[發明專利]基于共享發射機節能方案的WDM-OFDM-PON系統

有效

• 申請號: 201310092686.7
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103152657A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 胡小鋒;莊志明;曹攀;張亮;蘇翼凱
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;H04L27/26;H04J14/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種光通信技術領域的系統，具體是一種基于共享發射機節能方案的波分復用-正交頻分復用-無源光網絡（WDM-OFDM-PON）系統。

背景技術

信息與通信技術（ICT）給人類社會帶來了翻天覆地的變化，但它消耗的能源和釋放的溫室氣體也越來越多。據統計，ICT所需的各種設備和器件所消耗的能源已占全球總能源消耗的8%。而且，隨著近年來用戶數據帶寬和網絡用戶數目的飛速增長，ICT消耗的能源在可預見的未來將會以指數增長，這將使得能源枯竭，而ICT發展也變得不可持續性。

在ICT領域中，光纖接入網由于擁有大量的有源器件，使得它所消耗的能量占整個電信網絡的70%左右。因此，許多學者和研究人員都把精力投向了接入網的節能方案的探索。經過詳實的數據統計分析，發表在IEEE?Communication?Magazines中題為“Energy?consumption?in?wired?and?wireless?access?networks”論文中指出無源光網絡（PON）結構是耗能最少、能效最高的一種接入網絡。目前，大量的文獻和各種標準都集中研究在已鋪設的EPON和GPON這些時分復用無源光網絡（TDM?PON）中實現的節能方案，而對在下一代波分復用無源光網絡（WDMPON）中如何實現節能的研究還比較少。WDM?PON作為下一代PON的首選方案，有著大帶寬、易升級和安全性高等優點，而在其中引入OFDM技術能夠大大提高頻譜利用率，在未來十到二十年內就可能會商用化。然而WDM技術需要為每一個用戶安裝相應的收發機，而OFDM技術需要用到耗能高的高速數字信號處理（DSP）芯片，這都會極大增加PON中的功率消耗，因此研究WDM-OFDM-PON中的節能方案有著十分重要的意義。

經對現有文獻檢索發現，國際光纖通信會議（Optical?Fiber?Communication?Conference）2011中的論文“A?Cost-effective?Pilot-Tone-based?Monitoring?Technique?for?Power?Saving?in?RSOA-based?WDM-PON（基于RSOA波分復用無源光網絡中的利用導頻監測技術的節能方案）”，提出了一種在WDM?PON中利用RSOA發出的監測信號來控制PON中器件開關的節能模式。該方案的原理如下：光線路終端（OLT）由一根饋線光纖（feeder?fiber）與遠端節點（RN）相連，RN處的陣列波導光柵（AWG）用來將光線路終端發出的16-32個波長解復用，經由分布光纖（distributed?fiber）將各個波長上攜帶的信號送到光網絡單元端（ONU），在ONU端，下行數據的大部分用來接收，恢復出下行數據，另一部分進入反射型半導體光放大器（RSOA），用來調制并放大上行信號，經過環形器后，上行信號按原來線路返回光線路終端；當從OLT到ONU_i的光纖鏈路中在某一時段內沒有上行和下行數據通過時，光線路終端和ONU端就會將相對應這個波長通道的收發機全部關閉，進入睡眠模式；當某個ONU_k需要發送數據時，它會在ONU端的RSOA上調制一個頻率為幾兆赫茲的時鐘信號，這樣RSOA發出的放大受激輻射噪聲（ASE）中就會攜帶有這個頻率的信號，在光線路終端，另外專門監測ONU端信號的接收機就會檢測出這個時鐘信號，從而確定ONU_k要發送信號，就將對應的光線路終端的收發機打開，實現信號的上下行傳輸。這個基于RSOA監測信號的節能方案能夠讓光接入網系統在沒有信息傳送的時候進入睡眠模式，并且通過RSOA發出的監測信號喚醒光線路終端的收發設備，實現一定程度的能源節省，但仍有以下兩個缺點：（1）網絡的流量往往是突發的和間斷的，因此光線路終端的器件需要頻繁的開關，這會損傷光線路終端收發器件的性能和壽命；（2）睡眠模式是以一種“睡眠-開啟-睡眠”的循環模式運行的，即使沒有數據傳輸，它也需要周期性的開啟，依照文獻“EPON?Powersaving?via?Sleep?Mode”中所述，睡眠模式的開啟時間占到了總時間的1/5，因此會浪費大約20%的能源。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種基于共享發射機節能方案的WDM-OFDM-PON系統，利用正交頻分復用信號子載波動態分配技術，實現了多個波長信道（對應于多個用戶）共享同一個正交頻分復用信號發射裝置來發射下行數據，從而實現節能的效果。