專利名稱：一種具有保護(hù)功能的混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及一種具有保護(hù)功能的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
光纖接入技術(shù)是實(shí)現(xiàn)下一代寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)之一，具有高帶寬，大容量， 高可靠，服務(wù)質(zhì)量好等特點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等的多網(wǎng)合一。在接入網(wǎng)應(yīng)用這樣一 個(gè)特殊的場(chǎng)合，隨著其承載業(yè)務(wù)種類和帶寬的增加，尤其是可能的語(yǔ)音業(yè)務(wù)的并入，使得對(duì) 其可靠性和生存性的要求越來(lái)越高，要求網(wǎng)絡(luò)具有冗余保護(hù)和快速恢復(fù)能力，甚至在出現(xiàn) 災(zāi)難性事故的情況下也應(yīng)能最大限度地保持通信。從成本的角度考慮，還要以小的代價(jià)實(shí) 現(xiàn)保護(hù)。此外，接入網(wǎng)還要求具有好的擴(kuò)展性，可以滿足不斷增長(zhǎng)的帶寬、接入用戶數(shù)、接入 業(yè)務(wù)類型等的要求，以滿足網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)需求。在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(以下簡(jiǎn)稱Ρ0Ν)中，目前主要存在波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(以下簡(jiǎn)稱 WDM-P0N)和時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(以下簡(jiǎn)稱TDM-P0N)兩種技術(shù)。其中，TDM-PON技術(shù)相對(duì) 成熟，帶寬利用率高，器件成本較低，已有比較廣泛的應(yīng)用；而WDM-PON可為每個(gè)接入終端 提供更高的帶寬，擴(kuò)展性好，可為未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用升級(jí)提供保證，但元件成本相對(duì)較高，且 光帶寬資源的使用率較低。此外，無(wú)論是TDM-PON技術(shù)還是WDM-PON技術(shù)，能夠接入的最大 用戶數(shù)目均受到功率和帶寬的限制，這對(duì)于某些高密度接入的場(chǎng)合應(yīng)用仍存在限制。相比 之下，WDM-PON與TDM-PON技術(shù)的混合使用可在保證帶寬的前提下實(shí)現(xiàn)多達(dá)成百上千的用 戶接入數(shù)目，具有更高的帶寬資源利用率，并可為TDM-PON到WDM-PON的升級(jí)過(guò)程提供平滑 的過(guò)渡。就網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而言，現(xiàn)在使用的結(jié)構(gòu)主要為樹(shù)形(包括星型、總線型)和環(huán)形。 樹(shù)型結(jié)構(gòu)能夠分散分配光纖上的風(fēng)險(xiǎn)，且擴(kuò)展性好，但主干及各分支饋線光纖的故障會(huì)影 響到其所連接的所有0NU，同時(shí)對(duì)其光纖的保護(hù)一般用雙倍光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)，冗余度高、備份效 率低，且備份與工作光纖具有相同路由存在共享風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。環(huán)形結(jié)構(gòu)可用較少的光纖實(shí)現(xiàn) 冗余保護(hù)，且環(huán)上工作與備份光纖之間不存在共享風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，但在多故障的情況下，環(huán)網(wǎng)中 可能有遠(yuǎn)多于故障數(shù)目的無(wú)法接入的ONU節(jié)點(diǎn)數(shù)，且其擴(kuò)展性較差。對(duì)于TDM-PON和WDM-P0N，目前已有利用網(wǎng)絡(luò)組成元件的雙倍冗余來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的 各種方案，如使用雙倍的主干光纖或全部光纖、雙倍的光線路終端(以下簡(jiǎn)稱0LT)或OLT 中的收發(fā)機(jī)、雙倍的ONU或ONU中的發(fā)送機(jī)、接收機(jī)等，結(jié)合分路器的分光或光開(kāi)關(guān)、電控制 單元的選通等實(shí)現(xiàn)對(duì)主干光纖、全部光纖、OLT或OLT中的元件、ONU或ONU中的收發(fā)器等的 保護(hù)、及各部件的綜合保護(hù)等。此外還有通過(guò)將相鄰的兩個(gè)OLT或ONU節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)來(lái)實(shí) 現(xiàn)節(jié)點(diǎn)相互備份保護(hù)的方法。