專利名稱：：動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，具體是涉及一種動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-P0N利用2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)和動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)調(diào)度的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-P0N技術(shù)可以在不改變物理基礎(chǔ)設(shè)備的情況下升級(jí)帶寬，大幅提升網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量，在光接入網(wǎng)當(dāng)中擁有廣闊的應(yīng)用前景。波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON的波長(zhǎng)分配形式可分為固定波長(zhǎng)分配和動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)調(diào)度兩種，基于固定波長(zhǎng)分配的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON系統(tǒng)為每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元0圖都分配了一個(gè)或一對(duì)固定的波長(zhǎng)用于通信，其光網(wǎng)絡(luò)單元ONU數(shù)目通常不超過波長(zhǎng)數(shù)，波長(zhǎng)利用率也較低。而基于動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)調(diào)度的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON系統(tǒng)則通過波長(zhǎng)共享的方式，使系統(tǒng)以有限的波長(zhǎng)數(shù)支持更多的光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，不但提高了波長(zhǎng)利用率，而且進(jìn)一步增加了網(wǎng)絡(luò)容量。因此本發(fā)明在波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON系統(tǒng)中有著非常重要的作用。在基于動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)調(diào)度的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON當(dāng)中，未通信的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU與系統(tǒng)波長(zhǎng)調(diào)度控制器(在光線路終端OLT中)之間沒有連接，因此為了實(shí)現(xiàn)控制信息的傳輸，除了傳送數(shù)據(jù)的通道外，還需要另建一個(gè)通道專門用于傳輸控制信號(hào)，這不但會(huì)增加系統(tǒng)復(fù)雜度，還需要敷設(shè)更多的光纖，使得系統(tǒng)成本急劇增加。此外，系統(tǒng)中每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU需額外增加一個(gè)專門發(fā)送控制信號(hào)的光源，導(dǎo)致系統(tǒng)成本進(jìn)一步增加。常規(guī)波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的波長(zhǎng)分配通常利用一個(gè)光開關(guān)矩陣實(shí)現(xiàn)，一旦系統(tǒng)升級(jí)、ONU數(shù)目超過光開關(guān)矩陣的端口數(shù)，則必須利用端口數(shù)更多的光開關(guān)矩陣替換原有的光開關(guān)矩陣，這種升級(jí)方式不但使得成本高昂，而且將導(dǎo)致升級(jí)期間原有用戶通信中斷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種新型動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)既無需另建控制通道，也無需在光網(wǎng)絡(luò)單元中額外添加發(fā)送控制信號(hào)的光源，且可在不影響原有用戶通信的情況下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，即在線升級(jí)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是引入一種新的波長(zhǎng)調(diào)度控制體系及分布式遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN結(jié)構(gòu)，通過這種新的波長(zhǎng)調(diào)度控制體系及分布式遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN結(jié)構(gòu)使新的網(wǎng)絡(luò)有效地克服常規(guī)動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)調(diào)度的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所存在的需要另建控制通道，光網(wǎng)絡(luò)單元ONU需要專門發(fā)送控制信號(hào)的光源，以及系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)等問題。為解決上述問題，本發(fā)明將波長(zhǎng)調(diào)度控制器從光線路終端OLT轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN中，控制器通過通過2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣中已豎立的微鏡所處的縱向位置了解到哪個(gè)波長(zhǎng)已被使用，從其橫向位置了解到使用該波長(zhǎng)的是哪個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，進(jìn)而可知哪些波長(zhǎng)處于閑置狀態(tài)，結(jié)合光感應(yīng)器的狀態(tài)(是否探測(cè)到光信號(hào))，控制器可了解目前各光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的狀況(無需通信、申請(qǐng)通信、正在通信、結(jié)束通信/光網(wǎng)絡(luò)單元ONU損壞)。