本发明专利技术公开了一种兼容多等级ONU和混合收发机的相干接入系统及光通信方法，该系统针对不同用户对于收发机成本开销和系统性能的具体要求，提供不同的相干收发机设计；这些基于不同收发机的ONU能够在一个共OLT的相干PON网络或系统中达到完美兼容与共存。本发明专利技术采用自适应多调制格式灵活速率调控的方案，根据各等级ONU到OLT的距离和实时信噪比大小，分配不同阶数调制格式，从而最大化整网吞吐量。本发明专利技术实施例提供的兼容多等级ONU和混合收发机传输的相干接入方案，可作为当前基于强度调制直接检测技术的PON网络到未来基于全相干技术的PON网络的中间过渡方案，有着较广的适用范围，也因此有着较大的商用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于相干光接入网，具体涉及一种兼容多等级onu和混合收发机传输的相干接入网系统。
技术介绍
1、随着新兴接入网服务如云存储、高清视频直播、vr三维交互服务的兴起，未来十年可以预见光接入网的需求量仍会持续高速增长。与传统基于一维信息传输的强度调制直接检测方案不同，相干传输可以在振幅、相位和偏振上调制和检测信号。因此，相干检测由于其出色的接收机灵敏度性能和多维调制特性，可以提供更大的功率预算和更高的比特率。由于其更高的接收机灵敏度、高阶调制格式、先进的数字信号处理和灵活的部署能力的需求，相干pon(coherent passive optical network,cpon)技术已经成为实现100gbits/s(gbps)及以上的接入速率的解决方案。
2、然而，相干pon面临收发机复杂、成本开销高的问题。具体来说，相干接入网的成本主要集中在光网络单元(optical network unit，onu)的收发机上，因此如何简化onu的收发机从而降低成本，一直是目前业界的一个研究热点。在传统全相干发射机和接收机的基础上，已有许多简化发射机和接收机的方法报道。但这些报道大多集中于发射机或者接收机的单一模块简化，多种不同复杂度与性能的收发机并未得到充分比较与兼容性验证。对于相干收发机而言，成本开销与系统性能(包括灵敏度和系统吞吐量)是一种对抗与折中的关系。因此，如何针对不同等级onu的具体需求提供与之对应的最优收发机设计，在一个pon系统中兼容采用不同复杂度收发机的onu，将是未来相干pon无法绕开的话题。
/>技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种兼容多等级onu和混合收发机的相干接入系统及光通信方法。基于该方法，在一个多调制格式、灵活速率调控的点到多点相干接入网系统中，光线路终端(optical line terminal,olt)可以与采用不同复杂度收发机的光网络单元(optical network unit，onu)进行通信。
2、第一方面，提供一种兼容多等级onu和混合收发机的相干接入系统，应用于点到多点相干pon系统，该相干pon系统包括一个共用的olt和不同等级的onu。该系统中：
3、所述olt被各等级onu共用；
4、所述olt在下行链路中生成一系列连续信号，其包括双偏正交幅度调制信号和alamouti空时编码的qam(quadrature amplitude modulation，qam)信号；发送给不同onu的信号分配在指定时隙中，完成时分复用处理；所述各等级onu基于各自相应复杂度的相干接收机，对指定时隙的调制信号进行接收与解调；
5、所述各等级onu在上行链路中采用不同复杂度的发射机，发送突发信号至所述olt；所述olt采用一个相干接收机，基于同一套信号处理技术对突发信号进行全面接收。
6、所述onu的等级按照成本开销和传输速率、灵敏度的需求，被划分为低端onu、中端onu、高端onu三个等级。
7、本专利技术的方案中，各个不同等级onu接入一个共用的olt。olt的收发机包含一个双偏同相正交调制器和双偏内差相干接收机(全相干接收机)。下行传向各onu的数据(包括双偏振的qam信号以及alamouti空时编码qam信号)均通过同一个双偏同相正交调制器发送；上行来自各onu的数据也通过一个全相干接收机进行接收，并基于同样一套数字信号处理流程完成信号解调，从而实现olt与采用不同收发机的onu完美兼容匹配。olt调制器和接收机共用一个同波长光源，而不需要使用多个激光器，从而简化中心节点的处理。
8、在一种可能的实现方式中，低端onu代表对成本开销敏感、但对速率和灵敏度需求相对不高的用户群体；其发射机可仅包括一个马赫-曾德尔调制器(mach-zehndermodulator，mzm)；接收机采用单偏外差探测，可仅包括一个3-db耦合器、一个光电探测器(photodiode，pd)和一个模数转换通道。
9、在一种可能的实现方式中，低端onu与olt的上下行通信过程包括：低端onu将激光器波长设置为第二波长，该第二波长与olt的激光器波长存在一定固定间隔；下行通信链路中，olt广播包含双偏振的qam信号以及alamouti空时编码qam信号的时分复用信号，onu通过单偏外差接收机探测指定时隙的alamouti空时编码qam信号，然后基于kk算法实现信号自拍干扰消除；上行通信链路中，低端onu将无载波幅度相位调制(carrierless amplitudephase modulation，cap)电信号通过mzm调制在第二波长光载波上并发送至olt，设置cap光信号一个波瓣的中频与相干本振光频率一致，从而保证olt的相干接收机可以直接完成信号的完整接收。
10、本专利技术的方案中，低端onu采用单偏振外差相干接收机，结合alamouti空时编码实现偏振无关接收，并通过kk算法去除信号自拍干扰以提升系统性能。低端onu的收发机与双向通信过程呈现完美对称特性，符合标准接入系统对于网络对称性的要求。低端onu的发射机和接收机共用一个激光器，从而简化onu结构配置，降低成本开销；相比于传统强度调制直接检测方法的onu结构，该方案可以实现极其接近的接收机复杂度，但呈现远强于直接检测技术的灵敏度特性。
