CN101984673B - 无源光网络及其信号的传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无源光网络及其信号的传输方法，该无源光网络，包括波长选择耦合器、分光器、列阵波导光栅AWG以及多个波长选择路由器，其中，波长选择路由器，用于将来自分光器的时分复用光线路终端TDM-OLT的下行信号和来自AWG的波分复用光线路终端WDM-OLT的下行信号耦合后传送给与波长选择路由器连接的分支光纤；以及将与WDM-ONU相连的分支光纤中的上行信号传送给AWG，将与TDM-ONU相连的分支光纤中上行信号传送给分光器。通过本发明增强了网络的兼容性，提高了用户体验。

Description

无源光网络及其信号的传输方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种无源光网络及其信号的传输方法。
背景技术
随着网络技术的快速发展和网络应用的普及，网络通讯、网络购物以及网络娱乐等已经成为现代人生活的一部分，现有的接入网络铜线(有线)系统已无法满足这种高速和宽带的需求。而无源光网络是宽带、高速、环保和节能的宽带接入技术，是取代现有的接入网络的最佳候选者，其正在被绝大多数运营商所接受并被部署，用以满足日益增长的通信用户以及更快速和更好的服务需求。
无源光网络(Passive Optical Network，简称为PON)是一种点对多点的光纤接入技术，可分为时分复用PON(Time DivisionMultiplexing PON，简称为TDM-PON)和波分复用PON(WavelengthDivision Multiplexing PON，简称为WDM-PON)。图1是根据相关技术的时分复用PON的结构示意图，如图1所示，包括光线路终端(Optical Line Terminal，简称为OLT)、光网络单元(Optical NetworkUnit，简称为ONU)以及光分配网络(Optical Distribution Network，简称为ODN)。通常是由一个OLT通过ODN的光功率分离器(可以简称为分光器)连接多个ONU构成的点到多点结构。
图2是根据相关技术的波分复用PON的结构示意图，如图2所示，也包括OLT、ONU和ODN。只不过其ODN是由列阵波导光栅(Array Waveguide Grating，简称为AWG)构成，AWG的作用是根据光的波长对光进行分路。为了更好的减少成本，简化库存管理，因此，其ONU必须是无色的，具体地，有两种典型的ONU，一种是用可调谐的激光器(Tunable Laser，简称为TL)作为发射器，另一种是用被动式发射器，它本身不能发射光，对入射到它的光加数据后进行反射，例如，反射式半导体放大器(ReflectedSemiconductor Optical Amplifier，简称为RSOA)。而其OLT也比较特别，因为其需要配备一系列不同波长的光，作为下行光来和与其联接ONU进行通讯，同时对于被动式ONU，还需准备一个种子光源。
目前大量铺设的是时分复用PON，可以解决现有低端用户上网和通讯的需求，其上行带宽一般从1Mbits到几十Mbits。但是，发明人发现，对于一些高端用户，例如，其带宽需要达到1Gbits，时分复用PON已不能满足其要求了，在相关技术中，通常采用点到点网络或波分复用PON，但无论采用哪种方式，都与原有的网络是不兼容的。例如，对于纯高端用户区，直接安置WDM-PON即可，但对于一些混合区或一些逐步升级的区域，用波分复用PON一部到位，对运营商和用户来说，都有些不合时宜。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种无源光网络的信号的传输方案，以至少解决上述相关技术中升级原有时分复用PON时采用点到点网络或波分复用PON造成与原有网络不兼容的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种无源光网络。
根据本发明的无源光网络，包括波长选择耦合器、分光器、列阵波导光栅AWG以及多个波长选择路由器，其中，波长选择耦合器与分光器和AWG相连，分光器和AWG分别与每个波长选择路由器相连，每个波长选择路由器通过与其连接的分支光纤与时分复用光网络单元TDM-ONU或波分复用光网络单元WDM-ONU相连；波长选择路由器，用于将来自分光器的时分复用光线路终端TDM-OLT的下行信号和来自AWG的波分复用光线路终端WDM-OLT的下行信号耦合后传送给与波长选择路由器连接的分支光纤；以及将与WDM-ONU相连的分支光纤中的上行信号传送给AWG，将与TDM-ONU相连的分支光纤中上行信号传送给分光器。
