专利名称：无色波分复用光接入网实现同波长上、下行隔离及分级保护功能的系统和方法
技术领域：
本发明适用于光通信领域，特别是一种无色波分复用光接入网实现同波长上、下行隔离分级式保护功能的系统和方法，大大提高通信质量。
背景技术：
随着互联网应用的不断涌现，时分复用无源光网络(TDM-PON)已经不能满足用户对于带宽的需求。波分复用无源光网络(WDM-PON)以其高带宽、高容量、透明传输特性、安全性高等特点引起了人们的关注，并被认定为下一代的光接入方式。由于接入网的速率越来越快，当网络出现故障时，整个通讯质量会受到大大的影响。因此需要加强网络的保护措施，降低出现故障的概率。一般而言，波分复用系统中馈线，分布光纤等部位的光纤由于容易出现故障，因此利用分级式的保护，可以大大加强网络的生存性能。现已提出的WDM-PON网络结构中，以星形居多，此外还有树形、环形，总线形等结构。由于光接入的用户数的不断增加，环形结构的优势得到体现，这种结构适用于大规模的接入，实现波分复用特有的虚拟点对点通信，并且利用双纤环的技术也可以起到保护连接馈线以及光纤的作用。WDM-PON相对其他无源光网络有其优势，但是由于技术不够成熟，因此客户端的成本仍然过高。现在已经提出了在光节点(ONU)处设置反射式半导体放大器(RSOA)作为上行信号发射源的方案，这种方案有效降低了系统的成本，但是由于上下行信号采用相同波长， 在同一根光纤进行传输将产生较大的串扰，因此在本发明中利用波长阻断器(WB)有效隔离上下行波长，提高传输质量。
发明内容
本发明针对现有WDM-PON网络保护措施的缺陷，提出了一种无色波分复用光接入网实现同波长上、下行隔离及分级保护功能的系统和方法，提高通信质量。为了达到上述目的，本发明的构思是为了适应大规模的网络接入需求，发明选用环形拓扑结构。利用两根光纤连接各个远端结点(RN)，形成环形拓扑结构，两根光纤能够相互依靠，形成对于馈线以及RN之间光纤的保护。同时每个RN下面挂着数个ONU，RN与ONU 之间形成星形环形结构。这样可以使ONU之间形成相互保护，起到对分布光纤保护的作用。 针对可能发生的馈线、单纤、双纤、分布光纤故障，可以利用光缆终端设备OLT，RN以及ONU 中的光开关进行调节，重塑整个网络结构，保护上下行信号的正常通信。为了降低用户端的成本，在ONU中设置了 RS0A，可以把下行信号消去并且重新调制上行信号。为了避免在一根光纤中传输相同波长的上下行信号，从而产生串扰。因此在RN中放置了 WB，目的是滤除本地RN下载的下行信号，这样在同一根光纤中不会出现相同波长的上下行信号，从而避免同波长串扰，提高网络质量。根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案一种无色波分复用光接入网实现同波长上、下行隔离及分级保护功能的系统和方法由光线路终端0LT、远端结点RN以及光网络单元ONU组成。通过两根馈线光纤(工作光纤以及保护光纤)，η个RN依次连接组成环形网络并与OLT相连，每个RN下面有m个ONU形成星形环形结构。共支持m*n个用户。其特征在于1) OLT的结构由n*m个突发模块发射机、 n*m个突发模块接收机、1个波分复用器、1个波分解复用器、第一第二 2个EDFA掺饵光纤放大器、1个第一 3dB耦合器、第一第二 2个1 光开关、第一第二 2个环形器以及1个第二耦合器组成。其中，n*m个发射机与波分复用器输入端相连，该波分复用器输出端经第一 EDFA掺铒光纤放大器与第一 3dB耦合器相连。第一 3dB耦合器的输出端连接到第一第二两个1 光开关的3号端口，第一 1 光开关的端口 1连接到上半支环形网络的工作光纤， 端口 2连接到第一环形器的1号端口，第一环形器的2号端口连接到上半支环形网络的保护光纤，第一环形器的3号端口连接到第二耦合器。第二 1 光开关的1号端口连接到第二环形器的1号端口，第二环形器的2号端口连接到环形网下半支的工作光纤，第二环形器的3号端口连接到第二耦合器，第二 1 光开关的2号端口空置。来自第一环形器的3号端口、第二环形器的3号端口以及环形网络下半支的保护光纤都连接到第二耦合器的输入端，第二耦合器的输出端与第二 EDFA掺铒光纤放大器相连，最后连接到n*m接收机。