專利名稱：混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM/TDM-P0N，具體是涉及 一種混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)融合了時分復(fù)用和波分復(fù)用兩種技術(shù)的優(yōu) 勢，彌補(bǔ)了單純的時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)TDM-PON和波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON各自的不 足，能夠?qū)崿F(xiàn)從現(xiàn)有TDM-PON到未來WDM-PON的升級。但是隨著大容量智能融合網(wǎng)絡(luò)接入 需求的到來，PON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅需要低成本高效益，還希望網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載 量的變化和網(wǎng)絡(luò)故障靈活地按需提供帶寬和重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的容量分布。因此，本發(fā)明將在混合 波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM/TDM-P0N系統(tǒng)中有著非常重要的作用。目前，已提出的可重構(gòu)WDM/TDM-P0N方案是一個單纖環(huán)的混合Ρ0Ν，它在遠(yuǎn)端節(jié)點 中利用一種基于微環(huán)諧振器技術(shù)的可重構(gòu)光插分復(fù)用器R0ADM，使得網(wǎng)絡(luò)能夠以動態(tài)的方 式為用戶按需提供帶寬，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的波長資源重構(gòu)性能。然而，該方案為上行鏈路使用的多 余光源增加了光線路終端OLT的成本，級聯(lián)的放大器會形成累計的自發(fā)輻射噪聲從而影響 信號的依次傳輸，而且當(dāng)任意兩個遠(yuǎn)端節(jié)點RN之間的光纖出故障時，整個網(wǎng)絡(luò)會受到嚴(yán)重 影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述論述中已有技術(shù)的缺陷，提供一種混合波分復(fù)用/時 分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性的系統(tǒng)和方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是在遠(yuǎn)端節(jié)點RN中利用基于波長阻斷器WB和 可調(diào)諧光濾波器技術(shù)的R0ADM，實現(xiàn)對下行波長資源的動態(tài)調(diào)節(jié)，從而達(dá)到光網(wǎng)絡(luò)動態(tài)重構(gòu) 的能力，同時上行方向利用基于反射型半導(dǎo)體光放大器RSOA的波長重調(diào)制技術(shù)來實現(xiàn)，上 行信號因不需要通過WB而經(jīng)歷較少的鏈路損耗。此外，采用雙纖環(huán)結(jié)合樹型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 同時通過對光線路終端OLT和各個遠(yuǎn)端節(jié)點RN中一系列光開關(guān)的設(shè)置，可以實現(xiàn)混合PON 在面對某些光纖故障情況下的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能，使網(wǎng)絡(luò)具有更好的可靠性。通過這種遠(yuǎn)端節(jié) 點RN的結(jié)構(gòu)配置和一系列光開關(guān)的狀態(tài)切換使新的混合WDM/TDM-P0N系統(tǒng)不僅能夠克服 已有方法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)性能帶來的上行信號傳輸問題，還能夠解決已有方法中未解決的網(wǎng) 絡(luò)故障方面的重構(gòu)性問題。