进一步地，无源光网络还包括波分复用耦合器，其中，波分复用耦合器与TDM-OLT和WDM-OLT相连，并通过主干光纤与波长选择耦合器相连；波分复用耦合器，用于将TDM-OLT的下行信号和WDM-OLT的下行信号耦合后导入主干光纤；以及从主干光纤的上行信号中分离出TDM-ONU的上行信号传送给TDM-OLT，分离出WDM-ONU的上行信号传送给WDM-OLT；波长选择耦合器，用于从主干光纤的下行信号中分离出WDM-OLT的下行信号传送给AWG，分离出TDM-OLT的下行信号传送给分光器；以及将来自分光器的TDM-ONU的上行信号和来自AWG的WDM-ONU的上行信号耦合后传送给主干光纤。
进一步地，AWG，用于将来自波长选择耦合器的WDM-OLT的下行信号根据其波长导向相应的波长选择路由器；以及将来自波长选择路由器的WDM-ONU的上行信号导向波长选择耦合器。
进一步地，AWG的通道数与分支光纤的个数相同。
进一步地，波分复用耦合器、波长选择耦合器和波长选择路由器中的一个或多个为光滤波器。
进一步地，光滤波器为薄膜滤波器或者光纤布拉格光栅传感器。
进一步地，光滤波器为以下之一：薄膜边带滤波片、单窗口宽带滤波器、双窗口宽带滤波器。
进一步地，TDM-ONU，用于从分支光纤的下行信号中选择接收TDM-OLT的下行信号；以及将TDM-ONU的上行信号通过分支光纤传送给波长选择路由器；WDM-ONU，用于从分支光纤的下行信号中选择接收WDM-OLT的下行信号；以及将WDM-ONU的上行信号通过分支光纤传送给波长选择路由器。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种应用上述无源光网络进行信号传输的方法。
根据本发明的应用上述无源光网络进行信号传输的方法，包括以下步骤：主干光纤的下行信号通过波长选择耦合器分离出WDM-OLT的下行信号传送给AWG，根据WDM-OLT的下行信号的波长导向相应的波长选择路由器，并经过分支光纤传送给与其相连的WDM-ONU；主干光纤的下行信号通过波长选择耦合器分离出TDM-OLT的下行信号传送给分光器，再经过波长选择路由器传送给与分支光纤相连的TDM-ONU。
为了实现上述目的，根据本发明的再一方面，还提供了一种应用上述无源光网络进行信号传输的方法。
根据本发明的应用上述无源光网络进行信号传输的方法，包括以下步骤：WDM-ONU的上行信号经与WDM-ONU相连的分支光纤通过波长选择路由器传送给AWG，TDM-ONU的上行信号经与TDM-ONU相连的分支光纤通过波长选择路由器传送给分光器；来自AWG的WDM-ONU的上行信号和来自分光器的TDM-ONU的上行信号经过波长选择耦合器耦合后传送到主干光纤。
通过本发明，采用波长选择路由器将TDM和WDM的下行信号耦合后传送给其相连的ONU，由ONU对接收到的下行信号进行取舍的方式，解决了相关技术中升级原有时分复用PON时采用点到点网络或波分复用PON造成与原有网络不兼容的问题，增强了网络的兼容性，提高了用户体验。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据相关技术的时分复用PON的结构示意图；
图2是根据相关技术的波分复用PON的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的无源光网络的结构框图；
图4是根据本发明优选实施例的无源光网络的结构框图；
图5是根据本发明实施例的无源光网络的下行信号的传输方法的流程图；
图6是根据本发明实施例的无源光网络的上行信号的传输方法的流程图；
图7是根据本发明实施例二的波分复用PON与时分复用PON的共存的无源光网络的结构示意图；
图8是根据本发明实施例二的波分复用耦合器的结构示意图；
图9是根据本发明实施例二的波长选择耦合器的结构示意图；
图10是根据本发明实施例二的列阵波导光栅的结构示意图；
图11是根据本发明实施例二的波长选择路由器的结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
根据本发明的实施例，提供了一种无源光网络。图3是根据本发明实施例的无源光网络的结构框图，如图3所示，该无源光网络30包括波长选择耦合器32、分光器34、列阵波导光栅AWG 36以及多个波长选择路由器38，其中，波长选择耦合器32与分光器34和AWG 36相连，分光器34和AWG 36分别与每个波长选择路由器38相连，每个波长选择路由器38通过与其连接的分支光纤与TDM-ONU或WDM-ONU相连；波长选择路由器46，用于将来自分光器34的TDM-OLT的下行信号和来自AWG 36的WDM-OLT的下行信号耦合后传送给与波长选择路由器38连接的分支光纤；以及将与WDM-ONU相连的分支光纤中的上行信号传送给AWG 36，将与TDM-ONU相连的分支光纤中的上行信号传送给分光器34。
