波分復用光接入網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能的大規模光接入網系統和方法

2023-06-04 03:28:06 2

波分復用光接入網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能的大規模光接入網系統和方法
【專利摘要】本發明涉及一種波分復用光接入網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能的大規模光接入網系統和傳輸方法。本系統是：1個中心局CO通過M+1根光纖連接1個遠端結點RN形成樹形網絡，在遠端結點RN通過分布光纖與光網絡單元ONU相連接。CO端與RN端的設計，實現了廣播信號的高效傳輸；RN端光開關和ONU端光開關的結構設計實現了對饋線光纖的共享保護使系統在成本和性能之間達到了均衡。本發明通過部分可選光器件的選擇，可以實現對傳輸距離和規模的靈活選擇，使系統可以適應不同的網絡需要。
【專利說明】波分復用光接入網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能的大 規模光接入網系統和方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及光通信領域，具體是涉及一種波分復用光接入網絡（0ΑΝ)實現廣播業 務傳輸和保護功能的大規模光接入網系統和方法。

【背景技術】
[0002] 波分復用技術(WDM)技術可以在不改變物理基礎設備的情況下升級帶寬，大幅度 提升網絡的傳輸容量，實現虛擬的點對點傳輸，各個用戶之間不會共享信息，具有天然的安 全性。也正因為於WDM技術的引入，在光接入網中，網絡整體的傳輸容量相較傳統的時分復 用技術（TDM)大大提高，因此人們對於網絡的可靠性要求也越來越高，而可以提供網絡故障 自愈和保護成了當前的一大研究熱點。同時，由於WDM技術虛擬點對點傳輸的特性，使其並 不能直接實現有效的廣播業務傳送。而在目前接入網中三網融合的大趨勢下，對於廣播業 務的高效承載在接入網中顯得尤為重要。再者為了促使城域網與接入網的融合成為可能， 對於長距離、大容量接入網的研究日益受到人們的重視。本發明對系統的體系架構進行了 合理的布局，系統不僅可以高效承載廣播業務、實現對饋線光纖進行共享保護，同時可以滿 足長距離、大規模的接入要求，而且系統在成本和性能間也能達到理想狀態。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的在於針對現有技術存在的缺陷，提供了一種波分復用光接入網 (WDM-0AN)實現廣播業務傳輸和保護功能的大規模光接入網系統和方法，能有效的在 WDM-0AN中實現廣播業務的高效承載和對饋線光纖的共享保護，同時本系統還支持長距離、 大規模的傳輸。
[0004] 為達到上述目的，本發明的核心思想是：在中心局C0中放置多個光線路終端0LT 進行多波長的下行調製與上行接收，同時安置一特定波長發射機用於發送廣播業務。在遠 端結點RN處採用一種新的結構配置方式，通過這種新的遠端節點RN的結構方式，實現廣播 信號在上行光源上的調製和中心局C0與遠端結點RN間饋線光纖的共享保護。當載有廣播 信號的上行光源傳輸至各組光網絡單元0NU時，被分為兩部分分別進行廣播信號的接收與 上行信號的調製。
[0005] 根據上述發明構思，本發明採用下列方案： 一種波分復用光接入網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能的大規模光接入網系統，由 中心局C0通過M+1根單模光纖連接1個遠端結點RN，遠端結點RN通過分布光纖連接至Μ 個光網絡單元組，每個光網絡單元組包含Ν個光網絡單元0NU ;其特徵在於： 1)所述的中心局C0是由Μ個光線路終端0LT、一個特定波長的廣播信號發射機、一個 M+1 X Μ+1的光開關與一個第一摻鉺光纖放大器組成。