遠程節點設備、光網絡單元、系統及其通信方法
【專利摘要】本發明涉及遠程節點設備、光網絡單元、系統及其通信方法。依據本發明的在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的遠程節點設備包括N×N的陣列波導光柵，用于接收光網絡單元的上行光并將其作為第一光信號輸出；1×2的波分復用器，用于將第一光信號按照所在波段分解得到第二光信號；以及1×(N-1)的功率分配器，用于將第二光信號通過N×N的陣列波導光柵傳輸至相應的光網絡單元。本發明的方案在不改變傳統的光線路終端的前提下僅通過改變遠程節點設備和光網絡單元的結構實現了光網絡單元僅通過遠程節點設備便能實現光網絡單元間的相互通信，而且通信所用的光信號在這個過程中無需經過光電光的轉化過程，從而實現了通信延時的大幅降低。
【專利說明】遠程節點設備、光網絡單元、系統及其通信方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無源光網絡，更具體地，涉及在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的遠程節點設備、光網絡單元、系統及其通信方法。
【背景技術】
[0002]無源光網絡(Passive Optical Network:P0N)提出了非常有前景的寬帶光接入網解決方案。在過去的一段時間內已經提出了多種PON方案，諸如TDM-PON、WDM-PON、OCDM/OFDM-PON等。其中，基于TDM-PON技術的EPON和10GP0N已經被標準化，目前正在許多國家中得到部署，這些解決方案可以提供lOGbit/s的數據傳輸速度，但是因特網的業務的迅速發展和帶寬需求的持續增長，從長遠的角度來看，需要定義能夠與現在的PON系統兼容但是帶寬比10G/s高很多的下一代PON(NGPON)接入系統。
[0003]其中，0CDM/0FDM-P0N仍處于起步階段，WDM-PON是一種較為成熟的替代性解決方案，其能夠達到超過40Gb/s的數據速率。在WDM-PON中，為每個ONU分配了專用的波長，WDM-PON具有容量高、與傳統的PON協議具有兼容性等諸多優點。通過堆疊的多個波長，每根饋線光纖的總容量可以很容易地大于40Gb/s，甚至達到100Gb/S。
[0004]然而，如今除了需要滿足在WDM-PON的光線路終端(OLT)和每個光網絡單元(ONU)之間的下行/上行信號的帶寬要求之外，不同的ONU之間的互通也已經是必要的了，這是因為只有這樣用戶才可以與其他的光網絡單元以非常高的速度和低延遲地共享數據。這樣的應用場景例如大學和企業的不同校區或園區之間進行的高數據量的通信，亦或是不同的基站之間協同工作的需要。然而，在傳統的WDM-PON的結構中，因為只有光線路終端和各光網絡單元之間的下行和上行的傳輸鏈路是可用的，所以不同的光網絡單元之間不能直接相互連通，這大大限制了網絡的靈活性和效率。
[0005]為了實現不同的光網絡單元之間的通信，傳統的方案如圖1(a)和1(b)所示。在圖1(a)中，不同的光網絡單元之間具有光纖連接，這雖然實現了不同的光網絡單元之間的直接通信，但是相對來說布線的成本是高昂的，而且過多的布線為網絡了維護帶來了很大的麻煩。此外，還有一種方法，便是圖1(b)所示出的解決方案，在該解決方案中，不同的光網絡單元之間借助于光網絡單元經過遠程節點至光線路終端的通信鏈路來通信，但是這樣的通信必須經過光電光的兩次轉化，此外，由于通常來說光網絡單元和光線路終端的距離一般較長，通常為幾十公里，所以這樣的傳輸距離及光電光的轉化過程都必然為光網絡單元間的通信帶來額外的延時，此外，這也增加了光線路終端的處理任務，增加了系統的復雜度。
【發明內容】
[0006]根據上述對【背景技術】以及存在的技術問題的理解，如果能夠提供一種低成本的在光網絡單元之間相互通信的方法及對應的設備和系統，將是非常有益的。
[0007]根據本發明的第一方面，提出了一種在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的遠程節點設備，其中，所述無源光網絡包括光線路終端、所述遠程節點設備和所述光網絡單元，所述遠程節點設備包括:
[0008]NXN的陣列波導光柵，其被構造為接收所述光網絡單元的上行光并將其作為第一光信號輸出，其中，所述第一光信號包含在第一波段上的用于所述光網絡單元與所述光線路終端間通信的第一部分和/或在第二波段上的用于所述光網絡單元間相互通信的第二部分，所述第一波段不同于所述第二波段；
[0009]I X 2的波分復用器，其被構造為將所述第一光信號按照所在波段分解為所述第一部分并將其傳輸至所述光線路終端，和/或所述第二部分并將其作為第二光信號輸出；以及
[0010]IX(N-1)的功率分配器，其被構造為將所述第二光信號傳輸至所述NXN的陣列波導光柵的除輸出所述第一光信號的端子和用于連接光網絡單元的端子之外的(N-1)個端子并通過所述NXN的陣列波導光柵傳輸至相應的光網絡單元。
[0011]根據本發明的第二方面，提出了一種在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的光網絡單元，包括:
[0012]波分復用器，其具有一個輸入端和第一、第二輸出端，且用于將從所述輸入端所接收的包含在第一波段上的第一光信號和在第二波段上的第二光信號的光信號分為從所述第一輸出端輸出的所述第一光信號和從所述第二輸出端輸出的所述第二光信號；
[0013]分光器,其輸入端與所述第一輸出端相連接，用于將所述第一光信號分為包含同樣信息的第三光信號和第四光信號；
[0014]第一接收器，其與所述分光器相連接，用于從所述分光器接收第三光信號并接收其中的下行數據；
[0015]調制裝置，其與所述分光器相連接，用于對所述第四光信號進行反射和調制，以發送在所述第一波段上的上行數據；
[0016]發送器，用于通過所述波分復用器發送在第二波段上的用于光網絡單元間相互通信的光信號；以及
[0017]第二接收器，用于從所述波分復用器接收第二光信號并接收其中的下行數據，
[0018]其中，所述第一波段不同于所述第二波段。
[0019]在一個實施例中，所述調制裝置為發射式調制器，用于對所述第四光信號進行反射和調制，以發送在所述第一波段上的上行數據。
[0020]在一個實施例中，所述光網絡單元中為無線通信網中的基站。
[0021]根據本發明的第三方面，提出了一種在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的光網絡傳輸系統，包括依據本發明第一方面所述的遠程節點設備、依據本發明第二方面所述的光網絡單元以及與所述遠程節電設備相連接的光線路終端。
[0022]在一個實施例中，所述用于光網絡單元間相互通信的光網絡單元中的每個均使用在所述第一波段上的唯一的波長和在所述第二波段上的唯一的波長。
[0023]在一個實施例中，所述用于光網絡單元間相互通信的光網絡單元中的每個均使用在所述第一波段上的唯一的波長之間和在所述第二波段上的唯一的波長之間均相距IOOGHz。
[0024]根據本發明的方案，在不改變傳統的光線路終端的前提下僅通過改變遠程節點設備和光網絡單元的結構實現了光網絡單元僅通過遠程節點設備便能實現光網絡單元間的相互通信，而且通信所用的光信號在這個過程中無需經過光電光的轉化過程，即不同的光網絡單元之間的通信無需借助于光網絡單元經過遠程節點至光線路終端的通信鏈路來完成，這樣便避免了幾十公里的傳輸距離帶來的時延；此外，整個通信過程中信號都是以光的形式存在的，而無需經過光至電以及后續的電至光的轉化，這兩方面共同作用，從而實現了通信延時的大幅降低。
[0025]根據本發明的第四方面，提供了一種在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的方法，包括:
[0026]a.遠程節點設備中的NXN的陣列波導光柵從與之連接的至多為N個光網絡單元中的一個或多個光網絡單元接收包含在第一波段上的第一部分和在第二波段上的第二部分的光信號并將所述光信號傳輸至所述遠程節點設備中的波分復用器；
[0027]b.所述波分復用器將所述光信號分為所述第一部分和所述第二部分，且將所述第一部分傳輸至與所述遠程節點設備相連接的光線路終端，將所述第二部分傳輸至所述遠程節點設備中的功率分配器；
[0028]c.所述功率分配器將所述第二部分均分為N-1個具有相同內容的部分并分別傳輸至所述NXN的陣列波導光柵；以及
[0029]d.所述NXN的陣列波導光柵將所述第二部分分配至相應的光網絡單元，
[0030]其中，所述第一波段不同于所述第二波段。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯。
[0032]圖1(a)和1(b)示出了現有技術中光網絡單元間相互通信的示意圖；