對(duì)于混合型無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(以下簡(jiǎn)稱WDM/TDM-P0N)結(jié)構(gòu)，目前 尚未見(jiàn)到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方法。根據(jù)保護(hù)控制和恢復(fù)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)位置的不同，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)恢復(fù)可分為分布式(0NU端 控制和倒換)和集中式(0LT端控制和倒換)保護(hù)恢復(fù)。多點(diǎn)控制恢復(fù)型和集中單點(diǎn)控制 恢復(fù)型。集中式的控制與恢復(fù)可以降低ONU的成本，有利于光接入網(wǎng)的終端價(jià)格的降低及應(yīng)用的推廣。OLT中使用單個(gè)開(kāi)光進(jìn)行單點(diǎn)控制時(shí)所需控制元件少，網(wǎng)絡(luò)總成本相對(duì)較低， 但其保護(hù)動(dòng)作在使故障所影響到的ONU的業(yè)務(wù)得到恢復(fù)的同時(shí)也往往會(huì)使一些正常工作 的ONU受到影響，此外其一般僅能對(duì)單個(gè)故障進(jìn)行恢復(fù)；而使用多個(gè)光開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制恢復(fù) 則以更多元件為代價(jià)，可實(shí)現(xiàn)局部故障的局部恢復(fù)，及可能對(duì)多個(gè)故障進(jìn)行恢復(fù)。

實(shí)用新型內(nèi)容發(fā)明目的針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有保護(hù)功能的混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 該無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可有效提高網(wǎng)絡(luò)的接入擴(kuò)展能力，為網(wǎng)絡(luò)帶寬和用戶數(shù)目的逐漸增加提 供便利，并能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，對(duì)分配光纖的局部故障可以實(shí)現(xiàn)局部恢復(fù)，在網(wǎng)絡(luò)中 存在多個(gè)故障的情況下也可以最大程度的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為一種具有保護(hù)功能的混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)0LT、一個(gè)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)(以下簡(jiǎn) 稱RN)和m個(gè)0NU，其中OLT外部設(shè)有兩個(gè)可相互備份亦可同時(shí)工作的端口，稱為主用端口和備用端口，主 用端口通過(guò)主用饋線光纖與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接，備用端口通過(guò)備用饋線光纖與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接， 網(wǎng)絡(luò)中上/下行信號(hào)采用同纖雙向傳輸?shù)姆绞絺鬏?。所有ONU根據(jù)每個(gè)ONU所需的帶寬、ONU所處的位置等，分成η個(gè)ONU分組 (l^n^ m)，各ONU分組內(nèi)部采用雙纖樹(shù)形、雙纖星型、交叉總線型或其它樹(shù)形結(jié)構(gòu)將組內(nèi) 需要保護(hù)的ONU連接起來(lái)，各ONU的上行信號(hào)同時(shí)發(fā)送到與其連接的兩根分配光纖的光路 中。對(duì)于其他不需要保護(hù)的ONU可采用現(xiàn)有的各種接入結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其與RN的連接；RN由具有2X2p個(gè)端口(gXh表示具有g(shù)個(gè)輸入端口和h個(gè)輸出端口，或者具有 h個(gè)輸入端口和g個(gè)輸出端口)的波分復(fù)用器構(gòu)成(P彡η)，以雙纖星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與各ONU 分組相連。所述OLT的一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方案為OLT內(nèi)部采用兩套同樣的波分復(fù)用光收發(fā)模塊 (或者光收發(fā)器陣列等)，分別稱為主光收發(fā)模塊和備用光收發(fā)模塊，分別連接主用端口和 備用端口，主用、備用光收發(fā)模塊在控制電路的控制下可彼此獨(dú)立工作又可分波長(zhǎng)或/和 分時(shí)協(xié)調(diào)工作，二者均可收發(fā)對(duì)應(yīng)于η個(gè)分組的η路波長(zhǎng)信號(hào)。所述OLT的另一個(gè)實(shí)現(xiàn)方案為OLT內(nèi)部采用一套波分復(fù)用光收發(fā)模塊(或者光收 發(fā)器陣列等)通過(guò)一個(gè)1X2的光路倒換模塊與主用端口和備用端口連接，所述1X2的光 路倒換模塊通過(guò)控制電路控制光收發(fā)模塊光信號(hào)從主用、備用端口輸入或輸出。所述1X2的光路倒換模塊內(nèi)部包括一個(gè)1X2光耦合器、一個(gè)波長(zhǎng)選通單元、一個(gè) 端口數(shù)至少為2X2的光開(kāi)關(guān)單元；所述光路倒換模塊的單口端(具有一個(gè)端口的接入端稱 為單口端，具有兩個(gè)端口的接入端稱為雙口端)連接光耦合器的單口端，光耦合器的雙口 端的一個(gè)端口連接波長(zhǎng)選通單元的輸入端口，所述光耦合器的雙口端的另一個(gè)端口與所述 波長(zhǎng)選通單元的輸出端口分別與光開(kāi)關(guān)單元的輸入端的兩個(gè)端口連接，所述光開(kāi)關(guān)單元的 輸出端的兩個(gè)端口分別連接所述光路倒換模塊的雙口端的兩個(gè)端口。所述波長(zhǎng)選通單元可 由一個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)濾波器構(gòu)成，此時(shí)光開(kāi)關(guān)單元需選用端口數(shù)至少為2X2的光開(kāi)關(guān)，所述波 長(zhǎng)選通單元亦可由一個(gè)1X1的光開(kāi)關(guān)和一個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)濾波器串聯(lián)構(gòu)成；所述可調(diào)濾波器 可以使用單波長(zhǎng)濾波器或多波長(zhǎng)濾波器，即有多個(gè)可調(diào)的通帶的光濾波器，例如聲光可調(diào)
4濾波器。ONU分組內(nèi)部采用交叉總線型連接時(shí)，每一個(gè)ONU分組均有兩條從RN的輸出端延 伸出來(lái)的對(duì)應(yīng)于同一波長(zhǎng)或一對(duì)波長(zhǎng)或一組波長(zhǎng)的總線(稱為主用光纖總線和備用光纖 總線)分別以相反的方向?qū)⑺薪M內(nèi)ONU連接起來(lái)，這樣可避免主用光纖與備用光纖采用 相同路由而存在的風(fēng)險(xiǎn)共享問(wèn)題。其連接方法為從RN下行的主用光纖總線和備用光纖總 線以相反的方向和次序依次將各ONU連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)相互交叉的總線結(jié)構(gòu)，例如對(duì)于 具有k個(gè)ONU的ONU分組，其在主用光纖總線上的排序(從RN端起)為第i+Ι的0NU，其在 備用光纖總線上的排序?yàn)榈趉-i。兩根總線可利用分光器與各ONU進(jìn)行連接，總線末端的光 纖直接連接到末端ONU上無(wú)需分光，或者經(jīng)分光器與末端ONU連接后另一端接一個(gè)衰減器 以便于網(wǎng)絡(luò)將來(lái)的進(jìn)一步擴(kuò)展。ONU分組內(nèi)部亦可采用星型結(jié)構(gòu)連接，對(duì)于具有k個(gè)ONU的ONU分組，此時(shí)從RN延 伸出來(lái)的兩條光纖需分別利用1 :k光分路器與組內(nèi)所有k個(gè)ONU相連。所述混合型無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)采用如下的帶寬利用方式0NU分組采用WDM的方式接入， 各分組內(nèi)部的ONU之間采用TDM或TDM/WDM混合的方式接入。各ONU分組使用不同的波長(zhǎng)， 分別對(duì)應(yīng)于所連接RN的不同的端口所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，各ONU分組可以使用RN的1個(gè)或多個(gè) 自由譜區(qū)間(以下簡(jiǎn)稱FSR)中對(duì)應(yīng)位置的波長(zhǎng)，若使用多個(gè)FSR，則ONU上/下行信號(hào)之間 的波長(zhǎng)間隔可為FSR的非零整數(shù)倍；同一 ONU分組兩條不同光路上的信號(hào)可采用相同或不 同的FSR ；ONU分組內(nèi)部不同的ONU可使用相同的波長(zhǎng)亦可使用波長(zhǎng)間隔為FSR的非零整數(shù) 倍的不同波長(zhǎng)。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、網(wǎng)絡(luò)采用混合TDM/WDM技術(shù)，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)相比TDM-PON和WDM-PON都具有更 好的擴(kuò)展能力，可接入的總用戶數(shù)更多，網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘扛?。該P(yáng)ON在用戶數(shù)的擴(kuò)展方面不 僅可在ONU分組內(nèi)部增加新的0NU，而且可采用增加新的波長(zhǎng)分組的方式來(lái)增加ONU數(shù)目 (可在選擇設(shè)計(jì)RN時(shí)預(yù)留一些端口)，若單獨(dú)使用TDM-PON和WDM-PON方式可接入的最大 用戶數(shù)分別為ml和m2，則本TDM/WDM-P0N的可接入的最大用戶數(shù)可以達(dá)到mlXm2。網(wǎng)絡(luò) 容量增加的方法有兩種，既可以增加新的波長(zhǎng)，亦可以提高現(xiàn)有OLT和ONU端機(jī)的速率。同 時(shí)網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)擴(kuò)展可以不影響現(xiàn)有用戶的通信業(yè)務(wù)。2、采用集中控制保護(hù)恢復(fù)技術(shù)、保持ONU低成本的同時(shí)，對(duì)分配光纖的局部故障 可以實(shí)現(xiàn)局部恢復(fù)而不對(duì)其它ONU分組的正常通信造成影響，在出現(xiàn)雙纖故障的情況下， 所有正常通信的ONU均不會(huì)受到恢復(fù)動(dòng)作的影響，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中存在多處并發(fā)故障的情況 下也可最大程度的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，提高了網(wǎng)絡(luò)的生存率。3、ONU分組內(nèi)部采用交叉總線型結(jié)構(gòu)具有比環(huán)形結(jié)構(gòu)更好的擴(kuò)展性，不僅在網(wǎng)絡(luò) 擴(kuò)容的過(guò)程中可減少對(duì)正常通信ONU的影響，如在總線末端增加新的0NU，而且由于信號(hào)不 需要環(huán)回，因此在相同的最遠(yuǎn)傳輸距離條件下具有比無(wú)源環(huán)網(wǎng)更多的可接入用戶數(shù)，或者 相同接入用戶數(shù)條件下更遠(yuǎn)的傳輸距離；相比雙纖星型結(jié)構(gòu)則降低了工作和備份路徑間的 風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)程度，同時(shí)有效減少了所需光纖量，其所需光纖量是已知的各種保護(hù)結(jié)構(gòu)中最少 的。而ONU分組中采用雙纖星型結(jié)構(gòu)時(shí)，相比組內(nèi)使用交叉總線型結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)可以具有更好 的擴(kuò)展性，其功率限制條件下的接入用戶數(shù)可以進(jìn)一步提高(源于光路上器件插入損耗的 累積值相對(duì)較小)，同時(shí)新ONU從RN的任何位置接入均不會(huì)對(duì)原有ONU造成影響。
5[0023]4、組內(nèi)采用總線結(jié)構(gòu)時(shí)，總線末端直接終止于最尾端的ONU或連接衰減器，避免 了總線型/環(huán)形結(jié)構(gòu)通常存在的末端反射對(duì)信號(hào)的干擾問(wèn)題。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a為本實(shí)用新型中使用的RN的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為本實(shí)用新型中使用的RN的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a為本實(shí)用新型中使用的ONU分組內(nèi)部連接的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b為本實(shí)用新型中使用的ONU分組內(nèi)部連接的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a為本實(shí)用新型中使用的OLT的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b為本實(shí)用新型中使用的OLT的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中光路倒換模塊的兩種結(jié)構(gòu)示意圖；圖6a為本實(shí)用新型提供的網(wǎng)絡(luò)在故障情況下的恢復(fù)情形示意圖；圖6b為本實(shí)用新型提供的網(wǎng)絡(luò)在另一種故障情況下的恢復(fù)情形示意圖；圖6c為本實(shí)用新型提供的網(wǎng)絡(luò)在再又一種故障情況下的恢復(fù)情形示意圖；圖7為本為各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)接入網(wǎng)的生存率隨故障數(shù)目變化的計(jì)算結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說(shuō)明。圖形中的文字及符號(hào)文字說(shuō)明 如圖1所示，為本實(shí)用新型提出的具有保護(hù)功能的混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。 該網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)具有兩個(gè)可彼此單獨(dú)工作、相互備份亦可同時(shí)工作的端口(分別稱為主用 端口和備用端口)的0LT，分成η個(gè)ONU分組的m個(gè)ONU和一個(gè)具有2 X 2p個(gè)端口的RN，其 中ρ彡n。OLT的主用端口和備用端口經(jīng)兩條相互獨(dú)立的主干/饋線光纖(分別稱為主用 饋線光纖和備用饋線光纖)和RN相連，這兩條主干/饋線光纖中的信號(hào)從RN的輸入端輸 入后，分別至少?gòu)钠漭敵龆说摩莻€(gè)輸出端口中輸出；RN的各個(gè)輸出端口經(jīng)主用分配光纖 備用分配光纖與各個(gè)相應(yīng)的ONU分組相連。圖中實(shí)線表示主用光路，虛線表示備用光路。[0042]如圖2a和圖2b所示為圖1結(jié)構(gòu)中的RN的兩種結(jié)構(gòu)，其中實(shí)線表示主用光路，虛 線表示備用光路，主用和備用光路可相互替換。圖2a所示的RN由一個(gè)NXN波分復(fù)用器組 成，這里N彡n+1，圖中是以NXN陣列波導(dǎo)光柵(以下簡(jiǎn)稱AWG)為例，其完全對(duì)稱的兩端有 一對(duì)處于對(duì)稱位置的端口通過(guò)主用/備用饋線光纖和OLT中的主用/備用端口相接，其它 端口經(jīng)主用/備用分配光纖與所有ONU分組相連，對(duì)應(yīng)于同一 ONU分組的兩個(gè)引出端位置 對(duì)稱。圖2b由兩個(gè)IXn的波分復(fù)用器組成，兩個(gè)波分復(fù)用器的合波端分別通過(guò)主用/備 用饋線光纖和OLT的主用/備用端口相接，分波端口分別經(jīng)主用/備用分配光纖與所有ONU 分組相連，對(duì)應(yīng)于同一波長(zhǎng)的端口接到同一個(gè)ONU分組中。如圖3a和圖3b所示為圖1結(jié)構(gòu)中的ONU分組內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，其包含k個(gè)0NU，分 組內(nèi)部的不同ONU采用TDM技術(shù)或TDM/WDM混合技術(shù)實(shí)現(xiàn)帶寬分配，其中實(shí)線表示主用光 路，虛線表示備用光路。圖3a采用交叉總線型結(jié)構(gòu)，圖3b采用雙纖星型結(jié)構(gòu)。圖3a交叉總線型結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)方式為從RN下行的相互獨(dú)立的主用、備用光纖 總線分別用一系列光分路器將組內(nèi)ONU連到總線上，其中主用光纖總線在其第一段分配光 纖末端用第一個(gè)光分路器將組內(nèi)位于一端的一個(gè)0NU(圖中為ONUi,k)連到總線上，第一光 分路器的另一端連接主用光纖總線上的第二段分配光纖，其末端再利用光分路器將下一個(gè) ONU(圖中為ONU^1)，即主用光纖總線上的第2個(gè)ONU連到總線上，依次地將組內(nèi)所有ONU 都連接到主用光纖總線上；同時(shí)，備用光纖總線從ONU分組的另一端(ONUiil)開(kāi)始以相反的 方向逆序地將分組中的各個(gè)ONU連接起來(lái)，在主用光纖總線上的排序?yàn)閕+Ι的0NU，則其在 備用光纖總線上的排序?yàn)閗-i。主用、備用光纖總線各自將ONU組內(nèi)所有ONU連接起來(lái)后， 每個(gè)ONU均同時(shí)位于主用、備用光纖總線上，此時(shí)每個(gè)ONU都可通過(guò)相反的兩個(gè)上行光路與 OLT之間進(jìn)行通信。在不需要為全部ONU提供保護(hù)的特殊情況下亦可將無(wú)需備份的ONU只 接到主用光纖總線上?？偩€末端的光纖直接連接到末端ONU上無(wú)需分光，亦可經(jīng)分光器與 末端ONU連接后另一端接一個(gè)衰減器，以便于網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步擴(kuò)展。如圖4a和圖4b所示為圖1結(jié)構(gòu)中的OLT的兩種結(jié)構(gòu)，圖4a所示的OLT內(nèi)部采用 兩套同樣的波分復(fù)用光收發(fā)模塊(或者光收發(fā)器陣列)，分別稱為主光收發(fā)模塊和備用光 收發(fā)模塊，分別連接主用端口和備用端口，主用、備用光收發(fā)模塊在控制模塊的控制下可彼 此獨(dú)立工作又可分波長(zhǎng)或/和分時(shí)協(xié)調(diào)工作，二者均可收發(fā)對(duì)應(yīng)于η個(gè)ONU分組的η路波 長(zhǎng)信號(hào)。圖4b所示的OLT內(nèi)部采用一套波分復(fù)用光收發(fā)模塊(或者光收發(fā)器陣列)通過(guò) 一個(gè)1X2光路倒換模塊與主用端口和備用端口連接，所述1X2的光路倒換模塊通過(guò)控制 光收發(fā)模塊光信號(hào)從主用、備用端口輸入或輸出。如圖5所示為圖4b的1X2光路倒換模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，內(nèi)部包括一個(gè)1X2光 耦合器、一個(gè)波長(zhǎng)選通單元、一個(gè)端口數(shù)至少為2X2的光開(kāi)關(guān)單元；所述光路倒換模塊的 單口端連接光耦合器的單口端，光耦合器的雙口端的一個(gè)端口連接波長(zhǎng)選通單元的輸入端 口，所述光耦合器的雙口端的另一個(gè)端口與所述波長(zhǎng)選通單元的輸出端口分別與光開(kāi)關(guān)單 元的輸入端的兩個(gè)端口連接，所述光開(kāi)關(guān)單元的輸出端的兩個(gè)端口分別連接所述光路倒換 模塊的雙口端的兩個(gè)端口。所述波長(zhǎng)選通單元可由一個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)濾波器構(gòu)成，此時(shí)光開(kāi)關(guān) 單元使用端口數(shù)至少為2X2的光開(kāi)關(guān)，所述波長(zhǎng)選通單元亦可由一個(gè)1X1的光開(kāi)關(guān)和一 個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)濾波器串聯(lián)構(gòu)成；所述可調(diào)濾波器可以使用單波長(zhǎng)濾波器或多波長(zhǎng)濾波器，即 有多個(gè)可調(diào)的通帶的光濾波器，例如聲光可調(diào)濾波器。[0047]如圖6a、圖6b和圖6c所示為本實(shí)用新型提供的網(wǎng)絡(luò)在故障情況下的恢復(fù)情形，這 里以NXN的AWG(亦可使用多端口的薄膜濾波器等)作為RN中的波分復(fù)用器、組內(nèi)采用交 叉總線型結(jié)構(gòu)連接(組內(nèi)采用雙纖星型結(jié)構(gòu)時(shí)的恢復(fù)情形類似)、兩條光路采用相同的波 長(zhǎng)且每組均有k個(gè)ONU為例進(jìn)行說(shuō)明。首先按照如下方法判斷網(wǎng)絡(luò)故障類型1)對(duì)主用饋線光纖進(jìn)行上行信號(hào)的檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)各光網(wǎng)絡(luò)單元的通信狀態(tài)判斷 其是否能夠正常通信；2)若所有光網(wǎng)絡(luò)單元均無(wú)法正常通信則判斷主用饋線光纖可能出現(xiàn)故障；3)若僅部分光網(wǎng)絡(luò)單元無(wú)法正常通信，則判斷主用分配光纖出現(xiàn)故障，且a)對(duì)于光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用交叉總線型連接的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，若主用光纖總線上 第i個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元及其后續(xù)所有光網(wǎng)絡(luò)單元均無(wú)法正常通信，則判斷在該總線上的第i個(gè) 和第i+Ι個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元之間可能出現(xiàn)了光纖故障；若第i個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元無(wú)法正常通信，但其 后續(xù)光網(wǎng)絡(luò)單元沒(méi)有全部無(wú)法正常通信，則判斷第i個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元可能出現(xiàn)了故障；b)對(duì)于光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用雙纖星型連接的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，若第i個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元 無(wú)法正常通信，則判斷連接第i個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元的主用分配光纖可能出現(xiàn)了故障；4)對(duì)備用饋線光纖進(jìn)行上行信號(hào)的檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)各光網(wǎng)絡(luò)單元的通信狀態(tài)判斷 其是否能夠正常通信，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行步驟2)、3)同樣的判斷；5)比較主用饋線光纖和備用饋線光纖的判斷結(jié)果，若對(duì)應(yīng)于同一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元的 兩條光路僅在一條光路上發(fā)生故障，則判斷為單纖故障；若兩條光路上均發(fā)生故障且故障 位于相同鏈路，則判斷為鏈路雙纖故障；若兩條光路上均發(fā)生故障而故障位于不同鏈路，則 判斷為雙光路交錯(cuò)故障。根據(jù)上述方法判斷結(jié)果為圖6a為主用饋線光纖單纖故障，在主用饋線光纖修復(fù) 后可進(jìn)一步判斷得出主用分配光纖中位于ONU第1分組內(nèi)部連接RN及ONU1, k的光纖出現(xiàn) 了單纖故障、同時(shí)主用分配光纖中第η分組內(nèi)部位于ONUn,2及ONUm3之間的光纖出現(xiàn)了單纖 故障，；圖6b為主用分配光纖中位于ONU第1分組內(nèi)部連接RN及ONU1,k的光纖出現(xiàn)了單纖 故障、同時(shí)分配光纖中第η分組內(nèi)部位于ONUn,2及ONUn,3之間的鏈路出現(xiàn)了鏈路雙纖故障； 圖6c為主用分配光纖中ONU第1分組內(nèi)部連接ONUlil及ONUli2的光纖出現(xiàn)了單纖故障，同 時(shí)OLT內(nèi)部通過(guò)對(duì)光源信號(hào)的直接檢測(cè)(如通過(guò)對(duì)激光器自帶的背面光電二極管的檢測(cè)) 可以判斷TRx1出現(xiàn)故障。圖中實(shí)線表示有信號(hào)傳輸?shù)墓饴?，虛線表示無(wú)信號(hào)傳輸?shù)墓饴?。如圖6a所示，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中正在使用的連接OLT主用端口的主用饋線光纖發(fā)生故障， 或主用饋線光纖及與其相連的分配光纖同時(shí)發(fā)生故障(圖中以第1和第η個(gè)ONU分組相應(yīng) 的分配光纖故障為例)，而連接OLT備用端口的備用饋線光纖及與其相連的分配光纖無(wú)故 障時(shí)，通過(guò)啟用OLT的備用端口代替正在使用的主用端口可以通過(guò)備用光路實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信 的恢復(fù)。如圖6b所示為主用、備用光路的分配光纖上均出現(xiàn)故障時(shí)的恢復(fù)情形。以第1和 第η個(gè)ONU分組存在分配光纖故障為例，當(dāng)?shù)?個(gè)ONU分組與RN之間的正在使用的主用光 纖發(fā)生故障，且在第η個(gè)ONU分組的ONUn,2和ONUn,3之間的鏈路出現(xiàn)雙纖故障時(shí)，第1個(gè)ONU 分組的故障可通過(guò)啟動(dòng)OLT備用端口對(duì)應(yīng)于第1個(gè)ONU分組的一對(duì)工作波長(zhǎng)λ ρ X1’來(lái) 實(shí)現(xiàn)恢復(fù)；而第η組中的故障可通過(guò)OLT主用、備用端口對(duì)應(yīng)于第η個(gè)ONU分組的波長(zhǎng)λ η、 λ m’的同時(shí)工作來(lái)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)，該組中除ONUml和ONUn,2外的所有其它ONU仍通過(guò)主用光路
8與OLT的主用端口通信，而ONUml和ONUn,2則經(jīng)備用光路與OLT的備用端口通信實(shí)現(xiàn)恢復(fù)。 由恢復(fù)過(guò)程可見(jiàn)，無(wú)故障的ONU分組，即第2到n-1的ONU分組的正常通信在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的過(guò) 程中不會(huì)受到影響，同時(shí)第η個(gè)ONU分組中除ONUml和ONUn,2外的所有其它ONU的通信在網(wǎng) 絡(luò)恢復(fù)的過(guò)程中也不會(huì)受到影響。如圖6c所示，OLT中使用兩組相互獨(dú)立的主、備光收發(fā)模塊(圖中以光收發(fā)器陣 列為例)分別收發(fā)信號(hào)。當(dāng)主光收發(fā)模塊中的一個(gè)光收發(fā)器和/或與其相連的分配光纖發(fā) 生故障時(shí)，可利用備用光收發(fā)模塊中的對(duì)應(yīng)收發(fā)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的恢復(fù)。同樣，此種恢復(fù)過(guò) 程不會(huì)對(duì)其他ONU分組的通信造成影響。為進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型所述網(wǎng)絡(luò)在多故障情況下的生存能力，圖7給出了各 種具有保護(hù)功能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)接入網(wǎng)在可接入節(jié)點(diǎn)數(shù)為128時(shí)的生存率隨故障光纖數(shù)目變 化的計(jì)算結(jié)果，這里的生存率是指在給定網(wǎng)絡(luò)中的故障數(shù)目的情況下網(wǎng)絡(luò)可接入節(jié)點(diǎn)(即 0NU)百分率的期望值，是網(wǎng)絡(luò)中可接入節(jié)點(diǎn)數(shù)目占總節(jié)點(diǎn)數(shù)目百分率在各種故障分布情況 下的統(tǒng)計(jì)平均值。雙饋線雙星型結(jié)構(gòu)和雙饋線雙星-交叉總線型結(jié)構(gòu)(0NU分組內(nèi)部采用 交叉總線型結(jié)構(gòu))為本實(shí)用新型提供的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，本實(shí)用新型所采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有更好的容錯(cuò)能力，能夠使網(wǎng) 絡(luò)生存率隨故障數(shù)目的增加呈更為緩慢的下降趨勢(shì)。其中雙饋線雙星型結(jié)構(gòu)在絕大多數(shù)情 況下都具有最佳的生存性，不僅在單個(gè)故障時(shí)可以實(shí)現(xiàn)完全恢復(fù)，而且其生存率隨故障數(shù) 目的增加呈線性趨勢(shì)降低，且降低速度最緩慢(斜率最小)；雙饋線_雙星-交叉總線型結(jié) 構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在ONU分組數(shù)目較多時(shí)具有更高的生存性(圖中η = 16時(shí)的生存率好于η = 8時(shí) 的生存率)，但相比雙饋線雙星型結(jié)構(gòu)則生存率略低，但其所需光纖量顯著少于雙饋線雙星 型結(jié)構(gòu)。相比較而言，現(xiàn)有的環(huán)形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)雖然在極小故障數(shù)時(shí)可實(shí)現(xiàn)完全恢復(fù)，但對(duì)于雙 向雙環(huán)結(jié)構(gòu)和雙向單環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)故障數(shù)目分別超過(guò)3和1時(shí)其生存率就快速降低，遠(yuǎn)低于 其它幾種網(wǎng)絡(luò)的生存率；而現(xiàn)有的雙饋線單星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的生存率在所計(jì)算的故障數(shù)目范 圍內(nèi)亦顯著低于ONU分組數(shù)為16的雙饋線雙星-交叉總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，僅在故障數(shù)大于12 時(shí)接近分組數(shù)為8的雙饋線雙星-交叉總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn) 和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種具有保護(hù)功能的混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括以下三種節(jié)點(diǎn)1)一個(gè)光線路終端，外部設(shè)有兩個(gè)可相互備份亦可同時(shí)工作的端口，分別稱為主用端口和備用端口；2)m個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元，分成n個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元分組，其中1≤n≤m；3)一個(gè)具有2×2p個(gè)端口的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，其中p≥n；所述光線路終端的主用端口通過(guò)主用饋線光纖與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接，備用端口通過(guò)備用饋線光纖與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)和各光網(wǎng)絡(luò)單元分組采用雙纖星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，各光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用雙纖樹(shù)形或交叉總線型結(jié)構(gòu)連接組內(nèi)需要保護(hù)的光網(wǎng)絡(luò)單元；網(wǎng)絡(luò)中上/下行信號(hào)采用同纖雙向傳輸方式進(jìn)行傳輸，各光網(wǎng)絡(luò)單元的上行信號(hào)同時(shí)發(fā)送到與其連接的兩根分配光纖的光路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)功能的混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于各光網(wǎng) 絡(luò)單元分組內(nèi)部采用交叉總線型結(jié)構(gòu)連接組內(nèi)需要保護(hù)的光網(wǎng)絡(luò)單元時(shí)，各光網(wǎng)絡(luò)單元利 用分光器與總線連接，總線末端連接一個(gè)衰減器或者不經(jīng)過(guò)分光器直接與最末一個(gè)光網(wǎng)絡(luò) 單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有保護(hù)功能的混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用如下的帶寬利用方式所有光網(wǎng)絡(luò)單元分組采用波分復(fù)用方式 接入，各光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部的不同光網(wǎng)絡(luò)單元采用時(shí)分復(fù)用的方式或時(shí)分復(fù)用與波分復(fù) 用混合的方式接入。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有保護(hù)功能的混合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述混合無(wú)源光網(wǎng)路結(jié)構(gòu)包括一個(gè)光線路終端，分成若干光網(wǎng)絡(luò)單元分組的光網(wǎng)絡(luò)單元和一個(gè)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，所述光線路終端與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)間通過(guò)兩條饋線光纖連接，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)和各光網(wǎng)絡(luò)單元分組間采用雙纖星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，各光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用雙纖樹(shù)形或交叉總線型結(jié)構(gòu)連接組內(nèi)需要保護(hù)的光網(wǎng)絡(luò)單元；本實(shí)用新型采用混合TDM/WDM技術(shù)能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)的接入擴(kuò)展能力，為網(wǎng)絡(luò)帶寬和用戶數(shù)目的逐漸增加提供便利；對(duì)本實(shí)用新型提供的網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行故障定位，并可通過(guò)光線路終端的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)，提高網(wǎng)絡(luò)的生存率。
文檔編號(hào)H04B10/12GK201674613SQ20102018624
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者孫小菡, 樊鶴紅 申請(qǐng)人:東南大學(xué)