CN104954898A - 一种环形子网扩展的twdm-pon结构、设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

TWDM-PON中的低成本光网络单元和用户数目扩展是光接入网中的重要研究内容。本发明的实施方式提供了一种可以进行环形子网扩展的TWDM-PON光接入网络结构，同时提供了该网络中一些设备的具体结构，以及整个网络的控制方法。本发明的实施方式提供了一种新型的支持子网扩展的光网络单元结构、光网络单元侧子网结构、同时提供了子网光网络单元的结构。通过采用本发明的网络结构和设备，可以使子网中的用户与光网络单元公用一个可调谐激光器，而不影响下行信号的接收。同时能够根据上下行光信号的强弱，调谐上下行光放大器的增益，从而优化光网络单元与光网络单元侧子网内的信号质量。本发明能够有效地进行TWDM-PON用户数扩展，而且保持较低的终端成本。

Description

一种环形子网扩展的TWDM-PON结构、设备及控制方法

技术领域

本发明涉及光通信和光网络技术，特别涉及时分与波分混合的无源光网络技术。

背景技术

时分复用-无源光网络(Time Division Multiplexing-Passive Optical Network，TDM-PON)和波分复用-无源光网络(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network，WDM-PON)是光接入领域两种重要的技术。在光接入网络速率从10Gbit/s到40Gbit/s演进的过程中，时分-波分复用-无源光网络(Time-Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network，TWDM-PON)被认为是一种兼具性能和经济性的有效方案，它结合波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)波长维度的资源扩充方法和时分复用(time division multiplexing，TDM)技术带宽分配灵活的优点，形成了一种新型的无源光网络。TWDM-PON的典型结构如图1所述¹，它由局侧的光线路终端(optical line terminal，OLT)、用户侧的光网络单元(Optical Network Unit，ONU)或者光网络终端(Optical Network Terminal，ONT)以及光分配网络(optical distribution network，ODN)组成，现有技术一般从OLT到ONU或者ONT为上行方向，从ONU或者ONT到OLT为下行方向。考虑到兼容现有ODN，在ODN中往往仅仅采用光分束器，用于将主干光纤链路分为多个分支光纤链路，达到节约光纤资源的目的，同时每个用户都能够接收到来自OLT 的信号，并向OLT发送信号。TWDM-PON在网络结构方面，最大限度的继承了原有的XG-PON等TDM-PON技术的ODN，仅仅将改变集中在OLT和ONU端。从物理层看，TWDM-PON将原有的一个上行波长，一个下行波长的无源光网络变成上行四个波长，下行四个波长的多波长复用光接入系统。每个ONU均可以平等的选择任何四个上行波长之一和四个下行波长之一，因此，原来的带宽分配变成了带宽和波长资源的联合分配。从协议层上看，TWDM-PON希望更大限度的兼容原有的XG-PON的TC层协议。

2012年，TWDM-PON技术被确定为下一代光接入网络的标准后，世界多个研究机构、知名公司等纷纷对其中的关键技术进行研究。由于TWDM-PON技术面向下一代光接入的应用，因此，必须考虑光接入网络总容量、用户数、覆盖面积和信道资源分配等方面要求的变化，同时要结合光子器件的发展水平，研究低成本光子器件、网络与器件低功耗的技术、物理层的光信号传输与处理技术，以及光网络层面的资源优化与配置技术。

在现有的TWDM-PON光接入网络结构中，ONU端可以发送不同波长的上行信号，同时可以接收来自OLT的不同波长的下行信号，因此，必须要采用不同于以往ONU的结构。图2是文献中公布的一种典型的TWDM-PON中ONU结构²，包含激光驱动器(laser driver)、光发射次模块(Transmitter Optical Subassembly，TOSA)、光接收次模块(Receiver Optical Subassembly，ROSA)、线性电放大器(Linear Amplifier，LA)和波分复用器。其中，TOSA包括可调谐DFB光源及控制模块，ROSA包括可调谐光滤波器(tunable filter，TF)、包含APD的光接收机。如果综合看待采用TWDM-PON的光接入网络结构和它的ONU结构，发现它们有如下缺点：

