CN101079673A - 波分时分混合无源光网络 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种波分时分混合的无源光网络，包括：光线路终端，包括N个发送器，还包括第一合分波器；光分配网，包括第二合分波器；若干光网络单元，通过光纤与光分配网连接；该光线路终端包括：一接收器，用于接收第一合分波器分离出的上行波长信号；该光分配网中包括：若干耦合器，下行时分别接收第二合分波器分离出的信号，并传送给对应的光网络单元，上行时，时分复用各光网络单元发出的上行波长信号，传送给第二合分波器；第二合分波器上行时耦合得到的上行波长信号至光纤中并传送给光线路终端；光网络单元上行时将用户设备发出的电信号转换为特定波长的上行波长信号，发送给对应的耦合器。本发明在保证传输容量的前提下，降低了组网成本。

Description

波分时分混合无源光网络

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，特别是涉及无源光网络(PON)接入技术。

背景技术

随着因特网与宽带接入技术的发展，大量数据下载业务与视频点播业务愈来愈多地被用户所使用。这对接入网有了更高的要求。目前，由于受到带宽、组网灵活性、安全性和网络管理成本上的限制，高质量、多业务的传输在网络中受到了阻碍。在光器件和光复用技术越来越多的用于接入网后，宽带接入将有实质性的改善。目前有很多种接入方式，非对称用户数字线(ADSL)、混合光纤电缆接入网(HFC)和无源光接入网(PON，Passive Optical Network)。其中，无源光网络(PON)是解决FTTB、FTTC以及FTTH的最有前途的方案。

PON系统是由光线路终端OLT(Optical line terminal)、光分配网ODN(Optical Distribution Network)和光网络单元ONU(Optical networkunit)三部分组成，如图1所示。光线路终端101位于根节点，负责接入各种服务业务。OLT将用户需求的业务整体送给光分配网102，同时接收处理ODN传过来的用户数据。换句话说，在下行方向，OLT提供面向无源光网络的光接口；在上行方向，它提供业务接口。OLT支持多种协议，包括异步传输模式，帧中继和SDH/SONET。OLT还可以通过E1接口实现TDM(Time-DivisionMultiplexing，时分复用)话音接入。在网管方面，OLT是主控中心，负责网络管理。ODN是连接OLT与ONU 103的无源设备(参见图1)。它用来将OLT发来的业务分配给各个ONU，因此叫做光分配网。这部分网络是不用供电的，可以将相关设备放在路边的配线箱里或者大楼的某个角落，维护相当方便。ONU为用户提供接口，它与ODN相连。它的作用是缓存语音、数据和视频并对信号进行光电和电光转换。OLT通过ODN与ONU相连，可以灵活组成星型、树型、总线型以及混合型网络。

基于不同复用技术的PON目前有两种，基于时分复用的无源光网络，如图2和基于波分复用的无源光网络，如图3。基于时分复用的无源光网络，如图所示，所有节点在时间上共享带宽，成本优势明显，但容量不够大，其所具有的通道(CH)数就等于所覆盖的光网络单元(ONU)的数量。基于波分复用的无源光网络，每一个光网络单元有独立的上下行波长，波长数与容量成正比。因此容量是时分复用无源光网络无法比拟的，但是也由此带来了成本的增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种波分时分混合的无源光网络，用于在保证传输容量的前提下，降低成本。

为了实现上述目的，本发明提供了一种波分时分混合的无源光网络，包括：用于发送和接收业务数据的光线路终端，通过光纤与光分配网连接，该光线路终端中包括N个发送器，用于将业务调制为N种不同波长的信号后进行发送，还包括第一合分波器，下行时用于对发送器发出的N种不同波长的信号进行合波后耦合到光纤上，传输给光分配网；光分配网，包括第二合分波器，用于在下行时分离所述N种不同波长的信号；若干光网络单元，依次通过光纤与光分配网连接，下行时接收来自光分配网的信号；其特征在于，还包括：上述若干光网络单元，在上行时，采用时分复用的方法将上行波长信号发送给光分配网中的耦合器；上述光分配网中还包括：若干耦合器，用于在下行时分别接收上述第二合分波器分离出的信号，并传送给对应的光网络单元，在上行时，耦合上述各光网络单元发出的上行波长信号，传送给上述第二合分波器；上述第二合分波器在上行时耦合得到的上行波长信号至光纤中并传送给上述光线路终端；上述光线路终端中包括：上述第一合分波器，在上行时，用于从光纤中分离出上行波长信号；还包括：一个接收器，上行时，用于接收上述第一合分波器分离出的上行波长信号。

