專利名稱：波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)廣播功能的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，具體是涉及一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)實現(xiàn)廣 播功能的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON技術(shù)可以在不改變物理基礎(chǔ)設(shè)備的情況下升級帶 寬，大幅度提升網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量，在光接入網(wǎng)中擁有廣闊的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是FTTx未來 演進(jìn)的最終選擇。WDM-PON為每個ONU分配了一個(或一對)波長進(jìn)行通信，從而實現(xiàn)了 ONU與OLT之間虛擬的點對點傳輸，但這種傳輸方式卻使得點對多點的廣播信號傳輸較為 困難。因此本發(fā)明在波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON系統(tǒng)中有著非常重要的作用。在常規(guī)實現(xiàn)廣播功能的WDM-PON中，一般是在WDM-PON中疊加一個TDM-PON以傳 輸廣播信號，或者利用調(diào)相的方式載入廣播信息，但前者廣播信號的傳輸除存在要承受各 種器件的插損，還需要承受功率分配損耗，故其功率相對于點對點信號更低，進(jìn)而影響到網(wǎng) 絡(luò)的性能和傳輸容量；而后者則需在系統(tǒng)中增加相位調(diào)制和解調(diào)器，這就對網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備和 成本都提出了更高的要求。事實上，基于B-TV的下一代WDM-PON光接入網(wǎng)，可以通過對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的合理安排， 使系統(tǒng)在兼容廣播業(yè)務(wù)和點對點業(yè)務(wù)的同時，還將在系統(tǒng)的性能和成本之間取得平衡，對 未來的WDM-PON發(fā)展具有重要影響。本發(fā)明就是對系統(tǒng)的體系架構(gòu)進(jìn)行了合理的安排，不 僅系統(tǒng)可以傳輸廣播信號和點對點的信號，而且系統(tǒng)在成本和性能間也能達(dá)到理想狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供了一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò) (WDM-PON)實現(xiàn)廣播功能的系統(tǒng)和方法，能有效的在WDM-PON中傳輸廣播信號。為達(dá)到上述 目的，本發(fā)明的構(gòu)思是在RN處采用了一種新的結(jié)構(gòu)配置方式，通過這種新的遠(yuǎn)端節(jié)點RN 的結(jié)構(gòu)方式可以克服已有方法來傳輸廣播信號的缺陷。本發(fā)明主要是在RN處采用具有波長選擇功能的器件一反射式光纖布拉格光柵 FBG，以及具有周期循環(huán)移位性質(zhì)的N χ N AWG。這樣，在RN處就可以完成上下行信號的分 離、合路，每個ONU可以同時接收到廣播信號以及點對點的數(shù)據(jù)信號。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下列方案一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)廣播功 能的系統(tǒng)，由光線路終端OLT通過單模光纖連接至遠(yuǎn)端節(jié)點RN，而遠(yuǎn)端節(jié)點RN連接多個光 網(wǎng)絡(luò)單元ONU構(gòu)成，所述光線路終端OLT由收發(fā)機陣列、2個波導(dǎo)光柵路由器WGR和一個第 一環(huán)行器構(gòu)成，其特征在于1)所述遠(yuǎn)端節(jié)點RN包括1個光纖布拉格光柵FBG、1個IxN的 星狀耦合器和IfN χ N的陣列波導(dǎo)光柵AWG;其中經(jīng)一個第二環(huán)行器使得單模光纖連接所 述光纖布拉格光柵FBG和一個第三環(huán)行器，光纖布拉格光柵FBG的輸出口連接至耦合器的 1個復(fù)用端口，耦合器通過環(huán)形器連接至陣列波導(dǎo)光柵AWG的第一個端口 Al，F(xiàn)BG的反射端 口連接至星狀耦合器的輸入端口 ；星狀耦合器的第1個解復(fù)用端口與耦合器相連，星型耦合器的其余N-I個解復(fù)用端口與N χ N的陣列波導(dǎo)光柵AWG的其余N-I個左端口 A2至AN 相連；，2)共有N個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU，每個ONU是完全相同的。一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)廣播功能的方法，采用上述系統(tǒng)進(jìn)行廣播，其特征在于下行時，光線路終端OLT中的激光器陣列發(fā)射出的N個波長以及共享廣播波長信號 經(jīng)第一環(huán)行器進(jìn)入單模光纖。信號進(jìn)入遠(yuǎn)端節(jié)點RN后，經(jīng)第二環(huán)行器進(jìn)入光纖布拉格光柵 FBG, FBG將共享信號反射回來，廣播信號經(jīng)星狀耦合器進(jìn)行分路，分路后的第一路廣播信號 連同下行信號通過3dB耦合器和光環(huán)形器連接至陣列波導(dǎo)光柵第1個端口 Al，其余N-I路 分路的廣播信號直接連接至陣列波導(dǎo)光柵左邊其余A2至AN N-I個端口。