CN101505440A - 基于pon的双向ip化catv光纤网 - Google Patents

基于pon的双向ip化catv光纤网 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PON的双向IP化CATV光纤网，包括：依次相连的光线路终端、光分配网络和光网络单元；所述光线路终端内装有PON数据接口下联模块，用于光线路终端发送和接收光数据信号；所述光网络单元内装有PON数据接口上联模块，用于光网络单元接收和发送光数据信号；所述光线路终端内还装有IP视频接口下联模块，用于光线路终端发送IP视频信号。本发明提升了现有PON数据网络的带宽，同时提高了PON数据网络对视频业务的承载能力和传输效率，非常适用于CATV光纤网的双向IP化改造，同时也适用于优化电信接入网对IPTV业务的承载。

Description

基于PON的双向IP化CATV光纤网
技术领域
本发明属于光接入网络领域，具体涉及双向IP(因特网协议)化的CATV(有线电视)光纤网。
背景技术
随着网络电视(IPTV)、视频点播(VOD)等业务的推广，以及对多业务融合传输、多网合一的需求，目前传统的CATV光纤网络已经越来越不能满足用户的需求，对其进行双向IP化改造已经成为一种趋势。无源光网络(PON)技术具有高带宽、免维护等优点，已经成为公认的最适用于进行CATV光纤网双向IP化改造的技术。目前，用户对高质量视频业务的需要越来越高，以一路高清视频流的码流率为10Mb/s、一路标清视频流的码流率为2Mb/s来计算，若提供250套标清节目和20套高清节目将需要700Mb/s带宽，传统PON网络中，该视频业务将广播到每个PON端口的下行数据通道中，占据了大量的带宽，而且其传输效率相当低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于PON的双向IP化CATV光纤网，同时提高网络带宽和业务承载能力，能满足高质量视频电视、VOD等业务对网络的要求，完成多业务融合、多网合一。
为了实现上述目的，本发明的技术方案包括：
依次相连的光线路终端、光分配网络和光网络单元；
所述光线路终端内装有PON数据接口下联模块，用于光线路终端发送和接收光数据信号；
所述光网络单元内装有PON数据接口上联模块，用于光网络单元接收和发送光数据信号；
所述光线路终端内还装有IP视频接口下联模块，用于光线路终端发送IP视频信号；
所述光网络单元内还装有IP视频接口上联模块，用于光网络单元接收IP视频信号。
本发明的优点：能同时提高CATV光纤网的网络带宽、业务承载能力和传输效率，能满足高质量视频电视、VOD等业务对网络的要求，完成多业务融合、多网合一。本发明非常适用于CATV光纤网的双向IP化改造，同时也适用于优化电信接入网对IPTV业务的承载。
附图说明
图1是本发明的基于PON的双向IP化CATV光纤网结构示意图；
图2是本发明的光线路终端OLT实施装置内部结构示意图；
图3是本发明的光网络单元ONU实施装置内部结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：通过在现有EPON或GPON数据传输***的基础上再增加一路单独的专用于IP视频组播数据的下行通道的方式，提升网络传输带宽及其视频业务承载能力，具有相当高的视频传输效率，满足CATV光纤网的双向IP化改造中对高带宽、业务融合的需求。
按照上述思路，提出一种基于PON技术的新型网络传输***，所述传输***继承了PON的双向数据通道，另外在上行时分数据通道、下行广播数据通道的基础上再增加了一路专用于IP视频组播业务传输的下行组播通道，提高了IP视频业务的传输效率且保证了其服务质量(QoS)。所述三路通道采用波分复用的方式在单根光纤中传输，上下行数据通道分别采用1310nm和1490nm波长，下行IP视频业务组播通道采用1550nm波长。
