专利名称：光线路终端、光信号处理方法及光网络系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种光线路终端、光信号处理方法及光网络系统。
背景技术：
相干检测技术能够显著的改善系统的接收灵敏度并提高系统对色散的容忍度，所以采用相干检测技术能够提高无源光纤网络(Passive Optical Network, PON)的功率预算。如图1所示，在PON网络中，来自各光网络单元(Optical Network Unit, 0NU)的光信号到达光线路终端(Optical Line Terminal,0LT)后与本振光源(Local Oscillator,L0) 混频，得到相干光，OLT中的光接收机Rx获得的相干光信号功率显著增强，从而改善了接收灵敏度。其中，信号光与本振光发生相干的条件为两者频率相同或者频差稳定，两者相位相同或者相差稳定，两者偏振态相同。现有技术具有如下缺点由于环境的变化使ONU发出的光信号的中心波长会随着温度而发生漂移，所以本振光源需要跟踪该光信号中心波长的变化才能确保满足上述相干条件，这样导致本振光源的设计难度和成本都增加，导致OLT的整体成本增加。
发明内容
本发明提供一种光线路终端、光信号处理方法及光网络系统，使光线路终端OLT 能够得到相干光，并降低了 OLT的整体成本。有鉴于此，本发明实施例提供一种光线路终端，包括分路器，用于将所接收的来自光网络单元ONU的光信号进行分路；载波恢复模块，用于提取所述分路器分出的一路光信号中的载波信号；相干接收机，用于将所述载波信号与分路器分出的另一路光信号进行混频，得到相干光。一种光信号处理方法，包括光线路终端OLT接收来自光网络单元ONU的光信号；将所接收的光信号进行分路；提取所述光信号分路后的其中一路光信号中的载波信号；将所述载波信号与所述光信号分路后的另一路光信号进行混频，得到相干光。一种光网络系统，包括光网络单元0NU，和上述光线路终端。本发明实施例中的光线路终端OLT将来自ONU的光信号进行分路，并提取一路光信号中的载波信号，将该载波信号与另一路光信号进行混频，由于采用提取出的载波信号进行混频，所以一定满足相干条件，这样，就不需要跟踪ONU发出的光信号的中心波长变化了，降低了 OLT的整体设计成本。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术提供的PON网络结构图；图2为本发明一实施例提供的OLT结构图；图3为本发明另一实施例提供的OLT结构图；图4是本发明实施例提供的半导体光放大器减小消光比的示意图；图5是本发明实施例提供的载波恢复模块中的放大器结构图；图6是本发明实施例提供的另一种OLT结构图；图7是本发明实施例提供的光信号处理方法流程图；图8是本发明实施例提供的光网络系统结构图。
具体实施例方式参阅图2，本发明实施例提供一种光线路终端，该光线路终端包括分路器10，用于将所接收的来自光网络单元ONU的光信号进行分路；载波恢复模块20，用于提取分路器10分出的一路光信号中的载波信号；相干接收器30，用于将所述载波信号与分路器10分出的另一路光信号进行混频， 得到相干光。其中，载波恢复模块20包括包络检波器，用于对所述一路光信号进行包络检波，减小所述一路光信号的消光比(Extinction ratio，ER)，以便提取该路光信号中的载波信号；和/ 或，光放大器，用于对所述一路光信号进行放大，并利用交叉增益调制(cross gain modulation, XGM)效应，减小放大后的光信号的消光比，以便提取该路光信号中的载波信号。其中，该载波恢复模块20可以仅包括包络检波器，这样仅采用包络检波器对一路光信号进行包络检波，提取该路光信号中的载波信号；或者，该载波恢复模块20仅包括光放大器，该光放大器对一路光信号进行放大，并利用XGM效应，减小该路光信号的消光比， 提取该路光信号中的载波信号；或者，为了更好的消除该路光信号中的消光比，使提取出的载波信号更精确，载波恢复模块20包括包络检波器和光放大器，具体的，包络检波器先对一路光信号进行包络检波，减小该路光信号中的消光比，光放大器接收包络检波器输出的光信号，放大该光信号并利用XGM效应进一步减小该光信号中的消光比，提取出载波信号， 采用这种方案提取出的载波信号更精确。