光線路終端、光網絡單元、光通信系統以及相應方法
2023-11-03 10:14:57
光線路終端、光網絡單元、光通信系統以及相應方法
【專利摘要】現有TWDM-PON中的ONU使用可調雷射器，成本高。本發明提供了光線路終端、光網絡單元、光通信系統以及相應方法，其中，該光線路終端包括雙波長生成器(2)，分別對於被復用的多個不同波長的種子光信號，生成與該種子光信號對應的不同頻率的第一光信號作為第一組光信號和第二光信號作為第二組光信號；多個下行調製模塊(7)，分別對應於第一組光信號中的各第一光信號，將下行信息調製於各第一光信號上；耦合器(8)，將第二組光信號和被調製了下行信息的第一組光信號耦合在一起，並輸出。而在光網絡單元上，包括下行接收模塊，對相應第一光信號進行檢測，獲得下行信息；以及上行調製模塊，將上行信息調製於相應第二光信號上並輸出。
【專利說明】光線路終端、光網絡單元、光通信系統以及相應方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光網絡，尤其涉及基於無源光網絡的波分復用光網絡。
【背景技術】
[0002]隨著高級多媒體的廣泛應用，例如3D電視、遠程醫療服務、在線遊戲，互動視頻學習等應用的開發，對帶寬的需求有了巨大的增長。下一代P0N2(NG-P0N2)作為長期演進的PON解決方案，正作為一個熱點議題，由國際電信聯盟電信部(ITU-T)和全業務接入網(Full Service Access Network,簡稱FSAN)所商討。大多數的運營商希望NG-P0N2能夠提供更大的帶寬、更高的分光比(split ratio)、更長的傳輸距離以及更好的接入能力。目前，ITU-T和FSAN正在最終確定NG-P0N2的需求，以將可用帶寬增加至40Gb/s速率。
[0003]在已經提出的技術方案中，TffDM-PON已被最近的FSAN會議所考慮作為對NG-P0N2的主要解決方案，其中，4個10G-P0N(XG-PON)被堆疊在一起並具有1: 64的分光比，這可以獲得下行方向40Gbps與上行方向IOGGbps的聚合速率。在單個波長中，TWDM-PON重用了 XG-PON的下行復用以及上行接入技術、時隙顆粒度、多播能力、以及帶寬分配機制。
[0004]但是，在TWDM-PON中，ONU發射機必須有能力將上行信息調製至四個上行波長中的任意一個波長上。ONU接收機也必須有能力從到四個下行波長中的任一個波長上檢測出下行信息。因此，設計低成本的可調ONU成為了一個關鍵的技術問題。
[0005]目前，波長可調技術是現有的用於實現無色ONU的最佳方案，其中，一個可調光濾波器用於下行信號波長選擇性，並且可調雷射器用於上行信號發射機，如圖1所示。具體地說，在下行方向，在光線路終端OLT中，四個下行波長被光柵AWG匯聚後(0LT中左部)，由環形器輸出。經由光纖傳輸到遠程節點RN，遠程節點RN中的分光器將被復用的四個下行波長分為η路，其中每一路都帶有四個下行波長的信號。分光器輸出的一路復用信號達到光網絡單元0NU1，該光網絡單元ONUl是對應于波長λ I。其AWG和可調濾光器將對應於該ONUl的波長X1的信號從復用的四個下行波長的信號中選出，並提供給接收機Rx進行檢測。而在上行方向，ONUl中的可調雷射器將輸出被調製了上行信號的波長為λ，χ的上行信號。該上行信號通過ONU中的AWG被提供至RN。RN中的分光器將各個ONU提供的不同波長的上行信號復用在一起，通過光纖發送回OLT。OLT中的環形器將上行信號發送負責選擇各個上行波長的AWG，該AWG將每個上行波長分離並分別提供給相應的上行接收機Rx (0LT中下部)。
[0006]但是，可調雷射器是非常昂貴的設備。特別是，當NG-P0N2需要支持大於1: 64的分光比時，需要至少64個ONU用戶，那麼可調雷射器的總成本將成大大增加。由於可調雷射器的成本昂貴，並且該高成本隨著ONU數量的線性增加，限制了 TWDM-PON系統的部署和實施。因此，需要在TWDM-PON系統中設計低成本的可調0NU。
【發明內容】
