一种无源光网络实现波长重用和保护功能的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种无源光网络实现波长重用和保护功能的系统和方法。本系统是光线路终端OLT通过反馈光纤连接远端节点RN，远端节点RN通过分布光纤连接光网络单元ONU，光网络单元间通过分布光纤互连。光线路终端OLT由发射机、阵列波导光栅、相位调制器、掺铒光纤光放大器、光环形器、光幅度接收机组成、光耦合器、光衰减器；远端节点RN由阵列波导光栅、分光模块、粗波分复用器、光光环形器；光网络单元ONU由分光器、检测器、光开关、光衰减器、粗波分复用器、半导体光放大器、光幅度接收机、光相位接收机、光纤布拉格光栅、光环形器、解复用器。本发明专利技术实现了对同一波长的多次使用，使系统在成本和性能之间达到了均衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信领域，具体是涉及一种波分复用无源光网络(WDM-PON)实现波长重用和保护功能的系统和方法。
技术介绍
波分复用无源光网络WDM-PON技术可以在不改变物理基础设备的情况下升级带宽，大幅度提升网络的传输容量，实现虚拟的点对点传输，各个用户之间不会共享信息，具有天然的安全性，在光接入网中拥有广阔的应用前景，被认为是FTTx未来演进的最终选择。目前对于WDM-PON的研究主要是基于静态波长分配的，波长在RN中的下路是固定的，ONU越多。如何在你增加光资源的情况下进一步增加ONU数量，并保持网络的稳定性光网络亟需解决的一个问题。无色ONU已基本成为当前WDM-PON相关研究的共识，基于无色ONU的技术方案是WDM-PON系统的主流。再者，光网络具有极高的传输速率，因此在尽可能短的时间内为被中断的业务寻找新的传输路由和自愈方案也是十分重要的。本专利技术对系统的体系架构进行了合理的布局，系统不仅同时实现波长重用和对分布光纤的保护，而且可以利用当前网络，使得系统在成本和性能间也能达到理想状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有星型网络，提供了一种波分复用无源光网(WDM-PON)实现波长重用和保护功能的系统和方法，能有效的在WDM-PON中提高对光资源的利用率和对分布光纤的保护。 为达到上述目的，本专利技术的核心思想是:在光线路终端OLT对各波长都进行幅度调制和相位调制。在RN处采用一种新设计的分光模块，通过这种新的远端节点RN的结构方式，实现波长的重用。当被调制信号传输至RN，在阵列波导光栅路由下，每个光网络单元ONU可接受3根光波，在光网络单元ONU中，通过解复用器实现波长的解复用。接收机根据不同解调方式解调各波长，得到不同下行信息和广播信息，并对各波长分别进行上行调制。 根据上述专利技术构思，本专利技术采用下列技术方案:一种新型无源光网络实现波长重用和保护功能的系统和方法，由光线路终端OLT通过2根单模光纤连接I个远端节点RN，远端节点RN通过两组分布光纤分别连接两组光网络单元，两组光网络单元通过一组分布光纤互连；其特征在于:I)所述的光线路终端OLT是由两组共8*N个光发射机分别连接到第一第二两组共SxN个光开关，第一组光开关的第一端口连接至第一耦合器，第一耦合器连接至第一衰减器，第一衰减器又连接至第三耦合器，第三耦合器连接第一相位调制器，第一调制器连接至第一掺铒光放大器，掺铒光放大与第一环形器的第一端口连接，该第一环形器的第二端口与第一单模光纤相连，该第一环形器的第三端口与第一粗波分复用器的第一端口相连，第一粗波分复用器的第二端口与第五耦合器第一端口相连，第一粗波分复用器的第三端口与第三掺铒光纤放大器相连，第三掺铒光纤放大器与第五耦合器第二端口相连，第一组光开关的第二端口连接至第四耦合器，第二组光开关的第一端口连接至第三