一种波分复用无源光网络实现广播业务传输的系统和方法

摘要

本发明涉及一种实现广播业务传输的系统和方法。本系统是：1个光线路终端OLT，通过两根单模光纤连接远端节点RN，而远端节点RN通过两根分布光纤连接至光网络单元ONU。其中，光线路终端OLT主要由一个多波长光源、一个正弦波发生器、两个不同类型的光干涉仪滤波器、3个阵列波导光栅AWG、1个光环行器、一个光耦合器和多个调制器组成；远端节点RN只包括两个阵列波导光栅AWG。在OLT端一个光源就可以同时实现上下行业务和广播业务的传输。每个ONU可接收到广播信号以及下行点到点信号，同时由OLT注入连续光CW可用作上行信号的光源。本发明通过利用子载波技术以及改变系统的结构同时实现上下行业务和广播业务的传输，并且使系统在成本和性能之间达到了均衡。

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体是涉及一种可实现广播业务传输的波分复用无源光网络WDM-PON系统和方法。

背景技术

目前我国有线电视接入网基本采用光纤同轴电缆混合网HFC网络。但随着三网融合时代的到来，突破接入网瓶颈变得越来越迫切，只有突破接入部分的带宽“瓶颈”，才能实现接入网数据、语音及电视信号的同时传输。HFC网络的本质是模拟的单向传输系统，而且双向化改造复杂，不可能作为未来大规模的主要接入方式。对未来的数字广播业务，因波分复用无源光网络WDM-PON网络本身的透明性，也很容易支持。WDM-PON实现虚拟的点对点传输，各个用户之间不会共享信息，具有天然的安全性。WDM-PON以其优越的特性被认为是光纤到家FTTH的最佳解决方案。所以如何在WDM-PON中实现电视信号的广播是实现接入网三网合一的关键，是WDM-PON能够广泛部署的关键动力。波分复用技术具有长远的生命力。随着质优价廉的器件将不断出现，成本降低空间还可以加大。因此，在WDM-PON中实现广播也是有效可行的，也是一个发展趋势。

WDM-PON采用波长作为用户端ONU的标识，因此不同于时分复用光网络TDM-PON下行广播的自然属性，WDM-PON的自然属性会使电视信号的广播传输稍显复杂。目前，在具有广播功能的WDM-PON中，为广播信号分配一个特定的共享波长或者提供一个宽带光源均是常见的方法，但也存在各种缺陷。本发明对系统的体系架构进行了合理的布局，系统不仅可以同时实现广播业务和点对点业务，而且系统在成本和性能间也能达到理想状态。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供了一种波分复用无源光网络WDM-PON实现广播业务传输的新颖的系统和方法。为了达到上述目的，本发明的核心思想是：光线路终端OLT处只需一个多波长光源，通过利用采用子载波复用SCM技术、光载波与子载波分离以及子载波间分离可以为下行、广播以及上行业务分别提供未经调制的连续光。通过这种新的方法，可以来简化系统结构并克服已有传输广播信号的缺陷例如需要额外的光源。

根据上述发明核心思想，本发明采用下列方案：

一种波分复用无源光网络实现广播业务的系统，由光线路终端OLT通过两根单模光纤第一单模光纤和第二单模光纤连接远端节点RN，而远端节点RN分别通过两根分布光纤连接至光网络单元ONU构成，其特征在于：1）所述光线路终端OLT是1个多波长激光器直接经过一个马赫-曾德尔调制器MZM连接至第一干涉仪滤波器，马赫-曾德尔调制器MZM由1个正弦波发生器驱动。第一干涉仪滤波器的两端分别连接第一1xN 阵列波导光栅AWG和第二干涉仪滤波器，第一1 x N阵列波导光栅AWG的N个输出端口分别连接N个第一幅度调制器IM，再经过1个第一Nx1 阵列波导光栅AWG复用，N≥2，N为自然数，第二干涉仪滤波器的两个端口，其中一个直接连接至一个第二幅度调制器IM并与第一Nx1 阵列波导光栅AWG的输出连接至一个耦合器两个输入端口，耦合器的输出口连接所述第一单模光纤；另一端口直接进入一个光环行器的第一个端口，而该环形器第二个端口连接至所述第二单模光纤，第三端口连接至一个第二1 x N阵列波导光栅；2）远端节点RN包括两个1x N的阵列波导光栅AWG——第二1 x N阵列波导光栅和第三1 x N阵列波导光栅，该两个AWG的输出端口分别连接相应的ONU；3）共有N个光网络单元ONU，每个ONU利用反射型半导体放大器RSOA实现光环回以及上行信号的传输。

