CN101009530A - 支持组播类业务的无源光网络、复用/解复用器及方法 - Google Patents

支持组播类业务的无源光网络、复用/解复用器及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种波分复用－无源光网络、一种复用/解复用器以及在所述波分复用－无源光网络中实现组播类业务的方法。本发明所述的波分复用－无源光网络以及实现组播类业务的方法，使用单一波长传输需要进行组播或广播的组播类业务，有效地节省了系统的带宽资源，并且降低了系统的复杂度。

Description

支持组播类业务的无源光网络、复用/解复用器及方法
技术领域
本发明涉及无源光网络(PON，Passive Optical Network)技术，特别涉及到一种支持组播类业务的波分复用无源光网络(WDM-PON，WavelengthDivision Multiplexed Passive Optical Network)，在该WDM-PON中使用的复用/解复用器以及利用上述WDM-PON实现组播类业务的方法。
背景技术
目前，随着诸如高质量的视频信息业务、视频点播(VoD，Video onDemand)等高速数据业务的发展，用户对接入网数据接入带宽的需求大约在100兆比特/秒(Mbps)左右，利用现有的例如拨号上网、非对称数字用户线(ADSL)等接入方式已无法满足用户对接入带宽的需求，因此，使用光纤铺设接入网的需求正在迅速增长，PON正是能够满足上述高速数据业务的带宽需求的用户接入网，并且既经济又方便运营和维护。
现有PON的基本结构如图1所示。一般而言，PON主要包括：中心局——光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)、光分配网(ODN，OpticalDistribution Network)和若干个光网络单元(ONU，Optical Network Unit)。所述ODN通常由复用/解复用器以及连接所述复用/解复用器与所述OLT及所述ONU的光纤构成，所述复用/解复用器一方面用于将来自OLT的光信号解复用，并将解复用后的光信号分别发送到各个ONU，另一方面，用于将来自各个ONU的光信号复用，并将复用后的光信号输出到所述OLT。
根据实现机制的不同，PON可以划分为多种不同的类型，例如：采用异步转移模式(ATM，Asynchronous Transfer Mode)的ATM-PON，基于以太网(Ethernet)的EPON(Ethernet Over PON)，具有千兆比特速率的GPON(Gigabit PON)，结合波分复用(WDM)技术的WDM-PON，以及结合码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)技术的光码分多址无源光网络(OCMDA-PON，Optical Code Division Multiple Access Passive OpticalNetwork)等等。
其中，由于WDM-PON具有巨大的带宽容量以及类似点对点通信的信息安全性等特点，它曾引起全球通信专家的广泛关注。然而，由于WDM-PON网络设备复杂、成本很高，一直无法真正商用。但是最近几年，随着光通信技术的发展，相关光通信器件价格的下降，WDM-PON又再度成为全球通信业的热点，许多设备厂商和通信专家在减少WDM-PON设备复杂性、降低成本等方面作了大量、深入的研究。目前，WDM-PON正逐渐步入商用阶段。
然而，由于WDM-PON本质上是一种点对点的网络结构，点对点结构的网络通常采用带内多拷贝的方式传输组播类业务数据，这使得WDM-PON在实现组播类业务时具有明显的缺陷，主要体现在：一方面，对OLT的处理能力要求很高，需要复杂的多播协议来支持所述组播类业务，尤其是在许多用户点播同样的节目时，OLT的处理能力将成为WDM-PON系统的瓶颈；另一方面，同样一份数据要在多个波长上分别拷贝一份，分别传输到不同的ONU，因而极大地浪费了系统的带宽资源。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明对现有WDM-PON进行了改进，提供了一种能够更好地实现上述组播类业务的WDM-PON，同时可以节约系统的带宽资源，降低对OLT处理能力的要求。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种在本发明所述WDM-PON系统中使用的新型复用/解复用器。
与此同时，本发明还提供了一种利用本发明所述WDM-PON系统实现所述组播业务及CATV广播的方法，该方法对OLT的处理能力要求较低，并且可以极大地节省WDM-PON系统的带宽资源。
根据本发明的一个方面，本发明所述的WDM-PON包括：光线路终端OLT、复用/解复用器及n个光网络单元ONU；
其中，所述OLT用于将分别发送到n个ONU的下行单播数据分别承载到不同波长的光信号上，而将一路或一路以上的组播类业务数据分别承载到一个或一个以上特定波长的光信号上，并将上述不同波长的光信号以及所述特定波长的光信号耦合成一个光信号，然后发送到所述复用/解复用器；
所述复用/解复用器用于分离来自所述OLT的不同波长的光信号，对承载所述组播类业务的特定波长的光信号进行功率分配，而对承载所述n个ONU下行单播数据的光信号进行波长选择性输出；
