[发明专利]一种用于无源光网络中光信号的放大装置和方法以及光线路终端

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别涉及一种用于无源光网络中光信号的放大装置和方法以及光线路终端。 

背景技术

随着视频点播、高清晰度电视、网络游戏等新兴业务的兴起，用户对带宽的需求日益增长，发展光纤到户可有效保证“最后一公里”的接入网带宽。其中PON(Passive Optical Network无源光网络)技术消除了传统接入网中的有源节点，有利于降低运营商的维护费用，是目前应用最广泛的光纤到户的技术之一。现有PON的体制包括全业务接入网组织制定的BPON(Broad Band PassiveOptical Network宽带无源光网络)、GPON(Gbit Passive Optical Network吉比特无源光网络)；以及IEEE组织制定的EPON(Ethernet Passive Optical Network以太无源光网络)。目前PON的覆盖范围为20km，下行和上行速率在吉比特量级。 

各种体制的PON，其网络架构基本相同。如图1所示，OLT(Optical LineTerminal光线路终端)位于中心局，ONU(Optical Network Unit光网络单元)位于用户家庭(或路边、大楼等)，OLT和ONU之间由无源的ODN(OpticalDistribution Network光分配网)相连。OLT和无源的光分路器之间由主干光纤相连，光分路器实现点对多点的光功率分配，并通过多个分支光纤连接到多个ONU。从OLT到ONU的方向称为下行方向，从ONU到OLT的方向称为上行方向。 

PON的点对多点的树型拓扑结构决定了各个ONU之间必须以共享媒质方式与OLT通信。OLT的下行信号通过TDM(Time Division Machine，时分复用)广播的方式发送给所有ONU，并用特定的标识，例如BPON用虚通道标识、EPON用逻辑链路标识、GPON用虚通道标识和分配标识来指示各时隙是属于哪个ONU的。载有所有ONU的全部信息的光信号功率在光分路器处被分成若干份 经各分支光纤到达各ONU，各ONU根据相应的标识收取属于自己的数据，其他时隙的数据则丢弃。ONU的上行方向通过时分多址接入，各ONU在OLT的控制下，只在OLT指定的时隙发送自己的上行信号，各ONU的时隙在光分路器处汇合。PON系统通过测距和多址接入控制保证各ONU的上行信号不发生冲突。由于各ONU沿不同分支光纤到达光分路器，不同分支光纤的距离不同，例如GPON规定ONU之间的最大距离差达到20km。因此，对光功率的衰减也就不同，而且ONU光发射机的光功率也不一致，不同ONU的上行信号到达光分路器的光功率相差可达10dB，并且是快速变化的(相邻两个ONU的上行信号之间的保护间隔只有25ns)，称为突发的上行信号。 

下一代光接入网络的兴起提出了PON拉远的需求，从而光传输达到上下行10Gbps对称速率、100km传输距离和512分光比的系统目标。PON的拉远有利于实现接入网与城域网的融合，减少网络节点数目，将进一步降低维护费用。 

为了实现PON的拉远，有人提出了在PON的远程节点中加入光放大器以改善功率预算。参见图2，OLT在远程节点光分路器处的主干光纤上增加一个波分复用器WDM，用来分离波长为1310nm的上行信号和波长为1490nm的下行信号，上行和下行信号各使用一个EDFA(掺铒光纤放大器)分别进行放大。仅从改善功率预算的角度来看，该架构的OLT可位于核心网节点，与ONU之间的距离达到100km。 

使用光放大器的优点在于对信号的延时较小。PON的下行信号为连续模式，使用EDFA放大较为合适。然而，该技术存在的问题是，PON的上行信号为突发模式，不同ONU的发射光功率存在差异，且经过不同距离的分支光纤到达光分路器，又会经历不同的链路衰减。因此，不同ONU的上行信号到达分路器的光功率高低各不相同，相差可达10dB，且相邻两个ONU的上行信号之间的保护间隔只有25ns。EDFA的典型瞬态效应响应时间常数为微秒量级。突发的上行信号经过EDFA放大之后会产生浪涌现象，导致信号失真。