[发明专利]无源光网络的上行用户信号接入系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信技术，并且具体涉及一种无源光网络的上行用户信号接入系统和上行用户信号接入方法。

背景技术

无源光网络(Passive Optical Network,PON)技术是一种一点到多点的光纤接入技术，它由局侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单元/光网络终端（ONU/ONT）以及无源光分线网络（ODN）组成。

目前用于宽带接入的PON技术主要有APON(ATM-PON)、EPON(Ethernet-PON)和GPON(Gigabit-PON)等几种。EPON由于其将以太网技术与PON技术完美结合，成了非常适合IP业务的宽带接入技术，已得到一定程度的商用。EPON可以支持1.25Gbps对称速率，将来速率还能升级到10Gbps。

根据ONU与OLT之间采用的数据传输方式，PON一般可分为：时分复用无源光网络(TDM-PON)、波分复用无源光网络(WDM-PON)以及时分波分复用混合无源光网络(HPON)。

对于TDM-PON，在下行传输时采用连续工作模式，OLT采用广播方式，通过1490nm的分布反馈（DFB）激光器将IEEE802.3以太网帧传送至所有ONU；在上行传输时采用突发工作模式，各个ONU向OLT请求相应的上行传输带宽，OLT在此基础上协调各个ONU的发送时序，通过1310nm的DFB激光器或者法布里-帕罗(FP)激光器由ONU向OLT传送信号。因此，在下行方向，不会存在突发接收问题，但在上行方向，对于OLT来讲，存在多个信号源(ONU)，ONU与OLT之间的不同距离以及链路特性上的差异会造成各ONU的发送功率相同，但OLT接收到的功率却各不相同，这就需要OLT端的接收机支持突发接收；同时从整个系统优化的角度而言，要求ONU在没有传送信号时处于关断状态，而在传送信号时能够很快打开，这就需要ONU支持突发发射。因此，上行接入是TDM-PON系统设计的关键，而支持突发模式的光收发器件也成为整个TDM-PON系统的重点和难点。对于TDM技术，各个上行用户信号在时域上可通过波形区分，在频域上共有同一段频谱。由于技术和成本问题，TDM-PON发展到单波长10Gbit/s速率后，很难再获得更高的速率。

对于WDM-PON，各个上行用户信号在频域上占用不同的频带，因此可以通过波分复用器分开，而在时域上不可区分。主要有两种方案：第一种是ONU波长固定WDM-PON，对每个ONU分配一对波长，分别用于上行和下行传输，从而提供OLT到各ONU的固定的虚拟点对点双向连接；第二种是采用无色ONU（colorless ONU），即ONU与波长无关。第一种方案中，OLT中有多个不同波长的光源，每个ONU也使用特定波长的光源，各点对点连接都按预先设计的波长进行配置和工作，多个不同波长同时工作。在这种WDM-PON网络中，波长数越多，需要的光源种类也越多，从而需要更多价格昂贵的光器件，这对ONU尤其突出，使得初期建设投资非常大。第二种方案中，根据使用器件的不同，可分为宽谱光源ONU和无光源ONU。在采用宽谱光源的WDM-PON系统中，所有ONU都采用同一个宽谱光源，它们接在AWG/WDM合波器的不同端口上，每个ONU分切到同一个光源的不同光谱，即每个通道（ONU）得到的是不同的波长信号。但是，由于光谱分割的损耗非常大，如果系统要达到较高的比特率，要采用昂贵的大功率LED或者在ONU使用光放大，以便使光源提供足够强的光功率。此外，频谱分割会引起较大的线性串扰，限制了系统的动态范围。另一种方案是在ONU处无光源，系统中的所有ONU共用的宽谱光源置于OLT处，并通过波导光栅路由器（WGR）进行光谱分割，然后向每个ONU提供波长互不相同的光信号，而ONU直接对此光信号进行调制，以产生上行信号。这种方案成功地解决了在ONU进行波长控制的问题，但是增加了下行光源的负担。其次，这种技术需要采用某种时间压缩复用（TCM）机制以便把下行光分为下行及上行两部分，或者采用某种叠加调制技术，但这会带来其他的代价。也可以提供一个独立的下行波长专门用于上行调制，但这会使波长数目又成倍增加。

因此，需要一种新的上行用户信号接入技术，其能够在PON中进行上行用户信号接入，同时避免上述PON技术的缺点。

发明内容

考虑到以上问题而提出了本发明。本发明的一个目的是提供一种无源光网络的上行用户信号接入系统和上行用户信号接入方法，其可以在PON中使用来实现上行用户信号接入。