CN100461654C - 基于波分多址的以太网无源光网络及其传输数据的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种基于波分多址的以太网无源光网络及其传输数据的方法。该网络从物理结构上看是点到多点的拓扑结构；从数据传输的逻辑通道看，上行方向采用波分多址的点到点的拓扑结构。该网络传输数据的方法是：在下行方向上，经OLT处理的数据信号从同一个发送端口按顺序发出到达ODN后，采用光功率分配的方式广播发送，各个光网络单元只提取传送给自己的数据；在上行方向上，各光网络单元发送的数据承载于不同的相互独立的波长上发出，到达ODN进行合波，然后在OLT中将各波长解复用后分别提取对应各个光网络单元的上行数据，这些数据经处理后上传给广域网，或转发至其它光网络单元。本发明具有系统设计简化、数据传输效率高等优点。

Description

基于波分多址的以太网无源光网络及其传输数据的方法
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，特别是一种基于波分多址的以太网无源光网络及其传输数据的方法。
背景技术
以太网无源光网络(EPON)是在点到多点的无源光网络(PON)的拓扑结构上实现以太网的接入。通常情况下EPON系统配置有光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)，以及位于OLT和ONU之间的无源光配线网络(ODN)。在IEEE(电气电子工程协会)P802.3ah中描述的EPON系统中，从OLT到ONU的下行方向采用了广播的方式传输数据，而从ONU到OLT的上行方向采用了时分多址(TDMA)的方式传输数据。在上行方向，OLT为每个ONU分配特定的时隙，每个ONU在不同的特定时隙发送以太网帧。与此类似的还有APON(ATM-PON，异步传输模式无源光网络)，在ITU-T(国际电信联盟-T)G.983中对APON系统的上下行数据传输方式作了详尽的描述。上述技术可以实现多个ONU的上行接入，但是需要通过专门制订的协议进行ONU测距、时隙分配和控制、动态带宽分配算法等，以避免数据包的冲突和带宽的浪费，并且实现起来复杂，控制比特开销大，传输效率不高。另外，由于需要实现突发模式传输和快速同步，直接导致硬件复杂度高，制作困难，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于波分多址的以太网无源光网络及其传输数据的方法，该方法能够解决上述现有技术中存在的一个或多个问题，是一种实用性很强的通信系统及数据传输方法，可以实现以太网数据的高效接入。
本发明提供的基于波分多址的以太网无源光网络，其结构是：包括OLT即中心局光线路终端设备、ODN即无源光配线网络，以及若干个光网络单元ONU和用户端设备；OLT上连主干网、下连ODN，光网络单元上连ODN、下连用户端设备。该网络从ONU到OLT的上行方向采用波分多址方式，每个光网络单元通过独立的波长通道经ODN合波复用并上传至OLT，和OLT的上行波长解复用光接收模块相连，上行波长解复用光接收模块输出的数据信号送至OLT波分多址数据交换机不同的上行端口，分别对应于不同的ONU；从OLT到ONU的下行方向的数据以时分复用的形式从OLT的同一个端口按顺序发出，数据流经ODN采用光功率分配的方式广播发送到各个ONU。
本发明光网络在传输数据时，其上行方向采用波分多址方式；下行方向采用时分复用形式，即：广域网数据信号及其它需传送至各个光网络单元的数据，经OLT即中心局光线路终端设备处理后，从同一个发送端口按顺序发出，由同一根光纤到达ODN即无源光配线网络后，采用光功率分配的方式广播发送到各个光网络单元，各个光网络单元只提取传送给自己的数据，从而实现下行数据的传送。其在上行方向的数据传输的方法是：各个光网络单元的上行方向数据信号采用波分多址方式，即各光网络单元发送的数据承载于不同的相互独立的波长上发出，到达ODN进行合波，该合波信号经同一根光纤传输至OLT，在OLT中将各波长解复用后分别提取对应各个光网络单元的上行数据，这些数据经处理后上传给广域网，或转发至其它光网络单元。
本发明的优点是：以太网帧的数据传送不需要进行任何处理，直接承载在无源光网络上进行传输，并且也不需要额外增加网管帧和控制帧进行链路控制和带宽分配等，充分利用和兼容现有以太网技术和产品。和时分多址(TDMA)方式相比，采用波分多址(WDMA)方式避免了数据包的冲突和带宽的浪费，不需要做任何的帧同步、测距和时隙分配等复杂处理，数据传输效率高，同时简化了系统设计，有效降低了成本。
附图说明
图1是基于波分多址的以太网无源光网络结构示意图。
图2是基于波分多址的以太网无源光网络进行下行数据传输的示意图。
图3是基于波分多址的以太网无源光网络的物理拓扑结构的示意图。
图4是基于波分多址的以太网无源光网络的下行数据传输逻辑拓扑示意图。
图5是基于波分多址的以太网无源光网络的上行数据传输逻辑拓扑示意图。
图6是基于波分多址的以太网无源光网络的上下行双向数据传输的示意图。
图7是基于波分多址的以太网无源光网络的ONU特定波长光发送方法示意图。
图8是基于波分多址的以太网无源光网络的OLT波长解复用光接收方法示意图。