[0007]本解決方案關注於設計TWDM-PON系統中的低成本ONU，並且同時保持傳統的ODN(光分布網絡)。本發明的基本構思包括以下幾點中的任一個:
[0008]1.基於普通的單驅動的馬赫-曾德(Mach-Zehnder)調製器設計新的雙波長生成器,例如4個光源可以產生8個獨立的波長。
[0009]2.使用低成本的馬赫-曾德延遲幹涉儀(MZDI)來將8個波長分為數量相同的兩部分，一部分被用作種子光並從外部注入到普通的商用FP-LD之中以產生用於下行的光信號，另外一部分不被調製並且直接被發送給ONU以便作為上行信號的光載波，被上行信號調製。
[0010]3.遠程節點具有分光器，與傳統的ODN架構中的遠程節點相同，使得該發明對傳統的ODN架構具有兼容性。
[0011]4.在ONU中，基於單個可調的光選擇模塊選出所需波長，使用普通的光接收機，以及使用普通的ROSA來進行上行通信，實現低成本的可調0NU，而不需要使用可調雷射器提供光信號以進行上行信號調製。
[0012]根據本發明的第一個基本的方面，提供了一種光線路終端，包括如下部件:
[0013]-第一陣列波導光柵，與所述雙波長生成器相連，用於分別接收多個不同波長的種子光信號，將其匯聚，並提供給所述雙波長生成器；
[0014]-雙波長生成器，用於接收被復用的多個不同波長的種子光信號，並分別對於各種子光信號，生成與該種子光信號對應的不同頻率的第一光信號作為第一組光信號和第二光信號作為第二組光信號；
[0015]-光分離器，用於將對應於各種子光信號的第一組光信號分離在一起，並將對應於各種子光信號的第二組光信號分離在一起；
[0016]-光選擇器，用於從分離出的第一組光信號中分別選出各第一光信號；
[0017]-多個下行調製模塊，分別對應於各第一光信號，將下行信息調製於所述第一光信號上，並回饋給所述光選擇器；
[0018]所述光選擇器將調製有下行信息的各第一光信號復用為第一組光信號；
[0019]-耦合器，用於將分離出的所述第二組光信號和被復用的、被調製了下行信息的所述第一組光信號I禹合在一起,並輸出。
[0020]相應地，根據本發明第二個基本的方面，本發明還提供了一種光網絡單元，包括如下部件:
[0021]-光選擇模塊,用於接收光信號,從中選擇出對應於同一種子光信號的不同頻率的第一組光信號中的第一光信號和第二組光信號中的第二光信號，並將所述第一和第二光信號相互分離開，其中，所述第一光信號被調製了下行信息；
[0022]-下行接收模塊，用於對被分離出的所述第一光信號進行檢測，獲得所述下行信息；
[0023]-上行調製模塊，用於將上行信息調製於被分離出的所述第二光信號上，並將被調製了上行信息的所述第二光信號反射回所述光選擇模塊以輸出。
[0024]從系統的角度，本發明提供了一種光通信系統，包括:
[0025]-根據本發明的第一個方面所述的光線路終端；
[0026]-光分路器，與所述光線路終端相連；
[0027]-多個根據本發明第二個方面所述的光網絡單元，分別與所述光分路器相連；[0028]所述光分路器將所述光線路終端提供的下行光信號分路給各光網絡單元。
[0029]在本發明的以上方面中，通過在OLT中產生可調的上行波長並提供給0NU，將系統複雜性轉移至OLT中，在ONU中去除了波長管理，避免使用可調雷射器，有效減少了 ONU的成本。並且，相應地對波長或ONU的大量增加提供了可量測性，即在需要增加波長時，改進OLT即可同時實現上下行波長的增加；因而在需要增加ONU時，不會造成系統成本的激增。
[0030]根據一個優選的實施方式，所述雙波長生成器包括輸入埠，並聯的第一支路、第二支路，和輸出埠，所述輸入埠將輸入的種子光信號按一定分光比劃分到所述第一支路和所述第二支路，並且，經過所述第一支路和第二支路的信號相疊加並通過所述輸出埠輸出，
[0031]其中，所述第一支路包括一個馬赫-曾德調製器，所述馬赫-曾德調製器接收一定頻率的射頻信號和一定幅值的偏置電壓，使得該馬赫-曾德調製器輸出所述種子光信號以及與所述種子光信號頻率間隔均為兩倍該一定頻率的二階邊帶信號；
[0032]所述第二支路包括一段波導，並且具有一個相位調製器，所述相位調製器將調節第二支路上的所述種子光信號，使得相位反向；
