CN102045126B

CN102045126B - 波分复用无源光网络系统及其使用方法

Info

Publication number: CN102045126B
Application number: CN201110003748.3A
Authority: CN
Inventors: 何子安; 苏婕; 李长垒; 黄新刚; 张德智; 任伟红; 耿健
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2011-01-10
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-01-10
Also published as: CN102045126A

Abstract

本发明公开了一种波分复用无源光网络系统及其使用方法，该系统包括：一个或多个ONU和OLT，ONU包括：第一类ONU光模块和第二类ONU光模块，OLT包括：第一类OLT光模块和第二类OLT光模块；其中，第一类OLT光模块和第一类ONU光模块用于在ONU成功注册之后，在OLT和ONU之间使用第一类上下行波长进行数据帧的交互；第二类OLT光模块，用于和一个或多个ONU中的第二类ONU光模块交互注册消息，和/或向一个或多个ONU中的第二类ONU光模块发送广播数据帧或组播数据帧，其中，第二类OLT光模块和第二类ONU光模块使用第二类上下行波长进行工作。本发明达到了减少可调光模块的成本和制造难度的效果。

Description

波分复用无源光网络系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种波分复用无源光网络系统及其使用方法。

背景技术

无源光网络(Passive Optical Network，简称为PON)是目前光纤入X(Fiber To The X，简称为FTTX)方案(即光纤到户Fiber To The Home，FTTH、光纤到楼Fiber To The Building，FTTB、光纤到路边Fiber To The Curb，FTTC等一系列光接入架构的总称)的主流技术。目前的无源光网络主要是基于时分复用的无源光网络(Time Division Multiplexing-Passive OpticalNetwork，简称为TDM-PON)。TDM-PON上下行均采用单一波长，对波长带宽的利用率很低。随着人们对于带宽需求的不断提高，这种基于单一波长的TDM-PON接入网形式将不可避免地遇到瓶颈。

波分复用无源光网络(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network，简称为WDM-PON)是近来提出的一种基于多波长单纤传输的新型无源光网络系统，工作原理为：每个终端用户单独占用一个波长通道，多个波长通道通过波分复用的方式在同一根干线光纤中传输。其特点是：每个终端用户都独享一个波长带宽资源。这不仅使得提供给个体用户的带宽大为提高，而且充分利用了光纤的波长带宽资源，极大地拓展了无源光网络的总带宽。

最普遍的WDM-PON在远端节点(Remote Node，RN节点)一般采用波分复用解复用器件(MUX/DEMUX)将不同通道的下行波长从主干光纤分别分到相应的分支光纤，或者将不同分支光纤入射的上行光信号汇聚到主干光纤传输，从而实现对上下行信号的波长路由。但是，这种方式需要对光分配网络(Optical Distribution Network，简称为ODN)进行改造，将原来PON网络中的RN节点处的光分路器(Splitter)换成波分复用解复用器，这增加了网络建设成本。因此，人们提出了保持现有的基于Splitter形式的ODN网络WDM-PON组网方式，即，在光网络单元(Optical Network Unit，简称为ONU)侧，采用波长可调谐接收机(带有波长可调谐滤波片的光接收机，以下简称可调接收机)，而上行则采用波长可调谐激光器(以下简称可调激光器)，从而实现“无色”ONU。所谓波长可调谐接收机和波长可调谐激光器都是指利用控制加在该器件上的电流或电压，使接收机的接收波长或者激光器的发射波长在一定波长范围内变化的可调谐器件。采用可调谐器件虽然可以实现“无色”ONU，大幅降低WDM-PON的网络建设和维护成本，但是，使用可调谐器件需要增加波长管理控制功能。例如，在ONU初始化过程中，光线路终端(Optical Line Terminal，简称为OLT)需要为每个ONU分配工作波长。如果不同的ONU同时向OLT发送相同波长的上行信号，就会造成信号冲突干扰。

