一种可拉远多跳光接入网及智能管理系统的制作方法

本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种可拉远多跳光接入网及智能管理系统。

背景技术：

自2013年德国“工业4.0”战略中提出将实体物理世界与虚拟网络融合、形成数字化产品与服务新模式的目标之后，2015年“中国制造2025”战略也提出了信息化与工业化深度融合，重点发展新一代信息技术的目标，强调通过“互联网+工业”模式，促进中国制造业向构建信息物理系统(cps)方向升级转型。“5g移动通信”、“云计算”、“大数据”、“物联网”等新一代信息技术为构建各类cps提供了先进的技术手段。无源光网络(pon)是实现cps末端汇聚海量物理信息的核心网络架构。

itu-t已于2016年初步完成了下一代光网络(ng-pon2)g.989系列标准的制定，ng-pon2标准中选择twdm-pon作为主要的技术方案，旨在充分利用传统pon技术在器件层面的长期技术积累，对现有光网络基础设施进行升级改造，并且能够与传统gpon/xg-pon共存于己有的光分配网，实现接入网的平滑演进。ng-pon2与现有网络相比有三个显著的变化：第一，ng-pon2系统要求在olt和onu端采用波长可调的光收发机；第二，ng-pon2系统传输距离更远(40km)，分光比更大(大于1:256)，为了满足现有pon的路径损耗等级(29-35db)，有必要加入光放大技术；第三，ng-pon2系统支持的业务种类和模式发生了巨大的变化，不仅支持传统的宽带接入(ftth、fttb)，而且5g移动通信ptp-wdm也将基于ng-pon2。

在ng-pon2向着“高速率、大容量、低延迟”等目标迈进的同时，用户接入规模将越来越庞大，各类服务和业务的品质要求越来越高，随之而来的网络管理和可靠性问题日益突出，因而提出切实可行的网络管理和保护机制，研发符合ng-pon2标准的智能网络管理系统和装置迫在眉睫。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种可拉远多跳光接入网及智能管理系统。

为了实现上述技术目的，本发明技术方案为：

一种可拉远多跳光接入网及智能管理系统，该系统包括ng-pon2olt，可拉远智能光接入装置，工作光纤，保护光纤，智能远端节点一，智能远端节点二，支路光纤，以及各类onu。

进一步地，可拉远智能光接入装置包含两个输入端，分别通过光纤和电缆连接ng-pon2olt；可拉远智能光接入装置包含两个输出端，两输出端分别通过工作光纤和保护光纤连接至智能远端节点一；

进一步地，智能远端节点一为中间节点，包含两类输出端口，一类为分路输出端口，通过支路光纤连接各类onu，一类为旁路输出端口，分别通过工作光纤和保护光纤连接至智能远端节点二；

进一步地，智能远端节点二为末端节点，仅包含分路输出端口，通过支路光纤连接各类onu。

进一步地，可拉远智能光接入装置包含多个拉曼泵浦光源，otdr模块，智能网络管理模块，光接收机，保护切换模块，以及多个波分复用器(wdm)。可拉远智能光接入装置含有多个波长的泵浦光源，利用受激拉曼散射(srs)效应对ng-pon2olt发送的多波长下行光信号进行放大；可拉远智能光接入装置利用内嵌的otdr模块可以对光纤链路故障进行检测；智能网络管理模块负责与ng-pon2olt网络管理系统和智能远端节点进行信息交互，处理来自ng-pon2olt网络管理系统监控请求，向智能远端节点发送监控和管理信息，收集并分析处理来自于智能远端节点状态信息，并将网络状态反馈给ng-pon2olt网络管理系统；智能网络管理模块根据otdr模块反馈的链路状态结合远端节点状态，通过保护切换模块对网络故障进行修复。

进一步地，智能网络管理模块包含接口适配模块，中央处理器(cpu)，泵浦驱动模块，网络监测模块和链路保护模块。接口适配模块负责智能网络管理模块与ng-pon2olt网络管理系统的数据通信，泵浦驱动模块用于将控制信息调制到拉曼泵浦光源上，网络监测模块用于处理来自于otdr和远端智能节点反馈的网络状态信息，链路保护模块用于切换光纤保护路径。

进一步地，智能远端节点一包含光能量接收和储能模块，低功耗控制模块，光开光，分路器和波分复用器。光能量接收和储能模块用于接收拉曼泵浦光残余光功率并转化为电能为远端智能节点供电；低功耗控制模块用于接收处理来自可拉远智能光接入装置的控制信息，收集分析来自各onu状态信息，并传送回可拉远智能光接入装置，还根据与可拉远智能光接入装置的信息交互，控制光开关，智能的切换光纤保护路径。

进一步地，低功耗控制模块包含光接收机(rx)，光发送机(tx)，可调波长光接收机(tunablerx)以及微处理器。rx用于接收可拉远智能光接入装置中传出的调制在泵浦光源上的控制信号；tunablerx通过调谐波长分别接收回传数据信道(λd)中某一波长信道的状态信息；tx为监控信道(λp)光源，通过微处理器控制将智能远端节点处采集到的网络状态信息发送回可拉远智能光接入装置。

进一步地，智能远端节点二省去了为下一节点传输所需要的旁路输出端口，其他功能与智能远端节点一类似。

进一步地，该系统包括且不限于两个智能远端节点，在功率预算允许的情况下，可以采用更多智能远端节点相连的多跳结构。

基于上述可拉远多跳光接入网及智能管理系统智能管理方法，包括以下过程：

控制和状态信息交互过程：ng-pon2olt网络管理系统将监控信息发送给可拉远智能光接入装置中智能网络管理模块，智能网络管理模块将接收到的监控信息通过泵浦驱动调制到拉曼泵浦光上，智能远端节点通过光接收机接收残余拉曼泵浦光获得监控信息；智能远端节点通过波长可调的光接收机来接收各波长信号上包含onu端状态信息，并通过光发送机将节点和onu端的状态信息传送回可拉远智能光接入装置；可拉远智能光接入装置中光接收机接收节点发送的状态信息，经过智能网络管理模块送回ng-pon2olt端网络管理系统。

管理过程：智能网络管理模块能够处理ng-pon2olt端网络管理系统的监控信息，对网络进行管理；智能网络管理模块能够调节泵浦光源功率，控制数据信号放大增益；智能网络管理模块能够根据otdr返回的链路状态信息，判断链路故障，启动链路保护功能；智能网络管理模块能够利用泵浦光信道和监控信道控制远端智能节点，采集远端节点及onu端状态信息，对网络进行管理。

保护过程：一旦网络中干路光纤发生链路故障，otdr会检测到故障发生，网络监测模块监测到故障发生，启动网络保护功能。首先可拉远智能光接入装置与各远端智能节点进行通信，如果无法接收到某一远端智能节点的回传信息，则将网络中直接连接至该节点的光开关切换到保护路径；与此同时，该远端智能节点无法接收到可拉远智能光接入装置发送的监控信息，则将该智能远端节点连接至上一级的光开关切换到保护路径；这样即可通过保护路径恢复网络。

采用上述技术方案带来的有益效果：

(1)本发明采用拉曼放大技术，利用多个拉曼泵浦光源对ng-pon2中下行的多个信道进行放大，增加光功率预算，使光信号传输距离更远，扩展系统覆盖范围和用户端接入数目。

(2)本发明中，远端智能节点利用光电池接收泵浦残余光能量，解决了智能远端节点的能量来源问题，并且通过可拉远智能光接入装置将ng-pon2olt端网络管理系统发出的监控信息调制到泵浦光上，利用泵浦光信道和单独的监控信道进行可拉远智能光接入装置与远端智能节点的信息双向传输，实现了ng-pon2olt端对远端节点监控和管理。

(3)本发明提出了多跳网络结构，扩展光接入网传输距离和用户接入数目。

(4)本发明基于ng-pon2olt端对远端节点智能管理，设立了主干光纤保护路径，可以在主干链路发生故障时进行及时的修复。

附图说明

图1是可拉远多跳光接入网示意图。

图2是可拉远智能光接入装置结构图。

图3是智能远端节点一结构图。

图4是智能远端节点二结构图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

图1为本发明设计的可拉远多跳光接入网示意图，包括ng-pon2olt，可拉远智能光接入装置，工作光纤，保护光纤，智能远端节点一，智能远端节点二，支路光纤，以及各类onu。ng-pon2olt发送的数据信号通过光纤接口送入可拉远智能光接入装置，ng-pon2olt中网络管理系统发送的控制信号通过电缆送入可拉远智能光接入装置；可拉远智能光接入装置将数据信号，控制信号和otdr监测信号融合通过工作光纤送入远端智能节点一，保护光纤备用；智能远端节点一将数据信号进行分路，一部分通过支路光纤传送给连接到该节点的各类onu，另一部分通过工作光纤送入智能远端节点二；智能远端节点二为末端节点数据信号通过支路光纤连接各类onu。该系统包括且不限于两个智能远端节点，在功率预算允许的情况下，可以采用更多智能远端节点相连的多跳结构。

图2为可拉远智能光接入装置结构图，wdm1两输入端分别连接ng-pon2olt光输出端和拉曼泵浦光源输出端，用于将ng-pon2olt输入的数据信道(λd)和拉曼泵浦光(λ1～λm)合为一路送入wdm2；wdm2两输入端分别连接wdm1输出端和光接收输入端，用于将数据信道(λd)和监控信道(λp)分开，数据信号传回wdm1，光接收机用于接收监控信道(λp)；wdm3两输入端分别连接wdm2输出端和otdr模块输出端，用于将otdr信道耦合送入光纤链路，wdm3输出端连接至保护切换模块输入端；保护切换模块包含两输出端即为可拉远智能光接入装置两个输出端。智能网络管理模块分别通过电缆连接ng-pon2olt中网络管理系统，拉曼泵浦光源，光接收机，otdr和保护切换模块。智能网络管理模块包含接口适配模块，中央处理器(cpu)，泵浦驱动模块，网络监测模块和链路保护模块。接口适配模块连接至cpu，cpu分别连接泵浦驱动模块，网络监测模块和链路保护模块。接口适配模块负责智能网络管理模块与ng-pon2olt网络管理系统的数据通信，泵浦驱动模块用于将控制信息调制到拉曼泵浦光源上，网络监测模块用于处理来自于otdr和远端智能节点反馈的网络状态信息，链路保护模块用于切换光纤保护路径。

图3为智能远端节点一结构图。智能远端节点一包含光能量接收和储能模块，低功耗控制模块，光开光1，光开光2，wdm4，wdm5和多个分路器。光开关1输入端即为智能远端节点一输入端，光开关1输出端连接分路器1输入端；分路器1其中一个输出端连接光开关2，光开关2输出端即为智能远端节点一的旁路输出端口，分路器1另一输出端口连接wdm4输入端；wdm4输出端分别连接分路器2输入端和wdm5输入端，wdm4用于将残余拉曼泵浦光(λ1～λm)和数据信道(λd)分开；分路器2分光比为90:10，90％的光送入光能量接收和储能模块，10％的光信号送入低功耗控制模块，光能量接收和储能模块为低功耗控制模块供电；wdm5输出端分别连接分路器3一输出端和低功耗控制模块，wdm用于将低功耗控制模块发射的监控信道(λp)的光信号与数据信道(λd)耦合并回传；分路器3分光比为90:10，90％的光用于回传，10％的光传送至低功耗控制模块；分路器3再连接至1:n的功分器，功分器各输出端即为智能远端节点一的分路输出端口。低功耗控制模块包含光接收机(rx)，光发送机(tx)，可调波长光接收机(tunablerx)以及微处理器，并与光开关1、2相连。rx用于接收可拉远智能光接入装置中传出的调制在泵浦光源上的控制信号，tx为监控信道(λp)光源，通过微处理器控制将智能远端节点处采集到的监控信号发送回可拉远智能光接入装置，tunablerx通过调谐波长分别接收回传数据信道(λd)中某一波长信道的状态信息。

图4为智能远端节点二结构图。智能远端节点二为末端节点，省去了为下一节点传输所需要的旁路输出端口，其他功能与智能远端节点一类似。

虽然以上所述实施例仅描述了本发明的具体实施方式范例，但应注意，本发明的保护范围是由所附权利要求书所限定的。本发明的实施例不限于此应用，并且本发明所描述的技术也可用于其他领域。