专利名称：多路xdsl信号波分复用光纤接入方法
技术领域：
本发明涉及网络接入系统，特别涉及使用光波分复用技术来接入多路的XDSL信号的光纤接入系统的应用。
背景技术：
宽带接入系统应用由于视频业务等多种业务的需求，要求用户带宽达到几十兆以上；但是，随着接入距离的增加，XDSL接入数据速率将大大的减小，这远远不能满足用户的需要。同时，因为光纤有巨大的带宽传输能力，因此我们考虑用光纤来升级XDSL双绞线系统。
由于XDSL有较完善的接入控制协议(如ADSL、VDSL等协议)和大量的用户，因此在考虑长距离、高速率数据接入多用户方案时，其光纤方案最好能够完整地借用XDSL原有的协议；于是，我们找到一种方法，使用多载波把多路信号调制成不同信号频率的信号，达到单光纤传输多路XDSL信号的目的；同时，如果进一步采用多波长复用技术，即一根光纤传输多波长信号后，这更将大大的提高接入XDSL用户数量。
但是要解决多路载波信号的传输问题也是复杂的。
首先，需要解决载波同步解调问题。接收端解调每个载波频率的调制信号时都需要其相应频率的同步载波振荡信号，然而要同时同步地传输每个频率载波振荡信号电路是将比较复杂的，因此，需要寻找一种更好的同步载波振荡信号传输方法。
其次，多载波对多路信号调制接入时，需要在收发两端设定相同的参数或约定，如果没有专有的管理通道，其收发链路的连接也是一个难题。
发明内容
本发明使用波长和调制载波频率的二维参数作为用户接入分配的多址，每个用户分配一个地址，同时在下行光信号中传输单频率的模拟射频基准信号，来同步调制和解调远端用户的数据发送和接收；本发明使用特定信号传输通道传输带外的数据信息，更加有利于实现接入两端设备的控制链接和信息交互；本发明使用远端有源分配设备，实现多路XDSL信号的远端用户接入；本发明使用波分复用器和光无源分配器实现多路XDSL信号的远端用户接入；同一波长的用户接收下行广播的载波调制信号，上行发送采用分配的载波来调制XDSL信号，实现用户的多址。
如图1为多XDSL用户波分复用光纤接入系统应用连接图。
单元1、单元2、单元3等组成波分复用的多路XDSL光纤接入的中心设备端；单元1为接入系统单元，它把来自上行网络的用户数据转换为XDSL信号，它把来自光纤接入方向的XDSL信号转换为数据信号上行汇聚输出；单元2为多波长转换单元，它把多路的XDSL进行分组，每组以不同载波调制到同一波长，形成多波长光信号向光纤用户接入方向发送；同时，单元2接收来自接入方向的多波长信号，分离出多个单独的XDSL信号；单元3为分波器(合波器)单元，它把下行传输的多个不同波长的多路光信号合成1路含多个波长的光信号；同时，单元3把来自接入方向的单路含多个波长的光信号按波长分离为多个不同波长的光信号输出；单元4、单元5、单元6等组成波分复用光纤接入系统的光分配网络；单元4为分波器(合波器)单元，它的复合端通过光纤与中心端相连，它的分端口分别与光有源分配端、光无源分配器、光网络用户终端(ONU)等连接；单元5为光无源分配网，它由单个或多个光功率分配器组成，分支端与光网络用户单元通过光纤连接；单元6为光有源分配终端，它把多用户XDSL信号接入通过载波调制和波分复用，直接汇聚到单个或多个波长向中心端方向发送；单元6还把来自中心端方向的多XDSL信号分离为多输出接口的单XDSL信号直接用电缆与用户连接；单元9-1到单元9-p为普通的XDSL用户接入终端；单元8-1到单元8-L和单元7-1到单~7-2，它们均为XDSL光纤接入用户终端，它需要把接收的光信号转换为电信号或把发送的电信号转换为光信号发送，通过XDSL相应功能芯片的处理获得相应接入的数据业务信号；如图2为中心端设备单元.