专利名称：时分复用无源光网络升级系统及其传输方法
技术领域：
本发明涉及的是一种光纤通信技术领域的系统及其传输方法，具体是一种时分复 用无源光网络升级系统及其传输方法。
背景技术：
时分复用无源光网络提供光线路终端和多个光网络单元的连接，共享光线路终端 和远端节点之间的光纤媒质，在节省成本的同时，可以提供高带宽的数据传输，为当前快速 增长的接入网带宽需求提供了一种有力的解决方法。但是其有限的时隙资源限制了无源光 网络的光网络单元数目，为此对时分复用无源光网络的升级研究应运而生，为无源光网络 的系统扩容提供了一种可能。将波长资源利用起来，对时分复用无源光网络进行升级的方 案已被提出，但是由于时分复用无源光网络已经很成熟，在国内被大量部署，而波分复用技 术的引入对光网络单元提出了更高的要求，因此系统成本较高，实现平滑升级困难。而频谱 幅度编码码分复用技术对时隙透明，具有灵活接入和异步传输的优点，将其利用起来对现 已商用的无源光网络升级是有益的选择。经过对现有技术文献的检索发现，斯坦福大学的研究小组Fu-Tai An等 人在《IEEE Optical Communications (光通信)》上发表了题为 “ SUCCESS-HP0N ANext-Generation Optical Access Architecture for Smooth Migration from TDM—PON to WDM-PON(SUCCESS混合无源光网络用于时分复用无源光网络到波分复用无源光网络的 平滑迁移的下一代光接入架构)”的文章，该文提出了一种时分复用/波分复用的混合无源 光网络结构，在本结构中利用树形的时分复用和环形的波分复用构成了时分复用网络和波 分复用网络共存的混合无源光网络，从而增加了无源光网络中的接入用户数目，但是该技 术中的波分复用网络部分用户成本较高，升级压力较大。进一步经检索发现，SatoshiYoshima 等人在《Journal of Lightwave 1^^1101(^7(光波技术杂志)》上发表 了题为 “10Gb/s-Based PON Over OCDMA Uplink Burst Transmission Using SSFBG Encoder/Multi-Port Decoder and Burst-Mode Receiver (利用超结构布拉格光纤光栅编码器/多口解码器和突发模式接收器实现10( / s光码分多址接入无源光网络上行突发传输)”的文章，该文献提出了一种针对时分复用无 源光网络的升级结构，在该结构中，光线路终端只引用了基于多口的光码分复用编码解码 器，实现对不同信号同时进行不同的编码，增加接入用户数目的同时，节省了需要的光码分 复用编码解码器数目，但是该技术仍然是对单个光网络单元进行单独的编码，每个光网络 单元还是需要一组光码分复用编码解码器，并且需要超短脉冲光源，所以系统扩容成本仍 然很高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种时分复用无源光网络升级系统及 其传输方法，不再将光正交码看作区分各个光网络单元的一维资源，而是将其利用在传输馈线光纤前后两端，将其作为一种虚拟的传输媒质来利用。当部署的时分复用无源光网络 的时隙资源已经被光网络单元用尽时，在其远端节点处进行光正交编码的处理，就可以在 此无源光网络系统中再添加进同样一组光网络单元，这一组光网络单元和以前部署的一组 光网络单元是重复时隙的，为了在单个光纤中传输，这组新添加的光网络单元在远端节点 处进行相似的光正交编码的处理，码分复用技术的特性使得在接收端能够将同一时隙但是 不同正交码的光网络单元区分。因此在现有信号的光谱条件下，有多少组光正交码，就可以 对时分复用无源光网络进行多少倍的光网络用户容量升级。在运用频谱幅度编码光码分复 用技术时，编码过程对光信号的时隙和码率是透明的，因此不需要改变现有的无源光网络 的光线路终端和光网络单元，所以可以实现系统的平滑升级。