1，在引入大量波长可调谐发射和接收模块后，整个光接入网络的硬件成本增加，甚至有些光学器件由于成本的要求，还很难大量应用于TWDM-PON中，例如可调谐激光器。且用户侧的硬件成本和用户数成正比，随着用户数的增加，成本线性上升。

2，在TWDM-PON的标准中，要求用户数可以达到256，甚至更高，由分光器的分光比决定。而用户数的增加，将会导致上下行链路的光功率预算增加，这对光学器件的要求将会更加严苛。例如，分光比为1∶256时，分光损耗的理论下限为24dB，实际损耗将会达到28dB，这将会导致上下行的光功率预算极为紧张。

3，在运营商具体部署TWDM-PON光接入网络的过程中，还必须考虑初期投资不宜过大，投资随着网络用户数的增加而逐步扩大(pay as you grow)等问题。如果采用现有的结构，分光器的分光比在布网时就已经决定，则很难采用其它方法增加网络用户。即使可以更换分光器，但是整个网络的光功率预算和器件选择是按照原有的分光器进行的，因此就存在更换整个网络中ONU的风险。

因此需要采用新技术来解决上述问题，一方面，需要降低ONU端成本，另一方面，需要解决TWDM-PON光接入网络的灵活扩展用户数目的问题。

在降低ONU端成本方面，当前主要针对降低ONU端的可调谐激光器和可调谐光滤波器这两种可调谐器件的成本展开研究；在可扩容、且操作灵活的TWDM-PON的研究方面，目前的方案主要是针对OLT端的容量扩展。

参考文献： 

1，Ning cheng，etal，Flexible TWDM PON system with pluggable optical transceiver modules，optics expre.，22(2)：2078-2090(2014).

2，Ning cheng，etal，World’s First Demonstration of Pluggable Optical Transceiver Modules for Flexible TWDM PONs ECOC 2013 pd4-f-4 

发明内容：

针对背景技术中存在的不足，本发明的实施方式提出了一种基于环形子网扩展的TWDM-PON结构和设备，并给出了该结构中相关设备的控制方法。本发明所提出的光网络架构如图3所示，整个架构包括：光线路终端(110)、1分N光分束器(120)，光网络单元(130)，光网络单元侧子网(140)，主干光纤链路(150)，分支光纤链路(160)。整个结构中，光线路终端(110)、1分N光分束器(120)、主干光纤链路(150)和分支光纤链路(160)是兼容现有TWDM-PON结构的，即可以完全采用现有TWDM-PON结构中的设备和链路。光网络单元侧子网(140)是可以扩展的结构，即它可以暂时不存在，也可以根据用户扩展的需求来扩展。该结构是本发明对现有TWDM-PON结构改进的关键部分。光网络单元侧子网(140)是不能够独立存在的，它必须依附于光网络单元(130)而存在，因此，光网络单元(130)和光网络单元侧子网(140)构成了一个组群，在这个组群中最多可以有1+M个用户，M为光网络单元侧子网(140)中的最大用户数目。图中，光网络单元组群2-N的结构和光网络单元组群1的结构一样，因此，未画出它们的具体结构。这些组群相互独立，如果组群中每个光网络单元(130)都扩充一个光网络单元侧子网(140)，则本发明所提出的整个TWDM-PON结构中，最大可以支持N×(1+M)个用户。

在本发明所提出的TWDM-PON结构中，光线路终端(110)仍然提供TWDM-PON光接入网络中上下行通信，并提供整个光接入网络的 运行和管理功能；1分N光分束器(120)用来通过主干光纤链路(150)和分支光纤链路(160)连接光线路终端(110)和光网络单元(130)；光网络单元(130)的个数最多是N个。

