CN103812565B - 远程节点设备、光网络单元、系统及其通信方法 - Google Patents

远程节点设备、光网络单元、系统及其通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及远程节点设备、光网络单元、系统及其通信方法。依据本发明的在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的远程节点设备包括N×N的阵列波导光栅，用于接收光网络单元的上行光并将其作为第一光信号输出；1×2的波分复用器，用于将第一光信号按照所在波段分解得到第二光信号；以及1×(N‑1)的功率分配器，用于将第二光信号通过N×N的阵列波导光栅传输至相应的光网络单元。本发明的方案在不改变传统的光线路终端的前提下仅通过改变远程节点设备和光网络单元的结构实现了光网络单元仅通过远程节点设备便能实现光网络单元间的相互通信，而且通信所用的光信号在这个过程中无需经过光电光的转化过程，从而实现了通信延时的大幅降低。

Description

远程节点设备、光网络单元、系统及其通信方法
技术领域
本发明涉及无源光网络，更具体地，涉及在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的远程节点设备、光网络单元、系统及其通信方法。
背景技术
无源光网络(Passive Optical Network：PON)提出了非常有前景的宽带光接入网解决方案。在过去的一段时间内已经提出了多种PON方案，诸如TDM-PON、WDM-PON、OCDM/OFDM-PON等。其中，基于TDM-PON技术的EPON和10GPON已经被标准化，目前正在许多国家中得到部署，这些解决方案可以提供10Gbit/s的数据传输速度，但是因特网的业务的迅速发展和带宽需求的持续增长，从长远的角度来看，需要定义能够与现在的PON系统兼容但是带宽比10G/s高很多的下一代PON(NGPON)接入系统。
其中，OCDM/OFDM-PON仍处于起步阶段，WDM-PON是一种较为成熟的替代性解决方案，其能够达到超过40Gb/s的数据速率。在WDM-PON中，为每个ONU分配了专用的波长，WDM-PON具有容量高、与传统的PON协议具有兼容性等诸多优点。通过堆叠的多个波长，每根馈线光纤的总容量可以很容易地大于40Gb/s，甚至达到100Gb/s。
然而，如今除了需要满足在WDM-PON的光线路终端(OLT)和每个光网络单元(ONU)之间的下行/上行信号的带宽要求之外，不同的ONU之间的互通也已经是必要的了，这是因为只有这样用户才可以与其他的光网络单元以非常高的速度和低延迟地共享数据。这样的应用场景例如大学和企业的不同校区或园区之间进行的高数据量的通信，亦或是不同的基站之间协同工作的需要。然而，在传统的WDM-PON的结构中，因为只有光线路终端和各光网络单元之间的下行和上行的传输链路是可用的，所以不同的光网络单元之间不能直接相互连通，这大大限制了网络的灵活性和效率。
为了实现不同的光网络单元之间的通信，传统的方案如图1(a)和1(b)所示。在图1(a)中，不同的光网络单元之间具有光纤连接，这虽然实现了不同的光网络单元之间的直接通信，但是相对来说布线的成本是高昂的，而且过多的布线为网络了维护带来了很大的麻烦。此外，还有一种方法，便是图1(b)所示出的解决方案，在该解决方案中，不同的光网络单元之间借助于光网络单元经过远程节点至光线路终端的通信链路来通信，但是这样的通信必须经过光电光的两次转化，此外，由于通常来说光网络单元和光线路终端的距离一般较长，通常为几十公里，所以这样的传输距离及光电光的转化过程都必然为光网络单元间的通信带来额外的延时，此外，这也增加了光线路终端的处理任务，增加了系统的复杂度。
发明内容
根据上述对背景技术以及存在的技术问题的理解，如果能够提供一种低成本的在光网络单元之间相互通信的方法及对应的设备和系统，将是非常有益的。
