CN105763282A - 一种pon系统中可调onu的波长控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PON系统中用于可调光网络单元ONU的波长控制方法及其相应的光网络单元0NU和光线路终端OLT，其中在光网络单元ONU中，可调激光器于指定上行波长同时对上行信号和一个射频RF信号进行调制；光线路终端OLT使用阵列波导光栅AWG对来自ONU的上行波长进行解复用，并对调制在该上行波长中的波长调制的射频RF信号转换成强度调制的射频RF信号；光线路终端OLT根据所述强度调制转换后的射频RF信号的频率变化，判断所对应的上行波长是否偏移，并通过下行信号控制ONU的上行波长稳定在指定波长位置。该方案下的波长控制与ONU可调激光发射器的输出功率不相关，实际部署中非常简单，容易实现，同时也不会增加ONU的成本。

Description

一种PON系统中可调ONU的波长控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种PON系统中可调ONU的波长控制方法及其装置。

背景技术

近年来，随着多媒体、高清电视等新兴业务的迅猛发展，用户对带宽的需求越来越大。目前，提高带宽的难点主要集中在光纤通信网络的“最后一公里”一一接入网。现有GPON接入网技术的系统容量已越来越不能满足需求，而TWDM-PON作为一种宽带大容量的PON接入网技术，被认为是下一代最具前景和希望的接入网技术。在TWDM-PON系统中，需要对每一个ONU的工作波长进行配置，因此实现对ONU波长灵活配置的无色ONU技术是该系统的一项关键技术。无色ONU技术能够实现ONU的一致性，便于批量生产，简化网络的安装和管理维护工作，可有效降低ONU成本和运营成本。

基于可调谐激光器的无色ONU接入TWDM-PON系统后，可通过电调谐、温度调谐、机械调谐等方式配置上行波长。由于可调谐激光器能发射不同波长的激光，即：可通过辅助手段对可调谐激光器的波长进行调谐使其工作在特定波长。

然而，在光网络单元中所使用的可调谐光收发器(T-TRX)具有输出光的波长容易由诸如外部空气的温度变化的因素而改变的倾向，在诸如外部空气的温度变化的外部因素使可调谐光收发器(T-TRX)偏离预定波长位置的情况下，通信被中断或在该光波长和另一信道的波长之间发生串扰，从而导致通信质量严重恶化，引起严重的比特抖动和偏移，由于光纤的色散，这种比特抖动也会转换成时间抖动进而影响系统的时钟同步。同时，上行波长的漂移将使得上行波长与OLT中的解复用器(如阵列波导光栅)的峰值传输波长产生偏离，这就会减小接收的光功率。此外，要获得真正的ONU操作的即插即拔功能，可调ONU端的自动波长控制是必须的。

因此，需要开发一种可以以更简单的且更有效的方式，实现在TWDM-PON系统中使用的光源的波长锁定或波长稳定化的技术，能够自动和远程控制可调ONU的波长：

发明内容

本发明的目的是提供一种PON系统中的可调ONU端的波长自动控制技术方案，于OLT中利用阵列波导光栅的波长滤波器特点，将上行信号中波长调制的射频RF信号转换成强度调制的射频RF信号，通过强度调制转换后的射频RF信号的频率变化来判断上行波长是否发生漂移，从而控制ONU波长调谐。

根据本发明的一个方面，提供了一种PON系统中用于光网络单元ONU的波长控制方法，该方法包括：在光网络单元ONU中，可调激光发送器于指定上行波长同时对上行信号和一个射频RF信号进行调制；光线路终端OLT使用阵列波导光栅AWG对来自ONU的上行波长进行解复用，并对调制在该上行波长中的波长调制的RF信号转换成强度调制的射频RF信号；光线路终端OLT根据所述强度调制转换的射频RF信号的频率变化，判断所对应的上行波长是否偏移，并通过下行信号控制ONU的上行波长稳定在指定上行波长位置。

优选地，前述射频RF信号为一个低频射频RF信号，同时，建议使用一个低功率射频RF信号。

优选地，光线路终端OLT将强度调制转换后的射频RF信号进行光电转换，得到电域上的射频RF信号，并对所述电域上的射频RF信号频率变化进行检测，判断所对应的上行波长是否偏移。

