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CN102075819A - 一种波分时分混合复用的无源光网络系统 - Google Patents

一种波分时分混合复用的无源光网络系统 Download PDF

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CN102075819A
CN102075819A CN2009101096814A CN200910109681A CN102075819A CN 102075819 A CN102075819 A CN 102075819A CN 2009101096814 A CN2009101096814 A CN 2009101096814A CN 200910109681 A CN200910109681 A CN 200910109681A CN 102075819 A CN102075819 A CN 102075819A
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optical signal
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苏婕
何子安
朱松林
刘波
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ZTE Corp
Original Assignee
ZTE Corp
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Abstract

本发明公开了一种波分时分混合复用的无源光网络系统，包括中心局端、用户端和设置在所述中心局端与用户端之间的光分配网络，中心局端包括光线路终端，用户端包括至少一个光网络单元；光网络单元包括上行处理单元，所述上行处理单元用于加载上行调制信号以形成具有特定波长的上行光信号，以及将所述上行光信号输入所述光分配网络。本发明在保证高带宽和多用户数，满足整个网络光功率预算的前提下，使用了无需多波长光源的低成本“无色”ONU技术，并且保持了整个ODN的无源特性，因此显著降低了建网成本。

Description

一种波分时分混合复用的无源光网络系统
技术领域
本发明涉及光接入网通讯领域，尤其涉及一种波分时分混合复用的无源光网络系统。
背景技术
随着无源光网络(PON：Passive Optical Network)技术的发展和成熟，FTTX技术(指光纤到户、光纤到楼、光纤到路边等一系列光接入技术)开始在全球领域得到广泛应用。源光网络技术具有低成本、多用户接入、超长距离传输、高传输带宽等优势，目前已经逐渐取代现有的以铜线为传输介质的有线接入网络，将成为接入网技术的主流发展技术。
现有的无源光网络主要是基于时分复用的无源光网络(TDM-PON：TimeDivision Multiplexing-Passive Optical Network)，，TDM-PON上下行均采用单一波长，对波长带宽的利用率很低。
随着人们对于带宽需求的不断提高，这种基于单一波长的TDM-PON接入网技术显然不能满足技术要求，因此提出了一种基于多波长单纤传输的新型无源光网络系统——波分复用无源光网络(WDM-PON：WavelengthDivision Multiplexing-Passive Optical Network)，其工作原理为：每个终端用户单独占用一个波长通道，多个波长通道通过波分复用的方式在同一根干线光纤中传输，使每个终端用户都独享一个波长带宽资源。WDM-PON网络为个体用户提供了更大的带宽，而且充分利用了光纤的波长带宽资源，极大地拓展了无源光网络的总带宽。然而，WDM-PON系统要求光线路终端(OLT：Optical Line Termination)与光网络单元(ONU：OpticalNetwork Unit)之间的上下行信号都使用多波长传输，虽然纯WDM-PON能够使提供给每个用户的带宽大大增加，但是系统的总带宽以及用户接入数目受到波长通道数的限制。
综上所述，考虑到TDM-PON系统和WDM-PON系统的利弊，人们提出将这两种形式的无源光网络相结合，形成一种波分时分混合复用无源光网络(HPON：Hybrid Passive Optical Network)，即整个接入网采用波分复用的多波长形式，而每一个波长下面又采用时分复用的形式进行信号传输。HPON系统既保留了TDM-PON系统接入用户数多的特点，又兼具WDM-PON系统多波长灵活配置、安全性高的优点。
