CN104902353A - 一种基于全光波长转换的超密集波分接入方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于全光波长转换的超密集波分接入方法及其系统，在时分复用无源光网络TDM-PON的光线路终端OLT和光网络单元ONU之间插入超密集波分复用与全光波长转换单元AOWC，把多个时分复用无源光网络的工作波长变换到不同的超密集波分复用波长栅格，实现波分时分混合复用扩容。系统包括光线路终端OLT、光网络单元ONU和超密集波分复用与全光波长转换单元AOWC，全光波长转换单元AOWC插入在光线路终端OLT和光网络单元ONU之间。本发明还公开了一种扩展盒装置，用来实现波分时分混合复用条件下与常规时分复用无源光网络共存的兼容性接入扩容新方法。所述的方法和装置可以兼容现有光接入网的ODN和设备，在光模块和系统两个层面实现低成本扩容。
Description
技术领域
本发明涉及光接入网络领域，特别涉及一种基于全光波长转换的超密集波分接入方法及其系统。
背景技术
随着网络的广泛普及和一些新兴、大带宽业务如广电的“云电视”业务和电信的高清IPTV(Internet Protocol Television，互联网电视)业务的快速发展，特别是4K极清电视点播的宽带杀手视频业务的兴起，用户对带宽的需求与日俱增，而目前广泛使用的1.25Gbps TDM-PON显然已无法满足用户的需求，光接入网络扩容势在必行。但如果不改变现有TDM-PON网络架构，仅仅增大传输速率，会导致系统复杂度在速率超过10Gbps后急剧增加(因光信号收发必须工作在突发模式)。为此，引入WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)技术，基于TDM-WDM混合复用技术来实现最大1Gbps的目标用户带宽。另外，考虑到目前ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector，国际电信联盟-电信标准部)光接入网波长规划，空闲的低损耗波段带宽约20nm，有必要研究更窄信道间隔的低成本超密集波分复用技术在千户级光接入网的应用方案。
但是，成本是光接入技术发展的核心问题之一，也是最敏感的问题。如果引入超密集波分复用进行接入扩容，工作在超密集波分复用栅格的多波长光模块、无源器件会带来成本的迅速增加。从兼容性的角度考虑，光接入网建设基石的ODN建设周期较长，一旦部署完成，需要长期使用；同时新的架构必须在现有GEPON/GPON的架构上进行平滑升级以保护庞大的已有投资。这些需求使得复用技术的实现方法、复用接入体系架构面临重大的技术挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于全光波长转换的超密集波分接入方法及其系统，支持低成本的超密集波分复用无色ONU技术，实现单光纤千户千兆大容量光接入，并且兼顾与现有PON(Passive Optical Network，无源光网络)产品的共存和平滑演进需求。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种基于全光波长转换的超密集波分接入方法，在时分复用无源光网络TDM-PON的光线路终端OLT和光网络单元ONU之间插入超密集波分复用器与全光波长转换单元AOWC，把多个时分复用无源光网络的工作波长变换到不同的超密集波分复用波长栅格，实现波分时分混合复用扩容。
按上述方案，所述的光线路终端OLT接收和发送N组不同波长的光信号；所述的光网络单元ONU包括N组发射光源ONU1～ONUN，其中，N为自然数；所述的全光波长转换单元AOWC采用半导体光放大器-交叉增益调制SOA-XGM(Semiconductor Optical Amplifier-crossGain Modulation)型或半导体光放大器-交叉相位调制SOA-XPM(Semiconductor OpticalAmplifier-cross Phase Modulation)型或基于四波混频效应型的全光波长转换器。
按上述方案，上行方向从N组发射光源ONU1～ONUN发射的波长相同(均为λ0)的光信号通过N个全光波长转换器AOWC1～AOWCN，分别变换到不同的N个上行波长λi，i＝1,2,...N，N个上行波长λi经过外部的波分复用器WDM合波后通过一根光纤传输至光线路终端OLT，再经由光线路终端OLT内部的波分复用器WDM分波分成N个，再由OLT进行处理。
