CN110677213A - 一种wdm pon波长校准、跟踪方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种WDM PON波长校准、跟踪方法及系统，涉及WDM PON接入技术领域，该方法包括ONU以第一调整值为单位调整输出光的波长，以使OLT至少一次检测到ONU的输出光并输出接收的光功率。ONU接收并记录OLT对应的接收光功率及当前输出光的波长，ONU以记录中的OLT接收的最大光功率对应的输出光的波长输出光至OLT。周期性检测ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值，若所述差值大于阈值M，则ONU以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内，且所述第二调整值小于所述第一调整值。
Description
技术领域
本发明涉及WDM PON接入技术领域，具体涉及一种WDM PON 波长校准、跟踪方法及系统。
背景技术
WDM PON(Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network，波分复用型无源光网络)采用波长作为用户端ONU的标识，利用波分复用技术实现上行接入，能够提供较宽的工作带宽，可以实现真正意义上的对称宽带接入。同时，该技术还可以避免时分多址技术中ONU(Optical Network Unit，光网络单元)的测距、快速比特同步等诸多技术难点，并且在网络管理以及系统升级性能方面具有明显优势。
随着技术的进步，波分复用光器件的成本尤其是无源光器件的成本大幅度下降，质优价廉的WDM器件不断出现，WDM PON技术将成为PON接入网一个可以预见的发展趋势。
目前5G网络研究已经形成第一波浪潮，进入技术标准研究及研发试验的关键阶段。相对于4G技术，5G网络在吞吐率、时延、连接数量等方面性能有显著提升，同时对前传网络也提出了新的挑战，如密集光纤部署、更高传输宽带、更低时延等大量新需求。WDM PON结合了WDM技术和PON拓扑结构的特点，具有高带宽、低时延、节省光纤、运维简单、成本低等优点，在5G前传应用方面具备其独特的优势，是5G网络首选的接入技术。
如图1所示，在WDM PON系统无色ONU接入PON网络后可以自动适配波长，进而实现与OLT PON端口之间的通信的技术方案中，理想情况是无色ONU的工作波长能够恰好等于AWG分支端口的中心波长，即，此时OLT PON端口可以接收到来自ONU输出光的最大光功率。
如图2所示在WDM PON系统中，已有成熟的技术能够保证无色ONU的端口输出光功率保持稳定，但随着温度的变化等环境因素， ONU输出光功率会有很小幅度的波动；
如图3所示，无色ONU接入WDM PON系统后，其工作波长，可能由于激光器偏置电流以及温度的变化等等因素，引起波长的偏移以及抖动。现在虽然已经研制出AAWG(AthermalArrayed Waveguide Grating,无热型阵列波导光栅阵列)及加热温控式AWG(ArrayedWaveguide Grating，阵列波导光栅)，能够减少温度对于无色ONU工作波长的影响，但是由于工艺的原因，如图4所示，T1和T2两个时间点为温度等环境因素的变化以及AWG本身的材质差异还是会导致 AWG分支端口的中心波长产生漂移△λc。
如图5所示，当无色ONU输出的工作波长远离AWG端口分支的中心波长时，OLT(optical line terminal，光线路终端)PON(Passive Optical Network，无源光网络)端口接收光功率会降低，接收光功率降低到一定的程度Pmin后，OLT PON端口会进入LOS状态；同时，由于OLT PON端口与无色ONU之间有较长的传输距离，以及无色 ONU工作波长抖动等原因，OLT PON端口的接收光功率必然会低于无色ONU的端口输出光功率，同时OLT PON端口接收光功率的降低会导致WDM PON系统通信质量的下降。如何保持WDM PON系统无色ONU工作波长在允许工作波长Pmax-M的稳定，其中M为预设阈值M，用于确认工作波长稳定的区间，始终最大限度地对准AWG 分支端口的中心波长，使OLT PON端口始终维持最大的接收光功率Pmax附近，是待解决的技术问题。
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WDM PON波长校准、跟踪方法及系统，能够实时保证ONU工作波长的稳定，始终最大限度地对准AWG分支端口的中心波长，提高WDM PON 系统的稳定性。
为达到以上目的，第一方面，本发明实施例提供一种WDM PON 波长校准、跟踪方法，其包括：
ONU以第一调整值为单位调整输出光的波长，以使OLT至少一次检测到ONU的输出光并输出接收的光功率；
ONU接收OLT检测到的接收的光功率，并记录该光功率与对应的ONU输出光的波长，ONU以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光；
周期性检测ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值，若所述差值大于阈值M，则ONU以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内，且所述第二调整值小于所述第一调整值。
作为一个优选的实施方案，所述ONU以第一调整值为单位调整输出光的波长为：
所述ONU在波长通道中，以所述第一调整值为单位，从预设的最短波长调整至最长波长。
作为一个优选的实施方案，所述第一调整值为AWG通道波长间隔的整数分之一。
作为一个优选的实施方案，所述ONU以第一调整值，从最短光波波长逐渐调整至最大光波波长，并记录从OLT获取的光功率，并以OLT接收的最大的所述光功率对应的波长输出光。
作为一个优选的实施方案，所述ONU以第一调整值为单位调整输出光的波长，以使OLT至少一次检测到ONU的输出光并输出接收的光功率；ONU接收OLT检测到的接收的光功率，并记录该光功率与对应的ONU输出光的波长，ONU以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光，包括：
步骤S101，启动WDM PON系统；
步骤S102，接入WDM PON系统的ONU以预设周期，以第一调整值为单位依次调整输出波长；
步骤S103，接入WDM PON系统的ONU记录从OLT输出过来的OLT PON端口接收光功率值；
步骤S104，ONU确定波长粗调值。
作为一个优选的实施方案，所述ONU以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内为：
