[發明專利]無源光網絡中在接收端動態優化調節的突發時鐘恢復方法

無效

• 申請號: 201010280500.7
• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN101951311A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 閻敏輝;施偉鋒
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04B10/158
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 蔣衛國

技術領域：

本發明涉及無源光網絡中的時鐘恢復技術，特別涉及一種無源光網絡中使用多級幅度調制時的在接收端動態優化調節的突發時鐘恢復方法。

背景技術：

我國是網絡通信大國，在1998年就已建成包含22條光纜干線、總長為33000公里的“八橫八縱”大容量光纖通信干線傳輸網。然而，從主干網到個人用戶之間的接入網成為數據傳輸瓶頸。目前，無源光網絡成為接入網的首選，其應用包括光纖到大樓和光纖到戶等等。

無源光網絡的網絡架構見圖1。光纖線路終端放置在運營商端。光纖網絡單元放置在用戶端。下行數據由光纖線路終端以廣播方式發送到光纖網絡單元，所用的激光器波長為1490納米。上行數據由光纖網絡單元以突發方式發送到光纖線路終端，所用的激光器波長為1310納米。光纖線路終端和光纖網絡單元中的波分復用器將兩根光纖(分別連接到發送器和接收器)中的信道合并到一條光纖中的兩個波長信道。網絡中的光纖分光器將眾多的光纖網絡單元和光纖線路終端以樹型拓撲結構連接起來。

無源光網絡的其中一個技術難點在于光纖線路終端中的光接收器。由于眾多的光纖網絡單元分享一段在光纖分光器和光纖線路終端之間的光纖，光纖網絡單元到光纖線路終端的上行傳輸必須以突發方式進行。一段時間內，只有一個光纖網絡單元占用上行信道。為了提高實時性，每個突發包的長度很短。又為了增加效率，包頭的長度尤其是包頭中用于同步的信號也很短，一般僅幾十個納秒。光纖線路終端的光接收器中的時鐘恢復電路就必須在包頭同步信號的時間長度內恢復出時鐘。恢復出的時鐘的頻率必須和收到的數據包所用的時鐘頻率一致，其時鐘上升沿(或下降沿)必須能正確的判定數據(即恢復出的時鐘相位要和收到的數據相位一致)。這樣的電路稱為突發時鐘恢復電路。每一個數據包的相位是隨機的，其所用的時鐘頻率也是有些微差別的。時鐘恢復電路從沒有鎖定到鎖定，所需要的時間稱為鎖定時間。傳統的鎖相環電路難以滿足如此短的鎖定時間的要求。

相比于目前的無源光網絡，下一代無源光網絡將會要求更高的上下行帶寬。要求更高的上行帶寬的應用包括：遠程醫療(大量的實時醫療圖象需要從病房或病人住所上傳)，虛擬實境(操作者的精確位置和動作等需要實時上傳)，高清視頻會議，海量快速網絡備份，對等網絡通信，等等。現有的無源光網絡采用非歸零碼兩級(即0和1)幅度調制。為提高光纖網絡的容量，已提出的方法包括提高時鐘頻率或是使用多級幅度調制，等等。如果采用提高時鐘頻率，網絡中的光電器件的帶寬需要相應提高。而更高帶寬的光電器件導致更高的成本。而采用多級幅度調制，原先帶寬的光電器件可以繼續使用，而低成本的信號發生電路需要替換。并且，新的多級幅度調制電路的成本與原先的二級幅度調制電路相近(電路的成本和光電器件的成本相比，要小很多)。這樣，可以用同樣帶寬的光電器件，多倍增加網絡信號比特率。

采用多級幅度調制的非歸零碼信號的頻譜有這樣的特色：沒有時鐘頻譜線。這樣，就不能直接用注入式鎖態振蕩器取出時鐘信號。現有的針對多級幅度調制的時鐘恢復方式都有其缺點：結構復雜，功耗大。舉例如下：

1)采用復雜數字或模擬方法將用多級幅度調制的非歸零碼信號轉化成另一種在頻譜上具有時鐘頻譜線的調制信號模式；

2)將各種過零點方式考慮在內，通過復雜邏輯電路選擇正確的過零點；

3)采用過取樣和模數轉換的方法和通過復雜數字信號處理來恢復正確的時鐘。

由于其物理特性中的張持振蕩現象，直接調制激光器產生的二級幅度調制的非歸零碼光信號經接收探測后會有時鐘頻譜線。然而，未有公開的專利或發表刊登的論文提及利用其頻譜特性進行時鐘恢復。

發明內容：

本發明的目的是提供一種無源光網絡中使用多級幅度調制時的在接收端動態優化調節的突發時鐘恢復方法。該方案根據注入式鎖態振蕩器的原理，針對無源光網絡中上行光信號采用多級幅度調制的非歸零碼的情況，構建了光纖線路終端中的光接收器的結構。

在無源光網絡中，光纖網絡單元一般采用直接調制激光器。由于其物理特性中的張持振蕩現象，它產生的多級幅度調制的非歸零碼光信號經接收探測后會有時鐘頻譜線。這樣，在光纖線路終端的接收器中可以放置注入式鎖態振蕩器作為時鐘恢復電路的一部分，用其恢復出時鐘。注入式鎖態振蕩器的鎖定時間很短，可以在幾十個納秒以內，可以滿足無源光網絡的上行信道的接收器對鎖定時間的要求。

本發明的具體技術方案如下：

該方法是在位于光纖線路終端中的光接收器中，收到的光信號首先被光探測器和轉阻放大器轉化成電信號；該電信號為后續3路電路鏈路的輸入；其特征在于，