由此，控制器可以掌握整個(gè)系統(tǒng)的通信狀況，并據(jù)此對(duì)2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的波長(zhǎng)調(diào)度。由于本系統(tǒng)的控制器無需從光線路終端0LT處獲得控制信息即可了解整個(gè)系統(tǒng)的通信狀況，故可省去從光線路終端0LT到遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN的控制通道。而本系統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)單元0NU通過增設(shè)的光開關(guān)及遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN處的光感應(yīng)器，即可利用發(fā)送數(shù)據(jù)的光源和傳送數(shù)據(jù)的通道向系統(tǒng)發(fā)出通信申請(qǐng)，既無需另設(shè)專門發(fā)送控制信號(hào)的光源，也無需另建從遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN到各光網(wǎng)絡(luò)單元0NU的控制通道。因此本系統(tǒng)無需另建控制通道，同時(shí)也無需為光網(wǎng)絡(luò)單元0NU另配一個(gè)發(fā)送控制信號(hào)的光源。此外，系統(tǒng)采用了分布式的結(jié)構(gòu)，各ONU由多個(gè)而非一個(gè)光開關(guān)矩陣連接，在建網(wǎng)初期光網(wǎng)絡(luò)單元ONU數(shù)量有限的情況下，可只設(shè)置少量光開關(guān)矩陣以現(xiàn)有用戶的通信需要，因此減少了初期建網(wǎng)成本。當(dāng)系統(tǒng)升級(jí)，光網(wǎng)絡(luò)單元ONU數(shù)目超過現(xiàn)有光開關(guān)矩陣端口數(shù)時(shí)，可通過增加光開關(guān)矩陣來連接增加的光網(wǎng)絡(luò)單元0NU,而無需對(duì)原有0NU的連接設(shè)備進(jìn)行撤換，故可保證升級(jí)期間原有光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的通信，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的在線升級(jí)。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種光網(wǎng)絡(luò)單元采用單光源的動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)模塊化升級(jí)和波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的系統(tǒng)，由光線路終端0LT通過單模光纖連接遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN,而遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN連接多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU構(gòu)成，其特征在于在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN中設(shè)置系統(tǒng)的波長(zhǎng)調(diào)度單元，而使系統(tǒng)無需另設(shè)控制通道。系統(tǒng)可在不影響現(xiàn)有用戶通信的條件下實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)。系統(tǒng)的任意波長(zhǎng)可以調(diào)度給任意光網(wǎng)絡(luò)單元ONU。上述光線路終端0LT由N個(gè)光發(fā)送機(jī)、N個(gè)第一光接收機(jī)、兩個(gè)第一陣列波導(dǎo)光柵AWG和一個(gè)光環(huán)行器構(gòu)成，光發(fā)送機(jī)和第一光接收機(jī)是升級(jí)時(shí)添加的設(shè)備，其余為建網(wǎng)初期已有的設(shè)備。其中光發(fā)送機(jī)與第一陣列波導(dǎo)光柵AWG的解復(fù)用端連接，光接收機(jī)與第二陣列波導(dǎo)光柵AWG的解復(fù)用端連接，第一陣列波導(dǎo)光柵AWG的復(fù)用端與光環(huán)行器連接，光環(huán)行器的另一個(gè)端口與傳輸光纖連接。環(huán)形器作用在于將發(fā)送至光線路終端0LT的上行信號(hào)傳送至光接收機(jī)處，將發(fā)送機(jī)發(fā)出的下行信號(hào)傳送出OLT。上述的每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU均由1個(gè)光接收機(jī)、1個(gè)反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A、1個(gè)第一耦合器和1個(gè)1*2光開關(guān)構(gòu)成，其中光開關(guān)分別與反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A和第二耦合器解復(fù)用端連接，第二耦合器的另一個(gè)解復(fù)用端和復(fù)用段分別與光接收機(jī)和遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN中的耦合器連接。第二耦合器的作用在于將一部分下行信號(hào)作為種子光注入反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A中。上述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN由1個(gè)第二陣列波導(dǎo)光柵、N個(gè)星型耦合器以及波長(zhǎng)調(diào)度控制單元構(gòu)成。部分星型耦合器為升級(jí)時(shí)添加的設(shè)備，其余為建網(wǎng)初期已有的設(shè)備。其中星型耦合器的復(fù)用端與第二陣列波導(dǎo)光柵解復(fù)用端連接，其解復(fù)用端與波長(zhǎng)調(diào)度單元中的2維微電子機(jī)械光丌關(guān)矩陣連接，波長(zhǎng)分配單元同時(shí)與各ONU連接。上述波長(zhǎng)調(diào)度單元由2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣、第一耦合器、光感應(yīng)器和控制器構(gòu)成，部分2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣為升級(jí)時(shí)添加的設(shè)備，其余為建網(wǎng)初期已有的設(shè)備。其中，耦合器的解復(fù)用端分別與2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣和光感應(yīng)器連接，其復(fù)用端與各光網(wǎng)絡(luò)單元0NU連接，控制器分別與2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣和光感應(yīng)器連接?？