所述n个ONU分别用于对来自所述复用/解复用器对应输出端的信号进行处理，分别得到所述组播类业务数据以及自身所对应的下行单播数据。
所述OLT包括：OLT端下行处理模块、OLT端上行处理模块以及连接到所述OLT端上行处理模块、OLT端上行处理模块和所述复用/解复用器的第一光环形器。
所述第一光环形器用于将来自所述OLT端下行处理模块的下行光信号输出到所述复用/解复用器；并将来自所述复用/解复用器的上行的光信号输出到所述OLT端上行处理模块。
所述下行处理模块包括：
下行数据分离器，用于从下行数据业务中分离出需要进行广播或组播的组播类业务数据以及n路分别发送到所述n个ONU的下行单播数据；
组播类数据传输前处理模块，用于接收来自所述下行数据分离器的或来自其它传输通道的一路或一路以上的组播类业务数据，对所述组播类业务数据进行处理后，输出承载有所述组播类业务数据的一个或一个以上具有特定波长的光信号；
主宽谱激光源，用于生成一宽谱光信号；
第一波导阵列光滤波器，用于根据所述主宽谱激光源输出的宽谱光信号，生成n路具有不同波长的光信号，为光调制器阵列提供不同波长的激光源；
光调制器阵列，包含n个调制器，用于将来自所述下行数据分离器的、对应n个ONU的下行单播数据分别调制到由所述第一波导阵列光滤波器输出的n路具有不同波长的光信号中；
耦合器，用于将来自所述组播类数据传输前处理模块承载有组播类业务数据的具有特定波长的光信号以及承载有n个ONU的下行单播数据的、具有不同波长的n路光信号耦合为一个光信号，并输出到所述第一光环形器。
所述复用/解复用器进一步包括：
粗波分器，用于从所接收的光信号中分离出用于承载所述组播类业务的一路或一路以上具有特定波长的光信号以及用于承载各个ONU下行单播数据的光信号；
1∶n的第三波导阵列光滤波器，用于对来自所述粗波分器的用于承载各个ONU下行单播数据的光信号进行分离，得到n路具有不同波长的光信号，并分别路由到该第三波导阵列光滤波器的n个输出端口；
分支比为1∶a的分支器，用于将来自所述粗波分器的具有特定波长的光信号进行功率分配，分成a份，并分别输出到a个合波器；
a个合波器，其中每个合波器连接到所述第三波导阵列光滤波器的一个输出端及所述分支器的一个输出端，用于将来自所述分支器的特定波长的光信号耦合到所述第三波导阵列光滤波器的a个输出支路中去；
其中，a为大于或等于1且小于或等于n的自然数。
所述ONU包括：ONU端下行处理模块、ONU端上行处理模块以及连接到所述复用/解复用器、ONU端下行处理模块和ONU端上行处理模块的第二光环形器。
所述第二光环形器用于将来自所述复用/解复用器的下行光信号输出到所述ONU端下行处理模块；并将来自所述ONU端上行处理模块的上行的光信号输出到所述复用/解复用器。
所述ONU端下行处理模块包括：
粗波分器，用于从来自所述第二光环形器的下行光信号中，分离出不同波长的光信号；
光电二极管PD阵列，包括至少两个PD，其中一个PD用于将来自所述粗波分器的、用以承载本ONU所对应的下行单播数据的光信号转换成电信号；余下的PD分别用于将来自所述粗波分器的一路或一路以上承载所述组播类业务的具有特定波长光信号转换成电信号；
解调器阵列，包括至少两个调制器，其中一个用于对承载本ONU的下行单播数据的电信号进行解调，得到本ONU的下行单播数据；余下的解调器分别用于对PD阵列输出的承载所述组播类业务的电信号进行解调，得到所述组播类业务数据。
根据本发明的另一个方面，本发明所述新型复用/解复用器包括：
粗波分器，用于从所接收的光信号中分离出用于承载所述组播类业务的一路或一路以上具有特定波长的光信号以及用于承载各个ONU下行单播数据的光信号；
1∶n的波导阵列光滤波器，用于对来自所述粗波分器的用于承载各个ONU下行单播数据的光信号进行分离，得到n路具有不同波长的光信号，并分别路由到所述波导阵列光滤波器的n个输出端口；
分支比为1∶a的分支器，用于将来自所述粗波分器的具有特定波长的光信号进行功率分配，分成a份，并分别输出到a个合波器；
a个合波器，其中每个合波器连接到所述波导阵列光滤波器的一个输出端及所述分支器的一个输出端，用于将来自所述分支器的特定波长的光信号耦合到所述波导阵列光滤波器的a个输出支路中去；
其中，n为自然数；a为大于或等于1且小于或等于n的自然数。
所述粗波分器、所述分支器以及所述合波器与所述波导阵列光滤波器集成在一个设备中。
根据本发明的又一个方面，本发明所述利用WDM-PON系统实现组播业务的方法包括：
A：所述OLT从来自上一层设备的下行数据中分离出组播业务数据以及发送到至少一ONU的各路下行单播数据；
B：所述OLT将所述组播业务数据用具有特定波长的光信号承载，而将所述至少一ONU的下行单播数据分别承载于具有预先设定波长的至少一光信号上；
C：所述OLT将所述特定波长的光信号以及承载各个ONU下行单播数据的光信号耦合在一起，并发送到所述复用/解复用器；
D：所述复用/解复用器根据波长，从所接收的光信号中分离出承载所述组播业务数据的所述具有特定波长的光信号以及至少一承载各个ONU下行单播数据的光信号，将其中承载所述组播业务数据的所述特定波长的光信号同时输出到至少一ONU中的全部或部分ONU，而将承载ONU下行单播数据的至少一光信号分别输出到其对应的ONU；
