专利名称：无源光网络系统及上、下行光信号发送方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种无源光网络系统及上、下行光信号发送方法。
背景技术：
在全球信息化的大背景下，宽带接入技术发展迅速。由于xPON(PassiveOptical Network，无源光网络)光纤接入技术具有容量大、成本低的巨大优势，各国均把FTTX(Fiber-T0-The-X，光纤接入)技术作为国家战略的重要组成部分。在FTTX网络的实际部署初期，用户实装率普遍很低，通常只有20%，或者对于人口比较分散的小区，每个PON 口所带的用户数比较有限，因此，局方为了降低建网成本，将多个ODN(Optical Distribution Network,光分配网络)网络复用到一个PON 口下面，以便提高PON 口的复用效率，请参见图1。因此，如何能够做到充分提高PON 口的复用效率、支持大分光比、降低营运成本，是目前运营商最关注的一件事，现有技术中，有一种方法是利用模式耦合器对PON 口进行合并，但这种方法需要对现有的OLT(Optical Line Terminal,光线路终端)进行改造,特别是该方法中的光模块需要采用TOSA(Transmitter Optical Subassembly,光发射次模块)和ROSA (Receiver Optical Subassembly,光接收次模块)双纤双向光模块,具体还需要涉及到ODN的改造支持，由此可见，采用该种方法需要对现有的OLT改动较大，且成本较高。如果无需对OLT做任何改动，仍旧采用单纤双向光模块对多个PON 口进行合并，将能够充分提高PON 口的复用效率、降低运营商的运营成本，但是，目前现有技术中并没有给出一种有效的解决方案。
发明内容
本发明提供一种无源光网络系统及上、下行光信号发送方法，以至少解决上述问题。根据本发明的一个方面，提供了一种无源光网络系统，包括:光线路终端，用于向光网络单元发送下行光信号，和接收光网络单元发送的上行光信号；导光器，连接至光线路终端，用于对来自光线路终端的下行光信号和来自光网络单元的上行光信号进行导光；多模耦合器，连接至导光器，用于将经导光器导光后的下行光信号分配给光分配网络，和将上行光信号耦合至导光器；光分配网络，连接至多模耦合器，用于将下行信号传输给光网络单元，和将上行信号传输给多模耦合器；光网络单元，连接至光分配网络，用于接收输入的下行光信号，和向光线路终端发送上行光信号。优选地，导光器包括:第一波分复用滤波器，连接至光线路终端，用于将来自光线路终端的下行光信号导光至光放大器；第二波分复用滤波器，通过光放大器连接至第一波分复用滤波器，用于将经过光放大器放大后的下行光信号导光至多模耦合器；该系统还包括:光放大器，分别连接至第一波分复用滤波器和第二波分复用滤波器，用于对经第一波分复用滤波器导光后的下行光信号进行放大，将放大后的下行光信号发送给第二波分复用滤波器。优选地，第二波分复用滤波器，还用于将多模耦合器导光后的上行光信号导光至第一波分复用滤波器，和，第一波分复用滤波器，还用于将经过第二波分复用滤波器导光后的上行光信号导光至光线路终端。优选地，导光器包括:第一光环行器，连接至光线路终端，用于将来自光线路终端的下行光信号导光至光放大器；第二光环行器，通过光放大器连接至第一光环行器，用于将经过光放大器放大后的下行光信号导光至多模耦合器；该系统还包括:光放大器，分别连接至第一光环行器和第二光环行器，用于对经第一光环行器导光后的下行光信号进行放大，将放大后的下行光信号发送给第二光环行器。优选地，第二光环行器，还用于将经多模耦合器导光后的上行光信号导光至第一光环行器，和，第一光环行器，还用于将经过第二光环行器导光后的上行光信号导光至光线路终夂而。优选地，光线路终端包括以下之一:GP0N光线路终端，XGPON光线路终端，EPON光线路终端，或10G-EP0N光线路终端。