以第二调整值为单位增大或缩小所述ONU输出的光波波长；
获取在OLT接收到的光功率，确认当前OLT接收的光功率与当前ONU输出波长的关系；
按照所述关系，增大或者缩小所述ONU输出的光波波长，直至所述差值至阈值M以内。
作为一个优选的实施方案，所述阈值M为ONU输出的光功率与 OLT接收的光功率的差值的平均值。
作为一个优选的实施方案，所述周期性检测ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值，若所述差值大于阈值M，则ONU以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内，且所述第二调整值小于所述第一调整值具体包括以下步骤：
步骤S301a，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道向OLT PON端口输出ONUi的端口输出光功率值Pti(i＝1,2,3...)；
步骤S302a，OLT PON端口收到从ONUi发过来的输出光功率值 Pti(i＝1,2,3...)后，会测算实际的接收光功率Pri(i＝1,2,3...)；
步骤S303a，OLT计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较；
如果△Pi<M，则说明此时不需要对ONUi的输出波长进行调整，执行步骤S301a；
如果△Pi>M，则执行步骤S304a；
步骤S304a，OLT PON端口通过管理通道向ONUi输出第二调整值+dλ；
步骤S305a，OLT按照步骤S301a、S302a、S303a所叙述的方法再次计算光功率差值△Pi’；
如果此时△Pi’<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301a；
如果此时△Pi>△Pi’>M，则说明波长微调的方向是正确的，但波长微调的过程并没有结束，继续执行步骤S304a；
如果此时△Pi’>△Pi>M，则说明波长微调的方向是错误的，此时需执行步骤S306a；
步骤S306a，OLT PON端口向ONUi输出负的第二调整值-dλ；
步骤S307a，OLT按照步骤S301a、S302a、S303a所叙述的方法再次计算光功率差值△Pi”；
如果此时△Pi”<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301a，
否则，还需继续调整，跳转至S306a。
作为一个优选的实施方案，所述周期性检测ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值，若所述差值大于阈值M，则ONU以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内，且所述第二调整值小于所述第一调整值具体包括以下步骤：
步骤S301b，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道接收 OLT PON端口测量到的输入光功率值Pri(i＝1,2,3...)；
步骤S302b，ONUi收到从OLT PON端口发过来的接收光的光功率Pri(i＝1,2,3...)后，并测算对应实际的输出光功率Pti(i＝1,2,3...)；
步骤S303b，ONUi计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较
如果△Pi<M，则说明此时不需要对ONUi的输出波长进行调整，执行步骤S301b；
如果△Pi>M，则执行步骤S304b；
步骤S304b，ONUi设置第二调整值+dλ；
步骤S305b，ONUi按照步骤S301b、S302b、S303b再次计算光功率差值△Pi’；
如果此时△Pi’<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301b；
如果此时△Pi>△Pi’>M，则说明波长微调的方向是正确的，但波长微调的过程并没有结束，继续执行步骤S304b；
如果此时△Pi’>△Pi>M，则说明波长微调的方向是错误的，此时需执行步骤S306b；
步骤S306b，ONUi设置负的第二调整值-dλ；
步骤S307b，ONUi按照步骤S301b、S302b、S303b所叙述的方法再次计算光功率差值△Pi”；
如果此时△Pi”<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301b，
否则，还需继续调整，跳转至S306b。
第二方面，本发明实施例提供一种一种WDM PON波长校准、跟踪系统，其包括设于ONU上的初调决策单元，波长调整单元，记录单元，以及设于OLT上的接收光功率反馈模块：
所述初调决策单元，用于使波长调整单元以第一调整值为单位调整输出光的波长，以使OLT上的接收光功率反馈模块至少一次检测到ONU的输出光并向ONU的初调决策单元反馈其接收的光功率；
所述初调决策单元，通过所述记录单元记录该光功率与对应的 ONU输出光的波长，初调决策单元控制波长调整单元以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光；
所述初调决策单元在在波长通道中，以所述第一调整值为单位，从预设的最短波长调整至最长波长。
所述第一调整值为AWG通道波长间隔的整数分之一。
作为一个优选的实施方案，初调决策单元以预设周期，以第一调整值为单位依次控制波长调整单元调整输出波长；
接收光功率反馈模块反馈接收到的光功率值
初调决策单元，通过所述记录单元记录该光功率与对应的ONU 输出光的波长，控制波长调整单元以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光；完成初调。
作为一个优选的实施方案，其还包括细调决策单元，所述细调决策单元用于周期性的控制波长调整单元以第二调整值为单位调整输出光的波长，且所述第二调整值小于所述第一调整值，使所述差值在所述阈值M以内为：
所述阈值M为ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值的平均值。
作为一个优选的实施方案，所述系统还有细调决策单元可以是 OLT上的细调决策单元a
作为一个优选的实施方案，所述OLT设有细调决策单元a，所述细调决策单元a包括：
接入单元a，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道向OLT PON端口输出ONUi的端口输出光功率值Pti(i＝1,2,3...)；
测算单元a，OLT PON端口收到从ONUi发过来的输出光功率值 Pti(i＝1,2,3...)后，测算实际的接收光功率Pri(i＝1,2,3...)；
