无源光网络通信方法及系统、光网络单元和光线路终端的制作方法

专利名称：无源光网络通信方法及系统、光网络单元和光线路终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络通信技术，特别是涉及一种无源光网络(PON)通信方法、一种无 源光网络通信系统、一种光网络单元(ONU)和一种光线路终端(0LT)。
背景技术：
PON技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术。在目前的基于波分复用(WDM) 的PON技术中，采用波长作为客户端ONU的标识，利用波分复用(WDM)技术实现上行接入， 使得每一个ONU能够独享一路波长的光通路。 现有的基于波分复用的PON系统包括0NU、0LT、波分复用器和解波分复用器。OLT 放置在中心局端，ONU放置在用户侧，OLT与ONU通过波分复用器和解波分复用器连接。在 每一个ONU中，采用激光器发送一个固定波长的光信号，系统中不同的ONU对应的固定波长 各不相同。波分复用器有多个输入端口，每个ONU的固定波长分别对应波分复用器的一个 输入端口的波长。波分复用器将所有ONU发送的光信号复用成一路光信号，经过光纤传输 给解波分复用器。解波分复用器将一路光信号解复用为多个不同波长的光信号，将每一个 波长的光信号发送给该波长对应的0LT。在每一个OLT中，每个光接收机接收一个波长的光信号。 由此可见，在现有的基于波分复用的PON系统中，每个ONU的固定波长分别对应波 分复用器的一个输入端口的波长，因此需要对0NU进行波长区分，以波长作为ONU的标识。 这意味着，在上行传输方向，同一 PON系统中所有的ONU的波长必须各不相同。因此，在商 用时，需要为每一个ONU配置不同波长的激光器，并且运营商需要保存一份数目庞大、复杂 的ONU对应固定波长清单，给运营商的工程建设和网络运行维护造成巨大困难。

发明内容
本发明提供了一种无源光网络(PON)通信方法，采用该方法能够不区分ONU波长 实现高速宽带网络通信。 本发明还提供了一种无源光网络(PON)通信系统，采用该系统能够不区分ONU波 长实现高速宽带网络通信。 本发明还提供了一种光网络单元(ONU)，采用该ONU能够不区分ONU波长实现高速 宽带网络通信。 本发明还提供了一种光线路终端(OLT)，采用该OLT能够不区分ONU波长实现高速 宽带网络通信。 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的
本发明公开了一种无源光网络PON通信方法，包括 发送端将每一个原始数据信息转换成正交频分复用OF匿信号，对每一个OF匿信 号进行数字信号到模拟信号的转换，得到模拟的OF匿信号，在每一个模拟的OF匿信号调制 下生成宽带调制光信号；
发送端对一个以上的宽带调制光信号进行频谱分割，从每个宽带调制光信号中分 割出一个波长的调制光信号，其中，不同宽带调制光信号中分割出的调制光信号的波长不 同，将所有的调制光信号复用为一路光信号上行传输到接收端； 接收端接收光信号，将一路光信号解复用为多个不同波长的光信号，将每一个波 长的光信号转换为模拟电信号，对每一个模拟电信号进行模拟信号到数字信号的转换，得 到数字接收信号，对每一个数字接收信号进行OFDM解调，得到原始数据信息。
所述发送端将每一个原始数据信息转换成正交频分复用OFDM信号，包括
对于每一个原始数据信息，为该原始数据信息插入前向纠错编码；对插入前向纠 错码后的数据信息进行交织编码；对交织编码后的数据信息进行星座映射，得到第一串行 数据信息；为第一串行数据信息插入导频信息；将插入导频信息后的第一串行数据信息转 换为第一并行数据信息；根据生成宽带调制光信号的线性度将第一并行数据信息分配到不 同的子载波上；对各个子载波进行逆快速傅里叶变换IFFT，得到第二并行数据信息；为第 二并行数据信息加入循环前缀；将加入循环前缀的第二并行数据信息转变为第二串行数据 信息；对第二串行数据信息进行加窗处理，生成OF匿信号；
