專利名稱：波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，具體是涉及波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON技術(shù)可以在不改變物理基礎(chǔ)設(shè)備的情況下升級帶寬，大幅度提升網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量，實現(xiàn)虛擬的點對點傳輸，各個用戶之間不會共享信息，具有天然的安全性，在光接入網(wǎng)中擁有廣闊的應(yīng)用前景，被認為是FTTx未來演進的最終選擇。目前對于WDM-PON的研究主要是基于靜態(tài)波長分配的，波長在RN中的下路是固定的， 在系統(tǒng)用戶變動的時侯，不能在系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)波長的動態(tài)調(diào)度，在用戶變動或增減時，給系統(tǒng)的波長的調(diào)度帶來不便。同時在系統(tǒng)架構(gòu)方面主要還是以星形樹形等基本拓撲為重點。 光網(wǎng)絡(luò)具有極高的傳輸速率，因此在盡可能短的時間內(nèi)為被中斷的業(yè)務(wù)尋找新的傳輸路由和自愈方案也是十分重要的，在城域網(wǎng)當中廣泛使用的環(huán)狀拓撲以其獨到的優(yōu)勢再次被引入，并進行了優(yōu)化，使得接入網(wǎng)的覆蓋范圍和保護性能得到了增大增強。本發(fā)明對系統(tǒng)的體系架構(gòu)進行了合理的布局，系統(tǒng)不僅可以同時實現(xiàn)動態(tài)波長分配和對主環(huán)和子環(huán)饋線光纖的保護，使得系統(tǒng)規(guī)模可以進一步擴大，并可實現(xiàn)多種模式的混合接入，而且系統(tǒng)在成本和性能間也能達到理想狀態(tài)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，和對未來接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢特別是大規(guī)模接入提供了一種波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展保護功能系統(tǒng)和方法，能有效的在整個網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)動態(tài)波長分配和對主環(huán)和子環(huán)饋線光纖的保護。
為達到上述目的，本發(fā)明的核心思想是在中央局端CO處用光開關(guān)使波長可以在順時針或逆時針傳輸?shù)竭_主環(huán)遠端結(jié)點RN之間轉(zhuǎn)換，當主環(huán)饋線光纖出現(xiàn)故障時，為信號傳輸尋找新的路徑，實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護；同時在主環(huán)遠端節(jié)點RN處用光開關(guān)和光環(huán)行器的組合可以實現(xiàn)在相應(yīng)子環(huán)使波長順時針或逆時針傳輸?shù)竭_子環(huán)遠端節(jié)點RN，從而實現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)各級遠端節(jié)點的保護，波長的動態(tài)調(diào)度和規(guī)模的擴展功能。
根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下列方案1.波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能系統(tǒng)，由光鏈路終端OLT通過一根單模光纖即主環(huán)饋線光纖連接M個主環(huán)遠端結(jié)點RNa形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在這里稱為主環(huán)，該主環(huán)的每個主環(huán)遠端結(jié)點RNa通過連接光纖各連接1個子環(huán)，每個子環(huán)與η個子環(huán)遠端節(jié)點 RNb相連，主環(huán)和各子環(huán)上的子環(huán)遠端節(jié)點RNb通過分布光纖分別連接q個光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb; 并且主環(huán)通過主環(huán)遠端節(jié)點RNa直接各連接q個光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa ；其特征在于1)如圖1所示，所述的光鏈路終端OLT有Q個光發(fā)射機分別經(jīng)過Q個光開關(guān)分別連接至第一、第二兩個陣列波導(dǎo)光柵AWG——正常情況下，Q個光開關(guān)都置于上端口位置，Q個發(fā)6射機通過光開關(guān)與第一陣列波導(dǎo)光柵AWG相連；第一、第二兩個陣列波導(dǎo)光柵AWG的輸出端分別連接第一摻鉺光纖放大器EDFAl和第二摻鉺光纖放大器EDFA2，第一摻鉺光纖放大器 EDFAl經(jīng)環(huán)形器1與主環(huán)饋線光纖連接；第二摻鉺光纖放大器EDFA2經(jīng)環(huán)形器2連接至饋線光纖，環(huán)形器1和環(huán)形器2的一個端口分別連接第一和第二摻鉺光纖放大器EFDA1、EFDA2， 一端口連接饋線光纖，第三個端口通過一個耦合器1和第三陣列波導(dǎo)光柵AWG連接Q個光接收機；2)如圖2所示，所述主環(huán)上的主環(huán)遠端結(jié)點RNa，這里以RNm,為例說明，包括一個2X2 光開關(guān)，1個通斷光開關(guān)，第一、第二和第三3個波長阻斷器WB，1個粗波分復(fù)用器CWDM，第一、第二、第三和第四4個普通環(huán)形器，一個第五閉合環(huán)形器，第一 第六6個耦合器組成， 1個第四1 X q陣列波導(dǎo)光柵AWG ；其中2 X 2光開關(guān)右邊上方端口連接至第一環(huán)形器的第一端口，第一環(huán)形器的第二和第三個端口分別連接粗波分復(fù)用器CWDM和1 X 3光耦合器，粗波分復(fù)用器CWDM的兩個端口分別連接第二、第三兩個1 X 2光耦合器，1 X 2光耦合器右邊兩個端口分別連接第一、第二兩個波長阻斷器，第一個波長阻斷器輸出端口連接1X2光功率分路器，光功率分路器的兩個輸出端口分別連接一個光開關(guān)和一個第二三端口光環(huán)形器，第二三端口環(huán)形器第二個端口連接子環(huán)的饋線光纖，光開關(guān)的下端口連接另一個第三三端口光環(huán)形器，該第三環(huán)形器的第二個端口也與子環(huán)的饋線光纖相連，兩個環(huán)形器的第三個端口都與第五1 X 2光耦合器相連，該第五耦合器左端口與第一 1 X 3光耦合器相連，第二 1 X 2 光耦合器右邊兩個端口分別與一個第四三端口光環(huán)形器和波長阻斷器WB連接，波長阻斷器WB同時與第六1 X 2光耦合器連接，第四光環(huán)形器的三個端口分別連接第二 1 X 2光耦合器、第一 1 X 3光耦合器和第四1 X q陣列波導(dǎo)光柵AWG，2 X 2光開關(guān)右邊下端口與第五光環(huán)形器相連，第五光環(huán)行器另外兩個端口分別連接第六1X2光耦合器、第一 1X3光耦合器。
3)如圖2所示，所述主環(huán)通過各主環(huán)遠端節(jié)點RNa直接各連接q個光網(wǎng)絡(luò)單元 ONUa，每個光網(wǎng)絡(luò)單元OMa包括1個1X2光耦合器，一個反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A，一個接收機組成。其中主環(huán)遠端節(jié)點RN中的第四陣列波導(dǎo)光柵AWG通過分布光纖連接光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa的1 X 2光耦合器，該1 X 2光耦合器的下面兩個端口分別連接反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA和接收機。
4)如圖3所示，所述子環(huán)遠端節(jié)點RN包括1個2X2的光開光，1個1X2光功率分路器，1個波長阻塞器，第一、第二和第三3個光環(huán)形器，1個第四光耦合器以及一個第五 IXq陣列波導(dǎo)光柵AWG ；其中2X2光開關(guān)連接至第一光環(huán)形器的左側(cè)端口，第一環(huán)形器的右側(cè)端口連接光功率分路器；該光功率分路器的兩個輸出端口分別連接第二環(huán)形器和波長阻塞器，第二環(huán)形器連接第五IXq的陣列波導(dǎo)光柵AWG，波長阻塞器和第三環(huán)形器的右側(cè)端口相連，第三環(huán)形器的上方端口和第二環(huán)形器的下方端口分別連接第四耦合器的兩個輸入端口，第四耦合器的輸出端口連接第一環(huán)行器的下方端口，第三環(huán)形器的左側(cè)端口通過光開關(guān)與下一個子環(huán)遠端結(jié)RNb相連。每個遠端結(jié)點RNb通過陣列波導(dǎo)光柵AWG連接q個完全相同的光網(wǎng)絡(luò)單元0N&。
