CN101312377A - 无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置，包括无源光纤网络主模块、光纤接口模块、存储器模块和电源模块，无源光纤网络主模块分别与光纤接口模块、存储器模块和电源模块连接，其中光网络单元装置中还包括有无线处理模块和天线模块，无源光纤网络主模块通过无线处理模块与天线模块连接。采用该种无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置，通过集成的无线接入，该ONU可以灵活地配置用户的内部网络，无须布线，从而实现了光纤到户FTTH的高速前端接入，集成了无线数据接入功能，有效解决了用户家庭内的多点接入带宽与成本要求之间的合理平衡，结构简单实用，成本较低，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

Description

无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，特别涉及光无源接入设备终端技术领域，具体是指一种无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置。

背景技术

随着光纤传输应用越来越靠近用户，各类利用铜线的接入方式在接入网中角色在不断减弱。然而，这些基于原先已有的各类电话线或以太网线的中低速网络依旧形成一种对光纤接入到户的高速接入形成抵抗，其特征是：这些已经存在的网络不需另外的投资或仅需要低成本的新投入就可以提升一定程度接入带宽，如ADSL/ADSL2/VDSL或共享的小区以太网接入，一般也能提供256kbit/s～10Mbit的中低速接入带宽。

其次，现有的普通光纤到户FTTH方式，仅解决了接入网到用户之间接入带宽瓶颈，尚无法很好平衡用户内部网络布线难问题和布线改造成本。造成用户对该方式持观望态度，使用积极性不高。

现在，IEEE802.3AH光无源以太网接入技术国际标准已经正式发布。各个国家和地区的芯片厂商、系统设备制造商、网络终端设备厂商都在为最终的FTTH目标开展设计，并开发各种形式的产品，促使ONU产品加快进入千家万户，希望为用户提供高速带宽的同时有合适的成本模式。

对于满足802.11b/802.11g/802.11n无线数据接入的功能，市场上已经有很多比较成熟的独立产品。一般地，这类产品会有个属于以太网类型的WAN口(也称上联口)，用于与独立的宽带接入产品相连接，如xDSL modem，Cable modem等。

当然，也有xDSL modem上带无线接入功能的产品，但这类产品对用户来说，依旧没有很好的吸引力，主要是宽带接入能力产生瓶颈。

按照目前能够中国电信调查的带宽分配方案评估，接入网上需要承载的高带宽业务主要包括：

●1个HDTV(高清电视)节目，约6～10M带宽；

●1个SDTV(标准清晰电视)节目，约4～6M带宽；

●视频通讯，大概需要1～2M的带宽；

●同时需要支持数据上网应用，可能需要2～6M带宽。

上述这些业务叠加后的带宽约占20～30M。

一般的ADSL、VDSL等产品会因为带宽不够或传输距离不够而达不到以上的带宽需求。而常规的以太网双绞线能传输这些方案要求带宽，但距离只能限制在非常有限的距离内，覆盖半径限制于约100米。若利用光电媒体转换器来延长以太网的传输距离，由于其特殊的P2P(point to point)的网络结构方式，会消耗大量的光纤线路资源，造成网络投资费用高，并且建成后网络资源利用率低等问题。另外，由于媒体转换器缺乏有效的网络管理手段，造成运营商无法通过远程网管有效管理和控制用户处的设备，使得运营商顾忌到收益降低和维护成本上升等风险。故该方式也不足为取，这样就给网络宽带接入技术的发展带来很大的障碍。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够实现光纤到户FTTH的高速前端接入、集成无线数据接入功能、有效解决用户家庭内的多点接入带宽与成本要求之间的合理平衡、结构简单实用、成本较低、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置。

为了实现上述的目的，本发明的无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置具有如下构成：

该无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置，包括无源光纤网络主模块、光纤接口模块、存储器模块和电源模块，所述的无源光纤网络主模块分别与光纤接口模块、存储器模块和电源模块相连接，其主要特点是，所述的光网络单元装置中还包括有无线处理模块和天线模块，所述的无源光纤网络主模块通过该无线处理模块与天线模块相连接。

该无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置的无源光纤网络主模块与该无线处理模块之间可以通过总线、GMII/MII接口、PCI接口或者其它形式的可用接口相连接。

该无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置的光网络单元装置中的光纤接口模块包括光纤接口单元和光处理单元，所述的光纤接口单元通过光处理单元与所述的无源光纤网络主模块相连接。

该无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置的存储器模块包括Flash存储器单元、SDRAM存储器单元和EEPROM存储器单元，所述的无源光纤网络主模块与该Flash存储器单元、SDRAM存储器单元和EEPROM存储器单元均相连接。