比较单元a，OLT计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较；
如果△Pi<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
正输出单元a，其用于当△Pi>M时OLT PON端口通过管理通道向ONUi波长调整单元输出正向的第二调整值+dλ，同时调用所述比较单元a再次计算光功率差值△Pi’；
如果△Pi’<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
如果△Pi>△Pi’>M，则调用正输出单元a；
负输出单元a，其用于当△Pi>△Pi’>M时OLT PON端口通过管理通道向ONUi波长调整单元输出负向的第二调整值-dλ，同时调用所述比较单元a再次计算光功率差值△Pi”；
如果△Pi”<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
否则，继续调用负输出单元a。
作为一个优选的实施方案，所述ONU设有细调决策单元b，所述细调决策单元b包括：
接入单元b，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道接收 OLT PON端口测量到的输入光功率值Pri(i＝1,2,3...)；
测算单元b，ONUi收到从OLT PON端口发过来的接收光的光功率Pri(i＝1,2,3...)后，并测算对应实际的输出光功率Pti(i＝1,2,3...)；
比较单元b，ONUi计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较
如果△Pi<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
正输出单元b，如果△Pi>M，则波长调整单元设置第二调整值+dλ, 调用所述接入单元a、测算单元a和比较单元a，再次计算光功率差值△Pi+1；
如果△Pi’<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
如果△Pi>△Pi’>M，继续调用正输出单元b；
负输出单元b，如果△Pi’>△Pi>M，则ONUi波长调整单元设置负的第二调整值-dλ；调用所述接入单元b、测算单元b和比较单元b 再次计算光功率差值△Pi”；
如果此时△Pi”<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
否则，继续调用负输出单元b。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明一种WDM PON波长校准、跟踪方法及系统，首先在对接入WDM PON系统的ONU进行测量，其通过ONU以第一调整值为单位向OLT输出不同波长的光，并获取在OLT端测量接收到的光功率，来判断ONU工作的波段，并初步确定ONU工作波长所在的波段。进一步的，ONU以当前测量得到的最大光功率对应的波长向 OLT输出光波，使得后续微调之前，ONU的工作波长已经较为靠近理想波长，进而保证后续进行微调时，能够更加快速的完成调整。同时本系统，在完成以第一调整值调整后，实时跟踪监测ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值，在该差值大于阈值M，即对该ONU在WDM PON受到影响之时，以第二调整值进行调整，缩小差值，保证WDM PON系统能够一直保持稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对实施例对应的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的WDM-PON系统架构图；
图2为本发明实施例提供的无色ONU输出光功率随时间变化的关系；
图3为本发明实施例提供的无色ONU输出波长发生偏移和抖动的情况；
图4为本发明实施例提供的AWG分支端口中心波长会随温度的变化而产生漂移的情况；
图5为本发明实施例提供的OLT PON端口接收光功率随对应 ONU输出波长变化的关系；
图6为本发明实施例提供的WDM PON波长校准、跟踪方法的步骤流程图；
图7为本发明另一实施例提供的关于粗调ONU波长的步骤流程图；
图8为本发明一实施例提供的关于微调ONU波长的步骤流程图；
图9为本发明另一实施例提供的关于微调ONU波长的步骤流程图；
图10为本发明一实施例提供的WDM PON波长校准、跟踪系统的结构示意图；
图11为本发明另一实施例提供的WDM PON波长校准、跟踪系统的结构示意图；
图12为本发明另一实施例提供的WDM PON波长校准、跟踪系统的结构示意图。
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。
本发明实施例提供一种WDM PON波长校准、跟踪方法及系统，其通过检测ONU输出光波波长，光功率以及OLT接收光功率，能够通过第一调整值、第二调整值，调整ONU在WDMPON系统中的工作波长，OLT PON端口始终维持最大的接收光功率，即OLT能够清晰清楚的接收光信号，进而保证了WDM PON系统的稳定性。
为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：
一种WDM PON波长校准方法，其包括：
ONU以第一调整值为单位调整输出光的波长，以使OLT至少一次检测到ONU的输出光并输出接收的光功率；
ONU接收OLT检测到的接收的光功率，并记录该光功率与对应的ONU输出光的波长，ONU以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光；
周期性检测ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值，若所述差值大于阈值M，则ONU以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内，且所述第二调整值小于所述第一调整值。
综上所述，本发明通过OLT与ONU之间通信，使得系统能够了解ONU输出的光功率、OLT接收到的光功率，从而进行粗调以及微调。其中粗调由ONU以第一调整值为单位进行调整，并记录OLT接收到的光功率，进而确定ONU工作的光波波长范围。为了更快的完成微调，本发明至粗调时候，ONU直接以OLT接收到的最大光功率对应的波长输出光子OLT。进一步的，检测ONU输出的光功率与 OLT接收的光功率的差值，若差值大于阈值M，说明该波长的光收到的各个因素的影响，可能造成OLT接收的光信号质量下降，本发明在监控到该差值大于差值后，以第二调整值为单位对ONU当前的波长进行调整，使得该差值能够小于阈值M，保证OLT接收的光信号的质量，进而维持了WDM PON系统的通信质量和稳定性。
