CN105223654B - 用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在光网络单元中用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法，其包括以下步骤：监控在所述热可调谐滤波器中的加热器上的电压；在所述电压低于预先确定的下限电压或者高于预先确定的上限电压时进行波长跳跃步骤。此外，本发明还涉及一种在光线路终端中用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法。此外，本发明还提供了用于执行上述波长跳跃的方法的装置、光网络单元以及光线路终端。根据本发明的方法和装置，能够在由于环境温度变化而导致工作温度点变为无效之前进行波长跳跃，以避免不被期望的业务中断。依据本发明还能够在波长跳跃期间暂停光网络单元和光线路终端之间的通信，避免了信息丢失。
Description
技术领域
本发明涉及无源光网络通信领域，具体地，本发明涉及一种用于时分波分复用无源光网络中的热可调谐滤波器的波长跳跃的方法和装置，本发明还涉及包含上述装置的光网络单元以及相应的光线路终端。
背景技术
在2012年4月举行的全业务接入网(FSAN)联盟的会议中，时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)被选为下一代无源光网络2(NGPON2)的主要解决方案。与之前的无源光网络相比，一个明显的区别在于时分波分复用无源光网络要求光网络单元具有可调谐的接收机，尤其是可调谐的无色接收机。
在可调谐的接收机的所有的可行的解决方案中，使用热可调谐滤波器是最经济的选择，因为其只使用一个加热器。然而，正是由于热可调谐滤波器只具有一个加热器，所以其实际的工作温度范围依赖于环境温度。当环境改变时，工作温度范围也将随之改变。一个滤波器工作温度点只在特定的环境温度下是有效的，而在其它的环境温度下可能是无效的。因此，该工作温度点应当在其变为无效之前就提前移动，这就是波长跳跃。
为了进行波长跳跃，需要一种机制来决定何时进行该跳跃。同时，该跳跃将花费大约几百微妙到几秒。所以还需要一种机制来通知发送机暂停到光网络单元的业务发送。现有的解决方案中的一种是使用microTEC来避免跳跃。并且在下一代无源光网络2的标准中，既没有定义波长跳跃的机制，也没有定义在波长跳跃期间暂停转送的机制。因此，本发明将解决这些问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在光网络单元中用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法，所述方法既能够决定何时开始跳跃和结束跳跃，也能够确定如何跳跃，同时还能够在波长跳跃期间暂停光网络单元端的业务传输。此外，本发明的目的还在于提供一种在光线路终端中用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法，通过所述方法能够在波长跳跃期间暂停光线路终端向光网络单元的业务传输，以避免信息丢失。再者，本发明还提供了用于执行上述波长跳跃的方法的一种装置、一种光网络单元以及一种光线路终端。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种在光网络单元用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法，其包括以下步骤：a)监控在所述热可调谐滤波器中的加热器上的电压；b)在所述电压低于下限电压或者高于上限电压时进行波长跳跃步骤。对于由加热器调谐的滤波器，其温度取决于加热器上的电压和环境温度。通常，滤波器的温度由温度控制电路来控制，该温度控制电路通过自动地控制在加热器上的电压来加热滤波器到达期望的温度。因此通过监控在加热器上的电压并且基于当前的电压和电压变化的趋势，就能够在工作温度点变为无效而无法工作之前进行波长跳跃，以避免不被期望的业务中断。
优选地，在依据本发明的用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法中，当所述电压低于所述下限电压时，将所述热可调谐滤波器配置为移动到相邻的较高的自由光谱区的温度点；并且当所述电压高于所述上限电压时，将所述热可调谐滤波器配置为移动到相邻的较低的自由光谱区的温度点。通过这种方式能够避免由于环境温度上升导致电压过低或者由于环境温度下降导致电压过高，从而导致工作温度点变为无效以及业务被中断的情况。
进一步优选地，在依据本发明的用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法中，所述波长跳跃步骤包括以下步骤：向光线路终端发送开始消息并且移动到第一跳跃状态；等待来自所述光线路终端的响应于所述开始消息的确认消息；当接收到所述确认消息时，移动到第二跳跃状态并且开始跳跃；以及在完成所述跳跃后，向所述光线路终端发送结束消息并且移动到激活状态。其中，由于在所述第二跳跃状态下暂停通信，因此通过这种方式能够在进行波长跳跃期间暂停在光网络单元上的信息收发，从而避免信息丢失。
