Оптический передатчик с предварительной компенсацией дисперсии, зависящей от оптического приемника

Оптический передатчик с предварительной компенсацией дисперсии, зависящей от оптического приемника

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области оптической связи и, в частности, к оптическому передатчику с предварительной компенсацией дисперсии, зависящей от оптического приемника.

Уровень техники

Оптические сети доступа могут использоваться для предоставления широкого спектра сервисов, таких как оптоволокно до дома (FTTH), оптоволокно до здания (FTTB), связь с предприятиями, бизнес-связь, и мобильная обратная передача и прямая передача для беспроводной связи четвертого поколения (4G) и следующего поколения. Непрерывный спрос на большие емкости сети и больший охват ставят сложные задачи в существующих и будущих архитектурах оптических сетей доступа. Например, эффект ухудшения передачи по оптоволокну может стать более существенным по мере роста скорости оптической передачи и расстояния оптической передачи. Ухудшение передачи по оптоволокну может включать в себя хроматическую дисперсию (CD), поляризационную дисперсию (PMD), фазовый шум и нелинейные эффекты. Тем не менее CD может представлять собой один из факторов, в наибольшей степени ограничивающих производительность, особенно для высокоскоростных передач на дальние расстояния.

CD может привести к тому, что различные спектральные компоненты (например, длины волн) в оптическом сигнале будут проходить через оптическое волокно с различными скоростями и прибывать на приемник в различные моменты времени (например, с различными задержками), и, таким образом, могут временно расширить оптические импульсы, которые переносят данные, и привести к межсимвольной интерференции. Некоторые системы могут компенсировать CD в оптоволокне, используя другое оптоволокно с дисперсией противоположного знака, но ценой увеличенных потерь, сложности и стоимости. Последние достижения в высокоскоростных аналогово-цифровых преобразователях (АЦП), высокоскоростных цифроаналоговых преобразователях (ЦАП) и в высокопроизводительных цифровых сигнальных процессорах (ЦСП) позволили с помощью ЦСП в цифровом виде компенсировать ухудшения в оптоволокне.

Эффект дисперсии, возникающий в оптическом сигнале при прохождении через данную оптоволоконную линию связи, можно компенсировать с помощью предварительной компенсации дисперсии на передатчике на величину, которая номинально является противоположной дисперсии оптоволоконной линии связи. Тем не менее в обычных оптических сетях доступа передатчик в оптическом линейном терминале (OLT) может отправлять сигнальные блоки с временным уплотнением каналов (TDM) на несколько оптических сетевых блоков (ONU), которые могут быть расположены на разных расстояниях от OLT. Таким образом, TDM-блоки, которые предназначены для различных ONU, могут быть подвержены воздействию различной дисперсии в оптоволокне, и, таким образом, OLT может не использовать ту же предварительную компенсацию дисперсии оптоволокна для всех TDM-блоков. Кроме того, на ONU может обычным образом применяться приемниках прямое детектирование (DD), таким образом, для передатчика OLT может требоваться схема предварительной компенсации дисперсии, специфичной для приемника, которая пригодна для DD-приемников.

Раскрытие сущности изобретения

В одном варианте осуществления раскрытие включает в себя устройство, содержащее модуль цифровой обработки сигналов (ЦОС), выполненный с возможностью выполнять предварительную компенсацию дисперсии в оптоволокне на последовательности цифровых сигналов, исходя из величины дисперсии, чтобы получить предварительно компенсированный сигнал, причем величина дисперсии связана с удаленным оптическим приемником, несколько ЦАП, соединенных с модулем ЦОС и выполненных с возможностью преобразовывать предварительно компенсированный сигнал в аналоговые электрические сигналы, и внешний интерфейс, соединенный с ЦАП и выполненный с возможностью преобразовывать аналоговые электрические сигналы в первый оптический сигнал, добавляя постоянное оптическое электрическое (Е)-поле к первому оптическому сигналу, чтобы получить второй оптический сигнал, и передавать второй оптический сигнал на удаленный оптический приемник.