在本发明中，光网络单元(130)不仅能够以TWDM-PON的各个层面的协议发送光接入网络中的上行光信号，并接收下行光信号，同时还将提供扩展的光网络单元侧子网(140)中的各个用户的上行种子光源，因此，我们在实施例中设计了一种能够满足这些条件的光网络单元(130)结构。所设计的光网络单元，如图5所示。其中，1×2电光开关(330)，用于选择可调谐激光器是为该光网络单元和光网络单元侧子网构成的组群所使用，还是为测量上行信号的光功率所使用；光学器件控制器，用来控制所述1×2电光开关的连接情况，同时控制上下行光放大器的增益。

光网络单元侧子网(140)用来对所述的TWDM-PON光接入网进行用户数目扩充，扩充后的用户，具有和原始光网络单元相同的信息收发功能，但是，发射信号用的光源将使用光网络单元(130)提供的光源，下行信号的接收不受任何影响。本发明在实施例中设计了一种能够满足这些条件的光网络单元侧子网(140)结构，如图4所示。该结构包括：子网光网络单元(210)和子网光纤链路(220)。由于在该光网络单元侧子网(140)中，子网光网络单元(210)的连接采用了和现有TWDM-PON结构不相同的环形结构，即采用各个子网光网络单元(210)首尾串联相接形成环。考虑到各个子网光网络单元(210)需要独立接收下行信号，因此，采用了上行和下行波长分别在两根光纤链路中传输的结构，子网光网络单元(210)的发射模块和接收模块分别在两个不同光纤环上。在该结构中，各个子网光网络单元(210)之间由于共享光纤链路，必须要在各自的 时隙内发送信息，才不会影响其它用户的数据发送。

同时，本发明在实施例中也设计了子网光网络单元(210)。由于本发明在子网光网络单元(210)中仅采用光调制器件(410)代替已有TWDM-PON系统中光网络单元的可调谐激光器，因此，简化了ONU的结构，并期望降低子网光网络单元(210)的成本。由于当前硅基光子技术的进步，光调制器件(410)可能会推出单片集成器件，其成本较低，因此，采用此种设计，将有可能在未来大规模降低子网光网络单元(210)的成本。

这些结构共同构成了本发明中提出的TWDM-PON光接入网的基本硬件，使得本发明在网络结构和设备组成上与现有技术有本质区别，物理层结构的改变，将会导致本发明所述网络结构中的上层产生部分改变。

在本发明中，由于光网络单元(130)的上行波长和子网光网络单元(210)的上行波长共用一个可调谐激光器。为了使网络正常运行，本发明提出的TWDM-PON光接入网还必须满足如下条件：

1)由光线路终端分配波长时，光网络单元(130)与和该光网络单元同在一个光网络单元组群的子网光网络单元(210)的上行波长分配为同一个波长。

2)光网络单元(130)和与其关联的光网络单元侧子网中的一个或多个子网光网络单元(210)，设置为时钟同步。

在本发明中，光网络单元(130)的下行波长和子网光网络单元(210)的下行波长没有约束关系，即每个用户都能够独立选择下行波长，该结构能够完全兼容现有的TWDM-PON的传输汇聚层协议对下行波长的要求。

在激光器的控制方面，需要满足如下两个条件：

1)当光网络单元(130)或者和其关联的光网络单元侧子网中的一个或多个子网光网络单元(210)需要发送上行数据时，可调谐激光器(360)开启；

2)当光网络单元(130)、与该光网络单元关联的光网络单元侧子网中的一个或多个子网光网络单元(210)，均不需要发送上行数据时，可调谐激光器(360)关闭。

在本发明中，光网络单元(130)中的第一光接收机与第二光接收机具有光功率测量的功能，可分别测量下行信号光功率和上行信号光功率。在光网络单元当前选择的下行波长不包含该光网络单元的数据时，由第一光接收机测量下行信号光功率，并将测量结果告知光学器件控制器。测量后的光功率值将会送达光学器件控制器(350)，因此，光学器件控制器可以按照实施例4中的方法控制上下行光放大器增益。

