CN103095372A - 基于多芯光纤的时分复用无源光网络系统及通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多芯光纤的时分复用无源光网络系统及通信方法，涉及无源光网络领域，该系统包括OLT、RN和若干ONU，RN通过馈线光纤连接OLT，通过配线光纤连接各ONU，配线光纤为单芯光纤，馈线光纤为多芯光纤，多芯光纤包括包层和m个纤芯，m为大于1的正整数，OLT包括m个下行发射机、m个上行接收机和第一多芯耦合器，RN包括第二多芯耦合器、m根支路光纤和m个光分路器，每个光分路器通过若干配线光纤连接若干ONU，每个ONU包括下行接收机和上行发射机。本发明在满足NG-PON2性能要求的前提下避免使用昂贵的可调器件，能降低成本和复杂度，光纤数目减少，便于工程实施、管理和维护。
Description
技术领域
本发明涉及无源光网络领域，特别是涉及一种基于多芯光纤的时分复用无源光网络系统及通信方法。
背景技术
随着各类大带宽业务的迅猛发展，用户对网络接入带宽的需求大幅增长，PON（Passive Optical Network，无源光网络)成为用户接入的重要技术手段。第一代大规模部署的PON有两种，分别是GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network，千兆位无源光网络）和EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络）。
随着对接入速率提升的要求，业界开始着手NG-PON（NextGeneration Passive Optical Network，下一代无源光网络）的研究，分阶段进行：第一阶段(NG-PON1)：下行速率达到10Gbps，对应的解决方案有10G EPON和10G GPON；第二阶段（NG-PON2）：下行速率达到40Gbps，备选技术包括TDM-PON（Time Division MultiplexingPassive Optical Network，时分复用无源光网络）、WDM-PON（Wavelength Division Multiplexing Pas sive Optical Network，波分复用无源光网络）、OFDM-PON（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing Passive Optical Network，正交频分复用无源光网络）、TWDM-PON（Time Wavelength Division Multiplexing-Passive OpticalNetwork，时分波分复用-无源光网络）等，目前以TWDM-PON为主流。之所以NG-PON2的解决方案聚焦到TWDM-PON，是因为WDM-PON没有很好的无色ONU解决方法，OFDM-PON过于复杂，都不满足PON技术的低成本刚性约束。TWDM-PON则既继承了TDM-PON（Time Division Multiplexing Passive Optical Network，时分复用无源光网络）的成熟技术（例如带宽分配灵活等），又能有相对于WDM-PON而言较低成本的无色ONU解决方法。
参见图1所示，TWDM-PON系统包括位于中心局的OLT（OpticalLine Terminal，光线路终端）、RN（Remote Node，远端节点）和若干ONU（Optical Network Unit，光网络单元），OLT包括4个下行接收机、4个上行发射机和一个光复用器/解复用器，RN包括一个光分路器，RN中的光分路器通过馈线光纤与OLT中的光复用器/解复用器相连；RN中的光分路器通过若干配线光纤与各ONU相连，每个ONU包括可调光滤波器、下行接收机、可调激光器、上行发射机，馈线光纤和配线光纤均为单芯光纤。参见图2所示，单芯光纤包括包层1，包层1内只有一个纤芯2。
TWDM-PON系统一般通过可调光滤波器、可调激光器来实现ONU的无色特性。一艇而言，可调光滤波器、可调激光器应该是高成本的技术，但由于TWDM-PON限定只采用4个特定波长，从而减小可调器件的调谐范围要求，使得相应器件成本得到一定程度的降低。但是，与廉价的TDM-PON技术相比，TWDM-PON因为引入了WDM技术而必须使用可调器件（可调光滤波器、可调激光器），仍然比较昂贵。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于多芯光纤的时分复用无源光网络系统及通信方法，在满足NG-PON2性能要求的前提下，避免使用昂贵的可调器件，不仅能降低成本和复杂度，而且符合大量OLT设备集中所要求的PON口高集成度，光纤数目减少，便于工程实施、管理和维护。
本发明提供的基于多芯光纤的时分复用无源光网络系统，包括OLT、RN和若干ONU，RN通过馈线光纤连接OLT，通过配线光纤连接各ONU，所述配线光纤为单芯光纤，其特征在于：所述馈线光纤为多芯光纤，所述多芯光纤包括包层和m个纤芯，m为大于1的正整数，OLT包括m个下行发射机、m个上行接收机和第一多芯耦合器，RN包括第二多芯耦合器、m根支路光纤、m个光分路器，每个光分路器通过若干配线光纤连接若干ONU，每个ONU主要包括下行接收机和上行发射机。
