专利名称：用于防止无源光网络中的信号干扰的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于防止无源光网络中的信号干扰的设备和ー种用于移除无源光网络中的信号干扰的对应方法。
背景技术：
无源光网络(PON)是光纤线路的网络，其中，在不插入有源放大组件的情况下传输和分发光信号。图I是传统无源光网络I的图示。所示的无源光网络I是所谓的城域接入网，通过该城域接入网，将来自公共光纤网络5的数据分发给被称为ONU (光网络单元)的多个用户单元4。光网络包括所谓的OLT 2 (光线路终端)作为接入点，其为无源光网络I与重叠的公共骨干光纤网络5之间的传输接ロ。此外，无源光网络I包括分离单元3，分离单元3 将来自OLT 2的中央线缆6连接至多个臂7，每个臂7结束于ONU 4处。传统PON是双向网络，特别地，传统PON以广播的方式将下行流业务从光线路终端(OLT)分发给光网络单元(0NU)，同时ONU发送上行流数据分组。在光纤通信中，波分复用(WDM)是通过使用不同波长的激光承载不同信号将多个光载波信号复用到单个光纤上的技木。除了在一股光纤上实现双向通信外，这还使容量倍
士豳
>曰o传统地，无源光网络针对下行流通信(从OLT至0NU)使用具体波长，而针对上行流业务(从ONU至OLT )，本领域公知不同解决方案。根据ー个公知解决方案，所有ONU在相同波长上传输(时分复用技术)，而根据另一公知解决方案，米用波分复用(WDM)(所谓的WDM-PON方案)。然而，在这两个架构中，多个ONU共享相同OLT和相同中央线缆。不幸的是，在这些无源光网络中，每当来自ONU的扰乱信号到达中央线缆时，单个ONU中的干扰可以在从ONU至OLT的数据传输期间导致整个接入网的倒塌，并且，会导致不再能够正确处理的扰乱总体信号。当单个ONU开始永久或临时传输针对另ー ONU的上行流通信而保留的波长处的光时，给出了特别关键的情形。尤其对于将单个波长用于共享上行流信息流的网络来说，这将意味着0NU与OLT之间的通信受到显著影响，或者甚至不可能。由此，尽管相反方向(0LT至0NU)仍然正确地工作，但是PON的操作将受到显著限制，或者甚至被中断。随着与单个OLT相连接的用户单元(ONU)的数目増加，该情形将对企业用户或无线网络运营商来说特别不方便。这些扰乱通常被称作攻击，即使这些事件不必限于故意的活动。当在传统光网络中发生这种信号干扰时，维修技术人员必须消除故障，该维修技术人员检查并分别断开光网络的分离单元处的各个臂，直到已经发现临时故障为止。该过程可能非常耗时，并导致光网络的故障时间较长。从现有技术中公知大量用于移除无源光网络(PON)中的信号干扰的方法。在ー种公知方法中，例如，受攻击影响的路径的恢复包括硬件元件的手动替换，这可能非常耗时并导致重新激活时间较长。在其他公知方法中，受攻击影响的ONU的断开包括整个用户组同时断开，这可能对企业用户或无线网络运营商来说特别不方便。基于以上讨论，得出以下结论在本领域中需要一种用于移除无源光网络(PON)中的信号干扰的改进方法和设备。该改进方法应当能够以有效且自动的方式移除无源光网络中的信号干扰或注入式攻击，而干扰的移除又不会导致整个用户组断开。
发明内容
为了克服本领域中的上述需要，本发明公开了ー种用于移除无源光网络中的信号干扰的方法，所述无源光网络包括光线路终端、与所述光线路终端耦合的分离单元、与所述分离单元耦合的光网络单元、以及与所述光网络单元唯一关联的标识信号；所述方法包括以下步骤发送第一信号；检测所述第一信号；将检测到的第一信号与所述标识信号进行比较；如果比较步骤结果为不匹配，则将所述光网络单元与所述分离単元去耦合。在下一实施例中，所述方法还包括以下步骤其中所述光网络单元发送所述第一信号。 在本发明的其他实施例中，所述方法还包括以下步骤所述分离单元检测所述第一信号，将检测到的第一信号与所述标识信号进行比较，并在比较步骤结果为不匹配的情况下将所述光网络单元与所述分离単元去耦合。在本发明的其他实施例中，所述方法还包括以下步骤如果比较步骤结果为匹配，则所述分离单元維持所述光网络单元与所述分离单元耦合。