基于濾波器組的多載波調(diào)制的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)下行傳輸系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種基于濾波器組的多載波調(diào)制的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)下行傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明專利技術(shù)包括光線路終端、饋線式光纖和若干無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、若干分布式光纖和若干光網(wǎng)絡(luò)單元，光線路終端通過(guò)饋線式光纖連接至遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)通過(guò)分布式光纖連接各光網(wǎng)絡(luò)單元。本發(fā)明專利技術(shù)利用濾波器組的多載波調(diào)制技術(shù)提高下行高速傳輸數(shù)據(jù)的抗色散能力和降低普通OFDM信號(hào)添加前綴帶來(lái)的譜資源的開(kāi)支，利用子載波復(fù)用方式提升實(shí)現(xiàn)資源彈性粒度的分配，且該系統(tǒng)具有易于在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上升級(jí)改造，系統(tǒng)成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于光通信
，具體地，涉及一種基于濾波器組的多載波調(diào)制的無(wú) 源光網(wǎng)絡(luò)下行傳輸系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，隨著新型帶寬服務(wù)的興起，比如網(wǎng)絡(luò)視頻，在線游戲，IPTV等，終端用戶對(duì) 接入網(wǎng)帶寬的要求越來(lái)越高，從而驅(qū)動(dòng)了下一代高速PON系統(tǒng)的發(fā)展。為了解決該問(wèn)題，國(guó) 內(nèi)外大量的研宄人員，在關(guān)于如何實(shí)現(xiàn)高速率、高成本效益、帶寬彈性分配和可持續(xù)發(fā)展的 下一代PON系統(tǒng)方面展開(kāi)了大量的研宄。而基于OFDM的PON系統(tǒng)，因?yàn)榭梢猿浞掷肙FDM 信號(hào)優(yōu)點(diǎn)，如色散容忍度大、譜效率高、能在時(shí)域和頻域上支持多粒度資源分配方式以及可 以充分利DSP技術(shù)等，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高速率、低成本的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最具有潛力的候 選技術(shù)之一。 OFDM-PON系統(tǒng)，是一種新興的技術(shù)，它最早是在2007年的歐洲光通信會(huì)議ECOC 上，由美國(guó)普林斯頓NEC實(shí)驗(yàn)室的Dayou Qian等人提出。OFDM-PON具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)系 統(tǒng)頻譜利用率高，易實(shí)現(xiàn)40 Gbit/s及以上的高速傳輸；2)降低系統(tǒng)對(duì)光器件的要求和限 制，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成本。目前IOG以上的光模塊和光器件成本對(duì)接入網(wǎng)來(lái)說(shuō)壓力較大，而 OFDM調(diào)制技術(shù)可以有效降低對(duì)光器件的帶寬需求，將光器件成本轉(zhuǎn)移到相對(duì)低廉的電器件 上，極大地降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的造價(jià)；3)具有多粒度業(yè)務(wù)接入能力，可實(shí)現(xiàn)子載波資源的靈活動(dòng) 態(tài)分配以滿足不同用戶帶寬資源的需要，有利于為PON提供服務(wù)質(zhì)量（QoS)保障；4)較強(qiáng) 的抗色度色散和偏振模色散能力，可使OFDM-PON實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的傳輸；5 )可利用成熟的數(shù)字 信號(hào)處理器（DSP)技術(shù)，為接入網(wǎng)向更高速率發(fā)展提供了快速通道；6)易于升級(jí)，系統(tǒng)升級(jí) 僅涉及光線路終端（OLT)、ONU端的調(diào)制格式和DSP處理能力等，與現(xiàn)有系統(tǒng)保持較好的兼 容性，可實(shí)現(xiàn)與TDM-PON、WDM-PON系統(tǒng)共存等等。最近兩年，基于波長(zhǎng)堆疊的OFDM-PON是 當(dāng)前研宄的熱點(diǎn)。 波長(zhǎng)堆疊的OFDM-PON最早是由作者本人2013年日本京都召開(kāi)的0ECC&PS會(huì)議上 提出（博士期間工作：上海交通大學(xué)胡衛(wèi)生課題組)，后面又進(jìn)行了進(jìn)一步的擴(kuò)展性的研宄 工作。同時(shí)在去年美國(guó)召開(kāi)的2014 OFC會(huì)議上北京大學(xué)Juhao Li的研宄小組基于該結(jié)構(gòu) 又提出了對(duì)稱100-Gb/s的PON系統(tǒng)等等。