專利名稱：基于資源共享保護(hù)機(jī)制的wdm-pon系統(tǒng)及保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種基于資源共享保護(hù)機(jī)制的WDM-PON系統(tǒng)及保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，高清晰電視(High Definition TV，HDTV)、交互式游戲、大文件共享、視頻會(huì)議等新興寬帶業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)和增長，對(duì)接入網(wǎng)的寬帶和多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載以及傳輸能力提出了更高的要求?；诠饫w的無源光網(wǎng)絡(luò)(PassiveOpticalNetwork, PON)具有大帶寬，低成本的優(yōu)勢(shì)，光纖到駐地(FTTP，F(xiàn)iber To ThePremise)、光纖到大樓(FTTB,Fiber To The Building)和光纖到用戶(FTTH,Fiber To TheHome)，已經(jīng)成為接入網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(TimeDivision Multiplexed Passive OpticalNetwork, TDM-P0N)技術(shù)相對(duì)比較成熟，器件成本較低，已經(jīng)得到了大面積的鋪設(shè)和廣泛的應(yīng)用。其缺點(diǎn)是多個(gè)用戶利用不同的時(shí)隙來共享上下行通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此每個(gè)用戶的實(shí)際接入帶寬受到限制。波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(Wavelength DivisionMultiplexedPassive Optical Network, WDM-P0N)為每個(gè)用戶分配特定的波長，具有帶寬大、對(duì)協(xié)議透明、保密性高、服務(wù)質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來大容量接入網(wǎng)的主流解決方案。雖然WDM-PON對(duì)光線路終端(Optical Line Terminal，0LT)和光網(wǎng)絡(luò)單元(OpticalNetwork Unit,0NU)兩端的光源、調(diào)制器等要求較高,但隨著各種低成本多波長光源方案以及無色化ONU技術(shù)的提出，WDM-PON的實(shí)用成本可以在很大程度上得到降低。WDM-PON可以提供大容量，高帶寬的接入性能，因此系統(tǒng)中任意一根饋線光纖或分布式光纖的故障，都會(huì)帶來大量的數(shù)據(jù)丟失，從來給用戶帶來損失，因此提高WDM-PON的可靠性，使其在盡可能短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)被中斷的業(yè)務(wù)具有非常重要的意義。目前在WDM-PON主要通過對(duì)饋線光纖和分布式光纖進(jìn)行冗余備份來實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖鏈路的保護(hù)。此方案實(shí)現(xiàn)簡單，但備份光纖在網(wǎng)絡(luò)正常工作時(shí)完全處于閑置狀態(tài)，光纖資源的利用效率很低。因此，近來的研究熱點(diǎn)主要集中在對(duì)網(wǎng)絡(luò)鏈路進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)，減少冗余光纖的數(shù)量，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的成本、提高光纖資源的使用效率。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Zhaoxin Wang, Xiaofeng Sun等人在2005年的((PhotonicsTechnology Letters 光子技術(shù)快報(bào)》上發(fā)表了題為 “A Novel CentrallyControlled ProtectionScheme for Traffic Restoration in WDM Passive OpticalNetworks”的文章。在該文章中，作者將WDM-PON中地理位置接近的ONU兩兩分組，各個(gè)分組的兩個(gè)ONU通過兩根互聯(lián)光纖連接起來。當(dāng)其中一個(gè)ONU對(duì)應(yīng)的分布式光纖出現(xiàn)故障時(shí)，通過調(diào)節(jié)OLT端的光開關(guān)進(jìn)行線路倒換，該ONU的業(yè)務(wù)可以利用同組另一 ONU的光纖資源進(jìn)行恢復(fù)。該方案避免了備份分布式光纖的使用，節(jié)約了光纖資源，同時(shí)其缺點(diǎn)也十分明顯該方案中饋線光纖仍然需要備份，當(dāng)某一個(gè)ONU對(duì)應(yīng)的分布式光纖出現(xiàn)故障時(shí)，OLT端的線路倒換會(huì)使所有ONU的業(yè)務(wù)出現(xiàn)一定時(shí)間的中斷，這是實(shí)際應(yīng)用中所不希望出現(xiàn)的。