光学器件控制器(350)也需要按照如下方法控制1×2电光开关(330)：

(a)光网络单元(130)需要发送上行数据时，或者子网光网络单元(210)需要发送上行数据时，光学器件控制器(350)控制1×2电光开关(330)的1端口和3端口联通，2端口和3端口断开，可调谐激光器(360)发送的上行数据通过上下行波分复用器(310)发送到TWDM-PON光接入网中；

(b)光网络单元(130)和子网光网络单元(210)，均不需要发送上行数据时，光学器件控制器(350)控制1×2电光开关(330)的2端口和3端口联通，1端口和3端口断开，完成上行信号光功率测量，并将测量结果由第二光接收机(320)告知光学器件控制器(350)。

光调制器件(410)按照如下方法将电信号调制到光载波上：

(a)如果当前时隙属于该子网光网络单元(210)，则在光调制器件(410)上加载需要发送的上行电信号；

(b)如果当前时隙不属于该子网光网络单元(210)，则在光调制器件(410)上始终加载“0”码和“1”码中产生光强度最大的码字所加载的电压，保证光能够从该调制器件通过，且损失光功率最小，从而保证所有的子网光网络单元(210)能够公用环形子网光纤链路。

和现有的TWDM-PON类似，光网络单元(130)和子网光网络单元(210)也需要通过下行光信号获得相关信息，需要获得的主要信息如下：

光网络单元(130)通过下行光信号中包含的信息，得知该光网络单元(130)的上行波长发送时隙，以及该光网络单元所关联的光网络单元侧子网中的全部子网光网络单元(230-1到230-M)的上行波长发送时隙。

子网光网络单元(230-i)通过下行光信号中包含的信息，得知该子网光网络单元(230-i)的上行波长发送时隙。

附图说明

根据下面结合附图的示例性实施方式的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优势将变得明显，在附图中：

图1是当前光通信产业界公认的TWDM-PON的典型结构。

图2是一种典型的TWDM-PON中的ONU结构。

图3是本发明提出的TWDM-PON光接入网络的基本结构图。

图4是本发明提出的TWDM-PON光接入网络结构中一种光网络单元侧子网的基本结构。

图5是本发明提出的TWDM-PON光接入网络结构中一种光网络单元的基本结构。

图6是本发明提出的一种子网光网络单元的基本结构。

图7是本发明提出的一种光网路单元和子网光网络单元的连接实例。

具体实施方式

1一种光网络单元侧子网的实施例：

该实施例的结构如图4所示，

子网光网络单元(210-i)，适于通过光网络单元来完成光接入网络内的上下行通信，此处i的取值为1到M之间的整数，M为子网环上的用户数目；子网分支光纤链路(220)，用来连接子网光网络单元之间的光纤链路。该光纤链路的长度通常不会很长，实际组网设计可根据用户的分布来做具体设计。对外连接1端口(230)，用于从光网络单元中获取TWDM-PON光接入网的下行光信号；对外连接2端口(240)，用于将所述光网络单元侧子网的已调制上行光信号发回至光网络单元，该上行光信号可能包含光网络单元(130)的上行信号，或者光网络单元侧子网的已调制上行光信号，或者以上两种情况的总和；对外连接3端口(250)，用于接收光网络单元提供的上行种子光源。对外连接4端口(260)，用于将整个TWDM-PON光接入网的下行光信号发送到光网络单元的接收端。

