實現數位訊號和其他多種業務信號共光纖傳輸的系統及方法

2023-05-25 21:41:16

專利名稱：實現數位訊號和其他多種業務信號共光纖傳輸的系統及方法
技術領域：
本發明涉及數據通信領域，特別是實現數位訊號和其他多種業務信號共光 纖傳輸的系統及方法。
背景技術：
在當前的接入網建設中，為滿足多業務信號接入要求，如乙太網、CATV、 CDMA、 GSM等信號，採用超寬帶、超低耗、低成本的光纖介質，已成為業內 普遍追求的目標。然而由於各種業務制式信號的傳輸特點和節點處理設備差別 較大，採用任何一種傳輸和節點處理機制，在傳輸和處理其他業務信號時都比 較困難。因此在目前網絡的實際建設中普遍採用獨立建網、並行發展的方式， 各種業務獨佔一路光纖，並且無法與其他信號共纖傳輸，導致光纖利用率低， 不能充分發揮光纖的帶寬資源優勢。在已布設好且光纖資源有限的條件下，勢 必為增加新的業務帶來困難。
近年來，在數據接入領域中，乙太網技術以其良好的經濟性、互通性和 易用性等優勢得到了普遍應用。目前乙太網接入主要有兩種方式光電轉換 模塊+乙太網交換:才幾方式和EPON ( Ethernet Passive Optical Network,乙太網 無源光網絡)方式。光電轉換模塊+乙太網交換機方式由於應用有源設備多， 網絡層級複雜導致網絡的可靠性降低、管理困難、維護工作量大；EPON方 式成本高、設備複雜度高。並且，這兩種乙太網的接入方式同樣存在前述的 問題無法實現數據信號與其他業務信號的共纖傳輸。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供實現數位訊號和其他多種業務信號共 光纖傳輸的系統及方法，用於實現多業務共纖傳輸，降低網絡建設成本。
為實現上述目的，本發明提供了一種實現數位訊號和其他多種業務信號
共光纖傳輸的系統，包括
主單元，用於進行數位訊號與其它載頻業務信號的接入和混合，進行電
光轉換成複合光信號後多路分支；將複合光信號進行光電轉換，並分路成數 字信號與其他多種業務信號；以及
至少一個遠端單元，用於將複合光信號進行光電轉換後放大，並分路成
數位訊號與其它業務信號；進行數位訊號與其它業務信號的接入和混合，放
大後進行電光轉換成複合光信號；和\或
至少一個擴展單元，用於將輸入的複合光信號進行光電轉換，放大後再 轉換為複合光信號分路輸出；將輸入的多路複合光信號進行光電轉換，合路 後進行放大，再轉換為複合光信號輸出。
本發明還提供了一種實現數位訊號和其他多種業務信號共光纖傳輸的 方法，包括
在下行方向上，發送端將數位訊號與其它載頻業務信號接入並混合，進 行電光轉換成複合光信號後多路分支；接收端將所述複合光信號進行光電轉 換後放大，並分路成數位訊號與其它業務信號；
在上行方向上，發送端將數位訊號與其它載頻業務信號接入並混合，放 大後進行電光轉換成複合光信號；接收端將所述複合光信號進行光電轉換後 合路，並分路成數位訊號與其它載頻業務信號。
本發明通過將數位訊號調製/解調到一定的載頻上，通過頻分復用與其 他不同載頻的業務信號實現合路共纖傳輸，節約了光纖資源，避免重複建設， 頻分合路的機制保持了數據業務的相對獨立性，可充分利用廉價成熟的數據 處理設備，降低系統成本。
同時採用點對多點控制協議，實現多RU數據業務的分布與接入，並實 現網絡中間節點透傳(無需節點處理設備)，保證網絡業務中間節點的一致 性，有利於網絡大規模建設及業務開展、擴容，減少業務的維護管理環節， 降低運營維護成本。


圖1為本發明的實施例中實現數位訊號與多業務信號共纖傳輸的系統
結構圖2為本發明的實施例中主單元的結構圖； 圖3為本發明的實施例中擴展單元的結構圖； 圖4為本發明的實施例中遠端單元的結構圖。
具體實施例方式
本發明的實施例通過將數位訊號調製/解調到一定的載頻上，通過合路 與其他不同載頻的業務信號實現合路共纖傳輸，節約了光纖資源，避免重複 建設，頻分合路的機制保持了數據業務的相對獨立性，可充分利用廉價成熟 的數據處理設備，降低系統成本。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明 作進一步的詳細描述。
圖1為本發明實施例中實現數位訊號與多業務信號共纖傳輸的系統結 構圖，本實施例以乙太網為例，說明乙太網數位訊號如何與其它多業務信號 進行共纖傳輸的，具體描述如下
