CN106165327B - 一种光线路终端、光网络单元及无源光网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种时分波分复用无源光网络TWDM‑PON系统，包括光线路终端OLT，光分配网络ODN，至少一个光网络单元ONU或光网络终端ONT，包括所述OLT包括一波长可调分波器，所述波长可调分波器具有一个公共端口和四个分支端口；所述OLT，用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU或ONT发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机；所述OLT，还用于发送控制命令至所述ONU或ONT，所述控制命令用于指示所述ONU或ONT关闭其发射机的波长稳定装置；所述ONU，用于接收来自所述OLT的控制命令，关闭发射机的波长稳定装置。

Description

一种光线路终端、光网络单元及无源光网络系统

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及光通信领域中的光线路终端OLT、光网络单元及无源光网络系统。

背景技术

随着光通信技术的迅速发展，无源光网络(Passive Optical Network，简称为“PON”)系统在光通信技术中的应用越来越广。如图1所示，PON系统可以包括：位于中心局的光线路终端(Optical Line Terminal，简称为“OLT”)、包括无源光器件的光分配网络(Optical Distribution Network，简称为“ODN”)、以及位于用户端的光网络单元(OpticalNetwork Unit，简称为“ONU”)/光网络终端(Optical Network Terminal，简称为“ONT”)，其中，可以用ONU指代ONU和/或ONT。在PON系统中，从OLT到ONU/ONT方向的传输称为下行，反之为上行，下行数据因为光的特性是由OLT广播到各ONU的，各ONU的上行数据发送由OLT分配发送时隙，上行方向采用时分复用传输。ODN为无源分光器件，将OLT下行的数据传输到各个ONU，同时，将多个ONU的上行数据汇总传输到OLT；ONU为PON系统提供用户侧接口，上行与ODN相连。ODN一般分为三个部分：无源光分路器Splitter、主干光纤、和分支光纤。对于一般的PON系统，上行和下行分别用一个不同的波长。

时分波分复用无源光网络(Time Wavelength Division Multiplexing，简称为TWDM-PON)是在上述的PON架构的基础上扩充而成。TWDM是时分复用(Time DivisionMultiplexing，简称为TDM)和波分复用(Wavelength Division Multiplexing，简称为WDM)的缩写。与PON架构的相同点是整个ODN网络结构不变，主要不同点是上下行的波长数量由一个增加至4个或更多，如图2所示。下行方向，OLT端的四个发射机分别发出四个不同的波长，经过合波器，进入主干光纤，然后再到达ONU。对ONU的接收机，只选择其中一个波长进行接收，因此需要在接收机前，加一个滤波器；由于要选择四个波长中的一个，因此不同的ONU可以准备四种不同的滤波器；也可以选用可调滤波器，根据实际需要配置到不同的波长，从而减少滤波器的种类。在上行方向，任一ONU也发出四种上行波长的一种，因此在任一时刻，都有四种上行光。和滤波器一样，这个发射机可以选用四种不同的激光器，也可以采用一种可调激光器，根据需要调节到特定的波长，从而减少ONU的种类。上行的四个波长进入ODN后，到达OLT的分波器。该分波器把四种不同波长的上行光分开，进入到不同的接收机。在OLT和ONU的波分复用器WDM是用于把上下行波长汇聚或者分离的滤波器。

在接入网中用户的流量在不同的时间段会有显著的不同，对于TWDM-PON系统每个ODN中堆叠了多个波长通道，系统在流量大的时候会开启所有通道，但是在流量低或者用户数较少的时候，运营商通常会选择关闭部分通道端口，只开启一个或少数的通道来实现节能。但是传统的TWDM-PON节能方法仅仅只能节省OLT端的功耗以及处于睡眠模式的ONU的功耗，而对于TWDM-PON的ONU，由于采用了密集波分的通道规划，ONU收发两端都需要稳定控制上下行波长，常见的上行波长需要TEC稳定波长，下行需要加热器或者TEC稳定下行可调接收机，其波长稳定控制环路往往占用了光模块最主要的功耗。