2，一种光网络单元的实施例：

该实施例的结构图如图5所示，

上下行波分复用器(310)，用于将本发明提供的TWDM-PON光接入网络中上下行光信号分离；上行光放大器(340)，用于放大上行光信号；下行光放大器(345)，用于放大下行光信号；第二光接收机(320)， 用于接收光网络单元侧子网的上行光信号，并测量信号的光功率；第一光接收机(325)，用于接收下行光信号，并测量信号的光功率；1×2电光开关(330)，包含1端口、2端口和3端口三个端口，其中3端口是公共端口。用于选择可调谐激光器连接所述上下行波分复用器(310)或是所述第二光接收机(320)；光学器件控制器(350)，用来控制所述1×2电光开关(330)的连接情况，同时根据第一光接收机(325)所测量信号的光功率，调谐下行光放大器(345)的光学增益，还需要根据第二光接收机(320)所测量信号的光功率，调谐上行光放大器(340)的光学增益。可调谐激光器(360)，提供上行通信的光源；光发射机电路(370)，用来发射所述光网络单元的上行光信号；可调谐光滤波器(380)，用于从包含多个波长的下行信号中选择一路所需波长的光信号；对外连接1端口(391)，用于将TWDM-PON光接入网的下行光信号分配到所述光网络单元侧子网中；对外连接2端口(392)，用于从光网络单元侧子网中接收已调制上行光信号；对外连接3端口(393)，用于将上行种子光源发送到光网络单元侧子网中。对外连接4端口(394)，用于从光网络单元侧子网中接收整个TWDM-PON光接入网的下行光信号。对外连接5端口(395)，用于连接TWDM-PON的光接入网，即通过分支光纤链路(160)、1分N光分束器(120)、主干光纤链路(150)连接光线路终端(110)。

3，一种子网光网络单元的实施例：

该实施例的结构图如图6所示，

光调制器件(410)，用于调制从对外连接2端口入射进来的上行种子光源，并将已调制光信号发送到对外连接4端口，或者，直接让种子光源或已调制光信号通过该光调制器件；光发射机电路(420)，用来 加载需要发送的电信号；1分2光分束器(430)，用于从对外连接3端口输入下行光信号，并将该信号分为两个之路，一路连接可调谐光滤波器，另一路连接对外连接1端口；可调谐光滤波器(440)，用于从包含多个波长的下行信号中选择一路所需波长的光信号；光接收机(450)，用于接收下行光信号；对外连接1端口(460)，用于连接下一个子网光网络单元(130)的对外连接3端口，或者连接对应光网络单元的对外连接4端口；对外连接2端口(470)，用于连接下一个子网光网络单元的对外连接4端口，或者连接对应光网络单元的对外连接3端口；对外连接3端口(480)，用于连接下一个子网光网络单元的对外连接1端口，或者连接对应光网络单元的对外连接1端口；对外连接4端口(490)，用于连接下一个子网光网络单元的对外连接2端口，或者连接对应光网络单元的对外连接2端口。

假如某个光网络单元扩展的子网中共有3个用户，整个子网中，1号、2号和3号子网光网络单元在光纤环上依次排列。它们的连接顺序如图7所示，可以表示为：

1号子网光网络单元的对外连接1端口(460)，用于连接2号子网光网络单元的对外连接3端口，1号子网光网络单元的对外连接2端口(470)，用于连接2号子网光网络单元的对外连接4端口，1号子网光网络单元的对外连接3端口(480)，用于连接对应光网络单元的对外连接1端口(391)，1号子网光网络单元的对外连接4端口(480)，用于连接对应光网络单元的对外连接2端口(392)；

2号子网光网络单元的对外连接1端口(460)，用于连接3号子网光网络单元的对外连接3端口，2号子网光网络单元的对外连接2端口(470)，用于连接3号子网光网络单元的对外连接4端口，2号子网 光网络单元的对外连接3端口(480)，用于连接1号子网光网络单元的对外连接1端口(391)，2号子网光网络单元的对外连接4端口(480)，用于连接1号子网光网络单元的对外连接2端口(392)；

3号子网光网络单元的对外连接1端口(460)，用于连接对应光网络单元的对外连接4端口，3号子网光网络单元的对外连接2端口(470)，用于连接对应光网络单元的对外连接3端口，3号子网光网络单元的对外连接3端口(480)，用于连接2号子网光网络单元的对外连接1端口(391)，3号子网光网络单元的对外连接4端口(480)，用于连接2号子网光网络单元的对外连接2端口(392)；