整個系統呈樹形結構，支持多級子節點擴展，每級子節點提供多路分支 接口，可再掛接多個子節點或末梢節點。其中處於不同位置的子節點結構、 功能完全相同，只是因所處網絡拓樸中的位置不同而加以區分。
Ll級根節點由主單元(Main Uint，簡稱MU)組成，提供多業務信號 接入、混合和多路分支功能。各路分支可掛接L2級子節點，即擴展單元 (Expansion Unit，簡稱EU )或末梢節點，即遠端單元(Remote Unit，簡稱 RU) 。 L2級子節點為擴展單元時，擴展單元可提供下行業務分支和上行業 務合路功能，各路分支可掛接L3級子節點，擴展單元或遠端單元。以此類 推，系統實現n級分層結構，可更多更靈活的接入遠端單元。
由於擴展單元沒有任何數據處理部分，系統中數據傳輸實際上是MU —
點對RU多點的數據通信。為保障數據傳輸過程中沒有衝突，需要在MU和 RU中加入點對多點控制協議模塊，MU到RU的下行信號採用廣播方式， RU到MU的上行信號以時分復用方式實現點對多點通信。
其中，如圖2所示，主單元的具體結構為在下行方向上，包括
成幀模塊20，用於通過點對多點控制協議對原始數位訊號進行成幀處 理，加入控制命令保障各個RU正常發送數據，而不產生數據衝突。
點對多點控制協議的核心內容是如何通過時分復用方式，保證各RU能 正常上行傳輸數據，不發生衝突，或發生衝突後，通過一定的手段解決衝突 的影響，保證正常的數據傳輸。下面以ALOHA協議為例子，說明點對多點 控制協議工作模式
下行採用廣播方式，各終端通過下行廣播幀中的地址信息確定是否為本 終端信息，選擇接收。上行採用只要用戶有數據要發送，就儘管讓他們發送。 當然，這樣會產生衝突從而造成幀的破壞。通過下行廣播信道的反饋性，發 送方可以在發送數據的過程中進行衝突檢測，將接收到的數據與緩衝區的數 據進行比較，就可以知道數據幀是否遭到破壞。同樣的道理，其他用戶也是 按照此過程工作。如果發送方知道數據幀遭到破壞(即檢測到衝突)，那麼 它可以等待一段隨機長的時間後重發該幀。
上述協議實現簡單，但極容易產生衝突，信道利用率低。提高信道利用 率可採用時隙ALOHA協議，其核心是用時鐘來統一用戶的數據發送。辦法 是將時間分為離散的時間片，用戶每次必須等到下一個時間片才能開始發送 數據，從而避免了用戶發送數據的隨意性,減少了數據產生衝突的可能性， 提高了信道的利用率。
調製模塊21,用於將成幀後的數位訊號調製到選定的載頻上。
業務合路器22，採用通用的合波器件，用於將調製後的數據信號與其 他載頻業務信號實現多業務合路。
電光變換器23，採用模擬電光轉換模塊，用於將合路後的複合業務電 信號轉換為複合光信號。
光分路器24，用於對轉換後的複合光信號進行1分多的分路，形成多 路下行複合光信號分支，從而可下聯多個擴展單元或遠端單元。 在上行方向上，包括
多路光電變換器25，即多個模擬光電轉換模塊，用於將從多個擴展單 元或遠端單元來的上行複合光信號經光/電變換成多路複合業務電信號。
信號合路器26，採用通用的合波器件，用於將所述多路複合業務電信 號進行合路，形成一路混合的複合業務電信號。
業務分路器27,是一種帶通濾波器，用於將所述各個不同載頻的複合 業務電信號濾波分路成數位訊號和其它載頻業務信號。
解調模塊28，用於將調製的數位訊號解調成成幀的信號。
解幀模塊29，用於通過點對多點控制協議將成幀信號還原成數據信號 的原始形態向其它設備輸出，並提取出RU發送的點對多點控制協議相應命 令。
此外，主單元還包括點對多點控制模塊，用於向成幀模塊和解幀模塊發 送點對多點控制命令。
如圖3所示，為本發明實施例中擴展單元的結構圖，具體結構為在下 -f亍方向上，包括
光電變換器31,用於將輸入的複合光信號進行光/電變換，轉換成複合 業務電信號。
電放大器32,用於將光電變換後的電信號進行放大再生以驅動後級模塊。
電光變換器33,用於將放大後的複合業務電信號進行電光轉換，轉換 為複合光信號輸出。
光分路器34,用於將一路複合光信號分路成多路複合光信號輸出，實 現多路分支功能。
在上4於方向上，包括
多路光電變換器35,用於將從多個遠端單元或擴展單元傳輸來的上行
複合光信號經光/電變換成多路複合業務電信號。
