具有互保护机制的双WDM-PON网络体系结构和方法技术

本发明专利技术提供了一种具有互保护机制的双WDM-PON网络体系结构。系统由两个子PON组成，两个子PON中的光网络单元两两成组，并通过一根互连光纤相连接。本发明专利技术还提供了相应的保护方法。本发明专利技术利用啁啾光栅光纤的宽反射谱特性和AWG的循环路由特性，能够在光线路终端一侧及时检测到光纤故障，并切换光开关进行保护倒换，实现了对光线路终端和光网络单元之间所有馈线光纤和分布式光纤的保护；在每个WDM-PON中采用无色化光网络单元技术，能有效地降低光网络单元的成本；通过共享光纤链路，两个WDM-PON系统可以相互为对方提供保护链路，从而避免了备份馈线光纤和备份分布式光纤的使用，将冗余光纤的数量降到了最低。

【技术实现步骤摘要】
具有互保护机制的双WDM-PON网络系统和方法
本专利技术涉及光通信
的系统，具体地，涉及一种具有互保护机制的双WDM-PON网络系统和保护方法。
技术介绍
随着信息技术的迅猛发展，高清电视、交互式游戏、视频会议等新型带宽业务的快速增长，使得光纤接入技术向高带宽、大容量、高可靠性和高服务质量的方向发展。基于光纤的无源光网络具有大带宽、低成本的优势，光纤到驻地、光纤到大楼和光纤到户，已经成为接入网发展的必然趋势。WDM-PON技术为每个用户分配特定的波长，具有带宽大、对协议透明、保密性高、服务质量好等优点，被认为是未来大容量接入网的主流解决方案。并且，随着各种低成本多波长光源方案和无色化的光网络单元技术的提出，WDM-PON的实用成本可以在很大程度上得到降低。随着接入网所承载的业务种类和带宽的增加，尤其是可能的语音业务的接入，人们对宽带网的可靠性和生存性要求也越来越高，具体的表现在对网络生存性要求的提高，即要求网络在出现故障时具有冗余保护和快速恢复能力。WDM-PON系统携带着超大容量信息，任意一根馈线光纤或者分布式光纤的故障，都会带来大量的数据丢失，将会带来巨大的经济损失，对社会造成严重影响，因此对WDM-PON系统的保护显得非常重要。在现有技术中，对WDM-PON的保护主要通过对馈线光纤和分布式光纤进行冗余备份来实现。此方案实现简单，但备份光纤在网络正常工作时完全处于闲置状态，造成光纤资源的利用效率很低。并且这种双备份的成本代价非常大，考虑到接入网对于费用的敏感，如何经济有效地提供光纤和光网络单元的保护变得非常重要。因此，近年的研究热点主要集中在对网络链路进行保护的同时，减少冗余光纤的数量，从而降低整个系统的成本，提高光纤资源的使用效率。通过对现有技术检索发现，ZhaoxinWang等人在2005年发表在《PhotonicsTechnologyLetters》上的文章“ANovelCentrallyControlledProtectionSchemeforTrafficRestorationinWDMPassiveOpticalNetworks”中，提出了将WDM-PON中地理位置相近的ONU两两分组，用互连光纤连接起来，当一个ONU对应的分布式光纤发生故障的时候可以利用同组另一个ONU的光纤资源进行回复。该方案虽然避免了备份分布式光纤的使用，但不足之处是仍需备份馈线光纤。又经检索发现，MinZhu等人在2012年发表在《OpticsCommunication》的文章“ANew-protectionDual-WDM-PONArchitecturewithCarrier-reuseColorlessONUs”中，也提出了将两个地理位置相近的WDM-PON联合起来，用互连光纤将ONU两两相连，彼此为对方提供保护链路。