一种基于光载波抑制技术的集中式保护无源光网络系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种基于光载波抑制调制技术的集中式保护无源光网络系统。
【背景技术】
[0002]近年来，波分复用无源光网络(wavelength-divis1n-multiplexedpassiveoptical network, WDM-P0N)技术被公认为一种新兴的未来宽带接入技术，它可以提供较高的带宽容量、较大的覆盖范围、较好的服务质量、灵活有效的升级和配置方案等。随着WDM-PON中单个用户传输速率不断达到lGbit/s，10Gbit/s，甚或更高时，任何的馈入光纤或分布光纤的故障都会造成巨大的数据丢失。因此，如何提高网络生存性己经成为在WDM-PON系统设计中一个广泛讨论的课题，即使在一些不可预期的情况下，如火灾或地震，高可靠地传输数据也成为当今网络的基本要求。
[0003]对于PON应用来说，OLT(Optical Line Terminal)或ONU (Optical Network Unit)设备故障可以通过简单的设备备份来修复。然而，链路故障却要花费较长时间来修复。因此，人们十分希望采用某种保护切换机制来预防链路故障，来提升WDM-PON系统的生存性。根据监测和控制单元(Monitoring and Control Unit，MCU)所在的位置不同，分为两种保护机制:分布式控制保护和集中式控制保护。监测和控制单元(MCU)及光开关(OpticalSwitch，OS)位于光网络单元(ONU)的保护机制为分布式控制保护；监测和控制单元及光开关位于光线路终端(OLT)的保护机制为集中式控制保护，本发明采用的是集中式控制保护。
[0004]经对现有文献检索发现，Arshad Chowdhury和Ming-Fang Huang等人在《0FC20080ptical Fiber Communicat1n Conference and Exposit1n (美国光通信会议)》上发表了题为“A Self-Survivable WDM-PONArchitecture with CentralizedffavelengthMonitoring, Protect1n and Restorat1n forboth Upstream and Downstream Links (一种具有集中式波长监控、保护和修复功能的WDM-PON自保护系统)”的文章，该文提出了通过光载波抑制(Optical Carrier Suppress1n，0CS)调制技术，产生两个副载波，分别用于上下行传输。含有两个副载波的每一组“波长对”又经过一个光分路器功率分割成两部分，分别连接到两个不同的网络单元控制器(Network Unit Control，NUC)中。当检测到一个光纤链路故障时，相应的NUC切换光开关的状态，AWG重新路由受影响的数据传输到另一条保护路径上。因为上行光源由局端的OCS单元提供，各个ONU保持无色化。在这个保护机制中，OCS调制单元产生的副载波仅仅用于上下行传输，而非用于备份保护。尽管该系统方案采用集中式控制的自动保护切换，但因使用了 2N个光梳状滤波器(Interleaver，IL)、N个光开关和N个网络控制单元(NUC)，极大的增加了系统的复杂性和成本。
[0005]又经检索发现，Yang Qiu和Zhi xin Liu等人在2011年的《PhotonicsTechnology Letters (光子学技术通讯)》上发表了题为 “ACentrally ControlledSurvivable WDM-PON Based on Optical Carrier Suppress1n Technique ( 一种基于光载波抑制技术的集中式控制保护WDM-PON系统)”的文章，该文提出了在光线路终端(OLT)使用电开关控制时钟信号的开启或关闭，通过光载波抑制(OCS)技术，产生传输在保护路径上的光副载波。当工作光纤链路出现故障时，时钟信号开启，产生光载波抑制的双边带信号，其中上边带信号经过光梳状滤波器，路由到备份保护光纤上进行传输，下边带信号直接被阵列波导光栅滤除丢弃。但是由于受到阵列波导光栅波长栅格宽度限制，该系统的时钟信号至少要25GHz，而且在OLT端需要安装N个电开关和N个MCUs，这就增加了系统的复杂性和成本。
