支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系统的制作方法

专利名称：支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种光纤通信技术领域的系统，具体涉及一种支持四重服务 传送功能的波分复用无源光网络系统。
背景技术：
四重服务业务是指利用光网络为用户同时提供语音、视频、数据和无线接入 四种服务。随着无线通信技术的快速发展，用户越来越希望能够随时随地享受方 便、快捷的无线接入服务。但由于无线信号覆盖范围有限，需要架设较多的无线 基站，成本较高。将无线接入和语音、视频、数据服务集成到同一个接入网络中， 可以有效地减少配置成本，优化系统结构，同时能够提供互动性的服务(上行数 据接入服务)，或者其他各种衍生的终端服务，如在线游戏/视频会议等，满足 消费者的多样化需求。波分复用无源光网络是一种新兴的光通信技术，带宽容量 大，服务质量好，管理方便，成本低，传送网部分对光信号的格式及速率透明性 好，易于升级，提供了灵活的宽带接入服务，被视为下一代接入网的最佳光纤接 入技术。利用波分复用无源光网络提供无线接入，可以将复杂的无线信号产生过 程集中在光线路终端，而在光网络单元只需要将无线信号从光信号中解调出来， 通过天线发射即可，极大的简化了无线发射端的结构，降低了成本。因此在无源 光网络平台上集成四重服务业务，是一个具有吸引力的方案。
经对现有技术文献的检索发现，Qingjiang Chang等人发表在European Conference on Optical Communication (欧洲光通信会议)2007年编号为4. 4. 6 的文章"A PON System Providing Triple Play Service Based on a Single Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator"(基于单个双平行马赫曾德调制器的 提供三重服务的无源光网络系统)，该文中提及采用混合调制码型来实现三重服 务业务的传输。该方案中，使用一个双平行马赫曾德调制器来调制三路数据，利 用双平行马赫曾德调制器的上臂将视频信号调制为光载波抑制的光副载波信号， 同时利用下臂将数据信号和语音信号调制为幅移键控/差分相移键控信号，从而
将数据、视频和语音数据调制到一路光载波上进行传输。但不足之处在于1、 该方案无法同时传输用于无线接入的射频信号；2、所有光网络单元共享同一光 信道的带宽。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种支持四重服务传送功能 的波分复用无源光网络系统，基于副载波调制和混合调制码型技术，无线射频信 号采用载波抑制的差分相移键控调制码型，基带数据采用幅移键控调制码型，语 音信号和视频信号采用载波抑制的差分相移键控/幅移键控调制码型，且其副载 波频率与无线射频信号的副载波频率不同，实现在一路光载波上同时传输四重服 务。同时，在光网络单元内，用于传输无线射频信号的载波抑制的差分相移键控 光信号的一部分光功率作为上行数据的载波，被再次调制利用，从而省去了上行 传输所需的光源，进一步降低了成本。
本发明是通过以下技术方案实现的
本发明包括光线路终端、馈线光纤、远端节点和光网络单元，远端节点包 括第一阵列波导光栅、第二阵列波导光栅，光线路终端包括三重服务发射机、波 长交织器、广播视频发射机、上行数据接收机、2X1合路器和掺铒光纤放大器， 其中三重服务发射机的输出端口和波长交织器的输入端口相连接，波长交织器 的第一输出端口和2X1合路器的第一输入端口相连，波长交织器的第二输出端 口和广播视频数据发射机的输入端口相连接，其输出端口和2X1合路器的第二 输入端口相连，2X1合路器的输出端口和掺铒光纤放大器的输入端口相连接， 惨铒光纤放大器的输出经过第一馈线光纤传输，送入到远端节点内的第一阵列波 导光栅的复用端口，第一阵列波导光栅的解复用端口连接到相应波长信道的光网 络单元的输入端口，光网络单元的输出端口连接到远端节点内的第二阵列波导光 栅的相应波长信道的解复用端口，第二阵列波导光栅的复用端口经过第二馈线光 纤，与光线路终端内的上行数据接收机相连。