又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，MinZhu, Wende Zhong 等人在 2012 年的《Optics Communication光纖通信》上發(fā)表了題為 “A New Cross-protction Dua1-WDM-PON ArchitecturewithCarrier-reuse Colorless ONUs”的文章。作者提出將兩個(gè)地址位置接近的WDM-P0N聯(lián)合起來，用互聯(lián)光纖將屬于不同PON的ONU兩兩連接，彼此為對(duì)方提供保護(hù)鏈路。兩個(gè)WDM-PON采用不同的波段,利用陣列波導(dǎo)光柵(ArrayedWaveguide Grating, AffG)和紅藍(lán)濾波器的波長選擇功能，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線光纖和分布式光纖的保護(hù)。該方案的優(yōu)點(diǎn)是完全避免了備份饋線光纖和備份分布式光纖的使用，從而將冗余光纖的數(shù)量降到了最低。另一方面，該論文在ONU端利用反射式半導(dǎo)體光放大器(ReflectiveSemiconductorOpticalAmplifier, RS0A)的飽和增益效應(yīng)，對(duì)下行信號(hào)進(jìn)行擦除，然后放大并調(diào)制上行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了 ONU的無色化。該方案的缺點(diǎn)是光纖鏈路故障的檢測(cè)和保護(hù)路徑的切換均在ONU端進(jìn)行，增加了 ONU的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種基于資源共享保護(hù)機(jī)制的 WDM-PON系統(tǒng)及保護(hù)方法，本發(fā)明基于載波抑制調(diào)制技術(shù)，在光線路終端利用N個(gè)激光器產(chǎn)生2N個(gè)光邊帶，分別分配到兩個(gè)波分復(fù)用無源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(WDM-P0N1和WDM-P0N2)，用于下行信號(hào)調(diào)制和上行信號(hào)重調(diào)制。WDM-P0N1和WDM-P0N2的光節(jié)點(diǎn)(ONU)兩兩成組，互相為對(duì)方提供保護(hù)鏈路，通過在光線路終端檢測(cè)光纖故障并調(diào)節(jié)光開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖鏈路的集中控制保護(hù)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的?！N基于資源共享保護(hù)機(jī)制的WDM-PON系統(tǒng),包括光線路終端、第一饋線光纖、第二饋線光纖、遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、分布式光纖以及波分復(fù)用無源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，所述光線路終端分別與第一饋線光纖和第二饋線光纖的一端連接，第一饋線光纖和第二饋線光纖的另一端與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接并傳輸下行數(shù)據(jù)；所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)與分布式光纖的一端連接，并將下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦饩W(wǎng)絡(luò)單元系統(tǒng)；所述波分復(fù)用無源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為WDM-P0N1和WDM-P0N2，共包括2N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元以及2N個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元，其中，所述WDM-P0N1和WDM-P0N2均包括N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元和N個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元；所述WDM-P0N1中的光網(wǎng)絡(luò)單元與WDM-P0N2中的光網(wǎng)絡(luò)單元兩兩成組，并通過兩根互聯(lián)光纖相連接，用于相互之間提供共享保護(hù)鏈路，其中任一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元解調(diào)下行數(shù)據(jù)，并對(duì)下行光信號(hào)進(jìn)行重調(diào)制，經(jīng)過與其對(duì)應(yīng)的分布式光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行上行傳輸；所述WDM-P0N1中的網(wǎng)絡(luò)控制單元與WDM-P0N2中的網(wǎng)絡(luò)控制單元兩兩成組，相互連接；WDM-P0N1所包含的N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元、以及WDM-P0N2所包含的N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成所述光網(wǎng)絡(luò)單元系統(tǒng)；所述N為自然數(shù)。所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)包括第五陣列波導(dǎo)光柵和第六陣列波導(dǎo)光柵，其中，所述第五陣列波導(dǎo)光柵的一端與第一饋線光纖連接，第五陣列波導(dǎo)光柵的另一端的多個(gè)輸出口與WDM-P0N1的各分布式光纖連接；所述第六陣列波導(dǎo)光柵的一端與第二饋線光纖連接，第六陣列波導(dǎo)光柵的另一端的多個(gè)輸出口與WDM-P0N2的各分布式光纖連接；所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)將第一饋線光纖和第二饋線光纖傳輸來的下行信號(hào)解復(fù)用并傳輸給對(duì)應(yīng)的光網(wǎng)絡(luò)單元，同時(shí)將各光網(wǎng)絡(luò)單元上行傳輸來的光信號(hào)復(fù)用并通過第一饋線光纖和第二饋線光纖進(jìn)行上行傳輸。
