（通信与信息系统专业论文）频谱分割wdmpon系统与实验研究.pdf

北京邮电大学硕士研究生学位论文 声明 独创性( 或创新性) 声明 i i i i ii ii iii1 111 1i lr l l l f 、t17 5 9 6 3 9 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名：藿蛆本人签名：苍! 丛 本人承担一切相关责任。 日期： 2 侈汐 口 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论衷不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 整 型 日期： 呈型里：z ! 导师签名：_ 善狭字臼吐一一 日期：二轧出o k 叫l 一 7 乙 兰皇室坚皇盔堂堡圭堕壅生学位论文 声明 北京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 频谱分割w d m p o n 系统与实验研究 摘要 由于话音技术的巨大发展和光纤在世界范围内的广泛应用，近十 年中核心传送网的传输容量有了巨大的增加。商业上1 t b s 传输系统 仅用可设置在架子上的设备就可以实现，现有的最先进技术的光纤传 输技术可以达到1 0 t b s 。同时在用户端，数字设备和计算机性能的巨 大进步使展开多媒体服务成为可能，这些多媒体服务包括视频点播， 电视会议，高清电视( 瑚) t v ) ，在线学习，网络游戏，网络聊天等 等。这样带来的结果是在不久的将来每一个用户将会需要大于 3 0 m b s 的基本带宽。然而，现有的利用铜缆桥接用户和核心网的技 术已经达到了带宽的极限从而引发了所谓的最后一公里瓶颈。 p o n 技术是一种重要的实现f t r x 的技术。到目前为止，两种用 时分复用p o n 技术e p o n 和g p o n 被大规模应用。根据i t u t g 9 8 4 的g p o n 被广泛应用于美国和欧洲，根据以太网第一公里标准 i e e e8 0 2 3 a h 的e p o n 被广泛应用于日本和韩国。大多数意见认为 t d m ap o n 在总体线速( 虽然其有总体比特率增加到1 0 g b s 的趋势， 例如所谓的1 0 g e p o n ) 和功率预算方面无法满足未来网络发展的需 求。功率预算不仅限制了p o n 的分路比，也限制了o l t 到o n u 的 距离。无源1 ：n 分路器的使用会带来严重的损耗( 例如一个1 ：3 2 的 分路器引入插入分割损耗大于1 7 d b ) 并且限制了可达到的连接长度。 以上这些问题将随着波分复用无源光网络( w d m p o n ) 的引入得到 缓和。在w d m p o n 中，每一个o n u 被分配一个单独的波长，这将 为每个o n u 提供更大的带宽。并且每个o n u 可以工作在独自的速 率而不是整体( w d m ) 的速率。由于每个o n u 是通过物理波长被 分开，所以网络安全和网络融合问题可以从根本上得到解决。另外 w d m p o n 的插入损耗比t d m p o n 的分路损耗小。 频谱分割技术是实现w d m p o n 的一种关键技术，由于其结构 简单和成本相对较低一直吸引了大量国内外研究，但是频谱分割 北京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 w d m p o n 始终面临功率预算不足和成本高的挑战。本课题采用基于 l e d 的频谱分割w d m p o n 系统，功率预算充足并且成本较为低廉。 同时国内外对于频谱分割特性的研究已有一定的理论基础，但是缺乏 实验支持。本课题基于实验平台，进行了对各种特性的深入全面的实 验研究。 本课题是国家自然科学基金重点项目：“智能化光接入网关键技 术研究”( 6 0 6 7 2 0 2 5 ) 的研究内容之一。本文作者在研究生期间主要从 事w d m p o n 光接入网的研究，并作为研究人员之一，参与频谱 w d m p o n 光接入网实验平台的构建工作。在此期间的工作成果主要 有： 1 、系统研究了国内外光接入网的发展情况，重点研究了频谱波 分复用无源光网络( w d m p o n ) 的国际发展动态，分析了其特点及 其优势； 2 、参加国家自然科学基金重点项目：“智能化光接入网关键技术 研究”，主要研究频谱分割w d m p o n 系统的研究，包括其关键技术， 组网方案，影响其性能的主要因素，以及改善频谱分割w d m p o n 系统的主要方法。 3 、搭建了基于l e d s l d 光源的频谱分割w d m p o n 实验环境。 在粗波分情况下光线路功率预算富余，系统灵敏度较好。在密集波分 情况下加入放大器后功率预算充足、系统灵敏度可接受。验证了使用 低成本的光源和接收装置的w d m p o n 系统的实际可行性。 4 、密集w d m p o n 系统在采用l e d s l d 光源时面临的功率预 算不足和系统灵敏度低的问题，本文采用了e d f a 作为前置放大和线 路放大来改善频谱分割w d m 系统的性能。通过理论分析和实验测定 分析了加入e d f a 后的系统性能以及e d f a 带来的噪声大小。 5 、针对实验搭建的频谱分割w d m p o n 系统，对于其串扰性能 进行了大量实验，通过对比实验结果和理论分析，得出了更有说服力 的性能影响指标。 