CN114915342B - 用于PON与Wi-Fi融合的转换装置及信号转换方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于PON与Wi‑Fi融合的转换装置及信号转换方法，包括光网络单元，子光网络单元，以及射频前端模组；光网络单元用于对第一下行光信号进行光耦合和光分路处理，生成第二下行光信号，并发送给各个子光网络单元，以及用于对第一上行光信号进行光合路和光耦合处理，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端；所述子光网络单元用于对第二下行光信号进行一次光电转换处理，生成第一射频信号，并发送给射频前端模组，以及用于对射频前端模组发送的第二射频信号进行一次电光转换处理，生成第一上行光信号，并发送给光网络单元。具有体积小、能耗低、复杂度低、成本低、方便后续迭代演进。
Description
技术领域
本发明涉及通信设备的技术领域，尤其涉及一种用于PON与Wi-Fi融合的转换装置及信号转换方法。
背景技术
随着大数据、人工智能、物联网等新兴应用的兴起，对通信容量提出了更高的要求，也因此推动了5G基站、数据中心、FTTX（光纤到x）等基础设施的建设。目前国内5G基站的工作频率还处于Sub-6GHz频段，通信速率有待进一步提升，而国外5G基站的工作频率位于毫米波频段，理论上通信容量更大，我国下一步也将重点发展射频通信技术，为6G通信做技术储备。然而，由于信号在空间中传播受到的衰减与频率的平方成正比，因此，毫米波信号承受的衰减将是Sub-6GHz信号的几十甚至上百倍。此外，相比于10GHz以下的信号，雨、雪、冰雹等恶劣天气对毫米波的衰减也更为显著，这对于毫米波在6G通信中的实际应用无疑是一个极大的挑战。尤其是在楼宇、候车室、候机楼等室内建筑物应用场景中，各种遮挡物对毫米波信号传播会有显著衰减，这无疑对射频通信技术的真正落地将带来极大挑战。众所周知，光纤通信中的PON（无源光网络）技术极大地推动了FTTX（光纤到x）基础设施的全面建设，同时也促进了室内Wi-Fi技术的发展。目前采用最新标准IEEE 802.11ax的Wi-Fi6还处于Sub-6GHz频段，未来随着通信基站和应用终端的逐步“毫米波化”，Wi-Fi技术也将向着毫米波频段升级演进。
综上所述，在未来的6G通信中，无论是对于毫米波无线室内通信，还是下一代的FTTX光纤通信，都需要一种高速率、低损耗、低成本的室内接入技术，如果利用已建成并不断发展的PON无源光网络，并在此基础上进行系统平滑升级和兼容性改造，无疑将是一种切实可行和性能可靠的高性价比发明。相关技术近年来得到了快速发展，中国移动联合华为发布了创新研发的PON全光Wi-Fi解决方案，通过将光纤铺设房屋内的每一个房间，再通过华为星光系列双频光网关，能够为用户提供高达千兆的Wi-Fi6信号覆盖。中兴通讯发布了一款光面板式FTTR产品，实现了面板与路由的融合，提供千兆光口连接和Wi-Fi6无线覆盖，满足了用户高带宽、多连接、无缝漫游、简易部署的需求。
传统的家庭组网，通常采用普通网线或电力线的方式来实现家庭Wi-Fi覆盖。由于家庭网线本身介质的限制，实际使用中，无法达到网口标配的千兆速率，当然，也就不能保障千兆宽带家庭用户的极速Wi-Fi体验，尤其是在大户型和跨层别墅等场景，Wi-Fi体验差的问题尤为突出。
现有的PON全光Wi-Fi6解决方案中的转换系统主要是由数字收发光模块、上下变频射频模块、ROF收发光模块和射频收发前端模块组成的，该系统构成过于复杂，每个ONU（光网络单元）要包含一个数字收发光模块、一个上下变频射频模块和一个ROF（光载无线通信）收发光模块，每个Sub-ONU（子光网络单元）要包含一个ROF收发光模块，上行信号要经过电-光-电-光总共三次光电转换，下行信号也要经过光-电-光-电总共三次光电转换，而每次光电转换都将严重劣化信号信噪比，这将导致既需要额外增加模拟放大芯片来补偿增益，又需要增加数字信号处理芯片复杂度来降低噪声，这无疑既降低了系统性能又提高了系统成本。
系统包含ROF收发光模块和上下变频射频模块，这两种模块的价格将随着工作频率提高而显著增加，并且由于该系统目前工作在Sub-6GHz的6GHz以下频段，因而对ROF收发光模块中的器件性能要求不高，且对上下变频射频模块里的器件的性能要求不高，但当发展到6G通信的毫米波频段时，这两种模块的核心器件成本将明显增加，研制难度将显著提升，并且性能指标将有所劣化。显然该方案并不是最优的方案，存在系统复杂、成本较高、迭代演进困难等问题，因而需要提出更简洁、更经济、可平滑升级的系统解决方案。
