專利名稱：支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種光纖通信技術領域的系統(tǒng)，具體涉及一種支持四重服務 傳送功能的波分復用無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)。
背景技術：
四重服務業(yè)務是指利用光網(wǎng)絡為用戶同時提供語音、視頻、數(shù)據(jù)和無線接入 四種服務。隨著無線通信技術的快速發(fā)展，用戶越來越希望能夠隨時隨地享受方 便、快捷的無線接入服務。但由于無線信號覆蓋范圍有限，需要架設較多的無線 基站，成本較高。將無線接入和語音、視頻、數(shù)據(jù)服務集成到同一個接入網(wǎng)絡中， 可以有效地減少配置成本，優(yōu)化系統(tǒng)結構，同時能夠提供互動性的服務(上行數(shù) 據(jù)接入服務)，或者其他各種衍生的終端服務，如在線游戲/視頻會議等，滿足 消費者的多樣化需求。波分復用無源光網(wǎng)絡是一種新興的光通信技術，帶寬容量 大，服務質(zhì)量好，管理方便，成本低，傳送網(wǎng)部分對光信號的格式及速率透明性 好，易于升級，提供了靈活的寬帶接入服務，被視為下一代接入網(wǎng)的最佳光纖接 入技術。利用波分復用無源光網(wǎng)絡提供無線接入，可以將復雜的無線信號產(chǎn)生過 程集中在光線路終端，而在光網(wǎng)絡單元只需要將無線信號從光信號中解調(diào)出來， 通過天線發(fā)射即可，極大的簡化了無線發(fā)射端的結構，降低了成本。因此在無源 光網(wǎng)絡平臺上集成四重服務業(yè)務，是一個具有吸引力的方案。
經(jīng)對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，Qingjiang Chang等人發(fā)表在European Conference on Optical Communication (歐洲光通信會議)2007年編號為4. 4. 6 的文章"A PON System Providing Triple Play Service Based on a Single Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator"(基于單個雙平行馬赫曾德調(diào)制器的 提供三重服務的無源光網(wǎng)絡系統(tǒng))，該文中提及采用混合調(diào)制碼型來實現(xiàn)三重服 務業(yè)務的傳輸。該方案中，使用一個雙平行馬赫曾德調(diào)制器來調(diào)制三路數(shù)據(jù)，利 用雙平行馬赫曾德調(diào)制器的上臂將視頻信號調(diào)制為光載波抑制的光副載波信號， 同時利用下臂將數(shù)據(jù)信號和語音信號調(diào)制為幅移鍵控/差分相移鍵控信號，從而
將數(shù)據(jù)、視頻和語音數(shù)據(jù)調(diào)制到一路光載波上進行傳輸。但不足之處在于1、 該方案無法同時傳輸用于無線接入的射頻信號；2、所有光網(wǎng)絡單元共享同一光 信道的帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種支持四重服務傳送功能 的波分復用無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)，基于副載波調(diào)制和混合調(diào)制碼型技術，無線射頻信 號采用載波抑制的差分相移鍵控調(diào)制碼型，基帶數(shù)據(jù)采用幅移鍵控調(diào)制碼型，語 音信號和視頻信號采用載波抑制的差分相移鍵控/幅移鍵控調(diào)制碼型，且其副載 波頻率與無線射頻信號的副載波頻率不同，實現(xiàn)在一路光載波上同時傳輸四重服 務。同時，在光網(wǎng)絡單元內(nèi)，用于傳輸無線射頻信號的載波抑制的差分相移鍵控 光信號的一部分光功率作為上行數(shù)據(jù)的載波，被再次調(diào)制利用，從而省去了上行 傳輸所需的光源，進一步降低了成本。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的
本發(fā)明包括光線路終端、饋線光纖、遠端節(jié)點和光網(wǎng)絡單元，遠端節(jié)點包 括第一陣列波導光柵、第二陣列波導光柵，光線路終端包括三重服務發(fā)射機、波 長交織器、廣播視頻發(fā)射機、上行數(shù)據(jù)接收機、2X1合路器和摻鉺光纖放大器， 其中三重服務發(fā)射機的輸出端口和波長交織器的輸入端口相連接，波長交織器 的第一輸出端口和2X1合路器的第一輸入端口相連，波長交織器的第二輸出端 口和廣播視頻數(shù)據(jù)發(fā)射機的輸入端口相連接，其輸出端口和2X1合路器的第二 輸入端口相連，2X1合路器的輸出端口和摻鉺光纖放大器的輸入端口相連接， 慘鉺光纖放大器的輸出經(jīng)過第一饋線光纖傳輸，送入到遠端節(jié)點內(nèi)的第一陣列波 導光柵的復用端口，第一陣列波導光柵的解復用端口連接到相應波長信道的光網(wǎng) 絡單元的輸入端口，光網(wǎng)絡單元的輸出端口連接到遠端節(jié)點內(nèi)的第二陣列波導光 柵的相應波長信道的解復用端口，第二陣列波導光柵的復用端口經(jīng)過第二饋線光 纖，與光線路終端內(nèi)的上行數(shù)據(jù)接收機相連。
所述的三重服務發(fā)射機產(chǎn)生N路波分復用的光信號，每路光信號上攜帶無線 射頻信號、語音信號和下行數(shù)據(jù)，三重服務發(fā)射機包括N個激光器、N個集成數(shù) 據(jù)調(diào)制器、 一個NX1合路器，其中N個激光器的輸出端口分別與相應的集成 數(shù)據(jù)調(diào)制器的輸入端口相連，N個集成數(shù)據(jù)調(diào)制器的輸出端口和NX1合路器的N