В другом варианте осуществления раскрытие включает в себя способ, предназначенный для использования в устройстве оптической связи, содержащий следующее: осуществляют предварительную компенсацию первой последовательности цифровых сигналов для первого удаленного оптического приемника в соответствии с первым значением CD, связанным с первым удаленным оптическим приемником, чтобы получить первый предварительно компенсированный цифровой сигнал, осуществляют предварительную компенсацию второй последовательности цифровых сигналов, предназначенных для второго удаленного оптического приемника, в соответствии со вторым значением CD, связанным о вторым удаленным оптическим приемником, чтобы получить второй предварительно компенсированный цифровой сигнал, вырабатывают предварительно компенсированный оптический сигнал из первого предварительно компенсированного сигнала и второго предварительно компенсированного сигнала, используя оптическую схему модуляции по яркости, и передают предварительно компенсированный оптический сигнал на первый удаленный оптический приемник и второй удаленный оптический приемник по оптической сети.

В еще одном варианте осуществления раскрытие включает в себя способ, предназначенный для использования в устройстве оптической связи, содержащий следующее: принимают оптический сигнал, который был предварительно компенсирован, исходя из CD, связанной с устройством, преобразуют оптический сигнал в электрические сигналы и восстанавливают сигнальный блок из электрических сигналов, причем электрические сигналы содержат защитный интервал (GI) перед сигналом, и при этом GI основан на CD и по меньшей мере на одном другом значении CD, связанном с другим устройством.

Эти и другие признаки станут более понятными из последующего подробного описания, взятого в сочетании с сопровождающими чертежами и формулой изобретения.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания этого изобретения теперь обратимся к следующему краткому описанию, взятому в сочетании с сопровождающими чертежами и подробным описанием, где одинаковые ссылочные позиции представляют одинаковые детали.

На фиг. 1 показана принципиальная схема пассивной оптической сети (PON) в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 2 показана принципиальная схема варианта осуществления оптического передатчика.

На фиг. 3 показана принципиальная схема варианта осуществления трансивера.

На фиг. 4 приведена блок-схема варианта осуществления способа выполнения предварительной компенсации электронной дисперсии (pre-EDC).

На фиг. 5 приведена блок-схема другого варианта осуществления способа pre-EDC.

На фиг. 6 приведена блок-схема варианта осуществления способа обработки оптического сигнала с предварительно компенсированной дисперсией в оптоволокне.

На фиг. 7А показан вариант осуществления графика сигнального созвездия передатчика для сигнала с 4-уровневой импульсно-амплитудной модуляцией (4-PAM) без pre-EDC со скоростью 40 гигабит в секунду (Гб/с).

На фиг. 7В показан вариант осуществления глазковой диаграммы приемника для 40 Гб/с 4-PAM сигнала без pre-EDC.

На фиг. 8А показан вариант осуществления графика сигнального созвездия передатчика для 40 Гб/с 4-PAM сигнала с pre-EDC.

На фиг. 8В показан вариант осуществления глазковой диаграммы приемника для 40 Гб/с 4-PAM сигнала с pre-EDC.

На фиг. 9А показан вариант осуществления графика сигнального созвездия передатчика для 40 Гб/с сигнала с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов (ODFM) без pre-EDC.

На фиг. 9В показан вариант осуществления графика спектра приемника для 40 Гб/с сигнала с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов (ODFM) без pre-EDC.

На фиг. 9С показан вариант осуществления графика сигнального созвездия поднесущей приемника для 40 Гб/с ODFM сигнала без pre-EDC.

На фиг. 10А показан вариант осуществления графика сигнального созвездия передатчика для 40 Гб/с ODFM сигнала с pre-EDC.

На фиг. 10В показан вариант осуществления графика спектра приемника для 40 Гб/с ODFM сигнала с pre-EDC.

На фиг. 10С показан вариант осуществления графика сигнального созвездия поднесущей приемника для 40 Гб/с ODFM сигнала с pre-EDC.

Осуществление изобретения

Прежде всего следует понимать, что хотя ниже приведены иллюстративные реализации одного или нескольких вариантов осуществления, описанные системы и/или способы могут быть реализованы с использованием множества технологий, как известных в настоящее время, так и существующих. Описание не следует ограничивать иллюстративными реализациями, чертежами и технологиями, показанными ниже, включая примеры конструкций и реализаций, показанных и описанных в этом документе, но его можно модифицировать в рамках объема прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

