CN111447513A - 一种光能采集装置、pon通信系统和光能采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光能采集装置、PON通信系统和光能采集方法，其中所述装置用于PON通信系统，装置包括第一分光器、第二分光器和储能模块；其中，第一分光器的上行接口用于与ODN模块连接，第一分光器的N个下行接口与第二分光器的N个下行接口对应连接，第一分光器的M个下行接口与储能模块的M个第一输入端对应连接；第二分光器的上行接口用于与ONU设备连接，第二分光器的K个下行接口与储能模块的K个第二输入端对应连接；N≥1，M≥1，K≥1。本发明能够对PON通信系统传输的光信号的能量余量进行采集，以便于对该能量进行利用，减少能量浪费。

Description

一种光能采集装置、PON通信系统和光能采集方法

技术领域

本发明涉及光网络技术领域，尤其涉及一种光能采集装置、PON通信系统和光能采集方法。

背景技术

随着技术的发展，无源光网络通信技术(PON通信技术)由于具有通信距离远、带宽大等优点，被越来越广泛运用。

PON通信技术对应于ITU-T标准(即：国际电信联盟标准)，不同的PON通信系统有相应的标准规定其系统ONU设备和OLT设备的发射功率和接收灵敏度。例如，GPON通信技术对应ITU-T下的G.984标准，G.984标准规定了在Class C+标准下的ONU设备的发射功率为0.5dbm～5dbm，接收灵敏度为-30dbm；OLT设备的发射功率为3dbm～7dbm，接收灵敏度为-32dbm。

然而，目前PON通信系统中，以OLT设备向ONU设备发射信号为例，即使OLT设备以最小发射功率来发射光信号，光信号经过光纤、传输链路上的分光器等到达ONU设备后，光信号经过链路衰减后，其功率相对于ONU设备的接收灵敏度仍有较大的余量。例如，如图1所示，OLT设备以最小发射功率3dbm发射光信号，1：32分光器的衰减为15dbm，假设OLT设备与ONU设备之间链路中的光纤总长为20km，光纤衰减为5dbm。则，到达OUN设备的光信号的信号功率将变为3-15-5＝-17dbm，-17dbm相对于ONU设备的接收灵敏度-30dbm仍有较大余量，即PON通信系统中存在较大的能量浪费。

因此，现有技术缺少对PON通信系统的光信号的能量余量进行采集，以便于对能量余量进行利用，减少能量浪费的方案。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种光能采集装置、PON通信系统和光能采集方法，能够对PON通信系统传输的光信号的能量余量进行采集，以便于对该能量进行利用，减少能量浪费。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种光能采集装置，所述装置用于PON通信系统，所述装置包括第一分光器、第二分光器和储能模块；其中，

所述第一分光器的上行接口用于与ODN模块连接，所述第一分光器的N个下行接口与所述第二分光器的N个下行接口对应连接，所述第一分光器的M个下行接口与所述储能模块的M个第一输入端对应连接；

所述第二分光器的上行接口用于与ONU设备连接，所述第二分光器的K个下行接口与所述储能模块的K个第二输入端对应连接；N≥1，M≥1，K≥1。

进一步的，所述储能模块包括光合路器、光电转换单元和储能单元；其中，

所述光合路器的M个第一输入端为所述储能模块的M个第一输入端，所述光合路器的K个第二输入端为所述储能模块的K个第二输入端；

所述光电转换单元的输入端与所述光合路器的输出端连接，所述光电转换单元的输出端与所述储能单元的输入端连接。

进一步的，N＝M＝K＝1，所述第一分光器和所述第二分光器均为1:2分光器。

为了解决上述技术问题，第二方面，本发明还提供了一种PON通信系统，所述系统包括OLT设备、ODN模块、P个ONU设备、P个如上述第一方面提供的任意一项所述的光能采集装置；其中，