信號合路器36,用於將所述多路複合業務電信號進行合路，形成一路 混合的複合業務電信號。
電放大器37,將合路後的電信號進行放大再生以驅動後級模塊。
電光變換器38，用於將放大後的複合業務電信號進行電光轉換，轉換 為複合光信號輸出。
圖4為本發明實施例中遠端單元的結構圖，其具體結構為在下行方向 上，包括
光電變換器40,用於將從擴展單元或主單元來的下行複合光信號經光/
電變換成複合業務電信號。
電放大器41,將光電變換後的電信號進行放大再生以驅動後級模塊。 業務分路器42,用於將放大後的複合業務電信號分路成數位訊號和其
它載頻業務信號。其中，其它業務信號直接輸出。
解調模塊43,用於將調製的數位訊號解調成成幀的信號。
解幀模塊44，用於通過點對多點控制協議將成幀信號還原成數位訊號
的原始形態向其它設備輸出，並提取出MU發送的點對多點控制協議相應命令。
在上行方向上，包括
成幀模塊45，用於通過點對多點控制協議對原始數據信號進行成幀處 理，將原始數據信號及RU自身要發送的點對多點控制命令成幀，加入控制 命令是為了保障各個RU正常發送數據，而不產生數據衝突。
調製模塊46，用於將成幀後的數位訊號調製到選定的載頻上。 業務合路器47,用於將調製後的數位訊號與其他載頻業務信號實現多 業務合路。
電放大器48,將合路後的電信號進行放大再生以驅動後級模塊。 電光變換器49，用於將放大後的複合業務電信號轉換為複合光信號。 此外，遠端單元還包括點對多點控制模塊，用於向成幀模塊和解幀模塊發送點對多點控制命令。
本系統將數據信號調製/解調到 一定的載頻上，通過合路與其他不同載
頻的業務信號實現合路共纖傳輸；同時採用點對多點控制協議，實現多RU 數據業務的分布與接入。
多業務共纖傳輸，節約了光纖資源，避免重複建設，頻分合路的機制保 持了數據業務的相對獨立性，可充分利用廉價成熟的數據處理設備，降低系 統成本；引入點對多點控制協議，實現網絡中間節點透傳(無需節點處理設 備)，保證網絡業務中間節點的一致性，有利於網絡大規模建設及業務開展、 擴容，減少業務的維護管理環節，降低運營維護成本。
本方案應用於數據接入的同時，亦可實現系統內各節點設備的帶外監控 數據的傳輸，保證整個網絡系統及設備工作的可靠性和可管理性。
在本發明實施例中，主單元向遠端單元發送信號的方法流程具體包括以 下步驟
原始數位訊號進入主單元首先通過點對多點控制協議進行成幀處理，加 入控制命令保障各個RU正常發送數據，而不產生數據衝突。成幀後的信號 經調製到選定的載頻上與其他載頻業務信號在業務合路器中實現多業務合 路，合路後的複合業務電信號經電/光變換送入1分多光分路器，形成多路 下行業務複合光信號分支，可下聯多個擴展單元或遠端單元。
如果通過擴展單元連接遠端單元，還包括以下步驟
一路主單元輸入的複合光信號經光/電變換，轉換成複合業務電信號， 通過電放大器進行信號放大再生，驅動電/光變換模塊輸出 一路複合光信號， 經1分多光分路器分路成多路複合光信號輸出。
擴展單元或主單元輸入的一路複合光信號信號到達遠端單元後，經光/ 電變換模塊轉換為複合業務電信號，經電放大器放大再生後，信號輸入業務 分路器將調製後的數位訊號分離出來，輸入解調模塊，解調模塊解調還原成 幀的數位訊號輸入解幀模塊，解幀模塊在點對多點控制模塊的控制下，提取 點對多點控制協議命令信息，同時還原出原始的數位訊號輸出。
在本發明實施例中，遠端單元向主單元發送信號的方法流程具體包4舌以
下步驟
原始數據信號輸入成幀模塊，點對多點控制模塊根據主單元點對多點控 制模塊的命令信息，控制成幀模塊將原始數據信號及RU自身要發送的點對 多點控制命令成幀，並在適當的時隙輸出到調製模塊，調製模塊將輸入的數 字信號調製到選定的載頻上，輸出到業務合路模塊與其他載頻業務信號合 路，合路後的電信號經放大器放大，驅動電/光變換模塊輸出一路複合光信 號。
如果通過擴展單元連接主單元，還包括以下步驟
多路遠端單元輸入的上行複合光信號經多路光/電變換，轉換成多路復 合業務電信號，經信號合路器合路成一路複合業務電信號輸入電放大器放大 後，驅動電/光變換模塊輸出一路複合光信號。
