CN1805321A - 波分复用无源光网络 - Google Patents

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Abstract

公开一种波分复用无源光网络，包括：中心局，所述中心局包括多个第一工作和保护发送/接收模块、工作和保护光传送器和多个第一光开关，第一工作和保护发送/接收模块产生下行光信号并检测具有对应波长的上行光信号，工作和保护光发送器产生广播光信号，第一光开关在故障发生时执行开关操作；多个订户单元，用于接收广播光信号和具有对应波长的下行光信号并产生上行光信号，所述订户单元包括第二光开关；远程节点，包括用于划分广播光信号强度的工作和保护光分路器，远程节点位于用户单元和中心局之间；用于连接中心局和远程节点的工作和保护主路光纤；以及用于分别连接远程节点和用户单元的多个工作和保护支路。

Description

波分复用无源光网络
技术领域
本发明涉及一种无源光网络，尤其是涉及一种能够执行保护开关操作的无源光网络。
背景技术
波分复用无源光网络(WDM-PON)通过具有被分配给每个订户单元的固有波长的对应信道，传输承载数据的光信号。因此，与其它通信网络相比，这种PON具有更好的保持通信安全的能力。而且，PON能够容易地扩展通信能力并且适于提供每个订户所要求的附加通信服务。
上述PON包括：用于提供通信服务的中心局、用于接收通信服务的多个订户单元以及用于在中心局和订户单元之间中继光信号的远程节点。PON具有双星形结构，其中通过单独的主路光纤连接远程节点和订户单元并且通过多个支路光纤连接远程节点和订户单元，以便能够容易地安装和管理光纤。
由于PON使用具有分配给每个订户单元的固有波长的光信号来高速传输大量存储数据，当发生通信失败时，在短时间周期内会丢失大量数据。因此，已经建议了具有用于防止由所述故障导致数据丢失的低速通信电路结构的PON。此外，同时也建议使用具有保护开关结构的环形(ring-type)网络。
然而，低速通信电路增加了网络成本并且需要连续的管理和维护。此外，当故障发生时，需要大量时间来维修低速通信电路。而且，尽管环形网络的结构能够高效地在中心局和多个远程节点之间中继光信号，星形网络难以执行在具有双星形结构的PON中所体现的保护开关功能。
发明内容
因此，本发明通过提供一种具有保护开关功能并且能够传输广播信号的波分复用无源光网络，解决在现有技术中产生的上述问题并提供附加的优点。
在一个实施例中，提供了一种无源光网络，包括：中心局，所述中心局包括用于产生下行光信号并检测具有对应波长的上行光信号的多个第一工作和保护发送/接收模块，用于产生广播光信号的多个工作和保护光发射器，以及当故障发生时执行开关操作的多个第一光开关；多个订户单元，用于接收广播光信号和具有对应波长的下行光信号，并产生上行光信号，所述订户单元包括第二光开关；远程节点，包括用于划分广播光信号的强度的工作和保护光分路器，所述远程节点位于订户单元和中心局之间；用于将中心局与远程节点相连的工作和保护主路光纤；以及分别用于将远程节点与订户单元相连的多个工作和保护支路光纤。
附图说明
结合附图，从以下详细说明中，本发明的上述特点及优点将更加显而易见，其中：
图1是根据本发明的实施例示出了能够执行保护开关的波分复用无源光网络的方框图；以及
图2到图6是示出了当图1所示的PON中发生故障时保护开关操作的方框图。
具体实施方式
下面，参考附图，详细说明本发明的实施例。注意，尽管在不同的图中示出，图中相同或相似的组件尽可能地由相同的参考数字表示。为了清楚和简化，由于有可能使本发明的说明不清楚，省略对于公知的功能和配置的详细说明。
图1到6是示出了PON100结构的方框图，在其中实线示出了对应光信号的操作状态，而虚线示出了对应光信号的非操作状态。
图1是示出了根据本发明的实施例能够执行保护开关的波分复用无源光网络(WDM-PON)100的方框图。PON100包括：用于产生复用的下行光信号和广播光信号以及用于检测上行光信号的中心局110、用于复用上行光信号并解复用下行光信号的远程节点140、用于接收广播光信号和具有对应波长的下行光信号的多个订户单元150-1到150-n、用于将中心局110与远程节点140相连的工作和保护主路光纤101和102以及用于将远程节点140与订户单元150-1到150-n相连的多个工作和保护支路光纤103和104。
中心局110包括第一光开关121和122、保护和工作光发射器131和132、多个第一工作发送/接收模块112-1到112-n、多个第一保护发送/接收模块113-1到113-n、第一复用/解复用器111、以及第一工作和保护复用器133和134。中心局110通过工作和保护主路光纤101和102与远程节点140相连。
保护和工作光发射器131和132产生要输出到对应的第一光开关122的广播光信号。保护和工作光发射器131和132能执行保护开关操作，其中当连接到工作光发射器131的路径上发生故障时，使用保护光发射器132而不是工作光发射器131。
连接到第一复用/解复用器111的第一工作发送/接收模块112-1到112-n产生要输出到第一复用/解复用器111的下行光信号并检测由第一复用/解复用器解复用的、具有对应波长的上行光信号。第一保护发送/接收模块113-1到113-n连接到第一复用/解复用器111并能执行保护开关操作，其中当连接到第一工作发送/接收模块112-1到112-n的路径上发生故障时，使用第一保护发送/接收模块113-1到113-n，而不是第一工作发送/接收模块112-1到112-n。
第一复用/解复用器111包括多个端口1到n和1*到n*。第一复用/解复用器111的两个端口连接到对应的第一光开关121。每个工作和保护发送/接收模块112-1到112-n和113-1到113-n连接到第一复用/解复用器111的对应端口。
换句话说，第一复用/解复用器111复用要输出到远程节点140的下行光信号并解复用已复用的上行光信号，以便将上行光信号输出到对应的第一工作发送/接收模块112-1到112-n或对应的第一保护发送/接收模块113-1到113-n。
将位于对应第一光开关121和122与远程节点140之间的第一工作和保护复用器133和134并连接到第一光开关121和122。第一工作复用器133通过工作主路光纤101连接到远程节点140，第一保护复用器134通过保护主路光纤102连接到远程节点140。
第一工作复用器133通过工作主路光纤101将复用的下行光信号(通过第一光开关121接收自第一复用/解复用器111)输出到远程节点140。此外，第一工作复用器133通过对应的光开关121，将上行光信号(通过工作主路光纤101接收自远程节点140)输出到第一复用/解复用器111。
第一工作复用器133经工作主路光纤101，将通过对应的第一光开关122接收到的广播光信号输出到远程节点140。
第一光开关121和122之一的光开关122位于工作和保护光发射器131和132与第一保护复用器134之间，而另一个光开关121位于第一复用/解复用器111与第一工作复用器133之间。
连接到工作和保护光发射器131和132的对应第一光开关122能够通过第一工作和保护复用器133和134之一，有选择地输出广播信号。接收复用的上行光信号的对应第一光开关121将复用的上行光信号输出到第一复用/解复用器111。此外，对应第一光开关121通过第一工作和保护复用器133和134，能够有选择地输出复用的下行光信号。
远程节点140包括：第二复用/解复用器141、工作和保护光分路器144和145、第二工作和保护复用器142a和142b以及多个第三工作和保护复用器143b-1到143b-n和143a-1到143a-n。远程节点140解复用复用的下行光信号，以便将下行光信号输出到对应的订户单元150-1到150-n。远程节点140划分广播信号的强度，以便将广播信号输出到订户单元150-1到150-n。此外，远程节点140复用接收自订户单元150-1到150-n的上行光信号，以便将复用的上行光信号输出到中心局110。
第二复用/解复用器141解复用通过第二工作或保护复用器142a或142b接收到的复用下行光信号，并通过对应的第三工作复用器143b-1到143b-n或对应的第三保护复用器143a-1到143a-n，将下行光信号输出到订户单元150-1到150-n。此外，第二复用/解复用器141复用通过第三工作或保护复用器143b-1到143b-n或143-a到143-n接收自订户单元150-1到150-n的上行光信号，并通过第二工作或保护复用器142a或142b将上行光信号输出到中心局110。
将第二工作复用器142a通过工作主路光纤101连接到中心局110，并连接到工作光分路器144的输入端口144a和第二复用/解复用器141。将第二保护复用器142b通过保护主路光纤102连接到中心局110，并连接到保护光分路器145的输入端口145a和第二复用/解复用器141。
第二工作和保护复用器142a和142b通过工作主路光纤101或保护主路光纤102，将接收自中心局110的复用下行光信号输出到第二复用/解复用器141并将在第二复用/解复用器中复用141的上行光信号输出到中心局110。此外，第二工作或保护复用器142a或142b将接收自中心局110的广播光信号输出到工作或保护光分路器144或145。
工作或保护光分路器144或145包括一个输入端口144a或145a和多个输出端口144b-1到144b-n或145b-1到145b-n，并划分通过第二工作或保护复用器142a或142b接收到的广播信号的强度，以便将广播信号输出到对应的输出端口144b-1到144b-n或145b-1或145b-n。
第三工作复用器143b-1到143b-n分别位于第二复用器/解复用器141和订户单元150-1到150-n之间，并通过对应的工作支路光纤103连接到对应的订户单元150-1到150-n。此外，将第三工作复用器143b-1到143b-n连接到工作光分路器144的对应输出端口144b-1到144-n。
第三工作复用器143b-1到143b-n将具有对应波长的下行光信号(接收自第二复用/解复用器141)输出到对应的订户单元150-1到150-n并输出上行光信号(产生自对应订户单元150-1到150-n)到第二复用/解复用器141。此外，第三工作复用器143b-1到143b-n分别将在工作光分路器144中划分的广播光信号输出到对应的订户单元150-1到150-n。
第三保护复用器143a-1到143a-n位于第二复用/解复用器141和对应订户单元150-1到150-n之间，并通过对应的保护支路光纤104连接到对应的订户单元150-1到150-n。此外，将第三保护复用器143a-1到143a-n连接到保护光分路器145。
订户单元150-1到150-n通过远程节点140接收具有对应波长的下行光信号和广播光信号，或者产生到远程节点140的上行光信号。每个订户单元150-1到150-n包括第二光开关151和第二工作和保护发送/接收模块152和153。
第二光开关151包括四个端口，四个端口中的两个端口分别连接到对应的工作和保护支路光纤103和104，剩下的端口分别连接到第二工作和保护发送/接收模块152和153。第二光开关151有选择地将第二工作发送/接收模块152或第二保护发送/接收模块153与远程节点140相连。
第二工作或保护发送/接收模块152或153检测通过第二光开关151从远程节点140接收的、具有对应波长的下行光信号，或产生上行光信号以便通过第二光开关151将上行光信号输出到远程节点140。
第二工作或保护发送/接收模块152或153可以包括用于产生上行光信号的光源和用于检测具有对应波长的下行光信号的光检测器。第二工作或保护/接收模块152或153可采用光电二极管作为光检测器。
下行光信号具有与上行光信号不同的波长波段。换句话说，下行光信号具有波长波段λ1到λn，上行光信号具有波长波段λ1′到λn′。波长λB表示广播信号。
图2到图6是示出了当在第一工作发送/接收模块112-1和工作光发射器131中发生故障时PON100的保护开关操作的方框图。
参考图2，其示出了当在第一工作发送/接收模块112-1和工作光发射器131中发生故障时的操作步骤，代替具有故障的对应工作发送/接收模块112-1，对应的保护发送/接收模块113-1产生下行光信号并检测具有对应波长的上行光信号。
第一复用/解复用器111解复用通过第一工作复用器133和对应的第一光开关122接收的已复用上行光信号，并分别将具有对应波长的上行光信号输出到除了具有故障的工作/接收模块112-1以外剩下的工作/接收模块112-2到112-n。第一复用/解复用器111将具有对应波长的上行光信号(通过第一保护复用器134接收到的)输出到执行保护开关操作的对应第一保护发送/接收模块113-1，通过第一保护复用器134，将产生自对应第一保护发送/接收模块113-1的下行光信号输出到远程节点140。
保护光发射器132代替工作光发射器131产生广播光信号，并且将产生的广播光信号通过对应的第一光开关122和第一工作复用器133输出到远程节点140。
远程节点140的第二保护复用器142b将产生自对应第一保护发送/接收模块113-1的下行光信号输出到第二复用/解复用器141，或将接收自第二复用/解复用器141、具有对应波长的上行光信号输出到中心局110的第一保护复用器134。
通过远程节点140的对应第三保护复用器143b-1，将要输出到中心局110的对应第一工作发送/接收模块112-1(有故障)的上行光信号输入到第二复用/解复用器141。第二复用/解复用器141通过第二保护复用器142b将对应上行光信号(接收自对应第三保护复用器143a-1)输出到中心局110。
第一复用/解复用器111解复用通过工作主路光纤101接收的已复用上行光信号，以便将上行光信号输出到对应第一工作发送/接收模块112-2到112-n，并将通过保护主路光纤102接收到的具有对应波长的上行光信号输出到第一保护发送/接收模块113-1。相反地，将在第一保护发送/接收模块113-1中产生的下行光信号通过保护主路光纤102输出到远程节点140。
保护光发射器132产生广播光信号，广播光信号通过对应的第一光开关122、对应的第一工作复用器133以及工作主路光纤101等被输出到远程节点140。
第二工作复用器142a只将广播光信号和已复用下行光信号(通过工作光纤101接收到的)中的广播光信号输出到工作光分路器144，并将下行光信号输出到第二复用/解复用器141。
总体上，图2示出了当特定工作发送/接收模块112-1和中心局110的工作光发射器131发生故障时的保护开关操作。图2所示的无源光网络(PON)100采用工作光纤101和保护光纤102，并操作对应保护发送/接收模块113-1，从而能够将具有对应波长的下行光信号的连续提供到对应的订户单元150-1。此外，图2所示的PON100操作保护光发射器132，而不是工作光发射器131，从而能够将广播光信号连续提供到订户单元150-1到150-n。
图3示出了当特定的订户单元150-1的第二工作发送/接收模块152发生故障时的保护开关操作。在这种情况下，第二保护发送/接收模块153代替第二工作发送/接收模块152进行操作。
图4示出了当工作主路光纤101中发生故障时PON100中的保护开关操作。在此，使用保护主路光纤102来代替工作主路光纤101。中心局110输入/输出通过第一保护复用器134而不是第一工作复用器133复用的上行或下行光信号。
远程节点140接收通过第二保护复用器142b复用的下行光信号，或将已复用的上行光信号输出到中心局110
图5示出了当特定工作支路光纤103中发生故障时PON100中的保护开关操作。在此，使用保护支路操作光纤104来代替有故障的工作支路操作光纤103。保护光分路器145通过第二保护复用器142b接收广播光信号，并划分接收到的广播光信号强度，然后通过对应保护支路光纤104，将强度被划分的广播光信号输出到对应订户单元150-1(与有故障的工作支路光纤103相连)。
与图5相似，图6示出了当特定工作支路光纤103中发生故障时PON100中的保护开关操作。在图6所示的PON100中，工作光分路器144完全由保护光分路器145代替。
如上所述，本发明涉及一种集成了广播光路径和通信光路径的无源光网络。根据本发明，无源光网络包括故障发生时能够执行自身恢复操作的保护开关单元，从而防止由于故障引起的所需恢复时间的延迟而发生数据丢失。
尽管参考特定优选实施例示出并说明了本发明，显而易见的是，在不脱离本发明的思想或范围下本领域的技术人员可以对本发明形式和细节进行各种变化。因此，本发明范围不局限于实施例，而应是所附权利要求书及其等同物所限定的范围。

Claims (9)

1、一种无源光网络，包括：
中心局，具有用于产生下行光信号并检测上行光信号的多个第一工作和保护发送/接收模块、用于产生广播光信号的多个工作和保护光发射器和用于在发生连接故障时执行切换操作的多个第一光开关；
多个订户单元，用于接收广播光信号和下行光信号并产生上行光信号，订户单元包括第二光开关；以及
远程节点，包括用于划分广播光信号的强度并位于订户单元和中心局之间的工作和保护光分路器。
2、根据权利要求1所述的无源光网络，还包括用于连接中心局和远程节点的工作和保护主路光纤；以及
用于分别连接远程节点和订户单元的多个工作和保护支路光纤。
3、根据权利要求1所述的无源光网络，其特征在于，中心局还包括：
第一复用/解复用器，用于复用下行光信号和解复用上行光信号，以便将上行光信号输出到对应的第一工作和保护发送/接收模块；以及
分别连接到工作和保护主路光纤的第一工作和保护复用器，并位于对应的第一光开关和远程节点之间，
其中第一复用/解复用器包括多个端口，第一复用/解复用器的两个或更多的端口连接到对应的第一光开关，第一工作和保护发送/接收模块中每一个连接到第一复用/解复用器的对应端口。
4、根据权利要求1所述的无源光网络，其特征在于，分别将工作和保护光发射器连接到对应的第一光开关。
5、根据权利要求3所述的无源光网络，其特征在于，将第一工作和保护复用器连接到远程节点和第一光开关。
6、根据权利要求1所述的无源光网络，其特征在于，远程节点还包括：
第二复用/解复用器，用于复用上行光信号和解复用下行光信号，以便将下行光信号输出到对应的订户单元；
第二工作复用器，通过工作主路光纤连接到中心局并连接到工作光分路器和第二复用/解复用器的输入端口；
第二保护复用器，连接到保护光分路器和第二复用/解复用器的输入端口，并通过保护主路光纤连接到中心局；以及
位于第二复用/解复用器和对应订户单元之间的第三工作和保护复用器，并且被连接到光分路器的对应输出端口。
7、根据权利要求1所述的无源光网络，其特征在于，每个订户单元还包括第二工作和保护发送/接收模块，第二工作和保护发送/接收模块连接到对应第二光开关，第二工作和保护发送/接收模块检测具有对应波长的下行光信号并产生上行光信号。
8、根据权利要求1所述的无源光网络，其特征在于，工作光分路器包括：
用于接收广播信号的输入端口；以及
用于根据强度划分要输出的广播信号的多个输出端口。
9、根据权利要求1所述的无源光网络，其特征在于，保护光分路器包括：
用于接收广播信号的输入端口；以及
用于根据强度划分要输出的广播信号的多个输出端口。
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