一种波分复用无源光网络WDM-PON实现广播业务传输的方法，采用上述系统进行广播业务传输，其特征在于：光线路终端OLT中的多波长激光器同时发射出N个波长，再经正弦波发生器产生的射频信号调制产生双边带子载波复用（DSB-SCM）信号。信号进入第一干涉仪滤波器后，一个端口输出N个光载波，然后经第一1 x N阵列波导光栅AWG解复用输出N个波长用于下行信号调制，另一个端口输出N个双边带子载波，经第二干涉仪滤波器两端口分别输出N个单边带子载波，其中，一个输出端口直接经第二幅度调制器IM进行广播信号的调制，后与经第一Nx1阵列波导光栅AWG复用后的下行信号通过耦合器传输至第一单模光纤，而另一输出端口的N个单边带子载波通过一个环形器直接传输至第二单模光纤。两根单模光纤分别连接至远端节点RN处第二、第三1 x N阵列波导光栅AWG，N个包含下行信号和广播信号的复合信号通过第二1 x N阵列波导光栅的解复用和路由功能经分布光纤发送至各个光网络单元ONU，N个未经调制单边带子载波通过第三1 x N阵列波导光栅的解复用和路由功能经分布光纤发送到相应的光网络单元ONU。光网络单元将接收到的信号首先通过三端口滤波器将广播信号与点到点的下行信号分离开来分别接收。对于上行信号传输，在光网络单元ONU中采用反射型半导体放大器RSOA对由分布光纤注入的未调制光源进行上行信号的重调制，然后再通过分布光纤将来自各个光网络单元ONU的上行信号送至远端节点RN的第三1 x N阵列波导光栅中进行复用，复用后的上行信号通过第二单模光纤以及光环形器送入光线路终端OLT中的接收机中，从而完成上行信号的接收。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：1）通过充分利用子载波复用（SCM）技术产生未调制的SCM信号的频带可以同时实现上下行业务以及广播业务的传输；2）系统只需要一个多波长光源，这样大大降低了系统的成本，也便于波长管理；3）用于上下行以及广播信号的光源都是未经调制的纯净的连续光，彼此间干扰小，而且系统采用双纤结构，系统性能大大提高；4）RN以及ONU处网络结构简单，对器件的要求不高，使网络易于实施，使系统在成本和性能之间亦达到了一个均衡。

附图说明

图１为本发明一个实施例证波分复用无源光网络实现波长重用和广播功能的系统结构示意图；

图2为波分复用无源光网络光网络单元ONU内部结构的示意图。

具体实施方式

结合附图说明本发明的优选实施例如下： 

实施例一：参见图1，本波分复用无源光网络WDM-PON实现广播功能的系统由1个光线路终端OLT（1），通过两根单模光纤——第一单模光纤（15）和第二单模光纤（16）分别连接远端节点RN（17）中的第二、第三1xN阵列波导光栅AWG（19、18），而远端节点RN（17）通过两根分布光纤（20、21）连接一个光网络单元ONU。所述光线路终端OLT（1）是由1个多波长激光器（2）直接经过1个马赫-曾德尔调制器MZM（3）连接至1个第一干涉仪滤波器（5），马赫-曾德尔调制器MZM（3）由1个正弦波发生器（4）驱动。第一干涉仪滤波器（5）的两端分别连接至1个第一1xN 阵列波导光栅AWG（7）和一第二干涉仪滤波器（6），第一1xN阵列波导光栅AWG（7）的N个输出端口分别连接N个第一幅度调制器IM（8），再经过1个第一Nx1 阵列波导光栅AWG（10）复用，N≥2，N为自然数；第二干涉仪滤波器（6）的两个端口，其中一个直接连接至一个第二幅度调制器IM（9）并与第一Nx1 阵列波导光栅AWG（10）的输出连接至一个耦合器（11）两输入端口，耦合器（11）的输出口连接第一单模光纤（15）；另一端口直接通过一个光环行器（14）的第一个端口，而环形器（14）第二个端口连接至第二单模光纤（16），第三端口连接至一个第二1 x N阵列波导光栅（13），然后再通过接收机（12）接收信号。

实施例二：本波分复用无源光网络实现广播业务传输的方法，采用上述系统进行广播业务的传输。光线路终端OLT（1）中的多波长激光器（2）同时发射出N个波长经正弦波发生器（4）产生的射频信号调制产出N个双边带子载波复用（DSB-SCM）信号。该信号进入第一干涉仪滤波器（5）后，一个端口输出N个光载波，然后经1xN第一阵列波导光栅AWG（7）解复用，用于下行信号调制，另一个端口输出N个双边带子载波，再经过一个第二干涉仪滤波器（6）两端口分别输出N个单边带子载波，其中，一个输出端口直接通过一个第二幅度调制器IM（9）完成广播信号的调制。调制后的广播信号与经第一Nx1阵列波导光栅AWG（10）复用后的下行信号通过耦合器（11）耦合传至第一单模光纤（15）共同传输；而另一输出端口N个单边带子载波通过一个环形器（14）直接传输至第二单模光纤（16）。两根单模光纤分别连接至远端节点RN（17）处的第二、第三1xN阵列波导光栅AWG（19、18），N个复合的下行信号和广播信号通过第二1xN阵列波导光栅（19）的解复用和路由功能经分布光纤（20）发送至各个光网络单元ONU（22），N个未经调制单边带子载波通过第三1xN阵列波导光栅（18）的解复用和路由功能经分布光纤（21）发送至光网络单元ONU（22）。光网络单元ONU（22）将接收到的信号首先通过三端口滤波器（24）将广播信号与点到点的下行信号分离开来分别接收。

参见图2，对于上行信号传输，在光网络单元ONU（22）中对由分布光纤（21）注入的未调制光源进行上行信号的重调制，调制器采用反射型半导体放大器RSOA（27），不仅能够调制信号而且放大信号。然后再通过分布光纤（21）将各个光网络单元ONU（22）的上行信号送至远端节点RN（17）的第三1xN阵列波导光栅（18）中进行复用，复用后的上行信号通过第二单模光纤（16）以及光环形器（14）送入光线路终端OLT中的接收机（12）中，从而完成上行信号的接收。