下行信號和廣播 信號分別通過陣列波導(dǎo)光柵的解復(fù)用和路由功能發(fā)送至各個光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，光網(wǎng)絡(luò)單元 ONU將接收到的信號通過粗波分復(fù)用器CWDM將共享廣播信號與點到點的下行信號分離開 來分別接收；上行方向上，在光網(wǎng)絡(luò)單元ONU中采用反射型半導(dǎo)體放大器RSOA來實現(xiàn)下行 波長的再利用與上行信號的重調(diào)制，然后通過分布光纖將各個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的上行信號 送至遠(yuǎn)端節(jié)點RN的陣列波導(dǎo)光柵中進(jìn)行復(fù)用，復(fù)用后的上行信號通過光環(huán)形器、饋線光纖 以及光環(huán)形器送入光線路終端OLT中的接收機陣列中，從而完成上行信號的接收。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點(1) 通過遠(yuǎn)端節(jié)點RN的新型結(jié)構(gòu)，可使網(wǎng)絡(luò)很簡單的實現(xiàn)廣播信息的傳輸；(2)僅僅是對網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)進(jìn)行了安排，對器件的要求不高，使網(wǎng)絡(luò)易于實施使系統(tǒng)在成本和性能之間達(dá)到了一 個均衡；(3)上下行信號在采用同樣的波長進(jìn)行傳輸，使的在ONU中不需要其它額外的光 源，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的“無色化”，進(jìn)而降低了系統(tǒng)成本。(4)在系統(tǒng)中采用光放大器，可以很容 易的大大提升用戶的數(shù)量和接入速率，實驗表明基于一般情況下，系統(tǒng)最多可承載168個 ONU。


圖1為本發(fā)明一個實施例證波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)廣播功能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2為波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)廣播功能的遠(yuǎn)端節(jié)點RN及光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式結(jié)合

，本發(fā)明的一個實施示例如下參見圖1，本波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò) WDM-PON實現(xiàn)廣播功能的系統(tǒng)由光線路終端OLT 2中的收發(fā)機陣列1、5、2個波導(dǎo)光柵路由 器WGR 4，7、1個第一光環(huán)行器6、1個遠(yuǎn)端節(jié)點RNll和N個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 17構(gòu)成。光 線路終端OLT 2與遠(yuǎn)端節(jié)點RNll之間通過單模光纖8連接，各光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 17通過分 布光纖16分別與遠(yuǎn)端節(jié)點RN 11連接。遠(yuǎn)端節(jié)點RNll由第二、第三光環(huán)行器10、15、一 個反射式布拉格光柵FBG 12、一個星狀耦合器9、一個3dB耦合器13以及一個N χ N的陣 列波導(dǎo)光柵AWG 14組成。其中FBG 12的輸出口連接至耦合器13的1個復(fù)用端口，耦合器 13通過第三環(huán)形器15連接至陣列波導(dǎo)光柵AWG 14的第一個端口 Al，F(xiàn)BG 12的反射端 口連接至星狀耦合器9的輸入端口 ；星狀耦合器9的第1個解復(fù)用端口與耦合器13相連， 星型耦合器9的其余N-I個解復(fù)用端口與N χ N的陣列波導(dǎo)光柵AWG 14的其余N-I個左 端口 Α2至AN相連。
參見圖2，下行時，光線路終端OLT中的激光器陣列1發(fā)射出的N個波長以及共享 廣播波長3信號通過復(fù)用器4復(fù)用后經(jīng)第一環(huán)行器6進(jìn)入單模光纖。信號進(jìn)入遠(yuǎn)端節(jié)點 RNll后，信號經(jīng)第二環(huán)行器10進(jìn)入光纖布拉格光柵FBG 12，光纖布拉格光柵FBG 12將 共享信號反射回來，然后通過星狀耦合器9和3dB耦合器13進(jìn)入到N χ N陣列波導(dǎo)光柵 AWG 14的輸入端口；信號從遠(yuǎn)端節(jié)點RN 11輸出后進(jìn)入光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 17，光網(wǎng)絡(luò)ONU 中的粗波分復(fù)用器CWDM 22將共享廣播信號與點到點的信號分離開來，分別由相應(yīng)的接收 機19、20進(jìn)行接收；上行方向上，點對點的信號在光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 17中采用反射型半導(dǎo)體 光放大器RSOA 21來實現(xiàn)上行信號的重調(diào)制，調(diào)制后的各路上行信號進(jìn)入N χ N陣列波導(dǎo) 光柵AWG 14復(fù)用后從其第一端口輸出，復(fù)用后的上行信號依次經(jīng)過第三環(huán)行器15、第二環(huán) 行器10、單模光纖8、第一環(huán)行器6后，經(jīng)解復(fù)用器7解復(fù)用后進(jìn)入接收機陣列5完成接收。
權(quán)利要求