以下结合附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
图1为本发明的一种基于PON的双向IP化CATV光纤网结构示意图。
基于PON的双向IP化CATV光纤网，包括：
依次相连的光线路终端OLT、光分配网络ODN和光网络单元ONU；光线路终端OLT设备提供若干个PON光端口连接至光分配网络ODN，所述ODN经过光信号分配后与若干光网络单元ONU连接；
所述光线路终端内装有PON数据接口下联模块，用于光线路终端发送和接收光数据信号；
所述光网络单元内装有PON数据接口上联模块，用于光网络单元接收和发送光数据信号；
所述光线路终端内还装有IP视频接口下联模块，用于光线路终端发送IP视频信号；
所述光网络单元内还装有IP视频接口上联模块，用于光网络单元接收IP视频信号。
如图2所示，所述光线路终端内可装有背板汇聚交换模块；所述背板汇聚交换模块内装有上联接口、汇聚接口，所述IP视频接口下联模块位于背板汇聚交换模块内；所述上联接口接收到的IP视频信号，转发至所述IP视频接口下联模块，然后输出光信号；所述上联接口接收到的其余信号转发至所述汇聚接口，然后输出电信号；所述汇聚接口和所述PON数据接口下联模块相连，由PON数据接口下联模块输出光信号。
所述汇聚接口可以有N(N为自然数)个，所述PON数据接口下联模块有N个，所述光线路终端内装有N个波分复用器；所述IP视频下联模块接有光分路器Splitter，分路比为1:N，光分路器Splitter的输出端和所有波分复用器均相连；每个汇聚接口接有一个PON数据接口下联模块，每个PON数据接口下联模块接有一个波分复用器。
如图3所示，所述光网络单元内可装有以太网交换单元，所述以太网交换单元，和所述PON数据接口上联模块、所述IP视频接口上联模块均相连。
所述以太网交换单元接至用户端口；在上行方向，所述以太网交换单元接收从用户端口发送的数据，然后转发给PON数据接口上联模块，在特定的时隙内向上传输；在下行方向，所述以太网交换单元，接收从PON数据接口上联模块传来的下行数据，以及从IP视频接口上联模块传来的下行IP视频数据，然后汇聚融通后发送给用户端口。
所述光分配网络可由无源光分支器组成，采用一级分光或多级分光结构。
所述IP视频接口下联模块发送IP视频信号的方法，可采用下行方向组播。
所述PON数据接口下联模块发送光数据信号的方法，采用下行方向广播；所述PON数据接口下联模块接收光数据信号的方法，采用上行方向时分复用。
所述IP视频接口下联模块发送IP视频信号之前，可先将CATV模拟信号转换成数字信号，并封装成以太网IP数据帧，即IP视频信号。
下行方向：所述光线路终端发送的光信号和所述光网络单元接收的光数据信号，波长可以为1490nm；所述光线路终端发送的IP视频信号和所述光网络单元接收的IP视频信号，波长可以为1550nm；
上行方向：所述光网络单元发送的光数据信号和所述光线路终端接收的光信号，波长可以为1310nm。
实施例：
如图1所示，按照上述优选实施方式组成基于PON的双向IP化CATV光纤网。所述OLT对光网络单元ONU设备提供上下行双向数据业务通道以及一路专用于IP视频组播业务的下行通道。OLT提供n(n为自然数)个PON光端口，即第一PON光端口、第二PON光端口……第nPON光端口；每个PON光端口中包含三路光信号：上行1310nm波长的数据光信号、下行1490nm波长的数据光信号以及下行1550nm波长的IP视频组播光信号，三路信号通过波分复用的方式耦合到单根光纤中后向下传输。传输光纤有n条。
