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CN116865899A - 一种onu端双向soa自动增益控制方法及系统 - Google Patents

一种onu端双向soa自动增益控制方法及系统 Download PDF

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CN116865899A
CN116865899A CN202310870714.7A CN202310870714A CN116865899A CN 116865899 A CN116865899 A CN 116865899A CN 202310870714 A CN202310870714 A CN 202310870714A CN 116865899 A CN116865899 A CN 116865899A
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CN
China
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soa
optical signal
signal
uplink burst
gain control
Prior art date
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Application number
CN202310870714.7A
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English (en)
Inventor
李婕
罗鸣
张旭
杨超
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Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd
Original Assignee
Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
    • H04J14/0215—Architecture aspects
    • H—ELECTRICITY
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本发明公开了一种ONU端双向SOA自动增益控制方法及系统，涉及光接入网技术领域，该方法包括：对上行突发光信号和下行连续光信号进行分离；在存在上行突发光信号时，增加SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流。本发明可以降低交叉增益调制带来的损伤，增强系统的性能。

Description

一种ONU端双向SOA自动增益控制方法及系统
技术领域
本发明涉及光接入网技术领域，具体涉及一种ONU端双向SOA自动增益控制方法及系统。
背景技术
为适应高清视频流媒体、网络游戏、云服务等新兴应用的快速增长，光接入网的传输能力需要大幅增强。运营商目前正在开发千兆无源光网络(G-PON)，并开始部署10Gbit/sPON(即XGS-PON)。
不断增长的带宽需求促使标准化机构对下一代PON系统进行标准化。有多家机构致力于推动高速无源光网络技术的发展，国际电信联盟(ITU-T)最新标准涉及50G-PON。IEEE 802.3ca正在研究下一代无源光网络的100Gb/s的提议。
关于高速PON系统的实际实现，困难之一是在如此高的速率下达到高的光链路预算(N1级高达29dB)。然而，光纤色散、非线性和带宽限制这些高速直检系统传输中存在的主要问题，导致直接检测系统中接收灵敏度较低，同时发送端的较高的入纤功率会带来较大的非线性，又导致发送功率不可以太高，这对实现PON系统的高功率预算提出了挑战。
在接收端使用半导体光放大器(semiconductor optical amplifier，SOA)来提升接收端功率，进而提高高速直检PON系统的功率预算的一种有效解决方法。为了降低成本，最好的解决方案是使用SOA同时放大下游(DS)和上游(US)型号。然而在双向放大模式下，使用SOA的问题是：下行信号和上行突发模式的信号同时传输时产生的交叉增益调制(XGM)，会对信号质量产生影响以致于降低系统性能。当ONU端发出一个上行的突发包时，所接受的下行信号可用的SOA增益下降，导致系统性能降低。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明第一方面提供一种ONU端双向SOA自动增益控制方法，其可以降低交叉增益调制带来的损伤，增强系统的性能。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种ONU端双向SOA自动增益控制方法，该方法包括以下步骤：
对上行突发光信号和下行连续光信号进行分离；
在存在上行突发光信号时，增加半导体光放大器SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流。
一些实施例中，所述在存在上行突发光信号时，增加SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流，包括：
利用门信号产生器产生的包络信号控制上行突发数据包的发送，以控制上行突发光信号的生成；
并利用所述包络信号对SOA的偏置电流进行自动增益控制；
使得，当所述包络信号为高电平时，发送上行突发数据包，生成上行突发光信号，增加SOA的偏置电流；
当所述包络信号为低电平时，断开上行突发数据包的发送，停止生成上行突发光信号，降低SOA的偏置电流。
一些实施例中，基于上行突发光信号的幅度同步调整SOA的偏置电流的大小。
一些实施例中，还包括：
保持SOA的偏置电流变化和上行突发光信号到达的时刻同步。
一些实施例中，通过波分复用滤波器和光隔离器对上行突发光信号和下行连续光信号进行分离。