通过上述无源光网络，采用波长选择路由器38将TDM和WDM的下行信号耦合后传送给其相连的ONU，由ONU对接收到的下行信号进行取舍的方式，解决了相关技术中升级原有时分复用PON时采用点到点网络或波分复用PON造成与原有网络不兼容的问题，增强了网络的兼容性，提高了用户体验。
在具体实施过程中，可以使用波长选择路由器38对不同波长的上行信号进行分类，并传送给相应的导光模块。例如，把TDM-ONU的信号导向分光器，或把WDM-ONU的信号导向AWG，同时把所有的下行信号耦合起来传输给与其连接的分支光纤，最后到达相应的ONU处，由不同类型的ONU来选择其所对应的下行信号。
需要说明的是，本发明实施例中的分支光纤可以传输TDM和/或WDM的下行信号。例如，当它与TDM-ONU连接时，TDM-ONU只接受TDM的下行信号，而WDM的信号则被废弃了；而当它与WDM-ONU连接时，WDM-ONU只接受WDM的下行信号，而TDM的信号则被废弃了。因此，分支光纤对TDM或WDM的信号没有选择性，而与分支光纤相连的ONU则对TDM或WDM信号进行选择接收。
图4是根据本发明优选实施例的无源光网络的结构框图，如图4所示，该无源光网络30还包括：波分复用耦合器42，其中，波分复用耦合器42与TDM-OLT和WDM-OLT相连，并通过主干光纤与波长选择耦合器32相连；波分复用耦合器42，用于将TDM-OLT的下行信号和WDM-OLT的下行信号耦合后导入主干光纤；以及从主干光纤的上行信号中分离出TDM-ONU的上行信号传送给TDM-OLT，分离出WDM-ONU的上行信号传送给WDM-OLT；波长选择耦合器32，用于从主干光纤的下行信号中分离出WDM-OLT的下行信号传送给AWG 36，分离出TDM-OLT的下行信号传送给分光器34；以及将来自分光器34的TDM-ONU的上行信号和来自AWG 36的WDM-ONU的上行信号耦合后传送给主干光纤。
优选地，AWG 36，用于将来自波长选择耦合器32的WDM-OLT的下行信号根据其波长导向相应的波长选择路由器38；以及将来自波长选择路由器38的WDM-ONU的上行信号导向波长选择耦合器32。该方法提高了系统的准确性。
优选地，AWG 36的通道数与分支光纤的个数相同。该方法可以提高了资源的利用率。
优选地，波分复用耦合器42、波长选择耦合器32和波长选择路由器38中的一个或多个为光滤波器。该方法有利于系统的兼容性和易用性，以及低成本的大规模生产。
例如，波分复用耦合器42、波长选择耦合器32和波长选择路由器38都选用同一种类型的光滤波器。
优选地，光滤波器为薄膜滤波器或者光纤布拉格光栅传感器。该方法实现简单、可操作性强。
优选地，光滤波器为以下之一：薄膜边带滤波片、单窗口宽带滤波器、双窗口宽带滤波器。该方法简单易用，可操作性强。
在具体实施过程中，薄膜滤波器的透射口或反射口传输的信号可以不与该信号的波长所绑定，可以根据客户的要求进行设计。例如，想让透射口传输TDM信号，只要将其与分光器34连接即可，想要反射口传输WDM信号，只要将其与AWG 36连接即可。同理，如果薄膜滤波片的透射口传送WDM-PON信号时，只需将该透射口与AWG 36连接，薄膜滤波片的反射口传送TDM-PON信号时，只需将该反射口与分光器34相连。
需要说明的是，本发明实施例中的无源光网络在具体实施过程中，可以根据TDM-PON的波长确定与TDM-PON相匹配的WDM-PON的波长，再根据WDM-PON的波长选择相应的波分复用耦合器42、波长选择耦合器32、波长选择路由器38以及AWG 36。
对应于上述无源光网络，本发明实施例还提供了一种应用上述无源光网络进行信号传输的方法。图5是根据本发明实施例的无源光网络的下行信号的传输方法的流程图，如图5所示，使用上述无源光网络进行下行信号的传输方法，包括以下步骤：
步骤S502，主干光纤的下行信号通过波长选择耦合器32分离出WDM-OLT的下行信号传送给AWG 36，根据WDM-OLT的下行信号的波长导向相应的波长选择路由器38，并经过分支光纤传送给与其相连的WDM-ONU；
步骤S504，主干光纤的下行信号通过波长选择耦合器32分离出TDM-OLT的下行信号传送给分光器34，再经过波长选择路由器38传送给与分支光纤相连的TDM-ONU。
通过上述无源光网络，采用波长选择路由器38把TDM和WDM信号重新耦合进分支光纤的方式，解决了相关技术中升级原有时分复用PON时采用点到点网络或波分复用PON造成与原有网络不兼容的问题，增强了网络的兼容性，提高了用户体验。
在具体实施过程中，可以是TDM和WDM两种下行信号经耦合后在同一个主干光纤以及同一个分支光纤上传输，由连接到分支光纤上的ONU，对其信号进行取舍，即，TDM-ONU只接受TDM的下行信号，WDM-ONU只接受WDM的下行信号，而另一个信号被废弃了。
