长距光放大装置、PON和光信号传输方法

摘要

本发明公开了一种长距光放大装置、PON和光信号传输方法，属于通信领域。其中，长距光放大装置包括第一光双讯器、转换与放大器、第二光双讯器和上行光通道放大器。本发明通过采用将上行、下行光信号分路，对上行光信号采用上行光通道放大器放大，并将下行光信号分为两类，一类直接放大，另一类通过波长转换后再进行放大，解决了共存无源光网络长距离传输的问题，并且这种设计比较容易找到合适的光放大器，实现较简单。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种长距光放大装置、 无源光网络(Passive Optical Network，PON)和光信号传输方法。

背景技术

有线宽带接入技术的快速发展和低成本的需求，使得用光纤逐 步取代现有的铜线(有线)系统，即光进铜退已经成为一种趋势。 因PON具有最宽最快以及最环保的特性，以及长距无源光网络对于 扁平化和简化网络的结构以及适应距离较长的网络结构和减少投资 成本等特点，正在被绝大多数运营商所接受并开始或准备部署，用 以满足日益增长的通信用户以及更快速和更好的服务需求。

长距无源光网络是一种点对多点的光纤接入技术，如图1所示， 它包括光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)、光网络单元 (Optical Network Unit，ONU)以及ODN(Optical Distribution Network，光分配网络)。通常长距无源光网络是由一个OLT通过 ODN的光功率分离器(简称分光器)以及光延长盒(Reach Extender Box，REB)连接多个ONU构成的点到多点结构。

考虑到投资成本以及ODN具有复用的特点，在无源光网络中 会有几个PON系统共用一个ODN。见图2所示，由于不同的PON 系统一般会有不同上下行波长，如GPON的下行波长是 1480nm-1500nm，上行波长是1290nm-1330nm，而XG-PON1的 下行波长是1575nm-1580nm，上行波长是1260nm-1280nm。因此 对于这种共存的PON系统，需要一个波分复用耦合盒，使其能耦合 进共存的ODN系统。见图2所示，长距盒的设计需要兼顾这个需 求。以往长距盒主要是针对单个PON系统设计的，对于多个PON 共存的系统，原有的单系统长距盒不能满足实际应用的需要，因此 需要一个合成长距盒。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种长距光放大装置、PON和光信 号传输方法，以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种长距光放大装置，包括： 第一光双讯器(Optical diplexer)，用于将来自主干光纤的下行光信 号传输至下行光通道，以及将上行通道光放大器放大后的上行光信 号耦合回主干光纤上；转换与放大器，用于根据波长将下行光信号 划分为第一类下行光信号和第二类下行光信号，对第一类下行光信 号进行放大；对第二类下行光信号进行波长转换，对转换后的第二 类下行光信号进行放大，恢复放大后的第二类下行光信号的波长； 以及输出放大后的第一类下行光信号和第二类下行光信号；第二光 分双讯器，用于将来自转换与放大器的第一类下行光信号和第二类 下行光信号耦合回主干光纤上；以及将来自主干光纤的上行光信号 传输至上行光通道；上行光通道放大器，用于对上行光通道上的上 行光信号进行放大，输出放大后的上行光信号；本地管理盒，该本 地管理盒与分流耦合器及光线路终端OLT相连，用于根据OLT的 指令对上行光通道放大器以及转换与放大器进行管理和控制。

根据本发明的另一方面，提供了一种无源光网络PON，包括： 光网络单元、光分配网络和光线路终端，上述长距光放大装置。

根据本发明的又一方面，提供了一种光信号传输方法，包括： 将主干光纤中的下行光信号传输至下行光通道，上行光信号传输至 上行光通道；对上行光信号进行放大，并将放大后的上行光信号耦 合回主干光纤上；根据波长将下行光信号划分为第一类下行光信号 和第二类下行光信号，对第一类下行光信号进行放大；对第二类下 行光信号进行波长转换，对转换后的第二类下行光信号进行放大， 恢复放大后的第二类下行光信号的波长；以及将放大后的第一类下 行光信号和第二类下行光信号耦合回主干光纤上。

