专利名称：一种基于波长可变的混合光接入系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信技术领域，尤其是混合的光无源接入光网络技术领域，具体的 说是一种基于波长可变的混合光接入系统。
背景技术：
近年来，随着互联网的持续快速发展，各种新业务层出不穷，使人们对网络接入带 宽的需求持续增加，特别是网络游戏、会议电视、视频点播等业务，使得传统的接入方式将 无法满足带宽的需求。根据相关数据分析，未来3年用户平均带宽需求将超过lOMbit/s。 与其他有线、无线接入技术相比，光纤接入在带宽容量和覆盖距离方面具有无与伦比的优 势。随着低成本P0N(无源光网络)技术的出现和迅速成熟以及光纤光缆成本的快速下降， 使运营商接入网光纤化的想法逐步得以实现。因此，运营商已经开始启动FTTx(光纤到x 的简称，例如FTTH、FTTC、FTTB等)建设。随着运营商开始大规模建设FTTx网络，目前城 域光纤资源特别是管道资源紧张的现状将变得更加突出。如果可以直接利用现有城域光纤 线路，将极大减少建设资金投入，缩短建设周期。因此提出基于波分复用(WDM-Wavelength DivisionMultiplexed)、时分复用(TDM :Timing Division Multiplexed)方式混合接入的 无源光网络，即混合无源光网络(HP0N:Hybrid PassiveOptical Network)是解决带宽、速 度、资源紧张的最佳办法。一个典型的HP0N系统结构包括光线路终端(0LT:0ptical LineTermination)、 线路光纤(fiber)、远端节点单元(RN Remote Node)、光网络单元组成(0NU Optical Network Unit)，见图1。0LT包括光收发模块(TRX1 TRXn)、第一合波/分波器(MUX/ DEMUX1)，此合波分波器是周期性的阵列波导光栅(AWG:Array Waveguide Grating)，包括 需要温控或不需要温控电路的AWG;光纤线路可以是10km、20km等不同长度；RN包括第二 合波/分波器(MUX/DEMUX2)和光功率分配器Splitter (SI Sn)，其中MUX/DEMUX2可以是 基于周期性无热AWG等相同功能器件；0NU包括光收发模块部分。如果0LT与0NU中的光 源通过直接调制或者间接调制固定波长激光器实现，产生的重大问题在于HP0N系统安装 时需要准备不同波长的0LT光模块与不同波长的0NU光模块，不仅需要大量特定波长清单， 而且需要多种波长的光模块备用，不易进行0LT与0NU光模块的维护。由于接入网对经济 性非常敏感，因而对于HP0N中0LT、0NU的实现方法进行研究有着重要的意义。因此人们希 望通过某种方法来实现HP0N中0LT、0NU光模块无色，这样就可以降低制造商库存成本和维 护成本，提高网络的波长配置灵活性。目前没有专利描述采用无色光模块的HP0N的系统的具体技术方案。实现光模 块的无色有可调激光器、基于宽谱分割的无色光源、基于反射结构的无色，其中基于反射 结构的无色包括注入锁定方式的FP-LD(Fabry_Perot Laser Diode)、注入锁定方式的 RS0A(ReflectionSemiconductor Optical Amplifier)、基于 RS0A 的波长重用技术。基于 宽谱分割的无色光源和基于反射结构的无色受限于种子光源(SL :Seed Light)、传输距离、 调制速率，不适用于HP0N系统中。前面提到的基于RS0A与FP-LD的注入锁定两种方案，它们都存在一定的缺陷，尤其是目前光器件受限的问题，使得传输信号的速率受限于1. 25Gb/ s以内，距离受限于20km以内，且使用在HP0N中还需要考虑种子光的问题。同样，基于宽谱 分割的无色、基于RS0A的波长重用技术实现的无色也不能满足HP0N的需求。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于波长可变的混合光 接入系统，可适应各个运营商的网络部署，实现网络架构平滑升级，解决光纤资源紧张，满 足带宽和速率的要求，解决库存成本和维护成本。