專利名稱::支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構的制作方法
技術領域:
:本發(fā)明涉及的是一種光纖通信
技術領域:
的光網絡結構,更具體的說是一種支持光網絡單元組內直接通信的波帶選擇型無源光網絡結構。
背景技術:
:無源光網絡(PON)是光接入網中最有前途的發(fā)展方案。PON由一個光線路終端(OLT)和N個光網絡單元(ONU)組成,是一種樹型分布式拓撲結構的光用戶網絡,一個網絡終端通過一根光纖和大量用戶終端進行通信。在PON中,OLT通過下行信道向ONU廣播發(fā)送數(shù)據(jù)包,而各ONU以時分復用的形式通過上行信道向OLT發(fā)送數(shù)據(jù)包。對于傳統(tǒng)的PON來說,若ONU之間需要通信,首先發(fā)端ONU將數(shù)據(jù)包發(fā)給OLT。OLT端接收來自ONU的數(shù)據(jù)包,將其轉換成電信號,獲得目的ONU,再將其轉換成光信號并轉發(fā)給收端ONU。OLT端的光電光轉換轉換構成了整個傳輸過程中的電子瓶頸。在虛擬專網(VPN)和超大計算機級連的網絡中,部分ONU之間的通信會頻繁于和其他ONU之間和OLT和ONU之間的通信。隨著這些網絡的日益盛行,克服電子瓶頸,提供ONU之間的直接快速通信已顯得越來越重要。在現(xiàn)有的PON結構中,OLT向ONU發(fā)射多種波長的光信號,這些光信號在下行信道波分復用。每個ONU根據(jù)控制信號有選擇的接收相應波長的光信號,控制信號包含在數(shù)據(jù)包中以頭信息形式發(fā)送或通過單獨的波長信道發(fā)送,這種結構可以提高下行信道的容量,但沒有考慮ONU之間的直接通信,ONU之間的通信仍然需要通過OLT的轉發(fā)。經對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn),支持ONU組內通信的現(xiàn)有技術中,C.Chae等人發(fā)表在學術出版物《IEEEPhotonicsTechnologyLetters》(《IEEE光子技術快報》)1999第11卷中的文章“APONSystemSuitableforInternetworkingOpticalNetworkUnitsUsingaFiberBraggGratingontheFeederFiber(在光纖支線中使用布拉格光柵以實現(xiàn)光網絡單元互聯(lián)的PON系統(tǒng))”中,提及在光纖支線星型耦合器和OLT之間放置了一個布拉格光柵,此布拉格光柵可以反射來自ONU的光并通過耦合器將其廣播至其他ONU,這樣不需要經過OLT就可以實現(xiàn)ONU之間的通信。這一技術的缺點是每一個ONU都需要兩個發(fā)送器和兩個接收機,大大的增加了系統(tǒng)的代價。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術中存在的不足,提供一種支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,使其可以用較少的系統(tǒng)代價實現(xiàn)光網絡單元之間直接通信,降低光網絡單元之間通信時延,并和傳統(tǒng)的無源光網絡結構相兼容。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的,本發(fā)明與傳統(tǒng)的無源光網絡結構相兼容,包括一個光線路終端、若干光網絡單元、光分路器、光纖組成。光線路終端、光網絡單元、光分路器、光纖以樹型結構相連,每個光網絡單元和光線路終端通過光纖連接于光分路器。所述的光線路終端由可調波長發(fā)射機、寬帶接收機、動態(tài)波帶反射鏡組成,可調波長發(fā)射機和寬帶接收機通過環(huán)形器和動態(tài)波帶反射鏡相連,動態(tài)波帶反射鏡的另一端和光纖相連。所述的光網絡單元由固定波長發(fā)射機和固定波帶接收機組成。每一個光網絡單元分配有一個固定的發(fā)送波長,固定接收波帶,固定發(fā)送波長位于固定接收波帶內,相鄰的發(fā)送波長組成波帶,同一虛擬專網內的光網絡單元的發(fā)送波長組成一個波帶。所述的光網絡單元端的固定波長發(fā)射機,用于向其他光網絡單元或光線路終端以固定波長發(fā)送數(shù)據(jù)包。所述的光網絡單元端的固定波帶接收機,接收來自其它光網絡單元或光線路終端的波長位于此固定接收波帶內的數(shù)據(jù)包。