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：
本发明涉及光接入网技术，特别是涉及一种无源光网络(PON)通信方法及系统、 一种光网络单元(0NU)以及一种光线路终端(OLT)。
背景技术：
PON技术是目前解决接入网带宽瓶颈、实现光纤入户(FTTH)的最理想的解决方 案。目前的PON主要包括两类，即波分复用(WDM)的PON和时分复用(TDM)的PON。其中， 采用波分复用的PON能够避免时分复用的PON中的ONU测距和快速比特同步等技术难点， 并具有高带宽、协议透明、线路速率独立、虚拟点到点连接、高安全性和易升级性等优势，因 此，波分复用的PON在PON技术中日益突出。 但是，由于光纤存在非线性现象，因此当波分复用的PON系统的波长数量达到一 定阈值后，通道间串扰的瓶颈变得尤为突出，波长数目的线性增加会引起成本的指数级增 长，因此，目前的波分复用的PON系统的可用波长的数量受到限制，因为在波分复用的PON 系统中，一个波长的光信号用于为一个用户进行数据传输，即用不同的波长区分不同的用 户，因此波长数量的限制导致目前的PON系统无法实现大容量的用户接入。
发明内容
本发明提供了一种PON通信方法，旨在扩大PON系统的用户容量。
本发明还提供了一种PON系统，旨在扩大用户容量。
本发明还提供了一种ONU，旨在扩大PON系统的用户容量。
本发明还提供了一种OLT，旨在扩大PON系统的用户容量。
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，该方法包括 发送端生成一个以上的光载波组，每个光载波组包括波长相同的一个以上的光载 波，其中，不同光载波组包括的光载波的波长不同； 发送端采用混沌扩频技术生成光码分多址OCDMA系统的地址码，将发送给一个用 户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载波上，其中，采用同一波长传 输的各个用户对应的地址码不同； 发送端将同一光载波组中的所有光载波耦合成一路耦合信号，并将所有光载波组 的耦合信号复用成发送信号发送给接收端； 接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的单 波长信号； 接收端将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号，对每个光接
收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。 所述采用混沌扩频技术生成OCDMA系统的地址码包括 利用混沌映射产生一个混沌序列；对产生的混沌序列进行量化；将量化后的混沌序列作为0CDMA系统的地址码；
其中， 所述利用混沌映射产生一个混沌序列为采用一级逻辑Logistic映射产生混沌 序列；所述一级逻辑映射为 xn+1 = f(xn) = YXn(l-x》，其中，n为项序号，Xn为混沌序列中的第n项，Y为分 形参数，3. 57 < Y《4 ; 所述对产生的混沌序列进行量化为 & =sgn(x )=^ ，其中，由 组成的序列为量化后的混沌序列；
或， 所述利用混沌映射产生一个混沌序列为采用二级逻辑映射产生混沌序列；所述 二级逻辑映射为 根据xn+1 = f (xn) = Y Xn(l-Xn)，以初值X。开始迭代，得到实值混沌序 列{xk， k = 0，1，2"'}，选择{xk， k = 0，1，2"'}中部分值作为初始条件，根据
3^+1 = ) = *(，-1)-21 / 生成混沌序列，其中，k为项序号，Xk为混沌序列中的第k项，
n为项序号，yn为混沌序列中的第n项，a为实数，Y 2为分形参数，3. 57 < Y2《4;
所述对产生的混沌序列进行量化为=|>,.2—-2—丄^",.2(")—=2—乂 ， 其中，K = ￡ 2(i—' = (a。a一2……,)，其中，由yn组成的序列为量化后的混 沌序列，ai = O，l，L为实数。
本发明还公开了一种无源光网络PON系统，包括发送端和接收端； 所述发送端生成一个以上的光载波组，每个光载波组包括波长相同的一个以上的
光载波，其中，不同光载波组包括的光载波的波长不同，采用混沌扩频技术生成OCDMA系统
的地址码，将发送给一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载波
上，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同，将同一光载波组中的所有光载
波耦合成一路耦合信号，并将所有光载波组的耦合信号复用成发送信号发送给接收端； 所述接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长
的单波长信号，将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号，对每个光接
