CN101848054A - 具有自愈功能的波分复用无源光网络实现广播功能的***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有自愈功能的波分复用无源光网络实现广播功能***和方法。***中采用1个光线路终端OLT，其通过两根单模光纤连接远端节点RN，而远端节点RN连接N-1个光网络单元ONU；其中远端节点RN主要由2个反射式光纤布拉格光栅FBG、两个1x(N-1)星状耦合器和1个NxN的AWG组成；共享波长的广播信号由光纤布拉格光栅FBG反射回来，通过1x(N-1)星状耦合器分路，然后送到阵列波导光栅AWG的N-1个输入端口；通过阵列波导光栅AWG自身的特性实现广播信号以及点到点信号的传输；NxN AWG两端采用对称结构实现了***的自愈功能；而***中点对点的上行信号传输是利用反射型半导体光放大器RSOA的重调制技术来实现的。该方案仅通过改变***的结构实现了广播信号的传输，并且使***在成本和性能之间达到了均衡。

Description

具有自愈功能的波分复用无源光网络实现广播功能的***和方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体是涉及一种具有自愈功能的波分复用无源光网络(WDM-PON)实现广播功能***和方法。

背景技术

随着信息社会的飞速发展，宽带视频点播、多媒体等业务的需求不断增长，特别是互联网的迅速发展，给数据的传输提出了更高要求。随着DWDM技术的发展，复用的信道数不断增加，光传送网的承载容量和传输速率急剧扩大。特别是光纤技术的发展使得链路传输速率已达数10Gbps，在这种超高速、超大容量的光传送网中，当发生网络故障时，一条链路的损坏将影响大量的应用业务，如果不能及时对网络进行修复，将对社会造成巨大的影响和损失，这使网络的可靠性和生存能力受到很大的挑战。因此，光网络的生存性问题成为光网络研究的热点。

波分复用无源光网络WDM-PON技术可以在不改变物理基础设备的情况下升级带宽，大幅度提升网络的传输容量，在光接入网中拥有广阔的应用前景，被认为是FTTx未来演进的最终选择。WDM-PON为每个ONU分配了一个(或一对)波长进行通信，从而实现了ONU与OLT之间虚拟的点对点传输，但这种传输方式却使得点对多点的广播信号传输较为困难。因此本发明在波分复用无源光网络WDM-PON***中有着非常重要的作用。

在常规实现广播功能的WDM-PON中，一般是在WDM-PON中叠加一个TDM-PON以传输广播信号，或者利用调相的方式载入广播信息，但前者广播信号的传输除存在要承受各种器件的插损，还需要承受功率分配损耗，故其功率相对于点对点信号更低，进而影响到网络的性能和传输容量；而后者则需在***中增加相位调制和解调器，这就对网络的设备和成本都提出了更高的要求。

事实上，基于B-TV的下一代WDM-PON光接入网，可以通过对网络架构的合理安排，使***在兼容广播业务和点对点业务的同时，还将在***的性能和成本之间取得平衡，对未来的WDM-PON发展具有重要影响。本发明就是对***的体系架构进行了合理的安排，不仅***可以传输广播信号和点对点的信号，而且***在成本和性能间也能达到理想状态。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供了一种具有自愈功能的波分复用无源光网络(WDM-PON)实现广播功能***和方法，该***不仅能有效的在WDM-PON中传输广播信号，而且还有效的实现保护功能。

为达到上述目的，本发明的构思是：在RN处采用了一种新的结构配置方式，通过这种新的远端节点RN的结构方式可以克服已有方法来传输广播信号的缺陷。

本发明主要是在RN处采用具有波长选择功能的器件--反射式光纤布拉格光栅FBG，以及具有周期循环移位性质的NxN AWG，并利用NxN AWG的对称特性实现了网络的自愈功能。这样，在RN处就可以完成上下行信号的分离、合路，每个ONU可以同时接收到广播信号以及点对点的数据信号。