在另ー实施例中，所述方法还包括以下步骤如果所述光网络单元不与所述分离单元耦合并且比较步骤结果为匹配，则所述分离单元将所述光网络单元与所述分离単元重新奉禹合。在另ー实施例中，所述方法还包括以下步骤如果所述光网络单元不与所述分离単元耦合并且如果第一控制装置中的比较步骤结果为不匹配，则切换元件維持所述光网络単元与所述分离単元去耦合。作为另ー实施例，所述分离单元还包括开关单元，用于将所述光网络单元与所述分离单元耦合和重新耦合，并将所述光网络单元与所述分离単元去耦合。在另ー实施例中，所述开关单元还包括第一检测元件，用于检测所述第一信号；第一控制装置，用于将所述标识信号存储在第一纪录介质中，并将检测到的第一信号与所述第一纪录介质中存储的标识信号进行比较；以及切換元件，用于将所述光网络单元与所述分离单元耦合和重新耦合，以及将所述光网络单元与所述分离単元去耦合。在本发明的其他实施例中，所述方法还包括以下步骤所述第一检测元件检测所述第一信号，所述第一控制装置将检测到的第一信号与所述第一纪录介质中存储的标识信号进行比较，并且如果所述第一控制装置中的比较步骤结果为不匹配，则所述切換元件将所述光网络单元与所述分离単元去耦合。在另ー实施例中，所述方法还包括以下步骤如果所述第一控制装置中的比较步骤结果为匹配，则所述切換元件維持所述光网络单元与所述分离单元耦合。在另ー实施例中，所述方法还包括以下步骤如果所述光网络单元不与所述分离单元耦合并且如果所述第一控制装置中的比较步骤结果为匹配，则所述切換元件将所述光网络单元与所述分离単元重新耦合。作为另ー实施例，所述光线路终端包括第二检测元件，用于检测所述第一信号；以及第ニ控制装置，用于将所述标识信号存储在第二记录介质中，并将检测到的第一信号与所述第二记录介质中存储的标识信号进行比较。作为另ー实施例，所述无源光网络还包括监控信道，将所述光线路终端与所述分离单元相链接。在另ー实施例中，所述方法还包括以下步骤所述第二检测元件检测所述第一信号；所述第二控制装置将检测到的第一信号与所述第二记录介质中存储的标识信号进行比较；以及如果所述第二控制装置中的比较步骤结果为不匹配，则所述光线路终端通过所述监控信道向所述分离单元发送请求以将所述光网络单元与所述分离単元去耦合。在下一实施例中，所述标识信号包括在低频处调制的连续波光信号。在本发明的可替换实施例中，在低频处调制的连续波光信号(41)由下式表达
.. (I I
s(i)=CW)■ recti — r
.Vi J
CF是表示连续波的常量项，V。是低频音，t是时间，/是所述标识信号的持续时间，是在-; <《<|时等于I且在其他情况下等于0的函数。作为另ー实施例，所述标识信号还包括肯定应答数据分组。在另ー实施例中，所述方法还包括以下步骤所述光线路终端将更新后的标识信号存储在所述第二记录介质中；所述光线路终端通过所述监控信道将更新后的标识信号发送至所述分离単元；所述分离单元将更新后的标识信号存储在所述第一记录介质中；以及所述光线路终端将更新后的标识信号发送至所述光网络单元。上述问题还由一种用于移除无源光网络中的信号干扰的系统解决，所述系统包括光线路终端、与所述光线路终端耦合的分离单元、与所述分离单元耦合的光网络单元、与所述光网络单元唯一关联的标识信号，其中，所述光网络单元被配置为发送第一信号，所述分离単元被配置为检测所述第一信号，将检测到的第一信号与所述标识信号进行比较，并在比较结果为不匹配的情况下将所述光网络单元与所述分离単元去耦合。
以下借助附图、作为示例更详细地说明本发明。图I是传统无源光网络的图示；
图2是根据本发明的一个实施例的无源光网络的图示；
图3是根据本发明的一个实施例的开关单元的图示；
图4是根据本发明的一个实施例的标识信号的归ー化傅里叶变换相对于频率差(V-V=)的变化的表示；
图5是根据本发明的一个实施例的标识信号的所需持续时间/相对于频率的变化的表
/Jn o图6是根据本发明的一个实施例的无源光网络的图示。
