[发明专利]一种波长脉宽编解码方法及光编码器

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种波长脉宽编解码方法及光编码器。

背景技术

随着“光进铜退”的大规模推进，无源光网络作为一种新型有效的技术被广泛的应用在光接入网中。但与此同时，伴随着接入网光纤数量的不断增加，结构也愈加复杂，从而使得对各分支链路进行监测维护也变得越来越重要。传统的检测维护方法主要使用光时域反射计，适用于点到点的网络结构，不能满足无源光网络系统所采用的点到多点接入方式的监测要求。

为了解决无源光网络光纤链路监测问题，大量的监测技术已被提出。例如，嵌入式光时域反射仪方案将微型光时域反射仪集成到各光网络单元端，通过探测上行数据信号的反射及散射信息来监测支路状态，该方法需要对收发器做相应的硬件修改。基于自注入锁定反射式半导体光放大器的无源光网络监测方案通过在光网络单元端布放光纤布拉格光栅来实现波长锁定，进而产生上行数据信号及监测信号。但这种监测方法需要对协议进行扩展，无法在无源光网络中直接使用。除此之外，由于上行数据波长与监测波长共处于同一波段，容易产生增益，会造成监测波长和通信波长之间串扰。布里渊光时域反射仪监测方案利用在各支路上使用具有不同掺杂浓度的光纤来形成特定的布里渊频移，从而由散射信号区分各支路，由于各支路需要定制不同材质的光纤，大大增加无源光网络基本建设成本。基于周期编码的无源光网络监控方法，通过控制反射率固定的两个光纤布拉格光栅之间跳线长度，形成不同的周期光码字。每一个终端用户的两个光栅均具有都有相同的反射率及相同的中心反射波长，码字的周期值可通过跳线长度控制。该编码装置结构简单，可有效降低系统成本。该方法采用最大似然估计作为网络识别算法，算法流程复杂，实现难度较大。

上述监测方法在无源光网络的故障监测中都存在各种问题，尤其体现在大用户容量网络中，各类问题都使得这些技术在实际应用存在困难。

发明内容

技术问题：本发明提供一种在保证系统性能的前提下应用于大用户容量无源光网络光纤链路状态实时监测的波长脉宽编解码方法及光编码器。该光编码器可直接实现在光域上对脉宽的调制，分光比与光栅的中心反射波长等参数均灵活可调，光纤延时线的最大长度由探测脉冲的初始脉宽决定。该方法对于脉冲信号，根据脉冲到达时间的测量分别得到前沿与和后沿的到达时间，由二者的差值得出脉宽，可直接由现场门阵列实现并作判断，从而释放了无源光网络链路监测的网络识别算法。

技术方案：本发明的波长脉宽编解码方法，光编码信号可在波长及脉宽两个维度上同时进行编码，相同波长的用户分配不同的脉宽，相同脉宽的用户则分配不同的波长，保证对每个用户的标识全网唯一，适用于大用户容量网络的监测。该方法包括以下步骤：

步骤1、位于中心局处的可调光源向各终端用户发送含i个波长、初始脉宽均为T_s的探测光脉冲信号；

步骤2、各用户对接收到的探测光脉冲信号在脉宽及波长维度上同时进行编码，在光域上实现对脉宽的调制，经由非对称型反射环产生相应的二维光编码信号并反射回中心局；所述在脉宽维度上的编码通过配置非对称型反射环中光纤延时线的长度来实现，所述在波长维度上的编码通过采用不同中心反射波长的光纤布拉格光栅来实现；

步骤3、中心局处的接收模块对各用户反射回的光编码信号进行解码，采用现场可编程门阵列对反射回的光编码信号进行实时脉宽测量。

进一步的，本发明方法的步骤2中，在脉宽维度上的编码具体方式为：

对于光栅反射率R_i设置为部分反射的情况，将射入非对称型反射环的单个探测脉冲信号裂变为以下3个子脉冲：(1)净光程为0的上分支反射脉冲信号；(2)光程为l_i的上、下分支透射脉冲信号；(3)光程为2l_i的下分支反射脉冲信号；然后通过不同长度的光纤延时线来控制所述3个子脉冲在时域上彼此重叠的区间，调节复合脉冲信号宽度；

对于光栅反射率R_i设置为100％的情况，将射入非对称型反射环的单个探测脉冲信号裂变为以下2个子脉冲：(1)净光程为0的上分支反射脉冲信号；(2)光程为l_i的上、下分支透射脉冲信号；

对于光栅反射率R_i设置为0的情况，将非对称型反射环蜕变为萨格纳克环，以使射入环内的单脉冲信号经过环后不会在时域上发生展宽效应；

所述在波长维度上的编码具体方式为：在脉宽编码基础上，通过改变非对称型反射环中光纤布拉格光栅的中心反射波长来实现在波长域上的编码。