CN105992075A - 一种支持pon***onu站间通信的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种支持PON***ONU站间通信的方法及其装置，其包括可调谐光网络单元，以及位于局端的光通信装置，光通信装置中设置N个WDM装置，用于将一个PON网络的上、下行PON数据与ONU站间通信数据进行波长分离；N个光学环形器，耦合于WDM装置和N×N的阵列波导光栅之间，将WDM装置分离出的一个PON网络的ONU站间通信数据传输至所述N×N的阵列波导光栅的输入端口，并将N×N的阵列波导光栅的端口输出的一个PON网络的ONU站问通信数据输出至所述WDM装置，以及N×N的阵列波导光栅，根据循环传输特性将各个输入端口的若干PON网络的ONU站间通信数据光波传输到指定的端口输出，如此可实现同一PON网络下或不同PON网络之间的ONU站间的高速、低时延通信。

Description

一种支持PON***ONU站间通信的方法及其装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域的，尤其涉及一种支持无源光网络PON***ONU站间通信方法及其装置。

背景技术

在无源光网络PON***中，除了满足光线路终端(OLT)和每个ONU之间的PON内下行/上行信号的带宽需要之外，一个ONU也需要与其他ONU之间高速、低延迟地传输数据，不同ONU之间的站间通信变得非常重要，PON***中ONU站间通信的可能应用场景包括：

1)高级长期演进(LTE-A)多点协作(CoMP)：在LTE-A CoMP技术中，对于基站与其他基站通过逻辑X2接口直接互相通信和协作以处理多个天线的需求越来越高，非常希望基站之间能够进行高速、低延迟的互相通信，而通过PON的移动回传是一种可能的解决方案和未来的趋势。

2)近邻服务提供：在传统的网络架构中，所有数据业务必须汇聚到核心网，当这种集中式数据业务变得越来越普遍、用户端带宽不断提高时，将会对核心网产生严重的信令和数据业务量压力。因此，在适当的场景下，发展用户设备之间的站间数据传输日趋必要。

3)企业数据共享：随着数据业务量的***式增长，诸如企业和大学之类的大型机构希望在它们的不同大楼或分支机构之间建立高速的光链路。一些新兴的远距离服务也需要具有交互式共享、处理和虚拟化分布在不同位置的数据的能力，以及时的协作工作。

图1提供了一种典型的PON***中ONU站间通信应用场景，图例中PON***中ONU站间通信包括由一个ODN构成的单一PON网络***下的ONU站间通信，也涉及由多个ODN网络所构成的不同PON网络***之间的ONU站间通信。为了最大限度地提高多点协作的增益，ONU间互相通信的时延要尽量低于1ms。如何提供高速、低延迟的ONU间站间传输数据对现有的PON网络架构是一个挑战。

因此，希望能够开发一种新型的低成本的PON解决方案以使得对于各种应用来说能够实现高速低延迟的ONU站间通信。

发明内容

本发明旨在提供一种支持PON***ONU站间通信的方案，以满足位于同一PON网络下或不同PON网络之间的ONU站间通信业务的高速、低时延要求。

根据本发明的一个方面，这里提供一种在无源光网络(PON)***中支持光网络单元(ONU)站间通信的光网络单元，包括：波分复用器，用于将上、下行PON数据与ONU站间通信数据进行波长分离，其中上、下行PON数据是指发送给光线路终端(OLT)的数据和从OLT接收的数据；光发送装置，用于生成本站ONU的ONU站间通信光波波长；光环形器件，被配置为将来自PON网络其它ONU的ONU站间通信数据与所述光发送装置所生成的ONU站间通信数据进行分离；光接收装置，用于接收来自PON网络其它ONU的ONU站间数据。

优选地，光网络单元可进一步包括可调滤波器，用于选择接收来自其他ONU站间通信数据波长，其中，其它ONU与本站ONU的ONU站间通信数据分别被配置在一个波长段的不同的波长位置。