刂破鲝?維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣中所豎立的微鏡的位置和光感應(yīng)器的狀態(tài)了解系統(tǒng)的通信狀態(tài)，并據(jù)此控制2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣，實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)的調(diào)度。一種動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)上下行通信的方法，采用上述系統(tǒng)進(jìn)行操作，其特征在于下行時(shí)，各波長(zhǎng)信號(hào)依次通過陣列波導(dǎo)光柵、光環(huán)形器、傳輸光纖、陣列波導(dǎo)光柵和星型耦合器傳送至波長(zhǎng)調(diào)度單元處，由于各波長(zhǎng)信號(hào)被星型耦合器分路后發(fā)送至所有的2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列中，因此，系統(tǒng)中的任意波長(zhǎng)均可調(diào)度給2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列所連接的任意光網(wǎng)絡(luò)單元ONU使用。在波長(zhǎng)調(diào)度單元中，未被使用的波長(zhǎng)將無法從2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列反射出去，被使用的波長(zhǎng)則通過2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列中的微鏡反射到相應(yīng)的光網(wǎng)絡(luò)單元0NU當(dāng)中，從而建立了一個(gè)從光線路終端0LT到光網(wǎng)絡(luò)單元的光通路。被反射出2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列的下行信號(hào)經(jīng)耦合器傳送到光網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)的耦合器后，將劃分成兩部分一部分被傳送到光網(wǎng)絡(luò)單元的接收機(jī)接收，另一部分則作為種子光經(jīng)過光開關(guān)注入到反射式半導(dǎo)體光放大器中。上行時(shí)，利用反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA對(duì)種子光進(jìn)行放大使其成為上行信號(hào)載波，并通過對(duì)反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA的直接調(diào)制，將上行信息載入載波當(dāng)中。該信號(hào)經(jīng)過光網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)的光開關(guān)和耦合器被傳送波長(zhǎng)調(diào)度單元內(nèi)的耦合器后，被分成兩部分，一部分被傳送至光感應(yīng)器當(dāng)中，另一部分則作為上行信號(hào)依次通過2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列、星型耦合器、陣列波導(dǎo)光柵、傳輸光纖、光線路終端的光環(huán)形器和陣列波導(dǎo)光柵被發(fā)送到光線路終端的接收機(jī)接收。一種動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)的方法，采用上述系統(tǒng)進(jìn)行操作，其特征在于根據(jù)初期網(wǎng)絡(luò)所需的波長(zhǎng)數(shù)目，在OLT中設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)，在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN中設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的星型耦合器，波長(zhǎng)調(diào)度單元中設(shè)置2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣及相應(yīng)的耦合器和光感應(yīng)器，根據(jù)初期網(wǎng)絡(luò)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU數(shù)目，設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣。當(dāng)系統(tǒng)升級(jí)，需要增加光網(wǎng)絡(luò)單元0NU時(shí)，可在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN的波長(zhǎng)調(diào)度單元中增加2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣數(shù)目及相應(yīng)的耦合器和光感應(yīng)器以連接新增的0NU。當(dāng)需要增加系統(tǒng)的波長(zhǎng)數(shù)時(shí)，可在0LT中增加相應(yīng)的光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)，并在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的陣列波導(dǎo)光柵AWG的解復(fù)用端增加相應(yīng)的星型耦合器。由上述闡述可知，升級(jí)過程無需撤換原有用戶的通信設(shè)備，因此不會(huì)對(duì)其通信造成影響，故屬于在線升級(jí)。一種動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)在光網(wǎng)絡(luò)單元0NU采用單光源、不另建控制通道的條件下實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)度的方法，采用上述系統(tǒng)進(jìn)行操作，其特征在于波長(zhǎng)調(diào)度單元中的控制器從控制器通過2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣中已豎立微鏡所處的縱向位置了解到哪個(gè)波長(zhǎng)已被使用，從其橫向位置了解到使用該波長(zhǎng)的是哪個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，進(jìn)而還可了解到哪些波長(zhǎng)處于閑置狀態(tài)。