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明應(yīng)用如下技術(shù)方案—種混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性的系統(tǒng)和方法，光線 路終端OLT通過雙纖饋線環(huán)(工作光纖+保護(hù)光纖)與η個遠(yuǎn)端節(jié)點RN依次相連，作為系 統(tǒng)的波分復(fù)用部分；而各個遠(yuǎn)端節(jié)點RN分別通過分布光纖與m個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU相連，作 為系統(tǒng)的時分復(fù)用部分，其中n、m分別為除零外的自然數(shù)；其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征在于所述光線路終端OLT由η個不同波長信道下的TDM-PON突發(fā)模塊發(fā)射機(jī)、η個不同波長信道下的突 發(fā)模塊接收機(jī)、2個陣列波導(dǎo)光柵、2個摻鉺光纖放大器、1個第一光環(huán)形器以及3個1*2光 開關(guān)組成；其中，η個TDM-PON突發(fā)模塊發(fā)射機(jī)分別連接至第一陣列波導(dǎo)光柵的復(fù)用輸入端 口，第一陣列波導(dǎo)光柵的輸出端通過第一摻鉺光纖放大器和第一光環(huán)形器連接至第一 1*2 光開關(guān)的左端口，而第一 1*2光開關(guān)右邊兩端口分別與第二 1*2光開關(guān)和第三1*2光開關(guān) 相連，其中第二 1*2光開關(guān)的右邊兩個端口從環(huán)結(jié)構(gòu)的上分支分別通過工作饋線光纖和保 護(hù)饋線光纖連接至網(wǎng)絡(luò)中的第一個遠(yuǎn)端節(jié)點RN1，同時第三1*2光開關(guān)的右邊兩個端口從環(huán) 結(jié)構(gòu)的下分支分別通過工作饋線光纖和保護(hù)饋線光纖連接至網(wǎng)絡(luò)中的第η個遠(yuǎn)端節(jié)點RNn; 其中第一光環(huán)形器的下端口通過第二摻鉺光纖放大器與第二陣列波導(dǎo)光柵相連，第二陣列 波導(dǎo)光柵的解復(fù)用端口分別連接至η個突發(fā)模塊接收機(jī)。上述遠(yuǎn)端節(jié)點RN均由2個1*2光開關(guān)、1個2*2光開關(guān)、3個光環(huán)形器、2個3dB耦 合器、1個波長阻斷器WB、1個可調(diào)諧光濾波器以及1 m光分路器組成。其中，第四f2光 開關(guān)的左邊兩個端口分別與所述雙纖饋線環(huán)的一段相連，右邊端口連接至2*2光開關(guān)的左 上端口，而2*2光開關(guān)的右上端口連接至第五f 2光開關(guān)的左端口，進(jìn)而通過第五f 2光開 關(guān)和下一段雙纖饋線環(huán)連接至環(huán)上的下一個遠(yuǎn)端節(jié)點RN ；2*2光開關(guān)的左下端口和右下端 口分別與兩個第二光環(huán)形器的上端口相連，兩個第二光環(huán)形器對應(yīng)的右端口和左端口分別 與耦合器的輸出端和輸入端口相連，一個第二光環(huán)形器的下端口與3dB耦合器的輸入端相 連，3dB耦合器的兩個輸出端分別連接至波長阻斷器WB的輸入端口和可調(diào)諧光濾波器的輸 入端口，波長阻斷器WB的輸出端口與另一個第二光環(huán)形器的下端口相連，可調(diào)諧光濾波器 通過第三光環(huán)形器連接至1 m光分路器的輸入端，第三光環(huán)形器的右端口連接至耦合器 的另一個輸入端，1 m光分路器的m個下路端口通過分布光纖分別連接至該遠(yuǎn)端節(jié)點RN 上的m個光網(wǎng)絡(luò)單元0NU。上述光網(wǎng)絡(luò)單元ONU均由1個3dB耦合器、1個接收機(jī)和1個反射型半導(dǎo)體光放大 器RSOA組成；其中3dB耦合器的復(fù)用端通過分布光纖與遠(yuǎn)端節(jié)點RN中的1 m光分路器 相連，解復(fù)用端分別與接收機(jī)和反射型半導(dǎo)體光放大器RSOA相連。一種混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性的方法，采用上述系 統(tǒng)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)下行信號波長資源的重構(gòu)功能，其特征在于在下行方向上，光線路終端OLT 中來自TDM-PON突發(fā)模塊發(fā)射機(jī)的包含η路波長信道的所有下行信號，經(jīng)過第一陣列波導(dǎo) 光柵復(fù)用后進(jìn)入第一摻鉺光纖放大器進(jìn)行信號放大，以補(bǔ)償環(huán)形鏈路上的級聯(lián)功率損耗， 放大后的所有下行信號依次經(jīng)過第一光環(huán)形器、第一 1*2光開關(guān)和第二 1*2光開關(guān)，從饋 