E：所述ONU从所接收的光信号中分离出承载所述组播业务数据的具有特定波长的光信号以及承载自身下行单播数据的光信号，分别进行光/电变换以及解调处理后，得到所述组播业务数据以及自身的下行单播数据，并将组播业务数据传输给下一层设备作进一步处理。
所述方法进一步包括：
所述OLT捕获来自ONU的加入组播组的请求，一方面完成组播代理功能，另一方面根据上一层组播服务器返回的鉴权结果，判断该ONU是否有权限接收所请求的组播组数据，并根据判断结果发送一个组播业务控制报文给所述ONU；
所述ONU根据来自所述OLT的所述组播业务控制报文，滤出所述OLT允许其接收的组播组数据，而直接丢弃所述OLT不允许的组播组数据。
根据本发明的最后一个方面，本发明所述在波分复用-无源光网络中实现有线电视CATV广播的方法包括：
A：所述OLT从上一层设备接收承载CATV广播信号的具有特定波长的光信号；
B：所述OLT通过光放大器对所接收的承载CATV广播信号的特定波长的光信号进行光放大；
C：所述OLT将所述经过光放大的承载CATV广播信号的特定波长的光信号和承载各个ONU下行单播数据的光信号耦合在一起，并发送到所述复用/解复用器；
D：所述复用/解复用器根据波长，从所接收的光信号中分离出所述承载CATV广播信号的特定波长的光信号以及至少一承载各个ONU下行单播数据的光信号，将其中所述承载了CATV广播信号的特定波长的光信号同时输出到所述ONU中的全部或部分ONU，而将承载ONU下行单播数据的一个以上光信号分别输出到其对应的ONU；
E：所述ONU从所接收的光信号中分离出所述承载CATV广播信号的特定波长的光信号以及承载自身下行单播数据的光信号，其中所述承载CATV广播信号的特定波长的光信号进行光/电变换后，得到电域的CATV广播信号并传输给下一层设备作进一步处理，而承载自身下行单播数据的光信号给光/电变换及解调后，得到本ONU的下行单播数据并传输给下一层设备处理。
所述方法进一步包括：
所述OLT根据需要发送广播控制报文给所述ONU，所述广播控制报文用于禁止或允许ONU接收CATV广播信号；
所述ONU接收到广播控制报文后，如果所述广播控制报文禁止该ONU接收CATV广播信号，则ONU将关闭光/电变换器对CATV广播信号的接收；如果所述广播控制报文允许该ONU接收CATV广播信号，则ONU将启用光/电变换器对CATV广播信号的接收。
由此可以看出，在利用本发明所述的WDM-PON系统以及通过本发明所述方法实现所述组播类业务的过程中，可以将所述组播类业务用一个或一个以上具有特定波长的光信号来承载，因而可以有效解决现有技术中采用带内多拷贝传输方式所带来的带宽资源浪费的问题，有效地节约了系统的带宽资源，并且由于在该WDM-PON系统中OLT不需要支持复杂的多播协议，因而降低了OLT的复杂度。
另外，由于组播类业务的数据流量一般都比较大，而且优先级比较高，因此，将所述组播类业务分离出来使用单独的波长传输，可以更好地确保其它实时业务(例如VOIP)的服务质量，因而，可以更好地保证WDM-PON系统的服务质量。
附图说明
图1为现有PON系统的基本结构示意图；
图2为本发明所述WDM-PON中所使用的复用/解复用器的功能示意图；
图3为本发明所述WDM-PON系统的基本结构示意图；
图4为根据本发明一个优选实施例的在WDM-PON中实现组播业务时的系统结构示意图；
图5为根据本发明另一个优选实施例的在WDM-PON中实现CATV业务和组播业务时的系统结构示意图；
图6为本发明一个优选实施例所述的复用/解复用器内部结构示意图；
图7为本发明另一个优选实施例所述的复用/解复用器内部结构示意图；
图8为本发明所述实现所述组播类业务的方法流程图。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
本发明提供了一种可以支持组播类业务的WDM-PON系统，例如支持组播业务和/或广播业务和/或有线电视(CATV)业务的WDM-PON系统。图3显示了本发明所述的WDM-PON系统的基本结构，如图3所示，主要包括：OLT、复用/解复用器、n个ONU以及连接所述OLT、所述复用/解复用器及所述n个ONU的光纤。其中，n为自然数。
其中，所述OLT在下行方向上用于将分别发送到所述n个ONU的n路下行单播数据分别承载到n个具有不同波长的光信号上，而将一路或一路以上的组播类业务数据分别承载到一个或一个以上特定波长的光信号上，并将上述不同波长的光信号以及所述一个或一个以上特定波长的光信号耦合成一个光信号，然后输出到所述复用/解复用器；所述OLT在上行方向上，分离出来自各个ONU的上行光信号，并经进一步的检测和解调，得到各个用户的上行电信号，并输出到上一级设备。
所述复用/解复用器的功能如图2所示，主要包括：在下行方向上，分离从所述OLT接收的不同波长的光信号，对用于承载所述组播类业务的特定波长的光信号，例如波长为λm的光信号进行功率分配，即在其多个输出端口或所有输出端口上同时输出该特定波长的光信号，而对承载各个ONU下行单播数据的n路其它波长的光信号进行波长选择性输出，即将不同波长的光信号分别在预先确定的对应输出端口上输出；而在上行方向上，将来自不同ONU的n路不同波长的上行信号进行复用，得到一个光信号，并输出到所述OLT。
所述ONU在下行方向上用于对来自所述复用/解复用器一个输出端的信号进行处理，分别得到所述组播类业务数据以及该ONU所对应的下行单播数据；而在上行方向上，将该ONU的上行数据承载到具有预先确定波长的光信号上，并输出到所述复用/解复用器。
