专利名称：在无源光网络中传输数据的方法、系统以及光网络单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种在无源光网络中传输数据的方法、系统 以及光网络单元。
背景技术：
在各种宽带接入技术中，无源光网络(Passive Optical Network, PON)技术是目 前应用最广泛的光纤到户(Fiber To The Home, FTTH)技术之一。传统的PON系统主要包 括光线路终端(Optical Line iTerminaLOLT)、光网络单元(Optical Network Unit，0NU) 和光分配网(Optical Distribution Network，0DN)等部分，其中，光分配网包括主干光纤、 无源光分路器和分支光纤。OLT和无源光分路器之间通过主干光纤连接，光分路器实现点对 多点的光功率分配，并通过多个分支光纤连接到多个0NU。其中，从OLT到ONU的方向称为 下行方向，从ONU到OLT的方向称为上行方向。PON系统的上行方向通常采用时分多址(Time Division Multiple Address, TDMA)复用方式，各ONU在OLT指定的时隙发送上行数据报文；而下行方向OLT采用时分复 用(Time Division Multiplexing, TDM)广播方式向各ONU发送下行数据报文，承载有所 有ONU的下行数据报文的光信号在ODN的光分路器处被分成若干份，经各分支光纤到达各
ONU。在传统的PON中，可以实现ONU和OLT之间的通信，如果PON中有两个ONU要相互 通信，信息就只有从一个OUN通过上行链路先传到0LT，然后在OLT处经过电缓存，调度，再 调制之后通过下行链路广播到目的ONU处。这样既产生了通信时延，又增加了系统的开销。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种在无源光网络中传输数据的方法、系统，以及光 网络单元，解决了现有技术中不同光网络单元之间通信时需要经过OLT中转而导致的通信 时延问题，实现了不同光网络单元之间的直接通信，减少了无源光网络系统的时延，节省 了系统的开销。本发明的实施例提供一种在光正交频分多址接入的无源光网络中传输数据的方 法和系统。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案一种在无源光网络中传输数据的方法，所述方法包括向光线路终端发送请求消息，请求所述光线路终端分配子载波；接收所述光线路终端根据所述请求消息分配的子载波；确定所述每个子载波在光网络单元发送端的映射端口 ；在所述映射端口将用户数据发送到目的终端。一种在无源光网络中传输数据的方法，所述方法包括接收光线路终端分配的子载波，所述子载波由所述光线路终端根据光网络单元发送端发送的请求消息所分配；确定所述每个子载波在光网络单元接收端的映射端口 ；在所述映射端口接收用户数据。一种无源光网络系统，所述系统包括第一光网络单元和第二光网络单元；所述第一光网络单元，用于向光线路终端发送请求消息；接收所述光线路终端根 据请求消息分配的子载波；确定所述每个子载波在光网络单元发送端的映射端口 ；在所述 第一映射端口将用户数据发送到第二光网络单元；所述第二光网络单元，用于接收光线路终端分配的子载波，该子载波由所述光线 路终端根据光网络单元发送端发送的请求消息分配；确定所述每个子载波在接收端的映射 端口 ；在所述第二映射端口接收用户数据。一种光网络单元，所述光网络单元包括第一发送模块，用于向光线路终端发送请求消息；接收模块，用于接收所述光线路终端根据请求消息分配的子载波；映射模块，用于确定所述每个子载波在光网络单元发送端的映射端口 ；第二发送模块，用于在所述第一映射端口将用户数据发送到第二光网络单元。本发明实施例提供的一种在无源光网络中传输数据的方法、系统，以及光网络单 元，通过向光线路终端发送请求消息，请求所述光线路终端分配子载波；接收所述光线路终 端根据所述请求消息分配的子载波；确定所述每个子载波在光网络单元发送端的映射端 口 ；在所述映射端口将用户数据发送到目的终端，解决了现有技术中光网络单元ONU与ONU 之间通信时需要经过OLT中转而导致的通信时延问题，实现了 ONU与ONU之间的直接通信， 减少了无源光网络系统的时延，节省了系统的开销。
