CN101971537B - 光线路终端olt的处理方法、光线路终端设备及pon网络 - Google Patents

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Abstract

一种设备包括一个OLT组件、一个ONU组件及一个与所述OLT组件、ONU组件耦合的光路由器组件和所述光路由器组件包括一个四端口波分复用器(WDM)；本发明的另一个实施例提供了一种网络，包括第一OLT和与所述第一OLT相耦合且与至少一个第一类ONU和至少一个第二类ONU通信的第二OLT。本发明的另一个实施例还提供了一种OLT的处理方法，包括：将来自于第一类型OLT的第一下行数据从转发给至少一个第一类型光网络单元(ONU)；和将第二下行数据传送给至少一个第二类型ONU。

Description

光线路终端OLT的处理方法、光线路终端设备及PON网络
本申请要求于2007年8月31日由艾芬伯格（Effenberger）等人提交编号为60/969,313、发明名称为“可向下兼容的PON共存性”的美国临时专利申请并于2008年2月28日由艾芬伯格（Effenberger）等人提交编号为12/039,336、发明名称为“可向下兼容的PON共存性”的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。 
背景技术
PON（无源光网络）是一种基于“最后一公里”提供网络接入的系统、一种点到多点网络，包括位于局端的一个OLT（光线路终端）、一个ODN（光分配网）及位于用户驻地的多个光网络单元（ONU）。在现有PON系统中，下行数据广播至所有所述ONU，上行数据通过时分多址（TDMA）技术发送至所述OLT。比如，PON系统可使用1490nm的波长以约2Gbps的传输速率广播下行数据，同时能够使用1310nm的波长以约1Gbps的带宽传输上行数据。 
未来的PON系统有望以比现有PON系统更大的传输带宽传送上、下行数据，另外还可使用更长波长进行传送。所述未来的PON系统有望与现有系统共存，减少了资本和运营成本。这类PON系统将与现有系统分享频谱窗口且能避免数据冲突。 
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种装置，包括一个OLT组件、一个ONU组件及一个与所述OLT组件、ONU组件耦合的光路由器组件和所述光路由器组件包括一个四端口波分复用器（WDM）。 
本发明的另一个实施例提供了一种网络，包括第一OLT和与所述第一OLT相耦合且与至少一个第一类ONU和至少一个第二类ONU通信的第二OLT。 
本发明的另一个实施例还提供了一种OLT的处理方法，包括： 
将来自于第一类型OLT的第一下行数据从转发给至少一个第一类型光网络单元（ONU）；和将第二下行数据传送给至少一个第二类型ONU。 
附图说明
为全面了解本发明，下面结合附图对发明作详细说明，其中，相同参考数字指代相同部件。 
图1为PON系统一实施例示意图。 
图2为PON系统另一实施例示意图。 
图3为多用途计算机系统一实施例示意图。 
具体实施方式
首先应该了解的是，即使下面对一个或多个实施例的实施方式做了详细说明，本发明公开的系统和/或方法也可利用许多目前已知的或已存在的技术。本发明不限于以下列举的描述性实施方式、图片和如下所述的技术，包括在此列举和描述的典型设计和实施，但其可在附加要求及其同级范围中作修改。 
本发明在此公开了一种融合两个本质上不兼容的PON系统的系统和方法，具体说是本发明系统和方法将第一类型PON系统融合到第二类型PON系统中；并且，不用移除或替代所述第一类型PON组件。这样，所述融合的PON包括第一类型OLT，第二类型OLT，多个第一类型ONU及多个第二类型ONU。所述第二类型OLT可与所述第一类型OLT、第一类型ONU及第二类型ONU耦合。在此结构中，所述第二类型OLT可将第一类型下行数据从所述第一类型OLT转发到所述第一类型ONU，将第二类型下行数据传输到所述第二类型ONUs。所述第二类型OLT也可将第一类型上行数据从所述第一类型ONU转发到所述第一类型OLT，从所述第二类型ONU接收第二类型上行数据。在一个实施例中，所述第一类型下行数据和第二类型下行数据使用不同波长，然而所述第一类型上行数据和第二类型上行数据使用相同波长。此结构使得所述第一类型OLT与所述第一类型ONU进行通信，其方式大致可认为是第二类型PON组件并不存在。 