從多個擴展單元或遠端單元來的上行複合光信號經光/電變換成多路復 合業務電信號，經信號合路形成一路混合的複合業務電信號，通過業務分路 器提取出調製的數位訊號輸入解調模塊，解調出成幀的信號，點對多點控制 模塊控制解幀模塊還原數位訊號的原始形態向其他設備輸出，並提取出RU 發送的點對多點控制協議相應命令。
該方法將數位訊號調製/解調到一定的載頻上，通過合路與其他不同載 頻的業務信號實現合路共纖傳輸；同時採用點對多點控制協議，實現多RU 數據業務的分布與接入。
多業務共纖傳輸，節約了光纖資源，避免重複建設，頻分合路的機制保 持了數據業務的相對獨立性，可充分利用廉價成熟的數據處理設備，降低系 統成本；引入點對多點控制協議，實現網絡中間節點透傳(無需節點處理設 備)，保證網絡業務中間節點的一致性，有利於網絡大規模建設及業務開展、 擴容，減少業務的維護管理環節，降低運營維護成本。
本方案應用於數據接入的同時，亦可實現系統內各節點設備的帶外監控 數據的傳輸，保證整個網絡系統及設備工作的可靠性和可管理性。
本發明實施例中的數據信號包括但不限於乙太網信號，各種形式的數字
信號，如數位化的語音、圖像信號，監控信號及SDH、 ATM等數據傳輸信 號，均可採用本發明的系統和方法實現與其他業務混合分布與接入。
總之，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的 保護範圍。
權利要求
1、一種實現數位訊號和其他多種業務信號共光纖傳輸的系統，其特徵在於，包括主單元，用於進行數位訊號與其它載頻業務信號的接入和混合，進行電光轉換成複合光信號後多路分支；將複合光信號進行光電轉換，並分路成數位訊號與其他多種業務信號；以及至少一個遠端單元，用於將複合光信號進行光電轉換後放大，並分路成數位訊號與其它業務信號；進行數位訊號與其它業務信號的接入和混合，放大後進行電光轉換成複合光信號；和\或至少一個擴展單元，用於將輸入的複合光信號進行光電轉換，放大後再轉換為複合光信號分路輸出；將輸入的多路複合光信號進行光電轉換，合路後進行放大，再轉換為複合光信號輸出。
2、 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述主單元具體包括 在下行方向上，成幀模塊，用於通過點對多點控制協議對原始數位訊號進行成幀處理； 調製模塊，用於將成幀後的數位訊號調製到選定的載頻上； 業務合路器，用於將調製後的數據信號與其它載頻業務信號實現多業務 合路；電光變換器，用於將合路後的複合業務電信號轉換為複合光信號； 光分路器，用於對轉換後的複合光信號進行一分多的分路，形成多路下 行複合光信號分支。
3、 根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述主單元具體包 >括在上4於方向上，多路光電變換器，用於將從多個擴展單元或遠端單元傳輸來的上行複合 光信號經光電變換成多路複合業務電信號；信號合路器，用於將所述多路複合業務電信號以頻分復用方式進行合路，形成一路混合的複合業務電信號；業務分路器，用於將所述各個不同載頻的複合業務電信號濾波分路成數位訊號和其它載頻業務信號；解調模塊，用於將調製的數位訊號解調成成幀的信號； 解幀模塊，用於通過點對多點控制協議將成幀信號還原成數位訊號的原 始形態向其它設備輸出。
4、 根據權利要求3所述的系統，其特徵在於，該系統進一步包括點對多點控制模塊，用於向成幀模塊和解幀模塊發送點對多點控制命令。
5、 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述遠端單元具體包括 在下4於方向上，光電變換器，用於將從擴展單元或主單元來的下行複合光信號經光電變 換成複合業務電信號；電放大器，將光電變換後的電信號進行放大再生；業務分路器，用於將放大後的複合業務電信號分路成數位訊號和其它載 頻業務信號；解調模塊，用於將調製的數據信號解調成成幀的信號； 解幀模塊，用於通過點對多點控制協議將成幀信號還原成數位訊號的原 始形態向其它設備輸出。
6、 根據權利要求1或5所述的系統，其特徵在於，所述遠端單元具體 包括在上4於方向上，成幀模塊，用於通過點對多點控制協議對原始數位訊號進行成幀處理； 調製模塊，用於將成幀後的數位訊號調製到選定的載頻上； 業務合路器，用於將調製後的數位訊號與其它載頻業務信號實現多業務 合路；電放大器，用於將合路後的電信號進行放大再生；電光變換器，用於將放大後的複合業務電信號轉換為複合光信號。
