[发明专利]用低速光器件实现高速传输的对称TWDM‑PON系统中的OLT

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，具体是涉及一种用低速光器件实现高速传输的对称TWDM-PON系统中的OLT。

背景技术

随着国家大力推广“互联网+”政策，互联网必将迎来新一轮的高速发展，与此同时通信数据流量也会快速增长，而光通信作为传输网的主流、接入网的重要组成部分，其容量需求必将不断提升发展。不仅如此，全球互联网用户数量飞速增长。在这样一个大环境下，ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector，国际电信联盟电信标准化部门)组织与IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气电子工程师学会)组织都开始了各自新一代光接入网的标准讨论。自2012年起，ITU-T组织与FSAN(Full Service Access Networks，全业务接入网论坛)组织开始进行NG PON2(Next Generation Passive Optical Network2，下一代无源光网络)的相关研究及标准制定，而IEEE组织对NG-EPON(Next Generation Ethernet Passive Optical Network，下一代以太网无源光网络)的探讨也已经开始。

2012年，FSAN组织将TWDM-PON(Time and Wavelength Division Multiplexing PON，时分波分复用无源光网络)系统选为NG-PON2的优选方案。一方面，该系统基于波长堆叠方案，技术相对成熟；另一方面，该系统仍沿用基于波长无关光分路器的光分配网络，支持后向兼容。基于上述优点，该系统在TWDM-PON的构建中也存在较好的应用前景。

如何实现低成本高速调制是TWDM-PON实现中的主要挑战。四波长堆叠的100G TWDM-PON要求单波长速率高达25Gb/s，而目前常用的商用器件带宽在10GHz左右。如何用低成本器件和简单的技术实现单波长25Gb/s及以上的调制并支持40km以上的光纤传输是需要重点考虑的问题，针对这个问题的研究主要包括以下两个方面：

一方面：涉及器件制备，通过高速调制器和宽带接收机实现高速调制与接收；已报道有利用基于混合硅、III/V族材料实现低成本的可支持20Gb/s调制速率的直调激光器；同时如何提高接收机带宽也得到广泛研究。

另一方面：利用高阶调制码型降低对发射和接收机的带宽要求。目前已经有部分相关工作发表。经检索发现，2014年，华为技术有限公司在光纤通信会议(Optical Fiber Communication Conference)上发表了题为“30km Downstream Transmission Using 4×25Gb/s 4-PAM Modulation with Commercial 10Gbps TOSA and ROSA for 100Gb/s-PON”(基于商用10Gb/s收发器件的4×25Gb/s 4-PAM信号的30公里传输)的文章。该文章中记载了以下方案：利用商用10Gbps器件实现4-PAM(4 Pulse Amplitude Modulation，四电平脉冲幅度调制)格式的单波长25Gb/s信号的调制和解调。4-PAM调制格式是一种多电平调制，四种脉冲幅度可以代表两位数据，使信号的波特率降低为二进制格式的一半，从而能够降低对收发机的带宽需求。该文章中的方案的主要缺点在于：在光域没有考虑色散，所以导致后续DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)处理相对复杂，系统效果也不甚理想。

除4-PAM外，双二进制调制也是一种常用的调制方式。双二进制码属于一种相关编码技术，利用比特间的相关性，将二电平的电信号转为三电平。相关编码通常由两种方式实现：1-bit延迟相加或模拟低通滤波。低通滤波器通常选择贝塞尔型，3dB带宽约为信号带宽的1/4。因此，双二进制码的谱效率比二电平提高将近四倍，同速率的双二进制抗色散能力更强。