5)如圖4所示，所述子環(huán)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONW包括1個1X2光耦合器，一個反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA和一個接收機。其中子環(huán)遠端節(jié)點RNb中的第五陣列波導(dǎo)光柵AWG通過分布光纖連接光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb的1X2光耦合器，該光耦合器的右邊兩個端口分別連接反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA和接收機。
一種波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能方法，采用上述的環(huán)形光接入網(wǎng)系統(tǒng)進行操作，其特征在于1)有Q個波長屬于C波段和L波段，其中C波段的波長供與主環(huán)上各遠端節(jié)點RNa直接連接的光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa使用，L波段波長供與各子環(huán)遠端節(jié)點RNb下的光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb 使用。其中在正常模式下，如圖5所示，下行時，所述光鏈路終端OLT中Q個光發(fā)射機發(fā)送信號經(jīng)Q個光開關(guān)后傳送至第一陣列波導(dǎo)光柵AWG合波，再經(jīng)第一 EDFAl和光環(huán)形器1從其右端口輸出進入主環(huán)饋線光纖。如圖6所示，下行信號在主環(huán)饋線光纖中以順時針方向傳輸。對于主環(huán)遠端節(jié)點RN-，下行波長λω#1... λ _從2X2光開關(guān)進入，經(jīng)過第一光環(huán)形器，之后并被粗波分復(fù)用器CWDM分波成兩個波段(C波段，L波段)。這里以主環(huán)遠端節(jié)點 RN-為例，其子環(huán)所用L波段波長被功率分路器分成兩部分，分別經(jīng)過第一、第二兩個波長阻斷器WB，其中第二波長阻斷器WB讓L波段中除λω11... λ _外的其他波長通過，再通過第六耦合器，光環(huán)行器，2X2光開關(guān)進入主環(huán)饋線光纖繼續(xù)向下一個主環(huán)遠端節(jié)點RN(m+1)* 傳輸；其中波長阻斷器WB將除λω11... λ _以外的波長濾除，然后使它們通過功率分路器和光環(huán)行器進入與遠端節(jié)點RN-相連接的子環(huán)區(qū)域，并通過子環(huán)饋線光纖在子環(huán)中按順時針方向下行傳輸。如圖7，以該子環(huán)內(nèi)遠端節(jié)點RNmi為例，波長λωη... Affliq... Anml...入_ 從2 X 2光開關(guān)進入，通過第一光環(huán)行器右端口后經(jīng)功率分路器將信號分為兩部分，其中一部分通過第二光環(huán)行器右端口到達第五陣列波導(dǎo)光柵AWG，被第五陣列波導(dǎo)光柵AWG濾除除λωη... λ _外的波長后，分波后從第五陣列波導(dǎo)光柵AWG相應(yīng)端口輸出，進入相應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)單元0NUb，通過光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb中的光耦合器分波后將一部分信號送入光接收機，將另一部分光信號送入反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A，信號被擦除再重調(diào)制后沿原路進行上行傳輸。
2)如圖6所示，所述C波段下行波長Xdm... λ·... λΜη... 在主環(huán)遠端節(jié)點RNb中經(jīng)過粗波分復(fù)用器CWDM后，經(jīng)過光功率分路器分成兩路。其中一路通過波長阻斷器WB，波長阻斷器WB使除λ . . λ _以外的C波段的波長通過，然后通過耦合器從光環(huán)行器上端口進入并從其左端口輸出，通過2 X 2光開關(guān)進入主環(huán)饋線光纖，并沿順時針方向向下一個主環(huán)遠端節(jié)點RN(m+1)#進行下行傳輸；令一路從光環(huán)行器上端口輸入，從其右端口輸出，通過第四陣列波導(dǎo)光柵AWG分波后相應(yīng)的波長從相應(yīng)的端口輸出通過分布光纖進入相應(yīng)的光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，通過光耦合器分成兩路，一路直接被接收機RX接收，另一路被反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA擦除下行信息，并對下行波長重新調(diào)制加載上行信息，沿原路返回進行上行傳輸。
3)如圖7所示，對于子環(huán)中用戶的上行信號傳輸，以與RNm,相連的子環(huán)用戶為例 上行信號在光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb中經(jīng)過反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA調(diào)制后，再通過耦合器和分布光纖進入子環(huán)遠端節(jié)點RNb，各光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb的上行信號經(jīng)過第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)從第二光環(huán)行器右端口進入并從下方端口輸出，這里RNm(i+1)，RNffl(i+2). . . RNmn的上行信號通過2 X 2光開關(guān)進入RNmi，信號經(jīng)過光環(huán)行器并從其上端口輸出，進入第四耦合器與 RNffli的上行波長合波，然后經(jīng)過第四耦合器后從第一光環(huán)行器下端口輸入左端口輸出，經(jīng)過 2X2光開關(guān)后進入子環(huán)的饋線光纖，沿逆時針方向傳送到相應(yīng)的主環(huán)遠端節(jié)點RN-按照上述方式，如圖6所示，上行信號回到RNm,中，通過第二光環(huán)行器下端口進入并從右端口輸出，通過第五耦合器后，與從遠端節(jié)點RNm+1 . . . RNw來的經(jīng)過2 X 2光開關(guān)和第五光環(huán)行器上行信號在第一耦合器后再通過第一光環(huán)行器和2X2光開關(guān)的上行信號進入主環(huán)并沿逆時針方向按照如上所屬方式依次經(jīng)過RNm,... Rni,到達光鏈路終端0LT，經(jīng)過光環(huán)行器1并從下方端口輸出通過耦合器1，之后被第三陣列波導(dǎo)光柵AWG分波后使各波長信號被相應(yīng)接收機接收，從而完成各子環(huán)用戶的上行信號傳輸。
4)對于主環(huán)各用戶上行信號傳輸，以和RNm,直接連接光網(wǎng)絡(luò)單元ONU為例上行波長被ONU內(nèi)反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA調(diào)制并加載上行信息，上行信號經(jīng)過耦合器由分布光纖進入相應(yīng)主環(huán)遠端節(jié)點RN-各波長(λω#1. . . 經(jīng)第四陣列波導(dǎo)光柵AWG合波后從第四光環(huán)行器右端口進入并從下端口輸出，之后通過第一耦合器與其他主環(huán)遠端節(jié)點 RNffl+1 . . . RNsw的C波段波長進行合波，之后C波段上行信號從第一光環(huán)行器下端口進入左端口輸出并通過2X2光開關(guān)進入主環(huán)饋線光纖。上行信號在主環(huán)中按上述方式通過遠端節(jié)點RNm,. . . RN1,到達光鏈路終端OLT。通過依次光環(huán)器1，耦合器1后，經(jīng)第三陣列波導(dǎo)光柵 AffG分波后，將各波長傳送至相應(yīng)的接收機。
