一種波長脈寬編解碼方法及光編碼器技術

本發明專利技術公開了一種波長脈寬編解碼方法及光編碼器，該方法采用波長及脈寬二維信息標識各用戶，實現在脈寬及波長維度上的并行編碼。該光編碼器由1×2光分路器、光纖布拉格光柵，并通過光纖延時線連接組成非對稱型反射環；光分路器的分光比與光柵的中心反射波長等參數均靈活可調，光纖延時線的最大長度由探測脈沖的初始脈寬決定。本發明專利技術方法能夠在光域上實現對脈寬的任意調制，在接收端采用現場可編程門陣列進行實時的脈寬測量來完成解碼，能夠有效的釋放網絡識別算法，可在保證系統性能的前提下支持大用戶容量的無源光網絡的光鏈路監測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于光纖通信
，涉及一種波長脈寬編解碼方法及光編碼器。
技術介紹
隨著"光進銅退"的大規模推進，無源光網絡作為一種新型有效的技術被廣泛的應 用在光接入網中。但與此同時，伴隨著接入網光纖數量的不斷增加，結構也愈加復雜，從而 使得對各分支鏈路進行監測維護也變得越來越重要。傳統的檢測維護方法主要使用光時域 反射計，適用于點到點的網絡結構，不能滿足無源光網絡系統所采用的點到多點接入方式 的監測要求。 為了解決無源光網絡光纖鏈路監測問題，大量的監測技術已被提出。例如，嵌入式 光時域反射儀方案將微型光時域反射儀集成到各光網絡單元端，通過探測上行數據信號的 反射及散射信息來監測支路狀態，該方法需要對收發器做相應的硬件修改。基于自注入鎖 定反射式半導體光放大器的無源光網絡監測方案通過在光網絡單元端布放光纖布拉格光 柵來實現波長鎖定，進而產生上行數據信號及監測信號。但這種監測方法需要對協議進行 擴展，無法在無源光網絡中直接使用。除此之外，由于上行數據波長與監測波長共處于同一 波段，容易產生增益，會造成監測波長和通信波長之間串擾。布里淵光時域反射儀監測方案 利用在各支路上使用具有不同摻雜濃度的光纖來形成特定的布里淵頻移，從而由散射信號 區分各支路，由于各支路需要定制不同材質的光纖，大大增加無源光網絡基本建設成本。基 于周期編碼的無源光網絡監控方法，通過控制反射率固定的兩個光纖布拉格光柵之間跳線 長度，形成不同的周期光碼字。每一個終端用戶的兩個光柵均具有都有相同的反射率及相 同的中心反射波長，碼字的周期值可通過跳線長度控制。該編碼裝置結構簡單，可有效降低 系統成本。該方法采用最大似然估計作為網絡識別算法，算法流程復雜，實現難度較大。 上述監測方法在無源光網絡的故障監測中都存在各種問題，尤其體現在大用戶容 量網絡中，各類問題都使得這些技術在實際應用存在困難。
技術實現思路
技術問題：本專利技術提供一種在保證系統性能的前提下應用于大用戶容量無源光網 絡光纖鏈路狀態實時監測的波長脈寬編解碼方法及光編碼器。該光編碼器可直接實現在光 域上對脈寬的調制，分光比與光柵的中心反射波長等參數均靈活可調，光纖延時線的最大 長度由探測脈沖的初始脈寬決定。該方法對于脈沖信號，根據脈沖到達時間的測量分別得 到前沿與和后沿的到達時間，由二者的差值得出脈寬，可直接由現場門陣列實現并作判斷， 從而釋放了無源光網絡鏈路監測的網絡識別算法。 技術方案：本專利技術的波長脈寬編解碼方法，光編碼信號可在波長及脈寬兩個維度 上同時進行編碼，相同波長的用戶分配不同的脈寬，相同脈寬的用戶則分配不同的波長，保 證對每個用戶的標識全網唯一，適用于大用戶容量網絡的監測。該方法包括以下步驟： 步驟1、位于中心局處的可調光源向各終端用戶發送含i個波長、初始脈寬均為Ts 的探測光脈沖信號； 步驟2、各用戶對接收到的探測光脈沖信號在脈寬及波長維度上同時進行編碼，在 光域上實現對脈寬的調制，經由非對稱型反射環產生相應的二維光編碼信號并反射回中心 局；所述在脈寬維度上的編碼通過配置非對稱型反射環中光纖延時線的長度來實現，所述 在波長維度上的編碼通過采用不同中心反射波長的光纖布拉格光柵來實現； 步驟3、中心局處的接收模塊對各用戶反射回的光編碼信號進行解碼，采用現場可 編程門陣列對反射回的光編碼信號進行實時脈寬測量。 