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及一种时分复用无源光网络升级系统，包括光线路终端、馈线光纤、远 端节点和若干光网络单元，其中光线路终端的输出端和输入端分别与馈线光纤的一端连 接并接收来自远端节点的待发送或待接收的光信号，远端节点分别与若干个光网络单元相 连并分配各路光信号或接受光网络单元的信号处理结果。所述的光线路终端包括第一光分路器、若干个第一光码分复用编码解码器和若 干个光收发模块，其中第一光分路器分别和馈线光纤的一端以及第一光码分复用编码解 码器连接并传输若干路经过频谱幅度编码的上行复用信号，第一光码分复用编码解码器和 光收发模块连接并传输编码前或解码后的高速光信号。所述的光收发模块由第一光环行器、终端光源、第一调制器和光探测器组成，其 中第一光环行器分别与第一调制器和第一光码分复用编码解码器连接并传输下行时分复 用信号，第一光环行器和光探测器连接并传输经过频谱幅度解码的上行时分复用信号。所述的远端节点包括第二光分路器、第三光分路器和若干个第二光码分复用编 码解码器，其中馈线光纤和第二光分路器连接，第二光分路器再和第二光码分复用编码解 码器连接，均传输若干路经过频谱幅度编码的下行时分复用信号，第二光码分复用编码解 码器和第三光分路器连接传输经过频谱幅度解码的下行时分复用信号，第二光码分复用编 码解码器和第二光分路器连接传输经过频谱幅度编码的上行时分复用信号。所述的光网络单元包括第二光环行器、网络光源、第二调制器和网络探测器，其 中第二光环行器分别与远端节点和网络探测器连接并传输经过频谱幅度编码的下行时分 复用信号，网络光源和第二调制器连接传输无信号的宽带光，第二调制器和第二光环行器 连接并传输调制在宽带光源上的光信号。本发明涉及的上述时分复用无源光网络升级系统的传输方法，包括以下步骤第一步，光收发模块的光信号或若干个光网络单元的光信号，发送到光码分复用 编码解码器进行编码，得到经过相同频谱幅度编码的多路复用信息；所述的光线路终端的光信号是多路时分复用信号。所述的若干个光网络单元的光信号是单路时分复用信号，时隙不重叠。所述的光码分复用编码解码器对光信号的频谱编码，不改变光信号时域脉冲形 状。第二步，将第一步得到的经过正交频谱幅度编码的多路复用信号传输到第一光分 路器或者第二光分路器和来自其他光码分复用编码解码器输出的多路复用信号耦合，得到多个光收发模块或者多个光分路器传输的经耦合的相同速率或不同速率的同步或异步信 号；所述的多个光收发模块或者多个光分路器中的信号之间是同步信号，或者是异步 信号；是相同速率信号，或者是不同速率信号。第三步，将第二步得到的第一光分路器或第二光分路器耦合起来的信息经馈线光 纤传输到第二光分路器或第一光分路器进行分光，得到耦合后再分光的信息；第四步，经第三步得到的分光后的信息传输给第二光码分复用编码解码器或第一 光码分复用编码解码器进行解码，得到只包括本目的光分路器或者本目的光收发模块的 多路复用信息；所述的光码分复用编码解码器对光信号的频谱编码，不改变光信号时域脉冲形 状。所述的光码分复用编码解码器中的信号是同步信号，或者是异步信号。是相同速 率信号，或者是不同速率信号。第五步，将第四步得到的解码后的多路复用信号传输，经光分路器后得到单路复 用信号传输给与之相对应的各个光网络单元，或者将解码后的多路复用信号直接传输给光 收发模块。所述的光线路终端收发模块的光信号是时分复用信号。所述的光网络单元的光信号是时分复用信号。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果将光码分复用编码解码器直接配置 在馈线光纤两端，对多路复用信号进行一样的频谱幅度编/解码处理，不需要为每个光网 络单元都配置一对光码分复用编码解码器；对现有的时分复用无源光网络结构兼容，对传 输的光信号透明，可以实现系统的平滑升级，且升级成本低。
图1为实施例的系统组成图。