优选地，光线路终端OLT将波长偏移信息进行编码，通过下行信号控制ONU的上行波长稳定，其中，所述波长偏离信息表示上行波长相对于阵列波导光栅的特征频谱中的峰值传输波长的偏离。

根据本发明的再一方面，还提供了一种光网络单元，其包括：可调激光发送装置，于指定上行波长同时对上行信号和一个射频RF信号进行调制，输出上行光信号；波长调节器，受控于光线路终端，调节稳定所述可调激光发送装置的上行波长。

优选地，前述射频RF信号为一个低频射频RF信号，同时，建议使用一个低功率射频RF信号。

优选地，光网络单元还包括可调接收装置，用于选择接收下行光信号中的特定波长的下行信号，该下行信号包括ONU的上行波长的波长偏离信息，波长调节器获取所述波长偏离信息调节稳定可调激光发送装置的上行波长；可调接收装置可包括一个可调滤波器和光电探测器，可调滤波器选择接收来自光线路终端的下行光信号中的特定波长的下行信号。

根据本发明的再一方面，还提供了一种用于光网络单元ONU波长控制的光线路终端，包括：波分复用装置，对上、下行光信号进行解复用，其中上行光信号包括来自若干ONU的多波长的上行光信号；阵列波导光栅，对多波长的上行光信号解复用为具有单一波长的上行光信号，并将单一波长的上行光信号中波长调制的射频RF信号转换成为强度调制的射频RF信号；检测装置，对所述强度调制转换后的射频RF信号的频率特性变化进行检测，判断所对应的上行波长是否偏移；发送装置，通过下行信号控制存在上行波长偏移的ONU的上行波长稳定在指定波长位置。

优选地，前述阵列波导光栅装置在其ONU上行波长与阵列波导光栅的特征频谱中的峰值传输波长匹配时，它将ONU上行波长中的射频RF信号频率调制为2倍频率；

优选地，前述检测装置包括：若干接收装置，将所述强度调制转换后的单一波长上行光信号转换成为电信号；若干滤波装置，将射频RF信号从经过光电转换后的电信号中分离出来；监视装置，用于对所述分离后的射频RF信号的频率特性进行检测，判断所对应的上行波长是否偏移。

优选地，前述发送装置包括：编码单元，用于将所述波长偏离信息编码到指定波长下行光信号中；发送阵列波导光栅，用于将多个指定波长的下行光信号复用成下行光信号，并通过所述波分复用装置向光网络单元发送。

根据本发明的再一方面，还提供了一种用于ONU的波长控制的无源光网络系统，系统包括前述光网络单元以及位于局端的前述光线路终端。

与现有技术相比，本发明是基于监测上行波长调制的射频RF信号经过阵列波导光栅强度调制转换后的射频RF的频率变化，使得ONU可调激光发射器的上行波长可以被调节和稳定在阵列波导光栅AWG的峰值波长位置；由于其采用的技术和ONU可调激光发射器的输出功率不相关，即使由于可调激光发射器老化造成其输出光功率的剧烈变化，也不会影响波长控制的精确性。同时，由于该发明主要是基于测量射频RF信号的波形或者频率，因此在实际的部署中非常简单，容易实现；由于ONU端仅需要低成本的波长控制模块，以及调制射频RF信号，不会明显的增加ONU的成本，简单的ONU结构，低成本和低复杂性等优点，本发明能够使得当光网络单元被安装到用户时，其可以自动地将上行波长调节至正确的波长，从而实现了即插即用功能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的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示出现有技术中一种波分多路复用无源光网络系统结构实施例；