为达到以上目的，本发明采取的技术方案是一种基于波长可变的混合光接入系统，包括通过光纤线路连接的0LT部分、RN部 分和0NU部分，其特征在于，0LT部分包括若干光收发模块TRX，在TRX内部由WDM器件进行接收端和发送端光信号的分离， 接收端和发送端波段为同一波段，或为不同波段，上下行光信号波段为同一波段，或为不同 波段；所述0LT部分光收发模块TRX的发送端Tx采用注入锁定FP-LD或RS0A，此时光收 发模块TRX分别连接至第一合波分波器MUX/DEMUX1的输入端，第一合波分波器MUX/DEMUX1 的公共端通过WDM组件连接种子光源SL，WDM组件的输出端连接光纤线路，0LT部分光收发 模块TRX的接收端Rx采用PIN (光电二极管)或APD (雪崩二极管)器件；或所述0LT部分光收发模块TRX的发送端Tx采用固定波长激光器或者可调波长 激光器，此时光收发模块TRX分别连接至第一合波分波器MUX/DEMUX1的输入端，第一合波 分波器MUX/DEMUX1的公共端直接连接光纤线路，0LT部分光收发模块TRX的接收端Rx采 用PIN或APD器件。在上述技术方案的基础上，所述RN部分包括直接连接光纤线路的第二波分复用 /解复用器MUX/DEMUX2和与第二波分复用/解复用器MUX/DEMUX2输出端口一一对应的若 干光功率分配器Sn，n = 1，2，3，……，所述第二波分复用/解复用器MUX/DEMUX2是具有周期性的阵列波导光栅，完成波 长与其相应通道符合的上行、下行信号的复用与解复用，所述光功率分配器Sn采用拉锥的方式构成，将下行信号进行光功率分割，将上行 信号进行功率组合；每个光功率分配器Sn连接若干个0NU。在上述技术方案的基础上，0NU部分的发送端采用可调波长激光器作为发送单元， 接收端PD为通常使用的PIN或者APD，所述0NU采用单纤双向结构，收发光信号波长工作在同一波段，或工作在不同波 段。本发明所述的基于波长可变的混合光接入系统，可适应各个运营商的网络部署， 实现网络架构平滑升级，解决光纤资源紧张，满足带宽和速率的要求，解决库存成本和维护 成本。
本发明有如下附图图1、典型的WDM-P0N系统结构示意图；图2、本发明的HP0N系统示意图一；图3、本发明的HP0N系统示意图二 ；图4、本发明实施例一；图5、本发明实施例二 ；图6、本发明实施例三；图7、本发明实施例四。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步详细说明。如图2、3所示，本发明所述基于波长可变的混合光接入系统，是基于可调激光器 的HP0N系统，依据0LT采用结构不同，分为两种结构的HP0N系统，均包括通过光纤线路连 接的0LT部分、RN部分和0NU部分，在局端0LT侧，无色光模块发送端有两种实现方式，即 有种子光源的注入锁定方式(见图2)、无种子光源的可调激光器方式或者固定激光器(见 图3)，光收发模块TRX内部接收端Rx采用PIN或APD器件。其中，0LT部分包括若干光收发模块TRX，在TRX内部由WDM器件进行接收端和发送端光信号的分离，接收 端和发送端波段为同一波段，或为不同波段，上下行光信号波段为同一波段，或为不同波段；如图2所示，所述0LT部分光收发模块TRX的发送端Tx采用注入锁定FP-LD或 RS0A，此时光收发模块TRX分别连接至第一合波分波器MUX/DEMUX1的输入端，第一合波分 波器MUX/DEMUX1的公共端通过WDM组件连接种子光源SL(Seed Light)，WDM组件的输出端 连接光纤线路，0LT部分光收发模块TRX的接收端Rx采用PIN (光电二极管)或APD (雪崩 二极管)器件；图2中，0LT部分在光模块TRX内部由WDM器件进行接收端和发送端光信号的分 离，接收端和发送端所使用的波长可以是同一波段，也可以使不同波段，需要提供SL。RN部分波分复用/解复用器，可以是薄膜滤波器或者阵列波导光栅，位于远端， 允许波长与其相应通道符合的上行下行信号的复用与解复用。光功率分配器，一般是采用 拉锥的方式构成，主要将下行信号进行光功率分割，将上行信号进行功率组合；0NU部分在TRX内部由WDM器件进行接收端与发送端光信号的分离。在发送端 采用基于波长可调的激光器作为发送单元，接收端PD为通常使用的PIN或者APD。采用单 纤双向结构，收发光信号波长可以工作在同一波段，也可为不同波段。