HPON系统虽然具备诸多优势，但是其建网成本仍然是一个严重的问题，如果ONU使用多波长，明显会增加设备生产和储备成本，而且降低设备的通用性，因此如何降低成本的关键，在于如何在HPON中引入避免使用多波长光源的“无色”ONU技术，如何实现“无色”ONU已经成为WDM-PON系统研究的一个热点问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种实现低成本“无色”ONU、降低网络建设成本的波分时分混合复用的无源光网络系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种波分时分混合复用的无源光网络系统，包括中心局端、用户端和设置在所述中心局端与用户端之间的光分配网络，中心局端包括光线路终端，用户端包括至少一个光网络单元；
光线路终端用于通过光纤发送多波长下行光信号至所述光分配网络，以及通过光纤接收来自所述光分配网络的多波长上行光信号；
光分配网络用于对所述多波长下行光信号进行波分和功分，并将得到的下行光信号输入至少一个光网络单元，以及对上行光信号进行时分复用和波分复用，并将得到的多波长上行光信号通过光纤输入所述光线路终端；
光网络单元包括上行处理单元，所述上行处理单元用于加载上行调制信号以形成具有特定波长的上行光信号，以及将所述上行光信号输入所述光分配网络。
光分配网络包括双通道密集波长复用解复用器和至少一个分光器；
双通道密集波长复用解复用器用于对所述多波长下行光信号进行波分后，将得到的下行光信号按照不同的波长分别输入不同的分光器，还用于对来自不同的分光器的上行光信号进行波分复用后得到多波长上行光信号；
分光器用于对所述下行光信号进行功分后输入至少一个光网络单元，还用于对来自至少一个光网络单元的上行光信号进行时分复用后输入所述双通道密集波长复用解复用器。
中心局端还包括第一波分复用器和用于发送广播业务信号的广播业务发射端，用户端还包括用于接收广播业务信号的广播业务接收端，光分配网络还包括第二波分复用器；
第一波分复用器用于对所述多波长下行光信号和广播业务信号进行波分复用后通过光纤输入所述第二波分复用器；
第二波分复用器用于对所述多波长下行光信号和广播业务信号进行波分解复用后分别输入所述双通道密集波长复用解复用器和广播业务接收端，还用于将来自所述双通道密集波长复用解复用器的多波长上行光信号通过光纤输入所述光线路终端。
进一步地，光线路终端还包括第一光放大器，用于对所述多波长上行光信号进行放大。
还包括设置在中心局端或者光分配网络的第一光环形器，中心局端还包括种子光源，所述上行处理单元包括反射式半导体光放大器；
种子光源用于产生多波长种子光；
第一光环形器用于将所述多波长种子光和多波长下行光信号一同输入所述双通道密集波长复用解复用器，以及将来自所述双通道密集波长复用解复用器的多波长上行光信号输入所述光线路终端；
双通道密集波长复用解复用器还用于对所述多波长种子光进行波分，并根据不同的波长分别将波分后得到的种子光与所述下行光信号一同输入不同的分光器，以及对所述上行光信号进行波分复用后，将得到的多波长上行光信号输入所述第一光环形器；
分光器还用于对所述种子光信号进行功分后输入至少一个光网络单元中的反射式半导体光放大器，还用于对来自所述至少一个光网络单元中的反射式半导体光放大器的上行光信号进行时分复用后输入所述双通道密集波长复用解复用器；
反射式半导体光放大器用于放大所述种子光并加载上行调制信号形成具有特定波长的上行光信号，还用于将所述上行光信号反向环回至所述分光器。
所述种子光源为多波长种子激光源。
一种实施方式中，所述多波长种子激光源包括至少一个用于产生种子光的多波长激光器、第一密集波长复用解复用器和第二光放大器；第一密集波长复用解复用器用于对所述种子光进行波分复用形成多波长种子光；第二光放大器用于对所述多波长种子光进行放大，并将放大后的多波长种子光输入所述第一光环形器。
利用双纤传输时，所述光纤包括上行光纤和下行光纤，所述第一光环形器设在所述光分配网络中；下行光纤用于将所述多波长种子光和多波长下行光信号输入所述第一光环形器；上行光纤用于将来自所述第一光环形器的多波长上行光信号输入所述光线路终端。
利用单纤传输时，所述多波长种子激光源包括至少一个用于产生种子光的多波长激光器、第一密集波长复用解复用器和用于产生泵浦光的泵浦单元，所述第一环形器设在所述中心局端，所述光分配网络还包括远端增益单元；
第一密集波长复用解复用器用于对所述种子光进行波分复用形成多波长种子光；
第一光环形器还用于将所述泵浦光、多波长种子光和多波长下行光信号通过单根光纤输入所述远端增益单元；
远端增益单元用于利用所述泵浦光放大所述多波长种子光后将其输入所述双通道密集波长复用解复用器，还用于将来自所述双通道密集波长复用解复用器的多波长上行光信号通过所述单根光纤输入所述第一光环形器。
其中，远端增益单元包括第二光环形器、第三光环形器和稀土掺杂光纤；
第二光环形器用于将所述多波长种子光和泵浦光输入所述稀土掺杂光纤，以及将来自所述第三光环形器的多波长上行光信号通过所述单根光纤输入所述第一光环形器；
