CN105379158B - 时分和波分复用无源光网络的方法和光线路终端 - Google Patents

Abstract

一种时分和波分复用(TWDM)无源光网络(PON)中的光线路终端(OLT)。所述OLT包括第一光口、第二光口和处理器。所述第一光口用于通过光分配网络(ODN)耦合到多个光网络单元(ONUs)。所述第二光口用于通过所述ODN耦合到所述ONU。所述处理器耦合到所述第一光口和所述第二光口；所述处理器用于，当接收到指示所述第一光口经过一段时间之后的功率损耗大于第二光口的功率损耗的信息时，使得所述OLT做出反应，从而将功率大于分配给所述第二光口的第二波长的功率的第一波长分配给所述第一光口。

Description

时分和波分复用无源光网络的方法和光线路终端

相关交叉申请

这篇专利申请要求艾芬伯格·弗兰克·J提交的申请日为2013年5月16日、申请号为61/824,162、题目是“通过TWDM-PON启用统计光学设计”的美国专利申请的优先权。

相关技术域的声明

没有

相关附录

没有

背景技术

无源光网络(PON)是一个点对多点网络，其包括位于中心局(CO)的光线路终端(OLT)、位于用户侧的多个光网络单元(ONUs)和连接所述OLT和所述ONU的光分配网络(ODN)。PON也可包括位于OLT和ONU之间的远程节点(RNs)，例如，位于多个用户所在的道路的尽头。近年来，为增加带宽，已经部署了时分复用(TDM)PON和波分复用(WDM)PON。在TDMPON中，每个ONU可在每个可用波长上发送和接收数据，但这只能在专用的时间间隔实现。在WDM PON中，每个ONU可连续发送和接收数据，但这只能在专用的波长上实现。结合WDM与TDM的一种混合PON可支持更高容量，从而单个OLT即可为更多的用户服务，而且为每个用户都提供足够的带宽。在这样的时分和波分复用(TWDM)PON中，WDM PON可覆盖在TDM PON上面。换句话说，多个波长可复用在一起以共享单个馈线光纤，并且每个波长可通过TDM被多个用户共享。但是，TWDM PON具有设计和成本问题。

发明内容

一种实施例中，本发明包括一种用于设计TWDM PON的方法。所述TWDM PON包括OLT、多个ONU和多条光路，其中，所述多个ONU包括第一ONU和第二ONU，所述多条光路包括第一光路和第二光路，且每条光路都从所述OLT延伸至所述ONU中的一个ONU；所述OLT包括多个光口，其中，所述多个光口包括第一光口和第二光口。所述方法包括：根据统计设计功率预算程序设计所述PON，其中，所述统计设计功率预算程序将小于指定的部件最坏功率损耗分配给所述PON中的至少一个部件；将所述第一ONU分配给所述第一光口，其中，所述第一ONU位于所述第一光路上，所述第一光路的功率损耗小于光路的平均功率损耗，所述第一光口的功率损耗大于光口的平均功率损耗；将所述第二ONU分配给所述第二光口，其中，所述第二ONU位于所述第二光路上，所述第二光路的功率损耗大于光路的平均功率损耗，所述第二光口的功率损耗小于光口的平均功率损耗。

另一实施例中，本发明包括TWDM PON中的OLT。所述OLT包括第一光口、第二光口和处理器。所述第一光口用于通过ODN耦合到多个ONU。所述第二光口用于通过所述ODN耦合到所述ONU。所述处理器耦合到所述第一光口和第二光口；所述处理器用于，当接收到指示所述第一光口经过一段时间之后的功率损耗大于第二光口的功率损耗的信息时，使得所述OLT做出反应，从而将功率大于分配给所述第二光口的第二波长的功率的第一波长分配给所述第一光口。

另一实施例中，本发明公开了一种用于升级以前的根据最坏情况设计程序设计的时分和波分复用(TWDM)无源光网络(PON)的方法。所述方法包括根据统计设计功率预算程序重新设计所述PON，其中，所述统计设计功率预算程序将小于指定的现有部件的最坏功率损耗的功率损耗分配给所述PON中的至少一个现有部件。所述方法还包括增加至少一个附加ONU到所述PON，其中，分配给所述附加ONU的功率损耗小于或等于现有部件的最坏功率损耗与所分配给现有部件的功率损耗之差。

结合下面附图和权利要求的详细描述，更能清楚地理解上述以及其他特征。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现参考以下简单描述，并结合附图和详细的说明书，其中，相同图例编号代表相同部分。

图1为本发明实施例提供的TWDM PON的示意图；

图2为本发明实施例提供的TWDM PON的另一示意图；

图3A示出了本发明实施例提供的将功率损耗值低的部件与功率损耗值高的部件进行配对的技术；

图3B示出了本发明实施例提供的将功率损耗值低的部件与功率损耗值高的部件进行配对的另一技术；

图4为本发明实施例提供的用于设计TWDM PON的方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的网元的示意图。

具体实施方式

首先应理解的是，尽管下文提供了一个或多个实施例的示例性实现方式，但所述公开的系统和/或方法可通过任意数量的技术来实现，而不管这些技术是否当前已知或存在。本发明绝不应该受限于下文所描述的示例性实现方式、附图和技术，包括其中示出和描述的优选设计和实现方式，但在附带的权利要求的范围内及其等效内容的完整范围内，可进行修改。

本发明实施例使用统计设计程序来为正在设计或已经存在的TWDM PON中的部件分配功率损耗水平。本实施例通过将PON中功率损耗水平较高的部件与PON中功率损耗水平较低的部件进行配对，克服统计设计程序的缺点。

设计或重新设计PON过程中，最坏情况设计程序通常用于考虑PON中的部件如OLT、ONU、光纤光缆、分离器、耦合器以及类似PON部件的可能功率损耗水平。即，由于制造工序不同或其他原因，任何一类这些部件中的部件可能具有宽范围的功率损耗值。功率损耗值可能遵从正态分布曲线，其中，大量部件的功率损耗值接近曲线中心，较小量部件的功率损耗值在曲线的两端。这些部件的制造商可以公开部件的功率损耗的预计值范围，如平均值和最坏值。例如，分离器制造商可能声称其分离器的平均功率损耗为18分贝(dB)，最坏功率损耗为20dB。由于PON设计者可能不知道PON中任何独立部件的功率损耗的确切值，设计者可以给每个部件分配一个假定的功率损耗值。在最坏情况设计程序中，假定公开的最坏值是PON中每个部件的功率损耗的实际值。