它使用多载波和多波长实现多路的XDSL分配和复接，实现多XDSL信号的光纤接入；其中，单元21为输入输出滤波单元，它把各路的XDSL全频带信号分离出下行频带和上行频带，以利于光纤的上下行传输时分别调制输入或解调输出；单元22为调制解调单元，所有的XDSL信号在该单元被调制成为射频载波信号，所有接收的载波信号被解调为XDSL信号；单元23为混合单元，它把相同波长通道的多个载波信号和其它相关的信号混合成1路电信号，输出多个波长通道的多路混合信号；单元24为光电转换单元，它把多路混合信号转换为多路光信号发送，把接收的多波长信号输出为多路混合信号；单元25为多XDSL接入控制单元，它负责产生管理多XDSL接入过程的管理和控制数据，把这些数据通过与XDSL载波频率不同的带外通道(特定信号传输通道)在远端和中心端之间传输；单元26为基准载波信号单元，它产生单频率载波基准信号，它把该信号分配成多路提供给每个波长通道，使每个波长通道都能向下发送基准信号；单元31为合波器/分波器单元，它把下行传输的多个不同波长的多路光信号(如λ1～λm)合成1路含多个波长的光信号，同时把来自接入方向的单路含多个波长的光信号(如λ’1～λ’m)按波长分离为多个不同波长的光信号输出；如图3为中心端设备单元.它使用多载波和多波长实现多路的XDSL分配和复接，实现多XDSL信号的光纤接入；其中，单元20-1到单元20-m为每个波长通道的接入转换单元，它分别实现同一波长的多XDSL的分配和复接，实现多XDSL载波调制和解调；单元25为多XDSL接入控制单元，它负责产生管理多XDSL接入过程的管理和控制数据，把这些数据通过与XDSL载波频率不同的带外通道(特定信号传输通道)在远端和中心端之间传输；单元26为基准载波信号单元，它产生单频率载波基准信号，它把该信号分配成多路提供给每个波长通道，使每个波长通道都能向下发送基准信号；单元31为合波器/分波器单元，它把下行传输的多个不同波长的多路光信号(如λ1～λm)合成1路含多个波长的光信号，同时把来自接入方向的单路含多个波长的光信号(如λ’1～λ’m)按波长分离为多个不同波长的光信号输出；如图4中心端设备的单波长通道的XDSL信号传输转换单元。它使用多载波实现多路的XDSL分配和复接，实现多XDSL信号的光纤接入；其中，单元201为输入输出滤波单元，它把各路的XDSL全频带信号分离出下行频带和上行频带，以利于光纤的上下行传输时分别调制输入或解调输出；单元202为调制解调单元，所有的XDSL信号在该单元被调制成为射频载波信号，所有接收的载波信号被解调为XDSL信号；单元203为混合单元，它把该波长通道的多个载波信号和其它相关的信号混合成1路电信号，输出该波长通道的单路混合信号；单元204为光电转换单元，它把1路混合信号转换为相应的单波长光信号发送，把接收的该通道波长信号输出为混合信号；单元251为多XDSL接入控制单元，它负责产生管理多XDSL接入过程的管理和控制数据，把这些数据通过与XDSL载波频率不同的带外通道(特定信号传输通道)在远端和中心端之间传输；单元261为基准载波信号单元，它把单频率的载波基准信号提供给本波长通道，使其向下发送基准信号；如图5为中心端设备的单波长通道的XDSL信号传输转换单元。单元2021为模拟调制单元，多个输入的模拟信号(XDSL1，XDSL2，…，XDSLn)将被调制成不同频率的载波信号输出给203电路单元；单元261为基准信号单元，它提供单频率的载波基准信号给混合电路使其向下行发送，同时，它还发信号给2023单元；单元2023为发送载波振荡频率(f11，f12，…，f1N)和接收载波振荡频率(f21，f22，…，f2N)产生单元，它接收载波基准信号并通过控制电路配合将产生多个载波调制的发送振荡频率提供给单元2021和单元2022；单元203为混合电路单元，它把从单元2021输出的所有不同频率的载波信号混合相加后输出复合的混合信号到单元2041；单元2041为光发射转换单元，它把输入的电信号转换为光信号输出；控制单元251发送信息交互数据到混合单元203；光接收单元2042接收光信号转换为电信号；单元2022为载波解调单元，它把接收信号解调为传输的多路信号(XDSL1，XDSL2，…，XDSLn)输出。
