CN101207443B

CN101207443B - 一种光源注入锁定的方法、系统和装置

Info

Publication number: CN101207443B
Application number: CN 200710195810
Authority: CN
Inventors: 卫国
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2027-11-29
Also published as: CN101207443A

Abstract

本发明公开了一种网络设备，包括至少两个光源，与所述光源均相连的数据监控模块和光开关路由模块，还包括与所述光开关路由模块和所述数据监控模块相连的控制模块，在所述数据监控模块监控到光源空闲后，所述控制模块监控无源光网络PON系统当前的注入光功率状况，在当前PON系统注入光功率不足时所述控制模块控制所述光开关路由模块将空闲光源注入当前PON系统；否则控制所述光开关路由模块使所述空闲光源关闭。本发明实施例因为采用对空闲光源的控制，在当前PON系统并不缺少注入光功率时，可通过对光开关路由的控制使空闲光源关闭，不参与注入，从而能够延长光源的使用寿命，提高光源的使用效率。

Description

一种光源注入锁定的方法、系统和装置

技术领域

本发明涉及光接入技术领域，特别是涉及一种光源注入锁定的方法、系统和装置。

背景技术

目前，许多互联网业务分别通过速率56Kbps到几Mbps的拨号调制解调器、ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Loop，非对称数字用户环路)、电缆调制解调器等方式接入。但是，为了提供各种视频业务，如高质量的视频信息业务等，数据的传输大约要求有100Mbps的带宽，用上述的几种接入方式已无法满足这种要求，因此，用光纤铺设接入网的需求迅速增长。PON(Passive Optical Network，无源光网络)正是一种既能够满足这些新业务需求，又经济且运营维护方便的用户接入网。根据PON实现的不同，PON可分成不同的类型，WDMPON(Wavelength Division Multiplexed Passive OpticalNetwork，波分复用无源光网络)就是其中一种。

WDMPON具有巨大的带宽容量、类似点对点通信的信息安全性，简单的网络结构，低廉的维护费用等优点。但是，在另一方面，WDMPON网络器件非常昂贵，成本一直居高不下，成本问题严重制约了WDMPON技术的推广和应用。目前，WDMPON普遍采用的一种架构是宽谱光源谱分割+注入锁定光源(IL FP-LD或RSOA)的组合。这种架构下多个用户共享宽谱光源，使其相比与以往的架构有成本减少的优点。但是这种架构往往需要1个功率很高的宽谱光源用于给系统中的注入锁定光源提供种子光，特别是在上下行波段不相同时，可能需要的2个高功率宽谱光源。而这种高功率宽谱光源价格相当昂贵，增加了WDMPON系统的总体成本。此外，这个宽谱光源谱也是用户规模扩大的瓶颈。

如图1所示，为现有技术WDMPON架构图，中心局的控制器(CTRL)监测每一个的激光发射器的数据发送情况，如果某个或某些激光发射器无数据发送则通过单独的光开关切换其光路由，使其为其它非空闲的激光发射器提供注入光完成波长锁定并发送数据。

在实现本发明实施例过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术通过中心局的控制器简单的监控激光发射器有无数据可发，如果没有就认为空闲，将其切换为种子光源使用，但如果空闲光源太多，会造成光源浪费，效率极低，且对光源寿命有害；如果如果空闲光源太少，会造成注入光功率太小，无法正常工作。并且光开关数量庞大，造成控制复杂，设备体积大的缺陷。

发明内容

本发明实施例要解决的问题是提供一种光源注入锁定的方法、系统和装置，使得网络设备能够对空闲光源进行灵活管理，从而延长了光源的使用寿命，并且在本发明实施例中采用一个光开关路由，解决现有技术中因为光开关数量庞大，而造成的控制复杂，设备体积大的技术缺陷。

为达到上述目的，本发明实施例提供了一种网络设备，包括至少两个光源，与所述光源均相连的数据监控模块和光开关路由模块，还包括与所述光开关路由模块和所述数据监控模块相连的控制模块，在所述数据监控模块检测到光源空闲后，所述控制模块监控无源光网络PON系统当前的注入光功率状况，在当前PON系统注入光功率不足时所述控制模块控制所述光开关路由模块将空闲光源注入当前PON系统；否则控制所述光开关路由模块使所述空闲光源关闭所述光开关路由模块包括：

