CN101420412A - 一种信号处理的方法、系统和光线路终端 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种信号处理的方法、系统和光线路终端，通过获取为各光网络单元(ONU)分配的下一时段的带宽授权信息，根据获取的带宽授权信息，在下一时段调整半导体光放大器(SOA)的偏置电流，使该SOA对通过该SOA的信号产生的增益满足设定条件，该SOA对接收到的信号进行功率放大。根据获取的带宽授权信息可以获知下一时段各ONU的信号传输状况，根据各ONU的信号传输状况动态的调整SOA的偏置电流，从而使得该SOA产生的增益满足预设的条件，从而在现有无源光网络(PON)网络设备与升级网络(NGA)网络设备共存时，可以提高功率放大后的信号质量。
Description
技术领域
本发明涉及光网络技术，特别涉及一种信号处理的方法、系统和光线路终端。
背景技术
随着无源光网络(PON，Passive optical network)成本的大幅下降，PON逐渐成为运营商解决最后一公里问题的最佳选择。目前，主要的PON技术是基于时分复用(TDM，Time Division Multiplex)的，例如宽带无源光网络(BPON，Broadband PON)、以太网无源光网络(EPON，Ethernet BasedPON)、千兆无源光网络(GPON，Gigabit-capable PON)等。
基于TDM的PON(TDM-PON)技术是一种点到多点传送的光接入技术，图1为现有技术中的TDM-PON系统结构图，如图1所示，TDM-PON系统主要包括：置于运营商中心局端(CO，Central Office)的光线路终端(OLT，Optical Line Terminator)、由功率分支器(splitter)构成的光分配网络(ODN，Optical Distribution Network)和置于用户端的光网络单元(ONU，Optical Network Unit)。OLT的下行数据通过TDM的方式传输到各ONU，各ONU根据下行数据中的标识接收属于自己的下行数据。ONU的上行数据通过时分多址(TDMA，Time Division Multiplex Address)的方式传输到OLT，各ONU通过在当前时段传输给OLT的信号中携带动态带宽上报(DBA，)信息向OLT请求下一时段发送信号的带宽资源，OLT根据各ONU在当前时段信号中携带的DBA信息，为各ONU分配下一时段的带宽授权，也就是发送信号所占用的时隙，各ONU在下一时段OLT采用突发模式在指定的时隙内发送信号，进行上行数据传输。
随着视频流、在线游戏、组播电视等新业务的兴起，目前PON网络所能提供的带宽已经不能满足用户的需要，这就出现了更大带宽、更高容量的升级网络(NGA，Next Generation Access Network)。在对PON网络升级上行带宽的众多方案中，常常会涉及现有PON网络设备与NGA网络设备的共存。然而不管是哪种升级方案，由于现有PON网络设备与NGA网络设备的共存而引入额外的功率分支器或波分复用设备等都将使得系统功率预算超出已部署的PON标准的功率预算，而导致系统无法正常使用。针对于此，比较好的解决方案是在CO端的OLT中插入半导体光放大器(SOA，Semiconductor Optical Amplifier)，如图2所示，在信号被探测接收之前，对信号的光功率进行放大，以补偿功率损耗。然而，由于NGA系统可能发送的是10Gbps传输速率的信号或多个承载于不同波长的2.5Gbps信号，这些信号将与现有PON的上行信号经共同的ODN网传输并经过SOA放大，并且也将由SOA给上行信号引入噪声。又由于现有PON的上行信号所占用的谱宽远比NGA的上行信号占用谱宽宽，因而，在相同的SOA放大情况下，现有PON接收机所接收到的上行信号信噪比将降低，且由于SOA对于多个不同波长信号进行同时功率放大，将引入串扰现象。这必然会导致功率放大后的信号质量下降。然而，现有技术中尚没有一种处理信号的方法能够在现有PON网络设备与NGA网络设备共存时，很好地改善信噪比降低和串扰噪声等问题，从而提高功率放大后信号的质量。