稀土掺杂光纤用于利用所述泵浦光作为泵浦介质对所述多波长种子光进行放大，并将其输入所述第三光环形器；
第三光环形器用于将所述放大后的多波长种子光输入所述双通道密集波长复用解复用器，以及将来自所述双通道密集波长复用解复用器的多波长上行光信号输入所述第二光环形器。
另一种实施方式中，所述种子光源为ASE种子光源，其中包括用于发射多波长种子光的通用ASE光源。
进一步地，所述ASE种子光源还包括第三光放大器、反向连接的第二密集波长复用解复用器和第三密集波长复用解复用器；
第二密集波长复用解复用器用于对所述多波长种子光进行波分；
第三密集波长复用解复用器用于对所述波分后的多波长种子光进行波分复用并输入所述第三光放大器；
第三光放大器用于对所述多波长种子光进行预放大。
还有一种实施方式中，所述光线路终端还包括第二密集波长复用解复用器和至少一个第一波长可调谐激光器，所述上行处理单元包括第二波长可调谐激光器；
第一波长可调谐激光器用于加载下行调制信号以形成具有特定波长的下行光信号，并将所述下行光信号输入所述第二密集波长复用解复用器；
第二密集波长复用解复用器用于对所述下行光信号进行波分复用形成多波长下行光信号，并将所述多波长下行光信号输入所述光分配网络；
第二波长可调谐激光器用于加载上行调制信号以形成具有特定波长的上行光信号，并将所述上行光信号输入所述光分配网络。
本发明的有益效果是，本发明在保证高带宽和多用户数，满足整个网络光功率预算的前提下，利用避免使用多波长光源的“无色”ONU技术，通过设在ONU内的上行处理单元加载上行调制信号形成具有满足用户需求、具有特定波长的上行光信号，并且保持了整个ODN的无源特性，因此显著降低了建网成本。
本发明采用了用于远端环回的种子光加载上行调制信号，通过上光纤传输，或者增大中心局端的供光功率有效地解决了非线性效应的影响，保证了信号传输效率。
本发明具有单纤接入容量大、用户分享带宽宽、网络建设成本低、易于运营维护和升级等优点。
附图说明
图1为本发明的波分时分混合复用的无源光网络系统第一种具体实施方式框图；
图2为本发明的波分时分混合复用的无源光网络系统第二种具体实施方式框图；
图3为第二中具体实施方式中的远端增益单元框图；
图4为本发明的波分时分混合复用的无源光网络系统第三种具体实施方式框图；
图5为ASE种子光源的一种示例；
图6为第一种、第二种和第三种具体实施方式通用的ONU示意图；
图7为本发明的波分时分混合复用的无源光网络系统第四种具体实施方式框图；
图8为第四种具体实施方式的ONU示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
本发明的波分时分混合复用的无源光网络系统的具体实现方式主要基于两种“无色”ONU技术，一种是基于射式半导体光放大器(RSOA：Reflective Semiconductor Optical Amplifier)的远端调制环回技术，另一种是基于低成本的波长可调谐激光器的非远端调制环回技术。
如图1所示，波分时分混合复用的无源光网络系统一般包括中心局端、用户端和设置在中心局端与用户端之间的光分配网络(ODN：OpticalDistribution Network)。
其中，中心局端包括光线路终端OLT、用于发送广播业务信号λC的广播业务发射端CATV发射端和第一波分复用器WDM1。
OLT用于通过光纤发送多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn至ODN，其具体过程为：来自光发射机Tx1、Tx2...Txn的具有不同波长的下行光信号经过第二密集波长复用解复用器Mux/Demux 2波分复用后，形成多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn，WDM1将多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn和广播业务信号λC进行波分复用后通过光纤输入ODN。
OLT还用于通过光纤接收来自ODN的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn，根据具体需要，如果多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn的功率不够大，OLT还通过第一光放大器OA1对多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn进行功率放大，放大后的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn经过第三密集波长复用解复用器Mux/Demux 3波分后，将具有不同波长的上行光信号分别输入相应的光接收机RX1、RX2...RXn。
ODN用于对多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn进行波分和功分，并将得到的下行光信号输入至少一个光网络单元ONU，还用于对ONU中的上行光信号进行时分复用和波分复用，并将得到的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn通过光纤输入OLT。
进一步地，设置在远端节点的ODN还可包括第二波分复用器WDM2、双通道密集波长复用解复用器D-Mux/Demux和至少一个分光器。
WDM2用于对WDM1通过光纤传输的多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn和广播业务信号λC进行波分解复用后，分别输入用户端接收广播业务信号λC的广播业务发射端CATV接收端和D-Mux/Demux，还用于将来自D-Mux/Demux的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn通过光纤输入OLT。
D-Mux/Demux可以是热无关的阵列波导光栅，也可以是薄膜滤光片的组合，用于对多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn进行波分后得到具有不同波长的下行光信号，再将其按照不同的波长分别输入不同的分光器，每个分光器对接收到的下行光信号进行功分后输入至少一个ONU。相应地，各个分光器对来自至少一个ONU的上行光信号进行时分复用后输入D-Mux/Demux，D-Mux/Demux对来自不同分光器的具有不同波长的上行光信号进行波分复用得到多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn，同一个分光器所对应的上行光信号通过时分复用形式上行，不同分光器所对应的上行光信号之间通过波分复用的形式上行。
本发明的ONU中包括上行处理单元，该上行处理单元用于加载上行调制信号以形成具有特定波长的上行光信号，以及将上行光信号输入ODN。所有ONU中的上行处理单元统一设置，用户可以根据具体需要将上行数据信号调制加载在不同发射波长的激光器上，或者利用具有不同波长的种子光加载上行调制信号以形成上行光信号。
上行处理单元的实现方式具有多种，例如包括RSOA时，中心局端提供多波长种子光源用于ONU侧的远端环回，以实现多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn的顺利传输；上行处理单元还可以是包括能够产生特定波长的上行光信号的波长可调谐激光器等。由于避免了在ONU侧引入多波长，实现了低成本的“无色”ONU的技术，本发明显著降低了HPON系统的建网成本。
第一种具体实施方式的HPON系统中，上行处理单元包括RSOA，ODN中还设置第一光环形器(光环形器1)，光纤包括上行光纤和下行光纤，下行光纤用于将多波长种子光λU1，λU2，...λUn(由于种子光在ONU中加载上行调制信号后形成上行光信号，为了表述方便，本发明的上行光信号和种子光采用同一标识)、多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn和广播业务信号λC一同输入光环形器1；上行光纤用于将来自光环形器1的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn输入OLT。
中心局端还包括用于产生多波长种子光的种子光源，该种子光源为高功率多波长激光种子光源，简称多波长种子激光源MWL。
MWL包括至少一个用于产生种子光的低成本小功率的多波长激光器LD1、LD2...LDn，还包括第一密集波长复用解复用器Mux/Demux 1以及第二光放大器OA2。
其中，Mux/Demux 1用于对具有不同波长的种子光进行波分复用形成多波长种子光λU1，λU2，...λUn，OA2用于对多波长种子光λU1，λU2，...λUn进行放大，并将放大后的多波长种子光λU1，λU2，...λUn输入WDM1，WDM1将多波长种子光λU1，λU2，...λUn、多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn和广播业务信号λC进行波分复用后通过下行光纤输入ODN中的光环形器1。
下行传输过程中，光环形器1将多波长种子光λU1，λU2，...λUn、多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn和广播业务信号λC一同输入WDM2，即多波长种子光λU1，λU2，...λUn、多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn和广播业务信号λC入射到环行器1的1端口，再从2端口出射后输入WDM2。
