基于optisystem的ocdma的接入设计及仿真毕业设计论文(3)

摘要 摘要

随着互联网技术的快速发展和信息化技术的不断深入，用户对接入网的大容量带宽、灵活性和经济性等指标提出了更高的要求。于是，一种新的技术光码分多址无源光网络（OCDMA-PON）应运而生。OCDMA-PON是将光码分多址（Optical Code Division Multiple Access，OCDMA）技术应用于无源光网络（Passive Optical Network，PON）中，其既保留了OCDMA异步接入、用户分配灵活、全光处理等优势，同时又有PON技术容量大、低成本、便于运行维护等优点。因此OCDMA-PON技术势必在未来的接入网领域占有重要的一席之地。

本文首先介绍了OCDMA-PON的发展现状，然后分别介绍了OCDMA技术和PON技术的基本原理，提出构建系统需要的两大关键技术，即地址码的构造和编解码器的设计。基于此，文章接着论述了OCDMA系统地址码理论，并采用素数码的构造原理设计出6个用户的地址码序列。再根据相应的地址码设计出OCDMA系统基于FBGs的非相干编解码器，最后利用OptiSystem软件强大的仿真功能，做出6用户的OCDMA-PON的接入系统的仿真模型，得出仿真结果并对系统性能进行分析讨论。

关键词 OCDMA-PON；光素数码；光编解码器；OptiSystem仿真

I

Abstract

Abstract

With the rapid development of the Internet technologies and information process，people are putting forward to higher technical indexes in access network such as large-capacity bandwidth，flexibility，economy and so on．Hence，a new technology called code division multiple access over passive optical networks (OCDMA)emerge as the time require，which is formed when the OCDMA technology applies to passive optical networks (PON). The technology not only remains the advantages of asynchronous access, assigned users flexibly and all-optical processing , but also the superiorities of PON technology such as large capacity, low cost, easement of operation and maintenance and so on. Therefore, the OCDMA-PON technology certainly will occupy an important place for the access networks in the future.

This paper introduces the development status and the basic structure of OCDMA-PON firstly. Then described the fundamental of OCDMA and PON technology seperatly. And putting forword the design of address code and encoder/decoder as the two key techniques，Based on these，the paper discusses the OCDMA system theory of address code, and designs a series of address code sequence of six users by using prime codes. According to the address codes designs the appropriate encoder/decoder based on FBGs. Finally, using the powerful simulation function of the OptiSystem software makes the simulation model of 6 users OCDMA-PON accessing system. At the same time, the simulation results and corresponding conclusion is prepared and system performance is discussed.

Keywords OCDMA-PON；Optical prime code；Optical encoder/decoder； OptiSystem simulation

II

目录

摘要 ....................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................ II 第1章 绪论 ........................................................................................................ 1

1.1 OCDMA-PON研究背景及意义 ........................................................... 1 1.2 OCDMA系统技术现状 ........................................................................ 1 1.2.1 OCDMA国内外研究动态 ............................................................. 1 1.2.2 光纤信道复用及寻址技术 ............................................................ 2 1.3 PON技术研究现状 ............................................................................... 3 1.4 章节安排 ............................................................................................... 4 第2章OCDMA-PON系统理论 ........................................................................ 7

2.1 OCDMA接入网的拓扑结构 ................................................................ 7 2.2 无源光网络技术 ................................................................................... 7 2.2.1 PON的概念及基本结构 ................................................................ 7 2.2.2 PON的多址接入方式 .................................................................... 9

2.3 宽带无源光网络 .................................................................................. 11 2.3.1 基于ATM的宽带无源光网络（APON） .................................. 11 2.3.2 基于以太网的宽带无源光网络（EPON） ................................. 11 2.3.3 基于ATM/GEM的无源光接入技术（GPON） ....................... 12 2.4 OCDMA-PON技术系统的关键技术 ................................................. 13 2.4.1 用户地址码字的构造方法 .......................................................... 13 2.4.2 光编码器和解码器 ...................................................................... 13 2.4.3 OCDMA-PON的技术特点 .......................................................... 14 2.5 本章小结 ............................................................................................. 14 第3章 基于OptiSystem的6用户OCDMA-PON接入系统设计 ............... 15