优选地，前述ONU上、下行PON数据与ONU站间通信数据分别被配置在不同的波长段。

根据本发明的另外一个方面，这里提供一种光通信装置，其包括：N个WDM装置，N个光学环形器，N×N的阵列波导光栅，其中所述N为大于1的整数，其中：所述WDM装置，被配置用于将一个PON网络的上、下行PON数据与ONU站间通信数据进行波长分离；所述光学环形器，耦合于WDM装置和N×N的阵列波导光栅之间，将WDM装置分离出的一个PON网络的ONU站间通信数据传输至所述N×N的阵列波导光栅的输入端口，并将N×N的阵列波导光栅的端口输出的一个PON网络的ONU站间通信数据输出至所述WDM装置。所述N×N的阵列波导光栅，根据循环传输特性将各个输入端口的若干PON网络的ONU站间通信数据光波传输到指定的端口输出。

优选地，光通信装置还包括N个交错复用器，分别耦合于WDM装置和光学环形器之间，用于将一个PON网络的广播信道波长和ONU站间通信数据的波长相分离；N×1功率组合装置，与所述N个交错复用器相连接，将来自若干PON网络的广播信道波长的光信号组合在一起，输出到光纤布拉格光栅FBG；光纤布拉格光栅FBG，根据预定的反射波长对来自N×1功率组合装置的若干PON网络的广播信道波长的光信号进行切割，并把切割后的光信号反馈至N×1功率组合装置。

优选地，前述ONU上、下行PON数据与ONU站间通信数据分别被配置在不同的波长段。而PON网络的广播信道波长与ONU站间通信数据分别被配置在一个波长段。

根据本发明的另外一个方面，这里提供一种PON网络通信***，其包括前述的光网络单元和光通信装置。

根据本发明实施例所提供的方法及其装置，PON网络***下的ONU站间之间可通过指定的光波长配置以高速方式进行数据交换，而不需要占用ONU上行时隙；同时在OLT端ONU站间数据也不需要进过复杂的光-电-光转换，保证了数据交换的低时延性；本发明实施例可在支持PON网络之内的ONU站间通信的同时，也支持PON网络之间的ONU站间数据交换，尤其是跨全PON网络的广播通信；此外，光分配网络ODN可保持原来的无源特性，在远程节点处不需要设置复杂的电信号处理。

附图说明

通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的元件具有相同的标识，其中：

图例1是本发明所提供的一种典型的PON***中ONU站间通信应用场景；

图例2为本发明所提供的支持PON网络ONU站间通信的***结构实例；

图例3为本发明所提供的一种支持PON网络站间通信的ONU结构实例；

图例4为发明所提供的一种支持PON网络站间通信的ONU光波长配置实例；

图例5是本发明所提供的一种支持PON网络ONU站间通信的局端结构示意图例之一；

图例6为本发明所提供的支持同一PON网络ONU站间通信的***结构实例及波长配置；

图例7A-7C为本发明所提供的支持跨PON网络ONU站间通信的***结构实例及波长配置；

图例8为本发明所提供的支持PON网络站间通信的支持PON网络站间通信的波长配置；

图例9是本发明所提供的一种支持PON网络ONU站间通信的局端结构示意图例之二；

图例10为本发明所提供的同时支持同一PON网络ONU站间通信、跨PON网络ONU站间通信的***结构实例；

图例11为本发明所提供的同时支持同一PON网络ONU站间通信、跨PON网络ONU站间通信的频谱响应图例。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。需要说明的是，尽管本文中以特定顺序描述了本发明中有关方法的步骤，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果，相反，本文中所描述的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