上行传输过程中，光环形器1将来自D-Mux/Demux的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn输入OLT，即多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn入射到光环行器1的2端口，再从3端口出射后通过上行光纤输入中心局端的OA1进行放大。
D-Mux/Demux还用于对来自光环形器1的多波长种子光λU1，λU2，...λUn进行波分得到具有不同波长的种子光，并根据不同的波长分别将这些种子光与下行光信号一同输入不同的分光器，例如将λU1/λD1一同输入分光器1，以及对上行光信号进行波分复用得到多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn，并将其输入光环形器1。
每个分光器还用于对具有一定波长的种子光和下行光信号一起进行功分后，输入至少一个ONU中的RSOA，还用于对来自至少一个ONU中的RSOA的上行光信号进行时分复用后输入D-Mux/Demux。
RSOA用于放大种子光并加载上行调制信号形成具有特定波长的上行光信号，还用于将该上行光信号反向环回至对应的分光器。例如图6所示，ONU还包括第三波分复用器WDM3，一对种子光和下行光信号λUi/λDi入射ONU后，先通过WDM3将下行光信号λDi和种子光λUi进行波分解复用，下行光信号λDi入射至光接收机，种子光λUi入射RSOA，经过RSOA放大后加载上行调制信号，接着反向环回，再通过WDM3输入对应的分光器。调制方式可以是直接调制，也可以是外调制。
双纤传输方案的优点在于，一根主干光纤中只传输同一方向的光信号。从而避免了高功率多波长激光种子光源和上行回传调制信号在同一根光纤中由于非线性效应影响而无法正常传输的问题。本方案通过增大中心局端处的供光功率，以及对多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn进行前置放大，有效地降低了对于ODN内远端增益单元的增益压力，有利于降低成本，降低设计风险。
如图2所示，本发明的第二具体实施方式的种子光源也为MWL，ONU与第一具体实施方式相同，本实施方式除了包括至少一个用于产生种子光的LD1、LD2...LDn，Mux/Demux 1以外，还包括用于产生泵浦光λp的泵浦单元，本实施方式的环形器1设在中心局端，ODN中还包括远端增益单元，本实施方式的上下行信号都通过单根光纤进行传输。
下行传输过程中，光环形器1将泵浦光λp和多波长种子光λU1，λU2，...λUn、多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn和广播业务信号λC通过单根光纤输入远端增益单元，其具体方式为：多波长种子光λU1，λU2，...λUn、多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn、泵浦光λp、广播业务信号λC经过WDM1进行波分复用后，入射到环行器1的1端口，再从2端口出射后通过单根光纤输入远端增益单元。
上行传输过程中，通过单根光纤传输的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn入射到光环形器1的2端口，再从3端口出射后进入OA1进行放大。
如图3所示，一种实施方式的远端增益单元包括WDM2、第二光环形器(光环形器2)、第三光环形器(光环形器3)、WDM4和稀土掺杂光纤。远端增益单元主要用于利用泵浦光λp放大多波长种子光后将其输入D-Mux/Demux，以及将来自D-Mux/Demux的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn通过单根光纤输入光环形器1。
其中，光环形器2用于将多波长种子光λU1，λU2，...λUn和泵浦光λp输入稀土掺杂光纤，稀土掺杂光纤利用泵浦光λp作为泵浦介质对多波长种子光λU1，λU2，...λUn进行放大，并将其输入光环形器3，光环形器2还用于将来自光环形器3的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn通过单根光纤输入光环形器1。
光环形器3用于将放大后的多波长种子光λU1，λU2，...λUn输入D-Mux/Demux，以及将来自D-Mux/Demux的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn输入光环形器2。
