基于偏振复用的全双工有线无线混合光接入系统技术方案

本实用新型专利技术公开基于偏振复用的全双工有线无线混合光接入系统，包括中心站、中心站与混合ONU之间的光纤传输链路、混合ONU和无线用户终端，实现了下行链路和上行链路宽带信号的全双工传输，构成了全双工光链路，降低了中心站的复杂度，提高了频谱利用率，实现了高速率宽带信号的长距离传输；混合ONU根据用户的不同需求，灵活方便地提供有线或毫米波无线选择性接入，增加了混合ONU接入方式的灵活性；中心站预留上行光信号的相干解调本振光，简化了中心站的复杂度，增加了全双工链路的可实现性；混合ONU仅需一个输出波长固定的连续激光源CWLD2，提供下行光信号无线接入的外差拍频本振光和无线接入上行链路光载波，降低了混合ONU的成本。

【技术实现步骤摘要】
基于偏振复用的全双工有线无线混合光接入系统
本技术涉及光纤有线接入通信和毫米波无线接入通信
，特别是涉及基于偏振复用的全双工有线无线混合光接入系统。
技术介绍
随着高速信息化时代的到来，视频教育、远程医疗、网络游戏、三维显示和超高清/蓝光电视等超宽带多媒体新业务的不断涌现，以及依托于高速无线移动终端应用平台的网络购物、手机银行、视频直播、掌上健康、共享单车和云服务等App的快速发展，使人类社会对接入网传输带宽的需求以惊人的速度增长，对目前的有线接入网和无线接入网的通信容量提出了严峻的挑战。同时，随着智慧城市概念的提出和智慧城市的快速建设，人们希望在任何时间、任何地点(固定地点：办公室等和移动地点：高速行驶的列车等)都能与宽带泛在网络相连，使得人类社会对网络的依赖性变得越来越大，对网络接入方式的便捷性要求越来越高。光纤有线接入通信利用光纤作为传输介质，能够提供巨大的带宽，实现高速率数据信息的长距离传输，但由于需要光缆的铺设，终端用户受光缆束缚，使其网络接入方式的灵活性严重受限；而无线接入通信虽能以自由空间为传输介质，提供灵活方便的网络接入方式，满足终端用户对接入方式多样化的需求，但目前利用低频段频谱的窄带无线接入通信的传输速率远小于光纤有线接入通信，且这些低频段的频谱资源已相当拥挤，无法满足日新月异的通信多媒体业务对接入网带宽和速率的需求。为了同时满足人类社会对通信多媒体新业务持续增长的带宽和传输速率需求及网络接入方式灵活性的要求，在下一代宽带接入网中光纤有线接入通信和无线接入通信都将发挥着巨大的作用，两者优势互补，相互融合成一个混合光接入网来协同满足人类社会对接入网宽带、传输速率和接入方式灵活选择性的需求。目前，基于微波光子学技术产生承载射频信号光波的光载射频(RoF)技术的出现，使光纤有线接入通信和无线接入通信在网络分布上表现出兼容性，即两者都是利用光纤分布网络传输光信号，并且它的出现也进一步促进了光纤有线接入通信与无线接入通信的融合。融合的有线无线混合光接入网兼具了光纤有线接入通信大带宽、低损耗和长距离传输的优点与无线接入通信无处不在、接入方式灵活方便的优点，而且能够分别基于光纤传输宽带有线接入信号，基于RoF传输光载毫米波信号，在接入网终端向用户提供宽带有线或无线的选择性接入；并且它是在网络层实现了光纤有线接入通信与无线接入通信的融合，所以它能够简化光接入网的网络结构，降低网络成本，同时，也能够满足人类社会对通信多媒体新业务的带宽、传输速率和接入方式的需求。目前，结合基于PON的光纤有线接入网与基于RoF的无线接入网的有线无线混合光接入网受到国内外研究机构的广泛关注与研究。但已报道的基于PON/RoF的有线无线混合光接入网中至少还存在以下问题：只是简单地把承载有线接入信号光波的频谱与承载无线接入信号光波的频谱进行叠加，有线与无线接入信道仍是两个相互独立的信道，存在融合网络结构复杂、网络融合度低和网络资源浪费的问题，并且在网络接入终端，有线与无线接入所提供的服务是不同的，存在接入方式固定化的问题。目前提出一种新的基于PON的光纤有线接入网与基于RoF的无线接入网深度融合的融合方法，简化网络和光谱结构，降低网络成本，提高频谱利用率，实现Gbit/s的高速率数据的有线或毫米波无线选择性接入，并实现全双工通信，成为目前亟待解决的关键问题。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本技术之目的在于提供基于偏振复用的全双工有线无线混合光接入系统及方法。