本文是作者在研究生期间的理论学习和实际研发的总结，分为以 下五章： 第一章阐述课题研究的一些背景知识，以及作者在研究生期间的 h 北京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 一些工作内容和成果； 第二章介绍了频谱分割技术在w d m 的系统中的应用，主要研究 了w d m p o n 的系统原理、组网方案和关键技术，其次研究了频谱 分割技术与w d m p o n 系统结合的应用； 第三章研究了频谱分割w d m p o n 系统的串扰特性，通过理论 模型、实验测定和光谱图分析了串扰带来的影响。 第四章利用实验条件，搭建了一个基于l e d s l d 的频谱分割 w d m p o n 系统，测试了c w d m 和d w d m 的性能指标，验证了该 系统的可行性。 第五章提出了采用e d f a 来改善频谱分割w d m p o n 系统的性 能，并通过理论和实验证明了性能上的改善； 最后，作者指出现有工作的不足，对下一步的工作进行了展望。 关键词波分复用频谱分割串扰功率预算系统灵敏度e d f a h i 北京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 i v 1 t b st r a n s m i s s i o ns y s t e mc a nb es e to n l yo nt h es h e l fe q u i p m e n tc a nb e a c h i e v e d ，t h em o s ta d v a n c e dt e c h n o l o g i e sa v a i l a b l eo p t i c a lt r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g yc a nb ea c h i e v e dl o t b s a tt h es a m et i m eo nt h ec l i e n t ，d i g i t a l d e v i c e sa n dc o m p u t e rp e r f o r m a n c es t a r t e dt h eg r e a ta d v a n c e sm a d e p o s s i b l eb ym u l t i - m e d i as e r v i c e s ，t h e s em u l t i m e d i as e r v i c e si n c l u d i n g v i d e oo nd e m a n d ，v i d e oc o n f e r e n c i n g ，h i g h d e f i n i t i o nt e l e v i s i o n ( h d 珊， o n l i n el e a r n i n g ，o n l i n eg a m e s ，i n t e m e tc h a t ，a n dm o r e t h i sw i l lr e s u l ti n t h ei nt h en e a rf u t u r ee a c hu s e rw i l ln e e dm o r et h a n3 0 【b sb a n d w i d t ho f t h ef u n d a m e n t a l h o w e v e r , t h ee x i s t i n gb r i d g eu s e r sa n dt h eu s eo fc o p p e r c o r en e t w o r kt e c h n o l o g yh a sr e a c h e dt h el i m i to ft h eb a n d w i d t ha n dt h u s t r i g g e r e dt h es o - c a l l e dl a s t - m i l eb o t t l e n e c k p o n t e c h n o l o g yi sa ni m p o r t a n tr e a l i z a t i o no ff t r xt e c h n o l o g i e s s o f a r , t w ok i n d so fu s i n gt i m e - d i v i s i o nm u l t i p l e x i n gp o nt e c h n o l o g y - - 北京邮电大学硕士研究生学位论文 e p o na n dg p o na r el a r g e s c a l ea p p l i c a t i o n a c c o r d i n gt oi t u - tg 9 8 4 f o rg p o ni sw i d e l yu s e di nt h eu n i t e ds t a t e sa n d e u r o p e ，a c c o r d i n gt o t h ee t h e r n e tf i r s tm i l es t a n d a r d i e e e8 0 2 3 a hf o re p o ni