線光纖環(huán)上工作光纖的上分支開始傳送到遠(yuǎn)端節(jié)點RN1 ；基于波長λ「λη的所有下行信號 進(jìn)入遠(yuǎn)端節(jié)點RN1后，依次通過第四1*2光開關(guān)、2*2光開關(guān)和第二光環(huán)形器進(jìn)入3dB耦合 器將波長為λ「λ η的所有下行信號分成兩部分，其中一部分下行信號通過可調(diào)諧光濾波 器濾出該RN1所需下路波長為λ工的下行信號(為了方便描述，這里假設(shè)R 的下路波長為 λ」)，這樣波長為λ工的所有下行信號經(jīng)過第三光環(huán)形器后進(jìn)入1 m光分路器進(jìn)行信號分 路，分路后的光信號分別通過分布光纖送到連接在該RN1上的各個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU中，每個 光網(wǎng)絡(luò)單元ONU以時分復(fù)用的方式根據(jù)各自的MAC地址接收波長為A1T行信號；而由3dB 耦合器分割后的另一部分波長為λ ^Xn的下行信號經(jīng)過波長阻斷器WB，將由可調(diào)諧光濾 波器濾出的波長為X1的信號阻斷，而剩余波長為λ 2-λ η的下行信號依次通過第二光環(huán)形器、2*2光開關(guān)和第五1*2光開關(guān)，進(jìn)而通過工作饋線光纖送到下一個遠(yuǎn)端節(jié)點RN2中；以 此類推，所有RN中的下行信號通過這種方式依次傳輸直到信號傳輸完畢；在上行方向上， 如前所述的波長為X1的下行信號進(jìn)入各個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU后，經(jīng)3dB耦合器分割后的一 部分下行信號注入到RSOA中，利用波長重調(diào)制技術(shù)加載其上行信號，調(diào)制后波長為λ工的 所有上行信號以時分復(fù)用的方式進(jìn)入遠(yuǎn)端節(jié)點RN1中的1 m光分路器進(jìn)行上行信號的復(fù) 用，復(fù)用后的位于RN1上的所有上行信號通過第三光環(huán)形器進(jìn)入耦合器，與來自后面n-1個 遠(yuǎn)端節(jié)點RN中以同樣方式上傳的上行信號相結(jié)合，結(jié)合后的所有處于不同波長信道的上 行信號依次通過第二光環(huán)形器、2*2光開關(guān)和第四1*2光開關(guān)，由工作饋線光纖送至光線路 終端0LT，進(jìn)而依次通過第一光環(huán)形器、第二摻鉺光纖放大器進(jìn)入第二陣列波導(dǎo)光柵進(jìn)行不 同波長的解復(fù)用，最后送到各個突發(fā)接收機(jī)中，從而完成上行信號的接收。這里上下行信號 的傳輸方向正好相反，如附圖1中的實線所示(下行沿順時針方向傳輸信號，上行沿逆時針 方向傳輸信號)。上述混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性的方法，其特征在 于1)如果如前所述的光線路終端OLT和遠(yuǎn)端節(jié)點間的的工作饋線光纖出現(xiàn)故障，則 需將光線路終端OLT中的第一 1*2光開關(guān)切換狀態(tài)，使得下行信號的傳輸可以從工作饋線 光纖的下分支開始進(jìn)行，同時，所有遠(yuǎn)端節(jié)點RN中的2*2光開關(guān)也需切換為交叉狀態(tài)，從而 使信號可以從RNn到RN1得到順利傳輸。在這種保護(hù)狀態(tài)下，信號的傳輸方式與所述正常工 作模式下的傳輸方式相同，但是上下行信號的傳輸方向正好與前所述正常模式下的傳輸方 向相反(下行沿逆時針方向傳輸信號，上行沿順時針方向傳輸信號)；2)如果任意兩個遠(yuǎn)端 節(jié)點RN之間的工作饋線光纖出現(xiàn)故障，則需將這兩個RN中的前一個RN的第五1*2光開關(guān) 和后一個RN的第四1*2光開關(guān)都切換狀態(tài)，即將這兩個RN之間的連接切換到保護(hù)饋線光 纖上，而其他RN以及OLT與RN1之間的連接仍然通過工作饋線光纖進(jìn)行，從而使得網(wǎng)絡(luò)仍 可以正常運(yùn)行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的獨特優(yōu)勢和顯著性特色在于(1)通過在遠(yuǎn)端節(jié)點RN 中設(shè)置基于波長阻斷器和可調(diào)諧光濾波器技術(shù)的R0ADM，使得網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)變化的帶寬需 求來靈活地重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的下行波長資源；(2)上行方向借鑒WDM-PON中的波長重調(diào)制技術(shù)來 