波分复用光接入网络实现广播业务的传输和保护功能的大规模光接入网系统和方法
【专利摘要】本发明涉及一种波分复用光接入网络实现广播业务的传输和保护功能的大规模光接入网系统和传输方法。本系统是：1个中心局CO通过M+1根光纤连接1个远端结点RN形成树形网络，在远端结点RN通过分布光纤与光网络单元ONU相连接。CO端与RN端的设计，实现了广播信号的高效传输；RN端光开关和ONU端光开关的结构设计实现了对馈线光纤的共享保护使系统在成本和性能之间达到了均衡。本发明通过部分可选光器件的选择，可以实现对传输距离和规模的灵活选择，使系统可以适应不同的网络需要。
【专利说明】波分复用光接入网络实现广播业务的传输和保护功能的大 规模光接入网系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光通信领域，具体是涉及一种波分复用光接入网络（0ΑΝ)实现广播业 务传输和保护功能的大规模光接入网系统和方法。
【背景技术】
[0002] 波分复用技术(WDM)技术可以在不改变物理基础设备的情况下升级带宽，大幅度 提升网络的传输容量，实现虚拟的点对点传输，各个用户之间不会共享信息，具有天然的安 全性。也正因为于WDM技术的引入，在光接入网中，网络整体的传输容量相较传统的时分复 用技术（TDM)大大提高，因此人们对于网络的可靠性要求也越来越高，而可以提供网络故障 自愈和保护成了当前的一大研究热点。同时，由于WDM技术虚拟点对点传输的特性，使其并 不能直接实现有效的广播业务传送。而在目前接入网中三网融合的大趋势下，对于广播业 务的高效承载在接入网中显得尤为重要。再者为了促使城域网与接入网的融合成为可能， 对于长距离、大容量接入网的研究日益受到人们的重视。本发明对系统的体系架构进行了 合理的布局，系统不仅可以高效承载广播业务、实现对馈线光纤进行共享保护，同时可以满 足长距离、大规模的接入要求，而且系统在成本和性能间也能达到理想状态。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供了一种波分复用光接入网 (WDM-0AN)实现广播业务传输和保护功能的大规模光接入网系统和方法，能有效的在 WDM-0AN中实现广播业务的高效承载和对馈线光纤的共享保护，同时本系统还支持长距离、 大规模的传输。
[0004] 为达到上述目的，本发明的核心思想是：在中心局C0中放置多个光线路终端0LT 进行多波长的下行调制与上行接收，同时安置一特定波长发射机用于发送广播业务。在远 端结点RN处采用一种新的结构配置方式，通过这种新的远端节点RN的结构方式，实现广播 信号在上行光源上的调制和中心局C0与远端结点RN间馈线光纤的共享保护。当载有广播 信号的上行光源传输至各组光网络单元0NU时，被分为两部分分别进行广播信号的接收与 上行信号的调制。
[0005] 根据上述发明构思，本发明采用下列方案： 一种波分复用光接入网络实现广播业务的传输和保护功能的大规模光接入网系统，由 中心局C0通过M+1根单模光纤连接1个远端结点RN，远端结点RN通过分布光纤连接至Μ 个光网络单元组，每个光网络单元组包含Ν个光网络单元0NU ;其特征在于： 1)所述的中心局C0是由Μ个光线路终端0LT、一个特定波长的广播信号发射机、一个 M+1 X Μ+1的光开关与一个第一掺铒光纤放大器组成。在0LT中，Ν个发射机连接到一个第 一 1 X Ν阵列波导光栅AWG，第一 1 X Ν阵列波导光栅AWG的输出连接至一个第一光环路 器，第一光环路器的输出连接至光分路器，第一光分路器的一个输出连接至光信号监测仪， 另一端连接至M+l x M+1的光开关，同时，广播信号发射机的输出也连接至M+l x M+1的光 开关，M+1 X M+1的光开关的M+1个输出通过Μ根馈线光纤和一根共享光纤连接至远端结点 RN ； 2) 所述的远端结点RN中，所述Μ根馈线光纤分别连接至Μ个REPEATER中继器，在各个 REPEATER中继器中馈线光纤连接至一个第五光分路器，第一光分路器的一个输出连接至光 信号监测仪，另一端连接至1 X 2的光开关，1 X 2的光开关的一个输出连接至一个第一粗波 分复用器，该第一粗波分复用器的一个输出连接一个第二掺铒光纤光放大器EDFA后与一 