如图6上图为中心端设备包含载波调制等发送部分，下图为中心设备端的单波长通道发送电信号的占用频带分配图。单元2011-1到单元2011-n为滤波器单元，多路信号XDSL1，XDSL2，…，XDSLn分别进入多个滤波器单元2011-1~2011-n，各滤波器单元对信号进行滤波分别输出信号到调制器单元(2021-1，2021-2，…，2021-n)；多个输入的滤波后的模拟信号将被调制成不同频率的载波信号输出给2031电路单元；单元2023-1为发送载波产生单元，它通过控制电路配合将产生多个载波调制的振荡频率(f11，f12，…，f1n)提供给多个单元(2021-1，2021-2，…，2021-n；单元261为基准信号单元，它提供基准载波的单频信号给混合电路单元2031；单元2031为混合电路单元，它把从单元2021输出的所有不同频率的载波信号与基准载波信号和多XDSL接入控制单元6211产生的控制管理通道(特定信号传输通道)信号等混合相加，然后输出复合的混合多路载波信号；单元2041为光发射转换单元，它把混合信号转换为光信号发送。
图6下图为中心设备端发送电信号的占用频带分配图；各输入信号的载波调制信号分别占用不同的频带，从频带的高端向下排列，基准的单频载波信号低于所有的信号载波频段；(特定信号传输通道)控制管理数据占用最低的频率带。
如图7上图为远端有源分配设备载波调制及发送部分，下图为远端有源分配设备单波长通道发送电信号的占用频带分配图.单元6011-1到单元6011-n为滤波器单元，多路信号XDSL1，XDSL2，…，XDSLn分别进入多个滤波器单元6011-1~6011-n，各滤波器单元对信号进行滤波分别输出信号到调制器单元(6021-1，6021-2，…，6021-n)；多个输入的滤波后的模拟信号将被调制成不同频率的载波信号输出给6031电路单元；单元6023-1为发送载波产生单元，它通过控制电路配合将产生多个载波调制的振荡频率(f11，f12，…，f1n)提供给多个单元(6021-1，6021-2，…，6021-n；单元6031为混合电路单元，它把从单元6021输出的所有不同频率的载波信号与多XDSL接入控制单元6211产生的控制管理通道(特定信号传输通道)信号等混合相加，然后输出复合的混合多路载波信号；单元6041为光发射转换单元，它把混合信号转换为光信号发送。
如图7下图为远端有源分配设备单波长通道发送电信号的占用频带分配图；各输入信号的载波调制信号分别占用不同的频带，从频带的高端向下排列；(特定信号传输通道)控制管理数据占用最低的频率带。
如图8为光无源网络远端用户接入连接图和载波电频谱分配示意图。
单元41为合波器/分波器单元，它至少有1路的分波长端口与光无源分配单元51连接；单元51为光功率分配单元，它由1个或多个光分配器件组成；单元8-1到单元8-L均为光网络用户接入单元(ONU)，它接收单一波长的多载波信号，只提取控制信号fT、基准信号f0和其对应的某个载波调制信号；单元8-1把上行数据放入相应的载波信号f1中，把非XDSL的接入管理的数据信号放入控制信号通道(特定信号传输通道)fT中，混合形成光信号向上发送；每个光用户单元发送不同的载波信号(f1，f2，…，fL)，经过光分配单元51汇聚成同时具有多载波的光信号；上行fT为共享频带，每个光网络用户单元(ONU)将分时占用。
