基于拍频噪声实现无色光网络单元上行光波长设定的方法

基于拍频噪声实现无色光网络单元上行光波长设定的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及波分复用的无源光网络技术领域。尤其涉及一种基于波分复用的无源光网络中，基于可调谐激光器或可调谐光发射机的无色光网络单元的上行光波长设定的实现方法。
【背景技术】
[0002]无源光接入网络已经成为实现光纤接入的主推技术。业内已经为一系列无源光接入网，如GPON和EPON (其中PON指的是无源光纤网络)建立了相关标准，并部署商用。这些方案采用TDM (Time Divis1n Multiplexing,时分复用模式),在OLT (光线路终端)与ONU (光网络单元)之间使用光分/合路器这种无源的远端节点实现组网，成本较低，因此成为当前光接入的主要解决方案。但随着宽带接入业务的迅猛发展，现有TDM PON的系统容量越来越不能满足需求，而采用WDM (Wavelength Divis1n Multiplexing,波分复用)方式的PON (无源光网络)为每个光网络单元用户单元提供专用的波长，这将极大的提升可用带宽，被认为是下一代PON的理想解决方案。由于WDM-PON系统中需要为每个ONU设定不同的波长，为降低ONU成本及实现ONU的一致性，以便于批量生产及提高其通用性，并且为了便利网络的安装和管理维护及降低运营成本，需要实现ONU的无色性，因此无色ONU技术是WDM-PON的关键技术之一。
[0003]目前实现无色ONU方案主要有包括:基于光谱分割技术的无色0NU，基于波长重用技术的无色0NU，基于种子光源阵列下发的无色ONU和基于可调谐激光器或可调谐光发射机的无色0NU。由于具有支持长距离、高速率、波长重用等优势，基于可调谐激光器或可调谐光发射机的无色ONU被认为是最理想的方案之一。
[0004]但当前基于可调谐激光器或可调谐光发射机的无色ONU方案中，第一类需要OLT统一控制来实现ONU端可调谐激光器或可调谐光发射机波长的设定，这种方式使得ONU无法独立实施上行光波长的设定，无疑增加了系统的复杂程度提升了系统成本；第二类虽然ONU可以独立实施上行光波长的设定，但或者是基于后向瑞利散射，或者是利用OLT端ASE下发的切割光谱与ONU端可调谐激光器或可调谐光发射机波长拍频噪声，分别具有可靠性低、成本高、方案复杂等不足。

【发明内容】

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本发明要解决的技术问题是如何在不提高成本，降低可靠性的前提下，使得基于可调谐激光器或可调谐光发射机的无色ONU可以不需借助OLT独立地实施上行光波长的设定，。
[0007](二)技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于拍频噪声实现无色光网络单元上行光波长设定的方法，其中拍频噪声是上行光载波与下行光信号间的拍频噪声:
[0009]步骤一:0NU上电启动，控制单元控制可调谐激光器进行逐波长轮询，即周期性改变其发射波长，轮询周期视微波功率计及控制单元处理速度快慢而定，将可调谐激光器所发射的未经调制的连续光经过功分器分为两部分，一部分进入上行光调制器承载上行数据信号，另一部分输入光稱合器；
[0010]同时无色ONU将其接收到的下行光信号分为两部分，一部分进入下行光接收机用于接收下行数据，另一部分输入上述光耦合器，此光耦合器的输出端与一低带宽光电探测器的输入端相连接，用于产生拍频噪声，此光电探测器的输出端与一微波功率计相连接，此微波功率计用于测量拍频噪声功率。
[0011]步骤二:微波功率计将其测得的拍频噪声功率实时传输给控制单元，控制单元根据所接收到的拍频噪声功率大小，判断可调谐激光器当前输出的光波长是否与下行光信号波长一致，若一致则将可调谐激光器工作波长设定为当前光波长或指定的光波长，否则控制单元将控制可调谐激光器继续做光波长轮询，直至可调谐激光器输出光波长与下行光波长一致。
[0012]所述方法中的可调谐激光器可以替换为可调谐光发射机，同时上行光调制器替换为上行光线路。
[0013]通常当可调谐激光器或可调谐光发射机输出的波长与下行光信号波长一致时测得的拍频噪声功率将高于可调谐激光器或可调谐光发射机输出的波长与下行光信号波长不一致时测得的拍频噪声功率3dB以上。
[0014]优选地，控制单元控制可调谐激光器或可调谐光发射机进行逐波长轮询，其波长大小满足ITU100GHz/50GHz Grid标准规范。
[0015]优选地，所述功分器为光耦合器。
[0016]优选地，所述低带宽光电探测器，其带宽可以为1-GHz以下。
[0017](三)有益效果