根据本发明的第一方面，提出了一种在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的远程节点设备，其中，所述无源光网络包括光线路终端、所述远程节点设备和所述光网络单元，所述远程节点设备包括：
N×N的阵列波导光栅，其被构造为接收所述光网络单元的上行光并将其作为第一光信号输出，其中，所述第一光信号包含在第一波段上的用于所述光网络单元与所述光线路终端间通信的第一部分和/或在第二波段上的用于所述光网络单元间相互通信的第二部分，所述第一波段不同于所述第二波段；
1×2的波分复用器，其被构造为将所述第一光信号按照所在波段分解为所述第一部分并将其传输至所述光线路终端，和/或所述第二部分并将其作为第二光信号输出；以及
1×(N-1)的功率分配器，其被构造为将所述第二光信号传输至所述N×N的阵列波导光栅的除输出所述第一光信号的端子和用于连接光网络单元的端子之外的(N-1)个端子并通过所述N×N的阵列波导光栅传输至相应的光网络单元。
根据本发明的第二方面，提出了一种在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的光网络单元，包括：
波分复用器，其具有一个输入端和第一、第二输出端，且用于将从所述输入端所接收的包含在第一波段上的第一光信号和在第二波段上的第二光信号的光信号分为从所述第一输出端输出的所述第一光信号和从所述第二输出端输出的所述第二光信号；
分光器，其输入端与所述第一输出端相连接，用于将所述第一光信号分为包含同样信息的第三光信号和第四光信号；
第一接收器，其与所述分光器相连接，用于从所述分光器接收第三光信号并接收其中的下行数据；
调制装置，其与所述分光器相连接，用于对所述第四光信号进行反射和调制，以发送在所述第一波段上的上行数据；
发送器，用于通过所述波分复用器发送在第二波段上的用于光网络单元间相互通信的光信号；以及
第二接收器，用于从所述波分复用器接收第二光信号并接收其中的下行数据，
其中，所述第一波段不同于所述第二波段。
在一个实施例中，所述调制装置为发射式调制器，用于对所述第四光信号进行反射和调制，以发送在所述第一波段上的上行数据。
在一个实施例中，所述光网络单元中为无线通信网中的基站。
根据本发明的第三方面，提出了一种在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的光网络传输系统，包括依据本发明第一方面所述的远程节点设备、依据本发明第二方面所述的光网络单元以及与所述远程节电设备相连接的光线路终端。
在一个实施例中，所述用于光网络单元间相互通信的光网络单元中的每个均使用在所述第一波段上的唯一的波长和在所述第二波段上的唯一的波长。
在一个实施例中，所述用于光网络单元间相互通信的光网络单元中的每个均使用在所述第一波段上的唯一的波长之间和在所述第二波段上的唯一的波长之间均相距100GHz。
根据本发明的方案，在不改变传统的光线路终端的前提下仅通过改变远程节点设备和光网络单元的结构实现了光网络单元仅通过远程节点设备便能实现光网络单元间的相互通信，而且通信所用的光信号在这个过程中无需经过光电光的转化过程，即不同的光网络单元之间的通信无需借助于光网络单元经过远程节点至光线路终端的通信链路来完成，这样便避免了几十公里的传输距离带来的时延；此外，整个通信过程中信号都是以光的形式存在的，而无需经过光至电以及后续的电至光的转化，这两方面共同作用，从而实现了通信延时的大幅降低。
根据本发明的第四方面，提供了一种在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的方法，包括：
a.远程节点设备中的N×N的阵列波导光栅从与之连接的至多为N个光网络单元中的一个或多个光网络单元接收包含在第一波段上的第一部分和在第二波段上的第二部分的光信号并将所述光信号传输至所述远程节点设备中的波分复用器；
b.所述波分复用器将所述光信号分为所述第一部分和所述第二部分，且将所述第一部分传输至与所述远程节点设备相连接的光线路终端，将所述第二部分传输至所述远程节点设备中的功率分配器；
