CN103262449A

CN103262449A - 无源光网络装置和方法

Info

Publication number: CN103262449A
Application number: CN2011800615161A
Authority: CN
Inventors: F.卡瓦列雷; L.乔吉
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: EP2656527A1; WO2012084274A1; CN103262449B; US9853761B2; EP2656527B1; US20130287396A1

Abstract

本公开涉及波分复用（WDM）无源光网络（PON），以及点到点和广播或组播信道从光线路传送器（OLT）到光网络单元（ONU）的传送。提供WDMPON（100），包括：OLT（105），使用光纤网络（160）耦合到多个ONU（110a、110b）；OLT（105），具有一个或多个WDM收发器（115a、115b），每个WDM收发器安排成接收组播和点到点信道，并且其中该或每个WDM收发器（115a、115b）安排成使用相应专用波长（λa、λb）将所述信道传送到相应所述ONU（110a、110b）；输入信道交换机（130a、130b），与该或每个WDM收发器（115a、115b）关联并且安排成选择性地将WDM收发器的输入耦合到组播信道和点到点信道（140、135）；其中所选择的组播或点到点信道直接转换为相应专用波长。

Description

无源光网络装置和方法

技术领域

本公开涉及波分复用（WDM）无源光网络（PON），以及从光线路传送器（OLT）到光网络单元（ONU）的点到点传送和广播或组播信道。

背景技术

WDM PON为每个ONU使用不同的波长，当与其它使用共享波长的PON技术（例如GPON）比较时其增加了每个用户或ONU的带宽。其它WDM PON优点包括宽带用户连接、对称下游/上游业务、服务透明度、阶梯式系统升级的可能性、长距离、信道分离以及低延迟。因为专用波长用于每个ONU，所以在OLT或中央局以及ONU处简化数据处理要求。这是因为：由于专用波长仅打算用于一个ONU从而个别用户不需要如它们在共享波长PON中那样个别地寻址。寻址的需要要求OLT和ONU处的层2和层3处理设备，这增加了它们的复杂性和成本。因此，例如，必须将用于特定ONU的业务打包以承载于共享信道的专用时隙中，或例如使用以太网分组来寻址。通过比较，在WDM PON中业务可以在OLT中在层1处理以及进来的业务直接转换为用于传送到ONU的光信号，而不是例如要求打包到所寻址的分组。此层1处理显著地简化了中央局设备并且降低了成本。

点到点业务至今已经在PON业务中占主导地位，同时，越来越多的PON也承载组播和广播业务。当用户或ONU与一个其它终端点（例如网站或视频点播（VOD）服务器）通信时，点到点业务发生。正提供越来越多的组播/广播业务（例如，电视信道），其中将来自一个来源的业务传送到多个最终用户（例如，ONU）。在此情况中，业务仅在一个方向上（向下游）并且（在逻辑上）并行提供给每个最终用户。在实践中，这可以在PON中使用层2处理来实现，其中广播信道打包到以太网帧或所有ONU都可访问的专用下游时隙。

WDM PON中的组播或广播服务可以通过分配发送到最终用户的下游帧的部分而在层2或层3承载。备选地，这些组播服务可以打包到层2分组并添加到每个或相应ONU波长。然而，此防止利用在OLT仅使用层1处理的前述优点。通过在ONU利用可调谐滤波器如所需要地在不同波长上接收广播或点到点信道，可以保持层1处理。然而，在ONU处的可调谐滤波器的使用是昂贵的并且公共广播信道的功率分离的需要降低了它们的功率并因此降低了稳健性以及范围或距离。在另外的备选方案中，可采用并行光纤，但这非常昂贵。

发明内容

本公开提供一种WDM PON，包括使用光纤网络耦合到多个ONU的OLT。OLT具有一个或多个WDM收发器，每个WDM收发器安排成接收组播和点到点信道，以及每个WDM收发器安排成使用相应专用波长将所接收的信道传送到相应ONU。与每个WDM收发器关联的输入信道交换机（input channel switch）安排成选择性地将WDM收发器的输入耦合到组播信道和点到点信道。所选择的组播或点到点信道直接转换为相应专用波长。输入信道交换机可以安排成响应于来自对应于WDM收发器的ONU的控制信号而在组播或点到点信道之间选择。