图9是基于波分多址的以太网无源光网络的OLT波分多址数据交换方法示意图。
具体实施方式
本发明提供一种通过点到多点PON进行双向数据通信的EPON系统，其由OLT和不少于两个ONU通过ODN连接起来。
下面结合附图详细描述本发明的具体实施例。
一.基于波分多址的以太网无源光网络
如图1、图2所示：该网络包括OLT即中心局光线路终端设备101，ODN即由光纤与无源器件构成的无源光配线网络102，以及光网络单元103—n和与之连接的用户端设备104—n，OLT上连主干网、下连ODN，n为自然数。
从物理结构上看是一个点到多点的分支型拓扑结构(见图3)。但从数据传输的逻辑通道看，其上行方向和下行方向分别具有不同的拓扑结构。在下行方向和物理结构保持一致，是点到多点的分支型拓扑结构(见图4)；在上行方向由于采用WDMA即波分多址方法，每个ONU通过独立的波长通道经ODN和OLT相连，其逻辑拓扑结构变为点到点的结构(见图5)。
上述OLT具有发送数据的以太网端口，用于提供向ODN连续发送以太网帧的下行窗口；同时具有单向接收数据的以太网端口，用于接收根据WDMA方法从ONU发送和从ODN接收的上行窗口的以太网帧。ODN用于在下行方向将OLT发送的数据序列通过光功率分配的方式广播发送到各ONU；同时在上行方向将各ONU发送的承载于不同光波长上的数据序列以波分复用的方式耦合在一起，发送到OLT。ONU具有接收数据的以太网端口，用于接收从OLT发送和从ODN广播至各ONU的以太网帧；同时具有发送数据的以太网端口，用于向ODN连续发送以太网帧。
如图7所示：光网络单元103—n设有数据驱动电路201和与之相连的波分多址波长光源202，它们构成波分多址光发送装置。
如图8所示：中心局光线路终端设备101设有波分多址光接收装置，该装置包括波长解复用单元301，以及与波长解复用单元301相连的光探测器302-n、数据接收电路303-n，n为自然数。
如图9所示：中心局光线路终端设备101设有波分多址数据交换装置，该装置包括波分多址数据交换机401，以及下行光发送模块405和上行波长解复用光接收模块406。波分多址数据交换机401设有广域网端口402、下行端口404和上行端口403-n，其中，下行端口404与下行光发送模块405相联，上行端口403-n与波长解复用光接收模块406相联，n为自然数。
二.基于波分多址的以太网无源光网络的传输数据方法
本方法是在基于WDMA的PON结构中采用以太网帧进行数据传输，即在由1个OLT和不少于2个ONU构成的如图1、图2所示的以太网无源光网络系统中，进行双向数据传输。传输过程中：不进行数据拆包和组装，不增加控制包和开销比特，可提高信道的利用效率。采用这种技术方案，OLT和ONU之间的上、下行传输互不影响，并且各ONU之间的上行数据传输也互不影响，均可独立的同时进行。
1.本网络的下行方向上的数据传输
如图6所示：需传送至各个ONU的数据以时分复用的形式从OLT的同一个发送端口按顺序发出，到达ODN后采用光功率分配的方式广播发送到各个ONU，各个ONU提取传送给自己的数据而将其余的数据丢弃，从而实现下行数据的传送。在上行方向上，多个ONU的数据上传采用波分多址(WDMA)方式，即各ONU发送的数据承载于不同的相互独立的波长上发出，到达ODN后进行合波进入同一根光纤传输至OLT，在OLT中将各波长解复用后分别提取数据，从而实现上行数据的传送。图6中：ONU1～ONUn是光网络单元，n是自然数。DATA-d1～DATA-un是业务数据，n是自然数。添有斜线的长方块是被丢弃的数据。Tx和Tx 1～Tx n是数据发送端口，n是自然数。Rx和Rx1～Rxn是数据接收端口，n是自然数。
2.本网络的上行方向上的数据传输
各个光网络单元的上行方向数据信号采用波分多址方式，即各光网络单元发送的数据承载于不同的相互独立的波长上发出，到达ODN进行合波，该合波信号经同一根光纤传输至OLT，在OLT中将各波长解复用后分别提取对应各网络单元的上行数据，这些数据经处理后上传给广域网，或转发至其它光网络单元。
各个光网络单元的上行方向数据信号由光网络单元103—n发出，即：参见图7，由光网络单元103—n的数据驱动电路201驱动，并且，由光网络单元103—n的波分多址波长光源202输出光信号，该信号承载于不同的相互独立的波长上发出。
上述的合波信号，在OLT中将各波长解复用后分别提取对应各个光网络单元的上行数据的步骤是：参见图8，在波分多址光接收装置中，先由其波长解复用单元301分解成若干个不同独立光波长光信号，并送至其光探测器302-n进行光电转换，得到的电信号再由其数据接收电路303-n处理，输出对应各个光网络单元的上行合波信号，n为自然数。
参见图9，所述的合波信号经上行波长解复用接收模块406，从多个上行端口进入波分多址数据交换机401，经该交换机处理后指定交换至广域网端口402上传至广域网，或指定交换至下行端口404，并由下行光发送模块405输出下行光信号。
参见图9，上述的广域网数据信号在OLT中处理，具体是在OLT的波分多址数据交换装置中处理，即：从广域网端口402进入，经波分多址数据交换机401处理后，指定交换至下行端口404，并由下行光发送模块405输出下行光信号。