根据上述发明构思，本发明采用下列方案：

一种具有自愈功能的波分复用无源光网络实现广播功能***，光线路终端OLT由DFB光发射机、共享波长发射机和光接收机分别经1xN波导光栅AWG和1x阵列波导光栅AWG连接一个第一光环行器和一个光开关构成，其特征在于：所述远端节点RN包括四个光环行器——第二光环行器、第三光环行器、第四光环行器和第五光环行器，两个光纤布拉格光栅FBG——第一光纤布拉格光栅FBG和第二光纤布拉格光栅FBG、两个1x的星状耦合器——第一星状耦合器和第二星状耦合器以及一个NxN的阵列波导光栅AWG；经OLT端的光开关使单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ连接至第二光环行器和第四光环行器，第一光纤布拉格光栅FBG和第二光纤布拉格光栅FBG分别经第三光环行器和第五光环行器连接至一个NxN阵列波导光栅AWG的第一个输入端口，所述第一光纤布拉格光栅FBG和第二光纤布拉格光栅FBG的反射端口分别连接至1x(N-1)的第一星状耦合器和第二星状耦合器，该工作端3dB耦合器和保护端3dB耦合器接至一个NxN阵列波导光栅AWG的其余N个接口；所述星状耦合器的第一星状耦合器、第二星状耦合器和其工作端3dB耦合器、保护端3dB耦合器分别通过分布光纤和相应的分布保护光纤连接至各ONU。

共有N-1个所述光网络单元ONU，每个光网络单元ONU是完全相同的，每个光网络单元ONU由两个光耦合器——第一光耦合器和第二光耦合器、两个光开关、两个监控单元、两个控制单元、两个广播信号接收机、两个点对点信号接收机以及两个RSOA组成；所述分布光纤连接光开关，保护光纤经第一光耦合器连接光开关，光开关经光耦合器连接广播信号接收机，并经监控单元和控制单元连接光开关控制端。

一种波分复用无源光网络实现广播功能的方法，采用上述***进行广播，其特征在于：下行时，所述光线路终端OLT中的激光器(DFB光发射机2、共享波长发射机发射出的N个波长以及共享广播波长信号经第一环行器进入光开关，光开关的两个输出端口分别连接至单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ中传输。信号进入远端节点RN后，经第二光环行器进入第一光纤布拉格光栅FBG，第一光纤布拉格光栅FBG将共享信号反射回来，广播信号经第一星状耦合器进行分路，分路后的广播信号通过工作端3dB耦合器连接至NxN阵列波导光栅AWGN个端口，光纤布拉格光栅FBG连接至阵列波导光栅AWG第一个端口；下行信号和广播信号分别通过NxN阵列波导光栅AWG的解复用和路由功能发送至各个光网络单元ONU，RN通过分布光纤连接至ONU中的光开关，并通过3dB光耦合器连接到监控器和控制器。光网络单元ONU将接收到的信号通过光滤波器将共享广播信号与点到点的下行信号分离开来分别接收；上行方向上，在光网络单元ONU中采用反射型半导体放大器RSOA来实现下行波长的再利用与上行信号的重调制，然后通过分布光纤将各个光网络单元ONU的上行信号送至远端节点RN的NxN阵列波导光栅AWG中进行复用，复用后的上行信号依次通过第三光环形器、第二光环形器、馈线光纤、光开关、第一环形器送入光线路终端OLT中的1x(N-1)阵列波导光栅AWG中，进而进入相应的接收机，从而完成上行信号的接收。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：(1)通过远端节点RN的新型结构，可使网络很简单的实现广播信息的传输；(2)仅仅是对网络结构进行了安排，对器件的要求不高，使网络易于实施使***在成本和性能之间达到了一个均衡，使网络具备了自愈功能；(3)上下行信号在采用同样的波长进行传输，使的在ONU中不需要其它额外的光源，实现了网络的“无色化”，进而降低了***成本。