个第三粗波分复用器相连，第一粗波分复用器的另一个输出连接一个第三掺铒光纤光放大 器EDFA和一个第二光环路器后与一个第二粗波分复用器相连，第二粗波分复用器的输出 与一个第四1 X N阵列波导光栅AWG相接，第四1 X N阵列波导光栅AWG的N个输出分别 通过N根分布光纤与光网络单兀OUN相连；共享光纤与掺铒光纤光放大器EDFA相连，而其 输出通过一个第三粗波分复用器后分为两路，一路输出与一个1 :M的第三光分路器连接， 其Μ路输出分别连接至Μ个REPEATER中继器中的1 X 2的光开关，而第三粗波分复用器的 另一路输出连接至广播信号接收机RX，其输出与N个分布式反馈激光器DFB经过一个第三 1 X N阵列波导光栅AWG的输出一起被送入电吸收调制器EAM，电吸收调制器EAM的输出与 一个第五掺铒光纤光放大器EDFA相连接后其输出通过一个1 :M的第三光分路器后，Μ路输 出分别连接至Μ个REPEATER中继器中的第二光环路器； 3) 所述的Μ个光网络单元OUN组分别由远端结点RN中Μ个REPEATER中继器各自通过 N根分布光纤连接的N个光网络单元OUN组成；各个光网络单元OUN中，包括一个与分布光 纤相连的一个第四粗波分复用器，一个下行信号接收机、一个广播信号接收机、一个1:2的 第四光分路器和一个反射式半导体光放大器RSOA组成；第四粗波分复用器的一路输出直 接连接至下行信号接收机，其另一路输出通过一个1:2的第四光分路器分为两路分别连接 至一个广播信号接收机和一个反射式半导体光放大器RSOA。 一种波分复用光接入网络实现广播业务的传输和保护功能的大规模光接入网的传输 方法，采用上述的波分复用无源光网络实现广播业务的传输和保护功能的大规模光接入网 的系统进行操作，其传输方法分别如下： 1)对于广播业务的传输，首先在位于中心局C0中的发射机采用一个特定专有的波长
【权利要求】
1. 一种波分复用光接入网络实现广播业务的传输和保护功能的大规模光接入网系统， 由中心局CO(1)通过M+1根单模光纤连接1个远端结点RN(2)，远端结点RN(2)通过分 布光纤连接至M个光网络单元组（3)，每个光网络单元组（3)包含N个光网络单元ONU(4); 其特征在于： 1) 所述的中心局CO(1)是由M个光线路终端OLT(7)、一个特定波长的广播信号发射 机（8)、一个M+1XM+1的光开关（9)与一个第一掺铒光纤放大器（10)组成； 在OLT(7)中，N个发射机（11)连接到一个第一IXV阵列波导光栅AWG(13)，第一lxN阵列波导光栅AWG(13)的输出连接至一个第一光环路器（15)，第一光环路器（15) 的输出连接至一个第一光分路器（16)，光分路器（16)的一个输出连接至一个光信号监测 仪（14)，另一端连接至M+1XM+1的光开关（9)，同时，广播信号发射机（8)的输出也连接至 M+1XM+1的光开关（9)，M+1XM+1的光开关（9)的M+1个输出通过M根馈线光纤（5)和一 根连接有第一蝉儿光纤放大器（10)的共享光纤（6)连接至RN(2); 2) 所述的远端结点RN(2)中，所述M根馈线光纤（5)分别连接至M个REPEATER中继 器（18)，在各个REPEATER中继器（18)中馈线光纤（5)连接至第五光分路器（21)，第一光 分路器（16)的一个输出连接至一个光信号监测仪（19)，另一端连接至一个IX2的光开关 (20)，IX2的光开关（20)的一个输出连接至一个第一粗波分复用器（22)，该第一粗波分 复用器（22)的一个输出连接一个第二掺铒光纤光放大器EDFA(24)后与一个第二粗波分 复用器（26)相连，第一粗波分复用器（22)的另一个输出连接一个第三掺铒光纤光放大器 EDFA(23)和一个第二光环路器（25)后与第二粗波分复用器（26)相连，第二粗波分复用器 (26) 的输出与一个第二lxN阵列波导光栅AWG(27)相接，第四lxN阵列波导光栅AWG (27) 的N个输出分别通过N根分布光纤（42)与N个光网络单元OUN(4)相连；所述共享 光纤（6)与一个第四掺铒光纤光放大器EDFA(28)相连，而其输出通过粗波分复用器（29) 后分为两路，一路输出与一个I:M的第二光分路器（30)连接，其M路输出分别连接至M个 