光线路终端、光网络单元、光通信系统以及相应方法
【专利摘要】现有TWDM-PON中的ONU使用可调激光器，成本高。本发明提供了光线路终端、光网络单元、光通信系统以及相应方法，其中，该光线路终端包括双波长生成器(2)，分别对于被复用的多个不同波长的种子光信号，生成与该种子光信号对应的不同频率的第一光信号作为第一组光信号和第二光信号作为第二组光信号；多个下行调制模块(7)，分别对应于第一组光信号中的各第一光信号，将下行信息调制于各第一光信号上；耦合器(8)，将第二组光信号和被调制了下行信息的第一组光信号耦合在一起，并输出。而在光网络单元上，包括下行接收模块，对相应第一光信号进行检测，获得下行信息；以及上行调制模块，将上行信息调制于相应第二光信号上并输出。
【专利说明】光线路终端、光网络单元、光通信系统以及相应方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光网络，尤其涉及基于无源光网络的波分复用光网络。
【背景技术】
[0002]随着高级多媒体的广泛应用，例如3D电视、远程医疗服务、在线游戏，互动视频学习等应用的开发，对带宽的需求有了巨大的增长。下一代P0N2(NG-P0N2)作为长期演进的PON解决方案，正作为一个热点议题，由国际电信联盟电信部(ITU-T)和全业务接入网(Full Service Access Network,简称FSAN)所商讨。大多数的运营商希望NG-P0N2能够提供更大的带宽、更高的分光比(split ratio)、更长的传输距离以及更好的接入能力。目前，ITU-T和FSAN正在最终确定NG-P0N2的需求，以将可用带宽增加至40Gb/s速率。
[0003]在已经提出的技术方案中，TffDM-PON已被最近的FSAN会议所考虑作为对NG-P0N2的主要解决方案，其中，4个10G-P0N(XG-PON)被堆叠在一起并具有1: 64的分光比，这可以获得下行方向40Gbps与上行方向IOGGbps的聚合速率。在单个波长中，TWDM-PON重用了 XG-PON的下行复用以及上行接入技术、时隙颗粒度、多播能力、以及带宽分配机制。
[0004]但是，在TWDM-PON中，ONU发射机必须有能力将上行信息调制至四个上行波长中的任意一个波长上。ONU接收机也必须有能力从到四个下行波长中的任一个波长上检测出下行信息。因此，设计低成本的可调ONU成为了一个关键的技术问题。
[0005]目前，波长可调技术是现有的用于实现无色ONU的最佳方案，其中，一个可调光滤波器用于下行信号波长选择性，并且可调激光器用于上行信号发射机，如图1所示。具体地说，在下行方向，在光线路终端OLT中，四个下行波长被光栅AWG汇聚后(0LT中左部)，由环形器输出。经由光纤传输到远程节点RN，远程节点RN中的分光器将被复用的四个下行波长分为η路，其中每一路都带有四个下行波长的信号。分光器输出的一路复用信号达到光网络单元0NU1，该光网络单元ONUl是对应于波长λ I。其AWG和可调滤光器将对应于该ONUl的波长X1的信号从复用的四个下行波长的信号中选出，并提供给接收机Rx进行检测。而在上行方向，ONUl中的可调激光器将输出被调制了上行信号的波长为λ，χ的上行信号。该上行信号通过ONU中的AWG被提供至RN。RN中的分光器将各个ONU提供的不同波长的上行信号复用在一起，通过光纤发送回OLT。OLT中的环形器将上行信号发送负责选择各个上行波长的AWG，该AWG将每个上行波长分离并分别提供给相应的上行接收机Rx (0LT中下部)。
[0006]但是，可调激光器是非常昂贵的设备。特别是，当NG-P0N2需要支持大于1: 64的分光比时，需要至少64个ONU用户，那么可调激光器的总成本将成大大增加。由于可调激光器的成本昂贵，并且该高成本随着ONU数量的线性增加，限制了 TWDM-PON系统的部署和实施。因此，需要在TWDM-PON系统中设计低成本的可调0NU。
【发明内容】
[0007]本解决方案关注于设计TWDM-PON系统中的低成本ONU，并且同时保持传统的ODN(光分布网络)。本发明的基本构思包括以下几点中的任一个:
[0008]1.基于普通的单驱动的马赫-曾德(Mach-Zehnder)调制器设计新的双波长生成器,例如4个光源可以产生8个独立的波长。
[0009]2.使用低成本的马赫-曾德延迟干涉仪(MZDI)来将8个波长分为数量相同的两部分，一部分被用作种子光并从外部注入到普通的商用FP-LD之中以产生用于下行的光信号，另外一部分不被调制并且直接被发送给ONU以便作为上行信号的光载波，被上行信号调制。
[0010]3.远程节点具有分光器，与传统的ODN架构中的远程节点相同，使得该发明对传统的ODN架构具有兼容性。
[0011]4.在ONU中，基于单个可调的光选择模块选出所需波长，使用普通的光接收机，以及使用普通的ROSA来进行上行通信，实现低成本的可调0NU，而不需要使用可调激光器提供光信号以进行上行信号调制。
[0012]根据本发明的第一个基本的方面，提供了一种光线路终端，包括如下部件:
[0013]-第一阵列波导光栅，与所述双波长生成器相连，用于分别接收多个不同波长的种子光信号，将其汇聚，并提供给所述双波长生成器；
[0014]-双波长生成器，用于接收被复用的多个不同波长的种子光信号，并分别对于各种子光信号，生成与该种子光信号对应的不同频率的第一光信号作为第一组光信号和第二光信号作为第二组光信号；
[0015]-光分离器，用于将对应于各种子光信号的第一组光信号分离在一起，并将对应于各种子光信号的第二组光信号分离在一起；
[0016]-光选择器，用于从分离出的第一组光信号中分别选出各第一光信号；
[0017]-多个下行调制模块，分别对应于各第一光信号，将下行信息调制于所述第一光信号上，并回馈给所述光选择器；
[0018]所述光选择器将调制有下行信息的各第一光信号复用为第一组光信号；
[0019]-耦合器，用于将分离出的所述第二组光信号和被复用的、被调制了下行信息的所述第一组光信号I禹合在一起,并输出。
[0020]相应地，根据本发明第二个基本的方面，本发明还提供了一种光网络单元，包括如下部件:
[0021]-光选择模块,用于接收光信号,从中选择出对应于同一种子光信号的不同频率的第一组光信号中的第一光信号和第二组光信号中的第二光信号，并将所述第一和第二光信号相互分离开，其中，所述第一光信号被调制了下行信息；
[0022]-下行接收模块，用于对被分离出的所述第一光信号进行检测，获得所述下行信息；
[0023]-上行调制模块，用于将上行信息调制于被分离出的所述第二光信号上，并将被调制了上行信息的所述第二光信号反射回所述光选择模块以输出。
[0024]从系统的角度，本发明提供了一种光通信系统，包括:
[0025]-根据本发明的第一个方面所述的光线路终端；
[0026]-光分路器，与所述光线路终端相连；
[0027]-多个根据本发明第二个方面所述的光网络单元，分别与所述光分路器相连；[0028]所述光分路器将所述光线路终端提供的下行光信号分路给各光网络单元。
[0029]在本发明的以上方面中，通过在OLT中产生可调的上行波长并提供给0NU，将系统复杂性转移至OLT中，在ONU中去除了波长管理，避免使用可调激光器，有效减少了 ONU的成本。并且，相应地对波长或ONU的大量增加提供了可量测性，即在需要增加波长时，改进OLT即可同时实现上下行波长的增加；因而在需要增加ONU时，不会造成系统成本的激增。
[0030]根据一个优选的实施方式，所述双波长生成器包括输入端口，并联的第一支路、第二支路，和输出端口，所述输入端口将输入的种子光信号按一定分光比划分到所述第一支路和所述第二支路，并且，经过所述第一支路和第二支路的信号相叠加并通过所述输出端口输出，
[0031]其中，所述第一支路包括一个马赫-曾德调制器，所述马赫-曾德调制器接收一定频率的射频信号和一定幅值的偏置电压，使得该马赫-曾德调制器输出所述种子光信号以及与所述种子光信号频率间隔均为两倍该一定频率的二阶边带信号；
[0032]所述第二支路包括一段波导，并且具有一个相位调制器，所述相位调制器将调节第二支路上的所述种子光信号，使得相位反向；