[0033]所述第一支路和所述第二支路分別提供的、相位反向的所述種子光信號至少部分地相互抵消，且所述二階邊帶信號作為所述第一和第二光信號通過所述輸出埠輸出。
[0034]該實施方式提供了所述雙波長生成器的一種具體的實現方式。
[0035]根據一個進一步的實施方式，該第一支路與該第二支路的分光比為80: 20，且該馬赫-曾德調製器輸出的、所述種子光信號與所述二階邊帶信號的幅值相同。在該實施方式中，雙波長生成器能夠將種子光信號抵消在一個低能量等級，保證輸出的二階邊帶的功率滿足調製和傳輸需求。
[0036]根據一個進一步的實施方式，所述射頻信號的頻率為12.5GHz。12.5GHz的射頻信號頻率能夠產生頻率間隔為IOOGHz的各上行光信號和頻率間隔為IOOGHz的各下行光信號，符合TWDM-PON的需求。
[0037]根據一個優選的實施方式，所述光分離器包括:
[0038]-馬赫-曾德延遲幹涉儀，具有一個輸入埠和兩個輸出端，其中，
[0039]第一輸出端耦接至所述光選擇器，該第一輸出端的傳輸頻譜的峰分別匹配各第一光信號的波長；
[0040]第二輸出端耦接至所述耦合器，該第二輸出端的傳輸頻譜的峰分別匹配和各第二光信號的波長。
[0041]該實施方式提供了所述光分離器的一種具體的實現方式。
[0042]根據一個優選的實施方式，所述下行調製模塊包括法布裡-珀羅雷射器，所述光選擇器包括第二陣列波導光柵，且所述光分離器、所述第二陣列波導光柵以及所述耦合器之間連接有:
[0043]-第一環形器，將所述光分離器提供的、被分離出的各第一光信號提供給所述第二陣列波導光柵，並將通過所述第二陣列波導光柵所復用的、反射回的調製有下行信息的各第一光信號提供給所述耦合器。
[0044]在該實施方式中，使用成本較低的法布裡-珀羅雷射器完成調製功能，成本較低。
[0045]根據一個優選的實施方式，在所述雙波長生成器與所述光分離器之間還連接有:解偏器，用於去除所述各第一和第二光信號的偏振狀態。
[0046]在該優選的實施方式中，由於解偏器消除了傳統注入鎖模的偏振依賴性，所以FP-LD可以被用於調製數據率高達lOGb/s的下行數據，提高了通信性能。。
[0047]根據一個優選的實施方式，該光線路終端還包括:
[0048]-上行接收模塊；
[0049]-第二環形器，連接到所述耦合器、所述光線路終端的輸出埠和所述上行接收模塊，將所述耦合器耦合信號提供給該輸出埠輸出，並將該輸出埠接收的上行信號提供給所述上行接收模塊。
[0050]該實施方式提供了針對上行接收部分的功能結構。
[0051 ] 在ONU中，優選地，所述光選擇模塊包括:
[0052]-可調光濾波器，用於從所接收的第一組光信號和第二組光信號中濾出對應於同一種子光信號的所述第一和第二光信號，
[0053]所述可調光濾波器能夠被調節與多個不同的種子光信號中的任一個所匹配。
[0054]該實施方式提供了 ONU對多波長的支持。
[0055]優選地，所述上行調製模塊還將所述第二光信號放大，所述上行調製模塊包括反射式半導體光放大器。
[0056]由於OLT提供了上行光信號，所以ONU可以採用成本很低的反射式半導體光放大器(RSOA)來對該上行光信號進行放大和調製，降低了 ONU成本。
[0057]從方法的角度，本發明的第四個方面提供了一種光通信中的發送下行信號的方法，包括如下步驟:
[0058]-接收被復用的多個不同波長的種子光信號,並分別對於各種子光信號,生成與該種子光信號對應的不同波長的第一光信號作為第一組光信號和第二光信號作為第二組光信號;
[0059]-將對應於各種子光信號的第一光信號分離在一起,並將對應於各種子光信號的第二光信號分離在一起；
[0060]-從分離出的對應於各種子光信號的第一組光信號中選出各個第一光信號；
[0061]-分別對應於各第一光信號，將下行信息調製於所述第一光信號上；
[0062]-將調製有下行信息的各第一光信號聚合為第一組光信號；
[0063]-將被分離出的所述第二組光信號和被復用的、被調製了下行信息的所述第一組光信號I禹合，並且輸出。
