTF的電壓從高到低變化時(shí)，波長(zhǎng)標(biāo)號(hào)向短波長(zhǎng)方向移動(dòng)。由此可見(jiàn)，通過(guò)COTF控制電路控制COTF的電壓，COTF可以選擇需要輸出的波長(zhǎng)。因此，COTF可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的選擇功能。
參見(jiàn)圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PON ONU實(shí)現(xiàn)裝置，包括光耦合器、環(huán)行器、增益介質(zhì)、第一帶通濾波器BPFl (Band Pass Filterl)、隔離器、波分復(fù)用器WDM、COTF、COTF控制電路、第二帶通濾波器BPF2 (Band Pass Filter2)、接收機(jī)、信號(hào)調(diào)制電路和突發(fā)控制電路，COTF與COTF控制電路相連，光耦合器、C0TF、波分復(fù)用器WDM、BPF2、接收機(jī)順次相連，共同構(gòu)成下行鏈路；光耦合器、環(huán)行器、BPF1、隔離器、WDM、COTF構(gòu)成一個(gè)閉合回路，環(huán)行器還與增益介質(zhì)相連，增益介質(zhì)還分別與信號(hào)調(diào)制電路和突發(fā)控制電路相連，共同構(gòu)成上行鏈路。光耦合器是按照光功率進(jìn)行分配的器件，包括3個(gè)端口 P1端口、P2端口、com端口，com端口為合路口，Pl端口和P2 端口為支路口，Pl支路口與P2支路口之間的比例按照系統(tǒng)要求分配。系統(tǒng)的下行信號(hào)經(jīng)過(guò)Pl支路口傳輸?shù)絚om端口輸出，系統(tǒng)的上行信號(hào)經(jīng)過(guò)com端口后一部分從Pl支路口輸出到0DN，另一部分經(jīng)過(guò)P2支路口作為種子光注入到增益介質(zhì)。環(huán)行器為三端口器件，包括3個(gè)端口 端口 I、端口 2和端口 3，環(huán)行器的端口 I與光耦合器P2端口相連，環(huán)行器的端口 2與增益介質(zhì)相連，環(huán)行器的端口 3通過(guò)保偏光纖與第一帶通濾波器BPFl相連，光信號(hào)只能從端口 I傳到端口 2或從端口 2傳到端口 3，其他方向傳遞的信號(hào)被隔離。增益介質(zhì)作為ONU設(shè)備的輸出光源，是在無(wú)外部種子光源的情況下輸出寬譜信號(hào)、在有外部種子光源注入的情況下鎖定輸出單縱模光信號(hào)的增益器件，且單縱模光信號(hào)的波長(zhǎng)與注入種子光源波長(zhǎng)相同，該器件同時(shí)還具有前腔面反射率低、后腔面反射率高的特征，例如RS0A(Reflective Semiconductor Optical Amplifier,反射式半導(dǎo)體光放大器)或FP-LD (Fabry-Perot Laser Diode,法布里-拍羅激光二極管)都可作為增益器件。環(huán)行器通過(guò)保偏光纖與BPFl相連，目的是保證光信號(hào)的偏振特性，使得RSOA減小其偏振相關(guān)增益，輸出光信號(hào)功率穩(wěn)定。波分復(fù)用器WDM分別與C0TF、隔離器和BPF2相連，用來(lái)分離和合路上行、下行不同的波長(zhǎng)段光信號(hào)。隔離器分別與BPFl和波分復(fù)用器WDM相連，目的是僅讓上行信號(hào)單方向通過(guò)，對(duì)下行信號(hào)或上行信號(hào)的反射信號(hào)進(jìn)行阻隔，避免下行光信號(hào)或上行信號(hào)的反射信號(hào)對(duì)上行信號(hào)產(chǎn)生干擾。COTF是輸出具有周期性的雙向器件，COTF輸出的光信號(hào)具有周期性，周期性表現(xiàn)在輸出不是單一的波長(zhǎng)，而是在單波長(zhǎng)的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)或多個(gè)相同間隔的波長(zhǎng)，覆蓋的波長(zhǎng)數(shù)更多，實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)的輸出，每?jī)蓚€(gè)相鄰波長(zhǎng)間頻譜間隔為FSR。上行和下行光信號(hào)共用一個(gè)C0TF，COTF有兩個(gè)作用，第一作為下行信號(hào)的波長(zhǎng)選擇器件，第二又作為實(shí)現(xiàn)上行信號(hào)波長(zhǎng)可變的功能器件。COTF控制電路根據(jù)ONU處理過(guò)的波長(zhǎng)信息，查找波長(zhǎng)與COTF電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，找出對(duì)應(yīng)的電壓值并輸出到C0TF，COTF根據(jù)該電壓選擇需要輸出的波長(zhǎng)。BPFl和BPF2決定上行、下行光信號(hào)的波長(zhǎng)，但BPFl和BPF2的工作波長(zhǎng)段都在周期性光可調(diào)濾波器波長(zhǎng)覆蓋范圍之內(nèi)，BPFl和BPF2之間的間隔是周期性光可調(diào)濾波器FSR的整數(shù)倍，即IBWbpf2-BWbpfiI = n*FSR，η為正整數(shù)。