Один подход к обеспечению высокоскоростного оптического доступа с широким охватом может быть основан на когерентных решениях. Когерентные решения могут обеспечить более высокую чувствительность по мощности и избирательность по частоте, и, таким образом, они могут обеспечить более высокую скорость передачи данных, вплоть до максимальной досягаемости, и поддерживать большее число конечных пользователей в оптической сети доступа, чем некогерентные решения. Когерентные решения могут включать в себя информацию об амплитуде и фазе, в то время как некогерентные решения могут включать в себя информацию об амплитуде, но не информацию о фазе. В когерентном решении когерентный OLT может кодировать данные для различных ONU с различными форматами модуляции, такими как двоичная фазовая манипуляция (BPSK), квадратурная фазовая манипуляция (QPSK), 16-позиционная квадратурная амплитудная модуляция (16-QAM) или форматами модуляции более высокого порядка, и может использовать мультиплексирование с поляризационным разделением (PDM) для достижения максимальной скорости передачи данных для каждого ONU. Когерентный ONU может использовать технологии цифровой обработки сигналов для обработки принятых сигналов, например, выполняя выравнивание, чтобы устранить дисперсию в оптоволокне, и когерентное детектирование, чтобы восстановить исходные переданные данные из принятых сигналов. Некоторые из технологий цифровой обработки сигналов могут основываться на выравнивании на основе данных, слепом выравнивании или адаптивном выравнивании. Пример когерентного решения описан в документе Ф. Васондио и др. "Гибкие TDMA-сети доступа на основе программно определенных когерентных приёмопередатчиках в пакетно-монопольном режиме", Европейская конференция по оптической связи (ECOC) 2013, который включен в этот документ посредством ссылки. Чтобы когерентно детектировать принятый оптический сигнал, когерентный приемник может использовать локальный осциллятор, настроенный на фазу передатчика, сбалансированные детекторы, высокоскоростные АЦП и процессоры цифровой обработки сигналов для устранения искажений в канале в электрической области и в цифровой области. Таким образом, когерентные приемники могут быть сложными и дорогими. Кроме того, существующие в настоящее время ONU могут быть построены для обычного прямого детектирования (DD) (например, без восстановления фазы) и, таким образом, могут не быть оборудованы для выполнения когерентного детектирования.

В этом документе описаны механизмы для выполнения предварительной компенсации электронной дисперсии (pre-EDC) в оптическом передатчике в соответствии со специфичной для приемника или зависящей от линии связи дисперсией в оптоволокне. Описанные технологии предварительной компенсации электронной дисперсии (pre-EDC) могут работать на электрических (Е)-полях передаваемого сигнала и могут быть пригодными для сигналов с любым форматом модуляции, таким как амплитудная манипуляция (OOK), n-уровневая PAM (n-PAM), ODFM, дискретный многотональный (DMT), дуобинарный, относительная фазовая манипуляция (DPSK), дифференциальная квадратурная фазовая манипуляция (DQPSK) или другие форматы модуляции, пригодные для DD. В одном варианте осуществления OLT может определять величину дисперсии в оптоволокне для каждого подключенного ONU и может выполнять предварительную компенсацию каждого нисходящего сигнала (DS) до передачи, чтобы учесть эффект дисперсии в оптоволокне между OLT и ONU, который должен принять DS сигнал, так что ONU может принять DS сигнал с близким к нулю эффектом дисперсии в оптоволокне, где DS сигнал может относиться к направлению передачи от OLT на ONU. Чтобы упростить предварительную компенсацию дисперсии различных сигнальных блоков или различных сегментов, предназначенных для разных ONU, OLT может вставлять защитные интервалы (GI) между сигнальными блоками, предназначенными для различных ONU. Так как предварительную компенсацию электронной дисперсии (pre-EDC) выполняют в оптическом передатчике, то описанные технологии предварительной компенсации электронной дисперсии (pre-EDC) могут быть совместимыми с любым типом оптических приемников, таких как обычные DD-приемники и когерентные приемники. В одном варианте осуществления OLT может использовать оптический передатчик на интерферометрах Маха-Цендера (MZI), содержащий ветвь DC несущей, расположенную параллельно синфазному/квадратурно-фазовому (I/Q) модулятору, чтобы повысить энергетическую эффективность передатчика, снизить потери мощности, связанные с модуляцией и сделать возможной использование ЦАП и ЦОС с меньшим разрешением. Например, сигнал с предварительно компенсированной дисперсией в оптоволокне может быть разделен на постоянную составляющую (DC) и непостоянную предварительно компенсированную составляющую сигнала, где непостоянная предварительно компенсированная составляющая сигнала может быть оптически модулирована посредством I/Q модулятора, а DC компонента может быть оптически добавлена посредством ветви DC несущей, чтобы воспроизвести требуемый предварительно компенсированный сигнал. Кроме того, OLT может применять автоматическое управление смещением, чтобы упростить использование модулятора. Описанные варианты осуществления могут обеспечить высокоскоростной (например, более 10 гигабит в секунду (Гб/с)) оптический доступ с широким охватом (например, до 100 км) с близким к нулю энергетическим проигрышем, обусловленным дисперсией, и может позволить ONU повторно использовать существующие ресурсы (например, без внесения модификаций в архитектуры приемников ONU) или сделать возможной его обновление с минимальными модификациями. Следует отметить, что в настоящем описании могут быть описаны варианты осуществления в контексте OLT, но раскрытые варианты осуществления могут быть применимы к передатчикам в ONU или в любых других оптических устройствах связи.

