CN105471542A - 基于可调谐波长变换器twdmpon上行方案和波长共享方法 - Google Patents

基于可调谐波长变换器twdmpon上行方案和波长共享方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于可调谐波长变换器TWDMPON上行方案和波长共享方法，包括可调谐波长变换器、可调谐光滤波器以及环形器。本发明利用可调谐波长变换器将上行时分复用的波长信号统一转换为与TWDM-PON系统兼容的波长信号，保证了TWDM-PON系统与传统ONU(光网络单元)设备的无缝兼容，解决了突发ONU的波长漂移问题，并能有效的降低ONU的铺设成本。

Description

基于可调谐波长变换器TWDMPON上行方案和波长共享方法
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体地，涉及光通信领域TWDM-PON系统中上行信号的传输方案。
背景技术
基于时分和波分复用的无源光接入网(TWDM-PON)将是通信行业在NG-PON2即下一代光纤接入的技术选择，并且全业务接入组织FSAN和国际通信联盟ITU正在完成对TWDM-PON的标准化。对NG-PON2的一大关键需求是如何保留运营商已有的PON投资，并允许他们利用原有的那些昂贵的网络单元实现与现有网络元器件和终端设备的最大兼容性。所以，TWDM-PON能否被平滑和循序渐进的引入现有FTTX光纤网络中决定着通信网络建设的成本费用。传统FTTX中光网络单元(ONU)发射机的波长与TWDM-PON中规定的波长范围是不同的。在GPON、EPON中上行波长在1310nm附近，下行波长在1490nm附近，而TWDM-PON中所划分的上行波长在1530nm附近，下行波长在1600nm附近。
为解决传统接入网与TWDM-PON的兼容问题，最常用的一种方式是两种接入网的波长都存在于TWDM-PON光分配网络中，华为公司N.Cheng等学者于2014年在美国光学学会(OSA)的OpticsExpress杂志上曾经做过相关介绍。而在本发明中我们提出利用可调谐波长激光器将传统接入网中ONU的波长转换为与TWDM-PON系统兼容的波长信号。
在TWDM-PON系统中，无色ONU的研发至关重要，而无色ONU的关键在于光收发机具有波长可调谐能力以选择最合适的波长信道，波长可调收发器是一种全新的技术，其实现复杂度大、成本高，尤其是在成本较为敏感的ONU中，可调谐收发器的成本是比较严峻的问题。此外由于在TWDM-PON系统中，上行信号是以时分复用的方式，上行发射机是突发发射的，而突发发射的初始阶段，激光器会因为电流或者温度的突然变化而产生波长漂移，然而，这种波长漂移现象在多波长复用的系统中会引起相邻信道之间信号的串扰，是不允许存在的。对于此类波长漂移现象，许多研究机构进行了大量的研究，D.vanVeen等学者在2014年的OFC会议上对突发发射波长漂移的问题进行了研究，并提出了一些解决方案，伦敦大学学院的B.Cao等学者提出了一种新型的长距离接入网系统，该系统利用可调谐波长变换器将接入网与波分复用的城域网连接，解决了波长漂移以及接入网和城域网互连的问题。
此外，由于TWDM-PON系统具有大容量广覆盖的特征，这就需要波长资源能够被灵活的调度，华为公司的F.Effenberger等学者在2012年的Globecomm会议上对波长共享以及调度进行了报道，并且该公司的N.Cheng等人在2014年OpticsExpress杂志上发表“FlexibleTWDMPONsystemwithpluggableopticaltransceivermodules”，该论文中，作者提出了一种基于可插拔光收发模块的灵活的TWDM-PON系统，为了实现网络中的负载均衡，作者提出了一种新的灵活的TWDM-PON结构。上海交大的H.Yang等学者在OSA的OpticsExpress杂志上也对波长资源共享策略进行了分析。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于可调谐波长变换器TWDMPON上行方案和波长共享方法。
根据本发明提供的一种基于可调谐波长变换器TWDMPON上行方案和波长共享方法，包括远端节点、第二分路合路器，第二分路合路器连接多个远端节点；其中，所述远端节点包括：第一分路合路器、第一环形器、可调谐光滤波器、可调谐光波长变换器、第二环行器；
在每个远端节点中，第一分路合路器、第一环形器、可调谐光滤波器、第二环行器依次连接，可调谐光波长变换器分别连接第一环形器、第二环行器。
