专利名称：具有保护功能及带宽共享的无源光接入网系统和实现方法
技术领域：
本发明涉及光通信领域，具体是涉及一种多波长无源光网络兼容动态带宽共享且具有保护功能的系统和方法。
背景技术：
近年来，随着EPON、GPON、WDM-PON、Hybrid-PON、0FDM-P0N 等一系列光接入网的概念快速发展，带宽速率和光接入网各方面性能也有了大幅提高。特别是多波长混合接入网，以其大带宽，多级带宽粒度等优势使其具有很高的性能。因此对于通信信道的保护，各 ONU之间的带宽共享提出了更高的要求。由于接入网对于成本问题很敏感，所以在结构的设计和工作方式的选择要对此特别注意。将WDM引入到接入网中中不仅可以提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装。而结合原有的TDM技术甚至是新近出现的OFDM技术又可以使带宽颗粒度大大减小，提高了带宽利用率和对各种业务要求的适应能力。综上所述多波长混合接入技术以其优越的特性被认为是下一代接入网的最佳解决方案，对实现三网合一的关键具有重要的意义。随着单信道带宽的增大，信道故障对于用户的损失也是无法估量的，因此我们对接入网的保护提出了更高的要求。随着各种拓扑结构的出现和多种复杂客观条件的出现， 使得对接入网结构的适用性也提出了更高要求。本发明对系统架构进行了合理的布局，系统不仅可以实现分布光纤，馈线光纤处的保护，也能实现相邻ONU之间能够实现动态带宽共享，通过给出远端节点RN的逻辑连接阵列系统的用户规模可以达到倍增的效果。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供了一种具有保护功能和带宽共享的无源光网络系统和实现方法，能有效的在多波长光接入网中实现动态带宽共享和对分布光纤的多重保护，同时本系统利用远端节点RN的逻辑连接关系可进行用户规模倍增。为达到上述目的，本发明的构思是在远端节点RN处通过阵列波导光栅AWG与耦合器的逻辑连接分别实现各ONU的直通波长的连接，和相邻ONU对中间ONU的保护连接。 ONU内部通过控制开关的指向位置，使ONU的上行/下行信号通过相应的路径传输。ONU内对相邻ONU的保护路径，也通过耦合器将信号传至本ONU的接收端，从而在本ONU可根据带宽的需求动态享用相邻ONU的直通波长带宽，实现了带宽共享。由于基于WDM体系的结构对协议的透明性，使得该系统可在多种不同协议体制下运行。根据上述发明构思，本发明采用下列方案
一种具有保护功能和带宽共享的无源光网络系统，由一个中央局端CO通过两根单模光纤连接一个远端结点RN，该远端结点RN连接N个光网络单元ONU构成，N为除零外的自然数，其特征在于
1)所述的中央局端CO是N个光发射机(λ” λ2......λ#)经过一个第一阵列波导光栅AWG，通过一个三端口光环形器连接至一个1 X 2光开关，该光环形器另一个端口连接一个第二阵列波导光栅AWG，该第二阵列波导光栅AWG连接另外N个光接收机。所述光开关的右边两端口分别连接所述两根单模光纤，通过该两根单模光纤连接所述远端节点RN。2)所述远端节点RN包括一个2X3耦合器、三个结构相同的第三、第四和第五阵列波导光栅AWG和N个3 X 1耦合器。2 X 3耦合器右边三个端口分别与三个结构相同第三、 第四和第五阵列波导光栅AWG相连。该三个阵列波导光栅AWG的各端口按照一定逻辑关系分别与N个耦合器相连。其中第三阵列波导光栅AWG的输出波长实现对各光网络单元ONU 的直通波长传输，第四和第五两个阵列波导光栅的输出波长实现对各光网络单元ONU的保护波长的传输。N个3X1耦合器通过所述分布光纤分别与N个光网络单元ONU相连。此处 RN为无源结构。3)系统中共有N个光网络单元0NU，相邻光网络单元ONU通过两根单模光纤互联。每个光网络单元ONU结构相同包括一个第六阵列波导光栅AWG，两个功率分路器，一个3 X 1开关，一个3 X 2耦合器，一个反射式半导体光发大器RS0A，一个波长可调接收机。 所述第六阵列波导光纤AWG上下方的两个端口通过两根光纤分别与相邻两个ONU连接，中间端口直接与3X 1开关的中间接头相连。所述3X 1开关两个接头通过两根光纤分别与相邻ONU连接。在两根光纤上有功率分路器，将光信号部分分路3X2耦合器，并将其传输到接收端，实现相邻光网络单元ONU之间的动态带宽共享。上述系统的各功能实现方法
当由阵列波导光栅AWG输出端口((‘ 02(n+1), Afo^)输出的信号到达ONUfl，先经过阵列波导光栅AWG，混合光信号被阵列波导光栅AWG分成三路单波长光信号λ μ，λΛ) \η+10 其中λΛ_,，通过光纤分别传输到ONUy与ONUm，并且在传输过程中被1X2耦合器分别将两路信号各分成两路，并将各自的其中一路信号传送至3X2耦合器。λΛ作为ONUfl的直通波长通过阵列波导光栅AWG直接传送到3 X 2耦合器，此时光开关置于中间正常工作位置。下行信号一部分被接收机接收，一部分被反射式半导体光放大器擦除信息并重调制加载上行信息沿原路返回成为上行信号。当分布光纤出现故障时，λΛ不能直接到达ONUf此时ONUfl内光开关接受控制信令将开关置于上端口位置。此时由ONUy分出的光纤将λ 从上方经光开关传送至ONUfl，再经3X 2耦合器传送至接收机和反射式半导体光放大器；或者光开关置于下端口位置，此时由ONUm分出的光纤将λ 从上方经光开关传送至ONUfl，再经3X2耦合器传送至接收机和反射式半导体光放大器。远端节点RN通过其内部逻辑连接结构对各波长路径进行分配并通过单模光纤与 N个光网络单元ONU相连，将直通波长和保护波长通过相应的路径传送至光网络单元ONU 端。各光网络单元ONU之间通过两根单模光纤连接，对于ONU#，单模光纤用来传输相邻光网络单元ONU7与ONU~的保护波长。相应的对于ONU#，它的保护波长通过光纤分别可通过 ONU7与ONU~经过光开关传送至接收机。根据远端节点RN的内的逻辑连接关系，光网络单元ONU处可根据实际需要，进行用户规模的扩展，并仍具有以上所述功能。对于环形ONU拓扑，设远端节点RN中阵列波导光栅AWG的输入输出端口和N个3个3 X 1耦合器输入端口阵列如下
AWG输入端口阵列
权利要求
1.ー种具有保护功能和带宽共享无源光接入网系统，由ー个中心局端CO(I)通过两根单模光纤(8，9)连接ー个远端结点RN (10)，该远端结点RN (10)通过分布光纤(16)连接 N个光网络单元ONU (17)，N为除零外的自然数其特征在于所述的中心局端CO (1)是N个光发射机(λ ，λ2......λ N) (2)经过ー个第一阵列波导光栅AWG (3)，通过ー个三端ロ光环形器(4)连接至ー个1X2光开关(7)，该光环形器(4)另ー个端ロ连接ー个第二阵列波导光栅AWG (5)，该第二阵列波导光栅AWG (5)连接另外N个光接收机(6);所述光开关(7)的右边两端ロ分别连接所述两根单模光纤(8，9)，通过该两根单模光纤(8，9)连接所述远端节点RN (10)；所述远端节点RN (10)包括ー个2X3耦合器(11)、三个结构相同的第三、第四和第五阵列波导光栅AWG (12，13，14)和N个3X1耦合器組成(15)，2X3耦合器(11)右边三个端 ロ分別与三个结构相同阵列波导光栅AWG (12，13，14)相连；该三个阵列波导光栅AWG (12， 13,14)的各端ロ分別与N个3X1耦合器(15)相连，其中第三阵列波导光栅AWG (12)的输出端ロ实现对各光网络单元ONU (17)的直通波长的传输，两个第四和第五阵列波导光栅 AffG (13，14)的输出端ロ实现对各光网络单元ONU (17)的保护波长的传输；N个3X1耦合器(15)通过所述分布光纤(16)分別与N个光网络单元ONU (17)相连；此处远端节点RN (10)为无源结构；系统中共有N个光网络单元ONU (17)，相邻光网络单元ONU (17)通过两根单模光纤 (18，19)互联；每个光网络单元ONU (17)结构相同包括一个第六阵列波导光栅AWG (20)， 两个功率分路器(21)，ー个3X1开关(22)，ー个3X2耦合器(23)，ー个反射式半导体光发大器RSOA (对)，一个波长可调接收机(25);所述第六阵列波导光栅AWG (20)上下方的两个端ロ通过两根光纤(26，27)分別与相邻两个ONU连接，中间端ロ直接与所述3X1开关(22) 的中间接头相连；所述3 X 1开关(22)两个接头通过两根光纤(18，31)分別与相邻ONU连接；在两根光纤(26，27)上各有一个功率分路器(21)，将光信号分路并将其中一部分传送至3X2耦合器(23)，并将其传输到接收端，实现相邻光网络单元ONU (17)之间的动态带宽ノヽ 。
2.ー种根据权利要求书1所述的具有保护功能和带宽共享的无源光接入网系统的实现方法，其特征在于远端节点RN (10)通过其内部逻辑连接结构对各波长路径进行分配并通过单模光纤与N个光网络单元ONU (17)相连，将直通波长和保护波长通过相应的路径传送至光网络单元ONU (17)端；各光网络单元ONU (17)之间通过两根单模光纤(18，19)连接，对于ONUN (30)，单模光纤(26，27)用来传输相邻光网络单元ONUl与0NUN-1的保护波长；相应的对于0NUN，它的保护波长通过光纤(18，31)分别可从ONUl与0NUN-1经过光开关传送至接收机(25)。
3.ー种根据权利要求书1所述的具有保护功能和带宽共享的无源光接入网系统的实现方法，其特征在于远端节点RN (10)通过其内部逻辑连接结构对各波长路径进行分配并通过单模光纤(16)与N个光网络单元ONU (17)相连，将直通波长和保护波长通过相应的路径传送至光网络单元ONU (17)端；各光网络单元ONU之间通过两根单模光纤连接，对于 ONUN (30)，单模光纤(26)用来传输相邻光网络单元ONUl与0NUN-1的保护波长；在单模光纤(26)上有光耦合器，分别将ONUl与0NUN-1的直通波长分成两部分，并将其中一部分传送至ONUN (30)的接收端，实现ONUN (30)对ONUl与0NUN-1的动态带宽共享。
4. 一种权利要求书1所属的多波长无源光接入网可实现系统用户倍增系统的实现方法，其方法特征在于根据远端节点RN (10)的内的逻辑连接关系，光网络单元ONU (17)处可根据实际需要，进行用户规模的扩展，并仍具有以上所述功能；对于环形ONU拓扑，设远端节点RN (10)中阵列波导光栅AWG (12，13，14)的输入输出端口和N个3X1耦合器(15) 输入端口阵列如下AWG输入端口阵列
全文摘要
本发明涉及一种具有保护功能和带宽共享的无源光网络系统和实现方法。本系统是1个中心局端CO，通过两根单模光纤连接远端节点RN，远端节点RN连接至N个ONU，且相邻ONU之间用两根单模光纤相连呈环形连接。中心局CO将N个波长所携带的信息传送至远端节点RN，远端节点RN根据内部结构连接关系将相应波长信号通过分布光纤传送至相应ONU。当下行信号到达ONU后，一部分光信号被接收机接收，令一部分下行信号被反射式半导体光放大器RSOA擦除原有信息并重新调制完成上行传输。本发明通过利用分布光纤和各开关的倒换，实现ONU的多重保护，动态带宽共享，并通过按一定逻辑连接关系构成的无源的RN可实现系统的规模扩展。
文档编号H04Q11/00GK102546005SQ20111043425
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者戚永前, 时琼玲, 王瑞雪, 甘朝钦, 邓诗琪, 邵奇 申请人:上海大学