光开关矩阵，用于为已注入锁定的下行光信号及空闲光源提供通路；

一级分光器，用于将通过所述光开关矩阵的空闲光源汇聚发送给光放大器；

所述光放大器，用于将所述一级分光器汇聚后的空闲光源放大后向二级分光器发送；

所述二级分光器，用于将经过所述光放大器放大后的空闲光源注入当前PON系统，以及传送已调制数据的下行信号和上行信号。

另一方面，本发明实施例还提出一种光源注入锁定系统，包括上述网络设备，用于在所述网络设备检测到所述网络设备中出现光源空闲后，并判断PON系统当前的注入光功率状况，在当前PON系统注入光功率不足时将空闲光源注入当前PON系统，完成注入锁定后发送给所述ONU；否则控制所述空闲光源关闭；所述网络设备包括：至少两个光源，与所述光源均相连的数据监控模块和光开关路由模块，与所述光开关路由模块和所述数据监控模块相连的控制模块，数据监控模块用于检测空闲的光源，控制模块用于监控无源光网络系统当前注入光功率状况；所述光开关路由模块包括：所述光开关矩阵，用于为已注入锁定的下行光信号及空闲光源提供通路；所述一级分光器，用于将通过所述光开关矩阵的空闲光源汇聚发送给所述光放大器；所述光放大器，用于将所述一级分光器汇聚后的空闲光源放大后向所述二级分光器发送；所述二级分光器，用于将经过所述光放大器放大后的空闲光源注入当前PON系统，以及传送已调制数据的下行信号和上行信号。本发明实施例还提供了一种光源注入锁定的方法，包括以下步骤：

网络设备检测光源的空闲状态；

在检测到存在空闲光源后，所述网络设备根据PON系统当前的注入光功率状况判断是否将所述空闲光源注入所述PON系统；

如果当前PON系统注入光功率不足，则所述网络设备将空闲光源注入当前PON系统；

否则，所述网络设备使所述空闲光源关闭；

其中，所述网络设备包括：至少两个光源，与所述至少两个光源均相连的数据监控模块和光开关路由模块，与所述光开关路由模块和所述数据监控模块相连的控制模块，数据监控模块用于检测空闲的光源，控制模块用于监控无源光网络系统当前注入光功率状况；光开关路由模块包括：所述光开关矩阵，用于为已注入锁定的下行光信号及空闲光源提供通路；一级分光器，用于将通过所述光开关矩阵的空闲光源汇聚发送给光放大器；所述光放大器，用于将所述一级分光器汇聚后的空闲光源放大后向二级分光器发送；所述二级分光器，用于将经过所述光放大器放大后的空闲光源注入当前PON系统，以及传送已调制数据的下行信号和上行信号。

本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用对空闲光源的控制，在当前PON系统注入光功率不足时将其注入到PON系统中，在当前PON系统并不缺少注入光功率时，可通过对光开关路由的控制使空闲光源关闭，不参与注入，从而能够延长光源的使用寿命，提高光源的使用效率。

附图说明

图1为现有技术WDMPON架构图；

图2为本发明实施例光源注入锁定系统结构图；

图3为本发明实施例互注入锁定WDMPON系统的示意图；

图4为本发明实施例光源注入锁定的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：

如图2所示，为本发明实施例光源注入锁定系统结构图，该系统包括网络设备1，如OLT(Optical Line Network，光线路终端)等，以及至少一个ONU 2(Optical Network Unit，光网络单元)，其中，网络设备1用于在网络设备1检测到网络设备1中出现光源空闲后，并判断PON系统当前的注入光功率状况，在当前PON系统注入光功率不足时将空闲光源注入当前PON系统，完成注入锁定后发送给ONU2；否则控制空闲光源关闭；ONU2用于与网络设备1传输光信号。

其中，该网络设备包括至少两个光源11，与光源11均相连的数据监控模块12和光开关路由模块13，还包括与光开关路由模块13和数据监控模块12相连的控制模块14，在数据监控模块12检测监控到光源空闲后，控制模块14检测监控无源光网络PON系统当前的注入功率注入光功率状况，在当前PON系统注入光功率不足时控制模块14控制光开关路由模块13将空闲光源注入当前PON系统；否则控制光开关路由模块13使所述空闲光源关闭。这样通过控制模块14对光开关路由模块13的控制使得在系统注入光功率不足时才将空闲光源注入到当前PON系统中，否则就使所述空闲光源关闭，从而使空闲光源在PON系统当前注入光功率足够时能够关闭，因此避免了光源始终处于工作状态，从而延长了光源的使用寿命。