发明内容
本发明提供了一种用于PON与Wi-Fi融合的转换装置及信号转换方法，解决了现有PON与Wi-Fi融合的系统存在复杂度高、成本高和迭代演进困难的问题。
本发明方案提供一种用于PON与Wi-Fi融合的转换装置，包括：
光网络单元，若干个与所述光网络单元分别连接的子光网络单元，以及若干个与所述子光网络单元对应连接的射频前端模组；
所述光网络单元用于对光线路终端发送的第一下行光信号进行光耦合和光分路处理，生成第二下行光信号，并发送至各个子光网络单元，以及用于对所述子光网络单元发送的第一上行光信号进行光合路和光耦合处理，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端；
所述子光网络单元用于对所述第二下行光信号进行一次光电转换处理，生成第一射频信号，并发送给对应的射频前端模组，以及用于对射频前端模组发送的第二射频信号进行一次电光转换处理，生成第一上行光信号，并发送给光网络单元；
所述射频前端模组用于接收对应子光网络单元发送的第一射频信号并发射到空间；以及用于接收空间中的射频信号并发送给对应子光网络单元。
优选地，所述光网络单元包括光耦合器、光分路器、下行本振激光器、上行本振激光器；光耦合器的一端与光线路终端连接，另一端与光分路器的一端连接，光分路的另一端与各个子光网络单元连接；下行本振激光器、上行本振激光器的一端分别与光耦合器连接。
优选地，光耦合器用于将经光分路器合路后的上行光信号与上行本振激光器生成的上行本振光进行耦合，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端；以及用于将光线路终端发送的第一下行光信号与下行本振激光器生成的下行本振光进行耦合，生成下行混合光信号，并发送至光分路器；
光分路器用于对所述下行混合光信号进行分路，生成第二下行光信号，并发送给子光网络单元，以及用于将子光网络单元发送的第一上行光信号进行合路，并发送给光耦合器。
优选地，所述子光网络单元包括光路由装置、光电探测器、电光调制器、上行载波激光器、第一电放大器和第二电放大器；
所述光路由装置的第一接口与光网络单元连接，第二接口与光电探测器的信号输入端连接，光电探测器的信号输出端与第一电放大器的信号输入端连接，第一电放大器的信号输出端输出所述第一射频信号，并发送给射频前端模组；
第二电放大器的信号输入端连接射频前端模组；第二电放大器的信号输出端与电光调制器的射频信号输入端连接，电光调制器的光信号输出端与光路由装置的第三接口连接，上行载波激光器的信号输出端与电光调制器的光信号输入端连接。
优选地，所述光路由装置用于将电光调制器输出的所述第一上行光信号路由到光网络单元中，以及用于将光网络单元下发的第二下行光信号路由到光电探测器中；
光电探测器用于对经光路由装置路由的第二下行光信号进行光外差拍频，产生射频信号发送给第一电放大器；
第一电放大器用于放大光电探测器输出的射频信号，生成第一射频信号，发送给射频前端模组；
第二电放大器用于放大射频前端模组发送的第二射频信号，发送给电光调制器；
电光调制器用于将经第二电放大器放大后的射频信号调制在光载波上，生成第一上行光信号，并发送给光路由装置进行路由；
上行载波激光器用于为电光调制器提供光载波。
优选地，所述光路由装置为波分复用器或光环形器。
一种用于PON与Wi-Fi融合的信号转换方法，包括：
在信号下行时，在光网络单元中，对光线路终端发送的第一下行光信号进行光耦合和光分路，生成第二下行光信号光，并发送给对应的子光网络单元；在各子光网络单元中，将第二下行光信号路由后，进行一次光-电转换，生成第一射频信号，经射频前端模组后发送到空间。
优选地，所述生成第二下行光信号，包括：
将所述第一下行光信号与下行本振光进行耦合，生成下行混合光信号，通过对下行混合光信号进行分路，生成第二下行光信号。
优选地，所述生成第一射频信号，包括：
将第二下行光信号路由后，通过光外差拍频产生射频信号，经放大后生成第一射频信号。
一种用于PON与Wi-Fi融合的信号转换方法，包括：