进一步优选地，在依据本发明的用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法中，在步骤a)之前还包括以下步骤：在上电初始化期间，通过加热所述热可调谐滤波器提前扫描一个自由光谱区；记录所测得的温度和频率的映射关系；以及通过推算所测得的结果提前获得所述预先确定的上限电压和所述预先确定的下限电压。通过这种方式，热可调谐滤波器能够确定更加合理的用于波长跳跃的电压上限和电压下限。同时，通过将该些步骤在初始化期间执行，能够加速波长跳跃过程。
此外，本发明还提供了一种在光线路终端中用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法，其包括以下步骤：当接收到开始消息时，向光网络单元发送确认消息并且暂停与所述光网络单元的业务传输；当接收到结束消息时，恢复所述业务传输。通过这种方式能够在波长跳跃期间暂停光线路终端向光网络单元的业务传输，从而避免信息丢失。
此外，本发明的第二方面还提供了一种用于执行热可调谐滤波器的波长跳跃的装置，其特征在于，所述装置包括：电压监控单元，其被设置用于监控所述热可调谐滤波器中的加热器上的电压；电压判断单元，其被设置用于在所述电压低于预先确定的下限电压或者高于预先确定的上限电压时波长跳跃请求信号；以及波长跳跃执行单元，其被设置用于在接收到所述波长跳跃请求信号时通过调节在所述加热器上的所述电压来执行波长跳跃。
在根据本发明的用于执行热可调谐滤波器的波长跳跃的装置的一种优选的实施方式中，所述装置还包括初始化单元，其被设置用于在上电初始化期间，通过加热所述热可调谐滤波器提前扫描一个自由光谱区；记录所测得的温度和频率的映射关系；以及通过推算所测得的结果提前获得所述上限电压和所述下限电压。
此外，本发明的第三方面还提供了一种包括用于执行热可调谐滤波器的波长跳跃的装置的光网络单元。
在根据本发明的光网络单元的一种优选的实施方式中，所述光网络单元被设置用于向光线路终端发送开始消息并且移动到第一跳跃状态；等待来自所述光线路终端的响应于所述开始消息的确认消息；当接收到所述确认消息时移动到第二跳跃状态并且开始跳跃；以及在完成所述跳跃后向所述光线路终端发送结束消息并且移动到激活状态。其中，所述光网络单元在所述第二跳跃状态下被暂停通信。
此外，本发明的第四方面还提供了一种光线路终端所述光线路终端被设置用于当接收到开始消息时，向光网络单元发送确认消息并且暂停与所述光网络单元的业务传输；当接收到结束消息时，恢复所述业务传输。
依据本发明，通过监控在所述热可调谐滤波器中的加热器上的电压，能够在工作温度点变为无效之前进行波长跳跃，以避免不被期望的业务中断。从而提高了热可调谐滤波器对环境温度变化的适应性和鲁棒性。此外，通过在波长跳跃期间暂停光网络单元和光线路终端之间的通信，避免了信息丢失。
附图说明
图1示出了在光网络单元中用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法的示意图；
图2示出了在光网络单元中用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法的详细流程图；
图3示出了一个热可调谐滤波器的向上的波长跳跃的实施例；
图4示出了一个热可调谐滤波器连续进行波长跳跃的实施例；
图5示出了用于热可调谐滤波器的波长跳跃的信息交互流程图；以及
图6示出了下一代无源光网络2的简要的结构示意图。
具体实施方式
图1示出了在光网络单元中用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法的示意图。
如图1所示，在步骤S101中监控在热可调谐滤波器中的加热器上的电压。
在步骤S102中，在该电压低于预先确定的下限电压或者高于预先确定的上限电压时进行波长跳跃步骤。
通过图1所示的方法，热可调谐滤波器能够通过监控加热器上的电压决定是否进行波长跳跃，从而解决了确定何时开始跳跃的问题，以避免不被期望的业务中断。
图2示出了在光网络单元中用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法的详细流程图。
如图2所示，在步骤S201，开始执行该方法。
在步骤S202执行初始化以获取电压上限和电压下限，在此例如能够采用预先确定的电压上限和电压下限。
在步骤S203中监控加热器上的电压。
然后在步骤S204中判断该电压是否低于下限电压，若低于下限电压，则转到步骤S205中执行向上的波长跳跃，即通过增大电压将热可调谐滤波器移动到相邻的较高的自由光谱区的温度点，在完成向上的波长跳跃后，重新转入步骤S203中；若不低于下限电压，则转入步骤S206。