现有技术中并无针对TWDM-PON的ONU有效的节能方法或架构。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种TWDM-PON的架构，用于在用户流量较少或者系统部署初期，实现更好、更有效的节能。

第一方面，提供了一种时分波分复用无源光网络TWDM-PON系统，包括光线路终端OLT，光分配网络ODN，至少一个光网络单元ONU，包括所述OLT包括一波长可调分波器，所述波长可调分波器具有一个公共端口和四个分支端口；所述OLT，用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机；所述OLT，还用于发送控制命令至所述ONU，所述控制命令用于指示所述ONU关闭其发射机的波长稳定装置；所述ONU，用于接收来自所述OLT的控制命令，关闭发射机的波长稳定装置。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述波长可调分波器包括一个波长可调波分复用器和一个固定波长的分波器。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述波长可调分波器包括一根直波导以及三个可调的微环滤波器。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述波长可调分波器包括一个透射端口和一个反射端口，所述透射端口的透射带宽宽度至少为所述TWDM-PON系统中的第二波长至第四波长的波长间隔。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机，具体包括所述OLT调整所述波长可调分波器的透射带到所述ONU发射机的发射波段以外；当所述ONU发射机发射在其发射波段范围内的任意波长，所述任意波长经过所述波长可调分波器后，从所述反射端口出射。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机，具体包括所述OLT调整所述波长可调分波器的三个微环滤波器的中心波长到所述ONU发射机的发射波段范围以外，或者所述OLT关闭所述三个微环滤波器；当所述ONU发射机在其发射波段范围内的任意波长，所述任意波长经过所述波长可调分波器后，从同一端口射出。

结合第一方面及第一方面的任意一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述ONU包括一个双带可调滤波器和一个光接收机。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述双带可调滤波器包括两个透射带，其中，一个宽谱透射带和一个窄谱透射带。

结合第一方面的第六种或第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述ONU用于接收来自所述OLT的控制命令，关闭发射机的波长稳定装置，具体包括当所述ONU接收到来自所述OLT的控制命令，将所述双带可调滤波器的温度设置到当前的环境温度，关闭所述双带可调滤波器的温控装置。

第二方面，一种光线路终端OLT，包括处理器，四个接收机，一个波长可调分波器，其中，所述波长可调分波器具有一个公共端口和四个分支端口，该四个分支端口分别与所述四个接收机相连；所述OLT的处理器用于控制所述波长可调分波器，使得从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机；所述OLT的处理器还用于发送控制命令至所述ONU，所述控制命令用于指示所述ONU关闭其发射机的波长稳定装置。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述波长可调分波器包括一个波长可调波分复用器和一个固定波长的分波器。

结合第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述波长可调分波器包括一根直波导以及三个可调的微环滤波器。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述波长可调分波器包括一个透射端口和一个反射端口，所述透射端口的透射带宽宽度至少为所述OLT的第二接收机与第四接收机对应的第二波长至第四波长的波长间隔。

结合第二方面，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述OLT的处理器用于控制所述波长可调分波器，使得从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机，具体包括所述OLT的处理器调整所述波长可调分波器的透射带到所述ONU发射机的发射波段以外；当收到所述ONU发射的在其发射波段范围内的任意波长经过所述波长可调分波器后，所述任意波长从所述反射端口出射；所述OLT的处理器控制关闭除与所述反射端口相连的第一接收机以外的其他接收机。

结合第二方面，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述OLT的处理器用于控制所述波长可调分波器，使得从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机，具体包括：所述OLT的处理器调整所述波长可调分波器的三个微环滤波器的中心波长到所述ONU发射机的发射波段范围以外，或者所述OLT通过电流注入方式关闭所述三个微环滤波器；当收到所述ONU发射的在其发射波段范围内的任意波长经过所述波长可调分波器后，，从同一端口射出；

