無源光網絡中上行信號的接收方法、裝置和系統的製作方法

2023-06-17 03:13:26

專利名稱：無源光網絡中上行信號的接收方法、裝置和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其是涉及一種無源光網絡中上行信號的接收方法、裝置 和系統。
背景技術：
無源光網絡(Passive Optical Network, PON)是指光配線網 (OpticalDistribution Network, 0DN)內不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光 纖、光分路器(Splitter)等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設備。隨著技術的發展 PON可以包括乙太網無源光網絡(Ethernet Passive OpticalNetwork, ΕΡ0Ν)以及千兆無 源光網絡(Gigabit-Capable Ρ0Ν，GP0N)。PON的突出優點是消除了戶外的有源設備，所有的信號處理功能均在交換機和用 戶宅內設備完成。但是PON的傳輸距離較有源光纖傳輸要短，因此如何有效地擴展G/EP0N 的傳輸距離，一直是運營商的追求。比如，為了解決GPON的長距離傳輸，標準組織FSAN/ITU-T制定了 G. 984. 6標準， 解決方案是在光線路終端(Optical Line Terminal，0LT)和光網絡終端(Optical Network Terminal, 0NT)之間增加擴展設備(Extension Box, EB)來提升線路的光功率預算。這 裡EB有兩種不同的實現方案光放大器(Opticalamplifier，OA)方式和光電-電光轉換 (Optical-Electrical-Optical converter, 0E0)方式。但是，無論EB採用上述何種方式，將其引入PON中都將會改變ODN的無源特性，因 為EB是一個有源裝置，其運行過程中需要持續供電，這就產生了供電的問題。

發明內容
本發明實施提供了一種無源光網絡中上行信號的接收方法、裝置和系統，用於在 解決PON的長距離傳輸的同時保持PON的無源特性。—方面，本發明實施例提供了一種無源光網絡中上行信號的接收方法，該方法包 括利用種子光源為光網絡終端ONT側的上行發射機提供注入光信號；將所述種子光源作 為本地震蕩光與所述上行發射機發出的上行光信號進行混頻處理；對混頻處理後的光信號 進行相干接收。另一方面，本發明實施例還提供了一種無源光網絡中上行信號的接收裝置，包括 種子光源，用於為ONT側的上行發射機提供注入光信號，以及為所述接收裝置提供本地震 蕩光；相干接收機，用於將所述本地震蕩光與所述上行發射機發出的上行光信號進行混頻 處理及對混頻處理後的光信號進行相干接收。另一方面，本發明實施例還提供了一種無源光網絡系統，包括光線路終端OLT和 0ΝΤ,所述OLT和所述ONT通過光纖及光分路器相連，所述OLT包括第一發射機和第一接收 機，所述ONT包括第二發射機和第二接收機，所述第一發射機用於發送下行光信號給所述 第二接收機；所述第一接收機包括種子光源和相干接收機，其中，所述種子光源，用於為所述第二發射機提供注入光信號，以及為所述相干接收機提供本地震蕩光；所述相干接收機， 用於將所述本地震蕩光與所述第二發射機發出的上行光信號進行混頻處理及對混頻處理 後的光信號進行相干接收。本發明實施例利用種子光源為ONT側的上行發射機提供注入光信號，以及為OLT 側提供本地震蕩光，使得本發明實施例可以用較低成本引入相干檢測技術來顯著提高PON 上行接收靈敏度，從而解決大分支比、長距離傳輸問題，並使PON保留無源特性。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些 實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些 附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例提供的一種無源光網絡系統的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的另一種無源光網絡系統的結構示意圖；圖3為本發明實施例提供的一種無源光網絡中上行信號的接收方法的流程示意 圖；圖4為為本發明實施例提供的一種無源光網絡中上行信號的接收裝置的結構示 意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。