c.所述功率分配器将所述第二部分均分为N-1个具有相同内容的部分并分别传输至所述N×N的阵列波导光栅；以及
d.所述N×N的阵列波导光栅将所述第二部分分配至相应的光网络单元，
其中，所述第一波段不同于所述第二波段。
附图说明
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1(a)和1(b)示出了现有技术中光网络单元间相互通信的示意图；
图2示出了本发明所提出的光网络单元间相互通信的构思的示意图；
图3示出了根据图2所示出的构思的具体的远程节点设备和光网络单元的机构示意图；
图4示出了依据本发明所述的第一波段C和第二波段L的分布示意图；
图5示出了各个光网络单元所使用的波长列表；
图6示出了依据本发明所述的N ×N的阵列波导光栅的配置示意图；
图7示出了由光网络单元ONU1向其他的光网络单元广播信号的一个实施例的示意图；以及
图8示出了图3中的各个位置的波长组合示意图。
在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置(模块)或步骤。
具体实施方式
在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
图1(a)和1(b)示出了现有技术中光网络单元间相互通信的示意图，关于该两个图的描述已经在背景技术中给出，在此不再赘述。
为了克服传统的解决方案，即图1(a)和图1(b)中所示出的解决方案的确定，本发明提出了如图2所示的解决方案。图2示出了本发明所提出的光网络单元间相互通信的构思的示意图。在该图中，光网络单元与其他的光网络单元之间的通信无需将这样的光信号传输至光线路终端光线路终端，然后再传输回来；也不用在不同的光网络单元之间再额外部署光线。而是利用现有的光网络单元和远程节点设备之间的连线来进行的，此外，光信号传输到远程节点设备后便返回了相应的光网络单元，而无需传输至光线路终端，这样便避免了光信号的光电光转换，从而大幅降低了信号的传输时延。
为了实现图2所示的发明构思，本发明提出了相应的远程节点设备和光网络单元的硬件改进方案。图3示出了根据图2所示出的构思的具体的远程节点设备和光网络单元的机构示意图。从图中可以看出：依据本发明所述的在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的远程节点设备320，其中，无源光网络包括光线路终端、远程节点设备和光网络单元，该远程节点设备包括N×N的阵列波导光栅321，其被构造为接收光网络单元的上行光并将其作为第一光信号输出，其中，第一光信号包含在第一波段上的用于光网络单元与光线路终端间通信的第一部分和/或在第二波段上的用于光网络单元间相互通信的第二部分，第一波段不同于第二波段；1×2的波分复用器322，其被构造为将第一光信号按照所在波段分解为第一部分并将其传输至光线路终端，和/或第二部分并将其作为第二光信号输出；以及1×(N-1)的功率分配器323，其被构造为将第二光信号传输至N×N的阵列波导光栅的除输出第一光信号的端子和用于连接光网络单元的端子之外的(N-1)个端子并通过该N×N的阵列波导光栅传输至相应的光网络单元。
此外，如图所示，依据本发明所述的在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的光网络单元，包括：
波分复用器341，其具有一个输入端和第一、第二输出端，且用于将从所述输入端所接收的包含在第一波段上的第一光信号和在第二波段上的第二光信号的光信号分为从所述第一输出端输出的所述第一光信号和从所述第二输出端输出的所述第二光信号；
分光器342，其输入端与所述第一输出端相连接，用于将所述第一光信号分为包含同样信息的第三光信号和第四光信号；
第一接收器343，其与所述分光器相连接，用于从所述分光器接收第三光信号并接收其中的下行数据；
调制装置344，其与所述分光器相连接，用于对所述第四光信号进行反射和调制，以发送在所述第一波段上的上行数据；
发送器346，用于通过所述波分复用器发送在第二波段上的用于光网络单元间相互通信的光信号；以及
