CN203504568U - 时分无源光网络 - Google Patents

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CN203504568U CN201320515367.8U CN201320515367U CN203504568U CN 203504568 U CN203504568 U CN 203504568U CN 201320515367 U CN201320515367 U CN 201320515367U CN 203504568 U CN203504568 U CN 203504568U
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沈建华
吴凯
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Nanjing Post and Telecommunication University
Nanjing University of Posts and Telecommunications
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Abstract

本实用新型公开了一种时分无源光网络，包括N个光线路终端、N个可调谐激光器、N个第一无源光分支器和一个通道拆分复用模块，N个光线路终端通过通道拆分复用模块与N个可调谐激光器实现光通信，每个可调谐激光器均与一个第一无源光分支器对应连接，每个第一无源光分支器均对应连接M个光网络单元。本实用新型针对时分无源光网络，对不同的光线路终端间建立互为备份的关系，当某个光线路终端接入的光网络单元活跃用户数量较少时，可以将其接入的光网络单元倒换至其他光线路终端并关闭原光线路终端，从而减少活动光线路终端的工作数量，实现无源光网络的总体能耗的降低。

Description

时分无源光网络
技术领域
本实用新型属于光通信、接入网领域，涉及一种时分无源光网络。
背景技术
通信网络近年来呈现宽带业务持续高速增长的局面，随着移动互联网和物联网等新型应用的兴起，光纤宽带接入用户数的年复合增长率预计将超过50%。随着光纤宽带接入网络建设的快速推进，宽带接入网络的能耗也将进一步提升，光纤接入网已成为运营商网络总能耗增长的主要来源之一。因此，如何在提升宽带业务接入能力和业务收入的同时，有效降低宽带接入网能耗，是国内运营商亟需解决的问题。
无源光网络（PON，Passive Optical Network）是光纤宽带接入的主流技术，主要由局端的光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)、用户端的光网络单元(ONU，Optical Network Unit)以及中间的光分配网络(ODN，Optical Distribution Network)组成。其中，光线路终端可以位于本地交换局或远端，光线路终端的作用是提供网络与光分配网络之间的光接口，并提供必要的手段来传送不同的业务。光网络单元位于光分配网络和用户之间，光网络单元主要由光发射机和光接收机组成，提供光电变换功能，实现对各种电信号的处理和维护。光分配网络位于光线路终端和光网络单元之间，主要由无源光器件和光纤构成。组成光分配网络的无源光器件主要有分光器，光开关等。
目前使用的PON都是基于时分复用方式的TDM PON，具有结构简单、组网灵活、容量大、便于网络升级和可靠性高等诸多优势。据统计，截止2011年3月，我国已有3300万用户，PON已超过1亿线，预计到2016年中国的FTTX用户数将达到1亿，全球FTTX用户数将达到1.9亿。根据对国内外主流厂家生产的光网络单元（ONU）进行的功耗测试，其平均功耗为11.2瓦，平均每个ONU对应10个下行端口（线容量）。仅以我国目前千万量级的ONU而言，其总功耗至少为3.7亿瓦，而PON的使用规模仍在急剧增长；随着10G EPON和10G GPON的推出和普及，ONU的功耗将更高，PON系统将面临更加迫切的节能要求。
实用新型内容
技术问题：本实用新型提供一种解决因网络系统中光线路终端设备负载较少，造成光线路终端设备工作效率低下的问题，降低能耗，减少碳排放量的时分无源光网络。
技术方案：本实用新型的时分无源光网络，包括N个光线路终端、一个通道拆分复用模块、N个可调谐激光器、N个第一无源光分支器和N×M个光网络单元， N个光线路终端通过通道拆分复用模块与N个可调谐激光器实现光通信，每个可调谐激光器均与一个第一无源光分支器对应连接，每个第一无源光分支器均对应连接M个光网络单元。
通道拆分复用模块包括N个第二无源光分支器和N个光开关，每个第二无源光分支器均通过单模光纤与N个光开关连接，每个光开关均通过单模光纤与N个第二无源光分支器连接；每个光线路终端均与一个第二无源光分支器对应连接，每个光开关均与一个可调谐激光器对应连接，从而使每个光线路终端能够与N个可调谐激光器实现光通信，每个可调谐激光器与N个光线路终端实现光通信。 
本实用新型通过在网络中加入通道拆分复用模块和可重配置光开关，对光纤线路或集成光路中的光信号进行互相转换或逻辑操作，实现光线路终端与光网络单元多对多的关系。
对于TDM PON，在下行链路上，光线路终端以广播方式发送数据帧，通过1：M的无源分光器，数据帧到达各光网络单元，光网络单元通过检查接收到的数据帧的目的媒体接入控制（MAC）地址和帧类型（如广播帧、OAM帧）来判断是否接收此帧。在上行链路上，各光网络单元的数据帧通过TDMA的方式传送到光线路终端。当M个光网络单元中有不少数目的光网络单元长时间处于离线状态时，这些光网络单元不会再接收到任何光线路终端广播的数据帧，也不会再有数据帧传送到光线路终端，造成光线路终端工作效率低下，能源浪费。本实用新型就是针对TDM PON网络中多个光线路终端负载活跃光网络单元数都比较少的情形，将不同光线路终端的活跃光网络单元连接到同一个光线路终端进行通信，关闭剩余光线路终端，提高光线路终端工作效率，降低功耗。
本实用新型中使用的符号说明：
OLT：光线路终端； 
POS：无源光分支器；
TLD：可调谐激光器；
ONU：光网络单元；
SW：光开关；
λD：下行波长；
λU：上行波长；
SMF：单模光纤；
CCS：通道拆分复用。
有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：      
本实用新型所用光网络单元是无色光网络单元，避免了波长选择器所带来的安装、运营以及维护成本的增加，方便波长管理，网络中所用光网络单元都一样，不仅便于大批量生产以降低成本，同时安装维护方便。
本实用新型针对光线路终端的节能设计，不再是传统的对光线路终端内部模块的工作方式进行实时调整，而是在光线路终端与光线路终端之间进行切换，相比对内部模块单元进行功耗调整实现起来要简单方便。
本实用新型的实用性比较强。通常光接入网中同时在线用户数都是不足最大支持在线用户数的50%，可以做到二合一。另外由于光线路终端之间可以相互倒换，所以也可以作为相互之间的备份，可以起到保护作用。
附图说明
图1为现有基本的TDM PON网络结构。
图2为本实用新型提出的TDM PON网络结构。
图3为本实用新型提出的CCS模块内部结构。
图4为本实用新型提出的CCS模块下行信号拆分图。
图5为本实用新型提出的CCS模块上行信号复用图。
图中符号含义为：OLT：光线路终端；POS：无源光分支器；ONU：光网络单元；TLD：可调谐激光器；SW：光开关；λD：下行波长；λU：上行波长；SMF：单模光纤；CCS：通道拆分复用模块；
图中OLT和TLD的下标1,2，…，N用来区分不同的OLT和TLD，ONU的下标1,2，…，M用来区分不同的ONU，POS 1为第一无源光分支器，POS 2为第二无源光分支器。
具体实施方式
本实用新型在一般TDM PON中加入通道拆分复用模块，通过可重配置光开光实现网络中光线路终端和光网络单元间多对多的连接。当某个光线路终端承载的活跃光网络单元较少时，可以将这些光网络单元快速倒换到网络中其他活跃光网络单元负载较低（数量较少）的光线路终端，实现资源共享，节省光线路终端的工作时间，达到能量节能的目的。
下面结合附图对本实用新型具体实现过程进行说明：
假设某TDM PON网络结构如图2所示，该TDM PON网络包括N个光线路终端、N个可调谐激光器、N个第一无源光分支器和一个通道拆分复用模块， N个光线路终端通过通道拆分复用模块与N个可调谐激光器实现光通信，每个可调谐激光器均与一个第一无源光分支器对应连接，每个第一无源光分支器均对应连接M个光网络单元。即该TDM PON网络内N个光线路终端，每个光线路终端下挂M个光网络单元，也即同时在线的活跃光网络单元用户数最多为N×Ｍ。设单个光网络单元平均功耗为PONU，光线路终端平均功耗为POLT，则网络中光网络单元和光线路终端总功耗最大为N×POLT+M×PONU。
本实用新型提出的TDM PON网络结构中，在N个光线路终端和分支器之间插有一个CCS。CCS包括一系列的分支器和光开关，光开关的数目和TDM PON中每个光线路终端的下行端口数目相等。光网络单元使用的上行波长为λU，下行波长为λD。
如图3所示，1号光线路终端以波长λD1下发的下行光信号通过光分支器分成N路分别与N个光开关相连，这样网络中所有活跃光网络单元用户都可以在波长通路λD1接收到1号光线路终端的下行波长信号。
如图4所示，在上行链路中，通过控制可调谐激光器可以使得网络中所有活跃光网络单元用户使用同一上行波长λU1发送上行数据到1号线路终端。
CCS支持有选择性的聚合活跃光网络单元用户的信号，从而最大限度的减少光线路终端的数目，如图3、4所示，改变CCS中光开关配置即可实现不同光线路终端与光网络单元间的通信。
若某时间段每个光线路终端下挂的活跃光网络单元数目都低于M/2，则可以保留N/2的光线路终端工作，关闭另外一半数量的光线路终端，此时网络中光网络单元和光线路终端总功耗最大为N/2×POLT+M/2×PONU；若每个光线路终端下挂的活跃光网络单元数目都低于M/3，则可以保留N/3的光线路终端工作，关闭另外2N/3数量的光线路终端，此时网络中光网络单元和光线路终端总功耗最大为N/3×POLT+M/3×PONU；依次类推，网络中活跃光网络单元数量减少时，本实用新型提出的方案可以保证网络中工作的光线路终端数量也随之减少，从而实现了TDM PON网络的总体能耗的降低。

Claims (1)

1.一种时分无源光网络，其特征在于，该光网络包括N个光线路终端、一个通道拆分复用模块、N个可调谐激光器、N个第一无源光分支器和N×M个光网络单元，所述的N个光线路终端通过通道拆分复用模块与N个可调谐激光器实现光通信，每个可调谐激光器均与一个第一无源光分支器对应连接，每个第一无源光分支器均对应连接M个光网络单元；
所述通道拆分复用模块包括N个第二无源光分支器和N个光开关，每个第二无源光分支器均通过单模光纤与N个光开关连接，每个光开关均通过单模光纤与N个第二无源光分支器连接；
每个光线路终端均与一个第二无源光分支器对应连接，每个光开关均与一个可调谐激光器对应连接，从而使每个光线路终端能够与N个可调谐激光器实现光通信，每个可调谐激光器与N个光线路终端实现光通信。
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CN103475411A (zh) * 2013-08-22 2013-12-25 南京邮电大学 一种时分无源光网络

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GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Jiangsu Nanyou IOT Technology Park Ltd.

Assignor: Nanjing Post & Telecommunication Univ.

Contract record no.: 2016320000207

Denomination of utility model: Device and method used for detecting optical collision and applied to time division passive optical network

Granted publication date: 20140326

License type: Common License

Record date: 20161109

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract
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Assignee: Jiangsu Nanyou IOT Technology Park Ltd.

Assignor: Nanjing Post & Telecommunication Univ.

Contract record no.: 2016320000207

Date of cancellation: 20180116

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140326

Termination date: 20200822