CN106160869A - 一种光网络系统、冷接光纤衰减连接头装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光网络系统、冷接光纤衰减连接头装置及方法，该光网络系统包括多个光网络单元和光分路器，光网络系统还包括：多个光纤衰减连接头装置；其中，一个光网络单元连接一个光纤衰减连接头装置，且每一光纤衰减连接头装置均与光分路器连接；光纤衰减连接头装置用于对与其连接的光网络单元传输进来的光信号的功率进行衰减。本发明的光网络系统能在不增加额外设备成本的同时实现光网络系统的功率均衡。

Description

一种光网络系统、冷接光纤衰减连接头装置及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种光网络系统、冷接光纤衰减连接头装置及方法。
背景技术
随着网络技术的发展，可以利用网络传输大量的语音、数据、视频等业务，因此对带宽的要求不断提高，无源光网络(PON，Passive OpticalNetwork)就是在这种需求下产生的。PON系统通常由局侧的光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)、用户侧的光网络单元(ONU，OpticalNetwork Unit)和光分配网络(ODN，Optical Distribution Network)组成，通常采用点到多点的网络结构。ODN由单模光纤和分光器、光连接器等无源光器件组成，为OLT和ONU之间的物理连接提供光传输媒质。而为了进一步提升网络的带宽，在主干光纤中传输多路波长，并在每路波长上再利用时分技术提供接入的PON系统，被称为时分波分复用(TWDM，Timewavelength Division Multiplexing)PON系统。
TWDM PON系统的拓扑结构如附图1所示，TWDM PON OLT中有多个TWDM通道终端(CT，Channel Termination)，每个TWDM CT处理一对关联在一起的上下行波长通道，并为工作在这一对波长通道中的所有ONU提供接入和维护服务。ONU通过时分复用的方式在这一对波长通道中传输数据。不同TWDM CT处理的上下行波长通道均不相同。每个ONU按照OLT CT的指令在特定的上行时隙内发送上行数据。
在ITU-T G.989.2标准中关于TWDM PON ODN差分损耗以及ONU发射功率的规定如表1所示，可见不同ONU的发射功率相差5dB，最大ODN线路差分损耗，这导致不同ONU光信号到达OLT接收机时功率最大可相差20dB之多，这会造成如下三个问题：(1)TWDM PON是一个多波长的波分复用系统，所使用的激光器工作在一个信道，虽然边模抑制比很高，但仍然会在相邻信道内有一定的光功率输出，如果恰好被干扰的信道比该信道功率低20dB，这会使得被干扰信道信号质量严重恶化，这即是TWDM PON中特有的OOB/OOC(OUT OF BAND/OUT OF CHANNEL)问题，为了使得系统正常工作，对激光器的边模抑制比要求很高，这对现有激光器技术提出了严重挑战；(2)当前的发射机灵敏度还达不到TWDMPON标准所定义的-36.5dBm,一般TWDM PON网络中需要加入放大器，放大器增益控制的稳定度也在1dB左右，因此，单信道内，到达OLT接收机功率最大差别可达21dB。这对接收机的要求是很高的，接收机里的TIA动态范围要达到21dB，实现上具有很大难度，成本也很高；(3)光放大器的增益平坦度约在1dB左右，因此，不同波长的光信号到达波分复用器(WDM)时，光信号功率相差也可达21dB之多，在最坏情况下，要使得信道间的串扰不会对信号造成干扰，波分复用器的隔离度要求也很高，成本大幅提升。
项目 单位 指标
最大ODN线路差分损耗 dB 15
ONU平均信道发射功率最小值
-Type A link dBm +4
-Type B link dBm 0
