CN102783177B

CN102783177B - 光网络元件的数据处理方法、相应光网络元件及通信系统

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Publication number: CN102783177B
Application number: CN201080065358.2A
Authority: CN
Inventors: T.特雷耶; K.克洛佩; H.罗德
Original assignee: Xiaoyang Network Co Ltd
Current assignee: Xiaoyang Network Co., Ltd.
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: EP2545714A1; WO2011110223A1; US20130058651A1; US9002203B2; KR20130003005A; KR101514305B1; CN102783177A; EP2545714B1

Abstract

一种用于光网络元件的数据处理的方法被提供，其中配置信息在光网络元件处被接收，并且光照信号被调整到由所述配置信息所指示的波长或波长范围；其中进入的光信号经由光照信号被解调，并且与振荡器的信号被混合为经解调的电信号；其中振荡器的信号被调谐来改进所述进入的信号在光网络元件处的接收；并且其中光照信号被用于上行调制，以提供经调制的上行光信号。此外，一种相应的设备以及一种包括至少一个这样的设备的通信系统被建议。

Description

光网络元件的数据处理方法、相应光网络元件及通信系统

技术领域

本发明涉及一种用于光网络元件的数据处理的方法以及一种设备。另外，一种包括至少一个这样的设备的通信系统被建议。

背景技术

无源光网络（PON）是关于光纤到家庭用户（FTTH,fiber-to-the-home）、光纤到商业用户（FTTB，fiber-to-the-business）以及光纤到路边（FTTC，fiber-to-the-curb）情形的有前途的方法，特别地因为无源光网络（PON）克服了传统的点对点解决方案的经济局限性。

数个PON类型已经被标准化，并且当前在世界范围内正被网络服务提供商推广应用。常规的PON将下行通信量以广播的方式从光线路终端（OLT）分发到光网络单元（ONU），而ONU向OLT发送被在时间上复用的上行数据包。因而，ONU之间的通信需要通过OLT被输送，其中所述通信涉及导致等待时间并且降低网络的吞吐量的诸如缓冲和/或调度之类的电子处理。

在光纤通信中，波分复用（WDM）是通过使用激光的不同波长（颜色）来承载不同的信号而在单个光纤上对多个光载波信号进行复用的技术。除了使得能够在一股光纤上进行双向通信之外，这考虑到容量的倍增。

WDM系统被划分为不同波长模式，即常规WDM或稀疏WDM以及密集WDM。WDM系统例如在约1550nm的石英光纤的第三代传输窗口（C波段）中提供多达16个通道。密集WDM使用相同的传输窗口，但具有更密集的通道间隔。通道规划变化，但是通常的系统可以使用以100GHz间隔的40个通道或以50GHz间隔的80个通道。一些技术容许25GHz间隔。放大选项使得能够将可用的波长扩展到L波段，从而或多或少地使这些数目加倍。

光接入网络（例如相干超密集波分复用（UDWDM）网络）被认为被用作未来的数据接入。

通过使用多址协议（例如时分多址（TDMA）），上行信号可以被组合。OLT“排列（range）”ONU，以便提供用于上行通信的时隙分配。因而，可得到的数据速率在许多用户之间被分发。因此，每个ONU都需要能够处理比平均数据速率更高的数据速率。ONU的这样的实施方案是复杂的和昂贵的。

在频谱上密集间隔的波长的数据传输被诸如允许为例如100Gbit/s的高数据速率的下一代光接入（NGOA）系统之类的应用利用。

然而，NGOA系统在上行和下行方向上提供对称的带宽。因而，在应用主要利用非对称的带宽轮廓（profile）的情况下，NGOA方法浪费数量可观的资源。这样的被浪费的资源特别地包括：光谱、上行接收机中的软件无线电的处理容量、上行方向上的包处理能力、由于被分派的上行资源而不能被其他用户使用的下行容量。

另一方面，NGOA的下行带宽可能对每个用户被固定，因而带宽不能在短的时段内被动态地分派到特定的用户。

然而，GPON或GEPON作为具有非对称的带宽轮廓以及高的超额预订因子（overbookingfactor）的应用被公知。主要的缺点涉及排列过程以及在上行方向上的动态带宽分派，这导致总计20ms至100ms的传输延迟以及相应的协议的复杂实施方案。另一缺点是，ONU的上行发射机由于时域复用而被接通和被切断，从而导致在上行接收机处的高动态要求。由于GPON和GEPON并不使用外差接收机，所以功率预算（长度、分裂因子（splittingfactor））也被限制。