例如，可以是主干光纤的下行信号通过波长选择耦合器32分离出WDM-OLT的下行信号传送AWG 36，然后通过波长选择路由器38经分支光纤传给与其连接的ONU，分离出TDM-OLT的下行信号传送给分光器34，然后通过波长选择路由器38经分支光纤传给与其连接的ONU，由ONU的类型来决定对收到的信号进行取舍。
图6是根据本发明实施例的无源光网络的上行信号的传输方法的流程图，如图6所示，使用上述无源光网络进行上行信号的传输方法，包括以下步骤：
步骤S602，WDM-ONU的上行信号经与WDM-ONU相连的分支光纤通过波长选择路由器38传送给AWG 36；
步骤S604，TDM-ONU的上行信号经与TDM-ONU相连的分支光纤通过波长选择路由器38传送给分光器34；以及
步骤S606，来自AWG 36的WDM-ONU的上行信号和来自分光器34的TDM-ONU的上行信号经过波长选择耦合器32耦合后传送到主干光纤。
通过上述无源光网络，采用波长选择路由器38通过分支光纤与WDM-ONU或TDM-ONU相连的方式，解决了相关技术中升级原有时分复用PON时采用点到点网络或波分复用PON造成与原有网络不兼容的问题，增强了网络的兼容性，提高了用户体验。
例如，可以使用波长选择路由器38从分支光纤的上行信号中分离出WDM-ONU的上行信号传送给AWG 36，分离出TDM-ONU的上行信号传送给分光器34；以及AWG 36将来自波长选择路由器38的WDM-ONU的上行信号导向波长选择耦合器32；波长选择耦合器32将来自AWG 36的WDM-ONU的上行信号和来自分光器34的TDM-ONU的上行信号耦合后传送给主干光纤。
需要说明的是，相关技术中与分光器相连的分支光纤只能接TDM-ONU，与AWG相连的分支光纤只能接WDM-ONU，而本发明实施例增加了波长选择路由器38，使得分支光纤对TDM-ONU或WDM-ONU一视同仁，无选择性，而由ONU对其进行选择，即，接什么ONU就传输什么PON的信号。
以下各个实施例结合了上述优选的实施方式。
实施例一
本实施例提供了一种能使时分复用无源光网络和波分复用无源光网络共存的方法，从而解决了多用户高带宽和低带宽混合的应用场景。该混合型的无源光网络包括：波分复用耦合器、波长选择耦合器、列阵波导光栅以及与分光器和分支光纤相连的波长选择路由器。其中，波分复用耦合器与时分复用OLT以及波分复用OLT相连，并通过主干光纤与波长选择耦合器相连；波长选择耦合器与分光器以及列阵波导光栅相连；列阵波导光栅以及分光器分别与波长选择耦合器及每个波长选择路由器相连；每个波长选择路由器与列阵波导光栅和分光器相连以及通过与其连接的分支光纤与光网络单元ONU相连。下面对各组成元件进行详细说明。
波分复用耦合器，用于将TDM-OLT和WDM-OLT的下行信号导入到主干光纤上，将来自主干光纤上的上行信号分离开来，分别导入其相应的OLT上；
波长选择耦合器，用于从主干光纤上分离出WDM-OLT的下行信号，并将其传给列阵波导光栅；将收到的来自列阵波导光栅的WDM-ONU的上行信号导回到主干光纤上，同时将通过分光器的TDM-ONU的上行信号传送到主干光纤上；以及将TDM-OLT的下行信号传送给分光器；
列阵波导光栅，用于将来自波长选择耦合器的WDM-OLT的下行信号根据其波长通过AWG传给与其对应的分支出口相连接的波长选择路由器上，并把来自波长选择路由器上的WDM-ONU的上行信号通过AWG导向波长选择耦合器上；以及
波长选择路由器，用于将来自分光器的TDM-OLT的下行信号和从AWG来的WDM-OLT的下行信号耦合后传给分支光纤；从分支光纤的上行信号中分离出WDM-ONU的信号传到列阵波导光栅，以及将分离出的TDM-ONU的上行信号传给分光器。
在具体实施过程中，波分复用耦合器可以为光滤波器(可以是薄膜边带滤波片组成)，其对的波分复用PON所用波段的光均透射。例如，C波段以及部分L波段，而对其他波段的光均反射，其透射接口与WDM-OLT相连，而其通用口与主干光纤相连，其反射接口则与TDM-OLT相连。它主要用于将不同OLT的下行光耦合进主干光纤上，并将主干光纤上的上行信号分离后传到相应的OLT上。
波长选择耦合器可以为光滤波器，其与波分复用耦合器所用的滤波片相同，其透射接口与列阵波导光栅相连，而其通用口与主干光纤相连，其反射接口则与分光器相连。它的作用是让TDM-PON的光通过该滤波片的反射口及通用口进出，而WDM-PON的光只经过通过该滤波片的透射口及通用口进出。
列阵波导光栅(即，AWG)的通用口可以与波长选择耦合器相连，而它的光栅出口与每个分支光纤上的波长选择路由器相连。它的作用是来自波长选择耦合器的WDM-OLT的信号根据其波长导向不同的AWG的分支出口，进入与其相连的波长选择路由器，同时把来自波长选择路由器的WDM-ONU的信号，通过AWG导向波长选择耦合器上。