具体实施例方式下面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，本实施例包括光线路终端1、馈线光纤2、远端节点3、和9个光网络 单元4-12，而光线路终端1包括第一光分路器101、第一光码分复用编码解码器102-104、和 光收发模块105-107，光收发模块105包括终端光源1051、第一调制器1052、第一光环行器 1053和光探测器IOM ；远端节点3包括第二光分路器301、远端节点光码分复用/解码器 302-304、和光分路器305-307 ；光网络单元4包括网络光源401、第二调制器402、光网络单 元光探测器403、第二光环行器404。其中光收发模块105的输出输入端和第一光码分复用 编码解码器102相连传输三路时分复用信息，光收发模块106的输出输入端和第一光码分 复用编码解码器103相连传输三路时分复用信息，光收发模块107的输出输入端和第一光 码分复用编码解码器104相连传输三路时分复用信息，第一光码分复用编码解码器102、第一光码分复用编码解码器103和第一光码分复用编码解码器104分别与第一光分路器101 相连分别传输各自频谱幅度编/解码的3路时分复用信息，第一光分路器通过馈线光纤2 与第二光分路器301相连传输整个无源光网络升级系统的信息，第二光分路器301分别和 第二光码分复用编码解码器302、第二光码分复用编码解码器303和第二光码分复用编码 解码器304相连传输分光后或耦合前的信息，第二光码分复用编码解码器302和光分路器 305相连传输解码后或编码前之包括光用户单元4-6的信息，第二光码分复用编码解码器 303和光分路器306相连传输解码后或编码前之包括光用户单元7-9的信息，第二光码分 复用编码解码器304和光分路器307相连传输解码后或编码前之包括光用户单元10-12 的信息，光分路器305分别和光网络单元4的输入输出端相连传输光网络单元4接收和发 射的信息、和光网络单元5的输入输出端相连传输光网络单元5接收或发射的信息、和光网 络单元6的输入输出端相连传输光网络单元6接收或发射的信息，光分路器306分别和光 网络单元7的输入输出端相连传输光网络单元7接收和发射的信息、和光网络单元8的输 入输出端相连传输光网络单元8接收或发射的信息、和光网络单元9的输入输出端相连传 输光网络单元9接收或发射的信息，光分路器307分别和光网络单元10的输入输出端相连 传输光网络单元10接收和发射的信息、和光网络单元11的输入输出端相连传输光网络单 元11接收或发射的信息、和光网络单元12的输入输出端相连传输光网络单元12接收或发 射的信息。光收发模块105的输出输入端在其内部和第一光分路器1053相连传输光收发 模块输出或输入的信息，第一光分路器1053和第一调制器1052相连传输三路下行时分复 用信号，第一调制器1052和终端光源1051相连，传输没有调制信号的宽带光，第一光分路 器1053和光线路路终端光探测器IOM相连传输三路上行时分复用信号。光网络单元4的 输入输出端在其内部和光网络用户光环行器404相连传输光网络用户接受或发射的信息， 第二光环行器404和光网络单元光探测器403相连传输单路下行时分复用信号，第二光环 行器404和第二调制器402相连传输单路上行时分复用信号，第二调制器402和网络光源 401相连传输没有调制信号的宽带光。本实施例涉及的上述时分复用无源光网络升级系统的传输方法，包括以下步骤当光线路终端向光网络单元传输三路异步时隙重叠的时分复用光信号时第一步，光收发模块105输出的三路时分复用光信号发送到光线路光码分复用编 码解码器102进行编码，得到经过相同频谱幅度编码的三路时分复用信息；所述的光码分复用编码解码器对光信号的频谱编码，不改变光信号时域脉冲形 状。第二步，将第一步得到的经过频谱幅度编码的三路时分复用信号传输到第一光分 路器101和来自光码分复用编码解码器103、光码分复用编码解码器104输出的不同频谱幅 度编码的三路时分复用信号进行耦合，得到三个光收发模块传输的时隙重叠的耦合在一起 的信息；所述的三个光收发模块输出的信号之间是同步信号，或者是异步信号。