sw i d e l yu s e d i nj a p a na n ds o u t hk o r e a t h em a j o r i t yv i e wt h a tt h eo v e r a l lw i r e - s p e e d t d m a p o n ( a l t h o u g hh eh a sat o t a lb i tr a t ei n c r e a s e dt o1 0g b st r e n d s ， s u c ha st h es o c a l l e d1 0g e p o n ) a n d p o w e rb u d g e tc a nn o tm e e tt h e n e e d so ft h ef u t u r en e t w o r kd e v e l o p m e n t p o np o w e r b u d g e ti sn o to n l y l i m i t e dt h es p l i t t e rr a t i o ，b u ta l s ol i m i t st h ed i s t a n c ef r o mt h eo l tt ot h e o n u p a s s i v ei ：ns p l i t t e ri nu s ew i l lc a u s es e r i o u sw e a ra n dt e a r ( f o r e x a m p l e ，t h ei n t r o d u c t i o no fa 1 ：3 2o ft h es p l i t t e ri n s e r t i o n s p l i tl o s s g r e a t e rt h a n1 7 d b ) a n dt ol i m i tt h el e n g t ho ft h ec o n n e c t i o nc a nb e a c h i e v e d t h e s ei s s u e sw i l lb ew i t ht h ew a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k s ( w d m - p o n ) t h ei n t r o d u c t i o no fe a s e i nt h e w d m p o n ，e a c ho n ui sa s s i g n e das i n g l ew a v e l e n g t h ，w h i c hw i l l p r o v i d eg r e a t e rb a n d w i d t hf o re a c ho n u a n de a c ho n u c a no p e r a t ea t i t so w nr a t er a t h e rt h a nt h eo v e r a l l ( w d m ) r a t e s i n c ee a c ho n u t h r o u g h t h ep h y s i c a lw a v e l e n g t h sa r es e p a r a t e d ，s on e t w o r ks e c u r i t ya n dn e t w o r k c o n v e r g e n c ep r o b l e mc a nb ef u n d a m e n t a l l ys o l v e d a n o t h e ri s t h a t w d m p o ni n s e r t i o nl o s st h a nt h et d m p o nt os h u n tas m a l l l o s s s p e c t r a l - - s l i c i n gw d m p o nt e c h n o l o g yi st h er e a l i z a t i o no fak e y t e c h n o l o g y , b e c a u s eo fi t ss i m p l es t r u c t u r ea n dr e l a t i v e l yl o wc o s th a s a t t r a c t e da l a r g en u m b e ro f d o m e s t i ca n df o r e i g n s t u d i e s ，b u t t h e c o m p r e h e n s i v ee x p e r i m e n t s t h i st o p i ci st h en a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a ： i n t e l l i g e n to p t i c a la c c e s sk e yt e c h n o l o g i e s ( 6 0 ，6 7 2 ，0 2 5 ) o n eo ft h e s t u d y a u t h o ro ft h i sa r t i c l ed u r i n gt h ep o s t - g r a d u a t ew d m - - p o no p t