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(shí)業(yè)界提出了幾種可能的候選方案：40GTDM-PON、TWDM-PON（時(shí)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(jí)成本和兼容性之后，國(guó)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(zhǎng)數(shù)量高達(dá)1000個(gè)，頻率間隔只有3GHz，每用戶上下行一對(duì)波長(zhǎng)用對(duì)稱帶寬1Gb/s。采用相干檢測(cè)，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(hào)共存，光譜靈活可變。可應(yīng)用于住宅區(qū)（波長(zhǎng)分開）、商務(wù)區(qū)（波長(zhǎng)綁定）和移動(dòng)回傳。

1.2工作原理由于波長(zhǎng)間隔只有3GHz，由此帶來了兩個(gè)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(zhǎng)信號(hào)？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(gè)種子激光器經(jīng)過邊帶調(diào)制產(chǎn)生10個(gè)間隔為3GHz的激光輸出，如果種子激光器的波長(zhǎng)發(fā)生漂移，則該組10個(gè)激光輸出同時(shí)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(jí)，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(zhǎng)的分離，采用相干檢測(cè)可以同時(shí)提取信號(hào)波長(zhǎng)及其信號(hào)，但是，相干檢測(cè)需要本振激光器，這會(huì)增加接入網(wǎng)成本。NSN科學(xué)家提出的獨(dú)特方案是成對(duì)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(hào)波長(zhǎng)及其信號(hào)，采用與該波長(zhǎng)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(gè)激光器同時(shí)完成了兩個(gè)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(hào)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(hào)處理有助于消除傳輸和系統(tǒng)的信號(hào)損傷。OLT側(cè)的光子集成中，每一個(gè)種子激光器通過邊帶調(diào)制產(chǎn)生一套調(diào)制波長(zhǎng)，數(shù)量n，如果有m個(gè)種子激光器，則可以提供m×n個(gè)通道，便于模塊化擴(kuò)展。接收時(shí)，種子激光用于一組上行波長(zhǎng)的本振。數(shù)據(jù)速率1Gbit/s和通道間隔1GHz時(shí)，需要采用高階調(diào)制方案，如DQPSK，包括FEC開銷，符號(hào)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(zhǎng)相于對(duì)下行波長(zhǎng)偏置1GHz。上行信號(hào)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(zhǎng)和本振波長(zhǎng)，允許頻偏±50MHz，即信號(hào)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(shí)并不嚴(yán)重，如果未來升級(jí)到5GBaud或10GBaud，線性畸變會(huì)嚴(yán)重起來，不過，相干檢測(cè)和電信號(hào)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(gè)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(gè)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(jí)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(jí)時(shí)更能體現(xiàn)“按需增長(zhǎng)”的優(yōu)勢(shì)，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(yǔ)

本文介紹了UDWDM-PON的方案、結(jié)構(gòu)、原理、集成設(shè)想、升級(jí)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(gè)下行波長(zhǎng)和1000個(gè)上行波長(zhǎng)，支持1000個(gè)用戶，每個(gè)用戶獨(dú)立使用一對(duì)波長(zhǎng)，速率千兆并具有每個(gè)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(guó)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