所述OLT设备的光信号传输端与所述ODN模块的主线接口连接，所述ODN模块的P个支线接口分别与P个所述光能采集装置的所述第一分光器的上行接口一一对应连接；

P个所述光能采集装置的所述第二分光器的上行接口分别与P个所述ONU设备一一对应连接。

进一步的，光信号从所述OLT设备到任意一个所述ONU设备的传输路径的总衰减量满足如下条件：

A≤P_min-S；

其中，A为所述总衰减量，P_min为所述OLT设备的最小发射功率，S为光信号所到达的ONU设备的接收灵敏度。

为了解决上述技术问题，第三方面，本发明还提供了一种光能采集方法，所述方法适用于如第一方面提供的光能采集装置；所述方法包括：

第一分光器接收OLT设备向ONU设备传输的第一光信号，并将所述第一光信号的第一部分光信号分发至第二分光器，将所述第一光信号的第二部分光信号分发至储能模块；

所述第二分光器将所述第一光信号的第一部分光信号传输至ONU设备；

所述储能模块采集所述第一光信号的第二部分光信号的能量。

进一步的，所述方法还包括：

第二分光器接收ONU设备向OLT设备传输的第二光信号，并将所述第二光信号的第一部分光信号分发至第一分光器，将所述第二光信号的第二部分光信号分发至储能模块；

所述第一分光器将所述第二光信号的第一部分光信号输出，以将所述第二光信号的第一部分光信号传输至OLT设备；

所述储能模块采集所述第二光信号的第二部分光信号的能量。

进一步的，所述光能采集装置的储能模块包括光合路器、光电转换模块和储能单元，则，所述储能模块通过以下步骤采集所述第一光信号的第二部分光信号的能量和所述第二光信号的第二部分光信号的能量：

所述光合路器对所述第一光信号的第二部分光信号和所述第二光信号的第二部分光信号的能量进行合路，得到总光信号，并将所述总光信号输出至所述光电转换模块；

所述光电转换模块将所述总光信号转换成电信号，并将所述电信号传输至所述储能单元；

所述储能单元对所述电信号的电能进行存储。

上述提供的一种光能采集装置、PON通信系统和光能采集方法，能够通过第一分光器、第二分光器和储能模块对PON通信系统传输的光信号的能量余量进行采集并存储，以对该能量进行利用，减少能量浪费，而且能正常进行PON通信系统的数据通信，不影响数据通信的正常进行。

附图说明

图1是现有技术的PON通信系统的结构示意图；

图2是本发明提供的一种光能采集装置的第一个优选实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的一种光能采集装置的第二个优选实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的一种PON通信系统的一个优选实施例的结构示意图；

图5是本发明提供的一种光能采集方法的一个优选实施例的流程示意图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明提供了一种光能采集装置，请参阅图2，图2是本发明提供的一种光能采集装置的第一个优选实施例的结构示意图；具体的，所述装置100用于PON通信系统，所述装置100包括第一分光器110、第二分光器120和储能模块130；其中，

所述第一分光器110的上行接口用于与ODN模块200连接，所述第一分光器110的N个下行接口与所述第二分光器120的N个下行接口对应连接，所述第一分光器110的M个下行接口与所述储能模块130的M个第一输入端对应连接；

所述第二分光器120的上行接口用于与ONU设备300连接，所述第二分光器120的K个下行接口与所述储能模块130的K个第二输入端对应连接；N≥1，M≥1，K≥1。

需要说明的是，分光器一般包括一个上行接口和若干个下行接口，上行接口和下行接口可以相互发送信号，其中，从上行接口输入的光信号可以被分配到所有的下行接口传输出去，而从下行接口输入的光信号会被分配到唯一的上行接口传输出去。光信号从上行接口转到下行接口，光信号的光强度(或光功率)将下降，从下行接口转到上行接口也是同理。

需要说明的是，在PON通信系统中，一般包括：OLT设备(光线路终端设备)，其是连接于光纤主线的终端设备，一般接入核心网，从核心网获取相应通信数据；ODN模块(光分配模块)，其是为OLT设备和ONU设备提供光传输通道，一般包括分光器，以将光信号分配到各个用户端；ONU设备(光网络终端)，其用于与用户端的各个终端设备连接，为用户端的各个终端设备提供数据，以及对OLT设备的广播数据进行响应。

图2示意了其中一路光信号传输的路径，下面以该路光信号为例，阐述本发明的光能采集装置的具体实施过程：

当OLT设备向ONU设备传输光信号时，光信号从OLT设备发射，经过光纤传输至ODN模块，ODM模块将光信号到分配到光纤支路，传输到本发明提供的一种光能采集装置，此时，第一分光器的上行接口输入光信号，并将光信号分配到所有的下行接口。其中，第一分光器的N个下行接口输出光信号，并传输至第二分光器的N个下行接口，这部分光信号再通过第二分光器的N个下行接口传输至第二分光器的上行接口，进而传输至ONU设备；第一分光器的M个下行接口输出光信号，并传输至储能模块的M个第一输入端，这部分光信号的能量将被储能模块采集并存储。由此，实现了当OLT设备向ONU设备传输光信号时，在不影响PON通信系统的正常通信的情况下，对PON通信系统传输的光信号的能量余量进行采集并存储，以对该能量进行利用，减少能量浪费。

