基于WDM-PON的移动前传系统研究
发布时间：2020-07-21 20:13
【摘要】：随着移动接入网络的快速发展和大规模应用,以及现代无线接入技术发展研究,分布式站点不断增多。集中式无线接入网(C-RAN)架构成为无线接入网络发展的重要趋势。C-RAN架构中集中部署基站(BBU)和拉远的远端射频单元(RRU)之间的部分被称为移动前传网络。波分复用无源光网络(WDM-PON)技术以其传输速率高、系统容量大,安全性高等优点成为移动前传网络承载方案研究的热点。本文主要针对高速WDM-PON移动前传系统中的下行信号调制方式和网络拓扑结构进行研究。首先研究了WDM-PON系统中的无色化光网络单元(ONU)技术,无色化ONU技术是降低WDM-PON系统成本的关键。论文中分析了四种无色化ONU技术:波长可调谐激光器技术、法布里-珀罗(FP-LD)激光器技术、宽带光纤频谱分割技术以及再调制技术的工作原理及系统特点。选用基于反射式半导体光放大器(RSOA)再调制技术作为本系统中的无色化ONU方案。仿真分析了基于RSOA再调制WDM-PON移动前传系统的传输性能,结果显示当输出光功率为0dBm时,能同时满足上下行信号传输需求。其次本文研究了下行调制格式对系统传输质量的影响。分析了光双二进制(ODB)、改进型双二进制(MDB)、差分相位调制(DPSK)、4阶强度调制(PAM-4)四种调制格式的产生方式和频谱特点,同时研究了传输速率、色散和非线性效应对系统性能的影响。仿真分析了4种调制方式在基于RSOA再调制WDM-PON移动前传系统中的传输性能。结果显示四种调制方式都能满足系统传输需求。ODB、MDB、PAM-4三种调制方式具有较高的色散容限,而DPSK和MDB两种调制方式非线性容限较好。MDB调制方式在8×40Gb/sWDM-PON移动前传系统中相比其他调制方式更具有优势。最后,本文研究了WDM-PON前传系统的拓扑结构,PON采用的传统树形及星型拓扑结构缺乏保护机制,系统可靠性较差,而环形拓扑当网络接入用户增加时无法满足系统传输需求。提出树形与双纤环结合的高可靠性拓扑结构,该结构在正常工作模式下,通过树形拓扑完成传输,保障了系统传输质量;当系统中光纤或设备出现故障时,可以灵活切换系统工作模式,通过双纤环拓扑完成系统传输。通过系统可靠性分析可知,树形与双纤环形拓扑结构可靠性较单独树形拓扑有了较为明显的提升。仿真分析了在正常工作模式以及两种应急模式下系统传输质量,以及该拓扑结构中4种调制方式在不同工作模式下的传输性能。仿真结果显示,系统正常工作模式以及两种应急工作模式传输性能都能得到保障,而四种调制方式在系统中传输质量表现也符合系统传输需求。因此这种树形与双纤环结合的高可靠性WDM-PON移动前传拓扑结构提升了系统的整体性能,在未来高速传输系统中具有良好的应用前景。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1;TN929.5
【图文】：
景及意义动通信（5G）已成为全球研发的技术热点，“信息随心至景时代也将逐步来临。2012 年国际电信联盟（ITU）成立了（IMT）项目，为全球的 5G 研究和发展提供框架，并于 20（5G）焦点组，对 5G 技术的网络标准化进行研究。另外，71 研究项目，拟目标定义一种全新 5G 无线接入技术。我国-2020（5G）推进组，并于 2014 年 5 月发布 5G 愿景与需求的基本需求和应用目标进行了明确。根据白皮书所拟定的 G 网络需要满足用户所追求的在高清视频、万物互联、虚拟因此对 5G 的需求包括超高移动性、高用户数量以及超高数网络建设成本以及运行维护成本和能耗[1]。业务需求以及网络架构的确定，如何更好的利用光接入网中中得到更好的应用是目前光网络技术研究的热点。
图 2.1 WDM-PON 结构框图DM-PON 中常见的有三种组网方案：（1）固定波长方案，该方案需要在 ONU 分配固定的波长，每个 ONU 只能接收固定波长信号，OLT 与 ONU道利用率低。（2）动态波长分配方案，该方案中 ONU 端使用波长可调谐激据业务需求动态分配波长，信道利用率较高。（3）无色化 ONU 方案，该化 ONU 技术，使各个 ONU 设置一样，根据下行波长的不同返回不同的者使用再调制技术替代 ONU 中的激光器对在下行信号的波长上传输上行 ONU 端不需要额外价格昂贵的激光器，因此无色化 ONU 技术与另外两以有效降低网络部署成本。既可以满足用户不断增长的网络带宽需求，又会经济效益，因此 WDM-PON 中的无色化 ONU 技术在未来光通信系统的要的研究意义[33]。WDM-PON 中的无色化 ONU 技术DM-PON 系统中，如果给每个 ONU 端都安装固定波长的激光器，会使得提升，同时随着网络规模的发展，也会面临波长分配和管理的问题。为了
