CN110475165A - 一种支持超密集波分复用的光网络单元 - Google Patents

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王培佩
郑直
李绍杰
杜军
郭雷
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Abstract

一种支持超密集波分复用的光网络单元，包括光环形器、PON处理单元、交换单元和用户接口，光环形器具有3个端口，用于完成光发射信号和光接收信号的分离；PON处理单元用于PON上下行业务的处理；交换单元与PON处理单元及用户接口连接，上行方向交换单元接收从用户接口发送的数据，然后转发给PON处理单元，下行方向交换单元接收从PON处理单元传来的下行数据，发送给相应的用户接口；用户接口用于为用户提供各种业务。本发明应用于超密集波分接入系统，发射波长相同，避免数量庞大的光网络单元因波长不一致导致的高额工程安装及维护成本；支持至少32个波长的TDM PON的复用，实现单光纤大容量光接入，典型应用是千户千兆。

Description

一种支持超密集波分复用的光网络单元
技术领域
本发明涉及光接入网络领域，特别涉及一种支持超密集波分复用的光网络单元。
背景技术
随着网络的广泛普及和一些新兴、大带宽业务如广电的“云电视”业务和电信的高清IPTV(Internet Protocol Television，互联网电视)业务的快速发展，特别是4K极清电视点播的宽带杀手视频业务的兴起，用户对带宽的需求与日俱增，而目前广泛使用的1.25Gbps TDM-PON显然已无法满足用户的需求，光接入网络扩容势在必行。
光接入网的扩容有两个方向：提高单波长的速率和增加波长数。目前单波长速率最高为10Gbps，对应的PON系统为10GEPON和XG(S)-PON，单波长25G更高速率还在研究中。
而增加波长数量的PON系统也即TWDM-PON系统，是时分波分混合复用的无源光网络系统。目前典型的系统架构是NG-PON2，也仅实现了4个波长的TDM PON的复用，下行速率最大支持40Gbps，带宽扩展有限。
为了进一步的扩展带宽，除了提高单波长速率，还可以通过增加波长数量减少波长间隔来实现。单波长提速复杂度比较高，因为要在千家万户部署25G/40G甚至100G的技术成本过高；而增加波长数量对光电器件的带宽要求和成本要求比较低，因此，引入32波甚至更多波长的TDM PON的复用成为有效的解决方案之一。
但现有扩容系统中所用的光网络单元均为有色ONU，其发射波长不一致，导致高额工程安装及维护成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有光接入网扩容存在的上述不足，提供一种支持超密集波分复用的光网络单元，上行波长固定，发射波长相同，具备无色特性，下行可支持接收至少32个波长，应用于超密集波分复用系统中，可实现单光纤大容量光接入，其典型应用是千户千兆。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种支持超密集波分复用的光网络单元，包括光环形器、PON处理单元、交换单元和用户接口；
所述的光环形器具有3个端口，用于完成光发射信号和光接收信号的分离；其中第一端口连接PON处理单元的发送接口，第二端口连接光纤，第三端口连接PON处理单元的接收端口；
所述的PON处理单元用于PON上下行业务的处理，采用光发送和光接收合一模块，PON处理单元内部的发送端口和接收端口分离；上行发射波长固定不变，下行接收波长支持接收一个波长范围段，至少支持32个下行接收波长；
所述的交换单元与PON处理单元及用户接口连接，上行方向，交换单元接收从各个用户接口发送的数据，然后转发给PON处理单元；下行方向，交换单元接收从PON处理单元传来的下行数据，然后发送给相应的用户接口；
所述的用户接口用于为用户提供各种业务，包括但不限于以太网接口、语音接口、WiFi接口、USB接口。
按上述方案，光网络单元对外只提供一个光接口，使用单一波长光源，应用于超密集波分接入系统中，支持千个用户接入，且每个用户接入带宽达千兆。
按上述方案，所述的PON处理单元采用低成本、低能耗的无制冷CWDM激光器作为发射光源，实现“无色”特性。
按上述方案，所述的上行发射波长、下行接收波长的中心波长满足ITU-T DWDM的栅格标准，下行接收波长间插复用信道间隔50GHz。
按上述方案，PON为GEPON、10GEPON、GPON、XGPON中的任意一种。
本发明的工作原理：光网络单元(英文缩写为ONU)使用单一波长光源，上行发射波长相同，下行则可接收一个波长范围段，可应用于超密集波分接入系统中，支持千个用户接入，且每个用户接入带宽可达千兆。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、ONU具有无色特性，发射波长相同，可避免数量庞大的光网络单元因波长不一致(有色)导致的高额工程安装及维护成本；
2、ONU下行可接收至少32个波长，可应用于超密集波分接入系统中，支持至少千个用户的接入，实现单光纤大容量光接入，其典型应用是千户千兆。
附图说明
图1为本发明所适用的超密集波分接入系统的组网示意图；
图2为本发明实施例中光网络单元ONU的结构组成示意图；
图3为本发明实施例中光网络单元ONU的光环形器工作示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所述的支持超密集波分复用的光网络单元，核心思想是：光网络单元使用单一波长光源，上行波长相同，下行则可接收一个波长范围段，可应用于超密集波分接入系统中，支持千个用户接入，且每个用户接入带宽可达千兆。