收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。 所述发送端包括光线路终端OLT ; 所述接收端包括波长路由器、一个以上的耦合器和一个以上光网络单元ONU ;
所述波长路由器接收来自OLT的下行发送信号，对下行发送信号进行波长解复 用，得到一个以上不同波长的下行单波长信号，将一个波长的下行单波长信号发送给一个 耦合器，不同波长的下行单波长信号分别发送给不同的耦合器； 每个耦合器接收来自波长路由器的一个波长的下行单波长信号，将该下行单波长 信号分路成一个以上相同的下行光接收信号，将一个下行光接收信号发送给一个ONU ;
每个ONU接收一个下行光接收信号，对下行光接收信号与预置的扩频地址码进行 运算，对运算结果进行门限判决，得到发送给自身用户的数据。 所述发送端包括波长路由器、一个以上的耦合器和一个以上的光网络单元0NU ;
所述波长路由器与一个以上的耦合器分别相连；每个耦合器与所有ONU中的部分ONU相连，
每个0NU只连接一个耦合器； 所述接收端包括光线路终端0LT ; 所述每个0NU生成一个单波长的上行光载波，所有0NU共同生成一个以上的上行 光载波组，其中，与同一耦合器相连的不同的0NU生成的上行光载波波长相同，构成一个上 行光载波组，不同的上行光载波组包括的上行光载波的波长不同；每个ONU采用混沌扩频 技术生成0CDMA系统的地址码，将一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载 到一个上行光载波上传送给耦合器，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不 同； 每个耦合器将一个上行光载波组中的所有上行光载波耦合成一路上行耦合信号 发送给波长路由器； 所述波长路由器接收来自所有耦合器的上行耦合信号，复用成一路上行发送信号 传送给0LT。 所述0LT/0NU利用混沌映射产生一个混沌序列，对产生的混沌序列进行量化，将 量化后的混沌序列作为OCDMA系统的地址码； 所述0LT/0NU采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射为 xn+1 = f(xn) = YXn(l-x》，其中，n为项序号，Xn为混沌序列中的第n项，Y为分
形参数，3. 57 < Y《4 ; 所述对产生的混沌序列进行量化为 fl =sgn(x ) ^ Q ，其中，由an组成的序列为量化后的混沌序列； 或， 所述0LT/0NU采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为 根据xn+1 = f (xn) = y xn(l-xn)，以初值x。开始迭代，得到实值混沌序
列{xk， k = 0，1，2"'}，选择{xk， k = 0，1，2"'}中部分值作为初始条件，根据
= /0 ) = * (， -1) - & / 生成混沌序列，其中，k为项序号，Xk为混沌序列中的第k项，
n为项序号，yn为混沌序列中的第n项，a为实数，Y 2为分形参数，3. 57 < Y2《4;
所述0LT/0NU根据以下公式对产生的混沌序列进行量化 P ￡ & 2-"+" 2-' g ", 2(w)-'. = 2-1K ,
'一o ,-=o 其中，i; =§",2"-'、(a。一2…",…^—!)，其中，由yn组成的序列为量化后的混 沌序列，ai = O，l，L为实数。 本发明还公开了一种光线路终端OLT，包括第一波长路由器和一个以上的光码 分多址0CDMA组；
每一个所述0CDMA组，包括第一光收发器、第一耦合器和一个以上第一光混沌编 解码器； 在下行方向，每个OCDMA组的第一光收发器生成一个波长的下行光载波，其中，不 同0CDMA组的第一光收发器生成的下行光载波的波长不同；在一个OCDMA组内，第一光收 发器将生成的下行光载波送入一个以上的第一光混沌编解码器；每个第一光混沌编解码器 接收来自第一光收发器的下行光载波，采用混沌扩频技术生成OCDMA系统的地址码，同一 OCDMA组内不同的第一光混沌编解码器选择不同的地址码，每个第一光混沌编解码器将发 送给一个用户的数据采用该第一光混沌编解码器对应的地址码进行扩频处理后加载到接 收的下行光载波上传送给第一耦合器；第一耦合器接收同一 OCDMA组内的所有第一光混沌 编码器的下行光载波，耦合成一路下行耦合信号后送入第一波长路由器；所述第一波长路 由器接收来自所有第一耦合器的下行耦合信号，复用成一路下行发送信号传送出去；