[0033]圖2示出了本發明所提出的光網絡單元間相互通信的構思的示意圖；
[0034]圖3示出了根據圖2所示出的構思的具體的遠程節點設備和光網絡單元的機構示意圖；
[0035]圖4示出了依據本發明所述的第一波段C和第二波段L的分布示意圖；
[0036]圖5示出了各個光網絡單元所使用的波長列表；
[0037]圖6示出了依據本發明所述的N XN的陣列波導光柵的配置示意圖；
[0038]圖7示出了由光網絡單元ONUl向其他的光網絡單元廣播信號的一個實施例的示意圖；以及
[0039]圖8示出了圖3中的各個位置的波長組合示意圖。
[0040]在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標記表示相同或相似的裝置(模塊)或步驟。
【具體實施方式】
[0041]在以下優選的實施例的具體描述中，將參考構成本發明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現本發明的特定的實施例。示例的實施例并不旨在窮盡根據本發明的所有實施例。可以理解，在不偏離本發明的范圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進行結構性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發明的范圍由所附的權利要求所限定。
[0042]圖1(a)和1(b)示出了現有技術中光網絡單元間相互通信的示意圖，關于該兩個圖的描述已經在【背景技術】中給出，在此不再贅述。
[0043]為了克服傳統的解決方案，即圖1(a)和圖1(b)中所示出的解決方案的確定，本發明提出了如圖2所示的解決方案。圖2示出了本發明所提出的光網絡單元間相互通信的構思的示意圖。在該圖中，光網絡單元與其他的光網絡單元之間的通信無需將這樣的光信號傳輸至光線路終端光線路終端，然后再傳輸回來；也不用在不同的光網絡單元之間再額外部署光線。而是利用現有的光網絡單元和遠程節點設備之間的連線來進行的，此外，光信號傳輸到遠程節點設備后便返回了相應的光網絡單元，而無需傳輸至光線路終端，這樣便避免了光信號的光電光轉換，從而大幅降低了信號的傳輸時延。
[0044]為了實現圖2所示的發明構思，本發明提出了相應的遠程節點設備和光網絡單元的硬件改進方案。圖3示出了根據圖2所示出的構思的具體的遠程節點設備和光網絡單元的機構示意圖。從圖中可以看出:依據本發明所述的在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的遠程節點設備320，其中，無源光網絡包括光線路終端、遠程節點設備和光網絡單元，該遠程節點設備包括NXN的陣列波導光柵321，其被構造為接收光網絡單元的上行光并將其作為第一光信號輸出，其中，第一光信號包含在第一波段上的用于光網絡單元與光線路終端間通信的第一部分和/或在第二波段上的用于光網絡單元間相互通信的第二部分，第一波段不同于第二波段；1X2的波分復用器322，其被構造為將第一光信號按照所在波段分解為第一部分并將其傳輸至光線路終端，和/或第二部分并將其作為第二光信號輸出；以及IX (N-1)的功率分配器323，其被構造為將第二光信號傳輸至NXN的陣列波導光柵的除輸出第一光信號的端子和用于連接光網絡單元的端子之外的(N-1)個端子并通過該NXN的陣列波導光柵傳輸至相應的光網絡單元。
[0045]此外，如圖所示，依據本發明所述的在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的光網絡單元，包括:
[0046]波分復用器341,其具有一個輸入端和第一、第二輸出端,且用于將從所述輸入端所接收的包含在第一波段上的第一光信號和在第二波段上的第二光信號的光信號分為從所述第一輸出端輸出的所述第一光信號和從所述第二輸出端輸出的所述第二光信號；
[0047]分光器342,其輸入端與所述第一輸出端相連接,用于將所述第一光信號分為包含同樣信息的第三光信號和第四光信號；
[0048]第一接收器343，其與所述分光器相連接，用于從所述分光器接收第三光信號并接收其中的下行數據；
[0049]調制裝置344，其與所述分光器相連接，用于對所述第四光信號進行反射和調制，以發送在所述第一波段上的上行數據；
[0050]發送器346，用于通過所述波分復用器發送在第二波段上的用于光網絡單元間相互通信的光信號；以及