隔離器是控制信號(hào)傳遞方向的器件，主要用于減小上行、下行光信號(hào)之間的干擾。波分復(fù)用器WDM用來(lái)分離上行和下行不同的波長(zhǎng)段光信號(hào)。接收機(jī)為通用的接收機(jī)，完成光信號(hào)轉(zhuǎn)成電信號(hào)的功能。路信號(hào)調(diào)制電路和突發(fā)控制電路為上行信號(hào)的控制電路，信號(hào)調(diào)制電路將直流信號(hào)調(diào)制成線路要求的碼型，突發(fā)控制電路按照PON協(xié)議發(fā)出的脈沖，允許激光器在被分配的時(shí)隙上發(fā)光，其他時(shí)隙不能發(fā)光，完成上行TDMA (Time Division Multiple Access,時(shí)分多址)信號(hào)的接入。在上述ONU實(shí)現(xiàn)裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PON ONU實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟SUOLT (Optical Line Tterminal，光線路終端)發(fā)送波長(zhǎng)信息到0NU，告知ONU需要調(diào)諧到哪個(gè)波長(zhǎng)上；當(dāng)OLT需要ONU重新調(diào)整波長(zhǎng)時(shí)，OLT發(fā)送包含新波長(zhǎng)信息的調(diào)整波長(zhǎng)命令到ONU ；S2、ONU接收到OLT發(fā)來(lái)的波長(zhǎng)信息后，如果判定OLT所發(fā)的波長(zhǎng)在ONU的波長(zhǎng) 能力范圍內(nèi)，ONU對(duì)接收到的波長(zhǎng)信息進(jìn)行處理，得到波長(zhǎng)信息相應(yīng)的二進(jìn)制碼，例如，4個(gè)波長(zhǎng)可用兩位二進(jìn)制碼表示00/01/10/11 ;如果判定OLT所發(fā)波長(zhǎng)超出ONU的波長(zhǎng)能力范圍,ONU向OLT發(fā)送反饋信息“out of range”,并上報(bào)自己的波長(zhǎng)能力信息“my range^5OLT接收到ONU發(fā)來(lái)的反饋信息“out of range”和波長(zhǎng)能力信息“my range”后,重新發(fā)送在ONU能力范圍內(nèi)的波長(zhǎng)信息到0NU，再重復(fù)步驟S2 ； S3、ONU將二進(jìn)制碼發(fā)送到COTF控制電路，COTF控制電路根據(jù)二進(jìn)制碼的信息，查找波長(zhǎng)與COTF電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，找出對(duì)應(yīng)的電壓值輸出到COTF ；S4、C0TF根據(jù)接收的電壓值調(diào)整COTF工作的中心波長(zhǎng)，這個(gè)中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)下行合波信號(hào)中的一個(gè)通道，至此COTF就完成了對(duì)下行合路信號(hào)波長(zhǎng)的選擇；由于上行和下行共享一個(gè)C0TF，但上行和下行工作在不同的波長(zhǎng)段，波長(zhǎng)段由BPFl和BPF2決定，COTF的下行工作波長(zhǎng)已定的話，上行信號(hào)的工作波長(zhǎng)就跟隨下行接收波長(zhǎng)也確定下來(lái)，所以選擇下行波長(zhǎng)的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了上行信號(hào)波長(zhǎng)的可變。參見(jiàn)圖7所示，COTF每個(gè)波長(zhǎng)段之間為FSR，COTF的覆蓋頻段涵蓋BPF1、BPF2工作的波長(zhǎng)段，參見(jiàn)圖8所示，一個(gè)BPF可涵蓋4個(gè)波長(zhǎng)，BPFl和BPF2波長(zhǎng)段之間的關(guān)系為
BWbpf2-BWbpfi I = n*FSR，η為正整數(shù)，也就是說(shuō)上行工作在BPFl決定的波長(zhǎng)段，下行工作在BPF2工作的波長(zhǎng)段。參見(jiàn)圖8所示，COTF控制電路輸出Vl的電壓到COTF時(shí)，COTF工作在Chll和Ch21，那么下行工作在Ch21通道，上行工作在Chll通道；C0TF控制電路輸出V2的電壓到COTF是，那么下行就工作在Ch22，上行就工作在Chl2，依次類(lèi)推。下面詳細(xì)說(shuō)明上行、下行的信號(hào)流向。下行方向光I禹合器Pl端口接收來(lái)自O(shè)DN方向的光信號(hào),經(jīng)過(guò)光f禹合器的Com端口發(fā)送到COTF進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，下行方向的波長(zhǎng)選擇要根據(jù)OLT的指令，由OLT告之0NU，ONU再將OLT波長(zhǎng)指令處理后傳送到COTF控制電路，COTF控制電路給出相應(yīng)波長(zhǎng)的電壓值給COTF, COTF根據(jù)電壓值從下行合波信號(hào)的波長(zhǎng)中選擇一個(gè)波長(zhǎng)輸出，這就完成了接收波長(zhǎng)的選擇功能，選擇后的波長(zhǎng)信號(hào)作為正確的接收光信號(hào)經(jīng)過(guò)波分復(fù)用器WDM、BPF2后進(jìn)入到接收機(jī)，完成下行信號(hào)的傳送。