其中，光开关路由模块13包括依次相连的光开关矩阵131、一级分光器132、光放大器133和二级分光器134，光开关矩阵131用于为已注入锁定的下行光信号及空闲光源提供通路，具体为光开关矩阵131受到控制模块14的控制，在当前PON系统注入光功率不足时为空闲光源提供通路使其能够注入到PON系统中，否则关闭该空闲光源使其休息，降低其工作时间。一级分光器132用于将通过光开关矩阵131的空闲光源汇聚发送给光放大器，如果在当前PON系统中存在n个光源11，则可选用1XN的分光器，该分光器的n个输入分别与光源11对应光开关矩阵131的输出口相连，从而在系统存在多个空闲光源的情况下将所有的空闲光源汇聚。光放大器133用于将一级分光器132汇聚后的空闲光源放大后向二级分光器134发送，通过增加的光放大器133可对汇聚后的光源进行调整。二级分光器134用于将经过光放大器133放大后的空闲光源注入当前PON系统，以及传送已调制数据的下行信号和上行信号。

其中上述光放大器133为SOA(Semiconductor Optical Amplifier，半导体光放大器)、DFA(Doped Optical Fiber Amplifer，掺杂光纤放大器)、或Raman放大器等。

其中，优选地，光放大器133与控制模块14相连，通过控制模块14对光放大器133增益的调整实现对汇聚后光源的调整，因此控制模块14还用于根据数据监控模块11的监控情况判断空闲光源的数目是否达到预设标准，在当前空闲光源的数目未达到预设标准，无法满足注入锁定要求时，调高光放大器133的增益；否则调低光放大器133的增益。

其中，控制模块14在根据数据监控模块11的监控情况判断空闲光源的数目达到预设标准时，通过光开关路由模块13释放部分空闲光源。

其中，光开关路由模块13还包括隔离器135，隔离器135分别与光放大器133和二级分光器134连接，用于对已调制光进行隔离。

本发明上述实施例为网络设备结构示意图，本发明实施例还公开了一种具体的互注入锁定WDMPON系统的示意图，如图3所示。本发明发明人在实现本发明过程中还发现商业区和住宅区的负载规律不同，白天时间商业区的能耗(电能，光能)大，而住宅区的能耗小；而到了晚间，情况反过来，商业区的能耗小，住宅区的能耗大，且两者的负载规律相反，这样在白天的时间就可以将住宅区的若干空闲光源注入到商业区中，而在晚间可将商业区的若干空闲光源注入到住宅区中，从而实现将空闲光源作为种子光源实现更低成本的互注入锁定的WDMPON系统。如在图3的实施例中，网络设备处的光源Tx1/Rx1～Txm/Rxm用于住宅区用途；光源Txm+1/Rxm+1～Txn/Rxn用于商业区用途(1≤m＜n)，其中，光源分别与NX2N光开关路由相连，具体为：Tx1～Txm以及Txm+1～Txn分别对应1个NX2N光开关路由的1～m，m+1～n输入口，这样Tx1～Txm以及Txm+1～Txn的光信号可以分别通过NX2N光开关路由的1～m，m+1～n输出口发送给CWDM1～CWDMm和CWDMm+1～CWDMn，其中，CWDM器件用于分离上下行不同波长信号。如图中所示，Tx1～Txm以及Txm+1～Txn的光信号还可以分别通过NX2N光开关路由的n+1～n+m，n+m+1～2n输出口发送给1个1XN的分光器1，即网络设备所有通过NX2N光开关路由的空闲光源通过分光器1完成汇聚。