第三步，将第二步得到的三个光收发模块传输的时隙重叠的耦合在一起的信息经 馈线光纤2传输到远端节点3的第二光分路器301进行分光，得到耦合后再分光的信息；第四步，经第三步得到的分光后的三路信息一路传输给第二光码分复用编码解码 器302进行解码，得到只包括光网络用户4-6的三路时分复用信息；一路传输给第二光码分复用编码解码器303进行解码，得到只包括光网络用户7-9的三路时分复用信息；一路 传输给第二光码分复用编码解码器304进行解码，得到只包括光网络用户10-12的三路时 分复用信息。所述的光码分复用编码解码器对光信号的频谱编码，不改变光信号时域脉冲形 状。第五步，将第四步得到的经第二光码分复用编码解码器302解码后的三路时分复 用信号传输，经光分路器304分光后传输给与之相对应的三个光网络单元4-6 ；将第四步得 到的经第二光码分复用编码解码器303解码后的三路时分复用信号传输，经光分路器304 分光后传输给与之相对应的三个光网络单元7-9 ；将第四步得到的经第二光码分复用编码 解码器305解码后的三路时分复用信号传输，经光分路器304分光后传输给与之相对应的 三个光网络单元10-12。当光网络单元向光线路终端传输时分复用同步光信号时 第一步，经光分路器305传输的三个光网络单元4-6的单路时分复用光信号，发送 到第一光码分复用编码解码器302进行编码，得到经过相同频谱幅度编码的三路时分复用 fn息；所述的光码分复用编码解码器对光信号的频谱编码，不改变光信号时域脉冲形 状。第二步，将第一步得到的经过相同频谱幅度编码的三路路时分复用信号传输到第 一光分路器301和来自光线路终端光码分复用编/解码302、第一光码分复用编码解码器 303输出的三路时分复用信号进行耦合，得到9个光网络单元传输的耦合在一起的时隙重 叠的时分复用信息；所述的三个第一光码分复用编码解码器的信号之间是同步信号，或者是异步信 号。所述的三个第一光码分复用编码解码器的频谱幅度编码是正交或伪正交的。第三步，将第二步得到的经第一光分路器301耦合在一起的信息经馈线光纤2传 输到第一光分路器101进行分光，得到耦合后再分光的信息；第四步，经第三步得到的分光后的三路信息一路传输给第一光码分复用编码解码 器102进行频谱幅度解码，得到只包括光收发模块105的三路时分复用信息；一路传输给 第一光码分复用编码解码器103进行频谱幅度解码，得到只包括光收发模块106的三路时 分复用信息；一路传输给第一光码分复用编码解码器104进行频谱幅度解码，得到只包括 光收发模块107的三路时分复用信息；所述的光码分复用编码解码器对光信号的频谱编码，不改变光信号时域脉冲形 状。所述的三个第一光码分复用编码解码器的频谱幅度解码是正交或伪正交的。第五步，将第四步得到的经光线路终端光码分复用编解码器102解码后的三路时 分复用信号直接传输给光收发模块105 ；将第四步得到的经光线路终端光码分复用编解码 器103解码后的三路时分复用信号直接传输给光收发模块106将第四步得到的经光线路终 端光码分复用编解码器104解码后的三路时分复用信号直接传输给光收发模块107。所述的解码后的三路时分复用信号是时隙非重叠信息。
本实施例的优点将光码分复用编解码器直接配置在时分复用无源光网络的传输 馈线光纤的两端，直接对多路信号进行相同的频谱幅度编/解码处理，不需要对光收发模 块和光网络单元重新进行设计，同时对多个光收发模块或多个光分路器之间的信号没有同 步性要求，很容易将多个子时分复用无源光网络通过光码分复用编解码器连接在一起，对 光收发模块和光网络单元传输的信号格式透明(不关心时隙信息和速率信息)，因此可以 实现系统的透明扩容和平滑升级。
权利要求
1.一种时分复用无源光网络升级系统，其特征在于，包括光线路终端、馈线光纤、远 端节点和若干光网络单元，其中光线路终端的输出端和输入端分别与馈线光纤的一端连 接并接收来自远端节点的待发送或待接收的光信号，远端节点分别与若干个光网络单元相 连并分配各路光信号或接受光网络单元的信号处理结果。
