CN109040863B - 一种基于无源光网络系统的扩容方法及系统 - Google Patents

一种基于无源光网络系统的扩容方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无源光网络系统的扩容方法及系统，涉及PON系统扩容技术领域，该方法包括以下步骤：S1、创建PON系统，PON系统包括依次连接的1个OLT设备、1个ODN网络以及多个ONU设备；S2、对OLT设备进行扩容，使得OLT设备设有至少1个上行通道以及至少2个下行通道；S3、在各ONU设备中设有至少1个上行通道以及至少1个下行通道，各ONU设备内的上行通道分别与OLT设备内的任意上行通道匹配，各ONU设备内的下行通道分别与OLT设备内的任意下行通道匹配。本发明PON系统在OLT端增加下行通道，从而完成系统扩容，为PON系统提供更多选择、更高带宽，满足对逐渐增多的用户使用需求。

Description

一种基于无源光网络系统的扩容方法及系统
技术领域
本发明涉及PON系统扩容技术领域，具体涉及一种基于无源光网络系统的扩容方法及系统。
背景技术
在现有无源光网络系统在进行系统扩容时，多采用在结构上直接提升速率的系统扩容升级方法，该方法是一种硬升级方式，对光器件的带宽和网络管理技术都提出的极高的要求；
此种升级方式需要对无源光网络系统所有的部件进行更新和重新研制开发，对系统提供商来讲投入的人力和资金成本很高，对运营上来讲增加了系统扩容升级成本和维护成本，
因此，需要有一种扩容升级的方式即可满足业务带宽的需求，同时也为运营商提供一种相对低成本的实现扩容升级解决方案。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于无源光网络系统的扩容方法及系统，对PON系统在OLT端增加下行通道，在保证成本低廉的前提下，满足对逐渐增多的用户使用需求。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于无源光网络系统的扩容方法，该方法适用于时分复用模式的PON系统，该方法包括以下步骤：
S1、创建PON系统，所述PON系统包括依次连接的1个OLT 设备、1个ODN网络以及多个ONU设备；
S2、对所述OLT设备进行扩容，使得OLT设备设有至少1个上行通道以及至少2个下行通道；
S3、在各ONU设备中设有至少1个上行通道以及至少1个下行通道，各ONU设备内的上行通道分别与OLT设备内的任意一个上行通道匹配，各ONU设备内的下行通道分别与OLT设备内的任意一个下行通道匹配；
S4、对OLT设备进行扩容，使其包含至少2个上行通道，ONU 设备的各上行通道分别与OLT设备的任意一个上行通道匹配；
所述方法还包括以下步骤：
所述OLT设备增加一管理控制消息，用于在各所述下行通道上广播各自的通道序号和波长频率；
所述ONU设备根据所述OLT设备广播的所述管理控制消息的通道序号和波长频率，校对ONU光模块的接收驱动电路，使得接收的中心波长与所述管理控制消息的波长对应，并记录自身与通道序号和波长频率的对应关系；
所述OLT设备记录所述ONU设备的通道信息，建立所述ONU 设备编号与其接入的下行通道数及下行通道的通道序号间的映射关系；
对ONU设备进行扩容，ONU设备中设有至少2个上行通道， ONU设备的各上行通道分别与OLT设备内的任意上行通道匹配；
对ONU设备进行扩容，ONU设备中设有至少2个下行通道， ONU设备的各下行通道分别与OLT设备内的任意下行通道匹配。
在上述技术方案的基础上，该方法还包括以下步骤：
对OLT设备进行扩容，OLT设备中设有至少2个上行通道。
在上述技术方案的基础上，所述OLT设备扩容后，增设PLOAM 消息，并将所述PLOAM消息发送给各ONU设备，ONU设备根据 PLOAM消息调整上行发送模式以及获取下行通道信息。
本发明公开了一种基于无源光网络系统的扩容系统，该系统适用于时分复用模式的PON系统，所述系统包括：
依次连接的1个OLT设备、1个ODN网络以及多个ONU设备；
所述OLT设备设有至少2个上行通道以及至少2个下行通道；
各ONU设备中设有至少1个上行通道以及至少1个下行通道；各所述ONU设备内的上行通道分别与所述OLT设备内的任意一个上行通道匹配，各所述ONU设备内的下行通道分别与所述OLT设备内的任意一个下行通道匹配；其中，
所述OLT设备增加一管理控制消息，用于在各所述下行通道上广播各自的通道序号和波长频率；
所述ONU设备根据所述OLT设备广播的所述管理控制消息的通道序号和波长频率，校对ONU光模块的接收驱动电路，使得接收的中心波长与所述管理控制消息的波长对应，并记录自身与通道序号和波长频率的对应关系；
所述OLT设备记录所述ONU设备的通道信息，建立所述ONU 设备编号与其接入的下行通道数及下行通道的通道序号间的映射关系；
所述ONU设备包含至少2个上行通道，所述ONU设备的各上行通道分别与所述OLT设备的任意上行通道匹配；
ONU设备包含至少2个下行通道，ONU设备的各下行通道分别与OLT设备的任意下行通道匹配。
在上述技术方案的基础上，所述OLT设备包含至少2个上行通道；
所述ONU设备包含至少2个上行通道以及至少2个下行通道。
在上述技术方案的基础上，所述OLT设备增设PLOAM消息，并将所述PLOAM消息发送给各ONU设备，ONU设备根据PLOAM 消息调整上行发送模式以及获取下行通道信息。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明对PON系统在OLT端增加下行通道，从而完成系统扩容，在保证成本低廉的前提下，为PON系统提供更多选择、更高带宽，满足对逐渐增多的用户使用需求。