對于虛擬專網內的光網絡單元,通過波帶接收機接收來自此虛擬專網內其他所有節(jié)點的數(shù)據(jù)包。所述的光線路終端的可調波長發(fā)射機,向其他光網絡單元或無源光網絡以外的節(jié)點發(fā)數(shù)據(jù)包。通過調節(jié)此波長可調發(fā)射機的發(fā)送波長,向不同光網絡單元節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包。所述的光線路終端的寬帶接收機,接收來自所有光網絡單元和無源光網絡外節(jié)點的數(shù)據(jù)包。所述的光線路終端的動態(tài)波帶反射鏡,一方面可以直通通過它的數(shù)據(jù)包,另一方面可以反射來自光網絡單元的數(shù)據(jù)包,使其重定向到其他光網絡單元。所述的光分路器(或采用波帶復用器),位于光線路終端和光網絡單元之間,用于將來自光線路終端的下行消息分路發(fā)給各光網絡單元并將來自各光網絡單元的上行消息進行復用。和傳統(tǒng)無源光網絡不同,光線路終端增加了動態(tài)波帶反射鏡,此反射鏡用于實現(xiàn)虛擬專網內部光網絡節(jié)點的直接通信。當虛擬專網內的兩個光網絡單元相互通信時,調節(jié)光線路終端的動態(tài)波帶反射鏡將數(shù)據(jù)包重定向至光網絡單元,此數(shù)據(jù)包的波長位于虛擬專網內光網絡單元的接收波帶內,虛擬專網內的通過波帶接收機予以接收。這樣,虛擬專網內光網絡單元的通信不必經過光線路單元,從而避免了光線路單元端的光電光轉換帶來的時延,大大加速了它們通信的速度。由于光線路終端的發(fā)射機和接收機數(shù)目的限制,非虛擬專網內部業(yè)務分別在上行鏈路和下行鏈路進行時分復用。虛擬專網內光網絡單元的通信不經過光線路單元,它們不受光線路單元端的限制,虛擬專網內業(yè)務和非虛擬專網業(yè)務可同時進行,從而可以提高網絡吞吐量。圖1本發(fā)明總體結構框2光網絡單元向上行鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)包的示意3光線路終端利用下行鏈路向光網絡單元發(fā)送數(shù)據(jù)包的示意4虛擬專網內部光網絡單元之間通信的示意5本發(fā)明實施例實現(xiàn)示意圖具體實施方式如圖1所示,無源光網絡結構中,有兩個虛擬專網VPN,每個VPN內部有兩個光網絡單元ONU,有一個光網絡單元ONU不屬于任何VPN(以該無源光網絡結構為例,但無源光網絡中VPN數(shù)目和每個VPN中的節(jié)點數(shù)目不限于此結構)。如圖所示,各個光網絡單元ONU和光線路終端OLT以樹型結構互聯(lián),光網絡單元ONU1和光網絡單元ONU2同屬于第一個虛擬專網VPN,它們的固定接收波長位于同一個波帶內,光網絡單元ONU3和光網絡單元ONU4同屬于第二個虛擬專網VPN,他們的固定接收波長位于同一個波帶內,光網絡單元ONU5的固定接受波長不在上述兩個波帶內。光網絡單元ONU通過固定波長發(fā)射機將數(shù)據(jù)包調制到此固定發(fā)送波長上以發(fā)送數(shù)據(jù)包;當光網絡單元ONU接收數(shù)據(jù)包時,波帶接收機接收波長范圍位于其接收波帶內的所有數(shù)據(jù)包;光線路終端OLT通過可調發(fā)射機向光網絡單元ONU發(fā)送數(shù)據(jù)包;光線路終端OLT通過寬帶接收機接收來自所有光網絡單元ONU的數(shù)據(jù)包;可調波帶反射鏡反射其波帶內的所有數(shù)據(jù)包,也就是說通過調節(jié)波帶反射鏡,虛擬專網VPN內部通信的數(shù)據(jù)包被重定向到其他光網絡單元ONU,虛擬專網VPN內的光網絡單元ONU通過波帶接收機接收數(shù)據(jù)包。根據(jù)不同的信道占有需求,將無源光網絡中的通信分為4種情況,通過描述它們各自的通信方式來具體介紹波長選擇型無源光網絡的工作方式(1)光網絡單元ONU向光線路終端OLT發(fā)數(shù)據(jù)包,光網絡單元ONU通過固定波長發(fā)射機發(fā)送其數(shù)據(jù)包,光線路終端OLT通過寬帶接收機接收此數(shù)據(jù)包。如圖2所示。