CN102237932B - 长距光放大装置、无源光网络和光信号传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长距光放大装置、无源光网络和光信号传输方法，属于通信领域。其中，长距光放大装置包括：第一光双讯器，用于将来自主干光纤的下行光信号传输至下行光通道，以及将上行光放大器放大后的上行光信号耦合回主干光纤上；下行光放大器，用于对下行光通道上的下行光信号进行放大，输出放大后的下行光信号；第二光双讯器，用于将下行光放大器放大后的下行光信号耦合回主干光纤上；以及将来自主干光纤的上行光信号传输至上行光通道；上行光放大器，用于对上行光通道上的上行光信号进行放大，输出放大后的上行光信号，以及包括本地管理盒。本发明解决了几个PON系统的长距共存的问题。

Description

长距光放大装置、无源光网络和光信号传输方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种长距光放大装置、无源光网络和光信号传输方法。

背景技术

有线宽带接入技术的快速发展和低成本的需求，使得用光纤逐步取代现有的铜线(有线)系统，即光进铜退已经成为一种趋势。因无源光网络(PassiveOpticalNetwork，PON)具有最宽最快以及最环保的特性，以及长距无源光网络对于扁平化和简化网络的结构以及适应距离较长的网络结构和减少投资成本等特点，正在被绝大多数运营商所接受并开始或准备部署，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。

长距无源光网络是一种点对多点的光纤接入技术，如图1所示，它包括光线路终端(OpticalLineTermination，OLT)、光网络单元(OpticalNetworkUnit，ONU)以及光分配网络(OpticalDistributionNetwork，ODN)等。通常长距无源光网络是由一个OLT通过在ODN的光功率分离器(简称分光器)以及光延长盒(ReachExtenderBox，REB)连接多个ONU构成的点到多点结构。

考虑到投资成本以及ODN具有复用的特点，在无源光网络中会有几个PON系统共用一个ODN。见图2所示，由于不同的PON系统一般会有不同上下行波长，如GPON的下行波长是1480nm--1500nm，上行波长是1290nm--1330nm，而XG-PON1的下行波长是1575nm-1580nm，上行波长是1260nm-1280nm。因此对于这种共存的PON系统，需要有一个WDM1r的耦合器，才能使两个PON系统在一个ODN上共存，详细见图2所示。长距盒的设计需要兼顾这个需求。以往长距盒主要是针对单个PON系统设计的，对于多个PON系统共存的ODN原有的为单PON系统设计的长距盒不能满足实际应用的需要，需要一个合成的长距盒。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种长距光放大装置、无源光网络和光信号传输方法以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种长距光放大装置，包括：第一光双讯器，用于将来自主干光纤的下行光信号传输至下行光通道，以及将上行光放大器放大后的上行光信号耦合回主干光纤上；下行光放大器，用于对下行光通道上的下行光信号进行放大，输出放大后的下行光信号；第二光双讯器，用于将下行光放大器放大后的下行光信号耦合回主干光纤上；以及将来自主干光纤的上行光信号传输至上行光通道；上行光放大器，用于对上行光通道上的上行光信号进行放大，输出放大后的上行光信号；本地管理盒，用于根据光线路终端的要求对上行光放大器和下行光放大器进行控制和管理。

根据本发明的另一方面，提供了一种无源光网络PON，包括：光网络单元、光分配网络、光线路终端和主干光纤，以及上述长距光放大装置。

根据本发明的又一方面，提供了一种光信号传输方法，包括：第一光双讯器将主干光纤中的下行光信号传输至下行光通道，第二光双讯器将主干光纤中的上行光信号传输至上行光通道；本地管理盒根据光线路终端的要求对上行光放大器和下行光放大器进行控制和管理，使下行光放大器和上行光放大器分别对下行光信号和上行光信号进行放大；第一光双讯器和第二光双讯器分别将放大后的下行光信号和上行光信号耦合回主干光纤上。

根据本发明的再一方面，提供了一种光信号传输方法，包括：将主干光纤中的上行光信号传输至上行光通道；将主干光纤中的下行光信号传输至下行光通道，并根据下行光信号的波长将下行光信号分配到所属的下行子光通道上；分别对下行子光通道上的光信号和上行光信号进行放大；分别将放大后的下行子光通道上的光信号耦合回下行光通道上，然后将耦合回所述下行光通道上的光信号和所述上行光信号耦合回所述主干光纤上。