具体实施例方式(1)中心端设备实施方式把多路XDSL信号分成多组，每组使用1个波长通道；每个波长通道中，在发送端，把1个以上的多路输入信号分别调制为不同频率的射频载波信号；光发送信号中包含有基准信号，该基准信号用于在远端设备光接收端产生多个载波振荡信号，使用多个载波振荡信号对传输的信号调制的多载波进行同步解调；光发送端，把含有所有不同频率多路载波调制信号和含有基准信号的混合的叠加信号转换为光信号输出；基准信号和信息交互数据传输频率占用了传输频带的低频端，多载波调制的载波传输频率占用了传输频带的高端。
每个波长通道光接收端接收射频混合光信号，转换为混合电信号；光接收端根据混合电信号，使用射频解调电路，输出远端调制前的多路信号；中心端和远端之间的光信号中，存在不含多路传输信号的信息交互数据通道(特定信号传输通道)，中心端设备可向远端设备发送信息。
使用合波器/分波器把多个波长通道复合成一个光纤传输通道传输。
(2)光有源分配设备实施方式对多波长有源分配设备使用合波器/分波器分离出各自波长信号，对各个波长通道分别进行电路处理；光有源分配设备单波长通道，在光发送端，根据远端接收的包含载波频率同步恢复信息的信号产生多个不同的射频频率信号；利用这些射频频率信号，把1个以上的多路输入信号分别调制为不同频率的射频载波信号；在光发送端，把含有所有不同频率载波信号叠加的混合信号进行光电转换，输出射频频率的光传输信号；光有源分配设备单波长通道，在光接收端，接收来自中心端的光信号，经光电转换为混合电信号；远端的光接收端提取混合电信号中的基准信号；在光接收端，根据接收包含的基准信号，产生本地解调需要的多路同步载波振荡信号，然后分别对传输的调制载波进行解调，输出相应射频调制前的传输信号；远端有源分配设备和中心端设备之间的光信号中，存在不含多路传输信号的信息交互数据通道(特定信号传输通道)，远端有源分配设备可向中心设备发送信息。
(3)光网络用户单元(ONU/ONT)实施方式使用非XDSL的传输通道(特定信号传输通道)作为中心端与用户的信息交互控制通道，传递和协商相应的通道控制参数；在光发送端，根据远端接收的基准载波信号和接入用户单元的参数，生成调制载波的震荡频率信号；利用该震荡频率信号，把用户的XDSL信号调制为射频载波信号；在光发送端，把调制的射频载波信号和控制通道信号叠加后的混合信号进行光电转换，输出射频频率的光传输信号；在光接收端，接收来自中心端的光信号，经光电转换为混合电信号；根据接收的基准载波信号和接入用户单元的参数，生成本地解调需要的同步载波振荡信号，然后对传输的调制载波进行解调，输出相应射频调制前的XDSL传输信号；把XDSL信号的上下频带汇接成单一的XDSL复合信号，使用过去XDSL终端的用户处理过程，获得用户最终的接入业务数据。
权利要求
1.波分复用光纤接入系统中，多XDSL用户接入的光纤接入方法，具体方法为(1)使用波长和调制载波频率的二维参数作为用户接入分配的多址，每个用户分配一个地址首先，在1个单波长中，1个XDSL信号被唯一的射频频率信号调制为载波调制信号，单波长上承载多个不同频率的载波，所有载波信号被转换为光信号传输；其次，使用多个不同的波长作为另一个维度来成倍的增加XDSL的用户数量；(2)下行光信号传输中至少有1路单频率的模拟射频信号，把它作为接入远端的基准信号，用于同步远端的发送载波调制频率，用于远端接收信号的同步载波解调；该基准信号为XDSL以外的信号，其频率也不与XDSL载波频率重叠。