所述第一类型PON组件和第二类型PON组件可以是任何类型的PON。适宜的第一类型PON实例包括根据ITU-T G.983标准定义的异步传输模式PON(APON)和宽带PON(BPON)，根据ITU-T G.984标准定义的千兆位PON(GPON)，根据IEEE802.3ah标准定义的以太网PON (EPON)及波分复用PON(WPON)。所有这些就像全部再生一样结合。所述第二类型PON可以是不和第一类型PON系统完全兼容的任何一个PON组件，其包括APON、BPON、GPON、EPON、WPON、下一代接入(NGA)PON及其他PON系统。在此，所述NGA PON指代与所述第一类型PON系统共享至少一个波长的任何PON系统。 
这里描述的概念可用于多个实施方案。在一个实施例中，所述概念可用于融合所述第二类型PON组件到已有的第一类型PON系统中。或者，所述概念可用于安装一新的包括多个第一类型和第二类型PON组件的PON系统。这里描述的概念也可考虑用于其他方案中。以下举例说明了NGA PON与已有的GPON结合时的情况。然而，本发明仅限于附加要求而不是该说明。 
图1说明了PON100的一个实施例，具体说是GPON，因其出现在与NGA PON系统结合之前。所述PON100包括一个OLT110、多个ONU120及一个ODN130。所述PON100为一通信网络，其不需任何有源元件而是利用ODN130中的所述无源光元件在所述OLT110和ONU120之间分发数据。下面将详细描述每个元件。 
所述PON100的一个元件可以是OLT110。所述OLT110可以是任何一个与ONU120和其他网络(未说明)通信的设备。具体说是所述OLT110作为另一网络和所述ONU120间的媒介。例如，所述OLT110可将从另一网络接收到的数据发送给所述ONU120，将从所述ONU120接收到的数据发送给所述另一网络。虽然所述OLT110的特定结构可能随PON100的类型而改变，在一个实施例中，所述OLT100包括如下所示的发送器和接收器。当另一网络正使用与所述PON100中使用的通信协议不同的以太网或SONET/SDH等协议时，所述OLT110包括将另一网络数据转换到PON协议的转换器。所述OLT110转换器也可将PON数据转换到另一网络协议。在此描述的OLT110主要位于中心位置，例如：中心局，但也可位于其他位置。 
所述PON100的另一元件可以是ONU120。所述ONU120可以是任何一个与OLT110和客户或用户(未说明)通信的设备。具体说是所述ONU作为所述OLT110和客户间的媒介。例如，所述ONU120可将从所 述OLT110接收到的数据发送给客户，将从客户接收到的数据发送给所述OLT110。虽然所述ONU120的特定结构可能随PON100的类型而改变，在一个实施例中，所述ONU120包括用于发送光信号到所述OLT110的光发送器。另外，所述ONU120也包括用于从所述OLT110接收光信号的光接收器和用于为客户将光信号转换成电信号的转换器，例如：异步传输模式(ATM)或以太网协议信号。所述ONU120还包括可将电信号发送和/或接收给客户设备的第二发送器。在一些实施例中，ONU120和光纤网络终端(ONTs)大致相同，因此，这里的一些术语可互换使用。所述ONU120主要位于分发位置，例如：客户驻地，也可位于其他位置。 
所述PON100的另一元件可以是ODN130。所述ODN130是数据分发系统，包括光纤电缆、耦合器、分流器、分配器和/或其他设备。在一个实施例中，所述光纤电缆、耦合器、分流器、分配器和/或其他设备都是无源光元件。具体说所述光纤电缆、耦合器、分流器、分配器和/或其他设备可以是无需电即可在所述OLT110和ONU120之间分发数据信号的元件。典型情况下所述ODN130在图1所示的分支配置中从所述OLT110延伸到ONU120，或者也可配置在任何其他配置中。 
图2说明了PON200的一个实施例，因其可能出现在所述NGA PON系统与GPON系统融合之后。所述PON200包括一个GPON OLT210、一个NGA OLT220、一个分流器250、多个GPON ONUs230及多个NGA ONUs240。尽管图2中标示了两个GPON ONUs230和两个NAG ONUs240，所述PON200可以包括多个GPON ONUs230和多个NGA ONUs240。下面将详细描述每个元件。 
所述PON200中的一个元件可以是GPON OLT210。所述GPON OLT210可与所述NGA OLT220耦合，其包括光发送器214、光接收器216、波分复用器(WDM)218及GPON OLT媒体存取控制(MAC)逻辑212。这些元件可使所述GPON OLT210将下行数据信号以2Gbps和约1490nm的波长广播给所述GPON ONUs240。所述GPON OLT210也可以1Gbps和约1310nm的波长检测来自所述GPON ONUs230的上行数据信号。 
所述光发送器214可将所述下行数据发送到所述NGA OLT220，所述光接收器216可接收来自所述NGA OLT220的上行数据。所述WDM218 可通过光链路将所述光发送器214和光接收器216耦合到所述NGA OLT220。具体说是所述WDM218可将所述下行数据从所述光发送器214路由到所述NGA OLT220，将所述上行数据从所述NGA OLT220路由到所述光接收器216。所述GPON OLT MAC逻辑212可通过电或光GPON接口发送和接收在图2中标为Data I/O的数据。所述GPON OLT MAC逻辑212也可将所述下行数据格式化成与GPON协议兼容的数据帧，将所述下行数据发送到所述光发送器214。所述GPON OLT MAC逻辑212还可接收来自所述光接收器216的上行数据及获得与所述GPON ONUs230相对应的上行数据帧。所述上行数据帧包括来自所述GPON ONUs230的带宽分配请求，其可由所述GPON OLT MAC逻辑212处理以允许每个GPON ONUs230时隙传送所述上行数据。所述上行数据帧还包括来自所述NGA OLT220与GPON ONUs230相似的带宽分配请求，其也可由所述GPON OLT MAC逻辑212处理以允许所述NGA OLT220的至少一个时隙传送上行数据，下面将对其进行详细描述。 
在一个实施例中，所述GPON OLT210可接收来自所述GPON ONUs230，NGA ONUs240及NGA OLT220的上行数据。在此实施例中，所述GPON OLT210可检测传送自所述GPON ONUs230和NGA OLT220的上行数据，且忽略来自所述NGA ONUs240的上行数据。所述GPON OLT210可忽略噪音或来自所述NGA ONUs240的不能由所述GPON OLT MAC逻辑212的上行数据。或者，所述GPON OLT210可配置为忽略来自所述NGA ONUs240的上行数据，例如：通过识别所述上行数据帧中与所述NGA ONUs240有关的上行数据的内容。 
所述PON200中的另一元件可以是NGA OLT220。除所述GPON OLT210之外，所述NGA OLT220可与所述ONU230和ONU240耦合，例如：通过所述分流器250。所述NGA OLT220包括三个可相互耦合的元件：光路由器元件280、GPON ONU组件270和NGA OLT组件260。这些元件可使所述NGA OLT220将下行数据信号以约1590nm的波长广播给所述NGA ONUs240。所述NGA OLT220也可检测以约1310nm的波长传送自所述NGA ONUs240的上行数据信号。另外，这些元件可使所述NGA OLT220将下行数据从所述GPON OLT210转发到所述GPON ONUs 230，且将所述上行数据从所述GPON ONUs230转发到所述GPON OLT210。 
所述光路由器组件280可包括如图2所示的相互耦合的一个四口WDM282、一个第一三口WDM284、一个光学放大器286、一个分流器288、一个组合器290和一个第二三口WDM292。上述组件可允许所述光路由器组件280在所述GPON OLT210、NGA OLT组件260、GPON ONU组件270、GPON ONUs230和NGA ONUs240之间路由下行和上行数据。具体而言，所述四口WDM282可通过所述第一三口WDM284从所述NGA OLT组件260处接收NGA下行数据而基本上不会有信号反射或损耗。然后所述四口WDM282可通过所述分流器240将所述NGA下行数据路由至所述NGA ONUs240。另外，所述四口WDM282可从GPON OLT210处接收所述GPON下行数据，充分地向GPON ONUs230反射所有的光信号。在一实施例中，无需放大信号，所述四口WDM282便可向分流器250反射约99％的GPON下行信号。所述四口WDM282可通过所述第二三口WDM292将所述GPON下行数据中未被反射的部分路由至GPON ONU组件270。因此，所述光路由器组件可向GPON ONU组件270提供一份来自GPON OLT210的所述GPON下行数据的副本。这样可允许所述GPON ONU组件270执行此处描述的功能，而不需要充分降低发送至所述GPON ONUs230的GPON下行信号的信号强度。 
