CN108900252B - 一种功率可调的光网络单元及无源光纤网络 - Google Patents

一种功率可调的光网络单元及无源光纤网络 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种功率可调的光网络单元及无源光纤网络，光滤波器一端与光耦合器一端连接，泵浦光源一端与光耦合器另一端连接，光耦合器第三端与掺铒光纤一端连接，掺铒光纤另一端与光收发模块连接，光收发模块与中央处理器模块连接用于与上行和下行的光信号进行收发光电转换处理以及对光信号的收光值进行检测，泵浦光源与中央处理器模块连接用于通过调整电流值进行控制泵浦光的输出大小，供电模块与中央处理器模块连接用于功能是对各模块器件进行供电，存储模块与中央处理器模块连接用于存储信息。本发明解决了PON网络在使用过程中出现的光功率不足问题。

Description

一种功率可调的光网络单元及无源光纤网络
技术领域
本发明涉及一种光网络单元及无源光纤网络，特别是一种功率可调的光网络单元及无源光纤网络。
背景技术
PON(无源光网络)是指(光配线网中)不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端(OLT)，以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元(ONUs)。在OLT与ONU之间的光配线网(ODN)包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。
ONU(Optical Network Unit)光网络单元，是GEPON(千兆无源光网络)系统的用户侧设备，通过EPON(无源光纤网络)用于终结从OLT(光线路终端)传送来的业务。ONU分为有源光网络单元和无源光网络单元。与OLT配合，ONU可向相连的用户提供各种宽带服务。如Internet surfing，VoIP，HDTV，VideoConference等业务。ONU作为FTTx应用的用户侧设备，是“铜缆时代”过渡到“光纤时代”所必备的高带宽高性价比的终端设备。GEPON ONU作为用户有线接入的终极解决方案，在将来NGN(下一代网络)整体网络建设中具有举足轻重的作用。
目前的ONU设备，由于制作方法的限制，ONU无色过程复杂，不同波长运营商需要单独储存相关器件，成本较高。而申请号201220227840.8的专利提供了一种波分复用无源光网络中无色ONU的实现方法和装置，以实现ONU的无色化。
而针对于ONU本身的LED指示功能的不足，申请号201320861679.4的专利提供了一种带显示的ONU，在ONU基础上集成显示功能。
针对ONU电源接口连接电源的时候容易因外力等其他因素而造成电源接入端脱离，影响ONU设备的正常工作，申请号201620712291.1的专利提出一种可以保障电源不会因为外力的因素而造成无故脱离的ONU，从而提高ONU设备的工作稳定性。
现有的ONU终端技术方案(如上所述的申请号201220227840.8、申请号201320861679.4、申请号201620712291.1)不同程度或不同角度改善了ONU外部结构或者是扩展功能等，对于原本作为可向相连的用户提供各种宽带服务的ONU而言存在如下的不足：上述方案提到的ONU终端设备不具有功率可调功能，无法解决PON网络弱收光的问题，改善用户的业务使用质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种功率可调的光网络单元及无源光纤网络，解决PON网络在使用过程中出现的光功率不足问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种功率可调的光网络单元，其特征在于：包含中央处理器模块、光滤波器、光耦合器、掺铒光纤、光收发模块、泵浦光源、供电模块和存储模块，光滤波器一端与光耦合器一端连接，泵浦光源一端与光耦合器另一端连接，光耦合器第三端与掺铒光纤一端连接，掺铒光纤另一端与光收发模块连接，光收发模块与中央处理器模块连接用于与上行和下行的光信号进行收发光电转换处理以及对光信号的收光值进行检测，泵浦光源与中央处理器模块连接用于通过调整电流值进行控制泵浦光的输出大小，供电模块与中央处理器模块连接用于功能是对各模块器件进行供电，存储模块与中央处理器模块连接用于存储信息。
进一步地，所述中央处理器模块采用PAS6301芯片，其内部集成了Arm922处理器作为CPU子系统，用于处理业务的数据通路以及控制管理通路。
进一步地，所述功率可调的光网络单元还包含显示灯模块，显示灯模块与中央处理器模块连接用于提供设备的各种正常及异常的指标灯。
进一步地，所述功率可调的光网络单元还包含以太网交换模块和FE接口，以太网交换模块与中央处理器模块连接用于实现以太网业务的交换处理，FE接口与以太网交换模块连接用于为用户提供FE的以太网业务接口。