所述的三重服务发射机产生N路波分复用的光信号，每路光信号上携带无线 射频信号、语音信号和下行数据，三重服务发射机包括N个激光器、N个集成数 据调制器、 一个NX1合路器，其中N个激光器的输出端口分别与相应的集成 数据调制器的输入端口相连，N个集成数据调制器的输出端口和NX1合路器的N
个相应的输入端口连接，NX1合路器输出端口即为三重服务发射机的输出端口， 输出波分复用的携带三重服务的光信号。其中N为自然数，表明激光器、混频 器、调制器、光网络单元等等组成部分是一一对应的，它们的数量保持一致。
所述的集成数据调制器将无线射频信号、语音信号和下行数据调制到一路光 载波上，包括一个单驱动马赫曾德调制器、 一个双驱动马赫曾德调制器、两个双 极信号发生器、两个射频信号源(频率分别为fl和f2，且fl〉f2)、两个混频 器、 一个下行数据发生器，其中从输入端口输入的光信号被分为相同的两部分， 分别输入单驱动马赫曾德调制器和双驱动马赫曾德调制器，第一双极信号发生器
输出端口与第一混频器的第一输入端口相连，第一射频信号源的输出端口与第一 混频器的第二输入端口相连，第一混频器的输出端口与单驱动马赫曾德调制器的 射频输入端口相连，第一双极信号发生器负责产生无线业务数据与第一射频信号 源产生的射频信号(频率fl)相混频，得到无线射频信号，并加载至单驱动马赫 曾德调制器，从而将无线射频信号调制到通过单驱动马赫曾德调制器的光信号 上，第二双极信号发生器输出端口与第二混频器的第一输入端口相连，第二射频 信号源的输出端口与第二混频器的第二输入端口相连，第二混频器的输出端口与 双驱动马赫曾德调制器的第二射频输入端口相连，第二双极信号发生器负责产生 语音信号与第二射频信号源产生的射频信号(频率f2)相混频，并加载至双驱 动马赫曾德调制器，从而将语音信号调制到通过双驱动马赫曾德调制器的光信号 上，下行数据发生器的输出端口与双驱动马赫曾德调制器的第一射频输入端口相 连，从而将下行数据也调制到通过双驱动马赫曾德调制器的光信号上，通过单驱 动马赫曾德调制器和双驱动马赫曾德调制器的光信号合路后，从集成数据调制器 的输出端口输出，即得到携带无线射频信号、语音信号和下行数据三重服务的光 信号。
所述的广播视频发射机，包括一个视频信号发生器， 一个第一强度调制器， 其中第一强度调制器的输入端口和波长交织器的第一输出端口相连，视频信号 发生器产生视频信号送入第一强度调制器的射频输入端口 ，第一强度调制器的输 出端口即为广播视频发射机的输出端口，输出携带广播视频信号的光信号。
所述的光网络单元，包括语音信号接收机、广播视频接收机、下行数据接收 机、无线射频信号接收机、第二强度调制器、上行数据发生器、光滤波器、天线
和两个1X2分路器，其中光网络单元的输入端口与光滤波器的输入端口相连， 光滤波器的第一输出端口与第一 1 X 2分路器的输入端口相连，第一 1 X 2分路器 的第一输出端口与语音信号接收机相连，第二输出端口与广播视频接收机相连， 光滤波器的第二输出端口与下行数据接收机相连，光滤波器的第三输出端口与第 二 1 X 2分路器的输入端口相连，第二 1 X 2分路器的第一输出端口与无线射频信 号接收机的输入端口相连，无线射频信号接收机的输出端口与天线相连，第二l X2分路器的第二输出端口与第二强度调制器的输入端口相连，上行数据发生器 产生的上行数据输入第二强度调制器的射频输入端口，第二强度调制器的输出端 口即为光网络单元的输出端口。
所述的语音信号接收机，包括一个1比特延迟干涉器， 一个光电检测器，其 中输入光信号与1比特延迟干涉器的输入端口相连，1比特延迟干涉器的输出端 口与光电检测器的输入端口相连，光电检测器的带宽需大于语音信号带宽，小于 2Xf2。
所述的无线射频信号接收机，包括一个1比特延迟干涉器，一个光电检测器， 其中输入光信号与1比特延迟干涉器的输入端口相连，1比特延迟干涉器的输出 端口与光电检测器的输入端口相连，光电检测器的带宽需大于2X f 1 。
