[发明专利]波分时分混合无源光网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及波分时分混合无源光网络(WDM-TDM-PON)，具体地说，涉及利用光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)的下行信号光对作为光网络单元(ONU，Optical Network Unit)的光源的MEMS(微机电系统，Micro-Electro-Mechanical Systems)可调谐激光器进行注入锁定的高速大容量的波分时分混合无源光网络系统。

背景技术

无源光网络(PON，Passive Optical Network)技术作为解决接入网“最后一公里”的关键技术，已经被广泛应用于光纤到户(FTTH)系统。波分时分混合无源光网络结合了时分复用无源光网络的光功率分配所带来的优点和波分复用无源光网络的波长路由的优点，被认为是下一代光纤接入网的最佳解决方案。波分时分混合无源光网络系统可以在传统的时分复用无源光网络的基础上通过增加波长的方法来增加服务的用户数量，既不影响已有用户的使用带宽，同时提供更高的安全性和协议透明性，增加了网络容量扩展的弹性。相比于通过增加波长数目来提高系统容量的波分复用无源光网络，波分时分混合无源光网络的系统结构和配置更为灵活，系统制造成本更小。

通常的波分时分混合无源光网络系统主要包括中心局(CO，Central Office)、远端节点(RN，Remote Node)和光网络单元(ONU)。中心局主要包含光发射模块、光接收机以及波分复用/解复用器等，负责提供网络间的光接口和相关交换任务，为光网络单元提供数据传送并对来自光网络单元的数据信息进行管理和监控。中心局在下传数据时发射多波长信号，下行信号经远端节点进行解复用并发送到相应的光网络单元。并且，每个光网络单元的上传信号经远端节点进行复用后传送回中心局。远端节点中的光分支设备采用无源光器件、例如阵列波导光栅(AWG，Arrayed Waveguide Grating)。每个光网络单元都具备独立的用于接收和发送数据信息的光收发机。由于使用了WDM复用/解复用器来代替光功率分配器，使得传输中光功率损耗降低，相应的传输距离延长。同时，结合WDM的优点，波分时分混合无源光网络系统可以最大可能地利用网络带宽，并且可以在不改变基础设备的情况下升级网络带宽。然而，其大规模的推广受限于大量昂贵的光发射/接收模块以及光波分复用/解复用器件，特别是光网络单元的发射模块，要求其具备无色、透明、价格低廉等特性。

目前，利用多种方法来构造光网络单元的发射模块，例如基于分布反馈式激光器(DFB，Distributed Feed Back)、反射型半导体光放大器(RSOA，Reflective Semiconductor Optical Amplifer)、注入锁定法布里-泊罗(FP，Fabry-Perot)激光器和可调谐激光器(TL，Tunable Laser)构成光网络单元的发射模块。基于分布反馈式激光器的光网络单元需要不同波长的分布反馈式激光器光源，通常一个用户对应一个分布反馈式激光器，不具备扩展性，满足ITU-T波长规定的分布反馈式激光器也很昂贵。另外，还需要使用稳定波长振动的额外设备，例如温度稳定器或者稳流器，这带来了系统建设费用高昂的问题。

最近，基于RSOA、注入锁定FP激光器或TL的光网络单元由于具有无色光源、可扩展的特征，被广泛关注。然而，基于RSOA或者注入锁定FP激光器的光网络单元需要光线路终端提供大功率的种子ASE(放大自发辐射，Amplified Spontaneous Emission)光源或者分布反馈式激光器，限制了可扩展的用户数量。基于可调谐激光器的光网络单元虽然不存在上述问题，但其昂贵的价格限制了其在波分时分混合无源光网络系统中的应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于MEMS可调谐激光器的波分时分混合无源光网络系统。

为了实现上述目的，本发明涉及的波分时分混合无源光网络系统，包括中心局、多个光网络单元和位于所述中心局与多个光网络单元之间的远端节点，其中，所述中心局具备：多个光源，用于发射多种波长的下行信号光；多个接收机，分别接收从所述多个光网络单元发出且经由所述远端节点传输来的上行信号光；以及多个复用/解复用器，对所述下行信号光和所述上行信号光进行复用及解复用；所述远端节点用于对来自所述中心局的所述下行信号光进行复用，并且对来自所述光网络单元的所述上行信号光进行解复用；所述光网络单元分别具备：内部环形耦合器；将所述下行信号光分离为信号光和注入光的光分离单元；接收分离后的所述信号光的下行数据接收机；以及接收所述注入光且产生所述上行信号光的MEMS可调谐激光器。