本发明第二方面提供一种ONU端双向SOA自动增益控制系统，其可以降低交叉增益调制带来的损伤，增强系统的性能。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种ONU端双向SOA自动增益控制系统，包括：
双向半导体光放大器SOA；
信号分离装置，其与所述双向SOA信号连接，用于对经过所述双向SOA的上行突发光信号和下行连续光信号进行分离；
增益控制装置，其与所述双向SOA信号连接，用于在存在上行突发光信号时，增加SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流。
一些实施例中，所述增益控制装置包括门信号产生器，所述门信号产生器用于产生包络信号来控制上行突发数据包的发送，以控制上行突发光信号的生成；
所述门信号产生器还通过所述包络信号对SOA的偏置电流进行自动增益控制；
使得，当所述包络信号为高电平时，发送上行突发数据包，生成上行突发光信号，增加SOA的偏置电流；
当所述包络信号为低电平时，断开上行突发数据包的发送，停止生成上行突发光信号，降低SOA的偏置电流。
一些实施例中，所述增益控制装置还用于：
基于上行突发光信号的幅度同步调整SOA的偏置电流的大小。
一些实施例中，所述增益控制装置还用于：
保持SOA的偏置电流变化和上行突发光信号到达的时刻同步。
一些实施例中，所述信号分离装置包括与所述双向SOA信号连接的波分复用滤波器，以及与所述波分复用滤波器信号连接的光隔离器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明中的ONU端双向SOA自动增益控制方法，其通过对上行突发光信号和下行连续光信号进行分离；在存在上行突发光信号时，增加SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流。从而，当ONU发出的上行突发光信号到达时，双向SOA可以为系统提供更多的增益，避免下行连续光信号受到交叉增益调制影响损伤系统性能。
附图说明
图1为本发明实施例中ONU端双向SOA自动增益控制方法的流程图；
图2为有自动增益控制和无自动增益控制时的信号效果图。
图3为本发明实施例中ONU端双向SOA自动增益控制系统的结构框图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
值得说明的是，当ONU端发出一个上行的突发包时，所接收的下行信号可用的SOA增益下降，因为上行突发消耗了其增益的一部分，导致系统性能降低。如何控制SOA的电流使得下行信号经SOA后输出一个平稳的信号幅度给ONU端探测器，是本发明要解决的问题。
为此，参见图1所示，本发明实施例提供一种ONU端双向SOA自动增益控制方法，该方法包括以下步骤：
S1.对上行突发光信号和下行连续光信号进行分离。
在具体实现时，可以通过波分复用滤波器和光隔离器对上行突发光信号和下行连续光信号进行分离。
S2.在存在上行突发光信号时，增加半导体光放大器SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流。
可以理解的是，参见图2所示，当SOA没有自动增益控制时，ONU发出上行突发光信号时，会消耗一些SOA的增益，造成对下行连续光信号的可用增益暂时下降，造成SOA输出的下行连续光信号损耗，由此损伤系统性能。当SOA的偏置电流根据上行突发信号进行自动增益控制时，有上行突发信号时增加偏置电流，没有突发信号时降低偏置电流，这样当ONU发出的上行突发光信号到达时，SOA可以为系统提供更多的增益，避免下行连续光信号收到影响损伤系统性能。
在具体实现时，步骤S2包括以下步骤：
利用门信号产生器产生的包络信号控制上行突发数据包的发送，以控制上行突发光信号的生成；
并利用所述包络信号对SOA的偏置电流进行自动增益控制；
使得，当所述包络信号为高电平时，发送上行突发数据包，生成上行突发光信号，增加SOA的偏置电流；
当所述包络信号为低电平时，断开上行突发数据包的发送，停止生成上行突发光信号，降低SOA的偏置电流。
即上行发送通道中，门信号产生器产生的包络信号控制上行突发数据包发送的开关，同时对SOA的偏置电流进行自动增益控制。上行突发数据包经过调制后生成上行突发光信号，上行突发光信号通过光隔离器后送入波分复用滤波器，再通过双向SOA进行放大后进入光纤网络。
自动增益控制根据门信号产生器产生的包络信号对SOA偏置电流进行控制，当门信号为高电平即突发包产生时，增加SOA的偏置电流，以补偿上下行信号同时出现时交叉增益调制造成的损伤。当门信号为低电平时，降低SOA的偏置电流使其单独为下行连续光信号提供增益。
此外，SOA的增益还可根据上行突发信号的幅度进行管理，因为上行突发信号的幅度越大消耗的增益越大，因此需要的偏置电流也更大。故优选地实施例中，还基于上行突发光信号的幅度同步调整SOA的偏置电流的大小。
另外，一些优选的实施例中，还可以保持SOA的偏置电流变化和上行突发光信号到达的时刻同步。
综上所述，本发明中的ONU端双向SOA自动增益控制方法，其通过对上行突发光信号和下行连续光信号进行分离；在存在上行突发光信号时，增加SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流。从而，当ONU发出的上行突发光信号到达时，双向SOA可以为系统提供更多的增益，避免下行连续光信号受到交叉增益调制影响损伤系统性能。
与此同时，参见图3所示，本发明实施例还提供一种ONU端双向SOA自动增益控制系统，其包括双向半导体光放大器SOA、信号分离装置和增益控制装置。
其中，信号分离装置与所述双向SOA信号连接，用于对经过所述双向SOA的上行突发光信号和下行连续光信号进行分离。
一些实施例中，信号分离装置包括与所述双向SOA信号连接的波分复用滤波器，以及与所述波分复用滤波器信号连接的光隔离器。
光隔离器的特性是：正向插入损耗低，反向隔离度高，回波损耗高。其为允许光向一个方向通过而阻止向相反方向通过的无源器件，作用是对光的方向进行限制，使光只能单方向传输，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离，提高光波传输效率。
增益控制装置与所述双向SOA信号连接，用于在存在上行突发光信号时，增加SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流。
一些实施例中，所述增益控制装置包括门信号产生器，所述门信号产生器用于产生包络信号来控制上行突发数据包的发送，以控制上行突发光信号的生成；
所述门信号产生器还通过所述包络信号对SOA的偏置电流进行自动增益控制；
使得，当所述包络信号为高电平时，发送上行突发数据包，生成上行突发光信号，增加SOA的偏置电流；
当所述包络信号为低电平时，断开上行突发数据包的发送，停止生成上行突发光信号，降低SOA的偏置电流。
一些实施例中，所述增益控制装置还用于：
基于上行突发光信号的幅度同步调整SOA的偏置电流的大小。
一些实施例中，所述增益控制装置还用于：
保持SOA的偏置电流变化和上行突发光信号到达的时刻同步。
下面结合图3对具体实现时的细节做进一步描述：
ONU端结构框图双向SOA自动增益控制系统如图3所示。下行连续光信号和上行突发光信号采用不同的波长在光纤中进行双向传输。所接收到的下行连续光信号首先通过双向SOA进行放大，通过波分复用滤波器和上行信号进行分离后，再进入光电探测器进行光电转换，然后送入误码率计算模块。
上行发送通道中由门信号产生器产生的包络信号控制数据发送的开关以及光源(ECL光源)的开关，同时对SOA的偏置电流进行自动增益控制。数据发送模块生成的突发数据进入Mach-Zehnder调制器对外腔激光器(ECL)进行调制，生成的突发光信号通过光隔离器后送入波分复用滤波器，再通过SOA进行放大后进入光纤网络。自动增益控制根据门信号产生器产生的包络信号对SOA偏置电流进行控制，当门信号为高电平即上行突发包产生时，增加SOA的偏置电流以补偿上下行信号同时出现时交叉增益调制造成的损伤。当门信号为低电平时，降低SOA偏置电流使其单独为下行连续光信号提供增益。
综上所述，本发明中的ONU端双向SOA自动增益控制系统，其包括双向半导体光放大器SOA、信号分离装置和增益控制装置。信号分离装置与所述双向SOA信号连接，用于对经过所述双向SOA的上行突发光信号和下行连续光信号进行分离；增益控制装置与所述双向SOA信号连接，用于在存在上行突发光信号时，增加SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流。从而，当ONU发出的上行突发光信号到达时，双向SOA可以为系统提供更多的增益，避免下行连续光信号受到交叉增益调制影响损伤系统性能。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种ONU端双向SOA自动增益控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
对上行突发光信号和下行连续光信号进行分离；
在存在上行突发光信号时，增加半导体光放大器SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流。
2.如权利要求1所述的一种ONU端双向SOA自动增益控制方法，其特征在于，所述在存在上行突发光信号时，增加SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流，包括：
利用门信号产生器产生的包络信号控制上行突发数据包的发送，以控制上行突发光信号的生成；
并利用所述包络信号对SOA的偏置电流进行自动增益控制；
使得，当所述包络信号为高电平时，发送上行突发数据包，生成上行突发光信号，增加SOA的偏置电流；
当所述包络信号为低电平时，断开上行突发数据包的发送，停止生成上行突发光信号，降低SOA的偏置电流。
3.如权利要求1或2所述的一种ONU端双向SOA自动增益控制方法，其特征在于：
基于上行突发光信号的幅度同步调整SOA的偏置电流的大小。
4.如权利要求1所述的一种ONU端双向SOA自动增益控制方法，其特征在于，还包括：
保持SOA的偏置电流变化和上行突发光信号到达的时刻同步。
5.如权利要求1所述的一种ONU端双向SOA自动增益控制方法，其特征在于：
通过波分复用滤波器和光隔离器对上行突发光信号和下行连续光信号进行分离。
6.一种ONU端双向SOA自动增益控制系统，其特征在于，包括：
双向半导体光放大器SOA；
信号分离装置，其与所述双向SOA信号连接，用于对经过所述双向SOA的上行突发光信号和下行连续光信号进行分离；
增益控制装置，其与所述双向SOA信号连接，用于在存在上行突发光信号时，增加SOA的偏置电流，在不存在上行突发光信号时，降低SOA的偏置电流。
7.如权利要求6所述的一种ONU端双向SOA自动增益控制系统，其特征在于：
所述增益控制装置包括门信号产生器，所述门信号产生器用于产生包络信号来控制上行突发数据包的发送，以控制上行突发光信号的生成；
所述门信号产生器还通过所述包络信号对SOA的偏置电流进行自动增益控制；
使得，当所述包络信号为高电平时，发送上行突发数据包，生成上行突发光信号，增加SOA的偏置电流；
当所述包络信号为低电平时，断开上行突发数据包的发送，停止生成上行突发光信号，降低SOA的偏置电流。
8.如权利要求6或7所述的一种ONU端双向SOA自动增益控制系统，其特征在于，所述增益控制装置还用于：
基于上行突发光信号的幅度同步调整SOA的偏置电流的大小。
9.如权利要求6或7所述的一种ONU端双向SOA自动增益控制系统，其特征在于，所述增益控制装置还用于：
保持SOA的偏置电流变化和上行突发光信号到达的时刻同步。
10.如权利要求7所述的一种ONU端双向SOA自动增益控制系统，其特征在于：
所述信号分离装置包括与所述双向SOA信号连接的波分复用滤波器，以及与所述波分复用滤波器信号连接的光隔离器。
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