CN101471730A

CN101471730A - 基于波分复用结构的光纤宽带接入系统及光网络单元

Info

Publication number: CN101471730A
Application number: CNA2007101737886A
Authority: CN
Inventors: 曹小帆; 张林涛; 冒晓平
Original assignee: Hui Fang Communication Technology (shanghai) Co Ltd
Current assignee: Shanghai Dingpin Communication Technology Co., Ltd.
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2027-12-29
Also published as: CN101471730B

Abstract

基于波分复用结构的光纤宽带接入系统及光网络单元，所述接入系统包括光线路终端、光分路器、光网络节点和用户端，所述光线路终端包括一标准波长可选型光源，用于发射所需的各种波长信号；一波长选择型调制器，用于调制特定波长信号；一波长选择型接收器，用于接收特定波长的入射信号。所述光分路器联接光线路终端和光网络节点，用于分发下行信号及回传上行信号。所述的光网络单元包括一个光探测器，两个波分复用器件，一个光转发器，一个以太网交换机。使用本发明能够保证提供宽带接入前提下较大程度地提高光分路数，从而增加无源光网络的用户接入数量，并有效提高传输效率，降低用户平均接入成本。

Description

基于波分复用结构的光纤宽带接入系统及光网络单元

技术领域

本发明涉及宽带接入网技术领域，尤其涉及一种能增加接入用户数量能力的基于波分复用结构的光纤宽带接入系统及光网络单元。

背景技术

光纤宽带接入网技术是现在和未来实现宽带接入的非常有前途的技术。随着光纤入户(FTTH)，光纤到楼(FTTB)等应用的不断扩展，将大量使用光纤宽带接入网技术。

现有的光纤接入网方案通常采用无源光网络技术，参考“一种无源光网络系统及其业务保护方法”(专利申请号：200610034310.0)和“一种千兆无源光网络系统”(专利申请号：200510064550.0)等，一般采用时分复用(TDM)方式从光线路终端(OLT)接入信号，并通过光分路器(OS)分发至各个光网络单元(ONU)，ONU通过选择性接收OLT的数据信号，下行至用户终端，同时收集用户终端传来的上行信号，以分时复用方式通过光分路器向OLT传送上行信号。采用无源光网络可以大幅度减少光器件特别是有源光端机数量，降低了用户接入网络的成本。

随着用户数的增大，光分路器(OS)的分路数越多，光分路器在分路数增加时将降低各分路的光功率以及各分路至光网络单元的光功率。当采用N个分路端口并且分路比相同的光分路器时，光从分路器的公共端输入，并从N个分路输出，其输出功率相对于输入功率的损耗按分贝为单位表示为：—10×LgN。由此可知，N越大，损耗则越大，当N＝20，损耗约为13dB。当光功率小于光网络单元中接收器的灵敏度时，接收器将无法正确接收光信号，从而限制了光分路器的分路数目，也即限制了接入用户数目。

为了扩大接入用户数，降低接入网络成本，现有解决方案通常采取在ONU端设置高灵敏度光接收器，例如光雪崩探测器(APD)，或在线路上增设光放大器来实现用户扩容。采用APD型光探测器，其灵敏度比普通PIN型光探测器要提高8～10dB，而光分路器分路数增大一倍，损耗也相应增大3～4dB，因此使用APD后光分路器分路数能扩展8倍左右；当采用光放大器进行配置并设置增益为12dB时，光分路器分路数能增大16倍。因此，采用ADP接收器或光放大器的方法虽然可以增加光分路数，但分路数的增大并不意味着系统通讯容量也随之线性增大，例如现有的基于时分复用的先兆无源光网络(GPON)技术，当用户数增加到512户时，每户的平均上行信号速率仅为1000/512＝1.95M，该速率不能满足宽带通讯的需求。此外，APD接收器和光放大器的配置也增加了系统成本，从而增大了每户接入成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于波分复用结构的光纤宽带接入系统及光网络单元，采用该组网方法能有效增加单线路终端接入用户数量，且保证了充足的用户带宽分配，并能避免现有技术方案增大接入额外增加成本的缺点，从而减少了每个数目时用户的平均接入成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，包括光线路终端、光分路器、多个光网络节点，所述光线路终端输出端与所述光分路器的合光端相连，所述光分路器的各分光端与所述光网络节点的公共端相连。

作为本发明的一种改进方式，所述光线路终端包括标准波长可选型光源、波长选择型调制器、波长选择型接收器，所述标准波长可选型光源的发射端与所述波长选择型调制器的光口相连，所述波长选择型接收器的光口与所述光分路器的合光端相连。

