专利名称：环形波分复用无源光网实现自愈功能的系统及其传输方法
技术领域：
本发明涉及光通信领域，具体是涉及一种可实现自愈功能的环形波分复用无源光
网络系统和方法。
背景技术：
基于波分复用的无源光网络(WDM-PON)拥有大容量，协议透明性和平滑升级等 优点，被认为是未来高速接入网的重要发展方向。WDM-PON系统给每个光网络单元(ONU) 都分配了一个/ 一对独立的波长传输上下行信号，因此各ONU速率均可到达1. 25Gbit/s、 2. 5Gbit/s甚至更高。在高速率的传输条件下，光纤断裂引发的通讯中断很可能导致巨大的 经济损失。因此，如何有效地对光纤进行保护以提高WDM-PON的自愈性已成为WDM-PON研 究的重要方向之一。 根据物理拓扑结构的不同，WDM-PON可分为树型和环形。目前研究较多的为树型 WDM-PON，然而树型WDM-PON本身并不具备自愈性。虽有部分学者提出了一些解决方案，但 这些方案不但需要在原有网络中增设大量光纤，而且其馈送光纤和分布光纤的保护往往是
相关的，即当保护馈送光纤被切换至使用状态时，部分保护分布光纤也将被强制切换至使 用状态，由此丧失其原有的保护功能。环形W匿-PON本身具备良好的自愈性，能够满足人们 对未来接入网"高生存性"的要求，其技术在干线环网中已发展成熟。然而，在目前所提的 环形WDM-PON方案中，尽管采用了低成本ONU光源，其系统成本依然过高，难以应用于实际 当中。其根本原因在于，网络中所有的ONU均需安装一个价格高昂的光分插复用器作为波 长选择器，从而导致了系统整体成本的大幅上升。因此，目前已有的各方案均不能解决自愈 型波分复用无源光网建网成本高，使用光纤量大的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种低成本、低光纤占用量的 环形波分复用无源光网络实现自愈功能的系统及其传输方法。 为了达到上述目的，本发明的构思是采用单分布光纤连接各ONU，正常工作情况
下，各ONU均使用同一侧链路进行信号传输，在光纤断裂时，处于断裂点之后的各ONU则自
动切换至另一侧未损坏的链路进行信号传输，因此整个网络不需要保护分布光纤即可实现
对分布光纤损坏条件下的自愈功能，从而大大减少了整个系统的光纤占用量。此外，ONU采
用价格低廉的F-P标准具而不是昂贵的光分插复用器作为波长选择器件，使得所有ONU乃
至整个系统的成本保持在较低的水平。 根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案 —种环形波分服用无源光网络实现自愈功能的系统，由光线路终端OLT，远端节点 RN和光网络单元ONU构成，其中，光线路终端OLT通过馈送光纤与远端节点RN连接，光网络 单元ONU则通过分布光纤与远端节点RN连接。系统ONU数目及波长数目均为N，各ONU使 用一个独立的波长进行通信。其特征在于所述OLT由N个发送机，N个接收机，2个波分复用器，l个光环行器和一个光开关构成；所述波分复用器解复用端与所述发送机连接，复用端与所述光环行器1端口连接，所述波分复用器解复用端与所述接收机连接，复用端与光环行器3端口连接，光环行器端口 2与所述光开关连接，光开关其余端口分别与工作馈送光纤与保护馈送光纤连接。 上述远端节点RN由l个耦合器构成；耦合器一端的2个端口分别与工作馈送光纤和保护馈送光纤连接，另一端2个端口分别与2个0NU连接。 上述0NU由1个4端口光环行器，2个F-P标准具，1个2*2光开关，1个耦合器，1个接收机，1个S0A， 1个监控器和1个隔离器构成；其特征在于所述光环行器端口 1、3分别与其他0NU连接，其2、4端口分别与两个所述F-P标准具连接，所述光开关一端的2个端口分别与F-P标准具连接，另一端分别与耦合器复用端和光隔离器连接，其中与耦合器复用端连接的线路抽头至监控器，并由监控器实施对光开关的监控，耦合器的解复用端分别与接收机和S0A连接，S0A另一端与光隔离器连接。 