图例2为本发明所提供的支持PON网络ONU站间通信的***结构实例，图例中包括三个不同PON网络***下的ONU站间通信，其中第一PON网络PON1包括：一个位于局端的OLT1、光分配网络ODN1，以及若干ONU单元ONU1-1......ONU1-n，第二PON网络PON2包括：一个位于局端的OLT2、光分配网络ODN2，以及若干ONU单元ONU2-1......ONU2-n，第三PON网络PON3包括：一个位于局端的OLT3、光分配网络ODN3，以及若干ONU单元ONU3-1......ONU3-n，图例中局端还包括3个WDM装置WDM1、WDM2、WDM3将前述PON1、PON2、PON3网络的上、下行PON数据与ONU站间通信数据进行波长分离，来自各PON网络的ONU站间通信数据通过由3个光学环形器以及3×3的阵列波导光栅构成的回路配置，可将来自一个PON网络的ONU站间通信数据输出至的另一个PON网络，或输出至同一PON网络。例如：图例中第一PON网络PON1中的ONU1-1发送的ONU站间通信λ1通过前述波长分离和回路配置被路由至第二PON网络PON2中的ONU2-1所接收，第三PON网络PON3中的ONU3-1发送的ONU站间通信λ2通过前述波长分离和回路配置被路由至第二PON网络PON2中的ONU2-n所接收，第三PON网络PON3中的ONU3-n发送的OND站间通信λ3通过前述波长分离和回路配置被路由至第一PON网络PON1中的ONU1-n所接收。

图例3是本发明所提供的一种支持跨PON网络ONU站间通信的***架构示意图，它包括一个常规ONU结构单元，波分复用装置WDM4，以及ONU站间通信装置，其中：

常规ONU结构单元具有上行光发送装置、下行光接收装置以生成上行PON数据λup发送给光线路终端OLT或接收来自OLT的下行PON数据λdn，波分复用装置WDM5用于将上行PON数据λup与下行PON数据λdn进行波长分离；

波分复用装置WDM4，用于将上、下行PON数据与ONU站间通信数据进行波长分离，其中上、下行PON数据是指前述发送给光线路终端OLT的数据λup和从OLT接收的数据λdn；

ONU站间通信装置，生成本站ONU的ONU站间通信光波波长并接收来自PON网络其它ONU的ONU站间数据，它包括：

站间ONU通信发射装置，用于生成本站ONU的ONU站间通信光波波长λ1；

光环形器件，被配置为将来自PON网络其它ONU的ONU站间通信数据λ1、λ2、或λ3与所述光发送装置所生成的ONU站间通信数据λ1进行分离；其中，上行方向，本站ONU站间通信光波波长λ1通过光环形器件第1端口输出至第2端口；下行方向，来自PON网络其它ONU的ONU站间通信数据λ1、λ2、或λ3通过光环形器件第2端口输出至第3端口。

站间ONU通信接收装置，用于接收来自PON网络其它ONU的ONU站间数据λ1、λ2、或λ3。

根据本发明所提供的实施例，如果仅仅需要配置实现一个PON网络内的ONU站间通信，各ONU的光发送装置可以被配置在不同的时间段发送ONU站间通信光波波长λ1，该站间通信波长基于局端的回路配置于该PON网络中进行广播。

根据本发明所提供的实施例，如果需要配置实现不同PON网络之间的ONU站间通信，建议不同PON网络ONU的光发送装置采用不同的波长配置，如果PON1网络中的ONU1-n需要接收来自其他PON网络ONU站间通信数据，根据波长配置，ONU站间通信装置还需要包括一个可调滤波器，用于选择接收来自其他PON网络ONU站通信数据波长，其中，其它PON网络ONU站通信数据波长λ2、或λ3与本站ONU的ONU站间通信数据波长λ1分别被配置在一个波长段的不同的波长位置。

图例4为发明所提供的一种支持PON网络站间通信的ONU光波长配置实例，图例中，PON网络波长配置与ONU站间通信波长分别被配置在不同的波长段，如此，波分复用装置WDM4可将上、下行PON数据与ONU站间通信数据进行波长分离，其中上、下行PON数据是指前述发送给光线路终端OLT的数据λup和从OLT接收的数据λdn，而波分复用装置WDM5用于将上行PON数据λup与下行PON数据λdn进行波长分离。

