CN102291182B - 一种具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构odn网络系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：将ODN网络系统分为骨干馈线网络、馈线部分和配线接入部分，骨干馈线网络采用环形结构，馈线部分实行全部双光纤路径保护，配线接入部分路径保护采取部分或全部双路径保护。在该ODN网络倒换保护方案中，将馈线部分和配线部分的保护分开实现，馈线倒换保护具有局端集中控制和远端无源配置的优点，大大降低了实现倒换保护带来的ODN网络成本升高；而且基于远端节点的无源配置结构，配线部分的倒换保护可以视用户等级和要求灵活配置，配线部分倒换保护主要由用户终端控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种环形馈线结构ODN网络系统，属于光纤通信领域，尤其涉及一种具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，可用于FTTX推广中具有路径保护功能的ODN建设。
背景技术
光纤分配网（ODN）是宽带光纤接入（FTTX）技术中的基础网络构架，由于用户针对性十分广泛和技术更新，FTTX的个性差异较大并且现在也仍然处于不断发展之中，FSAN组织将NG-PON的研究分为两个部分：NGA1和NGA2。其中，NGA1研究方向主要为制定可兼容当前GPON，能够共享同一个ODN的下一代PON技术标准，可见ODN这类网络基础设施在建设的时候不仅要考虑针对当前的应用，还必须能够确保相当长时间的稳定性，有估计认为，FTTH部署中ODN可占到超过50%的投资，因此ODN结构及组网相关技术直接影响到FTTX的综合成本，系统性能，可靠性及升级潜力等，已成为制约FTTX大规模应用的重要因素之一。
光纤接入ODN构架主要建立在无源光网络（PON）的点对多点的光纤分布拓扑结构基础上，这是接入网结构显著不同于基于点对点高速信息传输网结构的地方，因而也给ODN建设，运行维护和升级扩充带来许多新的问题。目前一般地认为，ODN应以树型结构为主，从OLT至ONU一般可划分为馈线段、配线段和入户段等（对于FTTB/C模式，入户段可缺省），段落之间的光分支点为光分配点、光用户接入点；在ODN组网时可尽量采用一级分光方式，也可以采用二级分光方式，原则上不采用三级及三级以上的分光方式；在网络保护方面，目前GPON系统的保护采用ITU-T G.984.1骨干光纤（馈线段）保护倒换方式和光纤全保护倒换方式，ODN方面也陆续有许多相关的专利保护技术，如US7831145双光纤分配器或双OUN单元的配线段和入户段保护方法；US7840135OUN失效监测方法；US7095958/7394984/7865081可无缝升级的光纤接入节点结构；US7634160 具有光纤路径保护功能的PON网络结构；US7620319 树型结构PON网络的光路径状态监控等等。
在具体的工程实施中，考虑到工程建设成本，光纤保护以及升级和扩容等诸多问题时，基础网络构架的形式和具体采用的技术方案会面临更多的挑战，例如，通常采用的光纤线路保护倒换主要是采用备份光纤双端光开关倒换的方法来实现光纤路径更换的，例如申请号为200810141748.8的专利申请《一种光网络系统、光网络设备及其倒换方法》一文，就公开了一种光网络设备的倒换方法，包括：第一光网络设备通过第二光纤接收第二光网络设备发送的承载有备份信息的光信号；第一光网络设备对接收到的光信号进行检测，如果满足切换条件，利用上述备份信息从备用状态切换到主用状态。
然而，对于PON网络特殊的点到多点的树型分支光纤路径结构来说，双端光开关倒换的方法极大地增加了网络辅助设备的复杂性，也增加了设备运行和维护的成本；在这些方面，已有的技术标准和专利方法还不能给人们较满意的答案，业界需要一种适应性更强，专门针对PON的ODN中实现光纤路径保护的技术方案，以及多种保护方法以适应不同类型用户的可靠性要求。
发明内容
