专利名称：光收发模块保护型波分复用无源光网络光线路终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无源光网络，尤其涉及具有保护功能的波分复用无源光网络的光 线路终端。
背景技术：
光纤接入技术是实现下一代宽带接入网络的主要技术之一，具有高带宽，大容量， 高可靠，服务质量好等特点，便于实现语音、数据、视频等的多网合一。在接入网应用这样一 个特殊的场合，要求网络具有高的带宽和可靠性。在无源光网络(以下简称Ρ0Ν)技术中，目前主要存在波分复用无源光网络(以下 简称WDM-P0N)和时分复用无源光网络(以下简称TDM-P0N)两种技术，TDM-PON技术相对成 熟，带宽利用率高，器件成本相对较低，已有比较广泛的应用；而WDM-PON可为每个接入终 端提供更高的带宽，扩展性好，可为未来的网络应用升级扩展提供保证，可以说是未来光接 入网的发展趋势，但其元件成本相对较高，且对光带宽资源的使用率相对较低，尽管如此各 种低成本多波长光源方案的提出使得WDM-PON的实用化已成为可能。此外，无论是TDM-PON 技术还是WDM-PON技术，能够接入的最大用户数目均受到功率和带宽的限制，这对于某些 高密度接入的场合应用仍存在限制，如在人口密度大的城市小区、高层建筑内、公司、院校 等场合要单纯利用TDM-PON或者WDM-PON技术实现真正的光纤到户或者光纤到桌面目前仍 存在困难。相比之下，TDM-PON与WDM-PON技术的混合使用可在保证带宽的前提下实现多 达几百甚至几千的用户接入数目，具有更高的带宽资源利用率以及较高的性价比，并可为 TDM-PON到WDM-PON的升级过程提供平滑的过渡。随着接入网所承载的业务种类和带宽的增加，尤其是可能的语音业务的并入，使 得对其可靠性的要求越来越高，具体的表现在对网络生存性要求的提高，即要求网络在出 现故障时具有冗余保护和快速恢复能力，即使在出现灾难性事故的情况下也应能最大限度 地保持通信。从网络成本的角度考虑，还要以小的代价实现这样的保护。光接入网主要由光线路终端(以下简称0LT)、光纤分配网(以下简称0ND)及相应 的链路节点(通常包括一个远端节点(以下简称RN))和光网络单元(以下简称ONU)/光网 络终端(以下简称0ΝΤ)几部分组成，对光接入网的冗余保护亦可针对这几部分分别进行， 由于OLT和光纤分配网络中光主干/馈线光纤部分的故障会影响到网络中所有用户的接 入，因此在考虑网络保护的时候通常是首先要考虑的部位。又由于对光纤部分的保护除了 采用双倍的光纤甚至相互独立的路由之外，通常有OLT或ONU端提供监控倒换功能来配合 实现对光纤链路的保护和恢复，因此具有保护功能的OLT是实现网络保护和恢复的关键。目前对TDM-PON中OLT的保护可以采用双倍的光收发模块或双倍的OLT来实现， 因为OLT中只有一对光收发模块所以即便采用双倍冗余其成本的增加相对于整个网络还 不算显著，但对WDM-PON中OLT的保护若也采用双倍冗余则其所需增加的成本将成为该方 案实现的主要限制，同时其保护效率也太低。
实用新型内容发明目的为了克服现有技术中对PON保护的局限性，本实用新型提供一种适用 于WDM-PON的光收发模块保护型0LT，其能够以较小的冗余代价为网络提供灵活的和更为 全面的保护，不仅能实现对网络中光纤故障的恢复，而且能为OLT中所有波长的光收发单 元提供冗余保护。技术方案为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种光收发模块保护型波分复用无源光网络光线路终端，其外部设有两个端口， 分别称为主用端口和备用端口，主用端口的上/下行工作波长数目为m个，备用端口的上 /下行工作波长数目为η个，内部包括主光收发模块、备用光收发模块，以及控制模块，内部 通过以下连接方式实现两个端口可彼此单独工作、相互备份、亦可同时工作的功能。