所述对每一个数字接收信号进行OFDM解调，包括 对于每一个数字接收信息，对该数字接收信号进行同步处理；对同步后的数字接 收信号去除循环前缀；将去除循环前缀后的串行的数字接收信号转换为并行的数字接收信 号；对并行数字接收信号进行FFT ;将FFT后的并行数字接收信号转换为串行数字接收信 号；根据串行数字接收信号中的导频码对该信号进行信道均衡处理；对信道均衡处理后的 数字接收信号进行星座逆映射，得到编码后的数据信息；对编码后的数据信息进行去交织 译码；对去交织译码后的数据信息进行前向纠错码译码。 本发明还公开了一种无源光网络PON系统，包括光线路终端OLT、波分复用器、波 分解复用器和一个以上的光网络单元ONU ; 每一个ONU，包括正交载波调制模块，数模转换模块和宽带光发射模块；所述正 交载波调制模块将原始数据信息转换成正交频分复用OFDM信号，将OFDM信号传送给数模 转换模块；数模转换模块对来自正交载波调制模块的OF匿信号进行数字信号到模拟信号 的转换，得到模拟的OFDM信号并传送给宽带光发射模块；宽带光发射模块接收来自数模转 换模块的模拟的OF匿信号，在模拟的OF匿信号调制下生成宽带调制光信号，将宽带调制光 信号发送到波分复用器； 所述波分复用器，包括复用模块、一个以上的输入端口和一个输出端口 ；每一个 输入端口接收一个ONU输出的宽带调制光信号，从宽带调制光信号中分割出该输入端口对 应波长的调制光信号并输出到复用模块；复用模块将所有来自输入端口的调制光信号复用 为一路光信号并通过输出端口输出到波分解复用器； 所述波分解复用器，包括解复用模块、一个输入端口和一个以上的输出端口 ；输 入端口接收波分复用器输出的一路光信号并输出给解复用模块；解复用模块将一路光信号 解复用为多个不同波长的光信号，将一个波长的光信号通过该波长对应的输出端口输出到 0LT ; 所述0LT，包括光波分接收模块、模数转换模块和正交载波解调模块；光波分接 收模块接收来自波分解复用器的所有输出端口的光信号，将每个光信号转换为模拟电信号并传送给模数转换模块；模数转换模块对来自光波分接收模块的模拟电信号进行模拟信号
到数字信号的转换，得到数字接收信号并传送给正交载波解调模块；正交载波解调模块对
来自模数转换模块的数字接收信号进行OFDM解调，得到原始数据信息。 所述宽带光发射模块为半导体发光二极管LED、超辐射发光二极管SLD或掺铒光
纤放大器EDFA ; 和/或，所述光波分接收模块为光电二极管PIN。 所述正交载波调制模块包括前向纠错编码单元、交织单元、数字调制单元、导频 插入单元、第一串并变换单元、子载波数据分配单元、逆快速傅里叶变换IFFT单元、循环前 缀单元、第一并串变换单元和加窗单元； 所述前向纠错编码单元为原始数据信息插入前向纠错编码后送入交织单元；交织 单元对插入前向纠错码后的数据信息进行交织编码并将交织编码后的数据信息送入数字 调制单元；数字调制单元对交织编码后的数据信息进行星座映射，得到第一串行数据信息 并将其送入导频插入单元；导频插入单元为第一串行数据信息插入导频信息后发送给第一 串并变换单元；第一串并变换单元将第一串行数据信息转换为第一并行数据信息送入子载 波数据分配单元；子载波数据分配单元根据宽带光发射模块的线性度将第一并行数据信息 分配到不同的子载波上送入IFFT单元；IFFT单元对各个子载波进行IFFT后得到第二并行
数据信息并送入循环前缀单元；循环前缀单元为第二并行数据信息加入循环前缀后送入第 一并串变换单元；第一并串变换单元将加入循环前缀的第二并行数据信息转变为第二串行
数据信息发送给加窗单元；加窗单元根据第二串行数据信息生成OFmi信号并输出；
所述正交载波解调模块包括同步单元、去循环前缀单元、第二串并变换单元、快 速傅里叶变换FFT单元、第二并串变换单元、信道均衡单元、数字解调单元、去交织单元和 前向纠错编码译码单元； 所述同步单元对接收到的数字接收信号进行同步处理后送入去循环前缀单元；去
循环前缀单元对同步后的数字接收信号去除循环前缀后送入第二串并变换单元；第二串并
变换单元将串行的数字接收信号转换为并行的数字接收信号送入FFT单元；FFT单元对并
行数字接收信号进行FFT后送入第二并串变换单元；第二并串变换单元将并行数字接收信
号转换为串行数字接收信号后送入信道均衡模块；信道均衡模块根据数字接收信号中的导
频码对该信号进行信道均衡处理后送入数字解调单元；数字解调单元对信道均衡处理后的
数字接收信号进行星座逆映射，得到编码后的数据信息并将其送入去交织单元；去交织单
元对编码后的数据信息进行译码后送入前向纠错码译码单元；前向纠错码译码单元对去交
织后的数据信息进行前向纠错码译码，获得原始数据信息。 所述ONU中进一步包括 滤波器，与宽带光发射模块相连，将来自宽带光发射模块的宽带调制光信号滤波
为单边带的宽带调制光信号，将单边带的宽带调制光信号发送到波分复用器。