本发明的目的是：提供一种新的ODN光纤路径保护网络系统，将ODN网络分为骨干馈线网络和配线接入网络两大部分，对馈线部分和配线接入部分采取不同的路径保护措施和建设实施步骤，ODN网络中远离中心局和用户端的节点采用无源(无供电)设备，以降低设备复杂程度和实现免供电和免维护，减少和降低升级和扩容工程量和复杂性，保证网络运行中的路径安全，尤其是骨干馈线部分的安全，配线接入部分路径保护等级视用户类型而区分对待，适应用户环境的复杂性和需求的多样性，适应用户数量可能的持续增长特点，以及能够适应网络技术更新升级等多方面的要求。
本发明的技术方案是：一种具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：将ODN网络系统分为骨干馈线网络、馈线部分和配线接入部分，骨干馈线网络采用环形结构，馈线部分实行全部双光纤路径保护，配线接入部分路径保护采取部分或全部双路径保护；所述ODN网络系统由区域光纤接入中心（1）、馈线光纤光缆环（2）、馈线光纤分支点（3）、光纤分配箱（4）和用户光网络单元（5）组成，区域光纤接入中心（1）包括网络路径监控和切换控制单元（11）和光开关切换矩阵（12），采用馈线光纤光缆环（2）将区域光纤接入中心（1）与区域内的各接入节点连接起来，区域内各节点处每一个馈线光纤分支点（3）均有来自环线两个方向的各一根光纤与区域光纤接入中心（1）相连，形成两个物理馈线路径，为每一个馈线光纤分支点（3）提供双光纤路径保护。
如上所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：所述光纤分配箱（4）设置于靠近馈线光纤分支点（3）处，或位于远离馈线光纤分支点（3）的用户处。
如上所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：区域光纤接入中心（1）中配备有监测光纤线路状态的OTDR和光开关阵列设备，其中的OTDR激光光信号通过一个光开关阵列逐一扫描各个激活光纤，监测可能出现的故障位置，对属于环路馈线部分的光纤断路，则启动区域光纤接入中心（1）内倒换光开关阵列中与之对应光开关单元将光传输倒换到另一方向的光纤上。
如上所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：在远端的馈线光纤分支点（3）处或光纤分配箱（4）前，双光纤路径保护是通过两方向光纤连接到2×2的3dB光纤耦合器来实现。
如上所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：来自环线两个方向的两根光纤在进入光纤分配箱（4）后通过一个2×2的3dB光纤耦合器与光纤分配器连接，通过2×2的3dB光纤耦合器后两个输出端各连接一个相同的光纤分配器。
如上所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：配线段路径故障监测有局端和用户端两方面的监测，局端配线段监测的采取局端OTDR信号监控某根馈线是否有故障，同时监控该馈线对应的各分配光纤的传输状况，通过将各用户的配线光纤设置成OTDR可分辨的不同长度，按阶梯等差长度或通过加入编码光器件方式，使局端及时发现特定配线线路故障并及时定位；用户端的故障监测通过光检测进行，用户OUN监测到无光时，拥有两个ONU光接收头端单元的用户直接通过电路方式切换到另一路的光接收头端单元；仅有一个ONU光接收头端单元的用户则采取提示更换的方式或由所配置的1×2光开关倒换到光接收头端单元。
如上所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：配线部分采用的光纤分配器是光纤功率分配器，或者是多波长信号解复用器。
本发明的有益效果是：本发明具有以下优点和积极效果：
①将ODN路径保护分为馈线段保护和配线段保护两种，分别采用不同的保护方案和实施方法，馈线部分实现100%双光纤路径保护，配线接入部分路径保护方法视用户类型和需求而采取部分或全部双路径保护，由于配线接入部分规模庞大，这种方式增加了前期基础建设的灵活性；
②ODN的路径状态，包括馈线段和配线段均可由局端监控，馈线段光纤路径保护倒换也由局端控制实施，而大规模的配线接入部分路径保护倒换则不由局端实施，改由需要保护的用户端实施，局端监控获得的配线段故障位置信息仅用于提供线路维护参考，比起传统建议的光开关路径倒换方法来说，这种方法的好处是节省了大规模的配线网光纤路径倒换所需的光开关；