耦合器，第二组光开关的第二端口连接至第二耦合器，第二耦合器连接至第而衰减器，第二衰减器又连接至第四耦合器，第四耦合器连接第二相位调制器，第二调制器连接至第二掺铒光放大器，第二半掺铒光放大器与第二环形器的第一端口连接，该第二环形器的第二端口与第二单模光纤相连，该第二环形器的第三端口与第二粗波分复用器的第一端口相连，第二粗波分复用器的第二端口与第五耦合器第三端口相连，第二粗波分复用器的第三端口与第四掺铒光纤放大器相连，第四掺铒光纤放大器与第五耦合器第四端口相连，第五耦合器第五端口连接第一阵列波导光栅，第一阵列波导光栅各输出口与接收机相连，所述单模光纤分别与所述远端节点RN中的粗波分复用器相连；2)所述远端节点RN是所述第三粗波分复用输出端分别与第三、第四、第五、第六环形器的第二端口线路，第三、第四、第五、第六环形器的第三端口分别连接至第一分光模块的第一、第二、第三、第四端口，第三、第四、第五、第六环形器的第一端口分别连接至第二、第三、第四、第五阵列波导光栅，第四粗波分复用输出端分别与第七、第八、第九、第十环形器的第二端口相连，第七、第八、第九、第十环形器的第三端口分别连接至第二分光模块的第一、第二、第三、第四端口，第七、第八、第九、第十环形器的第一端口分别连接至第二、第三、第四、第五阵列波导光栅，第二、第三、第四、第五阵列波导光栅连接分布光纤；3)所述分布光纤与光网络单元相连，光网络单元通过分布光纤相连，每个光网络单元ONU包括I个第一分光器、I个第二分光器、I个第一检测器、I个第二检测器、I个第一光开关、I个第二光开关、I个第五粗波分复用器、I个第六粗波分复用器、I个第十一光环行器、I个第十二光环行器、I个第一解复用器，I个半导体光放大器，I个第一幅度调制器，I个第一相位接收机RX2,1个第一幅度接收机RA。正常情况下，所述分布光纤，与第一光开关第二端口相连，第一光开关第一端口连接至第五粗波分复用器的第一端口相连，第三端口连接一个第一光纤布拉格光栅；第五粗波分复用器的第二端口与第十环形器的第二端口相连，第十环形器的第三端口与第一解复用器的第一端口相连，第一解复用器的第一端口与第一二极管光放大器相连，第一解复用器的第二端口与第一相位接收机RX2相连，第一解复用器的第三端口与第一幅度接收机RX1相连，第一二极管光放大器与第一幅度调制器相连，幅度调制器连接至第十二环形器第一端口，第十二环形器第二端口连接至第六粗波分复用器第二端口，第十二环形器第三端口连接至第十一光环行器第一端口，第六粗波分复用器第三端口与第五粗波分复用器的第三端口相连，第六粗波分复用器第一端口连接至第二光开关第一端口，第二光开关第三端口连接至光网络单元，第二端口经第三衰减器连接第二光纤布拉格光栅。 一种无源光网络实现波长重用和保护功能的方法，采用根据权利要求1所述的无源光网络实现波长重用和保护功能的系统操作，其特征在于:在正常模式下，下行传输时，光发射机同时发射出4*N个幅度载有下行信息的红波段光波和4*N个幅度载有下行信息的蓝波段光波，以红波段为例，在光开关的路由下分别进入第一耦合器，光波经衰减器衰减后进入第三耦合器，后进入第一相位调制器加载广播信息，接着光波进入第一掺铒光纤放大器，经放大后进入第一环形器的第一端口，并从第一环形器的第二端口输出进入第一单模光纤，接着光波进入远端节点中的第三粗波分复用器，经第三粗波分复用器解复用后，第一小组、第二小组、第三小组、第四小组光波分别进入第一分光模块的第一、第二、第三、第四端口，第二小组、第三小组、第四小组从第一分光模块的第一端口输出，进入第一阵列波导光栅的端口 O,从第一阵列波导光栅的输出端口经由分布光纤进入第一光网络单兀。