基于全网波长同步的UDWDM-PON技术研究

As the rapid growth in data quantity in networks, large-scale, high-performance, low-power access network technology is urgently required. In turn, it has become a hotspot in the communications field. Due to the advantages of large-scale access to network, ultra-dense wavelength division multiplexing passive optical network (UDWDM-PON) receives much concern. Based on the previous work, this application plans to study a new UDWDM-PON technology. Wavelength synchronized in network is used to ensure the stability of relative wavelengths among channels of ultra-dense wavelength. Injection-locked semiconductor lasers are utilized to achieve independent signals modulation. Demodulation of high-wavelength selectivity can be obtained based on active filtering in semiconductor. The project aims to the realization of a 16 (which can be expanded to 1000) ×1Gb/s UDWDM-PON with channel space of 2.5GHz, which will be transmitted over 40km. The program does not need high-performance light source and high bit-rate coherent demodulation based on DSP, and both transmitter and receiver can be integrated. Thence, this study promises to be a low-cost, low-power, high-performance large-scale UDWDM-PON. Considering the conditions of China, it will be much beneficial for the development of the information technology of our country.

数据量和网络规模的飞速增长，对大规模、高性能、低能耗接入网提出了迫切的要求，使其成为通信领域中的一个研究热点。而超密集波分复用无源光网络（UDWDM-PON）由于在实现大规模接入所具有的优势而备受关注。在前期工作基础上，本申请拟研究一种新的UDWDM-PON技术：采用全网波长同步，保证超密集信道间的相对波长稳定；采用注入半导体激光器进行波长锁定实现密集信道的独立调制；采用半导体有源滤波技术，实现波长高选择性解调。项目拟完成一个16（可扩展至1000）×1Gb/s信道，信道间隔2.5GHz，传输距离40km的UDWDM-PON系统验证实验，并对系统进一步研究和优化。由于不需要高性能光源和高速DSP进行相干解调，且从设计上保证了发射/接收机的可集成，该研究有望实现一种具有自主知识产权的低成本、低能耗、高性能的大规模UDWDM-PON方案。考虑到国情，此研究对我国信息技术的发展有更为重要的意义。

随着网络规模和网络容量需求的迅速增长，UDWDM-PON因其巨大的容量潜力而具有很大的研究和应用价值。本课题首次提出全网波长同步的概念，研究半导体激光器的非线性动力学特性，对半导体激光器注入锁定的性能、工作参数进行优化，实现了微小波长间隔条件下的波长基准分配，并通过搭建包括微处理器在内的闭环控制系统，完成了波长基准的自动跟踪与锁定，搭建了八路、信道间隔为5GHz的UDWDM-PON发送端，八路信道可以对激光器间的相对波长漂移进行跟踪。在以上研究的基础上，在发送端发送两路下行信号和两路上行基准，调制速率为1Gbit/s，在接收端通过注入锁定完成载波恢复，利用相干接收实现了数字基带信号的解调;实现了发送一路下行信号并传输40km后的相干解调，完成了UDWDM-PON的系统实验。