如圖1所示為本發明實施例提供的一種無源光網絡系統的結構示意圖，該系統包 括0LT100和0NT200，其中0LT100包括第一發射機110和第一接收機120，0NT200包括第二 發射機210和第二接收機220，0LT100和0NT200之間通過光纖300及光分路器400相連， 且一個0LT100可以和多個0NT200相連。在無源光網絡系統中，0LT100位於局端，0NT200位於用戶端，因此，在本發明實施 例中將第一發射機110到第二接收機220的光信號傳輸稱為下行傳輸，而將第二發射機210 到第一接收機120的光信號傳輸稱為上行傳輸。在下行傳輸方向上，第一發射機110用於發送下行光信號給第二接收機220，如果 在ODN中採用單纖雙向的傳輸方式，第一發射機110可以先連接至波分復用器(Wavelength Division multiplexing，WDM)，然後通過一根光纖300連接至光分路器400，再通過光分路 器400連接至一路或多路0NT200的第二接收機220 ；如果在ODN中採用雙纖雙向的傳輸方 式，則可以去掉WDM。在上行傳輸方向上，第一接收機120包括種子光源121和相干接收機122，其中種子光源121用於為第二發射機210提供注入光信號，以及為相干接收機122提 供本地震蕩光。由於種子光源121為第二發射機210提供了注入光信號來實現了注入鎖定，使得第二發射機210發出的上行光信號的頻率和注入光信號頻率以及本地震蕩光頻率 完全相同或頻率差恆定(即和種子光源121的頻率相同或頻率差恆定)，進而使得相干接收 機122可以實現相干接收。作為本發明的一個實施例，第二發射機210可以包括注入鎖定的法布裡-拍羅 (Fabry Perot, FP)雷射器或反射式半導體放大器(Reflectivesemiconductor optical amplifier, RSOA)。當採用注入鎖定的FP雷射器時，可以鎖定種子光源121的頻率；當採 用RSOA時，上行光信號不僅在頻率上可以和種子光源121保持一致，而且在相位和偏振上 也可以和種子光源121保持一致，這樣在OLT側可以實現「零差」相干接收。相干接收機122用於將種子光源121提供的本地震蕩光與第二發射機210發出的 上行光信號進行混頻處理及對混頻處理後的光信號進行相干接收。這裡混頻處理及相干接 收都為已知技術，在此就不再贅述。但需要指出的是，傳統的相干接收機在實現相干接收時需要採用DSP對上行光信 號的頻率和相位等進行估計，並控制本地震蕩光使得本地震蕩光的頻率和相位與上行光信 號的頻率和相位完全一致，因此傳統的相干接收機在實現上比較複雜，成本也較高。本發明實施例利用種子光源為ONT側的發射機提供注入光信號，以及為OLT側提 供本地震蕩光，使得上行光信號和本地震蕩光的頻率一致或頻率差恆定，或者頻率、相位、 偏振都一致，從而可以降低相干接收機的系統複雜度，減少成本，即本發明實施例可以用較 低成本引入相干檢測技術來顯著提高PON上行接收靈敏度，從而解決了長距離傳輸問題， 並使PON保留無源特性。另外由於PON中上行模式是突發模式，因此如果對ONT進行改進， 使其發出的上行光信號具有較大的光功率預算，以此來提高傳輸距離，則會提高ONT的成 本，此時如果需要控制成本，則會影響到PON的分支比數，可見本發明實施例還可以利用較 低的成本提高PON的分支比數。如圖2所示為本發明實施例提供的另一種無源光網絡系統的結構示意圖。在本實施例中，第一發射機110可以包括雷射器111、外調製器112和光放大器 113，其中外調製器112分別和雷射器111及光放大器113相連；第一接收機120可以還包 括分支器123和環行器124，其中分支器123的公共埠 a和種子光源121相連，而分支端 口 b則和環行器IM相連，分支埠 c和相干接收機122相連。此外，在本實施例中0LT100還包括第一還包括第一波分復用器130，0NT200還包 括第二波分復用器230，其中第一波分復用器130分別和光放大器113、環行器IM及光纖 300相連，而第二波分復用器230分別和第二發射機210、第二接收機220及光纖300相連。下行方向上，在OLT側，雷射器111為可以為一個能夠產生周期脈衝序列的雷射 器，比如鎖模雷射器，其發出的下行信號進入外調製器；外調製器112可以阻止從雷射器 11發出的「0」比特脈衝，而允許「 1，，比特的脈衝通過，這就是強度外調製的原理，即有光脈 衝表示比特「1」，無光脈衝表示比特「0」；經過外調製器112的調製後，下行信號進一步經 光放大器113進行功率放大，最後通過第一波分復用器130進入到光線300中進行傳輸， 這裡的光放大器113可以根據光信號的波長特性選用合適的放大器，比如半導體光放大 器(semiconductor optical amplifier, S0A)或者摻鉺光纖方文大器(Erbium DopedFiber Amplifier, EDFA)；在ONT側，第二波分復用器230通過第二波分復用器230接收下行信號 並將其傳送給第二接收機220。