個相應的輸入端口連接，NX1合路器輸出端口即為三重服務發(fā)射機的輸出端口， 輸出波分復用的攜帶三重服務的光信號。其中N為自然數(shù)，表明激光器、混頻 器、調(diào)制器、光網(wǎng)絡單元等等組成部分是一一對應的，它們的數(shù)量保持一致。
所述的集成數(shù)據(jù)調(diào)制器將無線射頻信號、語音信號和下行數(shù)據(jù)調(diào)制到一路光 載波上，包括一個單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器、 一個雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器、兩個雙 極信號發(fā)生器、兩個射頻信號源(頻率分別為fl和f2，且fl〉f2)、兩個混頻 器、 一個下行數(shù)據(jù)發(fā)生器，其中從輸入端口輸入的光信號被分為相同的兩部分， 分別輸入單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器和雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器，第一雙極信號發(fā)生器
輸出端口與第一混頻器的第一輸入端口相連，第一射頻信號源的輸出端口與第一 混頻器的第二輸入端口相連，第一混頻器的輸出端口與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的 射頻輸入端口相連，第一雙極信號發(fā)生器負責產(chǎn)生無線業(yè)務數(shù)據(jù)與第一射頻信號 源產(chǎn)生的射頻信號(頻率fl)相混頻，得到無線射頻信號，并加載至單驅(qū)動馬赫 曾德調(diào)制器，從而將無線射頻信號調(diào)制到通過單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光信號 上，第二雙極信號發(fā)生器輸出端口與第二混頻器的第一輸入端口相連，第二射頻 信號源的輸出端口與第二混頻器的第二輸入端口相連，第二混頻器的輸出端口與 雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第二射頻輸入端口相連，第二雙極信號發(fā)生器負責產(chǎn)生 語音信號與第二射頻信號源產(chǎn)生的射頻信號(頻率f2)相混頻，并加載至雙驅(qū) 動馬赫曾德調(diào)制器，從而將語音信號調(diào)制到通過雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光信號 上，下行數(shù)據(jù)發(fā)生器的輸出端口與雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第一射頻輸入端口相 連，從而將下行數(shù)據(jù)也調(diào)制到通過雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光信號上，通過單驅(qū) 動馬赫曾德調(diào)制器和雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光信號合路后，從集成數(shù)據(jù)調(diào)制器 的輸出端口輸出，即得到攜帶無線射頻信號、語音信號和下行數(shù)據(jù)三重服務的光 信號。
所述的廣播視頻發(fā)射機，包括一個視頻信號發(fā)生器， 一個第一強度調(diào)制器， 其中第一強度調(diào)制器的輸入端口和波長交織器的第一輸出端口相連，視頻信號 發(fā)生器產(chǎn)生視頻信號送入第一強度調(diào)制器的射頻輸入端口 ，第一強度調(diào)制器的輸 出端口即為廣播視頻發(fā)射機的輸出端口，輸出攜帶廣播視頻信號的光信號。
所述的光網(wǎng)絡單元，包括語音信號接收機、廣播視頻接收機、下行數(shù)據(jù)接收 機、無線射頻信號接收機、第二強度調(diào)制器、上行數(shù)據(jù)發(fā)生器、光濾波器、天線
和兩個1X2分路器，其中光網(wǎng)絡單元的輸入端口與光濾波器的輸入端口相連， 光濾波器的第一輸出端口與第一 1 X 2分路器的輸入端口相連，第一 1 X 2分路器 的第一輸出端口與語音信號接收機相連，第二輸出端口與廣播視頻接收機相連， 光濾波器的第二輸出端口與下行數(shù)據(jù)接收機相連，光濾波器的第三輸出端口與第 二 1 X 2分路器的輸入端口相連，第二 1 X 2分路器的第一輸出端口與無線射頻信 號接收機的輸入端口相連，無線射頻信號接收機的輸出端口與天線相連，第二l X2分路器的第二輸出端口與第二強度調(diào)制器的輸入端口相連，上行數(shù)據(jù)發(fā)生器 產(chǎn)生的上行數(shù)據(jù)輸入第二強度調(diào)制器的射頻輸入端口，第二強度調(diào)制器的輸出端 口即為光網(wǎng)絡單元的輸出端口。
所述的語音信號接收機，包括一個1比特延遲干涉器， 一個光電檢測器，其 中輸入光信號與1比特延遲干涉器的輸入端口相連，1比特延遲干涉器的輸出端 口與光電檢測器的輸入端口相連，光電檢測器的帶寬需大于語音信號帶寬，小于 2Xf2。
所述的無線射頻信號接收機，包括一個1比特延遲干涉器，一個光電檢測器， 其中輸入光信號與1比特延遲干涉器的輸入端口相連，1比特延遲干涉器的輸出 端口與光電檢測器的輸入端口相連，光電檢測器的帶寬需大于2X f 1 。