實現(xiàn)，上行信號因經(jīng)歷較低的鏈路損耗使其性能得到提高；(3)通過在光線路終端OLT和遠(yuǎn) 端節(jié)點RN增加一些光開關(guān)，同時采用雙纖環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)混合PON在面對某些光纖 故障情況下的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能，使網(wǎng)絡(luò)具有更好的可靠性；(4)通過環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得 混合PON網(wǎng)絡(luò)可以適當(dāng)?shù)脑黾泳W(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)，延長傳輸距離。


圖1為本發(fā)明一個實施例證混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu) 性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2為圖1例證的混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中遠(yuǎn)端節(jié)點RN及光 網(wǎng)絡(luò)單元ONU內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實施例結(jié)合附圖詳述如下
實施例一參見圖1，在本混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性 的系統(tǒng)中，光線路終端OLT 1通過雙纖饋線環(huán)(工作光纖12+保護(hù)光纖13)與η個遠(yuǎn)端節(jié) 點RN 14依次相連，作為系統(tǒng)的波分復(fù)用部分；而各個遠(yuǎn)端節(jié)點RN 14分別通過分布光纖 15與m個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 16相連，作為系統(tǒng)的時分復(fù)用部分，n、m分別為除零外的自然數(shù)。 其中光線路終端OLT 1由η個不同波長信道下的TDM-PON突發(fā)模塊發(fā)射機(jī)2、η個不同波長 信道下的突發(fā)模塊接收機(jī)8、2個陣列波導(dǎo)光柵3，7、2個摻鉺光纖放大器4，6、1個第一光環(huán) 形器5以及3個1*2光開關(guān)9，10,11組成。η個TDM-PON突發(fā)模塊發(fā)射機(jī)2依次通過第一 陣列波導(dǎo)光柵3、第一摻鉺光纖放大器4、第一光環(huán)形器5、第一 1*2光開關(guān)9連接至第二 1*2 光開關(guān)10，第二 1*2光開關(guān)10的右端口從環(huán)結(jié)構(gòu)的上分支分別通過工作饋線光纖12和保 護(hù)饋線光纖13連接至網(wǎng)絡(luò)中的第一個遠(yuǎn)端節(jié)點RN1 14，同時第三1*2光開關(guān)11的右端口 從環(huán)結(jié)構(gòu)的下分支分別通過工作饋線光纖12和保護(hù)饋線光纖13連接至網(wǎng)絡(luò)中的第η個遠(yuǎn) 端節(jié)點RNn 14。參見圖2，圖1系統(tǒng)中的遠(yuǎn)端節(jié)點RN 14均由2個1*2光開關(guān)17，19、1個2*2光開 關(guān)18、3個光環(huán)形器20，29，23、2個3dB耦合器21，28、1個波長阻斷器WB 27、1個可調(diào)諧光 濾波器22以及1 m光分路器24組成。第四1*2光開關(guān)17的左端口和第五1*2光開關(guān) 19的右端口分別與前后雙纖饋線環(huán)12，13相連。正常工作模式下的2*2光開關(guān)18處于直 通狀態(tài)，分別連接2個1*2光開關(guān)17，19和2個光環(huán)形器20，29。3dB耦合器21將由前一 個RN 14下來的所有波長信號分成兩部分，一部分利用可調(diào)諧光濾波器22濾出屬于該RN 14上的下行波長信號，另一部分通過波長阻斷器WB 27阻斷已下路波長信號后，將剩余波 長信號傳送至下一個RN 14。耦合器28用來將后面RN的上路信號與本RN上的上行信號相 復(fù)用，進(jìn)而傳送至前一個RN。