一种时分波分复用无源光网络间收发机共享系统及方法
【专利摘要】一种时分波分复用无源光网络间收发机共享系统及方法，包括光线路终端、通过馈线光纤与光线路终端连接的若干子无源光网络，其中，所述光线路终端包括波长路由器和若干由可调谐收发机组成的可调谐收发模块，每一个可调谐收发模块对应一个子无源光网络，光线路终端实时监测每个子无源光网络的波长的利用率，并统一控制所有子无源光网络中可调谐收发机的开关，通过波长在不同子无源光网络间动态分配，实现可调谐收发机在不同子无源光网络间的共享。本发明系统及方法，既可以通过关闭空闲波长所在的收发机，降低OLT能耗，又可以通过共享不同PON的收发机，节约OLT的部署成本。
【专利说明】—种时分波分复用无源光网络间收发机共享系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，更具体的说，涉及一种时分波分复用无源光网络间收发机共享系统及方法。
【背景技术】
[0002]由于迅速增长的能耗，全球变暖和气候变化问题变的越来越严重。据统计，通信网络的能耗增长尤其迅速；而接入网络设备的能耗是网络能耗的主要部分，通信网络中的节能日益成为运营商及环保组织关注的焦点，而减少无源光网络的能耗也成为大家研究的热点。
[0003]在无源光网络(PON, passive optical network)系统中，能源消耗包括三个方面:局端设备(主要是光线路终端(OLT，optical line terminal))、终端设备(主要是光网络单兀(ONU, optical network unit))、光分配网络(0DN, optical distribution network)网络的衰减消耗。目前，运营商提供全天的网络接入，尤其是在时分复用接入(TDMA，TimeDivision Multiplexing Access)平台中，光线路终端(OLT, Optical Line Terminal)需要实时在线。然而，连接到OLT上的用户所需的带宽存在区域和时域不均匀性。例如，经典的市区和郊区场景；在工作时间，连接市区用户的OLT接近满负载工作而连接郊区用户的OLT在此段时间负载较轻。而在晚上，这种趋势却是相反的。现有的时分波分复用无源光网络(TffDM-PON)系统中，通常是每个PON单独作为一个运营个体，PON中每一对波长都会安装相应的收发装置，并24小时在线，这就造成了很大的资源浪费。
[0004]经查阅相关文献发现，Yuanqiu Luo等人在文章《Wavelength Management in Timeand Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Networks))提出一种负载均衡的方法。该文章通过调整ONU所在的波长，实现同一 PON内不同波长上的负载均衡。在此种方法中，PON内所有波长均处于工作状态。当在线用户较少时(比如夜晚)，就会造成资源的浪费。此外，Ningcheng 等人在文章《Flexible TffDM-PON system with pluggable opticaltransceiver modules》提出了一种灵活的TWDM-PON系统,其主要的目的是实现不同光分配网之间的负载均衡和OLT端的节能。但以上方法的目的都是实现不同波长或区域间的负载均衡，所有配置的波长均处于工作状态。当负载较低时，会导致波长资源的浪费。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种时分波分复用无源光网络间收发机共享系统及方法。针对现有OLT端节能方法的不足，既可以通过关闭空闲波长所在的收发机，降低OLT能耗，又可以通过共享不同PON的收发机，节约OLT的部署成本。
[0006]为达到以上目的，本发明所采取的技术方案如下:
[0007]—种时分波分复用无源光网络间收发机共享系统，包括光线路终端、通过馈线光纤与光线路终端连接的若干子无源光网络，其中，所述光线路终端包括波长路由器和若干由可调谐收发机组成的可调谐收发模块，每一个可调谐收发模块对应一个子无源光网络，通过波长在不同子无源光网络间动态分配，实现可调谐收发模块在不同子无源光网络间的共享。
[0008]所述波长路由模块为微电机交换矩阵、阵列博导光栅路由器、波长选择开关或基于半导体光放大器的交换矩阵。
[0009]所述系统中所包含的可调谐收发机的个数小于每个子无源光网络的额定波长数。
[0010]一种时分波分复用无源光网络间收发机共享方法，采用上述的系统来完成，通过波长在不同子无源光网络间动态分配，实现可调谐收发机在不同子无源光网络间的共享，包括步骤如下:
[0011](I)、光线路终端实时监测每个子无源光网络的波长的利用率，并统一控制所有子无源光网络中可调谐收发机的开关；
[0012](2)、当子无源光网络内在线用户减少时，关闭当前空闲波长所在的可调谐收发机；
[0013](3)、当子无源光网络在线用户增加并需要新增波长时，光线路终端会根据需要打开本子无源光网络中关闭的或其它子无源光网络中已关闭的对应可调谐收发机；当子无源光网络需要共享其他子无源光网络所对应的可调谐收发机时，首先将该其他子无源光网络所对应的可调谐收发机调谐到该子无源光网络所需的波长频率，然后通过波长路由器路由到该子无源光网络。
[0014]所述步骤(2)中，当子无源光网络内在线用户减少时，光线路终端会重新调整在线用户所在的波长，使在线用户集中在少数波长，进而关闭当前空闲波长所在的可调谐收发机。
[0015]所述步骤(3)中，当子无源光网络内在线用户增加时，光线路终端会优先打开本子无源光网络中的可调谐收发机。
[0016]当子无源光网络中波长满配，或可调谐收发机全部打开后，收发机之间不能实现共享，此时，新注册的用户将被分配到负载较轻的波长上。
[0017]当波长从一个子无源光网络分配到另外一个子无源光网络时，这个波长必须是空闲波长，即波长此时没有被这两个子无源光网络使用。此外，由于收发机是可以调谐的，所以同一可调谐收发机可以根据具体需求，实现不同波长的动态分配。
[0018]本发明与现有的技术相比，在不影响用户服务质量的前提下，通过共享系统内不同PON之间的收发机，有效的降低了 OLT的能耗和部署成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0020]图1是本发明系统结构示意图；
[0021]图2是图1中可调谐收发模块结构示意图；
[0022]图3是波长动态分配过程。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0024]如图1所示，本发明所提供的时分波分复用无源光网络间收发机共享系统及方法，由M个TWDM-PON子系统组成，并将所有子系统的收发机统一控制管理。包括:光线路终端(OLT)、馈线光纤和若干子无源光网络系统。其中子无源光网络(PON)与现有的TWDM-PON的结构相同。光线路终端包括，M个可调谐收发模块，波长路由器。此外，如图2所示，每个可调谐收发模块由若干可调谐收发机组成。系统内所有收发机均为可调谐收发机，可在{λ P λΜ+1}...{λ Μ, λ2Μ}范围内任意调谐。系统中所部署的收发机总数(η)少于最大波长数(Μ*Μ)，其中，PON个数为Μ，每个PON中最大波长数为Μ。具体的收发机个数根据用户的行为灵活设置。
[0025]如图3所示，OLT实时检测系统内活跃波长的利用率。某一时刻，PONl中在线用户逐渐减少，OLT命令该PONl内波长U1, λΜ+1}上的用户迁移到其它波长。进而关闭该波长所在的收发机。此时，Ρ0Ν2内在线用户不断增加，需要增开新的波长。OLT会打开PONl内波长U1, λΜ+1}所在的收发机，并调谐到波长{λη，λΜ+η}。此时，入1与λη，可以相同，也可以不同，但是二者必须是空闲波长。然后通过波长路由器路由到Ρ0Ν2。OLT会分配Ρ0Ν2内新用户到该波长。
[0026]M 可以为 8，16，32，64。
[0027]波长路由器可为微电机交换矩阵(MEMS)，阵列波导光栅路由器(AWGR)，波长选择开关(WSS),基于半导体光放大器的交换矩阵。
[0028]每个可调谐收发模块内可调谐收发机的个数不同，但其最大值不超过Μ。
[0029]可调谐收发机可在U1, λΜ+1}...{λ Μ, λ2Μ}范围内任意调谐。
[0030]为了便于说明，对波长、PON及收发机进行了编号。
[0031]PONl内用户减少时，OLT可以根据不同的策略调整用户在PONl内不同波长上的分布。Ρ0Ν2内在线用户增加需要新开波长时，OLT可以根据不同策略开启系统内任意关闭的收发机，而不局限于PONl关闭的收发机。Ρ0Ν2内M对波长全部开工作后，则无法通过共享其它PON的收发机增大Ρ0Ν2的负载能力。
[0032]尽管本发明的内容已经通过上述实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种时分波分复用无源光网络间收发机共享系统，其特征在于，包括光线路终端、通过馈线光纤与光线路终端连接的若干子无源光网络，其中，所述光线路终端包括波长路由器和若干由可调谐收发机组成的可调谐收发模块，每一个可调谐收发模块对应一个子无源光网络，通过波长在不同子无源光网络间动态分配，实现可调谐收发机在不同子无源光网络间的共享。
2.根据权利要求1所述的时分波分复用无源光网络间收发机共享系统，其特征在于，所述波长路由器为微电机交换矩阵、阵列博导光栅路由器、波长选择开关或基于半导体光放大器的交换矩阵。
3.根据权利要求1所述的时分波分复用无源光网络间收发机共享系统，其特征在于，每个所述可调谐收发模块由若干可调谐收发机组成，每个可调谐收发模块中可调谐收发机的个数小于每个子无源光网络的最大波长数。
4.根据权利要求1所述的时分波分复用无源光网络间收发机共享系统，其特征在于，每个所述可调谐收发模块内可调谐收发机的个数不同。
5.根据权利要求4所述的时分波分复用无源光网络间收发机共享系统，其特征在于，所述系统中包含的可调谐收发机的个数小于系统中所包含的子无源光网络的最大波长数。
6.一种时分波分复用无源光网络间收发机共享方法，其特征在于，采用如权利要求1至5中任一所述的系统来完成，通过波长在不同子无源光网络间动态分配，实现可调谐收发机在不同子无源光网络间的共享，包括步骤如下: (1)、光线路终端实时监测每个子无源光网络的波长的利用率，并统一控制所有子无源光网络中可调谐收发机的开关； (2)、当子无源光网络内在线用户减少时，关闭当前空闲波长所在的可调谐收发机； (3)、当子无源光网络在线用户增加并需要新增波长时，光线路终端会根据需要打开本子无源光网络中关闭的或其它子无源光网络中已关闭的可调谐收发机；当子无源光网络需要共享其他子无源光网络的可调谐收发机时，首先将该其他子无源光网络的可调谐收发机调谐到该子无源光网络所需的波长频率，然后通过波长路由器路由到该子无源光网络。
7.根据权利要求6所述的时分波分复用无源光网络间收发机共享方法，其特征在于，所述步骤(2)中，当子无源光网络内在线用户减少时，光线路终端会重新调整在线用户所在的波长，使在线用户集中在少数波长，进而关闭当前空闲波长所在的可调谐收发机。
8.根据权利要求6所述的时分波分复用无源光网络间收发机共享方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当子无源光网络内在线用户增加时，光线路终端会优先打开本子无源光网络中的可调谐收发机。
9.根据权利要求6所述的时分波分复用无源光网络间收发机共享方法，其特征在于，当子无源光网络中波长满配，或可调谐收发机全部打开后，收发机之间不能实现共享，此时，新注册的用户将被分配到负载较轻的波长上。
【文档编号】H04Q11/00GK104010234SQ201410211330
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】李军, 杨红阳, 何浩, 孙卫强, 刘源, 胡卫生 申请人:上海交通大学