在步骤S206中判断该电压是否高于上限电压，若高于上限电压，则转到步骤S207中执行向下的波长跳跃，即通过减小电压将热可调谐滤波器移动到相邻的较低的自由光谱区的温度点，在完成向下的波长跳跃后，重新转入步骤S203中；若不高于上限电压，则直接转入步骤S203并循环执行该监控和判断步骤。
通过图2所示的方法，能够解决确定如何跳跃的问题，即进行向上还是向下的波长跳跃。从而避免了热可调谐滤波器的工作温度点由于环境温度变化而变为无效的情况。
在依据本发明的用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法的一种优选的实施方式中，在初始化步骤S202中动态地获取电压上限和电压下限，具体地，在上电初始化期间，通过加热该热可调谐滤波器提前扫描一个自由光谱区，记录所测得的温度、电压和频率的映射关系并且通过推算所测得的结果提前获得电压上限和电压下限。
依据上述的实施方式，热可调谐滤波器能够确定更加合理的用于波长跳跃的电压上限和电压下限。例如由于热可调谐滤波器内的电阻老化等原因，温度、电压和频率的关系已经与出厂时不同。此时通过重新确定三者的关系，能够避免例如工作温度点在出厂时的电压上限或电压下限处已经失效的情况。同时，通过将该些步骤在初始化期间执行，能够加速波长跳跃过程。
图3示出了一个热可调谐滤波器的向上波长跳跃的实施例。
线段1和线段2描述了电压的平方和频率的关系，而线段3和线段4描述了电压的平方和温度的关系。
当环境温度为27℃时，电压的平方和频率的对应关系以及电压的平方和温度的对应关系分别如线段2和线段4所示。
当环境温度由27℃升高为30℃时，为了保持相等的温度，仅需要施加更小的电压，因此线段3相对于线段4向横坐标的左边平移。
然而，经过该平移过程后，线段3的最低的工作温度点对应的电压将接近于0V，这会导致该工作温度点无效。
因此，此时应当执行波长跳跃，即在该工作温度点变为无效之前就提前将其升高到同一个自由频谱区的较高的温度点，这一过程能够通过在热可调谐滤波器中的加热器实现。经过该波长跳跃后，原本对应于最低的电压值的频率现在对应于最高的电压值，如线段1所示。
图4示出了一个热可调谐滤波器连续进行波长跳跃的实施例。
按照自上向下的顺序，首先，如果环境温度上升，随之电压自动下降。当对应于最低的温度点的电压U(W0)＜0.3V时，则进行频率W0的向上的波长跳跃，使得其对应于相邻的较高的自由光谱区的温度点；反之，如果环境温度下降，随之电压自动上升。
当对应于最高的温度点的电压U(W3)＞2V时，则进行W3的向下的波长跳跃，使得其对应于相邻的较低的自由光谱区的温度点。基于进行了频率W0的向上的波长跳跃的情况，如果环境温度继续上升，随之电压继续下降。
当对应于此时的最低的温度点的电压U(W1)＜0.3V时，则进行频率W0的向上的波长跳跃，使得其对应于相邻的较高的自由光谱区的温度点；反之，如果环境温度下降，则随之电压自动上升。
当对应于此时的最高的温度点的电压U(W0)＞2V时，则进行W0的向下的波长跳跃，使得其对应于相邻的较低的自由光谱区的温度点。如同上面的描述，在图4的下面的两个子图中继续执行向上的波长跳跃或者向下的波长跳跃。
图5示出了用于热可调谐滤波器的波长跳跃的信息交互流程图。图中左侧所示的步骤由光网络单元执行，而图中右侧所示的步骤由光线路终端执行。图5所示的流程图实际上是光网络单元和光线路终端为了实施热可调谐滤波器的波长跳跃而进行的信令信息交互过程。
在步骤S501中，光网络单元向光线路终端发送开始消息并且移动到跳跃状态1。
然后在步骤S502中，光线路终端在接收到开始消息后回复确认消息并且暂停业务传输。
在步骤S503中，光网络单元在接收到确认消息后移动到跳跃状态2并且开始波长跳跃。当完成该波长跳跃后，光网络单元在步骤S504中发送结束消息并且移动到激活状态。
最后，在步骤S505中，光线路终端在接收到结束消息后立即恢复业务传输。
通过图5所示的方法步骤，提供了一种机制来通知光线路终端暂停到光网络单元的业务发送，从而避免了由于在波长跳跃期间传输信息而导致信息丢失的情况。
在依据本发明的用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法的一种优选的实施方式中，在跳跃状态2下同样暂停光网络单元的通信，从而同样实现了避免信息丢失的效果。
在依据本发明的用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法的一种优选的实施方式中，定义了一组新的DS_Filter_Hopping消息用于进行光网络单元和光线路终端之间的通信。具体参见下面的表1：
表1新的滤波器波长跳跃消息
其中，DS_Filter_HoppingReq(begin)为开始消息，用于通知光线路终端暂停发送业务；DS_Filter_HoppingAck为确认消息，用于通知光网络单元启动波长跳跃；而DS_Filter_HoppingReq(end)为结束消息，用于通知光线路终端恢复发送业务。