3. 一種波分復(fù)用無源光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能方法，采用根據(jù)權(quán)利要求 1所述的環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能系統(tǒng)進行操作，其特征在于1)如圖8，圖9所示，當子環(huán)饋線光纖出現(xiàn)故障，相應(yīng)的主環(huán)遠端節(jié)點RN工作在保護模式下時這里以轉(zhuǎn)換遠端節(jié)點RN-和與其相連子環(huán)為例，當饋線光纖發(fā)生故障時，遠端節(jié)點RNm#的光開關(guān)接收從光鏈路終端OLT來的控制信令，處于閉合狀態(tài)，此時對于如圖9，子環(huán)遠端節(jié)點RNml下行和上行傳輸仍按上述方式傳輸；對于RNm2. . . RNnm的下行信號 λ m21. · · λ ffl2q. · · λ . . λ _從遠端節(jié)點的光開光到達第三光環(huán)行器，從其左端口輸入，下端口輸出通過饋線光纖進入子環(huán)。如圖9所示，對于遠端節(jié)點RNmi，它的2X2光開關(guān)呈交叉連接狀態(tài)，下行信號從2 X 2光開關(guān)進入并從第一光環(huán)行器左端口進入，右端口輸出，經(jīng)過功率分路器分成兩路，其中一路經(jīng)過第二光環(huán)行器并從其右端口輸出，之后通過第五陣列波導(dǎo)光柵AWG分波由各光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb接收；另一路信號通過波長阻斷器WB后使除λωη... Amiq以外的波長通過，并通過第三光環(huán)行器和2X2光開關(guān)后到達子環(huán)的饋線光纖，繼續(xù)向下一個子環(huán)遠端節(jié)點RN傳輸。
2)對于子環(huán)故障時上行信號傳輸，這里以子環(huán)遠端節(jié)點RNmi為例，如圖9所示，下行波長在光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb中被反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA擦除信息并重新調(diào)制加載上行信息后按原路返回。首先經(jīng)過遠端節(jié)點RNmi中的第五陣列波導(dǎo)光柵AWG合波后，從第二光環(huán)行器右端口進入下端口輸出。這里子環(huán)遠端節(jié)點RNm(H)... RNffl2的上行信號在子環(huán)中按照順時針方向到達遠端節(jié)點RNmi，并從2X2光開關(guān)進入，經(jīng)過第三光環(huán)行器并從其上端口輸出，這部分上行光信號與RNmi節(jié)點用戶的上行光信號通過第四光耦合器合波后通過第一光環(huán)行器到達2X2光開關(guān)并進入子環(huán)饋線光纖向RNm(H)傳輸。最后上行信號沿逆時針方向到達主環(huán)遠端節(jié)點RN,此時，按上述方式從主環(huán)傳送至光鏈路終端OLT并被相應(yīng)接收機接收。
3)當主環(huán)饋線光纖故障時，如圖10，圖11所示，此時主環(huán)中的上下行信號如圖所示方向傳輸，這里以遠端節(jié)點RNm*為例說明。當光鏈路終端OLT檢測出主環(huán)饋線光纖故障時，將與遠端節(jié)點RNm*... RNsw對應(yīng)的主環(huán)與子環(huán)用戶的所用波長發(fā)射機處的光開關(guān)置于下端口位置，此時這部分下行信號通過光開關(guān)，第二陣列波導(dǎo)光柵AWG合波后，經(jīng)過光環(huán)行器到達主環(huán)饋線光纖，各下行信號分別被相應(yīng)的遠端節(jié)點RN提取出，并將其它遠端節(jié)點RN所用波長送入饋線光纖繼續(xù)傳輸。當下行信號到達遠端節(jié)點RNm*時，經(jīng)過2X2光開關(guān)，光環(huán)形器，并被粗波分復(fù)用器CWDM分成兩個波段(C波段，L波段)。其中C波段信號通過功率分路器，后被第四陣列波導(dǎo)光柵AWG分波后送入主環(huán)遠端節(jié)點相連的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU中，由接收機完成接收；L波段信號通過波長阻斷器WB和第二、第三光環(huán)行器進入子環(huán)后，按照上述方法各波長信號被相應(yīng)的子環(huán)ONUb接收。4)在上行傳輸時，對于遠端節(jié)點RN-其對應(yīng)子環(huán)和主環(huán)光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa的上行信號按如上方式通過2X2光開關(guān)到達主環(huán)饋線光纖，并按順時針方向按照上述方式依次通過RN(m+1) . . . RNm,,到達光鏈路終端0LT，通過光環(huán)行器2并被第三陣列波導(dǎo)光柵AWG分波后被相應(yīng)接收機接收。


圖1為本發(fā)明一個實施例證波分復(fù)用光接入網(wǎng)實現(xiàn)大規(guī)模接入，業(yè)務(wù)保護功能的光鏈路終端OLT結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)與主環(huán)遠端節(jié)點RN結(jié)構(gòu)及其所連光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為本發(fā)明子環(huán)遠端結(jié)點RN內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為與子環(huán)連接光網(wǎng)絡(luò)單元ONU內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5為正常工作模式下光鏈路終端OLT工作示意圖。圖6為正常工作模式下主環(huán)遠端節(jié)點RN與其光網(wǎng)絡(luò)單元ONU工作示意圖。圖7為正常工作模式下子環(huán)遠端節(jié)點RN工作示意圖。圖8為當子環(huán)出現(xiàn)故障時，主環(huán)相應(yīng)遠端節(jié)點RN工作示意圖。圖9為當子環(huán)出現(xiàn)故障時，子環(huán)遠端節(jié)點RN工作示意圖。圖10為當主環(huán)出現(xiàn)故障時光鏈路終端OLT工作示意圖。圖11為當主環(huán)出現(xiàn)故障時主環(huán)遠端節(jié)點RN工作示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實施例結(jié)合附圖詳述如下 實施例一
參見圖廣圖4，本波分復(fù)用環(huán)形波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能的系統(tǒng)，由光鏈路終端OLT(I)通過一根單模光纖即主環(huán)饋線光纖(9)連接M個主環(huán)遠端結(jié)點 RN(14)形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在這里稱為主環(huán)。主環(huán)的每個遠端結(jié)點RNa(14)通過連接光纖(15) 各連接1個子環(huán)(29)，每個子環(huán)(29)與η個遠端節(jié)點RNb ( 相連，主環(huán)遠端節(jié)點RNa和各子環(huán)上的遠端節(jié)點RNb(15，16)通過分布光纖(5 分別連接q個光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb09)；并且，主環(huán)(1)通過各主環(huán)遠端節(jié)點RNa (14)直接各連接q個光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa其特征在于 1)所述的光鏈路終端OLT (1)有Q個光發(fā)射機(2 )分別經(jīng)過Q個光開關(guān)(3 )分別連接至兩個陣列波導(dǎo)光柵AWG (4,5)——正常情況下，Q個光開關(guān)(3)都置于上端口位置，Q個發(fā)射機(2)通過光開關(guān)(3)與第一陣列波導(dǎo)光柵AWG (4)相連；兩個第一和第二陣列波導(dǎo)光柵AWG (4，5)的輸出端分別連接第一摻鉺光纖放大器EDFAl (6)和第二摻鉺光纖放大器 EDFA2 (7)，第一摻鉺光纖放大器EDFAl (6)經(jīng)環(huán)形器1(8)與主環(huán)饋線光纖(9)連接；第二摻鉺光纖放大器EDFA2 (7)經(jīng)環(huán)形器2(10)連接至饋線光纖(9)，環(huán)形器1(8)和環(huán)形器 2(10)的一個端口分別連接第一和第二摻鉺光纖放大器EFDAl (6)、EFDA2 (7)，一端口連接主環(huán)饋線光纖(9)，第三個端口通過一個耦合器1(11)和第三陣列波導(dǎo)光柵AWG (1 連接Q 個光接收機(13)；