通过本发明，采用将上行、下行光信号分流，对上行光信号采 用上行光通道放大器放大，并将下行光信号分为两类，一类直接放 大，另一类通过波长转换后再进行放大，解决了共存无源光网络长 距离传输的问题，并且这种设计比较容易选择合适的光放大器，实 现较简单。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申 请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并 不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的长距无源光网络的结构示意图；

图2是根据相关技术的共存长距无源光网络的结构示意图；

图3是根据本发明实施例一的长距光放大装置的结构框图；

图4是根据本发明实施例一或二中的本地管理盒的结构框图；

图5是根据本发明实施例一的光环行器的结构框图；

图6是根据本发明实施例二的长距光放大装置的结构框图；

图7是根据本发明实施例二的波长转换模块的结构框图；

图8是根据本发明实施例二的波长恢复模块的结构框图；

图9是根据本发明实施例二的波分复用滤波器的结构框图；

图10是根据本发明实施例二的分波器的结构框图；以及

图11是根据本发明实施例三的光信号传输方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明 的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可 以相互组合。

实施例一

图3是根据本发明实施例的长距光放大装置的结构框图，该装 置包括第一光双讯器202、转换与放大器204、第二光双讯器206、 上行光通道放大器208和本地管理盒(Local Management Box)210；

第一光双讯器202，用于将来自主干光纤的下行光信号传输至 下行光通道，以及将上行光通道放大器208放大后的上行光信号耦 合回主干光纤上；

转换与放大器204耦合至第一光双讯器202，用于根据波长将 下行光信号划分为第一类下行光信号和第二类下行光信号，对第一 类下行光信号进行放大；对第二类下行光信号进行波长转换，对转 换后的第二类下行光信号进行放大，恢复放大后的第二类下行光信 号的波长；以及输出放大后的第一类下行光信号和第二类下行光信 号；

第二光双讯器206耦合至转换与放大器204，用于将来自转换 与放大器204的第一类下行光信号和第二类下行光信号耦合回主干 光纤上；以及将来自主干光纤的上行光信号传输至上行光通道；

上行光通道放大器208，用于对上行光通道上的上行光信号进 行放大，输出放大后的上行光信号；

本地管理盒210与分流耦合器212及光线路终端OLT相连，用 于根据OLT的指令对上行光通道放大器208以及转换与放大器204 进行管理和控制。

本实施例的上行光通道放大器208可以选择一个能够把所有 PON的上行光信号都放大的宽带半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier，SOA)。本实施例的上行光通道放大器208也可 以选择由两个光电光(Optical Electro Optical，OEO)转换器及导光 器件组成的重置放大器。

第一光双讯器202和第二光双讯器206可以均为光环行器，其 中，光环行器包括三个接口，分别为第一接口、第二接口和第三接 口，第一接口的光只能进不能出；第二接口的光能进，也能出；第 三接口的光只能出不能进。参见图5，为本实施例提供的光环行器 的结构框图，它有三个口，标为1口，2口和3口，其中1口是光 的进口，即该口光只能进不能出，2口是光的进出口，即光可以进 或出该口，3口是光的出口，即光只能出不能进。根据光环行器的 特性，光只能从1口到2口，或2口到3口，其它的路径是禁止的。

本实施例通过转换与放大器204将下行光信号划分为两类，对 其中一类直接进行放大，对另一类先进行波长转换，转换为波长在 放大能力范围内的波长，转换后再进行光放大，然后将放大后的波 长再恢复到原来的波长上，解决了相关技术中不能对共存无源光网 络中部分光信号进行放大的问题，并且，通过本实施例的装置对上 下行光信号分流，比较容易选择合适的光放大器，实现共存无源光 网络中光信号的长距离传输。