具体地，下行传输过程中，WDM2对多波长种子光λU1，λU2，...λUn、多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn、泵浦光λp、和广播业务信号λC进行波分解复用，即将其分成波长为λC，λD1，λD2，...λDn和λU1，λU2，...λUn/λp三部分，广播业务信号λC直接经过支路光纤传输到用户端的CATV接收端，多波长种子光λU1，λU2，...λUn和泵浦光λp入射到光环行器2的2端口，从3端口出射后经过稀土掺杂光纤，多波长种子光λU1，λU2，...λUn通过稀土掺杂光纤放大后，入射到光环行器3的1端口，再从2端口输出后，与多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn通过WDM4波分复用后输入D-Mux/Demux。
上行传输过程中，加载了上行调制信号、经过环回的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn经过WDM4后，输入光环行器3的2端口，并从3端口输出，直接入射至光环行器3的1端口，再从2端口输出后经WDM2通过单根光纤进行传输。
该单纤传输方案中，利用中心局端设置的泵浦光λp注入ODN内的远端增益单元，避免了中心局端输出的多波长种子光功率过高，解决了高功率多波长激光种子光源和远端环回放大的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn在同一根光纤中由于非线性效应影响而无法正常传输的问题。
如图4所示的实施方式中，ONU与第一具体实施方式相同，种子光源为ASE(放大自发辐射光源：Amplified Spontaneous Emission)种子光源，其中包括用于发射多波长种子光λU1，λU2，...λUn的通用ASE光源。
本实施方式中，由于ASE种子光属于一种宽谱的噪声光，相干性很差，因此不会与远端环回放大的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn发生明显的非线性相互作用，为了充分利用现有的网络资源，因此优选单纤传输，即光环形器1设置在中心局端。
本实施方式中，WDM1将多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn、广播业务信号λC和来自通用ASE光源的多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn进行波分复用后输入光环形器1，光环形器1将这些光信号通过单根光纤输入ODN中的WDM2经波分解复用后进行相应地传输，上、下行光信号传输方式与第一具体实施方式相同。ASE种子光的泵浦光λp在ODN中被D-Mux/Demux光谱分割成多波长种子光λU1，λU2，...λUn，在用户端被RSOA放大并调制后环回。
由于ASE种子光直接下行至ODN进行光谱分割时，宽谱光在中心局端受到入纤光功率的限制，而远端节点的D-Mux/Demux又会引入较大的带外损耗，因此经过D-Mux/Demux光谱分割后的单波光功率会很小，可能会造成环回调制信号光功率预算不够。
因此，如图5所示，一种改进的ASE种子光源还包括第三光放大器OA3、反向连接的第四密集波长复用解复用器Mux/Demux4和第五密集波长复用解复用器Mux/Demux5。
其中，Mux/Demux4用于对来自通用ASE光源的多波长种子光λU1，λU2，...λUn进行波分，Mux/Demux5用于对波分后的多波长种子光λU1，λU2，...λUn进行波分复用后输入OA3，OA3用于对多波长种子光λU1，λU2，...λUn进行预放大。这样，通过Mux/Demux4和Mux/Demux5将光谱分割并合并后，可以将具有多波长的总光功率放大至接近单模光纤的入纤光功率上限，避免了在ODN处光谱分割后由于带外损耗所引起的光功率预算不够的问题。
以上所述的各种实施方式中，Mux/Demux1、Mux/Demux2、Mux/Demux3、Mux/Demux4、Mux/Demux5都可为普通的阵列波导光栅、热无关的阵列波导光栅，也可以是薄膜滤光片的组合。
如图7所示的第四种具体实施方式中，上下行光信号均采用低成本的波长可调激光器作为光源的组网方案。这种波长可调激光器的输出波长可以预设，因此设备厂商只需生产统一的用户端上行波长可调激光器和局端下行波长可调激光器，实际组网时，将与同一分光器相连的ONU输出波长设为相同，而将不同分光器所连接的用户的ONU输出波长设为不同，由于上下行波长一般选取为不同，相互之间不会发生非线性效应，因此本实施方式优选单纤传输。
本实施方式的OLT还包括至少一个第一波长可调谐激光器D-TLS1、D-TLS1...D-TLSn等、Mux/Demux2和第四光放大器OA4，如图8所示，ONU中的上行处理单元还包括第二波长可调谐激光器U-TLS，例如ONU1中包含U-TLS1，ONUn中包含U-TLSn。
其中，第一波长可调谐激光器用于加载下行调制信号以形成具有特定波长的下行光信号，并将其输入Mux/Demux2。
Mux/Demux2用于对至少一个第一波长可调谐激光器中的下行光信号进行波分复用形成多波长下行光信号，还可将其输入OA4进行放大。