图1为本发明所适用的超密集波分接入系统的组网示意图。
系统中放置于用户家庭的光网络单元ONU包括N组发射光源ONU1～ONUN，分别属于N个时分复用无源光网络，如GEPON、10GEPON、GPON、XGPON等，且均采用低成本、低能耗的无制冷普通激光器作为发射光源以实现无色特性。上行方向N组发射光源ONU1～ONUN发射相同波长的光信号，波长均为λ0，通过N个全光波长转换器AOWC1～AOWCN，分别变换到不同的N个上行波长λi，i＝1,2,...N，其中，N为自然数，典型值为32，这N个上行波长λi经过外部的波分复用器WDM合波后通过一根光纤传输至光线路终端OLT，再经由光线路终端OLT内部的超密集波分复用单元解复用，分成N个上行波长，再经信号处理单元传送至PON处理单元进行处理。由于各波长在时间上仍为同组ONU时分复用，因此在变换成N个波长后实现了时分波分混合复用的数据传输方式，使得比TDM-PON带宽提高了N倍。
下行方向光线路终端OLT发送N个不同下行波长λi’，i＝1,2,...N，经过超密集波分复用单元合波后由一根光纤传输，再通过外部的波分复用器WDM分波后到达光节点，此时不再通过AOWC转换波长，而是直接分别发送至N组发射光源ONU1～ONUN，各组ONU1～ONUN接收的下行波长与OLT发送的N个下行波长一致，均为λi’，i＝1,2,...N。
本发明适用的超密集波分接入系统共支持N*U个用户接入，N为波长数量，其典型值为32；U为时分复用无源光网络的光分支比，典型值为32；整个超密集波分接入系统可实现单根光纤接入1024户，再利用时分复用无源光网络TDM-PON的动态带宽管理技术来实现1Gbps的用户接入带宽。
图2为本发明实施例中支持超密集波分复用的光网络单元ONU的结构组成示意图，光网络单元包括光环形器、PON处理单元、交换单元和用户接口。
如图3所示，光环形器具有3个端口，完成光发射信号和光接收信号的分离；其中第一端口1连接PON处理单元的发送接口，第二端口2连接光纤，第三端口3连接PON处理单元的接收端口。
PON处理单元负责PON上下行业务的处理，其为定制的光发送和光接收合一模块，但发送端口和接收端口分离；上行发射波长固定不变，下行接收波长支持接收一个波长范围段，至少支持32个下行接收波长。
交换单元与PON处理单元及用户接口连接，上行方向，交换单元接收从各个用户接口发送的数据，然后转发给PON处理单元；下行方向，交换单元接收从PON处理单元传来的下行数据，然后发送给相应的用户接口。
用户接口为用户提供各种业务，包括但不限于以太网接口、语音接口、WiFi接口、USB接口等。
上行方向，所有ONU发射同样的波长λ0，光信号从PON处理单元的发送接口发出，从光环形器的第一端口1输入；光环形器的工作原理决定了，从第一端口1输入的光信号只能从第二端口2输出，其他端口无光输出；第二端口2通过法兰连接到光纤，向上传输到图1所示中的光分支器，再按照图1进行处理。
下行方向，如图1所示的下行光信号λi’，i＝1,2,...N传输到N组ONU，到达每组ONU的光分支器，经光纤输入到ONU光环形器的第二端口2；光环形器的工作原理决定了，从第二端口2输入的光信号只能从第三端口3输出，其他端口无光输出；第三端口3连接到PON处理单元的接收端口。因为光网络单元接收波长范围大，至少支持32个波长，因此，无论ONU收到的下行光信号λi’中的i为多少，ONU都能正常接收。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于本领域的技术人员来说，可根据本发明作出各种相应的更改和变型，而所有这些相应的更改和变型都属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种支持超密集波分复用的光网络单元，其特征在于：包括光环形器、PON处理单元、交换单元和用户接口；
所述的光环形器具有3个端口，用于完成光发射信号和光接收信号的分离；其中第一端口连接PON处理单元的发送接口，第二端口连接光纤，第三端口连接PON处理单元的接收端口；
所述的PON处理单元用于PON上下行业务的处理，采用光发送和光接收合一模块，PON处理单元内部的发送端口和接收端口分离；上行发射波长固定不变，下行接收波长支持接收一个波长范围段，至少支持32个下行接收波长；
所述的交换单元与PON处理单元及用户接口连接，上行方向，交换单元接收从各个用户接口发送的数据，然后转发给PON处理单元；下行方向，交换单元接收从PON处理单元传来的下行数据，然后发送给相应的用户接口；
所述的用户接口用于为用户提供各种业务，包括但不限于以太网接口、语音接口、WiFi接口、USB接口。
2.如权利要求1所述的支持超密集波分复用的光网络单元，其特征在于：光网络单元对外只提供一个光接口，使用单一波长光源，应用于超密集波分接入系统中，支持千个用户接入，且每个用户接入带宽达千兆。
3.如权利要求1所述的支持超密集波分复用的光网络单元，其特征在于：所述的PON处理单元采用低成本、低能耗的无制冷CWDM激光器作为发射光源，实现“无色”特性。
4.如权利要求1所述的支持超密集波分复用的光网络单元，其特征在于：所述的上行发射波长、下行接收波长的中心波长满足ITU-T DWDM的栅格标准，下行接收波长间插复用信道间隔50GHz。
5.如权利要求1所述的支持超密集波分复用的光网络单元，其特征在于：PON为GEPON、10GEPON、GPON、XGPON中的一种。
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