光线路终端通过分流(Tap)耦合器与本地管理盒相连，本地管 理盒包括EONT(Embedded Optical Network Termination嵌入式光 网络终端)和本地控制器，参见图4，本地管理盒40包括EONT (Embedded Optical Network Termination，嵌入式光网络终端)42 和本地控制器(Local Controller)44，其中，EONT42具体为第一 EONT404、第二EONT406和滤波器402。其相关执行流程如下： OLT的指令信号通过分流耦合器到达本地管理盒的EONT处，经过 滤波器402的分路，分别到达相应的第一EONT404或第二EONT406 处，然后EONT42把相关指令传给本地控制器44，本地控制器44 根据指令对上行光通道放大器208以及转换与放大器204进行管理 和控制，最后把结果反馈到EONT42上，根据不同PON系统信号， 有其对应的第一EONT或第二EONT，以及对应的滤波器，分流耦 合器和主干光纤把反馈信息发到相应的OLT处。EONT的实现属于 本领域技术人员公知技术，这里不再赘述，其具体实现方案并不用 于限定本发明的保护范围。

实施例二

图6是根据本发明实施例的长距光放大装置的结构框图，该装 置包括第一光双讯器202、转换与放大器204、第二双讯器206上行 光通道放大器208和本地管理盒210；其中，第一光双讯器202、第 二光双讯器206、上行光通道放大器208和本地管理盒210的功能 与实施例一相同，这里不再详述。本实施例中的转换与放大器204 包括波长转换模块2042、下行光放大器2044和波长恢复模块2046；

波长转换模块2042，用于将波长在指定范围内的下行光信号作 为第一类下行光信号，直接输出第一类下行光信号；将波长不在指 定范围内的下行光信号作为第二类下行光信号，对第二类下行光信 号进行波长转换，输出转换后的第二类下行光信号；

下行光放大器2044，用于对来自波长转换模块2042的第一类 和第二类下行光信号进行放大，输出放大后的第一类和第二类下行 光信号；

波长恢复模块2046，用于接收自下行光放大器2044的第一类 和第二类下行光信号，对第二类下行光信号进行波长恢复，输出所 接收的第一类下行光信号和恢复后的第二类下行光信号。

本实施例通过波长转换模块2042对不在指定范围的下行光信 号进行波长转换，使其能够被下行光放大器2044放大，同时，通过 波长恢复模块2046对转换后的波长进行恢复，保证了这类下行光信 号的波长还是原始波长，不改变光信号的自身特性，可以更好地满 足共存无源光网络的使用需要；并且该装置设计简单，实现比较方 便。

本实施例的下行光放大器2044可以为掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA)，EDFA具有将波长在上述指定范围 内的光信号放大的能力；

或者下行光放大器2044为半导体放大器SOA，该SOA也具有 将波长在指定范围内的光信号放大的能力。

其中，指定范围可以根据共存无源光网络中下行光信号的波长 进行设定，例如：共存无源光网络为GPON和XG-PON1共存的网 络，GPON的下行光信号的波长是1480nm-1500nm，而XG-PON1 的下行光信号的波长是1575nm-1580nm，当选择的下行光放大器 2044为L波段(1570nm-1605nm)的掺铒光纤放大器EDFA时， 可以设定指定波长为1570nm-1605nm；这样就可以对XG-PON1 的下行光信号直接进行放大，而对GPON的下行光信号可以先进行 波长转换，如将其波长增加105nm，即转换为1585nm-1605nm， 这样就可以使GPON的下行光信号满足放大范围，也不与XG-PON1 的下行光信号的波长交叉。

参见图7，为本实施例提供的波长转换模块2042的结构框图， 该波长转换模块2042包括波分复用滤波器502、波长转换器504和 耦合器506；

波分复用滤波器502，用于将波长在指定范围内的下行光信号 作为第一类下行光信号，将波长不在指定范围内的下行光信号作为 第二类下行光信号，分两路输出第一类下行光信号和第二类下行光 信号；

波长转换器504，用于接收来自波分复用滤波器502的第二类 下行光信号，将第二类下行光信号的波长由原始波长转换为预设波 长，预设波长在指定范围内；输出转换后的第二类下行光信号；