本發(fā)明的工作原理如下每個光網(wǎng)絡單元占用不同的波長進行通信，從而構 成波分復用的無源光網(wǎng)絡。在集成數(shù)據(jù)調(diào)制器中，第一雙極信號發(fā)生器所產(chǎn)生的 無線業(yè)務數(shù)據(jù)與第一射頻信號源產(chǎn)生的射頻信號進行混頻，得到的副載波電信 號，也即無線射頻信號，加載至單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的射頻輸入端口，可以得 到載波抑制的差分相移鍵控光信號。第二雙極信號發(fā)生器所產(chǎn)生的語音信號與第 二射頻信號源產(chǎn)生的射頻信號進行混頻，得到的副載波電信號加載至雙驅(qū)動馬赫 曾德調(diào)制器的第二射頻輸入端口，也即調(diào)制雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第二臂內(nèi)光 信號相位，可以得到雙邊帶差分相移鍵控光信號；同時，下行數(shù)據(jù)發(fā)生器所產(chǎn)生 的下行數(shù)據(jù)加載至雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第一射頻輸入端口，可以改變其第一 臂內(nèi)的光信號相位；在雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的輸出端，第一、第二臂的光信號 發(fā)生干涉，通過改變的第一臂內(nèi)光信號的相位，可以使第一臂內(nèi)光信號與第二臂 內(nèi)雙邊帶差分相移鍵控光信號的中心載波相抵消或不抵銷，也即產(chǎn)生一個由下行 數(shù)據(jù)控制的非歸零碼光信號。而后，單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸出的攜帶無線射頻
信號的載波抑制的差分相移鍵控光信號，與雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸出的攜帶語 音信號和下行數(shù)據(jù)的雙邊帶差分相移鍵控光信號(兩個邊帶攜帶語音信號，中心 基帶攜帶下行數(shù)據(jù))合路，因為第一射頻信號源和第二射頻信號源所產(chǎn)生的射頻 信號頻率不相同，所以合路后三類數(shù)據(jù)不會互相影響。經(jīng)過NX1合路器，所有
N個波長上的光信號被耦合進一根光纖，再通過波長交織器濾波后，N路光信號 中的攜帶語音信號的邊帶(頻率為f2)全部從第二輸出端口輸出，每一路光信 號均為載波抑制的差分相移鍵控格式，輸入廣播視頻發(fā)射機，光信號的強度被調(diào) 制以攜帶廣播視頻信號，但消光比應維持在5dB 3dB左右，以保留光信號相位 攜帶的語音信號。波長交織器的第一輸出端口輸出的光信號攜帶著無線射頻信號 和下行數(shù)據(jù)，而廣播視頻發(fā)射機輸出的光信號則攜帶語音信號和廣播視頻信號， 兩者經(jīng)過2X1光合路器，耦合為一路，輸入摻鉺光纖放大器進行預放大。
在光網(wǎng)絡單元中，相應波長的光信號經(jīng)過光濾波器被濾波分為三路，分別為 原光信號的兩對邊帶(頻率fl和f2)和一個中心基帶。頻率為f2的邊帶為載 波抑制的差分相移鍵控/幅移鍵控光信號，攜帶著語音信號和廣播視頻信號，其 經(jīng)過第一1X2分路器，被分為相同的兩路光信號， 一路輸入語音信號接收機， 從光信號相位信息中解調(diào)出語音信號；另一路輸入廣播視頻接收機，從光信號強 度信息中解調(diào)出廣播視頻信號。中心基帶光信號，為非歸零碼光信號，直接輸入 下行數(shù)據(jù)接收機，解調(diào)出下行數(shù)據(jù)。頻率為fl的攜帶無線射頻信號的邊帶，為 載波抑制的差分相移鍵控光信號，其經(jīng)過第二1X2分路器，被分為相同的兩路 光信號， 一路輸入無線射頻信號接收機，從光信號相位信息中解調(diào)出無線射頻信 號，加載于天線上；由于載波抑制的差分相移鍵控光信號具有恒定的幅度包絡， 可以直接接入上行數(shù)據(jù)發(fā)射機，進行幅移鍵控調(diào)制，得到上行光信號，再發(fā)送回 光線路終端。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明可同時傳送無線射頻、 語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務，使用波分復用技術，為每一個用戶提供獨立的光信道帶 寬， 一般可以達到2.5Gb/s以上，在集成多樣性服務的同時，保證了每個用戶的 寬帶高速的服務質(zhì)量，降低了總體成本。而Qingjiang Chang等人的方案中無法 傳送無線射頻信號，并且光信號采用廣播的方式傳送至所有的用戶，不同的用戶 之間必須以時分復用的方式來共享一條光信道的帶寬，每個用戶最多60Mb/s，
并且需要使用特定的調(diào)度算法來避免沖突，網(wǎng)絡整體性能受到限制，成本較高。


圖1為本發(fā)明網(wǎng)絡結構圖2為實施單個波長的結構原理圖3為本發(fā)明實施例結果其中圖a為單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸出頻譜圖，圖b為經(jīng)過第一光纖布 拉格光柵濾波反射得到的中心基帶的光譜圖，圖C為第三2X1合路器輸出的攜 帶四重服務的光信號光譜圖，圖d為雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸出頻譜圖，圖e
為經(jīng)過第一光纖布拉格光柵濾波得到的載波抑制相移鍵控光信號光譜圖，圖f 為第二偏振分束器第一輸出端口輸出的光信號眼圖，圖g為第一光電檢測器解調(diào) 出的語音信號眼圖，圖h為廣播視頻接收機解調(diào)出的廣播視頻信號眼圖，圖i 為下行數(shù)據(jù)接收機解調(diào)出的下行數(shù)據(jù)眼圖，圖j為第二偏振分束器第二輸出端口
