CN112203171B - 一种工业无源光网络系统及其信号传输方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种工业无源光网络系统及其信号传输方法，所述系统包括至少一光线路终端OLT和多个光网络单元ONU，光线路终端OLT包括多个上行接收机、一个分波器、一个下行发射机和一个第一环形器，所有所述上行接收机均与所述分波器相连，每个所述上行接收机分别用于接收对应波长的光信号，所述下行发射机和分波器均与所述第一环形器相连；光网络单元ONU包括一个可调激光器，所述可调激光器用于发射与其中一所述上行接收机的波长对应的光信号，且所有光网络单元ONU均与所述光线路终端OLT相连。本申请的工业无源光网络系统，可以以波分和时分相结合的方式来实现上行高速率，从而满足工业应用场景的非对称速率要求。
Description
技术领域
本申请涉及无源光网络系统技术领域，特别涉及一种工业无源光网络系统及其信号传输方法。
背景技术
随着人们日常工作和生活对互联网愈来愈深的依赖，网络接入媒质逐渐从铜线、同轴变成光纤。时至今日，以光纤为媒质的无源光网络(PON，Passive Optical Network)技术已成为广大用户接入互联网的最主要技术手段。
PON系统包括光线路终端(OLT：Optical Line Terminal)、光网络单元(ONU：Optical Network Unites)，各ONU通过远端节点(RN：Remote Node)与位于中心局的OLT相连。
现网已大规模部署的PON有GPON(Gigabit-Capable PON)和EPON(Ethernet PON)两种，可以为用户提供十兆、百兆量级的宽带接入服务。随着高清视频、VR/AR、云计算、人工智能等的发展，用户需要千兆速率的宽带接入服务，所以运营商近年来正在积极开展10GEPON和10G GPON的部署。更高速率的25G/50G PON处于标准化和产品化研究阶段。
现有的PON系统，主要是为家庭用户服务。由于家庭用户的典型应用是网络视频、网页浏览、网络游戏、网络购物等，这些应用的共同特点是对上行速率要求低、对下行速率要求高。因此，PON系统普遍设计为上行低、下行高的非对称速率，比如，GPON下行速率为2.5Gbps，上行为1.25Gbps。
近年来，随着工业4.0、智能制造等概念的兴起，工业互联网成为发展热点，中国成立了“工业互联网产业联盟”。为了解决产线、车间等工厂内场景的网络接入问题，提高PON对工业场景的针对性，联盟相继发布了《工业PON 1.0白皮书》和《工业PON 2.0白皮书》。其中，工业PON 1.0系统，主要在ONU上增加工业常用接口(如RS485等)，并增加对工业环境的高低温、湿度、防尘等的支持。工业PON 2.0系统，主要是将工业协议转换和处理功能集成到ONU和OLT中，以取消车间数据采集网关，从而减少网络层级和复杂度，有效降低协议转换成本。
可见，与通常的PON系统相比，工业PON 1.0和2.0系统虽然做出了适应工业应用的改进，但在上下行速率安排及其实现上是没有任何改变的。
根据最近几年各类企业(如三一重工、宝武钢铁、一汽等)进行的工业互联网实践，我们发现在车间等典型工业应用场景中，上下行速率具有明显的不对称特点，即：上行速率要求高，下行速率要求相对较低。主要因为，一方面，需占用大量带宽的视频监控、数据采集、机器视觉等信息是通过上行传输到中心或边缘计算云平台的；另一方面，由于复杂的智能处理都集中到了中心或边缘云，仅是一些对带宽要求小的控制指令、配置等需通过下行传输到产线设备、监控器等。
显然，工业场景中这种上行高、下行低的非对称速率需求正好与PON的上行低、下行高的非对称速率安排相反。如果不对上下行速率设计进行针对性改变，PON并不能很好地适应工业应用的特殊要求。
然而，现有技术中，并没有针对工业PON系统来满足上行高、下行低的非对称速率，无法满足现有工业互联网的需求。
发明内容
本申请实施例提供一种工业无源光网络系统及其信号传输方法，以解决相关技术中无法满足工业场景中上行高、下行低的非对称速率需求的技术问题。
第一方面，提供了一种工业无源光网络系统，其包括：
至少一光线路终端OLT，其包括多个上行接收机、一个分波器、一个下行发射机和一个第一环形器，所有所述上行接收机均与所述分波器相连，每个所述上行接收机分别用于接收对应波长的光信号，所述下行发射机和分波器均与所述第一环形器相连；
多个光网络单元ONU，其包括一个可调激光器，所述可调激光器用于发射与其中一所述上行接收机的波长对应的光信号，且所有光网络单元ONU均与所述光线路终端OLT相连。
一些实施例中，所述光网络单元ONU还包括一个上行发射机、一个下行接收机和一个第二环形器，所述上行发射机一侧与所述可调激光器相连，另一侧与所述第二环形器相连，且所述下行接收机和第二环形器相连，所述第二环形器与所述光线路终端OLT相连。
一些实施例中，所述工业无源光网络系统还包括一分光器RN，所述光网络单元ONU通过所述分光器RN与所述光线路终端OLT相连。
一些实施例中，所述分光器RN和所述光线路终端OLT通过馈线光纤相连。