(2)本发明通过在OLT设备端增加至少2个上行波长通道，来达到使上行带宽容量成几何倍数增长的目的。
(3)本发明通过在ONU设备端设置有至少2个上行波长通道，来达到使上行带宽容量成几何倍数增长的目的。
(4)本发明通过ONU设备端增加至少2个下行波长通道，进一步来达到使下行带宽容量成几何倍数增长的目的。
附图说明
图1为本发明实施例1中基于无源光网络系统的扩容方法的步骤图；
图2为本发明实施例2中基于无源光网络系统的扩容方法的步骤图；
图3为本发明实施例3中基于无源光网络系统的扩容方法的步骤图；
图4为本发明实施例4中基于无源光网络系统的扩容方法的步骤图；
图5为本发明实施例5中基于无源光网络系统的扩容方法的步骤图；
图6为本发明实施例7中基于无源光网络系统的扩容系统的结构示意图；
图7为本发明实施例8中基于无源光网络系统的扩容系统的结构示意图；
图8为本发明实施例9中基于无源光网络系统的扩容系统的结构示意图；
图9为本发明实施例10中基于无源光网络系统的扩容系统的结构示意图；
图10为本发明实施例11中基于无源光网络系统的扩容系统的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
实施例1
为描述方便，本发明约定所述的上行通道，数据流向为ONU设备到OLT设备，本发明所述的下行通道，数据流向为OLT设备到 ONU设备。
参见图1所示，本发明实施例1提供一种基于无源光网络系统的扩容方法，该方法适用于时分复用模式的PON系统，该方法包括以下步骤：
S1、创建PON系统，PON系统包括依次连接的1个OLT设备、 1个ODN网络以及多个ONU设备；
S2、对OLT设备进行扩容，使得OLT设备设有至少1个上行通道以及至少2个下行通道；
S3、在各ONU设备中设有至少1个上行通道以及至少1个下行通道，各ONU设备内的上行通道分别与OLT设备内的任意上行通道匹配，各ONU设备内的下行通道分别与OLT设备内的任意下行通道匹配。
在现有的时分复用模式的无源光网络系统即TDM-PON系统中，包括一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通过广播方式共享波长为λd1的下行通道，上行通过时分方式共享波长为λu1的上行通道。
本发明中，对OLT设备的下行通道进行扩容，使得无源光网络系统即PON系统包括至少2个下行通道，PON系统包括依次连接的一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通过广播方式共享自己所支持的下行波长通道的带宽，上行通过时分方式共享上行波长为λu1的上行通道，下行通道增加m个下行通道，即加上原有的一个下行通道后，PON系统内包括m+1个下行通道，而下行通道的波长分别为λd1…到λdm+1，其中λd1为原有的下行通道所使用的波长；
而此时，ONU设备包含一个上行通道以及一个下行通道，各ONU 设备内的下行通道与OLT设备内的下行通道其中一条通道匹配，即各ONU的下行通道采用的波长在OLT下行通道波长λd1…到λdm+1内选择，其中一个ONU设备中的下行通道对应匹配OLT设备的下行通道其中一个。
本发明中，PON系统在OLT端增加下行通道，从而完成系统扩容，为PON系统提供更多选择、更高带宽，满足对逐渐增多的用户使用需求。
需要说明的是，PON系统进行扩容后，所有ONU设备均进行统一管理，存在系统内唯一编号，而扩容前的ONU设备的编号则在系统内保持不变并保持唯一。
在局、远端设备管理方面，扩容后的PON系统中非对称的系统存在多个下行通道和一个上行通道，局端设备OLT需要知道远端设备ONU的设备形态以及接入通道，
在局端OLT侧，OLT设备增加一管理控制消息，在EPON或10G EPON系统中，是在MPCP(多点控制协议)增加一下行消息类型，在GPON或XG(s)PON系统中，是增加一下行PLOAM(物理层OAM) 消息类型，在所有通道上广播本通道的通道序号和波长频率，
在远端ONU侧，ONU接收到OLT广播的通道序号和波长频率管理控制消息，校对ONU光模块的接收驱动电路，使其接收的中心波长与OLT广播的通道序号和波长频率管理控制消息中的波长相一致。并记录下通道序号和波长频率的对应关系。ONU在发现、注册过程中，上报自身所接收的下行通道数及下行通道的通道序号，
在局端OLT侧，OLT记录ONU上报的通道信息，建立ONU编号与其接入的下行通道数及下行通道的通道序号间的映射关系。OLT 选择一下行通道发送测距管理控制消息进行测距。在其后的数据传输带宽授权过程中，OLT可以选择该ONU所支持的下行通道中比较空闲的通道来发送对该ONU的管理控制消息。
另外，OLT设备中包含MAC与逻辑控制器、光模块以及合波分波器，而光模块中包含用于处理上行通道的接收端以及下行通道的发送端，可以理解的是，接收端的数量与上行通道的数量匹配，发送端的数量与下行通道的数量匹配；
而ONU设备中包括MAC与逻辑控制器、接收端以及发送端，而ONU设备的接收端用于处理下行通道，其数量与下行通道的数量匹配，ONU设备的发送端用于处理上行通道，其数量与上行通道的数量匹配。
需要说明的是，无源光网络(Passive Optical Network，PON)技术是基于光纤的宽带光接入技术，PON系统由光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)、光分配网络(Optical Distribution Network，ODN) 和光网络单元(Optical Network Unit，ONU)组成；
