基于微波光子濾波的光接入網(wǎng)的拉曼抑制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光接入網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)領(lǐng)，具體地涉及一種基于微波光子濾波的光接入網(wǎng)的拉曼抑制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)信息化程度的不斷提高，IPTV、高清視頻、移動(dòng)多媒體、無(wú)線數(shù)據(jù)的回傳與前傳等新興業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，終端用戶對(duì)接入帶寬的需求越來(lái)越高。而作為“最后一公里”的用戶接入網(wǎng)(有線/無(wú)線)則發(fā)展較緩慢，直接影響了通信網(wǎng)絡(luò)所能提供的業(yè)務(wù)容量、質(zhì)量、速度以及網(wǎng)絡(luò)資源的開發(fā)和利用，成為制約全網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。與此同時(shí)，無(wú)線接入網(wǎng)(RAN1Rad1 access network)作為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商賴以生存的重要資產(chǎn)，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的興起，正面臨著前所未有的挑戰(zhàn):I)通過(guò)增強(qiáng)空中接口能力來(lái)提升RAN接入能力的方式，帶來(lái)高的能耗；2)高的RAN資本性支出(CAPEX, Capital Expenditure)和運(yùn)營(yíng)成本(OPEX,Operating Expense);3)用戶業(yè)務(wù)的潮汝效應(yīng)，導(dǎo)致低的基站利用率;4)用戶的接入流量和運(yùn)營(yíng)商的收入增幅嚴(yán)重不成比例。
[0003]波長(zhǎng)堆疊PON技術(shù)采用混合復(fù)用技術(shù)(WDM與TDM或WDM與Orthogonal 0FDM)，可滿足用戶對(duì)帶寬升級(jí)及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)成本收益最大化的目標(biāo)，被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)以及國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門/全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)論壇(ITU-T/FSAN)選為下一代PON主要技術(shù)方向。波長(zhǎng)堆疊PON系統(tǒng)與現(xiàn)有PON系統(tǒng)一樣，不同PON子系統(tǒng)內(nèi)部的吞吐量隨著用戶的特性變化而極大地改變，并隨著用戶群的特性呈現(xiàn)出“潮汐現(xiàn)象”，這一定程度上降低網(wǎng)絡(luò)資源利用率。同時(shí)，據(jù)NTT統(tǒng)計(jì)，從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，PON系統(tǒng)用戶已趨近飽和，未來(lái)發(fā)展需要更多新業(yè)務(wù)和基于波長(zhǎng)堆疊方式統(tǒng)一系統(tǒng)。因此，在波長(zhǎng)堆疊PON系統(tǒng)的構(gòu)架上，實(shí)現(xiàn)家庭、企業(yè)、無(wú)線等全業(yè)務(wù)接入是其發(fā)展的主流方向之一。
[0004]然而，在實(shí)際系統(tǒng)中，基于波長(zhǎng)堆疊PON的無(wú)線前傳與光融合接入網(wǎng)的下行傳輸，與傳統(tǒng)的PON業(yè)務(wù)如CATV共存時(shí)，系統(tǒng)下行信號(hào)帶來(lái)拉曼散射將會(huì)對(duì)CATV信號(hào)產(chǎn)生影響。同時(shí)，為了不影響傳統(tǒng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能，保持與以前鋪設(shè)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的兼容特性，下一代PON不能重復(fù)使用以前無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中的波長(zhǎng)O波段(0-band)、S-波段(S-band)、C波段(C-band)和L波段(L-band)中的大部分波長(zhǎng)資源都已經(jīng)分配出去。對(duì)于下一代光與無(wú)線混合接入網(wǎng)中的信號(hào)而言，其上下行波長(zhǎng)被安排在C波段和L波段中還未被使用的波長(zhǎng)。當(dāng)入纖光功率較大時(shí)，光纖的非線性效應(yīng)將會(huì)導(dǎo)致光與無(wú)線混合傳輸網(wǎng)絡(luò)中的波長(zhǎng)之間的相互影響，特別是光纖中的受激拉曼散射效應(yīng)(SRS,Stimulated Raman Scattering)，它會(huì)對(duì)相應(yīng)波長(zhǎng)上的功率和信號(hào)造成惡劣的影響。
[0005]經(jīng)前期文獻(xiàn)調(diào)研可知，華為股份有限公司的研究人員國(guó)際光纖信會(huì)議(OpticalFiber Communicat1n Conference，OFC)上發(fā)表了 “TWDM-P0N系統(tǒng)中的延時(shí)調(diào)制技術(shù)”(Delay Modulat1n for TffDM PONs)，通過(guò)電域編碼來(lái)減低堆疊TDM-P0N系統(tǒng)中存在的拉曼效應(yīng)對(duì)RF-Video信號(hào)波長(zhǎng)的影響。該方案雖能有效的解決拉曼效應(yīng)，但需要高速的電器件來(lái)進(jìn)行編解碼，一定程度上增加系統(tǒng)的成本;且該延遲調(diào)制改變了數(shù)據(jù)流中比特“I”的翻轉(zhuǎn)位置，從而在接收端對(duì)其進(jìn)行解調(diào)過(guò)程中需要對(duì)解調(diào)電路進(jìn)行修改以適應(yīng)延遲調(diào)制的信號(hào)特性。