利用工作光纤以及保护光纤把所有的RN连接起来。2)上述远端节点RN由第三、第四、第五和第六4个1 光开关、1个2 光开关、1 个1*3光开关、1个第三光环形器、1个波长阻断器、共2m+4个的第三、第四、第五和第六3dB 耦合器、1个波分复用/解复用器、m个波长可调滤波器组成。工作光纤和保护光纤从RN的左端进入分别与第三1 光开关的1号端口以及第四1 光开关的3号端口连接。第三 1*2光开关的2号端口与第四1 光开关的1号端口相连。第三1 光开关的3号端口连接到2 光开关的1号端口，2 光开关的1号端口和2号端口直连、3号端口和4号端口直连，使2 光开关成直通状态。2 光开关的2号端口连接到第五3dB耦合器，第五3dB 耦合器的输出连接到第三光环行器的1号端口以及波长阻断器。第三光环形器的2号端口连接到波分复用/解复用的输入端，波分复用/解复用器的输出端与m个波长可调节滤波器的输入端连接。波长可调节滤波器的输出端与耦合器相连。在耦合器群中，每个耦合器的输出连接到下一级耦合器的输入端，形成交叉状耦合器相连。最后第二级耦合器的输出端通过分布光纤连接到各个0NU。第三光环器的3号端口与1*3光开关的4号端口相连。 1*3光开关的3号端口的输出与波长阻断器的输出连接到第六耦合器。第六耦合器的输出连接到2 光开关的4号端口。2 光开关的4号端口与3号端口直连，由3号端口输出到第五1 光开关的3号端口。第五1 光开关的1号端口连接到工作光纤，通往下一个 RN。第五1 光开关的2号端口连接到第六1 光开关的1号端口。第六1 光开关的3 号端口连接到保护馈线，通往下一个RN。1*3光开关的1，2号端口分别连接到第三耦合器和第四耦合器，同时第三耦合器的另一个输出口与第四耦合器的另一个输出口相连。第三耦合器的输入口与第四1 光开关的2号端口连接。第四耦合器的输入口与第六1 光开关的3号端口连接。上述ONU由第七第八2个3dB耦合器，1个光开关，1个波长可调滤波器以及1个接收机和1个RSOA组成。连接方式为分布光纤与第七3dB耦合器输入端相连，该耦合器输出端与光网络单元ONU —侧的保护光纤以及光开关输出端口 1相连，光开关输出端2与另一侧的保护光纤相连。光开关的输入端与波长可调滤波器输入端相连。波长可调滤波器的输出端连到第八3dB耦合器，该3dB耦合器的输出端连接到接收机和RS0A。一种无色波分复用光接入网实现同波长上、下行隔离及分级保护功能的方法采用上述无色波分复用光接入网系统进行传播，其特征在于在正常情况下，在OLT中由n*m个光发射机发射光信号进入波分复用器复用以后来到第一 3dB耦合器，因为第二 1 光开关打到2号端口，因此输出的一半光信号作为预留信号。另一半光信号经过第一 1 光开关后进入RN1。为描述方便，这里选取RNj作为描述对象。波长为
Λι - ^的光信号进入RNj中，光信号依次经过第三1 光开关以及2 光开关后来到第
五3dB耦合器，该3dB耦合器输出分为两部分，一部分作为本地下载信号，另一部分利用波长阻断器后，滤除本地下载波长，余下的光信号传送到下一个RN。本地下载信号经过第三光环形器后来到波分复用解复用器，该波分复用解复用器的输出端口有m个，分别解复用输
出从41 -Λ· 的光信号。解复用以后的光信号通过耦合器的级联，使RN的每个输出端口包含两个波长，为描述方便，选取0NUj2作为描述对象。一个是0NUj2下载波长而2，另一个是
起到保护相邻ONUj 1作用的力力。本地下载的信号来到ONU后被3dB分割，一部分作为保护