上行方向增益介質(zhì)(例如反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A)最初輸出寬光譜信號(hào),RSOA輸出的寬光譜信號(hào)參見(jiàn)圖9所示，RSOA輸出的寬光譜信號(hào)經(jīng)過(guò)BPFl濾出上行工作波長(zhǎng)段，BPFl濾出的帶通光信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離器、波分復(fù)用器WDM后傳輸給COTF，COTF將經(jīng)帶通濾波后的寬光譜信號(hào)分割成窄帶光信號(hào)，參見(jiàn)圖10所示，窄帶光信號(hào)的中心波長(zhǎng)由OLT來(lái)指定；窄帶光信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦合器com端和P2端口，再經(jīng)過(guò)環(huán)行器的端口 I、端口 2，作為種子(上行信號(hào)的注入信號(hào))注入到RSOA內(nèi)，RSOA經(jīng)環(huán)行器的端口 2、端口 3輸出單縱模光信號(hào)，參見(jiàn)圖11所示，如此循環(huán)，直至RSOA最終輸出穩(wěn)定的單縱模光信號(hào)，就形成了自種子的激光器作為ONU發(fā)送端的光源。環(huán)行器的端口 3輸出單縱模光信號(hào)，經(jīng)突發(fā)控制電路的控制和信號(hào)調(diào)制電路的調(diào)制后輸出，形成上行的TDMA光信號(hào)，依次經(jīng)過(guò)BPF1、隔離器、WDM、C0TF、光耦合器的com端口、Pl端口，發(fā)送到0DN，直到0LT，完成波長(zhǎng)可變的上行TDMA信號(hào)的接入。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)， 則本發(fā)明包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PON ONU實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于包括光耦合器、環(huán)行器、增益介質(zhì)、第一帶通濾波器BPF1、隔離器、波分復(fù)用器WDM、COTF, COTF控制電路、第二帶通濾波器BPF2、接收機(jī)、信號(hào)調(diào)制電路和突發(fā)控制電路，COTF與COTF控制電路相連，光耦合器、C0TF、波分復(fù)用器WDM、BPF2、接收機(jī)順次相連，共同構(gòu)成下行鏈路；光耦合器、環(huán)行器、BPFl、隔離器、WDM、COTF構(gòu)成一個(gè)閉合回路，環(huán)行器還與增益介質(zhì)相連，增益介質(zhì)還分別與信號(hào)調(diào)制電路和突發(fā)控制電路相連，共同構(gòu)成上行鏈路。
2.如權(quán)利要求I所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-P0N0NU實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述光耦合器包括3個(gè)端口Pl端口、P2端口、com端口，com端口為合路口，Pl端口和P2端口為支路口，Pl支路口與P2支路口之間的比例按照系統(tǒng)要求分配，系統(tǒng)的下行信號(hào)經(jīng)過(guò)Pl支路口傳輸?shù)絚om端口輸出，系統(tǒng)的上行信號(hào)經(jīng)過(guò)com端口后一部分從Pl支路口輸出到0DN，另一部分經(jīng)過(guò)P2支路口作為種子光注入到增益介質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-P0N0NU實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述環(huán)行器包括3個(gè)端口 端口 I、端口 2和端口 3，環(huán)行器的端口 I與光耦合器P2端口相連，環(huán)行器的端口 2與增益介質(zhì)相連，環(huán)行器的端口 3通過(guò)保偏光纖與第一帶通濾波器BPFl相連，光信號(hào)只能從端口 I傳到端口 2或從端口 2傳到端口 3，其他方向傳遞的信號(hào)被隔離。
4.如權(quán)利要求I所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述增益介質(zhì)是在無(wú)外部種子光源的情況下輸出寬譜信號(hào)、在有外部種子光源注入的情況下鎖定輸出單縱模光信號(hào)的增益器件，且單縱模光信號(hào)的波長(zhǎng)與注入種子光源波長(zhǎng)相同。
5.如權(quán)利要求4所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述增益介質(zhì)為反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA或法布里-珀羅激光二極管FP-LD。