仅适合于小规模系统中。图 2.2 基于波长可调谐激光器技术的 WDM-PON 结构框图2.2.2 基于 FP-LD 激光器技术图 2.3 所示为基于 FP-LD 激光器技术的 WDM-PON 系统结构框图。在 ONU 端的AWG 对从 OLT 端发出的放大自发辐射（ASE）光谱进行频谱分割，得到的切片子光源经过功率分配分为两部分，一部分进行下行信号的接收，其余注入 FP-LD 激光器中。FP-LD 激光器的作用是对输入的下行信号进行选模和放大，上行信号选取其中的一个纵模输出作为载波。基于 FP-LD 激光器的 ONU 无色化方案利用下行载波进行调制，ONU端无种子光源，从而可以降低 ONU 端成本。但是由于下行的 ASE 光谱频谱较宽，系统传输质量容易受到残留色散的影响。由于基于 FP-LD 激光器的无色化 ONU 技术系统结构简单，部署成本低廉等优点使
本文编号：2764756
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1;TN929.5
【图文】：
景及意义动通信（5G）已成为全球研发的技术热点，“信息随心至景时代也将逐步来临。2012 年国际电信联盟（ITU）成立了（IMT）项目，为全球的 5G 研究和发展提供框架，并于 20（5G）焦点组，对 5G 技术的网络标准化进行研究。另外，71 研究项目，拟目标定义一种全新 5G 无线接入技术。我国-2020（5G）推进组，并于 2014 年 5 月发布 5G 愿景与需求的基本需求和应用目标进行了明确。根据白皮书所拟定的 G 网络需要满足用户所追求的在高清视频、万物互联、虚拟因此对 5G 的需求包括超高移动性、高用户数量以及超高数网络建设成本以及运行维护成本和能耗[1]。业务需求以及网络架构的确定，如何更好的利用光接入网中中得到更好的应用是目前光网络技术研究的热点。
图 2.1 WDM-PON 结构框图DM-PON 中常见的有三种组网方案：（1）固定波长方案，该方案需要在 ONU 分配固定的波长，每个 ONU 只能接收固定波长信号，OLT 与 ONU道利用率低。（2）动态波长分配方案，该方案中 ONU 端使用波长可调谐激据业务需求动态分配波长，信道利用率较高。（3）无色化 ONU 方案，该化 ONU 技术，使各个 ONU 设置一样，根据下行波长的不同返回不同的者使用再调制技术替代 ONU 中的激光器对在下行信号的波长上传输上行 ONU 端不需要额外价格昂贵的激光器，因此无色化 ONU 技术与另外两以有效降低网络部署成本。既可以满足用户不断增长的网络带宽需求，又会经济效益，因此 WDM-PON 中的无色化 ONU 技术在未来光通信系统的要的研究意义[33]。WDM-PON 中的无色化 ONU 技术DM-PON 系统中，如果给每个 ONU 端都安装固定波长的激光器，会使得提升，同时随着网络规模的发展，也会面临波长分配和管理的问题。为了
仅适合于小规模系统中。图 2.2 基于波长可调谐激光器技术的 WDM-PON 结构框图2.2.2 基于 FP-LD 激光器技术图 2.3 所示为基于 FP-LD 激光器技术的 WDM-PON 系统结构框图。在 ONU 端的AWG 对从 OLT 端发出的放大自发辐射（ASE）光谱进行频谱分割，得到的切片子光源经过功率分配分为两部分，一部分进行下行信号的接收，其余注入 FP-LD 激光器中。FP-LD 激光器的作用是对输入的下行信号进行选模和放大，上行信号选取其中的一个纵模输出作为载波。基于 FP-LD 激光器的 ONU 无色化方案利用下行载波进行调制，ONU端无种子光源，从而可以降低 ONU 端成本。但是由于下行的 ASE 光谱频谱较宽，系统传输质量容易受到残留色散的影响。由于基于 FP-LD 激光器的无色化 ONU 技术系统结构简单，部署成本低廉等优点使
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 汪灵杰;王建利;张傲;王素椅;;WDM-PON的无色ONU技术[J];光通信研究;2009年06期
2 胡辽林,刘增基,杨国庆;40 Gb/s非零色散位移光纤传输系统中四种调制格式的性能比较[J];光子学报;2003年10期
3 胡辽林,刘增基;光双二进制传输系统的性能研究[J];光子学报;2003年06期
本文编号：2764756
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