Claims (9)

1.一种以太网无源光网络，该网络包括OLT即中心局光线路终端设备(101)、ODN即无源光配线网络(102)，以及若干个光网络单元ONU(103-n)和用户端设备(104-n)，n为自然数；OLT上连主干网、下连ODN，光网络单元上连ODN、下连用户端设备，其特征在于所述的网络是基于波分多址的以太网无源光网络，即该网络从ONU到OLT的上行方向采用波分多址方式，每个光网络单元通过独立的波长通道经ODN合波复用并上传至OLT，和OLT的上行波长解复用光接收模块(406)相连，上行波长解复用光接收模块(406)输出的数据信号送至OLT波分多址数据交换机(401)不同的上行端口(403-n)，分别对应于不同的ONU(103-n)；从OLT到ONU的下行方向的数据以时分复用的形式从OLT的同一个端口按顺序发出，数据流经ODN采用光功率分配的方式广播发送到各个ONU。
2.依据权利要求1所述的以太网无源光网络，其特征在于所述的光网络单元，设有数据驱动电路(201)和与之电路连接的波分多址波长光源(202)，它们构成波分多址光发送装置；该装置中，光网络单元(103-n)的数据经驱动电路(201)驱动波分多址特定波长光源(202)输出光信号，该信号承载于不同的相互独立的波长上发出。
3.依据权利要求1所述的以太网无源光网络，其特征在于中心局光线路终端设备(101)设有波分多址光接收装置或上行波长解复用光接收模块(406)，包括波长解复用单元(301)、光探测器(302-n)和数据接收电路(303-n)；波长解复用单元(301)的n个输出端口与光探测器(302-n)光路连接，光探测器(302-n)与n个数据接收电路(303-n)电路连接；该装置接收上行波分多址光信号，先由其波长解复用单元(301)分解成若干个不同独立光波长光信号，并送至其光探测器(302-n)进行光电转换，得到的电信号再由其数据接收电路(303-n)处理，输出对应各个光网络单元的上行数据信号，n为自然数。
4.依据权利要求1所述的以太网无源光网络，其特征在于中心局光线路终端设备(101)设有波分多址数据交换装置，包括波分多址数据交换机(401)，以及下行光发送模块(405)和上行波长解复用光接收模块(406)；波分多址数据交换机(401)设有广域网端口(402)、下行端口(404)和上行端口(403-n)，其中，下行端口(404)与下行光发送模块(405)相联，上行端口(403-n)与波长解复用光接收模块(406)的数据接收电路(303-n)相联；由上行波长解复用光接收模块(406)的n个数据接收电路(303-n)输出的n路数据信号分别送至波分多址数据交换机(401)的上行端口(403-n)，通过数据交换之后由广域网端口(402)输出，实现不同ONU的多址接入；由广域网端口(402)输入的以太网信号利用波分多址数据交换机(401)交换送至下行端口(404)并经由下行光发送模块(405)转换成为下行接入光信号，n为自然数。
5.一种以太网无源光网络传输数据的方法，其特征是在由包括OLT即中心局光线路终端设备(101)、ODN即无源光配线网络(102)及若干个光网络单元ONU(103-n)构成的上行方向采用波分多址方式、下行方向采用时分复用形式的基于波分多址的以太网无源光网络中，其在下行方向数据传输的方法是：广域网数据信号及其它需传送至各个光网络单元的数据，经OLT即中心局光线路终端设备(101)处理后，从同一个发送端口按顺序发出，由同一根光纤到达ODN即无源光配线网络(102)后，采用光功率分配的方式广播发送到各个光网络单元，各个光网络单元只提取传送给自己的数据，从而实现下行数据的传送；其在上行方向数据传输的方法是：各个光网络单元的上行方向数据信号采用波分多址方式，即各光网络单元发送的数据承载于不同的相互独立的波长上发出，到达ODN进行合波，该合波信号经同一根光纤传输至OLT，在OLT中将各波长解复用后分别提取对应各个光网络单元的上行数据，这些数据经处理后上传给广域网，或转发至其它光网络单元。
6.依据权利要求5所述的以太网无源光网络传输数据的方法，其特征在于各个光网络单元的上行方向数据信号的传输，其方法是：由光网络单元的数据驱动电路(201)驱动，并且，由光网络单元的波分多址波长光源(202)输出光信号，该信号承载于不同的相互独立的波长上发出。
7.依据权利要求5所述的以太网无源光网络传输数据的方法，其特征在于所述的合波信号，在OLT中将各波长解复用后分别提取对应各个光网络单元的上行数据的步骤是：在波分多址光接收装置中，先由其波长解复用单元(301)分解成若干个不同独立光波长光信号，并送至其光探测器(302-n)进行光电转换，得到的电信号再由其数据接收电路(303-n)处理，输出对应各个光网络单元的上行数据信号，n为自然数。
8.依据权利要求7所述的以太网无源光网络传输数据的方法，其特征在于所述的合波信号经上行波长解复用接收模块(406)，从多个上行端口进入波分多址数据交换机(401)，经该交换机处理后指定交换至广域网端口(402)上传至广域网，或指定交换至下行端口(404)，并由下行光发送模块(405)输出下行光信号。
9.依据权利要求5所述的以太网无源光网络传输数据的方法，其特征在于所述的广域网数据信号在OLT中处理，是在OLT的波分多址数据交换装置中处理，即：从广域网端口(402)进入，经波分多址数据交换机(401)处理后，指定交换至下行端口(404)，并由下行光发送模块(405)输出下行光信号。
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Assignee: Chongqing Yuejin science and Technology Development Co Ltd