所述四口WDM282也可从所述GPON ONUs230和NGA ONUs240处接收一组合上行数据而不会有实际的信号反射或损耗。所述四口WDM282可通过所述第一三口WDM284将所述组合上行数据路由至光学放大器286。所述光学放大器286可将所述上行数据放大并发送至所述分流器288。所述分流器288可将所述放大的上行数据分流至两个副本，且该副本分别包含与原组合上行数据相同的信号强度。所述分流器288可将上行数据的一个副本发送至所述NGA OLT组件260，将另一副本发送至所述组合器290。所述组合器290可将所述组合上行数据发送至所述第二三口WDM292，并由其转送至所述四口WDM282。然后所述四口WDM282再将所述组合上行数据转送至所述GPON OLT210。 
所述GPON ONU组件270可包括一个GPON ONU MAC逻辑272、 一个光发送器276和一个光接收器274。所述GPON ONU MAC逻辑272可通过所述光路由器组件280将上行数据发送至所述GPON OLT210。具体而言，所述GPON ONU MAC逻辑272可将上行数据帧发送至所述光发送器274，然后由所述光发送器274再依次通过所述光组合器290、第二三口WDM292和四口WDM282将所述上行数据发送至所述GPON OLT210。所述上行数据帧可包括由所述GPON ONU组件270发送至所述GPON OLT210的上行数据带宽分配请求。所述光接收器274可通过所述四口WDM282和所述第二三口WDM292从所述GPON OLT210处接收上行带宽分配。一旦接收到上行带宽分配，则将其发送至所述NGA OLT组件260。所述光发送器276可以相同的传输波长(1310nm)发送所述上行数据，其中该波长是用于发送来自GPON ONU s230的上行数据。同样地，所述光接收器274可以相同的传输波长(1490nm)接收所述下行数据，其中该波长是用于发送下行数据到GPON ONUs230。因此，所述GPON ONU组件270与GPON OLT210间的通讯方式与所述GPON ONUs230和GPON OLT210的通讯方式完全相同。换言之，GPON OLT210可将从所述GPON ONU组件270发送来的上行数据识别为与从PON200中的另一个GPON ONU230发送来的上行数据类似。 
所述NGA OLT组件262可包括一个光发送器264、一个光接收器266和一个NGA OLT MAC logic262。所述光发送器264可与所述光路由器组件280耦合，可通过所述第一三口WDM284和四口WDM282从所述NGA OLT MAC logic262将所述下行数据发送至所述NGA ONUs240。所述光接收器266可连接于所述光分流器288，可接收所述NGA ONUs的和GPON ONUs的上行数据。所述光接收器266可忽略来自GPON ONUs230的上行数据而将所述上行数据从所述NGA ONUs240发送至NGA OLT MAC逻辑262。或者，所述光接收器266可将两数据流发送至所述NGA OLT MAC逻辑262。所述NGA OLT MAC逻辑262可通过如图2标记的数据I/O电学或光学NGA PON接口发送和接收数据。所述NGA PON接口可与所述GPON接口的类型相同或不同。所述NGA OLT MAC逻辑262可将所述下行数据格式化为与NGA协议兼容的数据帧，并将所述下行数据发送至所述光发送器264。所述NGA OLT MAC逻辑262也可从所述光 接收器216处接收所述上行数据，并获得与所述NGA ONUs240对应的上行数据帧。所述上行数据帧可包括来自NGA ONUs240的带宽分配请求。所述NGA MAC logic262可使用从ONU组件270处接收的上行带宽分配来为每个NGA ONUs240分配上行时隙。所述上行时隙可通过GPON OLT210被分配至GPON ONU组件270；所述NGA OLT MAC逻辑262可在为NGA ONUs230分配时隙之前选择性地细分所述时隙。因此，所述ONUs230，240可通过TDMA技术与OLTs210，220通讯。 