i c a l a c c e s sn e t w o r ki sm a i n l ye n g a g e di nt h er e s e a r c h ，a n da so n eo ft h e r e s e a r c h e r si n v o l v e di nt h es p e c t r u mw d m - p o n o p t i c a la c c e s sn e t w o r k t e s tp l a t f o r mf o rt h ec o n s t r u c t i o nw o r k r e s u l t so ft h ew o r kd u r i n gt h i s p e r i o da r e ： a s y s t e m a t i cs t u d yo ft h ed e v e l o p m e n to fo p t i c a la c c e s sn e t w o r ka t h o m ea n da b r o a d ，f o c u s i n go nt h es p e c t r u mw a v e l e n g t hd i v i s i o n m u l t i p l e x i n gp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k s ( w d m - p o n ) t oi n t e r n a t i o n a l d e v e l o p m e n t s ，a n da n a l y s i so fi t sc h a r a c t e r i s t i c sa n da d v a n t a g e s ； 1 p a r t i c i p a t e i nt h en a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a ： ”i n t e l l i g e n to p t i c a la c c e s sk e yt e c h n o l o g yr e s e a r c h ”，t h em a i nr e s e a r c h s p e c t r u ms p l i t w d m p o n s y s t e mr e s e a r c h ，i n c l u d i n g i t s k e y l i a n a l y s i s ，io b t a i n e dam o r ec o n v i n c i n gr e s u l to fi m p a c ti n d i c a t o r s 4 d e n s ew d m - p o n s y s t e mu s i n gl e d s l dl i g h ts o u r c ep o w e rf a c i n g b u d g e ts h o r t f a l l sa n dt h es y s t e mt h ep r o b l e mo fl o ws e n s i t i v i t y , t h i sp a p e r a d o p t st h ee d f a a sap r e a m p l i f i c a t i o na n dl i n ea m p l i f i c a t i o nt oi m p r o v e t h es p e c t r a l - s l i c i n gw d m s y s t e mp e r f o r m a n c e u s et h e o r e t i c a la n a l y s i s a n de x p e d m e n t a lm e a s u r e m e n tt o a n a l y s i ss y s t e m t h i sp a p e ra l s o a n a l y s i s t h e a m p l i f y i n gp e r f o r m a n c ew h e nj o i n i n g t h e p o s t e d f a p e r f o r m a n c ea n dn o i s ec a u s e db yt h es i z eo fe d f a t h i sa r t i c l ei st h ea u t h o r st h e o r yd u n n gt h ep o s t - g r a d u a t e s t u d ya n da s u m m a r yo f t h ea c t u a lr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t ，d i v i d e di n t ot h e i v v e r i f y t h e f e a s i b i l i t y o ft h e s y s t e mw i t h t h eu s eo f e x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n s ，c o n s t r u c t i o no fw