通过本发明，采用对上行和下行光分流，并在上行、下行通道上设置不同的光放大器，解决了几个PON系统的长距共存的问题，进而达到了为运营商节约了成本的效果。

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是根据相关技术的长距无源光网络的结构示意图；

图2是根据相关技术的共存长距无源光网络的结构示意图；

图3是根据本发明实施例一的长距光放大装置的结构框图；

图4是根据本发明本地管理盒的结构框图；

图5是根据本发明实施例一的光环行器的结构框图；

图6是根据本发明实施例二的长距光放大装置的结构框图；

图7是根据本发明实施例二的薄膜滤波器的结构框图；以及

图8是根据本发明实施例三的光信号传输方法流程图。

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

图3是根据本发明实施例的长距光放大装置的结构框图，该装置包括第一光双讯器(Opticaldiplexer)202、下行光放大器204、第二光双讯器206、上行光放大器208和本地管理盒(LocalManagementBox)210。

第一光双讯器202，用于将来自主干光纤的下行光信号传输至下行光通道，以及将上行光放大器208放大后的上行光信号耦合到主干光纤上；

下行光放大器204，耦合至第一光双讯器202，用于对下行光通道上的下行光信号进行放大，输出放大后的下行光信号；

第二光双讯器206，耦合至下行光放大器204，用于将下行光放大器204放大后的下行光信号耦合回主干光纤上；以及将来自R’/S`上的主干光纤的上行光信号传输至上行光通道；

上行光放大器208，耦合至第二光双讯器206和第一光双讯器202，用于对上行光通道上的上行光信号进行放大，输出放大后的上行光信号。

本地管理盒210，用于根据光线路终端的要求对上行光放大器208和下行光放大器204进行控制和管理。

下行光放大器204和上行光放大器208可以根据使用需要进行选择，为了使上述装置可以对任何下行光信号进行放大，本实施例优选下行光放大器204和上行光放大器208为宽带半导体光放大器(SemiconductorOpticalAmplifier，SOA)。例如下行光放大器204为100nm的SOA，上行光放大器208为70nm的SOA。

本地管理盒210包括本地控制器和嵌入式的光网络终端EONT，光线路终端通过分流耦合器212(例如，Tap耦合器)和本地管理盒210对下行光放大器204和上行光放大器208进行管理和控制。

上述装置通过光双讯器(如第一光双讯器202和第二光双讯器206)对上下行光进行分路，让所有PON的上行光走上行光通道，所有PON的下行光走下行光通道。在上行或下行光通道各安置一个能够把所有PON的上行或下行光都放大的光放大器(例如，宽带半导体光放大器)，放大后的光通过光双讯器耦合回主干光纤上。

其中，第一光双讯器202和第二光双讯器206可以采用光环行器实现。参见图5，为本实施例提供的光环行器的结构框图，它有三个口，标为1口，2口和3口，其中1口是光的进口，即该口光只能进不能出，2口是光的进出口，即光可以进或出该口，3口是光的出口，即光只能出不能进。根据光环行器的特性，光只能从1口到2口，或2口到3口，其它的路径是禁止的。

本实施例采用图5所示的光环行器实现对上下行光信号进行分流，将分流后的光信号分别传输至上、下行光通道，其实现简单；同时，通过在上下行光通道上各配置一个光放大器，可以根据需要对每路光信号进行放大，解决了长距共存问题，并且可以应用在GPON和XG-PON1共存的ODN系统中。

应用在此系统中时，OLT通过Tap耦合器和本地管理盒来管理和控制上下行通道上的光放大器，参见图4，本地管理盒40包括EONT(EmbeddedOpticalNetworkTermination，嵌入式光网络终端)42和本地控制器(LocalController)44，其中，EONT42具体为第一EONT404、第二EONT406和滤波器402，OLT的指令信号通过分流耦合器到达本地管理盒的EONT处，经过滤波器402的分路，分别到达相应的第一EONT404或第二EONT406处，然后EONT42把相关指令传给本地控制器44，本地控制器44根据指令对长距放大装置进行管理和控制，最后把结果反馈到EONT42上，根据不同PON系统信号，有其对应的第一EONT或第二EONT，以及对应的滤波器的接口，分流耦合器和主干光纤把反馈信息发到相应的OLT处。EONT的实现属于本领域技术人员公知技术，这里不再赘述，其具体实现方案并不用于限定本发明的保护范围。

实施例二

图6示出了根据本发明实施例的长距光放大装置的结构框图，该装置包括第一光双讯器202、下行光放大器204、第二光双讯器206、上行光放大器208和本地管理盒210。其中，下行光放大器204包括：