按上述方案，下行方向光线路终端OLT发送N个不同下行波长λi’(与上行的N个波长各不相同)，经过光线路终端OLT内部的波分复用器WDM合波后，由一根光纤传输，再通过外部的波分复用器WDM分波为N个不同波长后到达光节点，不通过全光波长转换单元AOWC转换波长，直接分别发送至N组发射光源ONU1～ONUN(全光波长转换单元AOWC只对上行方向波长进行转换，下行方向光信号不经过全光波长转换单元AOWC)。
本发明还提供一种基于全光波长转换的超密集波分接入系统，包括时分复用无源光网络TDM-PON，时分复用无源光网络TDM-PON包括光线路终端OLT和光网络单元ONU，还包括超密集波分复用器与全光波长转换单元AOWC，所述超密集波分复用器与全光波长转换单元AOWC插入在光线路终端OLT和光网络单元ONU之间。
按上述方案，所述的时分复用无源光网络为GEPON(Gigabit-capable Ethernet PassiveOptical Network，G比特以太网无源光网络)、10GEPON、GPON(Gigabit-capable Passive OpticalNetwork，G比特无源光网络)、XGPON中的一种。
按上述方案，所述的光线路终端OLT接收和发送N组不同波长的光信号；所述的光网络单元ONU包括N组发射光源ONU1～ONUN，其中，N为自然数，光网络单元ONU均采用低成本、低能耗的无制冷普通激光器作为发射光源。
按上述方案，所述的全光波长转换单元AOWC采用半导体光放大器-交叉增益调制SOA-XGM(Semiconductor Optical Amplifier-cross Gain Modulation)型或半导体光放大器-交叉相位调制SOA-XPM(Semiconductor Optical Amplifier-cross Phase Modulation)型或基于四波混频效应型的全光波长转换器。
另外本发明还提供一种扩展盒装置，该扩展盒装置插入光线路终端OLT和光网络单元ONU之间，用于实现波分时分混合复用条件下与常规时分复用无源光网络共存的兼容性接入扩容，它包括全光波长转换单元AOWC和波分复用器WDM(Wavelength DivisionMultiplexer)，所述的全光波长转换单元AOWC插入到各个光网络单元ONU的数据汇聚点即光分支器前，用于对一组ONU光信号进行集总式的波长变换；所述的波分复用器WDM支持特定波段，用于对常规时分复用无源光网络与新网络实施波长复用(实现共用已建设的光分配网络)。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、支持N*M个用户(N为波长数量、M为时域光分支比数量，如N＝32、M＝32，则支持1024个用户)接入，且每个用户的接入带宽可达1Gbps；
2、所有光网络单元ONU的波长都相同(即无色)，可避免数量庞大的光网络单元因波长不一致(即有色)而导致的高额工程安装及维护成本；
3、接入扩容波分复用技术与时分复用无源光网络系统的数据格式及速率无关(即透明)，可满足不同标准制式的时分复用无源光网络系统(如GEPON和GPON)都能进行波分复用；
4、无需改变已有时分复用无源光网络系统局端和终端设备的协议标准和硬件结构即可兼容现有光接入网的光分配网络ODN和设备，在光模块和系统两个层面实现低成本的波分复用接入扩容，保障规模庞大的已建设网络的平滑升级。
附图说明
图1为典型的时分复用无源光网络TDM-PON架构图；
图2为典型的TDM-WDM PON架构图；
图3为本发明基于全光波长转换的超密集波分接入系统的组网框图；
图4为本发明实施例中光线路终端OLT的结构框图；
图5为本发明实施例基于扩展盒装置的网络扩容方法及其波长分配框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图3所示，本发明所述的基于全光波长转换的超密集波分接入方法，核心思想是：在时分复用无源光网络TDM-PON的光线路终端OLT和光网络单元ONU之间插入超密集波分复用与全光波长转换单元AOWC，把多个时分复用无源光网络工作波长变换到不同的超密集波分复用波长栅格，实现波分时分混合复用扩容(由于各波长在时间上仍为同组ONU时分复用，因此在变换成多个波长后实现了时分波分混合复用的数据传输方式)。