在信号上行时，在各子光网络单元中，将射频前端模组发送的第二射频信号进行一次电-光转换，生成第一上行光信号，并路由给光网络单元；在光网络单元中对所述第一上行光信号进行光合路和光耦合处理，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端。
优选地，所述生成第一上行光信号，包括：
对所述第二射频信号进行放大后，调制到光载波上，生成第一上行光信号。
优选地，所述生成第二上行光信号，包括：
在光网络单元中对所述第一上行光信号进行光合路，将合路后的上行光信号与上行本振光信号进行耦合，生成第二上行光信号。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的光网络单元中对光线路终端发送的第一下行光信号进行光耦合和光分路处理，生成第二下行光信号，并发送给子光网络单元，以及对子光网络单元发送的第一上行光信号进行光合路和光耦合处理，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端；
在子光网络单元中对第二下行光信号进行一次光电转换处理，生成第一射频信号，并发送给射频前端模组，以及对射频前端模组发送的第二射频信号进行一次电光转换处理，生成第一上行光信号，并发送给光网络单元；
本发明在光网络单元中不进行光电或电光转换，通过无源光器件即可进行光耦合、光分路或光合路处理，并且只在子光网络单元中进行一次光电或电光转换，相比于现有技术的方案具有光电转换损耗更小、功耗更低、复杂度较低、成本更少的优势，且方便后续迭代演进。
附图说明
图1 是本发明实施例中的一种用于PON与Wi-Fi融合的转换装置示意图；
图2 是本发明实施例中的一种光耦合及光分配集成模组示意图；
图3是本发明实施例中的一种光子射频转换接口模组示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术发明进行详细说明：
在此之前，先对本发明提及的技术特征的英文名称进行解释，便于对本发明技术发明的理解和阅读：
5G：5th Generation Mobile Communication Technolog，第五代移动通信技术。
FTTX：Fiber To The x，意谓“光纤到x”，为各种光纤通讯网络的总称，其中x代表光纤线路的目的地。
Sub-6GHz：6GHz以下的5G中低频段。
6G：6th Generation Mobile Communication Technolog，第六代移动通信技术。
Wi-Fi：在中文里又称作“行动热点”，是一个创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。
Wi-Fi6：第六代无线网络技术，是Wi-Fi联盟创建于IEEE 802.11.ax标准的无线局域网技术。
PON：Passive Optical Network，无源光网络。
FTTR：Fiber To The Room，光纤到房间。
OLT：Optical Line Terminal，光线路终端，用于连接光纤干线的终端设备。
ODN：Optical Distribution Network，光分配网，在光接入网中，提供OLT到ONU以及相反方向的光传输手段的部分。
ONU：Optical Network Unit，光网络单元。
Sub-ODN：Sub-Optical Distribution Network，子光分配网，用于连接ONU和Sub-ONU。
Sub-ONU：Sub-Optical Network Unit，子光网络单元。
ROF：Radio-over-Fiber，光载无线通信，是应高速大容量无线通信需求，新兴发展起来的将光纤通信和无线通信结合起来的无线接入技术。
Optical Coupler：光耦合器。
Optical Spliter：光分路器。
LDLO1：下行本振激光器。
LDLO2：上行本振激光器。
LDup：上行载波激光器。
WDM：Wavelength Division Multiplexing，波分复用器。
PD：Photodetector，光电探测器。
EO Modulator：Electric-Optic Modulator，电光调制器。
EA：Electrical Amplifier，电放大器。
实施例1：
本实施例提供一种用于PON与Wi-Fi融合的转换装置，包括：