为了解决这个问题，相关技术中提出当ONU初始化时，将可调光模块统一设置在一个固定波长，通过时分复用(Time Division Multiplexing，简称为TDM)的方式注册，等注册完成后，再将可调光模块切换到该工作波长。利用这个方法虽然可以解决ONU初始化时波长冲突的问题，但是可调光模块必须是支持突发工作模式的，这样增加了可调光模块的成本和制造难度。并且，一旦链路出现问题，ONU内的可调光模块需要频繁切换工作波长，容易造成光模块的损坏和故障。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种波分复用无源光网络系统及其使用方法，以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种波分复用无源光网络系统，包括：一个或多个ONU和OLT，ONU包括：第一类ONU光模块和第二类ONU光模块，OLT包括：第一类OLT光模块和第二类OLT光模块；其中，第一类OLT光模块和第一类ONU光模块用于在ONU成功注册之后，在OLT和ONU之间使用第一类上下行波长进行数据帧的交互；第二类OLT光模块，用于和一个或多个ONU中的第二类ONU光模块交互注册消息，和/或向一个或多个ONU中的第二类ONU光模块发送广播数据帧或组播数据帧，其中，第二类OLT光模块和第二类ONU光模块使用第二类上下行波长进行工作。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述波分复用无源光网络系统的使用方法，包括：OLT和ONU分别使用第二类OLT光模块和第二类ONU光模块通过第二类上下行波长交互注册消息，进行ONU注册；在ONU成功注册后，OLT为成功注册的ONU分配一对第一类上下行波长；ONU的第一类ONU光模块使用该分配的第一类上下行波长与OLT中相应的第一类OLT光模块交互数据帧。

通过本发明，采用在ONU和OLT中再设置一个用于传输注册消息、广播或组播数据帧的光模块，采用该模块而不是用于数据传输的光模块进行协议交互和广播或组播帧的交互的方式，解决了相关技术中可调光模块(即，第一类ONU光模块)的成本和制造难度较高的问题，进而达到了减少可调光模块的成本和制造难度的效果。

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是根据本发明实施例的波分复用无源光网络系统的结构框图；

图2是根据本发明实施例的使用实施例一的系统注册的方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的第一类上下行波长和第二类上下行波长示意图；

图4是根据本发明实施例的部分ONU正常工作、部分ONU注册的过程示意图；

图5是根据本发明实施例的已注册的ONU的工作过程示意图；

图6是根据本发明实施例的广播方式共存的过程示意图。

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。

实施例一

本发明实施例公开了一种波分复用无源光网络注册系统，图1是根据本发明实施例的波分复用无源光网络系统的结构框图，图中仅示出一个ONU，应该清楚地是，类似的ONU可以是多个。根据本发明实施例的波分复用无源光网络的ONU的注册系统包括：一个或多个ONU和OLT，ONU包括：第一类ONU光模块和第二类ONU光模块，OLT包括：第一类OLT光模块和第二类OLT光模块，其中，第一类OLT光模块和第一类ONU光模块用于在ONU成功注册之后，在OLT和ONU之间使用第一类上下行波长进行数据帧的交互；第二类OLT光模块，用于和一个或多个ONU中的第二类ONU光模块交互注册消息，和/或，向一个或多个ONU中的第二类ONU光模块发送广播数据帧或组播数据帧，其中，第二类OLT光模块和第二类ONU光模块使用第二类上下行波长进行工作。

本实施例中，OLT侧和ONU侧配有专门的光模块(即，第二类OLT光模块和第二类ONU光模块)用于传输注册消息、广播或组播数据帧，ONU和OLT之间通过一对专门的上下行波长进行注册消息、广播或组播数据帧的传输，通过这种方式，不需要可调光模块(即，第一类ONU光模块)支持突发工作模式，从而减少了可调光模块的成本和制造难度。