其中，该光放大器可以是一个半导体光放大器(semiconductor optical amplifier, S0A)。具体的，当采用一个半导体光放大器时，就需要采用特殊设计的半导体光放大器，使得该半导体光放大器在较低输入光功率时也能进入饱和区。本发明实施例中的该半导体光放大器可以是一个全饱和区的半导体放大器，即该半导体光放大器没有线性区。或者，该半导体光放大器为饱和阈值小于预定值的半导体光放大器。该预定值可以是一个经验值，使在较低输入光功率时该半导体光放大器能进入饱和区。当采用一个半导体光放大器时，为了达到较好的减小消光比的效果，根据系统的需要，该半导体光放大器的偏置电流也有一定的要求，比如，如果要求该半导体光放大器输出的载波信号的消光比小于 ldB，则相应的偏置电流需要大于130ma。或者，使用级联的两个半导体光放大器，其中一个半导体光放大器，用于对所述一路光信号进行放大，输出放大后的光信号到另一个半导体光放大器，以便控制另一个半导体光放大器进入饱和区；另一个半导体光放大器工作在饱和区时，利用交叉增益调制XGM 效应，减小功率放大后的光信号的消光比，以便提取该路光信号中的载波信号。在使用级联的两个半导体光放大器时，通过一个半导体光放大器专门用于对光信号进行放大，使该半导体光放大器放大后的光信号的功率满足另一个半导体光放大器进入饱和区所需要的输入功率条件。该载波恢复模块20还可以包括窄带光滤波器，用于接收光放大器输出的载波信号，消除所述载波信号中的噪声， 其中，所述噪声包括所述光放大器所引起的自发辐射(Amplified Spontaneous Emission, ASE)噪声。本发明实施例中的光线路终端OLT将来自ONU的光信号进行分路，并提取一路光信号中的载波信号，将该载波信号与另一路光信号进行混频，由于采用提取出的载波信号进行混频，所以一定满足相干条件，这样，就不需要考虑ONU发出的光信号中心波长发生漂移的问题，也不需要跟踪ONU发出的光信号了，降低了 OLT的整体设计成本。为了使本发明提供的技术方案更加清楚明白，如下对本发明提供的技术方案进行详细介绍。图3示出了本发明一实施例提供的OLT结构图，该OLT包括分路器10、载波恢复模块20和相干接收机30，其中，相干接收机30可以为突发相干接收机(Burst Mode Coherent Receiver, BMCR)，具体的，分路器10用于将来自ONU的光信号进行分路处理，得到至少两路光信号，其中分出的一路光信号接入载波恢复模块20，分出的另一路光信号接入相干接收机30 ；载波恢复模块20包括包络检波器21和半导体光放大器22 ；具体的，包络检波器 21用于通过对一路光信号进行包络检波，以便减小该路光信号的消光比，其中，包络检波器 21可以采用法布里-珀罗滤波器(Fabry Perot-Etalon)。半导体光放大器22，用于接收包络检波器21输出的光信号，放大该光信号，并利用XGM效应进一步减小该光信号中的消光比，以便尽量擦除该路光信号中的上行数据，得到载波信号。通常，ONU发出光信号时，是将上行数据调制在载波信号上后发出，上行数据表现为0比特光脉冲和1比特光脉冲，消光比是指0、1比特光脉冲的功率比，减小消光比，即减小0、1比特光脉冲的功率差，也就能还原出未调制前的载波信号。具体的，半导体光放大器22可以仅采用一个半导体光放大器，本发明实施例中的该半导体光放大器可以是一个全饱和区的半导体放大器，即该半导体光放大器没有线性区。或者，该半导体光放大器为饱和阈值小于预定值的半导体放大器，使在较低输入光功率时该半导体光放大器能进入饱和区。其中，图4示出了利用交叉增益调制XGM效应减小光信号消光比的示意图，从图4中可以看出，输入半导体光放大器的光信号中有0比特脉冲和 1比特脉冲，在半导体光放大器工作在饱和区中，利用交叉增益调制XGM效应，功率较低的0 比特由于放大增益较大，获得了较大的功率增加，而功率较高的1比特由于放大增益较小， 获得了较小的功率增加，从而减小了 0、1比特脉冲的功率差，则此时半导体光放大器的输出信号近似为载波信号。