(2)不屬于同一虛擬專網VPN間的光網絡單元ONU之間的通信,發(fā)端光網絡單元ONU通過固定波長發(fā)射機發(fā)送數(shù)據(jù)包,光線路終端OLT通過寬帶接收機接收數(shù)據(jù)包,然后經過電處理分析其目的端,光線路終端OLT再通過波長可調發(fā)射機將數(shù)據(jù)包調節(jié)到相應目的光網絡單元ONU的接收波長上并發(fā)送,目的光網絡單元ONU通過波帶接收機接受數(shù)據(jù)包。如圖2和3所示。(3)光線路終端OLT向光網絡單元ONU發(fā)數(shù)據(jù)包,光線路終端OLT通過波長可調發(fā)射機將數(shù)據(jù)包調節(jié)到目的光網絡單元ONU的接收波長上并發(fā)送,目的光網絡單元ONU通過波帶接收機接受數(shù)據(jù)包。如圖3所示。(4)虛擬專網VPN內部光網絡單元ONU之間的通信,光網絡單元ONU通過固定波長發(fā)射機發(fā)送數(shù)據(jù)包,可調波帶反射鏡調節(jié)其反射鏡以使數(shù)據(jù)包到達反射鏡時被反射至所有光網絡單元ONU節(jié)點,此數(shù)據(jù)包的波長位于VPN內所有光網絡單元ONU固定波帶接收機的接收波帶內,故被VPN內的所有光網絡單元ONU接收。如圖4所示。(5)由于光線路終端OLT只有一個固定波帶接收機,為了避免光線路終端OLT端接收數(shù)據(jù)包產生沖突,(1)和(2)中所述的數(shù)據(jù)包在光網絡單元ONU到光線路終端OLT的上行信道中進行時分復用。(6)由于光線路終端OLT只有一個波長可調發(fā)射機,為了避免光線路終端OLT端的發(fā)送器沖突,(2)和(3)中的數(shù)據(jù)包在光線路終端OLT到光網絡單元ONU的下行信道中進行時分復用。(7)由于(4)中的業(yè)務不經過光線路終端OLT的處理,不需要避免光線路終端OLT端的沖突,但需要考慮光網絡單元ONU端接收機和發(fā)射機的限制,一個光網絡單元ONU只有一個固定波長發(fā)射機和一個固定波帶接收機,當VPN波帶內的所有波長信道在上行鏈路和下行鏈路都未被使用,VPN內部節(jié)點即可通信。如圖5所示,是本發(fā)明的一種具體實施例。無源光網絡中含有一個虛擬專網VPN,虛擬專網VPN內包含兩個光網絡單元ONU,動態(tài)波帶反射鏡和光分路器通過12千米的光纖相連,動態(tài)反射鏡反射來自光網絡單元ONU的數(shù)據(jù)包而直通來自OLT的數(shù)據(jù)包,動態(tài)可調反射鏡用帶有反射鏡的波長解復用器實現(xiàn),固定波長發(fā)射機采用LD激光器。光網絡單元ONU1的固定發(fā)射波長為1547.8nm,OLT的固定發(fā)射波長為1547.0nm,光網絡單元ONU2的波帶濾波器的接收長為1547.4±2nm。實施例演示了OLT向光網絡單元ONU2發(fā)數(shù)據(jù)包和光網絡單元ONU1向光網絡單元ONU2發(fā)數(shù)據(jù)包兩種情況。在這種波帶選擇型無源光網絡結構中,虛擬專網VPN內的業(yè)務不經過OLT端的處理,直接通過可調波帶反射鏡重定向至目的光網絡單元ONU,大大減少了處理時延,也避免了OLT端發(fā)射機和接收機限制帶來的沖突,從而增加了網絡的吞吐量。權利要求1.一種支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,包括一個光線路終端、若干光網絡單元、光分路器、光纖,其特征在于,光線路終端、光網絡單元、光分路器、光纖同傳統(tǒng)的無源光網絡以樹型結構相連,每個光網絡單元和光線路終端均通過光纖連接于光分路器;光線路終端由可調波長發(fā)射機、寬帶接收機、動態(tài)波帶反射鏡組成,可調波長發(fā)射機和寬帶接收機通過環(huán)形器和動態(tài)波帶反射鏡相連,動態(tài)波帶反射鏡的另一端和光纖相連;光網絡單元由固定波長發(fā)射機、固定波帶接收機組成。2.如權利要求1所述的支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,其特征是,所述的固定波長發(fā)射機,向另外的光網絡單元或光線路終端以固定波長發(fā)送數(shù)據(jù)包。3.如權利要求1所述的支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,其特征是,所述的固定波帶接收機,接收來自另外的光網絡單元或光線路終端的波長位于此固定接收波帶內的數(shù)據(jù)包。4.