图1为本发明实施例提供的一种在无源光网络中传输数据的方法流程图；图2为本发明实施例提供的另一种在无源光网络中传输数据的方法流程图；图3为本发明实施例提供的无源光网络系统结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种光网络单元的结构示意图；图5为本发明实施例提供的一种光网络单元的硬件电路示意图。
具体实施例方式为了降低通信时延、节省系统开销，本发明实施例提供一种在光正交频分多址接 入的无源光网络中传输数据的方法。实施例1在光正交频分多址接入的无源光网络中传输数据的方法分为光网络单元ONU发 送端传输数据的方法和ONU接收端传输数据的方法，下面分别进行介绍所述ONU包括该ONU发送端和该ONU接收端，其中步骤102至步骤104都是该ONU 发送端执行的动作。如图1所示，一种在无源光网络中传输数据的方法，包括101、光网络单元向光线路终端OLT发送请求消息，请求光线路终端为其分配子载波；下面以第一光网络单元ONUl发送用户数据给第二光网络单元0NU2的应用场景下 描述该传输数据的方法。所述ONUl包括ONUl发送端和ONUl接收端。步骤101-104都是在ONUl发送端 执行各项动作的。具体为当ONUl发送端有用户数据需要发送时，向OLT发送请求信息，请求光线路 终端为其分配子载波。ONUl发送端可以向OLT发送用户数据，也可以向其他ONU发送用户数据；所述子载波包括光虚拟专用网子载波和非光虚拟专用网子载波。所述光虚拟专 用子载波用于承载光虚拟专用网数据，所述非光虚拟专用子载波用于承载非光虚拟专用网 数据。所述用户数据包括光虚拟专用网数据和/或非光虚拟专用网数据。其中所述 光虚拟专用网数据一般为需要保密的用户数据，这种数据承载在专有的光虚拟专用网子载 波。所述非光虚拟专用网数据一般为不需要保密的用户数据，或者保密性要求不高的用户 数据，例如可以是在无源光网络中传输的公用信息，该用户数据承载在公共的非光虚拟专 用子载波。102、所述ONUl接收所述OLT根据请求消息分配的子载波；OLT根据ONUl发送的请求消息，可以为ONUl分配光虚拟专用网子载波或非光虚拟 专用网子载波带；具体分配过程如下OLT为ONUl动态分配子载波，例如在时隙1，OLT为ONUl发送端和0NU2接收端分 配光虚拟专用网子载波；当0NU2接收端可以有多个时，OLT在时隙1可以为ONU发送端以 及至少一个对端的ONU接收端分配多个光虚拟专用网子载波。其中至少两个相邻的光虚拟专用网子载波形成光虚拟专用子载波带；至少两个相 邻的非光虚拟专用网子载波形成非光虚拟专用网子载波带。在相邻的光虚拟专用网子载波带之间，或光虚拟专用网子载波带与非光虚拟专用 网子载波带之间，或非光虚拟专用网子载波带之间插入保护频带。103、ONUl确定所述每个子载波在光网络单元发送端的映射端口 ；在该ONUl发送端设置有快速傅里叶变换芯片，0NU2接收端设置有快速傅里叶反 变换芯片；快速傅里叶反变换芯片和快速傅里叶变换芯片的每个端口对应一个子载波；具 体确定端口的过程可以参照如下若所述子载波为光虚拟专用子载波时，ONUl发送端将光 虚拟专用网子载波映射到快速傅里叶变换芯片的端口，通过此端口发送用户数据给对端 0NU2 ；对端0NU2的接收端将该光虚拟专用网子载波映射到快速傅里叶反变换芯片的端 口，通过此接口接收用户数据。