或者，该半导体光放大器22包括级联的两个半导体光放大器，其中一个半导体光放大器用于功率放大，另一个半导体光放大器用于进一步减小消光比。具体的，如图5所示，其包括第一半导体光放大器221和第二半导体光放大器222，其中，第一半导体光放大器221用于对一路光信号进行功率放大，输出放大后的光信号到第二半导体光放大器222。 由于第二半导体光放大器222输入信号的光功率比较大，所以该第二半导体光放大器222 进入饱和区，工作在饱和区的第二半导体光放大器222，利用交叉增益调制XGM效应，减小该路光信号的消光比，以便提取该路光信号中的载波信号。可选的，为了降低半导体光放大器引入的自发辐射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)噪声对相干接收性能的影响，该载波恢复模块20还包括窄带光滤波器23， 用于对半导体光放大器输出的载波信号进行滤波，滤除载波信号中由半导体光放大器所引入的自发辐射噪声。其中，该窄带光滤波器23可以为低噪声窄带光滤波器(low noise filter，LNF)，也可以采用可动态调节通带范围的窄带光滤波器。相干接收机30，将载波恢复模块20恢复出的载波信号和分路器10分出的另一路光信号进行混频得到相干光。如果载波恢复模块20采用了窄带光滤波器23，则相干接收机 30具体将滤波后的载波信号与分路器10分出的另一路光信号进行混频。后续，OLT对相干光进行下变频处理、低通滤波处理、时钟恢复处理后发送给媒体接收控制模块(Media Access Control, MAC)。具体的，参阅图6，该OLT还包括下变频处理模块40、低通滤波模块50、时钟恢复模块60和媒体接收控制模块70，具体的，下变频处理模块40用于对相干光进行下变频处理，具体的，将相干光从射频频段转换到基带频段；低通滤波模块50用于对下变频处理模块40输出的光信号进行滤波，即对基带频段的信号进行滤波；时钟恢复模块60用于将低通滤波模块50输出的信号的时序信息恢复出来，从而还原出比特流输出到媒体接收控制模块70 ；媒体接收控制模块70用于接收时钟恢复模块60发送的比特流，解析比特流，得到有用的上行数据并传输给上层设备。本发明实施例中的光线路终端OLT将来自ONU的光信号进行分路，并提取一路光信号中的载波信号，将该载波信号与另一路光信号进行混频，由于采用提取出的载波信号进行混频，所以一定满足相干条件，这样，就不需要考虑ONU发出的光信号中心波长发生漂移的问题，也不需要跟踪ONU发出的光信号了，降低了 OLT的整体设计成本。进一步，由于采用提取出的载波信号与另一路光信号进行混频，能够保证较高的相干接收性能，提高无源光纤网络PON的功率预算，增加PON端口的用户容量。由于功率预算每增加3dB，PON端口的用户数量就能增加一倍，本发明实施例提供的技术方案能提高功率预算20dB，即用户数量能增加6 7倍。参阅图7，本发明实施例提供一种光信号处理方法，该方法可应用于上述的0LT， 该方法具体包括701、OLT接收来自ONU的光信号。
702、OLT对所接收的光信号进行分路。具体的，可以采用分路器对所接收的光信号进行分路。703、OLT提取所述光信号分路后的其中一路光信号中的载波信号。具体的，可以先采用包络检波器对所述光信号分路后的其中一路光信号进行光学包络检波，减小该路光信号的消光比；然后采用工作在饱和区的半导体光放大器利用交叉增益调制XGM效应，进一步减小该路光信号的消光比，以便得到该信号中的载波信号。其中，先通过光学包络检波减小消光比，再采用工作在饱和区的半导体光放大器进一步减小消光比，是为了得到比较精确的载波信号；也可以仅通过光学包络检波减小消光比，或者仅采用工作在饱和区的半导体光放大器减小消光比，不影响本发明的实现。具体的，可以仅使用一个半导体光放大器，当采用一个半导体光放大器时，就需要采用特殊设计的半导体光放大器，使得该半导体光放大器在较低输入光功率时也能进入饱和区。