[发明专利]基于光开关和光反射器的可重构二维光编码器及编码方法

说明书

技术领域

本发明属于信息网络技术领域和光纤通信技术领域，具体是一种应用在无源光网络中光纤链路故障检测的基于光开关和光反射器的可重构二维光编码器及编码方法。

背景技术

无源光网络PON中使用无源结构，具有可靠性高、维护方便、技术上也易于扩容升级的优点。由于终端用户对宽带需求的迅猛增长及其明显的综合技术优势，PON显示出了充满活力的发展态势。随着无源光网络PON技术的不断发展，数据传输速率越来越高，网络承载的用户数越来越多，网络中任何一条链路故障都会导致大量数据信息丢失，增加了网络运营的时间和人力成本，降低了用户的满意度，也给业务运营商带来了经济损失。因此，PON链路故障监测技术受到了越来越多的关注。传统的光时域反射计OTDR在点对多点的PON系统中，OTDR技术受到很大的限制。为了弥补基于OTDR的PON链路监测系统的不足，人们已逐步开展了基于光编码的PON链路监测技术的研究，研究的关键点是性能优良的光编/解码器的设计和实现。

光编/解码的主要类型有：时间域编/解码，相位编/解码，频域编/解码，波长-时间域编/解码。时间域编/解码是光的一维性码，码字容量受到了限制，码字之间的相关性较差，当用户数增长时网络的可扩展性不理想；相位编/解码是利用光的相位来传输信号，对器件要求很高，成本很大，系统实现难度较大；波长-时间域编/解码是光的二维性码，码字容量较大，可以满足不断增长的用户需求，设计和实现比较容易。因此在PON链路故障监测中采用了波长-时间域二维编/解码器。关于波长-时间域二维光编/解码器，经过调研，M.M.Rad等人提出了两种二维光编码机制及二维光编码器。1)一种基于多波长光正交码MW-OOC的PON链路监测系统的二维光编码结构，采用无源分路器，抽头延迟和滤波方式，没有使用任何有源器件。但是该编码器实用性方面具有诸多限制，编码器组件数量较多，成本较高，体积较大；编码器插入损耗较大，降低编码信号质量；2)一种基于增量脉冲位置码IPPC的PON链路监测系统的二维波长时域光编码器结构，采用两个反射不同波长的布拉格光栅FBG，反射率统一在100％，因此两个FBG间没有内部反射，减少了插入损耗，改善了码字相关特性，相对的缩小了编码器尺寸，FBG制作工艺要求也降低了。但是该编码器没有进一步增加码字容量，码字空间有限，网络可拓展性较差；此外汇总的反射信号图谱复杂多样，解码相干距离较大。X.Zhou,X.Sun等人提出了一种基于二维跳频周期光编码的PON链路监测方案，跳频周期光编/解码具有较大的码字容量、较小相干距离和结构简单的优点。但是跳频周期光编/解码器在设计好后波长-时间域是不可调的，当网络用户增加时，网络的升级和可扩展性较差。

经过检索，一份中国发明专利申请(申请号：200410009061.0，申请日：2004.4.30，公开号：CN 1571306A,公开日：2005年1月26日)公开了“光码分多址波长-时间域二维光正交码编码器及解码器”。该编码器的光编码模块由波分复用器、光开光、光纤延迟线和控制电路组成，波长和时间域都可调，具有模块化结构，便于集成。但是使用的元器件数量较多，结构和控制电路复杂，当用户数量增加时，网络扩展和升级的成本很高。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出了一种能快速有效地实现探测脉冲的光编码功能，充分利用波长和时间二维信息来增加码字容量，网络可扩展性较好，相对地减少了使用的波长数，节省了频谱资源，而且满足结构简单、成本低廉、容易实现等要求的基于光开关和光反射器的可重构二维光编码器，本发明同时提供一种基于光开关和光反射器的可重构二维光编码方法。

技术方案：本发明的基于光开关和光反射器的可重构二维光编码器，包含沿光路依次连接的宽带光源、一个三端口光环形器、一个1×M阵列波导光栅、一个M×N光开关、N-1个具有不同延时量的光反射器和与所述M×N光开关的电路控制端口连接的波长选择与路由控制器，其中M为可用波长总数，N-1为可实现的不同时延量总数；所述宽带光源与光环形器的第一端口相连，光环形器的第三个端口为二维光编码信号输出端口，光环形器的第二端口与1×M阵列波导光栅相连结，1×M阵列波导光栅的M个端口与M×N光开关的M个输入端口分别对应连接；M×N光开关的N-1个输出端口与N-1个具有不同延时量的光反射器的输入端口分别对应连接，M×N光开关上剩余的一个端口是Exit端口，舍弃不参与光编码的信号。