或如图3所示，所述0LT部分光收发模块TRX的发送端Tx采用固定波长激光器或者 可调波长激光器，此时光收发模块TRX分别连接至第一合波分波器MUX/DEMUX1的输入端， 第一合波分波器MUX/DEMUX1的公共端直接连接光纤线路，0LT部分光收发模块TRX的接收 端Rx采用PIN或APD器件；图3中，0LT部分在TRX内部由WDM器件进行接收端和发送端光信号的分离，接 收端和发送端可以使同一波段，也可以使不同波段，不需要SL。上下行光信号可以是同一波段，也可以是不同波段。RN与0NU部分和图2所示相同，不再进行描述。在上述技术方案的基础上，所述RN部分包括直接连接光纤线路的第二波分复用 /解复用器MUX/DEMUX2和与第二波分复用/解复用器MUX/DEMUX2输出端口一一对应的若 干光功率分配器Sn，n = 1，2，3，……；所述第二波分复用/解复用器MUX/DEMUX2是具有周期性的阵列波导光栅，完成波 长与其相应通道符合的上行、下行信号的复用与解复用；所述光功率分配器Sn采用拉锥的方式构成，将下行信号进行光功率分割，将上行 信号进行功率组合；每个光功率分配器Sn连接若干个0NU。本发明采用波分复用和时分复用方式组 成的混合接入无源光网络，第二波分复用/解复用器MUX/DEMUX2处是波分，在光功率分配 器Sn处进行了功率分配，对于上行信号来讲就是时分复用，即多个0NU采用同一个波长的 光信号。在上述技术方案的基础上，0NU部分的发送端采用可调波长激光器作为发送单元， 接收端PD为通常使用的PIN或者APD。所述0NU采用单纤双向结构，收发光信号波长工作在同一波段，或工作在不同波 段。图2、3所示系统的0LT侧可采用双纤结构，即光模块使用接收端和发送端分开的 HP0N系统。采用以上两种可调激光器的HP0N结构，波长可调使得网络配置灵活，HP0N结构 可节约目前城市光纤资源，有利于网络架构的平滑升级，同时也可以为大用户提供更高的 带宽。以下结合具体实施例，进一步说明本发明所述系统。图4、5局端采用直调方式的注入锁定FP-LD或RS0A方式，局端需要SL，用户端采 用直接或间接调制的可调激光器光模块方式。局端所采用光模块的型号可以为IL-FPLD-L_1G或IL-RS0A_L_1G ；用户端采用光 模块的型号可以为TTRX-C-1G。图6、7局端采用直接或者间接调制的固定波长激光器或可调激光器光模块，不需 要SL，用户端采用直接调制或者间接调制的可调激光器光模块方式。局端所采用光模块的型号可以为TTRX-L_1G ；用户端采用光模块的型号可以为 TTRX-C-1G。图4为本发明的实施例一，本实例应用于全部为小客户的网络应用场景，每个客 户都不需要太高的带宽，实现4个0NU共享一个波长的带宽资源。本实施例0LT侧包括种 子光源SL、WDM组件、周期性AAWG1和光模块TRX组成，远端节点RN由周期性AAWG2和32 个1 4分路器S1……S32组成，0NU内部的光模块为收发一体的光模块，发送端都采用可 调激光器来实现无色，接收端PD采用APD或PIN。C波段或L波段分别作为上行、下行信号 的工作波段。下行方向SL用于作为0LT侧TRX部分发生端的种子光源，通过一个WDM组件，然 后送至注入锁定器件的FP-LD或RS0A器件，锁定输出一个单纵模光信号，再经过AAWG1合 路到主干 纤，传输至RN。RN经过AAWG2的波长分离输出到32个光功率分配器S1、S2……S32，分4路至0NU侧PD，PD可由APD或PIN构成。完成下行光信号的传输。上行方向0NU的光模块TRX的发送端由可调激光器构成，通过控制可调激光器可 输出需要波长的光信号XI，相同波长的光信号通过功率合成器S1合成一路波长为XI输 出到AAWG2，波长为入2……入32的光信号分别经过S2……S32合路成一路波长为入2…… 入32输出到AAWG2，此时AAWG2完成入1、入2……入32的32个波长合波成一路信号传输至 线路，合路信号经过线路传输到0LT侧AAWG1器件，经过AAWG1器件的波长分离传输至相应 的光收发模块PD。完成上行信号的传输。图5为本发明的实施例二，本实例应用于大客户和小客户混用的网络场景。对于 16个大客户需要高带宽、高速率、高安全性的网络，就分一个波长给大客户使用。对于128 个小客户不需要那么高的带宽，那么就通过光功率分配器对一个波长信号进行功率分割，8 个0NU共享一个波长的带宽。