3.1 OCDMA素数地址码构造方法 .......................................................... 15 3.1.1 基本素数码 .................................................................................. 15 3.1.2 扩展素数码 .................................................................................. 17 3.1.3 修正素数码 .................................................................................. 17 3.2 OCDMA系统地址编解码技术 .......................................................... 18 3.2.1 基于光纤延时线的时域编解码技术 .......................................... 18

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3.2.2 基于FBGS的编解码技术 ............................................................ 20 3.2.3 基于FBGS的二维WH/TS非相干OCDMA光编解码器 ........ 21 3.3 六用户OCDMA-PON系统设计 ........................................................ 22 3.3.1 系统结构框图 ............................................................................... 22 3.3.2 六用户素数地址码的设计 ........................................................... 23 3.3.3 编解码设计方案 ........................................................................... 24 3.4 仿真模型建立 ...................................................................................... 25 3.5 本章小结 .............................................................................................. 27 第4章 基于OptiSystem的6用户OCDMA-PON仿真结果分析................ 29 4.1 仿真系统参数设定 .............................................................................. 29 4.2 仿真结果及分析 .................................................................................. 29 4.3 本章小结 .............................................................................................. 32 结论 ..................................................................................................................... 34 参考文献 ............................................................................................................. 35 致谢 ..................................................................................................................... 38 附录1 ..................................................................................错误！未定义书签。 附录2 ..................................................................................错误！未定义书签。 附录3 ..................................................................................错误！未定义书签。 附录4 ..................................................................................错误！未定义书签。

IV

第1章 绪论

第1章 绪论

1.1 OCDMA-PON研究背景及意义

随着经济社会的发展，人已经逐步进入信息化时代，对电信通信业务的需求也逐渐增加，低速、窄带、单一形式的通信系统已无法满足人们的需求，因此需要研究一种高速，便于承载大量用户，安全性更高的通信系统。目前在整个通信网中，传输网基本上已经实现了数字化和光纤化，交换网也实现了程控化数字化。而接入网成为电信网中的“瓶颈”，成为整个通信网中最具技术挑战的领域，发展也相对缓慢。

无源光网络(Passive Optical Network，PON)技术是一种经济、面向未来的接入技术，其点对多点拓扑形式与接入网特征相匹配，无源特性也使之便于维护和管理。PON技术具有容量大，能动态分配带宽，成本低等特点，因此PON将持续发展，具有长久的生命力。光码分多址（OCDMA）技术是电码分多址和光纤通信技术的有机结合，具有优良的安全性能，抗干扰，抗多径衰落，允许用户随机上下路。另外，OCDMA系统在光域对信号进行编解码，能够实现真正意义上的全光通信。把OCDMA技术应用于无源光接入网中便形成了光码分多址无源光网络OCDMA-PON。OCDMA-PON具有出色的网络安全性和信息安全性，抗干扰，抗多径衰落能力强，并且易于实现大容量用户的灵活接入，成为未来接入网领域的最佳选择。

1.2 OCDMA系统技术现状

1.2.1 OCDMA国内外研究动态

1983年，Davies和Shaar最早提出了异步光纤通信系统，指出码分多址技术可以引入光纤信道，随之提出了光素数序列地址码的设计方案[1]，从而拉开了OCDMA技术研究的序幕。1989年，Salehi系统的论述了光纤通信的码分多址技术[2],[3]，之后大批学者对OCDMA系统进行了大量的研究工作。经过二十多年的研究，OCDMA技术已经取得了较大发展。

在地址码码字构造方面，光素数码OPC和光正交码OOC是一维地址码中较有代表性的，但一维码多址系统在用户容量与系统性能之间存在矛盾。

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