光网络单元，若干个与所述光网络单元分别连接的子光网络单元，以及若干个与所述子光网络单元对应连接的射频前端模组；
所述光网络单元用于对光线路终端发送的第一下行光信号进行光耦合和光分路处理，生成第二下行光信号，并发送至各个子光网络单元，以及用于对所述子光网络单元发送的第一上行光信号进行光合路和光耦合处理，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端；
所述子光网络单元用于对所述第二下行光信号进行一次光电转换处理，生成第一射频信号，并发送给对应的射频前端模组，以及用于对射频前端模组发送的第二射频信号进行一次电光转换处理，生成第一上行光信号，并发送给光网络单元；
所述射频前端模组用于接收对应子光网络单元发送的第一射频信号并发射到空间；以及用于接收空间中的射频信号并发送给对应子光网络单元。
本发明在光网络单元中不进行光电或电光转换，通过无源光器件（即光耦合、光分路、光合路处理对应的器件）即可进行光耦合、光分路或光合路处理，并且只在子光网络单元中进行一次光电或电光转换，相比于现有技术的方案具有光电转换损耗更小、功耗更低、复杂度较低、成本更少的优势，且方便后续迭代演进。
进一步地，所述光网络单元包括光耦合器、光分路器、下行本振激光器、上行本振激光器；光耦合器的一端与光线路终端连接，另一端与光分路器的一端连接，光分路的另一端与各个子光网络单元连接；下行本振激光器、上行本振激光器的一端分别与光耦合器连接。
光耦合器用于将经光分路器合路后的上行光信号与上行本振激光器生成的上行本振光进行耦合，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端；以及用于将光线路终端发送的第一下行光信号与下行本振激光器生成的下行本振光进行耦合，生成下行混合光信号，并发送至光分路器；
光分路器用于对所述下行混合光信号进行分路，生成第二下行光信号，并发送给子光网络单元，以及用于将子光网络单元发送的第一上行光信号进行合路，并发送给光耦合器。
进一步地，所述子光网络单元包括光路由装置、光电探测器、电光调制器、上行载波激光器、第一电放大器和第二电放大器；
所述光路由装置的第一接口与光网络单元连接，第二接口与光电探测器的信号输入端连接，光电探测器的信号输出端与第一电放大器的信号输入端连接，第一电放大器的信号输出端输出所述第一射频信号，并发送给射频前端模组；
第二电放大器的信号输入端连接射频前端模组；第二电放大器的信号输出端与电光调制器的射频信号输入端连接，电光调制器的光信号输出端与光路由装置的第三接口连接，上行载波激光器的信号输出端与电光调制器的光信号输入端连接。
所述光路由装置用于将电光调制器输出的所述第一上行光信号路由到光网络单元中，以及用于将光网络单元下发的第二下行光信号路由到光电探测器中；
光电探测器用于对经光路由装置路由的第二下行光信号进行光外差拍频，产生射频信号发送给第一电放大器；
第一电放大器用于放大光电探测器输出的射频信号，生成第一射频信号，发送给射频前端模组；
第二电放大器用于放大射频前端模组发送的第二射频信号，发送给电光调制器；
电光调制器用于将经第二电放大器放大后的射频信号调制在光载波上，生成第一上行光信号，并发送给光路由装置进行路由；
上行载波激光器用于为电光调制器提供光载波。
所述光路由装置为波分复用器或光环形器。
实施例2：
本实施例提供一种用于PON与Wi-Fi融合的信号转换方法，包括：
在信号下行时，在光网络单元中，对光线路终端发送的第一下行光信号进行光耦合和光分路，生成第二下行光信号光，并发送给对应的子光网络单元；在各子光网络单元中，将第二下行光信号路由后，进行一次光-电转换，生成第一射频信号，经射频前端模组后发送到空间。
本发明在光网络单元中不进行光电转换，通过无源光器件（即光耦合、光分路、光合路处理对应的器件）即可进行光耦合、光分路处理，并且只在子光网络单元中进行一次光电转换，相比于现有技术的方案具有光电转换损耗更小、功耗更低、复杂度较低、成本更少的优势，且方便后续迭代演进。
进一步地，所述生成第二下行光信号，包括：
将所述第一下行光信号与下行本振光进行耦合，生成下行混合光信号，通过对下行混合光信号进行分路，生成第二下行光信号。
进一步地，所述生成第一射频信号，包括：
将第二下行光信号路由后，通过光外差拍频产生射频信号，经放大后生成第一射频信号。
实施例3：
本实施例还提供一种用于PON与Wi-Fi融合的信号转换方法，包括：
在信号上行时，在各子光网络单元中，将射频前端模组发送的第二射频信号进行一次电-光转换，生成第一上行光信号，并路由给光网络单元；在光网络单元中对所述第一上行光信号进行光合路和光耦合处理，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端。
本发明在光网络单元中不进行电光转换，通过无源光器件（即光合路、光耦合处理对应的器件）即可进行光合路、光耦合处理，并且只在子光网络单元中进行一次电光转换，相比于现有技术的方案具有光电转换损耗更小、功耗更低、复杂度较低、成本更少的优势，且方便后续迭代演进。
进一步地，所述生成第一上行光信号，包括：
对所述第二射频信号进行放大后，调制到光载波上，生成第一上行光信号。
进一步地，所述生成第二上行光信号，包括：
在光网络单元中对所述第一上行光信号进行光合路，将合路后的上行光信号与上行本振光信号进行耦合，生成第二上行光信号。
实施例4：
如图1所示，本实施例提供一种用于PON与Wi-Fi融合的转换装置，包括：
光网络单元ONU，若干个与所述光网络单元分别连接的子光网络单元，以及若干个与所述子光网络单元对应连接的射频前端模组；
所述光网络单元用于对光线路终端OLT发送的第一下行光信号（即光载基带信号）进行光耦合和光分路处理，生成第二下行光信号发送给子光网络单元，以及用于对所述子光网络单元发送的第一上行光信号进行光合路和光耦合处理，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端；其中，光线路终端OLT的一端连接光纤干线，另一端通过光分配网ODN连接所述光网络单元，在具体部署时，一个光线路终端可以连接本实施例的一个光网络单元，当然也可以与多个本实施例中的光网络单元相连，本发明对此不做限定；
所述子光网络单元用于对光网络单元发送的所述第二下行光信号进行一次光-电转换处理，生成第一射频信号发送给射频前端模组，以及用于对射频前端模组发送的第二射频信号进行一次电-光转换处理，生成第一上行光信号，并发送给光网络单元；其中，光网络单元ONU与子光网络单元Sub-ONU之间通过子光分配网Sub-ODN连接。
所述射频前端模组用于接收子光网络单元发送的第一射频信号并发射到空间；以及用于接收空间中的射频信号并发送给子光网络单元；具体的，所述射频前端模组包括射频放大器和天线，射频放大器用于对接收到的射频信号进行放大，天线用于收发无线射频信号。
光线路终端OLT、光分配网ODN以及光网络单元ONU共同组成了无源光网络PON，本发明的转换装置实现了无源光网络PON与WIFI的融合。本发明在ONU中不进行光电或电光转换，通过无源光器件进行光耦合、1×N光分路或者N×1光合路处理，并且只在Sub-ONU中进行一次光电或电光转换，相比于现有技术的方案具有光电转换损耗更小、功耗更低、复杂度更低、成本更少的优势，且方便后续迭代演进。
如图2所示，本实施例中的光网络单元ONU包括光耦合及光分配集成模组；
具体的，所述光耦合及光分配集成模组包括光耦合器Optical Coupler、光分路器Optical Spliter、下行本振激光器LDLO1、上行本振激光器LDLO2，Optical Coupler的一端与OLT连接，Optical Coupler的另一端与Optical Spliter的一端连接，OpticalSpliter的另一端与Sub-ONU连接；下行本振激光器LDLO1、上行本振激光器LDLO2的一端分别与OpticalCoupler连接；
下行本振激光器LDLO1、上行本振激光器LDLO2的波长不同，防止上下行信号之间发生干涉；
其中，光分路器用于将上行光信号进行合路或将下行光信号进行分路；
下行本振激光器LDLO1用于生成下行本振光；
上行本振激光器LDLO2用于生成上行本振光；
光耦合器用于将经光分路器合路后的上行光信号与LDLO2生成的上行本振光进行耦合，生成第二上行光信号，并发送给OLT；以及用于将OLT发送的第一下行光信号与LDLO1生成的下行本振光进行耦合，生成下行混合光信号，并发送给Optical Spliter，OpticalSpliter用于对下行混合光信号进行分路，生成第二下行光信号，并发送给子光网络单元。
具体的，本实施例的Optical Coupler的端口数为2×2，Optical Spliter的端口数为1×N。2×2代表光耦合器OpticalCoupler有2个输入端口、2个输出端口（下行）或有2个输入端口、2个输出端口（上行）；1×N代表光分路器Optical Spliter有1个输入端口、N个输出端口（下行）或有N个输入端口、1个输出端口（上行）。
Optical Spliter采用2×2的端口数实现了信号上行和下行的需求，光分路器采用1×N的端口数，其中1代表与光耦合器相配合的光分路器端口数量，N代表的光分路器端口数量与Sub-ONU的数量相匹配，从而实现了信号上行或下行过程中的耦合或分路，无需价格昂贵的ROF光模块和上下变频射频模块。
如图3所示，本实施例的每组Sub-ONU包括光子射频转换接口模组；
具体的，所述光子射频转换接口模组包括波分复用器WDM、光电探测器PD、电光调制器EO Modulator、上行载波激光器LDup、第一电放大器EA1、第二电放大器EA2，WDM的第一接口与ONU连接（具体为Optical Spliter的一端），WDM的第二接口与PD的信号输入端连接，PD的信号输出端与EA1的信号输入端连接，EA1的信号输出端输出所述第一射频信号，并发送给射频前端模组，EA2的信号输入端连接射频前端模组，用于放大射频前端模组发送的所述第二射频信号；EA2的信号输出端与EO Modulator的射频信号输入端连接，EO Modulator的光信号输出端与WDM的第三接口连接，LDup的信号输出端与EO Modulator的光信号输入端连接；
其中，WDM用于将EO Modulator输出的所述第一上行光信号路由到ONU中，以及用于将Optical Spliter分发的下行混合光信号（即所述第二下行光信号）路由到PD中；WDM可以用光环形器替代，WDM在本实施例中只起到了路由作用。因此，WDM和光环形器可以称之为光路由装置，即本实施例的光路由装置为WDM或光环形器，但不限于本实施例提供的这两种装置。
光电探测器PD用于对WDM路由的下行混合光信号进行光外差拍频，产生射频信号发送给EA1；
电光调制器EO Modulator用于将经EA2放大后的射频信号调制在光载波上，并发送给WDM；
上行载波激光器LDup用于为EO Modulator提供光载波；
第一电放大器EA1用于放大光电探测器输出的射频信号，生成第一射频信号发送给射频前端模组；
第二电放大器EA2用于放大射频前端模组发送的第二射频信号。
本发明的光子射频转换接口模组，信号上行时，射频前端模组产生的第二射频信号经EA2放大发送至EO Modulator，LDup为EO Modulator提供光载波；EO Modulator将加载了射频信号的上行光信号（即所述第一上行光信号）发送至WDM，经WDM路由后传输至ONU；信号下行时，ONU多路分发的下行混合光信号被WDM路由后发送至PD，PD产生的射频信号经EA1放大后生成第一射频信号，发送至射频前端模组，进行射频信号放大和无线信号的发送。无论是对于信号上行还是下行，信号都只经历一次光电或者电光转换，相比现有技术的方案在系统架构上更加简洁、综合成本更加低廉。
图3中的虚线代表电信号，实线代表光信号。本实施例的EO Modulator为电光强度调制器、电光相位调制器或电光IQ调制器等，对调制器类型要求比较宽泛，节约了成本，本发明对具体调制器类型不做限定。
本实施例的用于PON与Wi-Fi融合的转换装置，在信号上行时，射频前端模组产生的第二射频信号发送至EA2进行放大，经EA2放大后的信号发送至EO Modulator，LDup为EOModulator提供光载波；通过EO Modulator形成第一上行光信号，并将该上行光信号发送至WDM，WDM将上行光信号路由传输至Optical Spliter，Optical Spliter对多路上行光信号进行合路，并发送至Optical Coupler，OpticalCoupler将合路后的上行光信号与LDLO2生成的上行本振光信号进行耦合，形成第二上行光信号，最后发送给OLT。
在信号下行时，OLT发送的光载基带信号与LDLO1生成的下行本振光信号经OpticalCoupler耦合形成下行混合光信号，并被发送至Optical Spliter，经多路分发的下行混合光信号（即第二下行光信号）经WDM路由，发送至PD，PD产生的射频信号发送给EA1，经EA1放大后的射频信号发送至射频前端模组，进行射频信号放大和无线信号发送。
可以通过硅基光电子技术将所述光耦合及光分配集成模组、以及光子射频转换接口模组中的各个元器件分别集成到一个芯片中，形成对应的模组，可以降低FTTX部署成本、在毫米波频段更具有性能优势。
本发明在信号上行或下行时，只需要一次光电或电光转换，无需价格昂贵的ROF光模块和上下变频射频模块，只需要在ONU中部署一个光耦合及光分配集成模组，在Sub-ONU中部署一个光子射频转换接口模组，再结合一个射频前端模组即可实现目前大规模商用的PON与Wi-Fi融合，实现复杂度较低、成本低。当6G毫米波通信到来时，本发明的核心器件成本和研制难度也不会明显提高，并且系统性能也不会因为工作频率增加而显著劣化，可以从Sub-6GHz频段平滑演进到毫米波频段，方便后续迭代演进。
实施例5：
一种用于PON与Wi-Fi融合的信号转换方法，包括步骤：
在信号下行时，在光网络单元中，对光线路终端发送的第一下行光信号进行光耦合和光分路，生成第二下行光信号光，并发送给对应的子光网络单元；在各子光网络单元中，将第二下行光信号路由后，进行一次光-电转换，生成第一射频信号，经射频前端模组后发送到空间；
在信号上行时，在各子光网络单元中，将射频前端模组发送的第二射频信号进行一次电-光转换，生成第一上行光信号，并路由给光网络单元；在光网络单元中对所述第一上行光信号进行光合路和光耦合处理，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端。
进一步地，所述生成第二下行光信号，包括：
在信号下行时，将第一下行光信号与下行本振光进行耦合，生成下行混合光信号，通过对下行混合光信号进行分路，生成第二下行光信号。
进一步地，生成第一射频信号，包括：
将第二下行光信号路由后，通过光外差拍频产生射频信号，经放大后生成第一射频信号。其中，可以通过WDM路由，也可以通过光环形器路由；可以通过光电探测器PD进行光外差拍频；
进一步地，生成第一上行光信号，具体包括：
对第二射频信号进行放大后，调制到光载波上，形成光载射频信号，即生成第一上行光信号。
后经WDM路由后传输到ONU中。也可以通过光环形器路由；可以通过电光调制器EOModulator将经放大后的射频信号调制在光载波上；可以通过上行载波激光器LDup为EOModulator提供光载波；
进一步地，生成第二上行光信号，包括：
在光网络单元中对所述第一上行光信号进行光合路，将合路后的上行光信号与上行本振光信号进行耦合，生成第二上行光信号。
具体的，通过光分路器将第一上行光信号合路后，发送给光耦合器，通过光耦合器将合路后的上行光信号与上行本振激光器LDLO2生成的上行本振光信号进行耦合，生成第二上行光信号。
本发明将PON光纤有线通信和Wi-fi无线通信进行无缝融合，信号下行时，在ONU中利用无源器件对OLT发送的光载基带信号进行光耦合和光分路，然后发往各个Sub-ONU，在Sub-ONU中通过光外差拍频产生射频信号，发送给射频前端模组发射出去；信号上行时，在Sub-ONU中将从射频前端模组接收的射频信号转换成光载射频信号发给ONU，最后在ONU中依次经光合路和光耦合发给OLT。
本发明在ONU中不进行光电或电光转换，通过无源光器件进行光耦合及光分路处理，并且只在Sub-ONU中进行一次光电或电光转换，无需进行多次电光或光电转换，即可实现PON与Wi-Fi的融合时的信号转换，复杂度较低、成本低，且方便后续迭代演进。
以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种用于PON与Wi-Fi融合的转换装置，其特征在于，包括：
光网络单元，若干个与所述光网络单元分别连接的子光网络单元，以及若干个与所述子光网络单元对应连接的射频前端模组；
所述光网络单元包括光耦合器、光分路器、下行本振激光器、上行本振激光器；光耦合器的一端与光线路终端连接，另一端与光分路器的一端连接，光分路的另一端与各个子光网络单元连接；下行本振激光器、上行本振激光器的一端分别与光耦合器连接；所述光网络单元用于对光线路终端发送的第一下行光信号进行光耦合和光分路处理，生成第二下行光信号，并发送至各个子光网络单元，以及用于对所述子光网络单元发送的第一上行光信号进行光合路和光耦合处理，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端；
