[发明专利]基于正交频分复用的汇聚式光接入网系统和方法

说明书

技术领域

本发明设计通信技术，特别涉及一种基于正交频分复用的汇聚式光接入网系统和方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人类社会正迈向一个信息化的时代。越来越多的信息数据需要通过网络进行传播，各种高流量的应用也涌现出来，例如IPTV、VoIP、视频会议等等。人们对于信息传输带宽的需求一直在以惊人的速度增长。而对于接入网而言，却仍然停留在兆比特量级的传输速率，无论是带宽还是灵活方面，均不能满足当今网络流量的飞速发展和用户的多样化需求，成为高速骨干网和本地网中的一个瓶颈。未来宽带接入光网络，不仅要为用户提供动态灵活的接入方式，而且要提高频谱效率，降低传输成本，满足用户不断增长的带宽需求。

目前应用广泛的光接入技术是时分复用无源光网络(Time DivisionMultiplexing-Passive Optical Network，TDM-PON)。在这种技术中，局端设备为光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)，远端设备为多个光网络单元(Optical Network Unit，ONU)，通过无缘的光分配网络(OpticalDistribution Network，ODN)将二者进行连接。数据下行时，OLT通过时分复用(TDM)的方式将数据以广播的方式传输至各个ONU，不同ONU通过协议获得自己对应时隙的数据，舍弃其他数据；数据上行时，则采用时分多址(TimeDivision Multiple Access，TDMA)方式，通过预先的协议，在不同时刻，各个的ONU分别发送各自数据至OLT中。目前商用TDM-PON技术主要是遵循ITU-TG.984标准的GPON技术，以及遵循IEEE802.3ah标准的EPON技术。但是，TDM-PON上下行时的时分复用方式，限制了单个用户的带宽，引起频带利用率不足和突发接收等问题；由于各光网络单元ONU到光线路终端OLT的距离不同，多个ONU设备发送的数据在OLT接收器上容易发生冲突，必须引入测距技术和突发控制技术；同时，为了保证OLT能正确接收ONU的突发数据，还需要引入实现快速光检测的突发光接收器件及能够快速恢复时钟信号的突发时钟数据恢复(BurstClock and Data Recovery，BCDR)器件。在扩展更高带宽时，基于电的突发接收技术实现起来很困难，不仅需要增加复杂的带宽管理算法，而且在时钟同步、快速光信号检测方面，对半导体和光电子行业提出了苛刻的要求。这些问题限制TDM-PON进一步的发展，难以适应网络的演进。

波分复用无源光网络(Wavelength Division Multiplexing-PassiveOptical Network，WDM-PON)为每个ONU均分配了一个独立的波长，可以为每个ONU提供更大的带宽，每个ONU都享有独立的速率，相较于TDM-PON所有ONU共享比特速率，大大提高了网络的精细度。此外，不同ONU信息加载在不同的波长上，很大程度增加了网络的安全性与集成性。WDM-PON的美中不足之处在于成本偏高，故离走向实用尚有距离。

近两年来，光域的正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)技术的出现，为光通信注入了新的活力。光正交频分复用技术是将无线通信中的OFDM技术引用到光上，将高速串行的比特信息动态的分配到各个频谱相互重叠的子载波上，同时各个子载波采用QAM等高级调制格式，有效地提升系统的频谱效率。更为重要的是，光OFDM符号在每个子载波上的数据信号持续时间相对增加，加上循环前缀技术的采用，从而有力地克服了光纤链路中的色度色散与片振膜色散所带来的码间串扰。此外，OFDM是无线通信中必不可少的技术。若采用OFDM格式承载光信号，可以实现光纤接入与无线接入的无缝融合。

OFDM能有效提高光接入网的频谱效率。由于光OFDM信号各个子载波之间的正交性，它不仅允许各个子信道的频谱相互交叠，而且可以通过简单的星座映射算法，在各个子载波上实现xQAM、xPSK等高阶调制。因此，与其他方式相比，将光OFDM技术应用到光接入网中可以最大限度的利用频谱资源，提升频谱效率。