[0033]所述第一支路和所述第二支路分别提供的、相位反向的所述种子光信号至少部分地相互抵消，且所述二阶边带信号作为所述第一和第二光信号通过所述输出端口输出。
[0034]该实施方式提供了所述双波长生成器的一种具体的实现方式。
[0035]根据一个进一步的实施方式，该第一支路与该第二支路的分光比为80: 20，且该马赫-曾德调制器输出的、所述种子光信号与所述二阶边带信号的幅值相同。在该实施方式中，双波长生成器能够将种子光信号抵消在一个低能量等级，保证输出的二阶边带的功率满足调制和传输需求。
[0036]根据一个进一步的实施方式，所述射频信号的频率为12.5GHz。12.5GHz的射频信号频率能够产生频率间隔为IOOGHz的各上行光信号和频率间隔为IOOGHz的各下行光信号，符合TWDM-PON的需求。
[0037]根据一个优选的实施方式，所述光分离器包括:
[0038]-马赫-曾德延迟干涉仪，具有一个输入端口和两个输出端，其中，
[0039]第一输出端耦接至所述光选择器，该第一输出端的传输频谱的峰分别匹配各第一光信号的波长；
[0040]第二输出端耦接至所述耦合器，该第二输出端的传输频谱的峰分别匹配和各第二光信号的波长。
[0041]该实施方式提供了所述光分离器的一种具体的实现方式。
[0042]根据一个优选的实施方式，所述下行调制模块包括法布里-珀罗激光器，所述光选择器包括第二阵列波导光栅，且所述光分离器、所述第二阵列波导光栅以及所述耦合器之间连接有:
[0043]-第一环形器，将所述光分离器提供的、被分离出的各第一光信号提供给所述第二阵列波导光栅，并将通过所述第二阵列波导光栅所复用的、反射回的调制有下行信息的各第一光信号提供给所述耦合器。
[0044]在该实施方式中，使用成本较低的法布里-珀罗激光器完成调制功能，成本较低。
[0045]根据一个优选的实施方式，在所述双波长生成器与所述光分离器之间还连接有:解偏器，用于去除所述各第一和第二光信号的偏振状态。
[0046]在该优选的实施方式中，由于解偏器消除了传统注入锁模的偏振依赖性，所以FP-LD可以被用于调制数据率高达lOGb/s的下行数据，提高了通信性能。。
[0047]根据一个优选的实施方式，该光线路终端还包括:
[0048]-上行接收模块；
[0049]-第二环形器，连接到所述耦合器、所述光线路终端的输出端口和所述上行接收模块，将所述耦合器耦合信号提供给该输出端口输出，并将该输出端口接收的上行信号提供给所述上行接收模块。
[0050]该实施方式提供了针对上行接收部分的功能结构。
[0051 ] 在ONU中，优选地，所述光选择模块包括:
[0052]-可调光滤波器，用于从所接收的第一组光信号和第二组光信号中滤出对应于同一种子光信号的所述第一和第二光信号，
[0053]所述可调光滤波器能够被调节与多个不同的种子光信号中的任一个所匹配。
[0054]该实施方式提供了 ONU对多波长的支持。
[0055]优选地，所述上行调制模块还将所述第二光信号放大，所述上行调制模块包括反射式半导体光放大器。
[0056]由于OLT提供了上行光信号，所以ONU可以采用成本很低的反射式半导体光放大器(RSOA)来对该上行光信号进行放大和调制，降低了 ONU成本。
[0057]从方法的角度，本发明的第四个方面提供了一种光通信中的发送下行信号的方法，包括如下步骤:
[0058]-接收被复用的多个不同波长的种子光信号,并分别对于各种子光信号,生成与该种子光信号对应的不同波长的第一光信号作为第一组光信号和第二光信号作为第二组光信号;
[0059]-将对应于各种子光信号的第一光信号分离在一起,并将对应于各种子光信号的第二光信号分离在一起；
[0060]-从分离出的对应于各种子光信号的第一组光信号中选出各个第一光信号；
[0061]-分别对应于各第一光信号，将下行信息调制于所述第一光信号上；
[0062]-将调制有下行信息的各第一光信号聚合为第一组光信号；
[0063]-将被分离出的所述第二组光信号和被复用的、被调制了下行信息的所述第一组光信号I禹合，并且输出。