可以将多个相连部件中的每一部件的单独功率损耗相加，得出所有部件的总功率损耗。如果某路径上相连部件的总功率损耗变得过大，由发送器发送的信号在该路径上可能衰减到该信号不能被接收器稳妥接收的程度。在设计PON时，可以优选地确保链路上的总功率损耗不超过这一水平，这可称为损耗预算或功率预算或链路预算。在设计PON时使用的最坏功率损耗值可以确保PON在其整个运行寿命中保持高可靠性，因为这种情况下不可能超过PON的损耗预算。

设计PON时，PON设计者可以计算链路上可以接受的最大功率损耗值，并可以将损耗预算设置为或低于该水平。设计者然后可以设计链路，使得链路中各部件的最坏功率损耗之和不超过所述损耗预算。随着时间推移，即使链路中部件的质量出现一些退化，确实可以做如下假设：部件的功率损耗永远不会超过各自的最坏值，从而总功率损耗绝不会超过所述损耗预算。

虽然使用最坏情况设计程序可以给PON带来极大的可靠性，但这一程序可能给分配给PON中的部件的功率损耗值带来大量不必要的误差。这种过度误差反过来会对链路中可包含的部件数量造成不必要的小限制。

统计设计程序代替最坏情况设计程序的使用可允许功率损耗值低于分配给PON中的部件的最坏功率损耗，从而可允许PON比在最坏情况设计程序中包含更多部件。在统计设计程序中，PON设计者可以假定PON中的部件的功率损耗都有它们公开的平均值，而非它们公开的最坏值。

例如，链路的损耗预算可能为20dB。如果链路中的所有部件的最坏功率损耗值都为5dB，则在最坏情况设计程序中，链路中只可包含4个部件。如果链路中的所有部件的平均功率损耗值为4dB，且使用了统计设计程序，则链路中可包含多达5个部件。又如，PON中ONU的损耗预算为20dB，且如果计划包括在PON中的每个ONU的最坏功率损耗为5dB，则在最坏情况设计程序中，PON中只可包含4个ONU。如果所述ONU中的每一个ONU的平均功率损耗值为4dB，则当使用统计设计程序时，PON中可以包含多达5个ONU。

一套部件的实际功率损耗值通常遵从正态分布，所以一部分这些值会高于或低于平均值。例如，偏离平均值两个标准差的范围包括97.7％的部件，偏离平均值三个标准差的范围包括99.8％的部件。由于一些部件的实际功率损耗值大于平均值，统计设计程序的使用可能导致超出链路的损耗预算。即，如果基于部件的平均功率损耗值计算链路中可包含的部件数量，且如果某些部件的实际功率损耗值大于平均值，链路的总功率损耗可能大于计算部件数量时使用的值，因此可能会超出损耗预算。由于在这样的场景下，PON的一部分可能出现故障，在PON的设计中通常不使用统计设计程序，而通常使用最坏情况设计程序。

本发明实施例公开了统计设计程序的优点，而没有提到缺点。更具体地，可以实现使用统计设计程序时，链路中的部件数量可能更多，同时超出损耗预算的可能性被消除或者大大降低。这样的结果可以通过如下步骤实现：将PON中功率损耗值大于平均值的部件与PON中功率损耗值小于平均值的部件连接。因此，配对部件的功率损耗之和接近平均值。由于功率损耗值大于平均值的多个部件不在同一路径上，路径或者链路上的所有部件的总功率损耗不可能超出损耗预算。

一个实施例中，将一个ONU分配给一个光口，使得与所述ONU相关联的功率损耗和与所述光口相关联的功率损耗之和在预定义的所述PON中ONU的平均功率损耗和所述PON中光口的平均功率损耗之和的范围内。将ONU分配给光口的操作可能会持续进行，直到与未分配的ONU相关联的功率损耗在预定义的所述PON中ONU的平均功率损耗的范围内，且与未分配的光口相关联的功率损耗在预定义的所述PON中光口的平均功率损耗的范围内。

在一些实施例中，这种部件配对可以包括端到端类型的连接，即将PON中某一路径上的功率损耗小于PON中路径的平均功率损耗的ONU分配给PON中某个OLT上的功率损耗大于PON中端口的平均功率损耗的端口。同样地，可以将PON中某一路径上的功率损耗大于PON中路径的平均功率损耗的ONU分配给OLT上的功率损耗小于PON中端口的平均功率损耗的端口。

在其他一些实施例中，可在OLT和ONU之间的路径上的部件之间进行这种高损耗与低损耗的连接。即，可将PON分成多个部分，将第一部分中功率损耗值大于平均值的部件与第二部分中功率损耗值小于平均值的部件进行配对和连接，反之亦然。

在一些实施例中，可以基于最好到最坏的原则进行这种部件配对，其中，第一套部件按最低功率损耗到最高功率损耗的顺序排列。可能与所述第一套部件连接的第二套部件按最高功率损耗到最低功率损耗的顺序排列。然后，所述第一套中的第一个部件可与所述第二套中的第一个部件进行配对，所述第一套中的第二个部件可与所述第二套中的第二个部件进行配对，依次类推。同样地，所述第一套中的最后一个部件可与所述第二套中的最后一个部件进行配对，所述第一套中的倒数第二个部件可与所述第二套中的倒数第二个部件进行配对，依次类推。

在其他一些实施例中，可以组为基础进行这种配对，而不是严格基于最好到最坏的原则。即，在所述第一套部件中，第一组可定义为功率损耗值小于预定义的阈值，第二组可定义为功率损耗值大于预定义的阈值。在与所述第一套部件连接的所述第二套部件中，第一组可定义为功率损耗值大于预定义的阈值，第二组可定义为功率损耗值小于预定义的阈值。然后，所述第一套部件的所述第一组中的任何部件可与所述第二套部件的所述第一组中的任何部件进行配对，所述第一套部件的所述第二组中的任何部件可与所述第二套部件的所述第二组中的任何部件进行配对。所有组的阈值可能相同或不同。阈值可以是偏离平均值几个标准差的某一值，或者可以通过其他某种方式确定。

无论是以最好到最坏为基础或是以组为基础进行部件配对，当剩余的未配对部件的功率损耗值在预定义的平均值范围内时，配对过程可以停止。即，配对过程可以将正态分布的一端的部件与正态分布的另一端的部件进行配对，使得配对部件的功率损耗之和接近正态分布的平均值。当配对过程进展到被认为处于最后的部件都已配对时，任何剩余的未配对部件将接近平均值，且可以连接到任何其他剩余的未配对部件。当部件的功率损耗为偏离平均值几个标准差，如3个标准差，或其他预定义的差值时，该部件可认为是处于最后。当部件的功率损耗在这种预定义的与平均值的差值范围内时，该部件可认为是接近平均值。

