[发明专利]一种基于交织频分多址的无源光网络上行传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无源光网络上行传输系统，尤其涉及一种基于交织频分多址(IFDMA)的无源光网络上行传输系统，属于光通信领域。

背景技术

本领域常用的一些术语及其缩略语介绍：无源光网络(PON)、光配线网(ODN)、正交频分复用(OFDM)、正交频分多址(OFDMA)、交织频分多址(IFDMA)。

2009年瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布，将2009年度诺贝尔物理学奖授予一名中国香港科学家高琨(Charles K.Kao)和两名美国科学家。科学家Charles K.Kao因为“在光学通信领域中光的传输的开创性成就”而获奖。众所周知，光纤通信技术已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用，极大地影响着人们的日常生活。光纤通信的原理是：在发送端，首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。光纤通信容量大、传输距离远；一根光纤的潜在带宽可达20THz。近年来，由于光纤的大量铺设和波分复用等新技术的应用使得主干光纤网络在几年之内已经有了突破性的发展。

目前大家所关注的是连接网络主干和局域网以及家庭用户之间的一段，这就是常说的“最后一公里”，这也是‘长途跋涉’后关键的一步。人们迫切需要一种经济、简单、易升级、能够综合传输语音、数字和视频业务的新的接入网络技术。在各种技术中，无源光网络(PON)技术获得了广泛的关注。

PON技术概念起源于20世纪90年代中期。PON的无源特性使之具有运行维护方便，成本低廉。目前PON技术主要有采用异步转移模式(ATM)的无源光网络APON、以太网无源光网络(EPON)、千兆比特无源光网络(GPON)和波分复用无源光网络(WDM-PON)等几种，其主要差异在于采用了不同的传输技术。其中，前三种PON技术都是基于时分复用的，而WDM-PON是基于波分复用的。

交织频分多址(IFDMA)是单载波频分复用(SC-FDMA)技术的一种时域产生方法，本质上在一种单载波技术。该技术是通过为每个用户分配不同的子载波来实现多址接入的，子载波的分配是通过时域上的符号重复和相位调制来实现的。由于IFDMA同时也可以看成是OFDMA的扩展，故其继承了两种接入方式的优点。IFDMA由于本质是单载波传输，其具有较低的峰均比(PAPR)，这可以降低在ONU端发射机对调制器和放大器的要求，节约了用户端的成本。IFDMA的实现方式非常简单，仅需要对时域信号进行重复，相位旋转，这也减少发射端的算法和器件的复杂程度，这些优点恰好是PON中的ONU需要的。故我们认为，IFDMA将是一种比较有效的上行传输技术。

本发明首次将IFDMA技术引入到光网络接入系统中，将其作为一种有效的上行传输方案。

a)与本发明相关的现有技术

i.无源光网络(PON)

PON(无源光网络)中最主要的三部分包括位于局端的OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)、终端ONU(Optical Network Unit，光网络单元)、以及ODN(Optical Distribution Network，光配线网)。PON“无源”是指ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不含有任何电子器件及电源。其网络体系结构如图1所示。

ii基于时分复用(TDM)的PON技术(EPON和GPON)

TDM-PON是指基于时分多址接入技术的PON结构，其基本原理是：下行方向通过TDM广播的方式发送给各ONU数据，并用特定的标示来指示各时隙是属于哪个ONU的。再有所有ONU的全部信息的光信号功率在光分路器处被分成若干份经各分支到达各个ONU，各ONU根据相应的标识收取属于自己的下行信息数据，其它时隙的信息数据就丢弃。

上行方向通过TDMA方式实现接入。各ONU在OLT的控制下，只在OLT指定的时隙发送自己的信息数据。各ONU的时隙在光合路器处汇合，PON系统的测距和多址接入控制保证上行各ONU的信息数据不发生冲突。