在上行方向，所述第一波长路由器接收上行发送信号，对上行发送信号进行波长 解复用，得到一个以上不同波长的上行单波长信号，将一个波长的上行单波长信号发送给 一个OCDMA组的第一耦合器，不同波长的上行单波长信号分别发送给不同OCDMA组的第一 耦合器；在一个OCDMA组内，第一耦合器接收来自波长路由器的一个波长的上行单波长信 号，将该上行单波长信号分路成一个以上相同的上行光接收信号，将每一个上行光接收信 号传送给一个第一光混沌编解码器；每个第一光混沌编解码器接收来自第一耦合器的一个 上行光接收信号，对上行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第一 光收发器，第一光收发器通过门限判决获得用户发送数据。 所述第一光编解码器包括混沌发生器、量化模块和编码模块；所述混沌发生器 利用混沌映射产生一个混沌序列并发送给量化模块；量化模块对混沌发生器产生的混沌序 列进行量化，将量化后的混沌序列送入编码模块；所述编码模块接收量化后的混沌序列，将 量化后的混沌序列作为OCDMA系统的地址码； 所述混沌发生器采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射的为
xn+1 = f (xn) = y xn(l-xn)，其中，n为项序号，xn为混沌序列中的第n项，y为分 形参数，3. 57 < Y《4 ; 所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为 fl(!=Sgn(;0="。，其中，由an组成的序列为量化后的混沌序列；
或， 所述混沌发生器采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为 根据xn+1 = f (xn) = Y xn(l-xn)，以初值x。开始迭代，得到实值混沌序
列{xk， k = 0，1，2"'}，选择{xk， k = 0，1，2"'}中部分值作为初始条件，根据
= ) = *(，-1)-21 _/ 生成混沌序列，其中，k为项序号，Xk为混沌序列中的第k项， 2 2a k
n为项序号，yn为混沌序列中的第n项，a为实数，Y 2为分形参数，3. 57 < Y2《4;
所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为凡=￡ ", 2—(叫- 2—z g a, 2"—' = 2—a & ，
/二0 /=0
其中，K =5>,.2(i-IH' =("Q^vi,…^—,)，其中，由yn组成的序列为量化后的混
,'二0
沌序列，ai = O，l，L为实数。 本发明还公开了一种光网络单元ONU，包括第二光混沌编解码器和第二光收发 器； 在下行方向，所述第二光混沌编解码器接收下行光接收信号，对下行光接收信号 与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第二光收发器；第二光收发器通过门限判 决得到发送给自身用户的数据； 在上行方向，所述第二光收发器生成一个单波长的上行光载波并发送给第二光混 沌编解码器；第二光混沌编解码器接收来自第二光收发器的上行光载波，采用混沌扩频技 术生成OCDMA系统的地址码，将一个用户的待发送数据采用对应的地址码进行扩频处理后 加载到接收的上行光载波上传送出去。 所述第二光编解码器包括混沌发生器、量化模块和编码模块；所述混沌发生器 利用混沌映射产生一个混沌序列并发送给量化模块；量化模块对混沌发生器产生的混沌序 列进行量化，将量化后的混沌序列送入编码模块；所述编码模块接收量化后的混沌序列，将 量化后的混沌序列作为OCDMA系统的地址码； 所述混沌发生器采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射的为
xn+1 = f(xn) = YXn(l-x》，其中，n为项序号，Xn为混沌序列中的第n项，Y为分 形参数，3. 57 < Y《4 ; 所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为 & = sgn(x ) = " n ，其中由an组成的序列为量化后的混沌序列；或， 所述混沌发生器采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为 根据xn+1 = f (xn) = Y Xn(l-Xn)，以初值X。开始迭代，得到实值混沌序
列{xk， k = 0，1，2"'}，选择{xk， k = 0，1，2"'}中部分值作为初始条件，根据
y +1 = * (， -1) - & / 生成混沌序列，其中，k为项序号，Xk为混沌序列中的第k项，
n为项序号，yn为混沌序列中的第n项，a为实数，Y 2为分形参数，3. 57 < Y2《4;
所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为 ^ = I]2—s 2—￡ U & 2"—"—'' = 2—L g ，