为了更好的理解上述技术方案，下面结合具体实施方式进行详细的说明。
参见图6所示，本发明实施例提供一种WDM PON波长校准、跟踪方法，其包括：
S1：ONU以第一调整值为单位调整输出光的波长，以使OLT至少一次检测到ONU的输出光并输出接收的光功率。
ONU接入WDM PON系统后，ONU波长可调谐，其输出波长范围为λmin到λmax，WDM PON的ONU在OLT PON的协助下进行波长调整，其以第一调整值为单位调整自身输出的光波波长至OLT，OLT 端口接收并测量ONU输出的光，若接收不到光、或者光功率极小，记光功率为零、空或者LOS，否则向ONU反馈该OLT测量到的光功率不为零、空或者LOS的光功率。当ONU的光功率处于其工作波长后，如图4所示，OLT检测到ONU输出的光功率，既ONU在该光功率对应的波长下工作，OLT才能够接收到光信号，因此，确认了 ONU的工作波长的大致范围。
作为一个优选的实施方案，所述ONU以第一调整值为单位调整输出光的波长具体包括：
所述ONU在波长通道中，以所述第一调整值为单位，从预设的最短波长调整至最长波长。
为了能够准确的找到ONU的工作波长区间，可以从允许的最短波长调整值最长波长，如图4所示，由于ONU是直接从最短波长调整至最长波长，其必定包含了ONU的工作波长。而当ONU处于工作波长时，OLT必定能够接收到ONU的光，因此OLT必定能够测量并反馈光功率。
作为一个可选的实施方案，所述ONU以第一调整值为单位调整输出光的波长为：
所述ONU输出任一波长并接收所述OLT反馈的光功率后，以所述第一调整值，增大或缩小该波长直至OLT反馈向其接收到的光的光功率，OLT检测到光功率大于预设值时，才会向ONU反馈。
为了节省ONU的波长在线校准时间，并不需要将波长依次从最小调到最大，可以进行随机试探，直到OLT反馈检测到的其接收到的光的光功率，OLT检测到光功率大于预设值时，才会向ONU反馈。
进一步的，所述第一调整值为AWG通道波长间隔的整数分之一。
若第一调整值在一个ONU调整时候，是按照AWG通道波长间隔进行调整的，如图5所示，OLT在接收到的光功率低于Pmin时，其并不会向ONU反馈光功率。而设置第一调整值为AWG通道波长间隔的整数分之一后，通过第一调整值，一个接受调整的ONU会在每一个波长通道中输出对应1个以上的波长，并经过OLT测量接收到的光功率。当波长为λc时，其达到最大接收的光功率Pmax，若波长在λc±△λ之内，均为合适的波长。
举例来说，上述的整数分之一为二分之一，那么ONU在以AWG 通道间隔的二分之一为单位进行调整时候，则在选定的波长范围内其可能测得的光功率结果有：
峰值+两个空值(λmax对应的和λmax两边对称的)
两个非LOS值(λmax旁边两个)
在这样两个结果只要选取接收光功率最大即可。
需要说明的是，AWG通道波长间隔，为各个AWG通道之间传输光的光波波长的差值。
进一步的，所述ONU以第一调整值，从最短光波波长逐渐调整至最大光波波长，并记录从OLT获取的光功率，并以最大光功率对应的波长输出光波。
按照整数倍分之一进行调整能够防止OLT测量光功率均为零的情况。如图5所示，由于ONU波长与OLT接收到的光功率是如图的关系，因此在ONU在OLT接收光功率的任一一点时，进行以第二调整值为单位的增加或者减少波长时，OLT接收的光功率必然会出现一种增大一种减小的情况分别与波长的增加、减少对应。因此只要通过简单的调整后，就能够确认当前ONU的工作波长大致位置。
举例来说，如图7所示，步骤S1包含以下步骤：
步骤S101，WDM PON系统初始化；
如图1所示，WDM PON系统包含OLT、ONU、AWG等。其中， OLT包含有n个PON端口，每个端口通过AWG可以接入一个ONU，且每个端口包含一对上/下行波长通道，ONU端口激光器可以接收任意波长的光信号，且输出光信号的波长可调谐，也可微调。
步骤S102，接入WDM PON系统的ONU以T0为周期依次调整输出波长。
接入WDM PON系统的无色ONU波长可调谐，可设置的输出波长最小可调整为λmin，最大可调整为λmax，AWG通道波长间隔为△λ。ONU在接入后以T0为周期依次调整输出波长为λmin、λmin+△λ/2、λmin+△λ、λmin+3*△λ/2...λmax。
需要说明的是，第一调整值不局限于△λ/2，即不局限于AWG通道间隔△λ的二分之一，其可以是△λ/3、△λ/4等等数值。第一调整值越大，调整的幅度越大，粗调的速度越快，调整细致程度越差，反之，第一调整值越小，调整的幅度越小，粗调的速度越慢，调整的细致程度越好。
步骤S103，接入WDM PON系统的ONU记录从管理通道输出过来的OLT PON端口接收光功率值。
如果在某个波长所对应的周期内，ONU能从管理通道收到数值，则该数值就为OLTPON端口接收光功率值，如果没能收到任何数值，则说明此时OLT PON端口处于LOS状态。ONU内部会记录一张表，表明该ONU的输出波长与OLT PON端口接收光功率的关系，如表1 所示。
表1
步骤S104，接入WDM PON系统的ONU确定波长粗调值。
为了节省ONU的波长在线校准时间，并不需要将波长依次从最小调到最大；假设ONU将波长调整为λmin+i*△λ/2时，收到的OLT PON端口输出光功率为Pi，当ONU继续将波长调整为λmin+ (i+1)*△λ/2后收到的OLT PON端口输出光功率Pi’<Pi或者是LOS，则将ONU的输出波长调回λmin+i*△λ/2。
步骤S101至步骤S104即完成了WDM PON系统的初始化以及 ONU工作量波长的初步确认。
S2：ONU接收OLT检测到的接收的光功率，并记录该光功率与对应的ONU输出光的波长，ONU以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光。
当ONU在其工作波长的大致范围内输出光波，为了ONU能够与WDM PON以较高的质量进行通信，使用最大功率的对应波长的光进行通信，能够保证ONU在WDM PON系统之中的通信。
进一步的，如图5所示，由于以第一调整值为单位调整获得的光功率可以是图中的任一值，而只有较大的值才能够更加接近图中的波峰，在更加接近波峰后，后续进一步的以获取更大光功率的调整能够更加快速的达成。
举例来说，如图7所示，在步骤S104的基础上，进一步的，
步骤S105，ONU通过管理通道向OLT PON端口输出结束波长粗调的消息。
