无源光网络中控制中继单元中的光放大器的方法及系统

摘要

本发明公开了一种无源光网络中控制中继单元中的光放大器的方法，包括：根据来自于所述中继单元的消息确定所述光放大器的工作电流值；将所述工作电流值发送给所述中继单元，指示所述中继单元根据所述工作电流值，设置所述光放大器的工作电流。相应地，本发明还公开了一种无源光网络中控制中继单元中的光放大器的系统。采用本发明，可以控制中继单元中光放大器的ASE噪声，从而减小ASE噪声对光线路终端的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及光网络技术领域，尤其涉及一种无源光网络中控制中继单元中的光放大器的方法和系统，以及一种获取光放大器的放大自辐射噪声功率与工作电流的对应关系的方法及装置。

背景技术

无源光网络(Passive Optical Network，PON)由局侧的光线路终端(OpticalLine Terminal，OLT)、用户侧的光网络终端(Optical Network Terminal，ONT)或者光网络单元(Optical Network Unit，ONU)，以及光分配网络(OpticalDistribution Network，ODN)等组成。

图1是一种无源光网络系统的网络拓扑结构图。如图1所示，该无源光网络中包括OLT、ONT，其中OLT到ONT的传输方向为下行方向，采用时分复用(Time-Division Multiplexing TDM)方式；下行数据的发送是连续的，OLT连续地将信息通过广播的方式发送给每个ONT，每个ONT选择属于自己的数据进行接收。ONT到OLT的传输为上行方向，采用时分多址复用(Time-DivisionMultiplexing access，TDMA)方式，即上行数据发送是突发的，不同ONT占用不同的上行时隙，多个ONT通过时分复用的方式共享上行链路。

为了使一个PON网络可以接入更多的用户，覆盖更广的范围，就需要延长OLT和ODN的距离，增加ODN的分支比，这些都会增加PON网络中光信号的衰减。于是需要在网络中增加中继单元来补偿信号的衰减，使OLT和ONT的接收机能够正常工作。例如，采用中继器(Extender)来补偿信号的衰减，则光信号的中继可以通过利用Extender中的光放大器(Optical Amplifier，OA)来实现，Extender中集成一个特殊的ONT--嵌入式ONT(Embedded ONT，EONT)，此ONT可以用来监控OA的工作状态，在分配的时间段内，将收集的参数上报给OLT，从而实现对Extender的管理。图2是图1所示的无源光网络加入了Extender后的网络拓扑结构。

由于上行的数据是突发的，在没有上行信号的期间，OA会产生宽带的放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission，ASE)噪声。虽然每个波长的ASE噪声功率比较低，最高的只有-20dBm，但由于其带宽很宽，ASE噪声的总功率可以达到0dBm。而且，由于ONT发射机的波长范围很大，在OLT接收端不能使用窄带滤波器来滤除宽带的噪声，导致宽带ASE噪声全部到达OLT的接收机，高功率的ASE噪声就会影响OLT的接收机。例如，在ONT注册的过程中，OLT并不知道ONT的上传信息会在什么时候到达，所以其接收电路一直保持工作状态，此时ASE噪声会在接收机处累积，累积到一定程度后会使ONT上传的信息无法被OLT识别，导致ONT注册时间延长或者失败。

现有技术中通过在extender中增加一个连续输出，没有调制的激光二极管(Laser Diode，LD)来消除ASE噪声。如图3所示，该LD的中心波长为1330nm，传输方向与ONT传输的上行信号(光波长为1310nm)相反，1330nm的光会在没有上行光信号的时间内，消耗OA的上能级粒子，从而减小正向的ASE噪声，从而减小了OLT接收机受到的影响。但是，这需要在extender中增加额外的LD，增加了成本；并且还存在一个问题：由于此LD是连续输出的，这意味着不论是否有上行信号，LD都会输出连续光。因此，在没有上行信号的时，LD输出的连续光会减小正向的ASE噪声；而在有上行信号的时，LD输出的连续光在减小ASE噪声的同时，还会减小上行信号的增益，从而减弱了OA的放大作用。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种无源光网络中控制中继单元中的光放大器的方法及一种无源光网络系统，使得可以减小光放大器的ASE噪声对光线路终端的影响。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种无源光网络中控制中继单元中的光放大器的方法，包括：