所述OLT的处理器控制关闭除与所述同一端口相连的第一接收机以外的其他接收机。

第三方面，一种可调接收机，包括一个双带可调滤波器和一个光接收机，其中，所述双带可调滤波器包括两个透射带，其中，一个宽谱透射带和一个窄谱透射带。

结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，当所述ONU接收到来自光线路终端OLT的控制命令时，将所述双带可调滤波器的温度设置到当前的环境温度，关闭所述双带可调滤波器的温控装置。

第四方面，一种光网络单元ONU，包括一可调接收机，其中，所述可调接收机包括如第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式所述的可调接收机。

第五方面，一种时分波分复用TWDM-PON系统，包括光线路终端OLT，光分配网络ODN，至少一个光网络单元ONU，包括：所述OLT包括一波长可调分波器，所述波长可调分波器具有一个公共端口和四个分支端口；所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机；所述ONU用于调整其发射机的波长至第一波长，其中第一波长与第一端口对应。

结合第五方面，在第五方面的第一种可能的实现方式中，所述波长可调分波器包括一个波长可调波分复用器和一个固定波长的分波器。

结合第五方面，在第五方面的第二种可能的实现方式中，所述波长可调分波器包括一根直波导以及三个可调的微环滤波器。

结合第五方面的第一种可能的实现方式，在第五方面的第三种可能的实现方式中，所述波长可调分波器包括一个透射端口和一个反射端口，所述透射端口的透射带宽宽度至少为所述TWDM-PON系统中的第二波长至第四波长的波长间隔。

结合第五方面的第三种可能的实现方式，在第五方的第四种可能的实现方式中，所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU或ONT发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，具体包括：所述OLT调整所述波长可调分波器的透射带到所述ONU发射机的发射波段以外；当所述ONU发射机发射在其发射波段范围内的任意波长，所述任意波长经过所述波长可调分波器后，从所述反射端口出射。

结合第五方面的第二种可能的实现方式，在第五方面的第五种可能的实现方式中，所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU或ONT发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，具体包括：所述OLT调整所述波长可调分波器的三个微环滤波器的中心波长到所述ONU发射机的发射波段范围以外，或者所述OLT通过电流注入方式关闭所述三个微环滤波器；当所述ONU发射机在其发射波段范围内的任意波长，所述任意波长经过所述波长可调分波器后，从同一端口射出。

本发明提出的TWDM-PON架构，在TWDM-PON用户流量较少以及系统部署初期业务量较低的时候，可以关闭ONU的温度装置(或者也可以称为波长调节装置)，从而实现更好的系统节能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种无源光网络PON结构示意图；

图2是一种TWDM-PON网络结构示意图；

图3a是本发明实施例一提供的一种节能的PON网络结构示意图；

图3b是本发明实施例提供的一种光线路终端OLT的结构示意图；

图3c是本发明实施例提供的一种ONU侧的可调接收机的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的波长可调分波器的功能示意图；

图5是本发明实施例提供的第一种波长可调分波器的实现结构示意图；

图6是本发明实施例提供的第二种波长可调分波器的实现结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种快速通道倒换的TWDM-PON系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

图2为TWDM-PON系统的网络架构示意图，如图2所示，TWDM-PON系统100包括一个OLT 110，多个ONU 120和光分配网络(Optical Distribution Network，简称为ODN)130，其中OLT 110通过ODN 130以点到多点的方式连接到多个ONU 120。在TWDM-PON系统100中还可以包括一个以上的OLT。其中多个ONU 120共享ODN 130的光传输介质。ODN 130可以包括主干光纤131、光功率分路模块132和多个分支光纤133。其中光功率分路模块132可以设置在远端节点(Remote Node，简称为RN)，其一方面通过主干光纤131连接到OLT110，另一方面通过多个分支光纤133分别连接至多个ONU 120。在TWDM-PON系统100中，OLT 110和多个ONU120之间的通信链路可以包括多个波长通道，多个波长通道通过WDM方式共享ODN 130的光传输介质。每个ONU 120可以工作在TWDM-PON系统100的其中一个波长通道，且每个波长通道可以承载一个或多个ONU 120的业务。并且，工作在同一个波长通道的ONU 120可以通过TDM方式共享该波长通道。在图2中，以TWDM-PON系统100具有四个波长通道为例进行介绍，应当理解，在实际应用时，TWDM-PON系统100的波长通道的数量还可以根据网络需要而定。