波长选择路由器也可以为光滤波器，其与波分选择耦合器所用的滤波片相同，其反射接口与分光器相连，而其通用口与分支光纤相连，其透射接口则与列阵波导光栅相连。它的作用是让时分复用PON上下行的光通过该滤波片的反射口及通用口进出，而波分复用PON的光只经过通过该滤波片的透射口及通用口进出。
需要说明的是，这里光滤波器的透射口以及反射口与光的波段不是绑定的关系，可以根据客户的需求进行设计。例如，对于一个边带滤波器来说，有一个设定的波长，透射口透射比该波长大的光，而反射口反射比该波长小的光，当然也可以反过来设计，即，透射口透射比该波长小的光，而反射口反射比该波长大的光。因此，上述例子中对光滤波器的应用可以因光滤波器的设计其连接有所改变，而其系统具有与原系统相同的功能。
可见，本实施例可以使得波分复用无源光网络和时分复用无源光网络能同时共存，即，时分复用PON走主干光纤、分光器及分支光纤通道，它有自己的OLT和ONU，而波分复用PON走主干光纤、列阵波导光栅及分支光纤通道，它也有自己的OLT和ONU。用户可以根据其需要挑选波分ONU或时分ONU，运营商只要对ODN进行一次改造后，不需要由于用户需求的改变而对ODN进行任何改造，只需更换相应的ONU即可。
实施例二
以实例为例，详细说明本发明实施例中的无源光网络的组成结构。图7是根据本发明实施例二的波分复用PON与时分复用PON的共存的无源光网络的结构示意图，如图7所示，该无源光网络包括：波分复用耦合器、波长选择耦合器、分光器，列阵波导光栅以及一个以上与分光器相连的波长选择路由器。其中，波分复用耦合器与时分复用OLT以及波分复用OLT相连；通过主干光纤与波长选择耦合器相连；波长选择耦合器与分光器以及列阵波导光栅相连；列阵波导光栅和分光器与每个波长选择路由器相连；每个波长选择路由器分别通过相应的分支光纤与光网络单元相连。
波分复用耦合器，用于将收到的时分复用OLT的下行信号和波分复用OLT的下行信号耦合后导入到主干光纤上，以及将主干光纤上分离出来的时分复用ONU的上行信号传到时分复用OLT上，并将分离出的波分复用的上行信号传给波分复用OLT上；
波长选择耦合器，用于从主干光纤下行光中分离波分复用信号，并将其传给列阵波导光栅；其余的时分复用下行光传给分光器；以及将收到的来自列阵波导光栅的波分复用信号导回到主干光纤上，同时将通过分光器的时分复用上行信号传送到主干光纤上；
分光器，用于把通过波长选择耦合器来的TDM-OLT的下行光传给与其相连的每个波长选择路由器，并把来自各个波长选择路由器上的TDM-ONU的上行光传输给波长选择耦合器上；
列阵波导光栅，用于把波分复用信号根据其波长导向与其相关的分支出口，进入与其相连的波长选择路由器上，并将来自波长选择路由器的分支光纤的波分复用的上行信号送到波长选择耦合器；以及
波长选择路由器，用于将来自分光器和来自列阵波导光栅的下行信号传给分支光纤；从分支光纤的上行信号中分离出波分复用信号传到列阵波导光栅，以及将其余分离出的时分复用的上行信号传给分光器。
可见，由于波长选择路由器的作用，在每个分支光纤中均有WDM-OLT的下行信号和TDM-OLT的下行信号，每个连接到分支光纤上的ONU均收到这两种信号，只不过不同类型的ONU接受不同类型的信号，即，WDM-ONU只接受WDM信号，TDM-ONU只接受TDM信号。
下面结合附图对上述组成元件进行详细说明。
图8是根据本发明实施例二的波分复用耦合器的结构示意图，如图8所示，波分复用耦合器可以由一个薄膜滤波器(TFF)组成，该薄膜滤波器对波分复用PON的光波段内的光均透射，但对其它波段的光均反射。在具体实施过程中，波分复用耦合器可以位于局方OLT处，它的P端口与波分复用的OLT相连，C端口与主干光纤相连，R端口与时分复用OLT相连。该薄膜滤波器用于将两个不同OLT的信号耦合到主干光纤上，并将上行信号进行分离后传到其相应的OLT上。
需要说明的是，波分复用PON的光波所在的波段有两种情形：一是上下行光均在C波段，二是上行光在C波段，下行光在L波段。对于情形一，其TFF的设计比较简单，即，在1530nm-1560nm有一个透视窗口，其他波段的光均反射；该滤波器也可用FBG的方式进行设计和生产。对于情形二，其滤波器的设计比较复杂，主要在L波段需要避开1575nm-1581nm的窗口，这是XG-PON和10G-EPON的下行波长的窗口。因此，这是一个双窗口的滤波器，具体地，在1530nm-1560nm有一个透视窗口，在1585nm-1615nm有另一个透视窗口，在窗口之外的光均被反射。
图9是根据本发明实施例二的波长选择耦合器的结构示意图，如图9所示，波长选择耦合器可以由一个滤波片组成，该滤波片与波分复用耦合器所用的滤波片是相同的。在具体实施过程中，波长选择耦合器可以设置在分光器的入口处，它的R端口与分光器相连，C端口与主干光纤相连，P端口与列阵波导光栅相连。该薄膜滤波器用于将波分复用的下行信号导入到列阵波导光栅上，并将分支光纤的波分复用上行信号导回主干光纤上，同时把保持时分复用的上下行光进行正常通讯往来。