在上述技术方案中，所述OLT中的m个下行发射机发出m个下行信号，第一多芯耦合器将m个下行光信号耦合进馈线光纤传给RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将来自馈线光纤的m个下行光信号分开，经由m根支路光纤分别送入RN中的m个光分路器，m个光分路器对收到的下行光信号进行分路，送往相应的配线光纤，ONU中的若干下行接收机分别接收相应的配线光纤传来的下行信号。
在上述技术方案中，所述ONU中的若干上行发射机将本ONU的上行电信号经光调制后，通过相应的配线光纤传给RN中的m个光分路器，m个光分路器将来自配线光纤的各上行光信号合路，并将合路得到的m个上行光信号经由m根支路光纤送入RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将收到的m个上行光信号耦合进馈线光纤传给OLT中的第一多芯耦合器，第一多芯耦合器将来自馈线光纤的m个上行光信号分开分别送入OLT中的m个上行接收机，m个上行接收机分别接收馈线光纤传来的m个上行光信号。
本发明还提供一种上述系统的通信方法，包括以下步骤：
A、OLT中的m个下行发射机发出m个下行信号，第一多芯耦合器将m个下行光信号耦合进馈线光纤传给RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将来自馈线光纤的m个下行光信号分开，经由m根支路光纤分别送入RN中的m个光分路器，m个光分路器对收到的下行光信号进行分路，送往相应的配线光纤，ONU中的若干下行接收机分别接收相应的配线光纤传来的下行信号；
B、ONU中的若干上行发射机将本ONU的上行电信号经光调制后，通过相应的配线光纤传给RN中的m个光分路器，m个光分路器将来自配线光纤的各上行光信号合路，并将合路得到的m个上行光信号经由m根支路光纤送入RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将收到的m个上行光信号耦合进馈线光纤传给OLT中的第一多芯耦合器，第一多芯耦合器将来自馈线光纤的m个上行光信号分开分别送入OLT中的m个上行接收机，m个上行接收机分别接收馈线光纤传来的m个上行光信号。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
（1）本发明在TDM-PON的基础上，提出一种MCF-TDM-PON（Multi Core Fiber Time Division Multiplex Passive Optical Network，多芯光纤时分复用无源光网络）系统，巧妙地利用多芯光纤的空分特性，达到TWDM-PON中的WDM类似功能，下行数据流可达到40Gbps以上的汇聚速率，满足NG-PON2的要求。
（2）本发明的MCF-TDM-PON系统无需可调光滤波器、可调激光器等昂贵的可调器件，也无需波分复用器/解复用器，能有效降低成本和复杂度。
（3）本发明的MCF-TDM-PON系统中所有ONU型号一致，ONU和OLT设备与原有TDM-PON中相应设备一致，便于工程实施，利于简化运行中的维护管理。
（4）本发明有利于解决大量OLT设备集中到中心局带来的问题：多芯光纤的引入减少了光纤数目，便于布线和日常维护管理；有利于提高PON口密度，与光集成/光电集成结合，能够显著减小OLT设备体积。
附图说明
图1是现有的TWDM-PON的系统框图。
图2是单芯光纤的截面示意图。
图3是本发明实施例中基于多芯光纤的时分复用无源光网络系统的结构框图。
图4是本发明实施例中多芯光纤的截面示意图。
图中：1-包层，2-纤芯。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图3所示，本发明实施例提供一种MCF-TDM-PON系统，即基于多芯光纤的时分复用无源光网络系统，包括OLT、RN和若干ONU，RN通过馈线光纤连接OLT，通过配线光纤连接各ONU，馈线光纤为多芯光纤，配线光纤为普通单芯光纤。OLT发出的下行信号经馈线光纤到达RN，在RN中分路，经配线光纤分别送往N个ONU，N为大于1的自然数；来自于各ONU的上行信号经配线光纤送到RN中合路后，经馈线光纤到达OLT。
多芯光纤包括包层和m个纤芯，m为大于1的正整数，即在一个共同的包层内中存在多个纤芯。参见图4所示，以七芯光纤为例进行说明，七芯光纤包括包层1，包层1内包括7个纤芯1。
参见图3所示，OLT包括m个下行发射机、m个上行接收机和第一多芯耦合器，即在普通TDM-PON的OLT基础上增加第一多芯耦合器；RN包括第二多芯耦合器、m根支路光纤和m个光分路器，每个光分路器通过若干配线光纤连接若干ONU；每个ONU主要包括下行接收机和上行发射机，ONU与普通TDM-PON的ONU完全一致，没有可调滤波器、可调激光器等可调器件。
本系统中，N个ONU用户共分成m组（各组的数量用N1、N2、…、Nm表示，各组数量可以不相等，其总和为N），与m个光分路器一一对应。
RN中的第二多芯耦合器和m个光分路器可以不放置于同一地理位置，同时，m根支路光纤的长度可以不相等，以便各光分路器分别放置于尽量靠近各自所连接的ONU组的地理区域，这样能减小大量配线光纤的长度。因此，在进行ONU分组时，可注意将地理位置接近的ONU安排成同一组，与同一个光分路器连接。