多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn至ODN的具体传输过程为：调节针对不同用户的D-TLS1、D-TLS1...D-TLSn，使其输出具有特定波长、并加载各自下行调制信号的下行光信号，具有不同波长的多个下行光信号经过Mux/Demux2波分复用后形成多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn，OA4对多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn进行预放大后输入WDM1，WDM1将多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn和广播业务信号λC进行波分复用后通过光纤输入ODN中的WDM2，WDM2对这些光信号经波分解复用后进行相应地传输。
如图8所示，进入ONU的下行光信号通过WDM3入射到相应的光接收机中，而每个ONU中的第二波长可调谐激光器D-TLS设置成相应的输出波长，并加载各自上行调制信号的上行光信号然后将其输入ODN。具体地，如图7所示，这些上行光信号可通过WDM3输入对应的分光器，并通过各分光器入射到D-Mux/Demux中进行波分复用形成多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn，再通过WDM2连接到主干光纤中上行传输。在中心局端，多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn入射到前置光放大器OA1进行接收前的放大后，再通过Mux/Demux3波分后分别输入相应的光接收机。
本发明的多波长下行光信号λD1，λD2，...λDn，多波长上行光信号λU1，λU2，...λUn以及CATV广播业务信号可以分别是光通信C波段，L波段和O波段中的任何一个，也可以是其他波段，三者之间尽量不产生重叠。
本发明具有单纤接入容量大、用户分享带宽宽、网络建设成本低、易于运营维护和升级等优点，与传统的HPON系统不同的是，本发明在保证高带宽和多用户数，满足整个网络光功率预算的前提下，既保持了整个光分配网络的无源特性，又有效地解决了非线性效应的影响，保证了信号传输效率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种波分时分混合复用的无源光网络系统，包括中心局端、用户端和设置在所述中心局端与用户端之间的光分配网络，其特征在于，中心局端包括光线路终端，用户端包括至少一个光网络单元；
光线路终端用于通过光纤发送多波长下行光信号至所述光分配网络，以及通过光纤接收来自所述光分配网络的多波长上行光信号；
光分配网络用于对所述多波长下行光信号进行波分和功分，并将得到的下行光信号输入至少一个光网络单元，以及对上行光信号进行时分复用和波分复用，并将得到的多波长上行光信号通过光纤输入所述光线路终端；
光网络单元包括上行处理单元，所述上行处理单元用于加载上行调制信号以形成具有特定波长的上行光信号，以及将所述上行光信号输入所述光分配网络。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，光分配网络包括双通道密集波长复用解复用器和至少一个分光器；
双通道密集波长复用解复用器用于对所述多波长下行光信号进行波分后，将得到的下行光信号按照不同的波长分别输入不同的分光器，还用于对来自不同的分光器的上行光信号进行波分复用后得到多波长上行光信号；
分光器用于对所述下行光信号进行功分后输入至少一个光网络单元，还用于对来自至少一个光网络单元的上行光信号进行时分复用后输入所述双通道密集波长复用解复用器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，中心局端还包括第一波分复用器和用于发送广播业务信号的广播业务发射端，用户端还包括用于接收广播业务信号的广播业务接收端，光分配网络还包括第二波分复用器；
第一波分复用器用于对所述多波长下行光信号和广播业务信号进行波分复用后通过光纤输入所述第二波分复用器；
第二波分复用器用于对所述多波长下行光信号和广播业务信号进行波分解复用后分别输入所述双通道密集波长复用解复用器和广播业务接收端，还用于将来自所述双通道密集波长复用解复用器的多波长上行光信号通过光纤输入所述光线路终端。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，光线路终端还包括第一光放大器，用于对所述多波长上行光信号进行放大。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其特征在于，还包括设置在中心局端或者光分配网络的第一光环形器，中心局端还包括种子光源，所述上行处理单元包括反射式半导体光放大器；
