专利名称：单模多模光纤混合以太网无源光网络系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及宽带传输通信领域，尤其涉及单模多模光纤混合以太网无源光网络系 统。
背景技术：
如图1所示，一个典型的以太网无源光网络(EPON)系统由光线路终端(0LT)、光网 络单元(ONU)和光分配网络(ODN)组成。作为局端设备，OLT设备放在中心机房，一方面将承载各种业务的信号进行汇聚， 按照一定的信号格式送入接入部分以便向终端用户传输，另一方面将来自终端用户的信号 按照业务类型分别送入各业务网中。OLT发送的光信号要经过无源分光器广播给每一个 0NU,因此系统对OLT的PON 口有较高的发光功率和信号质量要求，目前OLT的发光模块采 用分布式反馈(DFB)激光器，为单纵模激光器。DFB激光器输出光功率大、发散角较小、光谱 极窄、调制速率高，适合于长距离通信。作为用户端设备，ONU向下对用户接入提供内置或外挂用户网络接口，向上提供面 向无源光网络的PON接口，接收从OLT来的光信号，并将上行数据传送到0LT。目前ONU的 发光模块通常采用法布里-珀罗(FP)激光器，为多纵模激光器。FP激光器用于传输距离 小于50km的场合，主要用于1310nm的工作波长。而目前典型的EPON支持最远传送距离为 20km，上行传送波长1310nm，在这种距离和波长要求的情况下，采用价格较低的FP激光器， 在不影响传送的前提下，可以较大节约ONU成本，为推广光纤到户减少阻碍。目前EPON系统按标准定义可正常工作在符合ITU-T G. 652建议的光纤上，含 Bi. 1，Bi. 3和SMF，即单模光纤。而在初期发展光纤接入的过程中，部分工程在小区机房到 楼层之间先期铺设了多模光纤，一般距离为几百米。这段光纤重新铺设的成本较高、施工难 度大，因此必需考虑对此段多模光纤合理利用，使EPON系统能够在多模光纤环境下继续应 用。在存在多模光纤的情况下，现有技术的EPON系统存在以下问题1、系统下行方向无丢包，上行方向有少量丢包；2、长期业务性能测试结果上行方向丢包率> 10_5，不能满足传输系统的要求。
发明内容
本发明方法的目的是通过一种系统，充分利用现有小区机房到楼层已铺设的多模 光纤段，结合主干光纤及入户段单模光纤，在单、多模混合的环境下实现EPON系统的正常 传输。本发明提供一种单模多模光纤混合以太网无源光网络系统，包括光线路终端，用于向用户终端发送信号并且接收来自用户终端的信号；单模光纤，其一端连接到所述光线路终端；第一分光器，连接到所述单模光纤的另一端；
多模光纤，其一端连接到所述第一分光器；第二分光器，连接到所述多模光纤的另一端；和光网络单元，连接在所述第二分光器和用户终端之间，其中所述光网络单元包括单模激光器。用单模DFB激光器作为ONU发光模块实现EPON系统中多模光纤的应用，与目前常 用的多模FP激光器作为ONU发光模块而EPON系统全G. 652标准单模光纤传输相比，具有 易实施、灵活适用、节省工程投资等优点，是目前解决EPON系统中多模光纤应用的一种可 行方案。
图1是EPON系统组织结构的示意图；图2是模式色散原理示意图；图3是采用上行发送多纵模FP激光器的单模多模光纤混合的EPON传输系统的示 意图；图4是按照本发明的采用上行发送单纵模DFB激光器的单模多模光纤混合的EPON 传输系统的示意图；图5是现有技术的上行发送激光器的光谱；图6是按照本发明的图4的系统B点的上行光信号的发送光谱图；图7是按照本发明的图4的系统A点的上行光信号的接收光谱图；和图8是按照本发明的单模多模光纤混合的EPON传输系统的网络实例。
具体实施例方式多模光纤和单模光纤的比较多模光纤中心玻璃芯较粗，一般为62. 5 μ m或50 μ m，与光器件的耦合相对容易。 多模光纤纤内允许多个模式传输，因此色散较大，不仅存在波长色散还存在模式色散，即模 间色散，这就限制了传输数字信号的频率，而且随传输距离的增加会更加严重。因此，多模 光纤的传输距离比较近，一般只有几公里。单模光纤中心玻璃芯很细，芯径一般为9或10 μ m，与光器件的耦合相对较难，对 光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。单模光纤中只能传输一种模 式的光，不存在模式色散，仅存在材料色散与波导色散，又统称为波长色散。FP激光器和DFB激光器的比较FP激光器是以法布里_珀罗腔为谐振腔，发出多纵模相干光的半导体发光器件。 由于纵模决定了激光器的频谱特性，因此FP激光器的频谱宽度较大，为2-4nm。由于FP激 光器工作在多模状态，模式色散造成信噪比(SNR)方面的性能受到影响。因此，FP激光器 对于长距离传输或高质量的模拟信号的传输是不适宜的。DFB激光器是在FP激光器的基础上，由激光器基片中的纵向光栅通过光反馈选择 精确激光波长。光栅的作用是强制发射具有极窄的谱线宽度(半最大值全宽(FWHM)通常 不超过IMHz)的单条纵向激光模式或激光线，通常将边频段或边模式抑制40dB。DFB激光 器具有光谱极窄的特性，受色散限制的距离可望达到170-200km，适合于长距离通信。
模式色散模式色散又称模间色散，是由于光纤中不同模式传播速度不同而引起的色散，只 能发生在多模光纤中。如图2所示，一个宽度为L的光脉冲进入多模光纤，在光纤中每个脉 冲分解成由单个模式携带的一组小脉冲，工作于不同波长的模式将以不同的速度传播，因 此若干单个小脉冲在光纤输出端重新结合的时候，小脉冲会彼此重叠，这样造成脉冲展宽。脉冲展宽一方面与纤芯-包层相对折射率差有关，纤芯-包层相对折射率差越大， 脉冲展宽也越大。另一方面，随着光纤长度的增加，脉冲展宽也越来越大，当脉冲展宽达到 一定程度时，会严重影响接收机端的信噪比，造成业务丢包。单模多模光纤混合EPON系统的改进在图3所示的单多模光纤混合传输的EPON系统中采用了多纵模FP激光器发送上 行光信号，OLT至第一分光器之间为8km的单模光纤，第一和第二分光器之间为500m多模 光纤，第二分光器由单模尾纤连接至0NU。例如，第一分光器可以是1 2分光器，第二分光 器可以是1 2分光器。用数据网络分析仪测试该系统的长期收发性能，结果是，下行方向 无丢包，上行方向丢包率1(Γ5。由模式色散的原理可知，减少多模光纤长度会在一定程度上减小模式色散对业务 的影响。在上述图3所示的测试条件下，把500m的多模光纤长度减少到250m，经过一段短 时间的传输，上行方向仍出现丢包现象。试验证明仅减少多模光纤长度不能彻底解决单、多 模混合传输的EPON系统中上行丢包的问题。在图3所示的系统中，丢包问题仅出现在上行方向，下行业务传送情况良好。出现 上行丢包的问题是由于上行发送激光器和下行发送激光器不相同。下行发送激光器即OLT 的发光模块为DFB激光器，其发出的光谱极窄的光经过多模光纤后脉冲展宽不明显，不致 影响信号的接收。而上行发送激光器即ONU的发光模块为FP激光器，其典型光谱如图5所
7J\ ο多纵模激光器在调制时，其各个模式一般是不稳定的，即使总功率不随时间而变， 但各个模式的功率却随时间呈随机波动，在接收机端电流有一定的随机波动，本身就比单 模激光器在接收端的信噪比要差；再加上经过一段多模光纤的传输，脉冲展宽加剧了信噪 比的劣化。在不能更换多模光纤的前提下，解决上行丢包问题只能尝试把ONU中的发光模块 原有的多纵模FP激光器更换为单纵模DFB激光器。更换激光器后的系统如图4所示，该系 统中采用单纵模Dra激光器发送上行光信号。经过长期测试，系统上下行业务传送情况良 好，均没有出现丢包现象。虽然图3和图4中画出的第一分光器和第二分光器分别是1 2分光器和1 16 分光器，但也可以根据实际情况选用任何其它分束比的分光器，来实现分光的目的。图6是用光谱仪分析按照本发明的图4的系统(B点)的上行光信号的发送光谱 图。图7是用光谱仪分析按照本发明的图4的系统(A点)的上行光信号的接收光谱图；从 图6和图7可以看出，经过单、多模光纤的混合传输，没有明显的脉冲展宽，信噪比的劣化较 轻，不影响信号的正常接收。除了 DFB激光器之外，ONU的发光模块也可以使用其他单模激光器。此外，ONU可 以使用可插拔光收发模块，便于更换。
单模多模光纤混合EPON系统的应用实例中国广东某地区EPON试验网络如图8所示。小区中心机房至小区某栋楼层IDF间已经敷设了约300米的4芯多模光缆(62.5/125um，图中粗的线条)。需要说明的是，图 8中并没有画出全部支路和0NU。可以根据实际需要更改图8中的第一分光器和第二分光 器各自的分束比。单模、多模混合光纤环境，测试12小时的结果为上行业务512Byte，90M速率，无 丢包；下行业务512Byte，90M速率，无丢包。在ONU的发光模块中采用DFB激光器替代通常所用的FB激光器，实现了多模光纤 条件下EPON系统的正常工作。对早期铺设多模光纤的小区无需重铺单模光纤即可利用进 行FTTH的建设，大量节省工程建设投资。本发明为解决EPON系统在多模光纤条件下的工 作，采用DBF单纵模激光器代替现有的FP多纵模激光器作为ONU的发光模块。与更换已铺 设的多模光纤为单模光纤相比，更换EPON系统的ONU发光模块更为经济便捷。目前EPON 系统多采用SFP可插拔光收发模块，在多模光纤应用时可灵活地以更换ONU发光模块的方 式替换FP激光器为DFB激光器，利于EPON系统的快速开通。虽然与FP激光器相比，DFB激光器价格较高，但随着光栅制造技术的飞速发展， DFB激光器和FP激光器的成本价格差距将愈来愈小。在多模光纤铺设比较多的地区，可以 通过运营商定制、厂商批量生产的方式来降低ONU使用单模激光器的成本。虽然上面已经描述了本发明的具体实施例，应当理解的是它们只是以示例，而不 是限定的方式提供。本领域的熟练技术人员会理解的是，不脱离如所附权利要求书中定义 的本发明的精神和范围，可以对其中的形式和细节做出各种改变。因此本发明的范围不应 该由上述任何示范实施例来限定，而只能根据权利要求书来确定。
权利要求
一种单模多模光纤混合以太网无源光网络系统，包括光线路终端，用于向用户终端发送信号并且接收来自用户终端的信号；单模光纤，其一端连接到所述光线路终端；第一分光器，连接到所述单模光纤的另一端；多模光纤，其一端连接到所述第一分光器；第二分光器，连接到所述多模光纤的另一端；和光网络单元，连接在所述第二分光器和用户终端之间，其中所述光网络单元包括单模激光器。
2.权利要求1所述的系统，其中所述单模激光器为分布式反馈激光器。
3.权利要求1所述的系统，其中所述光网络单元包括可插拔光收发模块。
4.权利要求1所述的系统，还包括尾纤，用于连接所述第二分光器与所述光网络单元。
全文摘要
本发明提供一种单模多模光纤混合以太网无源光网络系统，包括光线路终端，用于向用户终端发送信号并且接收来自用户终端的信号；单模光纤，其一端连接到所述光线路终端；第一分光器，连接到所述单模光纤的另一端；多模光纤，其一端连接到所述第一分光器；第二分光器，连接到所述多模光纤的另一端；和光网络单元，连接在所述第二分光器和用户终端之间，其中所述光网络单元包括单模激光器。所述光网络单元中的发光模块用的是单模激光器，而不是多模激光器，有利于避免上行传输时丢包现象的发生。
文档编号H04Q11/00GK101835064SQ20091011896
公开日2010年9月15日 申请日期2009年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者任艳, 左建, 张凌, 李洪, 梁伯青, 蔡康, 许文秀 申请人:中国电信股份有限公司