2.根据权利要求1所述的时分复用无源光网络升级系统，其特征是，所述的光线路终 端包括第一光分路器、若干个第一光码分复用编码解码器和若干个光收发模块，其中第 一光分路器分别和馈线光纤的一端以及第一光码分复用编码解码器连接并传输若干路经 过频谱幅度编码的上行复用信号，第一光码分复用编码解码器和光收发模块连接并传输编 码前或解码后的高速光信号。
3.根据权利要求2所述的时分复用无源光网络升级系统，其特征是，所述的光收发模 块由第一光环行器、终端光源、第一调制器和光探测器组成，其中第一光环行器分别与第 一调制器和第一光码分复用编码解码器连接并传输下行时分复用信号，第一光环行器和光 探测器连接并传输经过频谱幅度解码的上行时分复用信号。
4.根据权利要求1所述的时分复用无源光网络升级系统，其特征是，所述的远端节点 包括第二光分路器、第三光分路器和若干个第二光码分复用编码解码器，其中馈线光纤 和第二光分路器连接，第二光分路器再和第二光码分复用编码解码器连接，均传输若干路 经过频谱幅度编码的下行时分复用信号，第二光码分复用编码解码器和第三光分路器连接 传输经过频谱幅度解码的下行时分复用信号，第二光码分复用编码解码器和第二光分路器 连接传输经过频谱幅度编码的上行时分复用信号。
5.根据权利要求1所述的时分复用无源光网络升级系统，其特征是，所述的光网络单 元包括第二光环行器、网络光源、第二调制器和网络探测器，其中第二光环行器分别与 远端节点和网络探测器连接并传输经过频谱幅度编码的下行时分复用信号，网络光源和第 二调制器连接传输无信号的宽带光，第二调制器和第二光环行器连接并传输调制在宽带光 源上的光信号。
6.一种根据上述任一权利要求所述系统的传输方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，光收发模块的光信号或若干个光网络单元的光信号，发送到光码分复用编码 解码器进行编码，得到经过相同频谱幅度编码的多路复用信息；第二步，将第一步得到的经过正交频谱幅度编码的多路复用信号传输到第一光分路器 或者第二光分路器和来自其他光码分复用编码解码器输出的多路复用信号耦合，得到多个 光收发模块或者多个光分路器传输的经耦合的相同速率或不同速率的同步或异步信号；第三步，将第二步得到的第一光分路器或第二光分路器耦合起来的信息经馈线光纤传 输到第二光分路器或第一光分路器进行分光，得到耦合后再分光的信息；第四步，经第三步得到的分光后的信息传输给第二光码分复用编码解码器或第一光码 分复用编码解码器进行解码，得到只包括本目的光分路器或者本目的光收发模块的多路 复用信息；第五步，将第四步得到的解码后的多路复用信号传输，经光分路器后得到单路复用信 号传输给与之相对应的各个光网络单元，或者将解码后的多路复用信号直接传输给光收发 模块。
7.根据权利要求6所述的传输方法，其特征是，第一步中所述的光收发模块的光信号为多路时分复用信号；所述的若干个光网络单元的光信号为单路时分复用信号，两者时隙不重叠。
8.根据权利要求6所述的传输方法，其特征是，第一步中所述的相同频谱幅度编码，不 改变光信号时域脉冲形状。
全文摘要
一种光纤通信技术领域的时分复用无源光网络升级系统及其传输方法，包括光线路终端、馈线光纤、远端节点和若干光网络单元，光线路终端的输出端和输入端分别与馈线光纤的一端连接并接收来自远端节点的待发送或待接收的光信号，远端节点分别与若干个光网络单元相连并分配各路光信号或接受光网络单元的信号处理结果。本发明不需要为每个光网络单元都配置一对光码分复用编码解码器；对现有的时分复用无源光网络结构兼容，对传输的光信号透明，可以实现系统的平滑升级，且升级成本低。
文档编号H04B10/12GK102143413SQ20111007526
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者史杰, 周钊, 朱敏, 肖石林, 陈荷 申请人:上海交通大学