根据来自于所述中继单元的消息，确定所述光放大器的工作电流值；

将所述工作电流值发送给所述中继单元，指示所述中继单元根据设置所述电流值，设置所述光放大器的工作电流。

相应地，本发明实施例还提供了一种无源网络系统，包括光线路终端和中继单元，其中：

所述光线路终端包括处理单元，所述处理单元用于根据来自于所述中继单元的消息确定所述中继单元中光放大器的工作电流值，并将所述工作电流值发送给所述中继单元；

所述中继单元，用于根据来自于所述光线路终端的所述工作电流值，设置所述光放大器的工作电流。

相应地，本发明实施例还提供了一种获取光放大器的放大自辐射噪声功率与工作电流的对应关系的装置，包括：

电流调节单元，用于在所述光放大器的输入端不输入光信号的条件下，调节所述光放大器的工作电流值；

滤波单元，一端连接所述光放大器的输出端，用于对所述光放大器的输出信号进行窄带滤波；

光功率测量单元，一端连接所述滤波单元的输出端，用于根据所述光放大器的每个工作电流值，测量所述滤波单元输出的放大自辐射噪声功率值，形成所述光放大器的放大自辐射噪声功率值和工作电流值的对应关系。

本发明实施例通过光线路终端根据来自于中继单元的消息确定中继单元中的光放大器的工作电流值，并指示中继单元根据该工作电流值设置光放大器的工作电流，使得可以控制光放大器ASE噪声的产生，从而减小ASE噪声对OLT的接收机的影响。

附图说明

图1是现有的一种无源光网络系统的网络拓扑结构示意图；

图2是图1所示的无源光网络系统增加Extender后的网络拓扑结构示意图；

图3是现有技术中包含LD的Extender中上行信号与LD的光信号的传输方向的示意图；

图4是本发明实施例一的无源光网络中控制中继单元中的光放大器的方法示意图；

图5是本发明实施例二的无源光网络中控制中继单元中的光放大器的方法示意图；

图6是本发明实施例的获取光放大器的放大自辐射噪声功率与工作电流的对应关系的方法示意图；

图7是本发明实施例的一种包括中继单元的无源光网络的注册方法示意图；

图8是本发明实施例一的无源光网络中控制中继单元中光放大器的系统结构示意图；

图9是本发明实施例二的无源光网络中控制中继单元中光放大器的系统结构示意图；

图10是本发明实施例的一种获取光放大器的放大自辐射噪声功率与工作电流的对应关系的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明实施例通过在无源光网络中，控制中继单元中的光放大器的工作电流，因而控制光放大器所产生的ASE噪声，从而减少光放大器的ASE噪声对光线路终端的接收机的影响。进一步地，本发明实施例可以根据中继单元与光线路终端之间的交互信息，来设置光放大器的工作电流。

图4是本发明实施例一的无源光网络中控制中继单元中的光放大器的方法示意图。使用本发明实施例提供的方法，在不增加Extender成本和不影响OA性能的基础上，即可实现对OA的ASE噪声的控制。参考图4，所述方法包括：

S401、根据来自于中继单元的消息，确定所述中继单元中的光放大器的工作电流值；

S402、将所述工作电流值发送给所述中继单元，指示所述中继单元根据所述工作电流值，设置所述光放大器的工作电流。

本发明实施例中，中继单元发送消息给光线路终端，光线路终端根据所述消息来确定适合于所述光放大器的工作电流值，并将所述工作电流值发送给所述中继单元，然后中继单元根据该工作电流值设置其光放大器的工作电流。中继单元发送给光线路终端的所述消息中，携带有光放大器的ASE噪声功率与工作电流的对应关系，还可以携带中继单元中的EONT的上行发射功率(EONT发射的上行信号不经过光放大器，故上行发射功率中不包含ASE噪声功率)等信息。