分波器2042，用于根据下行光信号的波长将下行光信号分为两路，一路传输至第一下行通道，另一路传输至第二下行通道；第一光放大器2044，用于对第一下行通道的下行光信号进行放大，输出放大后的第一下行光信号；第二光放大器2046，用于对第二下行通道的下行光信号进行放大，输出放大后的第二下行光信号；合波器2048，用于将第一光放大器2044输出的第一下行光信号和第二光放大器2046输出的第二下行光信号合成为放大后的下行光信号，并将放大后的下行光信号输出至下行光通道。

其中，分波器2042是一个波分复用滤波片，对下行的光信号按波长进行分光，分到相应的光放大器，经过光放大器放大的光通过一个合波器2048(波分复用滤波片)耦合到下行光通道上，然后通过第二光双讯器206返回主干光纤上。

其中，本地管理盒是由EONT及本地控制器组成，参见图4所示，OLT通过分流耦合器212到达本地管理盒的EONT处，经过滤波器的分路，分别到达相应的第一EONT或第二EONT处，然后EONT把相关指令传给本地控制器，其根据指令对上下行光放大器进行管理和控制，最后把结果反馈到EONT上，根据不同PON系统信号，有其对应的第一EONT或第二EONT通过滤波器接口，分流耦合器和主干光纤把反馈信息发到相应的OLT处。

参见图7，为本实施例提供的薄膜滤波器的结构框图，它有两种类型带宽滤波器，或边带滤波器。在本实施例主要用边带滤波器，上述合波器2042或分波器2048可以由它组成。该薄膜滤波器有三个口，标为C口，R口和P口。其中C口是通用口，即任何波长的光都可进出该口；P口是透射口，即只有通过滤波片透射窗口的光才能进出该口，R口是反射口，即只有通过滤波片反射窗口的光才能进出该口。如光从C口进入，根据不同的波长从P口和R口输出，这就是一个分波器，反之如不同波长的光分别从P口和R口进入，从C口输出，这就是一个合波器。

本实施例与实施例一相似，也是通过光双讯器，即光环行器对上下行光进行分流，让所有PON的上行光走上行光通道，所有PON的下行光走下行光通道。本实施例与实施例一不同之处在于，在上行的光通道上安置一个宽带半导体光放大器，例如，上行光放大器为70nm的宽带半导体光放大器；但在下行的光通道上，用两个普通的SOA来代替宽带SOA，例如第一光放大器2044和第二光放大器2046均为30nm的SOA。

本实施例通过对下行光信号采用两个窄带的光放大器，实现对不同波长的下行光信号进行放大，比较容易实现，并且使运营商可以用一个本实施例提供的装置解决几个PON共存的长距问题。

实施例三

本实施例提供了一种光信号传输方法，参见图8，为本实施例提供的光信号传输方法流程图，该方法包括：

步骤S802，将主干光纤中的上行光信号传输至上行光通道；

步骤S804，将主干光纤中的下行光信号传输至下行光通道，并根据下行光信号的波长将下行光信号分配到所属的下行子光通道上；

步骤S806，分别对下行子光通道上的光信号和上行光信号进行放大；

步骤S808，分别将放大后的下行子光通道上的光信号耦合回下行光通道上，然后将耦合回下行光通道上的光信号和上行光信号耦合回主干光纤上。

下面以实施例一提供的长距光放大装置实现上述方法为例进行说明，其中，下行光信号传输方法包括：通过第一光双讯器202将来自主干光纤的下行光信号传输至下行光通道；通过下行光放大器204对下行光通道上的下行光信号进行放大，输出放大后的下行光信号；通过第二光双讯器206将放大后的下行光信号耦合回主干光纤上；

上行光信号传输方法包括：通过第二光双讯器206将来自主干光纤的上行光信号传输至上行光通道；通过上行光放大器208对上行光通道上的上行光信号进行放大，输出放大后的上行光信号；通过第一光双讯器202将上行光放大器208放大后的上行光信号耦合回主干光纤上。

本地管理盒210根据光线路终端的要求对上行光放大器208和下行光放大器204进行控制和管理，使下行光放大器204和上行光放大器208分别对下行光信号和上行光信号进行放大。

本实施例通过对主干光纤中的光信号进行分路，可以通过不同的光通道对光信号进行放大，满足了共存无源光网络的需要。

上述实施例一和实施例二提供的长距光放大装置可以应用在共存无源光网络中，以下以GPON和XG-PON1共存的ODN系统为例给出两个应用的实施例。

实施例四

本实施例将实施例一提供的长距光放大装置应用在共存无源光网络的光分配网络中，其中，共存无源光网络以GPON和XG-PON1共存为例进行说明，GPON的下行波长是1480nm-1500nm，上行波长是1290nm-1330nm；XG-PON1的下行波长是1575nm-1580nm，上行波长是1260nm-1280nm。长距光放大装置的工作流程如下：

GPON的OLT以及XG-PON的OLT发出的下行光信号，通过主干光纤到达长距光放大装置中的第一光双讯器202的2口，即光进出口，被导到3口，即光出口，进入下行光通道。然后通过下行光放大器204被放大，由于视频信号是1550nm-1560nm，XG-PON的下行信号是1575nm-1580nm，本实施例的下行光放大器204采用从1480nm到1580nm的100nm超宽带SOA，因此该SOA能同时对这些信号放大；然后被放大的光信号到达第二光双讯器206的1口，即光进口，被导向2口，返回主干光纤。

GPON的ONU以及XG-PON的ONU发出的上行光，通过分光器被汇聚到主干光纤上到达长距光放大装置中的第二光双讯器206的2口，即光进出口，被导到3口，即光出口，进入上行光通道。然后通过上行光放大器208被放大，本实施例的上行光放大器208为从1260nm到1330nm的70nm宽带SOA，该放大的光信号到达第一光双讯器202的1口，即光进口，被导向2口，返回主干光纤。

OLT的指令信号通过Tap耦合器到达本地管理盒的EONT处，经过滤波片的分路，分别到达相应的第一EONT或第二EONT处，然后EONT把相关指令传给本地控制器，其根据指令对上下行SOA放大装置进行管理和控制，最后把结果反馈到EONT上，根据不同PON系统信号，有其对应的第一EONT或第二EONT通过滤波片，Tap耦合器和主干光纤把反馈信息发到相应的OLT处。

本实施例通过在GPON和XG-PON1共存的ODN系统应用长距光放大装置，可以将两PON网络中的光信号都放大，并且实现简单，满足了实际应用的需要。

实施例五

本实施例将实施例二提供的长距光放大装置应用在共存无源光网络的光分配网络中，其中，共存无源光网络以GPON和XG-PON1共存的ODN系统为例进行说明。本实施例的长距光放大装置的工作流程如下：

GPON的OLT以及XG-PON的OLT发出的下行光，通过主干光纤到达长距光放大装置中的第一光双讯器202的2口，即光进出口，被导到3口，即光出口，进入下行光通道。然后通过一个分波器2042，即边带滤波器的C口，该滤波器对1540nm以上的光均透射，对1540nm以下的光均反射。根据该特性GPON的下行光被导向第一下行通道，即反射通道，然后通过第一光放大器2044被放大，本实施例第一光放大器2044为至少放大带宽为1480nm到1500nm的SOA，接着到达合波器2048的R口；而XG-PON1的下行光被导向第二下行通道，即透射通道，然后通过第二光放大器2046，本实施例第二光放大器2046为至少放大带宽为1550nm到1580nm的SOA被放大；由于视频信号是1550nm-1560nm，XG-PON的下行信号是1575nm-1580nm，因此本实施例的两个SOA能同时对这些信号放大。

然后被放大的光到达合波器2048的P口，这两个通道被放大的光通过合波器2048的R口和P口，合到合波器2048的C口输出，返回到下行光通道，然后到达第二光双讯器206的1口，即光进口，被导向2口，返回主干光纤。

GPON的ONU以及XG-PON的ONU发出的上行光信号，通过分光器被汇聚到主干光纤上到达长距光放大装置中的第二光双讯器206的2口，即光进出口，被导到3口，即光出口，进入上行光通道。然后通过上行光放大器208被放大，本实施例的上行光放大器208为从1260nm到1330nm的70nm宽带SOA，该放大的光信号到达第一光双讯器202的1口，即光进口，被导向2口，返回主干光纤。

本实施例的OLT是通过Tap耦合器到达本地管理盒的EONT处，经过滤波片的分路，分别到达相应的第一EONT或第二EONT处，然后EONT把相关指令传给本地控制器，其根据指令对上下行SOA放大装置进行管理和控制，最后把结果反馈到EONT上，根据不同PON系统信号，有其对应的第一EONT或第二EONT通过滤波器，Tap分流耦合器和主干光纤把反馈信息发到相应的OLT处。

