光通信OCDMA技術(shù)課件

1、光通信OCDMA技術(shù)PPT課件 OCDMA光通信OCDMA技術(shù)PPT課件目錄nOCDMA系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)狀nOCDMA系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)原理nOCDMA系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)nOCDMA系統(tǒng)應(yīng)用前景光通信OCDMA技術(shù)PPT課件OCDMA系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)狀n 光纖信道復(fù)用及尋址技術(shù) 光網(wǎng)絡(luò)的大容量、高速率主要取決于多址復(fù)用技術(shù)，包括光時(shí)分復(fù)用(OTDM)、光波分復(fù)用(OWDM)、光碼分多址(OCDMA)、光空分復(fù)用(OSDM)、副載波復(fù)用(SCM)等。其中OTDM、OWDM、和OCDMA是光纖通信的三大主流信道復(fù)用技術(shù)。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件三大主流信道復(fù)用技術(shù)之OTDMnOTDM技術(shù)是把電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)某Ｒ?guī)時(shí)

2、分復(fù)用技術(shù)引入光纖網(wǎng)絡(luò)，利用高速光開關(guān)，將多路信號(hào)復(fù)用到一根光纖上。一芯光纖中攜帶多個(gè)用戶，每個(gè)用戶在指定的時(shí)隙傳輸數(shù)據(jù)，時(shí)隙還用于識(shí)別用戶地址。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件nOTDM是增大單信道帶寬的有效技術(shù)同時(shí)避開電子器件速率極限的瓶頸。但系統(tǒng)中需要的關(guān)鍵技術(shù)時(shí)鐘同步較為復(fù)雜。特別是傳統(tǒng)的OTDM只用一個(gè)波長信道，對(duì)光纖的帶寬資源利用率較低。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件三大主流信道復(fù)用技術(shù)之OWDMnOWDM技術(shù)是在一芯光纖中開辟多個(gè)波長信道，有效地利用了光纖帶寬，大大增加了系統(tǒng)容量。同時(shí)，OWDM光傳送網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡單，從而成為目前光骨干網(wǎng)的主導(dǎo)復(fù)用技術(shù)。n每個(gè)波長信道需要一臺(tái)高標(biāo)準(zhǔn)

3、的激光器；對(duì)光分插復(fù)用器(OADM)和光交叉連接(OXC)等網(wǎng)元結(jié)構(gòu)器件的性能要求苛刻。因此，OWDM光傳送網(wǎng)實(shí)現(xiàn)成本很高。此外，OWDM系統(tǒng)主要解決傳送網(wǎng)上的電子瓶頸，并未解決從信源到信宿之間的所有瓶頸。因此，難以構(gòu)成真正透明的全光網(wǎng)絡(luò)。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件三大主流信道復(fù)用技術(shù)之OCDMAnOCDMA通信系統(tǒng)將光纖通信與CDMA技術(shù)結(jié)合起來，由數(shù)據(jù)源、光編碼器、光纖、光解碼器、數(shù)據(jù)接收器組成。在發(fā)送端，給每個(gè)上路用戶分配一個(gè)地址碼，由光編碼器對(duì)用戶數(shù)據(jù)源進(jìn)行光編碼，即用地址序列對(duì)用戶信號(hào)進(jìn)行編碼處理。各用戶的編碼信號(hào)經(jīng)星型耦合器疊加在一起，形成一個(gè)總的信號(hào)矢量進(jìn)行光纖傳輸。在接收端