REPEATER中继器（18)中的IX2的光开关（20)，而第三粗波分复用器（29)的另一路输出 连接至一个广播信号接收机RX(31)，其输出与N个分布式反馈激光器DFB(34)经过一个 第三IXN阵列波导光栅AWG(33)的输出一起被送入一个电吸收调制器EAM(32)，该电 吸收调制器EAM(32)的输出与一个第五掺铒光纤光放大器EDFA(36)相连接后其输出通 过一个I:M的第三光分路器（35 )后，M路输出分别连接至M个REPEATER中继器（18 )中的 第二光环路器（25); 3) 所述的M个光网络单元OUN组（3)分别由远端结点RN(2)中M个REPEATER中继器 (18)各自通过N根分布光纤（42)连接的N个光网络单元OUN(4)组成；各个光网络单元 OUN(4 )中，包括一个与分布光纤（42 )相连的一个第四粗波分复用器（37 )，一个下行信号接 收机（38)、一个广播信号接收机（39)、一个1:2的第四光分路器（40)和一个反射式半导体 光放大器RSOA(41)组成；第四粗波分复用器（37)的一路输出直接连接至下行信号接收机 (38)，其另一路输出通过一个1:2的第四光分路器（40)分为两路分别连接至一个广播信号 接收机（39)和一个反射式半导体光放大器RSOA(41)。
2. -种波分复用光接入网络实现广播业务的传输和保护功能的大规模光接入网的传 输方法，采用根据权利要求1所述的波分复用无源光网络实现广播业务的传输和保护功能 的大规模光接入网的系统进行操作，其传输方法分别如下： 1) 对于广播业务的传输，首先在位于中心局CO(1)中的发射机（8)采用一个特定专用 的波长^用于广播信号的发送，经过一个第一掺铒光纤光放大器EDFA(10)进行光信号放 大后，通过一个
的光开关（9)后送入共享光纤（6)，并被传输至远端结点RN(2); 在远端结点RN(2)中，共享光纤（6)中的广播信号首先经过一个第四掺铒光纤光放大 器EDFA(28)进行信号放大后通过一个第三粗波分复用器（29)将波长在上的广播光信号 送入接收机（31 )，通过接收机（31)将波长在各上的广播光信号转变为电信号； 同时位于远端结点RN(2)中的N个分布式反馈激光器DFB(34)产生N个未经调制的 上行光源
，通过一个第三I*N阵列波导光栅AWG(33)进行波长复用后送 至电吸收调制器EAM(32); 在电吸收调制器EAM(32)中，利用通过接收机（31)产生的载有广播业务的电信号 对上行光源
进行光信号调制，使得上行光源
中每个波长都 载有广播信号；载有广播信号的上行光源通过一个第五掺铒光纤光放大器EDFA(36)进 行光信号放大后，通过一个I:M的第三光分路器（35)分成M路后分别送至M个REPEATER 中继器（18)中的第二光环路器（25)，第二光环路器（25)的输出至一个第二粗波分复用 器（26)后送至一个第四I*N阵列波导光栅AWG(27)解复用，载有广播信号的上行光源
随后通过N根分布光纤（42)传送至N个光网络单元ONU(4);在光网络单 元ONU(4)中
通过一个第四粗波分复用器（37)后被一个1:2的第四光分路 器（40)被分为两部分，其中一部分送入接收机（39)用于广播业务的接收，另一部分送入反 射式半导体光放大器RSOA(41)用于上行信号的调制； 2) 对于网络中的上下行业务，在正常模式下，位于中心局CO(I)中的M个光线路终端 OLT(7)分别负责用于对M个光网络单元组（3)中的N个光网络单元（4)进行下行信息的 发送与上行信号的接收； 在路终端OLT(7)中，N个发射机（1)产生N路各自载有下行信息的光信号
，之后N路光信号通过一个第一I*N阵列波导光栅AWG(13)波长复用后 通过第一光环路器（15)、M+1M+1的光开关（9)后通过馈线光纤（5)送至远端结点RN(2); 在远端结点RN(2)中，M根馈线光纤各自将载有下行信息的光信号
分别 接入M个REPEATER中继器（18)中；在REPEATER中继器（18)中，载有下行信息的光信号
通过一个IX2的光开关（20)、一个第二粗波分复用器（22)后经过一个第 二掺铒光纤光放大器EDFA(24)进行光信号放大，随后在第二粗波分复用器（26)中与载有 广播信号的上行光源.
