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CN101127571A - 一种wdm-pon系统共享的公共光源及光源共享的方法 - Google Patents

一种wdm-pon系统共享的公共光源及光源共享的方法 Download PDF

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CN101127571A
CN101127571A CNA2006100621252A CN200610062125A CN101127571A CN 101127571 A CN101127571 A CN 101127571A CN A2006100621252 A CNA2006100621252 A CN A2006100621252A CN 200610062125 A CN200610062125 A CN 200610062125A CN 101127571 A CN101127571 A CN 101127571A
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wdm
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pon system
wide
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林华枫
江涛
赵峻
卫国
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Huawei Technologies Co Ltd
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Huawei Technologies Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种波分复用无源光网络WDM－PON系统共享的公共光源，所述的光源包括：宽谱光源，用来产生宽谱光后输出到光分支器；光分支器，用来将来自所述宽谱光源的宽谱光分成多份相同的宽谱光，为多个波分复用无源光网络WDM－PON系统提供宽谱光。本发明克服现有技术的不足，采用由宽谱光源产生宽谱光后经过光带通滤波器滤波，然后经过放大器放大后输入分支器，由分支器分成多份相同的宽谱光源后输出到各个WDM－PON系统的技术方案，提供了一种WDM－PON的低成本光源解决方案，降低了WDM－PON的应用成本；此外，采用本发明的公共光源的WDM－PON系统的同步和调度机制简单，有利于系统的实现和应用。

Description

一种WDM-PON系统共享的公共光源及光源共享的方法
技术领域
本发明涉及波分复用无源光网络(WDM-PON)技术领域，具体来说，涉及到WDM-PON中的光源的技术。
背景技术
随着用户对大数据量业务的需求的增加，如高清晰度数字电视(HDTV，High-definition digital television)、视频点播(VoD，Video on Demand)等，用户宽带接入的带宽需求将达到100Mbps甚至更高，用现有的xDSL(数字用户线)、HFC(Hybrid Fiber-Coax，混合光纤同轴网)、LAN(Local AreaNetwork，局域网)接入方式将无法满足要求。
另一方面，随着光纤通信技术的日益成熟，光纤、光器件等成本的大幅下降，光纤因其巨大的带宽容量得到越来越多的电信运营商的青睐，用光纤铺设接入网的需求迅速增长。
在光纤接入网中，尤其以无源光网络(PON)为热点，无源光网络是一种是既满足新业务带宽需求，又经济、运维简单方便的用户接入网。PON的网络结构如图1所示，包括位于中心局(central office)的光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)，一个光分配网(ODN，Optical Distribution Network)和许多的光网络单元(ONU，Optical Network Unit)。根据具体实现的不同，PON可以分为基于ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式)的ATM-PON、基于以太网的EPON(Ethernet PON)、具有千兆比特速率的GPON、采用波分复用的WDM-PON、采用CDMA的OCMDA-PON。
波分复用系统(WDM-PON)由于其巨大的带宽容量、类似点对点通信的信息安全性、简单地网络结构等优点引起了广泛关注，但是WDM-PON网络对激光源、调制器、阵列波导光栅(AWG，Array Wavelength Grating)等要求很高，成本一直居高不下，成为阻碍其推广应用的瓶颈。