优选地，当光线路终端为GPON光线路终端或EPON光线路终端时，光放大器为S波段光放大器，用于对来自GPON或EPON光线路终端的下行光信号进行放大；当光线路终端为XGPON光线路终端或10G-EP0N光线路终端时，光放大器为L波段光放大器，用于对来自XGPON光线路终端或10G-EP0N光线路终端的下行光信号进行放大。优选地,S波段光放大器为半导体放大器SOA ;或，L波段光放大器为SOA或光纤放大器EDFA。根据本发明的另一个方面，提供了一种下行光信号发送方法，包括:光线路终端向导光器发送下行光信号；导光器接收下行光信号，将下行光信号导光至多模耦合器；多模耦合器接收经导光器导光后的下行光信号，将下行光信号分配给光分配网络；光分配网络将下行信号分配给多个光网络单元；光网络单元接收输入的下行光信号。根据本发明的又一个方面，提供了一种上行光信号发送方法，包括:光网络单元向光分配网络发送上行光信号；光分配网络将上行光信号传输给多模耦合器；多模耦合器接收上行光信号，对上行光信号进行耦合后发送给导光器；导光器对接收到的上行光信号进行导光，将导光后的上行光信号输入到光线路终端；光线路终端接收输入的上行光信号。通过本发明，采用在现有的多xPON无源光网络中加入波分复用滤波器、多模耦合器及光放大器的方式，解决了现有技术为了提高PON 口的利用率而需要对现有的光线路终端(OLT)进行大幅度的改造从而增加了成本的问题，进而达到了只需对现有的光线路终端(OLT)进行最少的改动即可提高PON的利用率、降低运营成本的效果。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:图1是根据相关技术的多xPON的无源光网络结构的示意图；图2是根据本发明实施例的无源光网络系统的结构框图3是根据本发明优选实施例一的无源光网络系统的结构框图；图4是根据本发明优选实施例一的波分复用滤波器的结示意图；图5是根据本发明优选实施例二的无源光网络系统的结构框图；图6是根据本发明优选实施例二的光环行器的结构示意图；图7是根据本发明优选实施例一和优选实施例二中应用的多模耦合器的结示意图；图8是根据本发明实施例的下行光信号的发送方法流程图；图9是根据本发明实施例的上行光信号的发送方法流程图。
具体实施例方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。图2是根据本发明实施例的无源光网络系统的结构框图，该系统主要包括:光线路终端10、导光器20、多模耦合器、光分配网络50及光网络单元40。其中，光线路终端10，用于向光网络单元40发送下行光信号，和接收光网络单元40发送的上行光信号；导光器20，连接至光线路终端10，用于对来自光线路终端10的下行光信号和来自多模耦合器30的上行光信号进行导光；多模耦合器30，连接至导光器20，用于将经导光器20导光后的下行光信号分配给光分配网络50，和将上行光信号耦合至导光器20 ;光分配网络50，连接至多模耦合器30，用于将下行信号传输给光网络单元40，和将上行信号传输给多模耦合器30 ；光网络单元40，连接至光分配网络50，用于接收输入的下行光信号，和向光线路终端发送上行光信号。请同时参考图3，在实际应用中，导光器20可以包括:第一波分复用滤波器，连接至光线路终端10，用于将来自光线路终端10的下行光信号导光至光放大器；第二波分复用滤波器，通过光放大器连接至第一波分复用滤波器，用于将经过光放大器放大后的下行光信号导光至多模耦合器30 ;该系统还可以包括:光放大器，分别连接至第一波分复用滤波器和第二波分复用滤波器，用于对经第一波分复用滤波器导光后的下行光信号进行放大，将放大后的下行光信号发送给第二波分复用滤波器。优选地，第二波分复用滤波器，还可以用于将多模耦合器导光后的上行光信号导光至第一波分复用滤波器，和，第一波分复用滤波器，还可以用于将经过第二波分复用滤波器导光后的上行光信号导光至光线路终端10。在此，不对图3进行详细描述。 请同时参考图5，在实际应用中，导光器20还可以由以下器件组成，包括:第一光环行器，连接至光线路终端，用于将来自光线路终端10的下行光信号导光至光放大器;第二光环行器，通过光放大器连接至第一光环行器，用于将经过光放大器放大后的下行光信号导光至多模耦合器30 ;该系统还可以包括:光放大器，分别连接至第一光环行器和第二光环行器，用于对经第一光环行器导光后的下行光信号进行放大，将放大后的下行光信号发送给第二光环行器。优选地，第二光环行器，还可以用于将经多模耦合器30导光后的上行光信号导光至第一光环行器，和，第一光环行器，还可以用于将经过第二光环行器导光后的上行光信号导光至光线路终端10。在此，不对图5进行详细描述。
在实际应用中，光线路终端可以包括以下之一:GP0N光线路终端，XGPON光线路终端，EPON光线路终端，或10G-EP0N光线路终端。当光线路终端10为GPON光线路终端或EPON光线路终端时，光放大器为S波段光放大器，用于对来自GPON光线路终端或EPON光线路终端的下行光信号进行放大；当光线路终端10为XGPON光线路终端或10G-EP0N光线路终端时，光放大器为L波段光放大器，用于对来自XGPON光线路终端或10G-EP0N光线路终端的下行光信号进行放大。其中，S波段光放大器为半导体放大器(SOA) ;L波段光放大器为SOA或光纤放大器(EDFA)。光放大器在导光器中的位置可参考图3或图5。下面通过实施一、实施例二对上述无源光网络系统进行详细描述。实施例一图3是根据本发明优选实施例一的无源光网络系统的结构框图，下面以图3为主，同时结合图2，对该优选实施一进行详细描述。为了将现有的多个ODN网络合并在一个OLT中，本优选系统中增加一系列新的功能模块来达到导光和放大的功能要求，图3示出了这些新功能模块以及它们之间的关系以及与ODN网路连接关系，下面首先对这些模块的功能进行描述，然后对它们之间的工作流程进行阐述。新增加的四个不同的功能模块分别是:第一波分复用滤波器(WDMl) 32、第二波分复用滤波器(WDM2) 34、多模耦合器30及光放大器36。其中，波分复用滤波器(包括WDM132和WDM234):主要功能是对上下行光的进行分路及合成，包括两个:WDM132和WDM234。其中，WDM132通过多模光纤与OLT的光模块相连，它的主要功能把来自上行光通道的上行光导向OLT上，而把来自OLT的下行光导向下行光通道的光放大器上；WDM234通过多模光纤与多模稱合器相连,它的主要功能把来自多模稱合器的上行光导向上行光通道，而把来自下行光通道的下行光导向多模耦合器。在实际应用中，可以采用现有的薄膜滤波TFF技术，可以用一个边带滤波片来完成该功能，请参考图4，如图4所示，波分复用滤波器可以是一个以1450nm为分界点的边带滤波器，对于波长小于1450nm的光从它的透射口进出，而对波长大于1450nm的光从其反射口进出，它的C接口直接连接多模耦合器或0LT。多模耦合器30:主要功能是把来自多个ODN网络的上行光耦合在一起输入到第二WDM滤波器上，以及把来自第二 WDM滤波器的下行光均匀分配到多个ODN的主干光纤上。请参考图7，如图7所示，上行光经单模光纤被聚合后通过多模光纤传输到第一 WDM滤波器上，而下行光通过多模光纤被均匀分配到多个单模光纤上；这种聚合机制，可以是透镜，也可以融合拉椎或平面波导耦合等多种方式，再把多个单模光纤的光耦合到多模光纤上。光放大器36:主要功能是对OLT的下行光进行放大，由于GPON的下行光在1480nm到1500nm之间，因此，其工作波段位于S波段，通常选择S波段的SOA作为其光放大器；而XG-PON的下行光在1575nm到1581nm之间，因此，其工作波段位于L波段，通常选择L波段的EDFA或SOA做为其光放大器。对于各个模块的之间的连接，也请参考图3，在这里主要说明一下四个ODN网络的合并问题，首先，四个ODN的主干光纤与多模耦合器相连，然后通过多模光纤与WDM2滤波器相连，其透射接口通过多模光纤与WDMl滤波器的透射接口相连，而WDMl滤波器通过多模光纤直接与OLT的单纤双向光模块相连，最后两个WDM的反射接口通过光放大器连接在一起。