所述的第二合分波器与若干耦合器可呈星型或树状拓扑结构设置。

所述的光线路终端中的N个发送器为N个具有不同波长的激光器。

所述的耦合器为1∶M耦合器，可至多与M个光网络单元连接。

本发明在保证传输容量的前提下，降低了组网成本。

附图说明

图1是现有技术中PON的结构图示意图；

图2是现有技术中基于时分复用的无源光网络的结构示意图；

图3是现有技术中基于波分复用的无源光网络的结构示意图；

图4是本发明的具体结构示意图；

图5是第一实施例的结构示意图；

图6是第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明针对上下行的带宽需求，提出一种波分时分混合的无源光网络Hybrid-PON，简称H-PON。它的特点是下行传输采用波分复用，上行传输采用时分复用。由于波分复用的容量较大，本发明保证了下行的带宽需求，同时又由于上行数据量不大，则上行采用时分复用可以节省成本，这样就将波分时分根据实际情况结合起来，尽可能的发挥各自的优势。本发明使用N路下行波长，1路上行波长。上下行容量比为1∶N。

本发明的具体结构示意图，请参见图4。由于下行时采用了波分复用，因此光线路终端401中包括有N个发送器，分别为TX₁、TX₂……TX_n。该N个发送器为N个具有不同波长的激光器，用于将业务调制到不同的波长(λ₁、λ₂……λ_n)上。由此而得到的N种不同波长信号被传送给第一合分波器404。该第一合分波器404用于将该N种波长的光信号通过波分复用的方式，耦合到一根光纤405上，并传送给光分配网402。波分复用即是在一根光纤上不只是传送一个载波，而是同时传送多个波长不同的光载波。这样一来，原来在一根光纤上只能传送一个光载波的单一信道就变为可传送多个不同波长光载波的信道，从而使得光纤的传输能力成倍增加。

光分配网402用于将所接收到的业务，分配给各个光网络单元。由图4可知，光分配网402包括第二合分波器406以及多个耦合器407。当λ₁——λ_n这N种不同波长的光信号通过光纤405传送到光分配网402时，首先通过第二合分波器406将所需要的波长分离出来，实现解复用的过程。这时，原先复用在一根光纤上的λ₁——λ_n这N种不同波长的光信号被分离开来，并且每一路波长又分别传送给一个耦合器407。该耦合器407为1∶M耦合器，可将每一路波长的光信号分配给连接于该耦合器407的最多M个光网络单元403。这样，在用户侧的光网络单元接收来自光分配网的光信号，将其进行光电转换，转换成电信号后传输给与该光网络单元连接的网络终端，则下行的传输过程结束。在本发明中，在下行方向，N种波长的光信号可分配给N×M个光网络单元，可比单纯采用时分复用的方式多覆盖(N-1)×M个光网络单元，极大的提高了用户数量。

在上行方向，本发明采取时分复用的方式，每一个光网络单元403在光线路终端401分配的时隙里，将通过电光转换后获得的光信号发送给对应的耦合器。这样，多路光信号被众多耦合器最终合为一路，即λ₀，所有光网络单元共享一个上行通道。随后，λ₀被传送到第二合分波器406，第二合分波器406耦合该上行波长信号到光纤405。通过光纤的传输，该上行波长信号被传送至光线路终端401。其中的第一合分波器404分出该上行波长信号，则光线路终端中的接收器RX接收该上行波长信号，从而完成了此次上行通信。由于上行的数据量要远低于下行的数据量，因此如本发明的上行采用时分复用方式，可在满足传输要求的前提下，节约成本。

以下通过两个实施例进一步对本发明的技术方案进行描述。如图5所示为本发明第一实施例的结构示意图。该实施例具有星形拓扑结构。如图所示，互联网、语音、互动视频、广播视频等业务将通过光线路终端501发送给光分配网502。光线路终端501具有8个发送器(TX₁、TX₂……TX₈)，可将业务调制到8种不同的波长上，即具有8个下行波长。同时还具有一个接收器RX，可接收一个上行波长，整个系统一共使用了9个波长。8路下行业务波长通过第一合分波器504复用为一路，利用光纤505传输一定距离后到达光分配网502。当用户群比较密集时，光分配网502可以设置在离用户群比较近的地点，这样所有用户侧的光网络单元503都连接到光分配网这个中心点上，形成星形的拓扑结构，可以进一步缩短传输距离，降低网络成本。