[0018]本发明的无色ONU中通过微波功率计测量拍频噪声，控制单元根据所接收到的拍频噪声功率大小，调节可调谐激光器或可调谐光发射机输出的光波长。本发明仅利用物理层即可实现基于可调谐激光器或可调谐光发射机的无色ONU上行光波长的设定，不需在介质访问控制层中使OLT以下发数据报的方式告知ONU进行波长匹配，功能简单可靠性高，同时成本低。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1a,图1b为WDM PON系统结构图，其中图1a为上下行不同波长WDM PON系统结构图，图1b为上下行同波长WDM PON系统结构图；
[0021]图2为本发明基于拍频噪声实现无色光网络单元上行光波长设定的方法的实验验证方案的方框图；
[0022]图3为本发明基于拍频噪声实现无色光网络单元上行光波长设定的方法的实验测得光谱图；
[0023]图4为本发明基于拍频噪声实现无色光网络单元上行光波长设定的方法的实验测得拍频噪声功率图；
[0024]图5a，图5b为WDM PON系统结构图，其中图5a为上下行不同波长WDM PON系统结构图，图5b为上下行同波长WDM PON系统结构图；
[0025]附图标记:
[0026]101、光线路终端；102、馈线光纤；103、远端节点；104、分支光纤；105、光网络单元;
[0027]其中:1011、光接收机模块；1012、光发射机模块；1013、光波分复用解复用器；1014、光环形器；1051、光发射机模块；1052、光接收机模块；1053、控制单元；1054、光环形器；
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0029]图1a,图1b为本发明中WDM PON系统结构图，具体包括:光线路终端101，馈线光纤102，远端节点103，分支光纤104和光网络单元105。
[0030]图1b中，光线路终端101由光接收机模块1011、光发射机模块1012、光波分复用解复用模块1013和光环行器1014组成。图1a所示上下行不同波长WDM PON系统中光波分复用解复用器1013通带波长分别为λ I λ 2...λ 2η-1 λ 2η,光接收机模块1011工作波长分别为λ I λ 3...λ 2η-1，与光波分复用解复用器1013的对应波长通道相连；光发射机模块1012分别与光波分复用解复用器1013通带波长λ 2 λ 4...λ 2η~2 λ 2η通道相连。图1b所不上下行同波长WDM PON系统中光波分复用解复用器1013通带波长分别为λ1λ2...λη,一组光接收机模块1011与光发射 机模块1012分别通过光环行器1014与光波分复用解复用器1013的λ I λ 2...λ η波长通道相连。
[0031]下行传输方向，光波分复用解复用器1013将各光发射机下行业务信号复用为一路送入馈线光纤102 ;上行传输方向，光波分复用解复用器1013接收馈线光纤102上行业务信号并解复用后送入各光接收机模块1011。
[0032]馈线光纤102接收光波分复用解复用器1013复用的下行业务信号，将其馈入远端节点103 ;同时接收远端节点103复用的上行业务信号，将其馈入光波分复用解复用器1013。
[0033]远端节点103由光波分复用解复用器构成，与光波分复用解复用器1013对应，通带波长分别为λ I λ 2...λ 2η-1 λ 2η(图la)或λ I λ 2...λ η(图lb)。下行传输方向，接收馈线光纤102馈入业务信号并进行波分解复用后送入分支光纤104 ;上行传输方向，接收分支光纤104馈入信号并进行波分复用后，送入馈线光纤102。
[0034]分支光纤104连接远端节点103和光网络单元105。分支光纤104中的分支光纤两两一组绑定(图1a)，一根传输上行信号光，另一根传输下行信号光；或单独一根光纤(图1b)同时传输上下行信号光。
[0035]光网络单元105由光发射机模块1051、光接收机模块1052、控制单元1053和光环行器1054组成。图1a中，光接收机模块1052由下行光接收机、光耦合器、H)、微波功率计等构成，通过分支光纤104分别与远端节点103通带波长λ I λ 3...λ 2η-1通道相连，接收下行业务信号；光发射机模块1051由可调谐激光器和光调制器组成，其通过分支光纤104与远端节点103波长λ 2 λ 4...λ 2η-2 λ 2η通道相连，发射上行业务信号；控制单元1053控制可调谐激光器输出波长及接收微波功率计测得的拍频功率，并做功率分析及判断波长与通道匹配情况的处理。图1b中，光发射机模块1051由下行光接收机、光耦合器、PD、微波功率计等构成，通过光环行器1054及分支光纤104分别与远端节点103通带波长λ I λ 2...λ η通道相连，接收下行业务信号；光接收机模块1052由可调谐激光器和外调制器组成，其通过光环行器1054及分支光纤104与远端节点103波长λ I λ 2...λ η通道相连，发射上行业务信号；控制单元1053控制可调谐激光器输出波长及接收微波功率计测得的拍频功率，并做功率分析及判断波长与通道匹配情况的处理。
[0036]图2、3、4为本发明提出的基于拍频噪声实现无色光网络单元上行光波长设定的方法可行性验证方案与结果，具体描述如下:
[0037]如图2所不,光发射机模块发出10Gb/s速率信号，并经一个波导阵列光栅和一个可调谐光衰减器I耦合至一个2X2的3dB光耦合器，一个可调谐激光器输出光经另一个可调谐光衰减器2后也耦合至此相同的2X2光耦合器，此2X2光耦合器的输出端与一低带宽光电探测器(PD，带宽为1GHz以下)的输入端相连接，用于产生拍频噪声，此光电探测器的输出端与一微波功率计相连接，此微波功率计用于测量拍频噪声功率。图2中可调谐光衰减器I与可调谐光衰减器2用于调整输入2X2光耦合器的两路光功率大小。
[0038]如图3所示为保持光发射机模块输出波长不变，由小到大调整可调谐激光器的输出波长，在可调谐激光器输出光中心波长减光发射机模块输出中心波长差分别为-0.8nm、-0.15nm、_0.lnm、0nm、0.lnm、0.15nm 时对应的光谱图。
[0039]如图4所示为上图3中所述波长差情况下用微波功率计测得的拍频噪声功率，由图4可知当上图3中所述波长差为0nm(即波长重合)时测得的拍频噪声功率最大，而当上图3中所述波长差绝对值大于0.15nm后，特别是大于0.4nm(即当可调谐激光器的输出波长与光发射机模块输出波长不在一个ITU100GHz/50GHz grid中时)，测得的功率趋于最小。
[0040]图5a，图5b为本发明中WDM PON系统结构图，和图la，图1b的区别在于将图la，图1b中的可调谐激光器替换为可调谐光发射机，删除图la，图1b中的光调制器，其余的原理和实施过程完全同于图la，图1b对应实施例的原理和实施过程。
[0041]因此上述原理可行性实验验证了所提基于拍频噪声实现无色光网络单元上行光波长设定的方法的可行性与有效性。
[0042]以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种基于拍频噪声实现无色光网络单元上行光波长设定的方法，其特征在于，ONU(105)上电启动，控制单元(1053)控制可调谐激光器进行逐波长轮询，将可调谐激光器所发射的未经调制的连续光经过功分器分为两部分，一部分进入上行光调制器承载上行数据信号，另一部分输入光稱合器； 无色ONU (105)将其接收到的下行光信号分为两部分，一部分进入下行光接收机用于接收下行数据，另一部分输入上述光耦合器，此光耦合器的输出端与一低带宽光电探测器的输入端相连接，用于产生拍频噪声，此光电探测器的输出端与微波功率计相连接，此微波功率计用于测量拍频噪声功率； 微波功率计将其测得的拍频噪声功率实时传输给控制单元(1053)，控制单元(1053)根据所接收到的拍频噪声功率大小，判断可调谐激光器当前输出的光波长是否与下行光信号波长一致，若一致则将可调谐激光器工作波长设定为当前光波长或指定的光波长，否则控制单元(1053)将控制可调谐激光器继续做光波长轮询，直至可调谐激光器输出光波长与下行光波长一致。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将可调谐激光器替换为可调谐光发射机，且将上行光调制器替换为上行光线路。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制单元(1053)控制可调谐激光器逐波长轮询，其波长大小满足ITU100GHz/50GHzGrid标准规范。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，控制单元(1053)控制可调谐光发射机逐波长轮询，其波长大小满足ITU100GHZ/50GHZ Grid标准规范。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述功分器为光耦合器。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述低带宽光电探测器，其带宽为1-GHz以下。
【专利摘要】本发明涉及基于拍频噪声实现无色光网络单元上行光波长设定的方法：在无色ONU（105）中接入用于产生拍频噪声的低带宽光电探测器，微波功率计将其测得的拍频噪声功率实时传输给控制单元（1053），控制单元（1053）根据拍频噪声功率大小，判断可调谐激光器或可调谐光发射机当前输出的光波长是否与下行光信号波长一致，若一致则将可调谐激光器或可调谐光发射机的工作波长设定为当前光波长或指定的光波长，否则控制单元（1053）将控制可调谐激光器或可调谐光发射机继续做光波长轮询。该发明使得基于可调谐激光器或可调谐光发射机的无色ONU可以不需借助光线路终端（OLT）而独立地实施上行光波长的设定，可以广泛的应用于波分复用的无源光网络技术领域。
【IPC分类】H04J14/02, H04B10/572, H04B10/07
【公开号】CN104883226
【申请号】CN201410073820
【发明人】张治国, 陈雪, 王立芊, 张民, 贝劲松, 苏婕
【申请人】北京邮电大学, 中兴通信股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月28日