第二接收器345，用于从所述波分复用器接收第二光信号并接收其中的下行数据，其中，所述第一波段不同于所述第二波段。
其中，该光网络单元能够是无线通信网中的基站，具有依据本发明的设置后，这样的基站能够相互间通信，从而完成协作地工作。
具体地，在传输过程中，为了区分在第一波段上的用于在光网络单元和光线路终端间通信的光信号和在第二波段上的用于光网络单元间相互通信的光信号，分别为他们配置了不同的波段。图4示出了依据本发明所述的第一波段C和第二波段L的分布示意图，由此便能区分开这两部分的光信号了，这也是波分复用器341和321分光的判断依据。如图4所示，这两个波段L和C是不相重叠的波段。而在单个波段内，不同的光网络单元也使用不同的波长，而且用于光网络单元间相互通信的光网络单元中的每个均使用在第一波段C上的唯一的波长之间和在第二波段L上的唯一的波长之间均相距100GHz。图5示出了各个光网络单元所使用的波长列表，如图5所示，单个光网络单元用于该光网络单元与相应的光线路终端间通信的上行和下行的波长是一样的，用于光网络单元间相互通信的上行和下行也是一样的。
图6示出了依据本发明所述的N×N的阵列波导光栅的配置示意图，为了实现其中之一的光网络单元向其他的光网络单元以广播的方式进行通信，依据本发明所述的远程节点设备中的N×N的阵列波导光栅的配置。其中，该N×N的阵列波导光栅是一个循环的N×N的阵列波导光栅，循环意味着，从某一个光网络单元发出的光信号经过波分复用器传输至功率分配器后能够以广播的方式传输至除发出该光信号的光网络单元以外的其他的所有光网络单元。
图7示出了由光网络单元ONU1向其他的光网络单元广播信号的一个实施例的示意图。以光网络单元ONU1向其他的光网络单元广播信号为例，加以说明，光网络单元1将含有λ1和λ1-int的光信号经N×N的阵列波导光栅传输至波分复用器WDM，该波分复用器将λ1波长的光信号输出，而将λ1-int波长的光信号经功率分配器1×(N-1)SC传输至N×N的阵列波导光栅的I2-IN输入端，根据图6所示出的阵列，该光信号将被传输至除光网络单元ONU1以外的所有的光网络单元，如此便实现了光网络单元1向其他的光网络单元以广播的方式传递信号的要求。
本领域的技术人员应该理解，其他的光网络单元也能够以同样的方式实现向其他的光网络单元来广播信号的要求，而且这样的不同的光网络单元的广播能够是同时进行的。
图8示出了图3中的各个位置的波长组合示意图。首先以下行为例，来说明本图，下行时，首先(a)处包含波长为λ1-λN的光信号，该光信号将经过波分复用器321传至(b)处而无任何变化，然后由I1口出入至N×N的阵列波导光栅，其后各个波长的光传输至该波长相对应的光网络单元。而上行时，首先，光信号由光网络单元产生，各个光网络单元将包含λi和λi-int的光信号(其中，i为各个光网络单元的序号)分别传输至N×N的阵列波导光栅的输出端O1-ON，然后汇集后由I1口输出至波分复用器WDM 321，在波分复用器321中，波长在第一波段C内的所有波长的光将从(a)处输出，而波长在第二波段L内的所有波长的光将从(d)处输出，然后经功率分配器1×(N-1)SC传输至N×N的阵列波导光栅的I2-IN的N-1个输入端，根据图6所示出的阵列，该光信号将被传输至除发出该光信号的光网络单元自身以外的所有的光网络单元，如此便实现了光网络单元间的相互通信。
根据本发明的方案，在不改变传统的光线路终端的前提下仅通过改变远程节点设备和光网络单元的结构实现了光网络单元仅通过远程节点设备便能实现光网络单元间的相互通信，而且通信所用的光信号在这个过程中无需经过光电光的转化过程，即不同的光网络单元之间的通信无需借助于光网络单元经过远程节点至光线路终端的通信链路来完成，这样便避免了几十公里的传输距离带来的时延；此外，整个通信过程中信号都是以光的形式存在的，而无需经过光至电以及后续的电至光的转化，这两方面共同作用，从而实现了通信延时的大幅降低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (8)