具体实施例方式关于图I的描述，參照本发明的背景技木。现在将參照附图来描述示意实施例，以公开本发明的教导。尽管这里參照特定应用的示意实施例来描述本发明，但是应当理解，本发明不限于此。获取了这里提供的教导的本领域技术人员将认识到本发明的范围和本发明显著实用的附加领域内的附加修改、应用和实施例。图2是根据本发明的一个实施例的无源光网络21的图示。图2所示的无源光网络21是所谓的城域接入网，通过该城域接入网，将来自公共光纤网络25的数据分发给也被称为ONU (光网络单元)的多个用户单元24。光网络包括OLT 22 (光线路终端)作为接入点，其为无源光网络21与重叠的公共光纤网络25之间的传输接ロ。此外，无源光网络21包括分离单元23，分离单元23将来自OLT 22的中央线缆26连接至多个臂27，每个臂27结束于ONU 24处。每个ONU 24可以表示单个订户，并且在图2中，作为示例，为了更清楚表示 的目的，仅示出了四个ONU 24。然而，多于256个ONU 24可以连接至单个分离单元23。在图2所示的本发明的实施例中，分离单元23包括分光器29，用于将中央线缆26连接至多个臂27 ;以及多个开关単元28，用于将光网络单元24与分光器29耦合和去耦合。特别地，分离单元23可以包括针对每个臂27的一个开关単元28。在本发明中，每个ONU 24与标识信号唯一关联，在本发明的一个实施例中，该标识信号可以由在低频(例如，千赫兹或几百兆赫兹)处调制的连续波光信号表示，频率音是单个ONU 24的唯一标识符。在本发明的其他实施例中，标识信号还可以由序列表示，特别地，由有限序列表示。在正常操作期间，ONU 24将针对通信的请求发送至OLT 22，紧随其后的是第一信号，如果ONU 24正确工作，则该第一信号应当与标识信号(即，在低频处调制的连续波光信号)精确对应。分离单元23检测由具体ONU 24发送的第一信号，并将该检测到的第一信号与同具体ONU 24相对应的标识信号进行比较。如果该比较步骤对应于匹配，则这意味着ONU 24正确工作，即，未发生干扰或攻击，在这种情况下，分离单元确保了建立与ONU的连接。相反，如果比较步骤对应于不匹配，则这意味着具体ONU 24未正确工作，S卩，发生了干扰或攻击，在这种情况下，分离单元23将具体ONU 24与无源光网络21去耦合。因此，根据本发明的本实施例，分离单元23通过独立检验每个具体ONU 24的标识信号来保证网络的安全性。由此，可能的干扰将由分离单元23高效地识别并快速地移除。图3是根据本发明的一个实施例的开关单元28的图示。图3所示的开关单元28是根据本发明的一个实施例的图2所示的开关单元28的特定实施方式，并适于通过臂27将具体ONU 24与分光器29耦合和去耦合。图3所示的开关单元28包括第一检测元件34，用于检测由ONU 24通过臂27发送的第一信号；第一控制装置33，用于将标识信号存储在第一纪录介质37中，并将检测到的第一信号与第一纪录介质37中存储的标识信号进行比较；以及切換元件31，用于将光网络单元与分光器29耦合和去耦合。此外，第一检测元件34包括频率检测器36、通过链路311与频率检测器36耦合的光电ニ极管35、以及通过链路312与光电ニ极管35耦合的抽头32，以检测臂27中的第一信号。此外，第一控制装置33通过控制链路38与频率检测器36耦合，并通过控制链路39与切换元件31耦合。在正常操作期间，ONU 24发送包含第一信号的针对通信的请求，如果ONU 24正确工作，则该第一信号应当与标识信号(例如，在低频处调制的连续波光信号)精确对应。第一检测元件34检测由具体ONU 24通过抽头32和光电ニ极管35发送的第一信号，同时频率检测器36检测第一信号中包括的频率音。可以为开关控制単元的第一控制装置33将检测到的第一信号与同具体ONU 24相对应的第一纪录介质37中存储的同具体ONU 24相关的标识信号进行比较。如果比较步骤对应于匹配，则这意味着0NU 24正确工作，即，未发生干扰或攻击，在这种情况下，切換元件31确保了建立与ONU的连接。相反，如果比较步骤对应于不匹配，则这意味着具体ONU 24未正确工作，S卩，发生了干扰或攻击，在这种情况下，切換元件31将具体ONU 24与无源光网络21去耦合。一旦移除了干扰或攻击，并且具体ONU 24发送包含第一信号的针对通信的新请求，就再一次从第一检测元件34检测该新请求以及第一信号。因此，第一控制装置33将检测到的第一信号与第一纪录介质37中存储的同具体ONU 24相关的标识信号进行比较，并且如果比较步骤对应于匹配，则切换元件31确保了建立分离单元23与ONU 24之间的连 接。特别地，如果比较步骤结果为匹配，则分离単元23将光网络单元(24)与分离单元耦合，或者如果光网络单元(24)不与分离单元耦合(例如，由于先前已经将光网络单元24与分离単元去耦合)并且比较步骤结果为匹配，则分离単元23将光网络单元(24)与分离单元23重新耦合。因此，根据本发明的本实施例，分离单元23，特别是开关单元28，通过独立检验每个具体ONU 24的标识信号来保证网络的安全性。由此，可能的干扰将由开关单元28高效地识别并快速地移除。可以以不同方式实现图3所示的本发明的实施例。如图3所示，该实现可能需要使用抽头耦合器、光电ニ极管和光开关。特别地，光开关元件31可以被设计为“常闭”(NC)组件，其中，如果未对切換元件31施加电信号，则具体臂27连接至无源光网络。对分立组件和微光学元件的使用可以表示提供多个优势(例如，减小的尺寸、由于集成多个光学组件的能力而降低的成本、以及较低的电量供给)的平面光波电路(PLC)的选项以及使用。在PLC配置中，可以通过可能需要针对开关单元28的加热元件的热效应来获得切換功能。图4是根据本发明的一个实施例的标识信号的归ー化傅里叶变换又ドり41相对于频率差(v-v=)42的变化的表示。在本实施例中,标识信号可以由在低频(例如,千赫兹或几百兆赫兹)处调制的连续波光信号表示，频率音是单个ONU 24的唯一标识符。特别地，在本实施例中，在低频处调制的连续波光信号(41)可以由下式表达
…/ I '
—v(i) = CtF 十i'o (2/rvai) m'.fj — r(I)
.\T J
其中，CF可以表示连续波(例如，由ONU 24激光器生成的连续波)，Vtl是低频音，t是时间，r是标识信号的持续时间，是在U <1时等于I且在其他情况下等于0的函数。以下，由于CF项是常量，因此将忽略CF项而不失一般性。在低频处调制的连续波光信号的傅里叶变换是
权利要求
1.一种用于移除无源光网络(21)中的信号干扰的方法，所述无源光网络包括光线路终端(22)、与所述光线路终端(22)耦合的分离单元(23)、与所述分离单元(23)耦合的光网络单元(24)、以及与所述光网络单元(24)唯一关联的标识信号；所述方法包括以下步骤 -发送第一信号； -检测所述第一信号； -将检测到的第一信号与所述标识信号进行比较； -如果比较步骤结果为不匹配，则将所述光网络单元与所述分离单元去耦合。
2.根据权利要求I所述的方法，还包括 所述光网络单元(24)发送所述第一信号。
3.根据前述权利要求I至2中任一项所述的方法，还包括 所述分离单元(23)检测所述第一信号，将检测到的第一信号与所述标识信号进行比较，并在比较步骤结果为不匹配的情况下将所述光网络单元(24)与所述分离单元(23)去耦合。
4.根据前述权利要求I至3中任一项所述的方法，还包括以下步骤 -如果比较步骤结果为匹配，则所述分离单元(23)维持所述光网络单元(24)与所述分离单元稱合。
5.根据前述权利要求I至3中任一项所述的方法，还包括以下步骤 如果所述光网络单元(24)不与所述分离单元耦合并且比较步骤结果为匹配，则所述分离单元(23)将所述光网络单元(24)与所述分离单元(23)重新耦合。
6.根据前述权利要求I至5中任一项所述的方法，其中，所述分离单元还包括开关单元(28)，用于将所述光网络单元(24)与所述分离单元(23)耦合和重新耦合，以及将所述光网络单元(24)与所述分离单元(23)去耦合。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述开关单元还包括第一检测元件(34)，用于检测所述第一信号；第一控制装置(33)，用于将所述标识信号存储在第一纪录介质(37)中，并将检测到的第一信号与所述第一纪录介质(37)中存储的标识信号进行比较；以及切换元件(31)，用于将所述光网络单元(24)与所述分离单元(23)耦合和重新耦合，以及将所述光网络单元(24)与所述分离单元(23)去耦合。
8.根据权利要求7所述的方法，其中 所述第一检测元件(34)检测所述第一信号； 所述第一控制装置(33)将检测到的第一信号与所述第一纪录介质(37)中存储的标识信号进行比较；以及 如果所述第一控制装置(33)中的比较步骤结果为不匹配，则所述切换元件(31)将所述光网络单元(24)与所述分离单元(23)去耦合。
9.根据权利要求3和7所述的方法，其中 如果所述第一控制装置(33)中的比较步骤结果为匹配，则所述切换元件(31)维持所述光网络单元(24)与所述分离单元(23)耦合。
10.根据权利要求3和7所述的方法，其中 如果所述光网络单元(24)不与所述分离单元耦合并且如果所述第一控制装置(33)中的比较步骤结果为匹配，则所述切换元件(31)将所述光网络单元(24)与所述分离单元(23)重新耦合。
11.根据前述权利要求I至9中任一项所述的方法，其中，所述光线路终端(22)包括第二检测元件(62)，用于检测所述第一信号；以及第二控制装置(63)，用于将所述标识信号存储在第二记录介质(69)中，并将检测到的第一信号与所述第二记录介质(69)中存储的标识信号进行比较。
12.根据前述权利要求I至11中任一项所述的方法，其中，所述无源光网络(21、61)还包括监控信道，将所述光线路终端(22)与所述分离单元(23)相链接。
13.根据前述权利要求10至12中任一项所述的方法，其中 所述第二检测元件(62)检测所述第一信号； 所述第二控制装置(63)将检测到的第一信号与所述第二记录介质(69)中存储的标识信号进行比较； 如果所述第二控制装置(63)中的比较步骤结果为不匹配，则所述光线路终端(22)通过所述监控信道(68 )向所述分离单元(23 )发送请求以将所述光网络单元(24 )与所述分离单元(23)去耦合。
14.根据前述权利要求I至13中任一项所述的方法，其中，所述标识信号包括在低频处调制的连续波光信号(41)。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，在低频处调制的连续波光信号(41)由下式表达.,I、， (f) = C IF + Cosp1Trv0/) m.tj — r ''K Tj CF是表示连续波的常量项，Vtl是低频音，t是时间，f是所述标识信号的持续时间， 条I是在<-时等于I且在其他情况下等于0的函数。 \7 J2 2
16.根据前述权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，所述标识信号还包括肯定应答数据分组。
17.根据前述权利要求12至16中任一项所述的方法，还包括 所述光线路终端(22)将更新后的标识信号存储在所述第二记录介质(69)中； 所述光线路终端通过所述监控信道将更新后的标识信号发送至所述分离单元(23); 所述分离单元(23)将更新后的标识信号存储在所述第一记录介质(37)中； 所述光线路终端(22)将更新后的标识信号发送至所述光网络单元(24)。
18.一种用于移除无源光网络(21、61)中的信号干扰的系统，包括 光线路终端(22)； 与所述光线路终端耦合的分离单元(23)； 与所述分离单元耦合的光网络单元(24)； 与所述光网络单元(24)唯一关联的标识信号； 其中，所述光网络单元(24)被配置为发送第一信号，所述分离单元(23)被配置为检测所述第一信号，将检测到的第一信号与所述标识信号进行比较，并在比较结果为不匹配的情况下将所述光网络单元(24)与所述分离单元(23)去耦合。
全文摘要
一种用于移除无源光网络中的信号干扰的方法，所述无源光网络包括光线路终端、与所述光线路终端耦合的分离单元、与所述分离单元耦合的光网络单元、以及与所述光网络单元唯一关联的标识信号；所述方法包括以下步骤发送第一信号；检测所述第一信号；将检测到的第一信号与所述标识信号进行比较；以及如果比较步骤结果为不匹配，则将所述光网络单元与所述分离单元去耦合。
文档编号H04J14/02GK102771067SQ201080064411
公开日2012年11月7日 申请日期2010年12月17日 优先权日2009年12月21日
发明者D.塞蒂, L.拉普 申请人:诺基亚西门子通信公司