輸出的光信號眼圖，圖k為第二1比特延遲干涉器輸出的光信號眼圖，圖1為第 二光電檢測器解調(diào)出的無線業(yè)務數(shù)據(jù)眼圖，圖m為第二強度調(diào)制器輸出的攜帶上 行信號的光信號眼圖，圖n上行數(shù)據(jù)接收機解調(diào)出的上行數(shù)據(jù)眼圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案
為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護 范圍不限于下述的實施例。
如圖1所示，本實施例的支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng)絡系
統(tǒng)，包括光線路終端、饋線光纖、遠端節(jié)點和光網(wǎng)絡單元，遠端節(jié)點包括第一、
第二陣列波導光柵，光線路終端包括三重服務發(fā)射機、波長交織器、廣播視頻發(fā)
射機、上行數(shù)據(jù)接收機、2X1合路器和摻鉺光纖放大器，其中三重服務發(fā)射
機的輸出端口和波長交織器的輸入端口相連接，波長交織器的第一輸出端口和2
XI合路器的第一輸入端口相連，波長交織器的第二輸出端口和廣播視頻數(shù)據(jù)發(fā) 射機的輸入端口相連接，其輸出端口和2X1合路器的第二輸入端口相連，2X1 合路器的輸出端口和摻鉺光纖放大器的輸入端口相連接，摻鉺光纖放大器的輸出 經(jīng)過第一饋線光纖傳輸，送入到遠端節(jié)點內(nèi)的第一陣列波導光柵的復用端口，第 一陣列波導光柵的解復用端口連接到相應波長信道的光網(wǎng)絡單元的輸入端口 ，光
網(wǎng)絡單元的輸出端口連接到遠端節(jié)點內(nèi)的第二陣列波導光柵的相應波長信道的 解復用端口，第二陣列波導光柵的復用端口經(jīng)過第二饋線光纖，與光線路終端內(nèi) 的上行數(shù)據(jù)接收機相連。
所述的三重服務發(fā)射機產(chǎn)生N路波分復用的光信號，每路光信號上攜帶無線 射頻信號、語音信號和下行數(shù)據(jù)，三重服務發(fā)射機包括N個激光器、N個集成數(shù) 據(jù)調(diào)制器、 一個NX1合路器，其中N個激光器的輸出端口分別與相應的集成 數(shù)據(jù)調(diào)制器的輸入端口相連，N個集成數(shù)據(jù)調(diào)制器的輸出端口和NX1合路器的N 個相應的輸入端口連接，NX1合路器輸出端口即為三重服務發(fā)射機的輸出端口， 輸出波分復用的攜帶三重服務的光信號。其中N為自然數(shù)，表明激光器、混頻 器、調(diào)制器、光網(wǎng)絡單元等等組成部分是一一對應的，它們的數(shù)量保持一致。
所述的集成數(shù)據(jù)調(diào)制器將無線射頻信號、語音信號和下行數(shù)據(jù)調(diào)制到一路光 載波上，包括一個單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器、 一個雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器、兩個雙 極信號發(fā)生器、兩個射頻信號源(頻率分別為fl和f2，且fl〉f2)、兩個混頻 器、 一個下行數(shù)據(jù)發(fā)生器，其中從輸入端口輸入的光信號被分為相同的兩部分， 分別輸入單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器和雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器，第一雙極信號發(fā)生器
輸出端口與第一混頻器的第一輸入端口相連，第一射頻信號源的輸出端口與第一 混頻器的第二輸入端口相連，第一混頻器的輸出端口與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的 射頻輸入端口相連，第一雙極信號發(fā)生器負責產(chǎn)生無線業(yè)務數(shù)據(jù)與第一射頻信號 源產(chǎn)生的射頻信號(頻率fl)相混頻，得到無線射頻信號，并加載至單驅(qū)動馬赫 曾德調(diào)制器，從而將無線射頻信號調(diào)制到通過單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光信號 上，第二雙極信號發(fā)生器輸出端口與第二混頻器的第一輸入端口相連，第二射頻 信號源的輸出端口與第二混頻器的第二輸入端口相連，第二混頻器的輸出端口與 雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第二射頻輸入端口相連，第二雙極信號發(fā)生器負責產(chǎn)生 語音信號與第二射頻信號源產(chǎn)生的射頻信號(頻率f2)相混頻，并加載至雙驅(qū) 動馬赫曾德調(diào)制器，從而將語音信號調(diào)制到通過雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光信號 上，下行數(shù)據(jù)發(fā)生器的輸出端口與雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第一射頻輸入端口相 連，從而將下行數(shù)據(jù)也調(diào)制到通過雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光信號上，通過單驅(qū) 動馬赫曾德調(diào)制器和雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光信號合路后，從集成數(shù)據(jù)調(diào)制器 的輸出端口輸出，即得到攜帶無線射頻信號、語音信號和下行數(shù)據(jù)三重服務的光 信號。