主光收 发模块发送波长为A1 λ m的下行信号、接收波长为X1’ λ m’的上行信号，连接主用端 口 ；备用光收发模块包括一个或多个光收发单元，发送波长为K An的下行信号、接收波 长为Λ/ Λη’的上行信号，连接备用端口，其光收发单元的(可调)波长范围至少要覆 盖主用端口所有需要保护的波长范围，对于光源的(可调)波长范围亦可处于所述主用端 口需要保护的发送波长范围平移远端节点的自由谱区间(以下简称FSR)的非零整数倍后 所处的波长范围，全部或部分光收发单元的光源采用波长可调光源；控制模块接收来自主 光收发模块和备用光收发模块的反馈信号并控制主光收发模块和备用光收发模块的收发， 分别与主光收发模块和备用光收发模块的控制端连接。该种连接方式的OLT称为主-备 OLT。所述OLT还可以包括一个用于光路选择及倒换的2 X 2 (g X h表示具有g个输入端 口和h个输出端口，或者具有h个输入端口和g个输出端口)光路倒换模块，所述主光收发 模块和备用光收发模块通过2 X 2光路倒换模块分别连接主用端口和备用端口，所述控制 模块还控制2X2光路倒换模块的倒换，连接2X2光路倒换模块的控制端。该种连接方式 的OLT称为主-备-倒换OLT。所述主光收发模块可采用现有的各种WDM-PON的OLT中光收发模块的结构，如采 用由法布里-珀罗激光器阵列(以下简称FP-LD阵列)、阵列波导光栅(以下简称AWG)和宽 带光源组成的光收发阵列结构，也可采用相比可调光源成本较低的发送波长分别为X1 λ m的固定波长光源的结构，并使用复用器将所有发送的波长复用到一根光纤中，类似的使 用解复用器将波长为λ/ λω’的下行信号接收到各个光检测器中。这里上/下行信号 可在光收发单元内部组合，亦可在复用器/解复用器的输出/输入端用光环行器或宽带合 波器进行组合。以上所述备用光收发模块的光收发单元个数可以不大于主光收发模块中需要保 护的光收发单元个数，光收发单元的收发信号通过耦合器或光环形器组合起来(根据上/ 下路波长Ai’和Ai, η > i > 1，之间的关系来选择使用波长无关型的耦合器或波长相关 的耦合器，亦称宽带复用器/合波器)。η = 1时，OLT具有最高的保护效率，在网络中OLT 与光纤链路的故障率很低的情况下推荐使用；η > 1时，还需使用合路器或者光开关和复用 器将多路信号合为一路与备用端口相连；在η个光源均为可调光源的情况下，需使用nXm 的光开关将这些光收发单元与复用器的m个输入端口相连，在备份光收发模块中使用η’个 固定波长光源的情况下，使用(n-n’)Xm的光开关将可调光收发单元与复用器的m个输入端口相连。在η = 1时，或使用合路器在η > 1时将多路信号合为一路的情况下，需使用波 长可调光检测器，其带宽小于信道间隔。所述波长可调光源的波长调节范围要覆盖主用端 口所有需要保护的发送波长所占据的波长范围，或者覆盖所述发送波长范围平移远端节点 FSR的非零整数倍后所处的波长范围，波长可调光检测器的波长调节范围要覆盖主用端口 所有需要保护的接收波长所占据的波长范围；所述波长可调光检测器可由一个宽带光检测 器和一个可调滤波器组成。有益效果本实用新型提供的光收发模块保护型0LT，不仅能实现对网络中光纤 故障的恢复，而且能为OLT中所有波长的光收发单元提供冗余保护，同时采用共享保护技 术能够提高WDM-PON的保护效率，尤其是在备用光收发模块中光收发单元的数目η = 1时， 可以以最小的冗余度实现对OLT中所有工作波长光收发单元的保护；在网络中采用双纤备 份的情况下使用本发明提供的OLT时，还可对主干/馈线光纤和分配光纤故障实现恢复，对 于一些分配光纤的局部故障可以在不影响其它正常工作ONU的情况下实现局部恢复，并且 可实现对网络中多处并发故障的恢复；备用光收发模块中采用统一的光收发单元设计能够 减少OLT所需备用器件的类型和数量，同时降低OLT的内部装配及其与外部器件连接的复 杂程度。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为主光收发模块的结构示意图；图3为备用光收发模块的结构示意图；图4为使用本实用新型提供的OLT的WDM-PON网络在几种网络故障情况下实现恢 复的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作更进一步的说明。