优选地，所述第一分路合路器，用于将接收自多个光网络单元的上行时分复用的波长信号合路后发送给第一环行器，并用于将接收自第一环行器的下行时分复用的波长信号分路后分别发送给多个光网络单元；
所述第一环形器，用于分离下行时分复用的波长信号与上行时分复用的波长信号，将接收自可调谐光滤波器的下行时分复用的波长信号发送给第一分路合路器，将接收自第一分路合路器的上行时分复用的波长信号发送给可调谐光波长变换器；
所述可调谐光滤波器，用于选择下行时分复用的波长信号的波长，将下行时分复用的波长信号发送至第二环形器；所述可调谐光滤波器，还用于对接收自第二环行器的下行信号进行波长选择；
所述可调谐光波长变换器，用于将接收自第一环形器的上行时分复用的波长信号统一转换为与TWDM-PON系统兼容的波长信号，将该兼容的波长信号发送给第二环形器；可调谐光波长变换器用于解决传统接入网与TWDM-PON无缝兼容问题以及上行突发发射波长信号的波长漂移问题；
所述第二环行器，用于分离下行时分复用的波长信号与上行时分复用的波长信号，将接收自第二分路合路器的下行时分复用的波长信号发送给可调谐光滤波器，将接收自可调谐光波长变换器的上行时分复用的波长信号发送给第二分路合路器；
所述第二分路合路器，用于将接收自多个第二环行器的上行时分复用的波长信号合路后发送给光线路终端，将接收自光线路终端的下行时分复用的波长信号分路后分别发送给多个第二环行器。
优选地，各个远端节点通过可调谐波长变换器变换得到相同的波长以实现上行波长的共享。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明利用可调谐光波长变换器将上行时分复用的波长信号统一转换为与TWDM-PON系统兼容的波长信号，在解决传统接入网与TWDM-PON无缝兼容问题的同时，也解决了上行突发发射波长信号的波长漂移问题。并且，由于该可调谐光波长变换器具有波长可调谐性，多个可调谐光波长变换器可以共享同一个波长。所述波长漂移，是指由于光网络单元ONU的突发发射特性所引起的波长漂移，而这种漂移的波长在送入可调谐波长变换器后统一转换为平稳的、没有漂移的波长信号。所述波长共享机制，是指系统中各个远端节点通过可调谐波长变换器变换得到的波长，互相之间既可以是相同的也可以是不同的。当远端节点的波长相同时，就实现了上行波长的共享。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为基于可调谐波长变换器的TWDM-PON系统上行信号传输方案的基本框图。
图2为本发明所述方案的上行波长变换图。
图中：
1-第一分路合路器
2-第一环形器
3-第二环形器
4-第二分路合路器
λ1、λ3分别表示连接不同远端节点的光网络单元的上行波长；
Δλ、Δμ分别表示由于电流、温度变化引起的光网络单元的漂移波长；
λ2、λ4分别表示上行波长λ1、λ3经过不同远端节点转后之后的波长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提出了一种新的TWDMPON的上行传输方案。在传统的上行传输中，可调谐激光器在ONU端，但是这种传统方案存在以下问题：
(1)ONU成本高，可调谐激光器的使用在成本敏感的用户端会增加系统成本。
(2)突发信号的波长漂移。
在本发明中由于将多个ONU的时分复用的波长信号统一通过我本发明中的远端节点转换为与TWDMPON兼容的波长，使得ONU上的发射机本身可以不具备波长调谐功能，并且多个ONU来共同承担远端节点的成本，这降低了ONU的成本。并且也解决了突发发射波长漂移问题。同时，由于TWDMPON系统的广覆盖特性，系统一般为多级分光结构，远端节点可以放置于某一级的分光节点中，使得该方案具备一定实用性。
根据本发明提供的一种基于可调谐波长变换器TWDMPON上行方案和波长共享方法，包括远端节点、第二分路合路器，第二分路合路器连接多个远端节点；其中，所述远端节点包括：第一分路合路器、第一环形器、可调谐光滤波器、可调谐光波长变换器、第二环行器；在每个远端节点中，第一分路合路器、第一环形器、可调谐光滤波器、第二环行器依次连接，可调谐光波长变换器分别连接第一环形器、第二环行器。
所述第一分路合路器，用于将接收自多个光网络单元的上行时分复用的波长信号合路后发送给第一环行器，并用于将接收自第一环行器的下行时分复用的波长信号分路后分别发送给多个光网络单元；
所述第一环形器，用于分离下行时分复用的波长信号与上行时分复用的波长信号，将接收自可调谐光滤波器的下行时分复用的波长信号发送给第一分路合路器，将接收自第一分路合路器的上行时分复用的波长信号发送给可调谐光波长变换器；