一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)廣播功能的系統(tǒng)，由光線路終端OLT(2)通過單模光纖(8)連接遠(yuǎn)端節(jié)點RN(11)，而遠(yuǎn)端節(jié)點RN(11)連接多個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(17)構(gòu)成，所述光線路終端OLT(2)由收發(fā)機陣列(1、5)、兩個波導(dǎo)光柵路由器WGR(4、7)和一個第一環(huán)行器(6)構(gòu)成，其特征在于a.所述遠(yuǎn)端節(jié)點RN(11)包括一個第二環(huán)行器(10)、一個光纖布拉格光柵FBG(12)、一個1xN的星狀耦合器(9)和一個NxN的陣列波導(dǎo)光柵AWG(14)；其中經(jīng)一個第二環(huán)行器(10)使單模光纖(8)連接所述光纖布拉格光柵FBG(12)和一個第三環(huán)行器(15)，光纖布拉格光柵FBG(12)的輸出口連接至一個耦合器(13)的一個復(fù)用端口，該耦合器(13)通過第三環(huán)形器(15)連接至所述陣列波導(dǎo)光柵AWG(14)的第一個端口A1，所述光纖布拉格光柵FBG(12)的反射端口連接至所述星狀耦合器(9)的輸入端口；該星狀耦合器(9)的第1個解復(fù)用端口與所述耦合器(13)相連，所述星型耦合器(9)的其余N-1個解復(fù)用端口與所述NxN的陣列波導(dǎo)光柵AWG(14)的其余N-1個左端口A2至AN相連；b.共有N個所述光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(17)，每個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU是完全相同的；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)廣播功能的系統(tǒng)，其特征在于所 述遠(yuǎn)端節(jié)點RN(Il)通過分布光纖(16)連接至光網(wǎng)絡(luò)單元0NU(17)，所述光網(wǎng)絡(luò)單元ONU各 由一個粗波分復(fù)用器(22)，一個共享波長的廣播信號接收機(19)，一個3dB耦合器(18)，一 個點到點信號接收機(20)和一個反射型半導(dǎo)體放大器RSOA(21)構(gòu)成。
3.一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)廣播功能的方法，采用根據(jù)權(quán)利要求書1所述的波 分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)廣播功能的系統(tǒng)進(jìn)行廣播，其特征在于下行時，所述光線路終端 OLT(2)中的激光器陣列(1)發(fā)射出的N個波長以及共享廣播波長信號經(jīng)第一環(huán)行器(6)進(jìn) 入單模光纖(8)。信號進(jìn)入遠(yuǎn)端節(jié)點RN(Il)后，經(jīng)第二環(huán)行器(10)進(jìn)入光纖布拉格光柵 FBG(12)，光纖布拉格光柵FBG(12)將共享信號反射回來，廣播信號經(jīng)星狀耦合器(9)進(jìn)行 分路，分路后的第一路廣播信號連同下行信號通過3dB耦合器(13)和第三光環(huán)形器(15) 連接至陣列波導(dǎo)光柵(14)第1個端口 Al，其余N-I路分路的廣播信號直接連接至陣列波導(dǎo) 光柵(14)其余A2至AN的N-I個端口 ；下行信號和廣播信號分別通過陣列波導(dǎo)光柵(14) 的解復(fù)用和路由功能發(fā)送至各個光網(wǎng)絡(luò)單元0NU(17)，光網(wǎng)絡(luò)單元ONU將接收到的信號通 過粗波分復(fù)用器CWDM(22)將共享廣播信號與點到點的下行信號分離開來分別接收；上行 方向上，在光網(wǎng)絡(luò)單元0NU(17)中采用反射型半導(dǎo)體放大器RSOA(21)來實現(xiàn)下行波長的再 利用與上行信號的重調(diào)制，然后通過分布光纖(16)將各個光網(wǎng)絡(luò)單元0NU(17)的上行信號 送至遠(yuǎn)端節(jié)點RN(Il)的陣列波導(dǎo)光柵(14)中進(jìn)行復(fù)用，復(fù)用后的上行信號通過第三環(huán)形 器(15)和第二環(huán)行器(10)、饋線光纖(8)以及第一環(huán)形器(6)送入光線路終端OLT (2)中 的接收機陣列(5)中，從而完成上行信號的接收。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)廣播功能的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)中采用1個光線路終端OLT，通過單模光纖連接遠(yuǎn)端節(jié)點RN，而遠(yuǎn)端節(jié)點RN連接N個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU；其中遠(yuǎn)端節(jié)點RN主要由1個反射式光纖布拉格光柵FBG和1個NxN的AWG組成；共享波長的廣播信號由光纖布拉格光柵FBG反射回來，通過1xN的星狀耦合器分路，然后送到陣列波導(dǎo)光柵AWG的N個輸入端口；通過陣列波導(dǎo)光柵AWG自身的特性實現(xiàn)廣播信號以及點到點信號的傳輸；而系統(tǒng)中點對點的上行信號傳輸是利用反射型半導(dǎo)體光放大器RSOA的重調(diào)制技術(shù)來實現(xiàn)的。該方案僅通過改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了廣播信號的傳輸，并且使系統(tǒng)在成本和性能之間達(dá)到了均衡。
文檔編號H04Q11/00GK101820352SQ20091019824
公開日2010年9月1日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者曹婭婻, 楊登峰, 甘朝欽 申請人:上海大學(xué)