发明内容
本发明实施例提供了一种信号处理的方法、系统和光线路终端，以便于现有PON网络设备与NGA网络设备共存时，提高功率放大后的信号质量。
一种信号处理的方法，该方法包括：
获取为各光网络单元ONU分配的下一时段的带宽授权信息；
根据获取的带宽授权信息，在所述下一时段调整半导体光放大器SOA的偏置电流，使该SOA对通过该SOA的信号产生的增益满足设定条件；
所述SOA对接收到的信号进行功率放大。
一种信号处理的系统，该系统包括：光线路终端OLT、偏置电流控制器和半导体光放大器SOA；
所述OLT，用于为各光网络单元ONU分配下一时段的带宽授权；
所述偏置电流控制器，用于获取所述OLT为各ONU分配的下一时段的带宽授权信息，根据获取的带宽授权信息，在所述下一时段调整SOA的偏置电流，使所述SOA对通过该SOA自身的信号产生的增益满足设定条件；
所述SOA，用于对接收到的来自各ONU的信号进行功率放大。
一种光线路终端OLT，该OLT包括：偏置电流控制器和半导体光放大器SOA；
所述偏置电流控制器，用于获取为各光网络单元ONU分配的下一时段的带宽授权信息，根据获取的带宽授权信息，在下一时段调整所述SOA的偏置电流，使该SOA对通过该SOA的信号产生的增益满足设定条件；
所述SOA，用于对接收到的来自各ONU的信号进行功率放大。
由以上技术方案可以看出，本发明实施例提供的方法、系统和光线路终端，通过获取为各ONU分配的下一时段的带宽授权信息，根据获取的带宽授权信息，在下一时段调整SOA的偏置电流，使该SOA对通过该SOA的信号产生的增益满足设定条件，该SOA对接收到的信号进行功率放大。根据获取的带宽授权信息可以获知下一时段各ONU的信号传输状况，根据各ONU的信号传输状况动态的调整SOA的偏置电流，从而使得该SOA产生的增益满足预设的条件，从而在现有PON网络设备与NGA网络设备共存时，可以保证相同SOA放大情况下现有PON的上行信号的信噪比，NGA的上行信号获得的增益满足系统的功率预算要求，也可以最大程度降低由于SOA同时放大多个不同波长信号引入的串扰现象。从而提高功率放大后的信号质量。
附图说明
图1为现有技术中的TDM-PON系统结构图；
图2为现有技术中的现有PON网络设备与NGA网络设备的共存的系统结构图；
图3a为本发明实施例提供的信号处理的系统结构图；
图3b为本发明实施例提供的OLT的结构图；
图4为本发明实施例提供的第一种升级方案中的信号处理系统图；
图5为本发明实施例提供的第二种升级方案中的信号处理系统图；
图6为本发明实施例提供的第三种升级方案中的信号处理系统图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加的清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
为了方便起见，在以下描述中，将现有PON网络的ONU称为现有ONU，将NGA网络的ONU称为NGA的ONU。
本发明实施例提供的方法主要包括：获取为各ONU分配的下一时段的带宽授权信息；根据获取的带宽授权信息，在下一时段调整SOA的偏置电流，使该SOA对通过该SOA的信号产生的增益满足设定条件；该SOA对接收到的信号进行功率放大。
图3a为本发明实施例提供的系统结构图，如图3所示，该系统可以包括：OLT 300、偏置电流控制设备310和SOA 320。
OLT 300，用于为各ONU分配下一时段的带宽授权。
偏置电流控制设备310，用于获取OLT 300为各ONU分配的下一时段的带宽授权信息，根据获取的带宽授权信息，在下一时段调整SOA 320的偏置电流，使SOA 320对通过其自身的信号产生的增益满足设定条件。
SOA 320，用于对接收到的来自各ONU的信号进行功率放大。
该系统还可以包含功率分支器或波分复用设备330，用于将SOA 320放大后的信号分成两路或两路以上的信号。