管理通道不同于业务通道用来传送业务数据，管理通道用来传送 OLT与ONU的管理数据，以实现在WDM PON系统中OLT与ONU 自身状态的读取与设置。ONU结束波长粗调需要通过管理通道向 OLT PON端口输出结束波长粗调的消息，OLT PON端口收到结束波长粗调的消息后不再向ONU输出OLT PON端口的接收光功率值，此时波长在线校准过程结束。
S3：周期性检测ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值，若所述差值大于阈值M，则ONU以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内，且所述第二调整值小于所述第一调整值。
周期性检测差值，保证了除了ONU刚刚接入WDM PON系统中需要进行监控以及必要的调整，同时也进一步确认在后续WDM PON 系统运行时候，会持续对ONU进行检测以及调整，保证了ONU除了在接入收到的影响如系统偏置电流等等，仍能正常工作外，其持续工作时候，收到其他因素变化的影响如温度等等时，仍然能够针对 ONU进行调整。
本发明通过检测ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值，并将该差值与阈值M进行比较，来判断ONU在WDM PON系统中，能否与OLT端进行较高质量的光通信。当差值较大时，说明ONU输出的光功率在传输图中收到了较大的损耗，进而导致OLT接收的光功率较少，此时，光信号的损耗较大，光通信的质量降低。需要对 ONU使用的光波波长进行调节，从而降低该差值，保证通信质量。
需要说明的是，关于上述差值是WDM PON系统初始化的同时，需根据实际的工程场景设定ONU的输出光功率与对应OLT PON端口接收光功率可接受的最大差值设为阈值M，例如，阈值M可以设置为3dBm、1dBm、0.5dBm等值，如果阈值M设置的值较大，则 ONU能在OLTPON端口的协助下较为容易地使工作波长进入相应的范围内；反之如果阈值M设置的值较小，则能较好地保证WDM PON 系统的通信质量，但ONU可能需要借助OLT PON端口多次地进行调整才能使工作波长进入相应的范围内，优选的，阈值M为ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值的平均值，这样阈值M能够较为容易的使工作波长进入相应的范围内，也能够较好的保证WDM PON系统的通信质量。
需要说明的是，OLT与ONU进行管理信息的交流，如OLT向 ONU输出测量的接收到的光功率的大小、ONU向OLT输出结束波长调整信号等等是通过根据SFF-8472协议规定的DDMI进行的。
进一步，对步骤S3进行举例，如图8所示：
细调可以由OLT来主导。
步骤S301a，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道向OLT PON端口输出ONUi的端口输出光功率值Pti(i＝1,2,3...)；
步骤S302a，OLT PON端口收到从ONUi发过来的输出光功率值 Pti(i＝1,2,3...)后，会测算实际的接收光功率Pri(i＝1,2,3...)；
步骤S303a，OLT计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较；
如果△Pi<M，则说明此时不需要对ONUi的输出波长进行调整，执行步骤S301a；
如果△Pi>M，则执行步骤S304a；
步骤S304a，OLT PON端口通过管理通道向ONUi输出第二调整值+dλ；
步骤S305a，OLT按照步骤S301a、S302a、S303a所叙述的方法再次计算光功率差值△Pi’；
如果此时△Pi’<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301a；
如果此时△Pi>△Pi’>M，则说明波长微调的方向是正确的，但波长微调的过程并没有结束，继续执行步骤S304a；
如果此时△Pi’>△Pi>M，则说明波长微调的方向是错误的，此时需执行步骤S306a；
步骤S306a，OLT PON端口向ONUi输出负的第二调整值-dλ；
步骤S307a，OLT按照步骤S301a、S302a、S303a所叙述的方法再次计算光功率差值△Pi”；
如果此时△Pi”<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301a，
否则，还需继续调整，跳转至S306a。
接入WDM PON系统的ONU会周期性地(设定周期为T1)依次向OLT PON端口输出ONU的端口输出光功率Pti(i＝1,2,3...)，OLT PON端口在接收到ONU发过来的光功率值Pti(i＝1,2,3...)后减去实际接收到的光功率Pri(i＝1,2,3...)，计算出光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝ 1,2,3...)，根据△Pi的值来判断是否需要对ONU的输出波长进行微调，此过程即为波长跟踪的过程。
ONU接入WDM PON系统后，OLT PON端口可以通过管理通道向接入WDM PON系统的ONU输出管理数据，ONU波长可调谐，波长通道间隔为△λ，输出波长范围从λmin到λmax。WDMPON 系统设置ONU的输出光功率与OLT PON端口实际接收光功率的最大可接受差值为阈值M，当差值小于阈值M时，则视为ONU的输出波长已经调好，当差值大于阈值M时，则ONU需在OLT PON端口的协助下进行波长的调整使差值小于阈值M，接入WDM PON系统的ONU在OLTPON端口的协助下首先进行在线校准，即波长粗调的过程，ONU从最小波长开始设置，以△λ/2步进增加(实际的工程应用中，也可以以△λ/3、△λ/4......步进增加，但相应的波长在线校准所需的时间更长)，周期性地依次调整输出波长为λmin，λ min+△λ/2，λmin+△λ，λmin+3*△λ/2...λmax，如果OLT PON 端口能接收到光信号，则OLT PON端口通过管理通道向ONU输出其接收光功率值，ONU记录此时的输出波长值与OLT PON端口的接收光功率值的对应关系，反之如果OLT PON端口进入LOS状态，则ONU无法通过管理通道接收到数据，此时ONU将该输出波长值对应为LOS。当ONU的输出波长调整到λmin+i*△λ/2(i≥1)后，从管理通道接收到的OLT PON端口接收光功率降低或者再次为LOS，则ONU将输出波长再次重新调整至λmin+(i-1)*△λ/2。随后进入波长动态跟踪的过程，即ONU周期性地向对应的OLT PON端口通过管理通道输出ONU的输出光功率值，OLT PON端口从管理通道收到该输出光功率值后将该输出光功率值减去实际接收到的光功率值，记为△P，当△P<M，则不用调整ONU的工作波长，反之当△P>M 时，则再次借助OLT PON端口通过管理通道对ONU的工作波长做出调整直到△P<M，结束波长微调的过程。本发明所阐述的一种WDM PON系统波长动态跟踪的方法，降低了运维成本，提高了WDM PON系统的稳定性。