h i c hi sb a s e do nl e d s l ds p e c t r u ms p l i t w d m - p o n s y s t e m ； c h a p t e ri vd e s c r i b e s 武ee d f at oi m p r o v et h es p e c t r a l - s l i c i n g w d m p o n s y s t e mp e r f o r m a n c e ，a n dt h r o u g h t h e o r e t i c a la n d e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h ep e r f o r m a n c ei m p r o v e m e n t ； c h a p t e rv s t u d i e so ft h es p e c t r u ms p l i tw d m p o ns y s t e m ，c r o s s t a l k c h a r a c t e r i s t i c so ft h et h e o r e t i c a lm o d e l s ，e x p e r i m e n t a lm e a s u r e m e n ta n d s p e c t r u ma n a l y s i so ft h ei m p a c to f c r o s s t a l k f i n a l l y , t h ea u t h o rp o i n t e do u tt h a tt h el a c ko fe x i s t i n gw o r ko nt h e n e x ts t a g eo fw o r ki sp r o s p e c t e d v 北京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t k e yw o r d s ：w d m s p e c t r a l s l i c i n gs y s t e ms e n s i t i v i t yc r o s s t a l kp o w e r b u d g e te d f a v i 目录 摘! 要i a b s t ra c r i i ；ij i 乏i 第一章绪论1 1 1 弓l 言。1 1 2 w d m p o n 的发展情况2 1 3 工作内容及成果3 1 4 论文结构4 第二章w d m p o n 综述。6 2 1 w d m p o n 技术6 2 2 w d m p o n 技术7 2 2 1 w d m p o n 的系统原理。7 2 2 2 w d m p o n 的组网方案8 2 2 3 w d m p o n 的关键器件9 2 3 w d m p o n 技术优势。1 2 2 4 ，j 、结1 3 第三章基于l e d s l d 的频谱分割w d m p o n 系统。1 5 3 1 弓i 言1 5 3 2 系统实验环境1 5 3 2 1 光源的参数1 6 3 2 2 复用器解复用器的性能参数1 8 3 2 3 结构设计1 8 3 3 c w d m 着统2 0 3 3 1c w d m 系统功率预算2 0 3 3 2c w d m 系统灵敏度2 0 3 4 d w d m 系统。2 2 3 4 1d w d m 系统功率预算2 2 3 4 1d w d m 系统灵敏度2 4 3 5 小结2 5 第四章e d f a 改善频谱分割d w d m 的性能。2 6 4 1 引言2 6 4 2 e d f a 的原理。2 7 4 2 1e d f a 放大原理2 7 4 2 2e d f a 的结构2 9 4 3 功率放大e d f a 3 0 4 4 前置放大e d f a 3 2 4 5 对不同波长的放大3 5 4 6 e d f a 带来的噪声3 5 4 7 小结3 6 第五章频谱分割w d m p o n 串扰研究3 7 5 1 引言3 7 5 2 串扰产生的原因3 7 5 3 频谱分割的串扰理论分析3 8 5 3 1 串扰模型。3 8 5 3 2 理论计算4 1 5 4 频谱分割d w d m p o n 串扰实验4 2 5 4 1 系统的实验环境4 2 5 4 2 实验测定4 2 5 4 3 光谱图4 5 5 5 信道带宽和信道间隔的影响4 6 5 5 1 原理方法。4 6 5 5 2 实验与结果分析4 7 5 6 小结4 7 结束语4 9 n i i v 1 1 引言 第一章绪论 由于话音技术的巨大发展和光纤在世界范围内的广泛应用，近十年中核心传 送网的传输容量有了巨大的增加。商业上1 n ) s 传输系统仅用可设置在架子上的 设备就可以实现，现有的最先进技术的光纤传输技术可以达到1 m s 。同时在用 户端，数字设备和计算机性能的巨大进步使展开多媒体服务成为可能，这些多媒 体服务包括视频点播，电视会议，高清电视( h d t v ) ，在线学习，网络游戏， 网络聊天等等。这样带来的结果是在不久的将来每一个用户将会需要大于 3 0 m b s 的基本带宽。然而，现有的利用铜缆桥接用户和核心网的技术已经达到 了带宽的极限从而引发了所谓的最后一公里瓶颈【1 j 。 