发明内容

要被解决的问题是克服上面陈述的缺点，并且特别地提供非对称的NGOA系统的一种有效的方法，所述方法也与GPON系统相兼容。

根据独立权利要求的特征，该问题被解决。其他实施例由从属权利要求得到。

为了克服该问题，一种用于光网络元件的数据处理的方法被提供，

（a）其中配置信息在光网络元件处被接收，并且光照信号（lightsignal）被调整到由所述配置信息所指示的波长或波长范围；

（b）其中进入的光信号经由光照信号被解调，并且与振荡器的信号被混合为经解调的电信号；

（c）其中振荡器的信号被调谐（tune）来改进所述进入的信号在光网络元件处的接收；

（d）其中光照信号被用于上行调制，以提供经调制的上行光信号。

振荡器的信号可以是频率、特别是中频。进入的信号可以利用光照传感器（lightsensor）（例如光电二极管）来解调。振荡器的中频可以调整经解调的（电）信号的频率，使得在光网络元件处、特别是在混频器的输出处的信号接收可以被实现或者被改进。光信号（或发射所述光信号的光源）已经如在配置信息中所阐明的那样被调整；光信号的该设置被用于提供经调制的上行信号。

该方法可以有效地被用来支持对称的或非对称的光接入系统。上行波长范围可以被调整为显著小于下行波长范围。每个光网络元件（例如ONU）都可以分派减少的波长范围用于上行通信。该上行通信经由被相应地调整的光照信号而被利用。因而，中央单元（例如光网络的OLT）接收来自数个光网络元件的所有上行通信，其中OLT可以在下行方向上朝着ONU广播信息。优选地，下行信息可以跨越与被每个ONU利用的单独的上行带宽相比较为大的带宽而被输送。

振荡器的信号可以被调谐或者被调整，以便改进接收（例如进入的信号的信号质量或信噪比）。这可以通过公知的机制（例如锁相环（PLL）、频率扫描等）来实现。

在实施例中，光照信号由光源、特别是激光器来提供。

光源或激光器可以是可调到预定义的或所要求的波长。

在另一实施例中，振荡器的信号被调谐，以基本上补偿步骤（a）中的对光照信号的调整。

因而，光照信号在步骤（a）中基于配置信息被设置。根据步骤（d），光照信号被用于上行调制目的。为了仍然能够接收在下行朝着光网络元件被发送的信息，振荡器（或由所述振荡器所提供的中频）可以被调整。因而，振荡器的被馈给混频器（其中振荡器的信号与经解调的电（进入的）信号被组合）的信号可以被用来调整在光网络元件处被处理的（即在混频器的输出处被接收的）下行信息的信号质量。

在另一实施例中，

-在步骤（a）之前，振荡器的信号被设置为预定义的频率或任意频率，并且光网络元件的调制器被禁用；

-光照信号被调整来改进对进入的信号的接收并且接收配置信息。

在下一实施例中，在步骤（b）之后或在步骤（c）之后，调制器被激活。

还有一个实施例是：上行光信号的带宽低于进入的光信号的带宽。

依照另一实施例，配置信息由中央单元、特别是光线路终端来提供。

因而，光照信号（特别是光源或激光器）可以被相应地调整。用于上行通信的被分配的带宽（波长范围）因此可以被相应地利用。

根据实施例，通过改进信号质量，特别是通过减少信噪比，被用于上行调制的光照信号被调整到由所述配置信息所指示的波长或波长范围。

因而，光照信号的调整（例如激光器或光源的调谐）可以通过确定接收到的信号的质量来完成。因而，光照信号可以被逐步地调整，并且信号的质量（例如信噪比）可以被确定。在质量改进的情况下，可以继续调整，或者否则相反。应当注意的是，用于锁定到频率或载波上的数个解决方案可以被利用，以便改进信号质量（例如频率扫描、PLL机制等等）。