进一步地，所述存储模块包含SDRAM、FLASH、FPGA三个子模块。
进一步地，所述泵浦光源使用980nm的波长，光滤波器为带阻滤波器，阻止980nm波长的光通过。
进一步地，所述掺铒光纤通过泵浦光源对1550nm波长进行光放大，
掺铒光纤的增益
Figure BDA0001739073940000041
式中GA为增益，gR为增益系数，PP为泵浦光功率，Aeff为光纤纤芯有效面积，Leff有效光纤长度，
Figure BDA0001739073940000042
L为光纤的长度，ap为光纤对泵浦光的衰减系数；
由上述公式可知增益和泵浦的光功率成正比，通过调整泵浦光源的电流控制泵浦光功率从实现控制信号光的增益，实现PON网络的功率可调功能。
一种无源光纤网络，其特征在于：包含中心控制站、光线路终端单元、光配线网单元和多台权利要求1-7任一项所述的光网络单元，
中心控制站设置有网管，接收告警触发泵浦光源电源的调整，实现不同泵浦光功率输出；
光线路终端单元包含OLT设备，OLT设备一端与中心控制站的网管连接；
光配线网单元包含分光器，分光器的一端通过主干光缆与OLT设备连接；
多台光网络单元分别通过配线光缆与分光器的另一端的一条支路连接。
进一步地，所述网管用于显示无源光纤网络的设备及光缆的告警，对设备进行告警查询、数据配置和更改操作。
进一步地，所述OLT设备用于各网终单元的业务分配汇聚，其所使用的下行波长为1550nm，上行波长为1310nm。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、与其他ONU终端方案相比，本ONU终端具有功率可调的功能，满足PON网络对的弱光调整。
2、该ONU终端的功率可调加大PON网络覆盖半径的范围，以满足业务的覆盖使用。
3、该PON网络易于在原PON网络的基础上升级改造，降低重部署网络的难度，且各ONU终端独立调整各自的功率，实现不同的ONU终端获得不同的光功率值，满足不同覆盖半径的用户。
附图说明
图1是本发明的一种功率可调的光网络单元的示意图。
图2是本发明的一种无源光纤网络的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明的一种功率可调的光网络单元一种功率可调的光网络单元，包含中央处理器模块1、光滤波器2、光耦合器3、掺铒光纤4、光收发模块5、泵浦光源6、供电模块7和存储模块8，光滤波器2一端与光耦合器3一端连接，泵浦光源6一端与光耦合器3另一端连接，光耦合器3第三端与掺铒光纤4一端连接，掺铒光纤4另一端与光收发模块5连接，光收发模块5与中央处理器模块1连接用于与上行和下行的光信号进行收发光电转换处理以及对光信号的收光值进行检测，泵浦光源6与中央处理器模块1连接用于通过调整电流值进行控制泵浦光的输出大小，供电模块7与中央处理器模块1连接用于功能是对各模块器件进行供电，可以接入交流220V或直流48V电源。存储模块8与中央处理器模块1连接用于存储信息。
中央处理器模块1采用PAS6301芯片，其内部集成了Arm922处理器作为CPU子系统，用于处理业务的数据通路以及控制管理通路。
功率可调的光网络单元还包含显示灯模块9，显示灯模块9与中央处理器模块1连接用于提供设备的各种正常及异常的指标灯。
功率可调的光网络单元还包含以太网交换模块10和FE接口11，以太网交换模块10与中央处理器模块1连接用于实现以太网业务的交换处理，FE接口11与以太网交换模块10连接用于为用户提供FE的以太网业务接口。
存储模块8包含SDRAM、FLASH、FPGA三个子模块。
泵浦光源6使用980nm的波长，光滤波器2为带阻滤波器，阻止980nm波长的光通过。
掺铒光纤4通过泵浦光源对1550nm波长进行光放大，
掺铒光纤的增益
Figure BDA0001739073940000061
式中GA为增益，gR为增益系数，PP为泵浦光功率，Aeff为光纤纤芯有效面积，Leff有效光纤长度，
Figure BDA0001739073940000062
L为光纤的长度，ap为光纤对泵浦光的衰减系数；
由上述公式可知增益和泵浦的光功率成正比，通过调整泵浦光源的电流控制泵浦光功率从实现控制信号光的增益，实现PON网络的功率可调功能。
一种无源光纤网络，包含中心控制站12、光线路终端单元13、光配线网单元14和多台权利要求1-7任一项所述的光网络单元15，
中心控制站12设置有网管16，接收告警触发泵浦光源电源的调整，实现不同泵浦光功率输出；
光线路终端单元13包含OLT设备17，OLT设备17一端与中心控制站12的网管连接；
光配线网单元14包含分光器18，分光器18的一端通过主干光缆19与OLT设备17连接；