图2示出现有技术中一种上行波长检测装置结构示意图例；

图3A-3C示出根据本发明的上行光波长中射频信号于阵列波导光栅强度调制后的射频频率特性变化示意图；

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1示出根据本发明一个优选实施例的一种TWDM-PON波分多路复用无源光网络系统结构实施例，其包括：光线路终端OLT100，远程节点110，以及若干ONU单元120，ONU1、ONU2....ONUn，无源光网络配置有四个上行波长λu1、λu2...λu4，和四个下行波长λd1、λd2...λd4，OLT100通过波长配置控制不同的ONU中的可调谐光发射机Tx于不同的时隙使用指定的上行波长发送上行数据、以及控制不同的ONU中可调谐光接收机Rx使用指定的下行波长接收下行数据。结合图例，ONU1、ONU2、ONUn单元在其指定的上行波长λu1、λu2、λu4同时对上行信号和一个射频RF信号进行调制，即射频RF信号叠加在上行信号中，得到波长调制的RF信号。而在OLT100中，通过阵列波导光栅对上行波长进行解复用，以及其波长滤波器特点，它将上行波长λu1、λu2、....λu4中波长调制的射频RF信号转换成强度调制的RF信号λc1、λc2、....λc4，OLT100根据所述强度调制转换后的射频RF信号的频率变化，判断所对应的上行波长λu1、λu2、....λu4是否偏移，并通过发送装置在下行信号λd1、λd2、....λd4中控制ONU1、ONU2、....ONUn的上行波长稳定在指定波长位置λu1、λu2、....λu4，即使得λu1、λu2、....λu4与阵列波导光栅的特征频谱中的峰值传输波长向匹配。

下面，以图例中的光网络单元ONU1结构例为例说明，它被配置于工作在上行波长λu1、下行波长λd1，它包括WDM装置121、可调谐光接收机Rx123、可调谐激光发射器Tx122、波长调节器125，其中：

WDM装置121对上行光信号λu1、下行光信号λd1进行在上行方向和下行方向分别进行复用/解复用。

可调谐激光发射器Tx122于指定上行波长λu1同时对ONU上行信号和一个射频RF信号进行复合调制。

波长调节器125，受控于光线路终端，调节稳定所述可调谐激光发射器Tx122的上行波长λu1。

根据本申请的一个实施例，射频RF信号为一个低频RF信号，其频率可以选择在10KHz。

根据本申请的一个实施例，射频RF信号为一个低功率RF信号，由于上行信号具有较强的功率，因此该低功率RF信号可以不干扰到正常的ONU上行信号。

同时，受控于OLT的波长配置和控制，光网络单元ONU1还可包括调谐光接收机Rx123，用于通过所述波分复用元件从下行光信号中选择系统指定的给该ONU的下行接收波长λd1，由于OLT在检测到上行波长λu1发生波长偏移，可通过该下行波长λd1将波长偏离信息发送给ONU1，其波长偏离信息表示由所述可调谐激光发射器Tx122发送的所述上行光信号的波长λu1相对于所述光线路终端的接收阵列波导光栅的特征频谱中的峰值传输波长的偏离

接下来，以图例中的光线路终端OLT100结构例为例说明，它包括波分复用WDM装置1O1、阵列波导光栅AWG102、检测装置103、发送装置104，其中：

WDM装置101对上、下行光信号在上下行方向分别进行进行解复用/复用，其中上行光信号包括来自若干ONU可调谐激光发射器Tx生成的四个波长的上行光信号(λu1、λu2...λu4)，而OLT所生成的四个波长的下行光信号(λd1、λd2...λd4)则通过WDM装置101复用输出到光纤链路中分别被指定的ONU1、ONU2....ONUn的可调谐光接收机Rx接收。

阵列波导光栅AWG102对来自WDM装置101的四个波长的上行光信号(λu1、λu2...λu4)进行解复用、分别输出4个单一波长λc1、λc2、....λc4的上行光信号，同时，由于阵列波导光栅的波长滤波器特性，它可以对上行波长λu1、λu2...λu4中的波长调制的射频RF信号转换成为强度调制的射频RF信号，后面将结合图例3A-3C对上行光波长中射频信号于阵列波导光栅强度调制后的射频频率特性变化进行详细说明。

检测装置103将前述强度调制转化后的单一波长λc1、λc2、....λc4的上行光信号转换成为电信号，并对其射频RF信号频率变化进行检测，判断所对应的上行波长是否偏移。例如：当检测装置103检测到ONU1的上行波长λu1中的射频RF信号在经过阵列波导光栅的强度调制转换后，其频率特性发生变化---其射频频率成为2倍于原始频率f，此时表明上行光信号的波长λu1调节至阵列波导光栅的特征频谱中的峰值传输波长，也即光网络单元ONU1的可调激光发射器的波长稳定地维持在正确的位置λu1；而对于上行波长λu1中的射频RF信号频率特性没发生变化的，根据偏移的方向性，可以判断ONU1的上行波长λu1发生了一定的波长偏移。