皮长复用，之后通过一个第四I*N阵列波导光栅AWG (27 )解复用，其N路输出通过N根分布光纤（42 )将载有下行信息的光信号友和载有广播信 号的上行光源
一起传输至N个光网络单元ONU(4);在光网络单元ONU(4)中， 通过第四粗波分复用器（37)解复用，载有下行信息的光信号通过接收机（38)进行下行信 号的接收，而载有广播信号的上行光源通过一个1:2的第四光分路器（40)被分为两部分， 其中一部分送入反射式半导体光放大器RSOA(41)用于上行信号的调制，另一部分送入接 收机（39)用于广播业务的接收；在反射式半导体光放大器RSOA(41)中进行上行信号调制 后的义通过1:2的第四光分路器（40)、第四粗波分复用器（37)和分布光纤（42)重新送回 至远端结点RN(2)中的REPEATER中继器（18);在REPEATER中继器（18)中，首先通过一个 第四I*N阵列波导光栅AWG(27)波长复用，随后上行信号
通过第三粗波分 复用器（26)、第二光环路器（25)后通过一个第三掺铒光纤光放大器EDFA(23)放大，随后 经粗波分复用器（22)和IX2的光开关（20)通过馈线光纤（5)和M+lXM+1的光开关（9) 送回至中心局CO(1)内的光线路终端OLT(7); 在光线路终端OLT(7)中，上行信号
经第一光环路器（15)在一个第二1* N阵列波导光栅AWG(17)解复用后，N路上行信号
分别被N个接收机（12) 接收。
3. 根据权利要求2所述的一种波分复用光接入网络实现广播业务的传输和保护功能 的大规模光接入网的传输方法，其实现保护功能的方法：当M根馈线光纤（5)中任意一根出 现故障，可以通过共享光纤（6)可进行1:M的共享保护；当故障发生时位于中心局CO(1) 内光线路终端OLT(7)中的光信号监视仪（14)检测到上行光信号变化，控制M+lXM+1的 光开关（9)使网络进入保护模式；原本在故障馈线光纤（5)中的上下行信号通过M+lXM+1 的光开关（9)的切换加载至共享光纤（6)上与广播信号一起传送；同时远端结点RN(2)中 故障馈线光纤（5)所连接的REPEATER中继器（18)内的光信号监视仪（19)检测到下行光信 号变化，控制IX2的光开关（20)使其进入保护模式；如此一来，在下行方向共享光纤传输 载有下行信息的光信号?
和载有广播信息的光信号Iip至远端结点RN(2); 在远端结点RN(2)中，下行信息的光信号
和载有广播光信号的4 首先通过一个第四掺铒光纤光放大器EDFA(28)放大，随后在第三粗波分复用器（29)进 行解复用，载有广播光信号的冬与正常模式相同送入接收机（31)，而下行信息的光信号
通过一 1:M第二光分路器（30)分别送至M个REPEATER中继器的Ix 2的光 开关（20);故障馈线光纤（5)所连接的REPEATER中继器（18)中的1 5? 2的光开关（20)将 下行信息的光信号
送至粗
通过1:M第二光分路器（30)和 第三粗波分复用器（29)送入共享光纤（6)，而其余REPEATER中继器则不受影响正常工作； 上行方向，共享光纤（6)中上行信号
通过
的光开关（9)送至 与故障馈线光纤（5)所对应的光线路终端OLT(7)中实现上行信号的接收。
4. 根据权利要求2所述的一种波分复用光接入网络实现广播业务的传输和保护功能 的大规模光接入网的传输方法，其特征在于：可根据实际情况灵活选择网络规模；整个网 络中共有N个上行波长、N个下行波长、一个广播专有波长、一根共享光纤和M根馈线光纤， 所以整个网络一共可以提供NXM对上下行波长信道进行传输；当需要为大量用户提供大 规模的宽带接入服务时，可以通过增加M的数值来实现；远端结点RN(2)中的第四、第五掺 铒光纤光放大器EDFA(28, 36)作为可选放大器，用来保证在M较大时，为数据业务传输提
【文档编号】H04B10/25GK104243082SQ201410460002
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】冯晨, 甘朝钦, 高子越, 郭苏 申请人:上海大学