4、，光解碼器對(duì)接收到的擴(kuò)頻碼序列與本地地址碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，采用相干或非相干的方法進(jìn)行解擴(kuò)處理，并通過特定的門限判決技術(shù)恢復(fù)出源信號(hào)，傳送給數(shù)據(jù)接收器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件三大主流信道復(fù)用技術(shù)比較方式主要優(yōu)點(diǎn)運(yùn)行成本不足之處實(shí)際應(yīng)用OTDM速率帶寬比高，傳輸途中光器件的非線性影響較小設(shè)備總提價(jià)格不高。由于容量較低，性價(jià)比較低高速率傳輸時(shí)，要求精確的時(shí)間同步，系統(tǒng)容量不大，光纖帶寬利用率較低現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中部分采用OWDM技術(shù)已經(jīng)成熟；光纖可用帶寬利用率極高；系統(tǒng)容量大；單根光纖傳輸速率實(shí)驗(yàn)室水平已突破10Tbit/s以上設(shè)備較昂貴。但是由于大大地?cái)U(kuò)展了帶寬，性價(jià)比提高需要精確可調(diào)的

5、窄帶激光源，對(duì)激光源同步要求十分苛刻，缺少低速率復(fù)用點(diǎn)是當(dāng)前光纖通信骨干網(wǎng)絡(luò)最主要的信道復(fù)用技術(shù)OCDMA克服電子瓶頸；保密性強(qiáng)；可隨機(jī)接入；抗干擾、抗多徑衰落；不需精確的時(shí)間同步；對(duì)系統(tǒng)器件的要求較松較之OWDM系統(tǒng)，可以節(jié)省設(shè)備及運(yùn)行支撐系統(tǒng)的費(fèi)用尚未找到合適的編碼序列和編解碼器，實(shí)用化尚未取得突破性進(jìn)展現(xiàn)階段尚無實(shí)用系統(tǒng)光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n OCDMA系統(tǒng)用完全相同的方式給每個(gè)用戶分配帶寬資源，同時(shí)上路。由于OCDMA的疊加傳輸，在某個(gè)用戶上下路時(shí)，對(duì)其他用戶的影響是統(tǒng)一的，對(duì)所有用戶的服務(wù)是公平的。盡管DWDM技術(shù)可開辟大量的平行信道提供給用戶，但它是以交叉串話為代價(jià)的。而

6、DWDM的用戶上下路主要影響相鄰信道的用戶。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件OCDMA系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)n全光通信 OCDMA系統(tǒng)在光域?qū)Ω髀沸盘?hào)進(jìn)行光編碼和光解碼，對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行全光信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)多址通信。信息在信源就變成了光信號(hào)，到達(dá)目的地后才變成電信號(hào)?？朔薕WDM光網(wǎng)絡(luò)殘留在發(fā)送和接收端的電子瓶頸，真正做到了光子進(jìn)光子出，從而成為實(shí)現(xiàn)真正意義上的全光通信網(wǎng)的最有希望的多址復(fù)用技術(shù)。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n安全性能 OCDMA傳送網(wǎng)上的信號(hào)是多個(gè)用戶的合成信號(hào)，其擴(kuò)頻技術(shù)保證了在任何地方下路，接收到的信號(hào)都是多個(gè)用戶的信號(hào)疊加。只有在接收端地址和發(fā)送地址嚴(yán)格匹配的情況下，才能恢復(fù)出原

7、始信號(hào)。因而具有優(yōu)良的安全性能。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n抗干擾性 OCDMA系統(tǒng)對(duì)用戶信號(hào)編碼時(shí)，對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行了擴(kuò)頻處理，增大了編碼信號(hào)的帶寬。相對(duì)密集波分復(fù)用而言，對(duì)波長漂移并不十分敏感，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n隨機(jī)接入 OCDMA系統(tǒng)允許多個(gè)用戶隨機(jī)接入同一信道。新上路的用戶擴(kuò)頻信號(hào)直接疊加在合成信號(hào)矢量上。不要求各用戶之間的同步，也不要求用戶具有波長調(diào)節(jié)能力。并克服了傳統(tǒng)接入網(wǎng)的排隊(duì)時(shí)延，可以滿足局域網(wǎng)中突發(fā)流量和高速率傳輸需求。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n成本降低 OCDMA系統(tǒng)采用寬帶光源，且無需精確控制波長，對(duì)傳輸光纖無特殊要求，系

8、統(tǒng)中器件數(shù)量少，降低了網(wǎng)絡(luò)成本，簡化了網(wǎng)絡(luò)管理，并增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n綜合服務(wù) OCDMA系統(tǒng)還具有可變速率或多速率傳輸?shù)哪芰?，?fù)用點(diǎn)速率分布范圍較大?？梢猿休dATM、SONET、IP等多種信息傳輸服務(wù)。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件 n管理方便 OCDMA不需要在時(shí)間或頻率上對(duì)用戶進(jìn)行嚴(yán)格的管理，而且以用戶擴(kuò)頻地址序列來區(qū)分用戶，網(wǎng)絡(luò)管理方便。 光通信OCDMA技術(shù)PPT課件三大復(fù)用技術(shù)的基本特征圖用戶用戶 1 2 3 N t1 t2 t3 tN 時(shí)間時(shí)間用戶用戶 1 2 3 N 1 2 3 N 波長波長t1t2tN波長波長時(shí)間時(shí)間因此，OCDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是擁

9、有廣闊應(yīng)用前景的，也是實(shí)現(xiàn)全光通信網(wǎng)絡(luò)的重要擴(kuò)頻技術(shù)。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件OCDMA系統(tǒng)的研究動(dòng)態(tài)n1983年，Davies和Shaar首次提出了異步光纖通信系統(tǒng)，指出碼分多址CDMA技術(shù)可以引入光纖信道，隨之提出了最基本的光地址碼碼集光素?cái)?shù)序列碼的設(shè)計(jì)方案，從此拉開了OCDMA技術(shù)研究的序幕。n1989年，Salehi全面論述了光纖通信網(wǎng)絡(luò)的碼分多址技術(shù)。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n經(jīng)過20多年的研究，OCDMA技術(shù)取得了較大的進(jìn)展。圍繞提高信道容量和降低誤碼率這兩個(gè)中心環(huán)節(jié)，人們?cè)诮档投嘀犯蓴_、優(yōu)化帶寬資源、改進(jìn)探測(cè)手段等方面提出許多新的方案，碼字結(jié)構(gòu)及編碼方案也在不斷改進(jìn)。

10、光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n地址碼碼字結(jié)構(gòu)方面，一維地址碼中較有代表性的是光素?cái)?shù)碼(OPC)和光正交碼(OOC)。Park在時(shí)分復(fù)用和空分復(fù)用的基礎(chǔ)上提出二維OCDMA系統(tǒng)的模型框架。隨后，Chang等提出了多波長光正交碼(MWOOC)的理論模型，縮短了碼字長度，有效地提高了光纖帶寬的利用率，使系統(tǒng)性能得到進(jìn)一步優(yōu)化光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n該技術(shù)的研究工作主要集中在美國、日本、加拿大、伊朗、英國、韓國、新加坡、馬來西亞、以色列、印度、中國臺(tái)灣等國家和地區(qū)n我國開展OCDMA技術(shù)研究工作的主要有以下高校：北京郵電大學(xué)、上海交通大學(xué)、深圳大學(xué)、吉林大學(xué)、電子科技大學(xué)、燕山大學(xué)、中山大學(xué)

11、、通信工程學(xué)院等。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件OCDMA系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)原理編碼器編碼器解碼器解碼器閾值器件閾值器件用戶信號(hào)用戶信號(hào)光電探測(cè)器光電探測(cè)器星型星型耦合耦合器器n發(fā)射端：窄光脈沖源、光調(diào)制器、OCDMA光 編碼器n接收端：OCDMA光解碼器、光電探測(cè)器、電 閾值器件構(gòu)成典型的OCDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖光通信OCDMA技術(shù)PPT課件OCDMA接入網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)n隨著Internet業(yè)務(wù)急劇增長，促使電信、計(jì)算機(jī)、有線電視走向三網(wǎng)合一。三網(wǎng)合一意味著數(shù)據(jù)、語音、視像等各種業(yè)務(wù)都綜合起來進(jìn)行傳送。這種綜合必將大大促進(jìn)在接入網(wǎng)中大量使用光纖，促使光纖用戶接入網(wǎng)的發(fā)展。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)，如總線結(jié)構(gòu)網(wǎng)、令