ONU平均信道发射功率最大值
-Type A link dBm +9
-Type B link dBm +5
表1
可以看出，以上这些问题的根源都在于TWDM PON系统中功率严重的不均衡。但是传统的解决功率均衡的方法并不适用于TWDM PON系统，比如在传输节点处利用快速光放大器调节不同突发包的增益的方式来解决无源光网络的功率均衡问题，这种思路由于TWDM PON的多波长复用且突发的网络架构而变得完全不适用或者成本高昂。另一种实现功率均衡的方法是动态调节方式，需要ONU具有输出功率可调的功能，从而可以在局端通过管理指定来测量并调节各ONU的输出功率，现有技术仅能允许发射机输出功率在小范围调节(例如+/-3dB),要支持更大范围的调节，ONU光模块需要增加可调光衰减器或光放大器，这增加了光模块的复杂性并带来成本的大幅增加，因此缺陷十分明显。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种光网络系统、冷接光纤衰减连接头装置及方法，能在不增加额外设备成本的同时实现光网络系统的功率均衡。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种光网络系统，该光网络系统包括多个光网络单元和光分路器，光网络系统还包括：多个光纤衰减连接头装置；其中，一个光网络单元连接一个光纤衰减连接头装置，且每一光纤衰减连接头装置均与光分路器连接；
光纤衰减连接头装置用于对与其连接的光网络单元传输进来的光信号的功率进行衰减。
其中，光纤衰减连接头装置具体用于对与其连接的光网络单元传输进来的光信号的功率进行衰减，产生功率衰减量，功率衰减量用于补偿与其连接的光网络单元的入网节点处的功率与光网络系统中其它光网络单元的入网节点处的功率的差异。
其中，光纤衰减连接头装置为冷接光纤衰减连接头装置。
其中，冷接光纤衰减连接头装置包括冷接光纤衰减连接头和设置在冷接光纤衰减连接头内的一段弯曲光纤，且该弯曲光纤的弯曲半径可调，不同弯曲半径的弯曲光纤的损耗不同。
其中，冷接光纤衰减连接头装置包括：冷接光纤衰减连接头以及设置在冷接光纤衰减连接头的导纤板，且导纤板上设有多个衰减光纤槽；多个衰减光纤槽的曲率半径均不同，不同曲率半径的衰减光纤槽的损耗不同；
其中，每一光网络单元通过多个衰减光纤槽中的一个衰减光纤槽与光分路器连接。
其中，光纤衰减连接头装置为掺杂光纤衰减连接头。
其中，掺杂光纤衰减连接头包括：第一光纤连接头和设置在第一光纤连接头内的一段掺有吸收杂质光纤的第一固定衰减器。
其中，光纤衰减连接头装置为热熔光纤衰减连接头。
其中，热熔光纤衰减连接头包括：第二光纤连接头和设置在第二光纤连接头内的一段通过光纤错位热熔产生的第二固定衰减器。
本发明的实施例还提供了一种冷接光纤衰减连接头装置，该冷接光纤衰减连接头装置包括冷接光纤衰减连接头以及设置在冷接光纤衰减连接头的导纤板，且导纤板上设有多个衰减光纤槽；多个衰减光纤槽的曲率半径均不同，不同曲率半径的衰减光纤槽的损耗不同。
本发明的实施例还提供了一种实现功率均衡的方法，应用于光网络系统，该方法包括：
获取光网络系统中的光网络单元入网节点处的下行实际功率；
根据下行实际功率、预先设定的光网络单元的下行功率的最小值以及预先设定的该光网络系统的警戒衰减值，确定该光网络单元所需的光纤衰减连接头装置的衰减量；
通过光纤衰减连接头装置的衰减量，对光网络单元入网节点处的上行实际功率进行衰减。
其中，根据下行实际功率、预先设定的光网络单元的下行功率的最小值以及预先设定的该光网络系统的警戒衰减值，确定该光网络单元所需的光纤衰减连接头装置的衰减量的步骤包括：
计算下行实际功率与下行功率的最小值之间的第一差值；
比较该第一差值与警戒衰减值的大小；
若第一差值大于警戒衰减值，则根据第一差值与警戒衰减值之间的第二差值，确定该光网络单元所需的光纤衰减连接头装置的衰减量。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