6.如權(quán)利要求I所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述COTF是輸出具有周期性的雙向器件，COTF輸出的光信號(hào)具有周期性，其輸出的波長(zhǎng)是在單波長(zhǎng)的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)或多個(gè)相同間隔的波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)的輸出，每?jī)蓚€(gè)相鄰波長(zhǎng)間頻譜間隔為自由譜范圍FSR。
7.如權(quán)利要求6所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述COTF控制電路根據(jù)ONU處理過(guò)的波長(zhǎng)信息，查找波長(zhǎng)與COTF電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，找出對(duì)應(yīng)的電壓值并輸出到COTF，COTF根據(jù)該電壓選擇需要輸出的波長(zhǎng)。
8.如權(quán)利要求6所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述第一帶通濾波器BPFl和第二帶通濾波器BPF2決定上行、下行光信號(hào)的波長(zhǎng)，BPFl和BPF2的工作波長(zhǎng)段都在周期性光可調(diào)濾波器波長(zhǎng)覆蓋范圍之內(nèi)，BPFl和BPF2之間的間隔是周期性光可調(diào)濾波器FSR的整數(shù)倍。
9.如權(quán)利要求I所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述路信號(hào)調(diào)制電路和突發(fā)控制電為上行信號(hào)的控制電路，信號(hào)調(diào)制電路將直流信號(hào)調(diào)制成線路要求的碼型，突發(fā)控制電路按照PON協(xié)議發(fā)出的脈沖，允許激光器在被分配的時(shí)隙上發(fā)光，其他時(shí)隙不能發(fā)光，完成上行TDMA信號(hào)的接入。
10.如權(quán)利要求I所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述波分復(fù)用器WDM分別與C0TF、隔離器和BPF2相連，用來(lái)分離和合路上行、下行不同的波長(zhǎng)段光信號(hào)。
11.如權(quán)利要求I所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述隔離器分別與BPFl和波分復(fù)用器WDM相連，僅讓上行信號(hào)單方向通過(guò)，對(duì)下行信號(hào)或上行信號(hào)的反射信號(hào)進(jìn)行阻隔，避免下行光信號(hào)或上行信號(hào)的反射信號(hào)對(duì)上行信號(hào)產(chǎn)生干擾。
12.基于權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述ONU實(shí)現(xiàn)裝置的基于周期性光可調(diào)濾波器的TffDM-PON ONU實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟 51、OLT發(fā)送波長(zhǎng)信息到0NU，告知ONU需要調(diào)諧的波長(zhǎng)； 52、0NU接收到OLT發(fā)來(lái)的波長(zhǎng)信息后，如果判定OLT所發(fā)的波長(zhǎng)在ONU的波長(zhǎng)能力范圍內(nèi)，ONU對(duì)接收到的波長(zhǎng)信息進(jìn)行處理，得到波長(zhǎng)信息相應(yīng)的二進(jìn)制碼； S3,ONU將二進(jìn)制碼發(fā)送到COTF控制電路，COTF控制電路根據(jù)二進(jìn)制碼的信息，查找波長(zhǎng)與COTF電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，找出對(duì)應(yīng)的電壓值輸出到COTF ； S4、C0TF根據(jù)接收的電壓值調(diào)整COTF工作的中心波長(zhǎng)，該中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)下行合波信號(hào)中的一個(gè)通道，至此COTF完成了對(duì)下行合路信號(hào)波長(zhǎng)的選擇；上行和下行共享一個(gè)C0TF，COTF的下行工作波長(zhǎng)已定，上行信號(hào)的工作波長(zhǎng)跟隨下行接收波長(zhǎng)也確定下來(lái)，選擇下行波長(zhǎng)的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了上行信號(hào)波長(zhǎng)的可變。
13.如權(quán)利要求12所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于步驟SI中還包括以下步驟當(dāng)OLT需要ONU重新調(diào)整波長(zhǎng)時(shí)，OLT發(fā)送包含新波長(zhǎng)信息的調(diào)整波長(zhǎng)命令到ONU。
