一种高速低成本PON实现方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及光接入网技术领域，具体涉及一种高速低成本PON实现方法、设备及系统。

背景技术

智能手机、平板电脑和便携式设备的普及使得家庭互联网流量的持续增长。当前和未来的繁重业务数据通常需要更大的宽带接入。未来光接入通信的一些技术已经被广泛研究，但最主要的挑战是设计低成本光电器件以达到更高的传输速率。

国际电信联盟(ITU)提出的高速无源光网络(HSP)指定下行链路采用50Gb/s的速率，上行建议采用12.5、25或50Gb/s的速率。光调制信号通过标准单模光纤(SSMF)进行双向传输，在同一PON系统上连接的最远用户和最近用户之间的最大光纤长度差为20公里。

然而，由于PON所面临的两个较大的问题1)采用低成本光组件带来的带宽限制，2)由于啁啾、噪声和色散带来的光学损伤。因此，光传输信号经历码间串扰(ISIs)及信道失真极大的降低了系统性能。采用数字信号处理(DSP)可以用来降低ISIs，帮助高速PON系统在50Gb/s的速率下获得高的光功率预算(>29dB)。但该解决方案的实现和处理复杂，功耗和成本很高。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明第一方面提供一种高速低成本PON实现方法，其可以达到降低系统功耗及成本的目的，并免去了自适应滤波器带来的延时问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种高速低成本PON实现方法，该方法包括以下步骤：

基于接收的握手数据包，确定最低误码率下对应的FIR滤波器所有的抽头系数；

利用配置好所有抽头系数的FIR滤波器接收正常的数据包进行通信。

一些实施例中，所述基于接收的握手数据包，确定最低误码率下对应的FIR滤波器所有的抽头系数，包括：

将FIR滤波器成对的中心抽头外的所有抽头系数初始化为0；

基于接收的握手数据包，调节中心抽头的抽头系数，计算对应的误码率大小，并以最低误码率对应的抽头系数作为中心抽头的最终抽头系数；

对位于已确定最终抽头系数的一对抽头的相邻两侧的抽头，再次通过最低误码率确定最终抽头系数，直到FIR滤波器所有的抽头系数配置完毕。

一些实施例中，所述基于接收的握手数据包，调节中心抽头的抽头系数，计算对应的误码率大小，并以最低误码率对应的抽头系数作为中心抽头的最终抽头系数，包括：

在设定的抽头系数区域内，以设定步长从初始值开始进行遍历，并对每一个配置数据计算其对应误码率；

确定最低误码率以及其对应的抽头系数大小，作为中心抽头的最终抽头系数。

一些实施例中，所述抽头系数区域为[-63,63]，所述步长为2。

本发明第二方面提供了一种高速低成本PON设备，其可以达到降低系统功耗及成本的目的，并免去了自适应滤波器带来的延时问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种高速低成本PON设备，包括接收端单元，所述接收端单元包括：

FIR滤波器，其包括配置状态和通信状态，当处于配置状态时，用于接收发送端的握手数据包；

误码计算模块，其基于接收的握手数据包，计算所述FIR滤波器在各个抽头系数下的误码率；

抽头系数设定模块，其用于将所有抽头的抽头系数配置为最低误码率下对应的抽头系数；

且当所述FIR滤波器处于通信状态时，所述FIR滤波器基于配置后的抽头系数接收发送端正常的数据包进行通信。

一些实施例中，所述抽头系数设定模块用于将所有抽头的抽头系数配置为最低误码率下对应的抽头系数，包括：

将FIR滤波器成对的中心抽头外的所有抽头系数初始化为0；

基于接收的握手数据包，调节中心抽头的抽头系数，并基于所述误码计算模块计算的对应的误码率大小，以最低误码率对应的抽头系数作为中心抽头的最终抽头系数；

对位于已确定最终抽头系数的一对抽头的相邻两侧的抽头，再次通过最低误码率确定最终抽头系数，直到FIR滤波器所有的抽头系数配置完毕。

一些实施例中，所述抽头系数设定模块基于接收的握手数据包，调节中心抽头的抽头系数，计算对应的误码率大小，并以最低误码率对应的抽头系数作为中心抽头的最终抽头系数，包括：

在设定的抽头系数区域内，以设定步长从初始值开始进行遍历，并记录对每一个配置数据下所述误码计算模块计算的对应误码率；

确定最低误码率以及其对应的抽头系数大小，作为中心抽头的最终抽头系数。

一些实施例中，还包括：

半导体光放大器SOA，其用于对输入至所述FIR滤波器的光信号进行放大。

一些实施例中，还包括：

平衡光电探测器APD，其用于对所述SOA放大后的光信号进行光电转换，并输入至所述FIR滤波器。

本发明第三方面提供了一种高速低成本PON系统，其可以达到降低系统功耗及成本的目的，并免去了自适应滤波器带来的延时问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种高速低成本PON系统，包括发送端单元、光分配网络单元和接收端单元；