所述光線路終端包括共享式光源、第一梳狀濾波器、第一陣列波導(dǎo)光柵、第二陣列波導(dǎo)光柵、第三陣列波導(dǎo)光柵、第四陣列波導(dǎo)光柵、第一摻鉺光纖放大器、第二摻鉺光纖放大器、第一光環(huán)行器以及第二光環(huán)行器，其中，所述共享式光源產(chǎn)生2N個(gè)載波抑制光邊帶，經(jīng)過第一梳狀濾波器后，N路上邊帶提供給WDM-PONl，用于下行信號(hào)調(diào)制和上行新號(hào)重調(diào)制，N路下邊帶提供給WDM-P0N2，用于下行信號(hào)調(diào)制和上行新號(hào)重調(diào)制；所述N路上邊帶經(jīng)過第一陣列波導(dǎo)光柵解復(fù)用后，分別進(jìn)入WDM-PONl中的網(wǎng)絡(luò)控制單元，所述N路下邊帶經(jīng)過第二陣列波導(dǎo)光柵解復(fù)用后，分別進(jìn)入WDM-P0N2中的網(wǎng)絡(luò)控制單元；所述任一網(wǎng)絡(luò)控制單元對(duì)進(jìn)入的光邊帶進(jìn)行下行調(diào)制，并解調(diào)來自相應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)單元的上行重調(diào)制信號(hào)，同時(shí)監(jiān)控上行光信號(hào)；第三陣列波導(dǎo)光柵和第四陣列波導(dǎo)光柵分別用于復(fù)用WDM-PONl和WDM-P0N2的下行光信號(hào)和解復(fù)用第一饋線光纖和第二饋線光纖傳輸來的上行重調(diào)制信號(hào)；WDM-PONl的下行光信號(hào)經(jīng)過第一光環(huán)形器和第一摻鉺光纖放大器放大后，輸入到第一饋線光纖中傳輸，WDM-P0N2的下行 光信號(hào)經(jīng)過第二光環(huán)形器和第二摻鉺光纖放大器放大后,輸入到第二饋線光纖中傳輸。所述共享式光源包括N個(gè)激光器、第七陣列波導(dǎo)光柵、馬赫曾德調(diào)制器、射頻信號(hào)發(fā)生器以及第三摻鉺光纖放大器，其中，所述N個(gè)激光器發(fā)出的光經(jīng)過第七陣列波導(dǎo)光柵復(fù)用后進(jìn)入馬赫曾德調(diào)制器產(chǎn)生載波抑制雙邊帶信號(hào)，所述馬赫曾德調(diào)制器偏置在傳輸零點(diǎn)，并由射頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)；所述馬赫曾德調(diào)制器的輸出口連接第三摻鉺光纖放大器以放大載波抑制光信號(hào)；所述第三摻鉺光纖放大器的輸出口與第一梳狀濾波器連接，用于分離載波抑制信號(hào)的上邊帶和下邊帶。所述任一光網(wǎng)絡(luò)單元包括第三梳狀濾波器、2X2光耦合器、下行接收機(jī)以及反射式半導(dǎo)體光放大器，其中，所述第三梳狀濾波器的一側(cè)端口與該光網(wǎng)絡(luò)單元對(duì)應(yīng)的分布式光纖連接，所述第三梳狀濾波器另一側(cè)的其中一個(gè)端口與該光網(wǎng)絡(luò)單元中的2X2光耦合器的一個(gè)輸入端口連接，所述第三梳狀濾波器另一側(cè)的另一個(gè)端口與同組另一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單兀中的2X2光稱合器的一個(gè)輸入端口連接；所述2X2光稱合器一側(cè)的一個(gè)輸入端口與該光網(wǎng)絡(luò)單元的第三梳狀濾波器的一個(gè)端口連接，所述2X2光耦合器一側(cè)的另一個(gè)輸入端口與同組另一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元的第三梳狀濾波器的一個(gè)端口連接；所述2X2光耦合器另一側(cè)的兩個(gè)端口分別與下行接收機(jī)和反射式半導(dǎo)體激光器連接，其中，經(jīng)過2X2光耦合器的一部分下行光信號(hào)進(jìn)入下行接收機(jī)解調(diào)下行數(shù)據(jù)，另一部分光信號(hào)進(jìn)入反射式半導(dǎo)體光放大器重調(diào)制上行數(shù)據(jù)。所述任一網(wǎng)絡(luò)控制單元包括強(qiáng)度調(diào)制器、光環(huán)行器、1X2光耦合器，上行接收機(jī)、光開關(guān)、監(jiān)測(cè)控制器以及第二梳狀濾波器，其中，所述強(qiáng)度調(diào)制器將下行信號(hào)調(diào)制在進(jìn)入該網(wǎng)絡(luò)控制單元的光邊帶上；所述光環(huán)行器將下行信號(hào)傳輸?shù)焦忾_關(guān)的第一端口，同時(shí)將上行信號(hào)傳輸?shù)?X2光耦合器的輸入口 ；所述1X2光耦合器的一個(gè)輸出口與上行接收機(jī)相連，用于解調(diào)上行信號(hào)，其另一個(gè)輸出口與監(jiān)測(cè)控制器連接；所述監(jiān)測(cè)控制器監(jiān)測(cè)該網(wǎng)絡(luò)控制單元所對(duì)應(yīng)的鏈路情況，并控制光開關(guān)進(jìn)行保護(hù)倒換；所述光開關(guān)的第一端口與光環(huán)行器連接，其第二端口與該網(wǎng)絡(luò)控制單元的第二梳狀濾波器的一個(gè)端口連接，其第三端口與同組另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元中的第二梳狀濾波器的一個(gè)端口連接，所述梳狀濾波器的另一側(cè)單端口與該網(wǎng)絡(luò)控制單元對(duì)應(yīng)的陣列波導(dǎo)光柵連接。所述基于資源共享保護(hù)機(jī)制的WDM-PON系統(tǒng)的保護(hù)方法，包括以下步驟
步驟1，網(wǎng)絡(luò)控制單元對(duì)其對(duì)應(yīng)的光線路終端以及對(duì)饋線光纖進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)；步驟2，當(dāng)一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元連接的分布式光纖發(fā)生故障時(shí)，光線路終端對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制單元檢測(cè)到故障，并控制網(wǎng)絡(luò)控制單元的光開關(guān)改變連接狀態(tài)；或當(dāng)一根饋線光纖發(fā)生故障時(shí)，故障的WDM-PON中所有的網(wǎng)絡(luò)控制單元均檢測(cè)到故障，并控制網(wǎng)絡(luò)控制單元的光開關(guān)改變連接狀態(tài)；