仍参见图3，所述OLT进一步包括OLT端下行处理模块、OLT端上行处理模块以及第一光环形器(Circulator)三个部分：
其中，所述第一光环形器连接到所述OLT端下行处理模块、OLT端上行处理模块以及所述复用/解复用器，用于将来自所述OLT端下行处理模块的下行光信号输出到所述复用/解复用器，并将来自所述复用/解复用器的上行的光信号输出到所述OLT端上行处理模块。
所述OLT端下行处理模块包括：
下行数据分离器，用于从下行数据业务中分离出组播类业务数据以及n路分别发送到n个ONU的下行单播数据；
组播类业务数据传输前处理模块，用于接收来自上一级设备的广播数据(例如CATV信号)和/或来自所述下行数据分离器的组播类业务数据，并进行处理和放大后，得到一个或一个以上特定波长的承载一路或一路以上的组播类业务数据光信号；
其中，所述组播类数据传输前处理模块对来自上一级设备的承载广播数据的光信号将直接通过光放大器进行光放大处理；而对来自所述下行数据分离器的一路或一路以上的组播类业务数据，则将其分别调制到一个或一个以上具有特定波长的光信号上，并对调制过后的光信号进行相关的其它处理；因此，所述组播类数据传输前处理模块应当进一步包括：一个用于对广播数据进行光放大的光放大器，和/或一个或一个以上用于产生特定波长光信号的激光器以及一个或一个以上将所述组播类业务数据调制到所述特定波长的光信号中的调制器；
主宽谱激光源，用于生成一宽谱光信号；
为了保证系统的可靠性，所述WDM-PON还可以进一步包括一个备宽谱激光源，用于在所述主宽谱激光源失效时，提供备用的宽谱光信号；
第一波导阵列光滤波器(AWG)，用于对所述主宽谱激光源或备宽谱激光源输出的宽谱光信号进行处理，生成波长分别为λ1～λn的n路光信号，为光调制器阵列提供不同波长的激光源；
光调制器阵列，包含n个调制器，用于将来自所述下行数据分离器的、对应n个ONU的下行单播数据分别调制到由所述第一AWG输出的波长分别为λ1～λn的n路光信号中；
耦合器，用于将承载有所述组播类业务数据的具有特定波长(例如λm、λb等)一个或一个以上光信号以及承载有n个ONU下行单播数据的、波长分别为λ1～λn的n路光信号耦合为一个光信号，并输出到所述第一光环形器。
所述OLT端上行处理模块包括：
第二AWG，用于将来自所述第一光环形器的上行光信号中分离出波长分别为λ1～λn的n路光信号；
光电二极管(PD，Photodiode)阵列，即光检测器阵列，包含n个PD，分别用于将来自所述第二AWG的一路上行光信号转换成电信号；
解调器阵列，包含n个解调器，分别用于解调由所述光敏二极管阵列输出的电信号，恢复各路ONU的上行数据。
图3中所示WDM-PON中的ONU也包括ONU端下行处理模块和ONU端上行处理模块两个部分以及一个第二光环形器：
其中所述第二光环形器连接到所述ONU端上行处理模块、ONU端下行处理模块以及所述复用/解复用器，用于将来自所述ONU端上行处理模块的上行光信号输出到所述复用/解复用器，并将来自所复用/解复用器的下行的光信号输出到所述ONU端下行处理模块；
所述ONU端下行处理模块包括：
粗波分器，用于从来自所述复用/解复用器的光信号中，分离出不同波长的光信号，包括波长为λ1～λn的光信号中用于承载本ONU所对应下行单播数据的光信号以及用于承载所述组播类业务的具有特定波长光信号，例如波长为λm和/或λb的光信号；
PD阵列，所包含的PD数量根据所述组播类业务的数目而定，若承载有x路组播类业务，则该PD阵列中将包含x+1个PD，其中一个PD用于将来自所述粗波分器的波长为λ1～λn的光信号中承载本ONU所对应的下行单播数据的光信号转换成电信号；余下的x个PD分别用于将来自所述粗波分器的用于承载各路组播类业务的特定波长光信号转换成电信号；
解调器阵列，所包含的解调器数量与所述PD阵列中的PD数量对应，其中一个解调器用于对承载本ONU的下行单播数据的电信号进行解调，得到本ONU的下行单播数据；余下的解调器分别用于对PD阵列输出的承载各路组播类业务数据的电信号进行解调，得到各路组播类业务数据。
所述ONU端上行处理模块包括：
本ONU传输上行数据所需要的、既可来源于OLT也可由ONU自己产生的光信号，图3中用一个光源来表示；
调制器，用于将该ONU的上行数据调制到所述光信号中。
下面结合图4，通过本发明的一个优选实施例详细说明本发明所述WDM-PON实现组播业务的动态工作过程。
如图4所示，在利用本发明所述的WDM-PON系统实现组播业务的过程中，首先，在OLT中，由下行数据分离器从来自上一级设备的数据流中提取出组播业务数据；然后将所提取的组播业务数据通过调制器调制到由特定波长激光器所输出的波长为λm的光信号中，并经过光放大器的放大后，由耦合器将承载所述组播业务数据的波长为λm的光信号与承载各个ONU的下行单播数据的波长分别为λ1～λn的n路光信号进行耦合后，得到波长包括λ1～λn以及λm的多波长光信号，该光信号将经由第一光环形器，传输到复用/解复用器。上述特定波长激光器、调制器以及光放大器构成了图3中的组播类业务数据传输前处理模块。