,■=0 /=0 其中，K =§^2(i-'' =0v^2…",…"w)，其中，由y。组成的序列为量化后的混 沌序列，ai = O，l，L为实数。 由上述发明内容可见，在本发明提出的PON通信方法及系统中，首先采用WDM技术 对系统带宽进行波分复用，生成多个载波组，每个载波组包括同一波长的多个载波，各个载 波组之间波长彼此不同，然后再采用OCDMA技术对每一波长的载波进行码分，在每一个载 波上又能够根据地址码来区分不同的用户，因此扩展了PON系统中的用户容量。并且，在本 发明提出的PON通信方法及系统中，采用混沌扩频技术产生OCDMA系统的地址码，因为混沌计算随机性强，因此通过混沌扩频技术获得的地址码数量大，扩大了对每个载波进行码分的码字数量，从而扩展了 PON系统的用户容量。
图1为本发明实施例PON通信方法的流程 图2为本发明实施例PON系统的结构示意图。
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首先采用W匿技术对系统带宽进行波分复用，获得不同波长的多个载波，然后再采用光码分多址(OCDMA)技术对每一波长的载波进行码分，在每一个载波中嵌入一组OCDMA用户，并且采用混沌扩频技术产生OCDMA系统的地址码。例如，波分复用以N个载波为例，其波长分别为、，A2，……，A,，OCDMA以M个码为例，编码分别为Q，G，……，CM，通过(A，C)这个二维量对用户进行区分，因此扩充了系统的用户容量。
首先通过一个具体实施例对本发明提出的PON通信方法进行说明。图1为本发明实施例PON通信方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提出的PON通信方法包括如下步骤 步骤101 :发送端生成一个以上的光载波组，其中每个光载波组包括波长相同的一个以上的光载波，不同光载波组包括的光载波的波长不同。 步骤102 :发送端采用混沌扩频技术生成光码分多址(OCDMA)系统的地址码，将发送给一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载波上，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同，即同一光载波组中的各光载波上分别采用不同的地址码加载不同用户的数据。 步骤103 :发送端将同一光载波组中的所有光载波耦合成一路耦合信号。
步骤104 :发送端将所有光载波组的耦合信号复用成发送信号发送给接收端。
步骤105 :接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的单波长信号。 步骤106 :将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号。
步骤107 :对每个光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。在此步骤中，要求预置的扩频地址码与编码时每个用户对应的地址码相匹配。 一种较佳的运算方法是，对每个光接收信号与预置的扩频地址码进行相关运算。
因为混沌运算的结果随机性强，因此如果将混沌运算应用于编码，能够获得更多的可用码字，所以在上述PON通信方法中，采用混沌扩频技术生成OCDMA系统的地址码。其具体过程如下利用混沌映射产生一个混沌序列；对产生的混沌序列进行量化；将量化后的混沌序列作为OCDMA系统的地址码。 其中，产生并量化混沌序列具体可以采用以下两种方法
第一种方法采用一级逻辑(Logistic)映射。
首先，采用一级逻辑映射产生混沌序列。
所述一级逻辑映射为 xn+1 = f (xn) = y xn(l-xn)，其中，n为项序号，xn为混沌序列中的第n项，Y为分 形参数，3.57< Y《4。当系统处于混沌状态时，由它产生的序列非周期、非收敛、对初值 十分敏感。Y和初始值x。决定了序列的不同。
相应地，对产生的混沌序列进行量化为 =Sgn(、) = f'，》\ ，其中，由an组成的序列为量化后的混沌序列。
L-" <o 第二种方法采用二级逻辑映射。由于单个混沌映射产生的实值序列是有限的，为 避免该情况，可以将多个混沌映射级联起来，生成周期更长的混沌序列。此处仅以二级逻辑 映射为例。
首先，采用二级逻辑映射产生混沌序列。
所述二级逻辑映射为 根据xn+1 = f (xn) = Y xn(l-xn)，以初值x。开始迭代，得到实值混沌序 列{xk， k = 0，1，2"'}，选择{xk， k = 0，1，2"'}中部分值作为初始条件，根据
= ) = f — 1)-21 / 生成混沌序列，其中，k为项序号，Xk为混沌序列中的第k项，
n为项序号，yn为混沌序列中的第n项，a为实数，y 2为分形参数，3. 57 < y2《4。
相应地，对产生的混沌序列进行量化为少 =|>,2— 2—丄g",.2"—' =2—，
'、0 /=0 其中，= U ", 2(i-'' = ("。"一2…",.…,)，其中，由yn组成的序列为量化后的混
.f二O ....