图6为本发明实施例的获得光放大器的放大自辐射噪声功率与工作电流的对应关系的方法示意图。请参考图6，

S601、所述光放大器的输入端无信号；

S602、将所述光放大器的输出端信号通过光学窄带滤波器传送到光功率计；

S603、依次调节所述光放大器的工作电流，并分别记录其工作电流值和相对应的所述光功率计上的数值。

上述方法的具体实现过程为：中继单元中的OA的输入端不输入光信号，将OA的输出端与光学窄带滤波器的一端相连接，所述滤波器的带宽符合网络性能的要求，如13nm。光学窄带滤波器的另一端连接光功率计。调节OA的工作电流(调节的过程最好为依顺序从大到小或从小到大的调节)，由于此时OA没有光信号输入，因此OA的输出只有ASE噪声。每调节到一个电流值，就记录此时光功率计上的数值，最终形成OA通带内的ASE功率和工作电流的对应关系。例如，电流100mA时，ASE噪声功率是+1dBm；电流150mA时，ASE噪声功率是+2.5dBm；电流是200mA时，ASE噪声功率是+3.5dBm。此对应关系一般预先测量好，并形成ASE噪声功率与工作电流的对应关系表存入EONT的存储器中，例如可以存储到闪存或者内存中。使用本发明实施例提供的这种方法，即可获得光放大器的ASE噪声功率与工作电流的对应关系。

图5是本发明实施例二的无源光网络中控制中继单元中光放大器的方法示意图。参考图5，包括：

S501、中继单元将携带有光放大器的放大自辐射噪声功率与工作电流的对应关系的消息上报给光线路终端；

S502、所述光线路终端根据所述中继单元上报的消息，计算所述中继单元与所述光线路终端之间主干光纤的衰减值。本发明实施例中，计算的方法可以包括以下两种：

一、利用所述中继单元的EONT上报给OLT的消息中所携带的所述EONT的上行发射功率值，计算主干光纤的衰减值

由于EONT和OLT通信过程中，其内部的发射机发射出的光信号不经过上行的OA，因此OLT接收到的EONT上行信号中，没有ASE噪声。EONT向OLT上传的消息中可以携带其上行发射功率值，OLT就可以测量接收到的光信号的功率值，然后用EONT的上行发射功率值减去OLT接收到的光信号的功率值，即可得到主干光纤的衰减值。例如，EONT的发射功率值是+1dBm，OLT接收到的光信号的功率值是-20dBm，那么主干光纤的衰减值为+1dBm-(-20dBm)＝21dB。

二、根据OLT和EONT之间的传输时延计算主干光纤的衰减值

EONT在OLT上注册的时候，需要进行测距，此时OLT会发射一个信号给EONT，EONT接收到这个信号后，立刻将其返回OLT，OLT接收到EONT返回的信号后，利用OLT和EONT之间的传输时延＝(OLT发射信号的时间-OLT接收到EONT返回的信号)÷2，可以得到EONT与OLT之间光信号的传输时延，继而再根据光纤中光信号的传输速度＝真空中的光速÷光纤对光信号的折射率，光纤长度＝传输时延×光纤中光信号的传输速度，得到EONT与OLT之间的距离，再根据衰减值＝长度×衰减系数，计算出主干光纤的衰减值。例如，经过测距，OLT知道其和EONT之间的传输时延是200us，真空中的光速是299792458米/秒，光纤对1310nm的折射率为1.4675，衰减系数是0.35dB/km，则主干光纤的衰减值＝200×10^-6×299792458÷1.4675÷1000×0.35＝14.3dB。

S503、所述光线路终端根据OA的ASE噪声功率和工作电流的对应关系，结合预先设定的标准，确定所述光放大器的工作电流值；

本发明实施例中，所述预先设定的标准可以为：OA的ASE噪声功率经过所述中继单元与所述光线路终端之间主干光纤的衰减后要小于所述光线路终端的接收机的灵敏度，确定的具体过程为：当前OA工作电流下的ASE噪声功率值-主干光纤的衰减值＜OLT接收机的灵敏度。如OLT接收机的灵敏度是-28dBm，主干光纤的衰减值是20dB，那么根据上式，OA的ASE噪声功率值＜-28dBm+20dB＝-8dBm。然后，根据OA的ASE噪声功率和工作电流的对应关系表，查找到OA合适的工作电流。

S504、所述光线路终端将携带有所述OA的工作电流值的消息发送给所述中继单元；

S505、所述中继单元根据所述工作电流值，设置所述中继单元中OA的工作电流。

使用本发明实施例提供的方法，能够在光信号通过中继单元传输时，减小OA的ASE噪声对OLT的接收机的影响。

本发明实施例可以在包括中继单元的无源光网络的注册过程中，保证ONT注册的顺利进行。图7是本发明实施例提供的一种包括中继单元的无源光网络的注册方法示意图。参考图7，所述方法包括：

S701、OLT向PON网络中下发序列号(Serial Number，SN)请求消息，要求没有注册的ONT上传其SN；

S702、所述序列号请求消息首先被Extender中的EONT收到，所述EONT向OLT上传包括其SN的应答消息；由于Extender此时没有激活下发端口，因此其它常规的ONT不能接收到所述序列号请求消息；

S703、OLT收到应答消息后，启动该PON口下集成管理ONT的激活过程，并对EONT进行特殊标记，以表明其为集成管理的ONT；

S704、OLT和所述EONT建立OMCI通道，该通道用于EONT向OLT上传Extender中的监控消息，OLT向EONT下发Extender的管理消息；

S705、EONT通过OMCI通道上传包括OA通带内的ASE噪声功率和工作电流的对应关系的监控消息。本发明实施例中，该监控消息中还可以包括EONT的上行发射功率值。本发明实施例中，也可以是分两次上传监控消息，一次上传的监控消息包括OA通带内的ASE噪声功率和工作电流的对应关系，另一次上传的监控消息包括EONT的上行发射功率值；

S706、OLT根据所述EONT上传的消息，确定Extender中光放大器的工作电流值；

S707、OLT下发包括所述工作电流值的管理消息给Extender；

S708、所述Extender根据管理消息中的工作电流值设置光放大器的工作电流，并根据管理消息使能(激活)Extender的下发端口；

S709、光线路终端通过所述Extender下发SN请求消息给Extender下接的ONT；

此处，可以下发给至少一个下接的ONT，当然也可以是所有的ONT。

S710、ONT通过Extender向OLT进行注册。

此处，收到SN请求消息的ONT通过Extender发送包括其自身SN的消息给OLT进行注册。

本发明实施例通过控制光放大器的ASE噪声功率，可以保证ONT的信息在OLT处能够识别，保证了ONT注册的顺利进行，而且也没有增加Extender的额外成本。同时，在后续光信号的传输时，由于对ASE噪声的控制，能够更好地保证中继单元的中继作用。

进一步地，本发明实施例还提供了一种无源光网络中控制中继单元中的光放大器的系统。

图8是本发明实施例一的无源光网络中控制中继单元中的光放大器的系统结构示意图。参考图8，所述系统包括：中继单元10和光线路终端20，其中：所述光线路终端20包括处理单元23，所述处理单元23用于根据来自于所述中继单元10的消息，确定中继单元10中的光放大器16的工作电流值，并将所述工作电流值发送给所述中继单元10；

所述中继单元10用于根据来自于光线路终端20的所述工作电流值，设置所述光放大器16的工作电流。

本发明实施例中，所述来自于中继单元10的消息携带有所述光放大器16的ASE噪声功率与工作电流的对应关系。

相应地，本发明实施例还提供了一种装置，该装置能够获取光放大器的ASE噪声功率与工作电流的对应关系。图10是本发明实施例的一种获取光放大器的放大自辐射噪声功率与工作电流的对应关系的装置的结构示意图。参考图10，所述装置100包括：电流调节单元110，用于在所述光放大器的输入端不输入光信号的条件下，调节所述光放大器的工作电流值；滤波单元120，一端连接所述光放大器的输出端，用于对所述光放大器的输出信号进行窄带滤波；光功率测量单元130，用于一端连接所述滤波单元120的输出端，用于根据所述光放大器的每个工作电流值，测量所述滤波单元120输出的放大自辐射噪声功率值，形成所述光放大器的放大自辐射噪声功率值和工作电流值的对应关系。使用本发明实施例的装置100便可获取到光放大器的ASE噪声功率与工作电流的对应关系。

本发明实施例在不增加中继单元的成本，不影响光放大器性能的基础上即可达到控制光放大器的ASE噪声。

图9是本发明实施例二的无源光网络中控制中继单元中光放大器的系统结构示意图。参考图9，所述系统包括中继单元10和光线路终端20，其中：

所述中继单元10，包括嵌入式光网络终端(EONT)15和光放大器16。所述中继单元10向所述光线路终端20上传携带有所述光放大器16的放大自辐射噪声功率与工作电流的对应关系的消息。本发明实施例中，光放大器16的放大自辐射噪声功率与工作电流的对应关系预先记录并存储在EONT15中。