波長(zhǎng)堆疊的OFDM-PON系統(tǒng)與普通的波長(zhǎng)堆疊的 TDM-PON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相類似，在上\下行的收發(fā)機(jī)上面采用基于DSP處理的OFDM信號(hào)，因此它 具有堆疊 PON系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn)。此外，波長(zhǎng)堆疊的OFDM-PON系統(tǒng)還具有OFDM的優(yōu)點(diǎn)。因 此，研宄該P(yáng)ON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)對(duì)下一代無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有著重大意義。 經(jīng)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索和前期研宄成果發(fā)現(xiàn)，北京大學(xué)Bangjiang Lin, Juhao Li 等人在 2014 年發(fā)表在 OFC 會(huì)議上的"Symmetric 100-Gb/s TWDM-PON with DSB OFDM Modulation"(對(duì)稱100-Gb/s的波長(zhǎng)堆疊的OFDM-PON系統(tǒng))。該文獻(xiàn)中，作者在基于我們前 期的工作基礎(chǔ)上，采用4對(duì)波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)上下行波長(zhǎng)的堆疊，充分利用OFDM信號(hào)的頻譜效率高 的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了 IOGHz的光模塊調(diào)制25Gb/s的OFDM信號(hào)調(diào)制，從而獲得上下行對(duì)稱100 Gb/ S的系統(tǒng)速率。在該系統(tǒng)中，由于OFDM信號(hào)本身固有一些缺點(diǎn)，在單波長(zhǎng)25Gb/s的傳輸中 雖然能夠做到零誤碼，但是其接收靈敏度很低。因此，不能獲得較大的系統(tǒng)功率預(yù)算，支持 更大容量用戶的接入。 2014年，作為前期的研宄成果，我們?cè)贗EEE Photonics Journal上發(fā)表了"Power Budget Improved Symmetric 4〇-Gb/s Long Reach Stacked WDM-0FDM-P0N System Based on Single Tunable Optical Filter"（功率預(yù)算提升的基于單一可調(diào)光濾波器的對(duì)稱 40-Gb/s的長(zhǎng)距離的波長(zhǎng)堆疊的OFDM-PON系統(tǒng))。在該文章中，我們采用4對(duì)波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì) 稱40Gb/s的接入網(wǎng)絡(luò)容量，驗(yàn)證了通過(guò)合理設(shè)計(jì)以及配置系統(tǒng)各主要器件的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng) 距離、高功率預(yù)算的接入網(wǎng)系統(tǒng)。本論文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在該系統(tǒng)中，下行傳輸信號(hào)的接 收靈敏度是制約其系統(tǒng)光功率預(yù)算的關(guān)鍵因素，即OFDM傳輸系統(tǒng)的接收靈敏度問(wèn)題。該 現(xiàn)象主要?dú)w結(jié)為普通的OFDM信號(hào)一些固有的缺點(diǎn)：1) OFDM信號(hào)具有時(shí)域和頻域內(nèi)的雙重 正交性，所以對(duì)傳輸系統(tǒng)(其中包括信道以及系統(tǒng)中的光電器件）的線性度要求較高。然 而，0FDM-P0N系統(tǒng)中，信號(hào)傳輸帶寬一般都是吉赫茲（GHz)級(jí)別。GHz帶寬的電光器件 很難做到OFDM信號(hào)理想的線性度；2)在基于0FDM-P0N系統(tǒng)，為了克服色散以及光電器 件非線性等原因造成的OFDM信號(hào)間的ICI和ISI干擾問(wèn)題，傳統(tǒng)的OFDM信號(hào)需要添加 CP用于解決該問(wèn)題。然而，CP的添加不僅會(huì)降低了其信號(hào)的頻譜利用率而且一定程度上 會(huì)降低有效信號(hào)的發(fā)送功率，從而影響其OFDM信號(hào)的傳輸性能；3) OFDM信號(hào)在頻域呈現(xiàn) i c (X)函數(shù)特性，具有較高的旁瓣起伏且主旁瓣之間，該特性一定程度上決定了其傳統(tǒng) OFDM信號(hào)具有較低的抗噪聲能力，從而影響信號(hào)在光纖信道中的傳輸特性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本專利技術(shù)的目的是提供一種基于濾波器組的多載波調(diào)制的 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)下行傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以充分利用基于濾波器組的多載波調(diào)制技術(shù)的高的旁 瓣抑制比、較強(qiáng)的抗符號(hào)間干擾和子載波間干擾能力、高的頻譜效率、零頻譜開(kāi)支等優(yōu)點(diǎn)， 不僅提高了接入網(wǎng)的系統(tǒng)性能，而且降低了 PON系統(tǒng)對(duì)光電器件線性度的要求，從而降低 接入網(wǎng)系統(tǒng)成本；該多載波調(diào)制技術(shù)不僅僅可以用于現(xiàn)在已經(jīng)成熟的TDM-PON系統(tǒng)中，而 且可以用于WDM-PON和NG-P0N2標(biāo)準(zhǔn)中的波長(zhǎng)堆疊 PON系統(tǒng)；基于濾波器組的多載波調(diào)制 技術(shù)的下行傳輸系統(tǒng)，可完全兼容與現(xiàn)有的TDM-PON系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)和升級(jí)改造，在升級(jí)改 造時(shí)僅需替換光線路終端的發(fā)射機(jī)和光網(wǎng)絡(luò)單元的接收機(jī)。 