基于OCDMA的混合PON及其關鍵技術研究.pdf

1、接入網(wǎng)是用戶終端進入骨干網(wǎng)的橋梁，是信息傳送體系的“最后一公里”網(wǎng)絡。過去幾年，隨著用戶對IPTV、高清視頻、在線游戲等高帶寬業(yè)務需求的急劇增加，接入網(wǎng)技術發(fā)生了翻天覆地的變化。PON（無源光網(wǎng)絡）以其傳輸容量大、成本低、全業(yè)務支持等優(yōu)勢成為熱門的接入網(wǎng)技術。PON技術經(jīng)過APON/BPON（ATM無源光網(wǎng)絡/寬帶無源光網(wǎng)絡）時代的探索，逐漸發(fā)展出EPON（以太無源光網(wǎng)絡）和GPON（以太無源光網(wǎng)絡）兩大標準體系，并憑借各自優(yōu)勢在全球得

2、以廣泛推廣與應用。隨著IPTV、HDTV、雙向視頻以及在線游戲等大流量業(yè)務的逐漸開展與普及，每位用戶的帶寬需求預計將每5年增長一個數(shù)量級并有加速趨勢。無論是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（下一代無源光網(wǎng)絡）技術。
　　基于此，許多混合無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)應運而生，如WDM/TDM（波分復用/時分復用）混合PON、OCDM/TDM（光碼分復用/時分復用）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)了一些新的問題，比如每個ONU（光網(wǎng)絡單元）都必須占有二維至三維的資源（時域、波長域、地址碼域等），這樣使得系統(tǒng)的成本急劇上升，這對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技術的新型混合PON方案：將OCDMA技術引入到PON中，使這新一維資源對原有的PON系統(tǒng)透明，從而使混合PON盡可能多地繼承原有的技術和

4、設備，在實現(xiàn)系統(tǒng)升級的同時，不增加系統(tǒng)復雜度，從而降低系統(tǒng)成本。此外，還對OCDMA部分關鍵技術如光編解碼器的設計和系統(tǒng)噪聲的抑制方法等開展了研究。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DS-OCDMA（直接序列-光碼分多址）非相干系統(tǒng)在光域的獨特特點進行了理論建模分析。分析結果表明：光信號在采用延遲法進行OCDMA編解碼時，

5、如果多路波長信號使用同一個光地址碼，則系統(tǒng)可以用一組編解碼器和對應的一個光地址碼對多路波分復用信號同時進行編解碼，而在傳統(tǒng)的電CDMA技術中，即使每一路波長信號都采用了一樣的地址碼，如果多路信號不嚴格同步，仍然必須對每一路信號單獨進行編解碼。
　　然后基于此獨特特點提出了一種混合OCDM/WDMA PON方案并進行了實驗仿真驗證。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光網(wǎng)絡單元的地址，而是該混合PON中

6、的虛擬光纖，它可以使WDM-PON系統(tǒng)實現(xiàn)無縫升級，并且大大減少了混合PON中的光編解碼器數(shù)目，從而進一步降低系統(tǒng)成本。仿真結果證明了此系統(tǒng)的可行性。
　　(2)平滑升級的OCDM/TDMA混合PON方案
　　第三章針對寬帶接入網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢和下一代接入網(wǎng)絡業(yè)務急劇增長的需求，提出了一種用于升級TDM-PON的SAC-OCDM/TDM（頻譜幅度編碼-光碼分復用/時分復用）混合PON方案。為了盡量不改變已鋪設TDM-PON的O

7、NU和OLT（光線路終端），本系統(tǒng)利用全光處理的獨特優(yōu)點將地址碼這新一維資源僅限于傳輸饋線兩端之間，使其不會延伸到ONU端和OLT端，從而使其對ONU和OLT透明，同時該方案利用了OCDMA的頻譜幅度編碼技術，使得光碼分復用的處理與所傳輸信號的時隙、速率等無關，從而實現(xiàn)現(xiàn)有TDM-PON的平滑升級。最后根據(jù)提出的方案，進行了實驗驗證，實驗結果證明了該系統(tǒng)的可行性。
　　二、 SAC-OCDMA關鍵技術研究
　?。?）SAC-

8、OCDMA光編解碼器設計
　　第四章內(nèi)容首先分析了已經(jīng)存在的應用于SAC-OCDMA（頻譜幅度編碼-光碼分多址）系統(tǒng)的各類編碼器工作原理和特點，然后設計了一種基于WSS（波長選擇開關）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)制原理設計的，具有可重構和高阻塞率特性。在解碼器設計時，還充分考慮了SAC-OCDMA系統(tǒng)的平衡接收策略，實現(xiàn)了在一個設備中同時實現(xiàn)解碼和補償解碼的方法，簡化了接收端復雜度，降低了

9、系統(tǒng)成本。最后，對該編解碼器進行了實驗驗證，實驗結果證明了該編解碼器具有高達40dB的阻塞率和靈活重構的特點。
　?。?）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)性能的主要噪聲來源，然后針對SAC-OCDMA系統(tǒng)中不平坦寬帶光源帶來的噪聲問題，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)中使用的編碼器進一步開發(fā)，采用差異化電