[0051]第二接收器345，用于從所述波分復用器接收第二光信號并接收其中的下行數據，其中，所述第一波段不同于所述第二波段。
[0052]其中，該光網絡單元能夠是無線通信網中的基站，具有依據本發明的設置后，這樣的基站能夠相互間通信，從而完成協作地工作。
[0053]具體地，在傳輸過程中，為了區分在第一波段上的用于在光網絡單元和光線路終端間通信的光信號和在第二波段上的用于光網絡單元間相互通信的光信號，分別為他們配置了不同的波段。圖4示出了依據本發明所述的第一波段C和第二波段L的分布示意圖，由此便能區分開這兩部分的光信號了，這也是波分復用器341和321分光的判斷依據。如圖4所示，這兩個波段L和C是不相重疊的波段。而在單個波段內，不同的光網絡單元也使用不同的波長，而且用于光網絡單元間相互通信的光網絡單元中的每個均使用在第一波段C上的唯一的波長之間和在第二波段L上的唯一的波長之間均相距IOOGHz。圖5示出了各個光網絡單元所使用的波長列表，如圖5所示，單個光網絡單元用于該光網絡單元與相應的光線路終端間通信的上行和下行的波長是一樣的，用于光網絡單元間相互通信的上行和下行也是一樣的。
[0054]圖6示出了依據本發明所述的NXN的陣列波導光柵的配置示意圖，為了實現其中之一的光網絡單元向其他的光網絡單元以廣播的方式進行通信，依據本發明所述的遠程節點設備中的NXN的陣列波導光柵的配置。其中，該NXN的陣列波導光柵是一個循環的NXN的陣列波導光柵，循環意味著，從某一個光網絡單元發出的光信號經過波分復用器傳輸至功率分配器后能夠以廣播的方式傳輸至除發出該光信號的光網絡單元以外的其他的所有光網絡單元。
[0055]圖7示出了由光網絡單元ONUl向其他的光網絡單元廣播信號的一個實施例的示意圖。以光網絡單元ONUl向其他的光網絡單元廣播信號為例，加以說明，光網絡單元I將含有^和Xwnt的光信號經NXN的陣列波導光柵傳輸至波分復用器WDM，該波分復用器將、!波長的光信號輸出，而將入!-1nt波長的光信號經功率分配器I X (N-1) SC傳輸至NXN的陣列波導光柵的I2-1N輸入端，根據圖6所示出的陣列，該光信號將被傳輸至除光網絡單元ONUl以外的所有的光網絡單元，如此便實現了光網絡單元I向其他的光網絡單元以廣播的方式傳遞信號的要求。
[0056]本領域的技術人員應該理解，其他的光網絡單元也能夠以同樣的方式實現向其他的光網絡單元來廣播信號的要求，而且這樣的不同的光網絡單元的廣播能夠是同時進行的。
[0057]圖8示出了圖3中的各個位置的波長組合示意圖。首先以下行為例，來說明本圖，下行時，首先(a)處包含波長為光信號，該光信號將經過波分復用器321傳至(b)處而無任何變化，然后由Il 口出入至NXN的陣列波導光柵，其后各個波長的光傳輸至該波長相對應的光網絡單元。而上行時，首先，光信號由光網絡單元產生，各個光網絡單元將包含X i和X j_int的光信號(其中，i為各個光網絡單兀的序號)分別傳輸至NXN的陣列波導光柵的輸出端01-0N，然后匯集后由Il 口輸出至波分復用器WDM 321，在波分復用器321中，波長在第一波段C內的所有波長的光將從(a)處輸出，而波長在第二波段L內的所有波長的光將從(d)處輸出，然后經功率分配器IX (N-1)SC傳輸至NXN的陣列波導光柵的I2-1N的N-1個輸入端，根據圖6所不出的陣列,該光信號將被傳輸至除發出該光信號的光網絡單元自身以外的所有的光網絡單元，如此便實現了光網絡單元間的相互通信。
[0058]根據本發明的方案，在不改變傳統的光線路終端的前提下僅通過改變遠程節點設備和光網絡單元的結構實現了光網絡單元僅通過遠程節點設備便能實現光網絡單元間的相互通信，而且通信所用的光信號在這個過程中無需經過光電光的轉化過程，即不同的光網絡單元之間的通信無需借助于光網絡單元經過遠程節點至光線路終端的通信鏈路來完成，這樣便避免了幾十公里的傳輸距離帶來的時延；此外，整個通信過程中信號都是以光的形式存在的，而無需經過光至電以及后續的電至光的轉化，這兩方面共同作用，從而實現了通信延時的大幅降低。
[0059]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論如何來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明顯的，“包括”一詞不排除其他元素和步驟，并且措辭“一個”不排除復數。裝置權利要求中陳述的多個元件也可以由一個元件來實現。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。