在该方案中，完全避免了备份馈线光纤和备份分布式光纤的使用，将冗余光纤的数量降到了最少。但该方案的缺点是光纤链路故障的检测和保护路径的切换均在ONU端进行，增加了ONU的复杂度。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种具有互保护机制的双WDM-PON网络系统和保护方法。本专利技术基于啁啾光栅光纤的宽反射谱特性和AWG的循环路由特性，将两个运行在C波段不同波带的WDMPON1和WDMPON2联合起来，用互连光纤将属于不同WDMPON的光网络单元两两连接，彼此为对方提供保护链路，通过在光线路终端检测光纤故障并调节光开关，实现对光纤链路的集中控制保护。根据本专利技术提供的一种具有互保护机制的双WDM-PON网络系统，包括：传输C波段红带波长信号子无源光纤网络PON1、传输C波段蓝带波长信号的子无源光纤网络PON2；子无源光纤网络PON1，包括：光线路终端A、第一阵列波导光栅、第一馈线光纤、远端节点A、分布式光纤A和光网络单元A；子无源光纤网络PON2，包括：光线路终端B、第二阵列波导光栅、第二馈线光纤、远端节点B、分布式光纤B和光网络单元B；光线路终端A、光线路终端B均包括N个光收发器，光收发器均分别与第一阵列波导光栅的一端、第二阵列波导光栅的一端连接；第一阵列波导光栅的另一端通过第一馈线光纤连接至远端节点A的一端，远端节点A主要由第三阵列波导光栅构成；第二阵列波导光栅的另一端通过第二馈线光纤连接至远端节点B的一端，远端节点B主要由第四阵列波导光栅构成；远端节点A的另一端通过分布式光纤A传输数据到N个光网络单元A；远端节点B的另一端通过分布式光纤B传输数据到N个光网络单元B；所述N个光网络单元A与N个光网络单元B两两成组，并通过一根互连光纤相连接，用于相互之间提供共享保护链路；第一阵列波导光栅、第二阵列波导光栅、第三阵列波导光栅、第四阵列波导光栅，均都具有相同的自由光谱区FSR。优选地，所述光线路终端A和光线路终端B均包括：粗波分复用器、掺饵光纤放大器；光线路终端A和光线路终端B中的光收发器均通过粗波分复用器分别与第一阵列波导光栅和第二阵列波导光栅连接；粗波分复用器用于分离和耦合工作在子无源光纤网络PON1和子无源光纤网络PON2中的C波段红带波长信号和蓝带波长信号；第一阵列波导光栅、第二阵列波导光栅均用于将光收发器发出的下行信号复用并分别通过掺饵光纤放大器传输给第一馈线光纤、第二馈线光纤，并分别将第一馈线光纤、第二馈线光纤上行传输来的光信号解复用并通过粗波分复用器传输到光收发器。优选地，光网络单元A包括：光接收模块A、反射型光放大器A、2×2耦合器A、第一光环行器、第二光环形器、第一啁啾光纤光栅、第二啁啾光纤光栅；光网络单元B包括：光接收模块B、反射型光放大器B、2×2耦合器B、第三光环行器、第四光环形器、第三啁啾光纤光栅、第四啁啾光纤光栅；2×2耦合器A将下行接收到的光功率分成两部分：一部分注入下行光接收模块A，用于接收下行数据；另一部分光功率被注入到增益饱和状态的反射型光放大器A中进行重调制和信号放大，实现上行传输；2×2耦合器B将下行接收到的光功率分成两部分：一部分注入下行光接收模块B，用于接收下行数据；另一部分光功率被注入到增益饱和状态的反射型光放大器B中进行重调制和信号放大，实现上行传输；第一啁啾光纤光栅、第二啁啾光纤光栅、第三啁啾光纤光栅、第四啁啾光纤光栅均具有宽反射谱的特性，实现选取自身WDM-PON工作波带的