[发明专利]一种混合复用无源光通信方法及其网络

说明书

技术领域

本发明涉及混合复用无源光网络技术领域。

背景技术

混合复用无源光网络(HPON)兼具功率分割型无源光网络(又称为时分复用无源光网络，即TDM-PON)和波分复用型无源光网络(WDM-PON)的优点，具有单纤接入容量大、网络建设成本低、易于运营维护和升级等一系列优点。HPON中采用了WDM技术以支持单根光纤多个TDM-PON的运行。由于每个TDM-PON需要均分配一个上下行波长，因此HPON技术的关键是避免在每个TDM-PON光网络的用户终端(ONU)中使用昂贵的波长选择光学器件。如果ONU中使用密集波分复用(DWDM)传输使用的固定类型激光器，成本会十分昂贵。此外，在每个用户终端设置一个固定的单一波长激光器是不切实际的，因为对网络运营商来说激光器清单的管理和维护相当复杂，从而增加了成本。

为了实现ONU的“无色”化，用户端可以使用可调谐激光器。从长远来看，可调谐激光器方案可能为波分复用无源光网络提供最高性能，因为它可能提供最大数目波长信道，但是目前可调谐激光器成本仍然太高。目前提出的较为可行的方案有频谱分割法和光环回技术两种。频谱分割法中ONU采用的是低成本的宽带光源，如发光二极管(LED)，通过波分复用器后产生固定波长的上行光信号，其波长取决于与ONU相连的波分复用器的端口。但是LED的入纤功率一般只有-10dBm，频谱分割会导致的较大的损耗，从造成了信号传输距离受限。此外频谱分割还会产生信道间的串扰，限制了系统的动态范围。光环回技术中光线路终端(OLT)以集中的方式向ONU提供直流(未调制的)种子光，ONU只需要一个反射式光调制器，加载信号调制种子光并上行发射至OLT完成上行通信。反射式ONU结构要求OLT种子光源的光功率需要足够大，以补偿上、下行的双向线路损耗。常规的解决方案主要分为两类：1)ONU采用高增益的反射式半导体光放大器(RSOA)作为调制器件，其主要弊端在于高增益RSOA的成本过高，难以满足实际应用的要求；或者采用注入锁定的法布里-珀罗(FP)激光器作为调制器件，其主要弊端对注入种子光功率范围要求苛刻，并且传输距离和速率严重受限于模式波动引起的强度噪声。2)OLT直接采用高功率密度的分布反馈(DFB)半导体激光器为种子光源。这种方案有利于改善系统的功率预算，但是要求ONU端的光调制器件须偏振无关，这会带来成本的增加。另外一个关键的问题是常规PON网络的单纤馈纤的ODN拓扑形式，OLT接收端会因为种子光的相干后向瑞利散射严重劣化信噪比，解决的方法是采用双纤结构，将下行种子光和上行调制光分纤传输，这将带来光纤资源的浪费以及维护成本的上升，也非常不利于系统向下一代长距离接入网络的演进。

以上方案的另外一个缺点是与已有的ONU设备无法兼容，这样的ONU多采用无制冷FP-LD光源，因此会造成前期设备投资的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种混合复用无源光通信方法及其网络，它无需OLT提供下行种子光，具有与现有ONU设备良好的兼容性、低廉性，实现现有混合复用无源光通信中ONU的“无色”化，保持现有混合复用无源光通信中ODN的无源特性。

为解决上述技术问题，本发明提出一种混合复用无源光通信方法，其特征在于，在光通信线路中注入可用于四波混频的泵浦波，该泵浦波与用户终端(ONU)上行光信号经过波分复用后注入高非线性光纤或高非线性光子晶体光纤，由高非线性光纤或高非线性光子晶体光纤实现泵浦波和ONU上行信号光间的四波混频产生波长转换光信号，该波长转换光信号经上下行信号波分复用器传输到光线路终端(OLT)，从而实现光信号上行通信。

本发明还提出了一种实现上述混合复用无源光通信方法的混合复用无源光通信网络，包括光线路终端(OLT)、OLT端上下行信号波分复用器、馈纤、用户端上下行信号波分复用器、光分支器、用户终端(ONU)依次连接；其特征在于，它还包括泵浦光源发生器，光纤激光器，四波混频泵浦波和信号波分复用器，高非线性光纤或高非线性光子晶体光纤，所述泵浦光源发生器可用为光纤激光器提供能量，所述光纤激光器用于产生可进行波长选择的泵浦波，所述四波混频泵浦波和信号波分复用器用于调制所输入的泵浦波与用户终端(ONU)上行信号光，其输出端信号注入高非线性光纤或高非线性光子晶体光纤，所述高非线性光纤或高非线性光子晶体光纤用于实现泵浦光和ONU上行信号光间的四波混频，并产生波长转换光信号，该波长转换光信号输入用户端上下行信号波分复用器的输入端，后传输到光线路终端(OLT)。

所述光纤激光器包括掺杂特种光纤、波长选择元件。