图10是根据本发明实施例二的列阵波导光栅的结构示意图，如图10所示，列阵波导光栅(AWG)可以使不同波长的光在AWG中走不同的通道，而其通道与通过波长选择路由器与分支光纤相连，这里AWG的通道数最好与分支光纤数相同，这样将保证每个分支光纤都能灵活转换其ONU。如果AWG的通道数小于分支光纤数时，某些分支光纤的用户将只有一种选择，即，保持原有的ONU，不能升级；如果AWG的通道数大于分支光纤数时，将造成了一些浪费。AWG的通道间隔一般为100GHz，根据需要也可选择50GHz的间隔的AWG。
在具体实施过程中，列阵波导光栅(AWG)可以设置在光分配网络ODN的分光器旁，它是个无源器件。为了使AWG做到真正的无源，其AWG必须与环境温度无关，即，环境温度的变化(例如，-20℃--70℃)对AWG工作参数和性能没有影响，否则AWG需要一个温控设备来保持其工作稳定，这将增加工作成本和维护难度，所以，AWG的无源工作特性是非常重要的。
图11是根据本发明实施例二的波长选择路由器的结构示意图，如图11所示，波长选择路由器可以由一个滤波片组成，该滤波片与前面的波分复用耦合器和波长选择耦合器所用的其本相同。在具体实施过程中，可以在分光器的每一个分支光纤前连接一个波长选择路由器，该波长选择路由器的R端口与分光器相连，C端口与分支光纤相连，P端口与AWG相连。该滤波片用于将来自列阵波导光栅上的波分复用下行信号和来自分光器的时分复用下行信号导入到分支光纤上，并将分支光纤上的波分复用上行信号导回到列阵波导光栅，或分支光纤上的时分复用上行信号导到分光器上。
可见，本实施例通过以上一系列辅助光功能元件组成了一个共存系统，使得波分复用PON和时分复用的PON能在一个ODN中运行。这样，任何用户均可自由升级和降级，只需换一个其所需的ONU即可，方便了运营商进行灵活运营和管理。
实施例三
本实施例中，为了实现对波分复用PON和时分复用PON的共存，对无源光网络做一些改造，增加一些无源的光功能模块。
首先，按照图7的要求，在OLT处增加了一个波分复用耦合器，它的主要功能是把从WDM-OLT的下行信号，以及TDM-OLT(例如，GPON或EPON)的下行信号耦合进主干光纤，同时把来自主干光纤的上行信号进行分离，让波分复用的上行信号进入WDM-OLT上，以及时分复用的上行信号进入TDM-OLT上。
其次，在分光器前插入波长选择耦合器，它的主要功能是把波分复用的下行信号从主干光纤中分离出来传给列阵波导光栅，以及把来自列阵波导光栅的波分复用的上行信号导向主干光纤，同时把分离出来的时分复用的下行信号导向分光器，以及把来自分光器的时分复用的上行信号导向主干光纤。
再次，在分光器旁放上列阵波导光栅，如图10所示，它的一端与波长选择耦合器相连，另一端与每个波长选择路由器相连。它的主要功能是根据波分复用的波长通过AWG分路，把相应波长的波分复用的下行信号导向与其相应的波长选择路由器及分支光纤上，以及把来自各个波长选择路由器的波分复用的上行信号，经AWG耦合后导向波长选择耦合器上。
然后，在分光器后每个分支光纤前插入波长选择路由器，它的主要功能是把来自列阵波导光栅上的波分复用的下行信号和来自分光器的时分复用的下行信号耦合后导入到分支光纤上，以及把分支光纤的波分复用的上行信号传到列阵波导光栅上，或把来自分支光纤的时分复用的上行信号导向分光器。需要说明的是，上行信号是由ONU决定的，波长选择路由器连接什么类型的ONU将会有什么上行信号。
最后，当所有这些模块按图7连接以后，时分复用的无源光网络和波分复用的无源光网络就能在同一个ODN系统中共存。
实施例四
在本实施例中，时分复用的无源光网络是GPON或EPON，它的下行波长范围是1480nm～1500nm，上行波长范围是1260nm～1360nm；波分复用的无源光网络，其上下波长可以均在C-波段，或其上行波长在C波段、下行波长在L波段；其技术可以是种子光源的无色ONU或可调谐激光器等。
对于这两种无源光网络的共存，其关键是滤波片的设计，对这两种PON的共存，滤波片是边带滤波片，其技术是薄膜滤波技术，即，对光波长在1510nm以下的光均反射，而对1510nm以上的光均透射。波分复用耦合器、波长选择耦合器以及波长选择路由器均可采用以上同一种滤波片，它们的位置与相关的连接如图7所示。
其中，列阵波导光栅的选择与波分复用的无源光网络的波长的规划有关。如果上下行光均在C波段，AWG的制作和选择就比较简单了，只要关注AWG是否与温度有关(一般的选择AWG不需要温控，应与环境温度无关)以及AWG波长间隔的选择(例如，50GHz还是100GHz)；如果上行光在C波段，下行光在L波段，AWG的制作和选择就稍微比较复杂一些，但现已有双波段的AWG器件供应，一般C波段和L波段的波长间隔应该同步。列阵波导光栅的位置和连接如图7所示，它位于分光器旁，其通用口与波长选择耦合器相连，其每个光栅端口与其对应的波长选择路由器相连。