其中，所述光网络节点包括光网络单元，所述光网络单元包括第一波分复用器、第二波分复用器、光探测器、光转发器、以太网交换机，所述第一波分复用器的公共端与所述光分路器的分光端相连，所述第一波分复用器的下行端与所述第二波分复用器的下行端相连，所述第一波分复用器的上行端与所述光转发器的出射端相连；所述第二波分复用器的公共端与以太网交换机的公共端相连，所述第二波分复用器的上行端与所述光探测器的光接收端相连。

其中，所述的光网络节点还可以是包括光网络单元及多个以太光网络单元，所述光网络单元包括第一波分复用器和第二波分复用器，一个光探测器，一个光转发器，一个以太网交换机，所述的第一波分复用器的公共端与光分路器的分光端相连，所述的第一波分复用器的下行端与所述第二波分复用器的下行端相连，所述第一波分复用器的上行端与光转发器的出射端相连；所述第一波分复用器的公共端与以太网交换机的公共端相连，所述第二波分复用器的上行端与光探测器的光接收端相连，所述以太网交换机的多个解复用端与多个所述以太光网络单元的公共端相连。

其中，所述光分路器为光纤耦合器或者波导型光分路器。

作为本发明的另一种改进方式，所述的光线路终端包括密集波分复用光收发模块，所述密集波分复用光收发模块的光发射端和光接收端与所述光分路器的合光端相连。

其中，所述光网络节点包括光网络单元，所述光网络单元包括光收发模块、以太网交换机以及多个以太网络单元，所述光收发模块为密集波分复用光收发模块，所述以太网交换机的多路下行端口与所述多个以太网络单元的公共端相连。

其中，所述光网络节点包括光网络单元以及多个以太光网络单元，所述光网络单元包括密集波分复用光收发模块和以太网交换机，所述密集波分复用光收发模块用于接收光分路器传来的单波长下行信号并转发至以太网交换机，并将以太网交换机传来的上行信号转发至光分路器；所述以太网交换机的多路解复用端口与多个所述以太光网络单元的公共端相连，所述以太网交换机用于将密集波分复用光收发模块传来的高速下行信号经时分解复用成多路较低速率的下行信号并传送至对应的所述以太光网络单元处，并将多路所述以太光网络单元处传来的上行信号复用成高速上行信号传至所述密集波分复用光收发模块；所述以太光网络单元则将以太网交换机传来的下行信号解复用至多个用户终端，并将用户终端的上行信号复用至以太网交换机上行端口。

其中，所述光分路器为阵列波导光栅型波分复用器或者介质滤波型光波分复用器。

本发明还提供一种光网络一种光网络单元，包括第一波分复用器、第二波分复用器、光探测器、光转发器、以太网交换机，所述第一波分复用器的公共端与所述光分路器的分光端相连，所述第一波分复用器的下行端与所述第二波分复用器的下行端相连，所述第一波分复用器的上行端与所述光转发器的出射端相连；所述第二波分复用器的公共端与以太网交换机的公共端相连，所述第二波分复用器的上行端与所述光探测器的光接收端相连。

本发明的有益效果是：由于本发明在光线路终端和光网络节点处采用密集波分复用技术，可以使光网络节点和光线路终端保持同样的高传输速率，有利于在保证充足带宽前提下实现更大的用户接入数目，有效降低每户平均接入成本；其次，由于本发明在各个光网络单元采用单波长接收及转发设计，有利于降低设备成本；此外，由于本发明在用户接入环节保持与现有的接入网络设计一致，有利于在现有接入网基础上实现低成本升级。

附图说明

图1为本发明的基于波分复用结构的光纤宽带接入系统实施例一、二的结构示意图；

图2为本发明实施例一、二中光线路终端ONT结构示意图；

图3为本发明实施例一中光线路终端OLT结构示意图；

图4为本发明实施例一、实施例三中光网络单元ONU结构示意图；

图5为本发明实施例二中光线路终端OLT结构示意图；

图6为本发明实施例二中光网络单元ONU结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细阐述，应当说明，此处所阐述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而并不用于限定本发明。

实施例一：

如图1所示，一种基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，包括光线路终端OLT、光分路器OS以及多个光网络节点ONT(这里以字母1至n表示)，其中OLT的信号输入输出端与OS的公共端10相连，OS的n个分路分别连接n个ONT模块。