本发明的工作原理如下每个光网络单元占用不同的波长进行通信，从而构 成波分复用的无源光网络。在集成数据调制器中，第一双极信号发生器所产生的 无线业务数据与第一射频信号源产生的射频信号进行混频，得到的副载波电信 号，也即无线射频信号，加载至单驱动马赫曾德调制器的射频输入端口，可以得 到载波抑制的差分相移键控光信号。第二双极信号发生器所产生的语音信号与第 二射频信号源产生的射频信号进行混频，得到的副载波电信号加载至双驱动马赫 曾德调制器的第二射频输入端口，也即调制双驱动马赫曾德调制器的第二臂内光 信号相位，可以得到双边带差分相移键控光信号；同时，下行数据发生器所产生 的下行数据加载至双驱动马赫曾德调制器的第一射频输入端口，可以改变其第一 臂内的光信号相位；在双驱动马赫曾德调制器的输出端，第一、第二臂的光信号 发生干涉，通过改变的第一臂内光信号的相位，可以使第一臂内光信号与第二臂 内双边带差分相移键控光信号的中心载波相抵消或不抵销，也即产生一个由下行 数据控制的非归零码光信号。而后，单驱动马赫曾德调制器输出的携带无线射频
信号的载波抑制的差分相移键控光信号，与双驱动马赫曾德调制器输出的携带语 音信号和下行数据的双边带差分相移键控光信号(两个边带携带语音信号，中心 基带携带下行数据)合路，因为第一射频信号源和第二射频信号源所产生的射频 信号频率不相同，所以合路后三类数据不会互相影响。经过NX1合路器，所有
N个波长上的光信号被耦合进一根光纤，再通过波长交织器滤波后，N路光信号 中的携带语音信号的边带(频率为f2)全部从第二输出端口输出，每一路光信 号均为载波抑制的差分相移键控格式，输入广播视频发射机，光信号的强度被调 制以携带广播视频信号，但消光比应维持在5dB 3dB左右，以保留光信号相位 携带的语音信号。波长交织器的第一输出端口输出的光信号携带着无线射频信号 和下行数据，而广播视频发射机输出的光信号则携带语音信号和广播视频信号， 两者经过2X1光合路器，耦合为一路，输入掺铒光纤放大器进行预放大。
在光网络单元中，相应波长的光信号经过光滤波器被滤波分为三路，分别为 原光信号的两对边带(频率fl和f2)和一个中心基带。频率为f2的边带为载 波抑制的差分相移键控/幅移键控光信号，携带着语音信号和广播视频信号，其 经过第一1X2分路器，被分为相同的两路光信号， 一路输入语音信号接收机， 从光信号相位信息中解调出语音信号；另一路输入广播视频接收机，从光信号强 度信息中解调出广播视频信号。中心基带光信号，为非归零码光信号，直接输入 下行数据接收机，解调出下行数据。频率为fl的携带无线射频信号的边带，为 载波抑制的差分相移键控光信号，其经过第二1X2分路器，被分为相同的两路 光信号， 一路输入无线射频信号接收机，从光信号相位信息中解调出无线射频信 号，加载于天线上；由于载波抑制的差分相移键控光信号具有恒定的幅度包络， 可以直接接入上行数据发射机，进行幅移键控调制，得到上行光信号，再发送回 光线路终端。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明可同时传送无线射频、 语音、视频和数据业务，使用波分复用技术，为每一个用户提供独立的光信道带 宽， 一般可以达到2.5Gb/s以上，在集成多样性服务的同时，保证了每个用户的 宽带高速的服务质量，降低了总体成本。而Qingjiang Chang等人的方案中无法 传送无线射频信号，并且光信号采用广播的方式传送至所有的用户，不同的用户 之间必须以时分复用的方式來共享一条光信道的带宽，每个用户最多60Mb/s，
并且需要使用特定的调度算法来避免冲突，网络整体性能受到限制，成本较高。


图1为本发明网络结构图2为实施单个波长的结构原理图3为本发明实施例结果其中图a为单驱动马赫曾德调制器输出频谱图，图b为经过第一光纤布 拉格光栅滤波反射得到的中心基带的光谱图，图C为第三2X1合路器输出的携 带四重服务的光信号光谱图，图d为双驱动马赫曾德调制器输出频谱图，图e
为经过第一光纤布拉格光栅滤波得到的载波抑制相移键控光信号光谱图，图f 为第二偏振分束器第一输出端口输出的光信号眼图，图g为第一光电检测器解调 出的语音信号眼图，图h为广播视频接收机解调出的广播视频信号眼图，图i 为下行数据接收机解调出的下行数据眼图，图j为第二偏振分束器第二输出端口