沌序列，ai = O，l，L为实数。 以上对本发明提出的PON通信方法进行了说明，采用上述通信方法，还需要对PON 系统以及OLT和ONU的结构进行相应的改进，下面介绍本发明提出的PON系统，以及PON系 统中采用的OLT和ONU。 本发明提出的PON系统包括发送端和接收端。 发送端生成一个以上的光载波组，每个光载波组包括波长相同的一个以上的光载 波，其中，不同光载波组包括的光载波的波长不同。发送端采用混沌扩频技术生成OCDMA系 统的地址码，将发送给一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载 波上，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同。发送端将同一光载波组中的 所有光载波耦合成一路耦合信号，并将所有光载波组的耦合信号复用成发送信号发送给接 收端。 接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的单
波长信号，将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号，对每个光接收信
号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。 接下来分别以描述上下行传输的两个具体的实施例对本发明提出的PON系统的
具体组成结构以及PON系统中采用的OLT和ONU进行说明。图2为本发明实施例PON系统
的结构示意图。两个具体实施例中的PON系统结构均如图2所示，本发明实施例中的P0N系统包括0LT 21、波长路由器22、一个以上的耦合器23和一个以上的0NU 24。波长路由 器22 —端与OLT 21相连，另一端与一个以上的耦合器23分别相连；每个耦合器23 —端与 波长路由器22相连，另一端与所有0NU24中的部分ONU 24相连；每个0NU24只连接一个耦 合為23。 其中，0LT 21包括一个以上的0CDMA组210和第一波长路由器211。每一个0CDMA 组210包括第一光收发器2101、一个以上第一光混沌编解码器2101和第一耦合器2103。
每个ONU 24包括第二光混沌编解码器241和第二光收发器242。
在第一个实施例中，以PON系统的下行传输为例对系统中的各个组成部分进行说 明。在图2所示的P0N系统中，在下行方向，0LT21作为发送端；接收端包括波长路由器 22、一个以上的耦合器23和一个以上的0NU24。 在0LT 21中，每个0CDMA组210的第一光收发器2101生成一个波长的下行光载 波，不同0CDMA组210的第一光收发器2101分别生成的下行光载波的波长不同。在一个 0CDMA组210内，第一光收发器2101将生成的下行光载波送入一个以上的第一光混沌编解 码器2102。每个第一光混沌编解码器2102接收来自第一光收发器2101的下行光载波，采 用混沌扩频技术生成0CDMA系统的地址码。同一 0CDMA组210内不同的第一光混沌编解码 器2102生成的地址码不同。每个第一光混沌编解码器2102将发送给一个用户的数据采用 该第一光混沌编解码器2102对应的用户的地址码进行扩频处理后，加载到接收的下行光 载波上，传送给第一耦合器2103。其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同。 第一耦合器2103接收同一 0CDMA组210内的所有第一光混沌编码器2102的下行光载波， 耦合成一路下行耦合信号后送入第一波长路由器211。第一波长路由器211接收来自所有 第一耦合器2103的下行耦合信号，复用成一路下行发送信号传送给波长路由器22。
波长路由器22接收来自0LT 21的下行发送信号，对下行发送信号进行波长解复 用，得到一个以上不同波长的下行单波长信号，将一个波长的下行单波长信号发送给一个 耦合器23，不同波长的下行单波长信号分别发送给不同的耦合器23。
每个耦合器23接收来自波长路由器22的一个波长的下行单波长信号，对该下行 单波长信号进行分路，得到一个以上相同的下行光接收信号，将每一个下行光接收信号传 送给一个0NU 24。 在每个0NU 24中，第二光混沌编解码器241接收来自耦合器23的下行光接收信 号，对下行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第二光收发器242， 第二光收发器242通过门限判决得到发送给自身用户的数据。 一种较佳的实施方式是，第 二光混沌编解码器241对下行光接收信号与预置的扩频地址码进行相关运算。
在第二个实施例中，以PON系统的上行传输为例对系统中的各个组成部分进行说 明。在图2所示的P0N系统中，在上行方向，发送端包括一个以上的0NU 24、一个以上的耦 合器23和波长路由器22 ;接收端包括0LT 21。 在每个0NU 24中，第二光收发器242生成一个单波长的上行光载波并发送给第二 光混沌编解码器241。其中，与同一个耦合器23相连的所有0NU 24构成一个上行光载波 组，它们的第二光收发器242生成的上行光信号的波长相同；与不同耦合器23相连的0NU 24的第二光收发器242生成的上行光信号的波长不同。第二光混沌编解码器241接收来自 第二光收发器242的上行光载波，采用混沌扩频技术生成0CDMA系统的地址码，将一个用户的待发送数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到接收的上行光载波上传送给耦合 器23。其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同，因此与同一耦合器23相连 的0NU 24的第二光混沌编解码器241采用不同的地址码。 