7、 根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，該系統進一步包括 點對多點控制模塊，用於向成幀模塊和解幀模塊發送點對多點控制命令。
8、 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，當該系統包括擴展單元 時，該擴展單元具體包括在下行方向上，光電變換器，用於將輸入的複合光信號進行光電變換，轉換成複合業務 電信號；電放大器，用於將光電變換後的複合業務電信號進行放大再生； 電光變換器，用於將放大後的複合業務電信號進行電光轉換，轉換為復 合光信號；光分路器，用於將一路複合光信號分路成多路複合光信號輸出。
9、 根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，擴展單元具體包括在 上4亍方向上，多路光電變換器，用於將從多個遠端單元或擴展單元傳輸來的上行複合 光信號經光電變換成多路複合業務電信號；信號合路器，用於將所述多路複合業務電信號進行合路，形成一路混合 的複合業務電信號；電放大器，將合路後的複合業務電信號進行放大再生；電光變換器，用於將放大後的複合業務電信號進行電光轉換，轉換為復 合光信號輸出。
10、 一種實現數位訊號和其他多種業務信號共光纖傳輸的方法，其特徵 在於，包括在下行方向上，發送端將數位訊號與其它載頻業務信號接入並混合，進 行電光轉換成複合光信號後多路分支；接收端將所述複合光信號進行光電轉 換後放大，並分路成數位訊號與其它業務信號；在上行方向上，發送端將數位訊號與其它載頻業務信號接入並混合，放 大後進行電光轉換成複合光信號；接收端將所述複合光信號進行光電轉換後合路，並分路成數位訊號與其它載頻業務信號。
11、 根據權利要求IO所述的方法，其特徵在於，該方法進一步包括 在下行方向上，將複合光信號進行光電轉換，放大後再轉換為複合光信號分路輸出；在上行方向上，將多路複合光信號進行光電轉換，合路後進行放大，再 轉換為複合光信號輸出。
12、 根據權利要求10或11所述的方法，其特徵在於，所述將數位訊號 與其它業務信號接入並混合具體包括通過點對多點控制協議對原始數位訊號進行成幀處理，將成幀後的數據 信號調製到選定的載頻上，並將調製後的數據信號與其它載頻業務信號實現 多業務合路。
13、 根據權利要求10或11所述的方法，其特徵在於，所述分路成數字 信號與多業務信號具體包括將各個不同載頻的複合業務電信號濾波分路成數位訊號和其它載頻業 務信號，將調製的數位訊號解調成成幀的信號，並通過點對多點控制協議將 成幀信號還原成數據信號的原始形態向其它設備輸出。
14、 根據權利要求10或11所述的方法，其特徵在於，所述將複合光信 號進行光電轉換後放大具體包括將下行複合光信號經光電變換成複合業務電信號，並將所述光電變換後 的電信號進行放大再生。
15、 根據權利要求10或11所述的方法，其特徵在於，所述放大後進行 電光轉換具體包括將合路後的複合業務電信號進行放大再生，並將放大後的複合業務電信 號轉換為複合光信號。
全文摘要
本發明公開了實現數位訊號和其他多種業務信號共光纖傳輸的系統，包括主單元、遠端單元和擴展單元。本發明還公開了實現數位訊號和其他多種業務信號共光纖傳輸的方法，在下行方向上，將數位訊號調製到一定的載頻上與其它接入的載頻業務信號混合，進行電光轉換成複合光信號後多路分支；接收端將複合光信號進行光電轉換後放大，並分路成數位訊號與其它業務信號；在上行方向上，發送端將數位訊號調製到一定的載頻上與其它接入的載頻業務信號混合，放大後進行電光轉換成複合光信號；接收端將多路接收的複合光信號進行光電轉換後合路，並分路成數位訊號和其他業務信號。本發明通過採用調製技術將數位訊號調製到特定的載頻，通過頻分復用與其他信號合路後，實現共纖傳輸。
文檔編號H04B10/12GK101388727SQ20081022378
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月13日 優先權日2008年10月13日
發明者王曉中 申請人:北京東方信聯科技有限公司