[0064]相应地，本发明的第五个方面提供了一种光通信中的接收下行信号并发送上行信号的方法，包括如下步骤:
[0065]-接收光信号，从中选择对应于同一种子光信号的不同波长的第一组光信号中的第一光信号和第二组光信号中的第二光信号，并将所述第一和第二光信号相互分离开，其中，所述第一光信号被调制了下行信息；
[0066]-对被分离出的所述第一光信号进行检测，获得所述下行信息；
[0067]-将上行信息调制于被分离出的所述第二光信号上，并将被调制了上行信息的所述第二光信号反射回所述光选择模块以输出。【专利附图】
【附图说明】
[0068]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更加明显:
[0069]图1是现有的TWDM-PON的结构框图；
[0070]图2是根据本发明的一个实施方式的OLT的结构框图；
[0071]图3是根据本发明的一个实施方式的双波长生成器的示意图；
[0072]图4是根据本发明的一个实施方式的光分离器的示意图；
[0073]图5是图4所示的光分离器的传输频谱曲线以及光分离器的输入的频谱图；
[0074]图6是图4的光分离器的输出的频谱图；
[0075]图7示出了图3的OLT之中的多个光路位置处的光信号频谱；
[0076]图8是根据本发明的一个实施方式的ONU的结构框图；
[0077]图9是图8中的光选择模块的传输频谱曲线；
[0078]图10示出了图8的ONU之中的多个光路位置处的光信号频谱。
【具体实施方式】
[0079]如图2所示，本发明提供了一种光线路终端0LT，包括如下部件:
[0080]-第一阵列波导光栅11，用于分别接收多个不同波长的种子光信号λP λ 2, λ 3，λ 4，将其汇聚，并提供给双波长生成器12 ；
[0081]-双波长生成器12，用于接收被复用的多个不同波长的种子光信号X1,λ2，λ3，λ 4，并分别对于各种子光信号，生成与该种子光信号对应的不同频率的第一光信号作为第一组光信号和第二光信号作为第二组光信号；
[0082]-光分离器14,用于分离出第一组光信号c和第二组光信号d,分别从其两个输出端口输出；
[0083]-光选择器16,用于从分离出的第一组光信号c中分别选出各第一光信号；
[0084]-多个下行调制模块17(图2中仅示出一个)，分别对应于各第一光信号，将下行信息调制于所述第一光信号上，并回馈给所述光选择器16 ；
[0085]所述光选择器16将调制有下行信息的各第一光信号复用在一起成为第一组光信号e ；
[0086]-耦合器18，用于将分离出的第二组光信号d和被复用的、被调制了下行信息的第一组光信号e I禹合在一起,并输出。
[0087]如图8所示，本发明还提供了一种光网络单元0NU，包括如下部件:
[0088]-光选择模块21,用于接收光信号,从中选择出对应于同一种子光信号的不同频率的第一和第二光信号，并将所述第一和第二光信号相互分离开，其中，所述第一光信号被调制了下行信息；
[0089]-下行接收模块22，用于对被分离出的所述第一光信号进行检测，获得所述下行
信息；
[0090]-上行调制模块23，用于将上行信息调制于被分离出的所述第二光信号上，并将被调制了上行信息的所述第二光信号反射回所述光选择模块以输出。
[0091]下面将更加具体的描述根据本发明的光线路终端OLT和光网络单元ONU的结构与功能。在下面的实施方式中，以产生TWDM-PON所需的频谱间隔为IOOGHz的下行波长/频谱间隔为IOOGHz上行波长为例进行说明，可以理解，在其他所需波长的情况下，本发明可做适当的改变。
[0092]具有IOOGHz频谱间隔的4个连续波(CW)激光X1, λ 2，λ 3，A4作为种子光信号被输入光线路终端OLT之中，并且由第一阵列波导光栅11所汇聚在一起。第一阵列波导光栅11所输出的光信号频谱由图7 (a)所示，该4个CW激光被注入到双波长生成器12之中。
[0093]双波长生成器12接收被复用的四个不同波长的种子光信号X1, λ2，λ 3, λ4，并分别对于各种子光信号，生成与该种子光信号对应的不同频率的第一和第二光信号。