所述复用/解复用器从所接收的光信号中分离出不同波长的光信号，并将承载所述组播业务数据的波长为λm的特定波长光信号同时从其n个输出端输出，而将承载各个ONU下行单播数据的波长分别为λ1～λn的n路光信号分别输出到其对应的n个输出端。这样，在所述复用/解复用器的每个输出端上输出的光信号中，将至少包含承载所述组播业务的波长为λm的光信号以及承载各个ONU下行单播数据的波长分别为λ1～λn中的一路光信号，例如，输出端1输出的光信号将包含两个波长λm和λ1，输出端2输出的光信号将包含两个波长λm和λ2，......，输出端n输出的光信号将包含两个波长λm和λn。随后，这n个输出信号将被分别传输到WDM-PON系统的n个ONU上。
在各个ONU中，ONU端下行处理模块将来自所述复用/解复用器的光信号分离为承载所述组播业务的波长为λm的光信号以及承载各个ONU下行单播数据的波长分别为λ1～λn中用于承载本ONU下行单播数据的一路光信号，分别将这两路光信号变换为电信号后，再分别进行解调，即可得到所述组播业务数据以及本ONU对应的下行单播数据。
与此同时，为了实现所述组播业务，OLT还应当能够捕获来自ONU的加入组播组的请求，一方面完成组播代理功能，另一方面，根据上一层组播服务器返回的鉴权结果，判断该ONU是否有权限所请求的组播组数据，并根据判断结果发送一个组播业务控制报文给该ONU，所述ONU根据来自OLT的组播业务控制报文，滤出OLT允许其接收的组播组数据，而直接丢弃OLT不允许的组播组数据。在ONU解调出OLT允许的组播组数据后，将发送给相应的下一级设备作进一步处理。
通过图3所示的WDM-PON系统还可以进一步提供CATV业务，图5显示了根据本发明另一个优选实施例的，能够同时提供CATV业务以及组播业务的WDM-PON系统结构示意图。
如图5所示，可以同时为ONU提供CATV业务以及组播业务的WDM-PON在图4所示结构的基础之上进行了如下的改进：
对OLT而言，增加了一个将输出端连接到所述耦合器的光放大器，用于对来自外部的承载着CATV信号的波长为λb的特定波长光信号进行光放大。此时，图5中所示的特定波长激光器、调制器、连接到调制器的光放大器以及用于放大CATV信号的光放大器构成了图3中的组播类业务数据传输前处理模块。
对所述复用/解复用器而言，在下行方向上，所述复用/解复用器还将进一步对来自OLT的光信号中承载所述CATV信号的特定波长即λb的光信号进行功率分配，即在其各个输出端口上同时输出该特定波长λb的光信号。这样，所述复用/解复用器每个输出端所输出的光信号中，将包含承载所述组播数据的波长为λm的光信号、承载所述CATV信号的波长为λb的光信号以及承载各个ONU下行单播数据的波长分别为λ1～λn中的一路光信号。
另外，对所述ONU而言，所述粗波分复用器将进一步分离出承载所述CATV信号的波长为λb的光信号，所述PD阵列和解调器阵列中还将进一步包含对承载所述CATV信号的波长为λb的光信号进行光/电变换以及解调的PD和解调器，从而就可以在每个ONU得到所述CATV数据。
在CATV业务的实现过程中，OLT也可以通过与实现组播业务相类似的方式，例如通过发送广播控制报文，实现CATV业务的受控收看。
从上述实现组播业务的过程可以看出，利用本发明所述的WDM-PON系统可以实现组播或广播业务，同时，由于在上述WDM-PON系统中仅使用了一个或多个单独的波长承载一路或多路组播类业务数据，从而可以有效避免现有技术中组播类业务数据要发送给多少个用户，就要拷贝多少份的问题，从而可以大大节省WDM-PON系统的带宽资源，另外，还可以减少OLT调度的负荷度，OLT不需要支持复杂的组播调度协议，从而降低系统的复杂度。
从上述实施例可以看出，上述WDM-PON系统所使用的复用/解复用器与现有WPM-PON系统所使用的复用/解复用器是不相同的，为了实现本发明所述的WDM-PON系统，在本发明的一个优选实施例中，具体给出了应用在上述WDM-PON系统中的、既具有AWG功能又可透明传输某些特定波长的新型复用/解复用器。图6显示了这种复用/解复用器的结构。
如图6所示，本发明所述的复用/解复用器包括：
粗波分器，用于从所接收的光信号中分离出用于承载所述组播类业务的具有特定波长(例如λb和/或λm和/或其他特定的波长)的光信号以及用于承载各个ONU下行单播数据的光信号；
1∶n的AWG，用于对来自所述粗波分器的波长包含λ1～λn的光信号进行分离，得到n路波长分别为λ1～λn的光信号，并分别路由到该AWG的n个输出端口，其中n对应于WDM-PON系统中的ONU数目；
分支比为1∶n的分支器，用于将来自所述粗波分器的特定波长(例如波长为λb和/或λm和/或其他特定的波长)的光信号进行功率分配，分成n份，并分别输出到n个合波器；
n个合波器，其中每个合波器连接到所述AWG的一个输出端及所述分支器的一个输出端，用于将来自所述分支器的特定波长的光信号耦合到所述AWG的各个输出支路中去。
由此可以看出，在如图6所示的复用/解复用器的n个输出端均可以得到承载所述组播类业务的具有特定波长(例如λb和/或λm和/或其他特定的波长)的光信号，以及承载各个ONU下行单播数据的n路光信号，从而可以应用到本发明所述的WDM-PON系统中。
熟悉本领域的技术人员可以理解，还可以有其它各种替代方案来实现本发明所述的复用/解复用器，例如可以将上述粗波分器、分支器以及合波器的功能集成到一个AWG中实现，还可利用粗波分器、分支器、合波器以及NXN的波导光栅路由器(WGR，waveguide grating router)来实现等等。