4，一种上下行光放大器增益控制方法实施例：

由于本发明中提出的光网络单元可以测量上下行信号的光功率，并将测量结果反馈给了光学器件控制器(350)，因此光学器件控制器(350)可以按照如下方法控制上下行光放大器的增益：

上行光放大器的增益控制方法：

根据第二光接收机发送的上行信号光功率值，判断当前上行信号光功率是否在预先设置的光功率区间，例如，预先设置的光功率区间为[0dBm，7dBm]。如果测量的光功率在该区间中，则保持当前上行光放大器增益不变，即不需要调整。如果测量的光功率小于0dBm，则增大当前上行光放大器增益，如果测量的光功率大于7dBm，则减小当前上行光放大器增益；重复上述过程，直到上行信号光功率在预先设置的光功率区间为止。

下行光放大器的增益控制方法：

根据第一光接收机发送的下行信号光功率值，判断当前下行信号光功率是否在预先设置的光功率区间，例如，预先设置的光功率区间 为[-25dBm，-18dBm]。如果测量的光功率在该区间中，则保持当前下行光放大器增益不变，即不需要调整。如果测量的光功率小于-25dBm，则增大当前下行光放大器增益，如果测量的光功率大于-18dBm，则减小当前下行光放大器增益；重复上述过程，直到上行信号光功率在预先设置的光功率区间为止。

5，根据本发明所述结构的一个网络实例：

在现有的TWDM-PON结构中，上行采用4个波长，每个波长的速率为2.5Gbit/s，下行采用4个波长，每个波长的速率为10Gbit/s，因此，上行的总容量是10Gbit/s，而下行的总容量是40Gbit/s。假设在某个TWDM-PON光接入网中，采用1∶64的光分束器，则网络中的光网络单元(130)数目最大为64，即N＝64。如果在用户端安装光网络单元时，采用本发明的图5所示结构，即比常规ONU多一个1分2分光器，一个1×2电光开关和一个电光开关控制器，则该光网络单元不仅可以完成正常的上下行通信，还可以对TWDM-PON光接入网进行用户数目扩展。例如，每个光网络单元侧子网(140)包含5个用户，即M＝5，则整个网络最大用户数目可以达到384个，若每个光网络单元侧子网(140)包含3个用户，则整个网络最大用户数目可以达到256个。在本发明中，用户数目可以通过扩充光网络单元侧子网(140)来扩展，但是总的容量和OLT端所能够支持的上下行波长数目和各个波长的速率有关，即扩充用户数并不代表扩充容量。例如，本发明所提出的TWDM-PON结构，虽然可以将原有的64个用户增加到384个用户，但是总的容量不变，即需要384个用户来分配同样的上下行带宽。由于增加了用户数目，因此，原来某个光网络单元的上下行带宽就要分配一部分给与该光网络单元相关联的子网用户。

除了成本方面的优势，本发明在网络升级方面仍然具有优势。由于光接入网中某个光网络单元与该光网络单元相关联的子网用户，均使用一个可调谐激光器，当可调谐激光器需要更换时，仅仅更换一个就可以满足要求。同时上行可调谐激光器的控制器件也会增加相当的费用，几个用户同时分担可调谐激光器的费用，将会降低成本。

当然，本发明中的具体器件还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (14)

1.一种支持TWDM-PON的光接入网络架构，包括：

光线路终端，适于通过主干光纤链路、1分N光分束器和分支光纤链路连接N个光网络单元，能够提供TWDM-PON光接入网络中上下行的通信，并提供整个光接入网络的运行和管理；