步驟3，光開關(guān)的連接狀態(tài)由光開關(guān)的第一端口-第二端口連接轉(zhuǎn)換為光開關(guān)的第一端口-第三端口連接；步驟4，下行數(shù)據(jù)通過共享同組中另一光網(wǎng)絡(luò)單元的鏈路傳輸?shù)桨l(fā)生光纖故障的光網(wǎng)絡(luò)單元；同時(shí)，該光網(wǎng)絡(luò)單元的上行重調(diào)制數(shù)據(jù)，也通過共享保護(hù)鏈路傳輸?shù)焦饩€路終端中對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制單元進(jìn)行解調(diào)；由于同一光網(wǎng)絡(luò)單元小組中的兩個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元屬于不同的WDM-PON系統(tǒng)，用來加載數(shù)據(jù)的光載波分別為同一波長經(jīng)過載波抑制調(diào)制后產(chǎn)生的上下邊帶，因此對(duì)其中一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行保護(hù)倒換，完全不會(huì)影響同組另一光網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)據(jù)傳輸，從而完成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)資源保護(hù)。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于I)通過共享光纖鏈路，兩個(gè)WDM-PON系統(tǒng)可以互相為對(duì)方提供保護(hù)，從而避免了備份饋線光纖和備份分布式光纖的使用，將冗余光纖的數(shù)量降到了最低。2)光線路終端采用載波抑制技術(shù)來為兩個(gè)WDM-PON提供共享式光源，減少了激光器的數(shù)量，提高了波長使用效率。3)對(duì)光纖故障的檢測(cè)和保護(hù)均在光線路終端進(jìn)行，沒有增加光網(wǎng)絡(luò)單元的操作復(fù)雜度，同時(shí)采用無色化光網(wǎng)絡(luò)單元技術(shù)，能有效降低光網(wǎng)絡(luò)單元的成本。本發(fā)明能在光線路終端進(jìn)行保護(hù)倒換，有效地對(duì)光纖故障進(jìn)行恢復(fù)，并將冗余光纖的數(shù)量最小化；兩個(gè)WDM-PON系統(tǒng)共享一套光源，同時(shí)所有的光網(wǎng)絡(luò)單元均采用無色化技術(shù)，進(jìn)一步提高了波長資源的利用率，降低了成本。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為共享式光源結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為網(wǎng)絡(luò)控制單元結(jié)構(gòu)及成組方式示意圖；圖4為光網(wǎng)絡(luò)單元結(jié)構(gòu)及成組方式示意圖；圖5為光纖故障發(fā)生時(shí)的保護(hù)倒換機(jī)制示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例包括包括光線路終端、第一饋線光纖、第二饋線光纖、遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、分布式光纖以及波分復(fù)用無源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，所述光線路終端分別與第一饋線光纖和第二饋線光纖的一端連接，第一饋線光纖和第二饋線光纖的另一端與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接并傳輸下行數(shù)據(jù)；所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)與分布式光纖的一端連接，并將下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦饩W(wǎng)絡(luò)單元系統(tǒng)；所述波分復(fù)用無源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為WDM-PONl和WDM-P0N2，共包括2N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元以及2N個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元，其中，所述WDM-PONl和WDM-P0N2均包括N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元和N個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元，第1-1、1_2、……第1-N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元屬于WDM-PONl，第2-1、2-2、……第
2-N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元屬于WDM-P0N2，第1_1、1_2、......第1-N個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元屬于WDM-PONl，
第2-1、2-2、......第2-N個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元屬于WDM-P0N2 ;所述WDM-PONl中的光網(wǎng)絡(luò)單元