此装置允许OLT和ONU处的点到点和组播/广播信道两者的层1处理。通过使用交换机来选择性地将点到点和组播信道耦合到WDM收发器、并直接将所选择的信道转换为相应波长，所选择的信道由专用光信号（波长）承载到ONU。不需要将所选择的输入信道（点到点或组播）重新打包到层2或层3分组。因此，即使当提供点到点和组播输入信道两者时，也可以保持OLT和ONU处的层1处理的益处。

在一实施例中，输入信道交换机可以是电交换机，其将所选择的点到点或组播信道耦合到WDM收发器，该WDM收发器例如使用调谐的激光直接将此信道转换到专用波长上。备选地，点到点和组播信道可在耦合到光输入信道交换机之前直接转换为光波长信号。

在其它实施例中，也提供一种操作WDM PON的方法、OLT以及ONU，以及操作这些的方法。

附图说明

现在将参考下文的附图描述实施例，其仅以示例的方式并不旨在限制，其中：

图1是根据实施例的WDM PON的示意图；以及

图2是图示根据实施例的操作WDM PON的方法的流程图。

具体实施方式

所描述的附图仅是示意性的并且是非限制性的。在附图中，为了说明性的目的，一些元件的大小可以被放大而不按比例绘制。在本描述和权利要求中使用术语“包括”的地方，其不排除其它元件或步骤。当提及单数名词时使用不定冠词或定冠词（例如“一”或“该”）的地方，这包括多个该名词，除非具体说明了一些其它情况。所描述的节点或网络的元件或部分可包括编码于介质用于执行任何类型的信息处理的逻辑。该逻辑可包括编码于盘或其它计算机可读介质的软件和/或编码于专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其它处理器或硬件的指令。对节点的提及可包含任何类型的节点，而不限于所描述的类型，不限于任何水平的集成，或大小或带宽或位速率等。对软件的提及可包含在处理硬件上直接或间接地可执行的采用任何语言的任何类型的程序。对硬件、处理硬件或电路的提及可包含集成到任何程度的任何类型的逻辑或模拟电路、并且不限于通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、离散部件或逻辑等。

在图1中示出根据实施例的波分复用（WDM）无源光网络（PON）。WDM PON 100包括光线路终端（OLT）105，其使用包括远程节点125的光纤网络160耦合到多个光网络单元（ONU）110a、110b。OLT 105包括多个WDM收发器115a、115b，其将承载业务的电信号直接转换为向下游传送到ONU 110a、110b的光信号。每个收发器115a、115b传送与相应ONU 110a、110b关联的专用波长。收发器115a、115b也从它们的相应ONU 110a、110b接收光信号，并直接将这些光信号转换为电信号。取决于系统配置，分配给每个ONU的下游和上游波长可以是相同的或不同的。然而每个ONU与相应专用波长和两个专用波长（其中上游与下游波长是不同的）关联。

在PON中直接将业务从电信号转换为光信号的过程是本领域技术人员已经熟知的，但是简短地，进来的承载业务的电信号将插入到帧中以及输入到激光器件用于电光转换和在光纤上传送。帧确保正确的光信号格式和定时以能实现通过ONU的接收。然而，没有将信号封装到寻址的分组（例如，帧内的以太网分组或时隙）的要求，这是因为每个波长仅由一个ONU接收和处理。这使朝着不同设备的电光转换或信号路由能在物理层（层1）进行，以便与若干技术（例如，以太网、SDH、OTN、GEM）兼容。因此，直接转换不要求复杂的、昂贵的和电力消耗的层2或用于分组处理的更高电路，或用于每个上层技术的专用电路。打算送往每个ONU的业务不需要寻址到相应ONU或插入到ONU具体时隙，而仅插入到公共帧格式，其通过转换到适当的波长而被引导到相应ONU。

OLT 105还包括复用器120，其将来自不同的WDM收发器115a、115b的波长λa、λb复用在一起。组合光信号然后在光纤网络160上传送到包括解复用器125的远程节点。解复用器125如所示出地将这些波长分离到相应ONU 110a、110b的相应光纤链路上。因此，每个ONU 110a、110b与使用相应专用波长λa、λb的相应OLT收发器115a、115b关联。尽管简单起见仅示出从来自每个收发器115a、115b的传送输出Tx到相应ONU 110a、110b的下游路径，但将意识到的是存在着从ONU到相应收发器115a、115b的接收输入Rx的对应上游路径。此上游路径中的解复用器125可在远程节点处作为复用器起作用并且复用器120可作为解复用器起作用，或并行解复用器（未示出）可如将由本领域技术人员所意识到地用于上游波长。

