[发明专利]基于非对称截断光正交频分复用的无源光网络传输系统

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信领域，提出了一种无源光网络的上行传输实现方式。

背景技术

近年来，随着英特网和多媒体等业务的发展，用户对接入网络带宽的需求呈指数增长。使用传统传输介质如双绞线、同轴电缆的接入方式已难以满足用户的带宽需求。由于光纤通信具有容量大、传输距离远等优点，以光纤作为传输介质的接入网中可以大幅提高接入网的容量和跨度，光纤到户(FTTH)被视为接入网的最终解决方案。同时，接入网具有成本敏、运营维护费用大等特点。无源光网络(Passive Optical Network，PON)可以为数十甚至上百个用户同时提供接入服务，网络中心使用无源的功率分配器件，如图1所示。PON具有成本低、网络运营维护费用低廉等优势，极具竞争力。PON网络由三部分组成：

1.光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)：是PON网络中的局端设备，同时为用户的接入提供服务。

2.光网络单元(Optical Network Unit，ONU)：PON网络中的用户侧设备，ONU为用户提供宽带接入。

3.光分配网络(Optical Distribution Network，ODN)：把OLT和ONU连接起来，通常为星星结构，网络的中心是无源的功率分配器件。

目前，已经标准化及大规模商用的PON技术包括EPON和GPON，甚至10G-EPON等。它们可以提供1Gb/s乃至10Gb/s的上行、下行接入带宽。在传输方式上，EPON和GPON都使用简单的NRZ调制及时分复用方式。在下行传输中(OLT到ONU的传输)，OLT向所有ONU广播发送连续的比特流，每个ONU可以根据网络协议判断哪些数据属于自己并存储下来，哪些不属于自己并将其丢弃。在上行传输中(ONU到OLT)，ONU在特定的时隙发送光信号，要求各个ONU发送的光信号到达OLT时不能重叠。由于广泛的商业应用，时分复用的光传输技术已经成熟，10Gb/s的时分复用PON上行及下行传输技术已经可以实现。

由于接入带宽需求的不断增长以及对低成本技术的竞争，学术界和工业界都在积极探讨寻求具有更高容量的新一代PON技术。新一代PON技术在提供大容量的同时，需要满足的特点包括：兼容已有的光分配网络，即只使用功率分配的ODN；ONU是无色的，即各个ONU在硬件上是相同的，如不需要特定波长的激光器。

继续提高PON的接入速率，时分复用及NRZ调制格式已经进入了瓶颈。在下行系统中，提高波特率要求接收端电路带宽增大，增加了接收机的实现难度及成本。光纤链路的色散将限制PON系统跨度。上行传输中，OLT端，10Gb/s以上的突发接收机也难以实现。

为了进一步提高PON的接入速率，我们提出了一种基于非对称截断光正交频分复用(Asymmetric Clipping Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，ACO-OFDM)的无源光网络上行传输系统。

发明内容

为了进一步提高PON的接入速率，我们提出了一种基于非对称截断光正交频分复用(Asymmetric Clipping Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，ACO-OFDM)的无源光网络上行传输系统。它的特点ONU利用时分复用进行上行接入，优点是ONU无色和节能。在此系统中，各个ONU在分配的时隙发送一个或多个OFDM符号组成的数据帧。数据帧到达OLT的时刻不能够重叠。如图2所示。

附图说明

图1：无源光网络示意图；

图2：基于非对称截断光正交频分复用的无源光网络上行传输系统示意图；

图3：普通正交频分复用信号和非对称截断光正交频分复用信号的对比；

图4：非对称截断光正交频分复用调制解调原理图；

具体实施方式

本发明所述的PON系统中，各个ONU使用ACO-OFDM调制方式。即将OFDM信号小于0的部分截断为0；小于0的部分不变，保留原来的值。图3是普通OFDM信号和ACO-OFDM信号的对比。非对称截断的操作会对OFDM信号早成干扰。但根据理论分析可知，如果原始OFDM信号只有奇数子载波，那么经过非对称截断后的信号对奇数子载波没有干扰。因此，ONU在奇数子载波上调制信号，偶数子载波置零，再使用ACO-OFDM调制，OLT就可以正常地接受此信号。

ONU可以使用直接调制激光器来实现ACO-OFDM调制，直接调制激光器的输入输出关系近似为：