在本发明的实施例中，光网络系统中的每一光网络单元都通过一光纤衰减连接头装置与光分路器连接，而光纤衰减连接头装置可以对与其连接的光网络单元传输进来的光信号的功率进行衰减，从而减小每个光网络单元的光信号到达OLT接收机时的功率差异，实现光网络系统的功率均衡。
附图说明
图1为现有技术中TWDM PON系统的网络拓扑图；
图2为本发明实施例中TWDM PON系统的网络拓扑图；
图3为本发明实施例中具有冷接光纤衰减连接头装置的TWDM PON系统的示意图；
图4为本发明实施例中冷接光纤衰减连接头装置的结构示意图之一；
图5为本发明实施例中冷接光纤衰减连接头装置的结构示意图之二；
图6为本发明实施例中具有掺杂光纤衰减连接头的TWDM PON系统的示意图；
图7为本发明实施例中具有热熔光纤衰减连接头的TWDM PON系统的示意图；
图8为本发明实施例中实现功率均衡的方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有技术中实现光网络系功率均衡成本较高的问题，提供了一种光网络系统、冷接光纤衰减连接头装置及方法，能在不增加额外设备成本的同时实现光网络系统的功率均衡。
如图2所示，本发明的实施例提供了一种光网络系统，该光网络系统包括多个光网络单元和光分路器，光网络系统还包括：多个光纤衰减连接头装置；其中，一个光网络单元连接一个光纤衰减连接头装置，且每一光纤衰减连接头装置均与光分路器连接；光纤衰减连接头装置用于对与其连接的光网络单元传输进来的光信号的功率进行衰减。
在本发明的具体实施例中，光网络系统为TWDM PON系统。光纤衰减连接头装置不仅可以对与其连接的光网络单元传输进来的光信号的功率进行衰减，还可以对由光分路器传输进来的光信号的功率进行衰减。
其中，在本发明的上述实施例中，光纤衰减连接头装置具体用于对与其连接的光网络单元传输进来的光信号的功率进行衰减，产生功率衰减量，功率衰减量用于补偿与其连接的光网络单元的入网节点处的功率与光网络系统中其它光网络单元的入网节点处的功率的差异。
在本发明的具体实施例中，TWDM PON系统架构中光分路器的任一个节点，通过光纤衰减连接头装置与光网络单元光模块相连。当光网络单元入网时，可通过实时测量该入网节点处的ODN损耗，并结合该网络的参数(包括光网络单元理论允许下行功率的最小值等)，选择合适的光纤衰减连接头装置来补偿该入网节点与光网络系统中其他光网络单元节点处ODN损耗的不一致性，减小每个光网络单元光信号到达OLT接收机时功率的差异，实现TWDMPON系统的功率均衡。
其中，如图3所示，在本发明的上述实施例中，光纤衰减连接头装置为冷接光纤衰减连接头装置。该冷接光纤衰减连接头装置包括冷接光纤衰减连接头和设置在冷接光纤衰减连接头内的一段弯曲光纤，且该弯曲光纤的弯曲半径可调，不同弯曲半径的弯曲光纤的损耗不同。
在本发明的具体实施例中，冷接光纤衰减连接头可以是LC、SC、ST或FC型的冷接光纤衰减连接头。
在本发明的具体实施例中，冷接光纤衰减连接头装置主要通过冷接光纤衰减连接头内的一段弯曲光纤实现功率损耗。进一步地，由于弯曲光纤的弯曲半径可调，从而通过调节弯曲光纤的弯曲半径使得冷接光纤衰减连接头装置的损耗不同，实现冷接光纤衰减连接头装置的损耗可变。
在本发明的具体实施例中，作为一个优选示例，如图4所示，冷接光纤衰减连接头内的一段光纤被弯曲(即弯曲光纤)在光纤位置1时，该弯曲半径为R1，损耗为a1；若改变该光纤的弯曲半径，例如将光纤变更到光纤位置2时，弯曲半径为R2，损耗为a2。其中，R1＞R2，a1＜a2，由此可见，可以通过调节弯曲光纤的弯曲半径，实现冷接光纤衰减连接头装置的损耗可变。
其中，如图5所示，在本发明的上述实施例中，作为另一个优选示例，冷接光纤衰减连接头装置包括：冷接光纤衰减连接头以及设置在冷接光纤衰减连接头的导纤板501，且导纤板501上设有多个衰减光纤槽；多个衰减光纤槽的曲率半径均不同，不同曲率半径的衰减光纤槽的损耗不同；其中，每一光网络单元通过多个衰减光纤槽中的一个衰减光纤槽与光分路器连接。