图形中的字母及符号说明 如图1所示为两种光收发模块保护型的用于WDM-PON的0LT，外部设有主用端口 和备用端口。主用端口的需保护的上/下行工作波长数目为m个(这里以全部波长需要保 护为例)，分别记为λ/ λω’和人工 λω，其中m> 1 ；备用端口的上/下行工作波长数 目为η个，分别记为Λ/ An’和Ai An，其中彡1，其通过图1(a)或图1(b)的 连接方式实现两个端口可彼此单独工作、相互备份、亦可同时工作的功能。如图1(a)所示 为主-备0LT，包括主光收发模块、备用光收发模块及控制模块，其中主光收发模块发送波 长为入工 λ m的下行信号，接收波长为λ/ λ m’的上行信号，通过主用端口连接主用光 纤；备用光收发模块包括一个或多个光收发单元，全部或部分光收发单元的光源采用波长 可调光源，其发送波长为A1 An的下行信号，接收波长为Λ/ Λη’的上行信号，通过 备用端口连接备用光纤；控制模块连接主光收发模块和备用光收发模块的控制端口，控制 主光收发模块和备用光收发模块的收发。图1(b)为主-备倒换0LT，相比图1(a)中的结构 增加了作为一个2X2光路倒换模块使用的2X2光开关，用于光路的选择及倒换，同样由控 制模块进行控制。如图2所示为图1结构中的主光收发模块的三种结构示意图。图2(a)采用发送 波长分别为X1 λ m且接收波长分别为λ / λω’的固定波长光收发器，并使用复用器 /解复用器将所有下行信号和上行信号进行复用和解复用。图2(b)采用光源与光检测器分
6开的结构，上/下路光信号在复用器/解复用器的输出/入端通过光环行器进行组合，而图 2 (c)则是上/下路光信号在复用器/解复用器的输出/入端通过宽带合波器进行组合。如图3所示为图1结构中的备用光收发模块的三种结构示意图。其中图3(a)为 备用收发模块的最简单结构，由一个波长可调光源(可带隔离器)和一个波长可调光检测 器通过耦合器(或光环形器)将收发信号组合起来，所述波长可调光源由一个波长可调激 光器构成，所述波长可调光检测器由一个可调滤波器和一个光检测器构成，所述耦合器可 根据上/下路波长之间的关系来选择；使用该结构的备用光收发模块的OLT具有最高的保 护效率，在OLT与光纤链路的故障率很低的情况下推荐使用。所述波长可调光源的波长调 节范围要覆盖主用端口所有需要保护的发送波长所占据的波长范围，或者覆盖所述发送波 长范围平移远端节点FSR的非零整数倍后所处的波长范围，波长可调光检测器的波长调节 范围要覆盖主用端口所有需要保护的接收波长所占据的波长范围。图3(b)为备用光收发 模块中具有η个波长的光收发单元时的一种结构，其使用ηXm的光开关将η个光收发单元 端口与复用器的m个输入端口相连，并将多路信号合为一路与备用端口相连。图3(c)为备 用光收发模块中具有η个波长的光收发单元时的另一种结构，其使用一个合路器将多路信 号组合起来，该结构在η的值较小时可以采用。图4为使用本实用新型提供的OLT的WDM-PON网络在几种网络故障情况下实现恢 复的情形，其中实线为可正常通信的光纤，虚线为有断点的光纤，不可正常通信。图4(a)为 网络局部故障时的恢复情形，OLT中主光收发模块中出现个别光收发单元故障或/和所连 接的相应ONU的分配光纤出现故障时，可利用备用光收发模块的光收发单元收发相应故障 波长的信号实现恢复；如图4(a)所示，当OLT的主光收发模块中TRx2或/和与其对应的 上、下行工作波长为λ2 ’和X2WONU2所连接的分配光纤出现故障时，备用光收发模块(这 里采用了单个光收发单元的最简结构)通过收发波长为λ2’和入2的信号实现网络功能的 恢复；利用这种结构的OLT在对这种局部故障进行恢复时可以不影响其它波长(此例中的 下行信号λ^ λ 3... λω，上行信号λ/、λ3，... λω，)的正常工作。图4(b)为馈线光纤 故障情况下的网络恢复情形，以采用主-备-倒换OLT为例，经过2X2光路倒换模块的切 换，主光收发模块中的信号可以经备用光纤链路与各ONU相通。