本发明实施例的配对过程利用了时分和波分复用PON(TWDM PONs)特有的特征。TWDM PON中的OLT有多个发送器和多个接收器，且每一个发送器或接收器都能在不同波长上运行。由于制造工序不同、刻意设计考虑或者其他因素，OLT可在不同波长上发送不同功率水平的信号。TWDM PON中至少有一些ONU能协调不同波长，通常每一个ONU都能够接收到OLT用于发送信号的波长上的信号。因此，可指派ONU去接收OLT正在用于发送信号的任何信道上的信号。

一种实施例中，OLT指派ONU基于ONU的功率损耗和OLT在不同波长上发送的信号的强度去接收特定波长上的信号。即，如果TWDM PON中ONU的功率损耗值大于TWDM PON中ONU的平均功率损耗，则OLT可指派所述ONU去接收某个波长上的信号，其中，所述波长的发送功率大于OLT用于发送信号的波长的平均功率。同样地，如果TWDM PON中ONU的功率损耗小于TWDM PON中ONU的平均功率损耗，则OLT可指派所述ONU去接收某个波长上的信号，其中，所述波长的发送功率小于OLT用于发送信号的波长的平均功率。这样，ONU中高于平均水平的功率损耗可用来自OLT的较强信号进行补偿，来自OLT的高于平均水平的信号强度在功率损耗低于平均水平的ONU上没有被浪费。

上述使用统计设计程序同时避免超出损耗预算的可能的技术可在几种不同场景中实现。这样的技术可允许设计者从设计过程的一开始就使用统计原则，从而设计出绿地或设计新颖的TWDM PON。PON中包括的部件数量比使用最坏情况设计程序中的部件数量要多。更具体地，当根据统计设计功率预算程序设计PON时，将功率损耗小于PON中光路的平均功率损耗的第一光路上的第一ONU分配给功率损耗大于PON中光口的平均功率损耗的第一光口，将功率损耗大于PON中光路的平均功率损耗的第二光路上的第二ONU分配给功率损耗小于PON中光口的平均功率损耗的第二光口。

在棕地或现有的TWDM PON中，OLT可接收指示OLT上的一个端口经过一段时间之后的功率损耗大于OLT上的另一个端口的功率损耗的信息。另外或可选地，OLT可接收指示到某个ONU的一条路径经过一段时间之后的功率损耗大于到另一个ONU的另一条路径的功率损耗的信息。在这种情况下，OLT可重新分配其正在用于发送信号的波长，使得功率高于平均水平的波长被分配给TWDM PON中退化较大的部分。另外或可选地，OLT可重新分配其正在用于发送信号的波长，使得功率大于第二波长的功率的波长被分配给TWDM PON中退化较大的部分。因此，所述TWDM PON中退化较大的部分的功率损耗可由该部分增加的功率进行补偿。

这样的技术也可用来升级棕地TWDM PON。现有的TWDM PON可能是使用最坏情况设计程序设计而成，因此可假设TWDM PON中的部件具有最坏功率损耗值。使用此处公开的技术，如果假设至少一部分部件的功率损耗值为或者接近平均值，可将附加部件加入TWDMPON，而且几乎不存在超出TWDM PON的损耗预算的可能性。换句话说，以前的根据最坏情况设计功率预算程序设计的TWDM PON可通过根据统计设计功率预算程序重新设计或者将至少一个附件部件加入PON进行升级，其中，所述统计设计功率预算程序将小于指定的现有部件的最坏功率损耗的功率损耗分配给所述PON中至少一个现有部件。分配给附加部件的功率损耗可以小于或等于现有部件的最坏功率损耗与所分配给现有部件的功率损耗之差。

PON协议或标准可包括异步传输模式PON(APON)、国际电信联盟(ITU)电信标准部(ITU-T)G.983标准定义的宽带PON(BPON)、ITU-T G.984标准定义的千兆PON(GPON)以及电气和电子工程师协会(IEEE)802.3ah标准定义的以太网PON(EPON)。目前，GPON和EPON已在全球范围内部署以提供宽带服务，并且可以提供高达每秒2.5千兆(Gb/s)的聚合带宽。为满足终端用户不断增加的带宽需求，拥有10Gb/s聚合带宽的下一代10千兆(10G)PON已经被标准化以用于大规模部署，下一代10千兆(10G)PON有时被称为XG-PON或10G EPON。除了10GPON，现已提出了未来几代的光接入技术，如波分复用PON(WDM PON)、时分和波分复用PON(TWDM PON)、正交频分复用(OFDM)PON和光码分复用(OCDM)PON等，并可能提供40Gb/s或更高的聚合带宽。

在这些技术中，TWDM PON已被全业务接入网(FSAN)选为未来接入网的主要宽带解决方案。ITU-T G.989标准对TWDM PON进行了描述，其全部内容通过引用仿佛再现在本申请中。

在TWDM PON中，光线路终端包括多个发送器(Tx)和多个接收器(Rx)，且每一个发送器或接收器都可以在不同波长上工作。在下行方向，光网络单元(ONU)使用滤光器为其Rx选择下行波长，在注册过程中，光网络单元的Tx在OLT分配的波长上发送上行数据。ONU中的滤光器和激光器是可调的，从而提高网络的灵活性。

这种TWDM PON系统可提供分束比为1:64、覆盖范围为40千米(km)的40Gb/s的聚合能力，从而满足运营商对未来宽带服务的需求。ITU-T发布的一系列关于TWDM PON的新标准可为未来的大规模部署创造条件。由于多波长和波长的可调谐性，TWDM PON使增强的网络功能在以前的几代纯TDM PON中不可用。TWDM PON系统可通过在OLT线路板上使用可调发送器来实现增量带宽升级和负载均衡。动态波长路由已经证明了TWDM PON的高效节能解决方案。

由于用户与运营商的需求，TWDM PON可能会面临紧张的链路功率预算。在这种情况下，链路功率预算可指发送器间的功率分配，从而保证足够的接收信号强度。由于带宽需求高的服务如高清电视(HDTV)、视频点播(VOD)和在线游戏等的增加，增加的带宽需求已使PON技术从如APON和BPON的兆位PON发展到如GPON和XG-PON的千兆位PON。增加的带宽需求可能要求OLT和ONU中有更大的接收功率，而且对链路功率预算带来压力。同时，为了通过合并CO和简化网络层次降低成本，运营商需要一个大于20km的扩展网络覆盖，以及较大的OLT到ONU的扇出比，其中该扇出比的范围为1:16到1:64甚至更小，这反过来可能会降低链路功率预算。