目前普遍采用的有IEEE标准体系的EPON系统和ITU标准体系的GPON系统，目前无源光网络系统可提供1Gb/s或2.5Gb/s的带宽能力,随着用户对带宽需求的日益增长，正在开始升级部署单通道 10Gb/s速率的系统，能够为用户提供峰值为10Gb/s的带宽能力；
但随着5G及新型业务的应用对带宽的需求更高，光接入网络系统需要向更高速率(比如25Gb/s或50Gb/s)的方向演进，PON网络的演进最重要的一个原则就是共享ODN，包含原有投资；
然而，由于PON上行波长资源有限，1Gb/sPON系统与 10Gb/sPON系统占用了低成本的上行波长窗口(1270nm+/-10nm和 1310nm+/-10nm)，使得下一代超10G速率系统波长资源很紧张，更使得下一代后10Gb/s的技术很难与现有的PON技术波分共存在同一个ODN中。
另外，需要说明的是本发明中的PON系统具体可以是TDM-PON 系统，TDM为时分复用模式。
实施例2
参见图2所示，本发明实施例2提供一种基于无源光网络系统的扩容方法，在实施例1的基础上，该方法步骤S3后还包括以下步骤：
还包括以下操作步骤：S4、对OLT设备进行扩容，使其包含至少2个上行通道，ONU设备的各上行通道分别与OLT设备的任意上行通道匹配。
本实施例中的S2是将PON系统的OLT设备的下行通道进行扩容，S3则是将ONU设备与扩容后的OLT设备进行匹配，而后续的步骤则是将OLT设备的上行通道进行扩容，从而对PON系统的上行通道进行扩容，也可以扩容系统上行容量；
在满足无源光网络系统下行扩容的基础上，根据用户需求和运营部署，通过在OLT设备端增加至少2个上行波长通道，来达到使上行带宽容量成几何倍数增长的目的；
形成的至少2个上行波长通道采用与现有系统上行通道不同的波长，通过在OLT设备增加合波分波器将新增通道融入原有ODN网络中。
需要说明的是，本发明先对OLT设备的下行通道进行扩容，使得无源光网络系统即PON系统包括至少2个下行通道，PON系统包括依次连接的一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通道增加m个下行通道，即加上原有的一个下行通道后，PON 系统内包括m+1个下行通道，而下行通道的波长分别为λd1…到λdm+1，其中λd1为原有的下行通道所使用的波长；
并对OLT设备的上行通道进行扩容，使得无源光网络系统即 PON系统包括至少2个上行通道，上行通道增加n个上行通道，即加上原有的一个上行通道后，PON系统内包括n+1个上行通道，而上行通道的波长分别为λu1…到λun+1，其中λu1为原有的上行通道所使用的波长；
而此时，ONU设备包含一个上行通道以及一个下行通道，各ONU 设备内的下行通道与OLT设备内的下行通道其中一条通道匹配，即各ONU的下行通道采用的波长在OLT下行通道波长λd1…到λdm+1内选择，其中一个ONU设备中的下行通道对应匹配OLT设备的下行通道其中一个；
而各ONU设备内的上行通道与OLT设备内的上行通道其中一条通道匹配，即各ONU的上行通道采用的波长在OLT上行通道波长λu1…到λun+1内选择，其中一个ONU设备中的上行通道对应匹配OLT 设备的上行通道其中一个。
本发明中，PON系统在OLT端同时增加下行通道、上行通道，从而完成系统扩容，为PON系统提供更多选择、更高带宽，满足对逐渐增多的用户使用需求。
实施例3
参见图3所示，本发明实施例提供一种基于无源光网络系统的扩容方法，在实施例1的基础上，该方法步骤S3后还包括以下步骤：
S4、对OLT设备进行扩容，使其包含至少2个上行通道，ONU 设备的各上行通道分别与OLT设备的任意上行通道匹配；
S5、对ONU设备进行扩容，ONU设备中设有至少2个上行通道， ONU设备的各上行通道分别与OLT设备内的任意上行通道匹配。
本实施例中的S2是将PON系统的OLT设备的下行通道进行扩容，S3则是将ONU设备与扩容后的OLT设备进行匹配，而后续的步骤则是将PON系统的ONU设备的上行通道进行扩容，从而扩容系统上行容量，以满足不同的使用需求；
在满足无源光网络系统下行扩容的基础上，根据用户需求和运营部署，通过在ONU设备端设置有至少2个上行波长通道，来达到使上行带宽容量成几何倍数增长的目的；
至少2个上行波长通道采用与现有系统上行通道不同的波长，通过在OLT设备增加合波分波器将新增通道融入原有ODN网络中
需要说明的是，本发明先对OLT设备的下行通道进行扩容，使得无源光网络系统即PON系统包括多个下行通道，PON系统包括依次连接的一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通道增加m个下行通道，即加上原有的一个下行通道后，PON系统内包括m+1个下行通道，而下行通道的波长分别为λd1…到λdm+1，其中λd1为原有的下行通道所使用的波长；
并对OLT设备的上行通道进行扩容，上行通道增加n个上行通道，即加上原有的一个上行通道后，PON系统内包括n+1个上行通道，而上行通道的波长分别为λu1…到λun+1，其中λu1为原有的上行通道所使用的波长；
而此时，ONU设备包含至少2个上行通道以及一个下行通道，各ONU设备内的下行通道与OLT设备内的下行通道其中一条通道匹配，即各ONU的下行通道采用的波长在OLT下行通道波长λd1…到λdm+1内选择，其中一个ONU设备中的下行通道对应匹配OLT设备的下行通道其中一个；
而各ONU设备内的各上行通道分别与OLT设备内的上行通道其中一条通道匹配，即各ONU的上行通道采用的波长在OLT上行通道波长λu1…到λun+1内选择，其中一个ONU设备中的各上行通道分别对应匹配OLT设备的上行通道其中一个。