12、牌環(huán)形網(wǎng)及IP局域網(wǎng)等，共用信道上某一時(shí)刻只能傳送某個(gè)用戶的信息。因此，傳統(tǒng)接入網(wǎng)在信息進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)之前，存在時(shí)延問題。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件nOCDMA技術(shù)允許用戶異步接入網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)用戶可以在同一時(shí)刻同時(shí)使用共用信道。同時(shí)，基于OCDMA技術(shù)組建的接入網(wǎng)在光域進(jìn)行編解碼，可以提供高速的信息接入服務(wù)。因而適合用戶高速連續(xù)信號(hào)的接入。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件OCDMA星型星型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)光編碼器光編碼器1光編碼器光編碼器2光編碼器光編碼器3用戶用戶4用戶用戶B用戶用戶C用戶用戶D用戶用戶A用戶用戶1光解碼器光解碼器4光解碼器光解碼器3光編碼器光編碼器4光解碼器光解碼器1用戶用戶3用戶用戶2

13、光解碼器光解碼器2光通信OCDMA技術(shù)PPT課件相干和非相干OCDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)n根據(jù)系統(tǒng)采用的地址編碼方式不同，OCDMA網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)主要有相干和非相干系統(tǒng)。前者利用光場(chǎng)的相位來傳輸信號(hào)，而后者則使用光場(chǎng)的能量。在OCDMA系統(tǒng)中，相干與非相干光編碼方式的區(qū)別體現(xiàn)了編解碼過程中信號(hào)變換的本質(zhì)，限制著系統(tǒng)所采用的地址碼的類型，并最終決定體統(tǒng)的性能。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n相干處理是電CDMA通常采用的方法。在OCDMA中，相干編碼方式主要是相位編碼。相位編碼可獲得嚴(yán)格正交的擴(kuò)頻序列，雙極性序列碼，碼間干擾大大減弱。根據(jù)光的相干性原理，如果用戶脈沖信號(hào)的相干時(shí)間小于不同用戶信號(hào)到達(dá)同一接收端

14、的時(shí)間差，則在接收端形成期望信號(hào)的相干疊加，而多址干擾信號(hào)則是非相干疊加，可經(jīng)由平衡探測(cè)器消除。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n非相干OCDMA系統(tǒng)是利用光信號(hào)的強(qiáng)度攜帶信息，這就是所謂的正系統(tǒng)。用光信號(hào)的有無來表示”0”和”1”。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件相干光OCDMA數(shù)字系統(tǒng)非相干光OCDMA系統(tǒng)光通信OCDMA技術(shù)PPT課件 OCDMA系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)nOCDMA技術(shù)的實(shí)用化依賴于非相干光系統(tǒng)能否投入實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵在于：尋找到性能優(yōu)良的光碼地址碼碼集，并在現(xiàn)有器件指標(biāo)下能夠?qū)崿F(xiàn)的光編解碼構(gòu)造，以及系統(tǒng)MUI(多址干擾)的抑制。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n光地址碼應(yīng)具有自相關(guān)峰值較大