为便于描述，在图2中将TWDM-PON系统100的四个波长通道分别命名为波长通道1、波长通道2、波长通道3和波长通道4，其中每个波长通道分别采用一对上下行波长，比如，波长通道1的上行波长和下行波长可以分别为λu1和λd1，波长通道2的上行波长和下行波长可以分别为λu2和λd2，波长通道3的上行波长和下行波长可以分别为λu3和λd3，波长通道4的上行波长和下行波长可以分别为λu4和λd4。每个波长通道可以分别具有对应的波长通道标识(比如，上述四个波长通道的通道号可以分别为1、2、3、4)，即波长通道标识与其标识的波长通道的上下行波长具有匹配关系，OLT 110和ONU 120可以根据波长通道标识获悉波长通道的上行波长和下行波长。

OLT 110可以包括光耦合器111、第一波分复用器112、第二波分复用器113、多个下行光发射器Tx1～Tx4、多个上行光接收器Rx1～Rx4和处理模块114。其中，多个下行光发射器Tx1～Tx4通过第一波分复用器112连接到光耦合器111，多个上行光接收器Rx1～Rx4通过第二波分复用器113连接到光耦合器111，耦合器111进一步连接到ODN 130的主干光纤131。

多个下行光发射器Tx1～Tx4的发射波长各不相同，其中，每一个下行光发射器Tx1～Tx4可以分别对应TWDM-PON系统100的其中一个波长通道，比如多个下行光发射器Tx1～Tx4的发射波长可以分别λd1～λd4。下行光发射器Tx1～Tx4可以分别利用其发射波长λd1～λd4将下行数据发射到对应的波长通道，以便被工作在对应波长通道的ONU 120所接收。相对应地，多个上行光接收器Rx1～Rx4的接收波长可以各不相同，其中每一个上行光接收器Rx1～Rx4同样分别对应TWDM-PON系统100的其中一个波长通道，比如，多个上行光接收器Rx1～Rx4的接收波长可以分别λu1～λu4。上行光接收器Rx1～Rx4可以分别利用其接收波长λu1～λu4接收工作在对应波长通道的ONU 120发送的上行数据。

第一波分复用器112用于将多个下行光发射器Tx1～Tx4发射的波长分别为λd1～λd4的下行数据进行波分复用处理，并通过光耦合器111发送到ODN130的主干光纤131，以通过ODN 130将下行数据提供给ONU 120。并且，光耦合器111还可以用于将来自多个ONU 120且波长分别为λu1～λu4的上行数据提供给第二波分复用器113，第二波分复用器113可以将波长分别为λu1～λu4的上行数据解复用到上行光接收器Rx1～Rx4进行数据接收。

处理模块114可以为媒介接入控制(Media Access Control，MAC)模块，其一方面可以通过波长协商为多个ONU 120指定工作波长通道，并根据某个ONU 120的工作波长通道，将待发送给ONU 120的下行数据提供给与波长通道相对应的下行光发射器Tx1～Tx4，以便下行光发射器Tx1～Tx4将下行数据发射到对应波长通道，另一方面，处理模块114还可以对各个波长通道进行上行发送的动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation，简称为DBA)，给通过TDM方式复用到同一个波长通道的ONU 120分配上行发送时隙，以授权ONU 120在指定的时隙通过其对应的波长通道发送上行数据。

每个ONU 120的上行发射波长和下行接收波长是可调的，ONU 120可以根据OLT110指定的波长通道将其自身的上行发射波长和下行接收波长分别调整到该波长通道的上行波长和下行波长，从而实现通过该波长通道进行上下行数据的发送和接收。比如，如果OLT 110在波长协商过程中指示某一个ONU 120工作到波长通道1，ONU 120可以将其自身的上行发射波长和下行接收波长分别调整到第一上行波长λu1和第一下行波长λd1；如果OLT110指示ONU 120工作到波长通道3，ONU 120可以将其自身的上行发射波长和下行接收波长分别调整到第三上行波长λu3和第一下行波长λd3。