所述可调谐光滤波器，用于选择下行时分复用的波长信号的波长，将下行时分复用的波长信号发送至第二环形器；所述可调谐光滤波器，还用于对接收自第二环行器的下行信号进行波长选择；
所述可调谐光波长变换器，用于将接收自第一环形器的上行时分复用的波长信号统一转换为与TWDM-PON系统兼容的波长信号，将该兼容的波长信号发送给第二环形器；可调谐光波长变换器用于解决传统接入网与TWDM-PON无缝兼容问题以及上行突发发射波长信号的波长漂移问题；
所述第二环行器，用于分离下行时分复用的波长信号与上行时分复用的波长信号，将接收自第二分路合路器的下行时分复用的波长信号发送给可调谐光滤波器，将接收自可调谐光波长变换器的上行时分复用的波长信号发送给第二分路合路器；
所述第二分路合路器，用于将接收自多个第二环行器的上行时分复用的波长信号合路后发送给光线路终端，将接收自光线路终端的下行时分复用的波长信号分路后分别发送给多个第二环行器。
各个远端节点通过可调谐波长变换器变换得到相同的波长以实现上行波长的共享。
更为具体地，在TWDM-PON的部署中，如图1所示，将多个光网络单元ONU通过第一分路合路器汇集到远端节点。
光网络单元ONU的上行波长首先通过第一环形器进入可调谐光波长变换器，由于各个光网络单元ONU之间是时分复用的光信号，通过可调谐光波长变换器便可以将各个光网络单元ONU的光信号统一转换为与TWDM-PON兼容的光波长信号。转换后的光波长信号通过第二环行器继续上行传输。
为实现光网络单元ONU设备的兼容性，这里的ONU的类型，既可以是传统EPON、GPON的ONU，也可以是下一代光接入网中的ONU。
另外，这里的可调谐光波长变换器可以有多种形式，可以是光电光转换，可以是基于半导体光放大器，等等。
如图2所示，由于光网络单元ONU的突发发射特性，ONU的发射波长会发生漂移，在经过本发明所设计的远端节点之后统一转换为与TWDM-PON系统所兼容的波长，即图2所示的λ2与λ4。
对于发明内容中所提到的波长共享特性，是指：如图2所示，λ2与λ4既可以是相同的波长，也可以是不同的波长。当接入网网络负载较重时，λ2与λ4可以选择不同的波长，来增大网络带宽；当接入网网络负载较轻时，λ2与λ4可以选择相同的波长，来实现波长共享。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (3)

1.一种基于可调谐波长变换器TWDMPON上行方案和波长共享方法，其特征在于，包括远端节点、第二分路合路器，第二分路合路器连接多个远端节点；其中，所述远端节点包括：第一分路合路器、第一环形器、可调谐光滤波器、可调谐光波长变换器、第二环行器；
在每个远端节点中，第一分路合路器、第一环形器、可调谐光滤波器、第二环行器依次连接，可调谐光波长变换器分别连接第一环形器、第二环行器。
2.根据权利要求1所述的基于可调谐波长变换器TWDMPON上行方案和波长共享方法，其特征在于，所述第一分路合路器，用于将接收自多个光网络单元的上行时分复用的波长信号合路后发送给第一环行器，并用于将接收自第一环行器的下行时分复用的波长信号分路后分别发送给多个光网络单元；
所述第一环形器，用于分离下行时分复用的波长信号与上行时分复用的波长信号，将接收自可调谐光滤波器的下行时分复用的波长信号发送给第一分路合路器，将接收自第一分路合路器的上行时分复用的波长信号发送给可调谐光波长变换器；
所述可调谐光滤波器，用于选择下行时分复用的波长信号的波长，将下行时分复用的波长信号发送至第二环形器；所述可调谐光滤波器，还用于对接收自第二环行器的下行信号进行波长选择；
所述可调谐光波长变换器，用于将接收自第一环形器的上行时分复用的波长信号统一转换为与TWDM-PON系统兼容的波长信号，将该兼容的波长信号发送给第二环形器；可调谐光波长变换器用于解决传统接入网与TWDM-PON无缝兼容问题以及上行突发发射波长信号的波长漂移问题；
所述第二环行器，用于分离下行时分复用的波长信号与上行时分复用的波长信号，将接收自第二分路合路器的下行时分复用的波长信号发送给可调谐光滤波器，将接收自可调谐光波长变换器的上行时分复用的波长信号发送给第二分路合路器；
所述第二分路合路器，用于将接收自多个第二环行器的上行时分复用的波长信号合路后发送给光线路终端，将接收自光线路终端的下行时分复用的波长信号分路后分别发送给多个第二环行器。
3.根据权利要求2所述的基于可调谐波长变换器TWDMPON上行方案和波长共享方法，其特征在于，各个远端节点通过可调谐波长变换器变换得到相同的波长以实现上行波长的共享。
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