TW201513586A - 支援光網路單元（ｏｎｕ）間互動的ｏｎｕ和遠程節點 - Google Patents

支援光網路單元（ｏｎｕ）間互動的ｏｎｕ和遠程節點 Download PDF

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Abstract

本發明提供了一種支援ONU間互動的ONU和遠程節點。一種在包含多個分別具有相應的上行/下行波長的PON的系統中支援ONU間互動的ONU發射機包括：延遲線路，其被配置為對要發送的ONU間資料相對於要發送的上行資料進行延遲，其中ONU間資料是指要由ONU發送給其他ONU的資料，上行資料是指要由ONU發送給OLT的資料；組合器，其被配置為將上行資料與延遲後的ONU間資料進行合路；波長可調雷射源，其被配置為產生不同波長的光信號以對從組合器接收的上行資料和ONU間資料分別進行調變。

Description

支援光網路單元(ONU)間互動的ONU和遠程節點
本發明概括而言係關於被動光纖網路(PON)，更具體而言，係關於在包含多個PON的系統中支援光網路單元(ONU)間互動的ONU和遠程節點。
分時分波多工光網路(Time and Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network，TWDM-PON)最近已經被全服務接取網路(Full Service Access Network，FSAN)和國際電信聯盟標準化部門(ITU-T)Q2組選擇作為下一代被動光纖網路(NGPON2)的主要架構，其特徵在於有至少40Gb/s的下行系統容量和10Gb/s的上行系統容量(參考文獻1)。通過堆疊具有不同波長的幾個TDM-PON，可以將傳統的TDM-PON系統升級為具有更高頻寬的TWDM-PON。典型的40Gb/s的TWDM-PON是通過堆疊四對每個具有10Gb/s的下行位元速率的TDM-PON所構成的。
在TWDM-PON系統中，需要在ONU側使用可調的雷射器和可調的光濾波器，因此每個ONU可以任意接收和 產生四個波長中的一個以用於下行信號檢測和上行信號發送。由於其具有舊版相容性、技術成熟並且部件容易獲得，所以TWDM-PON被認為是最接近實際實現的方案，贏得了電信運營商的廣泛認可。在本文中，除非另作說明，上行資料/信號/鏈路是指從ONU到OLT的資料/信號/鏈路，下行資料/信號/鏈路是指從OLT到ONU的資料/信號/鏈路。
在TWDM-PON系統中，一個ONU需要與其他ONU高速低延遲地共享資料，所以除了滿足光線路終端(OLT)和每個ONU之間的PON內下行/上行信號的頻寬需要之外，不同ONU之間的互動變得非常重要。TWDM-PON中ONU互動的可能應用場景包括：
1)高級長期演進(LTE-A)多點協作(CoMP)：在LTE-A CoMP技術中，對於基地台與其他基地台通過邏輯X2介面直接互相通信和協作以處理多個天線的需求越來越高(參考文獻2)。已經預計系統中通過X2介面交換的業務量可能達到總業務量的10%，因此，非常希望基地台之間能夠進行高速、低延遲的互相通信。例如，NSN產品建議了LTE-A中的最嚴格的延遲低於1ms以維持所需的服務品質。當高速和低延遲成為必須時，通過PON的移動回傳可以是一種可能的解決方案和未來的趨勢。在未來的移動回傳網路中通過採用TWDM-PON架構來支持高速和低延遲的基地台互動將會相當有吸引力。
2)近鄰服務提供：在傳統的3G/LTE網路中，所有 資料業務必須彙聚到核心網，即使某些資料分組可能僅僅需要穿過蜂窩網路本身(參考文獻3)，如圖1(a)中所示。圖1(a)示出了現有技術中通過基地台之間通過核心網路的互動的示意圖。當這種集中式資料業務變得越來越普遍時，將會對核心網路產生嚴重的信令和資料業務量壓力。因此，網路運營商希望基地台(例如eNB)之間能夠直接傳輸以提供有效的近鄰服務。圖1(b)示出了一種希望的近鄰服務的示意圖，其中發送方使用者設備(UE)和接收方UE之間的資料傳輸通過基地台到基地台的資料轉發來處理。
3)企業資料共享：隨著資料業務量的爆炸式增長，諸如企業和大學之類的大型機構希望在它們的不同大樓或分支機搆之間建立高速的光鏈路。一些新興的遠距離服務也需要具有互動式共享、處理和虛擬化分佈在不同位置的資料的能力，以及時的協作工作。
在傳統的PON架構中，在OLT和每個ONU之間只有下行和上行傳輸鏈路可用，因此一個ONU的ONU互動業務必須首先通過長距離光纖發送到OLT，然後再返回給該ONU互動業務所指向的其他ONU，這經歷了光-電-光轉換和複雜的電子信號處理(參考文獻4)。長距離PON傳輸已成為未來接取網路的需求，在50km光纖上的往返傳播將產生高達0.5ms的延遲，這還不考慮OLT處的電子信號處理所產生的延遲。同時，OLT的工作負荷和功耗也不可避免的增加。
因此，希望能夠開發一種新型的低成本的TWDM-PON解決方案以使得對於各種應用來說能夠實現高速低延遲的ONU互動。
參考文獻：
[1] FSAN white paper, “Next-generation 2 access network technology”, 2012.
[2] Thomas Pfeiffer, “Converged Heterogeneous Optical Metro-Access Networks”, ECOC, Tu. 5.B.1, Torino, Italy, 2010.
[3] China Unicom, “Introduction of eNB-to-eNB direct transmission for proximity service provision”, 3GPP TSG RAN WG3 #75bis meeting, R3-120571.
[4] Yikai Su, Elaine Wong, et al., “All-optical virtual private network in passive optical networks”, Laser & Photon. Rev, No.6, 2008.
因此，本發明的主要目的是提供一種新穎的低成本的支持ONU間互動的解決方案而不明顯提高成本和降低上行信號的頻寬效率。
根據本發明的一個方面，提供了一種在包含多個PON的系統中支援ONU間互動的ONU發射機，其中該多個PON分別具有相應的上行/下行波長。該ONU發射機包 括：延遲線路，其被配置為對要發送的ONU間資料相對於要發送的上行資料進行延遲，其中ONU間資料是指要由ONU發送給其他ONU的資料，上行資料是指要由ONU發送給OLT的資料；組合器，其被配置為將上行資料與延遲後的ONU間資料進行合路；波長可調雷射源，其被配置為產生不同波長的光信號以對從組合器接收的上行資料和ONU間資料分別進行調變。
根據本發明的第二個方面，提供了一種在包含多個PON的系統中支援ONU間互動的ONU接收機，其中該多個PON分別具有相應的上行/下行波長。該ONU接收機包括：光環行器，其被配置為將接收到的下行資料和ONU間資料與要發送的資料進行分離，其中下行資料是指從OLT接收的資料，ONU間資料是來自其他ONU的資料，所述下行資料和所述ONU間資料是以不同波長、在不同時隙發送的；第一光濾波器，其被配置為根據波長過濾出所述下行資料；以及第二可調光濾波器，其被配置為根據波長過濾出所述ONU間資料。
根據本發明的第三個方面，提供了一種在包含多個PON的系統中支援ONU間互動的遠程節點，其中該多個PON分別具有相應的上行/下行波長。該遠程節點包括：採樣光柵，其具有多個反射通道，所述反射通道的波長分別與所述多個PON中的ONU間互動波長對準，其中，所述採樣光柵將來自所述多個PON中的各個ONU的上行資料轉發到OLT，而將來自各個ONU的ONU間資料反射並 廣播到所述系統中的所有ONU。
根據本發明的第四個方面，提供了一種包含上述ONU發射機和ONU接收機的ONU。
根據本發明的第五個方面，提供了一種包含上述ONU發射機、ONU接收機和遠程節點的系統。
利用本發明的方案，能夠實現高速低延遲的ONU間互動。
200‧‧‧TWDM-PON系統
210‧‧‧OLT
220‧‧‧ONU
230‧‧‧遠程節點
300‧‧‧ONU
302‧‧‧上行資料
304‧‧‧ONU間資料
306‧‧‧延遲線路
308‧‧‧組合器
310‧‧‧雷射源
312‧‧‧波長控制器
314‧‧‧光環行器
316‧‧‧分波多工(WDM)濾波器
318‧‧‧下行資料
320‧‧‧ONU間資料
322‧‧‧光濾波器
324‧‧‧光濾波器
326‧‧‧下行接收機
328‧‧‧ONU互動接收機
700‧‧‧遠程節點
710‧‧‧光分路/組合器
720‧‧‧採樣光柵
通過以下參考下列圖式所給出的本發明的具體實施方式的描述之後，將更好地理解本發明，並且本發明的其他目的、細節、特點和優點將變得更加顯而易見。在圖式中：圖1(a)示出了現有技術中通過基地台之間通過核心網的互動的示意圖；圖1(b)示出了一種希望的近鄰服務的示意圖；圖2示出了根據本發明的實施方式的支援ONU互動的TWDM-PON系統的架構；圖3示出了根據本發明的實施方式的支援ONU間互動的ONU的結構的示意圖；圖4示出了根據本發明的一個實例的PON內的上行業務和ONU間業務的時隙和波長分配的示意圖；圖5示出了根據本發明的另一個實例的PON內的上行業務和ONU間業務的時隙和波長分配的示意圖； 圖6示出了波長分配方案的一個實例；圖7示出了根據本發明的遠程節點的結構的示意圖。
在TDM-PON和波分複用被動光纖網路(WDM-PON)系統中，之前也曾建議過一些實現ONU互動的方案，然而這些方案都存在著嚴重的不可避免的技術問題，總結如下：
(1)在一些方案中，ONU配備有兩個雷射源。除了上行雷射源之外，每個ONU還需要一個額外的具有不同波長的發射器以產生和發射ONU間的業務。這消耗了一個額外的雷射源並且因此大大增加了ONU成本。
(2)在一些其他方案中，遠程節點利用非常複雜的有源電-光轉換器將ONU間業務路由到其他ONU，這極大的引入了高的時間延遲、高複雜度並且最終造成了整個系統的高成本。
(3)此外，在一些方案中，儘管在ONU使用單個雷射器，但是ONU間業務與上行信號在相同波長但是不同時隙中攜帶，這樣，ONU互動是通過掠奪上行信號的時隙以用於ONU間資料共享來實現的。在時域中必須放大兩個相鄰ONU資料業務之間的時間間隔(或保護時間)來插入ONU間資料。因此，ONU間業務將對正常的上行信號造成嚴重負擔並且浪費了一些用於正常上行信號傳輸的時隙，這極大的降低了頻寬效率並且最終使得整體網路 性能降低。並且，在OLT使用電-光轉換器陣列來從時域的上行信號提取ONU間業務，然後將所提取的信號發送回所有其他ONU，這將在OLT側產生嚴重的延遲。更重要的是，精確執行同步以提取ONU間業務將是一個巨大的挑戰，因此很難實際實現。
因此這些方案都不能很好地解決TWDM-PON中ONU之間的互動問題。
對此，本發明提供了一種新穎的低成本的TWDM-PON系統的架構來實現快速低延遲的ONU間互動。
下面將參照圖式更詳細地描述本公開的較佳實施方式。雖然圖式中顯示了本公開的較佳實施方式，然而應該理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這裡闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，並且能夠將本公開的範圍完整的傳達給本領域的技術人員。
圖2示出了根據本發明的實施方式的支援ONU互動的TWDM-PON系統200的架構。如圖2中所示，系統200包括OLT 210，一個或多個ONU 220(如ONU1、……、ONUi、……、ONUj、……ONUn、……)，以及遠程節點230。其中，OLT 210的結構與常規使用的相同，因此不再贅述。ONU 220和遠程節點230使用根據本發明所設計的結構，如下面參考圖3和圖7所詳述的。
如前所述，根據本發明的TWDM-PON系統200例如是通過堆疊若干個TDM-PON系統而實現的。下面以 TWDM-PON系統200包含4個TDM-PON系統(分別稱為PON1(其下行和上行波長分別為λ 1d 和λ 1u )、PON2(其下行和上行波長分別為λ 2d 和λ 2u )、PON3(其下行和上行波長分別為λ 3d 和λ 3u )、PON4(其下行和上行波長分別為λ 4d 和λ 4u ))為例來進行描述。根據本發明的TWDM-PON系統200既支援PON內的ONU互動也支持PON間的ONU互動，這種互動通過適當的控制ONU發射和接收波長來實現。這裡，PON內是指所有ONU在同一上行/下行波長通道內的情況，PON間是指不同ONU在不同上行/下行波長通道內的情況。
以圖2為例，假設ONU1、ONUi和ONUn屬於PON1，ONUj屬於PON2。因此，如圖2中右側的虛線箭頭所示，ONU1與ONUi之間的互動為PON內互動(PON1內)，而ONUj與ONUn之間的互動為PON間互動(PON1與PON2之間)。
下面結合圖2簡單描述根據本發明的PON內和PON間互動的過程。對於PON內互動的情況，如圖2中所示，例如，當ONU-1和ONUi想要建立PON內互動時，ONU-1可以首先以波長λ 1u 和λ 1-int 在不同時隙分別發送上行和ONU間業務，其中λ 1-int 是ONU-1用於ONU間互動的波長。在遠程節點230處，來自ONU1的波長為λ 1-int 的ONU間業務被遠程節點230中的採樣光柵(例如採樣光纖布拉格光柵(SFBG))反射回到ONUi，而來自ONU1的波長為λ 1u 的上行業務將直接發送給OLT。在 ONUi處，其中的可調光濾波器可以適當調整以使得λ 1-int 通過，從而實現ONU-1和ONUi之間的互動。
對於PON間互動的情況，如圖2中所示，例如，當ONUj想要和ONUn建立PON間互動時，ONUj可以首先以波長λ 2u 和λ 2-int 在不同時隙分別發送上行和ONU間業務，其中λ 2-int 是ONU-j用於ONU間互動的波長。在遠程節點230處，來自ONUj的波長為λ 2-int 的ONU間業務被遠程節點230中的採樣光柵反射回到ONUn，而來自ONUj的波長為λ 2u 的上行業務將直接發送給OLT。在ONUn處，其中的可調光濾波器可以適當調整以使得λ 2-int 通過，以實現ONUj和ONUn之間的互動，從而可以建立高速低延遲的PON間ONU全光互動。
以下參考圖3-圖6來描述根據本發明的ONU和遠程節點的結構及其工作原理。
圖3示出了根據本發明的實施方式的支援ONU間互動的ONU 300的結構的示意圖。ONU 300例如可以用作圖2中所示的ONU 220，如ONU1、……、ONUi、……、ONUj、……ONUn、……。
以下分別從發射機和接收機的角度對ONU 300進行描述。
從發射機的角度來講，如圖3中所示，ONU 300包括兩條支路302和304，分別用於產生、接收或以其他方式獲取上行資料和ONU間資料。其中，上行資料302是要由ONU 300發送給OLT(如圖2中的OLT 210)的資 料，ONU間資料304是要由ONU 300(例如圖2中的ONU1或ONUj)發送給其他ONU(例如圖2中的ONUi或ONUn)的互動資料。
ONU 300還包括延遲線路306，用於將ONU間資料304相對於上行資料302延遲一個時間△t。延遲線路306使得上行資料302和ONU間資料304能夠在不同時隙發送。延遲時間△t將在下面參考圖4和圖5進一步描述。
接下來，組合器308將上行資料302與經過延遲線路306延遲了時間△t的ONU間資料304進行組合，並將組合信號提供給波長可調雷射源310。
與上面所述的使用兩個雷射源的ONU結構不同，圖3中所示的ONU 300僅包括一個雷射源310，該雷射源310的波長可調，從而能夠使用不同波長的光信號對上行資料302和ONU間資料304進行調變。也就是說，上行資料302和ONU間資料304共享同一雷射源，而不需使用獨立的兩個雷射源。
在一種實現中，ONU 300還包括波長控制器312，其用於產生波長控制信號，以觸發波長可調雷射源310對波長進行調整。
在一種實現中，雷射源310的波長調整是以一個小的步長△為單位進行的。例如，假設相鄰PON(例如PON1與PON2)之間的上行波長的總調整步數為M(M是大於等於1的整數)，則λ 2u -λ 1u =M*△。
因此，通過採用適當的波長控制信號，根據本發明的 ONU 300能夠在不同時隙、以不同波長發送ONU 300的上行資料302和ONU間資料304。通過這種方式，ONU間業務的發送不需再掠奪上行資料的時隙。
圖4示出了根據本發明的一個實例的PON內的上行業務和ONU間業務的時隙和波長分配的示意圖。對於PON間業務來說，由於不同PON的上行/下行波長不同，因此不需要為ONU間互動進行時隙分配。
如圖4中所示，假設ONU1、……、ONUn都屬於PON1(其下行和上行波長分別為λ 1d 和λ 1u )，這些ONU的上行資料構成了上行訊框(如上行訊框1、上行訊框2、……)，其中ONU1、……、ONUn的上行資料分別在時隙T1、……、Tn發送，兩個相鄰時隙之間的時間間隔稱之為保護時間GP，即，GP=T2-T1=T3-T2=……=Tn-Tn-1。
圖4特別示出了ONU 300的波長調整時間τ小於保護時間GP的情況。波長調整時間τ是波長可調雷射源310(從而也是ONU 300)的參數，由波長可調雷射源310本身的特性決定。
ONU1、……、ONUn的ONU間資料相對於時隙T1、……、Tn的上行資料分別延遲時間△t，這些ONU的ONU間資料構成了ONU間訊框(如ONU間訊框1、ONU間訊框2、……)，其中ONU1、……、ONUn的ONU間資料分別在時隙T1+△t、……、Tn+△t發送。可以理解，延遲時間△t只需滿足不小於波長調整時間τ即可。
在發送ONU間資料時，波長控制器312被觸發以控 制波長可調雷射源310的波長偏移若干個步長△以對ONU間資料進行調變。例如，用於ONU1的ONU間資料的波長可以為λ 1-int ，則從ONU1的上行資料到ONU1的ONU間資料發送的波長調整的步數為(λ 1-int -λ 1u )/△。
用於發送ONU間資料的波長(例如分別用於PON1、PON2、PON3、PON4的λ 1-int、 λ 2-int、 λ 3-int、 λ 4-int )可以被設置為兩個相鄰上行波長之間的任意波長。
在一種實現中，用於發送ONU間資料的波長λ 1-int、 λ 2-int、 λ 3-int、 λ 4-int 配置到兩個相鄰上行波長的中間。這樣，對於從用於ONU上行資料傳輸的波長到用於ONU間資料傳輸的波長的波長調整(例如從λ 1u 到λ 1-int )來說，波長調整的步數為正常PON上行波長調整(例如從λ 1u 到λ 2u )的總波長調整步數的一半。
可以理解，如果沒有ONU互動需求，則波長調整也不必要。
在波長控制器312的控制下對雷射源310的波長進行上述調整之後，使用具有調整後的波長的光對ONU間互動資料進行調變以進行發射。來自不同ONU的ONU間資料構成用於ONU互動的ONU間訊框。注意，在這種情況下，ONU間業務可以重用承載有其他ONU的上行業務的時隙(例如ONU1的ONU間資料可以與ONU2的上行資料在時隙T 2 重疊，如圖4中所示)，因為它們是在不同波長操作的。相同的波長調整和ONU互動資料產生方法可以類似的應用於所有ONU。
接下來，在以波長λ 1-int 發送了ONU間互動資料(例如ONU間訊框1)之後，可以在波長控制器312的控制信號的作用下將雷射源310的波長反向調整相同步數來使ONU 300的波長返回到正常狀態λ 1u ，以繼續在上行訊框2中發送上行資料。該處理可以重複以進行其他上行和ONU間訊框的ONU間資料產生和波長轉換。
圖5示出了根據本發明的另一個實例的PON內的上行業務和ONU間業務的時隙和波長分配的示意圖。圖5特別示出了ONU 300的波長調整時間τ大於保護時間GP的情況。如圖5中所示，如果波長調整時間τ大於保護時間，則ONU間資料業務仍然只需延遲一個不小於波長調整時間τ的時間△t即可。然後，可以按照與圖4中所述的相同方式進行波長調整和ONU間資料調變。在這種情況下，ONU間資料仍然可以與其他ONU的上行資料在時間上重疊。例如，在圖5中，ONU1的ONU間資料可以重用ONU3的上行時隙T 3 。在ONU間資料傳輸之後，可以應用類似的方法進行波長調整和正常上行資料調變。
從圖4和圖5可以看出，不管波長調整時間τ是大是小，只需將延遲時間△t設置為不小於波長調整時間τ即可，並且對延遲時間△t與保護時間GP之間的關係也沒有嚴格的要求。也就是說，本發明的方案對於ONU的波長調整時間τ沒有限制，從而可以應用於任意已有的或將來出現的具有各種不同的波長調整時間τ的波長可調ONU。本發明中所建議的方法對於波長調整速度沒有嚴格要求。
圖6示出了波長分配方案的一個實例，其中假設上行波長通道間隔100GHz。每個通道的ONU互動波長設置為與PON上行波長分別相隔50GHz。例如，λ 1-int 被設置為從λ 1u 偏移50GHz。每次ONU間互動啟動時，波長可調雷射源310的波長被調整到λ 1-int、 λ 2-int、 λ 3-int、 λ 4-int 中的對應的一個，這與採樣光柵的反射波長中的一個一致，因此ONU間業務將直接反射回其他ONU，不再需要複雜的光-電-光轉換和OLT和ONU之間的長距離傳播。
現在轉回圖3，以下從接收機的角度對ONU 300進行描述。
作為接收機的ONU 300包括光環行器314，用於將接收到的下行資料和ONU間資料與要發送的上行資料和ONU間資料分離。具體而言，波長可調雷射源310發射的調變後的上行資料302和ONU間資料304經過光環行器314之後，從光環行器314的埠2輸出，並發送到遠程節點(如遠程節點230)。來自遠程節點230的下行資料(來自OLT 210)和ONU間資料(來自ONU 300之外的其他ONU)經過光環行器314之後，從光環行器314的埠3輸出。
ONU 300還包括分波多工(WDM)濾波器316，其用於將位於不同波長帶的下行資料和ONU間資料分離到兩條支路318和320。由於下行信號和ONU間互動信號佔用不同的波長帶(例如下行信號佔用L+波長帶，ONU間信號佔用C-波長帶)，因此可以使用一個粗的WDM濾波 器316來分離這兩種信號。這裡，為方便起見，分別將分離出的下行資料和ONU間資料稱為下行資料318和ONU間資料320。
在支路318中，ONU 300還包括光濾波器322，用於過濾出下行資料318。例如，光濾波器322可以是一個中心波長為λ 1d 的帶通濾波器(BPF)，其可以過濾出波長為λ 1d 的下行資料318。
在支路320中，ONU 300還包括可調的光濾波器324，用於過濾出ONU間資料320。例如，光濾波器324可以是一個中心波長可調的帶通濾波器(BPF)，其中心波長可在λ 1-int、 λ 2-int、 λ 3-int、 λ 4-int 之間調節，以過濾出波長為λ 1-int、 λ 2-int、 λ 3-int 或λ 4-int 的ONU間數據320。
這裡，當光濾波器324過濾出的ONU間資料320的波長與ONU 300自身的ONU間波長相同時，可以確定ONU間資料320是來自同一PON中的其他ONU的ONU間互動資料，即PON內互動資料。而當光濾波器324過濾出的ONU間資料320的波長與ONU 300自身的ONU間波長不同時，可以確定ONU間資料320是來自不同PON中的其他ONU的ONU間互動資料，即PON間互動資料。
接下來，光濾波器322和324過濾出的下行資料318和ONU間資料320分別被轉發到對應的下行接收機326和ONU互動接收機328以進行處理。
通過這種方式，在每個ONU中可以同時檢測下行業 務和ONU間業務，並且通過調整可調光濾波器324，能夠支持PON內或者PON間的任意ONU互動。
本領域技術人員可以理解，ONU 300中也可以不包括WDM濾波器316。在這種情況下，ONU 300不根據波長帶對接收到的下行資料和ONU間資料進行粗略分離，而是直接由光濾波器322和可調光濾波器324根據波長來過濾出下行資料和ONU間資料。
圖7示出了根據本發明的遠程節點700的結構的示意圖。遠程節點700例如可以用作圖2中的遠程節點230。
如圖7中所示，遠程節點700包括光分路/組合器710和採樣光柵720。
光分路/組合器710用於將來自各個ONU的上行資料耦合到同一根光纖傳輸到OLT(如OLT 210)，以及將來自OLT的下行資料分配到所有ONU。本發明中的光分路/組合器710與傳統的光分路/組合器相同，因此在本文中不再贅述。
採樣光柵720被特別設計為具有四個反射通道，這些反射通道的波長分別與各個ONU間互動波長(λ 1-int、 λ 2-int、 λ 3-int、 λ 4-int )對準。
在一種實現中，採樣光柵720包括採樣光纖布拉格光柵(SFBG)。
利用該特別設計的SFBG 720，在遠程節點700處，下行和上行波長(λ 1d 、λ 2d 、λ 3d 、λ 4d 和λ 1u 、λ 2u 、λ 3u 、λ 4u )可以直接通過SFBG 720發送，而ONU間互動波長(λ 1-int、 λ 2-int、 λ 3-int、 λ 4-int )將被反射並廣播到所有ONU。
本發明建議了一種新穎的方法和裝置以在TWDM-PON中實現高速低延遲的ONU全光互動。與現有技術中的方案相比，本發明的主要優點在於：
1、低成本：與現有技術中使用兩個ONU雷射源分別用於上行和ONU間信號傳輸不同，在本發明中，ONU中僅採用一個在TWDM-PON中必要的、波長可調的ONU雷射源來分別調變上行信號和ONU間互動信號，從而極大的節省了ONU成本並提供了高級的互動功能。
2、頻寬效率高：與傳統的通過增大兩個相鄰ONU上行業務之間的時間間隔而將ONU間業務裝載到上行業務中的方案(這種方案會極大的降低上行頻寬效率)不同，在本發明中，ONU上行業務的時隙分配不受互動的影響。ONU間資料業務不掠奪上行PON信號的時隙，因為這兩種業務是在不同的波長通道傳輸的，這是波長可調雷射器所支持的。在時域中，ONU間資料甚至可以與其他ONU的上行業務重疊，因此頻寬效率可以極大提高，例如比傳統方法幾乎提高一倍。
3、低延遲：與傳統方法中將ONU間業務發送到OLT以進行複雜的光-電轉換和電子信號處理不同，在本發明中，遠程節點使用緊湊的採樣FBG(SFBG)來以非常低的成本和低的延遲實現TWDM-PON架構中的有效的全光ONU互動。ONU間互動業務可以被SFBG在頻域中從上行業務中容易地提取出來，因此不需要複雜的電-光轉換 和時域同步來區分這兩種類型的業務。並且，OLT的工作負載和功耗可以極大降低。對於ONU和遠程節點之間的分佈鏈路5km的情況來說，ONU互動延遲可以低至50us。
4、任意的ONU互動：利用本發明所設計的ONU結構，可以通過選擇適當波長來實現包括PON內和PON間通信在內的任意ONU之間的全光ONU互動。
5、提高系統容量：系統中能夠同時支援從不同ONU以不同波長發送的所有互動的資料業務，因此ONU間互動的系統容量和網路效率極大增強。
考慮到這些好處，所建議的技術對於在TWDM-PON中實現高速低延遲的ONU間互動來說是一種很有吸引力的解決方案，可以在未來的光無線彙聚接取網路中成為基帶池之間的X2介面的一種很有希望的解決方案。
以上以由4個TDM-PON堆疊而成的TWDM-PON為例對本發明進行了詳細描述，然而本發明的範圍並不局限於此，而是可以應用於任意包含多個具有不同上/下行波長的PON的系統中來實現ONU間互動。
在一個或多個示例性設計中，可以用硬體、軟體、韌體或它們的任意組合來實現本申請所述的功能。如果用軟體來實現，則可以將所述功能作為一個或多個指令或代碼儲存在電腦可讀介質上，或者作為電腦可讀介質上的一個或多個指令或代碼來傳輸。電腦可讀介質包括電腦儲存介質和通信介質，其中通信介質包括有助於電腦程式從一個 地方傳遞到另一個地方的任意介質。儲存介質可以是通用或專用電腦可訪問的任意可用介質。這種電腦可讀介質可以包括，例如但不限於，RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光碟存放裝置、磁片存放裝置或其它磁存放裝置，或者可用於以通用或專用電腦或者通用或專用處理器可訪問的指令或資料結構的形式來攜帶或儲存希望的程式碼模組的任意其它介質。並且，任意連接也可以被稱為是電腦可讀介質。例如，如果軟體是使用同軸電纜、光纖光纜、雙絞線、數位用戶線路(DSL)或諸如紅外線、無線電和微波之類的無線技術來從網站、伺服器或其它遠端源傳輸的，那麼同軸電纜、光纖光纜、雙絞線、DSL或諸如紅外線、無線電和微波之類的無線技術也包括在介質的定義中。
可以用通用處理器、數位訊號處理器(DSP)、專用積體電路(ASIC)、現場可程式設計閘陣列(FPGA)或其它可程式設計邏輯器件、分立門或者電晶體邏輯、分立硬體元件或用於執行本文所述的功能的任意組合來實現或執行結合本公開所描述的各種示例性的邏輯塊、模組和電路。通用處理器可以是微處理器，或者，處理器也可以是任何常規的處理器、控制器、微控制器或者狀態機。處理器也可以實現為計算設備的組合，例如，DSP和微處理器的組合、多個微處理器、一個或多個微處理器與DSP內核的結合，或者任何其它此種結構。
本領域普通技術人員還應當理解，結合本申請的實施 例描述的各種示例性的邏輯塊、模組、電路和演算法步驟可以實現成電子硬體、電腦軟體或二者的組合。為了清楚地表示硬體和軟體之間的這種可互換性，上文對各種示例性的部件、塊、模組、電路和步驟均圍繞其功能進行了一般性描述。至於這種功能是實現成硬體還是實現成軟體，取決於特定的應用和施加在整個系統上的設計約束條件。本領域技術人員可以針對每種特定應用，以變通的方式實現所描述的功能，但是，這種實現決策不應解釋為背離本發明的保護範圍。
本公開的以上描述用於使本領域的任何普通技術人員能夠實現或使用本發明。對於本領域普通技術人員來說，本公開的各種修改都是顯而易見的，並且本文定義的一般性原理也可以在不脫離本發明的精神和保護範圍的情況下應用於其它變形。因此，本發明並不限於本文所述的實例和設計，而是與本文公開的原理和新穎性特性的最廣範圍相一致。
300‧‧‧ONU
302‧‧‧上行資料
304‧‧‧ONU間資料
306‧‧‧延遲線路
308‧‧‧組合器
310‧‧‧雷射源
312‧‧‧波長控制器
314‧‧‧光環行器
316‧‧‧分波多工(WDM)濾波器
318‧‧‧下行資料
320‧‧‧ONU間資料
322‧‧‧光濾波器
324‧‧‧光濾波器
326‧‧‧下行接收機
328‧‧‧ONU互動接收機

Claims (13)

  1. 一種在包含多個被動光纖網路(PON)的系統中支援光網路單元(ONU)間互動的ONU發射機，其中所述多個PON分別具有相應的上行/下行波長，所述ONU發射機包括：延遲線路，其被配置為對要發送的ONU間資料相對於要發送的上行資料進行延遲，其中ONU間資料是指要由所述ONU發送給其他ONU的資料，上行資料是指要由所述ONU發送給光線路終端(OLT)的資料；組合器，其被配置為將所述上行資料與延遲後的ONU間資料進行組合；波長可調雷射源，其被配置為產生不同波長的光信號以對從所述組合器接收的上行資料和ONU間資料分別進行調變。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的ONU發射機，還包括：波長控制器，其被配置為產生波長控制信號，以觸發所述波長可調雷射源對波長進行調整。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的ONU發射機，其中所述波長可調雷射源的波長調整是以一個小的步長為單位進行的。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的ONU發射機，其中所述波長可調雷射器用於發送所述ONU間資料的波長被設置為兩個相鄰上行波長之間的任意波長。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的ONU發射機，其中所述波長可調雷射器用於發送所述ONU間資料的波長被設置在兩個相鄰上行波長的中間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的ONU發射機，其中所述波長可調雷射器在發送了所述ONU間資料之後，將波長反向調整回到用於上行資料發送的上行波長。
  7. 一種在包含多個被動光纖網路(PON)的系統中支援光網路單元(ONU)間互動的ONU接收機，其中所述多個PON分別具有相應的上行/下行波長，所述ONU接收機包括：光環行器，其被配置為將接收到的下行資料和ONU間資料與要發送的資料進行分離，其中下行資料是指從光線路終端(OLT)接收的資料，ONU間資料是來自其他ONU的資料，所述下行資料和所述ONU間資料是以不同波長、在不同時隙發送的；第一光濾波器，其被配置為根據波長過濾出所述下行資料；以及第二可調光濾波器，其被配置為根據波長過濾出所述ONU間資料。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的ONU接收機，其中所述第二可調光濾波器是一個中心波長可調的帶通濾波器，其中心波長分別與所述多個PON中用於ONU間資料傳輸的相應波長相對應。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的ONU接收機，還包 括：分波多工(WDM)濾波器，其佈置在所述第一光濾波器和所述第二可調光濾波器之前，用於根據所述下行資料和所述ONU間資料所位於的波長帶的不同而分離所述下行資料和所述ONU間資料。
  10. 一種在包含多個被動光纖網路(PON)的系統中支援光網路單元(ONU)間互動的遠程節點，其中所述多個PON分別具有相應的上行/下行波長，所述遠程節點包括：採樣光柵，其具有多個反射通道，所述反射通道的波長分別與所述多個PON的ONU間互動波長對準，其中，所述採樣光柵將來自所述多個PON中的各個ONU的上行資料轉發到光線路終端(OLT)，而將來自各個ONU的ONU間資料反射並廣播到所述系統中的所有ONU。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的遠程節點，還包括：光分路/組合器，其被配置為將來自各個ONU的上行資料耦合到同一根光纖以傳輸到OLT，以及將來自OLT的下行資料分配到所有ONU。
  12. 一種在包含多個被動光纖網路(PON)的系統中支援光網路單元(ONU)間互動的ONU，包括如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的ONU發射機和如申請專利範圍第7項至第9項中任一項所述的ONU接收 機。
  13. 一種支援光網路單元(ONU)間互動的、包含多個被動光纖網路(PON)的系統，包括如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的ONU發射機、如申請專利範圍第7項至第9項中任一項所述的ONU接收機以及如申請專利範圍第10項至第11項中任一項所述的遠程節點。
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