而可調(diào)諧光濾波器22通過第三光環(huán)形器23，連接至1 m光 分路器24的輸入端，1 m光分路器24的m個下路端口通過分布光纖15分別連接至該遠(yuǎn) 端節(jié)點RN 14上的m個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 16。光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 16均由1個3dB耦合器25、1 個接收機(jī)26和1個反射型半導(dǎo)體光放大器RSOA 30組成；其中3dB耦合器25的復(fù)用端通 過分布光纖15與遠(yuǎn)端節(jié)點RN 14中的1 m光分路器24相連，解復(fù)用端分別與接收機(jī)26 和反射型半導(dǎo)體光放大器RSOA 30相連。實施例二 采用上述圖1和圖2所示系統(tǒng)，本混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò) 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性的具體方法為通信時，在正常工作模式下，光線路終端OLT和遠(yuǎn)端節(jié)點 RN中的各開關(guān)狀態(tài)如附圖所示。首先，來自TDM-PON突發(fā)模塊發(fā)射機(jī)2的包含η路波長信 道的所有下行信號，依次經(jīng)過第一陣列波導(dǎo)光柵3、第一摻鉺光纖放大器4、第一光環(huán)形器 5、第一 1*2光開關(guān)9和第二 1*2光開關(guān)10，從饋線光纖環(huán)上工作光纖12的上分支開始傳送 到RN1H,基于波長λ ^XnW所有下行信號進(jìn)入遠(yuǎn)端節(jié)點RN1 14后，依次通過第四1*2光 開關(guān)17、2*2光開關(guān)20和第二光環(huán)形器20進(jìn)入3dB耦合器21將波長為X1-Xn的所有下 行信號分成兩部分，其中一部分下行信號通過可調(diào)諧光濾波器22濾出該RN1 14所需下路 波長為X1的下行信號(為了方便描述，這里假設(shè)R 的下路波長為λ p，這樣波長為X1 的所有下行信號經(jīng)過第三光環(huán)形器后23進(jìn)入1 m光分路器24進(jìn)行信號分路，分路后的 光信號分別通過分布光纖15送到連接在該RN1 14上的各個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 16中，每個光 網(wǎng)絡(luò)單元ONU以時分復(fù)用的方式根據(jù)各自的MAC地址接收波長為A1下行信號。而由3dB 耦合器21分割后的另一部分波長為λ「λ n的下行信號經(jīng)過波長阻斷器WB(27)，將由可調(diào)諧光濾波器22濾出的波長為X1的信號阻斷，而剩余波長為λ 2-λ n的下行信號依次通過 第二光環(huán)形器29、2*2光開關(guān)18和第五1*2光開關(guān)19，進(jìn)而通過工作饋線光纖12送到下一 個遠(yuǎn)端節(jié)點RN2 14中。以此類推，所有RN中的下行信號通過這種方式依次傳輸直到信號 傳輸完畢。在上行方向上，如前所述的波長為X1的下行信號進(jìn)入各個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 16 后，經(jīng)3dB耦合器25分割后的一部分下行信號注入到RSOA 30中，利用波長重調(diào)制技術(shù)加 載其上行信號，調(diào)制后波長為λ ,的所有上行信號以時分復(fù)用的方式進(jìn)入遠(yuǎn)端節(jié)點RN1中的 1 m光分路器24進(jìn)行上行信號的復(fù)用，復(fù)用后的位于RN1上的所有上行信號通過第三光 環(huán)形器23進(jìn)入耦合器28，與來自后面n-1個遠(yuǎn)端節(jié)點RN 14中以同樣方式上傳的上行信號 相結(jié)合，結(jié)合后的所有處于不同波長信道的上行信號依次通過第二光環(huán)形器20、2*2光開 關(guān)18和第四1*2光開關(guān)17，由工作饋線光纖12送至光線路終端OLT 1，進(jìn)而依次通過第一 光環(huán)形器5、第二摻鉺光纖放大器6進(jìn)入第二陣列波導(dǎo)光柵7進(jìn)行不同波長的解復(fù)用，最后 送到各個突發(fā)接收機(jī)8中，從而完成上行信號的接收。這里上下行信號的傳輸方向如附圖 1中的實線所示(下行沿順時針方向傳輸信號，上行沿逆時針方向傳輸信號)。可見，本系統(tǒng)采用由波長阻斷器和可調(diào)濾波器組成的ROADM來靈活的實現(xiàn)下路波 長資源配置，這就使得網(wǎng)絡(luò)可以動態(tài)適應(yīng)變化的通信帶寬需求。