本优选系统的工作原理和工作流程如下:首先，在局方有一个0LT，(对于多GPON网络，该OLT是GP0N-0LT，而对与多XGPON网络，该OLT是XG-PON的0LT)，它的下行光通过多模光纤到达WDMl滤波器后进入单模光纤组成的下行的光通道，该光通道上有一个光放大器，(如:对于GPON的下行光，可以用S波段的光放大器，而对于XGPON的下行光,可以用L波段的光放大器),经放大后的光通过单模光纤到达WDM2滤波器，然后通过多模光纤进入多模耦合器，经该耦合器分光后进入与其连接的所有的ODN的主干光纤，通过主干光纤，分光器以及分支光纤到达每个ONU上。ONU上传上行光,经相应的ODN网络传到与其相连的多模I禹合器上,通过多模光纤进入WDMl滤波器，然后被导入到上行光通道，再通过连接合波导光模块和分波波导模块的多模光纤传输至分波导光模块，最后由WDMl滤波器导向与OLT的光模块连接的多模光纤上，然后进入0LT。实施例二图5是根据本发明优选实施例二的无源光网络系统的结构框图，下面以图5为主，同时结合图2，该优选实施二进行详细描述:为了将现有的多个ODN网络合并在一个OLT中，本优选系统中增加一系列新的功能模块来达到导光和放大的功能要求，图5示出了这些新功能模块以及它们之间的关系以及与ODN网路连接关系，下面首先对这些模块的功能进行描述，然后对它们之间的工作流程进行阐述。新增加的四个不同的功能模块分别是:第一光环行器52、第二光环行器54、多模率禹合器30及光放大器56。其中，光环行器(52、54):主要功能是对上下行光的进行分路及合成。请同时参考图6，图6是根据本发明优选实施例二的光环行器的结构示意图。如图5所示，光环行器包括两个，一个是第一光环行器，其接口 2通过多模光纤与多模耦合器相连，主要用来把来自多模耦合器的上行光导向上行光通道，而把来自下行光通道的下行光导向多模耦合器；另一个是第二光环行器，其接口 2通过多模光纤与OLT的光模块相连，主要用来把来自上行光通道的上行光导向OLT上,而把来自OLT的下行光导向下行光通道的光放大器上。多模耦合器30:主要功能是把来自多个ODN网络的上行光耦合在一起输入到第二光环行器上，以及把来自第二光环行器的下行光均匀分配到多个ODN的主干光纤上。请参考图7，如图7所示，上行光经单模光纤被聚合后通过多模光纤传输到第二光环行器上，而下行光通过多模光纤被均匀分配到多个单模光纤上；这种聚合机制，可以是透镜，也可以融合拉椎或平面波导耦合等方式把多个单模光纤的光耦合到多模光纤上。光放大器56:主要功能是对OLT的下行光进行放大，由于GPON的下行光在1480nm到1500nm之间，因此其的工作波段需在S波段，通常选择S波段的SOA作为其光放大器。而XG-PON的下行光在1575nm到1581nm之间，因此其的工作波段需在L波段，通常选择L波段的EDFA或SOA作为其光放大器。对于各个模块的之间的连接，也请参考图5，在这里主要讨论四个ODN网络的合并问题，首先四个ODN的主干光纤与多模耦合器相连，然后通过多模光纤与第二光环行器的接口 2相连,其出口 3通过多模光纤与第一光环行器的进口 I相连,而第一光环行器的接口2通过多模光纤直接与OLT的单纤双向光模块相连。最后用单模光纤把第一光环行器的出口 3与光放大器相连,而光放大器的出口与第二光环行器的进口 I相连。本优选系统的工作原理和工作流程如下:首先，OLT的下行光通过多模光纤到达第一光环行器的接口 2上，经导光后从其出口 3出来进入下行光通道上的光放大器上，经放大后从第二光环行器的进口 I进入，出其通用接口 2后通过多模光纤到达多模耦合器上，然后均匀的分在其四个单模光纤上，通过与其连接的主干光纤进入相应的ODN网络，经分光器，分支光纤最后到达每个ONU上。ONU上传的上行光通过各自的分支光纤到达相应的ODN分光器上,经与之相连的主干光纤到达多模耦合器的单模接口，然后出多模接口经多模光纤到达第二光环行器的接口 2上，经导光出其出口 3通过多模光纤到达第一光环行器的进口 I上，经导光出其通用接口 2通过多模光纤到达OLT的单纤双向光模块上。