本实施例0LT侧包括SL、WDM组件、阵列波导光栅AAWG1和光 模块TRX组成，远端节点RN由AAWG2和S1……S32组成，0NU内部的光模块为收发一体的 光模块，发送端都采用可调激光器来实现无色，接收端采用APD或PIN。C波段或L波段分 别作为上行、下行信号的工作波段。下行方向SL用于作为0LT侧TRX部分发生端的种子光源，通过一个WDM组件，然 后送至注入锁定器件的FP-LD或RS0A器件，使得FP-LD或RS0A器件锁定输出一个单纵模 光信号，再经过AAWG1合路到主干光纤，传输至远端节点RN。RN经过AAWG2的波长分离输 出到光功率分配器S1、S2……S16，然后由S1……S16再经功率分配分8路至0NU侧PD，PD 可由APD或PIN构成。完成下行光信号的传输。上行方向0NU的TRX光模块的发送端由可调激光器构成，通过控制可调激光器可 输出需要波长的光信号、1，8个相同波长的光信号通过功率合成器S1合成一路波长为入1 输出到AAWG2，同理波长为入2……入16的光信号分别经过S2……S16合路成一路波长为
入2......入16输出到AAWG2，此时AAWG2完成入1、入2...入16...入32的32路波长合波成一
路信号传输至线路，合路信号经过线路传输到0LT侧AAWG1器件，经过AAWG1器件的波长分 离传输至相应的光收发模块PD。完成上行信号的传输。图6为本发明的实施例三，本实例应用于全部为小客户的网络应用场景，每个客 户都不需要太高的带宽，实现128个用户共享一个波长的带宽资源。0LT侧的TRX的发送端 由可调激光器或固定波长激光器组成，TRX接收端PD由PIN或APD组成，AAWG1为32路介 质薄膜或者阵列波导光栅无源或有源器件。RN由AAWG2、32个1 4的功率分配器组成。 0NU侧的TRX的发送端由可调激光器组成，接收端由PIN或APD器件组成。C波段或L波段 分别作为上行、下行信号的工作波段。下行方向，0LT侧收发模块TRX的发送端可调激光器或固定波长激光器发出一个 波长的光信号，32个TRX模块发出32个波长的光信号发送至AAWG1进行合路，合路的信号 传送至主干光纤，然后传送至RN处的AAWG2进行32个波长的光信号分离，然后送至32个 光功率分配器S1……S32，经过光功率分配器1 4分配后送至各个0NU处，由0NU的接收 端PN接收。上行方向0NU的TRX光模块的发送端由可调激光器构成，通过控制可调激光器 可输出需要波长的光信号入1，4个相同波长的光信号通过功率合成器S1合成一路波长为 入1输出到AAWG2，波长为入2……入32的光信号分别经过S2……S32合路成一路波长为入2……A 32输出到AAWG2，此时AAWG2完成人1、人2……A 32的32路波长合波成一路信 号传输至线路，合路信号经过线路传输到0LT侧AAWG1器件，经过AAWG1器件的波长分离传 输至相应的光收发模块PD。完成上行信号的传输。图7为本发明的实施例四，本实例应用于大客户和小客户混合的网络应用场景， 对于16个大客户需要高带宽、高速率、高安全性的网络，就分一个波长给大客户使用。对于 128个小客户不需要那么高的带宽，那么就通过光功率分配器对一个波长信号进行功率分 割，8个小客户共享一个波长的带宽。0LT侧的TRX的发送端由可调激光器或固定波长激光 器组成，TRX接收端由PIN或APD组成，AAWG1为32路周期性的有热或无热阵列波导光栅。 RN由AAWG2、16个1 8的功率分配器组成。0NU侧的TRX的发送端由可调激光器组成，接 收端由PIN或APD器件组成。C波段或L波段分别作为上行、下行信号的工作波段。下行方向，0LT侧收发模块TRX的发送端可调激光器或固定波长激光器发出一个 波长的光信号，32个TRX模块发出32个波长的光信号发送至AAWG1进行合路，合路的信号 传送至主干光纤，然后传送至RN处的AAWG2进行32个波长的光信号分离，16路直接送给大 客户0NU，其他16路经由光功率分配器S1……S16进行1 8光功率分配后送至128个小 客户0NU处，由0NU的接收端PN接收。上行方向0NU的TRX光模块的发送端由可调激光器构成，通过控制可调激光器 可输出需要波长的光信号入1，8路相同波长的光信号通过功率合成器S1合成一路波长为 入1输出到AAWG2，波长为入2……入16的光信号分别经过S2……S16合路成一路波长为 入2……入16输出到AAWG2，与其余的波长AAWG2完成入1、入2...