成长中的无源光网络技术wdm-pon

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1、成长中的无源光网络技术WDM-PON张继军1吴向军21.武汉邮电科学研究院武汉4300742.华中科技大学武汉430074摘要：分析了WDM-PON的基本实现与分类，概括比较了不同WDM-PON实现方案的主要应用特性，并简单介绍了混合WDM/TDMA-PON的实现方式。关键词：PONWDM-PONWDM/TDMA-PON1引言在已经出现的多种PON技术中，只有EPON（IEEE802.3ah）和GPON（ITU-TG.984）这两种时域多接入（TimeDomainMultipleAccess，TDMA）技术得到了较为广泛的应用。EPON和GPON这两

2、种较为成熟的接入技术均有各自的特点和优势，但从发展角度看，它们也存在着TDMAPON技术所固有的一些问题。（1）带宽问题。即使总的上行速率已经增长到10Gbit/s（如采用10Gbit/sEPON），TDMAPON也难以持续满足不断增长的带宽需求。（2）系统可允许的光功率预算有限。有限的功率预算将限制PON的分路能力和有效覆盖范围（即OLT和ONU之间的距离）。WDM-PON作为一种成长中的PON技术，可以较好地解决上述问题。通过独占单个波长，ONU可以获得更高的接入带宽；通过与TDMAPON技术结合，构成混合WDM/TDMA-PON方案，能够使光分

3、路比达到1:1000，甚至更多，方案的可扩展性大幅提高；通过使用标准的宽带光放大技术，可以很好地延伸接入网络的覆盖范围等。2WDM-PON的实现与分类图1～3分别示意了3种典型的WDM-PON实现架构。在多波长光源方面，可以使用固定波长激光器阵列或多频激光器（Multi-FrequencyLaser，MFL）。采用图1架构实现的PON称为广播—选择型WDM-PON，下行信号在经过1:N无源光分路器的所有下行波长内广播，各ONU通过滤波器选择一路下行波长，并使用另一个独立的波长承载上行信号。上行波长经1:N无源耦合器合路，发往OLT。采用这种架构的WD

4、MPON受无源分路/合路器的插损影响大，而且存在广播方式固有的安全问题。此外，不同ONU波长配置不同，增加了PON的维护难度。可以通过两方面改进来解决广播—选择型WDM-PON存在的问题，如图2所示。首先，使用阵列波导光栅（ArrayedWaveguideGrating，AWG）波长路由器替代无源分路/合路器。AWG的典型插损为5dB，且与波长数无关，由此降低了插损对系统设计的影响。同时，ONU也无需再使用独立的波长选择接收机，简化了ONU的设计。其次是采用无色ONU设计。目前，无色ONU的设计方案主要有两种：一种是基于ONU超宽带光源（如LED、S

5、LD等）的设计方案，如图2所示；另一种是基于OLT种子光源的设计方案，如图3所示。在基于ONU超宽带光源的无色ONU设计中，如果宽带光源的光谱足够宽，上行信号经过AWG后，除每个输出端口的信号谱均携带有ONU调制信息外，输出波长也是特定的，且对应于AWG与宽带光源相连接的输入端口，即在上行方向AWG输出波长与ONU一一对应。在基于OLT种子光源的设计方案中，ONU无内置光源，仅利用来自OLT的种子光源（可以是OLT单独提供的光源，也可以利用承载有下行数据的信号光），使用调制器加载ONU上行信号，再向OLT发送。调制的实现可以采用反射式半导体光放大器（

6、ReflectiveSOA，RSOA）、注入锁定法布里—珀罗（Injection-LockedFabry-Perot，IL-FP）激光器以及反射式电吸收调制（REAM）。根据具体关注的方案实现细节的不同，WDM-PON可以有不同的分类：l广播—选择型WDM-PON，波长路由型WDM-PON；l共享上行（下行）WDMPON，专用上行（下行）WDMPON；l单纤工作WDM-PON，双纤工作WDM-PON；l有色ONU，无色ONU；l无色ONU的设计方案包括基于ONU超宽带光源的WDMPON和基于OLT种子光源的WDMPON；lOLT种子光源方案中的不同O

7、NU实现方式有RSOA、REAM或IL-FP；l无色ONU的调制方案有OOK、OOK/FSK；l无放大WDM-PON，有放大WDM-PON（光放大方案的具体设计还有差异）；l无保护WDM-PON，有保护WDM-PON（保护的区段设计也可存在差异）；lDWDM-PON，CWDMPON。无论采用何种技术分类，实现方案的成本和性能（如单用户的接入带宽、分路比、最大覆盖范围等）才是最基本的方案评价标准。各主要实现方案的典型应用特性比较见表1。3混合WDM/TDMA-PON所有的WDM-PON均可以和TDMAPON技术（如EPON、GPON）结合使用，构成所谓

8、的WDM/TDMA-PON，如图4所示，即为基于RSOA的混合WDM/TDMA-PON实现架构。在WDM/T