主干光纤链路，为连接光线路终端和1分N光分束器之间的光纤链路；

1分N光分束器，一端用来连接光线路终端，一端用来连接最多N个光网络单元；

分支光纤链路，为连接1分N光分束器和光网络单元之间的光纤链路；

光网络单元，适于通过分支光纤链路、1分N光分束器和主干光纤链路连接光线路终端，能够发送光接入网络中的上行光信号，并接收下行光信号；

光网络单元侧子网，用来对所述的TWDM-PON光接入网进行用户数目扩充，扩充后的用户，具有和原始光网络单元相同的信息收发功能。

2.如权利要求1所述的TWDM-PON光接入网络架构，其特征在于，

所述光网络单元侧子网的组成如下：

子网光网络单元，适于通过光网络单元来完成光接入网络内的上下行通信；

子网光纤链路，用于串行连接各个子网光网络单元；

对外连接1端口，用于从光网络单元中获取TWDM-PON光接入网的下行光信号；

对外连接2端口，用于将所述光网络单元侧子网的已调制上行光信号发回至光网络单元；

对外连接3端口，用于接收光网络单元提供的上行种子光源。

对外连接4端口，用于将整个TWDM-PON光接入网的下行光信号发送到光网络单元的接收端。

3.如权利要求1所述的TWDM-PON光接入网络架构，其特征在于，

所述光网络单元的组成如下：

上下行波分复用器，用于将如权利要求1所述的TWDM-PON光接入网络中上下行光信号分离；

上行光放大器，用于放大上行光信号；

下行光放大器，用于放大下行光信号；

可调谐光滤波器，用于从包含多个波长的下行信号中选择一路所需波长的光信号；

第一光接收机，用于接收下行光信号，并测量信号的光功率；

光发射机电路，用来发射所述光网络单元的上行光信号；

可调谐激光器，提供上行通信的光源；

第二光接收机，用于接收光网络单元侧子网的上行光信号，并测量信号的光功率；

1×2电光开关，用于选择可调谐激光器连接所述上下行波分复用器或是所述第二光接收机；

光学器件控制器，用来控制所述1×2电光开关的连接情况，同时根据第一光接收机所测量信号的光功率，调谐下行光放大器的光学增益，还需要根据第二光接收机所测量信号的光功率，调谐上行光放大器的光学增益。