该无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置的光网络单元装置中还包括有端口物理层PHY模块和以太网接口模块，所述的以太网接口模块通过该端口物理层PHY模块与所述的无源光纤网络主模块相连接。

该无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置的以太网接口模块为RJ45接口模块。

采用了该发明的无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置，由于其可以直接应用于光纤到户(FTTH)的光纤通信体系中，而且具有数据的无线接入功能，能够满足802.11b/802.11g/802.11n要求，实现了数据以无线方式进行传输和分配，主要的优点体现在以下几方面：

(1)在接入网络可以使用树型或星型网络结构，仅使用单根光纤，节省光纤资源；

(2)接入网络使用光纤传输，接入总带宽可以达到1.25Gbit/s，理论上认为业务传输无瓶颈；

(3)解决了光纤在用户室内布线问题。若ONU终结光缆的光纤信号的位置不在用户的进户处时，可能既要求用户有足够的管道能够将光纤穿管，又要防止布线过程中光纤折断问题。但本发明的ONU则仅需要将光缆光纤信号在进户处终结，无须更多的光纤走线考虑。该OUN上的集成无线接入功能，直接利用无线信道传输业务，将数据高速分配到用户LAN网络内各个带有无线数据收发的终端，如带有无线网卡的电脑，无线传输方式可以避免以上的麻烦和问题。当然用户也可以用网线直接连接到ONU上的以太网接口；

(4)通过集成的无线接入功能，解决用户内部网络规划问题。使用本发明的新型ONU可以不需要预先考虑用户的以太网布线方案。例如对于已装修新居不需要考虑重新布线问题。对于老式公寓没有管道可布线也受影响。另外，用户建成后需要变更已有的网络分布，仅需移动数据终端而不影响原先的网络。若有新的数据终端或信息家电添加，也不会造成重新布线问题或遭遇无法布线的困窘；

(5)使用集成的无线接入功能，可以灵活地汇聚其它带无线接入功能的家电远程访问。使用本发明的新型ONU可以提供对这些信息家电的远程访问接入。不需要另行预先考虑网络如何分布；

(6)该ONU结合原先普通的ONU高速带宽接入优势和无线接入分配的灵活，使得总成本比分离的普通的ONU加独立的无线接入产品有优势。使用本发明的新型ONU在综合考虑成本时体现的优势在于：首先省去冗余的供电成本，接口器件成本等；其次在设备管理角度上更集中和统一，降低隐性成本(即运行维护成本)。通过远程网管的技术分析判断和故障定位，减少运营商派技术人员到用户现场分析判断的维护费用。运营商对此有吸引力。

附图说明

图1为本发明无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置的产品应用示意图。

图2为本发明无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置的产品系统框架图。

图3为本发明无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置的接口连接示意图。

图4为本发明的无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置的系统工作过程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1所示，其中标号1为光网络单元装置(ONU)，2为普通电话机，3为电脑，4为电话线，5为使用无线传输的监控设备或其它智能电器，6为光缆，7为光分路器，8为用户住宅，9为城域网。

再请参阅图2至图4所示，该无源光纤网络(PON)中带有无线接入功能的光网络单元装置1，包括无源光纤网络主模块11、光纤接口模块19、存储器模块和电源模块110，所述的无源光纤网络主模块11为PON主芯片分别与光纤接口模块19、存储器模块和电源模块110相连接，其中，所述的光网络单元装置1中还包括有无线处理模块12和天线模块18，所述的无源光纤网络主模块11通过该无线处理模块12与天线模块18相连接。

其中，该光网络单元装置1的无源光纤网络主模块11与该无线处理模块18之间可以通过总线、GMII/MII接口、PCI接口或者其它形式的可用接口相连接，在实际应用当中分别如下：

(1)通过总线方式(即数据线、地址线、控制线)，将PON主芯片的数据和管理通道与无线接入芯片相应互联；

(2)通过GMII(吉比特介质无关接口)/MII(介质无关接口)接口，将PON芯片的数据和管理通道与无线接入芯片相应互联；

(3)通过PCI接口，将PON芯片的数据和管理通道与无线接入芯片互联；

(4)其它可选合理方式接口。

同时，该光网络单元装置1中的光纤接口模块19包括光纤接口单元和光处理单元，所述的光纤接口单元通过光处理单元与所述的无源光纤网络主模块11相连接；该光网络单元装置1的存储器模块包括Flash存储器单元13、SDRAM存储器单元14和EEPROM存储器单元15，所述的无源光纤网络主模块11与该Flash存储器单元13、SDRAM存储器单元14和EEPROM存储器单元15均相连接；该光网络单元装置1中还包括有端口物理层(PHY，PortPhysical Layer)模块16和以太网接口模块17，该以太网接口模块17可以为RJ45接口模块，当然也可以采用其它形式的兼容接口，所述的以太网接口模块17通过该端口物理层PHY模块16与所述的无源光纤网络主模块11相连接。

