本實(shí)用新型屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控的WDM-PON通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療、IPTV，HDTV 等視頻業(yè)務(wù)、大數(shù)據(jù)云分析等先進(jìn)通信系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求日益增加。FTTx的發(fā)展極大的帶動(dòng)了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的發(fā)展。其中，DWDM-PON系統(tǒng)被認(rèn)為是最有前途和最有希望的接入系統(tǒng)。目前，國(guó)際上已將波長(zhǎng)鎖定 WDM-PON 和波長(zhǎng)重用 WDM-PON技術(shù)發(fā)展為商業(yè)級(jí)別。

波長(zhǎng)鎖定 WDM-PON 主要利用了注入鎖模原理。當(dāng)外部種子光源注入法布里-珀羅激光二極管 (Fabry-Perot Laser Diode, FP-LD) 中后，只有與種子光源波長(zhǎng)一樣的波長(zhǎng)被鎖定并被放大，同時(shí)抑制其他波長(zhǎng)光的強(qiáng)度。種子光源可采用寬帶光源 (Broadband Source, BBS)，比如放大自發(fā)輻射光源(Amplified Spontaneous Emission, ASE)，或者多波長(zhǎng)/多縱模激光器，或者直接采用雙FP-LD互注入的方式來(lái)鎖定波長(zhǎng)。

寬帶種子光源可以在中心局（Central Office, CO）光線路終端 (Optical Line Terminal, OLT)中或者光網(wǎng)絡(luò)單元 (Optical Network Unit, ONU)中，也可以完全集中在CO中，為整個(gè)通信系統(tǒng)提供下行或者上行通訊所需的種子光源。寬帶種子光源在穿過(guò)波分復(fù)用多路復(fù)用/解復(fù)用器 (WDM MUX/DMUX)時(shí)，光譜會(huì)被切分，譜切分后的種子光注入FP-LD 中。但是，經(jīng)過(guò)WDM MUX/DMUX譜切分后的光譜寬度較寬（大于60GHz），容易受色散和光學(xué)濾波影響，傳輸距離有限，并且不適用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控的WDM-PON通信系統(tǒng)，有效抵抗強(qiáng)度噪聲的影響，同時(shí)光源的超窄帶線寬對(duì)色散和光學(xué)濾波的影響有較強(qiáng)抗性，適用于遠(yuǎn)距離DWDM通信系統(tǒng)。

本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：一種基于超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控的WDM-PON通信系統(tǒng)，包括中心站、遠(yuǎn)距離光纖傳輸系統(tǒng)、遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)和光網(wǎng)絡(luò)單元，所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)通過(guò)遠(yuǎn)距離光纖傳輸系統(tǒng)與中心站連接，所述光網(wǎng)絡(luò)單元與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接，所述中心站包括依次連接的用于入射到下行信號(hào)的寬譜光源、用于切分寬譜光源的超窄帶帶通濾波器、用于將不同波長(zhǎng)超窄帶光源分離到對(duì)應(yīng)通道的第一多路分離耦合裝置（可以選用第一級(jí)陣列波導(dǎo)光柵AWG1）、以及多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制模塊和將多路下行信號(hào)耦合的第二波分復(fù)用器（可以選用第二級(jí)陣列波導(dǎo)光柵AWG2），所述多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制模塊的兩端分別與第一多路分離耦合裝置和第二波分復(fù)用器連接；數(shù)據(jù)調(diào)制模塊可通過(guò)偏振態(tài)不敏感的電吸收光調(diào)制器來(lái)增強(qiáng)3-dB的系統(tǒng)傳輸性能。

所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)包括用于波分復(fù)用/多路分離的第三波分復(fù)用器/多路分離器；通過(guò)遠(yuǎn)距離光纖傳輸系統(tǒng)連接到中心站；所述第三波分復(fù)用器/多路分離器優(yōu)選采用陣列波導(dǎo)光柵或者薄膜濾波器。

所述光網(wǎng)絡(luò)單元包括連接到第三波分復(fù)用器/多路分離器的自適應(yīng)閾值調(diào)節(jié)模塊和數(shù)據(jù)解調(diào)模塊，所述自適應(yīng)閾值調(diào)節(jié)模塊包括光電探測(cè)器、自適應(yīng)閾值計(jì)算和比較器。在CO將信號(hào)調(diào)制在超窄帶譜切分非相干光源（ultra-narrow spectrum-sliced incoherent light，USSIL）的各個(gè)信道波長(zhǎng)上；在光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）利用USSIL的強(qiáng)度噪聲主要集中在低頻區(qū)域特性，通過(guò)自適應(yīng)算法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)接收端的判決閾值，有效抵抗色散和光學(xué)濾波影響，改善光學(xué)系統(tǒng)的通信性能，降低信號(hào)誤碼率（Bit Error Rate，BER）。