实施例五
本实施例中，时分复用的无源光网络是XG-PON或10G-EPON，它的下行波长范围是1575nm～1580nm，上行波长范围是1260nm～1280nm；波分复用的无源光网络，其上下波长可以均在C-波段，或其上行波长在C波段、下行波长在L波段；其技术可以是种子光源的无色ONU或可调谐激光器等。
由于10G无源光网络的下行用到一些L波段，对一些使用L波段的波分复用的无源光网络时波长有些重叠，因此，滤波片的设计和波分复用的无源光网络的波段的使用要考虑这个因素。一般波分复用的无源光网络要避开1575nm-1580nm的波段，所以，这是一个双窗口的滤波器，它可以是薄膜滤波技术(TTF)或光纤光栅技术(FBG)，它的设计如下：窗口一在C波段，即1530nm-1560nm，窗口二在L波段，即1585nm～1615nm，它在窗口内的光均透射，窗口外的光均反射。
对一些只使用C波段的波分复用的无源光网络，由于10G无源光网络已使用了L波段的光，滤波器的设计需要考虑这个因素。宽带滤波技术的选择是最好的方法，即，在C波段开一个窗口，1530nm-1560nm，它在窗口内的光均透射，窗口外的光均反射。
因此，滤波片的选择，单窗口或双窗口，与波分复用无源光网络的波长规划的选择是有关的，不同的波长规划需选用不同的类型的滤波片来适应它们与10G无源光网络的共存。
一旦确定滤波片的类型，其它无源导光模块的选择就比较简单，因为波分复用耦合器、波长选择耦合器以及波长选择路由器，虽然它们的名字和功能均不同，但它们均采用的是同一种滤波片，它们的位置与相关的连接如图7所示。
其中，列阵波导光栅的选择与波分复用的无源光网络的波长的规划有关。如果上下行光均在C波段，AWG的制作和选择就比较简单了，只要关注AWG是否与温度有关(一般的选择AWG不需要温控，应与环境温度无关)以及AWG波长间隔的选择(例如，50GHz还是100GHz)；如果上行光在C波段、下行光在L波段，AWG的制作和选择就稍微比较复杂一些，但现已有双波段的AWG器件供应，一般C波段和L波段的波长间隔应该同步。列阵波导光栅的位置和连接如图7所示，它位于分光器旁，其通用口与波长选择耦合器相连，其每个光栅端口与其对应的波长选择路由器相连。
需要说明的是，在以上组建共存网络的过程中，首先要看是什么波分复用无源光网络与10G无源光网络共存，然后根据波分复用无源光网络的波长规划选择相应的滤波片及列阵波导光栅，把由滤波片组成的波分复用耦合器、波长选择耦合器和波长选择路由器的无源光模块，以及列阵波导光栅按图7所示的位置和接口方法连接起来，一个新的波分复用无源光网络与10G无源光网络共存系统产生了。
可见，本发明实施例增加波长选择路由器，使得分支光纤对TDM-ONU或WDM-ONU一视同仁，无选择性，而由ONU对其进行选择，即，接什么ONU就传输什么PON的信号。有了这种共存系统，对于多样化和快速变化的用户环境，运营商只需对ODN进行一次改造，即可根据用户的需求，更改其ONU来满足其带宽从几兆到一千兆或者从几百兆到几兆的需求，这为运营商节省了大量的时间和投资，使运营商能快速适应多样化和快速变化的应用场景。
综上所述，通过上述实施例，使得TDM-PON与WDM-PON能够共存，低端用户可以继续使用其TDM-PON的设施，而高端用户可以配置WDM-PON的设施。例如，低端用户需要升级，只需更换其ONU为WDM-PON的ONU即可；高端用户搬走后，新的用户是低端用户，那么只需更换其ONU为TDM-PON的ONU即可。这样，解决了相关技术中升级原有时分复用PON时采用点到多点网络与波分复用PON时采用点到点网络造成与原有网络不兼容的问题，增强了网络的兼容性，提高了用户体验。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种无源光网络，其特征在于，包括波长选择耦合器、分光器、列阵波导光栅AWG以及多个波长选择路由器，其中，所述波长选择耦合器与所述分光器和所述AWG相连，所述分光器和所述AWG分别与每个所述波长选择路由器相连，每个所述波长选择路由器通过与其连接的分支光纤与时分复用光网络单元TDM-ONU或波分复用光网络单元WDM-ONU相连；
所述波长选择路由器，用于将来自所述分光器的时分复用光线路终端TDM-OLT的下行信号和来自所述AWG的波分复用光线路终端WDM-OLT的下行信号耦合后传送给与所述波长选择路由器连接的所述分支光纤；以及将与所述WDM-ONU相连的所述分支光纤中的上行信号传送给所述AWG，将与所述TDM-ONU相连的所述分支光纤中上行信号传送给所述分光器。