功能；其中，第一啁啾光纤光栅、第二啁啾光纤光栅的啁啾光纤光栅反射谱为C波段红带，第三啁啾光纤光栅、第四啁啾光纤光栅的啁啾光纤光栅反射谱为C波段蓝带；(A)当子无源光纤网络PON1、子无源光纤网络PON2均无故障时：当下行的光信号到达光网络单元A后，依次经过第一光环行器1端口、第一啁啾光栅光纤、第一光环行器2端口、2×2耦合器A、从2×2耦合器A出来的光信号一部分进入下行光接收模块A中，另一部分进入反射型光放大器A中用于上行波长重调制；经过反射型光放大器A重调制后的光信号依次经过2×2耦合器A、第一光环行器3端口、第二啁啾光栅光纤、第一光环行器4端口、第一光环行器1端口，之后经过分布式光纤A传送到远端节点A处做上行传输；下行的光信号到达光网络单元B后，依次经过第三光环行器1端口、第三啁啾光栅光纤、第三光环行器2端口、2×2耦合器B、从2×2耦合器B出来的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有互保护机制的双WDM‑PON网络体系结构，其特征在于，包括：传输C波段红带波长信号子无源光纤网络PON1、传输C波段蓝带波长信号的子无源光纤网络PON2；子无源光纤网络PON1，包括：光线路终端A、第一阵列波导光栅、第一馈线光纤、远端节点A、分布式光纤A和光网络单元A；子无源光纤网络PON2，包括：光线路终端B、第二阵列波导光栅、第二馈线光纤、远端节点B、分布式光纤B和光网络单元B；光线路终端A、光线路终端B均包括N个光收发器，光收发器均分别与第一阵列波导光栅的一端、第二阵列波导光栅的一端连接；第一阵列波导光栅的另一端通过第一馈线光纤连接至远端节点A的一端，远端节点A主要由第三阵列波导光栅构成；第二阵列波导光栅的另一端通过第二馈线光纤连接至远端节点B的一端，远端节点B主要由第四阵列波导光栅构成；远端节点A的另一端通过分布式光纤A传输数据到N个光网络单元A；远端节点B的另一端通过分布式光纤B传输数据到N个光网络单元B；所述N个光网络单元A与N个光网络单元B两两成组，并通过一根互连光纤相连接，用于相互之间提供共享保护链路；第一阵列波导光栅、第二阵列波导光栅、第三阵列波导光栅、第四阵列波导光栅，均都具有相同的自由光谱区FSR。...

【技术特征摘要】
1.一种具有互保护机制的双WDM-PON网络系统，其特征在于，包括：传输C波段红带波长信号子无源光纤网络PON1、传输C波段蓝带波长信号的子无源光纤网络PON2；子无源光纤网络PON1，包括：光线路终端A、第一阵列波导光栅、第一馈线光纤、远端节点A、分布式光纤A和光网络单元A；子无源光纤网络PON2，包括：光线路终端B、第二阵列波导光栅、第二馈线光纤、远端节点B、分布式光纤B和光网络单元B；光线路终端A、光线路终端B均包括N个光收发器，光收发器均分别与第一阵列波导光栅的一端、第二阵列波导光栅的一端连接；第一阵列波导光栅的另一端通过第一馈线光纤连接至远端节点A的一端，远端节点A主要由第三阵列波导光栅构成；第二阵列波导光栅的另一端通过第二馈线光纤连接至远端节点B的一端，远端节点B主要由第四阵列波导光栅构成；远端节点A的另一端通过分布式光纤A传输数据到N个光网络单元A；远端节点B的另一端通过分布式光纤B传输数据到N个光网络单元B；所述N个光网络单元A与N个光网络单元B两两成组，并通过一根互连光纤相连接，用于相互之间提供共享保护链路；第一阵列波导光栅、第二阵列波导光栅、第三阵列波导光栅、第四阵列波导光栅，均都具有相同的自由光谱区FSR；光网络单元A包括