为了降低WDM-PON系统的光源成本，同时为了实现ONU的无色化即与具体波长无关，目前一种比较主流解决方案是采用宽谱光源和锁波光源，如图2所示，中心局有两个宽谱光源，分别为宽谱光源1和宽谱光源2，这两者之间满足复用/解复用器的FSR(Free Spectrum Range自由频谱范围)关系，这两个宽谱光源经过复用/解复用器的谱线分割功能之后，分别为各个锁波光源提供种子光源；其中宽谱光源1为OLT上的各个下行锁波光源提供种子光源，而宽谱光源2为各个ONU的上行锁波光源提供种子光源。其中的锁波光源可以为反射型半导体光放大器(RSOA)或注入锁定F-PLD。
在实际应用中，由于宽谱光源的功率比较小，需要光放大器对宽谱光源的光功率进行放大，满足锁波光源的最小入射光功率要求，从而引起成本上的上升。此外，这两个宽谱光源及光放大器只局限于同一个WDM-PON网络共享，因此共享度不高。
为了实现低成本的WDM-PON系统，现有技术中还采用一种可调激光器的技术方案，可调激光器的WDM-PON系统如图3所示，ONU上的数据控制中心识别接收到的下行数据是波长控制报文还是下行用户数据，如果收到来自OLT的波长控制报文，则通过波长控制中心把可调谐光发射模块的发射波长调整到波长控制报文中指定的波长上，从而实现ONU的无色化。
上述方案中的可调激光器由于需要温控、波长校准装置等附辅设备，因此其成本下降并不明显。
为了进一步提高光源的共享度，从而降低光源成本，现有技术中还有一种采用波分复用与时分复用(TDM)结合的多波长激光器的光源解决方案，如图4所示。在该解决方案中，WDM-TDM多波长激光器按照时分的方式不断地产生不同波长的激光，然后经过分支放大后，为各个WDM-PON的外部调制器提供激光源，外部调制器必须根据WDM-TDM多波长激光器的波长变化，在不同的时间把不同用户的数据调制进去。
这种解决方案需要严格的同步机制和复杂的复用调度机制，而且由于不同的波长是以TDM的方式共用一个多波长激光器，对多波长激光器的切换时间要求很高，导致多波长激光器成本昂贵，另外，随着用户数即波长数和用户带宽需求的增加，多波长激光器终将无法满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种WDM-PON系统共享的光源及光源共享的方法，以解决通过一个公共光源为多个WDM-PON系统提供光源的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种波分复用无源光网络WDM-PON系统共享的公共光源，所述的光源包括：
宽谱光源，用来产生宽谱光后输出到光分支器；
光分支器，用来将来自所述宽谱光源的宽谱光分成多份相同的宽谱光，为多个WDM-PON系统提供宽谱光。
其中所述的光源还包括：
光放大器，用来对所述的宽谱光进行光放大。
其中所述的光源还包括：
光带通滤波器，用来对所述的宽谱光源产生的宽谱光进行滤波。
其中所述的光源还包括：
备份光源，在所述的宽谱光源故障时，替代所述的宽谱光源产生宽谱光。
本发明还提供了一种WDM-PON系统共享公共光源的方法，所述的方法包括如下步骤：
a、宽谱光源产生宽谱光，并将所述的宽谱光输出到光分支器；
b、所述的光分支器接收到所述的宽谱光后，将其分成多份相同的宽谱光，输出到多个WDM-PON系统；
c、所述多个WDM-PON系统利用接收到的所述宽谱光完成数据的发送。
其中所述的方法还包括：
光放大器对所述的宽谱光进行光功率放大。
其中步骤c具体包括：
所述的WDM-PON系统的光线路终端对接收到的所述的宽谱光进行谱分割，得到不同波长的激光，并将下行数据调制到所述不同波长的激光中发送给所述WDM-PON系统的光网络单元，完成下行数据的发送；
或者，所述的WDM-PON系统的光纤分配网对接收到的所述的宽谱光进行谱分割，并把分割得到的不同波长的激光传输给不同的光网络单元，所述光网络单元的激光器对接收到的激光进行注入锁定或反射放大后产生激光，同时把上行数据调制到所述注入锁定或反射放大后产生的激光中，并把调制后的激光发送给所述WDM-PON系统的光线路终端，完成上行数据的发送。
其中步骤c还包括：
所述的WDM-PON系统接收到所述的宽谱光后，对其进行光放大，然后进行所述的谱分割。
本发明还提供了一种共享公共光源的WDM-PON系统组成的系统，所述的系统包括：
上行公共光源，用来产生宽谱光后经光分支器分成多份相同的宽谱光输出到多个WDM-PON系统，供所述的多个WDM-PON系统进行谱分割后产生发送所述的多个WDM-PON系统的光网络单元的上行数据所需的激光；
下行公共光源，用来产生宽谱光后经光分支器分成多份相同的宽谱光输出到多个WDM-PON系统，用来供所述的多个WDM-PON系统进行谱分割后产生发送所述的多个WDM-PON系统的光线路终端的下行数据所需的激光。
其中，所述的上行公共光源的宽谱光源和所述的下行公共光源的宽谱光源满足阵列波导光栅AWG的自由频谱范围FSR的周期性特性。