此时，上述的OLT 300中可以包括第一OLT 3001和第二OLT 3002，
第一OLT 3001，用于接收功率分支器或波分复用设备330输出的其中一路信号，并从该路信号中提取传输速率小于第一速率值的信号。
第二OLT 3002，用于接收功率分支器或波分复用设备330输出的其它路信号中的一路，并从该路信号中提取传输速率大于第二速率值的信号。
上述第一OLT 3001可以为现有OLT，第二OLT可以为NGA的OLT，传输速率小于第一速率值的信号可以为现有ONU发送的信号，传输速率大于第二速率值的信号可以为NGA的ONU发送的信号。在以下描述中，均以现有ONU和NGA的ONU发送的信号为例进行描述。
其中，偏置电流控制设备310可以设置在OLT 300中。SOA 320也可以设置在OLT 300中。功率分支器或波分复用设备330也可以设置在OLT300中。
图3b为本发明实施例提供的OLT的结构图，如图3b所示，该OLT可以包括：偏置电流控制器301和SOA 302。
偏置电流控制器301，用于获取为各ONU分配的下一时段的带宽授权信息，根据获取的带宽授权信息，在下一时段调整SOA 302的偏置电流，使该SOA 302对通过自身的信号产生的增益满足设定条件。
SOA 302，用于对接收到的来自各ONU的信号进行功率放大。
该OLT 300还可以包括媒体访问控制器(MAC)303，用于从当前时段接收到的来自各ONU的信号中获取DBA信息，并为各ONU分配下一时段的带宽授权，并将该带宽授权信息提供给偏置电流控制器301。
该OLT 300还可以包括：信号接收机304，用于接收经过SOA 302进行功率放大后的各ONU发送的信号。
MAC 303从该信号接收机304获取各ONU发送的信号。
该OLT还可以包括：功率分支器305和/或波分复用设备306。
功率分支器305，用于将SOA放大后的各ONU发送的信号按照功率分成两路或两路以上的信号，并分别提供给一个或一个以上的信号接收机。
波分复用设备306，用于将SOA放大后的各ONU发送的信号按照波段分成两路或两路以上的信号，并分别提供给一个或一个以上的信号接收机。
其中，信号接收机304可以包括PON接收机和NGA接收机。
当现有ONU和NGA的ONU发送的信号属于相同的波段，但发送速率不同时，各ONU采用时分复用的方式发送信号，此时OLT中包含功率分支器305将各ONU发送的信号分成两部分。当现有ONU和NGA的ONU发送的信号属于不同波段时，现有ONU和NGA的ONU采用波分复用的方式发送信号，此时OLT中包含波分复用设备306将来自各ONU发送的信号分成多个部分。
下面以GPON为例，针对现有ONU与NGA的ONU共存的几种情况分别对上述方法、系统和OLT进行描述。
首先以G.984.5定义的第一种现有ONU基础之上的升级方案为例，图4为本发明实施例提供的第一种升级方案中的信号处理系统图。在该实施例中，现有ONU的波长占用1260nm-1360nm波段，上行信号发送速率为1.25Gbps，共存的NGA的ONU也在1260nm-1360nm波段范围内，上行信号发送速率为10Gbps。现有ONU的上行信号和NGA的ONU的上行信号采用TDMA的方式共享同一个上行波段。
现有ONU发送1.25Gbps的上行信号，NGA的ONU发送10Gbps的上行信号，经ODN的功率分支器1汇聚后发送至OLT。
在OLT中，各单元的执行操作可以如下：
SOA将功率分支器1发送来的信号进行功率放大，经由OLT中的功率分支器2按照功率分成两路，10Gbps的NGA接收机与原有的PON接收机并行接收通过功率分支器处理后的其中一路信号。
PON接收机和NGA接收机将信号进行光电转换处理后发送至MAC，MAC对接收到的信号分别进行解析，解析出现有ONU所授权时隙和NGAONU所授权时隙的信号，获取DBA信息。该DBA信息是各ONU向OLT请求下一时段发送信号的带宽需求信息。MAC根据获取的DBA信息为各ONU分配下一时段的带宽授权，并将该带宽授权信息提供给偏置电流控制器。