需要说明的是，上述实施例一和实施例二仅仅对将四个ODN的PON网络在局方合并在一个OLT上，但本发明并不限于仅有四个ODN的合并，在实际应用中，可以是N个0DN，只需要更换相应的1:N的多模耦合器即可。采用上述实施例提供的无源光网络系统，可以解决现有技术中的为了提高PON 口的利用率仅对现有的光线路终端(OLT)进行大幅度的改造从而增加了成本的问题，进而达到了只需对现有的光线路终端(OLT)进行最少的改动即可提高PON的利用率、降低运营成本的效果。图8是根据本发明实施例的下行光信号发送方法流程图，该方法可以利用上述无源光网络系统实现。如图8所示，该方法主要包括以下步骤(步骤S802-步骤S810):步骤S802，光线路终端向导光器发送下行光信号；步骤S804，导光器接收下行光信号，将下行光信号导光至多模耦合器；步骤S806，多模耦合器接收经导光器导光后的下行光信号，将下行光信号分配给光分配网络；步骤S808，光分配网络将下行光信号分配给多个光网络单元；步骤S810，光网络单元接收输入的下行光信号。图9是根据本发明实施例的上行光信号发送方法流程图，如图9所示，该方法主要包括以下步骤(步骤S902-步骤S910):步骤S902，光网络单元向光分配网络发送上行光信号；步骤S904，光分配网络将上行光信号传输给多模耦合器；步骤S906，多模耦合器接收上行光信号，对上行光信号进行耦合后发送给导光器；步骤S908，导光器对接收到的上行光信号进行导光，将导光后的上行光信号输入到光线路终端；步骤S910，光线路终端接收输入的上行光信号。采用上述实施例提供的上、下行光信号发送方法，可以解决现有技术中的为了提高PON 口的利用率仅对现有的光线路终端(OLT)进行大幅度的改造从而增加了成本的问题，进而达到了只需对现有的光线路终端(OLT)进行最少的改动即可提高PON的利用率、降低运营成本的效果。从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果:通过在现有的多xPON的无源光网络中加入波分复用滤波器(或光环行器)、多模耦合器及光放大器的方式，解决了现有技术为了提高PON 口的利用率而需要对现有的光线路终端(OLT)进行大幅度的改造从而增加了成本的问题，进而达到了只需对现有的光线路终端(OLT)进行最少的改动即可提高PON的利用率、降低运营成本的效果。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种无源光网络系统，其特征在于，包括: 光线路终端，用于向光网络单元发送下行光信号，和接收所述光网络单元发送的上行光信号; 导光器，连接至所述光线路终端，用于对来自所述光线路终端的所述下行光信号和来自所述光网络单元的所述上行光信号进行导光； 多模耦合器，连接至所述导光器，用于将经所述导光器导光后的所述下行光信号分配给光分配网络，和将所述上行光信号耦合至所述导光器； 所述光分配网络，连接至所述多模耦合器，用于将所述下行信号传输给所述光网络单元，和将所述上行信号传输给所述多模耦合器； 所述光网络单元，连接至所述光分配网络，用于接收输入的所述下行光信号，和向所述光线路终端发送所述上行光信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述导光器包括: 第一波分复用滤波器，连接至所述光线路终端，用于将来自所述光线路终端的所述下行光信号导光至光放大器； 第二波分复用滤波器，通过所述光放大器连接至所述第一波分复用滤波器，用于将经过所述光放大器放大后的所述下行光信号导光至所述多模耦合器； 所述系统还包括: 所述光放大器，分别连接至所述第一波分复用滤波器和所述第二波分复用滤波器，用于对经所述第一波分复用滤波器导光后的所述下行光信号进行放大，将放大后的所述下行光信号发送给所述第二波分复用滤波器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于， 所述第二波分复用滤波器，还用于将所述多模耦合器导光后的所述上行光信号导光至所述第一波分复用滤波器，和， 所述第一波分复用滤波器，还用于将经过所述第二波分复用滤波器导光后的所述上行光信号导光至所述光线路终端。