当ONU设备向OLT设备传输光信号时，光信号从ONU设备发射，经过光纤传输至本发明提供的一种光能采集装置，此时，第二分光器的上行接口输入光信号，并将光信号分配到所有的下行接口。其中，第二分光器的N个下行接口输出光信号，并传输至第一分光器的N个下行接口，这部分光信号再通过第一分光器的N个下行接口传输至ODN模块，ODN模块再将这部分光信号传输至OLT设备；第二分光器的K个下行接口输出光信号，并传输至储能模块的K个第二输入端，这部分光信号的能量将被储能模块采集并存储。由此，实现了当ONU设备向OLT设备传输光信号时，在不影响PON通信系统的正常通信的情况下，对PON通信系统传输的光信号的能量余量进行采集并存储，以对该能量进行利用，减少能量浪费。

需要说明的是，图2以第一分光器和第二分光器均有2个下行接口进行示意，具体应用时，可以采用其他规格的分光器，且第一分光器和第二分光器的规格可相同，也可以不同，可以根据实际需要设置N、M、K的具体数值，只要能适用于本申请的光能采集装置即可。

本发明提供的一种光能采集装置，能够通过第一分光器、第二分光器和储能模块对PON通信系统传输的光信号的能量余量进行采集并存储，以对该能量进行利用，减少能量浪费，而且能正常进行PON通信系统的数据通信，不影响数据通信的正常进行。

优选地，请参阅图3，图3是本发明提供的一种光能采集装置的第二个优选实施例的结构示意图；具体的，所述储能模块130包括光合路器131、光电转换单元132和储能单元133；其中，

所述光合路器131的M个第一输入端为所述储能模块130的M个第一输入端，所述光合路器131的K个第二输入端为所述储能模块130的K个第二输入端；

所述光电转换单元132的输入端与所述光合路器131的输出端连接，所述光电转换单元132的输出端与所述储能单元133的输入端连接。

在光网络中，OLT设备和ONU设备之间数据的发送和接收在光纤上互不干扰，在本实施例中，光合路器可以同时对来自于OLT设备的光信号、ONU设备的光信号进行合路，然后一并输出至光电转换单元，光电转换单元将合路的光信号转换成电信号，将电信号输出至储能单元，储能单元对电信号的电能进行存储。

优选地，N＝M＝K＝1，所述第一分光器和所述第二分光器均为1:2分光器。

不同规格的分光器对光信号的衰减量不同，为了减少光信号能量的浪费，而目前，1：2分光器的衰减量最小，一般为3dbm，在本实施例中，第一分光器和第二分光器均采用1：2规格的分光器，有利于减少光信号的能量损耗，更多地被存储或被ONU设备接收。

本发明提供的一种光能采集装置，能通过第一分光器和第二分光器将OLT设备与ONU设备之间传输的光信号进行分路传输，一部分光信号在OLT设备与ONU设备之间正常传输，而另一部分光信号将传输至储能模块，通过储能模块将这部分光信号的能量进行存储。本发明实现了对PON通信系统传输的光信号的能量余量进行采集并存储，以对该能量进行利用，减少能量浪费，而且能正常进行PON通信系统的数据通信，不影响数据通信的正常进行。

实施例二

本发明还提供了一种PON通信系统，请参阅图4，图4是本发明提供的一种PON通信系统的一个优选实施例的结构示意图；所述系统包括OLT设备400、ODN模块200、P个ONU设备300、P个如上述实施例一提供的所述的光能采集装置100；其中，

所述OLT设备400的光信号传输端与所述ODN模块200的主线接口连接，所述ODN模块200的P个支线接口分别与P个所述光能采集装置100的所述第一分光器110的上行接口一一对应连接；

P个所述光能采集装置100的所述第二分光器120的上行接口分别与P个所述ONU设备300一一对应连接。

具体实施时，本发明提供的PON通信系统，一个OLT设备对接多个ONU设备，通过ODN模块为OLT设备和各个ONU设备提供传输通道，每一条光纤支路上均设置有光能采集装置100，能对该光纤支路上传输的光信号的能量余量进行采集并存储，以便于对该部分能量加以利用，减少能量浪费。

需要说明的是，本发明提供的PON通信系统，对每一光纤支路上传输的光信号的能量余量进行采集并存储的实施过程、原理与上述实施例一提供的光能采集装置的实施过程、原理相类似，故在此不再赘述。

优选地，光信号从所述OLT设备到任意一个所述ONU设备的传输路径的总衰减量满足如下条件：

A≤P_min-S；

其中，A为所述总衰减量，P_min为所述OLT设备的最小发射功率，S为光信号所到达的ONU设备的接收灵敏度。

具体的，为了不影响OLT设备和ONU设备之间的数据通信，光信号在本发明的PON通信系统的传输路径的衰减量需满足A≤P_min-S。

例如，假设链路的ODN模块衰减量为5dbm，第一分光器的衰减量为3dbm，第二分光器的衰减量为3dbm，OLT设备和ONU设备之间的20Km光纤的衰减量为15dbm，则A＝26dbm，P_min-S＝3-(-30)＝33dbm，26dbm<33dbm，OLT设备和ONU设备之间的数据可以被正常接收。换句话说，对于图1现有技术的PON通信系统，当ONU设备检测到光信号的功率大于S-a1-a2时，均可以在该PON通信系统上添加本发明实施例一提供的光能采集装置，构成本发明实施例二提供的PON通信系统，其中，a1为第一分光器的衰减量，a2为第二分光器的衰减量。例如，假设图1的ONU设备的接收灵敏度为-30dbm，a1＝a2＝-3dbm，则对于ONU设备接收的光信号在-24dbm以上的图1的PON通信系统，均可以适用本发明实施例一提供的光能采集装置，形成本发明实施例二提供的PON通信系统。具体实施时，可以根据实际的PON通信系统选择合适的第一分光器、第二分光器，以防止对OLT设备和ONU设备之间的数据通信产生影响。

本发明提供的一种PON通信系统，能将OLT设备与ONU设备之间传输的光信号进行分开传输，一部分光信号在OLT设备与ONU设备之间正常传输，而另一部分光信号将传输至储能模块，通过储能模块将这部分光信号的能量进行存储。实现了对PON通信系统传输的光信号的能量余量进行采集并存储，以对该能量进行利用，减少能量浪费，而且能正常进行PON通信系统的数据通信，不影响数据通信的正常进行。

需要说明的是，本发明提供的PON通信系统，实现对光信号的能量余量进行采集并存储的实施过程、原理、有益效果与上述实施例一提供的光能采集装置的实施过程、原理、有益效果相类似，故在此不再赘述。

实施例三

本发明还提供了一种光能采集方法，请查阅图5，图5是本发明提供的一种光能采集方法的一个优选实施例的流程示意图；具体的，所述方法适用于如实施例一提供的光能采集装置；所述方法包括：

S1、第一分光器接收OLT设备向ONU设备传输的第一光信号，并将所述第一光信号的第一部分光信号分发至第二分光器，将所述第一光信号的第二部分光信号分发至储能模块；

S2、所述第二分光器将所述第一光信号的第一部分光信号传输至ONU设备；

S3、所述储能模块采集所述第一光信号的第二部分光信号的能量。

进一步的，所述方法还包括：

第二分光器接收ONU设备向OLT设备传输的第二光信号，并将所述第二光信号的第一部分光信号分发至第一分光器，将所述第二光信号的第二部分光信号分发至储能模块；

所述第一分光器将所述第二光信号的第一部分光信号输出，以将所述第二光信号的第一部分光信号传输至OLT设备；

所述储能模块采集所述第二光信号的第二部分光信号的能量。

进一步的，所述光能采集装置的储能模块包括光合路器、光电转换模块和储能单元，则，所述储能模块通过以下步骤采集所述第一光信号的第二部分光信号的能量和所述第二光信号的第二部分光信号的能量：