在实际应用当中，本发明主要应用在FTTH(Fiber To The Home)的场合，具体表现为集成无线接入功能的ONU终端。

该发明的硬件系统主要由光纤接口单元、光处理单元、PON主芯片11、内存存储器14、FLASH存储器13、EEPROM存储器15、PHY芯片16、RJ45网络接口17、无线控制主芯片12、功率放大器、天线模块18组成。其中PON主芯片11通过总线与无线处理模块12连结，使得从接入网络(即WAN方向)来的数据经过PON主芯片11能够送到无线处理模块12，然后以无线形式发送到用户内部网络(即LAN方向)的无线网卡等无线终端。而从用户内部网络的无线网卡等无线终端发送的数据，能够通过无线处理模块12接收处理，并传送到PON主芯片11，然后传输到接入网网络。

通过集成的无线接入，该ONU可以灵活地配置用户的内部网络，即使用户的内部网络结构有较多的变化，也不会造成重新布线问题或遭遇无法布线的困窘；若用户内部网络有新终端添加，可以随时方便地加入到现有网络中，无须布线。

该产品的软件系统主要是通过远程或本地的配置，形成对ONU的主要性能和功能管理和监测，以达到降低维护成本和预防性能降低。另外，用户内部的网络通过在ONU上对无线部分设置，以加强内部网络安全。

本发明的光网络单元装置能够将高速光纤接入优势与灵活且低成本的满足802.11b/802.11g/802.11n无线数据接入优势有机结合，为FTTH技术应用提供一种有效的接入产品，从而解决了FTTH用户家中难于布线问题，以及FTTH技术应用时用户网络布线成本高的难点。

本发明的技术思想和优越性具体体现在于：光纤网络直接敷设到用户处，即线路光缆的光纤信号在直接在用户处终止，中间不再利用其它技术手段来延伸接入网络，如电话线、以太网线等；而ONU连结到线路光缆的光纤连接器上，从而ONU负责将光信号转换成相应的电信号，然后由无源光纤网络PON主芯片进一步处理。

由于城域网与用户之间不再存在中低速的其它转接接入网络，减少了转换设备，避免了网络封装转换造成的效率降低问题，可以达到比较理想的高速带宽；由于减少了转换设备，相应地降低了故障发生概率，以及相应降低因为故障发生而产生的日常维护费用。

下面进一步具体描述如何实现本发明的ONU装置的各个主要组成部分：

1、首先，根据商用PON和无线接入芯片供应商提供的设计参考，将普通的ONU原理图和无线接入产品原理图分别设计好。此部分组成各自有现有技术中的成熟商用方案供参考，不再单独详细阐述。

根据无线接入芯片方案的接口特点，选择以下方式之一将PON芯片的数据和管理通道与无线接入产品相应对接：

(1)通过总线方式(即数据线、地址线、控制线)，将PON芯片的数据和管理通道与无线接入芯片相应互联。

(2)通过GMII/MII接口，将PON芯片的数据和管理通道与无线接入芯片相应互联。

(3)通过PCI接口，将PON芯片的数据和管理通道与无线接入芯片互联。

(4)其它可选合理方式接口。

2、其次，将ONU部分上各个供电电压与无线接入芯片的各个供电电压合并，并考虑好各电压对供应电流的要求，去掉原先独立的ONU和无线接入芯片方案的供电电路部分。

3、将ONU部分的复位电路与无线接入部分复位合并，并设计好电路板上所有复位的先后次序和时间要求和电平要求。

4、对于带无线接入功能的ONU的软件功能实现：根据PON芯片的方案软件，以及无线接入产品的方案软件结构，可以先单独调试和实现各自相对独立的软件功能。然而，本发明提出的新型OUN的软件功能，除了需要实现前面所述的方案供应商提供主要功能之外，还要考虑以下部分：

(1)需要将ONU和无线接入部分的本地、远程管理功能统一到一个管理模块。该模块的远程管理功能可以接受运营商的网管系统发出的查询和设置命令，并能正确执行对应的功能。通过扩展的OAM管理通道，或SNMP或其它管理协议进行管理。该模块的本地管理功能可以接受技术维护人员的现场管理命令，并能正确执行对应的功能。