本发明实施例中的该半导体光放大器可以是一个全饱和区的半导体放大器，即该半导体光放大器没有线性区。或者，该半导体光放大器为饱和阈值小于预定值的半导体放大器。该预定值可以是一个经验值，使在较低输入光功率时该半导体光放大器能进入饱和区。 当采用一个半导体光放大器时，为了达到较好的减小消光比的效果，根据系统的需要，该半导体光放大器的偏置电流也有一定的要求，比如，如果要求该半导体光放大器输出的载波信号的消光比小于ldB，则相应的偏置电流需要大于130ma。或者，使用级联的两个半导体光放大器，其中一个半导体光放大器，用于对所述一路光信号进行放大，输出放大后的光信号到另一个半导体光放大器，以便控制另一个半导体光放大器进入饱和区；另一个半导体光放大器工作在饱和区时，利用交叉增益调制XGM 效应，减小功率放大后的光信号的消光比，以便提取该路光信号中的载波信号。在使用级联的两个半导体光放大器时，通过一个半导体光放大器专门用于对光信号进行放大，使该半导体光放大器放大后的光信号的功率满足另一个光半导体放大器进入饱和区所需要的输入功率条件。如果采用半导体光放大器，则会引入自发辐射噪声，为了消除由半导体光放大器所引入的自发辐射噪声，该方法还包括采用窄带光滤波器对半导体光放大器输出的信号进行滤波。704、OLT将所述载波信号与所述光信号分路后的另一路光信号进行混频，得到相干光。如果还采用窄带光滤波器，则该步骤是将窄带光滤波器滤波后的载波信号与另一路光信号进行混频，得到相干光。705,OLT对相干光进行下变频处理、低通滤波处理和时钟恢复处理后，对处理后得到的比特流进行解析，得到上行数据。本发明实施例中的光线路终端OLT将来自ONU的光信号进行分路，并提取一路光信号中的载波信号，将该载波信号与另一路光信号进行混频，由于采用提取出的载波信号进行混频，所以一定满足相干条件，这样，就不需要考虑ONU发出的光信号中心波长发生漂移的问题，也不需要跟踪ONU发出的光信号了，降低了 OLT的整体设计成本。进一步，由于采用提取出的载波信号与另一路光信号进行混频，能够保证较高的相干接收性能，提高无源光纤网络PON的功率预算，增加PON端口的用户容量。由于功率预算每增加3dB，PON端口的用户数量就能增加一倍，本发明实施例提供的技术方案能提高功率预算20dB，即用户数量能增加6 7倍。参阅图8，本发明实施例提供一种光网络系统，该系统包括0NU 801和OLT 802， 其中，ONU 801，用于向OLT发送光信号；OLT 802，用于接收来自ONU的光信号，将所接收的光信号进行分路，提取所述光信号分路后的其中一路光信号中的载波信号，将所述载波信号与所述光信号分路后的另一路光信号进行混频，得到相干光。具体的，OLT包括分路器、载波恢复模块和相干接收器，该OLT的具体结构和功能参见上述各实施例的相关描述，在此不再赘述。本发明实施例提供的光网络系统中的OLT将来自ONU的光信号进行分路，并提取一路光信号中的载波信号，将该载波信号与另一路光信号进行混频，由于采用提取出的载波信号进行混频，所以一定满足相干条件，这样，就不需要考虑ONU发出的光信号中心波长发生漂移的问题，也不需要跟踪ONU发出的光信号了，降低了 OLT的整体设计成本。进一步，由于采用提取出的载波信号与另一路光信号进行混频，能够保证较高的相干接收性能， 提高无源光纤网络PON的功率预算，增加PON端口的用户容量。由于功率预算每增加3dB， PON端口的用户数量就能增加一倍，本发明实施例提供的技术方案能提高功率预算20dB， 即用户数量能增加6 7倍。以上对本发明实施例所提供的光线路终端、光信号处理方法及光网络系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种光线路终端，其特征在于，包括分路器，用于将所接收的来自光网络单元ONU的光信号进行分路；载波恢复模块，用于提取所述分路器分出的一路光信号中的载波信号；相干接收机，用于将所述载波信号与分路器分出的另一路光信号进行混频，得到相干光。