③经由不同路径连向节点的两根馈线光纤，在节点分接箱处通过2×2光纤耦合器与光纤分配器的连接，实现了在远端节点处在线工作光纤与备份光纤与接入配线部分的永久连接，因此在馈线段因故障需要保护切换的时候仅需通过局端的切换操作来完成，关键是实现节点分接箱的无源化，从而简化了网络基础设施；
④通过将同一个光纤分配器的用户配线光纤设置为不同的长度，比如设置为阶梯长度，并且长度差异能被局端的OTDR脉冲所分辨，使局端能监测到配线段的光纤故障状况。
附图说明
图1是本发明实施例的环形馈线ODN网络结构示意图。
图2是图1中的馈线光纤分支点的连接结构示意图。
图3是图1中的光纤分配箱的连接结构示意图。
图4是区域光纤接入中心的光纤路径监测和通路倒换保护原理框图。
图5是环形馈线ODN网络节点结构示意图。
图6是节点处馈线与光纤分配器的连接结构示意图。
图7是配线段的双路径保护结构示意图。
图8是光纤分配器的用户配线光纤长度梯度配置状态分析图。
图9是光纤分配器的用户配线光纤长度OTDR的状态分析图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
附图符号说明：1—区域光纤接入中心；11—网络路径监控和切换控制单元；12—光开关切换矩阵；121—保护路径光开关切换矩阵；122—OTDR扫描通道切换光开关；2—馈线光纤光缆环；3—馈线光纤分支点；4—光纤分配箱；41—光纤分配器；411—2×2 3dB光纤耦合器；412—1×n光纤分配器；5—用户光网络单元ONU。
如图1-图3所示，以环形多节点ODN为例，一个环形ODN由区域光纤接入中心1，区域内的若干个节点和连接它们的馈线光纤光缆环2构成。区域光纤接入中心1负责连接各用户并传输双向信息，还负责对区域内的光纤网络（ODN）实施状态监测和必要情况下的保护倒换操作；节点由馈线光纤分支点3和光纤分配箱4两部分构成，根据用户分布特点，馈线光纤分支点3与光纤分配箱4可十分靠近，也可分开一定距离，一个大的馈线光纤分支点3可对应有多个处于附近不同位置的光纤分配箱4；区域光纤接入中心1通过各节点接入到区域内的用户，包括当前和将来可能的用户，ODN配线接入部分可视需求分期分批逐步实施。
通过环形馈线结构为特定节点处的每一个光纤分支点提供连接到区域光纤接入中心的正向和反向环形光纤各一根，这一对正向和反向环形的光纤在区域光纤接入中心通过一个2×1光开关与该光纤分支点对应的光纤收发器件(OLT)相连，如图4所示，所有用户的两两馈线均连接到一个多2×1光开关的阵列以便需要时切换。光纤线路的监控通过OTDR（或相似功能设备）的逐路光纤馈线扫描来实现，具体可通过1×m光开关（假设共有m路OLT和馈线）的切换来对逐个光纤通道进行测试，当监控发现正向或反向环形的光纤中正在与光纤收发器件相连的一根光纤发生故障甚至断纤时，可通过操作对应的2×1光开关将光纤收发器件切换连通到另一根环形光纤以实现路径保护功能。
如图5所示，通过2×2结构的3dB光纤耦合器在分支点连接正向和反向环形的两根光纤，使正向和反向环形的两根光纤都接到分支点，省略了倒换用的光开关，一方面节省采用光开关的成本，更重要的是使分支点成为真正无供电结构；光纤耦合器的两个输出端可在分支点就近连接到光纤分配器入口，也可以分别沿两个路径连接到节点分接箱中的光纤分配器入口，提供从分支点到光纤分配器的双路径备份，这样的情况下，这两个路径上实际还是馈线段。
如图6所示，馈线经分支点连至节点分接箱后将与光纤分配器相连并分配到各个用户，如上所说，两个方向的的双馈线光纤将先连接到2×2 3dB光纤耦合器411，然后3dB光纤耦合器的输出分别连接两个1×n光纤分配器412，因此构成一个2×2n结构（4-1），该2×2n结构可以根据配线段用户的不同要求采取两种网络应用结构：一种结构是，局端的一个OLT端口支持2n个用户，该结构不提供配线部分的线路保护；另一种结构是，局端的一个OLT端口仅支持n个用户，但每个用户均有两根配线光纤连接到户，如图7所示，两根配线光纤须沿不同路径以便提供冗余路径保护，这种结构尤其在该用户作为二级分波结构的分支和配线分配时格外重要，其作用也类似于馈线段保护。