入16...入32的32路波长 合波成一路信号传输至线路，合路信号经过线路传输到0LT侧AAWG1器件，经过AAWG1器件 的波长分离传输至相应的光收发模块PD。完成上行信号的传输。 上述图4 7所示四个实施例中，AAWG为基于FSR的周期性AAWG (无热阵列波导光 栅)，同时可以通过2个波段以上，其波长数目(4、8、16、32、40等)可变，通道间隔(200Ghz、 100Gzh、50Ghz等)可变；光分路器分路比(1 2、1 4、1 8、1 16、1 32等)可变。 且可调激光器或固定波长激光器工作波段与AAWG相匹配。本发明的核心是给出了一种由注入锁定光模块或可调激光器光模块组成的混合 系统框架。如果需要很高的带宽就采用光纤到户FTTH，就是一个0NU分配一个波长；如果 有的需要高带宽，有的需要窄带宽，再采用图5或图7的系统架构。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原 则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均含于本发明的保护范围之内。
权利要求
一种基于波长可变的混合光接入系统，包括通过光纤线路连接的OLT部分、RN部分和ONU部分，其特征在于，OLT部分包括若干光收发模块TRX，在TRX内部由WDM器件进行接收端和发送端光信号的分离，接收端和发送端波段为同一波段，或为不同波段，上下行光信号波段为同一波段，或为不同波段；所述OLT部分光收发模块TRX的发送端Tx采用注入锁定FP-LD或RSOA，此时光收发模块TRX分别连接至第一合波分波器MUX/DEMUX1的输入端，第一合波分波器MUX/DEMUX1的公共端通过WDM组件连接种子光源SL，WDM组件的输出端连接光纤线路，OLT部分光收发模块TRX的接收端Rx采用PIN或APD器件；或所述OLT部分光收发模块TRX的发送端Tx采用固定波长激光器或者可调波长激光器，此时光收发模块TRX分别连接至第一合波分波器MUX/DEMUX1的输入端，第一合波分波器MUX/DEMUX1的公共端直接连接光纤线路，OLT部分光收发模块TRX的接收端Rx采用PIN或APD器件。
2.如权利要求1所述的基于波长可变的混合光接入系统，其特征在于，所述RN部分包 括直接连接光纤线路的第二波分复用/解复用器MUX/DEMUX2和与第二波分复用/解复用 器MUX/DEMUX2输出端口——对应的若干光功率分配器Sn，n = 1,2,3,……，所述第二波分复用/解复用器MUX/DEMUX2是具有周期性的阵列波导光栅，完成波长与 其相应通道符合的上行、下行信号的复用与解复用，所述光功率分配器Sn采用拉锥的方式构成，将下行信号进行光功率分割，将上行信号 进行功率组合；每个光功率分配器Sn连接若干个0NU。
3.如权利要求2所述的基于波长可变的混合光接入系统，其特征在于0NU部分的发送 端采用可调波长激光器作为发送单元，接收端PD为通常使用的PIN或者APD，所述0NU采用单纤双向结构，收发光信号波长工作在同一波段，或工作在不同波段。
全文摘要
一种基于波长可变的混合光接入系统，包括通过光纤线路连接的OLT部分、RN部分和ONU部分，OLT部分包括若干光收发模块TRX；所述光收发模块TRX的发送端Tx采用注入锁定FP-LD或RSOA，此时第一合波分波器MUX/DEMUX1的公共端通过WDM组件连接光源SL，WDM组件的输出端连接光纤线路；或所述光收发模块TRX的发送端Tx采用固定波长激光器或者可调波长激光器，此时第一合波分波器MUX/DEMUX1的公共端直接连接光纤线路。本发明所述的基于波长可变的混合光接入系统，可适应各个运营商的网络部署，实现网络架构平滑升级，解决光纤资源紧张，满足带宽和速率的要求，解决库存成本和维护成本。
文档编号H04Q11/00GK101827288SQ201010180409
公开日2010年9月8日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者侯景元, 张傲, 曹桦, 汪灵杰, 王小春, 王新柱, 王素椅, 黄川 申请人:烽火通信科技股份有限公司