该偏置电流控制器获取到该带宽授权信息，也就是获取到了下一时段各ONU发送上行信号的情况，例如，将在下一时段时隙n传输的是来自NGA的ONU的10Gbps的上行信号，在时隙n+1传输的是来自现有ONU的1.25Gbps的上行信号。偏置电流控制器再根据获取的带宽授权信息在下一时段动态地调节输入给SOA的偏置电流。
动态调节输入给SOA的偏置电流的方法可以为：在传输现有ONU的1.25Gbps上行信号时，控制输入SOA的偏置电流较小，使SOA产生的增益小于预设的增益阈值1，使SOA进行信号的功率放大时，引入的噪声也较小；在传输NGA的ONU的10Gbps上行信号时，控制输入SOA的偏置电流较大，使SOA产生的增益大于预设的增益阈值2，使得NGA的ONU发送的上行信号能够获得足够的增益满足系统的功率预算要求。这样进行动态调节的原因是：由于1.25Gbps的上行信号占据的带宽较大，这个带宽范围内的噪声功率也就比较大，接收到的上行信号的信噪比比较小，因而需要减小此时SOA的增益，从而降低引入的噪声，提高1.25Gbps上行信号的信噪比。其中的增益阈值1和增益阈值2可以根据对实际信号质量的需求进行预先设定。
图5为本发明实施例提供的第二种升级方案中的信号处理系统图。该实施例中，现有ONU为G.984.5定义的第三种ONU，其波长占用1300nm-1320nm波段，如图以中心波长1310nm为例，上行信号发送速率为1.25Gbps；共存的NGA的ONU共有四组，每组NGA的ONU采用不同的上行波长，中心波长分别为1270nm、1290nm、1330nm和1350nm，发送速率为2.5Gbps。在各ONU发送的信号中，相同波段的一组ONU的上行信号仍采用TDMA方式传输，不同波段的ONU的上行信号采用波分复用的方式传输。
现有ONU发送的中心波长为1310nm的上行信号和各NGA的ONU发送的中心波长分别为1270nm、1290nm、1330nm和1350nm的上行信号，经ODN的功率分支器汇聚后发送至OLT。
在OLT中，各单元的执行操作可以如下：
SOA将功率分支器发送来的信号进行功率放大，经由OLT中的波分复用设备按照波段分成五路，原有的PON接收机和各NGA接收机分别接收一路信号，对接收到的信号进行光电转换。
PON接收机和各NGA接收机处理后的信号发送至MAC，MAC从该信号中分别解析来自现有ONU所授权时隙和NGA ONU所授权时隙内的信号，获取DBA信息。该DBA信息是各ONU向OLT请求下一时段发送信号的带宽需求信息。MAC根据获取的DBA信息为各ONU分配下一时段的带宽授权信息，并将该带宽授权信息提供给偏置电流控制器。
偏置电流控制器获取到该带宽授权信息，也就是获取到了下一时段在不同时隙内各ONU发送上行信号的组合情况，例如，在时隙n传输的只有来自现有ONU的1310nm波段的1.25Gbps上行信号，在时隙n+1传输的有来自现有ONU的1310nm波段的1.25Gbps上行信号，也有来自各NGA ONU的1270nm、1290nm、1330nm或1350nm的多个波长的2.5Gbps的上行信号。偏置电流根据获取的带宽授权信息在下一时段动态地调节输入给SOA的偏置电流。
动态调节输入给SOA的偏置电流的方法可以为：在传输有多个波长的时隙内，控制输入SOA的偏置电流较小，使SOA产生的增益小于预设的增益阈值3，使SOA对多波长信号进行功率放大时，降低产生的串扰现象。这样进行动态调节的原因是：由于SOA对多个波长信号同时进行放大，将引入多个波长信号之间的串扰现象，为了降低串扰的影响，需要适当的减小输入SOA的偏置电流，降低SOA产生的增益。其中的增益阈值3可以根据对实际信号质量的需求进行预先设定。
图6为本发明实施例提供的第三种升级方案中的信号处理系统图。该实施例中，现有ONU为的G.984.5定义的第二种ONU，其波长占用1290nm-1320nm波段，现有ONU发送的上行信号发送速率为1.25Gbps；共存的NGA的ONU共四组，每组NGA的ONU采用不同的上行波长，中心波长分别为1270nm、1290nm、1330nm和1350nm，发送速率为2.5Gbps。由于采用1290nm和1330nm波长的两组NGA的ONU与现有ONU的信号波长发生冲突，所以，该两组NGA的ONU与现有ONU采用时分复用的方式，与其它组的NGA的ONU采用波分复用的方式。