如權利要求1或者2或者3所述的支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,其特征是,所述的光網絡單元,每一個光網絡單元分配一個固定的發(fā)送波長、固定接收波帶,固定發(fā)送波長在固定接收波帶內,相鄰的發(fā)送波長組成一個波帶,同一虛擬專網內的光網絡單元的發(fā)送波長位于一個波帶內,當光網絡單元發(fā)送數(shù)據(jù)包時,固定波長發(fā)射機將數(shù)據(jù)包調制至固定發(fā)送波長。5.如權利要求1所述的支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,其特征是,所述的可調波長發(fā)射機,向另外的光網絡單元或無源光網絡以外的節(jié)點發(fā)數(shù)據(jù)包,通過調節(jié)此波長可調發(fā)射機的發(fā)送波長,向光網絡單元節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包。6.如權利要求1所述的支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,其特征是,所述的寬帶接收機,接收來自所有光網絡單元和無源光網絡外節(jié)點的數(shù)據(jù)包,每一個光網絡單元節(jié)點接收其固定波帶接收機接收范圍內的數(shù)據(jù)包,對于虛擬專網內的節(jié)點,通過波帶接收機接收來自此虛擬專網內另外所有節(jié)點的數(shù)據(jù)包。7.如權利要求1所述的支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,其特征是,所述的動態(tài)波帶反射鏡,反射波長位于此波帶內的所有數(shù)據(jù)包,使得光網絡單元發(fā)的數(shù)據(jù)包可重定向到另外的光網絡單元。8.如權利要求1所述的支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,其特征是,所述的光分路器或采用波帶復用器,位于光線路終端和光網絡單元之間,用于將來自光線路終端的下行消息分路發(fā)給各光網絡單元并將來自各光網絡單元的上行消息進行復用。9.如權利要求1所述的支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,其特征是,所述的光網絡單元,向光線路終端所發(fā)數(shù)據(jù)包和光網絡單元向另外虛擬專網的光網絡單元所發(fā)數(shù)據(jù)包在光網絡單元到光線路終端的上行鏈路時分復用;光線路終端向光網絡單元所發(fā)數(shù)據(jù)包和光網絡單元向另外虛擬專網的光網絡單元所發(fā)數(shù)據(jù)包在光線路終端到光網絡單元的下行鏈路時分復用。10.如權利要求1或者9所述的支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,其特征是,所述的光網絡單元,同一虛擬專網內的光網絡單元之間相互通信時,位于光線路終端的動態(tài)波帶反射鏡將數(shù)據(jù)包重定向至各光網絡單元,此虛擬專網內另外的光網絡單元通過波帶濾波器接收數(shù)據(jù)包;虛擬專網內光網絡單元之間的通信和此虛擬專網節(jié)點外的節(jié)點之間通信可同時進行,包括光線路終端和此虛擬專網外的光網絡單元的通信、此虛擬專網外的兩個光網絡單元之間的通信。全文摘要一種支持光網絡單元組內通信的波帶選擇型無源光網絡結構,包括一個光線路終端、若干光網絡單元、光分路器、光纖,光線路終端、光網絡單元、光分路器、光纖以樹型結構相連,每個光網絡單元和光線路終端均通過光纖連接于光分路器;光線路終端包含一個可調波長發(fā)射機、一個寬帶接收機、一個動態(tài)波帶反射鏡,可調波長發(fā)射機和寬帶接收機通過環(huán)形器和動態(tài)波帶反射鏡相連,動態(tài)波帶反射鏡的另一端和光纖相連;每個光網絡單元分配一個固定波長發(fā)射機、固定波帶接收機。本發(fā)明避免了光線路單元端的光電光轉換帶來的時延,大大加速了它們通信的速度,虛擬專網內業(yè)務和非虛擬專網業(yè)務可同時進行,從而可以提高網絡吞吐量。文檔編號H04J14/02GK1713556SQ20051002793公開日2005年12月28日申請日期2005年7月21日優(yōu)先權日2005年7月21日發(fā)明者蘇翼凱,胡衛(wèi)生,張晶晶申請人:上海交通大學