На фиг. 1 показана принципиальная схема PON 100 в соответствии с вариантом осуществления изобретения. PON 100 может содержать OLT 110, несколько ONU 120 (например, ONU₁, ONU₂, ONU_N) и ODN 130, который может быть соединен с OLT 110 и ONU120. PON 100 может представлять собой сеть связи, которая не требует каких-либо активных компонентов для распределения данных между OLT 110 и ONU 120. Вместо этого PON 100 может использовать пассивные оптические компоненты в ODN 130, чтобы распределять данные между OLT 110 и ONU 120. PON 100 может представлять собой систему доступа следующего поколения (NGA), такую как 10 гигабитная PON (XGPON), у которой нисходящая полоса пропускания может составлять около 10 гигабит, а восходящая полоса пропускания - по меньшей мере 2,5 гигабит. Как вариант, PON 100 может представлять собой сеть на основе Ethernet, такую как пассивная оптическая сеть Ethernet (EPON), 10 гигабитная EPON (10GEPON), PON с асинхронным режимом передачи (APON), широкополосная PON (BPON), GPON или PON с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM) (WPON).

OLT 110 может представлять собой любое устройство, выполненное с возможностью осуществлять связь с ONU 120 и другой базовой сетью (например, Интернет). В частности, OLT 110 может выступать в качестве промежуточного звена между базовой сетью и ONU 120. Например, OLT 110 может пересылать данные, принятые из базовой сети, на ONU 120, а также пересылать данные, принятые от ONU 120, в базовую сеть. Хотя специфическая конфигурация OLT 110 может меняться в зависимости от типа PON 100, OLT 110 может содержать оптический передатчик и оптический приемник. Если базовая сеть использует сетевой протокол, такой как Ethernet или синхронные оптические сети/синхронную цифровую иерархию (SONET/SDH), отличающийся от протокола PON, используемого в PON 100, то OLT 110 может содержать преобразователь, который может преобразовывать сетевой протокол в протокол PON. Преобразователь OLT 110 также может преобразовывать протокол PON в сетевой протокол. OLT 110 может быть расположен в центральном месте, например, на центральной станции, но также может быть расположен и в других местах.

ODN 130 может представлять собой систему распределения данных. Например, ODN 130 может содержать фидерное оптоволокно 131, несколько распределительных оптических волокон 132, 133 и 134 и сплиттер 135, который соединяет фидерное оптоволокно 131 с распределительными оптическими волокнами 132, 133 и 134. Фидерное оптическое волокно 131 и распределительные оптические волокна 132, 133 и 134 могут представлять собой любые оптоволоконные кабели, по которым передают оптические сигналы, несущие данные, между OLT 110 и ONU 120. Сплиттер 135 может представлять собой оптический ответвитель (например, направленный ответвитель или многомодовый интерференционный (MMI) ответвитель), выполненный с возможностью разделять световой сигнал на одну или несколько частей, каждую из которых передают по одному из распределительных оптических волокон 132, 133 и 134. ODN 130 может также содержать другие распределители, ответвители и другое оборудование (не показано). Как показано на фиг. 1, ODN 130 может проходить между OLT 110 и ONU 120 посредством трех оптических линий передачи 161, 162 и 163. Например, оптическая линия 161 передачи может передавать оптические сигналы от OLT 110 на ONU 120 по фидерному оптоволокну 131 и распределительному оптоволокну 132, оптическая линия 162 передачи может передавать оптические сигналы от OLT 110 на ONU 120 по фидерному оптоволокну 131 и распределительному оптоволокну 133, а оптическая линия 163 передачи может передавать оптические сигналы от OLT 110 на ONU 120 по фидерному оптоволокну 131 и распределительному оптоволокну 134. Следует отметить, что ODN 130 может быть устроена, как показано на фиг. 1, или может иметь любое другое подходящее устройство.