：光接收模块A、反射型光放大器A、2×2耦合器A、第一光环行器、第二光环形器、第一啁啾光纤光栅、第二啁啾光纤光栅；光网络单元B包括：光接收模块B、反射型光放大器B、2×2耦合器B、第三光环行器、第四光环形器、第三啁啾光纤光栅、第四啁啾光纤光栅；2×2耦合器A将下行接收到的光功率分成两部分：一部分注入下行光接收模块A，用于接收下行数据；另一部分光功率被注入到增益饱和状态的反射型光放大器A中进行重调制和信号放大，实现上行传输；2×2耦合器B将下行接收到的光功率分成两部分：一部分注入下行光接收模块B，用于接收下行数据；另一部分光功率被注入到增益饱和状态的反射型光放大器B中进行重调制和信号放大，实现上行传输；第一啁啾光纤光栅、第二啁啾光纤光栅、第三啁啾光纤光栅、第四啁啾光纤光栅均具有宽反射谱的特性，实现选取自身WDM-PON工作波带的功能；其中，第一啁啾光纤光栅、第二啁啾光纤光栅的啁啾光纤光栅反射谱为C波段红带，第三啁啾光纤光栅、第四啁啾光纤光栅的啁啾光纤光栅反射谱为C波段蓝带；(A)当子无源光纤网络PON1、子无源光纤网络PON2均无故障时：当下行的光信号到达光网络单元A后，依次经过第一光环行器1端口、第一啁啾光栅光纤、第一光环行器2端口、2×2耦合器A、从2×2耦合器A出来的光信号一部分进入下行光接收模块A中，另一部分进入反射型光放大器A中用于上行波长重调制；经过反射型光放大器A重调制后的光信号依次经过2×2耦合器A、第一光环行器3端口、第二啁啾光栅光纤、第一光环行器4端口、第一光环行器1端口，之后经过分布式光纤A传送到远端节点A处做上行传输；下行的光信号到达光网络单元B后，依次经过第三光环行器1端口、第三啁啾光栅光纤、第三光环行器2端口、2×2耦合器B、从2×2耦合器B出来的光信号一部分进入下行光接收模块B中，另一部分进入反射型光放大器B中用于上行波长重调制；经过反射型光放大器B重调制后的光信号依次经过2×2耦合器B、第三光环行器3端口、第四啁啾光栅光纤、第三光环行器4端口、第三光环行器1端口，之后经过分布式光纤B传送到远端节点B处做上行传输；(B)当子无源光纤网络PON1的第一馈线光纤或者分布式光纤A发生故障时：子无源光纤网络PON1的下行光信号经过粗波分复用器进入第二阵列波导光栅，由于第二阵列波导光栅的循环路由特性，该光信号将通过第二阵列波导光栅，并依次经过第二馈线光纤、第四阵列波导光栅、分布式光纤B后到达与子无源光纤网络PON1的光网络单元A互为保护组的子无源光纤网络PON2中的光网络单元B；当下行的光信号到达光网络单元B后，下行光信号依次经过第三光环行器1端口、第三啁啾光栅、第四光环行器2端口、第四光环行器3端口，之后的光信号经过互连光纤传送到发生故障的子无源光纤网络PON1的光网络单元A端；在子无源光纤网络PON1中，光信号依次经过第二光环行器3端口、第二啁啾光栅光纤、第二光环行器4端口、2×2耦合器A，从2×2耦合器A出来的光信号一部分进入下行光接收模块A中，另一部分进入反射型光放大器A中用于上行波长重调制；经过反射型光放大器A重调制后的光信号依次经过2×2耦合器A、第二光环行器1端口、第一啁啾光栅光纤、第二光环行器2端口，从第二光环行器3端口出来的光信号经互连光纤传送到子无源光纤网络PON2的光网络单元B中，并依次经过第四光环行器3端口、第四啁啾...

【专利技术属性】
技术研发人员：巨敏，肖石林，毕美华，周钊，胡卫生，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31