2)所述主環(huán)上的主環(huán)遠端結(jié)點RNa(14)，這里以RNm, (15)為例說明，包括一個2X2 光開關(guān)(16)，1個通斷光開關(guān)(25)，第一、第二和第三3個波長阻斷器WB (22，23，31)，1個粗波分復(fù)用器CWDM (18)，第一，第二，第三和第四4個普通環(huán)形器(17，26，28，34), 一個第五閉合環(huán)形器(33)，第一 第六6個耦合器組成(19，20,21,24, 27，32)，1個第四IXq陣列波導(dǎo)光柵AWG (35);其中2X2光開關(guān)(16)右邊上方端口連接至第一環(huán)形器(17)的第一端口，第一環(huán)形器(17)的第二和第三個端口分別連接粗波分復(fù)用器CWDM (18)和第一 1X3光耦合器(19)，粗波分復(fù)用器CWDM (18)的兩個端口分別連接第二、第三兩個1X2光耦合器 (20，21)，1X2光耦合器(21)右邊兩個端口分別連接第一、第二兩個波長阻斷器(22，23)， 第一個波長阻斷器(23)輸出端口連接1X2光功率分路器(24)，光功率分路器(24)的兩個輸出端口分別連接一個光開關(guān)(25)和一個第二三端口光環(huán)形器(26)，第二三端口環(huán)形器
(26)第二個端口連接子環(huán)(29)的饋線光纖(30)，光開關(guān)(25)的下端口連接另一個第三三端口光環(huán)形器(28 )，該第三環(huán)形器(28 )的第二個端口也與子環(huán)(29 )的饋線光纖(30 )相連， 兩個環(huán)形器(26，28 )的第三個端口都與第五1 X 2光耦合器(27 )相連，該第五1 X 2耦合器
(27)左端口與第一1 X 3光耦合器(19)相連，第二 1 X 2光耦合器(20)右邊兩個端口分別與一個第四三端口光環(huán)形器(34)和波長阻斷器WB (31)連接，波長阻斷器WB (22，31)同時與第六1 X 2光耦合器(32 )連接，第四光環(huán)形器(34)的三個端口分別連接第二 1 X 2光耦合器(20)、第一 1X3光耦合器(19)和第四1X9陣列波導(dǎo)光柵AWG (35)，2X2光開關(guān)(16)右邊下端口與第五光環(huán)形器(33)相連，第五光環(huán)行器(33)另外兩個端口分別連接第六1 X 2 光耦合器(32)、第一 1X3光耦合器(19)；
3)所述主環(huán)(1)通過各主環(huán)遠端節(jié)點RNa(14)直接各連接q個光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa (39)， 每個光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa (39)包括1個1X2光耦合器(36)，一個反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (37)和一個接收機(38);其中主環(huán)遠端節(jié)點RNa (14)中的第四陣列波導(dǎo)光柵AWG (35)通過分布光纖(40 )連接光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa (39 )的1 X 2光耦合器(36 )，該1 X 2光耦合器(36 ) 的下面兩個端口分別連接反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (37)和接收機(38)；
4)所述子環(huán)遠端節(jié)點RNb(50)包括1個2 X 2的光開光(41 )，1個1 X 2光功率分路器 (42)，1個波長阻塞器(43)，第一、第二和第三3個光環(huán)形器(44，45，46)，1個第四光耦合器 (47)以及一個第五IXq陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)；其中2X2光開關(guān)(41)連接至第一光環(huán)形器(44)的左側(cè)端口，第一環(huán)形器(44)的右側(cè)端口連接光功率分路器(42);該光功率分路器(42)的兩個輸出端口分別連接第二環(huán)形器(45)和波長阻塞器(43)，第二環(huán)形器(45)連接第五IXq的陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)，波長阻塞器(43)和第三環(huán)形器(46)的右側(cè)端口相連，第三環(huán)形器(46)的上方端口和第二環(huán)形器(45)的下方端口分別連接第四耦合器(47) 的兩個輸入端口，第四耦合器(47)的輸出端口連接第一環(huán)行器(44)的下方端口，第三環(huán)形器(46)的左側(cè)端口通過光開關(guān)(41)與下一個子環(huán)遠端結(jié)RNb相連；每個子環(huán)遠端結(jié)點RNb 通過第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)連接q個完全相同的光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)。 5)所述子環(huán)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)包括1個1X2光耦合器(51)，一個反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (53)和一個接收機(52)，其中子環(huán)遠端節(jié)點RNb (50)中的第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)通過分布光纖(55)連接光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)的1 X 2光耦合器(51 )，該光耦合器(51)的右邊兩個端口分別連接反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (53)和接收機(52)。實施例二
本波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能方法，采用實施例一的系統(tǒng)進行操作如下
1)有Q個波長屬于C波段和L波段，其中C波段的波長供與主環(huán)(1)上各遠端節(jié)點RNa (14)直接連接的光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa (39)使用，L波段波長供與各子環(huán)遠端節(jié)點RNb (50)下的光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)使用。其中在正常模式下，如圖5所示，下行時，所述光鏈路終端 OLT (I)Q個光發(fā)射機(2)發(fā)送信號經(jīng)Q個光開關(guān)(3)后傳送至第一陣列波導(dǎo)光柵AWG (4) 合波，再經(jīng)第一 EDFAl (6)和光環(huán)形器1 (8)從其右端口輸出進入主環(huán)饋線光纖(9)。如圖 6所示，下行信號在主環(huán)饋線光纖(9)中以順時針方向傳輸。對于主環(huán)遠端節(jié)點RNm* (15)， 下行波長λω 1...入_從2乂2光開關(guān)(16)進入，經(jīng)過第一光環(huán)形器(17)，之后并被粗波分復(fù)用器CWDM (18)分波成兩個波段(C波段，L波段)。這里以主環(huán)遠端節(jié)點RNm, (15)為例， 其子環(huán)(29)所用L波段波長被功率分路器(21)分成兩部分，分別經(jīng)過第一、第二兩個波長阻斷器WB (22，23)，其中第二波長阻斷器WB (22)讓L波段中除λ ω11. . . λωη( 外的其他波長通過，再通過第六耦合器(32)，光環(huán)行器(33)，2Χ2光開關(guān)(16)進入主環(huán)饋線光纖繼續(xù)向下一個主環(huán)遠端節(jié)點RN(m+1) 傳輸；其中波長阻斷器WB (23)將除λω11...人_以外的波長濾除，然后使它們通過功率分路器(24)和光環(huán)行器(26)進入與遠端節(jié)點RNm* (15)相連接的子環(huán)(29)區(qū)域，并通過子環(huán)饋線光纖(30)在子環(huán)(29)中按順時針方向下行傳輸。如圖7，以該子環(huán)(29)內(nèi)遠端節(jié)點RNmi (50)為例，波長Xmil... λ miq. . . Xmnl...