[0094]对于双波长生成器的一种实现方式，如图3所示，它使用一个普通的单驱动马赫-曾德调制器(MZM)以及一个低速相位调制器，它们分别被嵌入在一个马赫-曾德延迟干涉仪的两个支路上。上支路是单驱动马赫-曾德调制器，而下支路是一段光纤，且具有一个低速相位调制器被用于调节两个分支信号的相位差。马赫-曾德调制器具有独立控制的偏置控制，以实现最优性能以及独立的外部射频输入端口。
[0095]下面以四个种子光信号X1, λ2，λ3，λ 4中的一个种子光信号为例，对双波长的生成原理进行说明，可以理解，双波长生成器为每个种子光信号生成相应的第一和第二光信号。输入的光源(频率fs)以一定分光比，例如20: 80被分为两部分，并且馈送给两个支路。MZM由一个电时钟信号(频率:fKF)所驱动，该时钟信号被偏置于传输曲线的峰值处以抑制奇数边带。下分支的光纤段完全地透过光载波信号。
[0096]通过调节相位调制器以获得两个分支之间180度的相位差，并且控制电时钟信号的频率以及偏置电压的幅值为合适的值，由于相位相反、幅值相同，频率匕处的信号几乎可以被完全抵消。
[0097]基于这个设计，从单个种子激光，可以获得双波长的光信号，具有四倍频谱间隔(4fKF)，各自的频率是fs+2fKF(可称为第二光信号或右信道)与fs_2fKF (可称为第一光信号或左信道)，第一光信号和第二光信号可以被视作是独立的激光。考虑TWDM-PON的需要,fKF为12.5GHz,则为同一种子光信号所生成的第一光信号和第二光信号的频谱间隔是50GHz ；而由于各个种子光信号之间的频谱间隔是100GHz，所以产生的2x4 = 8个独立的波长λ 1L,λ 1Ε, λ 2L, λ 2Ε……，λ 4?，λ 4Ε的光信号频谱如图7 (b)所示，频谱间隔是50GHz。因此，使用四个光源就能够产生与50GHz的ITU-T的TWDM-PON网格所对齐的8个独立波长。其中，虚线所示的种子光信号X1, λ2，λ3，λ 4仅仅是为了表明其频率位置，实际上这些种子光信号已经被完全抵消或抵消至很低的光强度等级，不再会在通信中产生实质性地影响。
[0098]可以理解，双波长生成器也可以采用其他方式实现，例如采用两个级联的马赫-曾德调制器以及相应的控制/处理信号模块。本领域的一般技术人员能够使用其他的实现方式来实现双波长生成器的功能，本发明在此不再赘述。
[0099]接下来，所生成的聚合在一起的2x4 = 8个第一光信号和第二光信号被馈给一解偏器(cbpolarizer) 13，以将它们的极化状态(SoP)转变为伪随机极化。由于解偏器被用于消除了传统输入锁定的极化依赖性，并且源自连续波的外部注入的波长具有很好的相关特性，所以在调制第一光信号时，可以使用成本较低的FP-LD来调制速率高达lOGb/s的下行数据，这在下文中也将说明。可以理解，该解偏器是一种为了匹配FP-LD提高调制速率的优选的实现方式，它是可以省略的。[0100]之后,聚合在一起的第一光信号和第二光信号被送至光分离器14,该光分离器14将对应于各种子光信号的第一光信号λ 11；，λ 2L, λ 3L, λ 4Ij分离在一起，并将对应于各种子光信号的第二光信号λ 1Κ，λ 2Ε, λ 3Ε, λ 4Κ分离在一起。
[0101]在一个具体的实现中，一个光马赫-曾德延迟干涉仪(MZDI)被用于分离所生成的8个波长信号,形成各第一光信号λ 1L, λ 2L, λ 3L, λ 4L构成的第一组光信号和各第二光信号λ1κ，λ2Ε, λ3Ε, λ 4Κ构成的第二组光信号。图4示出了所设计的马赫-曾德延迟干涉仪的结构，它具有一个输入端口 IN和两个输出端OUTl和0UT2，MZDI的自由频谱范围应该是100GHz，且第一和第二输出端的频谱曲线偏移50GHz，因此，第一输出端OUTl的传输频谱的峰分别匹配各第一光信号的波长，如图5中实线的频谱曲线所示；第二输出端0UT2的传输频谱的峰分别匹配和各第二光信号的波长以及它的传输光谱，如图5中虚线的频谱曲线所示。这种MZDI可以使用商用的普通光纤来制作，成本很低，并且稳定性也可很好的控制。该干涉仪的第一输出端OUTl输出四个左信道(第一光信号)λ 1，λ 2L, λ 3L, λ4Ι；，如图6和图7(c)所不,第二输出端0UT2输出四个右信道(第二光信号)λ 1Κ，λ 2Ε, λ 3Ε, λ4κ，如图6和图7 (d)所示。
[0102]可以理解，该光分离器也可以有很多其他的实现方式，例如采用光栅来实现，本发明不再赘述。
[0103]光分离器14的第一输出端OUTl耦接至第一光环形器15，该第一光环形器四个左信道(第一光信号)λ λ 2L, λ 3L, λ 4L提供给光选择器16。光选择器16从分离在一起的四个第一光信号X1M λ 3L? λ 4L中分别选出各第一光信号作为四个独立信道，每一个波长被作为种子光并被外部注入到下行调制模块中。各下行调制模块分别对应于各第一光信号，图2仅示出了对应于第一光信号λ U的下行调制模块17。各下行调制模块将下行信息调制于第一光信号上，并回馈给光选择器16。在具体实现上，下行调制模块可以由普通的FP-LD来实现。外部注入锁定后的FP-LD由下行信号DL所调制。分别对四个第一光信号A1L，λ 2L? λ 3L? λ 4L，得到例如图7(e)所示的信号频谱。
[0104]光复用器16将调制有下行信息的各第一光信号复用在一起，提供给第一环路器
15。第一环路器15将该信号提供给稱合器18。
[0105]耦合器18将分离在一起的、未被调制的各第二光信号λ 1Ε, λ 2Ε, λ 3Ε, λ 4Ε和被复用的、被调制了下行信息的各第一光信号λ 11；，λ 2L, λ 3L, λ Λ稱合在一起，并通过第二环路器19输出。
[0106]OLT通过单个光纤连接至给远程节点RN，将耦合的未被调制的各第二光信号λ 1Κ，λ 2Ε? λ SE? λ ?和被复用的、被调制了下行信息的各第一光信号λ 1L，λ%，λ 3L? 发送给远程节点RN。
[0107]在远程节点RN处，如图8所示，分光器被用于将到来的下行光信号划分给各个0NU。因此本发明的实施方式支持传统的ODN架构，能够显著地降低实际实现的成本。图8详细地示出对应于λ&和λ 1Κ的0NU，其他ONU的结构是相同的，为了简要不再示出。
[0108]如图8所示，光网络单元ONU包括:
[0109]-光选择模块81,用于接收光信号,从中选择出对应于同一种子光信号的不同频率的第一和第二光信号，并将第一和第二光信号相互分离开，其中，第一光信号被调制了下行信息；[0110]-下行接收模块82，用于对被分离出的第一光信号进行检测，获得下行信息；
[0111]-上行调制模块83，用于将上行信息调制于被分离出的第二光信号上，并将被调制了上行信息的第二光信号反射回光选择模块以输出。
[0112]图9不出了光选择模块81的传输频谱曲线，第一输出端OUTl对应的传输频谱的峰值对应于λ μ而第二输出端0UT2对应的传输频谱的峰值对应λ 1RO则，第一输出端OUTl向下行接收模块82所提供的光信号如图10(a)所示，仅包括被调制了下行信号的第一光信号λ μ第二输出端0UT2向上行调制模块83所提供的光信号如图10(b)所示，包括未被调制任何信号的连续波的第二光信号λ1κ。
[0113]优选地，该光选择模块81是可调的，它能够被调节与多个不同的种子光信号中的任一个所匹配，即能够被调整输出与其他种子光信号对应的第一光信号和第二光信号。可以理解，这仅仅是优选的实施方式，在该ONU固定地对应的某个种子光信号波长的情况下，该光选择模块可以固定地选择出该种子光信号波长的左信道和右信道。
[0114]下行接收模块82对被该第一光信号λ &进行检测，获得下行信息，完成下行通信。下行接收的具体实现是本领域的一般技术人员所熟知的，在此不再赘述。
[0115]上行调制模块83优选地由反射式半导体光放大器(RSOA)来实现。使用RSOA来实现WDM-PON中的ONU已被确定为是很有前景的，这是因为它同时具有放大和调制的功能。在本发明中，商用的低成本RSOA能够用于调制2.5Gb/s的上行信号，具有20dB的小信号增益,3dB的保护输出功率，以及很低的前端因子反射(frontfactor reflectivity)。在上行信号调制后得到的第二信道波长如图10(c)所示，该调制波长能够发送回0LT。在本发明中，下行和上行信号使用不同的载波波长，因此对后端反射(back-reflection)具有更强的容忍度，而后端反射是单光纤馈送方案中的一个主要的劣化效应。另外，相对于传统的下行载波重用方案，由于右信道(第二光信号)是未被调制的连续光波，这能够有效地提高上行传输性能。
[0116]之后，在OLT中，第二环路器19将上行信号传递给上行接收模块。上行接收模块包括一个阵列波导光栅20以及各个上行接收机21、阵列波导光栅20将各个不同波长的上行的第二光信号分离出来，分别提供给相应的上行接收机21进行检测。该过程与现有技术比较类似，在此不再赘述。
[0117]在本发明的实施方式中，普通的低成本RSOA被用作可调的发射机，省去了 ONU中的昂贵的可调激光器，因此ONU的成本可以被大大地降低。为了进一步降低OLT的成本，在本发明的实施方式中，lOGb/s的下行发射机可以使用由相关种子光锁定的外部注入FP-LD来实现，省去昂贵的lOGb/s的DFB激光器。在本发明的实施方式中，系统的复杂性一定程度上位于OLT之中，需要增加一个额外的双波长产生器、一个解偏器、一个100GHz频谱间隔的AWG、一个MZD1、一个耦合器以及一个环路器。
[0118]下表列出了现有方案构成的TWDM-PON网络的成本和本发明的实施方式构成的PON网络的成本比较，其中该网络包括一个OLT和64个0NU。该比较所基于的部件都是商业可用的器件。
[0119]表I
[0120]
【权利要求】
1.一种光线路终端，包括如下部件: -第一阵列波导光栅(11)，用于分别接收多个不同波长的种子光信号，将其汇聚，并提供给双波长生成器； -双波长生成器，用于接收被复用的多个不同波长的种子光信号，并分别对于各种子光信号，生成与该种子光信号对应的不同频率的第一和第二光信号； -光分离器，用于分离各第一光信号作为第一组光信号和各第二光信号作为第二组光信号，将对应于各种子光信号的第一组光信号和第二组光信号复用分别从其两个输出端口输出； -光选择器，用于从第一组光信号中分别选出各第一光信号； -多个下行调制模块，分别对应于各第一光信号，将下行信息调制于所述第一光信号上，并回馈给所述光选择器； 所述光选择器将调制有下行信息的各第一光信号复用在一起作为第一组光信号； -耦合器，用于将所述第二组光信号和被复用的、被调制了下行信息的所述第一组光信号率禹合在一起，并输出。
2.根据权利要求1所述的光线路终端，其特征在于，所述双波长生成器包括输入端口，并联的第一支路、第二支 路，和输出端口，所述输入端口将输入的种子光信号按一定分光比划分到所述第一支路和所述第二支路，并且，经过所述第一支路和第二支路的信号相干涉后并通过所述输出端口输出， 其中，所述第一支路包括一个马赫-曾德调制器，所述马赫-曾德调制器接收一定频率的射频信号和一定幅值的偏置电压，使得该马赫-曾德调制器输出所述种子光信号以及与所述种子光信号频率间隔均为两倍该一定频率的二阶边带信号； 所述第二支路包括一段波导，并且具有一个相位调制器，所述相位调制器用于调节该第二支路上的所述种子光信号的相位，使得该相位与原相位相反； 所述第一支路和所述第二支路分别提供的、相位反向的所述种子光信号近似完全相互抵消，且所述二阶边带信号作为所述第一和第二光信号通过所述输出端口输出。
3.根据权利要求1所述的光线路终端，其特征在于，该第一支路与该第二支路的分光比为80: 20，所述射频信号的频率为12.5GHz，且该马赫-曾德调制器输出的、所述种子光信号与所述二阶边带信号的幅值相同。
4.根据权利要求1所述的光线路终端，其特征在于，所述光分离器包括: -马赫-曾德延迟干涉仪，具有一个输入端口和两个输出端，其中， 第一输出端耦接至所述光选择器，该第一输出端的传输频谱的中心波长分别匹配各第一光信号的波长； 第二输出端耦接至所述耦合器，该第二输出端的传输频谱的中心波长分别匹配和各第二光信号的波长。
