基于二维光编码PON链路监测系统关键技术的研究

Based on the reliability and survivability required for next-generation optical access network, this proposal will presents a novel PON link monitoring scheme using t-λ 2-D optical coding technique. The scheme sends a pre-coded probe pulse signal in a polling way to exclusively probe the integrity of the fiber link at a time for a target subscriber. Thus, the scheme greatly reduces the time window to capture the required feedback signal from the corresponding fiber link, and removes the inter-code interference (ICI) among the feedback decoded signals from different PON fiber links, which reduces the complexity of the failure identification module. Moreover, this proposal will also develops a simple, effective link failure identification algorithm and analysis the algorithm false-alarm probability via mathematical modeling method, to acquire an optimal decision threshold. It improves the accuracy of the link failure decision for the proposed algorithm. Furthermore, given the disadvantage of the random code assignment mechanism in the existing monitoring schemes, the proposal will propose an optimization algorithm for the code assignment, which utilizes the diversity of the fiber link length to improve the cross-correlation performance among different codes, to further optimize the PON link monitoring system. Our researchers have performed preliminary study on some key techniques in the proposed scheme. Based on the previous research works, this proposal investigates and develops a simple, cost-effective, centralized and automatic PON link monitoring system, which reduces the time to recover link failure, decreases the network operation cost, improves the subscriber QoS (Quality-of-Service), and finally promotes the development and research of a novel optical access network.

本项目基于下一代光接入网可靠性和生存性需求，提出一种新型的基于时间--波长二维光编码的PON链路监测系统方案，利用预编码的探测脉冲信号，采用轮询方式，一次只针对某一个目标用户的光纤链路进行链路故障监测。这样，显著缩小了对链路反射信号的监测时间窗口，极大减少不同链路反射信号的码间干扰，降低了故障识别系统的复杂度；本项目还研发一种简单、高效的链路故障识别算法，数学建模分析算法的误判概率，寻求算法的最优判决门限，提高了故障判决的准确性；并且，针对现有方案中码字随机分配方式的不足，本项目提出一种码字优化分配算法，用链路长度的差异性来补偿或改善码字相干特性，进一步提高该监测系统性能。本项目人员已对本方案一些核心技术进行了初步探索，在此基础上，发展一种结构简单、成本低廉、可扩展性好的集中式自动PON链路监测方案，减少故障修复时间，降低网络运营成本，提升用户服务质量，推动下一代光接入网技术的研发和应用。

近年来，光接入网领域的无源光网络技术得到广泛的应用。PON网络中任何一条光链路故障都会导致大量数据信息的丢失，用户满意度降低，也给网络运营商带来经济损失。传统的光时域反射计被广泛的应用在点对点链路的远程检测中，在点对多点的PON系统中，OTDR技术却有较大限制，很难区分某一个反向信号来自哪条分布光纤支路。为了弥补基于OTDR的PON链路监测系统的不足，人们已逐步开展了基于光编码的PON链路监测技术的研究。本文针对二维光编码技术在PON中的应用及特性展开了研究。. 首先，提出了一种基于光预编码的轮询式PON链路监测系统方案，该方案利用预编码的探测脉冲信号，采用轮询方式，提高监测系统判决的准确性。. 其次，建立了二维光编码PON链路监测系统数学模型，分析系统性能参数信噪比SNR和信干比SIR的表达式，研究了网络规模及用户数量、用户分离距离、探测脉冲信号不同的参数对系统性能的影响；建立了链路故障最优判决性能理论模型，提高监测系统的监测效率和准确度，选择合适的器件来降低监测系统的成本。. 再次，提出了一种基于多码长多波长光正交码MLMW-OOCs的PON链路监测方案，通过设计不同码字长度的二维光正交码字，提出一种码字分配算法，将码字相干性较弱的长码字分配给链路长度差异较大的分布光纤链路。这样，可以获得更短的码字长度和更小的相干距离，提高了系统抗干扰的能力。. 最后，开发了基于二维光编码的PON链路故障监测性能仿真平台，该平台以完全可视化的用户操作界面，集监测系统参数、系统性能分析和最佳判决性能分析为一体，可以快捷高效的对监测性能进行仿真，通过该仿真平台可以得到优化的系统参数，为监测系统实际应用提供理论依据。