除了通过OLT来进行波长微调，本发明还提供一种实施例，如图9所示，其通过ONU进行波长调节：
步骤S301b，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道接收 OLT PON端口测量到的输入光功率值Pri(i＝1,2,3...)；
步骤S302b，ONUi收到从OLT PON端口发过来的接收光的光功率Pri(i＝1,2,3...)后，并测算对应实际的输出光功率Pti(i＝1,2,3...)；
步骤S303b，ONUi计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较
如果△Pi<M，则说明此时不需要对ONUi的输出波长进行调整，执行步骤S301b；
如果△Pi>M，则执行步骤S304b；
步骤S304b，ONUi设置第二调整值+dλ；
步骤S305b，ONUi按照步骤S301b、S302b、S303b再次计算光功率差值△Pi’；
如果此时△Pi’<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301b；
如果此时△Pi>△Pi’>M，则说明波长微调的方向是正确的，但波长微调的过程并没有结束，继续执行步骤S304b；
如果此时△Pi’>△Pi>M，则说明波长微调的方向是错误的，此时需执行步骤S306b；
步骤S306b，ONUi设置负的第二调整值-dλ；
步骤S307b，ONUi按照步骤S301b、S302b、S303b所叙述的方法再次计算光功率差值△Pi”；
如果此时△Pi”<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301b，
否则，还需继续调整，跳转至S306b。
如图10所示，本发明还提供一种WDM PON波长校准、跟踪系统，其包括设于ONU上的初调决策单元，波长调整单元，记录单元，以及设于OLT上的接收光功率反馈模块：
所述初调决策单元，用于使波长调整单元以第一调整值为单位调整输出光的波长，以使OLT上的接收光功率反馈模块至少一次检测到ONU的输出光并向ONU的初调决策单元反馈其接收的光功率；
所述初调决策单元，通过所述记录单元记录该光功率与对应的 ONU输出光的波长，初调决策单元控制波长调整单元以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光；
所述初调决策单元在在波长通道中，以所述第一调整值为单位，从预设的最短波长调整至最长波长。
所述第一调整值为AWG通道波长间隔的整数分之一。
作为一个优选地实施方案，初调决策单元以预设周期，以第一调整值为单位依次控制波长调整单元调整输出波长；
接收光功率反馈模块反馈接收到的光功率值
初调决策单元，通过所述记录单元记录该光功率与对应的ONU 输出光的波长，控制波长调整单元以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光；完成初调。
作为另一个优选地实施，其还包括细调决策单元，所述细调决策单元用于周期性的控制波长调整单元以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内为：所述阈值M为ONU 输出的光功率与OLT接收的光功率的差值的平均值。
需要说明的是，如图10所示所述系统还有细调决策单元可以是 OLT上的细调决策单元a，如图11所示：
作为一个可选的实施例，所述OLT设有细调决策单元a，所述细调决策单元a包括：
接入单元a，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道向OLT PON端口输出ONUi的端口输出光功率值Pti(i＝1,2,3...)；
测算单元a，OLT PON端口收到从ONUi发过来的输出光功率值 Pti(i＝1,2,3...)后，测算实际的接收光功率Pri(i＝1,2,3...)；
比较单元a，OLT计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较；
如果△Pi<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
正输出单元a，其用于当△Pi>M时OLT PON端口通过管理通道向ONUi波长调整单元输出正向的第二调整值+dλ，同时调用所述比较单元a再次计算光功率差值△Pi’；
如果△Pi’<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
如果△Pi>△Pi’>M，则调用正输出单元a；
负输出单元a，其用于当△Pi>△Pi’>M时OLT PON端口通过管理通道向ONUi波长调整单元输出负向的第二调整值-dλ，同时调用所述比较单元a再次计算光功率差值△Pi”；
如果△Pi”<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
否则，继续调用负输出单元a。
作为另一可选的实施例，如图12所示，所述ONU设有细调决策单元b，所述细调决策单元b包括：
接入单元b，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道接收 OLT PON端口测量到的输入光功率值Pri(i＝1,2,3...)；
测算单元b，ONUi收到从OLT PON端口发过来的接收光的光功率Pri(i＝1,2,3...)后，并测算对应实际的输出光功率Pti(i＝1,2,3...)；
比较单元b，ONUi计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较
如果△Pi<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
正输出单元b，如果△Pi>M，则波长调整单元设置第二调整值+dλ, 调用所述接入单元a、测算单元a和比较单元a，再次计算光功率差值△Pi+1；
如果△Pi’<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
如果△Pi>△Pi’>M，继续调用正输出单元b；
负输出单元b，如果△Pi’>△Pi>M，则ONUi波长调整单元设置负的第二调整值-dλ；调用所述接入单元b、测算单元b和比较单元b 再次计算光功率差值△Pi”；
如果此时△Pi”<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
否则，继续调用负输出单元b。