[0064]相應地，本發明的第五個方面提供了一種光通信中的接收下行信號並發送上行信號的方法，包括如下步驟:
[0065]-接收光信號，從中選擇對應於同一種子光信號的不同波長的第一組光信號中的第一光信號和第二組光信號中的第二光信號，並將所述第一和第二光信號相互分離開，其中，所述第一光信號被調製了下行信息；
[0066]-對被分離出的所述第一光信號進行檢測，獲得所述下行信息；
[0067]-將上行信息調製於被分離出的所述第二光信號上，並將被調製了上行信息的所述第二光信號反射回所述光選擇模塊以輸出。【專利附圖】
【附圖說明】
[0068]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更加明顯:
[0069]圖1是現有的TWDM-PON的結構框圖；
[0070]圖2是根據本發明的一個實施方式的OLT的結構框圖；
[0071]圖3是根據本發明的一個實施方式的雙波長生成器的示意圖；
[0072]圖4是根據本發明的一個實施方式的光分離器的示意圖；
[0073]圖5是圖4所示的光分離器的傳輸頻譜曲線以及光分離器的輸入的頻譜圖；
[0074]圖6是圖4的光分離器的輸出的頻譜圖；
[0075]圖7示出了圖3的OLT之中的多個光路位置處的光信號頻譜；
[0076]圖8是根據本發明的一個實施方式的ONU的結構框圖；
[0077]圖9是圖8中的光選擇模塊的傳輸頻譜曲線；
[0078]圖10示出了圖8的ONU之中的多個光路位置處的光信號頻譜。
【具體實施方式】
[0079]如圖2所示，本發明提供了一種光線路終端0LT，包括如下部件:
[0080]-第一陣列波導光柵11，用於分別接收多個不同波長的種子光信號λP λ 2, λ 3，λ 4，將其匯聚，並提供給雙波長生成器12 ；
[0081]-雙波長生成器12，用於接收被復用的多個不同波長的種子光信號X1,λ2，λ3，λ 4，並分別對於各種子光信號，生成與該種子光信號對應的不同頻率的第一光信號作為第一組光信號和第二光信號作為第二組光信號；
[0082]-光分離器14,用於分離出第一組光信號c和第二組光信號d,分別從其兩個輸出埠輸出；
[0083]-光選擇器16,用於從分離出的第一組光信號c中分別選出各第一光信號；
[0084]-多個下行調製模塊17(圖2中僅示出一個)，分別對應於各第一光信號，將下行信息調製於所述第一光信號上，並回饋給所述光選擇器16 ；
[0085]所述光選擇器16將調製有下行信息的各第一光信號復用在一起成為第一組光信號e ；
[0086]-耦合器18，用於將分離出的第二組光信號d和被復用的、被調製了下行信息的第一組光信號e I禹合在一起,並輸出。
[0087]如圖8所示，本發明還提供了一種光網絡單元0NU，包括如下部件:
[0088]-光選擇模塊21,用於接收光信號,從中選擇出對應於同一種子光信號的不同頻率的第一和第二光信號，並將所述第一和第二光信號相互分離開，其中，所述第一光信號被調製了下行信息；
[0089]-下行接收模塊22，用於對被分離出的所述第一光信號進行檢測，獲得所述下行
信息；
[0090]-上行調製模塊23，用於將上行信息調製於被分離出的所述第二光信號上，並將被調製了上行信息的所述第二光信號反射回所述光選擇模塊以輸出。
[0091]下面將更加具體的描述根據本發明的光線路終端OLT和光網絡單元ONU的結構與功能。在下面的實施方式中，以產生TWDM-PON所需的頻譜間隔為IOOGHz的下行波長/頻譜間隔為IOOGHz上行波長為例進行說明，可以理解，在其他所需波長的情況下，本發明可做適當的改變。
[0092]具有IOOGHz頻譜間隔的4個連續波(CW)雷射X1, λ 2，λ 3，A4作為種子光信號被輸入光線路終端OLT之中，並且由第一陣列波導光柵11所匯聚在一起。第一陣列波導光柵11所輸出的光信號頻譜由圖7 (a)所示，該4個CW雷射被注入到雙波長生成器12之中。
[0093]雙波長生成器12接收被復用的四個不同波長的種子光信號X1, λ2，λ 3, λ4，並分別對於各種子光信號，生成與該種子光信號對應的不同頻率的第一和第二光信號。