ONU 120可以包括光耦合器121、下行光接收器122、上行光发射器123和处理模块124。其中，下行光接收器122和上行光发射器123通过光耦合器121连接到ONU 120对应的分支光纤133。光耦合器121可以一方面将上行光发射器123发送的上行数据提供到ODN 130的分支光纤133，以通过ODN 130发送给OLT 110；另一方面，光耦合器121还可以将OLT 110通过ODN 130发送的下行数据提供给下行光接收器122进行数据接收。

处理模块124可以是MAC模块，其可以与OLT 110进行波长协商，并根据OLT 110指定的波长通道，调整下行光接收器122的接收波长和上行光发射器123的发射波长(即调整ONU 120的下行接收波长和上行发射波长)，以使得ONU 120工作在OLT 110指定的波长通道；另外，处理模块124还可以根据OLT 110的动态带宽分配结果，控制上行光发射器123在指定的时隙发送上行数据。

本发明实施例提供一种节能的TWDM-PON系统，包括OLT、ODN、ONU，如图3a所示，具体地：

OLT包括一波长可调分波器，所述波长可调分波器具有一个公共端口和四个分支端口；所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进而进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机；所述OLT还用于发送控制命令至所述ONU，所述控制命令用于指示所述ONU关闭其发射机的波长稳定装置；所述ONU用于接收来自所述OLT的控制命令，关闭发射机的波长稳定装置。关于具体的内容请参照后续的说明。

另外，本发明实施例还提供一种光线路终端OLT，如图3b所示，包括处理器，四个接收机，一个波长可调分波器，其中，该波长可调分波器具有一个公共端口和四个分支端口，该四个分支端口分与所述四个接收机相连；

具体地，所述OLT的处理器用于控制所述波长可调分波器，使得从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机；

所述OLT的处理器还用于发送控制命令至所述ONU，所述控制命令用于指示所述ONU关闭其发射机的波长稳定装置。关于具体的内容请参照后续的说明。

另外，本发明实施例还提供一种节能的可调接收机，该可调接收机置于ONU内，如图3c所示，该可调接收机包括一个双带可调滤波器和一个光接收机。该可调滤波器具有两个透射带，一个宽谱透射带和一个窄谱透射带，该滤波器的透射曲线可以随着滤波器温度的改变而改变。该可调滤波器还带有温控装置，例如(Thermo Electric Cooler，简称为TEC)或者加热器，其工作温度可以由ONU光模块来控制。如图7所示的宽谱透射带在较宽的范围内及温度范围内可以允许多个波长透过，而窄谱的透射带只能允许一个波长透过该滤波器。为了实现更好的节能，可以将该可调滤波器设计为在整个光模块正常工作的环境温度范围内(例如0～70度)，其宽谱透射带都可以让其中某个波长(例如波长1)或者多个波长(例如波长1到波长4)透过滤波器，而可调滤波器的温度在高温下只允许某个波长透射通过，例如T1温度下允许波长1透射通过，T2温度下允许波长2透射通过，T3温度下允许波长3透射通过，T4温度下允许波长4透射通过。

此时，如果ONU经由OLT下发的消息中告知或者自己检测到当前系统中下行只有一个波长在工作时(在系统总业务量较低或者用户数较少时)，则可以在OLT的命令下或者自行将可调滤波器的温度设置到当前的环境温度并关闭可调滤波器的温控装置，让其温度与环境温度一致，从而实现节能。

此外，这种可调接收机可以实现宽谱接收，又可以实现窄谱接收，因此既可以用作基于光分路器ODN的TWDM-PON的ONU，还可以用作基于波分复用器ODN的WDM-PON的ONU。