104、ONUl在所述映射端口将用户数据发送到目的终端。ONUl发送端通过快速傅里叶变换芯片的映射端口将光虚拟专用网数据承载到光 虚拟专用网子载波上，发送到对端0NU2的接收端；所述目的终端可以是光网络单元也可以是光线路终端。如图2所示，一种在无源光网络中传输数据的方法，包括201、光网络单元接收光线路终端分配的子载波，该子载波由光线路终端根据发送端设备发送的请求消息分配；当光网络单元ONUl需要发送用户数据给对端0NU2，则实际为ONUl的发送端发送 用户数据给0NU2，0NU2的接收端接收所述用户数据。步骤201-203为0NU2接收端执行的 动作。OLT根据ONUl发送端发送的请求消息，为ONUl发送端和0NU2接收端分配同一个 子载波，即ONUl和0NU2都能接收到同一个子载波。202、确定所述每个子载波在光网络单元接收端的映射端口 ；在0NU2接收端设置有快速傅里叶反变换芯片；快速傅里叶反变换芯片的每个端 口对应一个子载波；0NU2将子载波映射到快速傅里叶反变换芯片的端口。203、光网络单元在映射端口接收用户数据。0NU2接收端通过快速傅里叶反变换芯片的映射端口接收所述子载波承载的用户 数据。发送端可以是光网络单元，接收端可以是光网络单元，也可以是光线路终端，当接 收端是OLT时可以参照上述ONU的执行流程。上述都是以ONUl与0NU2之间传递的是光虚拟专用网数据为例进行描述的，ONUl 与0NU2之间还可以传送非光虚拟专用网数据。ONUl与0NU2之间传送非光虚拟专用网数据 的过程与传送光虚拟专用网数据的过程基本相同，此处不再赘述。不同点在于非光虚拟专 用网子载波是公用的。ONU之间、ONU与OLT之间传送非光虚拟专用网数据都使用公用的非 光虚拟专用网子载波。在实际操作中，ONUl不但与0NU2进行通信还与其他ONU通信。此时，OLT为ONUl 分配至少两个相邻的光虚拟专用网子载波，形成光虚拟专用网子载波带；或者分配至少 两个相邻的非光虚拟专用子载波，形成非光虚拟专用子载波带。同理，OLT为0NU2也分配 有光虚拟专用网子载波带，和/或非光虚拟专用子载波带。可以通过滤波器组(下面的实施例将会详细描述)能有效的将各个光虚拟专用网 子载波带或者非光虚拟专用子载波带在频域上分离开。在相邻两个光虚拟专用网子载波带之间，或者非光虚拟专用网子载波带之间插入 保护频带，其中保护频带在快速傅里叶反变换芯片上的映射端口全部输入“0”。插入保护频 带可以防止不同子载波带之间的相互干扰。本发明实施例提供的一种无源光网路系统中数据传输的方法，通过光网络单元接 收到光线路终端为其分配的子载波，就可以将光虚拟专用网数据或非光虚拟专用网数据承 载到所述子载波；光虚拟专用网数据承载在光虚拟专用子载波通过对应的端口发送给对端 ONU或者0LT，或非光虚拟专用网数据承载在非光虚拟专用子载波通过对应的端口发送给 对端ONU或者OLT ；实现了光网络单元之间的数据通信。尤其在光网络单元之间传输光虚 拟专用网数据或非光虚拟专用网数据时，不需要光线路终端进行中转，降低了通信时延、节 省了系统开销。实施例2在无源光网络中传输数据的方法，还可实现光网络单元与光线路终端之间的通 信。光网络单元与光线路终端之间的通信与光网络单元之间(实施例1)的通信原理一样， 不再赘述。
