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提出了一种复用技术——正交波形复用(OGDM),并将其应用于无源光网络(PON)系统中作为上行信号传输。在本方法中,对于N个光网络单元(ONU)端的PON系统,先将N个ONU端信号分别通过强度调制或无载波调幅调相(CAP)技术,调制到N个两两相互正交电波形上,使“1”码对应有波形,“0”码对应无波形,然后再将各路不同的波形信号分别调制到每个ONU用户的激光器上,这些激光器的波长可以是同一个波长;通过光分配网络(ODN)单元合路后上行传输到光线路终端(OLT)端,在OLT端采用相关接收的方法,把接收到的信号和OLT端的本地正交波形作相关运算,利用正交波形的正交性来区分不同ONU端的用户信息。仿真显示在理想情况下,32路ONU信号当采用外调制方式时,每路单独占用10 Gb/s,总带宽为320 Gb/s,可以传输20 km。
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书书书
第
41
卷
第
8
期
中
国
激
光
Vol.41
,
No.8
2014
年
8
月
犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犔犃犛犈犚犛
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犵
狌狊狋
,
2014
基于正交波形复用技术的无源光网络
上行信号传输方法
姚海涛
1
李
蔚
1
韩纪龙
1
王艺蒙
1
贺志学
2
杨
奇
2
余少华
2
1
华中科技大学武汉光电国家实验室,湖北 武汉
430074
2
武汉邮电科学研究院光纤通信技术和网络国家重点实验室,湖北 武汉
( )
430074
摘要
提出了一种复用技术———正交波形复用(
OGDM
),并将其应用于无源光网络(
PON
)系统 中作 为上行 信号 传
输。在本方法中,对于
犖
个光网络单元(
ONU
)端的
PON
系统,先将
犖
个
ONU
端信 号分 别 通过 强度 调 制或 无载
波调幅调相(
CAP
)技术,调制到
犖
个两两相互正交电波形 上,使“
1
”码对 应有 波形,“
0
”码对 应无 波形,然 后再 将各
路不同的波形信号分别调制到每个
ONU
用户的激光器上,这些激光器的波长可以是同一个波长;通过光分配网 络
(
ODN
)单元合路后上行传输到光线路终端(
OLT
)端,在
OLT
端采 用相 关接收 的方 法,把接 收到 的信 号和
OLT
端
的本地正交波形作相关运算
,利用正交波形的正交性来区分不同
ONU
端的用户信息。仿真显示在理想情况 下,
32
路
ONU
信号当采用外调制方式时,每路单独占用
10Gb
/
s
,总带宽为
320Gb
/
s
,可以传输
20km
。
关键词
光通信;正交波形复用技术;无源光接入网;无载波调幅调相技术;上行信号传输
中图分类号
TN915.63
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犆犑犔201441.0805006
收稿日期:
20140225
;收到修改稿日期:
20140317
基金项目:国家
973
计划(
2010犆犅328305
)、国家自然科学基金(
61177063
)、光纤通信和光网络技术国家重点实验室开放基金
作者简介:姚海涛(
1990
—),男,硕士研究生,主要从事光通信方面的研究。
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:
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导师简介:李
蔚(
1968
—),女,博士,教授,主要从事光通信方面的研究。
犈犿犪犻犾
:
狑犲犻犾犲犲
@
犺狌狊狋.犲犱狌.犮狀
本文电子版彩色效果请详见中国光学期刊网
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犗犆犐犛犮狅犱犲狊
060.2330
;
060.4510
;
060.4230
08050061
中
国
激
光
1
引
言
无源光接 入网 络 (
PON
)是 由局 侧 的 光 线 路 终
端 (
OLT
)、用 户 侧 的 光 网 络 单 元/光 网 络 终 端
(
ONU
/
ONT
)以 及 光 分 配 网 络 (
ODN
)组 成,从
OLT
到
ONU
下 行 信 号 传 输 是 一 点 对 多 点 的 广播