需要说明的是，由于本实施例中，ONU设备包含至少2个上行通道，因此，根据需要，向ONU设备配置合波器，而合波器的型号则根据实际使用情况进行选择。
实施例4
参见图4所示，本发明实施例还提供一种基于无源光网络系统的扩容方法，在实施例1的基础上，该方法步骤S3后还包括以下步骤：
S4、对ONU设备进行扩容，ONU设备中设有至少2个下行通道， ONU设备的各下行通道分别与OLT设备内的任意下行通道匹配。
本实施例中的S2是将PON系统的OLT设备的下行通道进行扩容，S3则是将ONU设备与扩容后的OLT设备进行匹配，而后续的步骤则是将PON系统的ONU设备的下行通道进行扩容，也可以扩容系统下行容量；
在满足无源光网络系统OLT设备端下行扩容的基础上，根据用户需求和运营部署，通过ONU设备端增加至少2个下行波长通道，进一步来达到使下行带宽容量成几何倍数增长的目的；
形成的至少2个下行波长通道采用与现有系统下行通道不同的波长，通过在OLT设备增加合波分波器将新增通道融入原有ODN设备中。
需要说明的是，本发明先对OLT设备的下行通道进行扩容，使得无源光网络系统即PON系统包括多个下行通道，PON系统包括依次连接的一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通过广播方式共享自己所支持的下行波长通道的带宽，下行通道增加 m个下行通道，即加上原有的一个下行通道后，PON系统内包括m+1 个下行通道，而下行通道的波长分别为λd1…到λdm+1，其中λd1为原有的下行通道所使用的波长，上行通过时分方式共享波长为λu1的上行通道；
而此时，ONU设备包含一个上行通道以及至少2个下行通道，各ONU设备内的下行通道分别与OLT设备内的下行通道其中一条通道匹配，即各ONU的下行通道采用的波长在OLT下行通道波长λd1…到λdm+1内选择，其中一个ONU设备中的不同下行通道分别对应匹配OLT设备的下行通道其中一个。
需要说明的是，由于本实施例中，ONU设备包含至少2个下行通道，若ONU设备只设有一个接收端或发送端，则需向ONU设备配置分波器，若ONU设备设有多个接收端，不需要向ONU设备配置分波器，而分波器的型号则根据实际使用情况进行选择。
实施例5
参见图5所示，本发明实施例还提供一种基于无源光网络系统的扩容方法，在实施例1的基础上，该方法步骤S3后还包括以下步骤：
S4、对OLT设备进行扩容，OLT设备中设有至少2个上行通道；
S5、对ONU设备进行扩容，ONU设备中设有至少2个上行通道以及至少2个下行通道；
需要说明的是，各ONU设备内的上行通道分别与OLT设备内的任意上行通道匹配，各ONU设备内的下行通道分别与OLT设备内的任意下行通道匹配。
本实施例中的S2是将PON系统的OLT设备的下行通道进行扩容，S3则是将ONU设备与扩容后的OLT设备进行匹配，而后续步骤S4的步骤则是将OLT设备的上行通道进行扩容，步骤S5是对ONU 设备的上下行通道同时扩容，从而对PON系统的上行通道以及下行通道进行扩容，也可以扩容系统上行容量以及下行容量；
形成的至少2个上行波长通道以及至少2个下行波长通道采用与现有系统上行通道不同的波长，通过在OLT设备增加合波分波器将新增通道融入原有ODN网络中。
需要说明的是，本发明先对OLT设备的下行通道进行扩容，使得无源光网络系统即PON系统包括多个下行通道，PON系统包括依次连接的一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通道增加m个下行通道，即加上原有的一个下行通道后，PON系统内包括m+1个下行通道，而下行通道的波长分别为λd1…到λdm+1，其中λd1为原有的下行通道所使用的波长；
并对OLT设备的上行通道进行扩容，上行通道增加n个上行通道，即加上原有的一个上行通道后，PON系统内包括n+1个上行通道，而上行通道的波长分别为λu1…到λun+1，其中λu1为原有的上行通道所使用的波长；
而此时，ONU设备包含至少2个上行通道以及至少2个下行通道，各ONU设备内的下行通道分别与OLT设备内的下行通道其中一条通道匹配，即各ONU的下行通道采用的波长在OLT下行通道波长λd1…到λdm+1内选择，其中一个ONU设备中的不同下行通道分别对应匹配OLT设备的下行通道其中一个；
而各ONU设备内的各上行通道分别与OLT设备内的上行通道其中一条通道匹配，即各ONU的上行通道采用的波长在OLT上行通道波长λu1…到λun+1内选择，其中一个ONU设备中的各上行通道分别对应匹配OLT设备的上行通道其中一个。
需要说明的是，由于本实施例中，ONU设备包含至少2个上行通道，因此，根据需要，向ONU设备配置合波器，而合波器的型号则根据实际使用情况进行选择；
另外，由于本实施例中，ONU设备包含至少2个下行通道，因此，若ONU设备只设有一个接收端或发送端，则需向ONU设备配置分波器，若ONU设备设有多个接收端，不需要向ONU设备配置分波器，而分波器的型号则根据实际使用情况进行选择。
实施例6
本发明实施例提供一种基于无源光网络系统的扩容方法，在实施例1的基础上，
OLT设备的各下行通道通过合波分波器接入到一根光纤与ODN 网络连接。
本实施例中，OLT设备扩容后，增设PLOAM消息，并将PLOAM 消息发送给各ONU设备，ONU设备根据PLOAM消息调整上行发送模式以及获取下行通道信息。
本实施例中，进行扩容以后，在OLT设备侧，物理层增加扩展波长的光模块发送驱动电路，并将多个下行通道的波合并到一根光纤传输的合波分波器，而下行通道的速率可以相同也可以不同，可采取更高速率的下行速率模式，下行通道的波长通道速率可以根据组网结构或系统容量需求进行配置，而扩容后的ODN网络保留已有部署。