如前所述，在上述图6所示的复用/解复用器的n个输出端均包含用于承载所述组播类业务的具有特定波长的光信号，而在某些特殊的情况下，WDM-PON系统中的某些ONU可能不支持所述组播类业务，此时，将所述组播类业务同时输出到所述复用/解复用器的所有输出端口并不是必须的，为此，本发明的另一个优选实施例还给出了一种简化的复用/解复用器，如图7所示，所述复用/解复用器包括：
粗波分器，用于从所接收的光信号中分离出用于承载所述组播类业务的具有特定波长(例如λb和/或λm和/或其他特定的波长)的光信号以及用于承载各个ONU下行单播数据的光信号；
1∶n的AWG，用于对来自所述粗波分器的波长包含λ1～λn的光信号进行分离，得到n路波长分别为λ1～λn的光信号，并分别路由到该AWG的n个输出端口，其中n对应于WDM-PON系统中的ONU数目；
分支比为1∶a的分支器，用于将来自所述粗波分器的特定波长(例如波长为λb和/或λm)的光信号进行功率分配，分成a份，并分别输出到a个合波器；其中，a为大于等于1而小于或等于n的自然数，对应于所述WDM-PON系统中支持所述组播类业务的ONU的数目；
a个合波器，其中每个合波器连接到所述AWG的一个输出端及所述分支器的一个输出端，用于将来自所述分支器的特定波长的光信号耦合到所述AWG的a个输出支路中去。
由此可以看出，由于本发明所提供的复用/解复用器可以通过功率分配的方式将承载所述组播类业务数据的光信号同时传输到WDM-PON系统的各个ONU，使得在单独的波长上传输组播或广播的数据成为可能，从而可以大大节省系统的带宽资源。
除上述WDM-PON系统以及复用/解复用器之外，本发明还提供了一种利用上述WDM-PON系统实现所述组播类业务的方法。如图8所示，该方法主要包括以下步骤：
步骤A：OLT从来自上一层设备的下行数据分离出组播类业务数据以及发送到WDM-PON系统中各个ONU的各路下行单播数据；
步骤B：OLT将所述组播类业务数据用具有特定波长的光信号承载，而将所述各个ONU的下行单播数据分别承载于具有预先为各个ONU设定的下行波长的光信号上；
步骤C：将所述特定波长的光信号以及承载各个ONU下行单播数据的各路光信号耦合在一起发送到ODN中的复用/解复用器；
步骤D：所述复用/解复用器根据波长，从所接收的光信号中分离出所述特定波长的光信号以及承载各个ONU下行单播数据的各路光信号，将其中所述特定波长的光信号同时输出到所有或部分ONU，而将承载ONU下行单播数据的各路光信号分别输出到其对应的ONU；
步骤E：WDM-PON系统中的各个ONU从所接收的光信号中分离出具有特定波长的光信号以及承载自身下行单播数据的光信号，分别进行光/电变换以及解调处理后，得到所述组播类业务数据以及自身的下行单播数据，并将组播业务数据传输给下一层设备作进一步处理。
另外，如前所述，OLT可以通过发送相应的控制报文给所述ONU，实现对ONU能否接收组播类业务数据的控制。
上述组播类业务可以是普通的组播或广播业务，也可以是CATV业务。特别地，对于CATV业务，OLT还将根据需要发送用于禁止或允许ONU接收CATV广播信号的广播控制报文给所述ONU；ONU接收到广播控制报文后，如果所述广播控制报文禁止该ONU接收CATV广播信号，则ONU将关闭光/电变换器对CATV广播信号的接收；如果所述广播控制报文允许该ONU接收CATV广播信号，则ONU将启用光/电变换器对CATV广播信号的接收。
由此可以看出，通过上述方法，可以在WDM-PON系统中实现组播或广播，并且，由于组播类业务在上述WDM-PON系统中仅在一个特定的波长上传输了一次，因此可以解决现有技术中采用带内多拷贝传输方式所带来的带宽资源浪费的问题，有效地节约了系统的带宽资源，并且由于OLT侧不需要采用复杂的多播协议，因而降低了OLT的复杂度。

Claims (20)

1、一种波分复用-无源光网络系统，其特征在于，包括：光线路终端OLT、复用/解复用器和n个光网络单元ONU，其中n为自然数；
其中，所述OLT用于将分别发送到n个ONU的下行单播数据分别承载到不同波长的光信号上，而将一路或一路以上的组播类业务数据分别承载到一个或一个以上特定波长的光信号上，并将上述不同波长的光信号以及所述特定波长的光信号耦合成一个光信号，然后发送到所述复用/解复用器；
所述复用/解复用器用于分离来自所述OLT的不同波长的光信号，对承载所述组播类业务的特定波长的光信号进行功率分配，而对承载所述n个ONU下行单播数据的光信号进行波长选择性输出；
所述n个ONU分别用于对来自所述复用/解复用器对应输出端的信号进行处理，分别得到所述组播类业务数据以及自身所对应的下行单播数据。
2、根据权利要求1所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述OLT包括：OLT端下行处理模块、OLT端上行处理模块以及连接到所述OLT端上行处理模块、OLT端上行处理模块和所述复用/解复用器的第一光环形器。
3、根据权利要求2所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述第一光环形器用于将来自所述OLT端下行处理模块的下行光信号输出到所述复用/解复用器；并将来自所述复用/解复用器的上行的光信号输出到所述OLT端上行处理模块。