进入第一光网络单元后，穿过第一分光器，在光开关的路由下，进入第五粗波分复用器后，红波段光波将从粗波分复用器的第二端口输出，接着，光波进入第十一光环行器的第二端口，从该环形器的第三端口输出进入解复用器，从该解复用器的第一端口输出的光波被第一二极管光放大器整形，从该解复用器的第二端口输出的光波被相位接收机接收，从该解复用器的第三端口输出的光波被幅度接收机接收。经二极管光放大器整形后的光波进入幅度调制器加载上行信息，进入第十二环形器的第一端口，从该环形器的第二端口输出，进入第六粗波分复用器后从第一端口输出，在第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无源光网络实现波长重用和保护功能的系统，由光线路终端OLT（57）通过第一、第二两根单模光纤（31,32）连接1个远端节点RN（58），远端节点RN（58）通过两组分布光纤（49,50）分别连接两组光网络单元（50,51），两组光网络单元（50,51）通过一组分布光纤（91）互连；其特征在于：1）  所述的光线路终端OLT（1）是由两组共8*N个光发射机（1,2,3,4）分别连接到第一、第二两组共8xN个光开关（5,6,7,8），第一组光开关（5,6）的第一端口连接至第一耦合器（9），第一耦合器（9）经一个第一衰减器（11），连接至第三耦合器（13），第三耦合器（13）经一个第一相位调制器（15），连接至第一掺铒光放大器（17），掺铒光放大（17）与一个第一环形器（19）的第一端口连接，该第一环形器（19）的第二端口与所述第一单模光纤（31）相连，该第一环形器（19）的第三端口与一个第一粗波分复用器（21）的第一端口相连，第一粗波分复用器（21）的第二端口与一个第五耦合器（25）第一端口相连，第一粗波分复用器（21）的第三端口与一个第三掺铒光纤放大器（23）相连，第三掺铒光纤放大器（23）与第五耦合器（25）第二端口相连；第一组光开关（5，6）的第二端口连接至一个第四耦合器（14）；第二组光开关（7,8）的第一端口连接至第三耦合器（13），第二组光开关（7,8）的第二端口连接至一个第二耦合器（10），第二耦合器（10）连接至第二衰减器（12），第二衰减器（12）又连接至一个第四耦合器（14），第四耦合器（14）连接一个第二相位调制器（16），第二调制器（16）连接至一个第二掺铒光放大器（18），第二半掺铒光放大器（18）与一个第二环形器（20）的第一端口连接，该第二环形器（20）的第二端口与所述第二单模光纤（32）相连；该第二环形器（20）的第三端口与一个第二粗波分复用器（22）的第一端口相连，第二粗波分复用器（22）的第二端口与第五耦合器（25）第三端口相连，第二粗波分复用器（22）的第三端口与一个第四掺铒光纤放大器（24）相连，第四掺铒光纤放大器（24）与第五耦合器（25）第四端口相连，第五耦合器（25）第五端口连接一个第一阵列波导光栅（26），第一阵列波导光栅（26）各输出口分别与两组共8xN个接收机（27,28,29,30）相连，所述两根单模光纤（31,32）分别与所述远端节点RN（58）中的第三第四两个粗波分复用器（33,34）相连；2）  所述远端节点RN（58）是所述第三粗波分复用（33）输出端分别与第三、第四、第五、第六共四个环形器（35,36,37,38）的第二端口连接，第三、第四、第五、第六环形器（35,36,37,38）的第三端口分别连接至一个第一分光模块（43）的第一、第二、第三、第四端口，第三、第四、第五、第六环形器（35,36,37,38）的第一端口分别连接至第二、第三、第四、第五阵列波导光栅（45,46,47,48），第四粗波分复用（34）输出端分别与第七、第八、第九、第十环形器（39,40,41,42）的第二端口相连，第七、第八、第九、第十环形器（39,40,41,42）的第三端口分别连接至第二分光模块（44）的第一、第二、第三、第四端口，第七、第八、第九、第十环形器（39,40,41,42）的第一端口分别连接至第二、第三、第四、第五阵列波导光栅（45,46,47,48），第二、第三、第四、第五阵列波导光栅（45,46,47,48）分别各连接两组分布光纤（49,50）；3）  所述两组分布光纤（50,49）与两组光网络单元（51,52）相连，两组光网络单元（51,52）通过一组分布光纤（91）相连，每个光网络单元（51、52）包括1个第一分光器（57、58）、1个第二分光器（83、84）、1个第一检测器（59、60）、1个第二检测器（85、86）、1个第一光开关（61、62）、1个第二光开关（81、82）、1个第五粗波分复用器（63、64）、1个第六粗波分复用器（79、80）、1个第十一光环行器（65、66）、1个第十二光环行器（77、78）、1个第一解复用器（67、68），1个半导体光放大器（69、70），1个第一幅度调制器（75、76），1个第一相位接收机RX2（71、72），1个第一幅度接收机RX1（73、74）；正常情况下，所述分布光纤（50、49），经第一分光器（57、58）与第一光开关（51、62）第二端口相连，第一光开关（61、62）第一端口连接至第五粗波分复用器（63、64）的第一端口，第三端口连接一个第一光纤布拉格光栅（92、93）第五粗波分复用器（63、64）的第二端口与第十环形器（65、66）的第二端口相连，第十环形器（65、66）的第三端口与第一解复用器（67、68）...

【技术特征摘要】
1.一种无源光网络实现波长重用和保护功能的系统，由光线路终端OLT (57)通过第一、第二两根单模光纤(31，32)连接I个远端节点RN (58)，远端节点RN (58)通过两组分布光纤(49，50)分别连接两组光网络单元(50，51)，两组光网络单元(50，51)通过一组分布光纤(91)互连；其特征在于: 1)所述的光线路终端OLT(I)是由两组共8*N个光发射机(1，2，3，4)分别连接到第一、第二两组共8xN个光开关(5，6, 7, 8),第一组光开关(5，6)的第一端口连接至第一稱合器(9)，第一耦合器(9)经一个第一衰减器(11)，连接至第三耦合器(13)，第三耦合器(13)经一个第一相位调制器(15)，连接至第一掺铒光放大器(17)，掺铒光放大(17)与一个第一环形器(19)的第一端口连接，该第一环形器(19)的第二端口与所述第一单模光纤(31)相连，该第一环形器(19)的第三端口与一个第一粗波分复用器(21)的第一端口相连，第一粗波分复用器(21)的第二端口与一个第五耦合器(25)第一端口相连，第一粗波分复用器(21)的第三端口与一个第三掺铒光纤放大器(23)相连,第三掺铒光纤放大器(23)与第五f禹合器(25)第二端口相连；第一组光开关(5，6)的第二端口连接至一个第四耦合器(14);第二组光开关(7，8)的第一端口连接至第三耦合器(13)，第二组光开关(7，8)的第二端口连接至一个第二耦合器(10)，第二耦合器(10)连接至第二衰减器(12)，第二衰减器(12)又连接至一个第四耦合器(14)，第四耦合器(14)连接一个第二相位调制器(16)，第二调制器(16)连接至一个第二掺铒光放大器(18)，第二半掺铒光放大器(18)与一个第二环形器(20)的第一端口连接，该第二环形器(20)的第二端口与所述第二单模光纤(32)相连；该第二环形器(20)的第三端口与一个第二粗波分复用器(22)的第一端口相连，第二粗波分复用器(22)的第二端口与第五耦合器(25)第三端口相连，第二粗波分复用器(22)的第三端口与一个第四掺铒光纤放大器(24)相连，第四掺铒光纤放大器(24)与第五耦合器(25)第四端口相连，第五稱合 器(25)第五端口连接一个第一阵列波导光栅(26),第一阵列波导光栅(26)各输出口分别与两组共8xN个接收机(27，28，29，30)相连，所述两根单模光纤(31，32)分别与所述远端节点RN (58)中的第三第四两个粗波分复用器(33，34)相连； 2)所述远端节点RN(58)是所述第三粗波分复用(33)输出端分别与第三、第四、第五、第六共四个环形器(35，36，37，38)的第二端口连接，第三、第四、第五、第六环形器(35，36，37，38)的第三端口分别连接至一个第一分光模块(43)的第一、第二、第三、第四端口，第三、第四、第五、第六环形器(35，36，37，38)的第一端口分别连接至第二、第三、第四、第五阵列波导光栅(45，46，47，48)，第四粗波分复用(34)输出端分别与第七、第八、第九、第十环形器(39，40, 41，42)的第二端口相连，第七、第八、第九、第十环形器(39，40, 41，42)的第三端口分别连接至第二分光模块(44)的第一、第二、第三、第四端口，第七、第八、第九、第十环形器(39，40，41，42)的第一端口分别连接至第二、第三、第四、第五阵列波导光栅(45，46，47，48)，第二、第三、第四、第五阵列波导光栅(45，46，47，48)分别各连接两组分布光纤(49，50)； 3)所述两组分布光纤(50，49)与两组光网络单元(51，52)相连，两组光网络单元(51，52)通过一组分布光纤(91)相连,每个光网络单兀(51、52)包括I个第一分光器(57、58)、1个第二分光器(83、84)、1个第一检测器(59、60)、1个第二检测器(85、86)、I个第一光开关(61、62)、1个第二光开关(81、82)、1个第五粗波分复用器(63、64)、I个第六粗波分复用器(79、80)、1个第十一光环行器(65、66)、1个第十二光环行器(77、78)、1个第一解复用器(67、68), I个半导体光放大器(69、70), I个第一幅度调制器(75、76), I个第一相位接收机RX2 (71、72)，I个第一幅度接收机RX1 (73、74);正常情况下，所述分布光纤(50、49)，经第一分光器(57、58)与第一光开关(51、62)第二端口相连,第一光开关(61、62)第一端口连接至第五粗波分复用器(63、64)的第一端口，第三端口连接一个第一光纤布拉格光栅(92、93)第五粗波分复用器(63、64)的第二端口与第十环形器(65、66)的第二端口相连，第十环形器(65、66)的第三端口与第一解复用器(67、68)的第一端口相连,第一解复用器(67、68)的第一端口与第一二极管光放大器(69、70)相连，第一解复用器(67)的第三端口与第一相位接收机RX2 (71、72)相连，第一解复用器(67、68)的第四端口与第一幅度接收机RXi(73、74)相连，第一二极管光放大器(69、70)与第一幅度调制器(75、76)相连，该幅度调制器(75、76)连接至第十二环形器(77、78)第一端口，第十二环形器(77、78)第二端口连接至第六粗波分复用器(79、80)第二端口，第十二环形器(77、78)第三端口连接至第十一光环行器(65、66)第一端口，第六粗波分复用器(79、80)第三端口经第二检测器(85)与第五粗波分复用器(63、64)的第三端口相连，第六粗波分复用器(79、80)第一端口连接至第二光开关(81、82)第一端口，第二光开关(81、82)第三端口连接至光网络单元(51、52)，第二端口经第三衰减器(87、88 )连接第二光纤布拉格光栅(89、90 )。2.一种无源光网络实现波长重用和保护功能方法，采用根据权利要求1所述的新型无源光网络实现波长重用和保护功能的系统操作，其特征在于:在正常模式下，下行传输时，光发射机(1，2，3,...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海滨，甘朝钦，倪翠萍，尹茂君，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31