2.根据权利要求1所述的无源光网络，其特征在于，所述无源光网络还包括波分复用耦合器，其中，所述波分复用耦合器与所述TDM-OLT和所述WDM-OLT相连，并通过主干光纤与所述波长选择耦合器相连；
所述波分复用耦合器，用于将所述TDM-OLT的下行信号和所述WDM-OLT的下行信号耦合后导入所述主干光纤；以及从所述主干光纤的上行信号中分离出所述TDM-ONU的上行信号传送给所述TDM-OLT，分离出所述WDM-ONU的上行信号传送给所述WDM-OLT；
所述波长选择耦合器，用于从所述主干光纤的下行信号中分离出所述WDM-OLT的下行信号传送给所述AWG，分离出所述TDM-OLT的下行信号传送给所述分光器；以及将来自所述分光器的所述TDM-ONU的上行信号和来自所述AWG的所述WDM-ONU的上行信号耦合后传送给所述主干光纤。
3.根据权利要求2所述的无源光网络，其特征在于，
所述AWG，用于将来自所述波长选择耦合器的所述WDM-OLT的下行信号根据其波长导向相应的所述波长选择路由器；以及将来自所述波长选择路由器的所述WDM-ONU的上行信号导向所述波长选择耦合器。
4.根据权利要求3所述的无源光网络，其特征在于，所述AWG的通道数与所述分支光纤的个数相同。
5.根据权利要求2所述的无源光网络，其特征在于，所述波分复用耦合器、所述波长选择耦合器和所述波长选择路由器中的一个或多个为光滤波器。
6.根据权利要求5所述的无源光网络，其特征在于，所述光滤波器为薄膜滤波器或者光纤布拉格光栅传感器。
7.根据权利要求5所述的无源光网络，其特征在于，所述光滤波器为以下之一：薄膜边带滤波片、单窗口宽带滤波器、双窗口宽带滤波器。
8.根据权利要求1所述的无源光网络，其特征在于，
所述TDM-ONU，用于从所述分支光纤的下行信号中选择接收所述TDM-OLT的下行信号；以及将所述TDM-ONU的上行信号通过所述分支光纤传送给所述波长选择路由器；
所述WDM-ONU，用于从所述分支光纤的下行信号中选择接收所述WDM-OLT的下行信号；以及将所述WDM-ONU的上行信号通过所述分支光纤传送给所述波长选择路由器。
9.一种应用权利要求1或8所述的无源光网络进行信号传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：
主干光纤的下行信号通过所述波长选择耦合器分离出所述WDM-OLT的下行信号传送给所述AWG，根据所述WDM-OLT的下行信号的波长导向相应的所述波长选择路由器，并经过所述分支光纤传送给与其相连的所述WDM-ONU；
所述主干光纤的下行信号通过所述波长选择耦合器分离出所述TDM-OLT的下行信号传送给所述分光器，再经过所述波长选择路由器传送给与所述分支光纤相连的所述TDM-ONU。
10.一种应用权利要求2至7中任一项所述的无源光网络进行信号传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述主干光纤的下行信号通过所述波长选择耦合器分离出所述WDM-OLT的下行信号传送给所述AWG，根据所述WDM-OLT的下行信号的波长导向相应的所述波长选择路由器，并经过所述分支光纤传送给与其相连的所述WDM-ONU；
所述主干光纤的下行信号通过所述波长选择耦合器分离出所述TDM-OLT的下行信号传送给所述分光器，再经过所述波长选择路由器传送给与所述分支光纤相连的所述TDM-ONU。
11.一种应用权利要求1或8中任一项所述的无源光网络进行信号传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述WDM-ONU的上行信号经与所述WDM-ONU相连的所述分支光纤通过所述波长选择路由器传送给所述AWG，
所述TDM-ONU的上行信号经与所述TDM-ONU相连的所述分支光纤通过所述波长选择路由器传送给所述分光器；
来自所述AWG的所述WDM-ONU的上行信号和来自所述分光器的所述TDM-ONU的上行信号经过所述波长选择耦合器耦合后传送到主干光纤。
12.一种应用权利要求2至7中任一项所述的无源光网络进行信号传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述WDM-ONU的上行信号经与所述WDM-ONU相连的所述分支光纤通过所述波长选择路由器传送给所述AWG，
所述TDM-ONU的上行信号经与所述TDM-ONU相连的所述分支光纤通过所述波长选择路由器传送给所述分光器；
来自所述AWG的所述WDM-ONU的上行信号和来自所述分光器的所述TDM-ONU的上行信号经过所述波长选择耦合器耦合后传送到所述主干光纤。
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