4、根据权利要求2所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述下行处理模块包括：
下行数据分离器，用于从下行数据业务中分离出需要进行广播或组播的组播类业务数据以及n路分别发送到所述n个ONU的下行单播数据；
组播类数据传输前处理模块，用于接收来自所述下行数据分离器的或来自其它传输通道的一路或一路以上的组播类业务数据，对所述组播类业务数据进行处理后，输出承载有所述组播类业务数据的一个或一个以上具有特定波长的光信号；
主宽谱激光源，用于生成一宽谱光信号；
第一波导阵列光滤波器，用于根据所述主宽谱激光源输出的宽谱光信号，生成n路具有不同波长的光信号，为光调制器阵列提供不同波长的激光源；
光调制器阵列，包含n个调制器，用于将来自所述下行数据分离器的、对应n个ONU的下行单播数据分别调制到由所述第一波导阵列光滤波器输出的n路具有不同波长的光信号中；
耦合器，用于将来自所述组播类数据传输前处理模块承载有组播类业务数据的具有特定波长的光信号以及承载有n个ONU的下行单播数据的、具有不同波长的n路光信号耦合为一个光信号，并输出到所述第一光环形器。
5、根据权利要求4所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述组播类数据传输前处理模块进一步包括：
一个或一个以上激光器，分别用于产生一路或一路以上特定波长的光信号；
一个或一个以上调制器，分别用于接收所述下行数据分离器输出的一路或一路以上组播类业务数据，将所述组播类业务数据分别调制到所述激光器输出的所述特定波长的光信号中；
一个或一个以上光放大器，用于对承载所述组播类业务数据的所述特定波长的光信号进行光放大。
6、根据权利要求4或5所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述组播类数据传输前处理模块进一步包括：用于接收来自上一级设备的广播业务光信号，并对该广播业务光信号进行光放大的光放大器。
7、根据权利要求4所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述下行处理模块进一步包括：一个连接到所述第一波导阵列光滤波器的备宽谱激光源，用于在所述主宽谱激光源失效时，为所述第一波导阵列光滤波器提供备用的宽谱光信号。
8、根据权利要求2或3所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述OLT端上行处理模块包括：
第二波导阵列光滤波器，用于将来自所述第一光环形器的上行光信号分离为具有不同波长的n路光信号；
光电二极管PD阵列，包含n个PD，分别用于将来自所述第二波导阵列光滤波器的一路上行光信号转换成电信号；
解调器阵列，包含n个解调器，分别用于解调由所述光检测器阵列输出的电信号，生成一路ONU的上行数据。
9、根据权利要求1所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述复用/解复用器进一步包括：
粗波分器，用于从所接收的光信号中分离出用于承载所述组播类业务的一路或一路以上具有特定波长的光信号以及用于承载各个ONU下行单播数据的光信号；
1∶n的第三波导阵列光滤波器，用于对来自所述粗波分器的用于承载各个ONU下行单播数据的光信号进行分离，得到n路具有不同波长的光信号，并分别路由到该第三波导阵列光滤波器的n个输出端口；
分支比为1∶a的分支器，用于将来自所述粗波分器的具有特定波长的光信号进行功率分配，分成a份，并分别输出到a个合波器；
a个合波器，其中每个合波器连接到所述第三波导阵列光滤波器的一个输出端及所述分支器的一个输出端，用于将来自所述分支器的特定波长的光信号耦合到所述第三波导阵列光滤波器的a个输出支路中去；
其中，a为大于或等于1且小于或等于n的自然数。
10、根据权利要求9所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述粗波分器、所述分支器以及所述合波器与所述第三波导阵列光滤波器集成在一个设备中。
11、根据权利要求1所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述ONU包括：ONU端下行处理模块、ONU端上行处理模块以及连接到所述复用/解复用器、ONU端下行处理模块和ONU端上行处理模块的第二光环形器。
12、根据权利要求11所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述第二光环形器用于将来自所述复用/解复用器的下行光信号输出到所述ONU端下行处理模块；并将来自所述ONU端上行处理模块的上行的光信号输出到所述复用/解复用器。
13、根据权利要求11所述的波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述ONU端下行处理模块包括：
粗波分器，用于从来自所述第二光环形器的下行光信号中，分离出不同波长的光信号；
光电二极管PD阵列，包括至少两个PD，其中一个PD用于将来自所述粗波分器的、用以承载本ONU所对应的下行单播数据的光信号转换成电信号；
余下的PD分别用于将来自所述粗波分器的一路或一路以上承载所述组播类业务的具有特定波长光信号转换成电信号；