OLT 105还包括多个输入信道交换机130a、130b，其耦合于相应收发器115a、115b的输入与组播信道145和点到点信道135之间。点到点信道典型地由耦合到因特网140的路由器135提供。该路由器可以是IP或以太网路由器，其如已知地将进来的分组取决于它们的用户地址路由到相应ONU。路由器135在OLT侧将包括多个输出端口，每个输出端口耦合到对应于相应ONU的输入信道交换机130a、130b。因此，所接收的用于ONU-a的分组例如可以转发到输入信道交换机130a。尽管没有明确地示出，但也将在路由器135的OLT-侧上的输入端口处从ONU 110a、110b接收分组。这些分组然后可以取决于它们的目的地地址而转发到因特网140或另一ONU。

组播信道将典型地由传送多个TV信道的广播服务器提供。可以使组播信道的任意子集对请求它们的所有ONU可用而没有约束。在某些广播实现中，可以使相同信道组对所有ONU可用。

输入信道交换机130a、130b选择性地将它们的相应WDM收发器115a、115b的输入耦合到组播信道146和点到点信道135。将点到点路由器135还是广播服务器145耦合到收发器115a、115b以及最终耦合到对应ONU 110a、110b是由来自相应ONU 110a、110b的控制信号150a、150b控制的。因此，例如，响应于来自ONU-a 110a的控制信号150a，输入信道交换机130a从耦合来自点到点路由器135的收发器115a切换到广播服务器145。

输入信道交换机130a、130b典型地是层1电交换机，但是备选地是其中来自广播服务器145和点到点路由器的输出是光信号的光交换机。在此备选方案中，WDM收发器（或仅传送器）将用于在输入信道交换机选择之前直接将点到点和组播信道信号转换到光域。

所选择的组播或点到点信道然后由相应WDM收发器115a、115b直接转换为相应专用波长。因此，OLT处的输入信道处理可以在层1处理，即使有广播服务器或其它组播输入信道来源的增加。这允许中央局保持相同的低成本设备，同时为WDM PON的每个波长添加仅用于简单的层1交换机的添加的信道服务。

此外，ONU接收点到点信道还是组播信道的控制可以简单地由用户控制。在一实施例中，点到点路由器135和每个ONU包括控制信号接口155。该接口155可以在每个器件处的以太网路由器中使用合适的软件来实现，其使用从ONU寻址到路由器135的以太网分组（150a、150b）来控制适当的输入信道交换机130a、130b。备选地，上游波长中的具体时隙可以专用于控制信号150a、150b，并且其由相应收发器115a、115b接收，该相应收发器115a、115b又控制相应输入信道交换机130a、130b。熟练人员可以容易确定其它备选信令机制并且因此不另外在此描述。

在本实施例中，仅切换下游信号（朝着用户传送的信号）而OLT继续接收耦合到点到点路由器135的上游信号。这使本实施例能在用户希望仍然保持控制信号信道时切换回传送点到点信道。

相对于图2更详细地描述WDM PON的操作方法。在ONU 110a、110b处，在步骤205处方法200监测切换信道的用户指示。例如，用户可以从浏览因特网切换到观看广播电视。用户指示可以由例如机顶盒或路由器上的合适的软件来提供。一旦确定这样的用户指示，在步骤210处方法发送控制信号150到OLT以切换输入信道。例如，控制信号可以由ONU中的专用接口生成或使用来自机顶盒或用户路由器的信令。可以使用简单的以太网分组，其在中央局中寻址到点到点路由器并且其指示控制哪个ONU和因此控制哪个输入信道交换机130a、130b，以及使用哪个输入（点到点路由器135或广播路由器145）。在OLT处，方法在步骤215处接收组播和点到点信道。在步骤220处取决于控制信号将组播或点到点信道耦合到对应WDM收发器。

此方法使WDM PON的ONU处的用户能在OLT处在输入信道的两个不同来源之间切换；在一实施例中，在组播和点到点信道之间切换。

在示例应用中，用户正在浏览因特网、上传照片或视频。用于那个用户的输入信道交换机130a因此连接到点到点信道设备135。当用户想改为接入组播服务（例如，HDTV业务群）时，

- 用户通过上游信道发送请求（150a）到OLT

- OLT（或PTP路由器135）使用控制线路变换交换机130a

用户现在经由ONU 105a接入多个HDTV信道。

在实践中，输入信道交换机可以是嵌入在相应收发器115a、115b中并经由底板连接到组播和WDM PON设备145、135的电交换机。交换机也可以是光交换机，其经由光转接线连接于收发器115a、115b和输入信道设备135、145之间。