發明實施例中，在下行方向上通過將外調製器112及光放大器113相結合，可以 獲得較大的光功率預算，從而在下行方向上為PON的長距離傳輸提供了解決方案。作為本 發明的一個實施例，在下行方向上還可以通過增加前向糾錯O7Orward Error Correction, FEC)來獲得額外的光功率預算。上行方向上，第二發射機210首先需要接收種子光源121發出的注入光信號，具體 來說，種子光源121發出的光信號經過分支器123後，一部分作為注入光信號通過環行器 IM及第一波分復用器130進入光纖進行傳輸，最後經過第二波分復用器230進入第二發射 機210，另一部分則作為0LT100側的本地震蕩光進入相干接收機122 ；第二發射機210在收 到注入光信號實現注入鎖定後，即發出頻率和種子光源相同的上行光信號給第二波分復用 器230，再依次經過光纖300、第一波分復用器130及環行器IM進入相干接收機122。作為本發明的一個實施例，種子光源121為相干光源，由於相干光源的鎖定效率 更高，功率浪費小，對因此注入光信號功率要求比較低。本發明實施例在下行方向上利用外調製技術、光放大器技術及FEC技術相結合增 強了下行光功率預算，在下行方向上解決了 PON的長距離傳輸問題；另外本發明實施例在 上行方向上利用種子光源為ONT側的發射機提供注入光信號，以及為OLT側提供本地震蕩 光，使得上行光信號和本地震蕩光的頻率一致，或者頻率、相位、偏振都一致，從而可以用較 低成本引入相干檢測技術來解決PON在上行方向上的長距離傳輸問題，並使PON保留了無 源特性。如圖3所示為本發明實施例提供的一種無源光網絡中上行信號的接收方法的流 程示意圖，需要指出的是，本發明實施例是從OLT側所進行的描述，該方法包括S301 利用種子光源為光網絡終端ONT側的上行發射機提供注入光信號；由於種子光源為ONT側的上行發射機提供了注入光信號來，可以使得上行發射機 發出的上行光信號的頻率和種子光源頻率完全相同。作為本發明的一個實施例，種子光源可以為相干光源，由於相干光源的鎖定效率 更高，功率浪費小，對因此注入光信號功率要求比較低。S302:將所述種子光源作為本地震蕩光與所述上行發射機發出的上行光信號進行 混頻處理；由步驟S301可知，由於上行光信號的頻率和種子光源相同，因此上行光信號頻率 也和本地震蕩光相同，從而可以對上行光信號及本地震蕩光實現相干接收。作為本發明的一個實施例，上行發射機可以包括注入鎖定的FP雷射器或RS0A。當 採用注入鎖定的FP雷射器時，可以鎖定種子光源的頻率；當採用RSOA時，上行光信號不僅 在頻率上可以和種子光源保持一致，而且在相位和偏振上也可以和種子光源保持一致，這 樣在OLT側可以實現「零差」相干接收。S303 對混頻處理後的光信號進行相干接收。本發明實施例利用種子光源為ONT側的發射機提供注入光信號，以及為OLT側提 供本地震蕩光，使得上行光信號和本地震蕩光的頻率一致，或者頻率、相位、偏振都一致，從 而可以降低相干接收機的系統複雜度，減少成本，即本發明實施例可以用較低成本引入相 幹檢測技術顯著提高PON上行接收靈敏度，從而解決大分支比、長距離傳輸問題，並使PON 保留無源特性。
如圖4所示為本發明實施例提供的一種無源光網絡中上行信號的接收裝置的結 構示意圖，該接收裝置位於OLT側，其包括種子光源401和相干接收機402。種子光源401用於為ONT側的上行發射機提供注入光信號，以及為相干接收機提 供本地震蕩光。由於種子光源401為上行發射機提供了注入光信號來實現了注入鎖定，使 得上行發射機發出的上行光信號的頻率和注入光信號頻率以及本地震蕩光頻率完全相同 (即和種子光源401的頻率相同)，進而使得相干接收機402可以實現相干接收。作為本發明的一個實施例，種子光源可以為相干光源，由於相干光源的鎖定效率 更高，功率浪費小，對因此注入光信號功率要求比較低。相干接收機402用於將所述本地震蕩光與所述上行發射機發出的上行光信號進 行混頻處理及對混頻處理後的光信號進行相干接收。這裡混頻處理及相干接收都為已知技 術，在此就不再贅述。但需要指出的是，傳統的相干接收機在實現相干接收時需要採用DSP對上行光信 號的頻率和相位等進行估計，並控制本地震蕩光使得本地震蕩光的頻率和相位與上行光信 號的頻率和相位完全一致，因此傳統的相干接收機在實現上比較複雜，成本也較高。