與WDM-P0N2中的光網(wǎng)絡(luò)單元兩兩成組，并通過兩根互聯(lián)光纖相連接，用于相互之間提供共享保護(hù)鏈路，其中任一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元解調(diào)下行數(shù)據(jù)，并對(duì)下行光信號(hào)進(jìn)行重調(diào)制，經(jīng)過與其對(duì)應(yīng)的分布式光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行上行傳輸；所述WDM-PONl中的網(wǎng)絡(luò)控制單元與WDM-P0N2中的網(wǎng)絡(luò)控制單元兩兩成組，相互連接；WDM-P0N1所包含的N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元、以及WDM-P0N2所包含的N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成所述光網(wǎng)絡(luò)單元系統(tǒng)；所述N為自然數(shù)。 進(jìn)一步地，光線路終端包括共享式光源、2N個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元、梳狀濾波器、第一 陣列波導(dǎo)光柵、第二陣列波導(dǎo)光柵、第三陣列波導(dǎo)光柵、第四陣列波導(dǎo)光柵、第一摻鉺光纖放大器、第二摻鉺光纖放大器、第一光環(huán)行器和第二光環(huán)行器。其中共享式光源產(chǎn)生2N個(gè)載波抑制光邊帶，經(jīng)過梳狀濾波器后，N路上邊帶提供給WDM-PONl用于下行信號(hào)調(diào)制和上行新號(hào)重調(diào)制，N路下邊帶提供給WDM-P0N2用于下行信號(hào)調(diào)制和上行新號(hào)重調(diào)制；N路上邊帶經(jīng)過第一陣列波導(dǎo)光柵解復(fù)用后，分別進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)控制單元1-1、1_2、……1_N，N路下邊帶經(jīng)過第二陣列波導(dǎo)光柵解復(fù)用后，分別進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)控制單元2-1、2-2、……2-N;網(wǎng)絡(luò)控制單
元 1-1、1-2......1-N 屬于 WDM-PONl，網(wǎng)絡(luò)控制單元 2-1、2-2、......2-N 屬于 WDM-P0N2，所有
網(wǎng)絡(luò)控制單元對(duì)進(jìn)入的光邊帶進(jìn)行下行調(diào)制，并解調(diào)來自相應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)單元的上行重調(diào)制信號(hào)，同時(shí)監(jiān)控上行光信號(hào)。網(wǎng)絡(luò)控制單元兩兩成組，相互連接，當(dāng)發(fā)生光纖故障時(shí)，進(jìn)行保護(hù)切換，恢復(fù)被中斷的業(yè)務(wù)；第三陣列波導(dǎo)光柵和第四陣列波導(dǎo)光柵分別用于復(fù)用WDM-PONl和WDM-P0N2的下行光信號(hào)和解復(fù)用第一饋線光纖和第二饋線光纖傳輸來的上行重調(diào)制信號(hào)；WDM-P0N1的下行光信號(hào)經(jīng)過第一環(huán)形器和第一摻鉺光纖放大器放大后，輸入到第一饋線光纖中傳輸，WDM-P0N2的下行光信號(hào)經(jīng)過第二環(huán)形器和第二摻鉺光纖放大器放大后,輸入到第二饋線光纖中傳輸。進(jìn)一步地，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)包括第五陣列波導(dǎo)光柵和第六陣列波導(dǎo)光柵，其中第五陣列波導(dǎo)光柵的一端與第一饋線光纖連接，另一端的多個(gè)輸出口與WDM-PONl的各分布式光纖連接，第六陣列波導(dǎo)光柵的一端與第二饋線光纖連接，另一端的多個(gè)輸出口與WDM-P0N2的各分布式光纖連接；遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)將饋線光纖傳輸來的下行信號(hào)解復(fù)用并傳輸給對(duì)應(yīng)的光網(wǎng)絡(luò)單元，同時(shí)將各光網(wǎng)絡(luò)單元上行傳輸來的光信號(hào)復(fù)用并通過饋線光纖進(jìn)行上行傳輸。進(jìn)一步地，共享式光源包括N個(gè)激光器、陣列波導(dǎo)光柵、馬赫曾德調(diào)制器、射頻信號(hào)發(fā)生器，摻鉺光纖放大器。其中，N個(gè)激光器發(fā)出的光經(jīng)過陣列波導(dǎo)光柵復(fù)用后進(jìn)入馬赫曾德調(diào)制器產(chǎn)生載波抑制雙邊帶信號(hào)，馬赫曾德調(diào)制器偏置在傳輸零點(diǎn)，并由射頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)；馬赫曾德調(diào)制器的輸出口連接摻鉺光纖放大器以放大載波抑制光信號(hào)；摻鉺光纖放大器的輸出口與梳狀濾波器連接用于分離載波抑制信號(hào)的上邊帶和下邊帶。進(jìn)一步地，如圖3所示，網(wǎng)絡(luò)控制單元包括強(qiáng)度調(diào)制器、光環(huán)行器、1X2光耦合器，上行接收機(jī)、光開關(guān)、監(jiān)測(cè)控制器和梳狀濾波器。其中，強(qiáng)度調(diào)制器將下行信號(hào)調(diào)制在進(jìn)入該網(wǎng)絡(luò)控制單元的光邊帶上；光環(huán)行器將下行信號(hào)傳輸?shù)焦忾_關(guān)的I端口，同時(shí)將上行信號(hào)傳輸?shù)?X2光耦合器的輸入口 ；1 X2光耦合器的一個(gè)輸出口與上行接收機(jī)相連，用于解調(diào)上行信號(hào)，另一個(gè)輸出口與監(jiān)測(cè)控制器連接；監(jiān)測(cè)控制器監(jiān)測(cè)該網(wǎng)絡(luò)控制單元所對(duì)應(yīng)的鏈路情況，并控制光開關(guān)進(jìn)行保護(hù)倒換。屬于不同WDM-PON的網(wǎng)絡(luò)控制單元兩兩成組，通過光開關(guān)控制鏈路選擇。光開關(guān)的I端口與光環(huán)行器連接，2端口與該網(wǎng)絡(luò)單元的梳狀濾波器的一個(gè)端口連接，3端口與同組另一網(wǎng)絡(luò)控制單元中的梳狀濾波器的一個(gè)端口連接。梳狀濾波器的另一側(cè)單端口與該網(wǎng)絡(luò)控制單元對(duì)應(yīng)的陣列波導(dǎo)光柵連接。進(jìn)一步地，如圖4所示，光網(wǎng)絡(luò)單元包括梳狀濾波器、2X2光耦合器、下行接收機(jī)和反射式半導(dǎo)體光放大器。其中，梳狀濾波器的一側(cè)端口與分布式光纖連接，另一側(cè)的一個(gè)端口與該光網(wǎng)絡(luò)單元中的2X2光耦合器的一個(gè)輸入端口連接，另一端口與同組另一光網(wǎng)絡(luò)單元中的2X2光耦合器的一個(gè)輸入端口連接；2X2光耦合器一側(cè)的一個(gè)輸入端口與該光網(wǎng)絡(luò)單元的梳狀濾波器的一個(gè)端口連接，另一個(gè)輸入端口與同組另一光網(wǎng)絡(luò)單元的梳狀 濾波器的一個(gè)端口連接；2X2光耦合器另一側(cè)的兩個(gè)端口分別與下行接收機(jī)和反射式半導(dǎo)體激光器連接，經(jīng)過2 X 2光耦合器的一部分下行光信號(hào)進(jìn)入下行接收機(jī)解調(diào)下行數(shù)據(jù)，另一部分光信號(hào)進(jìn)入反射式半導(dǎo)體光放大器重調(diào)制上行數(shù)據(jù)。如圖5所示，利用本實(shí)施例提供的系統(tǒng)，其保護(hù)方法包括以下步驟步驟1，網(wǎng)絡(luò)控制單元對(duì)其對(duì)應(yīng)的光線路終端以及對(duì)饋線光纖進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)；步驟2，當(dāng)一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元連接的分布式光纖發(fā)生故障時(shí)，光線路終端對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制單元檢測(cè)到故障，并控制其光開關(guān)改變連接狀態(tài)；或當(dāng)一根饋線光纖發(fā)生故障時(shí)，故障的WDM-PON中所有的網(wǎng)絡(luò)控制單元均檢測(cè)到故障，并控制其光開關(guān)改變連接狀態(tài)；步驟3，光開關(guān)的連接狀態(tài)由光開關(guān)的第一端口-第二端口連接轉(zhuǎn)換為光開關(guān)的第一端口-第三端口連接；步驟4，下行數(shù)據(jù)通過共享同組中另一光網(wǎng)絡(luò)單元的鏈路傳輸?shù)桨l(fā)生光纖故障的光網(wǎng)絡(luò)單元；同時(shí)，該光網(wǎng)絡(luò)單元的上行重調(diào)制數(shù)據(jù)，也通過共享保護(hù)鏈路傳輸?shù)焦饩€路終端中對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制單元進(jìn)行解調(diào)，從而完成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)資源保護(hù)。該方法的主要原理在于由于同一光網(wǎng)絡(luò)單元小組中的兩個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元屬于不同的WDM-PON系統(tǒng)，用來加載數(shù)據(jù)的光載波分別為同一波長經(jīng)過載波抑制調(diào)制后產(chǎn)生的上下邊帶，因此對(duì)其中一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行保護(hù)倒換，完全不會(huì)影響同組另一光網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)據(jù)傳輸，從而可以通過資源共享機(jī)制實(shí)現(xiàn)資源保護(hù)。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于I)通過共享光纖鏈路，兩個(gè)WDM-PON系統(tǒng)可以互相為對(duì)方提供保護(hù)，從而避免了備份饋線光纖和備份分布式光纖的使用，將冗余光纖的數(shù)量降到了最低。2)光線路終端采用載波抑制技術(shù)來為兩個(gè)WDM-PON提供共享式光源，減少了激光器的數(shù)量，提高了波長使用效率。3)對(duì)光纖故障的檢測(cè)和保護(hù)均在光線路終端進(jìn)行，沒有增加光網(wǎng)絡(luò)單元的操作復(fù)雜度，同時(shí)采用無色化光網(wǎng)絡(luò)單元技術(shù)，能有效降低光網(wǎng)絡(luò)單元的成本。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種基于資源共享保護(hù)機(jī)制的WDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，包括光線路終端、第一饋線光纖、第二饋線光纖、遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、分布式光纖以及波分復(fù)用無源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，所述光線路終端分別與第一饋線光纖和第二饋線光纖的一端連接，第一饋線光纖和第二饋線光纖的另一端與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接并傳輸下行數(shù)據(jù)；所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)與分布式光纖的一端連接，并將下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦饩W(wǎng)絡(luò)單元系統(tǒng)；所述波分復(fù)用無源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為WDM-PONl和WDM-P0N2，共包括2N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元以及2N個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元，其中，所述WDM-PONl和WDM-P0N2均包括N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元和N個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元；所述WDM-PONl中的光網(wǎng)絡(luò)單元與WDM-P0N2中的光網(wǎng)絡(luò)單元兩兩成組，并通過兩根互聯(lián)光纖相連接，用于相互之間提供共享保護(hù)鏈路，其中任一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元解調(diào)下行數(shù)據(jù)，并對(duì)下行光信號(hào)進(jìn)行重調(diào)制，經(jīng)過