所述发送端单元用于将调制后的光信号通过所述光分配网络单元输出至所述接收端单元；

所述接收端单元包括：

FIR滤波器，其包括配置状态和通信状态，当处于配置状态时，用于接收发送端的握手数据包；

误码计算模块，其基于接收的握手数据包，计算所述FIR滤波器在各个抽头系数下的误码率；

抽头系数设定模块，其用于将所有抽头的抽头系数配置为最低误码率下对应的抽头系数；

且当所述FIR滤波器处于通信状态时，所述FIR滤波器基于配置后的抽头系数接收发送端正常的数据包进行通信。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明中的高速低成本PON实现方法，其基于接收的握手数据包，确定最低误码率下对应的FIR滤波器所有的抽头系数；利用配置好所有抽头系数的FIR滤波器接收正常的数据包进行通信。即在直接检测PON系统的接收端采用有限冲击响应FIR滤波器，并在系统初始化阶段对抽头系数进行设定，达到降低系统功耗及成本的目的，以及免去了自适应滤波器带来的延时问题。

附图说明

图1是本发明实施例中高速低成本PON实现方法的流程图；

图2是图1中步骤S1的流程图；

图3是本发明实施例中中心抽头的选取示意图；

图4是本发明实施例中确定中心抽头的抽头系数后的示意图；

图5是本发明实施例中高速低成本PON系统的结构框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例在直接检测PON系统的接收端采用有限冲击响应FIR滤波器，并在系统初始化阶段对抽头系数进行设定，达到降低系统功耗及成本的目的，以及免去了自适应滤波器带来的延时问题。

具体而言，参见图1所示，本发明实施例公开了一种高速低成本PON实现方法，该方法包括以下步骤：

S1.基于接收的握手数据包，确定最低误码率下对应的FIR滤波器所有的抽头系数。

值得说明的是，由于每个用户的传输长度及信号环境不同，因此FIR滤波器的抽头系数需要分别配置。由于使用反馈结构，采用自适应动态配置滤波器抽头系数的方式会造成数据延迟大大增加。因此本发明实施例采用在握手阶段使用训练包进行滤波系数的初始化配置。在握手阶段，先初始化除两个中心抽头外的所有抽头系数为0。再根据误码计算模块的计算结算结果从中心抽头开始进行配置，直至配置完所有的抽头系数。

具体而言，参见图2所示，步骤S1包括：

S11.将FIR滤波器成对的中心抽头外的所有抽头系数初始化为0。

S12.基于接收的握手数据包，调节中心抽头的抽头系数，计算对应的误码率大小，并以最低误码率对应的抽头系数作为中心抽头的最终抽头系数。

具体而言，中间两个抽头系数在[-63,63]区域内选择，从-63开始以步长2进行遍历，并对每一个配置数据计算其对应误码率。选择最低误码率所对应的那对中心抽头系数的为中心抽头的最终抽头系数。

可以理解的是，抽头系数的选择区域，以及步长大小，都可以根据需要合理设置，本发明实施例在此不做限制。

S13.对位于已确定最终抽头系数的一对抽头的相邻两侧的抽头，再次通过最低误码率确定最终抽头系数，直到FIR滤波器所有的抽头系数配置完毕。

当中间两个抽头系数确定下来后，再采用同样的方法，根据误码率的结果设定相邻的两个抽头系数的值。举例如图3和图4所示，对于抽头数量为9的滤波器，则首先设定中间的一对抽头W

S2.利用配置好所有抽头系数的FIR滤波器接收正常的数据包进行通信。

值得说明的是，若在ONU接收端则将对应的一组系数数据设置完成则结束初始化。若在OLT接收端则需要将每个不同ONU对应的不同系数记录下来，在该ONU的时隙内进行设置。完成滤波抽头系数的设置后，结束握手包并开始发送正常的数据包。当工作环境变化，例如传输距离，用户数量变化时，该初始化过程即滤波器设置过程需要重新开始。

综上所述，本发明中的高速低成本PON实现方法，其基于接收的握手数据包，确定最低误码率下对应的FIR滤波器所有的抽头系数；利用配置好所有抽头系数的FIR滤波器接收正常的数据包进行通信。即在直接检测PON系统的接收端采用有限冲击响应FIR滤波器，并在系统初始化阶段对抽头系数进行设定，达到降低系统功耗及成本的目的，以及免去了自适应滤波器带来的延时问题。