发送装置104根据前述检测装置103的检测结果于指定的ONU下行波长位置λd1向ONU1发送控制指令，通过ONU1的可调谐光接收机Rx123、波长调节器125输出相应的控制信号，使得ONU1的可调谐光发射机Tx122调整上行波长稳定在指定波长位置λu1，从而防止波长漂移。

前述发送装置104可包括一个编码单元，它将波长偏离信息编码到指定波长下行光信号中，波长偏离信息可表示上行波长λu1相对于阵列波导光栅的特征频谱中的峰值传榆波长的偏离，这可由射频RF信号的频率特性模拟出来；以及一个发送阵列波导光栅，用于将多个指定波长的下行光信号复用成下行光信号，并通过前述WDM装置101向光网络单元发送，例如：发送装置104通过分配的下行波长λd1将编码后的波长偏离信息发送给ONU1。

根据本申请的一个实施例，发送装置104也仅仅可发送一个波长偏移控制指令，使得ONU1以步进制的方式调整上行波长位置，通过使得强度调制转化后的单一波长λc1中的射频频率成为2倍于原始频率f之后，即光网络单元ONU1的可调激光发射器的波长被调节和稳定在阵列波导光栅AWG的峰值波长位置

图例2进一步示意了一种光线路终端中上行波长检测装置103结构示意图例，它包括：光接收机21，滤波装置22，监视装置23，其中：

光接收机21具有四个独立的接收装置Rx1、Rx2、Rx3、Rx4，对前述阵列波导光栅AWG102解复用、分别输出的4个单一波长λc1、λc2...λc4的上行光信号进行光电转换，输出电域上的上行信号，该电信号中包含有射频RF信号。

滤波装置22具有四个独立的滤波组件FL1、FL2、FL3、FL4，分别对单一波长所对应的上行电信号中的射频RF信号进行滤波。

监视装置23，根据从四个独立的滤波组件FL1、FL2、FL3、FL4所获得上行电信号中的RF信号的频率特性变化，判断所对应的上行波长λu1、λu2...λu4是否偏移。例如：当检测装置103检测到ONU1的上行波长λu1中的射频RF信号在经过阵列波导光栅的频率调制转化后，其频率特性发生变化，其射频频率成为2倍于原始频率f，此时表明上行光信号的波长λu1调节至阵列波导光栅的特征频谱中的峰值传输波长，也即光网络单元ONU1的可调激光发射器的波长稳定地维持在正确的位置λu1；而对于上行波长λu1中的射频RF信号频率特性没发生变化的，根据偏移的方向性，可以判断ONU1的上行波长λu1发生了一定的偏移。

图3A示出根据本发明一个方面的上行光波长中射频信号于阵列波导光栅强度调制后的射频频率特性变化示意图之一，其中，λfwg1是阵列波导光栅中的对应ONU1上行波长λu1的解复用波长位置，其具有精确的中心波长位置，图例中ONU1所对应的上行波长λu1发生了漂移，向左偏移了阵列波导光栅中心波长位置λfwg1，而上行波长λu1中的射频RF特性经过阵列波导光栅的强度调制转化后，其输出λc1中的射频RF的频率特性没有发生任何变化。

图3B示出根据本发明一个方面的上行光波长中射频信号于阵列波导光栅强度调制后的射频频率特性变化示意图之二，其中，λfwg1是阵列波导光栅中的ONU1上行波长λu1的解复用波长位置，其具有精确的中心波长位置，图例中ONU1所对应的上行波长λu1没有发生漂移，它和阵列波导光栅中心波长位置λfwg1相同，而上行波长λu1中的射频RF特性经过阵列波导光栅的强度调制转化后，其输出λc1中的射频RF的频率特性发生变化，其RF频率成为2倍于原始RF频率f，此时表明上行光信号的波长λu1调节至阵列波导光栅的特征频谱中的峰值传输波长λfwg1，也即光网络单元ONU1的可调激光发射器的波长稳定地维持在正确的位置λu1。

图3C示出根据本发明一个方面的上行光波长中射频信号于阵列波导光栅强度调制后的射频频率特性变化示意图之三，其中，λfwg1是阵列波导光栅中的对应ONU1上行波长λu1的解复用波长位置，其具有精确的中心波长位置，图例中ONU1所对应的上行波长λu1发生了漂移，向右偏移了阵列波导光栅中心波长位置λfwg1，而上行波长λu1中的射频RF特性经过阵列波导光栅的强度调制转化后，其输出λc1中的射频RF的频率特性没有发生任何变化。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (15)