與其對(duì)應(yīng)的分布式光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行上行傳輸；所述WDM-PONl中的網(wǎng)絡(luò)控制單元與WDM-P0N2中的網(wǎng)絡(luò)控制單元兩兩成組，相互連接；WDM-PONl所包含的N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元、以及WDM-P0N2所包含的N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成所述光網(wǎng)絡(luò)單元系統(tǒng)；所述N為自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于資源共享保護(hù)機(jī)制的WDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)包括第五陣列波導(dǎo)光柵和第六陣列波導(dǎo)光柵，其中，所述第五陣列波導(dǎo)光柵的一端與第一饋線光纖連接，第五陣列波導(dǎo)光柵的另一端的多個(gè)輸出口與WDM-PONl的各分布式光纖連接；所述第六陣列波導(dǎo)光柵的一端與第二饋線光纖連接，第六陣列波導(dǎo)光柵的另一端的多個(gè)輸出口與WDM-P0N2的各分布式光纖連接；所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)將第一饋線光纖和第二饋線光纖傳輸來的下行信號(hào)解復(fù)用并傳輸給對(duì)應(yīng)的光網(wǎng)絡(luò)單元，同時(shí)將各光網(wǎng)絡(luò)單元上行傳輸來的光信號(hào)復(fù)用并通過第一饋線光纖和第二饋線光纖進(jìn)行上行傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于資源共享保護(hù)機(jī)制的WDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，所述光線路終端包括共享式光源、第一梳狀濾波器、第一陣列波導(dǎo)光柵、第二陣列波導(dǎo)光柵、第三陣列波導(dǎo)光柵、第四陣列波導(dǎo)光柵、第一摻鉺光纖放大器、第二摻鉺光纖放大器、第一光環(huán)行器以及第二光環(huán)行器，其中，所述共享式光源產(chǎn)生2N個(gè)載波抑制光邊帶，經(jīng)過第一梳狀濾波器后，N路上邊帶提供給WDM-P0N1，用于下行信號(hào)調(diào)制和上行新號(hào)重調(diào)制，N路下邊帶提供給WDM-P0N2，用于下行信號(hào)調(diào)制和上行新號(hào)重調(diào)制；所述N路上邊帶經(jīng)過第一陣列波導(dǎo)光柵解復(fù)用后，分別進(jìn)入WDM-PONl中的網(wǎng)絡(luò)控制單元，所述N路下邊帶經(jīng)過第二陣列波導(dǎo)光柵解復(fù)用后，分別進(jìn)入WDM-P0N2中的網(wǎng)絡(luò)控制單元；所述任一網(wǎng)絡(luò)控制單元對(duì)進(jìn)入的光邊帶進(jìn)行下行調(diào)制，并解調(diào)來自相應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)單元的上行重調(diào)制信號(hào)，同時(shí)監(jiān)控上行光信號(hào)；第三陣列波導(dǎo)光柵和第四陣列波導(dǎo)光柵分別用于復(fù)用WDM-PONl和WDM-P0N2的下行光信號(hào)和解復(fù)用第一饋線光纖和第二饋線光纖傳輸來的上行重調(diào)制信號(hào)；WDM-P0N1的下行光信號(hào)經(jīng)過第一光環(huán)形器和第一摻鉺光纖放大器放大后，輸入到第一饋線光纖中傳輸，WDM-P0N2的下行光信號(hào)經(jīng)過第二光環(huán)形器和第二摻鉺光纖放大器放大后，輸入到第二饋線光纖中傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于資源共享保護(hù)機(jī)制的WDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，所述共享式光源包括N個(gè)激光器、第七陣列波導(dǎo)光柵、馬赫曾德調(diào)制器、射頻信號(hào)發(fā)生器以及第三摻鉺光纖放大器，其中，所述N個(gè)激光器發(fā)出的光經(jīng)過第七陣列波導(dǎo)光柵復(fù)用后進(jìn)入馬赫曾德調(diào)制器產(chǎn)生載波抑制雙邊帶信號(hào)，所述馬赫曾德調(diào)制器偏置在傳輸零點(diǎn)，并由射頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)；所述馬赫曾德調(diào)制器的輸出口連接第三摻鉺光纖放大器以放大載波抑制光信號(hào)；所述第三摻鉺光纖放大器的輸出口與第一梳狀濾波器連接，用于分離載波抑制信號(hào)的上邊帶和下邊帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于資源共享保護(hù)機(jī)制的WDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，所述任一光網(wǎng)絡(luò)單元包括第三梳狀濾波器、2X2光耦合器、下行接收機(jī)以及反射式半導(dǎo)體光放大器，其中，所述第三梳狀濾波器的一側(cè)端口與該光網(wǎng)絡(luò)單元對(duì)應(yīng)的分布式光纖連接，所述第三梳狀濾波器另一側(cè)的其中一個(gè)端口與該光網(wǎng)絡(luò)單元中的2X2光耦合器的一個(gè)輸入端口連接，所述第三梳狀濾波器另一側(cè)的另一個(gè)端口與同組另一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元中的2X2光率禹合器的一個(gè)輸入端口連接；所述2X2光稱合器一側(cè)的一個(gè)輸入端口與該光網(wǎng)絡(luò)單兀的第三梳狀濾波器的一個(gè)端口連接，所述2X2光稱合器一側(cè)的另一個(gè)輸入端口與同組另一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元的第三梳狀濾波器的一個(gè)端口連接；所述2X2光耦合器另一側(cè)的兩個(gè)端口分別與下行接收機(jī)和反射式半導(dǎo)體激光器連接，其中，經(jīng)過2X 