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无源光网络的关键技术研究

作　者: 尤斯夫（Yousaf Khan）
导　师: 忻向军
学　校: 北京邮电大学
专　业: 光学工程
关键词: 无源光网络(PON) 混合WDM/TDM-PON 光线路终端(OLT) 光网络单元(ONU) 瑞利后向散射
分类号: TN929.1
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着宽带化应用的不断发展,在现有的电信接入网络中实现宽带接入网络成为当前的研究热点。宽带业务的接入需求使普通的接入网络向光纤接入网络转变。然而宽带接入需求的增加将很快使当前接入网络的容量达到饱和。随着对宽带接入需求的日益增加,针对提高接入系统带宽容量的技术的研究显得至关重要。当前,波分复用无源光网络(WDM-PON)已应用于光接入系统,然而我们需要更加有效的技术在实现提高系统性能的基础上能够达到成本效益的最小化。为了解决这个问题,无源光网络应运而生,用以满足日益增长的带宽需求并成为下一代接入网络的方案。本文主要研究在实现无源光网络过程中节约成本的方案。论文包涵了一些重要因素的基本概念,例如：发射机设计根据,网络结构以及在WDM-PONs中的最佳功率链路预算。论文中的理论已成功通过仿真和实验证实,并对结果进行了分析和评估,给出了结果图。在无源光接入网的发展中,减少发射机成本是最重要的问题。在光线路终端(Optical line terminal, OLT)采用集中光源以及在光网络单元(Optical network unit, ONU)进行数据再调制的网络结构能够有效解决网络设计的成本问题。本文中,我们着重考虑了结构设计以及对上游和下游的信号产生的技术以达WDM-PONs中的传输方案最优化。WDM-PON中使用最广泛的网络结构是基于双重馈线光纤的结构,但是这种网络结构存在部署成本高的缺陷。我们通过采用单馈线光纤结构解决这个问题。但是,理论分析证明在系统中部署单重馈线光纤会使网络的性能有所下降,而相应的补救措施也已被提出。瑞利后向散射是导致系统性能下降的一个关键因素,它会对信号造成干扰并且会产生串扰。研究表明尽管使用不同的技术,瑞利后向散射也是不能完全被消除的,而只能在一定程度上减轻这种不利影响。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
Acknowledgements  9-10
Biographical Sketch  10-11
Dedication  11-17
List of Acronyms  17-20
CHAPTER 1 Introduction  20-34
  1.1 Passive optical access networks  21-25
  1.2 Economic Considerations in PON Development  25-28
    1.2.1 How Much Bandwidth Is Enough?  25-26
    1.2.2 Cost Considerations  26-27
    1.2.3 Power Budget Considerations  27-28
  1.3 Contemporary Works in PON  28-29
  1.4 Contribution in this Dissertation  29-31
  1.5 Outlines of Dissertation  31-34
CHAPTER 2 Study of Passive Optical Access Networks  34-44
  2.1 Time Division Multiplexed Passive Optical Network  35-36
  2.2 Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network  36-37
  2.3 Advantages and Challenges of WDM-PON  37-38
  2.4 Hybrid WDM/TDM-PON  38-40
  2.5 PON architectures based on feeder fiber  40-42
    2.5.1 Dual-feeder fiber WDM-PON arch-tecture  40-41
    2.5.2 Single-feeder fiber WDM-PON architecture  41-42
  2.6 Evolution from TDM-PON to WDM-PON  42-43
  2.7 Summary  43-44
CHAPTER 3 Transmitter Design Considerations in WDM-PON  44-60
  3.1 Advance Modulation formats an overview  44-47
  3.2 Generation of RZ modulated data signal without pulse carving  47-49
  3.3 Proposed intensity modulated transmitter to generate 10-Gbps RZ-OOK data signal  49-54
    3.3.1 Simulation model and experimental setup  49-51
    3.3.2 Transmission performance evaluation  51-54
  3.4 Implementation of the Proposed Transmitter in PON architecture  54-59
    3.4.1 Simulation model and experimental setup for the proposed PON architecture  54-57
    3.4.2 Transmission performance evaluation  57-59
  3.5 Conclusions  59-60
CHAPTER 4 Transmission Influence of Rayleigh Backscattering in WDM-PON  60-86
  4.1 Model of Rayleigh Backscattering in Optical Fiber  60-62
  4.2 Contemporary works to minimize Rayleigh Backscattering in WDM-PON  62-63
  4.3 Mitigation of Rayleigh Backscattering using Single Side Band-Carrier Suppress Modulation Scheme  63-67
  4.4 Rayleigh backscattering minimization in single feeder-fiber WDM-PON architecture  67-74
    4.4.1 Simulation model of the proposed WDM-PON scheme  68-71
    4.4.2 Performance evaluation  71-74
  4.5 Intensity remodulated single feeder fiber WDM-PON architecture  74-84
    4.5.1 Simulation model of the proposed scheme using downstream DQPSK and upstream OOK data signals  75-79
    4.5.2 Performance evaluation  79-84
  4.6 Conclusions  84-86
CHAPTER 5 Power Budget Analysis in Passive Optical Access Networks  86-98
  5.1 Power Losses in Optical Access Network  86-88
  5.2 Loss model for Passive Optical Access Network  88-89
  5.3 Power Budget equation in Passive Optical Access Network  89-90
  5.4 Power Budgets Analysis of PON architectures  90-97
  5.5 Conclusions  97-98
CHAPTER 6 Conclusions and Future Work  98-104
  6.1 Concluding Remarks  98-102
  6.2 Future Work  102-104
References  104-113
Read More  113-114
List of author's publications  114-115

无源光网络的关键技术研究

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