实施例3在无源光网络中传输数据的方法，还可实现在同一个时隙，第一光网络单元ONUl 既与光线路终端OLT通信，又与第二光网络单元0NU2通信。该实施例的通信过程与实施例 1的通信过程相同部分包括发送端向光线路终端发送请求消息；发送端和接收端接收光线路终端分配的子载 波；发送端和接收端确定每个子载波在发送端和接收端的映射端口 ；接收端在映射端口接 收用户数据。不同部分包括发送端在所述映射端口将用户数据发送到目的终端。相同部分不再赘述，下面详细介绍不同部分发送端在所述映射端口将用户数据发送到目的终端，该目的终端同时包括0LT 禾口 0NU2。在所述映射端口，ONUl将用户数据发送到光纤链路，生成上行数据；将所述上行数据分为两路一路目的地是0LT，称为第一分路数据，一路目的地是 0NU2，称为第二分路数据。在该实施例ONUl与OLT通信使用的子载波，与ONUl与0NU2通信使用的子载波相 同，即该子载波被复用。但是ONUl与OLT通信使用的光纤链路，和ONUl与0NU2通信使用 的光纤链路不同。通过本发明提供的实施例，不仅可以实现无源光网络中，光网络单元之间的直接 通信，还可以通过所述子载波实现光网络单元与OLT之间的通信，降低了该系统的通信时 延、节省了系统开销。实施例4在无源光网络中传输数据的方法，还可实现在同一个时隙，ONUl既与OLT通信，又 与0NU2通信，同时OLT又与0NU2通信。具体描述方法请结合图3的光网络系统结构示意 图进行描述和说明。图3中，一种无源光网络PON系统包括至少一个第一光网络单元0NU1，所述ONUl 包括发送端Tx和接收端Rx，该ONUl作为用户数据的发送设备；以及包括至少一个第二光 网络单元0NU2，所述0NU2作为用户数据的接收设备。所述0NU1，用于向光线路终端OLT发送请求消息；接收所述光线路终端根据请求 消息分配的子载波；确定所述每个子载波在光网络单元发送端的映射端口 ；在所述映射端 口将用户数据发送到第二光网络单元；所述0NU2，用于接收光线路终端分配的子载波，该子载波由所述光线路终端根据 光网络单元发送端发送的请求消息分配；确定所述每个子载波在接收端的映射端口 ；在所 述第二映射端口接收用户数据。当ONUl与0NU2之间通信的同时，ONUl还与其它ONU以及OLT进行通信，甚至在 同一个时隙，OLT还与0NU2进行通信，这种应用场景下，所述系统还包括所述ONUl与0NU2之间通过光分配网ODN连接，所述ODN包括至少一个光分路器 和至少一个耦合器；所述分路器，用于ONUl将用户数据分别发送给OLT和0NU2时，将ONUl的用户数据分成两个分路，第一分路数据的目的终端为0LT，第二分路数据的目的终端为0NU2。(若 分路器有N个，则N的取值为16、32、64等)。同一时隙里，当OLT也同时发送数据给0NU2时，该分路器上设有一个输入端两个 输出端；所述输入端连接有上行光纤链路，一个输出端连接有上行光纤链路，另一个输出端 连接有耦合器；该耦合器设置有输入端和输出端；耦合器的输入端设置有光线路终端端口 和光网络单元端口 ；光线路终端端口用于接收光线路终端发送的下行数据；光网络单元端 口用于接收第一光网络单元发送的数据；耦合器的输出端与至少一个滤波器连接(滤波器 的数目一般设置为16、32、64)。在这种应用场景中，还可以包括至少一个滤波器，所述滤波器为带通滤波器，每个 滤波器有不同的通带，分别对应不同的子载波带(例如一个子载波带为VPN子载波带，其它 子载波带为非VPN子载波带)；滤波器可以根据OLT的划分将所述合成数据在频域上划分 开，即分为不同的子载波带，使得OLT发送的用户数据经过子载波带发送给OLT下的所有 0NU，接收到用户数据的ONU比对数据包中的标签号，若一致则接收该数据包；而ONUl发送 的用户数据直接发送给0NU2。所述用户数据包括光虚拟专用网数据VPN数据和非VPN数据，若OLT发送给0NU2 的数据为VPN数据，则滤波器1对应的子载波带为VPN子载波带，则此时合成数据在此频域 上可以被划分开，即通过不同的子载波带承载不同的用户数据。若OLT发送的数据经过VPN 子载波带发送VPN数据给OLT下的所有ONU (将传递VPN数据的ONU划分成一个VPN网，该 VPN网内的ONU之间不需要进行保密)，接收到信号的ONU比对接收到的数据包中的标签 号，判断是否接收该数据包。在实际应用中ONU会有多个，例如图3中所示，滤波器也会有多个的情况，但是具 体的执行原理是相同的，这里就不再一一推导。