所述ODN用于汇聚上行光数据信号，同时将下行光数据业务以及下行IP视频组播业务的光信号分成若干份送至光网络单元ONU。ODN采用无源光分支器来实现，可采用一级或多级分光结构，将光信号分支成若干份后通过ODN接口传输至各个ONU。为保证1310nm、1490nm和1550nm三个波段光衰减的平坦性，所述无源光分支器采用平面光波导器件来实现。ODN包括第一光分支器splitterl、第二光分支器splitter2……第n光分支器splittern，也有n个。第一光分支器splitterl也接有n个光网络单元，即第11光网络单元ONU11，第12光网络单元ONU12……第1n光网络单元ONU1n；其余光分支器也分别接有n个光网络单元，直至第n光分支器splittern，其接有第n1光网络单元ONUn1，第n2光网络单元ONUn2……第nn光网络单元ONUnn。所述ONU在特定的时隙内传送上行数据业务，同时汇聚下行数据业务和下行IP视频组播业务，并提供若干个用户接口。
图2为本发明的OLT实施装置内部结构示意图。它包括n个EPON(以太网无源光网络)或GPON(吉比特无源光网络)数据接口下联模块，背板汇聚交换模块，无源光分路器Splitter。它还包括n(n为自然数)个波分复用器件，即第一波分复用器WDM1、第二波分复用器WDM2……第n波分复用器WDMn等。所述EPON(或GPON)数据接口下联模块采用EPON(或GPON)专用OLT MAC芯片来实现，可提供上行/下行光数据信号，完成上行数据业务的汇聚和下行数据业务的广播。
所述背板汇聚交换模块采用大容量以太网交换芯片实现，可完成多个PON数据接口的汇聚、提供统一的上联网络接口等功能，另外还提供下行IP视频组播数据接口。如图2所示，背板汇聚交换模块包括上联接口、IP视频接口下联模块，还提供用于汇聚PON数据的n个汇聚接口，即第一汇聚接口、第二汇聚接口……第n汇聚接口。背板汇聚交换模块使用以太网特殊交换技术，同时完成各个接口之间的数据转发与交换。通过定义背板汇聚交换芯片的转发规则实现将上联接口所接收到的视频组播数据全部重定向到IP视频接口下联模块。IP视频接口下联模块承载所有视频组播业务，该接口模块通过1550nm波长的光发送器生成下行IP视频组播业务光信号。
所述EPON(或GPON)数据接口下联模块，包括EPON(或GPON)专用OLT媒体访问控制(MAC)芯片和光接口。每个EPON(或GPON)数据接口下联模块，在上联方向以电信号的方式连接至背板汇聚交换模块的相应汇聚接口，即第一EPON(或GPON)数据接口下联模块接至第一汇聚接口，第二EPON(或GPON)数据接口下联模块接至第二汇聚接口……第nEPON(或GPON)数据接口下联模块接至第n汇聚接口。在下联方向，每个EPON(或GPON)数据接口下联模块通过光接口提供上行波长为1310nm、下行波长为1490nm的光信号。
所述背板汇聚交换模块的IP视频接口下联模块提供下行波长为1550nm的光信号，通过光分路器splitter将下行光信号分为n份后，与每路EPON(或GPON)数据接口下联模块所提供的上行/下行光信号，在第一波分复用器WDM1、第二波分复用器WDM2……第n波分复用器WDMn处进行波分复用，然后分别通过第一PON光端口、第二PON光端口……第nPON光端口，耦合到相应传输光纤中向下级ONU设备传输。
图3为本发明的ONU实施装置内部结构示意图。ONU用于发送上行光数据信号、接收下行光数据信号及下行IP视频组播信号，并将下行数据业务与IP视频组播业务进行汇聚融通后提供给用户端口。
ONU包括波分复用器WDM、EPON(或GPON)数据接口上联模块、IP视频接口上联模块和以太网交换单元。其中EPON(或GPON)数据接口上联模块采用专用ONU MAC芯片及光收发模块来实现，光收发模块包括光发送器和光接收器；IP视频接口上联模块完成简单的光电转换，采用普通光接收器来实现；以太网交换单元可采用可自定义转发规则的特殊交换芯片来实现，完成EPON(或GPON)数据接口上联模块与IP视频接口上联模块所传送数据的交换和汇聚，同时提供若干个用户接口连接至用户终端设备。ONU接收从ODN传来的信号，然后通过波分复用器WDM将光数据信号和IP视频组播信号分光，分别传至EPON(或GPON)数据接口上联模块和IP视频接口上联模块。