實施例三采用上述圖1和圖2所示系統(tǒng)，本混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò) 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在安全性方面的可重構(gòu)性的具體方法為1)如果實施例二中所述的光線路終端 OLT 1和遠(yuǎn)端節(jié)點RN1 14之間的的工作饋線光纖12出現(xiàn)故障，則需將光線路終端OLT 1中 的第1*2光開關(guān)9切換狀態(tài)，使得下行信號的傳輸可以從工作饋線光纖的下分支開始進(jìn)行， 同時，所有遠(yuǎn)端節(jié)點RN 14中的2*2光開關(guān)18也需切換為交叉狀態(tài)，從而使信號可以從RNn 到RN1得到順利傳輸。在這種保護(hù)模式下，信號的傳輸方式與實施例二所述正常模式下的傳 輸方式相同，但是上下行信號的傳輸方向正好與其相反(下行沿逆時針方向傳輸信號，上 行沿順時針方向傳輸信號)；2)如果任意兩個遠(yuǎn)端節(jié)點RN 14之間的工作饋線光纖出現(xiàn)故 障，則需將這兩個RN中的前一個RN的第五1*2光開關(guān)19和后一個RN的第四1*2光開關(guān) 17都切換狀態(tài)，即將這兩個RN之間的連接切換到保護(hù)饋線光纖13上，而其他RN以及OLT 1與RN1 14之間的連接仍然通過工作饋線光纖12進(jìn)行，從而使得網(wǎng)絡(luò)仍可以正常運(yùn)行?？梢姡?dāng)某些工作光纖發(fā)生故障時，該雙纖環(huán)型網(wǎng)絡(luò)可通過一系列的開關(guān)轉(zhuǎn)換來 實現(xiàn)混合PON網(wǎng)絡(luò)面對突發(fā)事件的重構(gòu)功能，使得網(wǎng)絡(luò)具有更好的可靠性。
權(quán)利要求
一種混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性的系統(tǒng)，光線路終端OLT(1)通過雙纖饋線環(huán)與n個遠(yuǎn)端節(jié)點RN(14)依次相連，作為系統(tǒng)的波分復(fù)用部分，所述雙纖饋線環(huán)為工作饋線光纖(12)+保護(hù)饋線光纖(13)；而各個遠(yuǎn)端節(jié)點RN(14)分別通過分布光纖(15)與m個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(16)相連，作為系統(tǒng)的時分復(fù)用部分，n、m分別為除零外的自然數(shù)；其結(jié)構(gòu)特征在于1)所述光線路終端OLT(1)由n個不同波長信道下的TDM PON突發(fā)模塊發(fā)射機(jī)(2)、n個不同波長信道下的突發(fā)模塊接收機(jī)(8)、2個陣列波導(dǎo)光柵(3，7)、2個摻鉺光纖放大器(4，6)、1個第一光環(huán)形器(5)以及3個1*2光開關(guān)(9，10，11)組成；其中，n個TDM PON突發(fā)模塊發(fā)射機(jī)(2)分別連接至第一陣列波導(dǎo)光柵(3)的復(fù)用輸入端口，第一陣列波導(dǎo)光柵(3)的輸出端通過第一摻鉺光纖放大器(4)和第一光環(huán)形器(5)連接至第一1*2光開關(guān)(9)的左端口，而第一1*2光開關(guān)(9)右邊兩端口分別與第二1*2光開關(guān)(10)和第三1*2光開關(guān)(11)相連，其中第二1*2光開關(guān)(10)的右邊兩個端口從環(huán)結(jié)構(gòu)的上分支分別通過工作饋線光纖(12)和保護(hù)饋線光纖(13)連接至網(wǎng)絡(luò)中的第一個遠(yuǎn)端節(jié)點RN1(14)，同時第三1*2光開關(guān)(11)的右邊兩個端口從環(huán)結(jié)構(gòu)的下分支分別通過工作饋線光纖(12)和保護(hù)饋線光纖(13)連接至網(wǎng)絡(luò)中的第n個遠(yuǎn)端節(jié)點RNn(14)；其中第一光環(huán)形器(5)的下端口通過第二摻鉺光纖放大器(6)與第二陣列波導(dǎo)光柵(7)相連，第二陣列波導(dǎo)光柵(7)的解復(fù)用端口分別連接至n個突發(fā)模塊接收機(jī)(8)；2)所述遠(yuǎn)端節(jié)點RN(14)均由2個1*2光開關(guān)(17，19)、1個2*2光開關(guān)(18)、3個光環(huán)形器(20，29，23)、2個3dB耦合器(21，28)、1個波長阻斷器WB(27)、1個可調(diào)諧光濾波器(22)以及1:m光分路器(24)組成。