如图3所示，其中OLT包括：

一个标准波长可选型光源WGS，用于产生系统传输所需的各种光波信号；

一个波长选择型调制器WSM，用于对特定波长通道进行数据调制；

一个波长选择型接收器WSR，用于接收特定波长信道的通信数据；

其中，WGS发射端与WSM的光口相连，WSR的光接收端与OS的公共端相连。

所述的光分路器OS是光纤耦合器，或者是波导型光分路器，用于将下行的各波长信号传送至各个ONT，并将各ONT传来的上行信号复合成一路多波长信号传送至OLT中。

其中，所述的光网络节点ONT可以采用以下两种方案实现：

一、所述的光网络节点ONT由光网络单元ONU组成，其中ONU如图4所示，包括第一波分复用器200和第二波分复用器210，一个光探测器R，一个光转发器RSOA，一个以太网交换机GES，所述的第一波分复用器200的公共端20与光分路器的分光端相连，下行端30与第二波分复用器210的下行端40相连，所述的第一波分复用器200的上行端70与光转发器RSOA的出射端相连；所述第二波分复用器210的公共端50与以太网交换机GES的公共端80相连，所述第二波分复用器210的上行端60与光探测器R的光接收端相连，所述GES的多个解复用端与多个用户端相连。

采用该光网络节点ONT实施例的组网实现原理如下所述：

OLT汇集CATV等各种数据信号，加载于WSM上，WSM将数据信号调制到WGS传来的特定波长上，这些加载了数据信号的波长与其它空闲波长信号一起通过光纤传输到OS的公共端10，并由OS分解成n路信号，每路信号均携带所有的波长，通过波分复用器200的公共端20进入ONT，波分复用器200将下行波长信号滤出并由下行端30输出至波分复用器210的下行端口40，将空闲波长信号由上行端70输出。下行信号从波分复用器210的公共端50输出，经GES的解复用端90传送至m个用户端。用户端发出的上行信号经由GES汇聚至波分复用器210的公共端50，之后通过上行端60传送至光接收器R中，这些上行数据信号加载到无源型光转发器RSOA上，RSOA将数据信号调制到由波分复用器200的上行端70传来的空闲波长上，之后反射回端口70，并由端口20回传到光分路器OS，经OS将多路上行信号复合后由公共端10传输至OLT中的波长可选型接收器WSR中对上行信号进行分析处理。

二、如图2所示，所述的光网络节点ONT包括光网络单元ONU及多个(这里以字母1至m表示)以太光网络单元ONUGE，其中ONU如图4所示，包括第一波分复用器200和第二波分复用器210，一个光探测器R，一个光转发器RSOA，一个以太网交换机GES，所述的第一波分复用器200的公共端20与光分路器的分光端相连，下行端30与第二波分复用器210的下行端40相连，所述的第一波分复用器200的上行端70与光转发器RSOA的出射端相连；所述第一波分复用器210的公共端50与以太网交换机GES的公共端80相连，所述第二波分复用器210的上行端60与光探测器R的光接收端相连，所述GES的m个解复用端与m个ONUGE的公共端相连。

采用该光网络节点ONT实施例的组网实现原理如下所述：

所述OLT汇集CATV等各种数据信号，加载于WSM上，WSM将数据信号调制到WGS传来的特定波长上，这些加载了数据信号的波长与其它空闲波长信号一起通过光纤传输到OS的公共端10，并由OS分解成n路信号，每路信号均携带所有的波长，通过第一波分复用器200的公共端20进入ONT，第一波分复用器200将下行波长信号滤出并由下行端30输出至第二波分复用器210的下行端口40，将空闲波长信号由上行端70输出。下行信号从第二波分复用器210的公共端50输出，经GES下行端90传送至m个ONUGE中，之后通过ONUGE将下行信号传输至用户端。用户端发出的上行信号经过ONUGE并由GES汇聚至第二波分复用器210的公共端50，之后通过上行端60传送至光接收器R中，这些上行数据信号加载到无源型光转发器RSOA上，RSOA将数据信号调制到由第一波分复用器200的上行端70传来的空闲波长上，之后反射回端口70，并由端口20回传到光分路器OS，经OS将多路上行信号复合后由公共端10传输至OLT中的波长可选型接收器WSR中对上行信号进行分析处理。