需要说明的是，PLOAM即Physical Layer Operations, Administration andMaintenance，中文含义为物理层操作管理和维护。
本实施例中，OLT侧，扩容后的OLT设备让PON系统内ONU 设备感知PON系统的结构，扩容后的OLT设备需要新增加一个 PLOAM(物理层OAM)消息，为Wavelength Channel PLOAM消息；
假设OLT设备存在两个下行通道，波长λ通道和波长λ1通道广播WavelengthChannel PLOAM(物理层OAM)消息，告知所有ONU 设备系统下行波长通道信息，
在下行波长λ通道，Wavelength Channel PLOAM告知本下行通道序号为0，中心波长为λ；
在下行波长λ1通道，Wavelength Channel PLOAM告知本下行通道序号为1，中心波长为λ1；
ONU设备通过接收到的Profile PLOAM(物理层OAM)消息，调整上行发送的模式，ONU设备通过接收到的Wavelength Channel PLOAM(物理层OAM)消息，获取本ONU接入的下行通道信息；如物理序列号SN1的ONU设备接收到的Wavelength Channel PLOAM 为本下行通道序号为0，中心波长为λ，该ONU设备校正ONU光模块的接收中心频率，使信号损耗降低；
该ONU设备记录下本ONU支持的下行通道数为1，接入的下行通道序号0，上报给OLT，
对于支持双下行通道的ONU设备，如物理序列号SN2的ONU 设备，可以从下行波长λ通道和下行波长λ1通道接收到两个 Wavelength Channel PLOAM消息，同样，该ONU设备校正ONU光模块的接收中心频率，同时记录下ONU支持的下行通道数为2，通道序号分别为0和1。
实施例7
为描述方便，本发明约定所述的上行通道，数据流向为ONU设备到OLT设备，本发明所述的下行通道，数据流向为OLT设备到 ONU设备。
参见图6所示，本发明实施例提供一种基于无源光网络系统的扩容系统，该系统适用于时分复用模式的PON系统，该系统包括依次连接的1个OLT设备、1个ODN网络以及多个ONU设备；
OLT设备设有至少1个上行通道以及至少2个下行通道；
各ONU设备中设有至少1个上行通道以及至少1个下行通道；各ONU设备内的上行通道分别与OLT设备内的任意上行通道匹配，各ONU设备内的下行通道分别与OLT设备内的任意下行通道匹配。
在现有的时分复用模式的无源光网络系统即TDM-PON系统中，包括一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通过广播方式共享波长为λd1的下行通道，上行通过时分方式共享波长为λu1的上行通道。
本发明中，对OLT设备的下行通道进行扩容，使得无源光网络系统即PON系统包括至少2个下行通道，PON系统包括依次连接的一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通过广播方式共享自己所支持的下行波长通道的带宽，上行通过时分方式共享上行波长为λu1的上行通道，下行通道增加m个下行通道，即加上原有的一个下行通道后，PON系统内包括m+1个下行通道，而下行通道的波长分别为λd1…到λdm+1，其中λd1为原有的下行通道所使用的波长；
而此时，ONU设备包含一个上行通道以及一个下行通道，各ONU 设备内的下行通道与OLT设备内的下行通道其中一条通道匹配，即各ONU的下行通道采用的波长在OLT下行通道波长λd1…到λdm+1内选择，其中一个ONU设备中的下行通道对应匹配OLT设备的下行通道其中一个。
本发明中，PON系统在OLT端增加下行通道，从而完成系统扩容，为PON系统提供更多选择、更高带宽，满足对逐渐增多的用户使用需求。
需要说明的是，PON系统进行扩容后，所有ONU设备均进行统一管理，存在系统内唯一编号，而扩容前的ONU设备的编号则在系统内保持不变并保持唯一。
在局、远端设备管理方面，扩容后的PON系统中非对称的系统存在多个下行通道和一个上行通道，局端设备OLT需要知道远端设备ONU的设备形态以及接入通道，
在局端OLT侧，OLT设备增加一管理控制消息，在EPON或10G EPON系统中，是在MPCP(多点控制协议)增加一下行消息类型，在GPON或XG(s)PON系统中，是增加一下行PLOAM(物理层OAM) 消息类型，在所有通道上广播本通道的通道序号和波长频率，
在远端ONU侧，ONU接收到OLT广播的通道序号和波长频率管理控制消息，校对ONU光模块的接收驱动电路，使其接收的中心波长与OLT广播的通道序号和波长频率管理控制消息中的波长相一致。并记录下通道序号和波长频率的对应关系。ONU在发现、注册过程中，上报自身所接收的下行通道数及下行通道的通道序号，
在局端OLT侧，OLT记录ONU上报的通道信息，建立ONU编号与其接入的下行通道数及下行通道的通道序号间的映射关系。OLT 选择一下行通道发送测距管理控制消息进行测距。在其后的数据传输带宽授权过程中，OLT可以选择该ONU所支持的下行通道中比较空闲的通道来发送对该ONU的管理控制消息。
另外，OLT设备中包含MAC与逻辑控制器、光模块以及合波分波器，而光模块中包含用于处理上行通道的接收端以及下行通道的发送端，可以理解的是，接收端的数量与上行通道的数量匹配，发送端的数量与下行通道的数量匹配；
而ONU设备中包括MAC与逻辑控制器、接收端以及发送端，而ONU设备的接收端用于处理下行通道，其数量与下行通道的数量匹配，ONU设备的发送端用于处理上行通道，其数量与上行通道的数量匹配。
