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可重构波长频谱选择光交换器

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：为了实现光网络设备对无线频谱资源的灵活调配，本小节设计了一种灵活的可重构波长频谱选择光交换器，其构造如图5-5所示。图5-5可重构波长频谱选择光交换器利用上述架构可以搭建RoF无线信号交换系统，该系统主要包括两种功能，一种是可以实现无线信号在不同光载波间的迁移，另一种是可以实现对同一光载波上多个无线信号的分离以及无效信号的移除，图5-6展示了实现这两种功能的具体示例。

为了实现光网络设备对无线频谱资源的灵活调配，本小节设计了一种灵活的可重构波长频谱选择光交换器（RWFS），其构造如图5-5所示。RWFS的主要设计思想是在WSS的基础上扩展出RoF传输中对无线频谱资源的灵活调配功能，即面向RoF传输技术的光网络交换器件，可以通过替换BVOS中的一组WSS来实现部署。RWFS通过扩展WSS的一部分接口来连接RoF传输处理器件，以此搭建RoF信号处理系统。扩展的基本处理器件包括调制器、光相干接收机（OCR）、分光器、掺铒光纤放大器（EDFA）以及滤光器，此外根据RoF信号的质量需求可以进一步添加相应的RoF信号优化器件。在扩展的基本处理器件中，调制器主要负责将无线信号调制到目标光载波上，OCR负责将目标无线信号由RoF信号解调还原为无线信号，分光器可以将RoF信号按功率进行分光，EDFA的作用为放大信号以弥补信号处理带来的信号功率损失，滤光器则负责滤掉RoF信号上的无效信号。在上述构造下，配合WSS的可重构接口连接功能与灵活的控制，可实现对无线信号的灵活调配。当传输业务请求到达后，按特定的顺序连接各个功能器件接口，可搭建出RoF传输过程中的无线信号交换系统，以此完成RoF网络中的无线信号灵活交换。

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图5-5　可重构波长频谱选择光交换器

利用上述架构可以搭建RoF无线信号交换系统，该系统主要包括两种功能，一种是可以实现无线信号在不同光载波间的迁移，另一种是可以实现对同一光载波上多个无线信号的分离以及无效信号的移除，图5-6展示了实现这两种功能的具体示例。

图5-6（a）所示的信号处理系统可以实现无线信号在不同光载波间的迁移。该系统的输入为两个RoF信号，分别为波长为λ1的光载波承载的频率为f1的无线信号和波长为λ2的光载波承载的频率为f2的无线信号，两个无线信号分别占据λ1+f1、λ1-f1和λ2+f2、λ2-f2的频谱位置。该示例演示了将频率为f1的无线信号由波长为λ1的光载波迁移到波长为λ2的光载波上的过程。在迁移过程中，该信号首先经过光电转换器被还原为频率为f1的无线信号，然后经过调制器被调制到波长为λ2的光载波上，所占据的频谱位置由λ1+f1、λ1-f1变为λ2+f1、λ2-f1。由此可以利用光网络域中同一光载波来承载多个RoF信号，以减少对光载波的占用并同时提高单个RoF光载波承载无线信号的数量，此外，在光载波波长相同的情况下，还能有效地灵活合并信号，实现无线频率的频分复用，避免信号冲突。

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图5-6　基于RWFS的RoF传输中无线信号交换示例

图5-6（b）所示的信号处理系统可以实现对同一光载波上多个无线信号的分离以及无效信号的移除。该系统的输入为一个承载多个无线信号的RoF信号，示例中为一个波长为λ1的光载波承载两个频率分别为f1和f2的无线信号，此无线信号所占据的频谱位置分别为λ1+f1、λ1-f1和λ1+f2、λ1-f2。分离信号并移除无效信号的过程如下：该RoF信号首先通过一个分光器，按功率将其分为两个相同的RoF信号，然后分别通过特定的带阻滤波器滤掉各个出口不再有效的无线信号，为其他信号空出频谱空间，以此实现无线频谱资源的节约与再利用，提高资源利用效率。

利用RWFS中基础WSS的可重构接口连接特性将各个基础器件接口按顺序连接，来搭建光路径，以此构造上述示例中的系统，并通过EDFA补偿处理元器件造成的功率损耗，这样可在光网络域中实现RoF无线频谱资源的灵活调配，为提升C-RoFN中资源控制的灵活性提供必要的底层器件支撑。