所述的廣播視頻發(fā)射機，包括一個視頻信號發(fā)生器， 一個第一強度調(diào)制器， 其中第一強度調(diào)制器的輸入端口和波長交織器的第一輸出端口相連，視頻信號 發(fā)生器產(chǎn)生視頻信號送入第一強度調(diào)制器的射頻輸入端口 ，第一強度調(diào)制器的輸 出端口即為廣播視頻發(fā)射機的輸出端口，輸出攜帶廣播視頻信號的光信號。
所述的光網(wǎng)絡單元，包括語音信號接收機、廣播視頻接收機、下行數(shù)據(jù)接收 機、無線射頻信號接收機、第二強度調(diào)制器、上行數(shù)據(jù)發(fā)生器、光濾波器、天線 和兩個1X2分路器，其中光網(wǎng)絡單元的輸入端口與光濾波器的輸入端口相連， 光濾波器的第一輸出端口與第一 1 X 2分路器的輸入端口相連，第一 1 X 2分路器 的第一輸出端口與語音信號接收機相連，第二輸出端口與廣播視頻接收機相連， 光濾波器的第二輸出端口與下行數(shù)據(jù)接收機相連，光濾波器的第三輸出端口與第 二 1 X 2分路器的輸入端口相連，第二 1 X 2分路器的第一輸出端口與無線射頻信 號接收機的輸入端口相連，無線射頻信號接收機的輸出端口與天線相連，第二l X2分路器的第二輸出端口與第二強度調(diào)制器的輸入端口相連，上行數(shù)據(jù)發(fā)生器 產(chǎn)生的上行數(shù)據(jù)輸入第二強度調(diào)制器的射頻輸入端口 ，第二強度調(diào)制器的輸出端 口即為光網(wǎng)絡單元的輸出端口。
所述的語音信號接收機，包括一個l比特延遲干涉器， 一個光電檢測器，其 中輸入光信號與1比特延遲干涉器的輸入端口相連，1比特延遲干涉器的輸出端 口與光電檢測器的輸入端口相連，光電檢測器的帶寬需大于語音信號帶寬，小于 2Xf2。
所述的無線射頻信號接收機，包括一個1比特延遲干涉器，一個光電檢測器， 其中輸入光信號與1比特延遲干涉器的輸入端口相連，1比特延遲干涉器的輸出 端口與光電檢測器的輸入端口相連，光電檢測器的帶寬需大于2 X f 1 。
如圖2所示，為實施例只實施單個波長信道中進行組播數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。波 長為1549. 89nm的光載波被第三1X2分路器分為兩路，分別進入單驅(qū)動馬赫曾 德調(diào)制器和雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器。1. 25Gb/s雙極性無線業(yè)務數(shù)據(jù)與16. 25GHz 射頻信號通過混頻器相混頻，得到電副載波信號，也即無線射頻信號，加載至單 驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的射頻輸入端口，單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器偏置在Vii點。 1.25Gb/s雙極性語音信號與10GHz時鐘信號通過混頻器相混頻，得到的電副載
波信號輸入雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第二射頻端口， 1.25Gb/s單極性下行數(shù)據(jù) 輸入雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第一射頻端口。在本實施例中，以第一偏振分束器、 第一環(huán)行器、第一光纖布拉格光柵和第二 2X1合路器來模擬波長交織器的濾波 作用。單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸出的光信號經(jīng)過偏振控制器后與雙驅(qū)動馬赫曾德 調(diào)制器輸出的光信號輸入第一2X1合路器，耦合為一路光信號。通過調(diào)節(jié)偏振 控制器，使單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸出的光信號與雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸出的 光信號偏振態(tài)正交。第一2X1合路器輸出的光信號輸入第一偏振分束器后，偏 振態(tài)不同的光信號被分為兩路輸出，攜帶無線射頻信號的載波抑制差分相移鍵控 光信號從第一輸出端口輸出，進入第二2X1合路器的第一輸入端口；攜帶語音 信號和下行數(shù)據(jù)的雙邊帶差分相移鍵控光信號(兩個邊帶攜帶語音信號，中心基 帶攜帶下行數(shù)據(jù))從第一偏振分束器的第二輸出端口輸出，進入第一環(huán)行器的第 一端口，而后從其第二端口輸出至第一光纖布拉格光柵(中心波長1549.89nm)，
光信號中攜帶下行數(shù)據(jù)的中心基帶被反射回第一環(huán)行器的第二端口 ，并從第一環(huán) 行器的第三端口輸出，進入第二2X1合路器的第二輸入端口，光信號中攜帶語 音信號的兩個邊帶通過第一光纖布拉格光柵，輸入第一強度調(diào)制器，1.25Gb/s 廣播視頻信號驅(qū)動第一強度調(diào)制器調(diào)制光信號強度，消光比3dB，其輸出光信號 的相位變化攜帶語音信號，強度變化攜帶廣播視頻信號。第一強度調(diào)制器的輸出 和第二2X1合路器的輸出經(jīng)過第三2X1合路器耦合為一路光信號，此時，光信