15、、互相關(guān)峰值較小的特點(diǎn)，這樣可以減少其他用戶的干擾，獲得較高的信噪比。位了使收發(fā)雙方容易獲得同步，自相關(guān)的旁瓣也要小。同時(shí)，光碼集應(yīng)能夠容納盡可能多的并發(fā)用戶數(shù)，增加系統(tǒng)容量。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n光編解碼器是OCDMA系統(tǒng)的核心部件。在發(fā)送端，光編碼器將數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換成擴(kuò)頻序列；在接收端，光解碼器利用相關(guān)解碼原理將擴(kuò)頻序列恢復(fù)為數(shù)據(jù)比特；光編解碼器的結(jié)構(gòu)和特性直接影響著OCDMA系統(tǒng)的用戶規(guī)模、誤碼率等。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n多用戶干擾是系統(tǒng)的主要誤碼源，多用戶干擾是OCDMA系統(tǒng)本身所固有的，它嚴(yán)重制約著系統(tǒng)的誤碼性能和系統(tǒng)容量，該問題也是限制光碼分多址實(shí)用化進(jìn)程的一個(gè)關(guān)

16、鍵因素。在解碼器中采用平衡接收可以有效抑制MUI；通過硬限幅器的限幅作用也可以使MUI得到抑制，改善系統(tǒng)的誤碼性能。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件OCDMA系統(tǒng)應(yīng)用前景n多媒體通信 OCDMA復(fù)用通信技術(shù)，采用不同的光碼字作為用戶地址，可實(shí)現(xiàn)并行通信和多址連接，支持實(shí)時(shí)分布計(jì)算或計(jì)算機(jī)并行處理系統(tǒng)。這些光碼字具有低的互相關(guān)值，對(duì)應(yīng)的編/解碼器可在光域中實(shí)現(xiàn)，克服了電子信號(hào)處理器的帶寬瓶頸，可支持超高速數(shù)據(jù)傳輸和組網(wǎng)。因?yàn)镺CDMA系統(tǒng)允許多個(gè)用戶訪問公共信道，所以用戶接入時(shí)延為零。由于它不需要網(wǎng)絡(luò)同步，是網(wǎng)絡(luò)具有高度靈活性，新用戶可很容易入網(wǎng)，只要采用一個(gè)給定的光正交碼即可入網(wǎng)。這些特點(diǎn)使OC

17、DMA適用于數(shù)據(jù)流量具有高突發(fā)性的寬帶多媒體通信。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n高速計(jì)算機(jī)局域網(wǎng) OCDMA不需要精確的全網(wǎng)通步、精密調(diào)諧和穩(wěn)頻的激光器及光濾波器。而且，由于不需要保護(hù)帶寬和多用戶共用同一頻帶，可以更充分地利用光纖的帶寬。更由于CDMA特有飛異步接入、保密性好和網(wǎng)管簡單等特點(diǎn)，在光纖局域網(wǎng)尤其是高速局域網(wǎng)的應(yīng)用上顯示出很好的應(yīng)用前景。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n電信網(wǎng) 在電信網(wǎng)的干線上，采用OCDMA方式，選定一組光正交碼后，可以將一對(duì)光纖的傳輸容量擴(kuò)大數(shù)十倍。所需做的只是在信道兩端接上一些OCDMA編解碼器。OCDMA方式在擴(kuò)容上具有比DWDM更方便、更靈活的形式。若須

18、加上或去掉一組STM-16，只需在收發(fā)端分別加上或去掉一組光編解碼器即可。而在DWDM方式若設(shè)計(jì)時(shí)沒有在復(fù)用波長上留下余量，就只有更換設(shè)備，但留下余量又會(huì)增加系統(tǒng)成本。光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n光纖接入網(wǎng) 采用OCDMA接入網(wǎng)，可以在下行方向采用自己的地址碼編碼后發(fā)送出去，另一方面對(duì)光線路終端OLT發(fā)來的擴(kuò)頻信息進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，恢復(fù)出發(fā)給本ONU的信息。由于各ONU使用不同的地址碼，編碼后的信息可以任意時(shí)刻接入上行信道，不需要對(duì)介質(zhì)接入進(jìn)行控制，各ONU之間也不需要保持同步關(guān)系，因此不需要解決同步問題光通信OCDMA技術(shù)PPT課件ONU1ONUnOLT光接入網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光通信OCDMA技術(shù)PPT課件n光纖同軸電纜混合網(wǎng)(HFC) 在HFC中