此外，結(jié)合光感應(yīng)器的狀態(tài)(是否探測(cè)到光信號(hào))，控制器還可了解目前各光網(wǎng)絡(luò)單元0NU的狀況(無需通信、申請(qǐng)通信、正在通信、結(jié)束通信/0NU損壞)。當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元NU不需要通信時(shí)候，光開關(guān)處于"關(guān)"狀態(tài)，此時(shí)光感應(yīng)器器無法從光網(wǎng)絡(luò)單元0NU探測(cè)到光信號(hào)。當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU需要通信時(shí)，將光開關(guān)打開，其反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A發(fā)出的光信號(hào)被光感應(yīng)器探測(cè)到后將被反饋到控制器中，由于系統(tǒng)中的光感應(yīng)器與各光網(wǎng)絡(luò)單元0NU是一一對(duì)應(yīng)的，因此控制器可從中了解到提出申請(qǐng)的是哪個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU，從而將其列入波長(zhǎng)申請(qǐng)隊(duì)列當(dāng)中，使其等候分配波長(zhǎng)。分配波長(zhǎng)時(shí)，控制器將2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣中的特定微鏡(其縱向位置對(duì)應(yīng)所調(diào)度的波長(zhǎng)，橫向位置對(duì)應(yīng)申請(qǐng)波長(zhǎng)的光網(wǎng)絡(luò)單元0NU)豎立起來，使需調(diào)度的波長(zhǎng)通過微鏡反射到申請(qǐng)波長(zhǎng)的光網(wǎng)絡(luò)單元0NU當(dāng)中。當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU結(jié)束通信時(shí)，光開光被設(shè)置為"關(guān)"狀態(tài)，從而使光感應(yīng)器無法探測(cè)到光信號(hào)。光感應(yīng)器將這一信息反饋給控制器后，控制器通過改變2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣中相應(yīng)微鏡的狀態(tài)，將該波長(zhǎng)釋放出來以備其他光網(wǎng)絡(luò)單元ONU使用，而當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU損壞、無法發(fā)出光信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)也將以類似方式自動(dòng)釋放其波長(zhǎng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)(1)系統(tǒng)只需數(shù)據(jù)通道，無需另建控制通道，不但降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，減少所需的光纖，大大降低了系統(tǒng)成本。(2)光網(wǎng)絡(luò)單元無需另設(shè)專門用于發(fā)送控制信息的激光器，進(jìn)一步節(jié)省了系統(tǒng)成本。(3)系統(tǒng)初期投資成本較低，且可實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)。(4)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于器件的要求較低，易于實(shí)施。圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例證動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)和波長(zhǎng)調(diào)度的系統(tǒng)模塊框圖。圖2為圖1實(shí)施例證動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN中2維微電子光開關(guān)矩陣、光感應(yīng)器，以及光網(wǎng)絡(luò)單元ONU內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合如下參見圖1，本新型動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)的系統(tǒng)由1個(gè)光線路終端0LT1、1個(gè)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN2和n*N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3，4構(gòu)成，光線路終端0LT1通過20km單模光纖12與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN2連接，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN2通過分布光纖與各光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3，4連接。其中，光線路終端OLT1由N個(gè)光發(fā)送機(jī)5、N個(gè)第一光接收機(jī)8、2個(gè)第一陣列波導(dǎo)光柵AWG9，10和1個(gè)光環(huán)行器11構(gòu)成，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN2由陣列波導(dǎo)光柵13、n個(gè)星型耦合器14，15以及波長(zhǎng)分配單元18構(gòu)成。遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN2的作用是在光線路終端OLT1和光網(wǎng)絡(luò)單元0MJ3，4之間建立或者撤銷通信通路以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)調(diào)度。參見圖2，上述光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3，4由1個(gè)光接收機(jī)23、1個(gè)反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A24、1個(gè)光環(huán)形器25和1個(gè)1*2光開關(guān)26構(gòu)成，上述系統(tǒng)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN2的波長(zhǎng)調(diào)度單元16由n個(gè)2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣17,18、n+N個(gè)第一耦合器19、n*N個(gè)光感應(yīng)器21和1個(gè)控制器20構(gòu)成。第一耦合器19作用在于將光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3，4的上行信號(hào)分配小部分至光感應(yīng)器21處，使控制器20能監(jiān)控各0NU3，4的狀態(tài)，此外控制器20還可從2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣17，18中所豎立的微鏡22的位置了解所有波長(zhǎng)的使用狀態(tài)，并根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3，4和波長(zhǎng)的使用狀態(tài)控制2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣17，18實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)調(diào)度。參見圖1和圖2，本新型動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)上下行通信的方法為下行時(shí)，各波長(zhǎng)信號(hào)依次通過第一陣列波導(dǎo)光柵9、光環(huán)形器ll、20km單模光纖12、第二陣列波導(dǎo)光柵13和星型耦合器14，15傳送至波長(zhǎng)調(diào)度單元16處。在波長(zhǎng)分配單元16中，未被使用的波長(zhǎng)將無法從2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列17,18反射出去，被使用的波長(zhǎng)則通過2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列17，18中的微鏡22反射到相應(yīng)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3，4當(dāng)中，從而建立了一個(gè)從光線路終端0LT1到光網(wǎng)絡(luò)單元3，4的光通路。被反射出2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列17，18的下行信號(hào)經(jīng)第一耦合器19傳送到第二耦合器25后，將劃分成兩部分一部分被傳送到光網(wǎng)絡(luò)單元的第二光接收機(jī)23接收，另一部分則作為種子光經(jīng)過光開關(guān)26注入到反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A24中。由于各波長(zhǎng)的下行信號(hào)被星型耦合器14，15分路后發(fā)送至所有的2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列17，18中，因此，系統(tǒng)中的任意波長(zhǎng)均可調(diào)度給2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列17，18后連接的任意光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3，4使用。上行時(shí)，利用反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A24對(duì)種子光進(jìn)行放大使其成為上行信號(hào)載波，并通過對(duì)反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A24的直接調(diào)制，將上行信息載入載波當(dāng)中。該信號(hào)經(jīng)過光開關(guān)26和第二耦合器25被傳送到第一耦合器19后，被分成兩部分，一部分被傳送至光感應(yīng)器21當(dāng)中，另一部分則作為上行信號(hào)依次通過2維微電子機(jī)械光開關(guān)陣列17，18、星型耦合器14，15、第二陣列波導(dǎo)光柵13、20km單模光纖12、光環(huán)形器11和第一陣列波導(dǎo)光柵10被發(fā)送到光線路終端的第一光接收機(jī)8接收。參見圖1和圖2，本新型動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)的方法為采用上述系統(tǒng)進(jìn)行操作，根據(jù)初期網(wǎng)絡(luò)所需的波長(zhǎng)數(shù)目，在0LT1中設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的光發(fā)送機(jī)5和第一光接收機(jī)8，在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN中設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的星型耦合器14，波長(zhǎng)調(diào)度單元16中設(shè)置2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣17及相應(yīng)的第一耦合器19和光感應(yīng)器21，根據(jù)初期網(wǎng)絡(luò)的光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3數(shù)目，設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣17，18。當(dāng)系統(tǒng)升級(jí)，需要增加光網(wǎng)絡(luò)單元0NU4時(shí)，可在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN2的波長(zhǎng)調(diào)度單元16中增加2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣18數(shù)目及相應(yīng)的第一耦合器19和光感應(yīng)器21以連接新增的ONU4。當(dāng)需要增加系統(tǒng)的波長(zhǎng)時(shí)，可在0LT1中增加相應(yīng)的光發(fā)送機(jī)5和第一光接收機(jī)8，并在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)2的第二陣列波導(dǎo)光柵AWG13的解復(fù)用端增加相應(yīng)的星型耦合器15。由上述闡述可知，本新型動(dòng)態(tài)波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)在升級(jí)過程中無需撤換原有用戶的通信設(shè)備，因此不會(huì)對(duì)其通信造成影響，屬于在線升級(jí)。參見圖l和圖2，本波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)度的方法為采用上述系統(tǒng)進(jìn)行操作，波長(zhǎng)調(diào)度單元16中的控制器20從控制器通過2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣17中己豎立微鏡22所處的縱向位置了解到哪個(gè)波長(zhǎng)巳被使用，從其橫向位置了解到使用該波長(zhǎng)的是哪個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3，進(jìn)而還可了解到哪些波長(zhǎng)處于閑置狀態(tài)。此外，結(jié)合光感應(yīng)器21的狀態(tài)(是否探測(cè)到光信號(hào))，控制器還可了解目前各光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3的狀況(無需通信、申請(qǐng)通信、正在通信、結(jié)束通信/ONU損壞)。當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3不需要通信時(shí)候，光開關(guān)26處于"關(guān)"狀態(tài)，此時(shí)探測(cè)器無法從光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3探測(cè)到光信號(hào)。當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3需要通信時(shí)，將光開關(guān)26打開，其反射式半導(dǎo)體光放大器RS0A24發(fā)出的光信號(hào)被光感應(yīng)器21探測(cè)到后將被反饋到控制器20中，由于系統(tǒng)中的光感應(yīng)器21與各光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3是一一對(duì)應(yīng)的，因此控制器20可從中了解到提出申請(qǐng)的是哪個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3，從而將其列入波長(zhǎng)申請(qǐng)隊(duì)10列當(dāng)中，使其等候分配波長(zhǎng)。分配波長(zhǎng)時(shí)，控制器20將2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣17中某個(gè)特定的微鏡(其縱向位置對(duì)應(yīng)所調(diào)度的波長(zhǎng)，橫向位置對(duì)應(yīng)申請(qǐng)波長(zhǎng)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3豎立起來，這樣需要調(diào)度的波長(zhǎng)將通過微鏡的反射注入申請(qǐng)波長(zhǎng)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3當(dāng)中。當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3結(jié)束通信吋，光開光被設(shè)置為"關(guān)"狀態(tài)，此時(shí)光感應(yīng)器無法探測(cè)到光信號(hào)，光感應(yīng)器將這一信息反饋給控制器后，控制器通過改變2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣17中相應(yīng)微鏡22的狀態(tài)，將該波長(zhǎng)釋放出來以備其他光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3使用，而當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3損壞、無法發(fā)出光信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)也將以類似方式自動(dòng)釋放其波長(zhǎng)?？刂破?0從微鏡22及光感應(yīng)器21判斷出的光網(wǎng)絡(luò)單元0NU3的狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的操作如下表所示，其中，微鏡狀態(tài)"0"表示ONU對(duì)應(yīng)的微鏡未豎立，"1"表示微鏡已豎立；光感應(yīng)器狀態(tài)"0"表示未接收到光信號(hào)，"1"表示已接收到光信號(hào)。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1.一種動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)的系統(tǒng)，由光線路終端OLT(1)通過單模光纖(12)連接遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN(2)，而遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN(2)連接多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3，4)構(gòu)成，其特征在于在所述遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN中設(shè)有波長(zhǎng)調(diào)度單元(16)，而使系統(tǒng)無需另設(shè)控制通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)的系統(tǒng)，其特征在于所述光線路終端OLT(1)由N個(gè)光發(fā)送機(jī)(5)、N個(gè)第一光接收機(jī)(8)、2個(gè)第一陣列波導(dǎo)光柵AWG(9，10)和1個(gè)光環(huán)行器(11)構(gòu)成，其中所述光發(fā)送機(jī)(5)與1個(gè)所述第一陣列波導(dǎo)光柵AWG(9)的解復(fù)用端連接，所述光接收機(jī)(8)與l個(gè)所述第一陣列波導(dǎo)光柵AWG(10)的解復(fù)用端連接，所述2個(gè)陣列波導(dǎo)光柵AWG(9，10)的復(fù)用端與所述第一光環(huán)行器(11)連接，所述光環(huán)行器的另一個(gè)端口與所述單模光纖(12)連接。所述第一光環(huán)形器(11)作用在于將發(fā)送至所述光線路終端OLT(1)的上行信號(hào)傳送至所述光接收機(jī)(8)處，將所述發(fā)送機(jī)(5)發(fā)出的下行信號(hào)傳送出OLT(1)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)的系統(tǒng)，其特征在于所述多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3，4)的每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元由1個(gè)第二光接收機(jī)(23)、l個(gè)反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA(24)、1個(gè)第二耦合器(25)和1個(gè)1*2光開關(guān)(26)構(gòu)成；其中所述光開關(guān)(26)分別與反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA(24)和第二耦合器(25)解復(fù)用端連接，所述第二耦合器(25)的另一個(gè)解復(fù)用端和復(fù)用端分別與第二光接收機(jī)(23)和遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN(2)中的第一耦合器(19)連接；所述第二耦合器(25)的作用在于將一部分下行信號(hào)作為種子光注入反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA(24)中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)的系統(tǒng)，其特征在于遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN(2)由l個(gè)第二陣列波導(dǎo)光柵(13)、n個(gè)星型耦合器(14，15)以及所述波長(zhǎng)調(diào)度單元(16)構(gòu)成，星型耦合器(15)為升級(jí)時(shí)添加的設(shè)備，其余為建網(wǎng)初期已有的設(shè)備。其中星型耦合器(14，15)的復(fù)用端與第二陣列波導(dǎo)光柵(13)解復(fù)用端連接，其解復(fù)用端與所述波長(zhǎng)調(diào)度單元(16)中的2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(17，18)連接，所述波長(zhǎng)分配單元(16)同時(shí)與各光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3，4)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)的系統(tǒng)，其特征在于所述波長(zhǎng)調(diào)度單元(16)由2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(17，18)、第一耦合器(19)、光感應(yīng)器(21)和控制器(20)構(gòu)成，所述2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(18)為升級(jí)時(shí)添加的設(shè)備，其余為建網(wǎng)初期已有的設(shè)備。其中，所述第一耦合器(19)的解復(fù)用端分別與2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(17，18)和光感應(yīng)器(21)，其復(fù)用端與各光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3,4)連接，控制器分別與2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(17，18)和光感應(yīng)器(21)連接。所述控制器(20)從2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(17，18)中所豎立的微鏡(22)的位置和光感應(yīng)器(21)的狀態(tài)了解系統(tǒng)的通信狀態(tài)，并據(jù)此控制2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(17，18)，實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)的調(diào)度。6.—種動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)的方法，采用根據(jù)權(quán)利要求書1所述的光網(wǎng)絡(luò)單元采用單發(fā)送機(jī)的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)模塊化升級(jí)和波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的系統(tǒng)進(jìn)行操作，其特征在于根據(jù)初期網(wǎng)絡(luò)所需的波長(zhǎng)數(shù)目，在OLT(1)中設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的發(fā)送機(jī)(5)和第一接收機(jī)(8)，在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN中設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的星型耦合器(14)，波長(zhǎng)調(diào)度單元(16)中設(shè)置2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(17)及相應(yīng)的第一耦合器(19)和感應(yīng)器(21)，根據(jù)初期網(wǎng)絡(luò)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3)數(shù)目，設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(17，18);當(dāng)系統(tǒng)升級(jí)，需要增加光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(4)時(shí)，可在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN(2)的波長(zhǎng)調(diào)度單元(16)中增加2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(18)數(shù)目及相應(yīng)的耦合器和感應(yīng)器以連接新增的ONU;當(dāng)需要增加系統(tǒng)的波長(zhǎng)時(shí)，可在OLT(l)中增加相應(yīng)的光發(fā)送機(jī)(5)和第一光接收機(jī)(8),并在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)(2)的第二陣列波導(dǎo)光柵AWG(13)的解復(fù)用端增加相應(yīng)的星型耦合器(15);由上述闡述可知，升級(jí)過程無需撤換原有用戶的通信設(shè)備，因此不會(huì)對(duì)其通信造成影響，故屬于在線升級(jí)。7.