基于濾波器組的多載波調(diào)制的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)下行傳輸系統(tǒng)，包括光線路終端、饋線 式光纖和若干無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、若干分布式光纖和若 干光網(wǎng)絡(luò)單元，所述光線路終端通過(guò)所述饋線式光纖連接至所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn) 通過(guò)分布式光纖連接至各光網(wǎng)絡(luò)單元，其特征在于： 所述光線路終端包括若干下行波器組的多載波調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)射模塊、上行數(shù)據(jù)接收模 塊、合波器、分波器、第一光環(huán)形器和雙向光放大器；其中，所述下行波器組的多載波調(diào)制數(shù) 據(jù)發(fā)射模塊連接至所述合波器，所述合波器的輸出連接第一光環(huán)形器的第1端口，第一光 環(huán)形器的第2端口連接摻餌光纖放大器以實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)的發(fā)射；所述上行數(shù)據(jù)接收模塊與 所述分波器連接，所述分波器連接至所述第一光環(huán)行器的第3端口，第一光環(huán)形器的第2端 口連接摻餌光纖放大器實(shí)現(xiàn)上行數(shù)據(jù)的接收； 所述光網(wǎng)絡(luò)單元包括光可調(diào)濾波器、光環(huán)行器、光電探測(cè)器、下行濾波器組的多載波調(diào) 制數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊、上行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射，所述光可調(diào)濾波器的一端連接光環(huán)行器的第2 端本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于濾波器組的多載波調(diào)制的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)下行傳輸系統(tǒng)，包括：光線路終端、饋線式光纖和若干無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、若干分布式光纖和若干光網(wǎng)絡(luò)單元，所述光線路終端通過(guò)所述饋線式光纖連接至所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)通過(guò)分布式光纖連接至各光網(wǎng)絡(luò)單元，其特征在于：所述光線路終端包括若干下行波器組的多載波調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)射模塊、上行數(shù)據(jù)接收模塊、合波器、分波器、第一光環(huán)形器和雙向光放大器；其中，所述下行波器組的多載波調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)射模塊連接至所述合波器，所述合波器的輸出連接第一光環(huán)形器的第1端口，第一光環(huán)形器的第2端口連接摻餌光纖放大器以實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)的發(fā)射；所述上行數(shù)據(jù)接收模塊與所述分波器連接，所述分波器連接至所述第一光環(huán)行器的第3端口，第一光環(huán)形器的第2端口連接摻餌光纖放大器實(shí)現(xiàn)上行數(shù)據(jù)的接收；所述光網(wǎng)絡(luò)單元包括光可調(diào)濾波器、光環(huán)行器、光電探測(cè)器、下行濾波器組的多載波調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊、上行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射，所述光可調(diào)濾波器的一端連接光環(huán)行器的第2端口，光環(huán)行器的第3端口輸出后連接光電探測(cè)器，光電探測(cè)器的輸入連接至所述下行濾波器組的多載波調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊，以完成下行信號(hào)的解調(diào)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：畢美華，趙知?jiǎng)?/a>，唐向宏，李齊良，胡淼，周雪芳，楊國(guó)偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：杭州電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：浙江;33