在0LT中，Ν個發射機連接到一個第 一 1 X Ν陣列波導光柵AWG，第一 1 X Ν陣列波導光柵AWG的輸出連接至一個第一光環路 器，第一光環路器的輸出連接至光分路器，第一光分路器的一個輸出連接至光信號監測儀， 另一端連接至M+l x M+1的光開關，同時，廣播信號發射機的輸出也連接至M+l x M+1的光 開關，M+1 X M+1的光開關的M+1個輸出通過Μ根饋線光纖和一根共享光纖連接至遠端結點 RN ； 2) 所述的遠端結點RN中，所述Μ根饋線光纖分別連接至Μ個REPEATER中繼器，在各個 REPEATER中繼器中饋線光纖連接至一個第五光分路器，第一光分路器的一個輸出連接至光 信號監測儀，另一端連接至1 X 2的光開關，1 X 2的光開關的一個輸出連接至一個第一粗波 分復用器，該第一粗波分復用器的一個輸出連接一個第二摻鉺光纖光放大器EDFA後與一 個第三粗波分復用器相連，第一粗波分復用器的另一個輸出連接一個第三摻鉺光纖光放大 器EDFA和一個第二光環路器後與一個第二粗波分復用器相連，第二粗波分復用器的輸出 與一個第四1 X N陣列波導光柵AWG相接，第四1 X N陣列波導光柵AWG的N個輸出分別 通過N根分布光纖與光網絡單兀OUN相連；共享光纖與摻鉺光纖光放大器EDFA相連，而其 輸出通過一個第三粗波分復用器後分為兩路，一路輸出與一個1 :M的第三光分路器連接， 其Μ路輸出分別連接至Μ個REPEATER中繼器中的1 X 2的光開關，而第三粗波分復用器的 另一路輸出連接至廣播信號接收機RX，其輸出與N個分布式反饋雷射器DFB經過一個第三 1 X N陣列波導光柵AWG的輸出一起被送入電吸收調製器EAM，電吸收調製器EAM的輸出與 一個第五摻鉺光纖光放大器EDFA相連接後其輸出通過一個1 :M的第三光分路器後，Μ路輸 出分別連接至Μ個REPEATER中繼器中的第二光環路器； 3) 所述的Μ個光網絡單元OUN組分別由遠端結點RN中Μ個REPEATER中繼器各自通過 N根分布光纖連接的N個光網絡單元OUN組成；各個光網絡單元OUN中，包括一個與分布光 纖相連的一個第四粗波分復用器，一個下行信號接收機、一個廣播信號接收機、一個1:2的 第四光分路器和一個反射式半導體光放大器RSOA組成；第四粗波分復用器的一路輸出直 接連接至下行信號接收機，其另一路輸出通過一個1:2的第四光分路器分為兩路分別連接 至一個廣播信號接收機和一個反射式半導體光放大器RSOA。 一種波分復用光接入網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能的大規模光接入網的傳輸 方法，採用上述的波分復用無源光網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能的大規模光接入網 的系統進行操作，其傳輸方法分別如下： 1)對於廣播業務的傳輸，首先在位於中心局C0中的發射機採用一個特定專有的波長

【權利要求】
1. 一種波分復用光接入網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能的大規模光接入網系統， 由中心局CO(1)通過M+1根單模光纖連接1個遠端結點RN(2)，遠端結點RN(2)通過分 布光纖連接至M個光網絡單元組（3)，每個光網絡單元組（3)包含N個光網絡單元ONU(4); 其特徵在於： 1) 所述的中心局CO(1)是由M個光線路終端OLT(7)、一個特定波長的廣播信號發射 機（8)、一個M+1XM+1的光開關（9)與一個第一摻鉺光纖放大器（10)組成； 在OLT(7)中，N個發射機（11)連接到一個第一IXV陣列波導光柵AWG(13)，第一lxN陣列波導光柵AWG(13)的輸出連接至一個第一光環路器（15)，第一光環路器（15) 的輸出連接至一個第一光分路器（16)，光分路器（16)的一個輸出連接至一個光信號監測 儀（14)，另一端連接至M+1XM+1的光開關（9)，同時，廣播信號發射機（8)的輸出也連接至 M+1XM+1的光開關（9)，M+1XM+1的光開關（9)的M+1個輸出通過M根饋線光纖（5)和一 根連接有第一蟬兒光纖放大器（10)的共享光纖（6)連接至RN(2); 2) 所述的遠端結點RN(2)中，所述M根饋線光纖（5)分別連接至M個REPEATER中繼 器（18)，在各個REPEATER中繼器（18)中饋線光纖（5)連接至第五光分路器（21)，第一光 分路器（16)的一個輸出連接至一個光信號監測儀（19)，另一端連接至一個IX2的光開關 (20)，IX2的光開關（20)的一個輸出連接至一個第一粗波分復用器（22)，該第一粗波分 復用器（22)的一個輸出連接一個第二摻鉺光纖光放大器EDFA(24)後與一個第二粗波分 復用器（26)相連，第一粗波分復用器（22)的另一個輸出連接一個第三摻鉺光纖光放大器 EDFA(23)和一個第二光環路器（25)後與第二粗波分復用器（26)相連，第二粗波分復用器 (26) 的輸出與一個第二lxN陣列波導光柵AWG(27)相接，第四lxN陣列波導光柵AWG (27) 的N個輸出分別通過N根分布光纖（42)與N個光網絡單元OUN(4)相連；所述共享 光纖（6)與一個第四摻鉺光纖光放大器EDFA(28)相連，而其輸出通過粗波分復用器（29) 後分為兩路，一路輸出與一個I:M的第二光分路器（30)連接，其M路輸出分別連接至M個 REPEATER中繼器（18)中的IX2的光開關（20)，而第三粗波分復用器（29)的另一路輸出 連接至一個廣播信號接收機RX(31)，其輸出與N個分布式反饋雷射器DFB(34)經過一個 第三IXN陣列波導光柵AWG(33)的輸出一起被送入一個電吸收調製器EAM(32)，該電 吸收調製器EAM(32)的輸出與一個第五摻鉺光纖光放大器EDFA(36)相連接後其輸出通 過一個I:M的第三光分路器（35 )後，M路輸出分別連接至M個REPEATER中繼器（18 )中的 第二光環路器（25); 3) 所述的M個光網絡單元OUN組（3)分別由遠端結點RN(2)中M個REPEATER中繼器 (18)各自通過N根分布光纖（42)連接的N個光網絡單元OUN(4)組成；各個光網絡單元 OUN(4 )中，包括一個與分布光纖（42 )相連的一個第四粗波分復用器（37 )，一個下行信號接 收機（38)、一個廣播信號接收機（39)、一個1:2的第四光分路器（40)和一個反射式半導體 光放大器RSOA(41)組成；第四粗波分復用器（37)的一路輸出直接連接至下行信號接收機 (38)，其另一路輸出通過一個1:2的第四光分路器（40)分為兩路分別連接至一個廣播信號 接收機（39)和一個反射式半導體光放大器RSOA(41)。
2. -種波分復用光接入網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能的大規模光接入網的傳 輸方法，採用根據權利要求1所述的波分復用無源光網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能 的大規模光接入網的系統進行操作，其傳輸方法分別如下： 1) 對於廣播業務的傳輸，首先在位於中心局CO(1)中的發射機（8)採用一個特定專用 的波長^用於廣播信號的發送，經過一個第一摻鉺光纖光放大器EDFA(10)進行光信號放 大後，通過一個
的光開關（9)後送入共享光纖（6)，並被傳輸至遠端結點RN(2); 在遠端結點RN(2)中，共享光纖（6)中的廣播信號首先經過一個第四摻鉺光纖光放大 器EDFA(28)進行信號放大後通過一個第三粗波分復用器（29)將波長在上的廣播光信號 送入接收機（31 )，通過接收機（31)將波長在各上的廣播光信號轉變為電信號； 同時位於遠端結點RN(2)中的N個分布式反饋雷射器DFB(34)產生N個未經調製的 上行光源
，通過一個第三I*N陣列波導光柵AWG(33)進行波長復用後送 至電吸收調製器EAM(32); 在電吸收調製器EAM(32)中，利用通過接收機（31)產生的載有廣播業務的電信號 對上行光源
進行光信號調製，使得上行光源
中每個波長都 載有廣播信號；載有廣播信號的上行光源通過一個第五摻鉺光纖光放大器EDFA(36)進 行光信號放大後，通過一個I:M的第三光分路器（35)分成M路後分別送至M個REPEATER 中繼器（18)中的第二光環路器（25)，第二光環路器（25)的輸出至一個第二粗波分復用 器（26)後送至一個第四I*N陣列波導光柵AWG(27)解復用，載有廣播信號的上行光源
隨後通過N根分布光纖（42)傳送至N個光網絡單元ONU(4);在光網絡單 元ONU(4)中
通過一個第四粗波分復用器（37)後被一個1:2的第四光分路 器（40)被分為兩部分，其中一部分送入接收機（39)用於廣播業務的接收，另一部分送入反 射式半導體光放大器RSOA(41)用於上行信號的調製； 2) 對於網絡中的上下行業務，在正常模式下，位於中心局CO(I)中的M個光線路終端 OLT(7)分別負責用於對M個光網絡單元組（3)中的N個光網絡單元（4)進行下行信息的 發送與上行信號的接收； 在路終端OLT(7)中，N個發射機（1)產生N路各自載有下行信息的光信號
，之後N路光信號通過一個第一I*N陣列波導光柵AWG(13)波長復用後 通過第一光環路器（15)、M+1M+1的光開關（9)後通過饋線光纖（5)送至遠端結點RN(2); 在遠端結點RN(2)中，M根饋線光纖各自將載有下行信息的光信號
分別 接入M個REPEATER中繼器（18)中；在REPEATER中繼器（18)中，載有下行信息的光信號
通過一個IX2的光開關（20)、一個第二粗波分復用器（22)後經過一個第 二摻鉺光纖光放大器EDFA(24)進行光信號放大，隨後在第二粗波分復用器（26)中與載有 廣播信號的上行光源.