图例5是本发明所提供的一种支持PON网络ONU站间通信的局端结构示意图例之一，基于波长配置，图例中局端包括3个WDM装置WDM1、WDM2、WDM3将前述PON1、PON2、PON3网络的上、下行PON数据与ONU站间通信数据进行波长分离，来自PON1、PON2、PON3网络中ONU的常规ONU结构单元生成的上行PON数据λup分别发送给各自的光线路终端OLT1、OLT2、OLT3、而来自光线路终端OLT1、OLT2、OLT3的下行PON数据λdn通过WDM装置WDM1、WDM2、WDM3发送到PON1、PON2、PON3网络；同时，前述3个WDM装置WDM1、WDM2、WDM3分离出来的各PON网络的ONU站间通信数据通过由3个光学环形器以及3×3的阵列波导光栅构成的回路配置，可将来自一个PON网络的ONU站间通信数据输出至的另一个PON网络，或输出至同一PON网络，其中：

3个光学环形器，分别耦合于前述WDM装置WDM1、WDM2、WDM3和3×3的阵列波导光栅之间，将WDM1、WDM2、WDM3分离出的PON1、PON2、PON3网络的ONU站间通信数据通过端口2输入、端口3输出传输至N×N的阵列波导光栅的输入端口I1、I2、I3，并将来N×N的阵列波导光栅的端口O1、O2、O3输出的一个PON网络的ONU站间通信数据通过端口1输入、端口2输出至所述WDM1、WDM2、WDM3。

所述3×3的阵列波导光栅，根据循环传输特性将各个输入端口的若干PON网络的ONU站间通信数据光波传输到指定的端口输出，以下将结合图例6、7A、7B、7C对阵列波导光栅的循环传输特性配置进行详细说明。

图例6为本发明所提供的支持同一PON网络ONU站间通信的***结构实例及波长配置，可配置阵列波导光栅输入端口I1的一个PON1网络的ONU站间通信数据传输到指定的端口O1输出，如此实现PON1网络内的ONU站间以指定的波长λ1进行站间通信，ONU1-1于指定的时间段生成ONU站间通信光波波长λ1，该站间通信波长基于局端的回路配置于PON1网络中进行广播，被ONU1-n接收；同时，阵列波导光栅输入端口I3的一个PON3网络的ONU站间通信数据传输到指定的端口O3输出，如此实现PON3网络内的ONU站间以指定的波长λ1进行站间通信，ONU3-n于指定的时间段生成ONU站间通信光波波长λ1，该站间通信波长基于局端的回路配置于PON3网络中进行广播，被ONU3-1接收。

图例7A为本发明所提供的支持跨PON网络ONU站间通信的***结构实例及波长配置，可配置阵列波导光栅输入端口I 3的一个PON1网络的ONU站间通信数据λ3传输到指定的端口O2输出，通过与端口O2相连接的光学环形器端口1输入、端口2输出至PON2网络，以实现PON1网络到PON2网络之间的跨PON网络ONU站间通信。

图例7B为本发明所提供的支持跨PON网络ONU站间通信的***结构实例及波长配置，可配置阵列波导光栅输入端口I1的一个PON3网络的ONU站间通信数据λ2传输到指定的端口O2输出，通过与端口O2相连接的光学环形器端口1输入、端口2输出至PON2网络，以实现PON3网络到PON2网络之间的跨PON网络ONU站间通信。

图例7C为本发明所提供的支持跨PON网络ONU站间通信的***结构实例及波长配置，可配置阵列波导光栅输入端口I1的一个PON3网络的ONU站间通信数据λ3传输到指定的端口O3输出，通过与端口O3相连接的光学环形器端口1输入、端口2输出至PON1网络，以实现PON3网络到PON1网络之间的跨PON网络ONU站间通信。