號中副載波頻率為16. 25GHz的邊帶攜帶無線射頻信號，副載波頻率為10GHz的 邊帶攜帶語音信號和廣播視頻信號，中心基帶攜帶下行數(shù)據(jù)。經(jīng)過摻鉺光纖放大 器放大后，光信號進入12.5km長的第一饋線光纖傳輸，而后進入第一陣列波導 光柵。在光網(wǎng)絡單元端，使用第二偏振分束器、第二環(huán)行器和第二光纖布拉格光 柵(中心波長1549.89nm)來模擬光濾波器的濾波作用。光信號經(jīng)過第二偏振分 束器后，被分為兩路，副載波頻率為10GHz的邊帶和中心基帶從第二偏振分束器 的第一輸出端口輸出，進入第二環(huán)行器的第一端口，再由第二環(huán)行器的第二端口 輸出，進入第二光纖布拉格光柵。光信號經(jīng)過光纖布拉格光柵濾波后，中心基帶 被反射回第二環(huán)行器的第二端口，副載波頻率為10GHz的邊帶通過光柵并被第一 1X2分路器分為兩路 一路輸入第一 1比特延遲干涉器，將載波抑制相移鍵控 碼型轉(zhuǎn)化為載波抑制幅移鍵控，而后被2.5GHz的第一光電檢測器接收，得到語音信號；另外一路直接輸入2.5GHz的廣播視頻接收機，得到廣播視頻信號。反 射回第二環(huán)行器的第二端口的中心基帶，由第二環(huán)行器的第三端口輸出，被 2.5GHz的下行數(shù)據(jù)接收機接收，得到下行數(shù)據(jù)。從第二偏振分束器的第二輸出 端口輸出的副載波頻率為16.25GHz的邊帶，被第二 1X2分路器分為兩路， 一路 輸入第二 1比特延遲干涉器，將載波抑制相移鍵控格式轉(zhuǎn)化為載波抑制幅移鍵控 格式，而后應該連接一個高速(帶寬〉32. 5GHz)光電檢測器轉(zhuǎn)化為頻率為32. 5GHz 的無線射頻信號后，連接天線發(fā)射，但為了觀測無線業(yè)務數(shù)據(jù)的傳輸效果，此處 連接了低速2.5GHz的第二光電檢測器接收，直接得到了無線業(yè)務數(shù)據(jù)，以便于 觀察其眼圖。另一路光信號輸入第二強度調(diào)制器，被1.25Gb/s上行數(shù)據(jù)調(diào)制， 輸出的光信號經(jīng)過第二陣列波導光柵，進入12. 5km的第二饋線光纖傳輸，而后 被2.5GHz的上行數(shù)據(jù)接收機接收，得到上行數(shù)據(jù)。本實施例中的所有數(shù)據(jù)均使 用長度為27-1的偽隨機序列非歸零碼。
如圖3所示，是本實施例的結果圖，其中(a) (e)縱向標度均為每格 5dB， (f) (n)眼圖的時間寬度均為400ps。圖3 (a)為單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制 器輸出頻譜圖(圖2中的A點)，邊帶頻率間隔為32.5GHz的載波抑制相移鍵控 光信號，邊帶功率比載波高出21dB。圖3 (b)為經(jīng)過第一光纖布拉格光柵濾波 反射得到的中心基帶的光譜圖(圖2中的B點)。圖3 (c)為第三2X1合路器 輸出的攜帶四重服務的光信號光譜圖(圖2中的C點)。圖3 (d)為雙驅(qū)動馬赫 曾德調(diào)制器輸出頻譜圖(圖2中的D點)，可以看到頻率為lOGHz的載波抑制相 移鍵控格式的兩個邊帶，以及中心基帶。圖3 (e)為經(jīng)過第一光纖布拉格光柵 濾波得到的邊帶頻率間隔為20GHz的載波抑制相移鍵控光信號光譜圖(圖2中的 E點)。圖3 (f)為第二偏振分束器第一輸出端口輸出的攜帶語音信號、廣播視 頻信號和下行數(shù)據(jù)光信號的眼圖(圖2中的F點)，可以看到其強度具有頻率為 10GHz的高頻振蕩。圖3 (g)為第一光電檢測器解調(diào)出的語音信號眼圖，張開度 良好，測量無誤碼。圖3 (h)為廣播視頻接收機解調(diào)出的廣播視頻信號眼圖， 張丌度良好，測量無誤碼。圖3 (i)為下行數(shù)據(jù)接收機解調(diào)出的下行數(shù)據(jù)眼圖， 張開度良好，測量無誤碼。圖3 (j)為第二偏振分束器第二輸出端口輸出的攜 帶無線射頻信號的載波抑制相移鍵控光信號眼圖(圖2中的G點)，可以看到其 頻率為32.5GHz的高頻振蕩。圖3 (k)為第二 1比特延遲干涉器輸出的轉(zhuǎn)化為
載波抑制復議監(jiān)控光信號眼圖(圖2中的H點)。圖3 (1)為第二光電檢測器解 調(diào)出的無線業(yè)務數(shù)據(jù)眼圖，張開度良好，測量無誤碼。圖3 (m)為經(jīng)過第二強 度調(diào)制器再調(diào)制后，輸出的攜帶上行信號的光信號眼圖(圖2中的I點)，消光 比為10dB。圖3 (n)為上行數(shù)據(jù)接收機解調(diào)出的上行數(shù)據(jù)眼圖，張開度良好， 測量無誤碼。
權利要求
1、一種支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)，其特征在于包括光線路終端、饋線光纖、遠端節(jié)點和光網(wǎng)絡單元，所述遠端節(jié)點包括第一陣列波導光柵、第二陣列波導光柵，所述光線路終端包括三重服務發(fā)射機、波長交織器、廣播視頻發(fā)射機、上行數(shù)據(jù)接收機、2×1合路器和摻鉺光纖放大器，其中三重服務發(fā)射機的輸出端口和波長交織器的輸入端口相連接，波長交織器的第一輸出端口和2×1合路器的第一輸入端口相連，波長交織器的第二輸出端口和廣播視頻數(shù)據(jù)發(fā)射機的輸入端口相連接，其輸出端口和2×1合路器的第二輸入端口相連，2×1合路器的輸出端口和摻鉺光纖放大器的輸入端口相連接，摻鉺光纖放大器的輸出經(jīng)過第一饋線光纖傳輸，送入到遠端節(jié)點內(nèi)的第一陣列波導光柵的復用端口，第一陣列波導光柵的解復用端口連接到相應波長信道的光網(wǎng)絡單元的輸入端口，光網(wǎng)絡單元的輸出端口連接到遠端節(jié)點內(nèi)的第二陣列波導光柵的相應波長信道的解復用端口，第二陣列波導光柵的復用端口經(jīng)過第二饋線光纖，與光線路終端內(nèi)的上行數(shù)據(jù)接收機相連。
2、 根據(jù)權利要求1所述的支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng)絡系 統(tǒng)，其特征是，所述三重服務發(fā)射機包括N個激光器、N個集成數(shù)據(jù)調(diào)制器、一 個NX1合路器，其中N個激光器的輸出端口分別與相應的集成數(shù)據(jù)調(diào)制器的 輸入端口相連，N個集成數(shù)據(jù)調(diào)制器的輸出端口和NX 1合路器的N個相應的輸 入端口連接，NX1合路器輸出端口即為三重服務發(fā)射機的輸出端口，輸出波分 復用的攜帶三重服務的光信號。