ONUjl的信号，另一部分则经过1 光开光和波长可调滤波器后本地接收。上行方向而言 由于采用RSOA反射式半导体放大器，因此下行信号被放大、重调制上信息后作为上行信号进行传输，并且上行信号与下行信号使用的是相同的波长。上行信号经过耦合，滤波后进行波分复用，复用后的上行信号由1*3光开关的3号端口输出，输出的光信号与被波长阻断器隔离后的下行信号耦合入第六耦合器，值得注意的是由于波长阻断器已经隔离了本地下载的信号，因此上传的上行信号不会与下行信号之间产生串扰。从第六耦合器输出的上下行混合信号经过2 光开关以及第五1 光开关后传输到下一个RN，实现无上下行串扰的同向传输。一种由上述波分复用无源光网络系统实现分级式的保护能力的方法，其特征为 (1)、当OLT与RNl之间的工作光纤和保护光纤发生单纤故障时，把第一 1 光开关打到2 号端口同时把RNl中的第三1*2光开关打到2号端口，第四1*2光开关打到1号端口，这样可以利用保护光纤传输光信号。(2)、当RN之间的馈线发生单纤故障时，只需要把前一个RN的第五1 光开关打到2号端口，第六1 光开关打到1号端口，后一个RN的第三1 光开关打到2号端口，第四1 光开关打到1号端口，这样可以利用RN之间的保护光纤传输光信号。(3)、当RN与ONU之间的分布光纤发生故障时，需要把分布光纤故障的ONUjl中的 1*2光开关打到2号端口，通过ONU之间的保护环，使0NUj2来下载ONUjl的信号。同时也由ONUj2代替传输ONUjl的上行信号。(4)、当RN之间的工作光纤和保护光纤发生双纤故障时，此时需要把整个环形网络分成两部分，双纤故障之前的上半支以及双纤故障后的下半支。此时OLT中的第二 1 光开光需要打到1号端口。在上半支光环形网络中，RN的结构变化为第三、第五1 光开关都打到1号端口，第四、第六1 光开关都打到2号端口。1*3光开关打到1号端口。此时下行信号如正常情况所述，上行信号经过1*3光开关的1号端口后，进入了第三耦合器。第三耦合器的输入信号包括本地的上行信号以及其他RN的上行信号。其他RN的上行信号从第六1 光开关3号端口进入，经过第四耦合器，最后进入第三耦合器。所有进入第三耦合器的光信号通过第四1 光开关后进入保护馈线，最后传输回到OLT中。在OLT中，光信号经过第一光环行器的3号端口输出进入第二耦合器，通过光接收阵列接收。值得注意的是 这里上下行信号是相反传输的，并且在不同光纤中传输，因此也不会产生上下行之间的串扰。对于光环形网络下半支的RN来讲其他设置与上半支的RN相同，不同的是需要把2*2 光开关打到交叉状，1*3光开关打到2号端口，让上行信号耦合进入第四耦合器，本地的上行信号以及所有来自之前RN的上行信号都将耦合进入第四耦合器，从第六1 光开关输出回到OLT中。在OLT中，上行信号经过第二光环行器的3号端口输出进入第二耦合器，最后被光接收阵列接收。与上半支的RN—样，这个时候上下行光信号是按照相反方向传输的。本发明与现有技术相比较，具有如下显著优点
(1)方案使用环形星形结构，利用波分复用技术，实现大规模用户的虚拟点对点通信；
(2)方案对于馈线、分布光纤实现了强大的保护功能，实现了网络对于单纤、双纤故障的自愈能力；(3)由于RN结构的设置避免了相同波长的上下行信号在同一根光纤中传输所带来的串扰问题；
(4)在ONU端，借鉴利用波长重调制技术，省去了 ONU端的光源，节省系统成本。
图1为实现无上下行串扰并且拥有分级式保护功能的波分复用无源光网络的系统结构框图。图2为图1例证的波分复用结构中的远端节点RN内部结构示意3为图1例证的波分复用结构中的光网络单元ONU内部结构示意图。
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 一种无色波分复用光接入网实现同波长上、下行隔离及分级保护功能的系统，由光线路终端OLT (1)、远端结点RN (10)以及光网络单元ONU (11)组成。通过两根馈线光纤工作光纤(8)以及保护光纤(9)，η个远方结点RN (10)依次连接组成环形网络并与OLT (1)相连，每个RN (10)下面有m个ONU (11)形成星形环形结构，共支持 m*n个用户。其特征在于1)、0LT (1)的结构为由n*m个突发模块发射机(2)、n*m个突发模块接收机(14)、1个波分复用器(3)、1个波分解复用器(15)、第一第二 2个EDFA掺饵光纤放大器(4、16)、1个第一 3dB耦合器(5)、第一第二 2个1 光开关(6、18)、第一第二 2个环形器(7、19)以及1个第一耦合器(17)组成。其中，n*m个发射机(2)与波分复用器(3) 输入端相连，该波分复用器(3)输出端经第一 EDFA掺铒光纤放大器(4)与第一 3dB耦合器 (5)相连。