其中，第四1*2光開關(guān)(17)的左邊兩個端口分別與所述雙纖饋線環(huán)(12，13)的一段相連，右邊端口連接至2*2光開關(guān)(18)的左上端口，而2*2光開關(guān)(18)的右上端口連接至第五1*2光開關(guān)(19)的左端口，進(jìn)而通過第五1*2光開關(guān)(19)和下一段雙纖饋線環(huán)(12，13)連接至環(huán)上的下一個遠(yuǎn)端節(jié)點RN(14)；2*2光開關(guān)(18)的左下端口和右下端口分別與兩個第二光環(huán)形器(20，29)的上端口相連，兩個第二光環(huán)形器(20，29)對應(yīng)的右端口和左端口分別與耦合器(28)的輸出端和輸入端口相連，第二光環(huán)形器(20)的下端口與3dB耦合器(21)的輸入端相連，3dB耦合器(21)的兩個輸出端分別連接至波長阻斷器WB(27)的輸入端口和可調(diào)諧光濾波器(22)的輸入端口，波長阻斷器WB(27)的輸出端口與另一個第二光環(huán)形器(29)的下端口相連，可調(diào)諧光濾波器(22)通過第三光環(huán)形器(23)連接至1:m光分路器(24)的輸入端，第三光環(huán)形器(23)的右端口連接至耦合器(28)的另一個輸入端，1:m光分路器(24)的m個下路端口通過分布光纖(15)分別連接至該遠(yuǎn)端節(jié)點RN(14)上的m個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(16)；3)所述光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(16)均由1個3dB耦合器(25)、1個接收機(jī)(26)和1個反射型半導(dǎo)體光放大器RSOA(30)組成；其中3dB耦合器(25)的復(fù)用端通過分布光纖(15)與1:m光分路器(24)相連，解復(fù)用端分別與接收機(jī)(26)和反射型半導(dǎo)體光放大器RSOA(30)相連。
2.一種混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性的方法，根據(jù)權(quán)利要求 1所述混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性，其特征在于在下行方向 上，光線路終端OLT(I)中來自TDM-PON突發(fā)模塊發(fā)射機(jī)(2)的包含η路波長信道的所有下 行信號，經(jīng)過第一陣列波導(dǎo)光柵(3)復(fù)用后進(jìn)入第一摻鉺光纖放大器(4)進(jìn)行信號放大，以補(bǔ)償環(huán)形鏈路上的級聯(lián)功率損耗，放大后的所有下行信號依次經(jīng)過第一光環(huán)形器(5)、第一 1*2光開關(guān)(9)和第二 1*2光開關(guān)(10)，從饋線光纖環(huán)上工作光纖(12)的上分支開始傳送 到遠(yuǎn)端節(jié)點RN1 (14)；基于波長λ「λ n的所有下行信號進(jìn)入遠(yuǎn)端節(jié)點RN1 (14)后，依次通過 第四1*2光開關(guān)(17)、2*2光開關(guān)(20)和第二光環(huán)形器(20)進(jìn)入3dB耦合器(21)，將波長 為λ ^XnW所有下行信號分成兩部分，其中一部分下行信號通過可調(diào)諧光濾波器(22)濾 出該RN1(H)所需下路波長為A1的下行信號(為了方便描述，這里假設(shè)R 的下路波長為 λ P，這樣波長為λ工的所有下行信號經(jīng)過第三光環(huán)形器(23)后進(jìn)入l:m光分路器(24)進(jìn) 行信號分路，分路后的光信號分別通過分布光纖(15)送到連接在該RN1(H)上的各個光網(wǎng) 絡(luò)單元ONU (16)中，每個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU以時分復(fù)用的方式根據(jù)各自的MAC地址接收波長 為入工下行信號；而由3dB耦合器(21)分割后的另一部分波長為X1-Xn的下行信號進(jìn)入波 長阻斷器WB(27)，將由可調(diào)諧光濾波器(22)濾出的波長為X1的信號阻斷，而剩余波長為 λ 2_ λ n的下行信號依次通過第二光環(huán)形器(29)、2*2光開關(guān)(18)和第五1*2光開關(guān)(19) 以及下一段工作饋線光纖(12)送到下一個遠(yuǎn)端節(jié)點RN2 (14)中；以此類推，所有RN中的下 行信號通過這種方式依次傳輸直到信號傳輸完畢；在上行方向上，如前所述的波長為λ工的 下行信號進(jìn)入各個光網(wǎng)絡(luò)單元0NU(16)后，經(jīng)3dB耦合器(25)分割后的一部分下行信號注 