ONU 120 могут представлять собой любые устройства, выполненные с возможностью осуществлять связь с OLT 110 и абонентом или конечным пользователем. В частности, ONU 120 может выступать в качестве промежуточного звена между OLT 110 и абонентом. Например, ONU 120 могут пересылать данные, полученные от OLT110, абоненту, а также пересылать данные, полученные от абонента, на OLT 110. Хотя специфическая конфигурация ONU 120 может меняться в зависимости от типа PON 100, в варианте осуществления ONU 120 могут содержать оптический передатчик, выполненный с возможностью отправлять оптические сигналы на OLT 110, и оптический приемник, выполненный с возможностью принимать оптические сигналы от OLT 110. Кроме того, ONU 120 могут содержать преобразователь, который преобразовывает оптический сигнал в электрические сигналы для абонента, такие как сигналы протокола Ethernet или протокола режима асинхронной передачи (АТМ), и второй передатчик и/или приемник, который может отправлять и/или принимать электрические сигналы на абонентское устройство и от него. ONU 120 могут быть расположены в распределенных местах, например, на территории абонента, но также могут быть расположены и в других местах.

Каждая из оптических линий 161, 162 и 163 передачи может обладать эффектом дисперсии в оптоволокне из-за использования оптических волокон 131, 132, 133 и 134 в качестве среды передачи, а также обеспечивать различные скорости распространения различных компонент сигнала по оптическим волокнам 131, 132, 133 и 134. Например, OLT 110 может передавать на ONU 120 световой сигнал, содержащий несколько световых импульсов, каждый из которых несет символ данных. Когда световой сигнал распространяется по оптическим линиям 161, 162 и 163 передачи, эффект CD может привести к тому, что световые импульсы будут распределены по времени (например, эффект уширения импульса), и, таким образом, ONU 120 может принимать смежные накладывающиеся световые импульсы или соседние символы данных, интерферирующие (например, ISI или вызванная хроматической дисперсией (CD) интерференция) друг с другом. В силу этого, ONU 120 может быть не способен восстановить исходные данные без ошибки или может вовсе не восстановить исходные данные, если межсимвольная интерференция (ISI) является существенной. Чтобы обратить или устранить эффект CD, эффект CD может быть компенсирован или устранен на приемнике ONU 120 или предварительно компенсирован на передатчике OLT 110. Тем не менее многие из имеющихся на сегодняшний день ONU могут использовать архитектуру обычного DD приемника, чтобы снизить стоимость и сложность, таким образом, они могут не быть оснащены архитектурой когерентного приемника для выполнения компенсации CD. Таким образом, встраивание предварительной компенсации CD в передатчик OLT 110 может быть более подходящим или более экономичным решением, позволяющим избежать увеличения стоимости и сложности многих приемников ONU 120. Следует отметить, что эффект CD может увеличиваться с ростом длины оптоволокна, а также скорости передачи данных (например, бодовой скорости).

Каждая из оптических линий 161, 162, 163 передачи может обладать различным эффектом CD из-за различной длины прохождения оптоволокна, и, таким образом, каждый ONU 120 может принимать различный эффект CD. Один подход к предварительной компенсации DS сигналов может заключаться в том, чтобы учитывать эффект CD в соответствии с приемниками (например, являющимися пунктом назначения ONU 120) DS сигналов. Например, оптическая линия 161, 162 или 163 передачи может обладать величиной CD, обозначенной через D₁, D₂ или D₃ соответственно. Таким образом, OLT 110 может предварительно компенсировать сигнал передачи с CD величиной D₁, если сигнал передачи предназначен для ONU 120 (например, ONU₁), подключенного к OLT 110 через оптическую линию 161 передачи. Аналогично, OLT 110 может выполнить предварительную компенсацию сигнала передачи с CD величиной D₂, если сигнал передачи предназначен для ONU 120 (например, ONU₂), подключенного к OLT 110 через оптическую линию 162 передачи, и OLT 110 может предварительно компенсировать сигнал передачи с CD величиной D₃, если сигнал передачи предназначен для ONU 120 (например, ONU₃), подключенного к OLT 110 через оптическую линию 163 передачи. В этой связи каждый ONU 120 может принимать DS сигналы от OLT 110 с минимальным эффектом CD или с близким к нулю эффектом CD. Таким образом, ONU 120 могут использовать архитектуру обычного DD приемника без модификаций.