所述寬譜光源是發(fā)光二極管LED、法布里珀羅激光二極管FP-LD、超輻射二極管SLD或者摻鉺光纖放大器EDFA產(chǎn)生的ASE或者通過(guò)非線性效應(yīng)產(chǎn)生的超連續(xù)光源SLS等。

所述超窄帶帶通濾波器采用高斯濾波器或者具有洛侖茲形狀的光纖光柵濾波器或法布里-珀羅濾波器。

所述超窄帶帶通濾波器的溫度由TEC進(jìn)行控制。

所述超窄帶帶通濾波器的頻道間隔和WDM-PON系統(tǒng)的頻道間隔保持一致。

所述多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制模塊采用對(duì)強(qiáng)度噪聲有較好抗性的通斷鍵控調(diào)制方式。

所述數(shù)據(jù)調(diào)制模塊前設(shè)有前置糾錯(cuò)編碼，在光網(wǎng)絡(luò)單元的自反饋閾值判決電路之后采用前置糾錯(cuò)解碼來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的噪聲抗性。

所述自適應(yīng)閾值調(diào)節(jié)模塊通過(guò)自適應(yīng)的閾值調(diào)控算法來(lái)調(diào)整信號(hào)的判決閾值，所述自適應(yīng)的閾值調(diào)控算法采用單碼元判決反饋、盲檢測(cè)或廣義似然比檢驗(yàn)-最大似然序列檢測(cè)等。

本實(shí)用新型中，可以在發(fā)射端采用前置糾錯(cuò)編碼，并在接收端的自反饋閾值判決電路之后采用前置糾錯(cuò)解碼來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的噪聲抗性。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：本實(shí)用新型采用超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控技術(shù)，超窄帶譜切分非相關(guān)光源是利用超窄帶帶通濾波器對(duì)寬譜光源進(jìn)行濾波得到，線寬小于700MHz。利用相鄰的信號(hào)的強(qiáng)度噪聲相關(guān)性，在信號(hào)接收端利用自適應(yīng)算法，估算強(qiáng)度噪聲的改變，并自適應(yīng)地調(diào)整信號(hào)的閾值，改善信號(hào)誤碼率（Bit Error Rate，BER）。有效抵抗強(qiáng)度噪聲的影響，同時(shí)光源的超窄帶線寬對(duì)色散和光學(xué)濾波的影響有較強(qiáng)抗性，適用于遠(yuǎn)距離DWDM-PON通信系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1為WDM-PON中的基于超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控系統(tǒng)的下行通信系統(tǒng)裝置圖；

圖2a為WDM-PON系統(tǒng)中采用的寬譜光源的光譜圖；

圖2b為WDM-PON系統(tǒng)中寬譜光源經(jīng)超窄帶切分后經(jīng)過(guò)調(diào)制和光路復(fù)用后的信號(hào)光譜圖；

圖3為線寬63-GHz的譜切分非相干光源和超窄帶700-MHz 線寬的譜切分非相干光源的相對(duì)強(qiáng)度噪聲頻譜圖的比較；

圖4為基于WDM-PON系統(tǒng)中，位于1542nm通道的25Gb/s信號(hào)的誤碼率和傳輸距離的關(guān)系。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本實(shí)用新型的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型的作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限定。

如圖1所示，一種基于超窄帶譜切分非相干光源和自適應(yīng)閾值調(diào)控的WDM-PON通信系統(tǒng)，主要包括了中心站、遠(yuǎn)距離光纖傳輸系統(tǒng)、遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)和光網(wǎng)絡(luò)單元。