前述方法实施例中的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的系统，通过前述方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中系统的实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。
总体来说，本发明实施例提供的一种WDM PON波长校准、跟踪方法及系统，通过检测ONU输出光波波长，光功率以及OLT接收光功率，能够通过第一调整值、第二调整值，调整ONU在WDM PON 系统中的工作波长，OLT PON端口始终维持最大的接收光功率，即 OLT能够清晰清楚的接收光信号，进而保证了WDM PON系统的稳定性。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/ 或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (15)
1.一种WDM PON波长校准、跟踪方法，其特征在于，其包括：
ONU以第一调整值为单位调整输出光的波长，以使OLT至少一次检测到ONU的输出光并输出接收的光功率；
ONU接收OLT检测到的接收的光功率，并记录该光功率与对应的ONU输出光的波长，ONU以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光；
周期性检测ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值，若所述差值大于阈值M，则ONU以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内，且所述第二调整值小于所述第一调整值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ONU以第一调整值为单位调整输出光的波长为：
所述ONU在波长通道中，以所述第一调整值为单位，从预设的最短波长调整至最长波长。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一调整值为AWG通道波长间隔的整数分之一。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述ONU以第一调整值，从最短光波波长逐渐调整至最大光波波长，并记录从OLT获取的光功率，并以OLT接收的最大的所述光功率对应的波长输出光。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ONU以第一调整值为单位调整输出光的波长，以使OLT至少一次检测到ONU的输出光并输出接收的光功率；ONU接收OLT检测到的接收的光功率，并记录该光功率与对应的ONU输出光的波长，ONU以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光，包括：
步骤S101，启动WDM PON系统；
步骤S102，接入WDM PON系统的ONU以预设周期，以第一调整值为单位依次调整输出波长；
步骤S103，接入WDM PON系统的ONU记录从OLT输出过来的OLT PON端口接收光功率值；
步骤S104，ONU确定波长粗调值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ONU以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内为：
以第二调整值为单位增大或缩小所述ONU输出的光波波长；
获取在OLT接收到的光功率，确认当前OLT接收的光功率与当前ONU输出波长的关系；
按照所述关系，增大或者缩小所述ONU输出的光波波长，直至所述差值至阈值M以内。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述阈值M为ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值的平均值。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期性检测ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值，若所述差值大于阈值M，则ONU以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内，且所述第二调整值小于所述第一调整值具体包括以下步骤：
步骤S301a，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道向OLT PON端口输出ONUi的端口输出光功率值Pti(i＝1,2,3...)；
步骤S302a，OLT PON端口收到从ONUi发过来的输出光功率值Pti(i＝1,2,3...)后，会测算实际的接收光功率Pri(i＝1,2,3...)；
步骤S303a，OLT计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较；
如果△Pi<M，则说明此时不需要对ONUi的输出波长进行调整，执行步骤S301a；
如果△Pi>M，则执行步骤S304a；
步骤S304a，OLT PON端口通过管理通道向ONUi输出第二调整值+dλ；
步骤S305a，OLT按照步骤S301a、S302a、S303a所叙述的方法再次计算光功率差值△Pi’；
如果此时△Pi’<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301a；
如果此时△Pi>△Pi’>M，则说明波长微调的方向是正确的，但波长微调的过程并没有结束，继续执行步骤S304a；
如果此时△Pi’>△Pi>M，则说明波长微调的方向是错误的，此时需执行步骤S306a；
步骤S306a，OLT PON端口向ONUi输出负的第二调整值-dλ；
步骤S307a，OLT按照步骤S301a、S302a、S303a所叙述的方法再次计算光功率差值△Pi”；
如果此时△Pi”<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301a，
否则，还需继续调整，跳转至S306a。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期性检测ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值，若所述差值大于阈值M，则ONU以第二调整值为单位调整输出光的波长，使所述差值在所述阈值M以内，且所述第二调整值小于所述第一调整值具体包括以下步骤：