所公开的实施例可以包括统计设计或重新设计TWDM PON，优化网络设计，从而放宽功率预算要求。

图1为PON 100的示意图。所述PON 100可包括位于CO 140的OLT 110、位于用户侧的多个ONU 120，以及将OLT 110耦合到所述ONU 120的ODN 130。通过使下行波长和上行波长与所述OLT 110中的每个收发器105相关联从而出现多个波长，将这些波长组成单一光纤光缆185，并将所述多个波长通过远程节点(RNs)150分发到所述ONU 120的一个子集，所述PON 100可以提供WDM能力。所述PON 100可以为与OLT 110相关联的每个ONU 120的子集提供时分多址(TDMA)能力。

所述PON 100可以为不需要任何有源部件在所述OLT 110、RN 150和ONU 120间分发数据的通信网络。所述PON 100可以使用所述ODN 130中的无源光学部件在所述OLT 110、RN 150和ONU 120间分发数据。所述PON 100可以是下一代接入网(NGA)系统，如10Gb/s XG-PON，其可具有约10Gb/s的上行带宽和约2.5Gb/s的下行带宽。可选地，所述PON 100可以是任何基于以太网的网络，如IEEE802.3ah标准定义的EPON、IEEE802.3av标准定义的10GbEPON、APON、ITU-T G.983标准定义的BPON、ITU-T G.984标准定义的GPON、或任何其它合适的技术，其全部内容通过引用仿佛再现在本申请中。

所述CO 140可以是物理建筑，且可以包括为服务具有数据传输能力的地理区域而设计的服务器和其他骨干设备(未示出)。所述CO 140可包括多个收发器105和至少一个复用器/解复用器(MUX/DeMUX)160。所述MUX/DeMUX 160可以是任何合适的波长分离器/波长合并器，如阵列式波导光栅(AWG)。所述CO 140上的所述MUX/DeMUX 160可以将来自所述收发器105的各种波长组成单一线路送入所述RN 150。

所述OLT 110可以是用于与所述ONU 120和其他网络(未示出)进行通信的任何设备。具体地，所述OLT 110可用作其他网络和所述ONU 120之间的媒介。例如，所述OLT 110可以将从其他网络接收到的数据转发到所述ONU 120，也可将从所述ONU 120接收到的数据转发到其他网络。虽然所述OLT 110的具体配置随着PON 100类型的不同而变化，但在实施例中，OLT 110可包括一个发送器和一个接收器。当其他网络使用的网络协议如以太网或同步光网络(SONET)/同步数字体系(SDH)不同于PON 100中使用的PON协议，所述OLT 110可以包括转换器，所述转换器将所述网络协议转换成PON协议。所述OLT 110转换器也可将所述PON协议转换成所述网络协议。所述OLT 110通常可位于中心位置，如位于所述CO 140，但同样可位于其他位置。

所述ODN 130可以是一个数据分配系统，所述系统可包括光纤光缆185、耦合器、分离器、分配器和/或其他设备。一个实施例中，所述光纤光缆185、耦合器、分离器、分配器和/或其他设备可以是无源光部件。具体地，所述光纤光缆185、耦合器、分离器、分配器和/或其他设备可以是不需要任何功率的在所述OLT 110和所述ONU 120之间分发数据信号的部件。可选地，所述ODN 130可包括一个或多个有源部件，如光放大器和/或功分器190。如图1所示，所述ODN 130在分支配置中通常可从所述OLT 110延伸至所述ONU 120；可选地，也可以采用任何其它点对多点的方式来配置所述ODN 130。

所述RN 150是可选的，且可以是位于所述ODN 130内的提供放大、光信号分离/结合、局部反射、偏振旋转和/或WDM能力的任何部件。例如，所述RN 150可包括一个MUX/DeMUX160或可包括波长滤波器。与到所述CO 140的距离相比，所述RN 150更靠近所述ONU 120，例如，位于多个用户所在的道路的尽头，但所述RN 150也可位于所述ONU 120与所述CO 140之间的所述ODN 130中任意一点。

所述ONU 120可以是用于与所述OLT 110和客户或用户(未示出)进行通信的任何设备。具体地，所述ONU 120用作所述OLT 110与所述客户之间的媒介。例如，所述ONU 120可将从所述OLT 110接收到的数据转发到所述客户，也可将从所述客户接收到的数据通过所述RN 150转发到所述OLT 110。虽然所述ONU 120的具体配置随着PON 100类型的不同而变化，但ONU 120可包括用于发送光信号到所述OLT 110的光发送器170(如激光器)，以及用于接收来自所述OLT 110的光信号的光接收器180。另外，所述ONU 120可包括转换器，所述转换器为客户将光信号转换成电信号，如以太网或异步传输模式(ATM)协议中的信号。所述ONU 120也可包括第二发送器和/或接收器，其可以将电信号发送到用户设备和/或接收来自用户设备的电信号。在一些实施例中，由于所述ONU 120和光网络终端(ONTs)相似，因此这两个术语可在本文互换使用。所述ONU 120通常可位于所分配的位置，如所述用户侧，但同样可位于其他位置。

所述ODN 130可包括位于独立部件之间的几个光连接器和光纤接头。所述OLT110、所述ONU 120和所述ODN130之间也可以有光连接器。所述光纤光缆185、MUX/DeMUXs160、接头/连接器都可能造成链路上的插损(IL)和一定程度的波长相关损耗(WDL)。因此，所述OLT 110和所述ONU 120中的发送器可能需要发送足够光功率到网络，保证接收功率在接收器的敏感范围内。

与ONU侧相比，OLT侧的接收功率，即上行信号的功率，可能压力更大，因为在严格的成本控制和功耗的限制下要增加ONU激光器的发送功率非常难。

在PON的规划和设计中，无源光部件的IL和WDL，以及激光器的输出功率可能是链路功率预算规划要考虑关键参数。大多数部件的规格可能都会提供这些参数的最小值、标准值和最大值。为了使网络避免链路预算问题，最坏情况下的方法通常用于端到端的损耗计算。换句话说，可以假定所有无源部件的最大损耗和最小激光器输出功率。所述方法可以最小化需要重新设计已部署网络的概率，但所述方法可能保留大量余量，导致高成本的网络设备、网络部署和网络维护。

所公开的实施例可以提高绿地(即新型)网络或棕地(即传统)网络的性能。在大多数情况下(如大于99％的情况下)，链路预算需求都可以得到保证，合理的资源配置可以消除网络故障概率。对于绿地网络，所公开的方法还可以基于多端口到多端口损耗矩阵和一个或多个设计目标优化网络设计。一般而言，所述方法可以通过实际系统估计和资源分配优化减少传统设计中保留的过多链路预算余量。更具体地，所公开的技术可以在部件中使用损耗的统计分配，以生成更现实的设计，而不使用部件损耗的最坏规格数据。这样的PON设计可节省几分贝(dB)的功率预算。

由于部件的设计的性质、制造中缺陷和/或装配中的缺点，光学部件的IL可能在很大范围内变化。例如，多端口光学部件或子系统可以说明一定程度的损耗均匀度。通常，1:4和1:16的分离器的损耗均匀度分别为0.8dB和2.0dB。将这两种分离器相结合得到一个1:64的RN，则最坏情况下的端口到端口的损耗变化可以达到2.8dB。从所述RN到多个ONU的分配光纤的长度可以长达5km，且可能会导致1.3分贝或更多光纤损耗。另外，从OLT到ONU的网络中可能有多个光连接器和光纤熔接点。每个熔接点的IL可以在0.1dB到0.5dB之间变化。网络中平均有六个熔接点，损耗可能会在0.6dB到3dB之间变化。

光学部件的IL可以遵从具有平均值μ和标准差σ的正态分布。估计的插损值(μ+3*σ)可能涵盖所有可能情况的99.8％。但是，如式1所示，部件的最大损耗IL_max可能会更大。

IL_max＞μ+3*σ (1)

对于有N个级联光学部件的链路来说，总体链路损耗可能仍然遵从正态分布。由于所述部件相互独立，可以基于所述独立部件的分布计算链路损耗的平均值和标准差，如式2和式3所示。

其中，μ_iandσ_i是第i个部件的平均值和标准差。同样地，为了涵盖99.8％的情况，在计算链路损耗IL_link，99.8时可以考虑三西格玛分布，如式4所示。

其中，IL_i，99.8是第i个部件的插损值，其涵盖了所有情况的99.8％。

式4表明链路损耗IL_link，99.8小于部件损耗IL_i，99.8之和，从式1可以清楚地看出，统计方法中链路损耗明显小于部件最大损耗之和。以具有三个部件的链路为例，其插损的平均值和标准差列于表1。

表1一些PON部件的典型损耗数据

基于以上数据，基于所公开的统计方法计算的链路损耗涵盖了99.8％的情况，IL_link，99.8可能接近22到23dB，而最坏链路损耗为26dB。因此，由于0.2％的网络故障概率，链路功率预算可能提高约3到4dB。功率预算中的节省部分可以用在其他地方，如提高集成模块的收益和/或降低成本。在上述统计分析中，也使用了除99.8％之外的覆盖率。例如，对于97.7％的覆盖率，上述计算中可以使用2*σ实现更低的链路损耗等等。

上述统计设计中，计算插损时使用三倍的标准差可能会有0.2％的网络故障概率，或者使用两倍的标准差时可能会有2.3％的网络故障概率。一个实施例中，通过利用TWDMPON中网络媒体和设备的波长依赖性质来优化网络资源分配，可以消除这种概率。

TWDM PON可以使用MUX和DeMUX结合或分离多个波长。大多数MUX和DeMUX具有WDL。例如，8端口环状AWG可能引入约1.5dB的损耗均匀度，具有级联薄膜滤波器(TFF)的MUX/DeMUX可能具有更高的损耗均匀度，尤其当端口数高时。这一损耗均匀度导致一些波长比其他波长衰减得更多。

另外，TWDM PON终端部件可能表现出一定程度的性能变化，尤其当部件在不同波长上工作时。例如，ONU在其发送器中可能具有一个可调激光器，从而ONU可以在任何可用的波长上工作，或者可以通过调节其发送器的波长从一个OLT切换到另一个OLT。对于TWDMPON中的灵活带宽分配和功率节省的目的来说，这一特征非常重要。所述可调激光器是最有可能冷却的分布式反馈(DFB)激光器，其可为不同的波长在不同的芯片温度下工作，并相应地发出不同的输出功率。例如，当冷却的DFB激光器将其工作波长从1610.1纳米(nm)调到1607.5nm，检测可表明，输出功率增加约3.5dB，这可显著提高该信道的接收功率。

WDL和输出功率的不同可能是由于该部件设计的性质或部件操作的物理成分，所以趋势可以是系统性的，且可以不随部件或时间的不同而变化。在一些情况下，WDL的分布可在部件设计中进行控制，而不改变损耗分布。例如，在基于TFF的MUX/DeMUX中，可以通过调节独立滤波器的顺序来调节所述WDL的分布。一个实施例中，可以利用可调激光器的部件WDL和波长相关输出功率来提高系统性能。即，通过资源分配，可以消除与上述统计设计技术相关联的网络故障概率。特别地，为了使两部件的总体质量接近平均值，可将质量高的波长与质量低的链路进行配对，反之亦然。例如，因接收功率低而属于0.2％的故障情况的链路可以分配给具有较高功率和/或较低WDL的波长。

利用所公开的技术，可以将激光输出功率与工作波长以及ODN的WDL数据之间的关系整理并存储在查找表(LUT)中。当ONU被激活并开始注册到OLT时，所述OLT可以根据ONUID查看其LUT，并基于预定义的算法确定分配给所述ONU的波长。例如，算法可以将功率最高的波长分配给余量最低的ONU，以此类推，直到该波长的容量达到极限。

在绿地网络中，ODN到终端设备的一切都尚未确定，可以通过降低IL分布的标准差来优化网络设计，从而进一步放宽功率预算和降低网络故障概率。

一个实施例中，可将PON分成s个部分进行处理。例如，图2中的PON被OLT 110处的第一分隔点210，RN(DeMUX/分离器级之间)处的第二分隔点220，以及RN和分布光纤之间的第三分隔点230分成4个部分。一般规则可能是对网络进行分割，使每个部分具有多个输入端口和输出端口。每一部分的IL可以从设备规格表或通过测量获得，并且可以从每一部分的任一输入端口到任一输出端口来获得IL的s个矩阵，如下面所示的矩阵。

在上面的矩阵中，元素IL_k，i，j可以代表第k部分中从输入端口i到输出端口j的插损。每行可包括该部分中从一个输入端口到所有输出端口的损耗数据，同样地，每列可包括从所有输入端口到一个输出端口的损耗数据。在IL矩阵中，基于预设的设计目标，第k+1部分的输入端口可与第k部分的输出端口进行配对。所述目标可随设计的不同而变化。