[0006]又經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研可知，美國(guó)NEC實(shí)驗(yàn)的研究人員在OFC上發(fā)表了“面向下一代PON與CATV共存的lOGb/s系統(tǒng)的基于PSD控制的超過(guò)5dB拉曼散射噪聲抑制”("Beyond 5dBNonlinear Raman Crosstalk Reduct1n via PSD Control of 1Gb/s 00K in RF-VideoCoexistence Scenar1s for Next-Generat1n PON)，該論文主要是利用簡(jiǎn)單的電域?yàn)V波方法來(lái)解決TWDM-PON和RF-video之間由于受激拉曼所帶來(lái)的影響，該方案雖然能夠在一定程度上能夠抑制拉曼散射效應(yīng)，但是該方案以犧牲系統(tǒng)的接收靈敏度為代價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明專利的目的是針對(duì)現(xiàn)有接入網(wǎng)系統(tǒng)中的拉曼散射噪聲抑制方案的問(wèn)題，提供一種全光的基于微波光子濾波的光接入網(wǎng)的拉曼抑制系統(tǒng)。本發(fā)明下行發(fā)射光信號(hào)注入光纖前，先經(jīng)過(guò)一個(gè)微波光子濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的預(yù)失真，從而實(shí)現(xiàn)降低堆疊PON系統(tǒng)單元對(duì)已有系統(tǒng)單元的拉曼散射效應(yīng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)實(shí)施簡(jiǎn)單，僅需在光線路終端(OLT)添加一個(gè)級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體光放大器(SOA)或者反射式半導(dǎo)體光放大器(RSOA)，即可實(shí)現(xiàn)下行信號(hào)的放大和預(yù)處理;且不需要在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電域里做任何處理。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0009]基于微波光子濾波的光接入網(wǎng)的拉曼抑制系統(tǒng)，包括光線路終端、饋線式光纖、光遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、多個(gè)分布式光纖以及多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元。其中，光線路終端通過(guò)饋線式光纖連接至光遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，光遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)通過(guò)分布式光纖連接各光網(wǎng)絡(luò)單元。
[0010]光線路終端包括若干多個(gè)下行的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射模塊、若干多個(gè)上行數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)接收模塊、合波器、分波器和基于S0A/RS0A的級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體光放大器，其中:多個(gè)下行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射模塊均與下行數(shù)據(jù)發(fā)射模塊連接至合波器的輸入端連接，合波器的輸出端連接至第一光環(huán)行器的第I端口，第一光環(huán)行器的第2端口連接級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體光放大器以實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)的預(yù)失真和放大;上行數(shù)據(jù)接收模塊多個(gè)上行數(shù)據(jù)信號(hào)接收模塊與分波器的輸出端連接連接，分波器的輸入端連接至第一光環(huán)行器的第3端口，第一光環(huán)行器的第2端口連接級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體光放大器實(shí)現(xiàn)上行數(shù)據(jù)的接收；
[0011]光網(wǎng)絡(luò)單元包括光可調(diào)濾波器、第二光環(huán)行器、光電探測(cè)器和上行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射機(jī)，光可調(diào)濾波器的一端連第二接光環(huán)行器的第2端口，第二光環(huán)行器的第3端口輸出后連接光電探測(cè)器，從而完成下行信號(hào)的解調(diào);上行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射機(jī)通過(guò)光環(huán)行器的第I端口實(shí)現(xiàn)上行數(shù)據(jù)的發(fā)射。
[0012]優(yōu)選地，下行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射模塊按照調(diào)制格式分為外調(diào)制和直接調(diào)制兩種形式:
[0013]I)外調(diào)制發(fā)射模塊包括:下行連續(xù)光源CW、外調(diào)制器和下行數(shù)據(jù)信號(hào)。下行連續(xù)光源CW連接到外調(diào)制器作為下行光載波，下行數(shù)據(jù)信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)外調(diào)制器，通過(guò)偏置電壓，使外調(diào)制器工作在其傳輸曲線的線性區(qū)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)的發(fā)射。
[0014]其中，下行連續(xù)光源CW為分布布拉格反饋式DFB激光器或單波長(zhǎng)的垂直腔面發(fā)射激光器等CW光源;外調(diào)制器為馬赫增德爾調(diào)制或電致吸收調(diào)制器等高速率的外調(diào)制器；
[0015]2)直接調(diào)制發(fā)射模塊包括:直接調(diào)制激光器、行數(shù)據(jù)信號(hào)和偏置電路，直接調(diào)制激光器分別與偏置電路和行數(shù)據(jù)信號(hào)連接，實(shí)現(xiàn)將下行信號(hào)調(diào)制在光載波上，其中:通過(guò)偏置電路，使直接調(diào)制激光器工作在其傳輸曲線的線性區(qū)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)下行基于濾波器組的多載波調(diào)制數(shù)據(jù)的發(fā)射。
[0016]其中，直接調(diào)制激光器為啁啾管理的直接調(diào)制激光器(CML)，或者DFB激光器，或者VCSEL激光器，或者分布布拉格反射激光器(Distributed Bragg Reflector laser，DBR)等直接調(diào)制激光器等等；
[0017]優(yōu)選地，光線路終端中的合波器和分波器，為陣列波導(dǎo)光柵或其他無(wú)源/有源的波分復(fù)用和解復(fù)用器件；
[0018]優(yōu)選地，光線路終端中級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體光放大器，為SOA或者RSOA;
[0019]優(yōu)選地，基于S0A/RS0A的級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體光放大器，由放大器和相應(yīng)的偏置電路構(gòu)成，偏置電路用于控制S0A/RS0A級(jí)聯(lián)光放大器的工作狀態(tài)，使其工作在深度飽和狀態(tài)，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)下行信號(hào)的預(yù)失真和放大；
[0020]優(yōu)選地，光可調(diào)濾波器用于下行信號(hào)的波帶選擇；
[0021]優(yōu)選地，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)可以為1:N的光分路/合路器，或者光波復(fù)用器，其主要用于將下行信號(hào)通過(guò)分布式光纖分發(fā)給與之相連的各個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元；同時(shí)，不同光網(wǎng)絡(luò)單元的不同波長(zhǎng)的上行數(shù)據(jù)通過(guò)分布式光纖由合路器耦合，耦合后的上行數(shù)據(jù)通過(guò)饋線式光纖上傳到光線路終端進(jìn)行處理。
[0022]優(yōu)選地，上述的N取64、128、256或512。
[0023]優(yōu)選地，下行數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射模塊為M個(gè)，M取4、8或10。
[0024]優(yōu)選地，下行光電探測(cè)器，可以為PIN或者APD。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0026]本發(fā)明將基于半導(dǎo)體光放大器級(jí)聯(lián)器件設(shè)計(jì)在OLT端，并通過(guò)偏置電路來(lái)調(diào)節(jié)該級(jí)聯(lián)器件使其工作在深度飽和狀態(tài)，可以一方面利用光放大器的本身特性對(duì)下行信號(hào)進(jìn)行放大從而提高下行信號(hào)的入纖光功率;另一方面，充分利用級(jí)聯(lián)S0A/RS0A工作在深度飽和狀態(tài)時(shí)具有高通特性，即實(shí)現(xiàn)微波光子濾波器的功能，從而實(shí)現(xiàn)其全光的處理下行數(shù)據(jù)信號(hào)，濾掉其部分低頻成本，從而有效的實(shí)現(xiàn)下一代堆疊PON在實(shí)網(wǎng)系統(tǒng)中帶來(lái)的拉曼散射。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，采用級(jí)聯(lián)S0A/RS0A同時(shí)實(shí)現(xiàn)放大和微波光子濾波作用即實(shí)現(xiàn)一種器件的多種用途進(jìn)而降低系統(tǒng)成本；同時(shí)，僅需光上處理而電域不需要做任何高速電處理就可實(shí)現(xiàn)堆疊PON系統(tǒng)帶來(lái)的拉曼散射噪聲對(duì)已有或者未來(lái)接入網(wǎng)系統(tǒng)的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明專利中的基于微波光子濾波的光接入網(wǎng)的拉曼抑制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖2為本發(fā)明專利中的下行發(fā)射模塊的結(jié)構(gòu)原理圖，(a)外調(diào)制的發(fā)射模塊，(b)直接調(diào)制模塊；
[0029]圖3基于級(jí)聯(lián)S0A/RS0A工作在深度飽和狀態(tài)下的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面