皮長復用，之後通過一個第四I*N陣列波導光柵AWG (27 )解復用，其N路輸出通過N根分布光纖（42 )將載有下行信息的光信號友和載有廣播信 號的上行光源
一起傳輸至N個光網絡單元ONU(4);在光網絡單元ONU(4)中， 通過第四粗波分復用器（37)解復用，載有下行信息的光信號通過接收機（38)進行下行信 號的接收，而載有廣播信號的上行光源通過一個1:2的第四光分路器（40)被分為兩部分， 其中一部分送入反射式半導體光放大器RSOA(41)用於上行信號的調製，另一部分送入接 收機（39)用於廣播業務的接收；在反射式半導體光放大器RSOA(41)中進行上行信號調製 後的義通過1:2的第四光分路器（40)、第四粗波分復用器（37)和分布光纖（42)重新送回 至遠端結點RN(2)中的REPEATER中繼器（18);在REPEATER中繼器（18)中，首先通過一個 第四I*N陣列波導光柵AWG(27)波長復用，隨後上行信號
通過第三粗波分 復用器（26)、第二光環路器（25)後通過一個第三摻鉺光纖光放大器EDFA(23)放大，隨後 經粗波分復用器（22)和IX2的光開關（20)通過饋線光纖（5)和M+lXM+1的光開關（9) 送回至中心局CO(1)內的光線路終端OLT(7); 在光線路終端OLT(7)中，上行信號
經第一光環路器（15)在一個第二1* N陣列波導光柵AWG(17)解復用後，N路上行信號
分別被N個接收機（12) 接收。
3. 根據權利要求2所述的一種波分復用光接入網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能 的大規模光接入網的傳輸方法，其實現保護功能的方法：當M根饋線光纖（5)中任意一根出 現故障，可以通過共享光纖（6)可進行1:M的共享保護；當故障發生時位於中心局CO(1) 內光線路終端OLT(7)中的光信號監視儀（14)檢測到上行光信號變化，控制M+lXM+1的 光開關（9)使網絡進入保護模式；原本在故障饋線光纖（5)中的上下行信號通過M+lXM+1 的光開關（9)的切換加載至共享光纖（6)上與廣播信號一起傳送；同時遠端結點RN(2)中 故障饋線光纖（5)所連接的REPEATER中繼器（18)內的光信號監視儀（19)檢測到下行光信 號變化，控制IX2的光開關（20)使其進入保護模式；如此一來，在下行方向共享光纖傳輸 載有下行信息的光信號?
和載有廣播信息的光信號Iip至遠端結點RN(2); 在遠端結點RN(2)中，下行信息的光信號
和載有廣播光信號的4 首先通過一個第四摻鉺光纖光放大器EDFA(28)放大，隨後在第三粗波分復用器（29)進 行解復用，載有廣播光信號的冬與正常模式相同送入接收機（31)，而下行信息的光信號
通過一 1:M第二光分路器（30)分別送至M個REPEATER中繼器的Ix 2的光 開關（20);故障饋線光纖（5)所連接的REPEATER中繼器（18)中的1 5? 2的光開關（20)將 下行信息的光信號
送至粗
通過1:M第二光分路器（30)和 第三粗波分復用器（29)送入共享光纖（6)，而其餘REPEATER中繼器則不受影響正常工作； 上行方向，共享光纖（6)中上行信號
通過
的光開關（9)送至 與故障饋線光纖（5)所對應的光線路終端OLT(7)中實現上行信號的接收。
4. 根據權利要求2所述的一種波分復用光接入網絡實現廣播業務的傳輸和保護功能 的大規模光接入網的傳輸方法，其特徵在於：可根據實際情況靈活選擇網絡規模；整個網 絡中共有N個上行波長、N個下行波長、一個廣播專有波長、一根共享光纖和M根饋線光纖， 所以整個網絡一共可以提供NXM對上下行波長信道進行傳輸；當需要為大量用戶提供大 規模的寬帶接入服務時，可以通過增加M的數值來實現；遠端結點RN(2)中的第四、第五摻 鉺光纖光放大器EDFA(28, 36)作為可選放大器，用來保證在M較大時，為數據業務傳輸提
【文檔編號】H04B10/25GK104243082SQ201410460002
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年3月6日
【發明者】馮晨, 甘朝欽, 高子越, 郭蘇 申請人:上海大學