第一个目标可能是在一个部分的每个输出端口仅可以连接到下一部分的一个输入端口的约束下，最小化端到端损耗分布的标准差。通过将一个部分中的高损耗路径连接到另一部分中的低损耗路径使所有端到端链路的总体损耗可以接近彼此，这一目标可以实现具有小损耗差距的网络设计方案。换句话说，端到端损耗IL_e2e可能接近端到端损耗的最大值和最小值的平均值，如式5所示。

与只使用最大损耗的传统方式相比，这一技术可以提高约(IL_max，e2e-IL_min，e2e)/2的功率预算，其中(IL_max，e2e-IL_min，e2e)/2可以在几分贝范围内。

第二个目标可能是对用户进行区别对待，具体地，给高级用户提供具有几分贝损耗余量的链路，而对其他用户只是尽力而为。这种情况下，最初几个链路建立后，剩余链路可以按照上述相同的方式进行创建。

图3A示出了使用最好到最坏程序将功率损耗值低的部件与功率损耗值高的部件进行配对的技术。本实施例中，TWDM PON中第一套部件310从功率损耗最少的部件311到功率损耗最多的部件317进行排列。TWDM PON中第二套部件320从功率损耗最多的部件321到功率损耗最少的部件327进行排列。所述部件可以为OLT、ONU、光纤光缆、分离器、耦合器、或其他类似的PON部件。虽然每套显示了七个部件，但也可以是其它数量的部件。一个实施例中，所述第一套310中功率损耗最少的部件311与所述第二套320中功率损耗最多的部件321在TWDM PON中进行配对连接；所述第一套310中的功率损耗第二少的部件312与所述第二套320中功率损耗第二多的部件322在TWDM PON中进行配对连接。同样地，所述第一套310中功率损耗最多的部件317与所述第二套320中功率损耗最少的部件327在TWDM PON中进行配对连接；所述第一套310中的功率损耗第二多的部件316与所述第二套320中功率损耗第二少的部件326在TWDM PON中进行配对连接。

在本例中，假设这四组配对完成后，剩余部件的功率损耗值足够接近平均值，则不需要再进行这样的配对。因此，所述第一套310中第一中间部件组332中的任何部件可与所述第二套320中第二中间部件组334中的任何部件在TWDM PON中进行配对连接。在其他一些实施例中，可以进行其他数量的最好到最坏类型的配对，因此，所述第一中间组332和所述第二中间组334可包含其它数量的部件。

图3B示出了使用分组程序将功率损耗值低的部件与功率损耗值高的部件进行配对的技术。图3A中用于两套部件的排序和其他参数可同样适用于图3B。但在本例中，所述第一套310内某组中的任何部件可与所述第二套320内相应组中的任何部件进行配对，而不是将部件进行严格的一一配对。这种情况下，所述第一套310中功率损耗最少的两个部件311和312组成第一组342；所述第一套310中功率损耗最多的两个部件316和317组成第二组352；剩余部件313、314和315组成第三组362。同样地，所述第二套320中功率损耗最多的两个部件321和322组成第一组344；所述第二套320中功率损耗最少的两个部件326和327组成第二组354；剩余部件323、324和325组成第三组364。一个实施例中，所述第一套310中所述第一组342中的任何部件可与所述第二套320中所述第一组344中的任何部件进行配对；所述第一套310中所述第二组352中的任何部件可与所述第二套320中所述第二组354中的任何部件进行配对；所述第一套310中所述第三组362中的任何部件可与所述第二套320中所述第三组364中的任何部件进行配对。

图4示出了用于设计TWDM PON的方法400的实施例。在块410中，根据统计设计功率预算程序设计PON。所述统计设计功率预算程序将小于指定的部件最坏功率损耗的功率损耗分配给所述PON中至少一个部件。在块420中，将第一ONU分配给第一光口。所述第一ONU位于功率损耗小于所述PON中光路的平均功率损耗的第一光路上。所述第一光口的功率损耗大于所述PON中光口的平均功率损耗。在块430中，将第二ONU分配给第二光口。所述第二ONU位于功率损耗大于光路的平均功率损耗的第二光路上。所述第二光口的功率损耗小于光口的平均功率损耗。

简而言之，所公开的技术可用于通过使用部件的IL规格分布放宽接收功率的要求。为了减小或消除设计中较小的网络故障概率，在网络规划和操作中可使用波长相关的参数如WDL和不同波长上发送器的功率变化将好信道分配给差链路，或将差信道分配给好链路。对于绿地ODN设计，可以使用部分配对方法优化网络连接，以满足不同的设计目标，降低网络的IL分布的标准差，从而进一步提高网络链路预算。

所公开的技术解决了PON中紧张的链路功率预算问题。所述预算限制了网络的覆盖范围、输出端数(即，可以支持的用户数量)以及网络能支持的数据速率。所公开的技术可通过两个方面的新颖网络设计方式提高链路功率预算。第一方面可以为基于部件的分布统计数据估计链路预算，并在TWDM PON的波长/端口的分配中利用波长相关的部件特征来消除较小的网络故障概率。第二方面可以为通过分析多个网络部分的IL矩阵优化ODN的设计，并通过局部路径配对实现低标准差的链接损耗分布。

所公开的技术可基于独立部件统计数据计算链路损耗分布。所述技术可根据平均损耗和标准差估计出链路预算，并通过优化资源分配消除较小的网络故障概率。现有方法通过估计链路预算来设计ODN，其中所述链路预算是基于部件的最坏规格(即，取所有部件的最大损耗之总和作为链路损耗)估计出来的。所公开的技术可以通过去除现有方法保留的过多功率预算余量放宽链路功率预算要求。功率预算中节省的部分可用于改善整个网络，或可用于增加集成模块的收益，从而降低成本。

图5为一实施例中PON内网元(NE)1300的示意图。所述NE 1300可适用于实现此处公开的一个或多个系统、方法和方案实施例。所述NE 1300可用于通过多模光纤发送和/或接收基于TWDM的传输。所述NE 1300可在单个节点中实现，或NE 1300的功能可以在多个节点中实现。本领域的技术人员可以理解的是，术语NE包括宽范围的设备，其中的NE 1300仅是一个例子。提出NE 1300只是为了方便描述，但并不旨在以任何方式将本发明应用限制为特定的网元实施例或特定的某种网元实施例。本发明中描述的至少一些特征和方法可以在一个网络装置或组件中实现，如NE 1300。例如，本发明中的特征/方法可以通过硬件、固件和/或硬件上安装并运行的软件来实现。