中心站進(jìn)一步包括了用于入射到下行信號(hào)的寬譜非相干光源BLS, 本實(shí)施例中選取了摻鉺光纖放大器EDFA來(lái)產(chǎn)生自發(fā)放大發(fā)散光源；用于切分寬譜非相干光源的超窄帶帶通光濾波器，本實(shí)施例中選取了法布里-珀羅（FFP）濾波器；將不同波長(zhǎng)超窄帶光源分離到對(duì)應(yīng)通道的第一多路分離耦合裝置，本實(shí)施例中選取了陣列波導(dǎo)光柵（arrayed wavelength grating AWG）；以及多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制模塊，信號(hào)進(jìn)行光調(diào)制之前先通過(guò)了前置糾錯(cuò)編碼；和將多路下行信號(hào)耦合的第二波分復(fù)用器，本實(shí)施例中選取了陣列波導(dǎo)光柵（arrayed wavelength grating AWG）；其中超窄帶帶通光濾波器的頻道間隔應(yīng)當(dāng)與WDM-PON系統(tǒng)的頻道間隔一致，超窄帶譜切分非相關(guān)光源是利用光纖法布里珀羅（Fiber Fabry-Perot, FFP）濾波器對(duì)放大自發(fā)輻射光源(Amplified Spontaneous Emission, ASE)進(jìn)行濾波得到，線寬小于700MHz，數(shù)據(jù)調(diào)制模塊可采用偏振不敏感的電吸收調(diào)制器來(lái)增強(qiáng)信號(hào)信噪比。利用摻鉺光纖放大器EDFA產(chǎn)生寬譜光源（broad light spectrum, BLS）即ASE信號(hào)，之后BLS的光譜通過(guò)超窄帶寬FFP光濾波器切分得到非相干超窄線寬多波長(zhǎng)光源，非相干超窄線寬多波長(zhǎng)光源通過(guò)陣列波導(dǎo)光柵AWG1實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的分離，并利用多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制模塊將信號(hào)調(diào)制到不同波長(zhǎng)上，再利用AWG2將加載信號(hào)的各個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)耦合到一起，即波分復(fù)用WDM MUX，通過(guò)一根光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN。FFP濾波器產(chǎn)生的USSIL在低頻區(qū)具有很大的強(qiáng)度噪聲，在靠近直流區(qū)噪聲最大，并且和光源的線寬成反比（相對(duì)噪聲強(qiáng)度=1/USSIL的線寬）。當(dāng)USSIL的線寬低于500MHz 時(shí)，強(qiáng)度噪聲主要影響低頻信號(hào)。所以，對(duì)于高速信號(hào)（比如速率高于20Gb/s），相鄰比特信號(hào)的強(qiáng)度噪聲具有較強(qiáng)相關(guān)性。

遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)：負(fù)責(zé)接收經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途傳輸?shù)墓庑盘?hào)，包括用于波分復(fù)用/多路分離的第三波分復(fù)用器/多路分離器，本實(shí)施例中選用陣列波導(dǎo)光柵AWG3，將各個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)分離，即波分解復(fù)用，通過(guò)遠(yuǎn)距離光纖傳輸系統(tǒng)連接到中心站。

光網(wǎng)絡(luò)單元ONU包括連接到第三波分復(fù)用器/多路分離器的自適應(yīng)閾值調(diào)節(jié)模塊和數(shù)據(jù)解調(diào)模塊，其中，自適應(yīng)閾值調(diào)節(jié)模塊包括光電探測(cè)器（選用光電二極管）、基于電信號(hào)的閾值計(jì)算模塊和比較器。各個(gè)波長(zhǎng)信道的光學(xué)信號(hào)通過(guò)光電二極管轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)自適應(yīng)閾值調(diào)控的反饋線路對(duì)接收系統(tǒng)的閾值進(jìn)行調(diào)控，降低系統(tǒng)的誤碼率，提升通信系統(tǒng)性能。

如圖2a所示，采用的寬譜非相干個(gè)光源BLS具有很寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)平整，高功率的特點(diǎn)。如圖2b所示，進(jìn)行超窄帶切分并經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)制，光路復(fù)用之后的光信號(hào)的光譜圖，其具有超窄帶寬，頻道間隔和系統(tǒng)通道間隔匹配的特點(diǎn)。

如圖3所示，比較了線寬63-GHz的譜切分非相干光源和超窄帶700-MHz 線寬的譜切分非相干光源的相對(duì)強(qiáng)度噪聲頻譜圖。傳統(tǒng)的63-GHz譜切分非相干光源在信號(hào)帶寬內(nèi)表現(xiàn)出類似高斯噪聲的特性。而超窄帶700-MHz 線寬的譜切分非相干光源則主要集中在低頻區(qū)域。當(dāng)頻率>2GHz時(shí)，超窄帶700-MHz 線寬的譜切分非相干光源的相對(duì)強(qiáng)度噪聲低于63-GHz線寬的譜切分非相干光源的相應(yīng)值。

如圖4所示，基于WDM-PON系統(tǒng)里，位于1542nm的通道傳輸25Gb/s信號(hào)時(shí)，采用自適應(yīng)反饋控制的閾值可以大大降低傳輸系統(tǒng)的誤碼率，相比較固定的最佳閾值獲得的誤碼率，自適應(yīng)反饋控制的閾值可以降低誤碼率大于10dB。