每个耦合器23接收相连的所有第二光混沌编解码器241的上行光载波，耦合成一 路上行耦合信号后送入波长路由器22。 波长路由器22接收来自所有耦合器23的上行耦合信号，复用成一路上行发送信 号传送给OLT 21。 在OLT 21内，第一波长路由器211接收来自波长路由器22的上行发送信号，对上 行发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的上行单波长信号，将一个波长的上 行单波长信号发送给一个第一耦合器2103。不同波长的上行单波长信号分别发送给不同 OCDMA组的第一耦合器2103。在一个OCDMA组210内，第一耦合器2103接收来自第一波长 路由器211的一个波长的上行单波长信号，对该上行单波长信号进行分路，得到一个以上 相同的上行光接收信号，将每一个上行光接收信号传送给一个第一光混沌编解码器2102。 每个第一光混沌编解码器2102接收来自第一耦合器2103的上行光接收信号，对上行光接 收信号与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第一光收发器2101，第一光收发器 2101通过门限判决获得用户发送数据。 一种较佳的实施方式是，第一光混沌编解码器2102 对上行光接收信号与预置的扩频地址码进行相关运算。 在图2所示的PON系统中，0LT 21中的第一光混沌编解码器2101和0NU 24中的 第二光混沌编解码器241均采用混沌扩频技术生成0CDMA系统的地址码，进行0CDMA编码。 第一光编解码器2101和第二光混沌编解码器241的内部结构均至少包括混沌发生器、量 化模块和编码模块。混沌发生器利用混沌映射产生一个混沌序列并发送给量化模块；量化 模块对混沌发生器产生的混沌序列进行量化，将量化后的混沌序列送入编码模块；所述编 码模块接收量化后的混沌序列，将量化后的混沌序列作为0CDMA系统的地址码。
其中，混沌发生器可以采用一级逻辑映射或二级逻辑映射或更高级的逻辑映射产 生混沌序列，具体的实现方式与前述实施例中相同，在此不再赘述。 由以上具体实施方式
可见，在本发明提出的P0N通信方法及系统中，首先采用WDM 技术对系统带宽进行波分复用，生成多个载波组，每个载波组包括波长相同的多个载波，各 个载波组的波长彼此不同，然后再采用OCDMA技术对每一波长的载波进行码分，在每一个 载波上又能够根据地址码来区分不同的用户，因此扩展了PON系统中的用户容量。并且，在 本发明提出的P0N通信方法及系统中，采用混沌扩频技术产生OCDMA系统的地址码，因为混 沌计算结果的随机性强，因此通过混沌扩频技术获得的地址码数量大，扩大了对每个载波 进行码分时可选的码字数量，从而扩展了 PON系统的用户容量。 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，该方法包括发送端生成一个以上的光载波组，每个光载波组包括波长相同的一个以上的光载波，其中，不同光载波组包括的光载波的波长不同；发送端采用混沌扩频技术生成光码分多址OCDMA系统的地址码，将发送给一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载波上，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同；发送端将同一光载波组中的所有光载波耦合成一路耦合信号，并将所有光载波组的耦合信号复用成发送信号发送给接收端；接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的单波长信号；接收端将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号，对每个光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于， 所述采用混沌扩频技术生成OCDMA系统的地址码包括利用混沌映射产生一个混沌序列；对产生的混沌序列进行量化；将量化后的混沌序列 作为OCDMA系统的地址码； 其中，所述利用混沌映射产生一个混沌序列为采用一级逻辑Logistic映射产生混沌序列；所述一级逻辑映射为xn+1 = f(xn) = YXn(l-x》，其中，n为项序号，Xn为混沌序列中的第n项，Y为分形参 数，3. 57 < y《4 ;所述对产生的混沌序列进行量化为A =sgn(x ) = f'，"2 0 ，其中，由 组成的序列为量化后的混沌序列；<formula>formula see original document page 2</formula>或，所述利用混沌映射产生一个混沌序列为采用二级逻辑映射产生混沌序列；所述二级 逻辑映射为根据xn+1 = f (xn) = Y xn(l-xn)，以初值x。开始迭代，得到实值混沌序列{xk，k = 0， 1，2…h选择{xk，k = 0，l，2"'}中部分值作为初始条件，根据凡+1=/(7 )=*(，-1)-k 2 2 a生成混沌序列，其中，k为项序号，xk为混沌序列中的第k项，n为项序号，yn为混沌序列中的第n项，a为实数，^为分形参数，3. 57 < Y2《4;所述对产生的混沌序列进行量化为其中，<formula>formula see original document page 2</formula>列，A = O，l，L为实数。