[0094]對於雙波長生成器的一種實現方式，如圖3所示，它使用一個普通的單驅動馬赫-曾德調製器(MZM)以及一個低速相位調製器，它們分別被嵌入在一個馬赫-曾德延遲幹涉儀的兩個支路上。上支路是單驅動馬赫-曾德調製器，而下支路是一段光纖，且具有一個低速相位調製器被用於調節兩個分支信號的相位差。馬赫-曾德調製器具有獨立控制的偏置控制，以實現最優性能以及獨立的外部射頻輸入埠。
[0095]下面以四個種子光信號X1, λ2，λ3，λ 4中的一個種子光信號為例，對雙波長的生成原理進行說明，可以理解，雙波長生成器為每個種子光信號生成相應的第一和第二光信號。輸入的光源(頻率fs)以一定分光比，例如20: 80被分為兩部分，並且饋送給兩個支路。MZM由一個電時鐘信號(頻率:fKF)所驅動，該時鐘信號被偏置於傳輸曲線的峰值處以抑制奇數邊帶。下分支的光纖段完全地透過光載波信號。
[0096]通過調節相位調製器以獲得兩個分支之間180度的相位差，並且控制電時鐘信號的頻率以及偏置電壓的幅值為合適的值，由於相位相反、幅值相同，頻率匕處的信號幾乎可以被完全抵消。
[0097]基於這個設計，從單個種子雷射，可以獲得雙波長的光信號，具有四倍頻譜間隔(4fKF)，各自的頻率是fs+2fKF(可稱為第二光信號或右信道)與fs_2fKF (可稱為第一光信號或左信道)，第一光信號和第二光信號可以被視作是獨立的雷射。考慮TWDM-PON的需要,fKF為12.5GHz,則為同一種子光信號所生成的第一光信號和第二光信號的頻譜間隔是50GHz ；而由於各個種子光信號之間的頻譜間隔是100GHz，所以產生的2x4 = 8個獨立的波長λ 1L,λ 1Ε, λ 2L, λ 2Ε……，λ 4?，λ 4Ε的光信號頻譜如圖7 (b)所示，頻譜間隔是50GHz。因此，使用四個光源就能夠產生與50GHz的ITU-T的TWDM-PON網格所對齊的8個獨立波長。其中，虛線所示的種子光信號X1, λ2，λ3，λ 4僅僅是為了表明其頻率位置，實際上這些種子光信號已經被完全抵消或抵消至很低的光強度等級，不再會在通信中產生實質性地影響。
[0098]可以理解，雙波長生成器也可以採用其他方式實現，例如採用兩個級聯的馬赫-曾德調製器以及相應的控制/處理信號模塊。本領域的一般技術人員能夠使用其他的實現方式來實現雙波長生成器的功能，本發明在此不再贅述。
[0099]接下來，所生成的聚合在一起的2x4 = 8個第一光信號和第二光信號被饋給一解偏器(cbpolarizer) 13，以將它們的極化狀態(SoP)轉變為偽隨機極化。由於解偏器被用於消除了傳統輸入鎖定的極化依賴性，並且源自連續波的外部注入的波長具有很好的相關特性，所以在調製第一光信號時，可以使用成本較低的FP-LD來調製速率高達lOGb/s的下行數據，這在下文中也將說明。可以理解，該解偏器是一種為了匹配FP-LD提高調製速率的優選的實現方式，它是可以省略的。[0100]之後,聚合在一起的第一光信號和第二光信號被送至光分離器14,該光分離器14將對應於各種子光信號的第一光信號λ 11；，λ 2L, λ 3L, λ 4Ij分離在一起，並將對應於各種子光信號的第二光信號λ 1Κ，λ 2Ε, λ 3Ε, λ 4Κ分離在一起。
[0101]在一個具體的實現中，一個光馬赫-曾德延遲幹涉儀(MZDI)被用於分離所生成的8個波長信號,形成各第一光信號λ 1L, λ 2L, λ 3L, λ 4L構成的第一組光信號和各第二光信號λ1κ，λ2Ε, λ3Ε, λ 4Κ構成的第二組光信號。圖4示出了所設計的馬赫-曾德延遲幹涉儀的結構，它具有一個輸入埠 IN和兩個輸出端OUTl和0UT2，MZDI的自由頻譜範圍應該是100GHz，且第一和第二輸出端的頻譜曲線偏移50GHz，因此，第一輸出端OUTl的傳輸頻譜的峰分別匹配各第一光信號的波長，如圖5中實線的頻譜曲線所示；第二輸出端0UT2的傳輸頻譜的峰分別匹配和各第二光信號的波長以及它的傳輸光譜，如圖5中虛線的頻譜曲線所示。這種MZDI可以使用商用的普通光纖來製作，成本很低，並且穩定性也可很好的控制。該幹涉儀的第一輸出端OUTl輸出四個左信道(第一光信號)λ 1，λ 2L, λ 3L, λ4Ι；，如圖6和圖7(c)所不,第二輸出端0UT2輸出四個右信道(第二光信號)λ 1Κ，λ 2Ε, λ 3Ε, λ4κ，如圖6和圖7 (d)所示。