OLT 110 может получать величину CD в оптических линиях 161, 162 и 163 передачи посредством нескольких механизмов. Например, эффект CD можно измерить посредством тестового оборудования во время начальной настройки или установки ONU 120, при этом тестовое оборудование может отправлять тестовый сигнал на ONU 120 и измерять задержку возвращаемого сигнала. В качестве альтернативы, OLT 110 может измерять величину CD, когда ONU 120 присоединяется к сети во время фазы обнаружения сети, посредством итеративной настройки величины CD для предварительной компенсации и определения оптимальной оценки величины CD.

OLT 110 может выполнять динамическое выделение полосы частот, чтобы выделить ONU 120 полосы частот восходящей (US) передачи и полосы частот DS передачи, US может относиться к направлению передачи от ONU 120 на OLT 110. В одном варианте осуществления OLT 110 может использовать схему множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) для DS передачи. В схеме TDMA DS-канал или полоса частот передачи может быть разделена между ONU 120 путем разделения DS-канала на несколько временных слотов 141, 42, 143, 144, 145 и 146, каждый из которых предназначен для одного из ONU 120. Например, временные слоты 141 и 145 могут быть предназначены для первого ONU 120 (например, ONU₁), временные слоты 142 и 144 могут быть предназначены для второго ONU 120 (например, ONU₂), а временные слоты 143 и 146 могут быть предназначены для третьего ONU 120 (например, ONU_N). Каждый ONU 120 может детектировать, декодировать и деинкапсулировать DS-данные OLT 110 и может отфильтровывать пакеты данных, которые не предназначены для ONU 120 или клиентов пользователя ONU 120. Следует отметить, что OLT 110 может использовать другую схему доступа отдельно или в сочетании со схемой TDMA, чтобы осуществлять связь с ONU 120.

В дополнение к предварительной компенсации DS-сигналов, чтобы учесть дисперсию в оптоволокне, OLT 110 может вставлять GI 150 между временными слотами 141-146, чтобы снизить вызванную CD интерференцию между смежными сигнальными блоками, где GI 150 могут быть больше, чем длительность вызванного CD уширения импульса ΔT_CD. Например, период символа может быть обозначен через T_s, и его можно определить через скорость передачи данных или бодовую скорость, а вызванная CD интерференция может привести к увеличению периода символа, T_CD, который больше T_S, при этом длительность вызванного CD уширения импульса можно определить как разность между T_CD и T_S (например, ΔT_CD = T_CD-T_S).

OLT 110 может вставлять GI 150, имеющие различную продолжительность, между соседними временными слотами 141-146 в соответствии с ONU 120, которым выделены соседние временные слоты. Например, каждый GI 150 может быть сконфигурирован так, чтобы иметь величину больше, чем примерно 50 процентов (%) от суммы длительностей уширения импульсов ONU 120, которым выделены смежные временные слоты, как показано ниже:

, (1)

где может обозначать длительность уширения импульса для первого ONU 120, соответствующего временному слоту i, а может обозначать длительность уширения импульса для первого ONU 120, соответствующего временному слоту i+1, следующему сразу за временным слотом i.

Как вариант, все GI 150 могут быть сконфигурированы так, чтобы иметь одну и ту же продолжительность, которая больше, чем среднее значение длительности уширения импульсов для всех ONU 120, как показано ниже:

. (2)

Кроме того, OLT может задавать продолжительность интервалов GI 150 так, чтобы они были кратны периоду символов данных (например, m×T_s, где m – целое число), так что схемы восстановления синхронизации ONU 120 могут оставаться схемами фазовой синхронизации после приема GI 150.

В некоторых вариантах осуществления PON 100 может быть соединена с коаксиальной сетью, образуя гибридную сеть доступа, такую как сеть Ethernet PON over Coaxial (EPoC). В гибридной сети доступа терминал коаксиальной линии (CLT) может выступать в качестве промежуточного звена между OLT 110 и блоками коаксиальной сети (CNU), которые подключены к коаксиальной сети. CLT может пересылать данные, полученные от OLT 110, на CNU, а также пересылать данные, полученные от CNU, на OLT 110. OLT 110 может выделять CLT полосы частот US-передачи и DS-передачи с использованием по существу таких же механизмов планирования, что и при выделении для ONU 120. Кроме того, OLT 110 при передаче DS-сигналов на CLT может использовать аналогичные механизмы предварительной компенсации дисперсии в оптоволокне.

