聚焦RoF-WDM-PON融合技术,本文是融合方面论文怎么写跟聚焦有关毕业论文的格式范文.
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随着“宽带中国”战略加速推进、“互联网+”计划深入实施,宽带多媒体业务和视频业务对用户网络带宽提出了更高要求,宽带服务商面临巨大的技术升级压力.作为面向未来无线接入、光纤接入的两大关键技术,RoF技术和WDM-PON技术各具优势,而RoF-WDM-PON技术可以最大程度地融合两者主要优势,满足用户日益增长的高带宽需求,为实现多业务情景下无线网络、光纤网络的有效融合奠定坚实的基础.
近年来,随着LTE网络规模部署,无线网络接入速率实现了数倍提升,而日益匮乏的频谱资源成为限制无线网络持续发展的主要瓶颈.尽管采用载波聚合( CA)技术可以较好地整合现有频谱资源,实现300Mbps左右的接入速率,但随着用户对无线带宽的需求不断增长,频谱短缺势必成为带宽提速的主要壁垒.为了避免在低频区域出现频谱拥塞,利用高频区域30GHz一300GHz范围的毫米波成为较好的选择.
技术融合、业务融合、网络融合是当前通信网络发展的三大主要趋势.RoF（Radio-over-Fiber,光载无线通信）技术有效结合了光纤通信、无线通信两大主流通信技术优势,可以很好地解决毫米波传输损耗问题,被视作未来无线宽带接入的有效解决方案.WDM-PON( Welength Division Multiplexing-Passive Optical Network,波分复用一无源光网络)技术则具有高速率、高带宽、高安全性特点,被视为未来光纤接入的首选方案.
与无线接入相比,光纤接入存在受线缆限制、无法实现随时随地灵活接入等弊端.因此,结合RoF技术和WDM-PON技术,可以实现光纤网络和无线接入网络的有效融合,同时满足未来宽带用户的多业务接入需求,增加接入多样性,为用户提供更多选择.
Ro F技术基本原理
RoF是把微波或射频信号调制到光上,在光纤中进行传输,因此其本质是一种射频拉远技术.但应用于无线宽带接入的RoF技术,却特指把频率为30GHz一300GHz的高频毫米波尤其是60GHz附近的毫米波进行光调制并在光纤中传输,同时要求基站的结构和功能十分简单,而中心站则必须承担信号产生、处理等重要功能.由于理想的RoF系统对各种器件性能要求较高,人们对RoF系统进行了更广泛的定义,通常把较高频率的射频信号经过光调制后在光纤传输的系统也称为RoF系统.
RoF-WDM-PON系统结构
与WDM-PON接入系统相同,RoF-WDM-PON系统仍包括OLT（Optical Line Terminal,光线路终端）、ODN( OpticalDistribution Network,光配线网络)、ONU( Optical NetworkUnit,光节点)等基本组成单元.但在该系统中,OLT涵盖了常规PON（Passive Optical Network,无源光网络）系统中OLT和RoF系统中心站的基本功能.ONU也将常规PON网络的ONU作用与RoF系统基站的部分功能进行合并,可同时提供有线和无线接入服务,实现了接入方式的多样化.
以下行链路为例,对无线宽带接入和光纤宽带接入实现过程进行说明：
在OLT侧,首先对多路基带信号和多路高频毫米波信号分别用不同频率的本振信号进行混频,然后将产生的多路混频信号通过耦合器加载到光调制器上,实现对不同波长光载波的双边带调制.利用光合波器将不同波长的光载波调制信号复用到ODN网络的同一条光纤中进行传输,经过一定传输距离后,利用光分波器进行分解复用,把不同波长的光载波调制信号分配给指定的ONU.
在ONU侧,利用梳状滤波器分离出光载波信号和频率较低的一阶边带（携带基带信号）、频率较高的一阶边带（携带毫米波信号）.其中,频率较低的一阶边带信号经过光电变换后送达光纤接入客户端,频率较高的一阶边带经过光电变换后送达无线接入客户端.而分离出的光载波信号可以重新利用,实现对上行链路基带信号的调制.