(2)提供web管理方式。用户可以登陆到管理模块，对用户内部的专用网络进行配置，包括帐号设置、网络划分、某些软件服务激活/禁止。这些配置可以被保存到flash上而不被丢失。当然，若用户发现自行配置的功能不适当而造成功能混乱，用户也可以通过使用ONU产品上的“恢复默认配置”按钮，来清除所有的不适当配置，让ONU恢复到初试的默认配置。若ONU在使用过程中出现故障，维护人员可以在现场通过web管理方式来获取详细的信息以区分ONU是失效，还是用户误配置造成后的功能异常。这样可以降低误判断所造成的维护成本增加。

采用了上述的无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置，由于其可以直接应用于光纤到户(FTTH)的光纤通信体系中，而且具有数据的无线接入功能，能够满足802.11b/802.11g/802.11n要求，实现了数据以无线方式进行传输和分配，主要的优点体现在以下几方面：

(1)在接入网络可以使用树型或星型网络结构，仅使用单根光纤，节省光纤资源；

(2)接入网络使用光纤传输，接入总带宽可以达到1.25Gbit/s，理论上认为业务传输无瓶颈；

(3)解决了光纤在用户室内布线问题。若ONU终结光缆的光纤信号的位置不在用户的进户处时，可能既要求用户有足够的管道能够将光纤穿管，又要防止布线过程中光纤折断问题。但本发明的ONU则仅需要将光缆光纤信号在进户处终结，无须更多的光纤走线考虑。该OUN上的集成无线接入功能，直接利用无线信道传输业务，将数据高速分配到用户LAN网络内各个带有无线数据收发的终端，如带有无线网卡的电脑，无线传输方式可以避免以上的麻烦和问题。当然用户也可以用网线直接连接到ONU上的以太网接口；

(4)通过集成的无线接入功能，解决用户内部网络规划问题。使用本发明的新型ONU可以不需要预先考虑用户的以太网布线方案。例如对于已装修新居不需要考虑重新布线问题。对于老式公寓没有管道可布线也受影响。另外，用户建成后需要变更已有的网络分布，仅需移动数据终端而不影响原先的网络。若有新的数据终端或信息家电添加，也不会造成重新布线问题或遭遇无法布线的困窘；

(5)使用集成的无线接入功能，可以灵活地汇聚其它带无线接入功能的家电远程访问。使用本发明的新型ONU可以提供对这些信息家电的远程访问接入。不需要另行预先考虑网络如何分布；

(6)该ONU结合原先普通的ONU高速带宽接入优势和无线接入分配的灵活，使得总成本比分离的普通的ONU加独立的无线接入产品有优势。使用本发明的新型ONU在综合考虑成本时体现的优势在于：首先省去冗余的供电成本，接口器件成本等；其次在设备管理角度上更集中和统一，降低隐性成本(即运行维护成本)。通过远程网管的技术分析判断和故障定位，减少运营商派技术人员到用户现场分析判断的维护费用。运营商对此有吸引力。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1、一种无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置，包括无源光纤网络主模块、光纤接口模块、存储器模块和电源模块，所述的无源光纤网络主模块分别与光纤接口模块、存储器模块和电源模块相连接，其特征在于，所述的光网络单元装置中还包括有无线处理模块和天线模块，所述的无源光纤网络主模块通过该无线处理模块与天线模块相连接。

2、根据权利要求1所述的无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置，其特征在于，所述的无源光纤网络主模块与该无线处理模块之间通过总线、GMII/MII接口或者PCI接口相连接。

3、根据权利要求1或2所述的无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置，其特征在于，所述的光网络单元装置中的光纤接口模块包括光纤接口单元和光处理单元，所述的光纤接口单元通过光处理单元与所述的无源光纤网络主模块相连接。

4、根据权利要求1或2所述的无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置，其特征在于，所述的存储器模块包括Flash存储器单元、SDRAM存储器单元和EEPROM存储器单元，所述的无源光纤网络主模块与该Flash存储器单元、SDRAM存储器单元和EEPROM存储器单元均相连接。

5、根据权利要求1或2所述的无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置，其特征在于，所述的光网络单元装置中还包括有端口物理层PHY模块和以太网接口模块，所述的以太网接口模块通过该端口物理层PHY模块与所述的无源光纤网络主模块相连接。

6、根据权利要求5所述的无源光纤网络中带有无线接入功能的光网络单元装置，其特征在于，所述的以太网接口模块为RJ45接口模块。

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