图1为典型的时分复用无源光网络TDM-PON架构，时分复用无源光网络TDM-PON由在局端的光线路终端OLT、用户侧的光网络单元ONU和光分配网络ODN组成，在下行方向(从OLT到ONU)，OLT发送的信号通过ODN到达各个ONU；在上行方向(从ONU到OLT)，ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其它ONU；ODN由光纤和一个或多个无源光分路器等无源光器件组成，用于在OLT和ONU间提供光通道。
时分复用无源光网络TDM-PON为单纤双向系统，上下行分别使用不同的波长，每个ONU的发射中心波长都相同，下行OLT也只发射一个波长，因此无需WDM器件和波长转换模块，ONU的激光器和接收器也统一使用普通的类型，无需区分波长，但是每个ONU的带宽受到系统带宽的限制。
图2为典型的TDM-WDM PON架构，该架构采用了4个波长对，每个波长对内为TDM时分域(例如每个波长对为一个10GEPON)，仅物理层做改变，其上的网络链路层不做任何变动，协议简单。因为使用了时分波分混合架构，因此TDM-WDM PON较TDM-PON带宽提高了N倍(N为波长对数量)，较WDM-PON的覆盖用户数提高了M倍(M为每波长对的分光比数量)。但是，提高的带宽和覆盖的用户数还是无法满足千户千兆需求，而且，虽然ONU接收方面则仍然可使用同一种普通接收器，无需区分波长；但由于本架构采用WDM器件做波长路由，故而4组ONU需要4种激光器，或者一种可调谐成4种波长的可调谐激光器，大大增加了ONU的成本。
图3为本发明基于全光波长转换的超密集波分接入系统的组网框图。
系统中放置于用户家庭的光网络单元ONU包括N组发射光源ONU1～ONUN，分别属于N个时分复用无源光网络，如GEPON、10GEPON、GPON、XGPON等，且均采用低成本、低能耗的无制冷普通激光器作为发射光源以实现无色特性。上行方向N组发射光源ONU1～ONUN发射相同波长的光信号，波长均为λ0，通过N个全光波长转换器AOWC1～AOWCN，分别变换到不同的N个上行波长λi(i＝1,2,...N)，其中，N为自然数，典型值为32，这N个上行波长λi经过外部的波分复用器WDM合波后通过一根光纤传输至光线路终端OLT，再经由光线路终端OLT内部的波分复用器WDM分波，分成N个，再由OLT进行处理。由于各波长在时间上仍为同组ONU时分复用，因此在变换成N个波长后实现了时分波分混合复用的数据传输方式，使得比TDM-PON带宽提高了N倍。
下行方向光线路终端OLT发送N个不同下行波长λi’(i＝1,2,...N)，经过内部WDM合波后由一根光纤传输，再通过外部的波分复用器WDM分波后到达光节点，此时不再通过AOWC转换波长，而是直接分别发送至N组发射光源ONU1～ONUN，各组ONU1～ONUN接收的下行波长与OLT发送的N个波长一致，均为λi’(i＝1,2,...N)。
所述的全光波长转换单元AOWC可采用SOA-XGM型、SOA-XPM型、基于四波混频效应型等类型的AOWC。
本系统共支持N*M个用户接入，M为时分复用无源光网络的光分支比，典型值为32。再利用时分复用无源光网络TDM-PON的动态带宽管理技术来实现1Gbps的用户接入带宽。
本发明波分接入方法可以兼容现有光接入网的光分配网络ODN和OLT和ONU等设备，在光模块(无色ONU所采用的光模块是无制冷普通激光器，成本为可调谐激光器的1/20～1/50)和系统两个层面实现低成本扩容，整个系统可实现单根光纤接入1000户，每户接入带宽可达1Gbps。
图4为本发明实施例中光线路终端OLT的结构框图，所述的光线路终端OLT接收和发送N组不同波长的光信号，上行从ONU发来经过外部WDM合波至一根光纤传输的光信号到达OLT后，经由OLT内部的WDM分波，分成N个不同的上行波长λi(i＝1,2,...N)，再由OLT进行处理；下行OLT发送N个不同下行波长λi’(与上行的N个波长也各不相同，i＝1,2,...N)，经过OLT内部的WDM合波，由一根光纤传输，再通过外部的WDM分波，分为N个不同波长后不进行转换，直接分别发送至N组发射光源ONU1～ONUN。
图5为本发明实施例基于扩展盒装置的网络扩容方法及其波长分配框图。在OLT和ONU之间插入扩展盒装置来实现波分时分混合复用条件下与常规时分复用无源光网络以共存方式的兼容性接入扩容新方法。