RoF-WDM-PON系统关键技术
在RoF-WDM-PON系统中,如何以合理成本产生高频毫米波信号是一项关键技术,对系统整体成本、复杂度有重要影响.与通常的光纤传输系统一样,光纤色散和非线性同样会造成RoF-WDM-PON系统传输性能下降,需要采取合理方法进行抑制和补偿.此外,还必须有效管理各种光电器件固有的非线性失真问题.
毫米波信号产生
在RoF系统中,高频毫米波信号的产生是人们关注的焦点.利用传统的电学方法产生频率高于26GHz的毫米波信号,成本很高,且由于电子瓶颈的存在,很难在电域对高频毫米波信号进行处理.因此,人们将更多兴趣集中于利用光学方法产生高频毫米波信号上.产生光毫米波信号的光学方法大致可以分为三类：光外差、上变频、外调制器的非线性调制.
光外差的方法对于光源线宽有严格限制,且往往需要两个甚至两个以上激光器,系统成本较高.另外,由于需要通过锁相技术或特殊结构激光器来提高参与拍频的两个光波的相干性,系统较为复杂.上变频转换技术则主要受到入射功率、偏振、串扰等问题困扰.
与上述两种方法相比,基于外调制器的非线性调制产生毫米波的方法,系统结构简单成本较低.而且由于参与拍频的两个边带来自同一个激光器,相干性好,因此可以产生高质量、低相位噪声的毫米波信号.
光纤色散抑制
色散是影响RoF-WDM-PON系统传输性能的一个重要因素.与传统基带传输系统相同,色散会引起不同频率成分的光波传输速度不同,即色散致走离效应.而另一方面,色散也显示了与基带传输系统截然不同的特点,可能会导致其产生的毫米波信号功率随传输距离呈周期性的变化,即色散致功率衰落效应.
色散致功率衰落效应可以通过单边带调制和双边带载波抑制、双边带调制结合光滤波等方法来消除.其中单边带调制和双边带载波抑制主要通过设置调制器参数来去除调制信号的一阶边带和载波.利用双边带调制结合光滤波方法,本质是结合光调制器和光滤波器实现单边带调制.
当载波和一阶边带或两个一阶边带都携带数据时,虽然单边带调制和双边带载波抑制调制可以很好地消除色散致功率衰落问题,但色散致码间干扰却使传输距离受限.为了同时解决色散致功率衰落和码间干扰问题,人们提出了新的解决方案,基本思路是针对单边带调制系统,使载波与边带分离,然后只把数据调制到载波.而对于双边带载波抑制调制系统,则使两个边带分离,只把数据调制到其中一个边带上.
非线性补偿与管理
RoF-WDM-PON系统中,非线性效应主要包括光纤中的非线性和器件的非线性,两种效应都会造成系统传输性能下降,需要进行合理补偿与管理.
在WDM系统中,光纤中的非线性效应会造成多路光通道间产生串扰和功率代价.而在RoF-WDM-PON系统中,由于对于功率预算有着更严格的要求,抑制光纤中的非线性效应变得更为重要.对光纤中的非线性通常可以采用适当调制格式、控制输入功率来进行抑制.
RoF-WDM-PON系统中的大部分器件都会引入一定的非线性,其中最主要的是激光二极管、光电二极管、调制器和射频放大器等非线性器件引起的信号失真.对于器件非线性的补偿主要采取预失真处理.预失真系统的原理是先让输入信号通过—个预失真器,再送入非线性器件进行处理,通过调节预失真器参数,使其非线性特性和非线性器件相反,从而使整个系统表现为线性系统.
综上,面对未来日益增长的带宽需求,RoF-WDM-PON技术融合了RoF无线接入与WDM-PON光纤接入的主要优势,为多业务下无线接入网络和光纤接入网络的融合应用打下了良好的技术基础.
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