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述导光器包括: 第一光环行器，连接至所述光线路终端，用于将来自所述光线路终端的所述下行光信号导光至所述光放大器； 第二光环行器，通过所述光放大器连接至所述第一光环行器，用于将经过所述光放大器放大后的所述下行光信号导光至所述多模稱合器； 所述系统还包括: 所述光放大器，分别连接至所述第一光环行器和所述第二光环行器，用于对经所述第一光环行器导光后的所述下行光信号进行放大，将放大后的所述下行光信号发送给所述第二光环行器。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于， 所述第二光环行器，还用于将经所述多模耦合器导光后的所述上行光信号导光至所述第一光环行器，和，所述第一光环行器，还用于将经过所述第二光环行器导光后的所述上行光信号导光至所述光线路终端。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述光线路终端包括以下之 GPON光线路终端，XGPON光线路终端，EPON光线路终端，或10G-EP0N光线路终端。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于， 当所述光线路终端为所述GPON光线路终端或所述EPON光线路终端时， 所述光放大器为S波段光放大器，用于对来自所述GPON光线路终端或所述EPON光线路终端的所述下行光信号进行放大； 当所述光线路终端为所述XGPON光线路终端或所述10G-EP0N光线路终端时， 所述光放大器为L波段光放大器，用于对来自所述XGPON光线路终端或所述10G-EP0N光线路终端的所述下行光信号进行放大。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于， 所述S波段光放大器为半导体放大器SOA ;或， 所述L波段光放大器为所述SOA或光纤放大器EDFA。
9.一种下行光信号发送方法，其特征在于，包括: 光线路终端向导光器发送下行光信号；` 所述导光器接收所述下行光信号，将所述下行光信号导光至多模耦合器； 所述多模耦合器接收经所述导光器导光后的所述下行光信号，将所述下行光信号分配给光分配网络； 所述光分配网络将所述下行信号分配给多个光网络单元； 所述光网络单元接收输入的所述下行光信号。
10.一种上行光信号发送方法，其特征在于，包括: 光网络单元向光分配网络发送上行光信号； 所述光分配网络将所述上行光信号传输给多模耦合器； 所述多模耦合器接收所述上行光信号，对所述上行光信号进行耦合后发送给导光器；所述导光器对接收到的所述上行光信号进行导光，将导光后的所述上行光信号输入到光线路终端； 所述光线路终端接收输入的所述上行光信号。
全文摘要
本发明公开了一种无源光网络系统及上、下行光信号发送方法。其中，该系统包括光线路终端，用于向光网络单元发送下行光信号，和接收所述光网络单元发送的上行光信号；导光器，连接至光线路终端，用于对下行光信号和上行光信号进行导光；多模耦合器，连接导光器和光分配网络，用于将经导光器导光后的下行光信号分配给光分配网络，和将上行光信号耦合至导光器；光分配网络，连接多模耦合器和光网络单元，用于将下行光信号传输给光网络单元，和将上行光信号传输给多模耦合器；光网络单元，用于接收输入的下行光信号，和向光线路终端发送上行光信号。通过本发明，可以提高PON口的利用效率，从而达到降低运营成本的效果。
文档编号H04Q11/00GK103108260SQ20111035664
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者付志明, 徐继东, 张德智, 马壮 申请人:中兴通讯股份有限公司