式传输方式,而从
ONU
到
OLT
上行信号传输是多
点对一点的传输 方 式
,这 时会导致 传 输冲突。为 了
解决上行信号的传 输冲突问 题
,人 们提出了 多 种复
用方 法 应 用 于
PON
,比 如:时 分 复 用 无 源 光 网 络
(
TDMPON
)、波分复用无源光网 络(
WDMPON
)、
正交频分复用无源光网络(
OFDMPON
)、光码分复
用无源光网络(
OCDMPON
)、混合波分时分复用无
源光网 络
(
H
y
brid WDMTDM PON
)或 者 其 他 的
几种技术混合使用的无源光网络等方案
[
1-9
]
。
以
TDMPON
和
WDMPON
为 例,对 于
TDMPON
,上行 传 输 时,将 上 行 传 输 时 间 分 为 若
干时隙,在 每个时隙 内 只安排一 个
ONU
以分组的
方式向
OLT
发送分组信 息,各
ONU
按
OLT
规定
的顺序依次发送,各
ONU
采用同一波长的激光 器。
所以,
OLT
只需要一个收发器,
ONU
只需要一种波
长的激光器,成本低,系统维护方便。但光发送机与
光接收机需采用突发工作模式,需要严格的测距,要
求
OLT
能快速控制
ONU
和时延,同时
ONU
端的
激光器 必 须 能 快 速 地 开 启 和 关 断,将 速 率 提 高 到
10Gb
/
s
及 其 以 上 的 速 率 其 技 术 难 度 很 大。 对 于
WDMPON
,上行传输时,将各
ONU
的上行信 号分
别调整到不同波长 的光载波 上,然 后 耦合到同 一 根
光纤上向
OLT
传输,在
OLT
中利用光分 波器取出
属于各
ONU
的不同波 长 的光信号,再 分别通过光
电探测器转变为电信号。这种方式,协议透明,可在
物理层 实 现不同
ONU
间的保密 性,而且用户 数 易
扩展,但在每个
ONU
要求配置不同波长的激光 器,
使得
ONU
端的设备 成 本大大增 加,尽管目前 有 多
种解决方法
,比 如 无 色
ONU
,但 其 成 本 仍 然 很 高,
系统维护成本高,大大阻碍了系统的应用
[
6-9
]
。
针对
TDMPON
和
WDMPON
的 不 足,本 文
提 出 一 种 新 的 复 用 技 术———正 交 波 形 复 用
(
OGDM
),用于
PON
的上行信号传输。在
OGDM
PON
中,仍然用同一个波长分配给所有的
ONU
,但
每个
ONU
分配不同 的 电正交波 形,而这些波 形 是
两两 相 互 正 交 的
,这 里 采 用 两 级 调 制,先 将 各 个
ONU
用户信 息 分 别调 制 到 这 些 正 交 的 电 波 形 上,
再调制到激光器上,各 路 光信号通 过 光耦合器 叠 加
后经光纤传输。在接收端采用相关解调的方法将各
路信 号 解 调 出 来。 在
OGDMPON
结 构 中,各 个
ONU
都采用的是同一个 波长的 激光器,不 同
ONU
信号共用一段频谱,共用一段 时 隙,只 是波形不 同,
所以不需要
OLT
来控制各个
ONU
的发射,上行方
向就可以采用连续 工作模式,不需要复 杂 的突发工
作模式,其工作的速率可以被提高。在上行中,不同
ONU
用户端所 需 要 的 光 模 块 都 相 同,只 是 需 要 在
电光转换前增加不同的正交波形发生电路来产生正
交波形,由于都是采用成熟的电子电路来实现,降低
了
ONU
端的成本,系统维护方便。
2
正交波形复用无源光网络原理
与
TDM
和
WDM
相比,
OGDM
是一个 新 维度
的复用 技 术,如 图
1
所 示,在
TDMPON
中,不 同
ONU
用 户 使 用 不 同 时 隙,但 共 用 同 一 段 频 谱;在
WDMPON
中,不 同
ONU
用 户 使 用 不 同 段 频 谱,
但共 用 同 一 段 时 间;在
OGDMPON
中 多 个
ONU
用户可以共用一个 时隙和一 段 频谱,从而同时 提 高
时间和频率 的 利用率,并且可 以 与
TDM
、
WDM
联
合使用,大大提高了传输速率。
在正交波形复用无源光网络中,关键技术包括:
发射端正交波形的产生,调制,接收端相关接收。
图
1
(
a
)
TDM
、(
b
)
WDM
和(
c
)
OGDM
在时域和频域内的比较
Fi
g
.1 Com
p
arisonof
(
a
)
TDM
,(
b
)
WDMand
(
c
)
OGDMinthetimedomainandfre
q
uenc
y
domain
08050062
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