对外连接1端口，用于将TWDM-PON光接入网的下行光信号分配到所述光网络单元侧子网中；

对外连接2端口，用于从光网络单元侧子网中接收已调制上行光信号；

对外连接3端口，用于将上行种子光源发送到光网络单元侧子网中。

对外连接4端口，用于从光网络单元侧子网中接收整个TWDM-PON光接入网的下行光信号。

对外连接5端口，用于连接TWDM-PON的光接入网，即通过分支光纤链路、1分N光分束器、主干光纤链路连接光线路终端。

4.如权利要求2所述的光网络单元侧子网，其特征在于，

所述子网光网络单元的组成如下：

1分2光分束器，用于从对外连接3端口输入下行光信号，并将该信号分为两个支路，一路连接可调谐光滤波器，另一路连接对外连接1端口；

光发射机电路，用来加载需要发送的电信号；

光调制器件，用于调制从对外连接2端口入射进来的上行种子光源，并将已调制光信号发送到对外连接4端口，或者，直接让种子光源或已调制光信号通过该光调制器件；

可调谐光滤波器，用于从包含多个波长的下行信号中选择一路所需波长的光信号；

光接收机，用于接收下行光信号；

对外连接1端口，用于连接下一个子网光网络单元的对外连接3端口，或者连接对应光网络单元的对外连接4端口；

对外连接2端口，用于连接下一个子网光网络单元的对外连接4端口，或者连接对应光网络单元的对外连接3端口；

对外连接3端口，用于连接下一个子网光网络单元的对外连接1端口，或者连接对应光网络单元的对外连接1端口；

对外连接4端口，用于连接下一个子网光网络单元的对外连接2端口，或者连接对应光网络单元的对外连接2端口。

5.如权利要求1所述的TWDM-PON光接入网络架构，其特征在于，

由光线路终端分配波长时，如权利要求3所述的光网络单元，与和其关联的光网络单元侧子网中的一个或多个子网光网络单元的上行波长分配为同一个波长。

6.如权利要求1所述的TWDM-PON光接入网络架构，其特征在于，

光网络单元和与其关联的光网络单元侧子网中的一个或多个子网光网络单元，设置为时钟同步。

7.如权利要求3所述的光网络单元，其特征在于，

所述第一光接收机与第二光接收机具有光功率测量的功能，可分别测量下行信号光功率和上行信号光功率。

8.如权利要求3所述的光网络单元，其特征在于，

当所述光网络单元需要发送上行数据时，或者，和其关联的光网络单元侧子网中的一个或多个子网光网络单元需要发送上行数据时，可调谐激光器开启；

当所述光网络单元、与该光网络单元关联的光网络单元侧子网中的一个或多个子网光网络单元，均不需要发送上行数据时，可调谐激光器关闭。

9.如权利要求3所述的光网络单元，其特征在于，

光学器件控制器按照如下方法控制1×2电光开关：

a)如权利要求3所述的光网络单元需要发送上行数据时，或者如权利要求4所述的子网光网络单元需要发送上行数据时，光学器件控制器控制1×2电光开关的1端口和3端口联通，2端口和3端口断开，可调谐激光器发送的上行数据通过上下行波分复用器发送到TWDM-PON光接入网中；

b)在如权利要求3所述的光网络单元和如权利要求4所述的子网光网络单元，均不需要发送上行数据时，光学器件控制器控制1×2电光开关的2端口和3端口联通，1端口和3端口断开，完成上行信号光功率测量，并将测量结果由第二光接收机告知光学器件控制器。

10.如权利要求3所述的光网络单元，其特征在于，

在光网络单元当前选择的下行波长不包含该光网络单元的数据时，由第一光接收机测量下行信号光功率，并将测量结果告知光学器件控制器。

11.如权利要求3所述的光网络单元，其特征在于，

光学器件控制器按照如下方法控制上下行光放大器：

a)根据第二光接收机发送的上行信号光功率值，判断当前上行信号光功率是否在预先设置的光功率区间，如果测量的光功率在该区间中，则保持当前上行光放大器增益不变，即不需要调整；如果测量的光功率小于该区间的最小值，则增大当前上行光放大器增益；如果测量的光功率大于该区间的最大值，则减小当前上行光放大器增益；重复上述过程，直到上行信号光功率在预先设置的光功率区间为止。

b)根据第一光接收机发送的下行信号光功率值，判断当前下行信号光功率是否在预先设置的光功率区间，如果测量的光功率在该区间中，则保持当前下行光放大器增益不变，即不需要调整；如果测量的光功率小于该区间的最小值，则增大当前下行光放大器增益；如果测量的光功率大于该区间的最大值，则减小当前下行光放大器增益；重复上述过程，直到上行信号光功率在预先设置的光功率区间为止。

12.如权利要求3所述的光网络单元，其特征在于，

光网络单元通过下行光信号中包含的信息，得知该光网络单元的上行波长发送时隙，以及该光网络单元所关联的光网络单元侧子网中的全部子网光网络单元的上行波长发送信号的时隙。

13.如权利要求4所述的子网光网络单元，其特征在于，

光调制器件按照如下方法将电信号调制到光载波上：

a)如果当前时隙属于该子网光网络单元，则在光调制器件上加载需要发送的上行电信号；

b)如果当前时隙不属于该子网光网络单元，则在光调制器件上始终加载“0”码和“1”码中产生光强度最大的码字所加载的电压，保证光能够从该调制器件通过，且损失光功率最小，从而保证所有的子网光网络单元能够公用子网光纤链路。

14.如权利要求4所述的子网光网络单元，其特征在于，

子网光网络单元通过下行光信号中包含的信息，得知该子网光网络单元的上行波长发送信号的时隙。