人_從2父2 光開關(guān)(41)進入，通過第一光環(huán)行器(44)右端口后經(jīng)功率分路器(42)將信號分為兩部分， 其中一部分通過第二光環(huán)行器(45)右端口到達第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)，被陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)濾除除λωη... λ 一外的波長后，分波后從陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)相應(yīng)端口輸出，進入相應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)，通過光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)中的光耦合器(51)分波后將一部分信號送入光接收機(52)，將另一部分光信號送入反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (53)， 信號被擦除再重調(diào)制后沿原路進行上行傳輸。2)如圖6所示，所述C波段下行波長Xdm... λ·...人_在主環(huán)遠端節(jié)點 RNm*中經(jīng)過粗波分復(fù)用器CWDM (18)后，經(jīng)過光功率分路器(20)分成兩路。其中一路通過波長阻斷器WB (31)，波長阻斷器WB (31)使除λω< 1... 以外的C波段的波長通過，然后通過耦合器(32)從光環(huán)行器(33)上端口進入并從其左端口輸出，通過2X2光開關(guān)(16) 進入主環(huán)饋線光纖(9)，并沿順時針方向向下一個主環(huán)遠端節(jié)點RN(m+1)*進行下行傳輸；令一路從光環(huán)行器(34)上端口輸入，從其右端口輸出，通過第四陣列波導(dǎo)光柵AWG (35)分波后相應(yīng)的波長從相應(yīng)的端口輸出通過分布光纖(40)進入相應(yīng)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU (39)，通過光耦合器(36)分成兩路，一路直接被接收機RX (38)接收，另一路被反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (37)擦除下行信息，并對下行波長重新調(diào)制加載上行信息，沿原路返回進行上行傳輸。3)如圖7所示，對于子環(huán)中用戶的上行信號傳輸，以與RNm, (15)相連的子環(huán)用戶為例上行信號在光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)中經(jīng)過反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (53)調(diào)制后，
12再通過耦合器(51)和分布光纖進入子環(huán)遠端節(jié)點RNmi (50)，各光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)的上行信號經(jīng)過第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)從第二光環(huán)行器(45)右端口進入并從下方端口輸出，這里RNm(i+1)，RNm(i+2). . . RNmn的上行信號通過2X2光開關(guān)進入RNmi (50)，信號經(jīng)過第三光環(huán)行器(46 )并從其上端口輸出，進入第四耦合器(47 )與RNmi (50 )的上行波長合波，然后經(jīng)過第四耦合器(47)后從第一光環(huán)行器(44)下端口輸入左端口輸出，經(jīng)過2X2 光開關(guān)(41)后進入子環(huán)的饋線光纖(30)，沿逆時針方向傳送到相應(yīng)的主環(huán)遠端節(jié)點RNm* (15)。按照上述方式，如圖6所示，上行信號回到RNm, (15)中，通過第二光環(huán)行器(26)下端口進入并從右端口輸出，通過第五耦合器(27)后，與從遠端節(jié)點RNm+1*. . . RNw來的經(jīng)過 2X2光開關(guān)(16)和第五光環(huán)行器(33)上行信號在第一耦合器(19)后再通過第一光環(huán)行器(17)和2X2光開關(guān)(16)的上行信號進入主環(huán)并沿逆時針方向按照如上所屬方式依次經(jīng)過RNm,. . . Rmi,到達光鏈路終端OLT (1 )，經(jīng)過光環(huán)行器(8)并從下方端口輸出通過耦合器 1 (11)，之后被第三陣列波導(dǎo)光柵AWG (12)分波后使各波長信號被相應(yīng)接收機(13)接收， 從而完成各子環(huán)用戶的上行信號傳輸。4)對于主環(huán)(1)各用戶上行信號傳輸，以和RNm, (15)直接連接光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa (39)為例上行波長被ONUa (39)內(nèi)反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (37)調(diào)制并加載上行信息，上行信號經(jīng)過耦合器(36)由分布光纖(40)進入相應(yīng)主環(huán)遠端節(jié)點RNm, (15)，各波長 (Xdm...入一)經(jīng)第四陣列波導(dǎo)光柵AWG (35)合波后從第四光環(huán)行器(34)右端口進入并從下端口輸出，之后通過第一耦合器(19)與其他主環(huán)遠端節(jié)點RNm+1*. . . RNw的C波段波長進行合波，之后C波段上行信號從第一光環(huán)行器(17 )下端口進入左端口輸出并通過2 X 2光開關(guān)(16)進入主環(huán)饋線光纖(9)。上行信號在主環(huán)中按上述方式通過遠端節(jié)點RNm,. . . RN1, 到達光鏈路終端OLT (I)0通過依次光環(huán)器1 (8)，耦合器1 (11)后，經(jīng)第三陣列波導(dǎo)光柵 AffG (12)分波后，將各波長傳送至相應(yīng)的接收機(13)。實施例三
本波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能方法，采用實施例一系統(tǒng)進行操作如下
1)如圖8，圖9所示，當子環(huán)饋線光纖出現(xiàn)故障，相應(yīng)的主環(huán)遠端節(jié)點RNa(14)工作在保護模式下時這里以轉(zhuǎn)換遠端節(jié)點RNm* (15)和與其相連子環(huán)(29)為例，當饋線光纖發(fā)生故障時，遠端節(jié)點RN-的光開關(guān)(25)接收從光鏈路終端OLT(I)來的控制信令，處于閉合狀態(tài)， 此時對于如圖9，子環(huán)遠端節(jié)點RNml下行和上行傳輸仍按上述方式傳輸；對于RNm2. . . RNmnW 下行信號λω21... Ani2q... Anmq... Xmm從遠端節(jié)點的光開光(25)到達第三光環(huán)行器 (28),從其左端口輸入，下端口輸出通過饋線光纖(30)進入子環(huán)(29)。如圖9所示，對于遠端節(jié)點RNmi (50)，它的2X2光開關(guān)(41)呈交叉連接狀態(tài)，下行信號從2X2光開關(guān)(41)進入并從第一光環(huán)行器(44)左端口進入，右端口輸出，經(jīng)過功率分路器(42)分成兩路，其中一路經(jīng)過第二光環(huán)行器(45)并從其右端口輸出，之后通過第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)分波由各光網(wǎng)絡(luò)單元ONU (49)接收；另一路信號通過波長阻斷器WB (43)后使除λ mil. . . λ_ 以外的波長通過，并通過第三光環(huán)行器(46)和2X2光開關(guān)(41)后到達子環(huán)的饋線光纖，繼續(xù)向下一個子環(huán)遠端節(jié)點RNb (50)傳輸。2)對于子環(huán)(29)故障時上行信號傳輸，這里以子環(huán)遠端節(jié)點RNmi (50)為例，如圖9所示，下行波長在光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)中被反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (53)擦除信息并重新調(diào)制加載上行信息后按原路返回。首先經(jīng)過遠端節(jié)點RNmi中的第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)合波后，從第二光環(huán)行器(45)右端口進入下端口輸出。這里子環(huán)遠端節(jié)點 RNm(H). . . RNffl2的上行信號在子環(huán)中按照順時針方向到達遠端節(jié)點RNmi,并從2X2光開關(guān) (41)進入，經(jīng)過第三光環(huán)行器(46)并從其上端口輸出，這部分上行光信號與RNmi (50)節(jié)點用戶的上行光信號通過第四光耦合器(47)合波后通過第一光環(huán)行器(44)到達2X2光開關(guān) (41)并進入子環(huán)饋線光纖(30)向RNm(H)傳輸。