现有ONU发送的1290nm-1320nm波段的信号和各NGA的ONU发送的中心波长分别为1270nm、1290nm、1330nm和1350nm的上行信号，经ODN的功率分支器汇聚后发送至OLT。
在OLT中，各单元的执行操作可以如下：
SOA将功率分支器发送来的信号进行功率放大，经由OLT中的功率分支器首先将信号按照功率分成两路，其中一路信号由PON接收机接收，另一路信号发送至波分复用设备，该波分复用设备按照波段将该路信号分成四路，该四路信号分别由四个NGA接收机接收。各NGA接收机对接收的其中一路信号进行光电转换处理。
PON接收机和各NGA接收机处理后的信号发送至MAC，MAC从该信号中分别解析来自现有ONU所授权时隙和NGA ONU所授权时隙内的信号，获取DBA信息。该DBA信息是各ONU向OLT请求下一时段发送信号的带宽需求信息。MAC根据获取的DBA信息为各ONU分配下一时段的带宽授权，并将该带宽授权信息提供给偏置电流控制器。
偏置电流控制器获取到该带宽授权信息，也就是获取到了下一时段在不同时隙内各ONU发送上行信号的组合情况，例如，在时隙n传输的只有来自现有ONU的1290nm-1320nm波段的1.25Gbps上行信号，在时隙n+1传输的有来自现有ONU的1290nm-1320nm波段的1.25Gbps上行信号，也有来自NGA ONU的1270nm或1350nm的多个波长的2.5Gbps上行信号，在时隙n+2传输的有来自NGA ONU的1270nm、1290nm、1330nm或1350nm的多个波长的2.5Gbps的上行信号。偏置电流根据获取的带宽授权信息在下一时段动态地调节输入给SOA的偏置电流。
本实施例中现有ONU和NGA的ONU共存的方式会引入较大噪声，同时也会产生串扰现象，因此，动态调节输入给SOA的偏置电流的方法可以为：在传输现有ONU的1.25Gbps上行信号时，控制输入SOA的偏置电流较小，使SOA产生的增益小于预设的增益阈值4，使SOA进行信号的功率放大时，引入的噪声也较小；在传输有多个波长的时隙内，控制输入SOA的偏置电流较小，使SOA产生的增益小于预设的增益阈值5，使SOA对多波长信号进行功率放大时，降低产生的串扰现象。这样进行动态调节的原因与图4和图5所示的两实施例的原因相同，在此不再赘述。其中的增益阈值4、增益阈值5可以根据对实际信号质量的需求进行预先设定。
由以上描述可以看出，本发明实施例提供的方法、系统和光线路终端，通过获取为各ONU分配的下一时段的带宽授权信息，根据获取的带宽授权信息，在下一时段调整SOA的偏置电流，使该SOA对通过该SOA的信号产生的增益满足设定条件，该SOA对接收到的信号进行功率放大。根据获取的带宽授权信息可以获知下一时段各ONU的信号传输状况，根据各ONU的信号传输状况动态的调整SOA的偏置电流，从而使得该SOA产生的增益满足预设的条件，从而在现有PON网络设备与NGA网络设备共存时，可以保证相同SOA放大情况下现有PON的上行信号的信噪比，NGA的上行信号获得的增益满足系统的功率预算要求，也可以最大程度降低由于SOA同时放大多个不同波长信号引入的串扰现象。从而提高功率放大后的信号质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (11)
1、一种信号处理的方法，其特征在于，该方法包括：
获取为各光网络单元ONU分配的下一时段的带宽授权信息；
根据获取的带宽授权信息，在所述下一时段调整半导体光放大器SOA的偏置电流，使该SOA对通过该SOA的信号产生的增益满足设定条件；