本发明克服现有技术的不足，采用由宽谱光源产生宽谱光后经过光带通滤波器滤波，然后经过放大器放大后输入分支器，由分支器分成多份相同的宽谱光源后输出到各个WDM-PON系统的技术方案，提供了一种WDM-PON的低成本光源解决方案，降低了WDM-PON的应用成本；此外，采用本发明的公共光源的WDM-PON系统的同步和调度机制简单，有利于系统的实现和应用。
附图说明
图1为PON系统结构图；
图2为现有技术中采用宽谱光源的WDM-PON的系统图；
图3为现有技术中采用可调光源的WDM-PON的系统图；
图4为现有技术中采用波分复用与时分复用结合的多波长激光器的WDM-PON系统图；
图5为本发明实施例所述的公共光源的系统图；
图6为本发明实施例所述的采用两级分支的公共光源的系统图；
图7为本发明实施例所述的采用公共光源的WDM-PON系统图。
具体实施方式
本发明的基本原理是由公共光源同时为多个WDM-PON系统提供光源，宽谱光源产生宽谱光后经过光带通滤波器滤波，然后经过放大器放大后输入分支器，由分支器分成多份相同的宽谱光源后输出到各个WDM-PON系统。
以下结合附图和具体实施例进行详细说明。
本发明实施例的公共光源如图5所示，宽谱光源产生的宽谱光经过光带通滤波器后，经过光放大器的放大，然后通过分支器，分成N份相同的宽谱光源，输出送给各个WDM-PON使用。在公共光源中，为了预防宽谱光源故障而影响通信，还设计了一个备份光源，当宽谱光源故障时，备份光源开始工作，通过耦合器耦合到光带通滤波器，完成宽谱光源的功能。
当然公共光源的分支不仅限于一级，也可以采用多级分支的办法进一步提高公共光源的共享程度，如图6所示的一种采用两级分支的公共光源。
在上述公共光源中宽谱光源可以是发光二极管LED(light emittingdiode)、超冷光发光二极管SLED(super-luminescent LED)或者放大自激发射激光器ASE(amplified spontaneous emission)。
在上述公共光源中，光放大器可以是掺饵光纤放大器EDFA(erbium-doped fiber amplifier)、半导体放大器SOA(semiconductoroptical amplifier)或者拉曼放大器。
在上述公共光源中，输入到各个WDM-PON中的宽谱光源的谱分割可用AWG(array waveguide grating，阵列波导光栅)来实现，经过AWG的谱线分割，宽谱光源将被分割成波长分别为λ1，......，λn的窄带激光，波长间隔由AWG的通道间隔确定。
在上述公共光源中，放大过后的宽谱光源经过分支器分成N份功率较小的宽谱光源后，为了确保足够远的传输距离及足够大的注入功率，在进入各个WDM-PON系统进行谱分割之前，还可以再进行一次光放大。
利用上述公共光源，可以构成一个简单、低成本的WDM-PON系统，如图7所示。在该系统中，有两个公共光源。一个为下行公共光源，用于为各个WDM-PON系统的OLT提供下行宽谱光源，经过谱分割后，将得到波长为λ1，λ2，…λn激光，然后经过调制器阵列，把用户的数据调制到波长为λ1，λ2，…λn的激光中并发送到各个ONU中，承载了用户数据的下行光经过ODN传输到各个ONU的接收器，从而完成下行数据的传输。
另一个为上行公共光源，该光源将为WDM-PON系统中位于用户侧的ONU提供上行光源，该宽谱光经过分支及放大后，通过耦合器及环形器，传输到远端结点的AWG，经过AWG的谱线分割后，将为各个ONU提供用于发送上行数据的激光。在图7的结构中，因为馈线光纤采用的是单纤并且远端结点上只有一个AWG，因此宽谱光源1和宽谱光源2要满足AWG的自由频谱范围FSR(Free Spectrum Range)的周期性特性。因此，经过AWG的谱线分割之后，各个ONU将分别接收到波长分别为λ1+FSR，......，λn+FSR的激光，经过ONU的环回调制之后，将通过ODN网络送回到OLT的上行接收模块，从而完成上行的数据传输。其中，ONU的环回调制的实现采用注入锁定法布里-珀罗激光器FP LD激光器(injection_locked FP LD)或者RSOA作为直接调制的激光器。关于注入锁定FP LD激光器的详细工作原理，请参考发明专利US2001/0004290和US2005/0163503，关于RSOA的详细工作原理，请参考发明专利US2005/0025484和US2006/0093360。
以下说明由本发明所述的公共光源构成的WDM-PON系统的工作流程：
传输下行数据时，宽谱光源2产生的宽谱光经过光带通滤波器滤波后输入到放大器进行放大，经放大后的宽谱光输入到分支器，分支器将输入的宽谱光分成多份相同的宽谱光，每一份宽谱光输入到一个WDM-PON的OLT中，各OLT将接受到的宽谱光进行放大后输入到谱分割器进行谱分割，将宽谱光分割成波长为λ1、λ2、…λn激光，然后经过调制器阵列，把各用户的下行单播数据分别调制到上述波长分别为λ1～λn的窄带激光中，承载了用户数据的下行光经过ODN传输到各个ONU的接收器，如图7所示，波长为λ1的激光传输到ONU1，波长为λ2的激光传输到ONU2中，……，波长为λn的激光传输到ONUn中，各ONU中的接收和环回调制模块完成对承载了该ONU用户的下行单播数据的光信号的光电转换及解调功能，恢复用户的下行单播数据，从而完成下行数据的传输。