输出的光信号眼图，图k为第二1比特延迟干涉器输出的光信号眼图，图1为第 二光电检测器解调出的无线业务数据眼图，图m为第二强度调制器输出的携带上 行信号的光信号眼图，图n上行数据接收机解调出的上行数据眼图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案
为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例的支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系
统，包括光线路终端、馈线光纤、远端节点和光网络单元，远端节点包括第一、
第二阵列波导光栅，光线路终端包括三重服务发射机、波长交织器、广播视频发
射机、上行数据接收机、2X1合路器和掺铒光纤放大器，其中三重服务发射
机的输出端口和波长交织器的输入端口相连接，波长交织器的第一输出端口和2
XI合路器的第一输入端口相连，波长交织器的第二输出端口和广播视频数据发 射机的输入端口相连接，其输出端口和2X1合路器的第二输入端口相连，2X1 合路器的输出端口和掺铒光纤放大器的输入端口相连接，掺铒光纤放大器的输出 经过第一馈线光纤传输，送入到远端节点内的第一阵列波导光栅的复用端口，第 一阵列波导光栅的解复用端口连接到相应波长信道的光网络单元的输入端口 ，光
网络单元的输出端口连接到远端节点内的第二阵列波导光栅的相应波长信道的 解复用端口，第二阵列波导光栅的复用端口经过第二馈线光纤，与光线路终端内 的上行数据接收机相连。
所述的三重服务发射机产生N路波分复用的光信号，每路光信号上携带无线 射频信号、语音信号和下行数据，三重服务发射机包括N个激光器、N个集成数 据调制器、 一个NX1合路器，其中N个激光器的输出端口分别与相应的集成 数据调制器的输入端口相连，N个集成数据调制器的输出端口和NX1合路器的N 个相应的输入端口连接，NX1合路器输出端口即为三重服务发射机的输出端口， 输出波分复用的携带三重服务的光信号。其中N为自然数，表明激光器、混频 器、调制器、光网络单元等等组成部分是一一对应的，它们的数量保持一致。
所述的集成数据调制器将无线射频信号、语音信号和下行数据调制到一路光 载波上，包括一个单驱动马赫曾德调制器、 一个双驱动马赫曾德调制器、两个双 极信号发生器、两个射频信号源(频率分别为fl和f2，且fl〉f2)、两个混频 器、 一个下行数据发生器，其中从输入端口输入的光信号被分为相同的两部分， 分别输入单驱动马赫曾德调制器和双驱动马赫曾德调制器，第一双极信号发生器
输出端口与第一混频器的第一输入端口相连，第一射频信号源的输出端口与第一 混频器的第二输入端口相连，第一混频器的输出端口与单驱动马赫曾德调制器的 射频输入端口相连，第一双极信号发生器负责产生无线业务数据与第一射频信号 源产生的射频信号(频率fl)相混频，得到无线射频信号，并加载至单驱动马赫 曾德调制器，从而将无线射频信号调制到通过单驱动马赫曾德调制器的光信号 上，第二双极信号发生器输出端口与第二混频器的第一输入端口相连，第二射频 信号源的输出端口与第二混频器的第二输入端口相连，第二混频器的输出端口与 双驱动马赫曾德调制器的第二射频输入端口相连，第二双极信号发生器负责产生 语音信号与第二射频信号源产生的射频信号(频率f2)相混频，并加载至双驱 动马赫曾德调制器，从而将语音信号调制到通过双驱动马赫曾德调制器的光信号 上，下行数据发生器的输出端口与双驱动马赫曾德调制器的第一射频输入端口相 连，从而将下行数据也调制到通过双驱动马赫曾德调制器的光信号上，通过单驱 动马赫曾德调制器和双驱动马赫曾德调制器的光信号合路后，从集成数据调制器 的输出端口输出，即得到携带无线射频信号、语音信号和下行数据三重服务的光 信号。
所述的广播视频发射机，包括一个视频信号发生器， 一个第一强度调制器， 其中第一强度调制器的输入端口和波长交织器的第一输出端口相连，视频信号 发生器产生视频信号送入第一强度调制器的射频输入端口 ，第一强度调制器的输 出端口即为广播视频发射机的输出端口，输出携带广播视频信号的光信号。