多台光网络单元15分别通过配线光缆20与分光器18的另一端的一条支路连接。
网管16用于显示无源光纤网络的设备及光缆的告警，对设备进行告警查询、数据配置和更改操作。
OLT设备17用于各网终单元的业务分配汇聚，其所使用的下行波长为1550nm，上行波长为1310nm。分光器可以为从1：2～1：128、2：2～2：128不等，其主要功能是将主信号光的光功率分进行均分到每一个支路。
新型ONU终端在继承传统ONU(Optical Network Unit)终端的基础上，还包括了光滤波器、光耦合器、掺铒光纤等无源部分以及泵浦光源。ONU是光纤接入的终端设备，它向用户提供多个业务接口。它的网络一侧是光接口而用户一侧是电接口，因此光网络单元(ONU)需要具有光/电转换和电/光转换的功能，同时还具有对语声信号的数/模和模/数转换功能以及复用、信令处理和维护管理的功能。与OLT配合，ONU可向相连的用户提供各种宽带服务。如Internet surfing，VoIP，HDTV。
泵浦光源可以有外置式和内置OLT式，本实施例使用内置形式。其泵浦波长可以有980nm和1480nm，本实施例使用980nm的波长。其泵浦输出光功率与电流的平方成正比。
掺铒光纤是掺杂铒离子的光纤，其可以过泵浦光(980nm或1480nm波长的泵浦光)对1550nm工作波长进行光放大。所述的掺铒光纤的长度可以为几十米等，本实施例的光纤长度为30nm。另外作为放大的光纤，该段光纤可以按需求替换为其他掺杂的光纤，例如掺镨等光纤，目的是对不同的工作波长进行光放大。本实施例使用掺铒光纤对1550nm波长进行光放大。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种功率可调的光网络单元，其特征在于：包含中央处理器模块、光滤波器、光耦合器、掺铒光纤、光收发模块、泵浦光源、供电模块和存储模块，光滤波器一端与光耦合器一端连接，泵浦光源一端与光耦合器另一端连接，光耦合器第三端与掺铒光纤一端连接，掺铒光纤另一端与光收发模块连接，光收发模块与中央处理器模块连接用于与上行和下行的光信号进行收发光电转换处理以及对光信号的收光值进行检测，泵浦光源与中央处理器模块连接用于通过调整电流值进行控制泵浦光的输出大小，供电模块与中央处理器模块连接用于功能是对各模块器件进行供电，存储模块与中央处理器模块连接用于存储信息；
所述泵浦光源使用980nm的波长，光滤波器为带阻滤波器，阻止980nm波长的光通过；
所述掺铒光纤通过泵浦光源对1550nm波长进行光放大，
掺铒光纤的增益
Figure FDA0002942121490000011
式中GA为增益，gR为增益系数，PP为泵浦光功率，Aeff为光纤纤芯有效面积，Leff有效光纤长度，
Figure FDA0002942121490000012
L为光纤的长度，ap为光纤对泵浦光的衰减系数；
由上述公式可知增益和泵浦的光功率成正比，通过调整泵浦光源的电流控制泵浦光功率从实现控制信号光的增益，实现PON网络的功率可调功能。
2.按照权利要求1所述的一种功率可调的光网络单元，其特征在于：所述中央处理器模块采用PAS6301芯片，其内部集成了Arm922处理器作为CPU子系统，用于处理业务的数据通路以及控制管理通路。
3.按照权利要求1所述的一种功率可调的光网络单元，其特征在于：所述功率可调的光网络单元还包含显示灯模块，显示灯模块与中央处理器模块连接用于提供设备的各种正常及异常的指标灯。
4.按照权利要求1所述的一种功率可调的光网络单元，其特征在于：所述功率可调的光网络单元还包含以太网交换模块和FE接口，以太网交换模块与中央处理器模块连接用于实现以太网业务的交换处理，FE接口与以太网交换模块连接用于为用户提供FE的以太网业务接口。
5.按照权利要求1所述的一种功率可调的光网络单元，其特征在于：所述存储模块包含SDRAM、FLASH、FPGA三个子模块。
6.一种无源光纤网络，其特征在于：包含中心控制站、光线路终端单元、光配线网单元和多台权利要求1-5任一项所述的光网络单元，
中心控制站设置有网管，接收告警触发泵浦光源电源的调整，实现不同泵浦光功率输出；
光线路终端单元包含OLT设备，OLT设备一端与中心控制站的网管连接；
光配线网单元包含分光器，分光器的一端通过主干光缆与OLT设备连接；
多台光网络单元分别通过配线光缆与分光器的另一端的一条支路连接。
7.按照权利要求6所述的一种无源光纤网络，其特征在于：所述网管用于显示无源光纤网络的设备及光缆的告警，对设备进行告警查询、数据配置和更改操作。
8.按照权利要求6所述的一种无源光纤网络，其特征在于：所述OLT设备用于各网终单元的业务分配汇聚，其所使用的下行波长为1550nm，上行波长为1310nm。
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