入到RSOA(30)中，利用波長重調(diào)制技術(shù)加載其上行信號，調(diào)制后波長為A1的所有上行信 號以時分復(fù)用的方式進(jìn)入遠(yuǎn)端節(jié)點RN1中的l:m光分路器(24)進(jìn)行上行信號的復(fù)用，復(fù)用 后的位于RN1I的所有上行信號通過第三光環(huán)形器(23)進(jìn)入耦合器(28)，與來自后面n-1 個遠(yuǎn)端節(jié)點RN(14)中以同樣方式上傳的上行信號相結(jié)合，結(jié)合后的所有處于不同波長信 道的上行信號依次通過第二光環(huán)形器(20)、2*2光開關(guān)(18)和第四1*2光開關(guān)(17)，由工 作饋線光纖(12)送至光線路終端OLT(I)，進(jìn)而依次通過第一光環(huán)形器(5)、第二摻鉺光纖 放大器(6)進(jìn)入第二陣列波導(dǎo)光柵(7)進(jìn)行不同波長信號的解復(fù)用，最后送到各個突發(fā)接 收機(jī)(8)中，從而完成上行信號的接收。這里上下行信號的傳輸方向正好相反，如附圖1中 的實線所示(下行沿順時針方向傳輸信號，上行沿逆時針方向傳輸信號)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性的方 法，其特征在于1)如果光線路終端OLT(I)和遠(yuǎn)端節(jié)點RN1(H)之間的工作饋線光纖(12)出現(xiàn)故障， 則需將光線路終端OLT(I)中的第一 1*2光開關(guān)(9)切換狀態(tài)，使得下行信號的傳輸可以從 工作饋線光纖的下分支開始進(jìn)行，同時，所有遠(yuǎn)端節(jié)點RN(14)中的2*2光開關(guān)(18)也需切 換為交叉狀態(tài)，從而使信號可以從RN1^IjRN1得到順利傳輸；在這種保護(hù)狀態(tài)下，信號的傳輸 方式與權(quán)力要求2中所述正常工作模式下的傳輸方式相同，但是上下行信號的傳輸方向卻 與前所述正常模式下的傳輸方向相反(下行沿逆時針方向傳輸信號，上行沿順時針方向傳 輸信號)；2)如果任意兩個遠(yuǎn)端節(jié)點RN(14)之間的工作饋線光纖出現(xiàn)故障，則需將這兩個RN中 的前一個RN的第五1*2光開關(guān)(19)和后一個RN的第四1*2光開關(guān)(17)都切換狀態(tài)，即 將這兩個RN之間的連接切換到保護(hù)饋線光纖(13)上，而其他RN以及OLT(I)與RN1(H)之 間的連接仍然通過工作饋線光纖(12)進(jìn)行，從而使得網(wǎng)絡(luò)仍可以正常運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種混合波分復(fù)用/時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)中采用1個光線路終端，通過雙纖饋線環(huán)與n個遠(yuǎn)端節(jié)點依次相連，而各個遠(yuǎn)端節(jié)點分別利用分路器，通過分布光纖與m個光網(wǎng)絡(luò)單元相連；其中每個遠(yuǎn)端節(jié)點采用1個基于波長阻斷器和可調(diào)諧光濾波器技術(shù)的可重構(gòu)光插分復(fù)用器來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)下行信號波長資源的重構(gòu)功能，而上行鏈路利用基于反射型半導(dǎo)體光放大器的波長重調(diào)制技術(shù)來實現(xiàn)，同時使得系統(tǒng)在面對某些光纖故障時能夠提高網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)性能。本方法使得網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)變化的帶寬需求來靈活地重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的波長資源，同時通過使用一個備用饋線光纖環(huán)和一系列的開關(guān)轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)混合PON網(wǎng)絡(luò)面對突發(fā)事件的重構(gòu)能力，使得網(wǎng)絡(luò)具有更好的可靠性。
文檔編號H04J3/08GK101895463SQ201010152460
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者曹婭楠, 李凡帆, 楊登峰, 甘朝欽, 阮浩 申請人:上海大學(xué)