本波分复用无源光网络实现自愈功能的系统的传输方法采用上述系统进行传输，其特征在于OLT中的各发送机发出下行信号，并由波分复用器进行合波后，通过光环行器和光开关注入工作馈送光纤，并由其传送至RN ;在RN中，下行信号被分为两部分，一部分作为工作下行信号，沿顺时针方向传输，另一部分作为保护下行信号，沿逆时针方向传输；在正常状态下，各0NU均接收工作下行信号而屏蔽保护下行信号，由各0NU发出的上行信号则沿着与工作下行信号相反的方向注入RN，即使得上下行信号均通过同一链路传输；当分布光纤断裂时，处于断裂点之前的0NU由于其链路并未损坏，故仍处于正常状态，而断裂点后的ONU则由于链路损坏故自动切换至保护状态，处于保护状态的ONU接收保护下行信号，并将其上行信号通过与保护下行信号相反的传输方向注入RN，即使得处于保护状态的ONU利用另一侧未损坏的链路进行上下行信号的传输，从而使得系统实现了自愈功能；上行信号传输至RN后，通过工作馈送光纤传输0LT中，随后信号依次通过光开关和光环行器被传送至波分复用器解复用，最后被发送至接收机接收。 上述链路自动切换的方法是在正常模式下，ONU I接收到的信号包括从左端传入的工作下行信号A i-AN和从右端传入的保护下行信号A l-A i以及之后0NU的上行信号。这些信号当中，只有工作下行信号入i和保护下行信号Ai能通过F-P标准具，其余信号则经由F-P标准具反射和光环行器从一端传送到ONU另外一端。保护下行信号入i由光环行器传至F-P标准具后，经光开关传送到光隔离器处被屏蔽。工作下行信号入i由光环行器传至F-P标准具后，经光开关传送至耦合器，并由其将信号分为两部分， 一部分送至接收机接收，另一部分被SOA放大，并再调制成为上行信号。上行信号入'i依次通过隔离器、光开关、FP标准具后被注入光环行器的端口 4，并由端口 1输出，按照与工作下行信号相反的方向回传至RN。当0NU前面的光纤出现断裂时，该0NU将接收不到工作下行信号，此时其监控器会自动改变光开关状态，使0NU进入保护模式。此时，0NU接收到的信号为左端传入的上行信号A ' K-A ' i-l和右端传入的保护下行信号，只有保护下行信号A i能通过F-P标准具，其余信号则经由F-P标准具反射和光环行器从一端传送到0NU另外一端。保护下行信号的Ai将按照正常模式的工作下行信号一样被SOA放大再调制成上行信号A' i。然后，该上行信号将被注入光环行器的端口 2，并由端口 3输出，按照与保护下行信号相反的方向传送回RN。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点(1)方案无需专门设置任何监控通道，即可在分布光纤损坏的情况下完成保护链路的切换以维持通信；(2)方案无需增设保护分布光纤即可实现对整个分布网络的保护，从而大大减少了光纤占用量；(3)系统中所需的光网络单元光网络单元ONU无需内置昂贵锁模激光器，故其成本比较低廉，同时也进一步降低了网络成本；(4)网络对于器件的要求较低，易于实施。
图1为本发明一个实施例证波分复用无源光网实现自愈功能的系统在正常状态下结构框图。 图2为本发明一个实施例证波分复用无源光网实现自愈功能的系统在保护状态下结构框图。 图3为本发明一个实施例证波分复用无源光网实现自愈功能的系统中光网络单元0NU在正常状态下结构框图。 图4为本发明一个实施例证波分复用无源光网实现自愈功能的系统中光网络单元0NU在保护状态下结构框图。
具体实施例方式
本发明的优选实施例结合
如下 实施例一 参见图1图2，本波分复用无源光网实现自愈功能的系统由光线路终端光线路终端0LT(1)，远端节点远端节点RN(2)和光网络单元光网络单元0NU(3)构成，其中，光线路终端光线路终端OLT(l)通过馈送光纤与远端节点远端节点RN(2)连接，光网络单元光网络单元0NU(3)则通过分布光纤与远端节点远端节点RN(2)连接。系统光网络单元0NU(3)数目及波长数目均为N，各光网络单元0NU(3)使用一个独立的波长进行通信。