【權利要求】
1.一種在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的遠程節點設備(320)，其中，所述無源光網絡包括光線路終端、所述遠程節點設備和所述光網絡單元，所述遠程節點設備包括: NXN的陣列波導光柵(321)，其被構造為接收所述光網絡單元的上行光并將其作為第一光信號輸出，其中，所述第一光信號包含在第一波段上的用于所述光網絡單元與所述光線路終端間通信的第一部分和/或在第二波段上的用于所述光網絡單元間相互通信的第二部分，所述第一波段不同于所述第二波段； 1X2的波分復用器(322)，其被構造為將所述第一光信號按照所在波段分解為所述第一部分并將其傳輸至所述光線路終端，和/或所述第二部分并將其作為第二光信號輸出；以及 IX(N-1)的功率分配器(323)，其被構造為將所述第二光信號傳輸至所述NXN的陣列波導光柵的除輸出所述第一光信號的端子和用于連接光網絡單元的端子之外的(N-1)個端子并通過所述NXN的陣列波導光柵傳輸至相應的光網絡單元。
2.一種在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的光網絡單元，包括: 波分復用器(341)，其具有一個輸入端和第一、第二輸出端，且用于將從所述輸入端所接收的包含在第一波段上的第一光信號和在第二波段上的第二光信號的光信號分為從所述第一輸出端輸出的所述第一光信號和從所述第二輸出端輸出的所述第二光信號； 分光器(342),其輸入端與所 述第一輸出端相連接,用于將所述第一光信號分為包含同樣信息的第三光信號和第四光信號； 第一接收器(343)，其與所述分光器相連接，用于從所述分光器接收第三光信號并接收其中的下行數據； 調制裝置(344)，其與所述分光器相連接，用于對所述第四光信號進行反射和調制，以發送在所述第一波段上的上行數據； 發送器(346)，用于通過所述波分復用器發送在第二波段上的用于光網絡單元間相互通信的光信號；以及 第二接收器(345)，用于從所述波分復用器接收第二光信號并接收其中的下行數據， 其中，所述第一波段不同于所述第二波段。
3.根據權利要求2所述的光網絡單元，其特征在于，所述調制裝置為發射式調制器，用于對所述第四光信號進行反射和調制，以發送在所述第一波段上的上行數據。
4.根據權利要求2所述的光網絡單元，其特征在于，所述光網絡單元為無線通信網中的基站。
5.一種在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的光網絡傳輸系統，包括根據權利要求I所述的遠程節點設備、根據權利要求2至4中任一項所述的光網絡單元以及與所述遠程節電設備相連接的光線路終端。
6.根據權利要求5所述的光網絡傳輸系統，其特征在于，所述用于光網絡單元間相互通信的光網絡單元中的每個均使用在所述第一波段上的唯一的波長和在所述第二波段上的唯一的波長。
7.根據權利要求6所述的光網絡傳輸系統，其特征在于，所述用于光網絡單元間相互通信的光網絡單元中的每個均使用在所述第一波段上的唯一的波長之間和在所述第二波段上的唯一的波長之間均相距IOOGHz。
8.一種在無源光網絡中用于光網絡單元間相互通信的方法，包括: a.遠程節點設備中的NXN的陣列波導光柵從與之連接的至多為N個光網絡單元中的一個或多個光網絡單元接收包含在第一波段上的第一部分和在第二波段上的第二部分的光信號并將所述光信號傳輸至所述遠程節點設備中的波分復用器； b.所述波分復用器將所述光信號分為所述第一部分和所述第二部分，且將所述第一部分傳輸至與所述遠程節點設備相連接的光線路終端，將所述第二部分傳輸至所述遠程節點設備中的功率分配器； c.所述功率分配器將所述第二部分均分為N-1個具有相同內容的部分并分別傳輸至所述NXN的陣列波導光柵；以及 d.所述NXN的陣列波導光柵將所述第二部分分配至相應的光網絡單元， 其中，所述第一波段不同于所述第二波段。
【文檔編號】H04Q11/00GK103812565SQ201210457731
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月14日 優先權日:2012年11月14日
【發明者】高震森, 昌慶江, 桂林, 牟宏謙, 肖司淼 申請人:上海貝爾股份有限公司