其解决的技术方案是：基于偏振复用的全双工有线无线混合光接入系统，包括中心站、中心站与混合ONU之间的上行光纤传输链路和下行光纤传输链路、混合ONU和无线用户终端；所述中心站包括下行光信号发射模块和上行光信号接收模块，下行光信号发射模块的输出信号一部分在中心站预留为上行光信号的相干解调本振光，另一部分组成下行光信号经下行光纤传输链路送入混合ONU中；所述混合ONU包括偏振分束器PBS2、偏振控制器PC3、两个光开关S1和S2、下行有线接入模块、下行无线信号发射模块、无线接入上行信号接收模块和有线接入上行光信号发射模块，PBS2用于将接收到下行光信号并分成两路光波，一路光波经PC3送入S1的输入端口，另一路光波送入下行有线接入模块中；下行无线信号发射模块包括依次连接到连续激光器CWLD2、偏振分束器PBS3、偏振控制器PC5、光耦合器OC、光电探测器PD、电带通滤波器EBPF和一个发射天线，其中OC的输入端还连接S1的第一输出端口，PBS3的输出端还连接无线接入上行信号接收模块，发射天线将EBPF的输出信号发射至无线用户终端；无线接入上行信号接收模块包括一个接收天线，接收天线的输出信号送入马赫-增德尔调制器MZM，MZM的输入端还连接PBS3的输出端，MZM的输出端通过光带通滤波器OBPF连接S2的第一输入端口；下行有线接入模块包括依次连接的偏振控制器PC4、光功率分束器PS2和光相干接收机OCR2，其中OCR2的输入端还连接S1的第二输出端口，PS2的输出端还连接有线接入上行光信号发射模块；有线接入上行光信号发射模块包括第二光I/Q调制器，第二光I/Q调制器的输入端连接PS2的输出端，第二光I/Q调制器的输出端连接S2的第二输入端口；S2的输出端口的输出信号经上行光纤传输链路后，同中心站预留上行光信号的相干解调本振光一同输入上行光信号接收模块中。进一步的，所述下行光信号发射模块包括连续激光器CWLD1、偏振分束器PBS1、第一光I/Q调制器、偏振合束器PBC和光功率分束器PS1；其中CWLD1提供所需要的频率为f0的光波；PBS1用于把CWLD1输出的光波分成同频但偏振态相互正交的两路光波B1和B2；第一光I/Q调制器用于将下行基带矢量电信号基带调制到频率为f0、偏振态为X的B1上，产生承载下行基带矢量电信号的光信号；PBC用于把承载下行基带矢量电信号的光信号与未被调制的偏振态为Y、频率同为f0的B2合并，产生下行光信号；PS1用于把B2分成等功率的两路。进一步的，所述上行光信号接收模块包括光相干接收机OCR1和两个偏振控制器PC1和PC2，OCR1用于对有线或无线接入上行光信号进行相干解调恢复出有线或无线接入上行基带电信号；PC1用于调整预留相干解调本振光的偏振态，PC2用于调整接收到的有线或无线接入上行光信号的偏振态。进一步的，所述上行光纤传输链路和下行光纤传输链路均为标准单模光纤SSMF。进一步的，所述PBS2用于将接收到的包含两个相互正交偏振态的下行光信号分成两路光波；PC3用于调整由PBS2分离出的B1的偏振态；S1用于将承载下行基带矢量电信号的、偏振态为X、频率为f0的B1分别路由到下行有线接入模块和下行无线信号发射模块；PC4用于调整由PBS2分离出的B2的偏振态，使其与B1的偏振态保持一致，PS2用于把由PBS2分离出的不携带下行基带矢量电信号的、偏振态为Y、频率为f0的B2分成等功率的两路；OCR2用于对下行光信号进行相干解调恢复出下行基带电信号；CWLD2用于提供下行光信号无线接入的外差拍频本振光和无线接入上行链路光载波，PBS3用于把CWLD2输出的光波分成偏振正交的两路光波B3和B4，PC5用于调整B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于偏振复用的全双工有线无线混合光接入系统，其特征在于：包括中心站、中心站与混合ONU之间的上行光纤传输链路和下行光纤传输链路、混合ONU和无线用户终端；所述中心站包括下行光信号发射模块和上行光信号接收模块，下行光信号发射模块的输出信号一部分在中心站预留为上行光信号的相干解调本振光，另一部分组成下行光信号经下行光纤传输链路送入混合ONU中；所述混合