分光器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文范文

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1超密集波分復(fù)用接入網(wǎng)

2010年前后FSAN了NG-PON2白皮書，當(dāng)時業(yè)界提出了幾種可能的候選方案：40GTDM-PON、TWDM-PON（時分波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)）、OFDM-PON（正交頻分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)）、WDM-PON、UDWDM-PON等，綜合考慮升級成本和兼容性之后，國際標(biāo)準(zhǔn)組織選擇了TWDM-PON作為標(biāo)準(zhǔn)方案，其他方案不妨作為NG-PON3目標(biāo)[5]，以下主要介紹UDWDM-PON。

1.1結(jié)構(gòu)與特征諾西網(wǎng)絡(luò)（NSN）提出的UDWDM-PON方案最具有代表性，結(jié)構(gòu)如圖2所示[6-7]。C波段復(fù)用的波長數(shù)量高達(dá)1000個，頻率間隔只有3GHz，每用戶上下行一對波長用對稱帶寬1Gb/s。采用相干檢測，功率預(yù)算達(dá)43dB，可支持無源距離100km。支持現(xiàn)有光分配網(wǎng)（分光器而不是陣列波導(dǎo)光柵）、與GPON/XGPON和射頻電視信號共存，光譜靈活可變。可應(yīng)用于住宅區(qū)（波長分開）、商務(wù)區(qū)（波長綁定）和移動回傳。

1.2工作原理由于波長間隔只有3GHz，由此帶來了兩個問題，NSN提出了相應(yīng)的解決方案[6-7]。其一，如何產(chǎn)生密集多波長信號？NSN科學(xué)家提出的獨(dú)特方案是光傳輸組（OTG），如圖3所示。工作原理：一個種子激光器經(jīng)過邊帶調(diào)制產(chǎn)生10個間隔為3GHz的激光輸出，如果種子激光器的波長發(fā)生漂移，則該組10個激光輸出同時發(fā)生漂移，保持3GHz間隔不變。各相鄰OTG之間留有一定的保護(hù)帶，使得種子激光器的漂移不至于影響到相鄰激光輸出的交疊。該方案的好處是減少了激光器的數(shù)量，便于模塊化擴(kuò)展升級，符合接入網(wǎng)低成本要求。其二，一般解復(fù)用器或光濾波器很難滿足超密集波長的分離，采用相干檢測可以同時提取信號波長及其信號，但是，相干檢測需要本振激光器，這會增加接入網(wǎng)成本。NSN科學(xué)家提出的獨(dú)特方案是成對通道方法，如圖3所示。工作原理：以下行為例，ONU為了提取信號波長及其信號，采用與該波長偏置1GHz的上行激光器，它既作為本振激光，也作為上行光載波，一個激光器同時完成了兩個功能，降低了成本，符合接入網(wǎng)低成本的要求。

1.3光電集成設(shè)想U(xiǎn)DWDM-PON在接入網(wǎng)中的可行性，取決于光子集成和電信號處理，如圖4所示[7-8]。光子集成有助于降低成本和器件大小，電信號處理有助于消除傳輸和系統(tǒng)的信號損傷。OLT側(cè)的光子集成中，每一個種子激光器通過邊帶調(diào)制產(chǎn)生一套調(diào)制波長，數(shù)量n，如果有m個種子激光器，則可以提供m×n個通道，便于模塊化擴(kuò)展。接收時，種子激光用于一組上行波長的本振。數(shù)據(jù)速率1Gbit/s和通道間隔1GHz時，需要采用高階調(diào)制方案，如DQPSK，包括FEC開銷，符號速率為633MBaud。ONU側(cè)的光子集成中，包括外腔可調(diào)諧激光器（ECL），它既作為上行發(fā)射，也作為本振。上行波長相于對下行波長偏置1GHz。上行信號直接調(diào)制，而下行用它作為外差接收的本振，頻率差1GHz，不需要鎖相環(huán)來穩(wěn)定下行波長和本振波長，允許頻偏±50MHz，即信號和本振頻率范圍950to1050MHz，否則要重調(diào)本振，這有利于降低本振控制環(huán)路的要求。偏振分集接收和上行調(diào)制都集成進(jìn)來。

1.4傳輸損傷傳輸損傷包括線性和非線性畸變[12-14]。線性畸變?nèi)缟⑴c偏振模色散，在633MBaud和100km光纖傳輸時并不嚴(yán)重，如果未來升級到5GBaud或10GBaud，線性畸變會嚴(yán)重起來，不過，相干檢測和電信號處理可以消除該線性畸變。非線性畸變?nèi)缢牟ɑ祛l(FWM)等起主要作用。注意的是非線性畸變與功率有關(guān)，只有在OLT和第一個分光器之間都是全部上下行激光共纖傳輸?shù)模蔷€性最為嚴(yán)重。而在第一個分光器之后至ONU之間，光纖中的激光功率不是最高的，非線性不甚嚴(yán)重。

1.5兼容與升級采用相干通信技術(shù)，功率預(yù)算超過43dB或達(dá)到48.6dB[15]，使用分光器兼容現(xiàn)有光分配網(wǎng)，可以與EPON、GPON等共存。由于在UDWDM-PON中采用了OTG組的方法，可以通過增加OTG組的方法逐步增加帶寬，從而使得UDWDM-PON在升級時更能體現(xiàn)“按需增長”的優(yōu)勢，如圖5所示。因此，UDWDM-PON在用戶帶寬保證、容量匯聚能力、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍等方面顯示出優(yōu)越性和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2結(jié)束語

本文介紹了UDWDM-PON的方案、結(jié)構(gòu)、原理、集成設(shè)想、升級方式等，從中可以看出，NSN提出的UDWDM-PON可以在C波段密排1000個下行波長和1000個上行波長，支持1000個用戶，每個用戶獨(dú)立使用一對波長，速率千兆并具有每個用戶接入帶寬10Gb/s的潛力。使用分光器兼容現(xiàn)有光分配網(wǎng)，采用相干通信技術(shù)功率預(yù)算超過43dB。因此，UDWDM-PON在用戶帶寬保證、容量匯聚能力、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍等方面具有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

作者：胡衛(wèi)生鄭宏軍羅清龍單位：上海交通大學(xué)區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聊城大學(xué)山東省光通信科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室