该第一 3dB耦合器(5)的输出端连接到第一第二两个1 光开关(6、18)的3号端口，第一 1 光开关(6)的端口 1连接到上半支环形网络的工作光纤(8)，端口 2连接到第一环形器(7)的1号端口，第一环形器(7)的2号端口连接到上半支环形网络的保护光纤 (9)，第一环形器(7)的3号端口连接到第二耦合器(17)。第二 1 光开关(18)的1号端口连接到第二环形器(19)的1号端口，第二环形器(19)的2号端口连接到环形网下半支的工作光纤(8)，第二环形器(19)的3号端口连接到第二耦合器(17)，第二 1 光开关(18)的 2号端口空置。来自第一环形器(7)的3号端口、第二环形器(19)的3号端口以及环形网络下半支的保护光纤(9)都连接到第二耦合器(17)的输入端，第二耦合器(17)的输出端与第二 EDFA掺铒光纤放大器(16)相连，最后连接到n*m接收机(14)。利用工作光纤(8)以及保护光纤(9)把所有的RN (10)连接起来。2)、参加图2，上述远端节点RN(IO)由第三、第四、第五、和第六4个1 光开关 (20、21、M、25)、1个狄2光开关(洸)、1个1*3光开关(32)、1个第三光环形器(四)、1个波长阻断器(27)、共2m+4个的第三、第四、第五和第六3dB耦合器(22、23、沘、31、34)、1个波分复用/解复用器(33)、m个波长可调滤波器(30)组成。工作光纤(8)和保护光纤(9)从 RN (10)的左端进入分别与第三1 光开关(21)的1号端口以及第四1 光开关(20)的 3号端口连接。第三1*2光开关(21)的2号端口与第四1*2光开关(20)的1号端口相连。 第三1 光开关(21)的3号端口连接到2 光开关(26 )的1号端口，2*2光开关(26 )的1 号端口和2号端口直连、3号端口和4号端口直连，使2 光开关(26)成直通状态。2 光开关(26)的2号端口连接到第五3dB耦合器(28)，第五3dB耦合器(28)的输出连接到第三光环行器(29 )的1号端口以及波长阻断器(27 )。第三光环形器(29 )的2号端口连接到波分复用/解复用(33)的输入端，波分复用/解复用器(33)的输出端与m个波长可调节滤波器(30)的输入端连接。波长可调节滤波器(30)的输出端与耦合器群(34)相连。在耦合器群(34)中每个耦合器的输出连接到下一级耦合器的输入端，形成交叉状耦合器相连。 最后第二级耦合器的输出端通过分布光纤(12)连接到各个ONU (11)。第三光环器(29)的 3号端口与1*3光开关(32)的4号端口相连。1*3光开关(32)的3号端口的输出与波长阻断器(27)的输出同时耦合到第二耦合器(31)。第六耦合器(31)的输出连接到拆2光开关(26)的4号端口。2 光开关(26)的4号端口与3号端口直连，由3号端口输出到第五 1*2光开关(24)的3号端口。第五1 光开关(24)的1号端口连接到工作光纤(8)，通往下一个RN (10)。第五1 光开关(24)的2号端口连接到第六1 光开关(25)的1号端口。第六1 光开关(25)的3号端口连接到保护光纤(9)，通往下一个远端结点RN (10)。 1*3光开关(32)的1，2号端口分别连接到第三耦合器(22)和第四耦合器(23)的输入口， 同时第三耦合器(22)的另一个输出口与第四耦合器(23)的另一个输出口相连。第三耦合器(22)的输入口与第四1 光开关(20)的2号端口连接。第四耦合器(23)的输入口与第六1 光开关(25)的3号端口连接。3)、参见图3，上述ONU (11)由2个3dB耦合器(36、41)，1个光开关(37)，1个波长可调滤波器(38)以及1个接收机(39)和IfRSOA (40)组成。连接方式为分布光纤(12)与第七3dB耦合器(36)输入端相连，该耦合器(36)输出端与ONU —侧的保护光纤 (13)以及光开关(37)输出端口 1相连，光开关(37)输出端2与另一侧的保护光纤(13)相连。光开关(37)的输入端与波长可调滤波器(38)输入端相连。波长可调滤波器(38)的输出端连到第八3dB耦合器(41)，该3dB耦合器(41)的输出端连接到接收机(39)和RSOA (40)。实施例二 参见图1、图2、图3，采用上述系统进行传播，本无色波分复用光接入网实现同波长上、下行隔离及分级保护功能的方法，其特征为正常模式下，在OLT (1)，中由 n*m个光发射机(2)发射光信号进入波分复用器(3)复用以后来到3dB耦合器(5)，因为第二 1 光开关(18)打到2号端口，因此输出的一半光信号作为预留信号。另一半光信号经过第一 1 光开关(6)后进入RNl (10)。为描述方便，这里选取RNj (10)作为描述对象。