ONU包括偏振分束器PBS2、偏振控制器PC3、两个光开关S1和S2、下行有线接入模块、下行无线信号发射模块、无线接入上行信号接收模块和有线接入上行光信号发射模块，PBS2用于将接收到下行光信号并分成两路光波，一路光波经PC3送入S1的输入端口，另一路光波送入下行有线接入模块中；下行无线信号发射模块包括依次连接到连续激光器CWLD2、偏振分束器PBS3、偏振控制器PC5、光耦合器OC、光电探测器PD、电带通滤波器EBPF和一个发射天线，其中OC的输入端还连接S1的第一输出端口，PBS3的输出端还连接无线接入上行信号接收模块，发射天线将EBPF的输出信号发射至无线用户终端；无线接入上行信号接收模块包括一个接收天线，接收天线的输出信号送入马赫‑增德尔调制器MZM，MZM的输入端还连接PBS3的输出端，MZM的输出端通过光带通滤波器OBPF连接S2的第一输入端口；下行有线接入模块包括依次连接的偏振控制器PC4、光功率分束器PS2和光相干接收机OCR2，其中OCR2的输入端还连接S1的第二输出端口，PS2的输出端还连接有线接入上行光信号发射模块；有线接入上行光信号发射模块包括第二光I/Q调制器，第二光I/Q调制器的输入端连接PS2的输出端，第二光I/Q调制器的输出端连接S2的第二输入端口；S2的输出端口的输出信号经上行光纤传输链路后，同中心站预留上行光信号的相干解调本振光一同输入上行光信号接收模块中。...

【技术特征摘要】
1.基于偏振复用的全双工有线无线混合光接入系统，其特征在于：包括中心站、中心站与混合ONU之间的上行光纤传输链路和下行光纤传输链路、混合ONU和无线用户终端；所述中心站包括下行光信号发射模块和上行光信号接收模块，下行光信号发射模块的输出信号一部分在中心站预留为上行光信号的相干解调本振光，另一部分组成下行光信号经下行光纤传输链路送入混合ONU中；所述混合ONU包括偏振分束器PBS2、偏振控制器PC3、两个光开关S1和S2、下行有线接入模块、下行无线信号发射模块、无线接入上行信号接收模块和有线接入上行光信号发射模块，PBS2用于将接收到下行光信号并分成两路光波，一路光波经PC3送入S1的输入端口，另一路光波送入下行有线接入模块中；下行无线信号发射模块包括依次连接到连续激光器CWLD2、偏振分束器PBS3、偏振控制器PC5、光耦合器OC、光电探测器PD、电带通滤波器EBPF和一个发射天线，其中OC的输入端还连接S1的第一输出端口，PBS3的输出端还连接无线接入上行信号接收模块，发射天线将EBPF的输出信号发射至无线用户终端；无线接入上行信号接收模块包括一个接收天线，接收天线的输出信号送入马赫-增德尔调制器MZM，MZM的输入端还连接PBS3的输出端，MZM的输出端通过光带通滤波器OBPF连接S2的第一输入端口；下行有线接入模块包括依次连接的偏振控制器PC4、光功率分束器PS2和光相干接收机OCR2，其中OCR2的输入端还连接S1的第二输出端口，PS2的输出端还连接有线接入上行光信号发射模块；有线接入上行光信号发射模块包括第二光I/Q调制器，第二光I/Q调制器的输入端连接PS2的输出端，第二光I/Q调制器的输出端连接S2的第二输入端口；S2的输出端口的输出信号经上行光纤传输链路后，同中心站预留上行光信号的相干解调本振光一同输入上行光信号接收模块中。2.根据权利要求1所述基于偏振复用的全双工有线无线混合光接入系统，其特征在于：所述下行光信号发射模块包括连续激光器CWLD1、偏振分束器PBS1、第一光I/Q调制器、偏振合束器PBC和光功率分束器PS1；其中CWLD1提供所需要的频率为f0的光波；PBS1用于把CWLD1输出的光波分成同频但偏振态相互正交的两路光波B1和B2；第一光I/Q调制器用于将下行基带矢量电信号基带调制到频率为f0、偏振态为X的B1上，产生承载下行基带矢量电信号的光信号；PBC用于把承载下行基带矢量电信号的光信号与未被调制的偏振态为Y、频率同为f0的B2合并，产生下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞姣，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：新型
国别省市：河南,41