参见图5所示，本发明实施例还公开了一种高速低成本PON设备，包括接收端单元，接收端单元包括FIR滤波器、误码计算模块和抽头系数设定模块。

其中，FIR滤波器包括配置状态和通信状态，当处于配置状态时，用于接收发送端的握手数据包；误码计算模块基于接收的握手数据包，计算所述FIR滤波器在各个抽头系数下的误码率；抽头系数设定模块用于将所有抽头的抽头系数配置为最低误码率下对应的抽头系数；且当所述FIR滤波器处于通信状态时，所述FIR滤波器基于配置后的抽头系数接收发送端正常的数据包进行通信。

一些实施例中，所述抽头系数设定模块用于将所有抽头的抽头系数配置为最低误码率下对应的抽头系数，包括：

将FIR滤波器成对的中心抽头外的所有抽头系数初始化为0；

基于接收的握手数据包，调节中心抽头的抽头系数，并基于所述误码计算模块计算的对应的误码率大小，以最低误码率对应的抽头系数作为中心抽头的最终抽头系数；

对位于已确定最终抽头系数的一对抽头的相邻两侧的抽头，再次通过最低误码率确定最终抽头系数，直到FIR滤波器所有的抽头系数配置完毕。

一些实施例中，所述抽头系数设定模块基于接收的握手数据包，调节中心抽头的抽头系数，计算对应的误码率大小，并以最低误码率对应的抽头系数作为中心抽头的最终抽头系数，包括：

在设定的抽头系数区域内，以设定步长从初始值开始进行遍历，并记录对每一个配置数据下所述误码计算模块计算的对应误码率；

确定最低误码率以及其对应的抽头系数大小，作为中心抽头的最终抽头系数。

一些实施例中，还包括：

半导体光放大器SOA，其用于对输入至所述FIR滤波器的光信号进行放大。

一些实施例中，还包括：

平衡光电探测器APD，其用于对所述SOA放大后的光信号进行光电转换，并输入至所述FIR滤波器。

参见图5所示，本发明实施例还公开了一种高速低成本PON系统，包括发送端单元、光分配网络单元和接收端单元。

所述发送端单元用于将调制后的光信号通过所述光分配网络单元输出至所述接收端单元。

所述接收端单元包括：

FIR滤波器，其包括配置状态和通信状态，当处于配置状态时，用于接收发送端的握手数据包；

误码计算模块，其基于接收的握手数据包，计算所述FIR滤波器在各个抽头系数下的误码率；

抽头系数设定模块，其用于将所有抽头的抽头系数配置为最低误码率下对应的抽头系数；

且当所述FIR滤波器处于通信状态时，所述FIR滤波器基于配置后的抽头系数接收发送端正常的数据包进行通信。

一些实施例中，所述抽头系数设定模块用于将所有抽头的抽头系数配置为最低误码率下对应的抽头系数，包括：

将FIR滤波器成对的中心抽头外的所有抽头系数初始化为0；

基于接收的握手数据包，调节中心抽头的抽头系数，并基于所述误码计算模块计算的对应的误码率大小，以最低误码率对应的抽头系数作为中心抽头的最终抽头系数；

对位于已确定最终抽头系数的一对抽头的相邻两侧的抽头，再次通过最低误码率确定最终抽头系数，直到FIR滤波器所有的抽头系数配置完毕。

一些实施例中，所述抽头系数设定模块基于接收的握手数据包，调节中心抽头的抽头系数，计算对应的误码率大小，并以最低误码率对应的抽头系数作为中心抽头的最终抽头系数，包括：

在设定的抽头系数区域内，以设定步长从初始值开始进行遍历，并记录对每一个配置数据下所述误码计算模块计算的对应误码率；

确定最低误码率以及其对应的抽头系数大小，作为中心抽头的最终抽头系数。

一些实施例中，还包括：

半导体光放大器SOA，其用于对输入至所述FIR滤波器的光信号进行放大。

具体而言，在本发明实施例中，发送端的NRZ数据经过MZM调制器调制后送入单模光纤进行传输，在光分配网络(ODN)中经过耦合器或者分光器后，送入接收端进行接收。送入接收端的光信号先进过SOA进行放大，再进入平衡光电探测器(APD)进行光电转换。

综上所述，本发明中的高速低成本PON系统，其包括接收端单元，接收端单元基于接收的握手数据包，确定最低误码率下对应的FIR滤波器所有的抽头系数；利用配置好所有抽头系数的FIR滤波器接收正常的数据包进行通信。即在直接检测PON系统的接收端采用有限冲击响应FIR滤波器，并在系统初始化阶段对抽头系数进行设定，达到降低系统功耗及成本的目的，以及免去了自适应滤波器带来的延时问题。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。