另外，本发明实施例还提供一种光网络单元ONU，包括一可调接收机，其中，可调接收机的内部结构如上述实施例所述。

下面将对上述实施例中的TWDM-PON系统或OLT装置以及波长可调分波器进一步解释说明。具体内容如下：

如图3a所示，图3a是本发明实施提供的一种节能的TWDM-PON网络架构。该PON架构与如图2所示的TWDM-PON网络相比，主要区别在于其OLT包含了一波长可调的分波器，该波长可调分波器具有一个公共端口和四个分支端口。该波长可调分波器具有两种工作状态，状态一如图3a(a)所示，在这种状态下，分支端口1不具有波长选择性，对于波长λ1～λ4范围内的任何波长从公共端口进入，都会该分支端口1出射。状态二如图3a(b)所示，从公共端口入射的不同波长的光信号λ1、λ2、λ3、λ4依次解复用到波长可调分波器的端口1、端口2、..端口4。

当TWDM-PON系统处于正常工作状态时，假设每个波长通道的容量为10Gb/s(吉比特每秒)，OLT侧总共设置了4个波长通道，OLT侧的波长可调分波器处于图3a(b)中的状态2，可以正常的将由ONU发送到OLT的波长1到波长4的光信号依次解复用到OLT的四个通道的接收机1、接收机2、接收机3、接收机4中，整个系统可以向用户提供最大共计40Gb/s的带宽容量。当系统部署初期用户数较少或者深夜用户的业务量较少，只需要一个波长通道提供10Gb/s的带宽就可以满足所有用户的带宽需求时，此时OLT可以将图3a中的波长可调分波器调节到状态1，使得所有从ONU发射并由该波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到端口1(或者端口2，或者端口3，或者端口4)并进入到OLT的接收机1(或者接收机2，或者接收机3，或者接收机4)中，然后OLT关闭其他接收机。此时，由于OLT侧的波长可调分波器可以将ONU允许发射波段范围的任意波长解复用到接收机1中，因此ONU的发射机此时不需要精确控制其发射波长，因此OLT可以通过关闭ONU发射机的波长稳定装置以达到节能的目的，例如关闭ONU发射机中用于稳定发射机温度的热电制冷器TEC或者加热器，以及其控制电路。

需要说明的是，由于在传统的TWDM-PON中，系统中上下行各有4个波长，因此每个ONU的发射机只能稳定的发射其中的某一个波长，由于系统中的4个波长相隔的很近，例如通常只相隔100GHz(吉赫兹)，为了避免对其他通道的串扰，ONU的发射机必须非常稳定的控制其发射波长，而传统的发射机的发射波长都会随着温度的变化而漂移，因此，目前常见的TWDM-PON的ONU发射机都必须采用专门的温控装置(也称为波长稳定装置)，例如半导体制冷器TEC、加热器等。温控装置将发射机的温度稳定在某个恒定的温度，而这个温控装置往往占据光模块功耗中的很大一部分。通过本发明提供的系统结构，在系统部署初期用户数较少或者深夜用户的业务量较少，只需要一个波长通道提供10Gb/s的带宽就可以满足所有用户的带宽需求时，可以通过关闭ONU发射机的温控装置，让其工作在非制冷的模式，因而可以很大程度上节约ONU光模块的功耗。

其中，图4示出了波长可调分波器的功能示意图，图4所示的波长可调分波器可以有多种结构来实现。如图5所示，图5示出了一种波长可调分波器的实现结构。该波长可调分波器包括一个波长可调波分复用器和一个固定波长的分波器，波长可调分波器包含一个透射端口和一个反射端口，其透射端口的透射带宽宽度至少为从波长2到波长4的波长间隔。当把波长可调分波器的透射带调节到波长2～波长4的中心时，则波长1从波长可调分波器的反射端口出射进入到端口1，波长2、3、4可以从波长可调波分复用器1的透射端口出射，然后进入到固定波长的分波器2的公共端口，然后依次解复用到固定波长分波器的三个端口(依次为图5中的端口2、3、4)。当把波长可调分波器的透射带调节到ONU发射机的发射波段S以外，则当ONU发射机在其发射波段S范围内的任意波长(包括波长～波长4之间的任意波长)，都会被波长可调波分复用器1解复用到其反射端口，从端口1出射。