其中，通过上述系统实现空闲光源注入的过程如下，假定在白天时住宅区的光源IL Tx1空闲(无数据发送)，此时控制器并不立刻将其切换为种子光源使用，而是需要判断此时的PON系统是否有足够的注入光功率，其中判断标准可以用比特误码率(BER)来衡量，当然也可以设置相应的检测电路直接检测PON系统当前的注入光功率状况。在当前PON系统注入光功率不足时控制器控制光开关路由将空闲光源注入当前PON系统；否则控制光开关路由使所述空闲光源关闭。将空闲光源注入当前PON系统的过程如下，在该实施例中仅介绍了一个光源空闲注入时的情况，若空闲光源数目多于1时，其过程与单个光源空闲注入时的情况类似，只是在分光器1中将所有的空闲光源全部汇聚。如果判断需要将光源IL Tx1作为种子光源注入系统，则将IL Tx1的光信号(宽谱)通过NX2N光开关路由从输出口n+1输出，然后经过1XN的分光器1、光放大器、隔离器(用于对已调制光进行隔离)和1X2的分光器2后注入AWG(阵列光波导)的COM端口；再经过AWG的谱分割后经过CWDM2～CWDMn滤波分别从光开关路由的2～n输出口注入到IL Tx2～IL Txn上，分别锁定波长后调制下行数据再依次从光开关的2～n输入口、2～n输出口及CWDM2～CWDMn，然后经过AWG合波后发送给远端用户。需要说明的是，此时光开关输入口1到输出口1是断开，输入口1到输出口n是通路。

如果在晚间商业区的光源IL Txn空闲(无数据发送)，同样此时控制器也并不立刻将其切换为种子光源使用，而是判断此时的PON系统是否有足够的注入光功率，如果PON系统没有足够的注入光功率，则将IL Txn的光信号(宽谱)通过NX2N光开关路由，从输出口2n输出，然后经过1XN的分光器1、光放大器、隔离器(用于对已调制光进行隔离)及1X2的分光器2后注入AWG的COM端口，经过AWG的谱分割后经过CWDM1～CWDMn-1滤波分别从光开关路由的1～n-1输出口注入到ILTx1～IL Txn-1上，分别锁定波长后调制下行数据再依次从光开关路由的1～n-1输入口、1～n-1输出口及CWDM1～CWDMn-1，然后经过AWG合波后发送给远端用户，同样，此时光开关输入口n到输出口n是断开，输入口n到输出口2n是通路。

其中，优选地，在本发明实施例中控制器与光放大器(OA)相连，控制器能够随时控制光放大器的增益，如果空闲光源IL TX数目太少，无法满足注入锁定要求，则调高光放大器的增益；如果空闲光源IL TX数目太多，可以调低光放大器的增益或通过光开关路由释放部分空闲的光源ILTX。其中，控制器可以是统一控制单元(UCU)。如控制器监控到此时空闲光源IL TX的数目较少，则控制器调高光放大器的增益；如果此时空闲光源IL TX的数目较多，则控制器可以调低光放大器的增益和/或控制光开关路由使一部分空闲光源关闭，如将输入口n到输出口2n断开，使空闲光源IL Txn关闭。

如图4所示，为本发明实施例光源注入锁定的方法流程图，包括以下步骤：

步骤S401，网络设备检测光源是否处于空闲状态。

步骤S402，在检测到存在空闲光源后，网络设备根据PON系统当前的注入光功率状况判断是否将空闲光源注入所述PON系统，其中判断标准可以用比特误码率来衡量，当然也可以直接检测PON系统当前的注入光功率状况。

步骤S403，如果当前PON系统注入光功率足够的话，即使将该空闲光源注入到当前PON系统，也会造成该空闲光源的浪费，因此网络设备使空闲光源关闭，这样能够减少该光源的工作时间，延长其使用寿命。

步骤S404，如果当前PON系统注入光功率不足，则网络设备将空闲光源注入当前PON系统。

步骤S405，优选地，在空闲光源注入PON系统之前，将空闲光源汇聚后通过光放大器调整。具体为：网络设备检测空闲光源的数目是否达到预设标准；如果空闲光源的数目未达到预设标准，无法满足注入锁定要求，则网络设备调高光放大器的增益；如果空闲光源的数目达到预设标准，则网络设备调低光放大器的增益和/或将部分已注入的空闲光源释放。

步骤S406，将空闲光源注入到当前PON系统。

通过本发明上述实施例控制器对空闲光源和光放大器的灵活管理，提高了光源和光放大器的使用效率，同时也延长了光源和光放大器寿命。并且本发明实施例采用一个光开关路由，通过控制器对光开关路由的控制即可实现对空闲光源是否切换为种子光源的控制，控制简便，器件集成度高，体积小，无仓储问题。本发明实施例系统的可扩展性高，没有对用户规模的瓶颈限制，用户数量的增加能够提供更多的种子光源，因此只会让互注入锁定系统变得更有效。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种网络设备，其特征在于，包括：至少两个光源，与所述光源均相连的数据监控模块和光开关路由模块，还包括与所述光开关路由模块和所述数据监控模块相连的控制模块，在所述数据监控模块检测到光源空闲后，所述控制模块监控无源光网络PON系统当前的注入光功率状况，在当前PON系统注入光功率不足时所述控制模块控制所述光开关路由模块将空闲光源注入当前PON系统；否则控制所述光开关路由模块使所述空闲光源关闭；