На фиг. 2 приведена принципиальная схема варианта осуществления оптического передатчика 200, который может использоваться OLT, таким как OLT 110, ONU, таким как ONU 120, CLT в сети EPoC или в любом другом устройстве оптической связи. Передатчик 200 может быть использован для модуляции и передачи данных в виде оптических сигналов, а также для предварительной компенсации дисперсии в оптоволокне до передачи оптических сигналов. Передатчик 200 может содержать блок 210 ЦОС, два ЦАП 220, два электрических усилителя 230 (показанных как AMP), лазер 240, участок 250 оптической модуляции, а оптический усилитель 280 можно назвать внешним интерфейсом.

Блок 210 ЦОС может быть выполнен с возможностью выполнять цифровую обработку сигналов, и может содержать один или несколько цифровых сигнальных процессоров и/или другие логические схемы. Передатчик 200 может принимать входящий поток данных от источника данных или блока генерации данных (не показан). Блок 210 ЦОС может отображать информационные биты данных на символы данных в соответствии с предварительно заданной схемой модуляции (например, OOK, n-PAM, DMT, дуобинарный код, DPSK, DQPSK), чтобы создавать Е-поля, пригодные для оптической модуляции и передачи, а также может предварительно компенсировать Е-поля, чтобы получить предварительно компенсированные сигналы, как более полно описано ниже. Так как предварительную компенсацию дисперсии в оптоволокне осуществляют в электрической области, то предварительную компенсацию дисперсии в оптоволокне можно назвать pre-EDC. Блок 210 ЦОС может осуществлять pre-EDC в соответствии с эффектом дисперсии в оптоволокне, который зависит или специфичен для приемника входного потока данных или оптического приемника пункта назначения, как более полно описано ниже. Следует отметить, что предварительно компенсированные сигналы могут содержать реальную компоненту и мнимую компоненту.

ЦАП 220 могут быть соединены с блоком 210 ЦОС и могут преобразовывать сигналы с предварительно компенсированной дисперсией в оптоволокне в аналоговые электрические сигналы 231 и 232. Например, первый ЦАП 220 может преобразовывать реальную компоненту в электрический сигнал 231, а второй ЦАП 220 может преобразовывать мнимую компоненту в электрический сигнал 232. Электрические усилители 230 могут быть расположены между ЦАП 220 и участком 250 оптической модуляции и могут быть выполнены с возможностью усиливать аналоговые электрические сигналы, чтобы получить подходящие уровни напряжения для приведения в действие участка 250 оптической модуляции.

Участок 250 оптической модуляции может быть соединен с лазером 240. Лазер 240 может представлять собой источник света, выполненный с возможностью производить световой сигнал, который имеет по существу постоянную амплитуду, частоту и фазу. Участок 250 оптической модуляции может быть выполнен с возможностью модулировать световой сигнал в соответствии с сигналами напряжения. Например, световой сигнал можно назвать оптической несущей, которая несет сигналы напряжения, преобразованные из информационных битов данных.

Участок 250 оптической модуляции может содержать структуру MZI, содержащую верхнее плечо 251 интерферометра, нижнее плечо 252 интерферометра, первый оптический сплиттер 253 и первый оптический сумматор 254. Участок 250 оптической модуляции может быть выполнен с возможностью принимать световой сигнал от лазера 240. Первый оптический сплиттер 253 может представлять собой направленный ответвитель, MMI или делитель мощности, выполненный с возможностью разделять световой сигнал на первую часть и вторую часть, причем первая часть может распространяться по верхнему плечу 251 интерферометра, а вторая часть может распространяться по нижнему плечу 252 интерферометра. Первый оптический сумматор 254 может быть по существу аналогичным первому оптическому сплиттеру 253, но может быть выполнен с возможностью объединять оптические сигналы вместо разделения оптических сигналов.

Участок 250 оптической модуляции может также содержать I/Q модулятор 260, соединенный с верхним плечом 251 интерферометра. I/Q модулятор 260 может содержать структуру вложенного модулятора Маха-Цендера (MZM), аналогичную стандартному I/Q модулятору. Например, I/Q модулятор 260 может содержать второй оптический сплиттер 263, I-ветвь 261, Q-ветвь 262, второй оптический сумматор 264 и MZM 265 и 266. I-ветвь 261 и Q-ветвь 262 могут быть расположены параллельно друг другу и между вторым оптическим сплиттером 263 и вторым оптическим сумматором 264. MZM 265 может быть соединен с I-ветвью 261, а MZM 266 может быть соединен с Q-ветвью 262. Второй оптический сплиттер 263 и второй оптический сумматор 264 могут быть по существу аналогичными первому оптическому сплиттеру 253 и первому оптическому сумматору 254 соответственно.