[0102]可以理解，該光分離器也可以有很多其他的實現方式，例如採用光柵來實現，本發明不再贅述。
[0103]光分離器14的第一輸出端OUTl耦接至第一光環形器15，該第一光環形器四個左信道(第一光信號)λ λ 2L, λ 3L, λ 4L提供給光選擇器16。光選擇器16從分離在一起的四個第一光信號X1M λ 3L? λ 4L中分別選出各第一光信號作為四個獨立信道，每一個波長被作為種子光並被外部注入到下行調製模塊中。各下行調製模塊分別對應於各第一光信號，圖2僅示出了對應於第一光信號λ U的下行調製模塊17。各下行調製模塊將下行信息調製於第一光信號上，並回饋給光選擇器16。在具體實現上，下行調製模塊可以由普通的FP-LD來實現。外部注入鎖定後的FP-LD由下行信號DL所調製。分別對四個第一光信號A1L，λ 2L? λ 3L? λ 4L，得到例如圖7(e)所示的信號頻譜。
[0104]光復用器16將調製有下行信息的各第一光信號復用在一起，提供給第一環路器
15。第一環路器15將該信號提供給稱合器18。
[0105]耦合器18將分離在一起的、未被調製的各第二光信號λ 1Ε, λ 2Ε, λ 3Ε, λ 4Ε和被復用的、被調製了下行信息的各第一光信號λ 11；，λ 2L, λ 3L, λ Λ稱合在一起，並通過第二環路器19輸出。
[0106]OLT通過單個光纖連接至給遠程節點RN，將耦合的未被調製的各第二光信號λ 1Κ，λ 2Ε? λ SE? λ ?和被復用的、被調製了下行信息的各第一光信號λ 1L，λ%，λ 3L? 發送給遠程節點RN。
[0107]在遠程節點RN處，如圖8所示，分光器被用於將到來的下行光信號劃分給各個0NU。因此本發明的實施方式支持傳統的ODN架構，能夠顯著地降低實際實現的成本。圖8詳細地示出對應於λ&和λ 1Κ的0NU，其他ONU的結構是相同的，為了簡要不再示出。
[0108]如圖8所示，光網絡單元ONU包括:
[0109]-光選擇模塊81,用於接收光信號,從中選擇出對應於同一種子光信號的不同頻率的第一和第二光信號，並將第一和第二光信號相互分離開，其中，第一光信號被調製了下行信息；[0110]-下行接收模塊82，用於對被分離出的第一光信號進行檢測，獲得下行信息；
[0111]-上行調製模塊83，用於將上行信息調製於被分離出的第二光信號上，並將被調製了上行信息的第二光信號反射回光選擇模塊以輸出。
[0112]圖9不出了光選擇模塊81的傳輸頻譜曲線，第一輸出端OUTl對應的傳輸頻譜的峰值對應於λ μ而第二輸出端0UT2對應的傳輸頻譜的峰值對應λ 1RO則，第一輸出端OUTl向下行接收模塊82所提供的光信號如圖10(a)所示，僅包括被調製了下行信號的第一光信號λ μ第二輸出端0UT2向上行調製模塊83所提供的光信號如圖10(b)所示，包括未被調製任何信號的連續波的第二光信號λ1κ。
[0113]優選地，該光選擇模塊81是可調的，它能夠被調節與多個不同的種子光信號中的任一個所匹配，即能夠被調整輸出與其他種子光信號對應的第一光信號和第二光信號。可以理解，這僅僅是優選的實施方式，在該ONU固定地對應的某個種子光信號波長的情況下，該光選擇模塊可以固定地選擇出該種子光信號波長的左信道和右信道。
[0114]下行接收模塊82對被該第一光信號λ &進行檢測，獲得下行信息，完成下行通信。下行接收的具體實現是本領域的一般技術人員所熟知的，在此不再贅述。