种子光源用于产生多波长种子光；
第一光环形器用于将所述多波长种子光和多波长下行光信号一同输入所述双通道密集波长复用解复用器，以及将来自所述双通道密集波长复用解复用器的多波长上行光信号输入所述光线路终端；
双通道密集波长复用解复用器还用于对所述多波长种子光进行波分，并根据不同的波长分别将波分后得到的种子光与所述下行光信号一同输入不同的分光器，以及对所述上行光信号进行波分复用后，将得到的多波长上行光信号输入所述第一光环形器；
分光器还用于对所述种子光信号进行功分后输入至少一个光网络单元中的反射式半导体光放大器，还用于对来自所述至少一个光网络单元中的反射式半导体光放大器的上行光信号进行时分复用后输入所述双通道密集波长复用解复用器；
反射式半导体光放大器用于放大所述种子光并加载上行调制信号形成具有特定波长的上行光信号，还用于将所述上行光信号反向环回至所述分光器。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述种子光源为多波长种子激光源。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多波长种子激光源包括至少一个用于产生种子光的多波长激光器、第一密集波长复用解复用器和第二光放大器；第一密集波长复用解复用器用于对所述种子光进行波分复用形成多波长种子光；第二光放大器用于对所述多波长种子光进行放大，并将放大后的多波长种子光输入所述第一光环形器。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述光纤包括上行光纤和下行光纤，所述第一光环形器设在所述光分配网络中；下行光纤用于将所述多波长种子光和多波长下行光信号输入所述第一光环形器；上行光纤用于将来自所述第一光环形器的多波长上行光信号输入所述光线路终端。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多波长种子激光源包括至少一个用于产生种子光的多波长激光器、第一密集波长复用解复用器和用于产生泵浦光的泵浦单元，所述第一环形器设在所述中心局端，所述光分配网络还包括远端增益单元；
第一密集波长复用解复用器用于对所述种子光进行波分复用形成多波长种子光；
第一光环形器还用于将所述泵浦光、多波长种子光和多波长下行光信号通过单根光纤输入所述远端增益单元；
远端增益单元用于利用所述泵浦光放大所述多波长种子光后将其输入所述双通道密集波长复用解复用器，还用于将来自所述双通道密集波长复用解复用器的多波长上行光信号通过所述单根光纤输入所述第一光环形器。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，远端增益单元包括第二光环形器、第三光环形器和稀土掺杂光纤；
第二光环形器用于将所述多波长种子光和泵浦光输入所述稀土掺杂光纤，以及将来自所述第三光环形器的多波长上行光信号通过所述单根光纤输入所述第一光环形器；
稀土掺杂光纤用于利用所述泵浦光作为泵浦介质对所述多波长种子光进行放大，并将其输入所述第三光环形器；
第三光环形器用于将所述放大后的多波长种子光输入所述双通道密集波长复用解复用器，以及将来自所述双通道密集波长复用解复用器的多波长上行光信号输入所述第二光环形器。
11.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述种子光源为ASE种子光源，其中包括用于发射多波长种子光的通用ASE光源。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述ASE种子光源还包括第三光放大器、反向连接的第四密集波长复用解复用器和第五密集波长复用解复用器；
第四密集波长复用解复用器用于对所述多波长种子光进行波分；
第五密集波长复用解复用器用于对所述波分后的多波长种子光进行波分复用并输入所述第三光放大器；
第三光放大器用于对所述多波长种子光进行预放大。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述光线路终端还包括第二密集波长复用解复用器和至少一个第一波长可调谐激光器，所述上行处理单元包括第二波长可调谐激光器；
第一波长可调谐激光器用于加载下行调制信号以形成具有特定波长的下行光信号，并将所述下行光信号输入所述第二密集波长复用解复用器；
第二密集波长复用解复用器用于对所述下行光信号进行波分复用形成多波长下行光信号，并将所述多波长下行光信号输入所述光分配网络；
第二波长可调谐激光器用于加载上行调制信号以形成具有特定波长的上行光信号，并将所述上行光信号输入所述光分配网络。
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