图例8为本发明所提供的支持PON网络站间通信的支持PON网络站间通信的波长配置，图表中第一列表示PON网络的ONU站间通信发送波长，第一行表示PON网络的ONU站间通信接收波长，图表中的波长配置为PON网络之间或PON网络内ONU站间通信的波长配置，例如：PON1、PON2、PON3网络都可以使用波长λ1作为其PON网络内ONU之间的站间通信；PON1网络中的ONU可使用波长λ3发送站间数据到PON2网络中的ONU、使用波长λ2发送站间数据到PON3网络中的ONU；PON2网络中的ONU可使用波长λ2发送站间数据到PON1网络中的ONU、使用波长λ3发送站间数据到PON3网络中的ONU；PON3网络中的ONU可使用波长λ3发送站间数据到PON1网络中的ONU、使用波长λ2发送站间数据到PON2网络中的ONU。

图例9是本发明所提供的一种支持PON网络ONU站间通信的局端结构示意图例之二；基于波长配置，图例中局端包括3个WDM装置WDM1、WDM2、WDM3将前述PON1、PON2、PON3网络的上、下行PON数据与ONU站间通信数据进行波长分离，来自PON1、PON2、PON3网络中ONU的常规ONU结构单元生成的上行PON数据λup分别发送给各自的光线路终端OLT1、OLT2、OLT3、而来自光线路终端OLT1、OLT2、OLT3的下行PON数据λdn通过WDM装置WDM1、WDM2、WDM3发送到PON1、PON2、PON3网络；同时，前述3个WDM装置WDM1、WDM2、WDM3分离出来的各PON网络的ONU站间通信数据通过由3个光学环形器以及3×3的阵列波导光栅构成的回路配置，可将来自一个PON网络的ONU站间通信数据输出至的另一个PON网络，或输出至同一PON网络，其中：

3个光学环形器，分别耦合于前述WDM装置WDM1、WDM2、WDM3和3×3的阵列波导光栅之间，将WDM1、WDM2、WDM3分离出的PON1、PON2、PON3网络的ONU站间通信数据通过端口2输入、端口3输出传输至N×N的阵列波导光栅的输入端口I1、I2、I3，并将来N×N的阵列波导光栅的端口O1、O2、O3输出的一个PON网络的ONU站间通信数据通过端口1输入、端口2输出至所述WDM1、WDM2、WDM3。

所述3×3的阵列波导光栅，根据循环传输特性将各个输入端口的PON1、PON2、PON3网络的ONU站间通信数据光波传输到指定的端口输出，并通过前述光学环形器分别反馈至各自的PON网络，以实现各PON网络内ONU站间通信。

根据本发明实施例，为了实现可以由一个ONU向跨整个PON的所有ONU进行广播，这里引入了一个广播信道波长λ+来实现这个目的，通过设置若干奇偶交错复用器Interleaver，其耦合于前述若干WDM装置和光学环形器之间，用于将一个PON网络中的广播信道波长λ+和ONU站间通信的波长λ1、λ2、或λ3相分离，如此，一个PON网络中ONU生成的广播信道波长λ+将送往N×1功率组合装置后经FBG反射后通过其他奇偶交错复用器送往其他PON网络中的ONU。

N×1功率组合装置，与所述N个奇偶交错复用器相连接，将来自若干PON网络的广播信道波长的光信号组合在一起，输出到一个光纤布拉格光栅FBG；

FBG根据预定的反射波长对来自N×1功率组合装置的若干PON网络的广播信道波长的光信号进行切割，并把切割后的光信号反馈至N×1功率组合装置。

图例10为本发明所提供的同时支持同一PON网络ONU站间通信、跨PON网络ONU站间通信的***结构实例；以跨PON网络ONU站间通信说明，PON3网络中的一个ONU3-n以指定的广播信道波长λ+向整个跨PON的所有ONU进行广播，该广播信道波长λ+在PON3网络链路上设置的奇偶交错复用器被分离，输出到N×1功率组合装置，经FBG波长选择、反射后，再通过PON1、PON2网络链路上设置的奇偶交错复用器的复用，被传输至PON1、PON2中的所有ONU，如此可实现PON3网络中ONU同时向PON1、PON2中的ONU进行站间通信，而对于同一PON网络ONU站间通信，其方式方法可采用前述图例6中的波长配置方式，即通过可配置阵列波导光栅输入端口的一个PON网络的ONU站间通信数据传输到指定的端口输出，如此实现一个PON网络内的ONU站间以指定的波长进行与另外一个PON网络的ONU进行站间通信。