[0115]上行調製模塊83優選地由反射式半導體光放大器(RSOA)來實現。使用RSOA來實現WDM-PON中的ONU已被確定為是很有前景的，這是因為它同時具有放大和調製的功能。在本發明中，商用的低成本RSOA能夠用於調製2.5Gb/s的上行信號，具有20dB的小信號增益,3dB的保護輸出功率，以及很低的前端因子反射(frontfactor reflectivity)。在上行信號調製後得到的第二信道波長如圖10(c)所示，該調製波長能夠發送回0LT。在本發明中，下行和上行信號使用不同的載波波長，因此對後端反射(back-reflection)具有更強的容忍度，而後端反射是單光纖饋送方案中的一個主要的劣化效應。另外，相對於傳統的下行載波重用方案，由於右信道(第二光信號)是未被調製的連續光波，這能夠有效地提高上行傳輸性能。
[0116]之後，在OLT中，第二環路器19將上行信號傳遞給上行接收模塊。上行接收模塊包括一個陣列波導光柵20以及各個上行接收機21、陣列波導光柵20將各個不同波長的上行的第二光信號分離出來，分別提供給相應的上行接收機21進行檢測。該過程與現有技術比較類似，在此不再贅述。
[0117]在本發明的實施方式中，普通的低成本RSOA被用作可調的發射機，省去了 ONU中的昂貴的可調雷射器，因此ONU的成本可以被大大地降低。為了進一步降低OLT的成本，在本發明的實施方式中，lOGb/s的下行發射機可以使用由相關種子光鎖定的外部注入FP-LD來實現，省去昂貴的lOGb/s的DFB雷射器。在本發明的實施方式中，系統的複雜性一定程度上位於OLT之中，需要增加一個額外的雙波長產生器、一個解偏器、一個100GHz頻譜間隔的AWG、一個MZD1、一個耦合器以及一個環路器。
[0118]下表列出了現有方案構成的TWDM-PON網絡的成本和本發明的實施方式構成的PON網絡的成本比較，其中該網絡包括一個OLT和64個0NU。該比較所基於的部件都是商業可用的器件。
[0119]表I
[0120]
【權利要求】
1.一種光線路終端，包括如下部件: -第一陣列波導光柵(11)，用於分別接收多個不同波長的種子光信號，將其匯聚，並提供給雙波長生成器； -雙波長生成器，用於接收被復用的多個不同波長的種子光信號，並分別對於各種子光信號，生成與該種子光信號對應的不同頻率的第一和第二光信號； -光分離器，用於分離各第一光信號作為第一組光信號和各第二光信號作為第二組光信號，將對應於各種子光信號的第一組光信號和第二組光信號復用分別從其兩個輸出埠輸出； -光選擇器，用於從第一組光信號中分別選出各第一光信號； -多個下行調製模塊，分別對應於各第一光信號，將下行信息調製於所述第一光信號上，並回饋給所述光選擇器； 所述光選擇器將調製有下行信息的各第一光信號復用在一起作為第一組光信號； -耦合器，用於將所述第二組光信號和被復用的、被調製了下行信息的所述第一組光信號率禹合在一起，並輸出。
2.根據權利要求1所述的光線路終端，其特徵在於，所述雙波長生成器包括輸入埠，並聯的第一支路、第二支 路，和輸出埠，所述輸入埠將輸入的種子光信號按一定分光比劃分到所述第一支路和所述第二支路，並且，經過所述第一支路和第二支路的信號相干涉後並通過所述輸出埠輸出， 其中，所述第一支路包括一個馬赫-曾德調製器，所述馬赫-曾德調製器接收一定頻率的射頻信號和一定幅值的偏置電壓，使得該馬赫-曾德調製器輸出所述種子光信號以及與所述種子光信號頻率間隔均為兩倍該一定頻率的二階邊帶信號； 所述第二支路包括一段波導，並且具有一個相位調製器，所述相位調製器用於調節該第二支路上的所述種子光信號的相位，使得該相位與原相位相反； 所述第一支路和所述第二支路分別提供的、相位反向的所述種子光信號近似完全相互抵消，且所述二階邊帶信號作為所述第一和第二光信號通過所述輸出埠輸出。
3.根據權利要求1所述的光線路終端，其特徵在於，該第一支路與該第二支路的分光比為80: 20，所述射頻信號的頻率為12.5GHz，且該馬赫-曾德調製器輸出的、所述種子光信號與所述二階邊帶信號的幅值相同。
4.根據權利要求1所述的光線路終端，其特徵在於，所述光分離器包括: -馬赫-曾德延遲幹涉儀，具有一個輸入埠和兩個輸出端，其中， 第一輸出端耦接至所述光選擇器，該第一輸出端的傳輸頻譜的中心波長分別匹配各第一光信號的波長； 第二輸出端耦接至所述耦合器，該第二輸出端的傳輸頻譜的中心波長分別匹配和各第二光信號的波長。