在下列宽带接入技术中存在着激烈的竞争：数字用户回线，同轴电缆，无线 技术和f i t x ( x 代表光纤到x ，x 可以是家庭，路边，邻居，办公室，公司，p r e m i s e ， 用户等等) 。最近，主流的接入技术是数字用户回线( 国际电信联盟电信标 准( r r u t ) g 9 2 2 ) ，同轴电缆( 1 t u tj 1 1 2 1 2 2 ) 和无线接入技术例如w i f i ( 正e e 8 0 2 1 1 ) 和w i m a x ( 正e e 8 0 2 1 6 ) 。铜缆和无线接入技术的带宽和物理传 输距离的限制源于物理媒介的限制。因此，为了满足进一步增长的带宽需求，服 务提供商需要实施光纤接入技术。光纤接入技术已经在世界范围内得到应用，并 且f i w x 用户的数量也在稳步增长1 2 j 。 许多p o n 系统被提出来，但是只有两种时分复用p o n 吨p o n 和g p o n 被大规模应用【3 1 。根据删- tg 9 8 4 的g p o n 被广泛应用于美国和欧洲，根据以 太网第一公里标准。i e e e8 0 2 3 a h 的e p o n 被广泛应用于日本和韩国。大多数意 见认为t d m a p o n 在总体线速( 虽然其有总体比特率增加到1 0 g b s 的趋势，例 如所谓的1 0 g e p o n ) 和功率预算方面无法满足未来网络发展的需求。功率预算 不仅限制了p o n 的分路比，也限制了o l t 到o n u 的距离。无源1 ：n 分路器 的使用会带来严重的损耗( 例如一个1 ：3 2 的分路器引入插入分割损耗大于1 7 d b ) 并且限制了可达到的连接长度1 4 j 。 以上这些问题将随着波分复用无源光网络( w d m p o n ) 的引入得到缓和【5 1 。 在w d m p o n 中，每一个o n u 被分配一个单独的波长，这将为每个o n u 提供 更大的带宽。并且每个o n u 可以工作在独自的速率而不是整体( w d m ) 的速 率。由于每个o n u 是通过物理波长被分开，所以网络安全和网络融合问题可以 从根本上得到解决。另外w d m p o n 的插入损耗比t d m p o n 的分路损耗小。 在t d m p o n 中，随着o n u 数量的增加，由于分路器的原因双向信号的光功率 损耗也随着增加。w d m p o n 传输距离更远，网络覆盖范围更大。 w d m p o n 也可以和额外的一些t d m a 技术相结合，特别是一些已经被 e p o n 和g p o n 标准所采用的技术。这样产生了混合w d m t d m ap o n t 倒，并 且允许的分路比高达1 ：1 0 0 0 ，扩大了网络的规模。采用标准w d m 技术的特别 是带宽放大技术p o n ，可以支持的距离在1 0 0 k m 范围内。这些带来了有源p o n 的概念，它将在未来的接入网和骨干网融合中发挥重要的作用。 本文属于国家自然科学基金资助项目( 6 0 6 7 2 0 2 5 ) ：“智能化光接入网关键技 术研究 的一部分。 1 2 w d m p o n 的发展情况 早在9 0 年代中期，w d m p o n 的结构就已经被提出来。但是由于没有一个 需求高带宽的市场，设备技术不成熟，缺乏合适的网络协议和软件支持这个结构 等种种原因，这些想法并没有被商业化。但是其中许多因素随着时间都已经减弱 了，w d m p o n 将很快被投入商业化应用。自最早1 9 8 7 年发表l a m b d a n e t 以来，国际上对于w d m p o n 的研究一直没有中断，而近年来w d m p o n 的研 究变得非常活跃，日本n 丌多个实验室、美国s t a n f o r du n i v e r s i t y 6 ，韩国的 k a i s t 、s a m s u n g 和k t 等，以及欧洲，还有香港等地的一些大学对w d m p o n 也有研究。在国内，除了北京邮电大学，还有上海交通大学、华中科技大学等都 有研究。此外，w d m p o n 技术已受到了国际上相关设备厂商、运营商和一些 组织的密切关注，其中美国、日本和韩国均有提出光接入网向w d m p o n 演进 的呼声。 w d m p o n 可以视作p o n 的终极形态，但在近期还很难大规模的应用，主 要原因包括：缺乏国际标准、设备商投入较少、各种器件如芯片、光模块和宽带 光源技术还不成熟，世界范围内能提供商用w d m p o n 系统的设备制造商也屈 指可数。n o v e r a o p t i c s 的w d m p o n 系统使用基于注入锁定的f p l d 技术，目 前可实现3 2 波长，每波长1 2 5 g b s 的数据传输，这样在单方向上可提供2 0 g b s 的带宽。日本的富士通公司也制定了致力于降低w d m p o n 技术成本的短期和 长期研发项目，他们采用r s o a 作为o n u 处的反射调制装置，推出了介于 g p o n 和w d m p o n 之间的过渡技术h y b r i d g p o n ( h g p o n ) 架构，将g p o n 的下行链路的容量提高了七倍。韩国的i p 宽带接入设备供应商c o r e c e s s 与e t r i 合作，也采用r s o a 来构建w d m p o n 平台，可以传输1 6 路1 2 5 g b s 的数据。 