需要说明的是，无源光网络(Passive Optical Network，PON)技术是基于光纤的宽带光接入技术，PON系统由光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)、光分配网络(Optical Distribution Network，ODN) 和光网络单元(Optical Network Unit，ONU)组成；
目前普遍采用的有IEEE标准体系的EPON系统和ITU标准体系的GPON系统，目前无源光网络系统可提供1Gb/s或2.5Gb/s的带宽能力,随着用户对带宽需求的日益增长，正在开始升级部署单通道 10Gb/s速率的系统，能够为用户提供峰值为10Gb/s的带宽能力；
但随着5G及新型业务的应用对带宽的需求更高，光接入网络系统需要向更高速率(比如25Gb/s或50Gb/s)的方向演进，PON网络的演进最重要的一个原则就是共享ODN，包含原有投资；
然而，由于PON上行波长资源有限，1Gb/sPON系统与 10Gb/sPON系统占用了低成本的上行波长窗口(1270nm+/-10nm和 1310nm+/-10nm)，使得下一代超10G速率系统波长资源很紧张，更使得下一代后10Gb/s的技术很难与现有的PON技术波分共存在同一个ODN中。
另外，需要说明的是本发明中的PON系统具体可以是TDM-PON 系统，TDM为时分复用模式。
其中，在图6中，以m＝1为例，对本实施例的系统结构框图进行展示。
实施例8
参见图7所示，本发明实施例提供一种基于无源光网络系统的扩容系统，在实施例7的基础上：
OLT设备包含至少2个上行通道，ONU设备的各上行通道分别与OLT设备的任意上行通道匹配。
本实施例先是将PON系统的OLT设备的下行通道进行扩容，再将ONU设备与扩容后的OLT设备进行匹配，而后续则是将OLT设备的上行通道进行扩容，从而对PON系统的上行通道进行扩容，也可以扩容系统上行容量；
在满足无源光网络系统下行扩容的基础上，根据用户需求和运营部署，通过在OLT设备端增加至少2个上行波长通道，来达到使上行带宽容量成几何倍数增长的目的；
形成的至少2个上行波长通道采用与现有系统上行通道不同的波长，通过在OLT设备增加合波分波器将新增通道融入原有ODN网络中。
需要说明的是，本发明先对OLT设备的下行通道进行扩容，使得无源光网络系统即PON系统包括至少2个下行通道，PON系统包括依次连接的一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通过广播方式共享自己所支持的下行波长通道的带宽，下行通道增加m个下行通道，即加上原有的一个下行通道后，PON系统内包括m+1个下行通道，而下行通道的波长分别为λd1…到λdm+1，其中λd1为原有的下行通道所使用的波长；
并对OLT设备的上行通道进行扩容，使得无源光网络系统即 PON系统包括至少2个上行通道，上行通道增加n个上行通道，即加上原有的一个上行通道后，PON系统内包括n+1个上行通道，而上行通道的波长分别为λu1…到λun+1，其中λu1为原有的上行通道所使用的波长；
而此时，ONU设备包含一个上行通道以及一个下行通道，各ONU 设备内的下行通道与OLT设备内的下行通道其中一条通道匹配，即各ONU的下行通道采用的波长在OLT下行通道波长λd1…到λdm+1内选择，其中一个ONU设备中的下行通道对应匹配OLT设备的下行通道其中一个；
而各ONU设备内的上行通道与OLT设备内的上行通道其中一条通道匹配，即各ONU的上行通道采用的波长在OLT上行通道波长λu1…到λun+1内选择，其中一个ONU设备中的上行通道对应匹配OLT 设备的上行通道其中一个。
本发明中，PON系统同时在OLT端增加下行通道、上行通道，从而完成系统扩容，为PON系统提供更多选择、更高带宽，满足对逐渐增多的用户使用需求。
其中，在图7中，以m＝1，n＝1为例，对本实施例的系统结构框图进行展示，实际设置时，根据需要，m与n的数值可以不相等。
实施例9
参见图8所示，本发明实施例提供一种基于无源光网络系统的扩容系统，在实施例8的基础上：
ONU设备包含至少2个上行通道，ONU设备的各上行通道分别与OLT设备的任意上行通道匹配。
本实施例先是将PON系统的OLT设备的下行通道进行扩容，再是将ONU设备与扩容后的OLT设备进行匹配，而后续则是将PON 系统的ONU设备的下行通道进行扩容，也可以扩容系统下行容量；
在满足无源光网络系统OLT设备端下行扩容的基础上，根据用户需求和运营部署，通过ONU设备端增加至少2个上行波长通道，进一步来达到使上行带宽容量成几何倍数增长的目的；
形成的至少2个上行波长通道采用与现有系统上行通道不同的波长，通过在OLT设备增加合波分波器将新增通道融入原有ODN设备中。
需要说明的是，本发明先对OLT设备的下行通道进行扩容，使得无源光网络系统即PON系统包括多个下行通道，PON系统包括依次连接的一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通过广播方式共享自己所支持的下行波长通道的带宽，下行通道增加 m个下行通道，即加上原有的一个下行通道后，PON系统内包括m+1 个下行通道，而下行通道的波长分别为λd1…到λdm+1，其中λd1为原有的下行通道所使用的波长；
并对OLT设备的上行通道进行扩容，上行通道增加n个上行通道，即加上原有的一个上行通道后，PON系统内包括n+1个上行通道，而上行通道的波长分别为λu1…到λun+1，其中λu1为原有的上行通道所使用的波长；
而此时，ONU设备包含至少2个上行通道以及一个下行通道，各ONU设备内的下行通道与OLT设备内的下行通道其中一条通道匹配，即各ONU的下行通道采用的波长在OLT下行通道波长λd1…到λdm+1内选择，其中一个ONU设备中的下行通道对应匹配OLT设备的下行通道其中一个；