综合上述可看出，本实施例在OLT和用户端之间的网络线路上没有配置昂贵的有源光器件，有利于降低组网成本；其次，由于在OLT和ONT之间采取了波分复用技术，有利于在ONU处实现高速率信号传输，从而能配置更多的用户数量。例如从OLT下行信号为10个波长且单波长信号速率为万兆，经OS后分解成10个携带不同波长的万兆信号下行至10个ONU中，通过波分复用器滤取该ONT所需的单波长万兆信号，经GES进行时域分解成10路千兆信号，并由以太光网络单元传送至用户端，若每个用户端分配30M带宽，每个以太光网络单元可支持32个用户，由此网络实现的接入用户总数高达3200户，极大扩展了用户数量，有效降低每户平均接入成本；此外，由于在数目最大的用户端配置与现有网络相比没作更改，有利于在现有接入网基础上实现低成本升级。

实施例二：

如图1所示，一种基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，包括光线路终端OLT、光分路器OS以及多个光网络节点ONT(这里以字母1至n表示)组成，其中OLT的信号输入输出端与OS的公共端10相连，OS的n个分路分别连接n个ONT节点。

如图5所示，所述OLT包括一个密集波分复用光收发模块DWDM TR1，用于产生系统传输所需的各种光波信号，对特定波长通道进行数据调制，并接收上行波长的通信数据；

其中，所述光分路器OS可以是阵列波导光栅型波分复用器，也可以是介质滤波型光波分复用器，用于将下行的各波长信号按不同波长形式分解并传送至各ONU处，或者将各ONU传来的上行波长信号复合成一路多波长信号并上传至OLT处。

其中，所述的光网络节点ONT也可以采用以下两种方案实现：

一、所述的光网络节点OLT包括光网络单元ONU，其中光网络单元ONU包括密集波分复用光收发模块DWDM TR2和以太网交换机GES。密集波分复用光收发模块DWDM TR2用于接收光分路器传来的单波长下行信号并转发至以太网交换机，并将以太网交换机传来的上行信号转发至光分路器；所述的以太网交换机GES的多路解复用端口与多个用户端相连，以太网交换机用于将密集波分复用光收发模块传来的高速下行信号经时分解复用成多路较低速率的下行信号并传送至对应的用户端，并将多路用户端传来的上行信号复用成高速上行信号传至密集波分复用光收发模块。

采用该光网络节点ONT实施例的组网实现原理如下所述：

所述OLT汇集CATV等各种数据信号，加载于DWDM TR1上，DWDM TR1将数据信号调制到特定波长上，这些加载了数据信号的波长信号一起通过光纤传输到OS的公共端10，并由OS分解成n路单波长信号，下行到n个ONT中，信号通过DWDM TR2转换成下行所需的波长通道，之后经太网交换机GES解复用端45下行传送至m个用户端。用户端发出的上行信号经由GES汇聚至DWDM TR2，之后通过DWDM TR2转换成上行所需的波长通道，回传到光分路器OS，经OS将多路上行信号复合后由公共端10传输至OLT中对上行信号进行分析处理。

二、如图2所示，所述的光网络节点包括光网络单元ONU以及多个以太光网络单元ONUGE(这里以字母m表示)，其中，光网络单元ONU包括密集波分复用光收发模块DWDM TR和以太网交换机GES。密集波分复用光收发模块DWDM TR2用于接收光分路器传来的单波长下行信号并转发至以太网交换机，并将以太网交换机传来的上行信号转发至光分路器；所述的以太网交换机GES的多路解复用端口与多个以太光网络单元的公共端相连，以太网交换机用于将密集波分复用光收发模块传来的高速下行信号经时分解复用成多路较低速率的下行信号并传送至对应的以太光网络单元处，并将多路以太光网络单元处传来的上行信号复用成高速上行信号传至密集波分复用光收发模块；以太光网络单元则将以太网交换机传来的下行信号解复用至多个用户终端，并将用户终端的上行信号复用至以太网交换机上行端口。

采用该光网络节点ONT实施例的组网实现原理如下所述：

所述OLT汇集CATV等各种数据信号，加载于DWDM TR1上，DWDM TR1将数据信号调制到特定波长上，这些加载了数据信号的波长信号一起通过光纤传输到OS的公共端10，并由OS分解成n路单波长信号，下行到n个ONT中，信号通过DWDM TR2转换成下行所需的波长通道，之后经太网交换机GES解复用端45下行传送至m个以太光网络单元ONUGE中，之后通过ONUGE将下行信号传输至用户端。用户端发出的上行信号经过ONUGE并由GES汇聚至DWDM TR2，之后通过DWDM TR2转换成上行所需的波长通道，回传到光分路器OS，经OS将多路上行信号复合后由公共端10传输至OLT中对上行信号进行分析处理。