根据另一实施例，光网络元件是光网络单元或者是光网络、特别是无源光网络的用户单元。

上面所陈述的问题也由一种设备来解决，所述设备：

-包括提供光照信号的光源；

-包括光照信号被馈到的接收机，其中所述接收机提供电输出信号；

-其中光源可调整到由接收到的配置信息所提供的波长或波长范围；

-包括振荡器和混频器，其中所述振荡器的信号以及来自接收机的电输出信号被输送到混频器，并且其中所述振荡器的信号是可调谐的，以改进所述进入的信号在所述设备处的接收；

-包括光源的光照信号被馈到的调制器，以提供经调制的上行光信号。

根据实施例，所述设备是光网络元件，特别地是与光网络单元或用户单元相关联的光网络元件。

根据另一实施例，振荡器的信号是可调谐的，以改进混频器的输出信号的质量、特别是混频器的输出信号的信噪比。

此外，上面所陈述的问题由包括至少一个如这里所描述的设备的通信系统来解决。

附图说明

本发明的实施例在下面的附图中被示出并且被图示：

图1示出了包括数个上行波长以及宽的下行波长的波长规划；

图2示出了使根据在这里被描述的解决方案的ONU的实施方案形象化的示例性框结构；

图3示出了使OLT的实施方案形象化的示例性框结构；

图4示出了包括要在ONU处进行的步骤以便考虑到有效的非对称的NGOA系统的示意性流程图。

具体实施方式

所建议的解决方案特别地针对数目为n的用户提供单个下行波长，并且针对每个用户都提供专用的上行波长。单个下行波长可以被利用来向所述n个用户广播信息。

每个ONU都可以包括外差接收机。然而，与公知的NGOA接收机相对比，连接到PON的每个ONU都可以使用不同的中频（IF）。这允许每个ONU在上行方向上都使用它的外差接收机的本振频率作为发射频率（或波长）。

例如，光通信系统的下行带宽可以被设置为1Gbit/s，所述1Gbit/s针对所有用户或被附着到PON的ONU或者其部分而被使用。另外，每个用户都可以被分配有例如总计100Mbit/s的被减少的带宽的上行带宽。不同的ONU1至31的中频可以总计：1.5GHz、1.7GHz、1.9GHz、…、7.7GHz。

图1示出了包括数个上行波长101以及宽的下行波长102的波长规划。

所建议的方法可以与在下行和/或上行方向上的不同带宽范围、不同数据速率相组合地、与各种分裂因子和/或不同中频相组合地被使用。

作为选项，上行波长可以在该谱中在下行波长的两侧被提供。

示例性ONU实施方案

图2示出了使根据在这里被描述的解决方案的ONU的实施方案形象化的示例性框结构。

来自光纤209的光信号到达ONU的分路器201，并且被转发给包括光电二极管的光接收机202，所述光接收机202利用来自可调谐激光器203（也被称为本振）的信号，并且光接收机202的输出被输送到单元204，在所述单元204处，光接收机202的输出与由振荡器205（也被称为IF振荡器）所提供的中频IF相混合。单元204的这个被混合的输出信号被馈给可以处理经由以太网连接207接收到的数据的软件无线电与成帧器206。

在上行方向上，ONU可以接收来自以太网连接207的数据，在软件无线电与成帧器206中处理所述数据，并且把经过处理的数据输送到由可调谐激光器203所驱动的光调制器208。经调制的光信号经由分路器201被输送到连接到ONU的光纤209上。

振荡器205可以由软件无线电与成帧器206来调整，使得所述振荡器205提供允许接收具有可调谐激光器203的可配置的偏移的下行信号的中频。这样的配置可以被利用，以给PON中的每个ONU都分配不同的上行波长，这将在后面被解释。

示例性OLT实施方案

图3示出了使OLT的实施方案形象化的示例性框结构。

数个以太网连接301至306被连接到软件无线电与成帧器307，所述软件无线电与成帧器307在下行方向上被连接到光调制器310，所述光调制器310使用来自激光器308的光信号来将经调制的光信号朝着分路器311输送到光纤312上。

在上行方向上，光信号从分路器311被馈到光接收机309（其包括例如光电二极管），所述光接收机309使用来自激光器308的信号用于解调光信号（成电信号），并且经由软件无线电与成帧器307朝着以太网301至306输送经解调的（电）信号。

OLT的激光器308并不是不得不是可调谐激光器。在光接收机309的电学侧处，所有ONU的整个中频谱是可见的，并且可以由软件无线电与成帧器307来数字化和处理。

协议层

所利用的通信协议可以基于GPONTC层。没有上行带宽分派方案被需要，因为每个用户（ONU）都具有专用的波长。因而，所有用户可以同时发送上行通信量，而不需要任何TDM方案。

在下行方向上，OLT可以给每个ONU分配唯一的中频（IF）。在被加电（参见步骤401）之后，相应的ONU（参见图2）将其IF振荡器205设置到预定的、固定的或任意的值，并且使其光调制器208禁用，以避免在上行方向上发送任何光。