实施例二 本实施例与实施例一相同，特别之处是参见图1图2，上述光线路终端OLT(l)由N个发送机(6)，N个接收机(7)，2个波分复用器(8，9)，l个光环行器(10)和一个光开关(11)构成；下行信号由发送机(6)发出后，通过波分复用器(3)进行合波，然后依次通过光环行器(10)和光开关(11)注入工作馈送光纤(4)当中；上行信号由工作馈送光纤(4)传送至光线路终端OLT(l)后，依次通过光开关(11)和光环行器(10)发送至波分复用器(9)处分波，最后发送给各接收机(7)接收。 参见图1图2，上述远端节点RN(2)由耦合器(12)构成，其作用在于将下行信号分为工作下行信号和保护下行信号分别按照顺时针和逆时针方向传给各光网络单元0NU(3)，并将各光网络单元0NU(3)的上行信号分别注入工作馈送光纤(4)和保护馈送光纤(5)从而发送至光线路终端OLT(l)处。 实施例三本实施例于实施例一相同，特别之处是参见图3图4，上述光网络单元0NU(3)由l个4端口光环行器(14)，2个F-P标准具(15) ， 1个2*2光开关(17) ， 1个耦合器(18) ， 1个接收机(19) ， 1个半导体光放大器S0A(20) ， 1个监控器(16)和1个隔离器(21)构成；光网络单元0NU(3，13)主要作用在于正常状态下接收工作下行信号，屏蔽保护下行信号，并按照工作下行信号相反的传输方向将上行信号发送至远端节点RN(2);保护状态下，接收保护下行信号，并按照保护下行信号相反的传输方向将上行信号发送至远端 节点RN(2)。 实施例四参见图1图2，本波分复用无源光网络实现自愈功能的系统的传输方 法为采用上述系统进行传输，其特征在于光线路终端OLT(l)中的各发送机(6)发出 下行信号，并由波分复用器(8)进行合波后，通过光环行器(10)和光开关(11)注入工作 馈送光纤(4)，并由其传送至远端节点RN(2);在远端节点RN(2)中，下行信号被分为两部 分， 一部分作为工作下行信号，沿顺时针方向传输，另一部分作为保护下行信号，沿逆时针 方向传输；在正常状态下，各光网络单元0NU(3)均接收工作下行信号而屏蔽保护下行信 号，由各光网络单元0NU(3)发出的上行信号则沿着与工作下行信号相反的方向注入远端 节点RN(2)，即使得上下行信号均通过同一链路传输；当分布光纤断裂时，处于断裂点之前 的光网络单元0NU(3)由于其链路并未损坏，故仍处于正常状态，而断裂点后的光网络单 元0NU(13)则由于链路损坏故自动切换至保护状态，处于保护状态的光网络单元0NU(13) 接收保护下行信号，并将其上行信号通过与保护下行信号相反的传输方向注入远端节点 RN(2)，即使得处于保护状态的光网络单元0NU(13)利用另一侧未损坏的链路进行上下行 信号的传输，从而使得系统实现了自愈功能；上行信号传输至远端节点RN(2)后，通过工作 馈送光纤(4)传输光线路终端OLT(l)中，随后信号依次通过光开关(11)和光环行器(10) 被传送至波分复用器(9)解复用，最后被发送至接收机(7)接收。 实施例五本实施例与实施例四相同，特别之处是参见图3图4，上述链路自动 切换的方法是在正常模式下，光网络单元0NU(3)1接收到的信号包括从左端传入的工作 下行信号Ai-AN和从右端传入的保护下行信号以及之后光网络单元0NU(3)的 上行信号。这些信号当中，只有工作下行信号入i和保护下行信号Ai能通过F-P标准 具(15)，其余信号则经由F-P标准具(15)反射和光环行器(14)从一端传送到光网络单元 0NU(3)另外一端，保护下行信号入i由光环行器(14)传至F-P标准具(15)后，经光开关 (17)传送到光隔离器(21)处被屏蔽，工作下行信号A i由光环行器(14)传至F-P标准具 (15)后，经光开关(17)传送至耦合器(18)，并由其将信号分为两部分，一部分送至接收机 (19)接收，另一部分被半导体光放大器S0A(20)放大，并再调制成为上行信号。