实施例三

一种无源光网络单元，如图4所示，其与实施例一中的ONU结构相同，在此省略对其的具体描述。

综合上述可看出，本实施例在OLT和ONU之间采取了波分复用技术，有利于在ONU处实现高速率信号传输，从而能配置更多的用户数量，有效降低每户平均接入成本；此外，由于在数目最大的用户端配置与现有网络相比没作更改，有利于在现有接入网基础上实现低成本升级。

Claims

1.一种基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，包括光线路终端、光分路器、多个光网络节点，其特征在于：所述光线路终端输出端与所述光分路器的合光端相连，所述光分路器的各分光端与所述光网络节点的公共端相连。

2.根据权利要求1所述的基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，其特征在于：所述光线路终端包括标准波长可选型光源、波长选择型调制器、波长选择型接收器，所述标准波长可选型光源的发射端与所述波长选择型调制器的光口相连，所述波长选择型接收器的光口与所述光分路器的合光端相连。

3.根据权利要求2所述的基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，其特征在于：所述光网络节点包括光网络单元，所述光网络单元包括第一波分复用器、第二波分复用器、光探测器、光转发器、以太网交换机，所述第一波分复用器的公共端与所述光分路器的分光端相连，所述第一波分复用器的下行端与所述第二波分复用器的下行端相连，所述第一波分复用器的上行端与所述光转发器的出射端相连；所述第二波分复用器的公共端与以太网交换机的公共端相连，所述第二波分复用器的上行端与所述光探测器的光接收端相连。

4.根据权利要求2所述的基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，其特征在于：所述的光网络节点包括光网络单元及多个以太光网络单元，所述光网络单元包括第一波分复用器和第二波分复用器，一个光探测器，一个光转发器，一个以太网交换机，所述的第一波分复用器的公共端与光分路器的分光端相连，所述的第一波分复用器的下行端与所述第二波分复用器的下行端相连，所述第一波分复用器的上行端与光转发器的出射端相连；所述第一波分复用器的公共端与以太网交换机的公共端相连，所述第二波分复用器的上行端与光探测器的光接收端相连，所述以太网交换机的多个解复用端与多个所述以太光网络单元的公共端相连。

5.根据权利要求2至4中任一所述的基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，其特征在于：所述光分路器为光纤耦合器或者波导型光分路器。

6.根据权利要求1所述的基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，其特征在于：所述的光线路终端包括密集波分复用光收发模块，所述密集波分复用光收发模块的光发射端和光接收端与所述光分路器的合光端相连。

7.根据权利要求6所述的基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，其特征在于：所述光网络节点包括光网络单元，所述光网络单元包括光收发模块、以太网交换机以及多个以太网络单元，所述光收发模块为密集波分复用光收发模块，所述以太网交换机的多路下行端口与所述多个以太网络单元的公共端相连。

8.根据权利要求6所述的基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，其特征在于：所述光网络节点包括光网络单元以及多个以太光网络单元，所述光网络单元包括密集波分复用光收发模块和以太网交换机，所述密集波分复用光收发模块用于接收光分路器传来的单波长下行信号并转发至以太网交换机，并将以太网交换机传来的上行信号转发至光分路器；所述以太网交换机的多路解复用端口与多个所述以太光网络单元的公共端相连，所述以太网交换机用于将密集波分复用光收发模块传来的高速下行信号经时分解复用成多路较低速率的下行信号并传送至对应的所述以太光网络单元处，并将多路所述以太光网络单元处传来的上行信号复用成高速上行信号传至所述密集波分复用光收发模块；所述以太光网络单元则将以太网交换机传来的下行信号解复用至多个用户终端，并将用户终端的上行信号复用至以太网交换机上行端口。

9.根据权利要求6至8中任一所述的基于波分复用结构的光纤宽带接入系统，其特征在于：所述光分路器为阵列波导光栅型波分复用器或者介质滤波型光波分复用器。

10、一种光网络单元，其特征在于包括：第一波分复用器、第二波分复用器、光探测器、光转发器、以太网交换机，所述第一波分复用器的公共端与所述光分路器的分光端相连，所述第一波分复用器的下行端与所述第二波分复用器的下行端相连，所述第一波分复用器的上行端与所述光转发器的出射端相连；所述第二波分复用器的公共端与以太网交换机的公共端相连，所述第二波分复用器的上行端与所述光探测器的光接收端相连。