3、根據(jù)權利要求2所述的支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng)絡系 統(tǒng)，其特征是，所述的集成數(shù)據(jù)調(diào)制器包括一個單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器、 一個雙 驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器、兩個雙極信號發(fā)生器、兩個射頻信號源、兩個混頻器、一 個下行數(shù)據(jù)發(fā)生器，其中兩個射頻信號源頻率分別為fl和f2，且fl〉f2，從輸 入端口輸入的光信號被分為相同的兩部分，分別輸入單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器和雙 驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器，第一雙極信號發(fā)生器輸出端口與第一混頻器的第一輸入端 口相連，第一射頻信號源的輸出端口與第一混頻器的第二輸入端口相連，第一混 頻器的輸出端口與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的射頻輸入端口相連，第一雙極信號發(fā) 生器負責產(chǎn)生無線業(yè)務數(shù)據(jù)與第一射頻信號源產(chǎn)生的頻率為f 1的射頻信號相混 頻，得到無線射頻信號，并加載至單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器，從而將無線射頻信號 調(diào)制到通過單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光信號上，第二雙極信號發(fā)生器輸出端口與 第二混頻器的第一輸入端口相連，第二射頻信號源的輸出端口與第二混頻器的第 二輸入端口相連，第二混頻器的輸出端口與雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第二射頻輸 入端口相連，第二雙極信號發(fā)生器負責產(chǎn)生語音信號與第二射頻信號源產(chǎn)生的頻 率為f2的射頻信號相混頻，并加載至雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器，從而將語音信號 調(diào)制到通過雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光信號上，下行數(shù)據(jù)發(fā)生器的輸出端口與雙 驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第一射頻輸入端口相連，從而將下行數(shù)據(jù)也調(diào)制到通過雙 驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光信號上，通過單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器和雙驅(qū)動馬赫曾德 調(diào)制器的光信號合路后，從集成數(shù)據(jù)調(diào)制器的輸出端口輸出，即得到攜帶無線射 頻信號、語音信號和下行數(shù)據(jù)三重服務的光信號。
4、 根據(jù)權利要求1所述的支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng)絡系 統(tǒng)，其特征是，通過波長交織器濾波后，N路光信號中的頻率為fl的邊帶及中 心基帶全部從波長交織器第一輸出端口輸出；N路光信號中的頻率為f2的邊帶 全部從波長交織器的第二輸出端口輸出，每一路均為載波抑制的差分相移鍵控格 式。
5、 根據(jù)權利要求2或3所述的支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng) 絡系統(tǒng)，其特征是，所述集成數(shù)據(jù)調(diào)制器中，第一雙極信號發(fā)生器所產(chǎn)生的無 線業(yè)務數(shù)據(jù)與第一射頻信號源產(chǎn)生的射頻信號進行混頻，得到的副載波電信號， 也即無線射頻信號，加載至單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的射頻輸入端口，得到載波抑 制的差分相移鍵控光信號，第二雙極信號發(fā)生器所產(chǎn)生的語音信號與第二射頻信 號源產(chǎn)生的射頻信號進行混頻，得到的副載波電信號加載至雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制 器的第二射頻輸入端口，也即調(diào)制雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第二臂內(nèi)光信號相 位，得到雙邊帶差分相移鍵控光信號；同時，下行數(shù)據(jù)發(fā)生器所產(chǎn)生的下行數(shù)據(jù) 加載至雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的第一射頻輸入端口 ，可改變其第一臂內(nèi)的光信號 相位；在雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的輸出端，第一、第二臂的光信號發(fā)生干涉，通 過改變的第一臂內(nèi)光信號的相位,使第一臂內(nèi)光信號與第二臂內(nèi)雙邊帶差分相移 鍵控光信號的中心載波相抵消或不抵銷，也即產(chǎn)生一個由下行數(shù)據(jù)控制的非歸零 