上行信号 入'i依次通过隔离器(21)、光开关(17)、F-P标准具(15)后被注入光环行器(14)的端口 4，并由端口 1输出，按照与工作下行信号相反的方向回传至远端节点RN(2);当光网络单元 0NU(13)前面的光纤出现断裂时，该光网络单元0NU(13)将接收不到工作下行信号，此时其 监控器(16)会自动改变光开关(17)状态，使光网络单元0NU(3)进入保护模式，此时，光网 络单元0NU(13)接收到的信号为左端传入的上行信号A 'K-A 'i-l和右端传入的保护下行 信号，只有保护下行信号入i能通过F-P标准具(15)，其余信号则经由F-P标准具(15)反 射和光环行器(14)从一端传送到光网络单元0NU(13)另外一端。保护下行信号的A i将按 照正常模式的工作下行信号一样被半导体光放大器S0A(20)放大再调制成上行信号A 'i。 然后，该上行信号将被注入光环行器(14)的端口 2，并由端口 3输出，按照与保护下行信号 相反的方向传送回远端节点RN(2)。
权利要求
一种环形波分复用无源光网络实现自愈功能的系统，由光线路终端OLT(1)，远端节点RN(2)和光网络单元ONU(3)构成，其中，光线路终端OLT(1)通过馈送光纤(4、5)与远端节点RN(2)连接，光网络单元ONU(3)则通过分布光纤与远端节点远端节点RN(2)连接。系统共有N个波长和N个光网络单元ONU(3)，N为除零外的自然数，每个光网络单元ONU(3)独享一个波长。其特征在于所述光线路终端OLT(1)由N个发送机(6)，N个接收机(7)，2个波分复用器(8，9)，1个光环行器(10)和一个光开关(11)构成；所述一个波分复用器(8)解复用端与所述发送机(6)连接，复用端与所述光环行器(10)1端口连接，所述波分复用器(9)解复用端与所述接收机(7)连接，复用端与光环行器(10)3端口连接，光环行器(10)端口2与所述光开关(11)连接，光开关(11)其余端口分别与工作馈送光纤(4)与保护馈送光纤(5)连接。
2. 根据权利要求书l所述的环形波分复用无源光网络实现自愈功能的系统，其特征在 于所述远端节点RN(2)由l个耦合器(12)构成；耦合器(12) —端的2个端口分别与工作 馈送光纤(4)和保护馈送光纤(5)连接，另一端2个端口分别与2个光网络单元0NU(3)连 接。
3. 根据权利要求书l所述的环形波分复用无源光网络实现自愈功能的系统，其特征在 于所述光网络单元0NU(3)由l个4端口光环行器(14)，2个F-P标准具(15) ， 1个2*2光 开关(17) ， 1个耦合器(18) ， 1个接收机(19) ， 1个半导体光放大器S0A (20) ， 1个监控器(16) 和l个隔离器(21)构成；所述光环行器(14)端口 1、3分别与相邻的光网络单元0NU(3)连 接，其2、4端口分别与两个所述F-P标准具(15)连接，所述光开关(17) —端的2个端口分 别与两个F-P标准具(15)连接，另一端分别与耦合器(18)复用端和光隔离器(21)连接， 其中与耦合器(18)复用端连接的线路抽头至监控器(16)，并由监控器(16)实施对光开关 (17)的监控，耦合器(18)的解复用端分别与接收机(19)和半导体光放大器S0A(20)连接， 半导体光放大器S0A(20)另一端与光隔离器(21)连接。
4. 一种环形波分复用无源光网络实现自愈功能的系统的传输方法采用上述系统进 行传输，其特征在于光线路终端OLT(l)中的各发送机(6)发出下行信号，并由波分复用 器(8)进行合波后，通过光环行器(10)和光开关(11)注入工作馈送光纤(4)，并由其传送 至远端节点RN(2 ;在远端节点RN(2)中，下行信号被分为两部分，一部分作为工作下行信 号，沿顺时针方向传输，另一部分作为保护下行信号，沿逆时针方向传输；在正常状态下，各 光网络单元0NU(3)均接收工作下行信号而屏蔽保护下行信号，由各光网络单元0NU(3)发 出的上行信号则沿着与工作下行信号相反的方向注入远端节点RN(2)，即使得上下行信号 均通过同一链路传输；当分布光纤断裂时，处于断裂点之前的光网络单元0NU(13)由于其 链路并未损坏，故仍处于正常状态，而断裂点后的光网络单元0NU(13)则由于链路损坏故 自动切换至保护状态，处于保护状态的光网络单元0NU(13)接收保护下行信号，并将其上 行信号通过与保护下行信号相反的传输方向注入远端节点RN(2)，即使得处于保护状态的 光网络单元0NU(13)利用另一侧未损坏的链路进行上下行信号的传输，从而使得系统实现 了自愈功能；上行信号传输至远端节点RN(2)后，通过工作馈送光纤(4)传输光线路终端 OLT(l)中，随后信号依次通过光开关(11)和光环行器(10)被传送至波分复用器(9)解复 用，最后被发送至接收机(7)接收。
5. 根据权利要求4所述的环形波分复用无源光网络实现自愈功能的的系统的传输方法，其特征在于所述链路自动切换的方法是在正常模式下，光网络单元0NU(3)I接收到的 信号包括从左端传入的工作下行信号A i-AN和从右端传入的保护下行信号A 1-A i以及 之后光网络单元0NU(3)的上行信号。这些信号当中，只有工作下行信号入i和保护下行信 号入i能通过F-P标准具(15)，其余信号则经由F-P标准具(15)反射和光环行器(14)从 一端传送到光网络单元0NU(3)另外一端，保护下行信号A i由光环行器(14)传至F-P标准 具(15)后，经光开关(17)传送到光隔离器(21)处被屏蔽，工作下行信号A i由光环行器 (14)传至F-P标准具(15)后，经光开关(17)传送至耦合器(18)，并由其将信号分为两部 分，一部分送至接收机(19)接收，另一部分被半导体光放大器S0A(20)放大，并再调制成为 上行信号。上行信号A ' i依次通过隔离器(21)、光开关(17)、 F-P标准具(15)后被注入 光环行器(14)的端口4，并由端口 l输出，按照与工作下行信号相反的方向回传至远端节点 RN(2);当光网络单元0NU(13)前面的光纤出现断裂时，该光网络单元0NU(13)将接收不到 工作下行信号，此时其监控器(16)会自动改变光开关(17)状态，使光网络单元0NU(3)进 入保护模式，此时，光网络单元0NU(13)接收到的信号为左端传入的上行信号A 'K-A 和右端传入的保护下行信号，只有保护下行信号A i能通过F-P标准具(15)，其余信号则经 由F-P标准具(15)反射和光环行器(14)从一端传送到光网络单元0NU(13)另外一端。保 护下行信号的A i将按照正常模式的工作下行信号一样被半导体光放大器SOA(20)放大再 调制成上行信号A ' i。然后，该上行信号将被注入光环行器(14)的端口 2，并由端口 3输 出，按照与保护下行信号相反的方向传送回远端节点RN(2)。
全文摘要
本发明涉及一种环形波分复用无源光网络实现自愈功能的系统及其传输方法。本系统由光线路终端OLT通过馈送连接远端节点RN，而远端节点RN连接多个光网络单元ONU构成；系统共有N个波长和N个光网络单元ONU，各光网络单元ONU独享一个波长。本方法是采用上述系统实现网络在光纤损坏时的自愈功能，下行信号在远端节点RN处被分为工作下行波长和保护下行波长，正常情况下，光网络单元ONU通过一侧的分布光纤链路传输上下行信号；当分布光纤断裂时，处于断裂点后的光网络单元ONU自动切换至保护状态，通过另一侧未损坏的链路传输上下行信号，通过这种方式，使得系统在无需增设保护分布光纤和专门的监控信道的条件下实现其自愈功能，大大降低了系统的成本。
文档编号H04J14/02GK101741502SQ20091019954
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者周杨, 张锋, 朱龙, 甘朝钦, 石磊 申请人:上海大学