在上行传输方向，以太网交换单元接收从用户端口发送的数据，然后转发给EPON(或GPON)数据接口上联模块在特定的时隙内向上传输；在下行方向，以太网交换单元将下行数据业务和下行IP视频组播业务汇聚融通后传输至用户端口。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。对于本领域的技术人员来说，可根据本发明作出各种相应的更改和变型，而所有这些相应的更改和变型都属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.基于PON的双向IP化CATV光纤网，包括：
依次相连的光线路终端、光分配网络和光网络单元；
所述光线路终端内装有PON数据接口下联模块，用于光线路终端发送和接收光数据信号；
所述光网络单元内装有PON数据接口上联模块，用于光网络单元接收和发送光数据信号；
其特征在于，
所述光线路终端内还装有IP视频接口下联模块，用于光线路终端发送IP视频信号；
所述光网络单元内还装有IP视频接口上联模块，用于光网络单元接收IP视频信号。
2.如权利要求1所述的CATV光纤网，其特征在于：
所述光线路终端内还装有背板汇聚交换模块；
所述背板汇聚交换模块内装有上联接口和汇聚接口，所述IP视频接口下联模块位于背板汇聚交换模块内；
所述上联接口接收到的IP视频信号，转发至所述IP视频接口下联模块，所述上联接口接收到的其余信号转发至所述汇聚接口；
所述汇聚接口和所述PON数据接口下联模块相连。
3.如权利要求1所述的CATV光纤网，其特征在于：所述光网络单元内还装有以太网交换单元，所述以太网交换单元，和所述PON数据接口上联模块、所述IP视频接口上联模块均相连。
4.如权利要求2所述的CATV光纤网，其特征在于：
所述汇聚接口有N个，所述PON数据接口下联模块有N个，所述光线路终端内装有N个波分复用器；
所述IP视频下联模块接有光分路器，分路比为1:N，光分路器的输出端和所有波分复用器均相连；
每个汇聚接口接有一个PON数据接口下联模块，每个PON数据接口下联模块接有一个波分复用器。
5.如权利要求1～4任一项所述的CATV光纤网，其特征在于：所述光分配网络由无源光分支器组成，采用一级分光或多级分光结构。
6.如权利要求1～4任一项所述的CATV光纤网，其特征在于：所述IP视频接口下联模块发送IP视频信号的方法，采用下行方向组播。
7.如权利要求1～4任一项所述的CATV光纤网，其特征在于：所述PON数据接口下联模块发送光数据信号的方法，采用下行方向广播；所述PON数据接口下联模块接收光数据信号的方法，采用上行方向时分复用。
8.如权利要求1～4任一项所述的CATV光纤网，其特征在于：所述IP视频接口下联模块发送IP视频信号之前，先将CATV模拟信号转换成数字信号，并封装成以太网IP数据帧，即IP视频信号。
9.如权利要求3所述的CATV光纤网，其特征在于：
所述以太网交换单元接至用户端口；
在上行方向，所述以太网交换单元接收从用户端口发送的数据，然后转发给PON数据接口上联模块，在特定的时隙内向上传输；
在下行方向，所述以太网交换单元，接收从PON数据接口上联模块传来的下行数据，以及从IP视频接口上联模块传来的下行IP视频数据，然后汇聚融通后发送给用户端口。
10.如权利要求1～4任一项所述的CATV光纤网，其特征在于，
下行方向：所述光线路终端发送的光信号和所述光网络单元接收的光数据信号，波长为1490nm；所述光线路终端发送的IP视频信号和所述光网络单元接收的IP视频信号，波长为1550nm；
上行方向：所述光网络单元发送的光数据信号和所述光线路终端接收的光信号，波长为1310nm。
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