Assignor: Wuhan chemical giant Photon Technology Co., Ltd.

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Denomination of invention: Ethernet passive optical network based on Wavelength Division Multiple Access and data transmission method thereof

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Owner name: DENG LINUO

Free format text: FORMER OWNER: HUAGONG-FEITENG PHOTON SCIENCE AND TECHNOLOGY CO LTD, WUHAN

Effective date: 20110804

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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 430074 WUHAN, HUBEI PROVINCE TO: 430000 WUHAN, HUBEI PROVINCE

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Effective date of registration: 20110804

Address after: 430000 No. 2-1, Minquan Road, Jianghan District, Wuhan

Patentee after: Deng Lina

Address before: 430074, 4 floor, Cyberport A block, Kanto Science Park, Wuhan, Hubei

Patentee before: Huagong-Feiteng Photon Science and Technology Co., Ltd., Wuhan

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: WUHAN OV ORANGE TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: DENG LINUO

Effective date: 20111206

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TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20111206

Address after: 430000 18 Huaguang Road, Kanto science and Technology Industrial Zone, East Lake Development Zone, Wuhan, China

Patentee after: OV Orange Technology Co., Ltd.

Address before: 430000 No. 2-1, Minquan Road, Jianghan District, Wuhan

Patentee before: Deng Lina

EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract

Assignee: Chongqing Yuejin science and Technology Development Co Ltd

Assignor: Huagong-Feiteng Photon Science and Technology Co., Ltd., Wuhan

Contract record no.: 2010500000047

Date of cancellation: 20121225

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
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Owner name: WUHAN GUANGGU AOYUAN TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME: WUHAN OV ORANGE TECHNOLOGY CO., LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 430000, Huaguang road 18, Kanto science and Technology Industrial Zone, East Lake Development Zone, Wuhan, Hubei

Patentee after: WUHAN OV ORANGE TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: 430000, Huaguang road 18, Kanto science and Technology Industrial Zone, East Lake Development Zone, Wuhan, Hubei

Patentee before: OV Orange Technology Co., Ltd.

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Granted publication date: 20090211

Termination date: 20171212