I/Q модулятор 260 может быть выполнен с возможностью принимать первую часть светового сигнала, генерируемого лазером 240. Второй оптический сплиттер 263 может быть выполнен с возможностью разделять первую часть светового сигнала на две примерно равные части (например, в соотношении 50:50), третью часть и четвертую часть, где третья часть может проходить по I-ветви 261, а четвертая часть может проходить по Q-ветви 262.

MZM 265 может содержать пару плеч 271 интерферометра, расположенных между третьим оптическим сплиттером 273, аналогичным первому оптическому сплиттеру 253, и третьим оптическим сумматором 274, аналогичным первому оптическому сумматору 254. MZM 265 может быть выполнен с возможностью модулировать третью часть светового сигнала в соответствии с электрическим сигналом 231, чтобы получить I-компоненту. Например, третий оптический сплиттер 273 может разделять третью часть светового сигнала на две примерно равные части, каждая из которых проходит по оптическому пути, обеспечиваемому одним из плеч 271 интерферометра. Электрический сигнал 231 может быть подан на первое плечо 271 интерферометра (например, через электрод (не показан)), чтобы вызвать изменения фазы (например, фазовую модуляцию) в первом плече 271 интерферометра. Объединяя оптические пути плеч 271 и 272 интерферометра, MZM 265 может преобразовывать фазовую модуляцию в модуляцию интенсивности, при этом оптическая мощность на выходе MZM 265 может меняться в соответствии с электрическим сигналом 231.

MZM 266 может иметь такую же структуру, что и MZM 265, и может быть выполнен с возможностью модулировать четвертую часть светового сигнала в соответствии с электрическим сигналом 232, чтобы получить Q-компоненту, используя такие же механизмы модуляции интенсивности, как и в MZM 265.

I/Q модулятор 260 также может содержать первый фазорегулятор 267, соединенный с Q-ветвью 262, чтобы обеспечить сдвиг по фазе или задержку примерно на π/2 радиан между I-ветвью 261 и Q-ветвью 262. Второй оптический сумматор 264 может быть выполнен с возможностью объединять I и Q компоненты для получения I/Q модулированного оптического сигнала.

Участок 250 оптической модуляции также может содержать второй фазорегулятор 257, соединенный со вторым плечом 252 интерферометра и выполненный с возможностью смещать второе плечо 252 интерферометра так, чтобы второе плечо 252 интерферометра могло иметь нулевую фазу относительно I-ветви 261. Второе плечо 252 интерферометра может быть использовано для обеспечения DC-смещения для I/Q модулятора 260 путем настройки второго фазорегулятора 257. Таким образом, нижнее плечо 252 интерферометра можно назвать плечом DC-несущей, а второй фазорегулятор 257 можно назвать DC-элементом.

Предварительно компенсированные сигналы или Е-поля, сгенерированные блоком 210 ЦОС, могут содержать DC-компоненту (например, ненулевое среднее значение), как более полно описано ниже. Чтобы минимизировать разрешение ЦАП 220 и повысить энергетический кпд участка 250 оптической модуляции, блок 210 ЦОС может быть выполнен с возможностью удалять или отделять DC-компоненту из предварительно компенсированного сигнала, чтобы получить непостоянную предварительно компенсированную компоненту сигнала с меньшим диапазоном сигнала. I/Q модулятор может модулировать непостоянную предварительно компенсированную компоненту сигнала, а второе плечо 252 интерферометра может быть выполнено с возможностью обеспечивать постоянное Е-поле (например, эквивалентное по величине DC-компоненте), которое можно оптически добавить посредством первого оптического сумматора 254.

Передатчик 200 также может содержать оптический усилитель 280, соединенный с первым оптическим сумматором 254 и выполненный с возможностью обеспечивать подходящее усиление оптического сигнала для передачи по оптической сети, такой как PON 100.

Чтобы минимизировать потери мощности на передатчике 200, первый оптический сплиттер 253 может быть выполнен с возможностью обеспечить такое соотношение разделения мощности между первым плечом 251 интерферометра и вторым плечом 252 интерферометра, чтобы полный размах перепада