所述的光网络单元，包括语音信号接收机、广播视频接收机、下行数据接收 机、无线射频信号接收机、第二强度调制器、上行数据发生器、光滤波器、天线 和两个1X2分路器，其中光网络单元的输入端口与光滤波器的输入端口相连， 光滤波器的第一输出端口与第一 1 X 2分路器的输入端口相连，第一 1 X 2分路器 的第一输出端口与语音信号接收机相连，第二输出端口与广播视频接收机相连， 光滤波器的第二输出端口与下行数据接收机相连，光滤波器的第三输出端口与第 二 1 X 2分路器的输入端口相连，第二 1 X 2分路器的第一输出端口与无线射频信 号接收机的输入端口相连，无线射频信号接收机的输出端口与天线相连，第二l X2分路器的第二输出端口与第二强度调制器的输入端口相连，上行数据发生器 产生的上行数据输入第二强度调制器的射频输入端口 ，第二强度调制器的输出端 口即为光网络单元的输出端口。
所述的语音信号接收机，包括一个l比特延迟干涉器， 一个光电检测器，其 中输入光信号与1比特延迟干涉器的输入端口相连，1比特延迟干涉器的输出端 口与光电检测器的输入端口相连，光电检测器的带宽需大于语音信号带宽，小于 2Xf2。
所述的无线射频信号接收机，包括一个1比特延迟干涉器，一个光电检测器， 其中输入光信号与1比特延迟干涉器的输入端口相连，1比特延迟干涉器的输出 端口与光电检测器的输入端口相连，光电检测器的带宽需大于2 X f 1 。
如图2所示，为实施例只实施单个波长信道中进行组播数据传输的情况。波 长为1549. 89nm的光载波被第三1X2分路器分为两路，分别进入单驱动马赫曾 德调制器和双驱动马赫曾德调制器。1. 25Gb/s双极性无线业务数据与16. 25GHz 射频信号通过混频器相混频，得到电副载波信号，也即无线射频信号，加载至单 驱动马赫曾德调制器的射频输入端口，单驱动马赫曾德调制器偏置在Vii点。 1.25Gb/s双极性语音信号与10GHz时钟信号通过混频器相混频，得到的电副载
波信号输入双驱动马赫曾德调制器的第二射频端口， 1.25Gb/s单极性下行数据 输入双驱动马赫曾德调制器的第一射频端口。在本实施例中，以第一偏振分束器、 第一环行器、第一光纤布拉格光栅和第二 2X1合路器来模拟波长交织器的滤波 作用。单驱动马赫曾德调制器输出的光信号经过偏振控制器后与双驱动马赫曾德 调制器输出的光信号输入第一2X1合路器，耦合为一路光信号。通过调节偏振 控制器，使单驱动马赫曾德调制器输出的光信号与双驱动马赫曾德调制器输出的 光信号偏振态正交。第一2X1合路器输出的光信号输入第一偏振分束器后，偏 振态不同的光信号被分为两路输出，携带无线射频信号的载波抑制差分相移键控 光信号从第一输出端口输出，进入第二2X1合路器的第一输入端口；携带语音 信号和下行数据的双边带差分相移键控光信号(两个边带携带语音信号，中心基 带携带下行数据)从第一偏振分束器的第二输出端口输出，进入第一环行器的第 一端口，而后从其第二端口输出至第一光纤布拉格光栅(中心波长1549.89nm)，
光信号中携带下行数据的中心基带被反射回第一环行器的第二端口 ，并从第一环 行器的第三端口输出，进入第二2X1合路器的第二输入端口，光信号中携带语 音信号的两个边带通过第一光纤布拉格光栅，输入第一强度调制器，1.25Gb/s 广播视频信号驱动第一强度调制器调制光信号强度，消光比3dB，其输出光信号 的相位变化携带语音信号，强度变化携带广播视频信号。第一强度调制器的输出 和第二2X1合路器的输出经过第三2X1合路器耦合为一路光信号，此时，光信
号中副载波频率为16. 25GHz的边带携带无线射频信号，副载波频率为10GHz的 边带携带语音信号和广播视频信号，中心基带携带下行数据。经过掺铒光纤放大 器放大后，光信号进入12.5km长的第一馈线光纤传输，而后进入第一阵列波导 光栅。在光网络单元端，使用第二偏振分束器、第二环行器和第二光纤布拉格光 栅(中心波长1549.89nm)来模拟光滤波器的滤波作用。光信号经过第二偏振分 束器后，被分为两路，副载波频率为10GHz的边带和中心基带从第二偏振分束器 的第一输出端口输出，进入第二环行器的第一端口，再由第二环行器的第二端口 输出，进入第二光纤布拉格光栅。光信号经过光纤布拉格光栅滤波后，中心基带 被反射回第二环行器的第二端口，副载波频率为10GHz的边带通过光栅并被第一 1X2分路器分为两路 一路输入第一 1比特延迟干涉器，将载波抑制相移键控 码型转化为载波抑制幅移键控，而后被2.5GHz的第一光电检测器接收，得到语音信号；另外一路直接输入2.5GHz的广播视频接收机，得到广播视频信号。