本发明实施例提供了一种无源光网络系统，通过所述系统包括至少两个0NU，通过 光线路终端OLT分配的子载波，实现了 ONU与ONU之间的直接通信，降低了无源光网络系统 的通信时延，节省了系统开销。实施例5本发明实施例还提供了一种光网络单元，在无源光网络中传输数据的系统，如图4 所示，光网络单元包括第一发送模块，用于向光线路终端发送请求消息；接收模块，用于接收光线路终端根据请求消息分配的子载波；映射模块，用于确定每个子载波在发送端的映射端口 ；第二发送模块，用于在所述映射端口将用户数据直接发送到目的终端。其中，所述 目的终端包括0LT和/或对端ONU ；所述用户数据包括光虚拟专用网数据，和/或非光虚 拟专用网数据。所述子载波包括光虚拟专用网子载波，用于承载所述光虚拟专用网数据； 和/或非光虚拟专用网子载波，用于承载非光虚拟专用网数据。进一步而言所述光网络单元包括发送端Tx和接收端Rx，其中，上述各功能单元是 在该光网络单元的发送端执行。所述光网络单元的发送端在硬件电路上的结构图请参见图5。如图5所示，所述光 网络单元的发送端在硬件电路上包括串并转换(S/P)电路，电调制电路，快速傅里叶反变换(IFFT)芯片，并串转换(P/S)电路，数模转换(D/A)电路，调制器，激光源。以上电路可以作在一个电路板上，该电路板还包括CPU，该CPU包括程序存储器； 本发明所述的方法存储在所述程序存储器，CPU控制各个电路进行有序的工作。所述串并转换电路，用于将第一光网络单元接收的串行用户数据转换成并行的N 路用户数据；所述电调制电路，用于通过电调制电路进行电域的调制，如采用正交振幅调制 QAM,正交相移键控QPSK，双相移相键控BPSK等调制方式；光网络单元的软件部分实现请求OLT分配的子载波带(具体分配过程参见发送 端部分的在无源光网络中传输数据的方法)，接收OLT分配的子载波带；将子载波带映射到 快速傅里叶反变换IFFT芯片的端口，其中所述子载波被划分为第一光虚拟专用网子载波 带vpm#和第二光虚拟专用网子载波带VPN2#，以及非光虚拟专用网子载波带vpm#和非光 虚拟专用网子载波带VPN2#，所述相邻的VPN1#与非VPm#之间可以插入保护带，所述光虚 拟专用子载波，用于承载光虚拟专用子载波数据；所述非光虚拟专用子载波，用于承载非光 虚拟专用子载波数据。调制后的多路信号按照OLT分配的子载波带，通过IFFT实现正交频分多址接 入 OFDM 调制；正交频分多址接入(OFDMA，Orthogonal Frequency Division Multiple Access)技术主要思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低 速子数据流(由串并转换(S/P)电路实现)，分别调制到在每个子信道上进行传输(IFFT实 现)。OFDM调制后的多路信号通过一个并串转换电路转换成串行信号，串行信号再进行 数模转换，变成模拟信号；光源为调制器提供光基带信号，调制器将所述模拟信号调制到所 述光基带信号，输出光域的OFDM信号。OFDM光信号注入光纤传送到接收端。本发明实施例提供的一种光网络单元，通过接收到光线路终端为其分配的子载 波，就可以将光虚拟专用网数据和/或非光虚拟专用网数据承载到所述子载波；光虚拟专 用网数据和/或非光虚拟专用网数据通过所述子载波直接传输到光线路终端或光网络单 元；实现光网络单元与光线路终端间，不同光网络单元间的光虚拟专用网数据或非光虚拟 专用网数据通信。尤其在光网络单元之间传输光虚拟专用网数据或非光虚拟专用网数据 时，不需要光线路终端进行中转，降低了通信时延、节省了系统开销。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种在无源光网络中传输数据的方法，其特征在于，所述方法包括 向光线路终端发送请求消息，请求所述光线路终端分配子载波； 接收所述光线路终端根据所述请求消息分配的子载波；确定所述每个子载波在光网络单元发送端的映射端口； 在所述映射端口将用户数据发送到目的终端。