最后上行信號沿逆時針方向到達主環(huán)遠端節(jié)點RN- (15)。此時，按上述方式從主環(huán)傳送至光鏈路終端OLT (1)并被相應(yīng)接收機(13) 接收。3)當主環(huán)饋線光纖故障時，如圖10，圖11所示，此時主環(huán)中的上下行信號如圖所示方向傳輸，這里以遠端節(jié)點RNm*(15)為例說明。當光鏈路終端OLT(I)檢測出主環(huán)饋線光纖故障時，將與遠端節(jié)點.. RNw對應(yīng)的主環(huán)與子環(huán)用戶的所用波長發(fā)射機處的光開關(guān) (3)置于下端口位置，此時這部分下行信號通過光開關(guān)(3)，第二陣列波導(dǎo)光柵AWG (5)合波后，經(jīng)過光環(huán)行器(10)到達主環(huán)饋線光纖(9)，各下行信號分別被相應(yīng)的遠端節(jié)點RN提取出，并將其它遠端節(jié)點RN所用波長送入饋線光纖繼續(xù)傳輸。當下行信號到達遠端節(jié)點RNm, (15)時，經(jīng)過2X2光開關(guān)(16)，光環(huán)形器(17)，并被粗波分復(fù)用器CWDM (18)分成兩個波段 (C波段，L波段)。其中C波段信號通過功率分路器(20)，后被第四陣列波導(dǎo)光柵AWG (35) 分波后送入主環(huán)遠端節(jié)點相連的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU (39)中，由接收機完成接收；L波段信號通過波長阻斷器WB (23)和光環(huán)行器(26，28)進入子環(huán)后，按照上述方法各波長信號被相應(yīng)的子環(huán)OMb接收。4)在上行傳輸時，對于遠端節(jié)點RN- (15)，其對應(yīng)子環(huán)和主環(huán)光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa (39)的上行信號按如上方式通過2X2光開關(guān)(16)到達主環(huán)饋線光纖，并按順時針方向按照上述方式依次通過RN(m+1) . . . RNw,到達光鏈路終端OLT(1)，通過光環(huán)行器(10)并被第三陣列波導(dǎo)光柵AWG (12)分波后被相應(yīng)接收機(1 接收。
權(quán)利要求
1.波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能的系統(tǒng)，由光鏈路終端OLT(I)通過一根單模光纖即主環(huán)饋線光纖(9)連接M個主環(huán)遠端結(jié)點RN(14)形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在這里稱為主環(huán)；主環(huán)的每個遠端結(jié)點RNa(14)通過連接光纖(1 各連接1個子環(huán)(29)，每個子環(huán)(29)與η個遠端節(jié)點RNb ( 相連，主環(huán)遠端節(jié)點RNa和各子環(huán)上的遠端節(jié)點RNb(15，16) 通過分布光纖(5 分別連接q個光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb 09)；并且，主環(huán)(1)通過各主環(huán)遠端節(jié)點RNa (14)直接各連接q個光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa其特征在于所述的光鏈路終端OLT (1)有Q個光發(fā)射機(2)分別經(jīng)過Q個光開關(guān)(3)分別連接至兩個陣列波導(dǎo)光柵AWG (4,5)——正常情況下，Q個光開關(guān)(3)都置于上端口位置，Q個發(fā)射機(2)通過光開關(guān)(3)與第一陣列波導(dǎo)光柵AWG (4)相連；兩個第一和第二陣列波導(dǎo)光柵 AffG (4，5)的輸出端分別連接第一摻鉺光纖放大器EDFAl (6)和第二摻鉺光纖放大器EDFA2 (7)，第一摻鉺光纖放大器EDFAl (6)經(jīng)環(huán)形器1(8)與主環(huán)饋線光纖(9)連接；第二摻鉺光纖放大器EDFA2 (7)經(jīng)環(huán)形器2(10)連接至饋線光纖(9)，環(huán)形器1(8)和環(huán)形器2(10)的一個端口分別連接第一和第二摻鉺光纖放大器EFDAl (6)、EFDA2 (7)，一端口連接主環(huán)饋線光纖(9)，第三個端口通過一個耦合器1(11)和第三陣列波導(dǎo)光柵AWG (1 連接Q個光接收機(13)；所述主環(huán)上的主環(huán)遠端結(jié)點RNa (14)，這里以RNm* (15)為例說明，包括一個2X2光開關(guān)(16)，1個通斷光開關(guān)(25)，第一、第二和第三3個波長阻斷器WB (22，23，31)，1個粗波分復(fù)用器CWDM (18)，第一，第二，第三和第四4個普通環(huán)形器(17，26，28，34), 一個第五閉合環(huán)形器(33)，第一 第六6個耦合器組成(19，20，21，24，27，32)，1個第四1 X q陣列波導(dǎo)光柵AWG (35)；其中2X2光開關(guān)(16)右邊上方端口連接至第一環(huán)形器(17)的第一端口， 第一環(huán)形器(17)的第二和第三個端口分別連接粗波分復(fù)用器CWDM (18)和第一 1 X 3光耦合器(19)，粗波分復(fù)用器CWDM (18)的兩個端口分別連接第二、第三兩個1X2光耦合器 (20，21)，1X2光耦合器(21)右邊兩個端口分別連接第一、第二兩個波長阻斷器(22，23)， 第一個波長阻斷器(23)輸出端口連接1X2光功率分路器(24)，光功率分路器(24)的兩個輸出端口分別連接一個光開關(guān)(25)和一個第二三端口光環(huán)形器(26)，第二三端口環(huán)形器(26)第二個端口連接子環(huán)(29)的饋線光纖(30)，光開關(guān)(25)的下端口連接另一個第三三端口光環(huán)形器(28 )，該第三環(huán)形器(28 )的第二個端口也與子環(huán)(29 )的饋線光纖(30 )相連， 兩個環(huán)形器(26，觀)的第三個端口都與第五1 X 2光耦合器(27 )相連，該第五1 X 2耦合器(27)左端口與第一1X3光耦合器(19)相連，第二 1X2光耦合器(20)右邊兩個端口分別與一個第四三端口光環(huán)形器(34)和波長阻斷器WB (31)連接，波長阻斷器WB (22，31)同時與第六1 X 2光耦合器(32)連接，第四光環(huán)形器(34)的三個端口分別連接第二 1 X 2光耦合器(20)、第一 1X3光耦合器(19)和第四1X9陣列波導(dǎo)光柵AWG (35)，2X2光開關(guān)(16)右邊下端口與第五光環(huán)形器(33 )相連，第五光環(huán)行器(33 )另外兩個端口分別連接第六1 X 2 光耦合器(32)、第一 1X3光耦合器(19)；所述主環(huán)(1)通過各主環(huán)遠端節(jié)點RNa (14)直接各連接q個光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa (39)， 每個光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa (39)包括1個1X2光耦合器(36)，一個反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (37)和一個接收機(38);其中主環(huán)遠端節(jié)點RNa (14)中的第四陣列波導(dǎo)光柵AWG (35)通過分布光纖(40 )連接光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa (39 )的1 X 2光耦合器(36 )，該1 X 2光耦合器(36 ) 的下面兩個端口分別連接反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (37)和接收機(38)；所述子環(huán)遠端節(jié)點RNb (50)包括1個2X2的光開光(41)，1個1X2光功率分路器 (42)，1個波長阻塞器(43)，第一、第二和第三3個光環(huán)形器(44，45，46)，1個第四光耦合器 (47)以及一個第五IXq陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)；其中2X2光開關(guān)(41)連接至第一光環(huán)形器(44)的左側(cè)端口，第一環(huán)形器(44)的右側(cè)端口連接光功率分路器(42);該光功率分路器(42)的兩個輸出端口分別連接第二環(huán)形器(45)和波長阻塞器(43)，第二環(huán)形器(45)連接第五IXq的陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)，波長阻塞器(43)和第三環(huán)形器(46)的右側(cè)端口相連，第三環(huán)形器(46)的上方端口和第二環(huán)形器(45)的下方端口分別連接第四耦合器(47) 