波长为知的光信号进入RNj (10)中，光信号依次经过第三1 光开关(21)以及2*2 光开关(26)后来到第五3dB耦合器(28)，该3dB耦合器(28)输出分为两部分，一部分作为本地下载信号，另一部分利用波长阻断器(27)后，滤除本地下载波长，余下的光信号為/+1)1 传送到下一个RN (10)。本地下载信号经过第三光环形器(29)后来到波分复用/解
复用器(33)，该波分复用/解复用器(33)输出端口有m个，分别解复用输出从- 的光信号。解复用以后的光信号通过耦合器(34)的级联，使RN的每个输出端口包含两个波长，为描述方便，选取0NUj2 (11)作为描述对象。一个是0NUj2 (11)下载波长，另一个
是起到保护相邻ONUjl (11)作用的&1。所有本地下载的信号来到ONU (11)后被3dB耦
合器(36)分割，一部分作为保护ONUjl (11)的信号，另一部分则经过1 光开光(37)和波长可调滤波器(38)后本地接收。上行方向而言由于采用RSOA反射式半导体放大器(39)， 因此下行信号被放大、重调制上信息后作为上行信号进行传输。并且上行信号与下行信号使用的是相同的波长。上行信号经过耦合(34)，滤波(30)后进行波分复用(33)，复用后的上行信号由1*3光开关(32)的3号端口输出，输出的光信号与被波长阻断器(27)隔离后的下行信号耦合入第六耦合器(31)，值得注意的是由于波长阻断器已经隔离了本地下载的信号，因此上传的上行信号不会与下行信号之间产生串扰。从第六耦合器(31)输出的上下行混合信号经过2 光开关(26)以及第五1 光开关(24)后传输到下一个RN (10)，实现无上下行串扰的同向传输。实施例三参见图1、图2、图3。采用上述提出的无色波分复用无源光网络系统实现分级式的保护能力的方法，其特征为
1)、当OLT (1)与RNl (10)之间的工作馈线(8)和保护光纤(9)发生单纤故障时，把第一 1 光开关(6)打到2号端口同时把RNl (10)中的第三1 光开关(21)打到2号端口，第四1 光开关(20)打到1号端口，这样可以利用保护光纤(9)传输光信号。2)、当RN (10)之间的馈线发生单纤故障时，只需要把前一个RN的第五1 光开关(24)打到2号端口，第六1 光开关(25)打到1号端口，后一个RN的第三1 光开关 (21)打到2号端口，第四1 光开关(20)打到1号端口，这样可以利用RN之间的保护光纤 (9)传输光信号。3)、当RN (10)与ONU (11)之间的分布光纤(12)发生故障时，需要把分布光纤 (12)故障的ONUj 1 (11)中的1*2光开关(36)打到2号端口，通过ONU之间的保护环(13), 使ONUj2来下载ONUjl的信号。同时也由ONUj2代替传输ONUjl的上行信号。4)、当RN (10)之间的工作光纤(8)和保护光纤(9)发生双纤故障时，此时需要把整个环形网络分成两部分，双纤故障之前的上半支环形网络以及双纤故障后的下半支环形网络。此时OLT (1)中的第二 1 光开光(18)需要打到1号端口。在上半支光环形网络中，RN (10)的结构变化为第三、第五1*2光开关(21J4)都打到1号端口，第四、第六1 光开关(20J4)都打到2号端口。1*3光开关(32)打到1号端口。此时下行信号如正常情况所述，上行信号经过1*3光开关(32)的1号端口后，进入了第三耦合器(22)。第三耦合器(22)的输入信号包括本地的上行信号以及其他RN (10)的上行信号。其他RN (10)的上行信号从第六1 光开关(25》号端口进入，经过第四耦合器(23 )，最后进入第三耦合器 (22)。所有进入第三耦合器(22)的光信号通过第四1 光开关(20)后进入保护馈线(9)， 最后传输回到OLT (1)中。