本發明實施例利用種子光源為ONT側的發射機提供注入光信號，以及為OLT側提 供本地震蕩光，使得上行光信號和本地震蕩光的頻率一致，或者頻率、相位、偏振都一致，從 而可以降低相干接收機的系統複雜度，減少成本，即本發明實施例可以用較低成本引入相 幹檢測技術來顯著提高PON上行接收靈敏度，從而解決大分支比、長距離傳輸問題，並使 PON保留無源特性。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，可以通 過電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的程序可存儲於一計算機可讀取存儲介質 中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁 碟、光碟、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory, ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory, RAM)等。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限定本發明的保 護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本 發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種無源光網絡中上行信號的接收方法，其特徵在於，所述方法包括 利用種子光源為光網絡終端ONT側的上行發射機提供注入光信號；將所述種子光源作為本地震蕩光與所述上行發射機發出的上行光信號進行混頻處理；對混頻處理後的光信號進行相干接收。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述上行發射機包括注入鎖定的法布裡-拍 羅FP雷射器或反射式半導體放大器RS0A。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述種子光源為相干光源。
4.一種無源光網絡中上行信號的接收裝置，其特徵在於，包括種子光源，用於為ONT側的上行發射機提供注入光信號，以及為所述接收裝置提供本 地震蕩光；相干接收機，用於將所述本地震蕩光與所述上行發射機發出的上行光信號進行混頻處 理及對混頻處理後的光信號進行相干接收。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述種子光源為相干光源。
6.一種無源光網絡系統，其特徵在於，包括光線路終端OLT和0ΝΤ，所述OLT和所述ONT 通過光纖及光分路器相連，所述OLT包括第一發射機和第一接收機，所述ONT包括第二發射 機和第二接收機，所述第一發射機用於發送下行光信號給所述第二接收機； 所述第一接收機包括種子光源和相干接收機，其中，所述種子光源，用於為所述第二發射機提供注入光信號，以及為所述相干接收機提供 本地震蕩光；所述相干接收機，用於將所述本地震蕩光與所述第二發射機發出的上行光信號進行混 頻處理及對混頻處理後的光信號進行相干接收。
7.如權利要求6所述的無源光網絡系統，其特徵在於，所述OLT還包括第一波分復用 器WDM，所述ONT還包括第二 WDM，所述第一 WDM分別和所述第一發射機及所述第一接收機 相連，所述第二 WDM分別和所述第二發射機及所述第二接收機相連。
8.如權利要求7所述的無源光網絡系統，其特徵在於，所述第一發射機包括雷射器、外 調製器和光放大器，所述外調製器分別和所述雷射器及所述光放大器相連，所述光放大器 和所述第一 WDM相連。
9.如權利要求6-8任一所述的無源光網絡系統，其特徵在於，所述第二發射機包括注 入鎖定的FP雷射器或RS0A。
10.如權利要求6-8任一所述的無源光網絡系統，其特徵在於，所述種子光源為相干光源。
全文摘要
本發明實施例提供了一種無源光網絡中上行信號的接收方法、裝置和系統，所述方法包括利用種子光源為光網絡終端ONT側的上行發射機提供注入光信號；將所述種子光源作為本地震蕩光與所述上行發射機發出的上行光信號進行混頻處理；對混頻處理後的光信號進行相干接收。本發明實施例利用種子光源為ONT側的上行發射機提供注入光信號，以及為OLT側提供本地震蕩光，使得本發明實施例可以用較低成本引入相干檢測技術來顯著提高PON上行接收靈敏度，從而解決大分支比、長距離傳輸問題，並使PON保留無源特性。
文檔編號H04Q11/00GK102131129SQ201010159930
公開日2011年7月20日 申請日期2010年4月28日 優先權日2010年4月28日
發明者馮志山, 衛國, 程寧 申請人:華為技術有限公司