—種動(dòng)態(tài)波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)在光網(wǎng)絡(luò)單元ONU采用單光源、不另建控制通道的條件下實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)度的方法，采用根據(jù)權(quán)利要求書1所述的光網(wǎng)絡(luò)單元采用單發(fā)送機(jī)的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)模塊化升級(jí)和波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的系統(tǒng)，其特征在于波長(zhǎng)調(diào)度單元(16)中的控制器(20)從控制器通過2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(17)中已豎立微鏡(22)所處的縱向位置了解到哪個(gè)波長(zhǎng)已被使用，從其橫向位置了解到使用該波長(zhǎng)的是哪個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3)，進(jìn)而還可了解到哪些波長(zhǎng)處于閑置狀態(tài)；此外，結(jié)合光感應(yīng)器(21)的狀態(tài)是否探測(cè)到光信號(hào)，控制器還可了解目前各光網(wǎng)絡(luò)單元ONUG)的狀況無需通信、申請(qǐng)通信、正在通信、結(jié)束通信/0NU損壞；當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3)不需要通信時(shí)候，光開關(guān)(26)處于"關(guān)"狀態(tài)，此時(shí)光感應(yīng)器(21)無法從光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3)探測(cè)到光信號(hào)；當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3)需要通信時(shí)，將光開關(guān)(26)打開，其反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA(24)發(fā)出的光信號(hào)被光感應(yīng)器(21)探測(cè)到后將被反饋到控制器(20)中，由于系統(tǒng)中的光感應(yīng)器(21)與各光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3)是一一對(duì)應(yīng)的，因此控制器(20)可從中了解到提出申請(qǐng)的是哪個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3)，從而將其列入波長(zhǎng)申請(qǐng)隊(duì)列當(dāng)中，使其等候分配波長(zhǎng)；分配波長(zhǎng)時(shí)，控制器(20)將2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(17)中某個(gè)特定的微鏡豎立起來，該微鏡的縱向位置對(duì)應(yīng)所調(diào)度的波長(zhǎng)，橫向位置對(duì)應(yīng)申請(qǐng)波長(zhǎng)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3)，這樣需要調(diào)度的波長(zhǎng)將通過微鏡的反射注入申請(qǐng)波長(zhǎng)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3)當(dāng)中；當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3)結(jié)束通信時(shí)，光開光被設(shè)置為"關(guān)"狀態(tài)，從而使光感應(yīng)器無法探測(cè)到光信號(hào)；光感應(yīng)器將這一信息反饋給控制器后，控制器通過改變2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣(17)相應(yīng)微鏡(22)的狀態(tài)，將該波長(zhǎng)釋放出來以備其他光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(3)使用，而當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU(3)損壞、無法發(fā)出光信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)也將以類似方式自動(dòng)釋放其波長(zhǎng)。全文摘要本發(fā)明涉及一種光網(wǎng)絡(luò)單元使用單光源的波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)和波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的系統(tǒng)和方法。本系統(tǒng)由光線路終端OLT通過單模光纖連接遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN，而遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN連接多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU構(gòu)成；在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN當(dāng)中設(shè)置波長(zhǎng)調(diào)度單元，而系統(tǒng)無需另設(shè)控制通道，所有波長(zhǎng)均可動(dòng)態(tài)調(diào)度給任意光網(wǎng)絡(luò)單元ONU；系統(tǒng)可在不影響現(xiàn)有用戶通信的條件下實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)。系統(tǒng)將波長(zhǎng)調(diào)度控制器從光線路終端OLT轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN中，控制器通過2維微電子機(jī)械光開關(guān)矩陣和感應(yīng)器的狀態(tài)了解整個(gè)系統(tǒng)的通信狀態(tài)，光網(wǎng)絡(luò)單元ONU通過增設(shè)的光開關(guān)及遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN處的感應(yīng)器，利用原有的發(fā)送數(shù)據(jù)的光源和傳送數(shù)據(jù)的通道向系統(tǒng)發(fā)出通信申請(qǐng)，故無需另建控制通道，且系統(tǒng)中的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU只需一個(gè)光源。系統(tǒng)的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)采用分布式的結(jié)構(gòu)，各ONU由多個(gè)光開關(guān)矩陣連接，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的在線升級(jí)。文檔編號(hào)H04J14/02GK101521837SQ200910046519公開日2009年9月2日申請(qǐng)日期2009年2月24日優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日發(fā)明者楊周,甘朝欽,磊石申請(qǐng)人:上海大學(xué)