下行业务波长到达光分配网502后，8路波长被第二合分波器506分离出来，输送到8个耦合器507里面。每一个耦合器传一路波长到若干个光网络单元。光网络单元将下行光信号转换为电信号送到用户设备，下行传输结束。上行阶段，用户设备传给光网络单元电信号，光网络单元503将该电信号转换成波长为λ₀的光信号作为上行通道。每一个光网络单元503在光线路终端501分配的时隙里发出光信号，即通过时分复用的方式，每一个光网络单元的上行业务通过若干个耦合器逐级汇聚，并利用第二合分波器506，将λ₀送入主干通道，即光纤505，传输到光线路终端501。光线路终端的第一合分波器504分出λ₀，λ₀被RX接收，上行传输结束。

如图6所示为本发明第二实施例的结构示意图。该实施例具有树状拓扑结构。其通信过程和上一实施例是一样的，不同的是，树状拓扑根据用户群所处地理位置的不同，按距离光线路终端的远近，依次下路用户波长。

这种拓扑比较适合用户群比较分散的情况。图中假设λ₁和λ₂通过第二合分波器606下路到离光线路终端601最近的光网络单元，其它波长业务继续传输。由于用户群比较分散，第三合分波器设置在离其余的一部分用户较近的地方，并与第二合分波器606连接。则λ₃至λ₈被传送到第三合分波器608之后，相应下路了λ₃至与第三合分波器相连的光网络单元，而λ₄至λ₈继续向下传输。重复以上的设置，直至利用第N合分波器609将光信号送至所有的用户，则下行通信结束。光接收端的每一个合分波器为一个结点，组成了树状的拓扑结构。

上行过程同样是通过时分复用的方式，由各个光网络单元603将该电信号转换成波长为λ₀的光信号作为上行通道。每一个光网络单元的上行业务通过若干个耦合器逐级汇聚为一路，最终通过第二合分波器606进入主干通道，即光纤605，传输到光线路终端601。光线路终端的第一合分波器604分出λ₀，λ₀被RX接收，上行传输结束。

上述各实施例只用以说明本发明的特点，使本领域的普通技术人员能了解本发明的内容并据以实施，并非用于限定本发明的范围，故凡未脱离本发明的范围而完成的等效修改，仍包含在以下所述的权利要求书中。

Claims (4)

1、一种波分时分混合的无源光网络，包括：

用于发送和接收业务数据的光线路终端，通过光纤与光分配网连接，该光线路终端中包括N个发送器，用于将业务调制为N种不同波长的信号后进行发送，还包括第一合分波器，下行时用于对发送器发出的N种不同波长的信号进行合波然后耦合到光纤上，传输给光分配网；

光分配网，包括第二合分波器，用于在下行时分离所述N种不同波长的信号；

若干光网络单元，依次通过光纤与光分配网连接，下行时接收来自光分配网的信号；

其特征在于，还包括：

所述若干光网络单元，在上行时，采用时分复用的方法将上行波长信号发送给光分配网中的耦合器；

所述光分配网中还包括：

若干耦合器，用于在下行时分别接收所述第二合分波器分离出的信号，并传送给对应的光网络单元，在上行时，耦合所述各光网络单元发出的上行波长信号，传送给所述第二合分波器；

所述第二合分波器在上行时耦合得到的上行波长信号至光纤中并传送给所述光线路终端；

所述光线路终端中包括：所述第一合分波器，在上行时，用于从光纤中分离出上行波长信号；

还包括：一个接收器，上行时，用于接收所述第一合分波器分离出的上行波长信号。

2、如权利要求1所述的波分时分混合的无源光网络，其特征在于，该第二合分波器与若干耦合器呈星型或树状拓扑结构设置。

3、如权利要求1所述的波分时分混合的无源光网络，其特征在于，该光线路终端中的N个发送器为N个具有不同波长的激光器。

4、如权利要求1所述的波分时分混合的无源光网络，其特征在于，该耦合器为1:M耦合器，可至多与M个光网络单元连接。

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