所述光合路器对所述第一光信号的第二部分光信号和所述第二光信号的第二部分光信号的能量进行合路，得到总光信号，并将所述总光信号输出至所述光电转换模块；

所述光电转换模块将所述总光信号转换成电信号，并将所述电信号传输至所述储能单元；

所述储能单元对所述电信号的电能进行存储。

需要说明的是，本发明提供的光能采集方法的各个步骤与实施例一提供的光能采集装置中各个结构的功能相对应，本发明提供的光能采集方法实现对光信号的能量余量进行采集并存储的实施过程、原理、有益效果与上述实施例一提供的光能采集装置的实施过程、原理、有益效果相类似，故在此不再赘述。

本发明提供的一种光能采集方法，能将OLT设备与ONU设备之间传输的光信号进行分开传输，一部分光信号在OLT设备与ONU设备之间正常传输，而另一部分光信号将传输至储能模块，通过储能模块将这部分光信号的能量进行存储。本发明实现了对PON通信系统传输的光信号的能量余量进行采集并存储，以对该能量进行利用，减少能量浪费，而且能正常进行PON通信系统的数据通信，不影响数据通信的正常进行。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光能采集装置，其特征在于，所述装置用于PON通信系统，所述装置包括第一分光器、第二分光器和储能模块；其中，

所述第一分光器的上行接口用于与ODN模块连接，所述第一分光器的N个下行接口与所述第二分光器的N个下行接口对应连接，所述第一分光器的M个下行接口与所述储能模块的M个第一输入端对应连接；

所述第二分光器的上行接口用于与ONU设备连接，所述第二分光器的K个下行接口与所述储能模块的K个第二输入端对应连接；N≥1，M≥1，K≥1。

2.如权利要求1所述的光能采集装置，其特征在于，所述储能模块包括光合路器、光电转换单元和储能单元；其中，

所述光合路器的M个第一输入端为所述储能模块的M个第一输入端，所述光合路器的K个第二输入端为所述储能模块的K个第二输入端；

所述光电转换单元的输入端与所述光合路器的输出端连接，所述光电转换单元的输出端与所述储能单元的输入端连接。

3.如权利要求1所述的光能采集装置，其特征在于，N＝M＝K＝1，所述第一分光器和所述第二分光器均为1:2分光器。

4.一种PON通信系统，其特征在于，所述系统包括OLT设备、ODN模块、P个ONU设备、P个如权利要求1-3任意一项所述的光能采集装置；其中，

所述OLT设备的光信号传输端与所述ODN模块的主线接口连接，所述ODN模块的P个支线接口分别与P个所述光能采集装置的所述第一分光器的上行接口一一对应连接；

P个所述光能采集装置的所述第二分光器的上行接口分别与P个所述ONU设备一一对应连接。

5.如权利要求4所述的PON通信系统，其特征在于，光信号从所述OLT设备到任意一个所述ONU设备的传输路径的总衰减量满足如下条件：

A≤P_min-S；

其中，A为所述总衰减量，P_min为所述OLT设备的最小发射功率，S为光信号所到达的ONU设备的接收灵敏度。

6.一种光能采集方法，其特征在于，所述方法适用于如权利要求1所述的光能采集装置；所述方法包括：

第一分光器接收OLT设备向ONU设备传输的第一光信号，并将所述第一光信号的第一部分光信号分发至第二分光器，将所述第一光信号的第二部分光信号分发至储能模块；

所述第二分光器将所述第一光信号的第一部分光信号传输至ONU设备；

所述储能模块采集所述第一光信号的第二部分光信号的能量。

7.如权利要求6所述的光能采集方法，其特征在于，所述方法还包括：

第二分光器接收ONU设备向OLT设备传输的第二光信号，并将所述第二光信号的第一部分光信号分发至第一分光器，将所述第二光信号的第二部分光信号分发至储能模块；

所述第一分光器将所述第二光信号的第一部分光信号输出，以将所述第二光信号的第一部分光信号传输至OLT设备；

所述储能模块采集所述第二光信号的第二部分光信号的能量。

8.如权利要求7所述的光能采集方法，其特征在于，所述光能采集装置的储能模块包括光合路器、光电转换模块和储能单元，则，所述储能模块通过以下步骤采集所述第一光信号的第二部分光信号的能量和所述第二光信号的第二部分光信号的能量：

所述光合路器对所述第一光信号的第二部分光信号和所述第二光信号的第二部分光信号的能量进行合路，得到总光信号，并将所述总光信号输出至所述光电转换模块；

所述光电转换模块将所述总光信号转换成电信号，并将所述电信号传输至所述储能单元；

所述储能单元对所述电信号的电能进行存储。

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