進一步的，本專利技術方法的步驟2中，在脈寬維度上的編碼具體方式為： 對于光柵反射率民設置為部分反射的情況，將射入非對稱型反射環的單個探測脈 沖信號裂變為以下3個子脈沖：（1)凈光程為0的上分支反射脈沖信號；（2)光程為I 1的上、 下分支透射脈沖信號；（3)光程為2U的下分支反射脈沖信號；然后通過不同長度的光纖延 時線來控制所述3個子脈沖在時域上彼此重疊的區間，調節復合脈沖信號寬度； 對于光柵反射率R1設置為100%的情況，將射入非對稱型反射環的單個探測脈沖 信號裂變為以下2個子脈沖：（1)凈光程為0的上分支反射脈沖信號；(2)光程為I 1的上、 下分支透射脈沖信號； 對于光柵反射率R1設置為0的情況，將非對稱型反射環蛻變為薩格納克環，以使 射入環內的單脈沖信號經過環后不會在時域上發生展寬效應； 所述在波長維度上的編碼具體方式為：在脈寬編碼基礎上，通過改變非對稱型反 射環中光纖布拉格光柵的中心反射波長來實現在波長域上的編碼。 進一步的，在本專利技術波長脈寬編解碼方法的步驟2中，所產生的二維光編碼信號 滿足以下要求：相同波長的光編碼信號具有不同脈寬，相同脈寬的光編碼信號具有不同的 波長。 進一步的，在本專利技術波長脈寬編解碼方法的步驟3中，對反射回的光編碼信號進 行實時脈寬測量的具體方法為：測量第一個子脈沖的上升沿與最后一個子脈沖下降沿到達 時間的時間差，即為一個用戶對應波長的脈寬值，如果該用戶對應波長的脈寬值缺失，則其 對應的光纖鏈路發生故障，否則，該用戶對應的光纖鏈路正常。 本專利技術的實現上述波長脈寬編解碼方法的光編碼器，是由一個分光比為r的1X2 光分路器及中心反射波長、反射率分別為λ ;及R ;的光纖布拉格光柵和一根光纖延時線連 接組成的非對稱型反射環，所述光纖延時線的最大長度不超過cT s/ng，其中c為光在真空中 的傳播速度，ng為纖芯的折射率，T s為探測光脈沖的初始脈寬。 本專利技術方法中，光編碼信號可在波長及脈寬兩個維度上同時進行編碼，相同波長 的用戶分配不同的脈寬，相同脈寬的用戶則分配不同的波長，保證對每個用戶的標識全網 唯一，適用于大用戶容量網絡的監測。 有益效果：本專利技術與現有技術相比，具有以下優點： 1、本專利技術通過在脈寬及波長兩個維度上同時進行光編碼，具備監測大容量乃至超 大容量用戶網絡的能力。由于采用的是制備工藝成熟的光分路器及光纖布拉格光柵作為基 本組成元器件，編碼器成本低。當探測脈寬值變大，各編碼脈寬所取數值的量級及間隔變小 時，所能監測的網絡用戶數將變大。如探測脈沖初始脈寬為1微秒，各編碼脈寬的間隔取1 納秒，則僅在脈寬域上可監測的網絡用戶數可達3000戶；加上波長域后，其監測用戶數數 還能成倍增加。 2、本專利技術采用簡單的1X2光分路器、光纖布拉格光柵及光纖延時線組成的非對 稱型反射環，完成探測光信號脈寬直接在光域上的無源調制，相比于有源調制器，其無需加 載偏置信號及調制信號，調制過程中不需要外部能量的激勵。由于光纖延時線的長度在最 大長度范圍內可取任意值，因此可實現一定范圍內脈寬的任意調節； 3、本專利技術采用光纖延時線的不同長度來實現對脈寬維度的編碼，不同中心反射波 長的光纖布拉格光柵來實現波長維度的編碼。在脈寬域上的編碼通過光纖延時線控制，在 波長域上的編碼通過光纖布拉格光柵的中心發射波長來控制。二者互不影響，可實現無縫 融合； 4、本專利技術通過現場可編程門陣列對光編碼信號脈寬的測量來實現解碼，過程為對 編碼后的復合脈沖中第一個子脈沖上升沿到達時間與最后一個子脈沖下降沿到達時間的 差值。測量和判斷可由現場可編程門陣列同時完成，網絡狀態的判別為二元判斷過程。相 比于無源光網絡鏈路監測中常用的最大似然估計法而言，其運算量可忽略不計，因此能實 現對網絡識別算法的釋放。【附圖說明】 圖1為無源光網絡光纖鏈路監測方法的流程圖； 圖2為本專利技術的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種波長脈寬編解碼方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：步驟1、位于中心局處的可調光源向各終端用戶發送含i個波長、初始脈寬均為Ts的探測光脈沖信號；步驟2、各用戶對接收到的探測光脈沖信號在脈寬及波長維度上同時進行編碼，在光域上實現對脈寬的調制，經由非對稱型反射環產生相應的二維光編碼信號并反射回中心局；所述在脈寬維度上的編碼通過配置非對稱型反射環中光纖延時線的長度來實現，所述在波長維度上的編碼通過采用不同中心反射波長的光纖布拉格光柵來實現；步驟3、中心局處的接收模塊對各用戶反射回的光編碼信號進行解碼，采用現場可編程門陣列對反射回的光編碼信號進行實時脈寬測量。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫小菡，張旋，陳斯，陸鳳軍，朱敏，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32