如图所示，所述NE 1300可包括收发器(Tx/Rx)1310，其可以为发送器、接收器、或两者的结合。一个Tx/Rx 1310可耦合到多个网口1320(如SONET/SDH或以太网接口)，以发送和/或接收来自骨干或供应商网络的帧。一个Tx/Rx 1310也可耦合到多个PON端口1350(例如，就OLT来说，接口耦合到ONU)，以发送和/或接收来自其他节点的帧。处理器1330可耦合到所述Tx/Rx 1310，以处理所述帧和/或确定将所述帧发送给哪个节点。所述处理器1330可包括一个或多个多核处理器和/或存储器1332，其中所述存储器1332可以用作数据存储区和缓冲区等。所述处理器1330可实现为通用处理器，或者可以是一个或多个特定应用的集成电路(ASICs)和/或数字信号处理器(DSPs)的一部分。所述处理器1330可包括TWDM模块1334，其中所述TWDM模块1334可实现此处讨论的方法。在可选的实施例中，所述TWDM模块1334可实现为存储在所述存储器1332中的指令，其可以由所述处理器1330来执行，或者一部分在所述处理器1330中实现而另一部分在所述存储器1332中实现。在另一可选的实施例中，在所述TWDM模块1334可在不同网元上实现。下行端口1320和/或上行端口1350可包括电子和/或光发送和/或接收部件。

应当理解的是，通过编程和/或加载可执行指令到所述NE 1300中，所述处理器1330、TWDM模块1334、Tx/Rx 1310、存储器1332、下行端口1320和/或上行端口1350中的至少一个会被改变，将所述NE 1300的一部分转换为具有本发明所公开的新颖功能的特定机器或装置。对于电子工程和软件工程技术至关重要的是，通过将可执行软件加载到计算机中得以实现的功能能够按照公认的设计规则转换为硬件实施。在软件或是硬件中实施某个概念的决策通常取决于对设计的稳定性和待生产单元的数量的考虑，而并非对任何涉及到将软件领域变换为硬件领域的问题的考虑。一般而言，经常变化的设计可能更适合在软件中实施，因为重编硬件实施方式要比重编软件设计昂贵得多。一般而言，稳定性好且大批量生产的设计可能更适合在硬件中实施，例如在ASIC中实施，因为大批量生产运行使得硬件实施比软件实施更低廉。通常，设计以软件形式进行开发和测试，之后根据公认的设计规则转变为用硬件来控制软件指令的专用集成电路中等效的硬件实施。按照相同的方式，新型ASIC控制的机器即为一种特定机器或装置，同样地，已编程和/或加载可执行指令的计算机也可被视为一种特定的机器或装置。

It should be understood that any processing of the present disclosuremay be implemented by causing a processor(e.g.,a general purpose centralprocessing unit(CPU)inside a computer system)in a computer system(e.g.,an OLTor an ONU)to execute a computer program.应当理解，本发明的任何处理过程可通过使计算机系统(例如，OLT或ONU)中的处理器(例如，计算机系统内部的通用中央处理器(CPU)执行计算机程序得以实现。在这种情况下，可将计算机程序产品提供给采用任何类型的非暂时性计算机可读介质的计算机或移动装置。计算机程序产品可存储在计算机或网络设备的非暂时性计算机可读介质中。非暂时性计算机可读介质包括任何类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁性存储介质(如软盘、磁带、硬盘驱动器等)、光磁性存储介质(如磁光盘)、只读光盘(CD-ROM)、可录光盘(CD-R)，可重写光盘(CD-R/W)、数字多功能光盘(DVD)、蓝光(注册商标)光盘(BD)和半导体存储器(如掩模ROM、可编程ROM(PROM)、可擦PROM、闪存ROM和随机存取存储器(RAM))。还可将计算机程序产品提供给采用任何类型的非暂时性计算机可读介质的计算机或网络设备。非暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。非暂时性计算机可读介质可通过有线通信链路(例如，电线或光纤)或无线通信线路为计算机提供程序。本发明公开了至少一项实施例，而且所属领域的一般技术人员对实施例和/或实施例的特征做出的变化、结合和/或修改均在本发明的范围内。通过结合、整合和/或忽略各项实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明的范围内。在明确说明数字范围或限制的情况下，此类表达范围或限制应被理解成包括在明确说明的范围或限制内具有相同大小的迭代范围或限制(例如，从约为1到约为10包括2、3、4等；高于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如，只要公开具有下限Rl和上限Ru的数字范围，则明确公开了此范围内的任何数字。具体而言，在所述范围内的以下数字是明确公开的：R＝R1+k*(Ru–R1)，其中k为从1％到100％范围内以1％递增的变量，即，k为1％、2％、3％、4％、5％……50％、51％、52％……95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，由上文所定义的两个数字R定义的任何数字范围也是明确公开的。除非另有说明，否则使用术语“约”是指随后数字的±10％。相对于权利要求的任一元素使用术语“选择性地”意味着所述元素是需要的，或者所述元素是不需要的，两种替代方案均在所述权利要求的范围内。使用如“包括”、“包含”和“具有”等较广术语应被理解为提供对如“由……组成”、“基本上由……组成”以及“大体上由……组成”等较窄术语的支持。因此，保护范围不受上文所陈述的说明限制，而是由所附权利要求书界定，所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。每一和每条权利要求作为进一步揭示内容并入说明书中，且所附权利要求书是本发明的实施例。对所述揭示内容中的参考进行的论述并非承认其为现有技术，尤其是具有在本申请案的在先申请优先权日期之后的公开日期的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以引用的方式并入本文本中，其提供补充本发明的示例性、程序性或其它细节。

虽然本发明中已提供若干实施例，但可以理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其他特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中结合或合并，或者一些特征可以省略或不实施。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行结合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦合或通信。其他变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离本文精神和所公开的范围的情况下确定。

Claims (19)

1.一种用于设计时分和波分复用(TWDM)无源光网络(PON)的方法，其特征在于，包括光线路终端(OLT)、多个光网络单元(ONUs)和多条光路，其中，所述多个光网络单元包括第一ONU和第二ONU，所述多条光路包括第一光路和第二光路，且每条光路都从所述OLT延伸至所述ONU中的一个ONU；所述OLT包括多个光口，其中，所述多个光口包括第一光口和第二光口；所述方法包括：