附图说明

图1为本发明一个实施例证波分复用无源光网络实现自愈功能和广播功能的***结构框图。

图2为正常工作情况下，***的等效工作示意图。

图3为当馈线光纤出现问题后，***的等效工作示意图。

具体实施方式

结合附图说明，本发明的一个实施示例如下：参见图1，本具有自愈功能的波分复用无源光网络WDM-PON实现广播功能***包括光线路终端OLT 1、远端节点RN 23和光网络单元ONU 26三部分。光线路终端OLT 1通过两根单模光纤----单模光纤Ⅰ10和单模光纤Ⅱ 11而连接远端节点RN 23，远端节点RN 23由分布光纤24和保护光纤25连接多个光网络单元ONU 26构成，所述光线路终端OLT  1由DFB光发射机2、共享波长发射机6和光接收机7分别经1xN波导光栅AWG 3和1x(N-1)阵列波导光栅AWG 9连接一个第一光环行器4和一个光开关5构成，所述远端节点RN 23包括四个光环行器——第二光环行器12、第三光环行器14、第四光环行器15和第五光环行器17，两个光纤布拉格光栅FBG——第一光纤布拉格光栅FBG 13和第二光纤布拉格光栅FBG 18、两个1x(N-1)的星状耦合器——第一星状耦合器16和第二星状耦合器21以及一个NxN的阵列波导光栅AWG 20；经OLT端的光开关5使单模光纤Ⅰ 10和单模光纤Ⅱ 11连接至第二光环行器12和第四光环行器15，第一光纤布拉格光栅FBG 13和第二光纤布拉格光栅FBG 18分别经第三光环行器14和第五光环行器17连接至一个NxN阵列波导光栅AWG 20的第一个输入端口，所述第一光纤布拉格光栅FBG 13和第二光纤布拉格光栅FBG 18的反射端口分别连接至1x(N-1)的第一星状耦合器16和第二星状耦合器21，该工作端3dB耦合器19和保护端3dB耦合器22接至一个NxN阵列波导光栅AWG 20的其余N个接口；所述星状耦合器的第一星状耦合器16、第二星状耦合器21和其工作端3dB耦合器19、保护端3dB耦合器22分别通过分布光纤24和相应的分布保护光纤25连接至各ONU 26。

共有N-1个所述光网络单元ONU 26，每个光网络单元ONU是完全相同的，每个光网络单元ONU 26由两个光耦合器——第一光耦合器28和第二光耦合器35、两个光开关30、两个监控单元27、两个控制单元29、两个广播信号接收机32、两个点对点信号接收机33以及两个RSOA 34组成；所述分布光纤24连接光开关30，保护光纤25经第一光耦合器28连接光开关30，光开关30经光耦合器31连接广播信号接收机32，并经监控单元27和控制单元29连接光开关30控制端。

本具有自愈功能波分复用无源光网络实现广播功能方法，采用上述***进行广播，下行时，所述光线路终端OLT 1中的激光器(DFB光发射机2、共享波长发射机6)发射出的N个波长以及共享广播波长信号经第一环行器4进入光开关5，光开关5的两个输出端口分别连接至单模光纤Ⅰ 10和单模光纤Ⅱ 11中传输。信号进入远端节点RN 23后，经第二光环行器12进入第一光纤布拉格光栅FBG 13，第一光纤布拉格光栅FBG 13将共享信号反射回来，广播信号经第一星状耦合器16进行分路，分路后的广播信号通过工作端3dB耦合器19连接至NxN阵列波导光栅AWG 20N个端口，光纤布拉格光栅FBG 13连接至阵列波导光栅AWG 20第一个端口；下行信号和广播信号分别通过NxN阵列波导光栅AWG 20的解复用和路由功能发送至各个光网络单元ONU 26，RN 23通过分布光纤24连接至ONU 26中的光开关30，并通过3dB光耦合器28连接到监控器27和控制器29。光网络单元ONU 26将接收到的信号通过光滤波器31将共享广播信号与点到点的下行信号分离开来分别接收；上行方向上，在光网络单元ONU 26中采用反射型半导体放大器RSOA 34来实现下行波长的再利用与上行信号的重调制，然后通过分布光纤24将各个光网络单元ONU 26的上行信号送至远端节点RN 23的NxN阵列波导光栅AWG 20中进行复用，复用后的上行信号依次通过第三光环形器14、第二光环形器12、馈线光纤10、光开关5、第一环形器4送入光线路终端OLT 1中的1x(N-1)阵列波导光栅AWG 9中，进而进入相应的接收机，从而完成上行信号的接收。在正常情况下，***工作的等效原理图如图2所示。

当工作光纤出现错误时，监控电路和相应的控制电路会做出反应，光开关的工作状态将通过控制电路改变，器等效的工作原理图如图3所示。

Claims (2)

1.一种具有自愈功能的波分复用无源光网络实现广播功能***，由光线路终端OLT(1)通过两根单模光纤----单模光纤I(10)和单模光纤II(11)而连接远端节点RN(23)，远端节点RN(23)由分布光纤(24)和保护光纤(25)连接多个光网络单元ONU(26)构成，所述光线路终端OLT(1)由DFB光发射机(2)、共享波长发射机(6)和光接收机(7)分别经1xN波导光栅AWG(3)和1x(N-1)阵列波导光栅AWG(9)连接一个第一光环行器(4)和一个光开关(5)构成，其特征在于：