2.根据权利要求1所述的在无源光网络中传输数据的方法，其特征在于，所述目的终 端包括对端光网络单元和/或所述光线路终端。
3.根据权利要求1所述的在无源光网络中传输数据的方法，其特征在于，所述用户数 据包括光虚拟专用网数据和/或非光虚拟专用网数据；所述子载波包括光虚拟专用网子载波和/或非光虚拟专用网子载波，其中所述光虚 拟专用子载波用于承载所述光虚拟专用网数据，所述非光虚拟专用子载波用于承载所述非 光虚拟专用网数据。
4.根据权利要求1所述的在无源光网络中传输数据的方法，其特征在于， 至少两个相邻的光虚拟专用网子载波，形成光虚拟专用网子载波带；和/或至少两个相邻的非光虚拟专用网子载波，形成非光虚拟专用网子载波带。
5.根据权利要求1所述的在无源光网络中传输数据的方法，其特征在于，还包括在相邻的光虚拟专用网子载波带之间，或光虚拟专用网子载波带与非光虚拟专用网子 载波带之间，或非光虚拟专用网子载波带之间插入保护频带。
6.一种在无源光网络中传输数据的方法，其特征在于，所述方法包括接收光线路终端分配的子载波，所述子载波由所述光线路终端根据光网络单元发送端 发送的请求消息所分配；确定所述每个子载波在光网络单元接收端的映射端口； 在所述映射端口接收用户数据。
7.根据权利要求6所述的在无源光网络中传输数据的方法，其特征在于，所述用户数 据包括光虚拟专用网数据和/或非光虚拟专用网数据；所述子载波包括光虚拟专用网子载波和非光虚拟专用网子载波，其中所述光虚拟专 用子载波用于承载所述光虚拟专用网数据，所述非光虚拟专用子载波用于承载所述非光虚 拟专用网数据。
8.一种无源光网络系统，其特征在于，包括第一光网络单元和第二光网络单元； 所述第一光网络单元，用于向光线路终端发送请求消息；接收所述光线路终端根据请求消息分配的子载波；确定所述每个子载波在光网络单元发送端的映射端口 ；在所述映射 端口将用户数据发送到第二光网络单元；所述第二光网络单元，用于接收光线路终端分配的子载波，该子载波由所述光线路终 端根据光网络单元发送端发送的请求消息分配；确定所述每个子载波在光网络单元接收端 的映射端口 ；在所述映射端口接收用户数据。
9.根据权利要求8所述的无源光网络系统，其特征在于，所述用户数据包括光虚拟专 用网数据和/或非光虚拟专用网数据；所述子载波包括光虚拟专用网子载波和非光虚拟专用网子载波； 其中所述光虚拟专用子载波用于承载所述光虚拟专用网数据，所述非光虚拟专用子载波用于承载所述非光虚拟专用网数据。
10. 一种光网络单元，其特征在于，所述光网络单元包括 第一发送模块，用于向光线路终端发送请求消息； 接收模块，用于接收所述光线路终端根据请求消息分配的子载波； 映射模块，用于确定所述每个子载波在光网络单元发送端的映射端口 ； 第二发送模块，用于在所述映射端口将用户数据发送到第二光网络单元。
全文摘要
本发明公开了一种无源光网络中传输数据的方法、系统以及光网络单元。所述方法包括光网络单元向光线路终端发送请求消息，请求所述光线路终端分配子载波；接收所述光线路终端根据所述请求消息分配的子载波；确定所述每个子载波在光网络单元发送端的映射端口；在所述映射端口将用户数据发送到目的终端，实现了不同光网络单元间的用户数据直接通信，不需要光线路终端进行中转，降低了无源光系统的通信时延、节省了系统开销。
文档编号H04Q11/00GK102137311SQ201010592099
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者张崇富, 王卫阳, 黄建 申请人:华为技术有限公司, 电子科技大学