图6示出了下一代无源光网络2的简要的结构示意图。其中，波分复用器(WM)接收来自四个下一代无源光网络2的信道的信号，并将之传送给光分配节点，光分配节点再将信号分配给对应的光网络单元。该光网络单元包括热可调谐的滤波器、雪崩光电二极管和可调谐激光器。该滤波器的通过频率为Fpass+n*FSR，其中，Fpass表示热可调谐滤波器在初始的环境温度下的通过频率，而n表示向上的波长跳跃的次数与向下的波长跳跃的次数的差。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域内的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形和修改。
Claims (9)
1.一种在光网络单元中用于热可调谐滤波器的波长跳跃的方法，其包括以下步骤：
a)监控在所述热可调谐滤波器中的加热器上的电压；
b)在所述电压低于预先确定的下限电压或者高于预先确定的上限电压时进行波长跳跃步骤；其中，
当所述电压低于所述下限电压时，将所述热可调谐滤波器配置为移动到相邻的较高的自由光谱区的温度点；
当所述电压高于所述上限电压时，将所述热可调谐滤波器配置为移动到相邻的较低的自由光谱区的温度点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波长跳跃步骤包括以下步骤：
-向光线路终端发送开始消息并且移动到第一跳跃状态；
-等待来自所述光线路终端的响应于所述开始消息的确认消息；
-当接收到所述确认消息时，移动到第二跳跃状态并且开始跳跃；以及
-在完成所述跳跃后，向所述光线路终端发送结束消息并且移动到激活状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第二跳跃状态下暂停通信。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)之前还包括以下步骤：
-在上电初始化期间，通过加热所述热可调谐滤波器提前扫描一个自由光谱区；
-记录所测得的温度和频率的映射关系；以及
-通过推算所测得的结果提前获得所述预先确定的上限电压和所述预先确定的下限电压。
5.一种用于执行热可调谐滤波器的波长跳跃的装置，其特征在于，所述装置包括：
-电压监控单元，其被设置用于监控所述热可调谐滤波器中的加热器上的电压；
-电压判断单元，其被设置用于在所述电压低于预先确定的下限电压或者高于预先确定的上限电压时波长跳跃请求信号；以及
-波长跳跃执行单元，其被设置用于在接收到所述波长跳跃请求信号时通过调节在所述加热器上的所述电压来执行波长跳跃；其中，
所述波长跳跃执行单元在所述电压低于所述下限电压时被配置为使得所述热可调谐滤波器移动到相邻的较高的自由光谱区的温度点，在所述电压高于所述上限电压时被配置为使得所述热可调谐滤波器移动到相邻的较低的自由光谱区的温度点。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
-初始化单元，其被设置用于在上电初始化期间，通过加热所述热可调谐滤波器提前扫描一个自由光谱区；记录所测得的温度和频率的映射关系；以及通过推算所测得的结果提前获得所述上限电压和所述下限电压。
7.一种光网络单元，其特征在于，所述光网络单元包括根据权利要求5至6中任一项所述的用于执行热可调谐滤波器的波长跳跃的装置。
8.根据权利要求7所述的光网络单元，其特征在于，所述光网络单元被设置用于向光线路终端发送开始消息并且移动到第一跳跃状态；等待来自所述光线路终端的响应于所述开始消息的确认消息；当接收到所述确认消息时移动到第二跳跃状态并且开始跳跃；以及在完成所述跳跃后向所述光线路终端发送结束消息并且移动到激活状态。
9.根据权利要求8所述的光网络单元，其特征在于，所述光网络单元在所述第二跳跃状态下被暂停通信。
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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 | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 201206 Shanghai, Pudong Jinqiao Ning Bridge Road, No. 388, No. Applicant after: Shanghai NOKIA Baer Limited by Share Ltd Address before: 201206 Shanghai, Pudong Jinqiao Ning Bridge Road, No. 388, No. Applicant before: Shanghai Alcatel-Lucent Co., Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |