一種時分無源光網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種時分無源光網(wǎng)絡(luò)，包括N個光線路終端、N個可調(diào)諧激光器、N個第一無源光分支器和一個通道拆分復(fù)用模塊，N個光線路終端通過通道拆分復(fù)用模塊與N個可調(diào)諧激光器實現(xiàn)光通信，每個可調(diào)諧激光器均與一個第一無源光分支器對應(yīng)連接，每個第一無源光分支器均對應(yīng)連接M個光網(wǎng)絡(luò)單元。本發(fā)明針對時分無源光網(wǎng)絡(luò)，對不同的光線路終端間建立互為備份的關(guān)系，當某個光線路終端接入的光網(wǎng)絡(luò)單元活躍用戶數(shù)量較少時，可以將其接入的光網(wǎng)絡(luò)單元倒換至其他光線路終端并關(guān)閉原光線路終端，從而減少活動光線路終端的工作數(shù)量，實現(xiàn)無源光網(wǎng)絡(luò)的總體能耗的降低。
【專利說明】一種時分無源光網(wǎng)絡(luò)
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于光通信、接入網(wǎng)領(lǐng)域，涉及一種時分無源光網(wǎng)絡(luò)。
[0003]
【背景技術(shù)】[0004]通信網(wǎng)絡(luò)近年來呈現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)持續(xù)高速增長的局面，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等新型應(yīng)用的興起，光纖寬帶接入用戶數(shù)的年復(fù)合增長率預(yù)計將超過50%。隨著光纖寬帶接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的快速推進，寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的能耗也將進一步提升，光纖接入網(wǎng)已成為運營商網(wǎng)絡(luò)總能耗增長的主要來源之一。因此，如何在提升寬帶業(yè)務(wù)接入能力和業(yè)務(wù)收入的同時，有效降低寬帶接入網(wǎng)能耗，是國內(nèi)運營商亟需解決的問題。
[0005]無源光網(wǎng)絡(luò)(PON, Passive Optical Network)是光纖寬帶接入的主流技術(shù),主要由局端的光線路終端(OLT, Optical Line Terminal)、用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU, OpticalNetwork Unit)以及中間的光分配網(wǎng)絡(luò)(0DN, Optical Distribution Network)組成。其中，光線路終端可以位于本地交換局或遠端，光線路終端的作用是提供網(wǎng)絡(luò)與光分配網(wǎng)絡(luò)之間的光接口，并提供必要的手段來傳送不同的業(yè)務(wù)。光網(wǎng)絡(luò)單元位于光分配網(wǎng)絡(luò)和用戶之間，光網(wǎng)絡(luò)單元主要由光發(fā)射機和光接收機組成，提供光電變換功能，實現(xiàn)對各種電信號的處理和維護。光分配網(wǎng)絡(luò)位于光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元之間，主要由無源光器件和光纖構(gòu)成。組成光分配網(wǎng)絡(luò)的無源光器件主要有分光器，光開關(guān)等。
[0006]目前使用的PON都是基于時分復(fù)用方式的TDMΡ0Ν，具有結(jié)構(gòu)簡單、組網(wǎng)靈活、容量大、便于網(wǎng)絡(luò)升級和可靠性高等諸多優(yōu)勢。據(jù)統(tǒng)計，截止2011年3月，我國已有3300萬用戶，PON已超過I億線，預(yù)計到2016年中國的FTTX用戶數(shù)將達到I億，全球FTTX用戶數(shù)將達到1.9億。根據(jù)對國內(nèi)外主流廠家生產(chǎn)的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)進行的功耗測試，其平均功耗為11.2瓦，平均每個ONU對應(yīng)10個下行端口(線容量)。僅以我國目前千萬量級的ONU而言，其總功耗至少為3.7億瓦，而PON的使用規(guī)模仍在急劇增長；隨著10G EPON和10G GPON的推出和普及，ONU的功耗將更高，PON系統(tǒng)將面臨更加迫切的節(jié)能要求。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題:本發(fā)明提供一種解決因網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中光線路終端設(shè)備負載較少，造成光線路終端設(shè)備工作效率低下的問題，降低能耗，減少碳排放量的時分無源光網(wǎng)絡(luò)。
[0009]技術(shù)方案:本發(fā)明的時分無源光網(wǎng)絡(luò)，包括N個光線路終端、一個通道拆分復(fù)用模塊、N個可調(diào)諧激光器、N個第一無源光分支器和NXM個光網(wǎng)絡(luò)單元，N個光線路終端通過通道拆分復(fù)用模塊與N個可調(diào)諧激光器實現(xiàn)光通信，每個可調(diào)諧激光器均與一個第一無源光分支器對應(yīng)連接，每個第一無源光分支器均對應(yīng)連接M個光網(wǎng)絡(luò)單元。[0010]通道拆分復(fù)用模塊包括N個第二無源光分支器和N個光開關(guān)，每個第二無源光分支器均通過單模光纖與N個光開關(guān)連接，每個光開關(guān)均通過單模光纖與N個第二無源光分支器連接；每個光線路終端均與一個第二無源光分支器對應(yīng)連接，每個光開關(guān)均與一個可調(diào)諧激光器對應(yīng)連接，從而使每個光線路終端能夠與N個可調(diào)諧激光器實現(xiàn)光通信，每個可調(diào)諧激光器與N個光線路終端實現(xiàn)光通信。
[0011]本發(fā)明通過在網(wǎng)絡(luò)中加入通道拆分復(fù)用模塊和可重配置光開關(guān)，對光纖線路或集成光路中的光信號進行互相轉(zhuǎn)換或邏輯操作，實現(xiàn)光線路終端與光網(wǎng)絡(luò)單元多對多的關(guān)系O
[0012]對于TDM Ρ0Ν，在下行鏈路上，光線路終端以廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)幀，通過1:M的無源分光器，數(shù)據(jù)幀到達各光網(wǎng)絡(luò)單元，光網(wǎng)絡(luò)單元通過檢查接收到的數(shù)據(jù)幀的目的媒體接入控制(MAC)地址和幀類型(如廣播幀、OAM幀)來判斷是否接收此幀。在上行鏈路上，各光網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)據(jù)幀通過TDMA的方式傳送到光線路終端。當M個光網(wǎng)絡(luò)單元中有不少數(shù)目的光網(wǎng)絡(luò)單元長時間處于離線狀態(tài)時，這些光網(wǎng)絡(luò)單元不會再接收到任何光線路終端廣播的數(shù)據(jù)幀，也不會再有數(shù)據(jù)幀傳送到光線路終端，造成光線路終端工作效率低下，能源浪費。本發(fā)明就是針對TDM PON網(wǎng)絡(luò)中多個光線路終端負載活躍光網(wǎng)絡(luò)單元數(shù)都比較少的情形，將不同光線路終端的活躍光網(wǎng)絡(luò)單元連接到同一個光線路終端進行通信，關(guān)閉剩余光線路終端，提高光線路終端工作效率，降低功耗。
[0013]本發(fā)明中使用的符號說明:
OLT:光線路終端；
POS:無源光分支器；
TLD:可調(diào)諧激光器；
ONU:光網(wǎng)絡(luò)單元；
SW:光開關(guān)； λ D:下行波長； λ U:上行波長;
SMF:單模光纖；
CCS:通道拆分復(fù)用。
[0014]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明所用光網(wǎng)絡(luò)單元是無色光網(wǎng)絡(luò)單元，避免了波長選擇器所帶來的安裝、運營以及維護成本的增加，方便波長管理，網(wǎng)絡(luò)中所用光網(wǎng)絡(luò)單元都一樣，不僅便于大批量生產(chǎn)以降低成本，同時安裝維護方便。
[0015]本發(fā)明針對光線路終端的節(jié)能設(shè)計，不再是傳統(tǒng)的對光線路終端內(nèi)部模塊的工作方式進行實時調(diào)整，而是在光線路終端與光線路終端之間進行切換，相比對內(nèi)部模塊單元進行功耗調(diào)整實現(xiàn)起來要簡單方便。
[0016]本發(fā)明的實用性比較強。通常光接入網(wǎng)中同時在線用戶數(shù)都是不足最大支持在線用戶數(shù)的50%，可以做到二合一。另外由于光線路終端之間可以相互倒換，所以也可以作為相互之間的備份，可以起到保護作用。
[0017]【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有基本的TDM PON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0019]圖2為本發(fā)明提出的TDM PON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0020]圖3為本發(fā)明提出的CCS模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0021]圖4為本發(fā)明提出的CCS模塊下行信號拆分圖。
[0022]圖5為本發(fā)明提出的CCS模塊上行信號復(fù)用圖。
[0023]圖中符號含義為:0LT:光線路終端；P0S:無源光分支器；0NU:光網(wǎng)絡(luò)單元；TLD:可調(diào)諧激光器；sw:光開關(guān)；λ D:下行波長；λ U:上行波長；SMF:單模光纖；CCS:通道拆分復(fù)用模塊；
圖中OLT和TLD的下標1，2，…，N用來區(qū)分不同的OLT和TLD，ONU的下標1，2，…，M用來區(qū)分不同的ONU，POS !為第一無源光分支器，POS 2為第二無源光分支器。
[0024]
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明在一般TDM PON中加入通道拆分復(fù)用模塊，通過可重配置光開光實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元間多對多的連接。當某個光線路終端承載的活躍光網(wǎng)絡(luò)單元較少時，可以將這些光網(wǎng)絡(luò)單元快速倒換到網(wǎng)絡(luò)中其他活躍光網(wǎng)絡(luò)單元負載較低(數(shù)量較少)的光線路終端，實現(xiàn)資源共享，節(jié)省光線路終端的工作時間，達到能量節(jié)能的目的。
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實現(xiàn)過程進行說明:
假設(shè)某TDM PON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，該TDM PON網(wǎng)絡(luò)包括N個光線路終端、N個可調(diào)諧激光器、N個第一無源光分支器和一個通道拆分復(fù)用模塊，N個光線路終端通過通道拆分復(fù)用模塊與N個可調(diào)諧激光器實現(xiàn)光通信，每個可調(diào)諧激光器均與一個第一無源光分支器對應(yīng)連接，每個第一無源光分支器均對應(yīng)連接M個光網(wǎng)絡(luò)單元。即該TDM PON網(wǎng)絡(luò)內(nèi)N個光線路終端，每個光線路終端下掛M個光網(wǎng)絡(luò)單元，也即同時在線的活躍光網(wǎng)絡(luò)單元用戶數(shù)最多為NX M。設(shè)單個光網(wǎng)絡(luò)單元平均功耗SP_，光線路終端平均功耗為P.，則網(wǎng)絡(luò)中光網(wǎng)絡(luò)單元和光線路終端總功耗最大為NXPm+MXP.。
[0027]本發(fā)明提出的TDM PON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，在N個光線路終端和分支器之間插有一個CCS。CCS包括一系列的分支器和光開關(guān)，光開關(guān)的數(shù)目和TDM PON中每個光線路終端的下行端口數(shù)目相等。光網(wǎng)絡(luò)單元使用的上行波長為λυ，下行波長為λ11。
[0028]如圖3所示，I號光線路終端以波長λ D1下發(fā)的下行光信號通過光分支器分成N路分別與N個光開關(guān)相連，這樣網(wǎng)絡(luò)中所有活躍光網(wǎng)絡(luò)單元用戶都可以在波長通路λΜ接收到I號光線路終端的下行波長信號。
[0029]如圖4所示，在上行鏈路中，通過控制可調(diào)諧激光器可以使得網(wǎng)絡(luò)中所有活躍光網(wǎng)絡(luò)單元用戶使用同一上行波長λυι發(fā)送上行數(shù)據(jù)到I號線路終端。
[0030]CCS支持有選擇性的聚合活躍光網(wǎng)絡(luò)單元用戶的信號，從而最大限度的減少光線路終端的數(shù)目，如圖3、4所示，改變CCS中光開關(guān)配置即可實現(xiàn)不同光線路終端與光網(wǎng)絡(luò)單元間的通信。
[0031]若某時間段每個光線路終端下掛的活躍光網(wǎng)絡(luò)單元數(shù)目都低于Μ/2，則可以保留Ν/2的光線路終端工作，關(guān)閉另外一半數(shù)量的光線路終端，此時網(wǎng)絡(luò)中光網(wǎng)絡(luò)單元和光線路終端總功耗最大為ΝΛΧΡμ+ΜΛΧΡ,;若每個光線路終端下掛的活躍光網(wǎng)絡(luò)單元數(shù)目都低于Μ/3，則可以保留Ν/3的光線路終端工作，關(guān)閉另外2Ν/3數(shù)量的光線路終端，此時網(wǎng)絡(luò)中光網(wǎng)絡(luò)單元和光線路終端總功耗最大為N/3XPQlT+M/3XP_ ;依次類推，網(wǎng)絡(luò)中活躍光網(wǎng)絡(luò)單元數(shù)量減少時，本發(fā)明提出的方案可以保證網(wǎng)絡(luò)中工作的光線路終端數(shù)量也隨之減少，從而實現(xiàn)了 TDM PON網(wǎng)絡(luò)的總體能耗的降低。
【權(quán)利要求】
1.一種時分無源光網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，該光網(wǎng)絡(luò)包括N個光線路終端、一個通道拆分復(fù)用模塊、N個可調(diào)諧激光器、N個第一無源光分支器和NXM個光網(wǎng)絡(luò)單元，所述的N個光線路終端通過通道拆分復(fù)用模塊與N個可調(diào)諧激光器實現(xiàn)光通信，每個可調(diào)諧激光器均與一個第一無源光分支器對應(yīng)連接，每個第一無源光分支器均對應(yīng)連接M個光網(wǎng)絡(luò)單元； 所述通道拆分復(fù)用模塊包括N個第二無源光分支器和N個光開關(guān)，每個第二無源光分支器均通過單模光纖與N個光開關(guān)連接，每個光開關(guān)均通過單模光纖與N個第二無源光分支器連接； 每個光線路終端均與一個第二無源光分支器對應(yīng)連接，每個光開關(guān)均與一個可調(diào)諧激光器對應(yīng)連接，從而使每個光線路終端能夠與N個可調(diào)諧激光器實現(xiàn)光通信，每個可調(diào)諧激光器與N個光線路終端實現(xiàn)光通信。
【文檔編號】H04J3/16GK103475411SQ201310369314
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】沈建華, 吳凱 申請人:南京郵電大學(xué)