所述光线路终端20，包括存储单元22，用于存储所述消息中的所述光放大器的放大自辐射噪声功率与工作电流的对应关系；处理单元23，用于根据所述光放大器的ASE噪声功率与工作电流的对应关系以及预先设定的标准来确定所述光放大器的工作电流值。本发明实施例中，所述预先设定的标准可以为：OA的ASE噪声功率通过所述中继单元与所述光线路终端之间主干光纤会产生衰减，ASE噪声功率经主干光纤衰减后的值要小于所述光线路终端的接收机的灵敏度。也就是说，当前OA工作电流下的ASE噪声功率值-主干光纤的衰减值＜OLT接收机的灵敏度。

所述处理单元23确定所述光放大器的工作电流值的具体过程可以为，处理单元23根据所述中继单元10与所述光线路终端20之间主干光纤的衰减值和所述光线路终端20的接收机的灵敏度，确定所述光放大器16的放大自发辐射噪声功率；然后根据所述光放大器16的放大自发辐射噪声功率与工作电流的对应关系反推得到所述光放大器16的工作电流值。

本发明实施例中，处理单元23还可以用于根据所述中继单元上传的消息，计算所述中继单元10与所述光线路终端20之间主干光纤的衰减值。本发明实施例中，包括以下两种方式：

一、根据所述中继单元上传的消息中所携带的EONT的上行发射功率值计算主干光纤的衰减值

由于中继单元10中的EONT15和光线路终端OLT20通信过程中，EONT15内部发射机发射出的光信号不经过上行的OA，因此OLT接收到的EONT的上行光信号中，没有ASE噪声。中继单元向OLT上传的消息中包括EONT的上行发射功率值。光线路终端OLT20中还包括测量单元24，用于测量接收到的光信号的功率值。处理单元23根据主干光纤传输的衰减等于EONT的上行发射功率值减去OLT接收到的光信号的功率值，计算出主干光纤的衰减值。例如，EONT的发射功率值是+1dBm，OLT接收到的光信号的功率值是-20dBm，那么主干光纤的衰减值为+1dBm-(-20dBm)＝21dB。

二、根据OLT和EONT之间的传输时延计算主干光纤的衰减值

EONT在OLT上注册的时候，需要进行测距流程，此时OLT会发射一个信号给EONT，EONT接收到这个信号后，立刻将其返回OLT，OLT接收到EONT返回的信号后，利用OLT和EONT之间的传输时延＝(OLT发射信号的时间-OLT接收到EONT返回的信号)÷2，得到EONT与OLT之间光信号的传输时延，继而再根据光纤中光信号的传输速度＝真空中的光速÷光纤对光信号的折射率，光纤长度＝传输时延×光纤中光信号的传输速度，得到EONT与OLT之间的距离，再根据衰减值＝长度×衰减系数，计算出主干光纤的衰减值。例如，经过测距，OLT知道其和EONT之间的传输时延是200us，真空中的光速是299792458米/秒，光纤对1310nm的折射率为1.4675，衰减系数是0.35dB/km，则主干光纤的衰减值＝200×10-6×299792458÷1.4675÷1000×0.35＝14.3dB。

此处，举例说明处理单元23确定光放大器16的工作电流的具体过程为：处理单元23根据当前OA工作电流下的ASE噪声功率值-主干光纤的衰减值＜OLT接收机的灵敏度计算ASE的噪声功率值。如OLT接收机的灵敏度是-28dBm，主干光纤的衰减是20dB，那么根据上式，OA的ASE噪声值＜-28dBm+20dB＝-8dBm。然后根据OA的ASE噪声功率和工作电流的对应关系表，查找出OA合适的工作电流值。

然后，光线路终端20将包含上述OA工作电流值的消息下发给中继单元10，中继单元根据所述工作电流值设置所述中继单元10中光放大器16的工作电流。

本发明实施例的系统，能够在光信号通过中继单元传输时，消除中继单元中的光放大器的ASE噪声对OLT的接收机的影响。尤其是在无源光网络的注册过程中，使用本发明实施例，能够保证ONT不受光放大器的ASE噪声的影响而顺利注册。

当然，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。