图4(c)为分配光纤出现多 处故障的情况下的恢复情形，以采用主-备-倒换结构OLT为例，采用只有一个光收发单元 的备用光收发模块，如图所示，当连接ONU1和ONU2的主分配光纤及连接ONUm的备用分配光 纤均出现故障时，OLT可通过2X2光路倒换模块的倒换将下路波长λ”., λ μ且上路波长 为λ/... λ μ ’的信号倒换到备用光纤上去传输，而利用备用收发模块收发λω’、λω波长 信号经主分配光纤与ONUm通信，实现整个网络的恢复；类似的当OLT中使用具有η个光收 发单元的备用光收发模块时，至少可以实现对网络中包括主光收发模块的光收发单元故障 和分配光纤单纤故障在内的2η+1个局部故障的完全恢复。图4(d)所示为本发明提供的OLT 用在具有环形拓扑结构的网络中时出现环上光纤链路故障时的恢复情形，当环上将ONU11和 ONU12连接起来的光纤链路出现断纤时，若这两个ONU都使用上/下路波长λ/ /X1，在TDM/ WDM-PON中，则可利用OLT两个端口同时收发λ /、λ工实现受影响的ONU12的业务恢复。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰 也应视为本发明的保护范围。
权利要求一种光收发模块保护型波分复用无源光网络光线路终端，其特征在于所述光线路终端外部设有两个端口，分别称为主用端口和备用端口，内部包括可彼此单独工作、相互备份、亦可同时工作的主光收发模块和备用光收发模块，以及接收来自主光收发模块和备用光收发模块的反馈信号并控制主光收发模块和备用光收发模块的收发的控制模块，所述主光收发模块连接主用端口，备用光收发模块连接备用端口，控制模块分别与主光收发模块和备用光收发模块的控制端连接；所述备用光收发模块包括一个或多个光收发单元，全部或部分光收发单元的光源采用波长可调光源。
2.根据权利要求1所述的光收发模块保护型波分复用无源光网络光线路终端，其特征 在于所述光线路终端还包括一个用于光路选择及倒换的2X2光路倒换模块，所述主光收 发模块和备用光收发模块通过2 X 2光路倒换模块分别连接主用端口和备用端口，所述控 制模块还与2X2光路倒换模块的控制端连接。
3.根据权利要求1或2所述的光收发模块保护型波分复用无源光网络光线路终端，其 特征在于所述备用光收发模块的光收发单元个数不大于主光收发模块需要保护的光收发 单元的个数。
4.根据权利要求1或2所述的光收发模块保护型波分复用无源光网络光线路终端，其 特征在于使用光开关和复用器在所述备用光收发模块的光收发单元个数多于一个时将多 路信号合为一路。
5.根据权利要求1或2所述的光收发模块保护型波分复用无源光网络光线路终端，其 特征在于使用合路器在所述备用光收发模块的光收发单元个数多于一个时将多路信号合 为一路。
6.根据权利要求5所述的光收发模块保护型波分复用无源光网络光线路终端，其特征 在于对所述备用光收发模块中采用波长可调光源的光收发单元，使用波长可调光检测器。
7.根据权利要求1或2所述的光收发模块保护型波分复用无源光网络光线路终端，其 特征在于所述备用光收发模块的光收发单元发送和接收的信号通过耦合器或光环形器组合。
专利摘要本实用新型公开了一种光收发模块保护型波分复用无源光网络光线路终端，所述光线路终端外部设有两个端口，分别称为主用端口和备用端口，内部包括主光收发模块、备用光收发模块以及控制模块，所述主光收发模块连接主用端口，备用光收发模块连接备用端口，控制模块连接主光收发模块和备用光收发模块；备用光收发模块至少部分光收发单元的光源采用波长可调光源。本实用新型提供的光线路终端能够以小的冗余器件代价，实现对波分复用无源光网络光线路终端中全部波长光收发器的保护，并且用在具有双纤备份的网络中时能够实现对馈线光纤的故障保护倒换及对分配光纤的局部故障的局部恢复，甚至能够实现对网络中多处并发故障的恢复。
文档编号H04B10/00GK201667657SQ20102016048
公开日2010年12月8日 申请日期2010年4月14日 优先权日2010年4月14日
发明者孙小菡, 樊鹤红 申请人:东南大学