的兩個輸入端口，第四耦合器(47)的輸出端口連接第一環(huán)行器(44)的下方端口，第三環(huán)形器(46)的左側(cè)端口通過光開關(guān)(41)與下一個子環(huán)遠端結(jié)RNb相連；每個子環(huán)遠端結(jié)點RNb 通過第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)連接q個完全相同的光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49);所述子環(huán)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)包括1個1X2光耦合器(51)，一個反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (53) 和一個接收機(52)，其中子環(huán)遠端節(jié)點RNb (50)中的第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)通過分布光纖(55)連接光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)的1X2光耦合器(51)，該光耦合器(51)的右邊兩個端口分別連接反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (53)和接收機(52)。
2. 一種波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護的方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能的系統(tǒng)進行操作，其特征在于有Q個波長屬于C波段和L波段，其中C波段的波長供與主環(huán)(1)上各遠端節(jié)點RNa (14)直接連接的光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa (39)使用，L波段波長供與各子環(huán)遠端節(jié)點RNb (50)下的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU (49)使用；其中在正常模式下，下行時，所述光鏈路終端OLT (I)Q個光發(fā)射機(2)發(fā)送信號經(jīng)Q個光開關(guān)(3)后傳送至第一陣列波導(dǎo)光柵AWG (4)合波，再經(jīng)第一 EDFAl (6)和光環(huán)形器1 (8)從其右端口輸出進入主環(huán)饋線光纖(9)；下行信號在主環(huán)饋線光纖(9)中以順時針方向傳輸，對于主環(huán)遠端節(jié)點RNm* (15)，下行波長λω 1...入_從 2X2光開關(guān)(16)進入，經(jīng)過第一光環(huán)形器(17)，之后并被粗波分復(fù)用器CWDM (18)分波成兩個波段——C波段和L波段；這里以主環(huán)遠端節(jié)點RNm* (15)為例，其子環(huán)(29)所用L波段波長被功率分路器(21)分成兩部分，分別經(jīng)過第一、第二兩個波長阻斷器WB (22，23)， 其中第二波長阻斷器WB (22)讓L波段中除λω11... λ _外的其他波長通過，再通過第六耦合器(32)，光環(huán)行器(33)，2Χ2光開關(guān)(16)進入主環(huán)饋線光纖繼續(xù)向下一個主環(huán)遠端節(jié)點RN(m+1)*傳輸；其中波長阻斷器WB (23)將除λω11... λ _以外的波長濾除，然后使它們通過功率分路器(24)和光環(huán)行器(26)進入與遠端節(jié)點RNm, (15)相連接的子環(huán)(29)區(qū)域，并通過子環(huán)饋線光纖(30)在子環(huán)(29)中按順時針方向下行傳輸；以該子環(huán)(29)內(nèi)遠端節(jié)點RNb (50)為例，波長Xmil. .. λ miq. . . λ mnl...人_從2父2光開關(guān)(41)進入，通過第一光環(huán)行器(44)右端口后經(jīng)功率分路器(42)將信號分為兩部分，其中一部分通過第二光環(huán)行器(45)右端口到達第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)，被第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)濾除除 λ fflil. . . λ _外的波長后，分波后從第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)相應(yīng)端口輸出，進入相應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)，通過光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)中的光耦合器(51)分波后將一部分信號送入光接收機(52)，將另一部分光信號送入反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (53)，信號被擦除再重調(diào)制后沿原路進行上行傳輸；所述C波段下行波長λ . . λ . . λ . . λ _在主環(huán)遠端節(jié)點中經(jīng)過粗波分復(fù)用器CWDM (18)后，經(jīng)過光功率分路器(20)分成兩路；其中一路通過波長阻斷器WB (31)，波長阻斷器WB (31)使除λ-... λ^以外的C波段的波長通過，然后通過耦合器(32)從光環(huán)行器(33)上端口進入并從其左端口輸出，通過 2X2光開關(guān)(16)進入主環(huán)饋線光纖(9)，并沿順時針方向向下一個主環(huán)遠端節(jié)點RN(m+1) 進行下行傳輸；令一路從光環(huán)行器(34)上端口輸入，從其右端口輸出，通過第四陣列波導(dǎo)光柵AWG (35)分波后相應(yīng)的波長從相應(yīng)的端口輸出通過分布光纖(40)進入相應(yīng)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU (39)，通過光耦合器(36)分成兩路，一路直接被接收機RX (38)接收，另一路被反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (37)擦除下行信息，并對下行波長重新調(diào)制加載上行信息，沿原路返回進行上行傳輸；對于子環(huán)中用戶的上行信號傳輸，以與RN- (15)相連的子環(huán)用戶為例上行信號在光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)中經(jīng)過反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (53)調(diào)制后，再通過耦合器(51) 和分布光纖進入子環(huán)遠端節(jié)點RNb (50)，各光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)的上行信號經(jīng)過第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)從第二光環(huán)行器(45)右端口進入并從下方端口輸出，這里RNm(i+1)， RNffl(i+2). . . RNmn的上行信號通過2X2光開關(guān)進入RNb(50)，信號經(jīng)過光環(huán)行器(46)并從其上端口輸出，進入第四耦合器(47)與RNb (50)的上行波長合波，然后經(jīng)過第四耦合器 (47)后從第一光環(huán)行器(44)下端口輸入左端口輸出，經(jīng)過2X2光開關(guān)(41)后進入子環(huán)的饋線光纖(30)，沿逆時針方向傳送到相應(yīng)的主環(huán)遠端節(jié)點RNm, (15);按照上述方式，上行信號回到RNm, (15)中，通過第二光環(huán)行器(26)下端口進入并從右端口輸出，通過第五耦合器 (27)后，與從遠端節(jié)點RNm+1 . . . RNw來的經(jīng)過2X2光開關(guān)(16)和第五光環(huán)行器(33)上行信號在第一耦合器(19)后再通過第一光環(huán)行器(17)和2X2光開關(guān)(16)的上行信號進入主環(huán)并沿逆時針方向按照如上所屬方式依次經(jīng)過RNm,. . . Rni,到達光鏈路終端OLT (1)，經(jīng)過光環(huán)行器(8)并從下方端口輸出通過耦合器(11)，之后被第三陣列波導(dǎo)光柵AWG (12)分波后使各波長信號被相應(yīng)接收機(13)接收，從而完成各子環(huán)用戶的上行信號傳輸；對于主環(huán)(1)各用戶上行信號傳輸，以和RNm (15)直接連接光網(wǎng)絡(luò)單元0NUa(39)為例 上行波長被ONUa (39)內(nèi)反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (37)調(diào)制并加載上行信息，上行信號經(jīng)過耦合器(36)由分布光纖(40)進入相應(yīng)主環(huán)遠端節(jié)點RNm, (15)，各波長(λ . . λ 一) 經(jīng)第四陣列波導(dǎo)光柵AWG (35)合波后從光環(huán)行器(34)右端口進入并從下端口輸出，之后通過第一耦合器(19)與其他主環(huán)遠端節(jié)點RNm+1*. . . RNw的C波段波長進行合波，之后C波段上行信號從第一光環(huán)行器(17)下端口進入左端口輸出并通過2 X 2光開關(guān)(16)進入主環(huán)饋線光纖(9)；上行信號在主環(huán)中按上述方式通過遠端節(jié)點RNm,. . . RN1,到達光鏈路終端OLT (1);通過依次光環(huán)器1 (8)，耦合器1 (11)后，經(jīng)第三陣列波導(dǎo)光柵AWG (12)分波后，將各波長傳送至相應(yīng)的接收機(13)。
3. 一種波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)擴展和保護功能系統(tǒng)進行操作，其特征在于當子環(huán)饋線光纖出現(xiàn)故障，相應(yīng)的主環(huán)遠端節(jié)點RNa (14)工作在保護模式下時這里以轉(zhuǎn)換遠端節(jié)點RN- (15)和與其相連子環(huán)(29)為例，當饋線光纖發(fā)生故障時，遠端節(jié)點RNm#的光開關(guān)(25)接收從光鏈路終端OLT (1)來的控制信令，處于閉合狀態(tài)，此時子環(huán)遠端節(jié)點RNml下行和上行傳輸仍按上述方式傳輸；對于RNm2... RNnm的下行信號 λω21.. · λ ffl2q. . . Afflmq... Xmm從遠端節(jié)點RN-的光開光(25)到達第三光環(huán)行器(28)，從其左端口輸入，下端口輸出通過饋線光纖(30)進入子環(huán)(29);對于遠端節(jié)點RNb (50)，它的2X2光開關(guān)(41)呈交叉連接狀態(tài)，下行信號從2 X 2光開關(guān)(41)進入并從第一光環(huán)行器(44)左端口進入，右端口輸出，經(jīng)過功率分路器(42)分成兩路，其中一路經(jīng)過第二光環(huán)行器(45) 并從其右端口輸出，之后通過第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48)分波由各光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49) 接收；另一路信號通過波長阻斷器WB (43)后使除λωη... Amiq以外的波長通過，并通過第三光環(huán)行器(46)和2X2光開關(guān)(41)后到達子環(huán)的饋線光纖，繼續(xù)向下一個子環(huán)遠端節(jié)點 RNb (50)傳輸；對于子環(huán)(29)故障時上行信號傳輸，這里以子環(huán)遠端節(jié)點RNb (50)為例， 下行波長在光網(wǎng)絡(luò)單元ONUb (49)中被反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA (53)擦除信息并重新調(diào)制加載上行信息后按原路返回；首先經(jīng)過遠端節(jié)點RNmi中的第五陣列波導(dǎo)光柵AWG (48) 合波后，從第二光環(huán)行器(45)右端口進入下端口輸出；這里子環(huán)遠端節(jié)點RNm(H). . . RNffl2的上行信號在子環(huán)中按照順時針方向到達遠端節(jié)點RNmi，并從2X2光開關(guān)(41)進入，經(jīng)過第三光環(huán)行器(46)并從其上端口輸出，這部分上行光信號與RNmi (50)節(jié)點用戶的上行光信號通過第四光耦合器(47)合波后通過第一光環(huán)行器(44)到達2X2光開關(guān)(41)并進入子環(huán)饋線光纖(30)向RNm(H)傳輸；最后上行信號沿逆時針方向到達主環(huán)遠端節(jié)點RNm, (15)； 此時，按上述方式從主環(huán)傳送至光鏈路終端OLT (1)并被相應(yīng)接收機(13)接收；當主環(huán)饋線光纖故障時，這里以遠端節(jié)點RNm*(15)為例說明，當光鏈路終端OLT(I)檢測出主環(huán)饋線光纖故障時，將與遠端節(jié)點RNm*... RNw對應(yīng)的主環(huán)與子環(huán)用戶的所用波長發(fā)射機處的光開關(guān)(3)置于下端口位置，此時這部分下行信號通過光開關(guān)(3)，第二陣列波導(dǎo)光柵AWG (5)合波后，經(jīng)過光環(huán)行器2 (10)到達主環(huán)饋線光纖(9)，各下行信號分別被相應(yīng)的遠端節(jié)點RN提取出，并將其它遠端節(jié)點RN所用波長送入饋線光纖繼續(xù)傳輸；當下行信號到達遠端節(jié)點RNm* (15)時，經(jīng)過2X2光開關(guān)(16)，光環(huán)形器(17)，并被粗波分復(fù)用器CWDM (18)分成兩個波段(C波段，L波段)；其中C波段信號通過功率分路器(20)，后被第四陣列波導(dǎo)光柵AWG (35)分波后送入主環(huán)遠端節(jié)點相連的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU (39)中，由接收機完成接收；L波段信號通過波長阻斷器WB (23)和第二、第三光環(huán)行器(26，觀)進入子環(huán)后，按照上述方法各波長信號被相應(yīng)的子環(huán)ONUb接收；在上行傳輸時，對于遠端節(jié)點RNm* (15)，其對應(yīng)子環(huán)和主環(huán)光網(wǎng)絡(luò)單元ONUa (39)的上行信號按如上方式通過2X2光開關(guān)(16)到達主環(huán)饋線光纖，并按順時針方向按照上述方式依次通過RN(m+1) . . . RNw,到達光鏈路終端OLT(1)，通過光環(huán)行器2 (10)并被第三陣列波導(dǎo)光柵AWG (12)分波后被相應(yīng)接收機(1 接收。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種波分復(fù)用環(huán)形光接入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展和保護功能系統(tǒng)和方法。本系統(tǒng)是1個光鏈路終端OLT，通過一根光纖連接M個遠端結(jié)點RN形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，而遠端結(jié)點RN通過分布光纖與光網(wǎng)絡(luò)單元ONU相連接。其中光鏈路終端OLT主要由Q=Mq(1+n)個光發(fā)射機和Q個接收機，Mq個發(fā)射C波段波長，Mnq發(fā)射L波段波長，Q個1×2光開關(guān)，3個結(jié)構(gòu)相同的Q個端口的陣列波導(dǎo)光柵AWG，2個摻鉺光纖放大器EDFA，2個光環(huán)行器，1個2×1耦合器；主環(huán)上遠端節(jié)點RN主要由一個2×2光開關(guān)，1個1×2光開關(guān)，2個波長阻斷器WB，1個粗波分復(fù)用器CWDM，4個普通環(huán)形器，一個閉合環(huán)形器，6個耦合器組成，1個陣列波導(dǎo)光柵AWG。OLT端光開關(guān)的使用、環(huán)形的結(jié)構(gòu)以及RN結(jié)構(gòu)的設(shè)計實現(xiàn)了對饋線光纖的保護。對RN節(jié)點的有效設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴展，實現(xiàn)典型的環(huán)相切拓撲結(jié)構(gòu)，大大增強了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和用戶量。本發(fā)明通過調(diào)整波長阻塞器WB和改變AWG的工作端口來實現(xiàn)波長的動態(tài)調(diào)度，并且是系統(tǒng)在成本和性能之間達到了均衡。
文檔編號H04B10/12GK102523044SQ20111043425
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者戚永前, 時瓊玲, 王瑞雪, 甘朝欽, 邵奇 申請人:上海大學(xué)