1.一种PON系统中用于光网络单元ONU的波长控制方法，该方法包括：

在光网络单元ONU中，可调激光发射机于指定上行波长同时对上行信号和一个射频RF信号进行调制；

光线路终端OLT使用阵列波导光栅AWG对来自ONU的上行波长进行解复用，并对调制在该上行波长中的波长调制的射频RF信号转换成强度调制的射频RF信号；

光线路终端OLT根据所述强度调制转换后的射频RF信号的频率变化，判断所对应的上行波长是否偏移，并通过下行信号控制ONU的上行波长稳定在指定上行波长位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述射频RF信号为一个低频射频RF信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述射频RF信号为一个低功率射频RF信号。

4.根据权利要求1至3任一权项所述的方法，其中在光线路终端OLT将转换成强度调制的射频RF信号进行光电转换，得到电域上的射频RF信号，并对所述电域上的射频RF信号频率变化进行检测，判断所对应的上行波长是否偏移。

5.根据权利要求1至3任一权项所述的方法，其中光线路终端OLT将波长偏移信息进行编码，通过下行信号控制ONU的上行波长稳定，其中，所述波长偏离信息表示上行波长相对于阵列波导光栅的特征频谱中的峰值传输波长的偏离。

6.一种光网络单元，其特征在于包括：

可调激光发送装置，于指定上行波长同时对上行信号和一个射频RF信号进行调制，输出上行光信号；

波长调节器，受控于光线路终端，调节稳定所述可调激光发送装置的上行波长。

7.如权利要求6所述的光网络单元，其特征在于所述射频RF信号为一个低频射频RF信号。

8.如权利要求7所述的光网络单元，其特征在于所述射频RF信号为一个低功率射频RF信号。

9.如权利要求6至8任一权项所述的所述的光网络单元，其特征在于进一步包括：

可调接收装置，用于选择接收下行光信号中的特定波长的下行信号，该下行信号包括ONU的上行波长的波长偏离信息，波长调节器获取所述波长偏离信息调节稳定可调激光发送装置的上行波长。

10.如权利要求9所述的光网络单元，其特征在于所述接收装置包括可调滤波器和光电探测器，其中，可调滤波器选择接收来自光线路终端的下行光信号中的特定波长的下行信号。

11.一种用于光网络单元ONU波长控制的光线路终端，该设备包括：

波分复用装置，对上、下行光信号进行解复用，其中上行光信号包括来自若干ONU的多波长的上行光信号；

阵列波导光栅，对多波长的上行光信号解复用为具有单一波长的上行光信号，并将单一波长的上行光信号中波长调制的射频RF信号转换成为强度调制的射频RF信号；

检测装置，对所述强度调制转换后的射频RF信号的频率特性变化进行检测，判断所对应的上行波长是否偏移；

发送装置，通过下行信号控制存在上行波长偏移的ONU的上行波长稳定在指定波长位置。

12.据权利要求11所述的光线路终端，其特征在于所述阵列波导光栅装置在其ONU上行波长与阵列波导光栅的特征频谱中的峰值传输波长匹配时，将ONU上行波长中的射频RF信号频率调制为2倍频率。

13.根据权利要求11至12任一权项所述的光线路终端，其特征在于所述检测装置包括：

若干接收装置，将所述强度调制转换后的单一波长上行光信号转换成为电信号；

若干滤波装置，将射频RF信号从经过光电转换后的电信号中分离出来；

监视装置，用于对所述分离后的射频RF信号的频率特性进行检测，判断所对应的上行波长是否偏移。

14.根据权利要求11至12任一权项所述的光线路终端，其特征在于所述发送装置包括：

编码单元，用于将所述波长偏离信息编码到指定波长下行光信号中；

发送阵列波导光栅，用于将多个指定波长的下行光信号复用成下行光信号，并通过所述波分复用装置向光网络单元发送。

15.一种用于ONU的波长控制的无源光网络系统，包括如权利要求6至10中任一项所述的光网络单元、如权利要求11至14中任一项所述的光线路终端。