实施例提供各种优点，包括：

1）在WDM PON中支持组播和广播

2）不要求基础结构的改变（例如，没有附加的光纤）

3）有成本效益（例如，电交换机非常便宜）

4）因为基于服务而优化的专用设备用于替代通用设备，所以在中央局处节省运营成本和投资成本

受益于呈现在上文的描述和关联的附图中的教导的本领域技术人员可以想到修改和其它实施例。因此，要理解的是，权利要求不限于所公开的具体实施例并且旨在将修改和其它实施例包括于本公开的范围内。尽管在本文中可能采用具体术语，但是除非具体地指出否则它们仅用于一般和描述性的意义并且不是为了限制的目的。

Claims

1.一种WDM PON，包括：

OLT，使用光纤网络耦合到多个ONU，所述OLT具有一个或多个WDM收发器，每个WDM收发器安排成接收组播或点到点信道，并且其中所述或每个WDM收发器安排成使用相应专用波长将所述信道传送到相应ONU；

输入信道交换机，与所述或每个ONU关联并安排成选择性地将所关联的ONU耦合到所述组播信道或所述点到点信道；

其中，所选择的组播或点到点信道直接转换为所述相应专用波长。

2.如权利要求1所述的WDM PON，其中所述或每个输入信道交换机安排成响应于来自对应于所述WDM收发器的所述ONU的控制信号而在所述组播或所述点到点信道之间选择。

3.如权利要求1或2所述的WDM PON，其中所述输入信道交换机是层1交换机以及所述WDM收发器直接将所接收的输入信道转换为所述相应专用波长。

4.如权利要求3所述的WDM PON，其中所述输入信道交换机是电交换机，安排成接收所述组播和点到点信道并将所选择的输入信道耦合到所述相应WDM收发器。

5.如前述权利要求中的任一项所述的WDM PON，还包括：

点到点信道交换机，安排成将寻址到每个ONU的分组耦合到相应输入信道交换机；以及

组播分配服务器，耦合到每个输入信道交换机。

6.如前述权利要求中的任一项所述的WDM PON，其中所述或每个WDM接收器和所述或每个ONU每个与控制信号接口关联用于接收和发送相应控制信号。

7.如权利要求6所述的WDM PON，其中所述控制信号是来自所述ONU的上游波长中的以太网帧或专用时隙。

8.如前述权利要求中的任一项所述的WDM PON，其中不论对应专用下游波长从所述OLT到所述ONU承载的是哪个输入信道，都在所述ONU和所述OLT之间保持专用上游波长。

9.一种操作WDM PON的方法，所述WDM PON包括使用光纤网络耦合到多个ONU的OLT，所述OLT具有一个或多个WDM收发器，每个WDM收发器安排成使用相应专用波长将所接收的输入信道传送到相应所述ONU；所述方法包括：

接收组播和点到点信道；

可切换地将所述组播或所述点到点信道耦合到相应WDM收发器；

其中，所耦合的组播或点到点信道直接转换为所述相应专用波长。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述组播或所述点到点信道到相应WDM收发器的耦合取决于从对应于所述WDM收发器的所述ONU所接收的控制信号。

11.一种用于WDM PON的OLT，所述WDM PON具有多个使用光纤网络耦合的ONU，所述OLT包括：

一个或多个WDM收发器，每个WDM收发器安排成接收组播和点到点信道，并且其中所述或每个WDM收发器安排成使用相应专用波长将所述信道传送到相应所述ONU；

输入信道交换机，与所述或每个WDM收发器关联并且耦合于所述WDM收发器的输入和所述组播和点到点信道之间；

其中所选择的组播或点到点信道直接转换为所述相应专用波长。

12.如权利要求11所述的OLT，其中所述或每个输入信道交换机安排成响应于来自对应于所述WDM收发器的所述ONU的控制信号而在所述组播和所述点到点信道之间切换。

13.一种用于WDM PON的ONU，所述WDM PON具有使用光纤网络耦合到多个ONU的OLT；所述ONU包括：

光接收器，用于从所述OLT接收专用波长，所述波长承载点到点或组播输入信道；

控制信号接口，安排成响应于用户指示将控制信号发送到所述OLT，所述控制信号请求点到点或组播输入信道。