耦合器506，用于对来自波分复用滤波器502的第一类下行光 信号和来自波长转换器504的第二类下行光信号进行耦合，输出耦 合后的第一类下行光信号和第二类下行光信号。

本实施例的波长转换模块2042可以采用上述现有的器件经简 单组合实现，设计方便可行。

参见图8，为本实施例提供的波长恢复模块2046的结构框图， 该波长恢复模块2046包括分波器602、波长恢复器604和合波器 606；

分波器602，用于根据波长将来自下行光放大器2044的第一类 和第二类下行光信号分成两路，一路为第一类下行光信号，另一路 为所述第二类下行光信号，输出第一类下行光信号和第二类下行光 信号；

波长恢复器604，用于接收来自分波器602的第二类下行光信 号，将第二类下行光信号的波长由上述预设波长恢复为原始波长， 输出恢复后的第二类下行光信号；

合波器606，用于对来自分波器602的第一类下行光信号和来 自波长恢复器604的第二类下行光信号进行耦合，输出耦合后的第 一类下行光信号和第二类下行光信号。

本实施例的波长恢复模块2046可以采用上述现有的器件经简 单组合实现，设计方便可行。

参见图9，为本实施例提供的波分复用滤波器502的结构框图， 该波分复用滤波器有三个口，标为C口，R口和P口。其中C口是 通用口，即任何波长的光都可进出该口；P口是透射口，即只有通 过滤波片透射窗口的光才能进出该口，R口是反射口，即只有通过 滤波片反射窗口的光才能进出该口。如光从C口进入，根据不同的 波长从P口和R口输出。

参见图10，本实施例提供的分波器602的结构框图，分波器 602具体可以为光栅波导器AWG，它是一个窄带分波器，能根据需 求把间隔100GHz或50GHz的光分离出来，它的A口和B口的波 长是固定的，是可以根据需求来定制的。本实施例采用AWG作为 分波器602，可以把从C口输入的第一类和第二类下行光信号分成 两路，这两路信号将会从对应的A口和B口输出，同时，也可以使 用AWG作为耦合器506，其信号处理过程为分波器602的逆过程， 这里不再详述。合波器606也可以采用上述波分复用滤波器502实 现。

将图9的波分复用滤波器502应用在图7的波长转换模块2042 中，下行光信号的处理过程如下：

下行光信号从波分复用滤波器502的C口进入波长转换模块 2042，然后被分成两束光，一束光的波长在下行光放大器2044的放 大波段内，为上述第一类下行光信号，从波分复用滤波器502的反 射口R口输出，波长不需要被转换直接进入耦合器506的A口；另 一束光的波长不在下行光放大器2044的放大波段内，为上述第二类 下行光信号，从波分复用滤波器502的透射口P口输出，由于其波 长不在下行光放大器2044的波段内，将进入波长转换器504，经过 波长转换后到达耦合器506的B口，需要说明的是，本实施例中耦 合器506的A口与B口的波长是不同的，但他们都在下行光放大器 2044的放大波段内。耦合器506的A口和B口的光信号经过耦合 后从耦合器506的C输出。

将图10的分波器602应用在图8的波长恢复模块2046中，下 行光信号的处理过程如下：

被下行光放大器2044放大的下行光信号从分波器602的C口 进入波长恢复模块2046，然后被分成两束光，一束光从分波器602 的A口输出，其波长不需要被转换(因为其在波长转换模块2042 中也没有被转换)，直接进入合波器606的R口，经过耦合后从合 波器606的C口输出；另一束光从分波器602的B口输出，由于它 的波长被前面波长转换模块2042转换过，因此其波长需要被恢复回 来，所以就进入波长恢复器604，经过波长恢复后到达合波器606 的P口。经过耦合后从合波器606的C口输出。这时波长恢复器604 输出的光信号恢复到原来的工作波长。