3. —种无源光网络PON系统，其特征在于，包括发送端和接收端；所述发送端生成一个以上的光载波组，每个光载波组包括波长相同的一个以上的光载 波，其中，不同光载波组包括的光载波的波长不同，采用混沌扩频技术生成OCDMA系统的地 址码，将发送给一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载波上， 其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同，将同一光载波组中的所有光载波 耦合成一路耦合信号，并将所有光载波组的耦合信号复用成发送信号发送给接收端；所述接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的单 波长信号，将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号，对每个光接收信 号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。
4. 根据权利要求3所述的P0N系统，其特征在于， 所述发送端包括光线路终端OLT ;所述接收端包括波长路由器、一个以上的耦合器和一个以上光网络单元0NU ;所述波长路由器接收来自OLT的下行发送信号，对下行发送信号进行波长解复用，得 到一个以上不同波长的下行单波长信号，将一个波长的下行单波长信号发送给一个耦合 器，不同波长的下行单波长信号分别发送给不同的耦合器；每个耦合器接收来自波长路由器的一个波长的下行单波长信号，将该下行单波长信号 分路成一个以上相同的下行光接收信号，将一个下行光接收信号发送给一个ONU ;每个ONU接收一个下行光接收信号，对下行光接收信号与预置的扩频地址码进行运 算，对运算结果进行门限判决，得到发送给自身用户的数据。
5. 根据权利要求3所述的P0N系统，其特征在于，所述发送端包括波长路由器、一个以上的耦合器和一个以上的光网络单元ONU ;所述 波长路由器与一个以上的耦合器分别相连；每个耦合器与所有ONU中的部分ONU相连，每个 ONU只连接一个耦合器；所述接收端包括光线路终端OLT ;所述每个ONU生成一个单波长的上行光载波，所有ONU共同生成一个以上的上行光载 波组，其中，与同一耦合器相连的不同的ONU生成的上行光载波波长相同，构成一个上行光 载波组，不同的上行光载波组包括的上行光载波的波长不同；每个ONU采用混沌扩频技术 生成OCDMA系统的地址码，将一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一 个上行光载波上传送给耦合器，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同；每个耦合器将一个上行光载波组中的所有上行光载波耦合成一路上行耦合信号发送 给波长路由器；所述波长路由器接收来自所有耦合器的上行耦合信号，复用成一路上行发送信号传送 给OLT。
6. 根据权利要求4或5所述的PON系统，其特征在于，所述0LT/0NU利用混沌映射产生 一个混沌序列，对产生的混沌序列进行量化，将量化后的混沌序列作为OCDMA系统的地址 码；所述OLT/ONU采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射为 xn+1 = f(xn) = YXn(l-x》，其中，n为项序号，Xn为混沌序列中的第n项，y为分形参 数，3. 57 < y《4 ;所述对产生的混沌序列进行量化为<formula>formula see original document page 4</formula> ，其中，由 组成的序列为量化后的混沌序列；或，所述OLT/ONU采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为根据xn+1 = f (xn) = y xn(l-xn)，以初值x。开始迭代，得到实值混沌序列{xk，k = 0， 1，2…h选择{xk，k = 0，l，2"'}中部分值作为初始条件，根据乂,+1=/00=|(^，/ 生成混沌序列，其中，k为项序号，xk为混沌序列中的第k项，n为项序号，yn为混沌序列中 的第n项，a为实数，^为分形参数，3. 57 < Y2《4;所述OLT/ONU根据以下公式对产生的混沌序列进行量化/=0 '一o其中，K =|>,.2"—1H K"。","2…a,…A-,)，其中，由y。组成的序列为量化后的混沌序列，A = O，l，L为实数。
7. —种光线路终端OLT，其特征在于，包括第一波长路由器和一个以上的光码分多址 OCDMA组；每一个所述OCDMA组，包括第一光收发器、第一耦合器和一个以上第一光混沌编解码器；在下行方向，每个0CDMA组的第一光收发器生成一个波长的下行光载波，其中，不同 0CDMA组的第一光收发器生成的下行光载波的波长不同；在一个0CDMA组内，第一光收发器 将生成的下行光载波送入一个以上的第一光混沌编解码器；每个第一光混沌编解码器接收 来自第一光收发器的下行光载波，采用混沌扩频技术生成0CDMA系统的地址码，同一 0CDMA 组内不同的第一光混沌编解码器选择不同的地址码，每个第一光混沌编解码器将发送给一 个用户的数据采用该第一光混沌编解码器对应的地址码进行扩频处理后加载到接收的下 行光载波上传送给第一耦合器；第一耦合器接收同一 0CDMA组内的所有第一光混沌编码器 的下行光载波，耦合成一路下行耦合信号后送入第一波长路由器；所述第一波长路由器接 收来自所有第一耦合器的下行耦合信号，复用成一路下行发送信号传送出去；在上行方向，所述第一波长路由器接收上行发送信号，对上行发送信号进行波长解复 用，得到一个以上不同波长的上行单波长信号，将一个波长的上行单波长信号发送给一个 OCDMA组的第一耦合器，不同波长的上行单波长信号分别发送给不同OCDMA组的第一耦合 器；在一个OCDMA组内，第一耦合器接收来自波长路由器的一个波长的上行单波长信号，将 该上行单波长信号分路成一个以上相同的上行光接收信号，将每一个上行光接收信号传送 给一个第一光混沌编解码器；每个第一光混沌编解码器接收来自第一耦合器的一个上行光 接收信号，对上行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第一光收发 器，第一光收发器通过门限判决获得用户发送数据。