在本发明实施例的一个优选实现方式中，OLT还可以用于在ONU的成功注册之后，为ONU分配一对第一类上下行波长，该ONU中的第一类ONU光模块使用分配的第一类上下行波长与某一个第一类OLT光模块对应工作，其中，每个ONU的第一类ONU光模块的第一类上下行波长与其他ONU的第一类ONU光模块的第一类上下行波长不同。其中，该方案可以用于OLT侧有多个第一类OLT光模块且这些第一类OLT光模块不是可调光模块的场景。

优选地，OLT还可以用于在ONU的成功注册之后，为该ONU的第一类ONU光模块和第一类OLT光模块分配一对第一类上下行波长，其中，每个ONU的第一类ONU光模块的第一类上下行波长与其他ONU的第一类ONU光模块的第一类上下行波长不同。该方案可以用于当OLT侧一个波长可调的第一类光模块的场景。

在本发明实施例的另一个优选实现方式中，在ONU成功注册之前，该ONU的第一类ONU光模块可以不工作。并且ONU成功注册之前，ONU都工作在默认的注册上下行波长(即，第二类ONU光模块工作)，OLT侧通过单独的光模块(即，第二类ONU光模块)进行该默认波长的发射和接收。在ONU成功注册之后，该ONU的第二类ONU光模块可以响应所述广播数据帧或所述组播数据帧，但是不再对接收到的注册消息进行响应。

在本发明实施例的再一个优选实现方式中，第二类OLT光模块用于通过第二类上下行波长中的第二类下行波长向OLT管辖的所有ONU发送广播数据帧，或者，向OLT管辖的部分ONU发送组播数据帧。第二类OLT光模块可以采取加密等措施实现向部分ONU发送广播信号(组播数据帧)。相关技术中，OLT中有多个光模块(即，第一类OLT光模块)，每个光模块可以与一个ONU进行通信，当OLT需要向多个ONU广播消息时，多个光模块都需要发送该广播消息，即，OLT需要将下行广播信号复制到每个下行工作波长，OLT交换芯片的负荷较重。而在本实施例中，只需要第二类OLT光模块发送广播信号即可，不需要多次复制广播信号，ONU即可以同时接收单播业务信号和广播信号，从而降低了OLT交换芯片的负荷。

其中，OLT接收的注册消息是一个或多个ONU通过第二类上下行波长中的第二类上行波长采用时分复用的方式向OLT发送的。

本发明实施例还提供了一种使用上述系统的使用方法，图2是根据本发明实施例的使用实施例一的系统注册的方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

步骤S202，OLT和ONU分别使用第二类OLT光模块和第二类ONU光模块通过第二类上下行波长交互注册消息，进行ONU注册；

步骤S204，在ONU成功注册后，OLT为该ONU分配一对第一类上下行波长；

步骤S206，该ONU的第一类ONU光模块使用该分配的第一类上下行波长与OLT中相应的第一类OLT光模块交互数据帧。

优选地，在ONU成功注册之后，OLT为该ONU分配的第一类上下行波长与分配给其他ONU的第一类上下行波长不相同。

在本发明实施例的一个优选实例中，在ONU成功注册之前，该ONU的第一类ONU光模块可以不工作，在ONU成功注册之后，该ONU的第二类光模块响应广播数据帧或组播数据帧，且不响应接收到的注册消息。

在本发明实施例的另一个优选实例中，第二类OLT光模块通过第二类上下行波长中的第二类下行波长向OLT管辖的所有ONU发送广播数据帧或向OLT管辖的部分ONU发送组播数据帧。

其中，第一类上下行波长和第二类上下行波长可以是不同的，图3是根据本发明实施例的第一类上下行波长和第二类上下行波长示意图，如图3所示，第一类上下行波长和第二类上下行波长的波长值不同，其中，第一类上下行波长分别可以有多个，每一个第一类上行波长可以和另一第一类下行波长结合，供一个ONU使用。需要说明的是，图3仅是示例性的说明，第一类上下行波长和第二类上下行波长并不限于图3所示的方式，例如，第二类上下行波长的峰值也可以大于第一类上下行波长的峰值。