2.权力要求1中，可以更具体的描述为(1)中心端向远端发送XDSL信号时，每个波长传输至少1个XDSL信号(a)使用不同射频载波一一对应地对XDSL进行调制，形成的多个不同频率的载波信号；包含有上述多个不同载波的混合信号进行电光转换，输出光调制信号；(b)上述多个调制了XDSL信号的不同波长的光信号经过波分复用器复合，复合输出向远端发送的光信号；(c)上述发送的复合光信号中，至少包含一个基准的载波信号被调制到一路或多路光波长信号中，作为远端接收的基准信号；(2)远端向中心端发送XDSL信号时，XDSL用射频载波信号调制，调制信号转换为光信号向中心端发送。
3.权力要求2中，进一步包含每个使用不同射频载波对XDSL进行一一对应调制时，中心端向远端传输的方向，只使用XDSL中的下行频带的信号进行调制；远端向中心端的方向，只使用XDSL中的上行频带的信号进行调制。
4.权力要求2中，进一步地包括在至少一个波长中或所有波长中，存在特定信号传输通道；特定信号通道占用与XDSL载波频率不同的频带，特定信号与包含XDSL载波信号的多种信号一起混合，混合信号被电光转换为某波长的光信号。
5.权力要求4中，特定信号传输通道传输的信号可具体为数字信号，或者是为已被数字信号调制的载波信号；特定信号传输通道可使用来进行传输接入控制管理信号、物理层连接信息等XDSL以外的信号传输。
6.权力要求4中，特定信号传输通道分配可具体为每个波长通道分配1个非XDSL数据的特定信号传输通道；下行广播给同波长所有用户(TDM)，上行特定信号传输通道采用同波长用户分时传输(TDMA)。
7.权力要求2中，远端XDSL用户向中心端发送信号时更具体方法为存在至少1个远端有源分配设备端；有源分配设备端向多个接入用户直接用XDSL信号线连接；有源分配端通过光纤向中心端连接。
8.权力要求2中，远端XDSL用户向中心端发送信号时更具体方法为存在至少1个远端无源光分配器；无源光分配器的分端口直接向不同接入用户光连接，接入用户终端自己分离出XDSL信号接口；无源光分配器总端口通过光纤向中心端方向连接。
9.权力要求7、权力要求8中，更具体的还存在波分复用器，波分复用器的复合端与中心端方向的光纤连接；波分复用器的分复用端口与无源分配器、或有源远端设备、或用户终端连接。
10.一种波分复用XDSL接入系统，其中心端设备具体包含有(1)波分复用器件，用于不同的光波长复合发送和不同的光波长分别接收；(2)载波调制和载波解调电路单元，用于把XDSL信号调制成载波调制信号；(3)光电转换单元，用于把接收的光信号转换为电信号，把发送的电信号转换为光信号；(4)电路基准信号单元，用于形成基准的载波信号，作为各路XDSL载波接收的基准信号，该单元输出的基准载波信号将向远端发送；(5)混合电路单元，用于把至少1路的XDSL发送载波信号混合成复合信号(可包含基准载波信号)；用于把接收的复合信号分解成XDSL的单路信号；(6)滤波器单元，用于把XDSL信号中分离出向远端发送的下行频带信号，同时把从远端接收的上行频带信号转换为全频带的XDSL信号。
11.一种波分复用XDSL接入系统，其中心端设备具体包含有(1)波分复用器件，用于不同的光波长复合发送和不同的光波长分别接收；(2)至少1个单波长通道单元，每个单波长通道单元包括(a)载波调制和载波解调电路单元，用于把XDSL信号调制成载波调制信号；(b)光电转换单元，用于把接收的光信号转换为电信号，把发送的电信号转换为光信号；(c)混合电路单元，用于把至少1路的XDSL发送载波信号混合成复合信号(还可包含其它传输信号)；用于把接收的复合信号分解成XDSL的单路信号等；(d)滤波器单元，用于把XDSL信号中分离出向远端发送的下行频带信号，同时把从远端接收的上行频带信号转换为全频带的XDSL信号；(3)电路基准信号单元，用于形成基准的单频率载波信号，作为各路XDSL载波接收时的基准信号，该单元输出的基准单频率载波信号可送入上述单波长通道单元的混合电路单元向远端发送。