针对设备结构兼容的要求，在扩展盒装置中引入全光波长转换单元，并插入到各个ONU的数据汇聚点即光分支器前，对一组ONU光信号进行集总式的波长变换，避免了对各个设备的改造。针对新、旧网络共存的要求，在扩展盒中引入一个支持特定波段(特定波段根据旧网络所用的波长而定)的波分复用器WDM-1，对常规时分复用无源光网络与新网络实施波长复用，以实现共用已建设的光分配网络。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于本领域的技术人员来说，可根据本发明作出各种相应的更改和变型，而所有这些相应的更改和变型都属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于全光波长转换的超密集波分接入方法，其特征在于：在时分复用无源光网络TDM-PON的光线路终端OLT和光网络单元ONU之间插入超密集波分复用器与全光波长转换单元AOWC，把多个时分复用无源光网络的工作波长变换到不同的超密集波分复用波长栅格，实现波分时分混合复用扩容。
2.如权利要求1所述的基于全光波长转换的超密集波分接入方法，其特征在于：所述的光线路终端OLT接收和发送N组不同波长的光信号；所述的光网络单元ONU包括N组发射光源ONU1～ONUN，其中，N为自然数；所述的全光波长转换单元AOWC采用半导体光放大器-交叉增益调制SOA-XGM型或半导体光放大器-交叉相位调制SOA-XPM型或基于四波混频效应型的全光波长转换器。
3.如权利要求2所述的基于全光波长转换的超密集波分接入方法，其特征在于：上行方向从N组发射光源ONU1～ONUN发射的波长相同的光信号通过N个全光波长转换器AOWC1～AOWCN，分别变换到不同的N个上行波长λi，i＝1,2,...N，N个上行波长λi经过外部的波分复用器WDM合波后通过一根光纤传输至光线路终端OLT，再经由光线路终端OLT内部的波分复用器WDM分波分成N个，再由OLT进行处理。
4.如权利要求2所述的基于全光波长转换的超密集波分接入方法，其特征在于：下行方向光线路终端OLT发送N个不同下行波长λi’，经过光线路终端OLT内部的波分复用器WDM合波后，由一根光纤传输，再通过外部的波分复用器WDM分波为N个不同波长后到达光节点，不通过全光波长转换单元AOWC转换波长，直接分别发送至N组发射光源ONU1～ONUN。
5.一种基于全光波长转换的超密集波分接入系统，其特征在于：包括时分复用无源光网络TDM-PON，时分复用无源光网络TDM-PON包括光线路终端OLT和光网络单元ONU，还包括超密集波分复用器与全光波长转换单元AOWC，所述超密集波分复用器与全光波长转换单元AOWC插入在光线路终端OLT和光网络单元ONU之间。
6.如权利要求5所述的基于全光波长转换的超密集波分接入系统，其特征在于：所述的时分复用无源光网络为GEPON、10GEPON、GPON、XGPON中的一种。
7.如权利要求5所述的基于全光波长转换的超密集波分接入系统，其特征在于：所述的光线路终端OLT接收和发送N组不同波长的光信号；所述的光网络单元ONU包括N组发射光源ONU1～ONUN，其中，N为自然数，光网络单元ONU均采用低成本、低能耗的无制冷普通激光器作为发射光源。
8.如权利要求5所述的基于全光波长转换的超密集波分接入系统，其特征在于：所述的全光波长转换单元AOWC采用半导体光放大器-交叉增益调制SOA-XGM型或半导体光放大器-交叉相位调制SOA-XPM型或基于四波混频效应型的全光波长转换器。
9.一种扩展盒装置，该扩展盒装置插入光线路终端OLT和光网络单元ONU之间，用于实现波分时分混合复用条件下与常规时分复用无源光网络共存的兼容性接入扩容，其特征在于：它包括全光波长转换单元AOWC和波分复用器WDM，所述的全光波长转换单元AOWC插入到各个光网络单元ONU的数据汇聚点即光分支器前，用于对一组ONU光信号进行集总式的波长变换；所述的波分复用器WDM支持特定波段，用于对常规时分复用无源光网络与新网络实施波长复用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150909 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |