分光器网络技术论文范文

1超密集波分复用接入网

2010年前后FSAN了NG-PON2白皮书，当时业界提出了几种可能的候选方案：40GTDM-PON、TWDM-PON（时分波分复用无源光网络）、OFDM-PON（正交频分复用无源光网络）、WDM-PON、UDWDM-PON等，综合考虑升级成本和兼容性之后，国际标准组织选择了TWDM-PON作为标准方案，其他方案不妨作为NG-PON3目标[5]，以下主要介绍UDWDM-PON。

1.1结构与特征诺西网络（NSN）提出的UDWDM-PON方案最具有代表性，结构如图2所示[6-7]。C波段复用的波长数量高达1000个，频率间隔只有3GHz，每用户上下行一对波长用对称带宽1Gb/s。采用相干检测，功率预算达43dB，可支持无源距离100km。支持现有光分配网（分光器而不是阵列波导光栅）、与GPON/XGPON和射频电视信号共存，光谱灵活可变。可应用于住宅区（波长分开）、商务区（波长绑定）和移动回传。

1.2工作原理由于波长间隔只有3GHz，由此带来了两个问题，NSN提出了相应的解决方案[6-7]。其一，如何产生密集多波长信号？NSN科学家提出的独特方案是光传输组（OTG），如图3所示。工作原理：一个种子激光器经过边带调制产生10个间隔为3GHz的激光输出，如果种子激光器的波长发生漂移，则该组10个激光输出同时发生漂移，保持3GHz间隔不变。各相邻OTG之间留有一定的保护带，使得种子激光器的漂移不至于影响到相邻激光输出的交叠。该方案的好处是减少了激光器的数量，便于模块化扩展升级，符合接入网低成本要求。其二，一般解复用器或光滤波器很难满足超密集波长的分离，采用相干检测可以同时提取信号波长及其信号，但是，相干检测需要本振激光器，这会增加接入网成本。NSN科学家提出的独特方案是成对通道方法，如图3所示。工作原理：以下行为例，ONU为了提取信号波长及其信号，采用与该波长偏置1GHz的上行激光器，它既作为本振激光，也作为上行光载波，一个激光器同时完成了两个功能，降低了成本，符合接入网低成本的要求。

1.3光电集成设想UDWDM-PON在接入网中的可行性，取决于光子集成和电信号处理，如图4所示[7-8]。光子集成有助于降低成本和器件大小，电信号处理有助于消除传输和系统的信号损伤。OLT侧的光子集成中，每一个种子激光器通过边带调制产生一套调制波长，数量n，如果有m个种子激光器，则可以提供m×n个通道，便于模块化扩展。接收时，种子激光用于一组上行波长的本振。数据速率1Gbit/s和通道间隔1GHz时，需要采用高阶调制方案，如DQPSK，包括FEC开销，符号速率为633MBaud。ONU侧的光子集成中，包括外腔可调谐激光器（ECL），它既作为上行发射，也作为本振。上行波长相于对下行波长偏置1GHz。上行信号直接调制，而下行用它作为外差接收的本振，频率差1GHz，不需要锁相环来稳定下行波长和本振波长，允许频偏±50MHz，即信号和本振频率范围950to1050MHz，否则要重调本振，这有利于降低本振控制环路的要求。偏振分集接收和上行调制都集成进来。

1.4传输损伤传输损伤包括线性和非线性畸变[12-14]。线性畸变如色散与偏振模色散，在633MBaud和100km光纤传输时并不严重，如果未来升级到5GBaud或10GBaud，线性畸变会严重起来，不过，相干检测和电信号处理可以消除该线性畸变。非线性畸变如四波混频(FWM)等起主要作用。注意的是非线性畸变与功率有关，只有在OLT和第一个分光器之间都是全部上下行激光共纤传输的，非线性最为严重。而在第一个分光器之后至ONU之间，光纤中的激光功率不是最高的，非线性不甚严重。

1.5兼容与升级采用相干通信技术，功率预算超过43dB或达到48.6dB[15]，使用分光器兼容现有光分配网，可以与EPON、GPON等共存。由于在UDWDM-PON中采用了OTG组的方法，可以通过增加OTG组的方法逐步增加带宽，从而使得UDWDM-PON在升级时更能体现“按需增长”的优势，如图5所示。因此，UDWDM-PON在用户带宽保证、容量汇聚能力、网络覆盖范围等方面显示出优越性和发展潜力。

2结束语

本文介绍了UDWDM-PON的方案、结构、原理、集成设想、升级方式等，从中可以看出，NSN提出的UDWDM-PON可以在C波段密排1000个下行波长和1000个上行波长，支持1000个用户，每个用户独立使用一对波长，速率千兆并具有每个用户接入带宽10Gb/s的潜力。使用分光器兼容现有光分配网，采用相干通信技术功率预算超过43dB。因此，UDWDM-PON在用户带宽保证、容量汇聚能力、网络覆盖范围等方面具有发展潜力。

作者：胡卫生郑宏军罗清龙单位：上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室聊城大学山东省光通信科学与技术重点实验室