超低成本与复杂度的相干无源光网络基础理论与关键技术研究

With the emergence of novel network business and continued increase of network users, the supported number of users, individual access speed and the supported range of broadband optical access network face huge challenges. Current passive optical network (PON) technologies based on time- and wavelength-division multiplexing technology are unable to meet the demands of future access capacity, flexibility and power budget. In this project, we are to apply the optical coherent theory in the passive optical network, proposing the concept of coherent-PON. We will investigate the fundamental theories and key technologies of coherent-PON to meet the demand of low cost, low complexity and compatibility of the passive optical networks. The project is to focus on finding the solutions of coherent-PON system and the scheduling strategy, designing the coherent modules of the optical network unit (ONU) and optical line terminal (OLT), building the linear and non-linear impairment model of the coherent-PON system, designing and optimizing the digital-signal-processing (DSP) algorithms. Finally, the researchers aim to build a coherent-PON platform to demonstrate the ability of achieving higher power budget, aggregated capacity and coverage, thus to provide theoretical and technical support for the next generation coherent-PON with ultra-low cost and complexity.

随着新型网络业务的不断涌现和网络用户的持续增长，宽带光接入网络的支持用户数、接入速率和传输距离都面临巨大的挑战。当前基于时波分复用的无源光网络技术将无法满足未来的接入总容量、功率预算和灵活度需求。本课题拟将相干光理论应用于无源光网络，提出基于相干检测技术的无源光网络概念，并且针对无源光网络的低成本、低复杂度和兼容性需求，开展低成本、低复杂度相干无源光网络基础理论与关键技术研究。本课题重点研究相干无源光网络系统方案与调度策略、光网络单元和光线路终端相干模块的设计，建立相干无源光网络系统线性与非线性损伤模型，进行数字相干信号处理算法设计与优化，最终搭建相干无源光网络演示平台，支持更高的功率预算、更大的汇聚容量与更广的覆盖范围，为低成本、低复杂度的下一代相干无源光网络发展与应用提供理论与技术支持。

随着新型网络业务的不断涌现和网络用户的持续增长，宽带光接入网络所支持的用户数量、接入速率和传输距离都将面临巨大的挑战。基于时分复用技术的无源光网络将无法满足未来面向光纤接入网络扩容的接入总容量、功率预算和低成本宽带接入等重大需求。本课题围绕大容量光纤相干接入网络架构、低成本相干调制解调技术、低复杂度相干接收数字信号处理的三大挑战，从单纤双向传输的系统架构、强度调制包罗检测的相干信号发送与接收方法、高效能的强度信号调制解调理论、适用于相干接入的硅基调制器设计、相干数字信号编解码五个方面，开展下一代相干无源光网络基础理论的研究。在系统架构方面，提出了一种基于外差检测的双向超密集波分复用网络，解决了PON的低成本双向传输问题，每个ONU仅需要一个LD就完成了上行信号发送与下行信号接收；在调制解调方面，针对相干检测的窄线宽问题，提出相干包罗检测的信号接收方法，配合发送强度调制信号可以有效避免进行复杂的频偏与相位估计以及光锁相环；在效能方面，考虑到强度调制光信号会存在较大的光载波分量，由此导致效能不高。提出一种数字光载波再生技术，在光信号传输过程中可以免去光载波分量，极大的提高光信号在光纤传输中的效能；在硅基调制器方面，提出了一种高效的push-pull结构硅基MZM调制器，该调制器驱动要求较低，可以实现低成本的强度调制以及载波抑制光信号调制；在编解码方面，提出一种基于增量调制的信号编解码方式，可以将模拟信号，如：OFDM，转化为二进制信号进行发送，该方式能够在现有数字传输系统中兼容OFDM信号传输，是一种接口“友好”的光纤接入系统扩容方式。