如图6所示，图6示出了又一种波长可调分波器的实现结构。该波长可调分波器包含一根直波导以及三个可调的微环滤波器，当三个微环滤波器的透射波长分别被调节为波长2、波长3、波长4时，则该可调分波器可以依次将波长2、波长3、波长4解复用到端口2、3、4上，剩余的波长1从端口1出射。当三个微环滤波器的中心波长被调节到ONU发射机的发射波段S范围以外或者三个微环滤波器通过电流注入等办法使其处于关闭状态，则当ONU发射机在其发射波段S范围内的任意波长(包括波长1～波长4之间的任意波长)，都会直接从端口1出射。

上述对波长可调分波器的介绍可以应用在实施例一或实施例二所述的系统或OLT设备。

本发明实施例提供一种快速波长倒换的TWDM-PON系统，其中，该PON系统包括OLT、ODN和ONU，所述OLT包括一波长可调分波器，所述波长可调分波器具有一个公共端口和四个分支端口；所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机；所述ONU用于调整其发射机的波长至第一波长，其中第一波长与第一端口对应。

具体地，图7为本发明实施例提供的一种TWDM-PON系统快速波长倒换的示意图。其结构与实施例一完全一致，在其他端口(端口2～4)发射故障需要维修或者需要升级，需要将所有的用户快速倒换到一个通道时，可以直接将图7中的可调分波器的状态从状态2切换到状态1，则此时所有的ONU均被切换到了通道1上，此后ONU可以逐渐调整ONU发射机的波长至波长1，由于可调分波器此时是可以接收ONU发射波长范围内的任意波长的，因此在后续调整ONU的发射波长时，不会造成业务的中断，整个切换过程中，业务的终端时间仅仅取决于可调分波器的调节时间。相比之下，传统的通道倒换方法是将各个ONU的波长切换到新的目的通道上，主要取决于最慢的ONU的通道时间。本发明切换时间仅仅取决于OLT侧的可调分波器的切换速度，而OLT侧的器件为所有的ONU所共用，可以将其设计为调节更为快速的器件，因而可以加快ONU通道倒换的时间，实现一种波长快速倒换到目的通道的TWDM-PON系统。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种时分波分复用无源光网络TWDM-PON系统，包括光线路终端OLT，光分配网络ODN，至少一个光网络单元ONU，其特征在于，包括：

所述OLT包括一波长可调分波器，所述波长可调分波器具有一个公共端口和四个分支端口；

所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机；

所述OLT还用于发送控制命令至所述ONU，所述控制命令用于指示所述ONU关闭其发射机的波长稳定装置；

所述ONU用于接收来自所述OLT的控制命令，关闭发射机的波长稳定装置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波长可调分波器包括一个波长可调波分复用器和一个固定波长的分波器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波长可调分波器包括一根直波导以及三个可调的微环滤波器。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述波长可调分波器包括一个透射端口和一个反射端口，所述透射端口的透射带宽宽度至少为所述TWDM-PON系统中的第二波长至第四波长的波长间隔。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU或ONT发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，具体包括：

所述OLT调整所述波长可调分波器的透射带到所述ONU发射机的发射波段以外；

当所述ONU发射机发射在其发射波段范围内的任意波长，所述任意波长经过所述波长可调分波器后，从所述反射端口出射。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU或ONT发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，具体包括：

所述OLT调整所述波长可调分波器的三个微环滤波器的中心波长到所述ONU发射机的发射波段范围以外，或者所述OLT关闭所述三个微环滤波器；

当所述ONU发射机在其发射波段范围内的任意波长，所述任意波长经过所述波长可调分波器后，从同一端口射出。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的系统，其特征在于，所述ONU包括一个双带可调滤波器和一个光接收机。

8.根据权利要求7任意一项所述的系统，其特征在于，所述双带可调滤波器包括两个透射带，其中，一个宽谱透射带和一个窄谱透射带。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述ONU用于接收来自所述OLT的控制命令，关闭发射机的波长稳定装置，具体包括：