1)所述远端节点RN(23)包括四个光环行器——第二光环行器(12)、第三光环行器(14)、第四光环行器(15)和第五光环行器(17)，两个光纤布拉格光栅FBG——第一光纤布拉格光栅FBG(13)和第二光纤布拉格光栅FBG(18)、两个1x(N-1)的星状耦合器——第一星状耦合器(16)和第二星状耦合器(21)以及一个NxN的阵列波导光栅AWG(20)；经OLT端的光开关(5)使单模光纤I(10)和单模光纤II(11)连接至第二光环行器(12)和第四光环行器(15)，第一光纤布拉格光栅FBG(13)和第二光纤布拉格光栅FBG(18)分别经第三光环行器(14)和第五光环行器(17)连接至一个NxN阵列波导光栅AWG(20)的第一个输入端口，所述第一光纤布拉格光栅FBG(13)和第二光纤布拉格光栅FBG(18)的反射端口分别连接至1x(N-1)的第一星状耦合器(16)和第二星状耦合器(21)，该工作端3dB耦合器(19)和保护端3dB耦合器(22)接至一个N x N阵列波导光栅AWG(20)的其余N个接口；所述星状耦合器的第一星状耦合器(16)、第二星状耦合器(21)和其工作端3dB耦合器(19)、保护端3dB耦合器(22)分别通过分布光纤(24)和相应的分布保护光纤(25)连接至各ONU(26)。

2)共有N-1个所述光网络单元ONU(26)，每个光网络单元ONU是完全相同的，每个光网络单元ONU(26)由两个光耦合器——第一光耦合器(28)和第二光耦合器(35)、两个光开关(30)、两个监控单元(27)、两个控制单元(29)、两个广播信号接收机(32)、两个点对点信号接收机(33)以及两个RSOA(34)组成；所述分布光纤(24)连接光开关(30)，保护光纤(25)经第一光耦合器(28)连接光开关(30)，光开关(30)经光耦合器(31)连接广播信号接收机(32)，并经监控单元(27)和控制单元(29)连接光开关(30)控制端。

2.一种具有自愈功能的波分复用无源光网络实现广播功能方法，采用根据权利要求书1所述的具有自愈功能的波分复用无源光网络实现广播功能***进行广播，其特征在于：下行时，所述光线路终端OLT(1)中的激光器(DFB光发射机2、共享波长发射机6)发射出的N个波长以及共享广播波长信号经第一环行器(4)进入光开关(5)，光开关(5)的两个输出端口分别连接至单模光纤I(10)和单模光纤II(11)中传输。信号进入远端节点RN(23)后，经第二光环行器(12)进入第一光纤布拉格光栅FBG(13)，第一光纤布拉格光栅FBG(13)将共享信号反射回来，广播信号经第一星状耦合器(16)进行分路，分路后的广播信号通过工作端3dB耦合器(19)连接至NxN阵列波导光栅AWG(20)N个端口，光纤布拉格光栅FBG(13)连接至阵列波导光栅AWG(20)第一个端口；下行信号和广播信号分别通过NxN阵列波导光栅AWG(20)的解复用和路由功能发送至各个光网络单元ONU(26)，RN(23)通过分布光纤(24)连接至ONU(26)中的光开关(30)，并通过3dB光耦合器(28)连接到监控器(27)和控制器(29)。光网络单元ONU(26)将接收到的信号通过光滤波器(31)将共享广播信号与点到点的下行信号分离开来分别接收；上行方向上，在光网络单元ONU(26)中采用反射型半导体放大器RSOA(34)来实现下行波长的再利用与上行信号的重调制，然后通过分布光纤(24)将各个光网络单元ONU(26)的上行信号送至远端节点RN(23)的NxN阵列波导光栅AWG(20)中进行复用，复用后的上行信号依次通过第三光环形器(14)、第二光环形器(12)、馈线光纤(10)、光开关(5)、第一环形器(4)送入光线路终端OLT(1)中的1x(N-1)阵列波导光栅AWG(9)中，进而进入相应的接收机，从而完成上行信号的接收。

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