12.权力要求10或权力要求11，其中心端设备还进一步包含有特定信号发送接收单元，该单元用于发送或接收光纤接入控制管理信号、物理层连接信息等XDSL以外的信号，可通过该单元接口实现中心端与远端的信息交互。
13.一种波分复用XDSL接入系统，其远端有源分配设备具体包含有(1)基准单频率载波信号接收电路单元，用于接收中心端发送的基准单频率载波信号；(2)载波调制和载波解调电路单元，用于把发送的XDSL信号调制成载波调制信号；用于把接收的载波调制信号解调为XDSL信号；(3)光电转换单元，用于把接收的光信号转换为电信号，把发送的电信号转换为光信号；(4)混合电路单元，用于把至少1路的XDSL发送载波信号混合成复合信号(可包含基准载波信号)；用于把接收的复合信号分解成XDSL的单路信号；(5)XDSL多接口单元，存在多个的双绞线XDSL用户连接端口。
14.权力要求13，其设备还可进一步包含存在多个对外上行光接口，该上行光接口对外与中心端设备侧方向的光纤连接，该上行光接口在设备内部分别与多个内部单波长通道的一个通道单元连接，波长通道单元可独立或协同工作，使每个波长通道单元均可接入至少1个XDSL用户。
15.权力要求13，其设备还可进一步包含存在至少1个对外下行光接口，该下行光接口对外与用户侧方向的光纤连接。
16.权力要求13，其设备还可进一步包含设备存在一个复合波长接口，该复合波长接口可传输至少2个波长的多波长混合光信号；设备内部存在波分复用器件，其器件的复合端口对应设备的复合波长接口，该器件用于把复合波长通道分成多个单波长通道，每个单波长通道的单元均可接入至少1个XDSL用户。
17.权力要求13，其设备还可进一步包含特定信号传输通道的收发单元，该收发单元一方面从来自中心端的包含有特定信号传输通道的波长的信号中分离出特定信号传输通道的信号，另一方面，把需要特定信号通道传输的信号加入到发送波长中，其特定信号传输通道传输的信号可以是中心端与有源分配设备端的接入控制信号，也可以是非XDSL的其它信号。
18.一种波分复用XDSL接入系统，其光纤接入用户端(ONU/ONT)具体包含有(1)基准单频率载波信号接收电路单元，用于接收中心端发送的基准单频率载波信号，且该基准信号不为XDSL本身固有的带内信号；(2)载波调制和载波解调电路单元，用于把XDSL发送信号调制成载波调制信号；该单元通过接收的载波基准信号把接收的载波调制信号解调为1路XDSL信号；(3)滤波单元，把来自光路接收的XDSL下行频带复合成XDSL全频段信号；把XDSL全频带信号中分离出上行频带用于向中心端发送信号；(4)光电转换单元，用于把接收的光信号转换为电信号，把发送的电信号转换为光信号；(5)XDSL接入处理单元，把接收的XDSL信号转换为相应的用户业务信号(如以太网数据或语音数据等)，把用户业务信号转换为XDSL信号。
全文摘要
本发明涉及网络接入系统，特别涉及光波分复用技术的多路的XDSL信号的光纤接入系统的应用。宽带接入系统应用，对接入带宽的要求越来越高。使用本发明既可以解决远距离高带宽接入，同时利用了原来的XDSL技术，保证有效的利用XDSL较完善的接入控制协议和大量的用户。具体方法为首先，使用不同波长和不同调制载波频率的二维参数作为用户接入分配的多址，每个用户分配一个地址；其次，在下行光信号中传输单频率的模拟射频基准信号，来同步调制和解调远端用户的数据发送和接收；同时，还使用非XDSL载波的带外的频率通道来传输接入设备与中心端设备的控制链接和信息交互数据。
文档编号H04J14/02GK1874197SQ200610081648
公开日2006年12月6日 申请日期2006年5月8日 优先权日2006年5月8日
发明者沈红 申请人:沈红