2光耦合器的一部分下行光信號(hào)進(jìn)入下行接收機(jī)解調(diào)下行數(shù)據(jù)，另一部分光信號(hào)進(jìn)入反射式半導(dǎo)體光放大器重調(diào)制上行數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于資源共享保護(hù)機(jī)制的WDM-PON系統(tǒng)，其特征在于，所述任一網(wǎng)絡(luò)控制單元包括強(qiáng)度調(diào)制器、光環(huán)行器、IX 2光耦合器，上行接收機(jī)、光開關(guān)、監(jiān)測(cè)控制器以及第二梳狀濾波器，其中，所述強(qiáng)度調(diào)制器將下行信號(hào)調(diào)制在進(jìn)入該網(wǎng)絡(luò)控制單元的光邊帶上；所述光環(huán)行器將下行信號(hào)傳輸?shù)焦忾_關(guān)的第一端口，同時(shí)將上行信號(hào)傳輸?shù)?X2光稱合器的輸入口 ；所述1X2光稱合器的一個(gè)輸出口與上行接收機(jī)相連,用于解調(diào)上行信號(hào)，其另一個(gè)輸出口與監(jiān)測(cè)控制器連接；所述監(jiān)測(cè)控制器監(jiān)測(cè)該網(wǎng)絡(luò)控制單元所對(duì)應(yīng)的鏈路情況，并控制光開關(guān)進(jìn)行保護(hù)倒換；所述光開關(guān)的第一端口與光環(huán)行器連接，其第二端口與該網(wǎng)絡(luò)控制單元的第二梳狀濾波器的一個(gè)端口連接，其第三端口與同組另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元中的第二梳狀濾波器的一個(gè)端口連接，所述梳狀濾波器的另一側(cè)單端口與該網(wǎng)絡(luò)控制單元對(duì)應(yīng)的陣列波導(dǎo)光柵連接。
7.一種利用如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的基于資源共享保護(hù)機(jī)制的WDM-PON系統(tǒng)的保護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1，網(wǎng)絡(luò)控制單元對(duì)其對(duì)應(yīng)的光線路終端以及對(duì)饋線光纖進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)； 步驟2，當(dāng)一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元連接的分布式光纖發(fā)生故障時(shí)，光線路終端對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制單元檢測(cè)到故障，并控制網(wǎng)絡(luò)控制單元的光開關(guān)改變連接狀態(tài)；或 當(dāng)一根饋線光纖發(fā)生故障時(shí)，故障的WDM-PON中所有的網(wǎng)絡(luò)控制單元均檢測(cè)到故障，并控制網(wǎng)絡(luò)控制單元的光開關(guān)改變連接狀態(tài)； 步驟3，光開關(guān)的連接狀態(tài)由光開關(guān)的第一端口 -第二端口連接轉(zhuǎn)換為光開關(guān)的第一端口-第三端口連接； 步驟4，下行數(shù)據(jù)通過共享同組中另一光網(wǎng)絡(luò)單元的鏈路傳輸?shù)桨l(fā)生光纖故障的光網(wǎng)絡(luò)單元；同時(shí)，該光網(wǎng)絡(luò)單元的上行重調(diào)制數(shù)據(jù)，也通過共享保護(hù)鏈路傳輸?shù)焦饩€路終端中對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制單元進(jìn)行解調(diào)，從而完成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)資源保護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于資源共享保護(hù)機(jī)制的WDM-PON系統(tǒng)及保護(hù)方法，包括光線路終端、第一饋線光纖、第二饋線光纖、遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)、分布式光纖以及波分復(fù)用無源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，光線路終端分別與第一饋線光纖和第二饋線光纖的一端連接，第一饋線光纖和第二饋線光纖的另一端與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接；遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)與分布式光纖的一端連接；波分復(fù)用無源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為WDM-PON1和WDM-PON2，共包括2N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元以及2N個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制單元，WDM-PON1與WDM-PON2中的光網(wǎng)絡(luò)單元兩兩成組，并通過兩根互聯(lián)光纖相連接，WDM-PON1與WDM-PON2中的網(wǎng)絡(luò)控制單元兩兩成組，相互連接。本發(fā)明能在光線路終端一側(cè)及時(shí)檢測(cè)到光纖故障，并切換光開關(guān)進(jìn)行保護(hù)倒換，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元之間全光纖的保護(hù)。
文檔編號(hào)H04B10/032GK103023559SQ20121057967
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者周釗, 肖石林, 戚濤, 畢美華, 李平青, 馮翰林 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)