OLT中的m个下行发射机发出m个下行信号，第一多芯耦合器将m个下行光信号耦合进馈线光纤传给RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将来自馈线光纤的m个下行光信号分开，经由m根支路光纤分别送入RN中的m个光分路器，m个光分路器对收到的下行光信号进行分路，送往相应的配线光纤，ONU中的若干下行接收机分别接收相应的配线光纤传来的下行信号；ONU中的若干上行发射机将本ONU的上行电信号经光调制后，通过相应的配线光纤传给RN中的m个光分路器，m个光分路器将来自配线光纤的各上行光信号合路，并将合路得到的m个上行光信号经由m根支路光纤送入RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将收到的m个上行光信号耦合进馈线光纤传给OLT中的第一多芯耦合器，第一多芯耦合器将来自馈线光纤的m个上行光信号分开分别送入OLT中的m个上行接收机，m个上行接收机分别接收馈线光纤传来的m个上行光信号。
本发明实施例还提供一种上述系统的通信方法，包括以下步骤：
A、OLT中的m个下行发射机发出m个下行信号，第一多芯耦合器将m个下行光信号耦合进馈线光纤传给RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将来自馈线光纤的m个下行光信号分开，经由m根支路光纤分别送入RN中的m个光分路器，m个光分路器对收到的下行光信号进行分路，送往相应的配线光纤，ONU中的若干下行接收机分别接收相应的配线光纤传来的下行信号；
B、ONU中的若干上行发射机将本ONU的上行电信号经光调制后，通过相应的配线光纤传给RN中的m个光分路器，m个光分路器将来自配线光纤的各上行光信号合路，并将合路得到的m个上行光信号经由m根支路光纤送入RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将收到的m个上行光信号耦合进馈线光纤传给OLT中的第一多芯耦合器，第一多芯耦合器将来自馈线光纤的m个上行光信号分开分别送入OLT中的m个上行接收机，m个上行接收机分别接收馈线光纤传来的m个上行光信号。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型属在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (4)
1.一种基于多芯光纤的时分复用无源光网络系统，包括OLT、RN和若干ONU，RN通过馈线光纤连接OLT，通过配线光纤连接各ONU，所述配线光纤为单芯光纤，其特征在于：所述馈线光纤为多芯光纤，所述多芯光纤包括包层和m个纤芯，m为大于1的正整数，OLT包括m个下行发射机、m个上行接收机和第一多芯耦合器，RN包括第二多芯耦合器、m根支路光纤和m个光分路器，每个光分路器通过若干配线光纤连接若干ONU，每个ONU主要包括下行接收机和上行发射机。
2.如权利要求1所述的基于多芯光纤的时分复用无源光网络系统，其特征在于：所述OLT中的m个下行发射机发出m个下行信号，第一多芯耦合器将m个下行光信号耦合进馈线光纤传给RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将来自馈线光纤的m个下行光信号分开，经由m根支路光纤分别送入RN中的m个光分路器，m个光分路器对收到的下行光信号进行分路，送往相应的配线光纤，ONU中的若干下行接收机分别接收相应的配线光纤传来的下行信号。
3.如权利要求1或2所述的基于多芯光纤的时分复用无源光网络系统，其特征在于：所述ONU中的若干上行发射机将本ONU的上行电信号经光调制后，通过相应的配线光纤传给RN中的m个光分路器，m个光分路器将来自配线光纤的各上行光信号合路，并将合路得到的m个上行光信号经由m根支路光纤送入RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将收到的m个上行光信号耦合进馈线光纤传给OLT中的第一多芯耦合器，第一多芯耦合器将来自馈线光纤的m个上行光信号分开分别送入OLT中的m个上行接收机，m个上行接收机分别接收馈线光纤传来的m个上行光信号。
4.如权利要求1或2或3所述系统的通信方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、OLT中的m个下行发射机发出m个下行信号，第一多芯耦合器将m个下行光信号耦合进馈线光纤传给RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将来自馈线光纤的m个下行光信号分开，经由m根支路光纤分别送入RN中的m个光分路器，m个光分路器对收到的下行光信号进行分路，送往相应的配线光纤，ONU中的若干下行接收机分别接收相应的配线光纤传来的下行信号；
B、ONU中的若干上行发射机将本ONU的上行电信号经光调制后，通过相应的配线光纤传给RN中的m个光分路器，m个光分路器将来自配线光纤的各上行光信号合路，并将合路得到的m个上行光信号经由m根支路光纤送入RN中的第二多芯耦合器，第二多芯耦合器将收到的m个上行光信号耦合进馈线光纤传给OLT中的第一多芯耦合器，第一多芯耦合器将来自馈线光纤的m个上行光信号分开分别送入OLT中的m个上行接收机，m个上行接收机分别接收馈线光纤传来的m个上行光信号。
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