5.根據權利要求1所述的光線路終端，其特徵在於，所述下行調製模塊包括法布裡-珀羅雷射器，所述光選擇器包括第二陣列波導光柵，且所述光分離器、所述第二陣列波導光柵以及所述耦合器之間連接有: -第一環形器，將所述光分離器提供的、被分離出的各第一光信號提供給所述第二陣列波導光柵，並將通過所述第二陣列波導光柵所復用的、反射回的調製有下行信息的各第一光信號提供給所述耦合器。
6.根據權利要求1或5所述的光線路終端，其特徵在於，在所述雙波長生成器與所述光分離器之間還連接有: -解偏器，用於去除所述各第一和第二光信號的偏振狀態。
7.根據權利要求1所述的光線路終端，其特徵在於，還包括: -上行接收模塊； -第二環形器，連接到所述耦合器、所述光線路終端的輸出埠和所述上行接收模塊，將所述耦合器耦合信號提供給該輸出埠輸出，並將該輸出埠接收的上行信號提供給所述上行接收模塊。
8.一種光網絡單元，包括如下部件: -光選擇模塊，用於接收光信號，從中選擇出對應於同一種子光信號的、不同頻率的第一組光信號中的第一光信號和第二組光信號中的第二光信號，並將所述第一和第二光信號相互分離開，其中，所述第一光信號被調製了下行信息； -下行接收模塊，用於 對被分離出的所述第一光信號進行檢測，獲得所述下行信息； -上行調製模塊，用於將上行信息調製於被分離出的所述第二光信號上，並將被調製了上行信息的所述第二光信號反射回所述光選擇模塊以輸出。
9.根據權利要求8所述的光網絡單元，其特徵在於，所述光選擇模塊包括: -可調光濾波器，用於從所接收的光信號中濾出對應於同一種子光信號的所述第一和第二光信號， 所述可調光濾波器能夠被調節與多個不同的種子光信號中的任一個所匹配。
10.根據權利要求8所述的光網絡單元，其特徵在於，所述上行調製模塊還將所述第二光信號放大， 所述上行調製模塊包括反射式半導體光放大器。
11.一種光通信系統，包括: -根據權利要求1-7中任一項所述的光線路終端； -光分路器，與所述光線路終端相連； -多個根據權利要求9-10中任一項所述的光網絡單元，分別與所述光分路器相連； 所述光分路器將所述光線路終端提供的下行光信號分路給各光網絡單元。
12.一種光通信中的發送下行信號的方法，包括如下步驟: -接收被復用的多個不同波長的種子光信號，並分別對於各種子光信號，生成與該種子光信號對應的不同波長的第一光信號作為第一組光信號和第二光信號作為第二組光信號; -將對應於各種子光信號的第一組光信號復用在一起，並將對應於各種子光信號的第二組光信號復用在一起； -從對應於各種子光信號的第一組光信號中選出各個第一光信號； -分別對應於各第一光信號，將下行信息調製於所述第一光信號上； -將調製有下行信息的各第一光信號復用為第一組光信號； -將復用在一起的所述第二組光信號和被復用的、被調製了下行信息的所述第一組光信號耦合，並且輸出。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，在分離所述第一組和第二組光信號之前，對所述第一組和第二組光信號進行解偏，去除所述第一組和第二組光信號的偏振狀態。
14.一種光通信中的接收下行信號並發送上行信號的方法，包括如下步驟: -接收光信號，從中選擇對應於同一種子光信號的不同波長的第一組光信號中的第一光信號和第二組光信號中的第二光信號，並將所述第一和第二光信號相互分離開，其中，所述第一光信號被調製了下行信息； -對被分離出的所述第一光信號進行檢測，獲得所述下行信息； -將上行信息調製於被分離出的所述第二光信號上，並將被調製了上行信息的所述第二光信號反射回所述光選擇模塊以輸出。
15.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，在輸出所述第二光信號之前還對所述第二光信號進行放大。
【文檔編號】H04Q11/00GK103973388SQ201310032607
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月28日 優先權日:2013年1月28日
【發明者】昌慶江, 高震森, 桂林, 牟宏謙, 肖司淼 申請人:上海貝爾股份有限公司