基于单载波频域均衡技术的下一代无源光网络理论和关键技术研究

The passive optical network (PON) is the best solution to remove the bottleneck of current optical access network. Also it is the key technique for the Tripple-play Strategy of China. The research of PON has much scientific and social significance. This project is to propose a PON scheme based on single-carrier frequency-domain equalization (SCFDE), which helps to achieve effective next-generation PON with high performance, high flexibility and low cost. The SCFDE-PON has lower peak-to-average power than the OFDM-PON to be cost-effective, also it has high compatibility with conventional TDM-PON. The project is to focus on some scientific problems for SCFDE-PON, such as theories of upstream/downstream transmission, physical limits of high-order modulation, network architecture and adaptive DBA strategy. The researchers aim to build a 100-Gb/s bi-directional offline experimental platform and a 10-Gb/s bi-directional real-time experimental platform. The theoretical research results will be verified on the two experimental platforms.

无源光网络是解决光接入网络瓶颈的最佳方案，是推动当前我国三网融合政策的关键技术，其研究具有重要的科学和社会意义。本课题从下一代无源光网络(PON)高性能、高灵活性、低成本的需求出发，提出一种基于单载波频域均衡的无源光网络(SCFDE-PON)方案。SCFDE-PON相比OFDM-PON有更低的峰均比，从而降低了实现成本，并具有与传统TDM-PON高度兼容性。本课题重点研究SCFDE-PON的上/下行传输理论、高频谱效率调制物理限制、SCFDE-PON网络结构和高度自适应的动态带宽分配(DBA)策略等科学问题，最终建立面向100Gb/s SCFDE-PON双向离线实验平台与基于FPGA的10Gb/s双向SCFDE-PON实时实验平台，对理论研究成果进行实验验证。

无源光网络是解决光接入网络瓶颈的最佳方案，是推动当前我国三网融合政策的关键技术，其研究具有重要的科学和社会意义。本课题从下一代无源光网络(PON)高性能、高灵活性、低成本的需求出发，提出一种基于单载波频域均衡的无源光网络(SCFDE-PON)方案。 SCFDE-PON 相比 OFDM-PON 有更低的峰均比，从而降低了实现成本，并具有与传统 TDM-PON 高度兼容性。本课题重点研究 SCFDE-PON 的上/下行传输理论、高频谱效率调制物理限制、SCFDE-PON 网络结构和高度自适应的动态带宽分配(DBA)策略等科学问题。取得了如下代表性成果：(1) 提出并实验验证了DSP增强TDM-PON方案，同时具备TDM架构低成本和DSP方法(如SCFDE和OFDM)高性能的优势；同时提出了从传统TDM-PON到 DSP增强 TDM-PON的平滑演进方案，只需要改进光线路终端（OLT）侧的收发机即可实现OOK信号和DSP信号的收发，升级过程无需改动当前的光分配网（ODN）并且对当前用户和服务影响小，有效节约了网络建设和维护的成本。(2) 提出了偏振交织无源光网络架构，可以有效降低基于DSP的高速PON对光电器件带宽的要求，结合可靠有效的信道估计算法和双边带高阶调制技术，完成了40Gb/s偏振交织OFDM-PON的实验系统。(3) 提出了一种上下行对称100Gb/s DSP增强的时波分复用无源光网络（TWDM-PON），实验验证26.7km传输。采用 OFDM下行/单载波频域均衡（SCFDE）上行的传输方式，提升了100Gb/s TWDM-PON的传输性能，同时简化了用户端的复杂度。采用反射性半导体放大器（RSOA）预放大下行信号，有效地提升了接收机的灵敏度。在项目支持下发表SCI论文21篇，EI检索会议论文39篇，申请专利4项。