根据统计设计功率预算程序设计所述PON，其中，所述统计设计功率预算程序将小于指定的最坏功率损耗的功率损耗分配给所述PON中的至少一个部件；

将所述第一ONU分配给所述第一光口，其中，所述第一ONU位于所述第一光路上，所述第一光路的功率损耗小于光路的平均功率损耗，所述第一光口的功率损耗大于光口的平均功率损耗；

将所述第二ONU分配给所述第二光口，其中，所述第二ONU位于所述第二光路上，所述第二光路的功率损耗大于光路的平均功率损耗，所述第二光口的功率损耗小于光口的平均功率损耗。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述ONU中的一个ONU分配给所述光口中的一个光口，使得与所述ONU中的一个ONU相关联的功率损耗和与所述光口中的一个光口相关联的功率损耗之和在预定义的所述ONU的平均功率损耗和所述光口的平均功率损耗之和的范围内。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，持续将至少一个可用的ONU分配给可用性最差的光口，直到与未分配的ONU相关联的功率损耗在预定义的所述多个ONU的平均功率损耗的范围内，且与未分配的光口相关联的功率损耗在预定义的所述多个光口的平均功率损耗的范围内。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将功率损耗最低的ONU分配给功率损耗最高的光口，将功率损耗最高的ONU分配给功率损耗最低的光口。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将定义的功率损耗低的一组ONU中的任何一个ONU分配给定义的功率损耗高的一组光口中的任何一个光口，并将定义的功率损耗高的一组ONU中的任何一个ONU分配给定义的功率损耗低的一组光口中的任何一个光口。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将波长分配给所述ONU，使得功率大于所述PON中波长的平均功率的波长分配给功率损耗大于所述PON中ONU的平均功率损耗的ONU中的一个ONU，并使得功率小于所述PON中波长的平均功率的波长分配给功率损耗小于所述PON中ONU的平均功率损耗的ONU中的一个ONU。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述PON分成多个部分；

将功率损耗大于所述PON的第一部分中的光路的平均功率损耗的光路连接到功率损耗小于所述PON的第二部分中的光路的平均功率损耗的光路。

8.一种时分和波分复用(TWDM)无源光网络(PON)中的光线路终端(OLT)，所述OLT包括：

第一光口，用于通过光分配网络(ODN)耦合到多个光网络单元(ONUs)；

第二光口，用于通过所述ODN耦合到所述ONU；

耦合到所述第一光口和第二光口的处理器，所述处理器用于，当接收到指示所述第一光口经过一段时间之后的功率损耗大于第二光口的功率损耗的信息时，使得所述OLT做出反应，从而将功率大于分配给所述第二光口的第二波长的功率的第一波长分配给所述第一光口；

其中，所述PON已根据统计设计功率预算程序设计，其中，所述统计设计功率预算程序将小于指定的部件最坏功率损耗分配给所述PON中的至少一个部件；所述第一光口的功率损耗大于所述PON中光口的平均功率损耗；所述第一光口已分配给第一光路上的第一ONU，其中，所述第一光路的功率损耗小于所述PON中光路的平均功率损耗；所述第二光口的功率损耗小于所述PON中光口的平均功率损耗；所述第二光口已分配给第二光路上的第二ONU，其中，所述第二光路的功率损耗大于所述PON中光路的平均功率损耗。

9.根据权利要求8所述的OLT，其特征在于，将所述ONU中的一个ONU分配给所述光口中的一个光口，使得与所述ONU中的一个ONU相关联的功率损耗和与所述光口中的一个光口相关联的功率损耗之和在预定义的所述ONU的平均功率损耗和所述光口的平均功率损耗之和的范围内。

10.根据权利要求9所述的OLT，其特征在于，持续将ONU分配给光口，直到与未分配的ONU相关联的功率损耗在预定义的所述PON中ONU的平均功率损耗的范围内，且与未分配的光口相关联的功率损耗在预定义的所述PON中光口的平均功率损耗的范围内。

11.根据权利要求8所述的OLT，其特征在于，将功率损耗最低的ONU分配给功率损耗最高的光口，将功率损耗最高的ONU分配给功率损耗最低的光口。

12.根据权利要求8所述的OLT，其特征在于，将定义的功率损耗低的一组ONU中的任何一个ONU分配给定义的功率损耗高的一组光口中的任何一个光口，并将定义的功率损耗高的一组ONU中的任何一个ONU分配给定义的功率损耗低的一组光口中的任何一个光口。

13.根据权利要求8所述的OLT，其特征在于，所述PON被分成多个部分，将功率损耗大于所述PON的第一部分中的光路的平均功率损耗的光路连接到功率损耗小于所述PON的第二部分中的光路的平均功率损耗的光路。

14.一种用于升级以前的根据最坏情况设计功率预算程序设计的时分和波分复用(TWDM)无源光网络(PON)的方法，所述方法包括：

根据统计设计功率预算程序重新设计所述PON，其中，所述统计设计功率预算程序将小于指定的现有部件的最坏功率损耗的功率损耗分配给所述PON中的至少一个现有部件；

增加至少一个附加ONU到所述PON，其中，分配给所述附加ONU的功率损耗小于或等于现有部件的最坏功率损耗与所分配给现有部件的功率损耗之差。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，重新设计所述PON包括将一个ONU分配给一个光口，使得与所述ONU相关联的功率损耗和与所述光口相关联的功率损耗之和在预定义的所述PON中ONU的平均功率损耗和所述PON中光口的平均功率损耗之和的范围内。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，重新设计所述PON还包括持续将ONU分配给光口，直到与未分配的ONU相关联的功率损耗在预定义的所述PON中ONU的平均功率损耗的范围内，且与未分配的光口相关联的功率损耗在预定义的所述PON中光口的平均功率损耗的范围内。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，重新设计所述PON还包括将定义的功率损耗低的一组ONU中的任何一个ONU分配给定义的功率损耗高的一组光口中的任何一个光口，并将定义的功率损耗高的一组ONU中的任何一个ONU分配给定义的功率损耗低的一组光口中的任何一个光口。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，重新设计所述PON还包括将波长分配给ONU，使得功率大于所述PON中波长的平均功率的波长分配给功率损耗大于所述PON中ONU的平均功率损耗的ONU中的一个ONU，并使得功率小于所述PON中波长的平均功率的波长分配给功率损耗小于所述PON中ONU的平均功率损耗的ONU中的一个ONU。

19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，重新设计所述PON还包括：

将所述PON分成多个部分；

将功率损耗大于所述PON的第一部分中的光路的平均功率损耗的光路连接到功率损耗小于所述PON的第二部分中的光路的平均功率损耗的光路。