本发明还公开了一种光网络单元0NU，包括 正交载波调制模块，将原始数据信息转换成正交频分复用OFDM信号，将OFDM信号 传送给数模转换模块； 数模转换模块，对来自正交载波调制模块的OF匿信号进行数字信号到模拟信号 的转换，得到模拟的OFDM信号并传送给宽带光发射模块；
宽带光发射模块，接收来自数模转换模块的模拟的0F匿信号，在0F匿信号调制下 发送宽带调制光信号。 所述正交载波调制模块包括前向纠错编码单元、交织单元、数字调制单元、导频 插入单元、串并变换单元、子载波数据分配单元、逆快速傅里叶变换IFFT单元、循环前缀单 元、并串变换单元和加窗单元； 所述前向纠错编码单元为原始数据信息插入前向纠错编码后送入交织单元；交织 单元对插入前向纠错码后的数据信息进行交织编码并将交织编码后的数据信息送入数字 调制单元；数字调制单元对交织编码后的数据信息进行星座映射，得到第一串行数据信息 并将其送入导频插入单元；导频插入单元为第一串行数据信息插入导频信息后发送给串并 变换单元；串并变换单元将第一串行数据信息转换为第一并行数据信息送入子载波数据分 配单元；子载波数据分配单元根据宽带光发射模块的线性度将第一并行数据信息分配到不 同的子载波上送入IFFT单元；IFFT单元对各个子载波进行IFFT后得到第二并行数据信息
并送入循环前缀单元；循环前缀单元为第二并行数据信息加入循环前缀后送入并串变换单 元；并串变换单元将插入循环前缀的第二并行数据信息转变为第二串行数据信息发送给加
窗单元；加窗单元根据第二串行数据信息生成OFDM信号并输出。 本发明还公开了一种光线路终端0LT，包括光波分接收模块、模数转换模块和正 交载波解调模块； 所述光波分接收模块，接收光信号，将该光信号转换为模拟电信号并传送给模数 转换模块； 所述模数转换模块，对来自光波分接收模块的模拟电信号进行模拟信号到数字信 号的转换，得到数字接收信号并传送给正交载波解调模块； 所述正交载波解调模块，对来自模数转换模块的数字接收信号进行正交频分复用 OFDM解调，得到原始数据信息。 所述正交载波解调模块包括同步单元、去循环前缀单元、串并变换单元、快速傅 里叶变换FFT单元、并串变换单元、信道均衡单元、数字解调单元、去交织单元和前向纠错 编码译码单元； 所述同步单元对接收到的数字接收信号进行同步处理后送入去循环前缀单元；去
循环前缀单元对同步后的数字接收信号去除循环前缀后送入串并变换单元；串并变换单元
将串行的数字接收信号转换为并行的数字接收信号送入FFT单元；FFT单元对并行数字接
收信号进行FFT后送入并串变换单元；并串变换单元将并行数字接收信号转换为串行数字
接收信号后送入信道均衡模块；信道均衡模块根据数字接收信号中的导频码对该信号进行
信道均衡处理后送入数字解调单元；数字解调单元对信道均衡处理后的数字接收信号进行 星座逆映射，得到编码后的数据信息并将其送入去交织单元；去交织单元对编码后的数据
信息进行译码后送入前向纠错码译码单元；前向纠错码译码单元对去交织后的数据信息进 行前向纠错码译码，获得原始数据信息。 由以上发明内容可见，本发明提出的PON通信方法和系统中，在上行方向，0NU采 用宽带光源，通过波分复用器对宽带光源进行频谱分割，从而使得0NU不必对波长进行区 分。同时，由于发射宽带光源的器件调制速率较低，为避免降低PON系统的通信带宽和速 率，实现高速宽带网络通信，本发明采用OF匿信号对宽带光源进行调制，由于0F匿的每个子载波之间相互正交，因此扩展了 PON系统容量。因此使得PON系统中所有用户的ONU能 够采用完全相同的设备，并且仍可实现高速宽带网络通信。在商用过程中，PON系统的用户 设备统一，易于大批量生产，运营商无需为每一用户建立对应的波长清单，使得工程建设和 网络运行简便易行。


图1为本发明实施例PON通信方法的流程图； 图2为本发明实施例PON系统的结构示意图； 图3为本发明实施例正交载波调制模块211的结构示意图； 图4为本发明实施例正交载波解调模块243的结构示意图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对 本发明进行详细描述。 本发明的基本思想是在PON系统的上行传输方向，不同的ONU都采用宽带光源发 送光信号，然后通过频谱分割技术从每个ONU发送的宽带光信号中提取与该ONU对应的波 长的光信号，进而得到分别与不同ONU对应的多个不同波长的光信号，将所有不同波长的 光信号复用成一路信号进行上行传输。并且，为了保证PON系统的传输带宽，采用正交频分 复用(OF匿)信号对ONU的宽带光源的光信号进行调制，使ONU发出宽带调制光信号；同时， 在OLT侧对接收到的光信号进行OFDM解调 图1为本发明实施例提出的PON通信方法的流程图。本发明提出的PON通信方法 对上行通信进行改进，如图1所示，包括以下步骤 步骤101 :发送端将每一个原始数据信息转换成正交频分复用OFDM信号。 在此步骤中，对于每一个原始数据信息，将其转换成OF匿信号的具体过程是首
先为该原始数据信息插入前向纠错编码，对插入前向纠错码后的数据信息进行交织编码，
对交织编码后的数据信息进行星座映射，得到第一串行数据信息，再为第一串行数据信息
插入导频信息，将插入导频信息后的第一串行数据信息转换为第一并行数据信息，然后根
据生成宽带调制光信号的线性度将第一并行数据信息分配到不同的子载波上，对各个子载
波进行逆快速傅里叶变换IFFT，得到第二并行数据信息，为第二并行数据信息加入循环前
缀，将加入循环前缀的第二并行数据信息转变为第二串行数据信息，最后对第二串行数据
信息进行加窗处理，生成OF匿信号。 步骤102 :发送端对每一个OF匿信号进行数字信号到模拟信号的转换，得到模拟 的OF匿信号。 步骤103 :发送端在每一个模拟的OF匿信号调制下生成宽带调制光信号。 步骤104 :发送端对一个以上的宽带调制光信号进行频谱分割，从每个宽带调制
光信号中分割出一个波长的调制光信号，其中，从不同宽带调制光信号中分割出的调制光
信号的波长不同，将所有的调制光信号复用为一路光信号上行传输到接收端。
步骤105 :接收端接收光信号，将一路光信号解复用为多个不同波长的光信号。
步骤106 :接收端将每一个波长的光信号转换为模拟电信号。
步骤107 :接收端对每一个模拟电信号进行模拟信号到数字信号的转换，得到数 字接收信号。 步骤108 :接收端对每一个数字接收信号进行0F匿解调，得到原始数据信息。
在此步骤中，对于每一个数字接收信息进行OFDM解调的具体过程是首先对该数 字接收信号进行同步处理，对同步后的数字接收信号去除循环前缀，再将去除循环前缀后 的串行的数字接收信号转换为并行的数字接收信号，对并行数字接收信号进行FFT，将FFT 后的并行数字接收信号转换为串行数字接收信号，然后根据串行数字接收信号中的导频码 对该信号进行信道均衡处理，对信道均衡处理后的数字接收信号进行星座逆映射，得到编 码后的数据信息，最后对编码后的数据信息进行去交织译码，对去交织译码后的数据信息 进行前向纠错码译码，即可得到原始数据信息。 采用上述通信方法需要对PON系统结构进行改进，以下对本发明实施例的PON系 统进行详细说明。图2为本发明实施例PON系统的结构示意图。参见图2，本发明实施例 的PON系统中至少包括波分复用器22、波分解复用器23、0LT 24和一个以上的0NU 21，彼 此之间采用光纤连接。与现有PON系统相同的是，ONU 21放置于客户端，OLT 24放置于中 心局端；与现有PON系统不同的是，本发明实施例对ONU 21和0LT 24的内部结构进行了改 进。 参见图2，本发明实施例中的ONU 21内部至少包括正交载波调制模块211，数模 转换模块212和宽带光发射模块213。正交载波调制模块211将原始数据信息转换成OFDM 信号，将OFDM信号传送给数模转换模块212。数模转换模块212从正交载波调制模块211 接收OF匿信号，对OF匿信号进行数字信号到模拟信号的转换，得到模拟的OF匿信号并传 送给宽带光发射模块213。宽带光发射模块213从数模转换模块212接收模拟的OF匿信 号，在模拟的OF匿信号调制下生成宽带调制光信号，将宽带调制光信号发送到波分复用器 22。 本发明实施例中ONU 21采用的宽带光发射模块213用于产生宽带光信号，可以是 半导体发光二极管(LED)、超辐射发光二极管(SLD)或掺铒光纤放大器(EDFA)。
本发明实施例中的波分复用器22包括复用模块222、输出端口 223和一个以上 的输入端口 221。每一个输入端口 221对应一个特定的波长，只有该波长的光信号才能通过 该输入端口 221，各个输入端口 221的对应波长彼此不同。当一个宽带光信号进入一个输入 端口 221时，相当于对该宽带光信号进行频谱分割，从该宽带光信号中将该输入端口 221的 特定波长的光信号分割出来。每一个输入端口221从一个0NU 21中接收宽带调制光信号， 从宽带调制光信号中分割出该输入端口 221对应波长的调制光信号，将该波长的调制光信 号输出到复用模块222。输入端口 221的作用等同于一个带通滤波器，每一个输入端口 221 具有设定的可通过波长，当宽带调制光信号输入到输入端口 221上，只有宽带调制光信号 中的波长等于输入端口 221的可通过波长的信号成分可以通过该输入端口 221，该可以通 过的输入端口 221对应波长的调制光信号是原宽带光信号的一部分，并且带有与宽带光信 号完全相同的调制信息。复用模块222从所有输入端口 221分别接收每个端口 221对应波 长的调制光信号，将所有调制光信号复用为一路光信号后，通过输出端口 223上行输出，经 过光纤传输后，上述复用后的一路光信号传输到波分解复用器23。 本发明实施例中的波分解复用器23位于上行接收端，包括输入端口 231，解复用模块232和一个以上的输出端口 233。输入端口 231接收波分复用器23输出的一路光信 号，将该信号输出给解复用模块232。解复用模块232将一路光信号解复用为多个不同波长 的光信号。每一个输出端口 233对应一个特定的波长，各个输出端口 233的对应波长彼此 不同。解复用模块232将一路光信号解复用为多个不同输出端口 233对应波长的光信号， 将每一个波长的光信号通过该波长所对应的输出端口 233输出到一个0LT 24。
本发明实施例中的OLT 24至少包括光波分接收模块241、模数转换模块242和 正交载波解调模块243。光波分接收模块241与波分解复用器23的所有输出端口 233分别
连接，接收解复用后的所有的光信号，将每个光信号转换为模拟电信号并传送给模数转换 模块242。模数转换模块242从光波分接收模块241接收模拟电信号，对模拟电信号进行模 拟信号到数字信号的转换，得到数字接收信号，将数字接收信号传送给正交载波解调模块 243。正交载波解调模块243接收模数转换模块242传送的数字接收信号，对该数字接收信 号进行OFDM解调，得到原始数据信息。 本发明实施例中OLT 24的光波分接收模块241为光电二极管(PIN)。
在本发明的上述实施例中，ONU 21中模拟的OF匿信号对宽带光发射模块213进 行调制，生成的宽带调制信号直接进入波分复用器22，由于宽带光发射模块213发出的宽 带调制光信号为双边带(D SB)信号，两个对称的边带中包含的调制信息相同，因此采用此 种方案浪费了带宽资源。为了节约带宽资源，提升PON系统的传输性能，本发明实施例还可 以采用另一种方案，即在上述ONU 21中加入滤波器，该滤波器位于宽带光发射模块213之 后，宽带光发射模块213发出的双边带的宽带调制信号进入滤波器，滤波器对其进行滤波， 得到单边带(SSB)信号的宽带调制信号，并将该单边带的宽带调制信号传送给波分复用器 22。 在上述本发明实施例中，正交载波调制模块211用于将原始数据信息转换成OFDM 信号。图3为本发明实施例的正交载波调制模块211的结构示意图。参见图3，正交载波 调制模块211至少包括前向纠错编码单元301、交织单元302、数字调制单元303、串并变 换单元305、子载波数据分配单元306、逆快速傅里叶变换(IFFT)单元307、循环前缀单元 308、并串变换单元309和加窗单元310，还可以包括导频插入单元304。以图3所示的正 交载波调制模块211为例。前向纠错编码单元301为原始数据信息插入前向纠错编码后送 入交织单元302 ;交织单元302对插入前向纠错码后的数据信息进行交织编码并将交织编 码后的数据信息送入数字调制单元303，在交织编码之后，数据被转换成复数；数字调制单 元303对交织编码后的数据信息进行星座映射，通常采用的星座群范围在4正交幅度调制 (QAM)到16QAM之间，映射后得到第一串行数据信息并将其送入导频插入单元304 ;导频插 入单元304为第一串行数据信息插入用于信道均衡的导频信息后将其发送给串并变换单 元305;串并变换单元305将第一串行数据信息转换为第一并行数据信息，将第一并行数据 信息送入子载波数据分配单元306 ;子载波数据分配单元根据宽带光发射模块213的线性 度将第一并行数据信息分配到不同的子载波上，将各个子载波送入IFFT单元307 ;IFFT单 元307对各个子载波进行IFFT后得到第二并行数据信息并送入循环前缀单元308 ;循环前 缀单元308为第二并行数据信息加入循环前缀后送入并串变换单元309 ;并串变换单元309 将插入循环前缀的第二并行数据信息转变为第二串行数据信息发送给加窗单元310 ;加窗 单元310根据第二串行数据信息生成波型信号，即待生成的OF匿信号，将OF匿信号输出正交载波调制模块211。 相应地，在上述本发明实施例中，正交载波解调模块243用于从接收的数字接收 信号中解调出原始数据信息。图4为本发明实施例的正交载波解调模块243的结构示意图。 参见图4，正交载波解调模块243至少包括同步单元401、去循环前缀单元402、串并变换 单元403、快速傅里叶变换(FFT)单元404、并串变换单元405、数字解调单元407、去交织单 元408和前向纠错编码译码单元409，还可以包括信道均衡单元406。以图4所示的正交载 波解调模块243为例。同步单元401对接收到的数字接收信号进行同步处理后送入去循环 前缀单元402 ;去循环前缀单元402去除同步后的数字接收信号的循环前缀后，将其送入串 并变换单元403 ;串并变换单元403将串行的数字接收信号转换为并行的数字接收信号送 入FFT单元404 ;FFT单元404对并行数字接收信号进行FFT后送入并串变换单元405 ;并 串变换单元405将并行数字接收信号转换为串行数字接收信号后送入信道均衡模块406 ; 信道均衡模块406根据数字接收信号中的导频码对该信号进行信道均衡处理，消除信道传 输造成的信号畸形，将信道均衡后的数字接收信号送入数字解调单元407 ;数字解调单元 407对数字接收信号进行星座逆映射，得到编码后的数据信息并将其送入去交织单元408 ; 去交织单元408对编码后的数据信息进行译码后送入前向纠错码译码单元409 ;前向纠错 码译码单元409对去交织后的数据信息进行前向纠错码译码，最终获得原始数据信息。
在正交载波调制模块211中，可以不包括导频插入单元304，相应地，在正交载波 解调模块243中，不包括进行信道均衡处理的信道均衡模块406。 由以上实施例可见，在本发明提出的PON通信方法和系统中，在上行方向，ONU采 用宽带光源，通过波分复用器对宽带光源进行频谱分割，从而使得ONU不必对波长进行区 分。同时，由于发射宽带光源的器件调制速率较低，为避免降低PON系统的通信带宽和速 率，实现高速宽带网络通信，本发明采用OF匿信号对宽带光源进行调制，由于OF匿的每个 子载波之间相互正交，相同的信息码可以在不同的信道上使用，因此能够将PON系统容量 提升4倍。由此可见，本发明的PON通信方法和系统中所有用户的ONU能够采用完全相同 的设备，并且仍可实现高速宽带网络通信，从而使得商用过程中PON系统的用户设备统一， 易于大批量生产，同时运营商也无需为每一用户建立对应的波长清单，使得工程建设和网 络运行简便易行。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
权利要求
一种无源光网络PON通信方法，其特征在于，包括发送端将每一个原始数据信息转换成正交频分复用OFDM信号，对每一个OFDM信号进行数字信号到模拟信号的转换，得到模拟的OFDM信号，在每一个模拟的OFDM信号调制下生成宽带调制光信号；发送端对一个以上的宽带调制光信号进行频谱分割，从每个宽带调制光信号中分割出一个波长的调制光信号，其中，不同宽带调制光信号中分割出的调制光信号的波长不同，将所有的调制光信号复用为一路光信号上行传输到接收端；接收端接收光信号，将一路光信号解复用为多个不同波长的光信号，将每一个波长的光信号转换为模拟电信号，对每一个模拟电信号进行模拟信号到数字信号的转换，得到数字接收信号，对每一个数字接收信号进行OFDM解调，得到原始数据信息。
2. 根据权利要求1所述的PON通信方法，其特征在于，所述发送端将每一个原始数据信息转换成正交频分复用0Fmi信号，包括 对于每一个原始数据信息，为该原始数据信息插入前向纠错编码；对插入前向纠错码后的数据信息进行交织编码；对交织编码后的数据信息进行星座映射，得到第一串行数据 信息；为第一串行数据信息插入导频信息；将插入导频信息后的第一串行数据信息转换为 第一并行数据信息；根据生成宽带调制光信号的线性度将第一并行数据信息分配到不同的 子载波上；对各个子载波进行逆快速傅里叶变换IFFT，得到第二并行数据信息；为第二并 行数据信息加入循环前缀；将加入循环前缀的第二并行数据信息转变为第二串行数据信 息；对第二串行数据信息进行加窗处理，生成0F匿信号； 所述对每一个数字接收信号进行OFDM解调，包括对于每一个数字接收信息，对该数字接收信号进行同步处理；对同步后的数字接收信号去除循环前缀；将去除循环前缀后的串行的数字接收信号转换为并行的数字接收信号； 对并行数字接收信号进行FFT ;将FFT后的并行数字接收信号转换为串行数字接收信号；根据串行数字接收信号中的导频码对该信号进行信道均衡处理；对信道均衡处理后的数字 接收信号进行星座逆映射，得到编码后的数据信息；对编码后的数据信息进行去交织译码； 对去交织译码后的数据信息进行前向纠错码译码。
3. —种无源光网络PON系统，其特征在于，包括光线路终端OLT、波分复用器、波分解 复用器和一个以上的光网络单元ONU ;每一个ONU，包括正交载波调制模块，数模转换模块和宽带光发射模块；所述正交载 波调制模块将原始数据信息转换成正交频分复用OFDM信号，将OFDM信号传送给数模转换 模块；数模转换模块对来自正交载波调制模块的OFmi信号进行数字信号到模拟信号的转 换，得到模拟的OFDM信号并传送给宽带光发射模块；宽带光发射模块接收来自数模转换模 块的模拟的OF匿信号，在模拟的OF匿信号调制下生成宽带调制光信号，将宽带调制光信号 发送到波分复用器；所述波分复用器，包括复用模块、一个以上的输入端口和一个输出端口 ；每一个输入 端口接收一个ONU输出的宽带调制光信号，从宽带调制光信号中分割出该输入端口对应波 长的调制光信号并输出到复用模块；复用模块将所有来自输入端口的调制光信号复用为一 路光信号并通过输出端口输出到波分解复用器；所述波分解复用器，包括解复用模块、一个输入端口和一个以上的输出端口 ；输入端口接收波分复用器输出的一路光信号并输出给解复用模块；解复用模块将一路光信号解 复用为多个不同波长的光信号，将一个波长的光信号通过该波长对应的输出端口输出到 0LT ;所述OLT，包括光波分接收模块、模数转换模块和正交载波解调模块；光波分接收模块接收来自波分解复用器的所有输出端口的光信号，将每个光信号转换为模拟电信号并传送给模数转换模块；模数转换模块对来自光波分接收模块的模拟电信号进行模拟信号到数 字信号的转换，得到数字接收信号并传送给正交载波解调模块；正交载波解调模块对来自 模数转换模块的数字接收信号进行OFDM解调，得到原始数据信息。
4. 根据权利要求3所述的P0N系统，其特征在于，所述宽带光发射模块为半导体发光二极管LED、超辐射发光二极管SLD或掺铒光纤放 大器EDFA ;和/或，所述光波分接收模块为光电二极管PIN。
5. 根据权利要求3所述的P0N系统，其特征在于，所述正交载波调制模块包括前向纠错编码单元、交织单元、数字调制单元、导频插入 单元、第一串并变换单元、子载波数据分配单元、逆快速傅里叶变换IFFT单元、循环前缀单 元、第一并串变换单元和加窗单元；所述前向纠错编码单元为原始数据信息插入前向纠错编码后送入交织单元；交织单元 对插入前向纠错码后的数据信息进行交织编码并将交织编码后的数据信息送入数字调制 单元；数字调制单元对交织编码后的数据信息进行星座映射，得到第一串行数据信息并将 其送入导频插入单元；导频插入单元为第一串行数据信息插入导频信息后发送给第一串并 变换单元；第一串并变换单元将第一串行数据信息转换为第一并行数据信息送入子载波数 据分配单元；子载波数据分配单元根据宽带光发射模块的线性度将第一并行数据信息分配 到不同的子载波上送入IFFT单元；IFFT单元对各个子载波进行IFFT后得到第二并行数据 信息并送入循环前缀单元；循环前缀单元为第二并行数据信息加入循环前缀后送入第一并 串变换单元；第一并串变换单元将加入循环前缀的第二并行数据信息转变为第二串行数据 信息发送给加窗单元；加窗单元根据第二串行数据信息生成OFmi信号并输出；所述正交载波解调模块包括同步单元、去循环前缀单元、第二串并变换单元、快速傅 里叶变换FFT单元、第二并串变换单元、信道均衡单元、数字解调单元、去交织单元和前向 纠错编码译码单元；所述同步单元对接收到的数字接收信号进行同步处理后送入去循环前缀单元；去循环 前缀单元对同步后的数字接收信号去除循环前缀后送入第二串并变换单元；第二串并变换 单元将串行的数字接收信号转换为并行的数字接收信号送入FFT单元；FFT单元对并行数 字接收信号进行FFT后送入第二并串变换单元；第二并串变换单元将并行数字接收信号转 换为串行数字接收信号后送入信道均衡模块；信道均衡模块根据数字接收信号中的导频码 对该信号进行信道均衡处理后送入数字解调单元；数字解调单元对信道均衡处理后的数字 接收信号进行星座逆映射，得到编码后的数据信息并将其送入去交织单元；去交织单元对 编码后的数据信息进行译码后送入前向纠错码译码单元；前向纠错码译码单元对去交织后 的数据信息进行前向纠错码译码，获得原始数据信息。