ONU搜索下行波长，并且相应地调整其激光器203，以能够接收经由通过OLT所提供的下行信号输送的配置参数（参见步骤402）。

基于所获得的这样的配置参数，ONU将其激光器203调整到可以被这个特定的ONU利用的上行波长。ONU的调制器被激活（参见步骤403）。

依照激光器203的这个调整，振荡器205例如通过软件无线电与成帧器206而被重新调整，以便保证下行信号的接收和进一步处理。因而，振荡器205补偿了对激光器203的在前的调整（参见步骤404）。

激光器203在上行方向上（通过把它的信号馈给调制器208）被用于调制目的，以及在下行方向上（通过把它的信号馈给接收机202）被用于解调目的。

其他优点

所建议的解决方案提供了与GPON或GEPON所提供的相同的下行超额预订机制，并且把该机制与NGOA的外差接收机相组合，从而显著增加GPON或GEPON的功率预算。

同样地，该解决方案避免了在GPON或GEPON中所利用的上行带宽分派方案中公知的任何问题和复杂化。

应注意的是，相同的ONU可以被用于对称的NGOA以及被用于非对称的NGOA。

与在对称的NGOA中使用的OLT相比较，该方法有利地考虑到显著减少了硬件复杂度并且因而显著减少成本。

该方法进一步使得能够实现把共享树中的n个用户与光域中的高带宽效率相组合的非对称的NGOA；所有接收机可以是频率选择性的。因此，多个非对称的NGOA树可以在单个光纤和/或PON中被组合，从而与对称的NGOA相比将用户数目扩展一数量级。

另外可能的是，在ONU和/或OLT的相同的硬件中组合对称的NGOA与非对称的NGOA。

在相同的PON中，服务提供商可以组合具有专用的下行带宽（对称的NGOA）的用户和具有根据在这里呈现的方法的共享的下行带宽（非对称的NGOA）的用户。

通过使用相同的下行信号，GPON和/或GEPONONU可以被用在相同的PON中，因为上行信号可以被部署在1310nm范围中并且并不与NGOA信号相干扰。因而，可以使用具有带有与NGOA相同的下行信号的GPON和/或GEPON的解决方案。

缩略语列表

GEPON吉比特以太网PON

GPON吉比特PON

IF中频

NGOA下一代光接入

OLT光线路终端

ONU光网络单元

PD光电二极管

PON无源光网络

TC传输会聚

TDM时分复用

UDWDM超密集WDM

Claims

1.一种用于光网络元件的数据处理的方法，

（a）其中配置信息在光网络元件处被接收，并且光照信号被调整到通过所述配置信息所指示的波长或波长范围；

（c）其中振荡器的信号被调谐，以改进所述进入的光信号在光网络元件处的接收；

2.根据权利要求1所述的方法，其中，光照信号由光源来提供。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述光源是激光器。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，振荡器的信号被调谐来基本上补偿步骤（a）中的对光照信号的调整。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，

-其中在步骤（a）之前，振荡器的信号被设置为预定义的频率或任意频率，并且光网络元件的调制器被禁用；

-其中光照信号被调整来改进对所述进入的信号的接收和接收配置信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤（b）之后或在步骤（c）之后，调制器被激活。

7.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，上行光信号的带宽低于进入的光信号的带宽。

8.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，配置信息由中央单元提供。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述中央单元是光线路终端。

10.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，通过改进信号质量，用于上行调制的光照信号被调整到由所述配置信息所指示的波长或波长范围。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述改进信号质量是增加信噪比。

12.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，光网络元件是光网络单元或者是光网络的用户单元。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述光网络是无源光网络。

14.一种光网络元件，其

-包括提供光照信号的光源；

-其中所述光源能被调整到由接收到的配置信息所提供的波长或波长范围；

-包括振荡器和混频器，其中所述振荡器的信号和来自接收机的电输出信号被输送到混频器，并且其中所述振荡器的信号是可调谐的，以改进在所述光网络元件处对进入的信号的接收；

15.根据权利要求14所述的光网络元件，其中，所述光网络元件与光网络单元或用户单元相关联。

16.根据权利要求14或15所述的光网络元件，其中，振荡器的信号是可调谐的，以改进混频器的输出信号的质量。

17.根据权利要求15所述的光网络元件，其中振荡器的信号是可调谐的，以改进所述混频器的所述输出信号的信噪比。

18.一种通信系统，其包括至少一个根据权利要求14或15所述的光网络元件。