5.根据权利要求1所述的光线路终端，其特征在于，所述下行调制模块包括法布里-珀罗激光器，所述光选择器包括第二阵列波导光栅，且所述光分离器、所述第二阵列波导光栅以及所述耦合器之间连接有: -第一环形器，将所述光分离器提供的、被分离出的各第一光信号提供给所述第二阵列波导光栅，并将通过所述第二阵列波导光栅所复用的、反射回的调制有下行信息的各第一光信号提供给所述耦合器。
6.根据权利要求1或5所述的光线路终端，其特征在于，在所述双波长生成器与所述光分离器之间还连接有: -解偏器，用于去除所述各第一和第二光信号的偏振状态。
7.根据权利要求1所述的光线路终端，其特征在于，还包括: -上行接收模块； -第二环形器，连接到所述耦合器、所述光线路终端的输出端口和所述上行接收模块，将所述耦合器耦合信号提供给该输出端口输出，并将该输出端口接收的上行信号提供给所述上行接收模块。
8.一种光网络单元，包括如下部件: -光选择模块，用于接收光信号，从中选择出对应于同一种子光信号的、不同频率的第一组光信号中的第一光信号和第二组光信号中的第二光信号，并将所述第一和第二光信号相互分离开，其中，所述第一光信号被调制了下行信息； -下行接收模块，用于 对被分离出的所述第一光信号进行检测，获得所述下行信息； -上行调制模块，用于将上行信息调制于被分离出的所述第二光信号上，并将被调制了上行信息的所述第二光信号反射回所述光选择模块以输出。
9.根据权利要求8所述的光网络单元，其特征在于，所述光选择模块包括: -可调光滤波器，用于从所接收的光信号中滤出对应于同一种子光信号的所述第一和第二光信号， 所述可调光滤波器能够被调节与多个不同的种子光信号中的任一个所匹配。
10.根据权利要求8所述的光网络单元，其特征在于，所述上行调制模块还将所述第二光信号放大， 所述上行调制模块包括反射式半导体光放大器。
11.一种光通信系统，包括: -根据权利要求1-7中任一项所述的光线路终端； -光分路器，与所述光线路终端相连； -多个根据权利要求9-10中任一项所述的光网络单元，分别与所述光分路器相连； 所述光分路器将所述光线路终端提供的下行光信号分路给各光网络单元。
12.一种光通信中的发送下行信号的方法，包括如下步骤: -接收被复用的多个不同波长的种子光信号，并分别对于各种子光信号，生成与该种子光信号对应的不同波长的第一光信号作为第一组光信号和第二光信号作为第二组光信号; -将对应于各种子光信号的第一组光信号复用在一起，并将对应于各种子光信号的第二组光信号复用在一起； -从对应于各种子光信号的第一组光信号中选出各个第一光信号； -分别对应于各第一光信号，将下行信息调制于所述第一光信号上； -将调制有下行信息的各第一光信号复用为第一组光信号； -将复用在一起的所述第二组光信号和被复用的、被调制了下行信息的所述第一组光信号耦合，并且输出。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在分离所述第一组和第二组光信号之前，对所述第一组和第二组光信号进行解偏，去除所述第一组和第二组光信号的偏振状态。
14.一种光通信中的接收下行信号并发送上行信号的方法，包括如下步骤: -接收光信号，从中选择对应于同一种子光信号的不同波长的第一组光信号中的第一光信号和第二组光信号中的第二光信号，并将所述第一和第二光信号相互分离开，其中，所述第一光信号被调制了下行信息； -对被分离出的所述第一光信号进行检测，获得所述下行信息； -将上行信息调制于被分离出的所述第二光信号上，并将被调制了上行信息的所述第二光信号反射回所述光选择模块以输出。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在输出所述第二光信号之前还对所述第二光信号进行放大。
【文档编号】H04Q11/00GK103973388SQ201310032607
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月28日 优先权日:2013年1月28日
【发明者】昌庆江, 高震森, 桂林, 牟宏谦, 肖司淼 申请人:上海贝尔股份有限公司