而各ONU设备内的各上行通道分别与OLT设备内的上行通道其中一条通道匹配，即各ONU的上行通道采用的波长在OLT上行通道波长λu1…到λun+1内选择，其中一个ONU设备中的各上行通道分别对应匹配OLT设备的上行通道其中一个。
其中，在图8中，以m＝1，n＝1为例，对本实施例的系统结构框图进行展示，实际设置时，根据需要，m与n的数值可以不相等。
需要说明的是，由于本实施例中，ONU设备包含至少2个上行通道，因此，根据需要，向ONU设备配置合波器，而合波器的型号则根据实际使用情况进行选择。
实施例10
参见图9所示，本发明实施例提供一种基于无源光网络系统的扩容系统，在实施例7的基础上：ONU设备包含至少2个下行通道，ONU设备的各下行通道分别与OLT设备的任意下行通道匹配。
本实施例先是将PON系统的OLT设备的下行通道进行扩容，再是将ONU设备与扩容后的OLT设备进行匹配，而后续则是将PON 系统的ONU设备的上行通道进行扩容，从而扩容系统上行容量，以满足不同的使用需求；
在满足无源光网络系统下行扩容的基础上，根据用户需求和运营部署，通过在ONU设备端设置有至少2个下行波长通道，来达到使下行带宽容量成几何倍数增长的目的；
至少2个下行波长通道采用与现有系统下行通道不同的波长，通过在OLT设备增加合波分波器将新增通道融入原有ODN网络中
需要说明的是，本发明先对OLT设备的下行通道进行扩容，使得无源光网络系统即PON系统包括多个下行通道，PON系统包括依次连接的一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通过广播方式共享自己所支持的下行波长通道的带宽，下行通道增加 m个下行通道，即加上原有的一个下行通道后，PON系统内包括m+1 个下行通道，而下行通道的波长分别为λd1…到λdm+1，其中λd1为原有的下行通道所使用的波长，上行通过时分方式共享波长为λu1的上行通道；
而此时，ONU设备包含一个上行通道以及至少2个下行通道，各ONU设备内的下行通道分别与OLT设备内的下行通道其中一条通道匹配，即各ONU的下行通道采用的波长在OLT下行通道波长λd1…到λdm+1内选择，其中一个ONU设备中的不同下行通道分别对应匹配OLT设备的下行通道其中一个；
其中，在图9中，以m＝1为例，对本实施例的系统结构框图进行展示。
需要说明的是，由于本实施例中，ONU设备包含至少2个下行通道，若ONU设备只设有一个接收端或发送端，则需向ONU设备配置分波器，若ONU设备设有多个接收端，不需要向ONU设备配置分波器，而分波器的型号则根据实际使用情况进行选择。
实施例11
参见图10所示，本发明实施例提供一种基于无源光网络系统的扩容系统，在实施例7的基础上：OLT设备包含至少2个上行通道；
OLT设备包含至少2个上行通道以及至少2个下行通道。
本实施例先是将PON系统的OLT设备的下行通道进行扩容，再是将ONU设备与扩容后的OLT设备进行匹配，而后续则是将OLT 设备的上行通道进行扩容，最后对ONU设备的上下行通道同时扩容，从而对PON系统的上行通道以及上行通道进行扩容，也可以扩容系统上行容量以及下行容量；
形成的至少2个上行波长通道以及至少2个下行波长通道采用与现有系统上行通道不同的波长，通过在OLT设备增加合波分波器将新增通道融入原有ODN网络中。
需要说明的是，本发明先对OLT设备的下行通道进行扩容，使得无源光网络系统即PON系统包括多个下行通道，PON系统包括依次连接的一个OLT设备、一个ODN网络以及多个ONU设备，下行通过广播方式共享自己所支持的下行波长通道的带宽，下行通道增加 m个下行通道，即加上原有的一个下行通道后，PON系统内包括m+1 个下行通道，而下行通道的波长分别为λd1…到λdm+1，其中λd1为原有的下行通道所使用的波长；
并对OLT设备的上行通道进行扩容，上行通道增加n个上行通道，即加上原有的一个上行通道后，PON系统内包括n+1个上行通道，而上行通道的波长分别为λu1…到λun+1，其中λu1为原有的上行通道所使用的波长；
而此时，ONU设备包含至少2个上行通道以及至少2个下行通道，各ONU设备内的下行通道分别与OLT设备内的下行通道其中一条通道匹配，即各ONU的下行通道采用的波长在OLT下行通道波长λd1…到λdm+1内选择，其中一个ONU设备中的不同下行通道分别对应匹配OLT设备的下行通道其中一个；
而各ONU设备内的各上行通道分别与OLT设备内的上行通道其中一条通道匹配，即各ONU的上行通道采用的波长在OLT上行通道波长λu1…到λun+1内选择，其中一个ONU设备中的各上行通道分别对应匹配OLT设备的上行通道其中一个。
其中，在图10中，以m＝1，n＝1为例，对本实施例的系统结构框图进行展示，实际设置时，根据需要，m与n的数值可以不相等。
需要说明的是，由于本实施例中，ONU设备包含至少2个上行通道，因此，根据需要，向ONU设备配置合波器，而合波器的型号则根据实际使用情况进行选择；
另外，由于本实施例中，ONU设备包含至少2个下行通道，因此，若ONU设备只设有一个接收端或发送端，则需向ONU设备配置分波器，若ONU设备设有多个接收端，不需要向ONU设备配置分波器，而分波器的型号则根据实际使用情况进行选择。
实施例12
本发明实施例提供一种基于无源光网络系统的扩容系统，在实施例7的基础上：OLT设备增设PLOAM消息，并将PLOAM消息发送给各ONU设备，ONU设备根据PLOAM消息调整上行发送模式以及获取下行通道信息。
本实施例中，进行扩容以后，在OLT设备侧，物理层增加扩展波长的光模块发送驱动电路，并将多个下行通道的波合并到一根光纤传输的合波分波器，而下行通道的速率可以相同也可以不同，可采取更高速率的下行速率模式，下行通道的波长通道速率可以根据组网结构或系统容量需求进行配置，而扩容后的ODN网络保留已有部署。
需要说明的是，PLOAM即Physical Layer Operations, Administration andMaintenance，中文含义为物理层操作管理和维护。
本实施例中，OLT侧，扩容后的OLT设备让PON系统内ONU 设备感知PON系统的结构，扩容后的OLT设备需要新增加一个 PLOAM(物理层OAM)消息，为Wavelength Channel PLOAM消息；
假设OLT设备存在两个下行通道，波长λ通道和波长λ1通道广播WavelengthChannel PLOAM(物理层OAM)消息，告知所有ONU 设备系统下行波长通道信息，
在下行波长λ通道，Wavelength Channel PLOAM告知本下行通道序号为0，中心波长为λ；
在下行波长λ1通道，Wavelength Channel PLOAM告知本下行通道序号为1，中心波长为λ1；
ONU设备通过接收到的Profile PLOAM(物理层OAM)消息，调整上行发送的模式，ONU设备通过接收到的Wavelength Channel PLOAM(物理层OAM)消息，获取本ONU接入的下行通道信息；如物理序列号SN1的ONU设备接收到的Wavelength Channel PLOAM 为本下行通道序号为0，中心波长为λ，该ONU设备校正ONU光模块的接收中心频率，使信号损耗降低；
该ONU设备记录下本ONU支持的下行通道数为1，接入的下行通道序号0，上报给OLT，
对于支持双下行通道的ONU设备，如物理序列号SN2的ONU 设备，可以从下行波长λ通道和下行波长λ1通道接收到两个 Wavelength Channel PLOAM消息，同样，该ONU设备校正ONU光模块的接收中心频率，同时记录下ONU支持的下行通道数为2，通道序号分别为0和1。
本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于无源光网络系统的扩容方法，该方法适用于时分复用模式的PON系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、创建PON系统，所述PON系统包括依次连接的1个OLT设备、1个ODN网络以及多个ONU设备；
S2、对所述OLT设备进行扩容，使得OLT设备设有至少2个上行通道以及至少2个下行通道；
S3、在各ONU设备中设有至少1个上行通道以及至少1个下行通道，各ONU设备内的上行通道分别与OLT设备内的任意一个上行通道匹配，各ONU设备内的下行通道分别与OLT设备内的任意一个下行通道匹配；
所述方法还包括以下步骤：
所述OLT设备增加一管理控制消息，用于在各所述下行通道上广播各自的通道序号和波长频率；
所述ONU设备根据所述OLT设备广播的所述管理控制消息的通道序号和波长频率，校对ONU光模块的接收驱动电路，使得接收的中心波长与所述管理控制消息的波长对应，并记录自身与通道序号和波长频率的对应关系；
所述OLT设备记录所述ONU设备的通道信息，建立所述ONU设备编号与其接入的下行通道数及下行通道的通道序号间的映射关系；
对ONU设备进行扩容，ONU设备中设有至少2个上行通道，ONU设备的各上行通道分别与OLT设备内的任意上行通道匹配；
对ONU设备进行扩容，ONU设备中设有至少2个下行通道，ONU设备的各下行通道分别与OLT设备内的任意下行通道匹配。
2.如权利要求1所述的基于无源光网络系统的扩容方法，其特征在于：对OLT设备进行扩容，OLT设备中设有至少2个上行通道。
3.如权利要求1所述的基于无源光网络系统的扩容方法，其特征在于：所述OLT设备扩容后，增设PLOAM消息，并将所述PLOAM消息发送给各ONU设备，ONU设备根据PLOAM消息调整上行发送模式以及获取下行通道信息。
4.一种基于无源光网络系统的扩容系统，该系统适用于时分复用模式的PON系统，其特征在于，所述系统包括：
依次连接的1个OLT设备、1个ODN网络以及多个ONU设备；
所述OLT设备设有至少2个上行通道以及至少2个下行通道；
各ONU设备中设有至少1个上行通道以及至少1个下行通道；
各所述ONU设备内的上行通道分别与所述OLT设备内的任意一个上行通道匹配，各所述ONU设备内的下行通道分别与所述OLT设备内的任意一个下行通道匹配；其中，
所述OLT设备增加一管理控制消息，用于在各所述下行通道上广播各自的通道序号和波长频率；
所述ONU设备根据所述OLT设备广播的所述管理控制消息的通道序号和波长频率，校对ONU光模块的接收驱动电路，使得接收的中心波长与所述管理控制消息的波长对应，并记录自身与通道序号和波长频率的对应关系；
所述OLT设备记录所述ONU设备的通道信息，建立所述ONU设备编号与其接入的下行通道数及下行通道的通道序号间的映射关系；
所述ONU设备包含至少2个上行通道，所述ONU设备的各上行通道分别与所述OLT设备的任意上行通道匹配；
所述ONU设备包含至少2个下行通道，ONU设备的各下行通道分别与OLT设备的任意下行通道匹配。
5.如权利要求4所述的基于无源光网络系统的扩容系统，其特征在于：所述OLT设备包含至少2个上行通道；
所述ONU设备包含至少2个上行通道以及至少2个下行通道。
6.如权利要求4所述的基于无源光网络系统的扩容系统，其特征在于：所述OLT设备增设PLOAM消息，并将所述PLOAM消息发送给各ONU设备，ONU设备根据PLOAM消息调整上行发送模式以及获取下行通道信息。
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