14.如權(quán)利要求12所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于步驟S2中還包括以下步驟0NU接收到OLT發(fā)來(lái)的波長(zhǎng)信息后，如果判定OLT所發(fā)波長(zhǎng)超出ONU的波長(zhǎng)能力范圍，ONU向OLT發(fā)送反饋信息“out of range”，并上報(bào)自己的波長(zhǎng)能力信息“my range”;OLT接收到ONU發(fā)來(lái)的反饋信息“out of range”和波長(zhǎng)能力信息“my range”后，重新發(fā)送在ONU能力范圍內(nèi)的波長(zhǎng)信息到0NU，再重復(fù)步驟S2。
15.如權(quán)利要求12至14任一項(xiàng)所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于下行的信號(hào)流向如下光耦合器Pl端口接收來(lái)自O(shè)DN方向的光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光耦合器的Com端口發(fā)送到COTF進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，下行方向的波長(zhǎng)選擇要根據(jù)OLT的指令，由OLT告之0NU，ONU再將OLT波長(zhǎng)指令處理后傳送到COTF控制電路，COTF控制電路給出相應(yīng)波長(zhǎng)的電壓值給C0TF，COTF根據(jù)電壓值從下行合波信號(hào)的波長(zhǎng)中選擇一個(gè)波長(zhǎng)輸出，完成接收波長(zhǎng)的選擇，選擇后的波長(zhǎng)信號(hào)作為正確的接收光信號(hào)經(jīng)過(guò)波分復(fù)用器WDM、BPF2后進(jìn)入到接收機(jī)，完成下行信號(hào)的傳送。
16.如權(quán)利要求12至14任一項(xiàng)所述的基于周期性光可調(diào)濾波器的TWDM-PONONU實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于上行的信號(hào)流向如下增益介質(zhì)為反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA時(shí)，RSOA輸出的寬光譜信號(hào)經(jīng)過(guò)BPFl濾出上行工作波長(zhǎng)段，BPFl濾出的帶通光信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離器、波分復(fù)用器WDM后傳輸給C0TF，COTF將經(jīng)帶通濾波后的寬光譜信號(hào)分割成窄帶光信號(hào)，窄帶光信號(hào)的中心波長(zhǎng)由OLT來(lái)指定；窄帶光信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦合器com端和P2端口，再經(jīng)過(guò)環(huán)行器的端口 I、端口 2，作為種子注入到RSOA內(nèi)，RSOA經(jīng)環(huán)行器的端口 2、端口 3輸出單縱模光信號(hào)，如此循環(huán)，直至RSOA最終輸出穩(wěn)定的單縱模光信號(hào)，就形成了自種子的激光器作為ONU發(fā)送端的光源；環(huán)行器的端口 3輸出單縱模光信號(hào)，經(jīng)突發(fā)控制電路的控制和信號(hào)調(diào)制電路的調(diào)制后輸 出，形成上行的TDMA光信號(hào)，依次經(jīng)過(guò)BPF1、隔離器、WDM、COTF、光耦合器的com端口、Pl端口，發(fā)送到0DN，直到0LT，完成波長(zhǎng)可變的上行TDMA信號(hào)的接入。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于COTF的TWDM-PON ONU實(shí)現(xiàn)裝置及方法，涉及PON接入領(lǐng)域，ONU實(shí)現(xiàn)裝置包括光耦合器、環(huán)行器、增益介質(zhì)、BPF1、隔離器、WDM、COTF、COTF控制電路、BPF2、接收機(jī)、信號(hào)調(diào)制電路和突發(fā)控制電路，COTF與COTF控制電路相連，光耦合器、COTF、WDM、BPF2、接收機(jī)順次相連，共同構(gòu)成下行鏈路；光耦合器、環(huán)行器、BPF1、隔離器、WDM、COTF構(gòu)成閉合回路，環(huán)行器還與增益介質(zhì)相連，增益介質(zhì)還分別與信號(hào)調(diào)制電路和突發(fā)控制電路相連，共同構(gòu)成上行鏈路。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)ONU接收端波的長(zhǎng)可選、發(fā)送端的波長(zhǎng)可變，滿足TWDM-PON系統(tǒng)對(duì)ONU的要求，且保護(hù)了運(yùn)營(yíng)商的已有投資，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。
文檔編號(hào)H04J14/02GK102833030SQ20121031550
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者王素椅, 何巖 申請(qǐng)人:烽火通信科技股份有限公司