一些实施例中，所述分光器RN和所述光网络单元ONU通过配线光纤相连。
第二方面，本申请还提供了一种基于上述工业无源光网络系统的信号传输方法，包括步骤：
信号上行时，光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号传输至第一环形器，所述分波器根据所述第一环形器接收到的光信号的波长对应分配给相应的上行接收机进行接收；
信号下行时，光线路终端OLT的下行发射机将光信号通过第一环形器发送给光网络单元ONU的下行接收机。
一些实施例中，所述工业无源光网络系统的信号传输方法还包括步骤：
光线路终端OLT根据所有光网络单元ONU的上行带宽需求动态分配光网络单元ONU的上行波长和时隙；
光网络单元ONU的可调激光器根据分配的上行波长和时隙发射光信号，并传输给相应的上行接收机。
一些实施例中，所述信号下行时，光线路终端OLT的下行发射机将光信号通过第一环形器发送给光网络单元ONU的下行接收机的具体步骤包括：
光线路终端OLT的下行发射机将光信号通过第一环形器后发送给分光器RN，光信号在分光器RN中分路，然后分别传输至光网络单元ONU的下行接收机。
一些实施例中，所述信号上行时，光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号传输至第一环形器的步骤还包括：
所有光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号经过分光器RN合路后，再发送给第一环形器。
一些实施例中，所述光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号通过配线光纤发送给分光器RN，所述分光器RN通过馈线光纤将光信号发送给第一环形器。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：可以以波分和时分相结合的方式来实现上行高速率，从而满足工业应用场景的非对称速率要求。
本申请实施例提供了工业无源光网络系统，通过设置可调激光器和分波器，可以以波分和时分相结合的方式来实现上行高速率，从而满足工业应用场景的非对称速率要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的工业无源光网络系统的结构框图；
图2为本申请实施例提供的基于所述工业无源光网络系统的信号传输方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图1所示，本申请实施例提供了一种工业无源光网络系统，其包括至少一光线路终端OLT和多个光网络单元ONU。
光线路终端OLT包括多个上行接收机、一个分波器、一个下行发射机和一个第一环形器，所有所述上行接收机均与所述分波器相连，每个所述上行接收机分别用于接收对应波长的光信号，所述下行发射机和分波器均与所述第一环形器相连；
光网络单元ONU包括一个可调激光器，所述可调激光器用于发射与其中一所述上行接收机的波长对应的光信号，且所有光网络单元ONU均与所述光线路终端OLT相连。
本申请实施例的工业无源光网络系统，通过设置可调激光器和分波器，可以以波分和时分相结合的方式来实现上行高速率，从而满足工业应用场景的非对称速率要求。
在本申请实施例中，光线路终端OLT包括m个上行接收机，每个上行接收机均对应接收一个波长，分别记为波长1至m，工业无源光网络系统包括N个光网络单元ONU，分别记为ONU 1至ONU N。
更进一步地，在本申请实施例中，所述光网络单元ONU还包括一个上行发射机、一个下行接收机和一个第二环形器，所述上行发射机一侧与所述可调激光器相连，另一侧与所述第二环形器相连，且所述下行接收机和第二环形器相连，所述第二环形器与所述光线路终端OLT相连。
更进一步地，在本申请实施例中，所述工业无源光网络系统还包括一分光器RN，所述光网络单元ONU通过所述分光器RN与所述光线路终端OLT相连。
具体地，在本申请实施例中，所述分光器RN和所述光线路终端OLT通过馈线光纤相连。所述分光器RN和所述光网络单元ONU通过配线光纤相连。
参见图2所示，本申请实施例还提供了一种基于所述工业无源光网络系统的信号传输方法，包括步骤：
S1：信号上行时，光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号传输至第一环形器，所述分波器根据所述第一环形器接收到的光信号的波长对应分配给相应的上行接收机进行接收；
S2：信号下行时，光线路终端OLT的下行发射机将光信号通过第一环形器发送给光网络单元ONU的下行接收机。
更进一步地，在本申请实施例中，所述工业无源光网络系统的信号传输方法，还包括步骤：
光线路终端OLT根据所有光网络单元ONU的上行带宽需求动态分配光网络单元ONU的上行波长和时隙；
光网络单元ONU的可调激光器根据分配的上行波长和时隙发射光信号，并传输给相应的上行接收机。
更进一步地，在本申请实施例中，步骤S2中，所述信号下行时，光线路终端OLT的下行发射机将光信号通过第一环形器发送给光网络单元ONU的下行接收机的具体步骤包括：