1.一种在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的远程节点设备(320)，其中，所述无源光网络包括光线路终端、所述远程节点设备和所述光网络单元，所述远程节点设备包括：
N×N的阵列波导光栅(321)，其被构造为接收所述光网络单元的上行光并将其作为第一光信号输出，其中，所述第一光信号包含在第一波段上的用于所述光网络单元与所述光线路终端间通信的第一部分和/或在第二波段上的用于所述光网络单元间相互通信的第二部分，所述第一波段不同于所述第二波段；
1×2的波分复用器(322)，其被构造为将所述第一光信号按照所在波段分解为所述第一部分并将其传输至所述光线路终端，和/或所述第二部分并将其作为第二光信号输出；以及
1×(N-1)的功率分配器(323)，其被构造为将所述第二光信号传输至所述N×N的阵列波导光栅的除输出所述第一光信号的端子和用于连接光网络单元的端子之外的(N-1)个端子并通过所述N×N的阵列波导光栅传输至相应的光网络单元。
2.一种在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的光网络单元，包括：
波分复用器(341)，其具有一个输入端和第一、第二输出端，且用于将从所述输入端所接收的包含在第一波段上的第一光信号和在第二波段上的第二光信号的光信号分为从所述第一输出端输出的所述第一光信号和从所述第二输出端输出的所述第二光信号；
分光器(342)，其输入端与所述第一输出端相连接，用于将所述第一光信号分为包含同样信息的第三光信号和第四光信号；
第一接收器(343)，其与所述分光器相连接，用于从所述分光器接收第三光信号并接收其中的下行数据；
调制装置(344)，其与所述分光器相连接，用于对所述第四光信号进行反射和调制，以发送在所述第一波段上的上行数据；
发送器(346)，用于通过所述波分复用器发送在第二波段上的用于光网络单元间相互通信的光信号；以及
第二接收器(345)，用于从所述波分复用器接收第二光信号并接收其中的下行数据，
其中，所述第一波段不同于所述第二波段。
3.根据权利要求2所述的光网络单元，其特征在于，所述调制装置为发射式调制器，用于对所述第四光信号进行反射和调制，以发送在所述第一波段上的上行数据。
4.根据权利要求2所述的光网络单元，其特征在于，所述光网络单元为无线通信网中的基站。
5.一种在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的光网络传输系统，包括根据权利要求1所述的远程节点设备、根据权利要求2至4中任一项所述的光网络单元以及与所述远程节点设备相连接的光线路终端。
6.根据权利要求5所述的光网络传输系统，其特征在于，所述用于光网络单元间相互通信的光网络单元中的每个均使用在所述第一波段上的唯一的波长和在所述第二波段上的唯一的波长。
7.根据权利要求6所述的光网络传输系统，其特征在于，所述用于光网络单元间相互通信的光网络单元所使用的所述第一波段上的唯一的波长之间相距100GHz，并且所使用的所述第二波段上的唯一的波长之间相距100GHz。
8.一种在无源光网络中用于光网络单元间相互通信的方法，包括：
a.远程节点设备中的N×N的阵列波导光栅从与之连接的至多为N个光网络单元中的一个或多个光网络单元接收包含在第一波段上的第一部分和在第二波段上的第二部分的光信号并将所述光信号传输至所述远程节点设备中的波分复用器；
b.所述波分复用器将所述光信号分为所述第一部分和所述第二部分，且将所述第一部分传输至与所述远程节点设备相连接的光线路终端，将所述第二部分传输至所述远程节点设备中的功率分配器；
c.所述功率分配器将所述第二部分均分为N-1个具有相同内容的部分并分别传输至所述N×N的阵列波导光栅；以及
d.所述N×N的阵列波导光栅将所述第二部分分配至相应的光网络单元，
其中，所述第一波段不同于所述第二波段。
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