传输上行数据时，宽谱光源1产生的宽谱光经过光带通滤波器滤波后输入到放大器进行放大，经放大后的宽谱光输入到分支器，分支器将输入的宽谱光分成多份相同的宽谱光，每一份宽谱光被输入到一个WDM-PON的OLT中，各OLT将接收到的宽谱光进行放大，然后经过耦合器和环形器传输到远端AWG进行谱分割，为各个ONU提供用于发送上行数据的波长分别为(λ1+FSR)、(λ2+FSR)、......、(λn+FSR)的激光。用户的上行单播数据调制到前述的激光中后，最后把承载了用户的上行单播数据的上行光输出到远端AWG，AWG从各ONU接收承载了各用户的上行单播数据的波长分别为(λ1+FSR)～(λn+FSR)光信号，然后把波长分别为(λ1+FSR)～(λn+FSR)光信号的复合成一个上行混合光，并传输给上述OLT的环形器，然后传输给OLT中的上行数据处理模块进行后续的处理。
OLT的上行数据处理模块接收到来自ODN的上行混合光后，经过复用解复器AWG，分离出波长分别为(λ1+FSR)～(λn+FSR)的光信号，并分别送到不同的光电转换和解调设备，恢复出各用户的上行数据。

Claims (10)

1.一种波分复用无源光网络WDM-PON系统共享的公共光源，其特征在于，所述的光源包括：
宽谱光源，用来产生宽谱光后输出到光分支器；
光分支器，用来将来自所述宽谱光源的宽谱光分成多份相同的宽谱光，为多个WDM-PON系统提供宽谱光。
2.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述的光源还包括：
光放大器，用来对所述的宽谱光进行光放大。
3.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述的光源还包括：
光带通滤波器，用来对所述的宽谱光源产生的宽谱光进行滤波。
4.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述的光源还包括：
备份光源，在所述的宽谱光源故障时，替代所述的宽谱光源产生宽谱光。
5.一种WDM-PON系统共享公共光源的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
a、宽谱光源产生宽谱光，并将所述的宽谱光输出到光分支器；
b、所述的光分支器接收到所述的宽谱光后，将其分成多份相同的宽谱光，输出到多个WDM-PON系统；
c、所述多个WDM-PON系统利用接收到的所述宽谱光完成数据的发送。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：
光放大器对所述的宽谱光进行光功率放大。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中步骤c具体包括：
所述的WDM-PON系统的光线路终端对接收到的所述的宽谱光进行谱分割，得到不同波长的激光，并将下行数据调制到所述不同波长的激光中发送给所述WDM-PON系统的光网络单元，完成下行数据的发送；
或者，所述的WDM-PON系统的光纤分配网对接收到的所述的宽谱光进行谱分割，并把分割得到的不同波长的激光传输给不同的光网络单元，所述光网络单元的激光器对接收到的激光进行注入锁定或反射放大后产生激光，同时把上行数据调制到所述注入锁定或反射放大后产生的激光中，并把调制后的激光发送给所述WDM-PON系统的光线路终端，完成上行数据的发送。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中步骤c还包括：
所述的WDM-PON系统接收到所述的宽谱光后，对其进行光放大，然后进行所述的谱分割。
9.一种共享公共光源的WDM-PON系统组成的系统，其特征在于，所述的系统包括：
上行公共光源，用来产生宽谱光后经光分支器分成多份相同的宽谱光输出到多个WDM-PON系统，供所述的多个WDM-PON系统进行谱分割后产生发送所述的多个WDM-PON系统的光网络单元的上行数据所需的激光；
下行公共光源，用来产生宽谱光后经光分支器分成多份相同的宽谱光输出到多个WDM-PON系统，用来供所述的多个WDM-PON系统进行谱分割后产生发送所述的多个WDM-PON系统的光线路终端的下行数据所需的激光。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述的上行公共光源的宽谱光源和所述的下行公共光源的宽谱光源满足阵列波导光栅AWG的自由频谱范围FSR的周期性特性。
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