2.根据权利要求1所述的终端，其特征在于， 所述载波恢复模块包括包络检波器，用于对所述一路光信号进行包络检波，提取所述一路光信号中的载波信号；或者，光放大器，用于对所述一路光信号进行放大，并利用交叉增益调制XGM效应，提取放大后的光信号中的载波信号； 或者，包络检波器，用于对所述一路光信号进行包络检波；光放大器，用于接收包络检波器输出的光信号并放大，并利用XGM效应提取放大后的光信号中的载波信号。
3.根据权利要求2所述的终端，其特征在于， 所述光放大器为一个全饱和区的半导体光放大器； 或者，所述光放大器为一个饱和阈值小于预定值的半导体光放大器。
4.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述光放大器包括第一半导体光放大器和第二半导体光放大器， 所述第一半导体光放大器，用于对所述一路光信号进行放大，输出放大后的光信号到第二半导体光放大器，以便控制第二半导体光放大器进入饱和区；所述第二半导体光放大器，用于工作在饱和区时，利用交叉增益调制XGM效应，提取所述放大后的光信号中的载波信号。
5.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，当所述载波恢复模块包括光放大器时，所述载波恢复模块还包括 窄带光滤波器，用于对光放大器提取的载波信号进行滤波，消除所述载波信号中的噪声，所述噪声包括所述光放大器所引起的自发辐射噪声。
6.一种光信号处理方法，其特征在于，包括光线路终端OLT接收来自光网络单元ONU的光信号； 将所接收的光信号进行分路；提取所述光信号分路后的其中一路光信号中的载波信号； 将所述载波信号与所述光信号分路后的另一路光信号进行混频，得到相干光。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，提取所述光信号分路后的其中一路光信号中的载波信号包括 包络检波器对所述光信号分路后的其中一路光信号进行包络检波，提取所述一路光信号中的载波信号；或者，光放大器对所述光信号分路后的其中一路光信号进行放大，并利用交叉增益调制XGM 效应，提取放大后的光信号中的载波信号； 或者，包络检波器对所述光信号分路后的其中一路光信号进行包络检波；光放大器接收包络检波器输出的光信号并放大，并利用XGM效应提取放大后的光信号中的载波信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于， 所述光放大器为一个全饱和区的半导体光放大器； 或者，所述光放大器为一个饱和阈值小于预定值的半导体光放大器。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光放大器包括第一半导体光放大器和第二半导体光放大器， 所述第一半导体光放大器对所述光信号分路后的其中一路光信号进行放大，输出放大后的光信号到第二半导体光放大器，以便控制第二半导体光放大器进入饱和区；所述第二半导体光放大器工作在饱和区时，利用交叉增益调制XGM效应，提取所述放大后的光信号中的载波信号。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括窄带光滤波器对提取出的载波信号进行滤波，消除所述载波信号中的噪声，所述噪声包括所述光放大器所引起的自发辐射噪声；将所述载波信号与所述光信号分路后的另一路光信号进行混频具体为 相干接收机将滤波后的载波信号与另一路光信号进行混频。
11.一种光网络系统，其特征在于，包括光网络单元0NU，和权利要求1-5所述的任一光线路终端。
全文摘要
一种光线路终端，包括分路器，用于将所接收的来自光网络单元ONU的光信号进行分路；载波恢复模块，用于提取所述分路器分出的一路光信号中的载波信号；相干接收机，用于将所述载波信号与分路器分出的另一路光信号进行混频，得到相干光。
文档编号H04B10/60GK102273104SQ201080003480
公开日2011年12月7日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者卫国 申请人:华为技术有限公司