11、在一种可能的实现方式中，中端onu代表对成本开销和灵敏度性能(或覆盖范围)有着折中需求的用户群体。中端onu的发射机采用一个单偏振同相正交调制器完成光电转化；接收机采用单偏内差探测，包含一个90°光学混频器、两对平衡探测器和两个模数转换通道。
12、在一种可能的实现方式中，中端onu与olt的上下行通信过程还包括：中端onu将激光器的波长设置为与olt激光器波长一致的第一波长；下行通信链路中，olt广播包含双偏振的qam信号以及alamouti空时编码qam信号的时分复用信号，中端onu通过单偏内差接收机探测指定时隙的alamouti空时编码qam信号；上行链路中，中端onu将单偏振qam电信号通过同相正交调制器调制在第一波长光载波上并发送至olt，然后通过olt的全相干接收机完成信号接收解调。
13、本专利技术所示的方案，中端onu采用单偏振内差相干接收机，结合alamouti空时编码实现了偏振无关接收。中端onu的收发机与双向通信过程呈现完美对称特性，符合标准接入系统对于网络对称性的要求。中端onu的发射机和接收机共用一个激光器，从而简化onu结构配置，降低成本开销。与低端onu相比，收发机器件复杂度加倍带来了上下行链路灵敏度性能的大大提升。
14、在一种可能的实现方式中，高端onu代表对器件成本开销不敏感、但对通信速率和灵敏度特性需求高的用户群体。发射机采用一个双偏振同相正交调制器完成光电转化；接收机采用双偏内差探测，包含两个90°光学混频器、四对平衡探测器和四个模数转换通道。
15、在一种可能的实现方式中，高端onu与ol本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种兼容多等级ONU和混合收发机的相干接入系统，应用于点到多点的相干PON系统；所述相干PON系统包括一个OLT和多等级的ONU，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种兼容多等级ONU和混合收发机的相干接入系统，其特征在于，所述ONU的等级包括低端ONU，其发射机包括一个马赫-曾德尔调制器；接收机采用单偏外差探测，其包括一个3-dB耦合器、一个光电探测器和一个模数转换通道。
3.根据权利要求2所述的一种兼容多等级ONU和混合收发机的相干接入系统，其特征在于，所述低端ONU与所述OLT的上下行通信过程包括：
4.根据权利要求1所述的一种兼容多等级ONU和混合收发机的相干接入系统，其特征在于，所述ONU的等级包括中端ONU，所述中端ONU的发射机采用一个单偏振同相正交调制器完成光电转化；接收机采用单偏内差探测，包括一个90°光学混频器、两对平衡探测器和两个模数转换通道。
5.根据权利要求4所述的一种兼容多等级ONU和混合收发机的相干接入系统，其特征在于，所述中端ONU与所述OLT的上下行通信过程还包括：
6.根据权利要求1所述的一种兼容多等级ONU和混合收发机的相干接入系统，其特征在于，所述ONU的等级包括高端ONU，其发射机包括一个双偏振同相正交调制器完成光电转化；接收机采用双偏内差探测，包括两个90°光学混频器、四对平衡探测器和四个模数转换通道。
7.根据权利要求7所述的一种兼容多等级ONU和混合收发机的相干接入系统，其特征在于，所述高端ONU与所述OLT的上下行通信过程还包括：
8.一种基于多调制格式的灵活速率调控的光通信方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1所述的一种兼容多等级ONU和混合收发机的相干接入系统，该相干PON系统包含一个共用的OLT和多等级的ONU；该光通信方法包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于多调制格式的灵活速率调控的光通信方法，其特征在于，根据各等级ONU到所述OLT的实时距离与其动态范围特性，分配最高阶可传输调制格式信号，从而最大程度提高系统总体通信吞吐量。
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【技术特征摘要】
1.一种兼容多等级onu和混合收发机的相干接入系统，应用于点到多点的相干pon系统；所述相干pon系统包括一个olt和多等级的onu，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种兼容多等级onu和混合收发机的相干接入系统，其特征在于，所述onu的等级包括低端onu，其发射机包括一个马赫-曾德尔调制器；接收机采用单偏外差探测，其包括一个3-db耦合器、一个光电探测器和一个模数转换通道。
3.根据权利要求2所述的一种兼容多等级onu和混合收发机的相干接入系统，其特征在于，所述低端onu与所述olt的上下行通信过程包括：
4.根据权利要求1所述的一种兼容多等级onu和混合收发机的相干接入系统，其特征在于，所述onu的等级包括中端onu，所述中端onu的发射机采用一个单偏振同相正交调制器完成光电转化；接收机采用单偏内差探测，包括一个90°光学混频器、两对平衡探测器和两个模数转换通道。
5.根据权利要求4所述的一种兼容多等级onu和混合收发机的相干接入系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：张俊文，颜安，迟楠，李国强，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：
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