所述子光网络单元用于对所述第二下行光信号进行一次光电转换处理，生成第一射频信号，并发送给对应的射频前端模组，以及用于对射频前端模组发送的第二射频信号进行一次电光转换处理，生成第一上行光信号，并发送给光网络单元；
所述射频前端模组用于接收对应子光网络单元发送的第一射频信号并发射到空间；以及用于接收空间中的射频信号并发送给对应子光网络单元。
2.根据权利要求1所述的用于PON与Wi-Fi融合的转换装置，其特征在于，光耦合器用于将经光分路器合路后的上行光信号与上行本振激光器生成的上行本振光进行耦合，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端；以及用于将光线路终端发送的第一下行光信号与下行本振激光器生成的下行本振光进行耦合，生成下行混合光信号，并发送至光分路器；
光分路器用于对所述下行混合光信号进行分路，生成第二下行光信号，并发送给子光网络单元，以及用于将子光网络单元发送的第一上行光信号进行合路，并发送给光耦合器。
3.根据权利要求1所述的用于PON与Wi-Fi融合的转换装置，其特征在于，所述子光网络单元包括光路由装置、光电探测器、电光调制器、上行载波激光器、第一电放大器和第二电放大器；
所述光路由装置的第一接口与光网络单元连接，第二接口与光电探测器的信号输入端连接，光电探测器的信号输出端与第一电放大器的信号输入端连接，第一电放大器的信号输出端输出所述第一射频信号，并发送给射频前端模组；
第二电放大器的信号输入端连接射频前端模组；第二电放大器的信号输出端与电光调制器的射频信号输入端连接，电光调制器的光信号输出端与光路由装置的第三接口连接，上行载波激光器的信号输出端与电光调制器的光信号输入端连接。
4.根据权利要求3所述的用于PON与Wi-Fi融合的转换装置，其特征在于，
所述光路由装置用于将电光调制器输出的所述第一上行光信号路由到光网络单元中，以及用于将光网络单元下发的第二下行光信号路由到光电探测器中；
光电探测器用于对经光路由装置路由的第
二下行光信号进行光外差拍频，产生射频信号发送给第一电放大器；
第一电放大器用于放大光电探测器输出的射频信号，生成第一射频信号，发送给射频前端模组；
第二电放大器用于放大射频前端模组发送的第二射频信号，发送给电光调制器；
电光调制器用于将经第二电放大器放大后的射频信号调制在光载波上，生成第一上行光信号，并发送给光路由装置进行路由；
上行载波激光器用于为电光调制器提供光载波。
5.根据权利要求3或4所述的用于PON与Wi-Fi融合的转换装置，其特征在于，所述光路由装置为波分复用器或光环形器。
6.一种基于权利要求1-5任一项所述的用于PON与Wi-Fi融合的转换装置的信号转换方法，其特征在于，包括：
在信号下行时，在光网络单元中，对光线路终端发送的第一下行光信号进行光耦合和光分路，生成第二下行光信号光，并发送给对应的子光网络单元；在各子光网络单元中，将第二下行光信号路由后，进行一次光-电转换，生成第一射频信号，经射频前端模组后发送到空间。
7.根据权利要求6所述的信号转换方法，其特征在于：所述生成第二下行光信号，包括：将所述第一下行光信号与下行本振光进行耦合，生成下行混合光信号，通过对下行混合光信号进行分路，生成第二下行光信号。
8.根据权利要求6所述的信号转换方法，其特征在于：所述生成第一射频信号，包括：将第二下行光信号路由后，通过光外差拍频产生射频信号，经放大后生成第一射频信号。
9.一种基于权利要求1-5任一项所述的用于PON与Wi-Fi融合的转换装置的信号转换方法，其特征在于，包括：
在信号上行时，在各子光网络单元中，将射频前端模组发送的第二射频信号进行一次电-光转换，生成第一上行光信号，并路由给光网络单元；在光网络单元中对所述第一上行光信号进行光合路和光耦合处理，生成第二上行光信号，并发送给光线路终端。
10.根据权利要求9所述的信号转换方法，其特征在于：所述生成第一上行光信号，包括：对所述第二射频信号进行放大后，调制到光载波上，生成第一上行光信号。
11.根据权利要求9所述的信号转换方法，其特征在于：所述生成第二上行光信号，包括：在光网络单元中对所述第一上行光信号进行光合路，将合路后的上行光信号与上行本振光信号进行耦合，生成第二上行光信号。
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