所述SOA对接收到的信号进行功率放大。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取为各ONU分配的下一时段的带宽授权信息包括：从当前时段各ONU发送的信号中获取动态带宽上报DBA信息，根据所述DBA信息为各ONU分配下一时段的带宽授权信息。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取的带宽授权信息，在所述下一时段调整SOA的偏置电流，使该SOA对通过该SOA的信号产生的增益满足设定条件包括：在下一时段中接收到传输速率小于第一速率值的信号的时隙内，减小输入所述SOA的偏置电流，使所述SOA对通过该SOA的信号产生的增益小于预设的第一增益阈值；
在下一时段中接收到传输速率大于第二速率值的信号的时隙内，增大输入所述SOA的偏置电流，使所述SOA对通过该SOA的信号产生的增益大于预设的第三增益阈值。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取的带宽授权信息，在所述下一时段调整SOA的偏置电流，使该SOA对通过该SOA的信号产生的增益满足设定条件包括：在下一时段中接收到多个波长的信号的时隙内，减小输入所述SOA的偏置电流，使所述SOA对通过该SOA的信号产生的增益小于预设的第二增益阈值。
5、一种信号处理的系统，其特征在于，该系统包括：光线路终端OLT、偏置电流控制器和半导体光放大器SOA；
所述OLT，用于为各光网络单元ONU分配下一时段的带宽授权；
所述偏置电流控制器，用于获取所述OLT为各ONU分配的下一时段的带宽授权信息，根据获取的带宽授权信息，在所述下一时段调整SOA的偏置电流，使所述SOA对通过该SOA自身的信号产生的增益满足设定条件；
所述SOA，用于对接收到的来自各ONU的信号进行功率放大。
6、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，该系统还包括：功率分支器或波分复用设备；
所述功率分支器或波分复用设备，用于将所述SOA放大后的信号分成两路或两路以上的信号；
所述OLT包括：第一OLT和第二OLT；
所述第一OLT，用于接收所述功率分支器或波分复用设备输出的其中一路信号，并从该路信号中提取传输速率小于第一速率值的信号；
所述第二OLT，用于接收所述功率分支器或波分复用设备输出的其它路信号中的一路，并从该路信号中提取传输速率大于第二速率值的信号。
7、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述偏置电流控制器和SOA分别为独立的设备，或与所述OLT以任意组合集成在同一设备中。
8、一种光线路终端OLT，其特征在于，该OLT包括：偏置电流控制器和半导体光放大器SOA；
所述偏置电流控制器，用于获取为各光网络单元ONU分配的下一时段的带宽授权信息，根据获取的带宽授权信息，在下一时段调整所述SOA的偏置电流，使该SOA对通过该SOA的信号产生的增益满足设定条件；
所述SOA，用于对接收到的来自各ONU的信号进行功率放大。
9、根据权利要求8所述的OLT，其特征在于，该OLT还包括：媒体访问控制器，用于从当前时段接收到的来自各ONU的信号中获取动态带宽上报DBA信息，并为各ONU分配下一时段的带宽授权，并将所述带宽授权信息提供给所述偏置电流控制器。
10、根据权利要求9所述的OLT，其特征在于，该OLT还包括：信号接收机，用于接收功率放大后的各ONU发送的信号；
所述媒体访问控制器，用于从所述信号接收机获取所述各ONU发送的信号。
11、根据权利要求10所述的OLT，其特征在于，该OLT还包括：功率分支器和/或波分复用设备；
所述功率分支器，用于将所述SOA放大后的各ONU发送的信号按照功率分成两路或两路以上的信号，并分别提供给一个或一个以上的信号接收机；
所述波分复用设备，用于将所述SOA放大后的各ONU发送的信号按照波段分成两路或两路以上的信号，并分别提供给一个或一个以上的信号接收机。
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