6. 根据权利要求3至5中任意一项所述的PON系统，其特征在于，所述ONU中进一步包括滤波器，与宽带光发射模块相连，将来自宽带光发射模块的宽带调制光信号滤波为单 边带的宽带调制光信号，将单边带的宽带调制光信号发送到波分复用器。
7. —种光网络单元ONU，其特征在于，包括正交载波调制模块，将原始数据信息转换成正交频分复用0Fmi信号，将0Fmi信号传送给数模转换模块；数模转换模块，对来自正交载波调制模块的OFDM信号进行数字信号到模拟信号的转 换，得到模拟的OFDM信号并传送给宽带光发射模块；宽带光发射模块，接收来自数模转换模块的模拟的OFDM信号，在OFDM信号调制下发送 宽带调制光信号。
8. 根据权利要求7所述的0NU，其特征在于，所述正交载波调制模块包括前向纠错编 码单元、交织单元、数字调制单元、导频插入单元、串并变换单元、子载波数据分配单元、逆 快速傅里叶变换IFFT单元、循环前缀单元、并串变换单元和加窗单元；所述前向纠错编码单元为原始数据信息插入前向纠错编码后送入交织单元；交织单元 对插入前向纠错码后的数据信息进行交织编码并将交织编码后的数据信息送入数字调制 单元；数字调制单元对交织编码后的数据信息进行星座映射，得到第一串行数据信息并将 其送入导频插入单元；导频插入单元为第一串行数据信息插入导频信息后发送给串并变换 单元；串并变换单元将第一串行数据信息转换为第一并行数据信息送入子载波数据分配单 元；子载波数据分配单元根据宽带光发射模块的线性度将第一并行数据信息分配到不同的 子载波上送入IFFT单元；IFFT单元对各个子载波进行IFFT后得到第二并行数据信息并送 入循环前缀单元；循环前缀单元为第二并行数据信息加入循环前缀后送入并串变换单元； 并串变换单元将插入循环前缀的第二并行数据信息转变为第二串行数据信息发送给加窗 单元；加窗单元根据第二串行数据信息生成OFDM信号并输出。
9. 一种光线路终端OLT，其特征在于，包括光波分接收模块、模数转换模块和正交载 波解调模块；所述光波分接收模块，接收光信号，将该光信号转换为模拟电信号并传送给模数转换 模块；所述模数转换模块，对来自光波分接收模块的模拟电信号进行模拟信号到数字信号的 转换，得到数字接收信号并传送给正交载波解调模块；所述正交载波解调模块，对来自模数转换模块的数字接收信号进行正交频分复用OFDM 解调，得到原始数据信息。
10. 根据权利要求9所述的OLT，其特征在于，所述正交载波解调模块包括同步单元、 去循环前缀单元、串并变换单元、快速傅里叶变换FFT单元、并串变换单元、信道均衡单元、 数字解调单元、去交织单元和前向纠错编码译码单元；所述同步单元对接收到的数字接收信号进行同步处理后送入去循环前缀单元；去循环 前缀单元对同步后的数字接收信号去除循环前缀后送入串并变换单元；串并变换单元将串 行的数字接收信号转换为并行的数字接收信号送入FFT单元；FFT单元对并行数字接收信 号进行FFT后送入并串变换单元；并串变换单元将并行数字接收信号转换为串行数字接收 信号后送入信道均衡模块；信道均衡模块根据数字接收信号中的导频码对该信号进行信道均衡处理后送入数字解调单元；数字解调单元对信道均衡处理后的数字接收信号进行星座 逆映射，得到编码后的数据信息并将其送入去交织单元；去交织单元对编码后的数据信息 进行译码后送入前向纠错码译码单元；前向纠错码译码单元对去交织后的数据信息进行前 向纠错码译码，获得原始数据信息。
全文摘要
本发明公开了一种无源光网络PON通信方法，在上行方向，ONU采用宽带光源，通过波分复用器对宽带光源进行频谱分割并且采用OFDM信号对宽带光源进行调制，从而使得ONU不必对波长进行区分并且扩展PON系统容量，实现高速宽带网络通信。本发明还公开了采用该通信方法的PON系统以及光网络单元ONU和光线路终端OLT。采用本发明的PON通信方法和系统、以及ONU和OLT，在不必区分ONU的波长的情况下实现了高速宽带网络通信，系统中所有用户的ONU采用完全相同的设备，因而使得工程建设和网络运行简便易行。
文档编号H04L1/00GK101714971SQ20091025939
公开日2010年5月26日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者宁帆, 寿国础, 曾健, 熊伟, 胡怡红, 郭志刚, 钱宗珏, 陶心一 申请人:北京邮电大学