基于OCDMA的混合PON及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、接入網(wǎng)是用戶終端進(jìn)入骨干網(wǎng)的橋梁，是信息傳送體系的“最后一公里”網(wǎng)絡(luò)。過(guò)去幾年，隨著用戶對(duì)IPTV、高清視頻、在線游戲等高帶寬業(yè)務(wù)需求的急劇增加，接入網(wǎng)技術(shù)發(fā)生了翻天覆地的變化。PON（無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）以其傳輸容量大、成本低、全業(yè)務(wù)支持等優(yōu)勢(shì)成為熱門(mén)的接入網(wǎng)技術(shù)。PON技術(shù)經(jīng)過(guò)APON/BPON（ATM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)/寬帶無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）時(shí)代的探索，逐漸發(fā)展出EPON（以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）和GPON（以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）兩大標(biāo)準(zhǔn)體系，并憑借各自?xún)?yōu)勢(shì)在全球得

2、以廣泛推廣與應(yīng)用。隨著IPTV、HDTV、雙向視頻以及在線游戲等大流量業(yè)務(wù)的逐漸開(kāi)展與普及，每位用戶的帶寬需求預(yù)計(jì)將每5年增長(zhǎng)一個(gè)數(shù)量級(jí)并有加速趨勢(shì)。無(wú)論是EPON還是GPON，現(xiàn)有的PON都將出現(xiàn)新的帶寬瓶頸。因此需要繼續(xù)積極研發(fā)NG-PON（下一代無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)。
　　基于此，許多混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，如WDM/TDM（波分復(fù)用/時(shí)分復(fù)用）混合PON、OCDM/TDM（光碼分復(fù)用/時(shí)分復(fù)用）混合PON、OCDM/WDM

3、/TDM混合PON等，這些混合PON系統(tǒng)為接入網(wǎng)提供了更多的用戶接入數(shù)目和更高的傳輸速率。但是也出現(xiàn)了一些新的問(wèn)題，比如每個(gè)ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）都必須占有二維至三維的資源（時(shí)域、波長(zhǎng)域、地址碼域等），這樣使得系統(tǒng)的成本急劇上升，這對(duì)于成本敏感的接入網(wǎng)是很大的挑戰(zhàn)。
　　本文主要研究基于OCDMA技術(shù)的新型混合PON方案：將OCDMA技術(shù)引入到PON中，使這新一維資源對(duì)原有的PON系統(tǒng)透明，從而使混合PON盡可能多地繼承原有的技術(shù)和

4、設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)的同時(shí)，不增加系統(tǒng)復(fù)雜度，從而降低系統(tǒng)成本。此外，還對(duì)OCDMA部分關(guān)鍵技術(shù)如光編解碼器的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)噪聲的抑制方法等開(kāi)展了研究。本文的主要研究工作如下：
　　一、基于OCDMA的混合PON研究
　?。?）OCDM/WDMA混合PON方案
　　論文第二章首先針對(duì)DS-OCDMA（直接序列-光碼分多址）非相干系統(tǒng)在光域的獨(dú)特特點(diǎn)進(jìn)行了理論建模分析。分析結(jié)果表明：光信號(hào)在采用延遲法進(jìn)行OCDMA編解碼時(shí)，

5、如果多路波長(zhǎng)信號(hào)使用同一個(gè)光地址碼，則系統(tǒng)可以用一組編解碼器和對(duì)應(yīng)的一個(gè)光地址碼對(duì)多路波分復(fù)用信號(hào)同時(shí)進(jìn)行編解碼，而在傳統(tǒng)的電CDMA技術(shù)中，即使每一路波長(zhǎng)信號(hào)都采用了一樣的地址碼，如果多路信號(hào)不嚴(yán)格同步，仍然必須對(duì)每一路信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行編解碼。
　　然后基于此獨(dú)特特點(diǎn)提出了一種混合OCDM/WDMA PON方案并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證。同傳統(tǒng)的混合WDM/OCDMA系統(tǒng)相比，此系統(tǒng)中光地址碼不再是每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元的地址，而是該混合PON中

6、的虛擬光纖，它可以使WDM-PON系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫升級(jí)，并且大大減少了混合PON中的光編解碼器數(shù)目，從而進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本。仿真結(jié)果證明了此系統(tǒng)的可行性。
　　(2)平滑升級(jí)的OCDM/TDMA混合PON方案
　　第三章針對(duì)寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)和下一代接入網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)急劇增長(zhǎng)的需求，提出了一種用于升級(jí)TDM-PON的SAC-OCDM/TDM（頻譜幅度編碼-光碼分復(fù)用/時(shí)分復(fù)用）混合PON方案。為了盡量不改變已鋪設(shè)TDM-PON的O

7、NU和OLT（光線路終端），本系統(tǒng)利用全光處理的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)將地址碼這新一維資源僅限于傳輸饋線兩端之間，使其不會(huì)延伸到ONU端和OLT端，從而使其對(duì)ONU和OLT透明，同時(shí)該方案利用了OCDMA的頻譜幅度編碼技術(shù)，使得光碼分復(fù)用的處理與所傳輸信號(hào)的時(shí)隙、速率等無(wú)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有TDM-PON的平滑升級(jí)。最后根據(jù)提出的方案，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該系統(tǒng)的可行性。
　　二、 SAC-OCDMA關(guān)鍵技術(shù)研究
　　（1）SAC-

8、OCDMA光編解碼器設(shè)計(jì)
　　第四章內(nèi)容首先分析了已經(jīng)存在的應(yīng)用于SAC-OCDMA（頻譜幅度編碼-光碼分多址）系統(tǒng)的各類(lèi)編碼器工作原理和特點(diǎn)，然后設(shè)計(jì)了一種基于WSS（波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)）的SAC-OCDMA系統(tǒng)光編碼器和光解碼器。此編解碼是基于液晶的偏振調(diào)制原理設(shè)計(jì)的，具有可重構(gòu)和高阻塞率特性。在解碼器設(shè)計(jì)時(shí)，還充分考慮了SAC-OCDMA系統(tǒng)的平衡接收策略，實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)設(shè)備中同時(shí)實(shí)現(xiàn)解碼和補(bǔ)償解碼的方法，簡(jiǎn)化了接收端復(fù)雜度，降低了

9、系統(tǒng)成本。最后，對(duì)該編解碼器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該編解碼器具有高達(dá)40dB的阻塞率和靈活重構(gòu)的特點(diǎn)。
　　（2）SAC-OCDMA系統(tǒng)噪聲抑制方法
　　第五章內(nèi)容首先分析了在SAC-OCDMA系統(tǒng)中影響系統(tǒng)性能的主要噪聲來(lái)源，然后針對(duì)SAC-OCDMA系統(tǒng)中不平坦寬帶光源帶來(lái)的噪聲問(wèn)題，提出了一種抑制 SAC-OCDMA系統(tǒng)噪聲的功率均衡方法。該方法是將 SAC-OCDMA系統(tǒng)中使用的編碼器進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，采用差異化電