当所述ONU接收到来自所述OLT的控制命令，将所述双带可调滤波器的温度设置到当前的环境温度，关闭所述双带可调滤波器的温控装置。

10.一种光线路终端OLT，其特征在于，包括：

处理器，四个接收机，一个波长可调分波器，其中，所述波长可调分波器具有一个公共端口和四个分支端口，所述四个分支端口分别与所述四个接收机相连；

所述OLT的处理器用于控制所述波长可调分波器，使得从光网络单元ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机；

所述OLT的处理器还用于发送控制命令至所述ONU，所述控制命令用于指示所述ONU关闭其发射机的波长稳定装置。

11.根据权利要求10所述的OLT，其特征在于，所述波长可调分波器包括一个波长可调波分复用器和一个固定波长的分波器。

12.根据权利要求10所述的OLT，其特征在于，所述波长可调分波器包括一根直波导以及三个可调的微环滤波器。

13.根据权利要求11所述的OLT，其特征在于，所述波长可调分波器包括一个透射端口和一个反射端口，所述透射端口的透射带宽宽度至少为所述OLT的第二接收机与第四接收机对应的第二波长至第四波长的波长间隔。

14.根据权利要求13所述的OLT，其特征在于，所述OLT的处理器用于控制所述波长可调分波器，使得从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机，具体包括：

所述OLT的处理器调整所述波长可调分波器的透射带到所述ONU发射机的发射波段以外；

当收到所述ONU发射的在其发射波段范围内的任意波长经过所述波长可调分波器后，所述任意波长从所述反射端口出射；

所述OLT的处理器控制关闭除与所述反射端口相连的第一接收机以外的其他接收机。

15.根据权利要求10所述的OLT，其特征在于，所述OLT的处理器用于控制所述波长可调分波器，使得从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，关闭所述OLT的除第一接收机以外的其他接收机，具体包括：

所述OLT的处理器调整所述波长可调分波器的三个微环滤波器的中心波长到所述ONU发射机的发射波段范围以外，或者所述OLT通过电流注入方式关闭所述三个微环滤波器；

当收到所述ONU发射的在其发射波段范围内的任意波长经过所述波长可调分波器后，从同一端口射出；

所述OLT的处理器控制关闭除与所述同一端口相连的第一接收机以外的其他接收机。

16.一种时分波分复用TWDM-PON系统，包括光线路终端OLT，光分配网络ODN，至少一个光网络单元ONU，其特征在于，包括：

所述OLT包括一波长可调分波器，所述波长可调分波器具有一个公共端口和四个分支端口；

所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机；

所述ONU用于调整其发射机的波长至第一波长，其中第一波长与第一端口对应。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述波长可调分波器包括一个波长可调波分复用器和一个固定波长的分波器。

18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述波长可调分波器包括一根直波导以及三个可调的微环滤波器。

19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述波长可调分波器包括一个透射端口和一个反射端口，所述透射端口的透射带宽宽度至少为所述TWDM-PON系统中的第二波长至第四波长的波长间隔。

20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU或ONT发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，具体包括：

所述OLT调整所述波长可调分波器的透射带到所述ONU发射机的发射波段以外；

当所述ONU发射机发射在其发射波段范围内的任意波长，所述任意波长经过所述波长可调分波器后，从所述反射端口出射。

21.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述OLT用于控制所述波长可调分波器，使得所有从所述ONU或ONT发射并由所述波长可调分波器的公共端口进入的光信号全部解复用到所述四个分支端口中的第一端口，进入到与所述第一端口对应的第一接收机，具体包括：

所述OLT调整所述波长可调分波器的三个微环滤波器的中心波长到所述ONU发射机的发射波段范围以外，或者所述OLT通过电流注入方式关闭所述三个微环滤波器；

当所述ONU发射机在其发射波段范围内的任意波长，所述任意波长经过所述波长可调分波器后，从同一端口射出。