所述光开关路由模块包括：

2.如权利要求1所述网络设备，其特征在于，所述光放大器与所述控制模块相连，所述控制模块还用于根据所述数据监控模块的监控情况判断空闲光源的数目是否达到预设标准，在所述空闲光源的数目未达到预设标准，无法满足注入锁定要求时，调高所述光放大器的增益；否则调低所述光放大器的增益。

3.如权利要求2所述网络设备，其特征在于，所述控制模块在判断所述空闲光源的数目达到预设标准时通过所述光开关路由模块释放部分已经注入的空闲光源。

4.如权利要求2、3任一项所述网络设备，其特征在于，所述光放大器为半导体光放大器SOA、掺杂光纤放大器DFA或Raman放大器。

5.如权利要求1所述网络设备，其特征在于，所述控制模块监控PON系统当前的注入光功率状况具体通过监控所述PON系统的误码率或当前注入光功率实现。

6.如权利要求2所述网络设备，其特征在于，所述光开关路由模块还包括隔离器，所述隔离器分别与所述光放大器和所述二级分光器连接，用于对已调制光进行隔离。

7.一种光源注入锁定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

网络设备检测光源的空闲状态；

否则，所述网络设备控制所述空闲光源关闭；

其中，所述网络设备包括：至少两个光源，与所述至少两个光源均相连的数据监控模块和光开关路由模块，与所述光开关路由模块和所述数据监控模块相连的控制模块，数据监控模块用于检测空闲的光源，控制模块用于监控无源光网络系统当前注入光功率状况；光开关路由模块包括：光开关矩阵，用于为已注入锁定的下行光信号及空闲光源提供通路；一级分光器，用于将通过所述光开关矩阵的空闲光源汇聚发送给光放大器；所述光放大器，用于将所述一级分光器汇聚后的空闲光源放大后向二级分光器发送；所述二级分光器，用于将经过所述光放大器放大后的空闲光源注入当前PON系统，以及传送已调制数据的下行信号和上行信号。

8.如权利要求7所述光源注入锁定的方法，其特征在于，还包括：在所述空闲光源注入所述PON系统之前，还包括将所述空闲光源汇聚后通过光放大器调整。

9.如权利要求8所述光源注入锁定的方法，其特征在于，所述网络设备根据PON系统当前的注入光功率状况判断是否将所述空闲光源注入所述PON系统，具体为通过监控所述PON系统的误码率或当前注入光功率进行判断。

10.如权利要求9所述光源注入锁定的方法，其特征在于，所述通过光放大器调整具体为：

所述网络设备检测空闲光源的数目是否达到预设标准；

在判断所述空闲光源的数目未达到预设标准，无法满足注入锁定要求时，所述网络设备调高所述光放大器的增益；

在判断所述空闲光源的数目达到预设标准时，所述网络设备调低所述光放大器的增益。

11.如权利要求10所述光源注入锁定的方法，其特征在于，在判断所述空闲光源的数目达到预设标准后，还包括，所述网络设备将部分已注入的空闲光源释放。

12.一种无源光网络系统，其特征在于，包括网络设备，在检测到所述网络设备中出现光源空闲后，判断PON系统当前的注入光功率状况，如果所述注入光功率不足，将空闲光源注入当前PON系统，完成注入锁定后发送给ONU；否则控制所述空闲光源关闭；所述网络设备包括：至少两个光源，与所述至少两个光源均相连的数据监控模块和光开关路由模块，与所述光开关路由模块和所述数据监控模块相连的控制模块，数据监控模块用于检测空闲的光源，控制模块用于监控无源光网络系统当前注入光功率状况；所述光开关路由模块包括：光开关矩阵，用于为已注入锁定的下行光信号及空闲光源提供通路；一级分光器，用于将通过所述光开关矩阵的空闲光源汇聚发送给光放大器；所述光放大器，用于将所述一级分光器汇聚后的空闲光源放大后向二级分光器发送；所述二级分光器，用于将经过所述光放大器放大后的空闲光源注入当前PON系统，以及传送已调制数据的下行信号和上行信号。