在本发明的具体实施例中，在冷接光纤衰减连接头内加入一段刻有多个衰减光纤槽(例如第一衰减光纤槽502、第二衰减光纤槽503、第三衰减光纤槽504)的导纤板501。其中，第一衰减光纤槽502具有较大曲率半径，使得穿过其的光纤具有第一衰减值(例如3dB)，第二衰减光纤槽503具有较小曲率半径，使得穿过其的光纤具有第二衰减值(例如6dB)，第三衰减光纤槽504具有更小曲率半径，使得穿过其的光纤具有第三衰减值(例如9dB)，且第一衰减值小于第二衰减值，第二衰减值小于第三衰减值。进一步地，光网络单元可以通过合适的衰减光纤槽与光分路器连接，使得每个光网络单元的入网节点都具有恰当的ODN损耗，从而实现TWDM PON系统的光功率均衡。
其中，如图6所示，在本发明的上述实施例中，光纤衰减连接头装置为掺杂光纤衰减连接头，且该掺杂光纤衰减连接头包括：第一光纤连接头和设置在第一光纤连接头内的一段掺有吸收杂质光纤的第一固定衰减器。
在本发明的具体实施例中，光纤衰减连接头装置也可以是基于一段掺有吸收杂质光纤的第一固定衰减器加一个标准的LC、SC、ST或FC型的第一光纤连接头组成的掺杂光纤衰减连接头。在TWDM PON系统中，光分路器先与一个掺杂光纤衰减连接头连接，掺杂光纤衰减连接头再与该节点处的光网络单元连接。当然该掺杂光纤衰减连接头的衰减产生了补偿该光网络单元入网节点与光网络系统中其他光网络单元入网节点处ODN损耗的不一致性。
其中，如图7所示，在本发明的上述实施例中，光纤衰减连接头装置为热熔光纤衰减连接头，且该熔光纤衰减连接头包括：第二光纤连接头和设置在第二光纤连接头内的一段通过光纤错位热熔产生的第二固定衰减器。
在本发明的具体实施例中，光纤衰减连接头装置还可以是一段通过光纤错位热熔后产生的第二固定衰减器加一个标准LC、SC、ST或FC型的第二光纤连接头组成的热熔光纤衰减连接头。在TWDM PON系统中，光分路器先与一个热熔光纤衰减连接头连接，热熔光纤衰减连接头再与该节点处的光网络单元连接。当然该热熔光纤衰减连接头的衰减产生了补偿该光网络单元入网节点与光网络系统中其他光网络单元入网节点处ODN损耗的不一致性。
本发明的实施例还提供了一种冷接光纤衰减连接头装置，该冷接光纤衰减连接头装置包括冷接光纤衰减连接头以及设置在冷接光纤衰减连接头的导纤板501，且导纤板501上设有多个衰减光纤槽；多个衰减光纤槽的曲率半径均不同，不同曲率半径的衰减光纤槽的损耗不同。
需要说明的是，本发明实施例提供的冷接光纤衰减连接头装置是上述光网络系统中的冷接光纤衰减连接头装置，即上述光网络系统中的冷接光纤衰减连接头装置的所有实施例均适用于该冷接光纤衰减连接头装置，且均能达到相同或相似的有益效果。
如图8所示，本发明的实施例还提供了一种实现功率均衡的方法，应用于光网络系统，该方法包括：
步骤81，获取光网络系统中的光网络单元入网节点处的下行实际功率。
步骤82，根据下行实际功率、预先设定的光网络单元的下行功率的最小值以及预先设定的该光网络系统的警戒衰减值，确定该光网络单元所需的光纤衰减连接头装置的衰减量。
在本发明的具体实施例中，警戒衰减值决定了光网络系统的最大差分损耗，差分损耗越小，网络性能越好，
步骤83，通过光纤衰减连接头装置的衰减量，对光网络单元入网节点处的上行实际功率进行衰减。
其中，在本发明的上述实施例中，步骤82的具体步骤为：计算下行实际功率与下行功率的最小值之间的第一差值；比较该第一差值与警戒衰减值的大小；若第一差值大于警戒衰减值，则根据第一差值与警戒衰减值之间的第二差值，确定该光网络单元所需的光纤衰减连接头装置的衰减量。