光线路终端OLT的下行发射机将光信号通过第一环形器后发送给分光器RN，光信号在分光器RN中分路，然后分别传输至光网络单元ONU的下行接收机。
更进一步地，在本申请实施例中，步骤S1中，所述信号上行时，光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号传输至第一环形器的步骤还包括：
所有光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号经过分光器RN合路后，再发送给第一环形器。
更进一步地，在本申请实施例中，所述光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号通过配线光纤发送给分光器RN，所述分光器RN通过馈线光纤将光信号发送给第一环形器。
在本申请实施例中，N个光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号对应的波长分别为波长1、波长2……波长N，当N个光网络单元ONU的光信号传输至分光器RN后，分光器RN将N个光网络单元ONU的光信号进行合路后经过第一环形器传输给分波器，分波器将N个不同波长的光信号对应分配给相应波长的上行接收机进行传输。
需要说明的是，所有上行接收机可接收的波长范围应该涵盖所有光网络单元ONU的光信号的波长。
本申请实施例的工业无源光网络系统的信号传输方法，通过可调激光器发射不同波长的光信号，并通过分波器将接收到的光信号对应分配给相应波长的上行接收机进行传输，可以以波分和时分相结合的方式来实现上行高速率，从而可以满足工业应用场景的非对称速率要求。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种工业无源光网络系统，其特征在于，其包括：
至少一光线路终端OLT，其包括多个上行接收机、一个分波器、一个下行发射机和一个第一环形器，所有所述上行接收机均与所述分波器相连，每个所述上行接收机分别用于接收对应波长的光信号，所述下行发射机和分波器均与所述第一环形器相连；
多个光网络单元ONU，其包括一个可调激光器，所述可调激光器用于发射与其中一所述上行接收机的波长对应的光信号，且所有光网络单元ONU均与所述光线路终端OLT相连；
其中，
所述光网络单元ONU还包括一个上行发射机、一个下行接收机和一个第二环形器，所述上行发射机一侧与所述可调激光器相连，另一侧与所述第二环形器相连，且所述下行接收机和第二环形器相连，所述第二环形器与所述光线路终端OLT相连。
2.如权利要求1所述的工业无源光网络系统，其特征在于：
还包括一分光器RN，所述光网络单元ONU通过所述分光器RN与所述光线路终端OLT相连。
3.如权利要求2所述的工业无源光网络系统，其特征在于：
所述分光器RN和所述光线路终端OLT通过馈线光纤相连。
4.如权利要求2所述的工业无源光网络系统，其特征在于：
所述分光器RN和所述光网络单元ONU通过配线光纤相连。
5.一种基于如权利要求1至4任一项所述的工业无源光网络系统的信号传输方法，其特征在于，包括步骤：
信号上行时，光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号传输至第一环形器，所述分波器根据所述第一环形器接收到的光信号的波长对应分配给相应的上行接收机进行接收；
信号下行时，光线路终端OLT的下行发射机将光信号通过第一环形器发送给光网络单元ONU的下行接收机。
6.如权利要求5所述的工业无源光网络系统的信号传输方法，其特征在于，还包括步骤：
光线路终端OLT根据所有光网络单元ONU的上行带宽需求动态分配光网络单元ONU的上行波长和时隙；
光网络单元ONU的可调激光器根据分配的上行波长和时隙发射光信号，并传输给相应的上行接收机。
7.如权利要求5所述的工业无源光网络系统的信号传输方法，其特征在于，所述信号下行时，光线路终端OLT的下行发射机将光信号通过第一环形器发送给光网络单元ONU的下行接收机的具体步骤包括：
光线路终端OLT的下行发射机将光信号通过第一环形器后发送给分光器RN，光信号在分光器RN中分路，然后分别传输至光网络单元ONU的下行接收机。
8.如权利要求5所述的工业无源光网络系统的信号传输方法，其特征在于，所述信号上行时，光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号传输至第一环形器的步骤还包括：
所有光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号经过分光器RN合路后，再发送给第一环形器。
9.如权利要求8所述的工业无源光网络系统的信号传输方法，其特征在于：所述光网络单元ONU的可调激光器发射的光信号通过配线光纤发送给分光器RN，所述分光器RN通过馈线光纤将光信号发送给第一环形器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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