反 射回第二环行器的第二端口的中心基带，由第二环行器的第三端口输出，被 2.5GHz的下行数据接收机接收，得到下行数据。从第二偏振分束器的第二输出 端口输出的副载波频率为16.25GHz的边带，被第二 1X2分路器分为两路， 一路 输入第二 1比特延迟干涉器，将载波抑制相移键控格式转化为载波抑制幅移键控 格式，而后应该连接一个高速(带宽〉32. 5GHz)光电检测器转化为频率为32. 5GHz 的无线射频信号后，连接天线发射，但为了观测无线业务数据的传输效果，此处 连接了低速2.5GHz的第二光电检测器接收，直接得到了无线业务数据，以便于 观察其眼图。另一路光信号输入第二强度调制器，被1.25Gb/s上行数据调制， 输出的光信号经过第二阵列波导光栅，进入12. 5km的第二馈线光纤传输，而后 被2.5GHz的上行数据接收机接收，得到上行数据。本实施例中的所有数据均使 用长度为27-1的伪随机序列非归零码。
如图3所示，是本实施例的结果图，其中(a) (e)纵向标度均为每格 5dB， (f) (n)眼图的时间宽度均为400ps。图3 (a)为单驱动马赫曾德调制 器输出频谱图(图2中的A点)，边带频率间隔为32.5GHz的载波抑制相移键控 光信号，边带功率比载波高出21dB。图3 (b)为经过第一光纤布拉格光栅滤波 反射得到的中心基带的光谱图(图2中的B点)。图3 (c)为第三2X1合路器 输出的携带四重服务的光信号光谱图(图2中的C点)。图3 (d)为双驱动马赫 曾德调制器输出频谱图(图2中的D点)，可以看到频率为lOGHz的载波抑制相 移键控格式的两个边带，以及中心基带。图3 (e)为经过第一光纤布拉格光栅 滤波得到的边带频率间隔为20GHz的载波抑制相移键控光信号光谱图(图2中的 E点)。图3 (f)为第二偏振分束器第一输出端口输出的携带语音信号、广播视 频信号和下行数据光信号的眼图(图2中的F点)，可以看到其强度具有频率为 10GHz的高频振荡。图3 (g)为第一光电检测器解调出的语音信号眼图，张开度 良好，测量无误码。图3 (h)为广播视频接收机解调出的广播视频信号眼图， 张丌度良好，测量无误码。图3 (i)为下行数据接收机解调出的下行数据眼图， 张开度良好，测量无误码。图3 (j)为第二偏振分束器第二输出端口输出的携 带无线射频信号的载波抑制相移键控光信号眼图(图2中的G点)，可以看到其 频率为32.5GHz的高频振荡。图3 (k)为第二 1比特延迟干涉器输出的转化为
载波抑制复议监控光信号眼图(图2中的H点)。图3 (1)为第二光电检测器解 调出的无线业务数据眼图，张开度良好，测量无误码。图3 (m)为经过第二强 度调制器再调制后，输出的携带上行信号的光信号眼图(图2中的I点)，消光 比为10dB。图3 (n)为上行数据接收机解调出的上行数据眼图，张开度良好， 测量无误码。
权利要求
1、一种支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系统，其特征在于包括光线路终端、馈线光纤、远端节点和光网络单元，所述远端节点包括第一阵列波导光栅、第二阵列波导光栅，所述光线路终端包括三重服务发射机、波长交织器、广播视频发射机、上行数据接收机、2×1合路器和掺铒光纤放大器，其中三重服务发射机的输出端口和波长交织器的输入端口相连接，波长交织器的第一输出端口和2×1合路器的第一输入端口相连，波长交织器的第二输出端口和广播视频数据发射机的输入端口相连接，其输出端口和2×1合路器的第二输入端口相连，2×1合路器的输出端口和掺铒光纤放大器的输入端口相连接，掺铒光纤放大器的输出经过第一馈线光纤传输，送入到远端节点内的第一阵列波导光栅的复用端口，第一阵列波导光栅的解复用端口连接到相应波长信道的光网络单元的输入端口，光网络单元的输出端口连接到远端节点内的第二阵列波导光栅的相应波长信道的解复用端口，第二阵列波导光栅的复用端口经过第二馈线光纤，与光线路终端内的上行数据接收机相连。