在OLT (1)中，光信号经过第一光环行器(7)的3号端口输出进入第二耦合器(17)，通过光接收阵列(14)接收。值得注意的是这里上下行信号是相反传输的，并且在不同光纤中传输，因此也不会产生上下行之间的串扰。对于光环形网络下半支的RN (10)来讲其他设置与上半支的RN相同，不同的是需要把2 光开关(26)打到交叉状，1*3光开关(32)打到2号端口，让上行信号耦合进入第四耦合器(23)，本地的上行信号以及所有来自之前RN的上行信号都将耦合进入第四耦合器(23)，从第六1 光开关(25) 输出回到OLT (1)中。在OLT (1)中，上行信号经过第二光环行器(19)的3号端口输出进入第二耦合器(17)，最后被光接收阵列(14)接收。与上半支的RN —样，这个时候上下行光信号是按照相反方向传输的。 由此，通过调节OLT (1)、RN (10), ONU (11)中的开关可以避开发生的单纤、双纤故障，使得网络结构拥有自愈的能力，尽最大的可能提高网络生存性。同时，由于相同波长的上下行信号不会在同一根光纤中传输，因此解决了上下行相同波长之间的串扰问题，提高了系统的通信质量。
权利要求
1. 一种无色波分复用光接入网实现同波长上、下行隔离及分级保护功能的系统，由光线路终端OLT (1)、远端结点RN (10)以及光网络单元ONU (11)组成，通过两根馈线光纤 工作光纤(8)以及保护光纤(9)，n个远端结点RN (10)依次连接组成环形网络并与OLT (1) 相连，每个RN (10)下面有m个ONU (11)形成星形环形结构，共支持m*n个用户，其特征在于a.所述OLT(I)的结构为由n*m个突发模块发射机(2)、n*m个突发模块接收机(14)、 1个波分复用器(3)、1个波分解复用器(15)、第一第二 2个EDFA掺饵光纤放大器(4、16)、 1个第一 3dB耦合器(5)、第一第二 2个1 光开关(6、18)、第一第二 2个环形器(7、19)以及1个第二耦合器(17)组成；其中，n*m个发射机(2)与波分复用器(3)输入端相连，该波分复用器(3)输出端经第一 EDFA掺铒光纤放大器(4)与第一 3dB耦合器(5)相连；该第一 3dB耦合器(5)的输出端连接到第一第二两个1 光开关(6、18)的3号端口，第一 1 光开关(6)的端口 1连接到上半支环形网络的工作光纤(8)，端口 2连接到第一环形器(7)的 1号端口，第一环形器(7)的2号端口连接到上半支环形网络的保护光纤(9)，第一环形器 (7)的3号端口连接到第二耦合器(17);第二 1 光开关(18)的1号端口连接到第二环形器(19)的1号端口，第二环形器(19)的2号端口连接到环形网下半支的工作光纤(8)，第二环形器(19)的3号端口连接到第二耦合器(17)，第二 1 光开关(18)的2号端口空置； 来自第一环形器(7)的3号端口、第二环形器(19)的3号端口以及环形网络下半支的保护光纤(9)都连接到第二耦合器(17)的输入端，第二耦合器(17)的输出端与第二掺铒光纤放大器EDFA (16)相连，最后连接到n*m接收机(14)；b.所述远端节点RN(10)由第三、第四、第五和第六4个1 光开关(20、21、24、25)、1 个2 光开关(26)、1个1*3光开关(32)、1个第三光环形器(29)、1个波长阻断器(27)、共 2m+4个的第三、第四、第五和第六3dB耦合器(22、23、28、31、34)、1个波分复用/解复用器 (33)、m个波长可调滤波器(30)组成；工作光纤(8)和保护光纤(9)从RN (10)的左端进入分别与第三1 光开关(21)的1号端口以及第四1 光开关(20)的3号端口连接；第三 1 光开关(21)的2号端口与第四1 光开关(20)的1号端口相连；第三1 光开关(21) 的3号端口连接到2 光开关(26)的1号端口，2 光开关(26)的1号端口和2号端口直连、3号端口和4号端口直连，使2 光开关(26)成直通状态；2 光开关(26)的2号端口连接到第五3dB耦合器(28)，第五3dB耦合器(28)的输出连接到第三光环行器(29)的1号端口以及波长阻断器(27)；第三光环形器(29)的2号端口连接到波分复用/解复用(33) 的输入端，波分复用/解复用(33)的输出端与m个波长可调节滤波器(30)的输入端连接； 波长可调节滤波器(30)的输出端与耦合器群(34)相连；在耦合器群(34)中每个耦合器的输出连接到下一级耦合器的输入端，形成交叉状耦合器相连；最后第二级耦合器的输出端通过分布光纤(12)连接到各个ONU (11)；第三光环器(29)的3号端口与1*3光开关(32) 的4号端口相连；1*3光开关(32)的3号端口的输出与波长阻断器(27)的输出同时耦合到第六耦合器(31);第六耦合器(31)的输出连接到狄2光开关(26)的4号端口 ；2 光开关 (26)的4号端口与3号端口直连，由3号端口输出到第五1 光开关(24)的3号端口 ；第五1 光开关(24)的1号端口连接到工作光纤(8)，通往下一个RN (10);第五1 光开关 (24)的2号端口连接到第六1 光开关(25)的1号端口 ；第六1 光开关(25)的3号端口连接到保护光纤(9)，通往下一个远端结点RN (10) ；1*3光开关(32)的1，2号端口分别连接到第三耦合器(22)和第四耦合器(23)的输入口，同时第三耦合器(22)的另一个输出口与第四耦合器(23)的另一个输出口相连；第三耦合器(22)的输入口与第四1 光开关 (20)的2号端口连接；第四耦合器(23)的输入口与第六1 光开关(25)的2号端口连接； c.所述ONU (11)由第七、第八2个3dB耦合器(36、41)，1个光开关(37)，1个波长可调滤波器(38)以及1个接收机(39)和IfRSOA (40)组成，连接方式为分布光纤(12)与第七3dB耦合器(36)输入端相连，该耦合器(36)输出端与光网络单元ONU —侧的保护光纤(13)以及光开关(37)输出端口 1相连，光开关(37)输出端2与另一侧的保护光纤(13) 相连；光开关(37)的输入端与波长可调滤波器(38)输入端相连；波长可调滤波器(38)的输出端连到第八3dB耦合器(41)，该3dB耦合器(41)的输出端连接到接收机(39)和RSOA (40)。
2.一种无色波分复用光接入网实现同波长上、下行隔离及分级保护功能的方法，采用根据权利要求1所述的无色波分复用接入网系统进行传播，其特征在于在正常情况下，在 0LT( 1)，中由n*m个光发射机(2 )发射光信号进入波分复用器(3 )复用以后来到第一 3dB耦合器(5)，因为第二 1 光开关(18)打到2号端口，因此输出的一半光信号作为预留信号， 另一半光信号经过第一 1 光开关(6)后进入RNl (10)，为描述方便，这里选取RNj (10)作为描述对象，波长为An - 的光信号进入RNj (10)中，光信号依次经过第三1 光开关(21)以及2 光开关(26)后来到第五3dB耦合器(28)，该3dB耦合器(28)输出分为两部分，一部分作为本地下载信号，另一部分利用波长阻断器(27)后，滤除本地下载波长，余下的光信号人/+m - Jrm传送到下一个RN (10);本地下载信号经过第三光环形器(29)后来到波分复用解复用器(33)，该波分复用解复用器(33)输出端口有m个，分别解复用输出从- ^^的光信号；解复用以后的光信号通过耦合器(34)的级联，使RN的每个输出端口包含两个波长，为描述方便，选取0NUj2(11)作为描述对象，一个是0NUj2 (11)下载波长另一个是起到保护相邻ONUjl (11)作用的Λι ；所有本地下载的信号来到ONU (11)后被3dB耦合器(36)分割，一部分作为保护ONUjl (11)的信号，另一部分则经过1 光开光(37)和波长可调滤波器(38)后本地接收；上行方向而言由于采用RSOA反射式半导体放大器(40)，因此下行信号被放大、重调制上信息后作为上行信号进行传输；并且上行信号与下行信号使用的是相同的波长；上行信号经过耦合(34)、滤波(30)后进行波分复用(33)，复用后的上行信号由1*3光开关(32) 的3号端口输出，输出的光信号与被波长阻断器(27)隔离后的下行信号耦合入第六耦合器 (31)，值得注意的是由于波长阻断器已经隔离了本地下载的信号，因此上传的上行信号不会与下行信号之间产生串扰；从第六耦合器(31)输出的上下行混合信号经过狄2光开关 (26)以及第五1 光开关(24)后传输到下一个RN (10)，实现无上下行串扰的同向传输。
3.一种无色波分复用光接入网实现同波长上、下行隔离及分级保护功能的方法，采用根据权利要求1所述的无色波分复用光接入网系统进行传播，其特征为a.当OLT (1)与RNl (10)之间的工作光纤(8)和保护光纤(9)发生单纤故障时，把第一 1*2光开关(6)打到2号端口同时把RNl (10)中的第三1 光开关(21)打到2号端口， 第四1 光开关(20)打到1号端口，这样可以利用保护光纤(9)传输光信号；b.当RN(IO)之间的馈线发生单纤故障时，只需要把前一个RN的第五1 光开关(24) 打到2号端口，第六1 光开关(25)打到1号端口，后一个RN的第三1 光开关(21)打到 2号端口，第四1 光开关(20)打到1号端口，这样可以利用RN之间的保护光纤(9)传输光信号；c.当RN(IO)之间的馈线发生单纤故障时，只需要把前一个RN的第五1 光开关(24) 打到2号端口，第六1 光开关(25)打到1号端口，后一个RN的第三1 光开关(21)打到 2号端口，第四1 光开关(20)打到1号端口，这样可以利用RN之间的保护光纤(9)传输光信号；d.当RN(10)之间的工作光纤(8)和保护光纤(9)发生双纤故障时，此时需要把整个环形网络分成两部分，双纤故障之前的上半支环形网络以及双纤故障后的下半支环形网络；此时OLT (1)中的第二 1 光开光(18)需要打到1号端口 ；在上半支光环形网络中，RN (10)的结构变化为第三、第五1 光开关(21J4)都打到1号端口，第四、第六1 光开关 (20、24)都打到2号端口 ；1*3光开关(32)打到1号端口 ；此时下行信号如正常情况所述， 上行信号经过1*3光开关(32)的1号端口后，进入了第三耦合器(22);第三耦合器(22)的输入信号包括本地的上行信号以及其他RN (10)的上行信号；其他RN (10)的上行信号从第六1 光开关(25) 3号端口进入，经过第四耦合器(23)，最后进入第三耦合器(22);所有进入第三耦合器(22)的光信号通过第四1 光开关(20)后进入保护馈线(9)，最后传输回到OLT (1)中；在OLT (1)中，光信号经过第一光环行器(7)的3号端口输出进入第二耦合器(17)，通过光接收阵列(14)接收；值得注意的是这里上下行信号是相反传输的，并且在不同光纤中传输，因此也不会产生上下行之间的串扰；对于光环形网络下半支的RN (10)来讲其他设置与上半支的RN相同，不同的是需要把2 光开关(26)打到交叉状，1*3光开关(32)打到2号端口，让上行信号耦合进入第四耦合器(23)，本地的上行信号以及所有来自之前RN的上行信号都将耦合进入第四耦合器(23 )，从第六1 光开关(25 )输出回到OLT (1)中；在OLT (1)中，上行信号经过第二光环行器(19)的3号端口输出进入第二耦合器 (17)，最后被光接收阵列(14)接收；与上半支的RN —样，这个时候上下行光信号是按照相反方向传输。
全文摘要
本发明涉及一种无色波分复用光接入网实现同波长上、下行隔离及分级保护功能的系统和方法。本系统由光线路终端OLT、接远端节点RN，光网络单元ONU组成。系统利用两根光纤连接各个远端结点RN，形成环形拓扑结构，两根光纤能够相互依靠，形成对于馈线以及RN之间光纤的保护。同时每个RN下面挂着数个ONU，RN与ONU之间形成星形环形结构。这样可以使ONU之间形成相互保护，起到对分布光纤保护的作用。针对可能发生的馈线、单纤、双纤、分布光纤故障，可以利用光缆终端设备OLT，RN以及ONU中的光开关进行调节，重塑整个网络结构，保护上下行信号的正常通信。为了降低用户端的成本，在ONU中设置了RSOA，可以把下行信号消去并且重新调制上行信号。提高网络质量。
文档编号H04B10/08GK102523039SQ20111044227
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者吴晨炜, 戚永前, 王瑞雪, 甘朝钦, 龚龑 申请人:上海大学