在其他实施例中，通过采用所述组合器290，所述NGA OLT220可覆盖来自NGA ONUs240的上行数据以组合来自NGA ONUs240的上行数据，其信号强度大致上比来自GPON ONUs230和GPON ONU组件270的上行数据的信号强度弱。比如：来自NGA ONUs240的上行数据的信号强度可衰减，之后又通过组合器290与来自GPON ONUs230和GPON ONU组件270的上行数据组合。在一些实施例中，所述NGA OLT220可包括一个辅助光学开关，其中，所述开关可被配置为将来自GPON ONUs230和GPON ONU组件270的上行数据路由至所述GPON OLT210，且排除来自NGA ONUs240的上行数据。 
所述GPON ONUs230可包括一个GPON ONU MAC逻辑232、一个光接收器234、一个光发送器236和一个WDM238。上述组件可使得所述GPON ONUs230检测来自GPON OLT210的下行数据和通过所述NGA OLT220将上行数据传送至GPON OLT210。具体而言，所述GPON ONU MAC逻辑232可通过所述光接收器234接收来自GPON OLT210的下行数据，并通过所述光发送器236将所述上行数据发送至所述GPON OLT210。所述WDM238可与所述光接收器234和光发送器236耦合，并将以1490nm波长传输的下行数据路由至所述光接收器234和路由来自所述光发送器236的以1310nm波长传输的下行数据。 
所述NGA ONUs240可包括一个NGA ONU MAC logic242、一个光接收器244、一个光发送器246和一个WDM248。上述组件可使得所述NGA ONUs240检测来自NGA OLT220的下行数据和将上行数据传送至NGA OLT220。具体而言，所述NGA ONUs240可检测来自NGA OLT220的下行数据和将上行数据以与所述GPON ONUs230相同的方式传送 至NGA OLT220。然而，所述WDM248可将以1590nm波长传输的下行数据路由至所述光接收器244，而且还路由来自所述光发送器246的以1310nm波长传输的上行数据。 
在所述PON200其他的一个实施例中，GPON OLT210和NGA OLT220可采用大多数波长来发送下行和上行数据。比如：所述GPON OLT210可通过独立的链路与NGA OLT220和PON200中的GPON ONUs230的子设备耦合，这样NGA OLT220可不与GPON ONUs230的子设备连接。在这些情况下，下行和上行数据可在GPON OLT210和GPON ONUs230的子设备间交换而不需要NGA OLT220的介入。通过一个ODN，所述NGA OLT220也可与GPON ONUs230和NGA ONUs240连接，其中所述ODN可包括多个分流器和其他无源光学元件。 
上述网络组件可应用于任何通用网络组件，如：具有处理必要工作量的足够的处理能力、存储器资源和网络吞吐量的计算机或网络组件。图3所示为一典型的通用网络组件，适于完成某个此处公开节点的一个或多个实施例。所述网络组件300包括一个与存储器件通讯的处理器302(指的是中央处理器CPU)，其中，所述存储器件包括辅助存储器304、只读存储器(ROM)306、随机存储器(RAM)308、输入输出(I/O)装置310和网络连通装置312。所述处理器可作为一个或多个CPU芯片，或者可作为一个或多个专用集成电路(ASICs)的一部分。 
所述辅助存取器304通常包括一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器，如果RAM308不能存储所有工作数据，则所述辅助存取器304可用于非易失性数据存储和用作过流数据存储器。所述辅助存取器304可用于存储载入RAM308的被选择为执行的程序。所述ROM306用于存储指令，也可能存储在程序执行期间需访问的数据。相对于具有大存储容量的辅助存储器来说，ROM306是一种典型的具有小存储容量的非易失性存储器。所述RAM308用于存储易失性数据，也可能存储指令。访问ROM306和RAM308都比访问辅助存储器304快。 