2、 根据权利要求1所述的支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系 统，其特征是，所述三重服务发射机包括N个激光器、N个集成数据调制器、一 个NX1合路器，其中N个激光器的输出端口分别与相应的集成数据调制器的 输入端口相连，N个集成数据调制器的输出端口和NX 1合路器的N个相应的输 入端口连接，NX1合路器输出端口即为三重服务发射机的输出端口，输出波分 复用的携带三重服务的光信号。
3、根据权利要求2所述的支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系 统，其特征是，所述的集成数据调制器包括一个单驱动马赫曾德调制器、 一个双 驱动马赫曾德调制器、两个双极信号发生器、两个射频信号源、两个混频器、一 个下行数据发生器，其中两个射频信号源频率分别为fl和f2，且fl〉f2，从输 入端口输入的光信号被分为相同的两部分，分别输入单驱动马赫曾德调制器和双 驱动马赫曾德调制器，第一双极信号发生器输出端口与第一混频器的第一输入端 口相连，第一射频信号源的输出端口与第一混频器的第二输入端口相连，第一混 频器的输出端口与单驱动马赫曾德调制器的射频输入端口相连，第一双极信号发 生器负责产生无线业务数据与第一射频信号源产生的频率为f 1的射频信号相混 频，得到无线射频信号，并加载至单驱动马赫曾德调制器，从而将无线射频信号 调制到通过单驱动马赫曾德调制器的光信号上，第二双极信号发生器输出端口与 第二混频器的第一输入端口相连，第二射频信号源的输出端口与第二混频器的第 二输入端口相连，第二混频器的输出端口与双驱动马赫曾德调制器的第二射频输 入端口相连，第二双极信号发生器负责产生语音信号与第二射频信号源产生的频 率为f2的射频信号相混频，并加载至双驱动马赫曾德调制器，从而将语音信号 调制到通过双驱动马赫曾德调制器的光信号上，下行数据发生器的输出端口与双 驱动马赫曾德调制器的第一射频输入端口相连，从而将下行数据也调制到通过双 驱动马赫曾德调制器的光信号上，通过单驱动马赫曾德调制器和双驱动马赫曾德 调制器的光信号合路后，从集成数据调制器的输出端口输出，即得到携带无线射 频信号、语音信号和下行数据三重服务的光信号。
4、 根据权利要求1所述的支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系 统，其特征是，通过波长交织器滤波后，N路光信号中的频率为fl的边带及中 心基带全部从波长交织器第一输出端口输出；N路光信号中的频率为f2的边带 全部从波长交织器的第二输出端口输出，每一路均为载波抑制的差分相移键控格 式。
5、 根据权利要求2或3所述的支持四重服务传送功能的波分复用无源光网 络系统，其特征是，所述集成数据调制器中，第一双极信号发生器所产生的无 线业务数据与第一射频信号源产生的射频信号进行混频，得到的副载波电信号， 也即无线射频信号，加载至单驱动马赫曾德调制器的射频输入端口，得到载波抑 制的差分相移键控光信号，第二双极信号发生器所产生的语音信号与第二射频信 号源产生的射频信号进行混频，得到的副载波电信号加载至双驱动马赫曾德调制 器的第二射频输入端口，也即调制双驱动马赫曾德调制器的第二臂内光信号相 位，得到双边带差分相移键控光信号；同时，下行数据发生器所产生的下行数据 加载至双驱动马赫曾德调制器的第一射频输入端口 ，可改变其第一臂内的光信号 相位；在双驱动马赫曾德调制器的输出端，第一、第二臂的光信号发生干涉，通 过改变的第一臂内光信号的相位,使第一臂内光信号与第二臂内双边带差分相移 键控光信号的中心载波相抵消或不抵销，也即产生一个由下行数据控制的非归零 码光信号;双驱动马赫曾德调制器输出携带语音信号和下行数据的双边带差分相 移键控光信号，两个边带携带语音信号，中心基带携带下行数据，单驱动马赫曾 德调制器输出携带无线射频信号的载波抑制的差分相移键控光信号，而后两路光 信号合路，经过NX1合路器，所有N个波长上的光信号被耦合进一根光纤，再 通过波长交织器滤波后，N路光信号中的携带语音信号的频率为f2的边带全部 从第二输出端口输出，每一路光信号均为载波抑制的差分相移键控格式，输入广 播视频发射机，光信号的强度被调制以携带广播视频信号，消光比维持在5dB 3dB，以保留光信号相位携带的语音信号，波长交织器的第一输出端口输出的光 信号携带着无线射频信号和下行数据，而广播视频发射机输出的光信号则携带语 音信号和广播视频信号，两者经过2X1光合路器，耦合为一路，输入掺铒光纤 放大器进行预放大。