解调器阵列，包括至少两个调制器，其中一个用于对承载本ONU的下行单播数据的电信号进行解调，得到本ONU的下行单播数据；余下的解调器分别用于对PD阵列输出的承载所述组播类业务的电信号进行解调，得到所述组播类业务数据。
14、根据权利要求11所述波分复用-无源光网络系统，其特征在于，所述ONU端上行处理模块包括：
既可来源于所述OLT也可由所述ONU自己产生的、用于本ONU传输上行数据的固定波长的未调制光信号；
调制器，用于将该ONU的上行数据调制到所述未调制光信号中。
15、一种复用/解复用器，其特征在于，包括：
粗波分器，用于从所接收的光信号中分离出用于承载所述组播类业务的一路或一路以上具有特定波长的光信号以及用于承载各个ONU下行单播数据的光信号；
1∶n的波导阵列光滤波器，用于对来自所述粗波分器的用于承载各个ONU下行单播数据的光信号进行分离，得到n路具有不同波长的光信号，并分别路由到所述波导阵列光滤波器的n个输出端口；
分支比为1∶a的分支器，用于将来自所述粗波分器的具有特定波长的光信号进行功率分配，分成a份，并分别输出到a个合波器；
a个合波器，其中每个合波器连接到所述波导阵列光滤波器的一个输出端及所述分支器的一个输出端，用于将来自所述分支器的特定波长的光信号耦合到所述波导阵列光滤波器的a个输出支路中去；
其中，n为自然数；a为大于或等于1且小于或等于n的自然数。
16、根据权利要求15所述的复用/解复用器，其特征在于，所述粗波分器、所述分支器以及所述合波器与所述波导阵列光滤波器集成在一个设备中。
17、一种在波分复用-无源光网络中实现组播的方法，其中，所述波分复用-无源光网络包括光线路终端OLT、复用/解复用器、至少一光网络单元ONU，其特征在于，所述方法包括：
A：所述OLT从来自上一层设备的下行数据中分离出组播业务数据以及发送到至少一ONU的各路下行单播数据；
B：所述OLT将所述组播业务数据用具有特定波长的光信号承载，而将所述至少一ONU的下行单播数据分别承载于具有预先设定波长的至少一光信号上；
C：所述OLT将所述特定波长的光信号以及承载各个ONU下行单播数据的光信号耦合在一起，并发送到所述复用/解复用器；
D：所述复用/解复用器根据波长，从所接收的光信号中分离出承载所述组播业务数据的所述具有特定波长的光信号以及至少一承载各个ONU下行单播数据的光信号，将其中承载所述组播业务数据的所述特定波长的光信号同时输出到至少一ONU中的全部或部分ONU，而将承载ONU下行单播数据的至少一光信号分别输出到其对应的ONU；
E：所述ONU从所接收的光信号中分离出承载所述组播业务数据的具有特定波长的光信号以及承载自身下行单播数据的光信号，分别进行光/电变换以及解调处理后，得到所述组播业务数据以及自身的下行单播数据，并将组播业务数据传输给下一层设备作进一步处理。
18、根据权利要求17所述的实现组播业务的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
所述OLT捕获来自ONU的加入组播组的请求，一方面完成组播代理功能，另一方面根据上一层组播服务器返回的鉴权结果，判断该ONU是否有权限接收所请求的组播组数据，并根据判断结果发送一个组播业务控制报文给所述ONU；
所述ONU根据来自所述OLT的所述组播业务控制报文，滤出所述OLT允许其接收的组播组数据，而直接丢弃所述OLT不允许的组播组数据。
19、一种在波分复用-无源光网络中实现有线电视CATV广播的方法，其中，所述波分复用-无源光网络包括光线路终端OLT、复用/解复用器、至少一光网络单元ONU，其特征在于，所述方法包括：
A：所述OLT从上一层设备接收承载CATV广播信号的具有特定波长的光信号；
B：所述OLT通过光放大器对所接收的承载CATV广播信号的特定波长的光信号进行光放大；
C：所述OLT将所述经过光放大的承载CATV广播信号的特定波长的光信号和承载各个ONU下行单播数据的光信号耦合在一起，并发送到所述复用/解复用器；
D：所述复用/解复用器根据波长，从所接收的光信号中分离出所述承载CATV广播信号的特定波长的光信号以及至少一承载各个ONU下行单播数据的光信号，将其中所述承载了CATV广播信号的特定波长的光信号同时输出到所述ONU中的全部或部分ONU，而将承载ONU下行单播数据的一个以上光信号分别输出到其对应的ONU；
E：所述ONU从所接收的光信号中分离出所述承载CATV广播信号的特定波长的光信号以及承载自身下行单播数据的光信号，其中所述承载CATV广播信号的特定波长的光信号进行光/电变换后，得到电域的CATV广播信号并传输给下一层设备作进一步处理，而承载自身下行单播数据的光信号给光/电变换及解调后，得到本ONU的下行单播数据并传输给下一层设备处理。
20、根据权利要求19所述的实现CATV广播的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
所述OLT根据需要发送广播控制报文给所述ONU，所述广播控制报文用于禁止或允许ONU接收CATV广播信号；
所述ONU接收到广播控制报文后，如果所述广播控制报文禁止该ONU接收CATV广播信号，则ONU将关闭光/电变换器对CATV广播信号的接收；如果所述广播控制报文允许该ONU接收CATV广播信号，则ONU将启用光/电变换器对CATV广播信号的接收。
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