实施例二

在所有ONU均未成功注册之前，所有ONU内部用于注册的光模块(即，第二类ONU光模块)均处于工作状态，发射波长为λ_Un+1的上行注册帧，接收波长为λ_Dn+1的下行注册帧。ONU内部的可调光模块暂不工作。在局端，OLT内部设有一个独立的用于ONU注册的光模块(即，第二类OLT光模块)，该光模块发射波长为λ_Dn+1的下行注册帧，接收波长为λ_Un+1的上行注册帧。

在下行方向，OLT内部的用于ONU注册的光模块发出载有注册帧的波长为λ_Dn+1的光信号，再通过波分复用器(Wavelength Division Multiplexer，简称为WDM)入射到干线光纤，然后，经过干线光纤传输到远端节点的光分路器，通过光分路器将载有注册帧的光信号均分到与其相连的每根分支光纤，通过分支光纤传输到各个ONU，在入射到ONU后，通过ONU内部的WDM被送到用于ONU注册的光模块(即，第二类ONU光模块)，从而完成ONU对来自OLT的注册帧的接收。

在上行方向，所有未注册的ONU内部用于注册的光模块(即，第二类ONU光模块)发出载有注册帧的波长为λ_Un+1的光信号，这种光信号为突发模式的，各个ONU发出的这种突发光信号通过时分复用的方式向OLT发送，首先经过ONU内部的WDM，然后，入射到与光分路器相连接的各根分支光纤，通过各根分支光纤传输到位于远端节点的光分路器，再通过光分路器汇聚后入射到干线光纤，经过干线光纤传输后输入OLT，在OLT内部通过WDM被送到用于ONU注册的光模块(即，第二类OLT光模块)，从而完成OLT对来自ONU的注册帧的接收。OLT与未注册的ONU通过上述方式进行注册信息的交互，直至完成注册。

当某个ONU注册成功后，该ONU被分配了一组上下行工作波长λ_Ux和λ_Dx，ONU控制其内部的可调光模块(即，第一类ONU光模块)调节到相应的上下行工作波长λ_Ux和λ_Dx来发送和接收上下行数据帧，相应地，OLT内部也有一个光模块(即，第一类OLT光模块)接收和发送波长为λ_Ux和λ_Dx的上下行信号。已注册的ONU相互之间通过波分复用的方式与OLT进行通信。

图4为部分ONU已注册情况下的网络工作示意图，图4中编号从1到m的ONU为已注册ONU，编号从m+1到n的ONU为未注册ONU。在下行方向，OLT内部的m个光模块(即，第一类OLT光模块)分别发送波长为λ_D1，λ_D2，...λ_Dm的载有数据帧的下行光信号，通过OLT内部的波长复用解复用器合波后输入WDM，再与波长为λ_Dn+1的下行注册光信号复用后一起入射到干线光纤，经过光分路器、分支光纤后被传送到每个ONU。在ONU侧，已经注册的ONU内部的可调光模块(即，第一类ONU光模块)选择接收相应波长的下行光信号，未注册的ONU通过注册光模块(即，第二类ONU光模块)接收波长为λ_Dn+1的载有注册帧的下行光信号。在上行方向，m个已注册的ONU内部的可调光模块(即，第一类ONU光模块)发射相应波长的上行光信号，未注册的ONU通过注册光模块(即，第二类ONU光模块)发射波长为λ_Un+1的载有注册帧的上行光信号。所有的上行光信号通过各个分支光纤、光分路器、干线光纤入射到OLT。在OLT内部，通过WDM将载有注册帧的上行光信号传送到注册光模块(即，第二类OLT光模块)，将载有上行数据帧的多波长上行光信号传送到波长复用解复用器进行波长解复用后，分别入射到m个相应的光模块(即，第一类OLT光模块)。

已注册的ONU的工作原理如图5所示，ONU内部的WDM用于将下行工作波长和下行注册波长分开，以及对上行工作波长和注册波长进行合波。完成注册后，可调激光器和可调接收机分别被调节到相应的上下行工作波长λ_Ux和λ_Dx。

OLT和ONU内用于注册的光收发模块(即，第二类OLT光模块和第二类ONU光模块)还可以用于发送和接收广播信息，如图6所示，所有的ONU都可以同时接收和发射单波和广播信号。这降低了传统WDM-PON的OLT处理广播和组播业务的工作负荷。

综上所述，本发明实施例在ONU和OLT中设置用于传输注册消息、广播或组播数据帧的光模块，采用该模块而不是可调光模块(即，第一类ONU光模块)进行注册，从而达到了减少可调光模块的成本和制造难度的效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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

1.一种波分复用无源光网络系统，其特征在于，包括：一个或多个光网络单元ONU和光线路终端OLT，所述ONU包括：第一类ONU光模块和第二类ONU光模块，所述OLT包括：第一类OLT光模块和第二类OLT光模块；其中，

所述第一类OLT光模块和所述第一类ONU光模块用于在所述ONU成功注册之后，在所述OLT和所述ONU之间使用第一类上下行波长进行数据帧的交互；

所述第二类OLT光模块，用于和所述一个或多个ONU中的第二类ONU光模块交互注册消息，和/或向所述一个或多个ONU中的所述第二类ONU光模块发送广播数据帧或组播数据帧，其中，所述第二类OLT光模块和所述第二类ONU光模块使用第二类上下行波长进行工作；

其中，在ONU注册过程中，所述OLT接收的注册消息是所述一个或多个ONU通过所述第二类上下行波长中的第二类上行波长采用时分复用的方式向所述OLT发送的。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述OLT还用于在所述ONU成功注册之后，为所述ONU分配一对第一类上下行波长，所述ONU中的第一类ONU光模块使用分配的所述第一类上下行波长与某一个第一类OLT光模块对应工作，其中，每个ONU的第一类ONU光模块使用的第一类上下行波长与其他ONU的第一类ONU光模块使用的第一类上下行波长不同。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述OLT还用于在所述ONU成功注册之后，为所述ONU和所述第一类OLT光模块分配一对第一类上下行波长，所述ONU中的第一类ONU光模块使用分配的所述第一类上下行波长与所述第一类OLT光模块对应工作，其中，每个ONU的第一类ONU光模块使用的第一类上下行波长与其他ONU的第一类ONU光模块使用的第一类上下行波长不同。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

在所述ONU成功注册之前，所述ONU的第一类ONU光模块不工作；

在所述ONU成功注册之后，所述ONU的第二类ONU光模块响应所述广播数据帧或所述组播数据帧，且不响应接收到的注册消息。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二类OLT光模块用于通过所述第二类上下行波长中的第二类下行波长向所述OLT管辖的所有ONU发送所述广播数据帧或向所述OLT管辖的部分ONU发送所述组播数据帧。

6.一种使用权利要求1至5中任一项所述的系统的使用方法，其特征在于，包括：

所述OLT和所述ONU分别使用第二类OLT光模块和第二类ONU光模块通过所述第二类上下行波长交互所述注册消息，进行ONU注册；

在所述ONU成功注册后，所述OLT为成功注册的所述ONU分配一对第一类上下行波长；

所述ONU的第一类ONU光模块使用该分配的第一类上下行波长与所述OLT中相应的第一类OLT光模块交互数据帧。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述ONU成功注册之后，所述方法还包括：

所述OLT为所述ONU分配的第一类上下行波长与分配给其他ONU的第一类上下行波长不相同。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述ONU成功注册之前，所述ONU的第一类ONU光模块不工作，在所述ONU成功注册之后，所述ONU的第二类光模块响应所述广播数据帧或所述组播数据帧，且不响应接收到的注册消息。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述第二类OLT光模块通过所述第二类上下行波长中的第二类下行波长向所述OLT管辖的所有ONU发送所述广播数据帧或向所述OLT管辖的部分ONU发送所述组播数据帧。