6、 根据权利要求1所述的支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系 统，其特征是，所述的光网络单元包括语音信号接收机、广播视频接收机、下行 数据接收机、无线射频信号接收机、第二强度调制器、上行数据发生器、光滤波 器、天线和两个1X2分路器，其中光网络单元的输入端口与光滤波器的输入 端口相连，光滤波器的第一输出端口与第一1X2分路器的输入端口相连，第一 1X2分路器的第一输出端口与语音信号接收机相连，第二输出端口与广播视频 接收机相连，光滤波器的第二输出端口与下行数据接收机相连，光滤波器的第三 输出端口与第二 1X2分路器的输入端口相连，第二 1X2分路器的第一输出端口与无线射频信号接收机的输入端口相连，无线射频信号接收机的输出端口与天线 相连，第二1X2分路器的第二输出端口与第二强度调制器的输入端口相连，上行数据发生器产生的上行数据输入第二强度调制器的射频输入端口 ，第二强度调 制器的输出端口即为光网络单元的输出端口。
7、 根据权利要求6所述的支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系 统，其特征是，所述的语音信号接收机包括一个1比特延迟干涉器、 一个光电检 测器，其中输入光信号与1比特延迟干涉器的输入端口相连，1比特延迟干涉器 的输出端口与光电检测器的输入端口相连，光电检测器的带宽需大于语音信号带 宽，小于2Xf2。
8、 根据权利要求6所述的支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系统，其特征是，所述的无线射频信号接收机包括一个1比特延迟干涉器、 一个光 电检测器，其中输入光信号与1比特延迟干涉器的输入端口相连，1比特延迟干涉器的输出端口与光电检测器的输入端口相连，光电检测器的带宽需大于2Xfl。
9、 根据权利要求1或6所述的支持四重服务传送功能的波分复用无源光网 络系统，其特征是，所述光网络单元中，相应波长的光信号经过光滤波器被滤波 分为三路，分别为原光信号的两频率分别为fl和f2的对边带和一个中心基带， 频率为f2的边带为载波抑制的差分相移键控/幅移键控光信号，携带着语音信号 和广播视频信号，其经过第一1X2分路器，被分为相同的两路光信号， 一路输 入语音信号接收机，从光信号相位信息中解调出语音信号；另一路输入广播视频 接收机，从光信号强度信息中解调出广播视频信号；中心基带光信号、为非归零 码光信号直接输入下行数据接收机，解调出下行数据；频率为fl的携带无线射 频信号的边带，为载波抑制的差分相移键控光信号，其经过第二1X2分路器被 分为相同的两路光信号， 一路输入无线射频信号接收机，从光信号相位信息中解 调出无线射频信号，加载于天线上；载波抑制的差分相移键控光信号具有恒定的 幅度包络，直接接入上行数据发射机，进行幅移键控调制，得到上行光信号，再 发送回光线路终端。
全文摘要
一种支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系统，属于光通信技术领域。本发明中光线路终端输出的光信号，经过第一馈线光纤传输，送入到远端节点内的第一阵列波导光栅的复用端口，第一阵列波导光栅的解复用端口连接到相应波长信道的光网络单元的输入端口，光网络单元输出端口输出的光信号送入远端节点内的第二阵列波导光栅的相应波长信道的解复用端口，由第二阵列波导光栅的复用端口输出，经过第二馈线光纤，输入光线路终端。本发明能实现无线接入和语音、视频、数据四重服务集成于同一个波分复用无源光网络中，可以有效地减少配置成本，优化系统结构，同时为用户提供多样化服务。
文档编号H04Q11/00GK101351055SQ20081004044
公开日2009年1月21日 申请日期2008年7月10日 优先权日2008年7月10日
发明者玥 田, 苏翼凯 申请人:上海交通大学