碼光信號;雙驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸出攜帶語音信號和下行數(shù)據(jù)的雙邊帶差分相 移鍵控光信號，兩個邊帶攜帶語音信號，中心基帶攜帶下行數(shù)據(jù)，單驅(qū)動馬赫曾 德調(diào)制器輸出攜帶無線射頻信號的載波抑制的差分相移鍵控光信號，而后兩路光 信號合路，經(jīng)過NX1合路器，所有N個波長上的光信號被耦合進一根光纖，再 通過波長交織器濾波后，N路光信號中的攜帶語音信號的頻率為f2的邊帶全部 從第二輸出端口輸出，每一路光信號均為載波抑制的差分相移鍵控格式，輸入廣 播視頻發(fā)射機，光信號的強度被調(diào)制以攜帶廣播視頻信號，消光比維持在5dB 3dB，以保留光信號相位攜帶的語音信號，波長交織器的第一輸出端口輸出的光 信號攜帶著無線射頻信號和下行數(shù)據(jù)，而廣播視頻發(fā)射機輸出的光信號則攜帶語 音信號和廣播視頻信號，兩者經(jīng)過2X1光合路器，耦合為一路，輸入摻鉺光纖 放大器進行預放大。
6、 根據(jù)權利要求1所述的支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng)絡系 統(tǒng)，其特征是，所述的光網(wǎng)絡單元包括語音信號接收機、廣播視頻接收機、下行 數(shù)據(jù)接收機、無線射頻信號接收機、第二強度調(diào)制器、上行數(shù)據(jù)發(fā)生器、光濾波 器、天線和兩個1X2分路器，其中光網(wǎng)絡單元的輸入端口與光濾波器的輸入 端口相連，光濾波器的第一輸出端口與第一1X2分路器的輸入端口相連，第一 1X2分路器的第一輸出端口與語音信號接收機相連，第二輸出端口與廣播視頻 接收機相連，光濾波器的第二輸出端口與下行數(shù)據(jù)接收機相連，光濾波器的第三 輸出端口與第二 1X2分路器的輸入端口相連，第二 1X2分路器的第一輸出端口與無線射頻信號接收機的輸入端口相連，無線射頻信號接收機的輸出端口與天線 相連，第二1X2分路器的第二輸出端口與第二強度調(diào)制器的輸入端口相連，上行數(shù)據(jù)發(fā)生器產(chǎn)生的上行數(shù)據(jù)輸入第二強度調(diào)制器的射頻輸入端口 ，第二強度調(diào) 制器的輸出端口即為光網(wǎng)絡單元的輸出端口。
7、 根據(jù)權利要求6所述的支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng)絡系 統(tǒng)，其特征是，所述的語音信號接收機包括一個1比特延遲干涉器、 一個光電檢 測器，其中輸入光信號與1比特延遲干涉器的輸入端口相連，1比特延遲干涉器 的輸出端口與光電檢測器的輸入端口相連，光電檢測器的帶寬需大于語音信號帶 寬，小于2Xf2。
8、 根據(jù)權利要求6所述的支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)，其特征是，所述的無線射頻信號接收機包括一個1比特延遲干涉器、 一個光 電檢測器，其中輸入光信號與1比特延遲干涉器的輸入端口相連，1比特延遲干涉器的輸出端口與光電檢測器的輸入端口相連，光電檢測器的帶寬需大于2Xfl。
9、 根據(jù)權利要求1或6所述的支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng) 絡系統(tǒng)，其特征是，所述光網(wǎng)絡單元中，相應波長的光信號經(jīng)過光濾波器被濾波 分為三路，分別為原光信號的兩頻率分別為fl和f2的對邊帶和一個中心基帶， 頻率為f2的邊帶為載波抑制的差分相移鍵控/幅移鍵控光信號，攜帶著語音信號 和廣播視頻信號，其經(jīng)過第一1X2分路器，被分為相同的兩路光信號， 一路輸 入語音信號接收機，從光信號相位信息中解調(diào)出語音信號；另一路輸入廣播視頻 接收機，從光信號強度信息中解調(diào)出廣播視頻信號；中心基帶光信號、為非歸零 碼光信號直接輸入下行數(shù)據(jù)接收機，解調(diào)出下行數(shù)據(jù)；頻率為fl的攜帶無線射 頻信號的邊帶，為載波抑制的差分相移鍵控光信號，其經(jīng)過第二1X2分路器被 分為相同的兩路光信號， 一路輸入無線射頻信號接收機，從光信號相位信息中解 調(diào)出無線射頻信號，加載于天線上；載波抑制的差分相移鍵控光信號具有恒定的 幅度包絡，直接接入上行數(shù)據(jù)發(fā)射機，進行幅移鍵控調(diào)制，得到上行光信號，再 發(fā)送回光線路終端。
全文摘要
一種支持四重服務傳送功能的波分復用無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)，屬于光通信技術領域。本發(fā)明中光線路終端輸出的光信號，經(jīng)過第一饋線光纖傳輸，送入到遠端節(jié)點內(nèi)的第一陣列波導光柵的復用端口，第一陣列波導光柵的解復用端口連接到相應波長信道的光網(wǎng)絡單元的輸入端口，光網(wǎng)絡單元輸出端口輸出的光信號送入遠端節(jié)點內(nèi)的第二陣列波導光柵的相應波長信道的解復用端口，由第二陣列波導光柵的復用端口輸出，經(jīng)過第二饋線光纖，輸入光線路終端。本發(fā)明能實現(xiàn)無線接入和語音、視頻、數(shù)據(jù)四重服務集成于同一個波分復用無源光網(wǎng)絡中，可以有效地減少配置成本，優(yōu)化系統(tǒng)結構，同時為用戶提供多樣化服務。
文檔編號H04Q11/00GK101351055SQ20081004044
公開日2009年1月21日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權日2008年7月10日
發(fā)明者玥 田, 蘇翼凱 申請人:上海交通大學