如图8及图9所示，在局端采用OTDR监测配线段不同分支光纤时，往往会遇到多分支光纤长度相近难以分辨的问题，如果采用高空间分辨率的OTDR，比如采用~ns级脉冲的OTDR，并且在进行用户配线光纤工程配置的时候，将不同分支光纤配置成可经OTDR识别的不同长度，比如可以按阶梯长度配置，以便OTDR获得易于识别的标准回波图案并判断是否有哪个或哪几个配线段出现异常，这样便可以在局端通过OTDR监测配线段的传输状态，从而为必要的工程维护提供依据。
可以通过选用不同的光纤分配器种类，例如可以是宽带光纤功率分配器，或DWDM解复用器，或者是两者的组合，以适应TDM-PON，WDM-PON或TDM-WDM混合PON等多种宽带接入业务的要求或网络升级。
Claims (7)
1.一种具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：将ODN网络系统分为骨干馈线网络、馈线部分和配线接入部分，骨干馈线网络采用环形结构，馈线部分实行全部双光纤路径保护，配线接入部分路径保护采取部分或全部双路径保护；所述ODN网络系统由区域光纤接入中心（1）、馈线光纤光缆环（2）、馈线光纤分支点（3）、光纤分配箱（4）和用户光网络单元（5）组成，区域光纤接入中心（1）包括网络路径监控和切换控制单元（11）和光开关切换矩阵（12），采用馈线光纤光缆环（2）将区域光纤接入中心（1）与区域内的各接入节点连接起来，区域内各节点处每一个馈线光纤分支点（3）均有来自环线两个方向的各一根光纤与区域光纤接入中心（1）相连，形成两个物理馈线路径，为每一个馈线光纤分支点（3）提供双光纤路径保护。
2.根据权利要求1所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：所述光纤分配箱（4）设置于靠近馈线光纤分支点（3）处，或位于远离馈线光纤分支点（3）的用户处。
3.根据权利要求1所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：区域光纤接入中心（1）中配备有监测光纤线路状态的OTDR和光开关阵列设备，其中的OTDR激光光信号通过一个光开关阵列逐一扫描各个激活光纤，监测可能出现的故障位置，对属于环路馈线部分的光纤断路，则启动区域光纤接入中心（1）内倒换光开关阵列中与之对应光开关单元将光传输倒换到另一方向的光纤上。
4.根据权利要求3所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：在远端的馈线光纤分支点（3）处或光纤分配箱（4）前，双光纤路径保护是通过两方向光纤连接到2×2的3dB光纤耦合器来实现。
5.根据权利要求4所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：来自环线两个方向的两根光纤在进入光纤分配箱（4）后通过一个2×2的3dB光纤耦合器与光纤分配器连接，通过2×2的3dB光纤耦合器后两个输出端各连接一个相同的光纤分配器。
6.根据权利要求1所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：配线段路径故障监测有局端和用户端两方面的监测，局端配线段监测的采取局端OTDR信号监控某根馈线是否有故障，同时监控该馈线对应的各分配光纤的传输状况，通过将各用户的配线光纤设置成OTDR可分辨的不同长度，按阶梯等差长度或通过加入编码光器件方式，使局端及时发现特定配线线路故障并及时定位；用户端的故障监测通过光检测进行，用户OUN监测到无光时，拥有两个ONU光接收头端单元的用户直接通过电路方式切换到另一路的光接收头端单元；仅有一个ONU光接收头端单元的用户则采取提示更换的方式或由所配置的1×2光开关倒换到光接收头端单元。
7.根据权利要求1所述的具有扩容适应性和线路保护功能的环形馈线结构ODN网络系统，其特征在于：配线部分采用的光纤分配器是光纤功率分配器，或者是多波长信号解复用器。
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