上述实施例提供的长距光放大装置可以应用在图2所示的PON 中，具体应用在光分配网络ODN中，以对共存无源光网络PON的 光信号进行放大，满足长距离传输的需要。

实施例三

本实施例提供了一种光信号传输方法，参见图11，该方法包括：

步骤S1102，将主干光纤中的下行光信号传输至下行光通道， 上行光信号传输至上行光通道；

步骤S1104，对上行光信号进行放大，并将放大后的上行光信 号耦合回主干光纤上；

步骤S1106，根据波长将下行光信号划分为第一类下行光信号 和第二类下行光信号，对第一类下行光信号进行放大；

步骤S1108，对第二类下行光信号进行波长转换，对转换后的 第二类下行光信号进行放大，恢复放大后的第二类下行光信号的波 长；

步骤S1110，将放大后的第一类下行光信号和第二类下行光信 号耦合回主干光纤上。

本实施例通过将主干光纤上的光信号分流，分为上下行光信号， 分别对上下行光信号进行放大；并在对下行光信号进行放大时，将 下行光信号分成两类，一类为可以直接进行放大的第一类下行光信 号，另一类为需要对波长进行转换，转换后再进行放大的第二类下 行光信号，这样可以解决不在下行放大器放大范围内的信号的放大 问题，实现共存无源光网络的长距传输，进而为运营商节省了开支。

本实施例可以使用实施例一或实施例二提供的长距光放大装置 实现，下面以将实施例二提供的长距光放大装置应用在GPON和 XG-PON1共存的网络中为例，并且下行光放大器以L波段的EDFA 为例进行说明，其光信号处理过程如下：

GPON的OLT以及XG-PON的OLT发出的下行光信号，通过 主干光纤到达第一光双讯器，并进入下行光通道；

下行光信号进入波长转换模块后，首先进行分波，由于 XG-PON1的波长已在EDFA的L波段内，因此不需要被转换，而 GPON的下行光信号的波长不在L波段上，因此需要转换，为了不 与XG-PON1的下行光信号的波长重叠，其转换的波段安排在 1585nm-1605nm；

这时所有的下行光信号波长均在L波段上，进入EDFA被放大， 被放大的下行光信号进入波长恢复模块，波长恢复模块的作用是恢 复原有下行光信号的波长，把原来被转换的波长转换回来；具体恢 复过程如下：

首先放大后的光进入分波器后被分成两路，一路为XG-PON1 下行光信号，因其的波长没有被波长转换模块转换，因此它直接进 入合波器；另一路为GPON的下行光信号的波长已被波长转换到L 波段，这时它需进入波长恢复器，它与波长转换器的作用正好相反， 它把L波段的光转换到1480nm-1500nm的范围内，恢复到GPON 下行光信号的原波段，然后输出到合波器；

合波器把这两路光合在一起输出，回到下行光通道，进入第二 光双讯器，并耦合回主干光纤上。

本地管理盒与分流耦合器及光线路终端OLT相连，根据OLT 的指令对上行光通道放大器以及转换与放大器进行管理和控制。

本地控制器根据来自嵌入式光网络终端的指令对上行光通道放 大器及转换与放大器进行管理和控制，并把相关参数反馈回嵌入式 光网络终端上；嵌入式光网络终端对来自通过分流耦合器的各个 PON系统光线路终端的指令经分流耦合器同时进行分路到相应的 子嵌入式光网络终端上，然后把相关的光信号指令转换成电信号传 给本地控制器，其执行命令后，把相关参数传给子嵌入式光网络终 端，该参数被转换成光信号后，由所有的子嵌入式光网络终端同时 发给相关的光线路终端。

从以上的描述中可以看出，本发明实现了如下技术效果：以上 实施例采用两个不同类型的光放大器，以及波长转换器等光模块来 完成多个PON系统长距共存的问题，避免了超大带宽的SOA的技 术难题。特别是GPON和XG-PON1的长距共存，解决运营商关于 几个PON系统的长距共存问题。由于优化和统筹设计长距光放大装 置，因此相对单个PON系统的长距盒成本几乎没有增加，为运营商 节约了成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。