图例11为本发明所提供的同时支持PON网络之间ONU站间通信以及跨PON网络ONU站间通信的频谱响应图例。图例中奇偶交错复用器1、2、3的其中一个端口输出PON网络之间ONU站间通信的光波波长λ1、λ2、λ3，而奇偶交错复用器的另外一个端口输出指定的广播信道波长λ+的光信号，该广播信道波长光信号通过FBG预定的反射波长被切割，反馈到至N×1功率组合装置后进入其他PON网络，从而实现整个跨PON网络ONU站间通信。图例中，所述PON网络的广播信道波长λ+与ONU站间通信数据光波波长λ1、λ2、λ3分别被配置在一个波长段。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种在无源光网络(PON)***中支持光网络单元(ONU)站间通信的光网络单元，包括：

波分复用器，用于将上、下行PON数据与ONU站间通信数据进行波长分离，其中上、下行PON数据是指发送给光线路终端(OLT)的数据和从OLT接收的数据；

光发送装置，用于生成本站ONU的ONU站间通信光波波长；

光环形器件，被配置为将来自PON网络其它ONU的ONU站间通信数据与所述光发送装置所生成的ONU站间通信数据进行分离；

光接收装置，用于接收来自PON网络其它ONU的ONU站间数据。

2.如权利要求1所述的光网络单元，其特征在于进一步包括：

可调滤波器，用于选择接收来自其他ONU站间通信数据波长，其中，其它ONU与本站ONU的ONU站间通信数据分别被配置在一个波长段的不同的波长位置。

3.如权利要求1或2所述的光网络单元，其特征在于所述ONU上、下行PON数据与ONU站间通信数据分别被配置在不同的波长段。

4.一种光通信装置，其特征在于包括：

N个WDM装置，N个光学环形器，N×N的阵列波导光栅，其中所述N为大于1的整数，其中：

所述WDM装置，被配置用于将一个PON网络的上、下行PON数据与ONU站间通信数据进行波长分离；

所述光学环形器，耦合于WDM装置和N×N的阵列波导光栅之间，将WDM装置分离出的一个PON网络的ONU站间通信数据传输至所述N×N的阵列波导光栅的输入端口，并将N×N的阵列波导光栅的端口输出的一个PON网络的ONU站间通信数据输出至所述WDM装置。

所述N×N的阵列波导光栅，根据循环传输特性将各个输入端口的若干PON网络的ONU站间通信数据光波传输到指定的端口输出。

5.如权利要求4所述的光通信装置，其特征在于进一步包括：

N个交错复用器，分别耦合于WDM装置和光学环形器之间，用于将一个PON网络的广播信道波长和ONU站间通信数据的波长相分离；

N×1功率组合装置，与所述N个交错复用器相连接，将来自若干PON网络的广播信道波长的光信号组合在一起，输出到光纤布拉格光栅FBG；

光纤布拉格光栅FBG，根据预定的反射波长对来自N×1功率组合装置的若干PON网络的广播信道波长的光信号进行切割，并把切割后的光信号反馈至N×1功率组合装置。

6.如权利要求5所述的光通信装置，其特征在于所述所述ONU上、下行PON数据与ONU站间通信数据分别被配置在不同的波长段。

7.如权利要求6所述的光通信装置，其特征在于所述PON网络的广播信道波长与ONU站间通信数据分别被配置在一个波长段。

8.一种PON网络通信***，其特征在于，包括权利要求1至3任一项所述的光网络单元和权利要求4至7任一项所述的光通信装置。