本发明提供了一些实施例，但需明确的是其公开的系统和方法也可以许多其他具体的形式体现而不会脱离本发明的宗旨和范围。这里的实例是说明性的而不是限制性的，其意图不仅仅局限于此处所给的细节描述。比 如：多种元件或组件可组合使用或融合到其他系统中，或者某些特征可被省略，或不应用。 
除此之外，不同实施例的描述和说明中分离的技术、系统、组件和方法可组合或与其他系统、模块、技术或方法融合而不会脱离本发明的范围。其他相互耦合、直接耦合或互通的部件可通过一些接口、设备或中间元件而间接耦合或通信，不管是以电，机械，或以其他方式都可以。其他修改、替换和变更的例子可由本领域普通技术人员来确定而不脱离本发明的宗旨和范围。 

Claims (11)

1.一种光线路终端设备，包括：
光线路终端OLT组件；
光网络单元ONU组件；
与所述光线路终端OLT组件和光网络单元ONU组件耦合的光路由器组件；和
所述光路由器组件包括一个四端口波分复用器WDM；所述光路由器组件进一步包括：
与所述四端口波分复用器WDM和所述光线路终端OLT组件耦合的第一三端口WDM；
与所述第一三端口WDM和所述光线路终端OLT组件耦合的光分流器；
与所述光分流器和所述光网络单元ONU组件耦合的光组合器；和
与所述光组合器、所述光网络单元ONU组件和所述四端口波分复用器WDM耦合的第二三端口WDM。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光路由器组件进一步包括位于所述第一三端口WDM和所述光分流器之间的光放大器。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光线路终端OLT组件包括：
与所述第一三端口WDM耦合的光发送器；
与所述光分流器耦合的光接收器；和
与所述光发送器和光接收器耦合的媒体存取控制（MAC）逻辑。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光网络单元ONU组件包括：
与所述光组合器耦合的光发送器；
与所述第二三端口WDM耦合的光接收器；和
与所述光发送器和光接收器耦合的媒体存取控制（MAC）逻辑。
5.一种无源光网络PON网络，包括：
第一光线路终端OLT；和
与所述第一光线路终端OLT耦合且与至少一个第一类型光网络单元ONU和至少一个第二类型光网络单元ONU通信的第二光线路终端OLT；
其中，所述第二光线路终端OLT包括第一类型ONU组件，所述第二光线路终端OLT包括第二类型OLT组件，所述第二光线路终端OLT进一步包括与所述第一光线路终端OLT、所述第一类型ONU组件、所述第二类型OLT组件、所述第一类型光网络单元ONU和所述第二类型光网络单元ONU耦合的光路由器组件。
6.根据权利要求5所述的网络，其特征在于，所述第一光线路终端OLT接收从第一类型光网络单元ONU或第二光线路终端OLT发送的上行数据，所述第二光线路终端OLT接收从所述第一类型光网络单元ONU或所述第二类型光网络单元ONU发送的上行数据。
7.一种光线路终端OLT的处理方法，包括：
第二类型光线路终端OLT将来自于第一类型光线路终端OLT的第一下行数据转发给至少一个第一类型光网络单元ONU；和
所述第二类型光线路终端OLT将第二下行数据传送给至少一个第二类型光网络单元ONU。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括所述第二类型光线路终端OLT将来自于所述第一类型光网络单元ONU的第一上行数据转发给所述第一类型光线路终端OLT。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括所述第二类型光线路终端OLT接收从所述第二类型光网络单元ONU发送过来的第二上行数据。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括所述第二类型光线路终端OLT从所述第一类型光线路终端OLT请求上行时隙。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一下行数据通过第一波长转发，所述第二下行数据通过第二波长传送，所述第一上行数据通过第三波长转发，所述第二上行数据通过第三波长接收。
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