【发明内容】
[0006]技术问题:本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出了一种明显降低了系统的复杂性和成本，对工作馈入光纤和工作分布式光纤都能进行保护的基于光载波抑制调制技术的集中式控制保护无源光网络系统。
[0007]技术方案:本发明的基于光载波抑制调制技术的集中式保护无源光网络系统，包括:光线路终端、工作馈入光纤、保护馈入光纤、远端节点、N条工作分布式光纤、N条保护分布式光纤和N个光网络单元，其中:所述光线路终端与工作馈入光纤的一端和保护馈入光纤的一端分别连接，工作馈入光纤的另一端和保护馈入光纤的另一端分别与远端节点连接，以传输下行数据；所述远端节点与工作分布式光纤的一端和保护分布式光纤的一端分别连接，工作分布式光纤的另一端和保护分布式光纤的另一端分别与光网络单元连接，以将下行数据传输到每个光网络单元；所述光网络单元用于下行数据的接收，并对下行的光载波进行重调制，经过工作分布式光纤和保护分布式光纤传输到远端节点进行上行数据传输。
[0008]本发明的优选方案中，光线路终端用于下行数据的发射和上行数据的接收，包括依次连接的载波抑制双边带信号发射机、第一梳状滤波器、1X2光开关、第一阵列波导光栅、上下行数据收发机、第二阵列波导光栅、掺铒光纤放大器、第二梳状滤波器、以及与所述IX2光开关和上下行数据收发机连接的监测和控制单元，其中:所述载波抑制双边带信号发射机的输出端口与第一梳状滤波器的复用输入端口连接，第一梳状滤波器的解复用输出端口分别与1X2光开关的第一端口和第二端口连接，1X2光开关的第三端口与第一阵列波导光栅的复用输入端口连接，第一阵列波导光栅的解复用输出端口与上下行数据收发机的输入端口对应连接，以传输下行数据；上下行数据收发机中的N个上下行数据收发模块分别与第二阵列波导光栅的解复用输入端口对应连接，以传输N路下行数据；第二阵列波导光栅的复用输出端口与掺铒光纤放大器的输入端口连接，以放大单边带下行数据信号；掺铒光纤放大器的输出端口与第二梳状滤波器的复用输入端口连接，第二梳状滤波器的解复用输出端口与工作馈入光纤连接，用以将上边带信号路由到工作馈入光纤，第二梳状滤波器的解复用输出端口还与保护馈入光纤连接，用以将下边带信号路由到保护馈入光纤。
[0009]本发明的优选方案中，远端节点包括:第三阵列波导光栅和第四阵列波导光栅，其中:所述第三阵列波导光栅的复用端口与工作馈入线光纤相连，第三阵列波导光栅的N个解复用端口与N条工作分布式光纤一一对应连接，用以传输下行数据的上边带波分解复用信号；所述第四阵列波导光栅的复用端口与保护馈入线光纤相连，第四阵列波导光栅的N个解复用端口与N条保护分布式光纤一一对应连接，用以传输下行数据的下边带波分解复用信号；所述工作分布式光纤和保护分布式光纤同时用以将光网络单元返回的上行重调制信号传输到第三阵列波导光栅和第四阵列波导光栅的解复用端口。
[0010]本发明的优选方案中，光网络单元包括:2X2光耦合器、下行接收机和反射式半导体光放大器，其中:所述2X2光耦合器的一个输入端口与工作分布式光纤连接，另一个输入端口与保护分布式光纤连接，2X2光親合器的一个输出端口与反射式半导体光放大器连接，另一个输出端口与下行接收机连接。
[0011]本发明的优选方案中，载波抑制双边带信号发射机包括:多波长光源、马赫曾德调制器和射频信号发生器，其中:多波长光源的光源输出端口与马赫曾德调制器的输入端口连接，马赫曾德调制器的输出端口连接第一梳状滤波器的复用端口，以分离上边带光载波和下边带光载波，射频信号发生器的射频信号输出端口与马赫曾德调制器的调制控制端口连接；
[0012]本发明的优选方案中，上下行数据收发机包括N个上下行数据收发模块，其中每一个上下行数据收发模块包括:马赫曾德调制器、下行数据发生器、光环形器、上行接收机和上行光功率检测器，其中:马赫曾德调制器的光载波输入端口与对应的第一阵列波导光栅解复用输出端口连接，用于传输下行单边带光载波，下行数据发生器的输出端口与马赫曾德调制器的下行数据输入端口连接，马赫曾德调制器的输出口连接光环形器的第一端口 ；光环形器的第二端口与第二阵列波导光栅对应的解复用输入端口连接，用于传输下行数据信号；光环形器的第三端口与上行接收机的数据输入端口连接，用于上行数据的接收，上行光功率检测器的上行光信号输入端口