8. 根据权利要求7所述的0LT，其特征在于，所述第一光编解码器包括混沌发生器、量 化模块和编码模块；所述混沌发生器利用混沌映射产生一个混沌序列并发送给量化模块； 量化模块对混沌发生器产生的混沌序列进行量化，将量化后的混沌序列送入编码模块；所述编码模块接收量化后的混沌序列，将量化后的混沌序列作为OCDMA系统的地址码； 所述混沌发生器采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射的为 xn+1 = f(xn) = YXn(l-x》，其中，n为项序号，Xn为混沌序列中的第n项，Y为分形参数，3. 57 < y《4 ;所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为a =sgn(x )= "" ^n ，其中，由 组成的序列为量化后的混沌序列； L_l,x <0或，所述混沌发生器采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为根据xn+1 = f (xn) = Y xn(l-xn)，以初值x。开始迭代，得到实值混沌序列{xk，k = 0， 1，2…}，选择{xk， k = 0， 1， 2…}中部分值作为初始条件，根据凡+1 = /OO =|(|-1)-，/ 生成混沌序列，其中，k为项序号，xk为混沌序列中的第k项，n为项序号，yn为混沌序列中 的第n项，a为实数，^为分形参数，3. 57 < Y2《4; 所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为PEW-('+1)-2"gfl;2(")-'=2，，其中，K =ti",2(")—' =("。"A …"w)，其中，由y。组成的序列为量化后的混沌序列，A = O，l，L为实数。
9. 一种光网络单元ONU，其特征在于，包括第二光混沌编解码器和第二光收发器； 在下行方向，所述第二光混沌编解码器接收下行光接收信号，对下行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第二光收发器；第二光收发器通过门限判决得 到发送给自身用户的数据；在上行方向，所述第二光收发器生成一个单波长的上行光载波并发送给第二光混沌编 解码器；第二光混沌编解码器接收来自第二光收发器的上行光载波，采用混沌扩频技术生 成0CDMA系统的地址码，将一个用户的待发送数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载 到接收的上行光载波上传送出去。
10. 根据权利要求9所述的ONU，其特征在于，所述第二光编解码器包括混沌发生器、 量化模块和编码模块；所述混沌发生器利用混沌映射产生一个混沌序列并发送给量化模 块；量化模块对混沌发生器产生的混沌序列进行量化，将量化后的混沌序列送入编码模块； 所述编码模块接收量化后的混沌序列，将量化后的混沌序列作为OCDMA系统的地址码；所述混沌发生器采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射的为 xn+1 = f(xn) = YXn(l-x》，其中，n为项序号，Xn为混沌序列中的第n项，Y为分形参 数，3. 57 < y《4 ;所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为a =Sgn")= t，" >Q ，其中由 组成的序列为量化后的混沌序列；或，所述混沌发生器采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为根据xn+1 = f (xn) = Y xn(l-xn)，以初值x。开始迭代，得到实值混沌序列{xk，k = 0， 1，2…}，选择{xk， k = 0， 1， 2…}中部分值作为初始条件，根据少 +1 = /GO = ^(，-1) —生成混沌序列，其中，k为项序号，xk为混沌序列中的第k项，n为项序号，yn为混沌序列中 的第n项，a为实数，^为分形参数，3. 57 < Y2《4; 所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为其中，K =H",2("H 0 ，其中，由y。组成的序列为量化后的混沌序''=0列，A = O，l，L为实数。
全文摘要
本发明公开了一种无源光网络PON通信方法，利用波分复用技术，生成多个波长不同的光载波组，每个光载波组包括波长相同的多个光载波，采用光码分多址OCDMA技术对每一波长的载波进行码分，通过混沌扩频处理将用户信号变为带有混沌扩频特征的信号序列，在每一个载波上根据OCDMA系统的地址码区分不同的用户，在接收端通过相关解码和匹配运算，恢复出原始信号。本发明还公开了一种PON系统以及光线路终端OLT和光网络单元ONU。采用本发明的PON通信方法、系统以及OLT和ONU，在波分复用的基础上进行OCDMA，并且采用混沌扩频技术产生OCDMA系统的地址码，因此扩展了PON系统中的用户容量。
文档编号H04J13/02GK101714907SQ20091025939
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, 杨立伟, 胡怡红, 郑志华, 郭志刚, 钱宗珏 申请人:北京邮电大学