由上述内容可知，实施例三需要一个100nm超宽带的SOA，本实施例只需要两个30nm窄带SOA即可。用户可以根据现有的生产工艺，生产成本挑选相应的方案。但不管那个方案均能满足两个PON系统长距共存，特别是GPON和XG-PON1的长距共存，解决运营商关于几个PON系统的长距共存问题。由于优化和统筹设计长距光放大装置，因此相对单个PON系统的长距盒成本几乎没有增加，为运营商节约了成本。

从以上的描述中可以看出，本发明实现了如下技术效果：以上实施例通过对上行和下行光分流，并在上行、下行通道上设置不同的光放大器，解决运营商关于几个PON系统的长距共存问题。由于优化和统筹设计长距光放大装置，因此相对单个PON系统的长距盒成本几乎没有增加，为运营商节约了成本。

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 (9)

1.一种长距光放大装置，其特征在于，包括：

第一光双讯器，用于将来自第一主干光纤段的下行光信号传输至下行光通道，以及将上行光放大器放大后的上行光信号耦合回所述第一主干光纤段上；

下行光放大器，耦合至所述第一光双讯器，用于对所述下行光通道上的下行光信号进行放大，输出放大后的下行光信号；

第二光双讯器，耦合至所述下行光放大器，用于将所述下行光放大器放大后的下行光信号耦合回第二主干光纤段上；以及将来自所述第二主干光纤段上的上行光信号传输至上行光通道；

所述上行光放大器，耦合至所述第二光双讯器和所述第一光双讯器，用于对所述上行光通道上的上行光信号进行放大，输出所述放大后的上行光信号；

本地管理盒，耦合至所述下行光放大器，用于根据光线路终端的要求对上行光放大器和下行光放大器进行控制和管理；其中，所述本地管理盒包括本地控制器和嵌入式的光网络终端EONT。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述下行光放大器为带宽等于或大于100nm的半导体光放大器，所述上行光放大器为带宽等于或大于70nm的半导体光放大器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上行光放大器为带宽等于或大于70nm的半导体光放大器；

所述下行光放大器包括：

分波器，用于根据所述下行光信号的波长将所述下行光信号分为两路，一路传输至第一下行通道，另一路传输至第二下行通道；

第一光放大器，用于对所述第一下行通道的下行光信号进行放大，输出放大后的第一下行光信号；

第二光放大器，用于对所述第二下行通道的下行光信号进行放大，输出放大后的第二下行光信号；

合波器，用于将所述第一光放大器输出的所述放大后的第一下行光信号和所述第二光放大器输出的所述放大后的第二下行光信号合成为所述放大后的下行光信号，并将所述放大后的下行光信号输出至所述下行光通道。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，光线路终端通过分流耦合器和所述本地管理盒对所述下行光放大器和所述上行光放大器进行管理和控制。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一光放大器和第二光放大器均为带宽等于或大于30nm的半导体光放大器。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述分波器和所述合波器均为波分复用薄膜滤波器。

7.一种无源光网络，包括光网络单元、光分配网络和光线路终端，长距光放大装置和主干光纤，其特征在于，所述长距光放大装置为权利要求1-6任一所述的长距光放大装置。

8.一种光信号传输方法，其特征在于，包括：

第一光双讯器将第一主干光纤段中的下行光信号传输至下行光通道，第二光双讯器将第二主干光纤段中的上行光信号传输至上行光通道；

本地管理盒根据光线路终端的要求对上行光放大器和下行光放大器进行控制和管理，使所述下行光放大器和所述上行光放大器分别对所述下行光信号和所述上行光信号进行放大；其中，所述本地管理盒包括本地控制器和嵌入式的光网络终端EONT；

所述第一光双讯器将放大后的所述上行光信号耦合回所述第一主干光纤段和所述第二光双讯器将所述下行光信号耦合回所述第二主干光纤段上；

其中，所述下行光放大器与所述第一光双讯器、所述第二光双讯器以及所述本地管理盒耦合，所述上行光放大器与所述第一光双讯器和所述第二光双讯器耦合。

9.一种光信号传输方法，应用于长距光放大，其特征在于，包括：

将主干光纤中的上行光信号传输至上行光通道；

将所述主干光纤中的下行光信号传输至下行光通道，并根据所述下行光信号的波长将所述下行光信号分配到所属的下行子光通道上；

通过本地管理盒的管理和控制，分别对所述下行子光通道上的光信号和所述上行光信号进行放大，其中，所述本地管理盒包括：本地控制器和嵌入式的光网络终端EONT；

分别将放大后的所述下行子光通道上的光信号耦合回所述下行光通道上，然后将耦合回所述下行光通道上的光信号和所述上行光信号耦合回所述主干光纤上。