步骤S301b，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道接收OLT PON端口测量到的输入光功率值Pri(i＝1,2,3...)；
步骤S302b，ONUi收到从OLT PON端口发过来的接收光的光功率Pri(i＝1,2,3...)后，并测算对应实际的输出光功率Pti(i＝1,2,3...)；
步骤S303 b，ONUi计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较
如果△Pi<M，则说明此时不需要对ONUi的输出波长进行调整，执行步骤S301b；
如果△Pi>M，则执行步骤S304b；
步骤S304b，ONUi设置第二调整值+dλ；
步骤S305b，ONUi按照步骤S301b、S302b、S303b再次计算光功率差值△Pi’；
如果此时△Pi’<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301b；
如果此时△Pi>△Pi’>M，则说明波长微调的方向是正确的，但波长微调的过程并没有结束，继续执行步骤S304b；
如果此时△Pi’>△Pi>M，则说明波长微调的方向是错误的，此时需执行步骤S306b；
步骤S306b，ONUi设置负的第二调整值-dλ；
步骤S307b，ONUi按照步骤S301b、S302b、S303b所叙述的方法再次计算光功率差值△Pi”；
如果此时△Pi”<M，则结束波长调整过程，执行步骤S301b，
否则，还需继续调整，跳转至S306b。
10.一种WDM PON波长校准、跟踪系统，其特征在于，其包括设于ONU上的初调决策单元，波长调整单元，记录单元，以及设于OLT上的接收光功率反馈模块：
所述初调决策单元，用于使波长调整单元以第一调整值为单位调整输出光的波长，以使OLT上的接收光功率反馈模块至少一次检测到ONU的输出光并向ONU的初调决策单元反馈其接收的光功率；
所述初调决策单元，通过所述记录单元记录该光功率与对应的ONU输出光的波长，初调决策单元控制波长调整单元以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光；
所述初调决策单元在在波长通道中，以所述第一调整值为单位，从预设的最短波长调整至最长波长。
所述第一调整值为AWG通道波长间隔的整数分之一。
11.如权利要求10所述的校准、跟踪系统，其特征在于：
初调决策单元以预设周期，以第一调整值为单位依次控制波长调整单元调整输出波长；
接收光功率反馈模块反馈接收到的光功率值
初调决策单元，通过所述记录单元记录该光功率与对应的ONU输出光的波长，控制波长调整单元以记录中的最大光功率对应的输出光的波长输出光；完成初调。
12.如权利要求10所述的校正、跟踪系统，其特征在于：其还包括细调决策单元，所述细调决策单元用于周期性的控制波长调整单元以第二调整值为单位调整输出光的波长，且所述第二调整值小于所述第一调整值，使所述差值在所述阈值M以内为：
所述阈值M为ONU输出的光功率与OLT接收的光功率的差值的平均值。
13.如权利要求12所述的校正、跟踪系统，其特征在于：所述系统还有细调决策单元可以是OLT上的细调决策单元a。
14.如权利要求10所示的系统，其特征在于：
所述OLT设有细调决策单元a，所述细调决策单元a包括：
接入单元a，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道向OLT PON端口输出ONUi的端口输出光功率值Pti(i＝1,2,3...)；
测算单元a，OLT PON端口收到从ONUi发过来的输出光功率值Pti(i＝1,2,3...)后，测算实际的接收光功率Pri(i＝1,2,3...)；
比较单元a，OLT计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较；
如果△Pi<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
正输出单元a，其用于当△Pi>M时OLT PON端口通过管理通道向ONUi波长调整单元输出正向的第二调整值+dλ，同时调用所述比较单元a再次计算光功率差值△Pi’；
如果△Pi’<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
如果△Pi>△Pi’>M，则调用正输出单元a；
负输出单元a，其用于当△Pi>△Pi’>M时OLT PON端口通过管理通道向ONUi波长调整单元输出负向的第二调整值-dλ，同时调用所述比较单元a再次计算光功率差值△Pi”；
如果△Pi”<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
否则，继续调用负输出单元a。
15.如权利要求10所示的系统，其特征在于：
所述ONU设有细调决策单元b，所述细调决策单元b包括：
接入单元b，接入WDM PON系统的ONUi通过管理通道接收OLT PON端口测量到的输入光功率值Pri(i＝1,2,3...)；
测算单元b，ONUi收到从OLT PON端口发过来的接收光的光功率Pri(i＝1,2,3...)后，并测算对应实际的输出光功率Pti(i＝1,2,3...)；
比较单元b，ONUi计算光功率差值△Pi＝Pti-Pri(i＝1,2,3...)并与所述阈值M比较
如果△Pi<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
正输出单元b，如果△Pi>M，则波长调整单元设置第二调整值+dλ,调用所述接入单元a、测算单元a和比较单元a，再次计算光功率差值△Pi+1；
如果△Pi’<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；
如果△Pi>△Pi’>M，继续调用正输出单元b；
负输出单元b，如果△Pi’>△Pi>M，则ONUi波长调整单元设置负的第二调整值-dλ；调用所述接入单元b、测算单元b和比较单元b再次计算光功率差值△Pi”；
如果此时△Pi”<M，则结束波长调整过程，等待下一个周期；否则，继续调用负输出单元b。
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| CN112510475A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-03-16 | 北京科益虹源光电技术有限公司 | 一种调节激光器输出波长的方法及装置 |
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