2 此外，p i r c l l i 公司与意大利电信、a l c a t e l l u c e n t 以及i t a l t e l 合作，也展示了它 们基于c w d m p o n 的册f 1 1 1 c 实验网络。 在运营商方面，韩国电信( 1 是世界上最坚定的w d m p o n 技术支持者， 它们与l g n o r t e l 和n o v e r a o p t i c s 合作，由l g n o r t e l 进行部署，n o v e r a o p t i c s 提供设备，从2 0 0 5 年在光州开始进行5 万户、1 6 波的w d m p o n 实验，到目 前系统部署已超过1 0 万线。虽然只有k t 部署了相对较大规模的w d m p o n 网 络进行运营，但其他运营商也对w d m p o n 表示出浓厚的兴趣，并有计划选择 w d m p o n 作为下一代接入网的候选技术方案，包括m 盯、v c r i z o n 以及欧洲的 一些运营商。荷兰的u n e t 和挪威的i n s 基于l g n o r t e l 的技术，开展了 w d m p o n 的实验，u n e t 使用w d m p o n 部署f t i b 试商用网络，为高端商 业用户提供性能更佳的服务。 除了成本偏高以外，缺乏标准化是目前w d m p o n 技术发展中面临的最大 障碍。但随着w d m p o n 相关研究的逐渐活跃，标准组织也开始考虑w d m p o n 的标准化工作。目前r r iy f s a n 组织在完成g p o n 的标准化工作之后，开始下 一代p o n 的标准研究，成立了n g a p o n 工作组。n g a p o n 工作组在第一阶段 将考虑在现有g p o n 的下行通过叠加多个波长形成所谓的s t a c k e d p o n 来成倍增 加下行带宽，而w d m p o n 的相关工作将在后续展开，包括w d m p o n 与现在 的t d m p o n 相结合的混合p o n 技术。 有报告指出，2 0 1 0 年全球光网络设备市场收入将达到1 2 2 亿美元。面对如 此一个庞大的市场，不难看出运营商还有很大的发展空间，以目前国内市场来看， 竞争压力、宽带需求和移动话务流量等都在推动运营商不断去升级其网络，由 此可看出未来几年的光网络市场将保持良好的上升趋势。等若干年之后，当中国 需要更大规模部署光网络的时候，w d m p o n 技术也许早已在技术、产品和成 本方面都能达到运营商的要求，那时w d m p o n 技术将发挥出它最耀眼的光芒1 1 3 工作内容及成果 本文作者在研究生期间主要从事w d m p o n 光接入网的研究，并作为研究 人员之一，参与频谱w d m p o n 光接入网实验平台的构建工作。在此期间的工 作成果主要有： 1 、系统研究了国内外光接入网的发展情况，重点研究了频谱波分复用无源 光网络( w d m p o n ) 的国际发展动态，分析了其特点及其优势； 2 、参加国家自然科学基金重点项目：“智能化光接入网关键技术研究，主 3 要研究频谱分割w d m p o n 系统的研究，包括其关键技术，组网方案，影响其 性能的主要因素，以及改善频谱分割w d m p o n 系统的主要方法。 3 、搭建了基于l e d s l d 光源的频谱分割w d m p o n 实验环境。在粗波分 情况下光线路功率预算富余，系统灵敏度较好。在密集波分情况下加入放大器后 功率预算充足、系统灵敏度可接受。验证了使用低成本的光源和接收装置的 w d m p o n 系统的实际可行性。 4 、密集w d m p o n 系统在采用l e d s l d 光源时面临的功率预算不足和系 统灵敏度低的问题，本文采用了e d f a 作为前置放大和线路放大来改善频谱分割 w d m 系统的性能。通过理论分析和实验测定分析了加入e d f a 后的系统性能以 及e d f a 带来的噪声大小。 5 、针对实验搭建的频谱分割w d m p o n 系统，对于其串扰性能进行了大量 实验，通过对比实验结果和理论分析，得出了更有说服力的性能影响指标。 1 4 论文结构 本文是作者在研究生期间的理论学习和实际研发经验的总结，分为以下五 章： 第一章阐述课题研究的一些背景知识及研究意义，频谱分割w d mp o n 的 发展情况以及作者在研究生期间的一些工作内容和成果。 第二章主要对频谱分割w d m p o n 技术进行了研究，包括光纤技术的发展 状况，w d m p o n 的系统理论、组网方案和关键技术，最后总结了频谱分割 w d m p o n 的技术优势。 第三章搭建基于l e d s l d 的频谱分割w d m p o n 系统，证明了采用低成本 的光源实现c w d m d w d m p o n 的可行性。介绍了该实验环境的搭建，分析了 测得的各项参数、包括丢包率、色散、功率预算。 第四章针对基于l e d s l d 的d w d m 功率预算紧张、系统灵敏度差的问题 提出了分别采用e d f a 作为前置放大和线路放大来改善频谱分割d w d m p o n 系统性能，并通过实验结果测定了加入e d f a 后系统的丢包率，并分析了e d f a 噪声的影响。 第五章研究了频谱分割w d m p o n 系统的串扰，从理论计算、实验测定和 光谱图三个方面研究了串扰对系统的