在本发明的具体实施例中，可以实时测量光网络单元的下行实际功率，并计算该下行实际功率与预先设定的光网络单元的下行功率的最小值的第一差值，若该第一差值小于或等于0，则确定该光网络单元的入网节点不符合入网条件，不能入网；若该第一差值大于0，则进一步计算该第一差值与该光网络系统的警戒衰减值之间的第二差值，若该第二差值小于或等于0，则确定该光网络单元入网节点不需要光纤衰减连接头装置，直接与光分路器连接即可；若该第二差值大于0，则根据第二差值确定出该光网络单元所需的光纤衰减连接头装置的衰减量，作为一个优选的示例，衰减量大于第二差值，同时小于第一差值。例如第一差值为10dB，第二差值为5dB，则光纤衰减连接头装置的衰减量的范围为5～10dB。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种光网络系统，包括多个光网络单元和光分路器，其特征在于，所述光网络系统还包括：多个光纤衰减连接头装置；其中，一个光网络单元连接一个光纤衰减连接头装置，且每一光纤衰减连接头装置均与所述光分路器连接；
所述光纤衰减连接头装置用于对与其连接的光网络单元传输进来的光信号的功率进行衰减。
2.如权利要求1所述的光网络系统，其特征在于，所述光纤衰减连接头装置具体用于对与其连接的光网络单元传输进来的光信号的功率进行衰减，产生功率衰减量，所述功率衰减量用于补偿与其连接的光网络单元的入网节点处的功率与光网络系统中其它光网络单元的入网节点处的功率的差异。
3.如权利要求1或2所述的光网络系统，其特征在于，所述光纤衰减连接头装置为冷接光纤衰减连接头装置。
4.如权利要求3所述的光网络系统，其特征在于，所述冷接光纤衰减连接头装置包括冷接光纤衰减连接头和设置在所述冷接光纤衰减连接头内的一段弯曲光纤，且该弯曲光纤的弯曲半径可调，不同弯曲半径的弯曲光纤的损耗不同。
5.如权利要求3所述的光网络系统，其特征在于，所述冷接光纤衰减连接头装置包括：冷接光纤衰减连接头以及设置在所述冷接光纤衰减连接头的导纤板，且所述导纤板上设有多个衰减光纤槽；所述多个衰减光纤槽的曲率半径均不同，不同曲率半径的衰减光纤槽的损耗不同；
其中，每一光网络单元通过所述多个衰减光纤槽中的一个衰减光纤槽与所述光分路器连接。
6.如权利要求1或2所述的光网络系统，其特征在于，所述光纤衰减连接头装置为掺杂光纤衰减连接头。
7.如权利要求6所述的光网络系统，其特征在于，所述掺杂光纤衰减连接头包括：第一光纤连接头和设置在所述第一光纤连接头内的一段掺有吸收杂质光纤的第一固定衰减器。
8.如权利要求1或2所述的光网络系统，其特征在于，所述光纤衰减连接头装置为热熔光纤衰减连接头。
9.如权利要求8所述的光网络系统，其特征在于，所述热熔光纤衰减连接头包括：第二光纤连接头和设置在所述第二光纤连接头内的一段通过光纤错位热熔产生的第二固定衰减器。
10.一种冷接光纤衰减连接头装置，其特征在于，包括冷接光纤衰减连接头以及设置在所述冷接光纤衰减连接头的导纤板，且所述导纤板上设有多个衰减光纤槽；所述多个衰减光纤槽的曲率半径均不同，不同曲率半径的衰减光纤槽的损耗不同。
11.一种实现功率均衡的方法，应用于光网络系统，其特征在于，所述方法包括：
获取光网络系统中的光网络单元入网节点处的下行实际功率；
根据所述下行实际功率、预先设定的光网络单元的下行功率的最小值以及预先设定的该光网络系统的警戒衰减值，确定该光网络单元所需的光纤衰减连接头装置的衰减量；
通过所述光纤衰减连接头装置的衰减量，对光网络单元入网节点处的上行实际功率进行衰减。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据所述下行实际功率、预先设定的光网络单元的下行功率的最小值以及预先设定的该光网络系统的警戒衰减值，确定该光网络单元所需的光纤衰减连接头装置的衰减量的步骤包括：
计算下行实际功率与下行功率的最小值之间的第一差值；
比较该第一差值与警戒衰减值的大小；
若第一差值大于所述警戒衰减值，则根据第一差值与警戒衰减值之间的第二差值，确定该光网络单元所需的光纤衰减连接头装置的衰减量。
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