[发明专利]波分复用无源光网络中的接入控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及无源光网络技术，尤其涉及具有多下行波长的波分复 用(WDM)无源光网络中的接入控制方法及其装置。

背景技术

PON(无源光网络)技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由 局侧的OLT(光线路终端)、用户侧的ONU(光网络单元)或ONT (光网络终端)以及ODN(光分配网络)组成，其可以灵活地组成 树形、星形和总线式拓扑结构(典型结构为树形结构)。所谓“无源”， 是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器 (Splitter)等无源器件组成，因此其管理维护的成本较低。

波分复用无源光网络已知以下两种实现方式：

第一种方式为：上行信号和下行信号使用不同的波长，上行信号 波长为λu，下行信号波长为λd，下行采用TDM广播方式，上行采 用TDMA方式，各ONU按OLT分配的时隙来发送接收数据。

第二种方式为：OLT为每个ONU分配专用的上行信号波长和下 行信号波长，即具有多个不同的上行信号波长λu1、...、λum和多 个不同的下行信号波长λd1、...、λdm，每个ONU独享一个上行信 号波长和一个下行信号波长。

其中第一种方式已经因为成本等方面的优势而率先走入实用。现 有的BPON、GPON、EPON等技术普遍采用点对多点拓扑结构、TDMA 技术实现多用户接入。因为各个ONU与OLT之间的物理距离不同， 以及环境温度的变化和光电器件的老化等因素，使得各个ONU与 OLT之间传输时延不同，各个ONU的发出的信号会在上行信道发生 碰撞，且信号到达OLT的时间具有不确定性。因此，OLT必须采用 一种测距技术来补偿不同ONU和OLT之间的传输时间差异，并据此 来指示ONU调整其信号发送时间，使不同的ONU所发送的信号能在 OLT处准确地复用在一起而不会产生相互冲突。

测距技术的基本原理如下：为避免上行数据的冲突，需要保证不 同的ONU到OLT的总的逻辑距离相同，这个总的逻辑距离时间就是 均衡环路延时T_eqd，它是一个常数。由OLT向一个ONU发测距指令， 该ONU收到指令后立即发回相应的测距应答指令。OLT从发出测距 指令到收到相应测距应答指令的时间差即为OLT与该ONU间的光纤 传输延时T_loop。则该ONU为达到均衡环路延时而需要插入的控制延 时T_d＝T_eqd-T_loop。OLT把T_d通知给该ONU，该ONU据此调 整自己的发送时间。OLT依次对每个ONU进行上述操作，即可避免 上行信号的碰撞。

测距的方法可以分为以下三种：

1)低幅伪随机码测距(扩频法测距)：测距时，OLT先向需测 距的ONU发出测距指令；ONU收到指令后，向上发出特定的一个幅 度很小的伪随机码。由于此信号幅度很小(相对于业务数据幅度而言 可忽略)，故测距过程中不用中断其他ONU运行中的业务。在OLT 接收端，利用相关检测的方法，将信号到达相位提取出来。这种方法 的优点是测距过程可以在不中断ONU业务的情况下进行。如此可以 减小ONU对信元缓冲器的需求，对业务QoS影响不大。缺点是技术 复杂，不易实现，精度不高。

2)低幅低频正弦波测距(带外法测距)：粗测时OLT向ONU发 出一条测距指令，ONU接到指令后将低频小幅的正弦波加到激光器 的偏置电流中，正弦波的初始相位固定。OLT通过检测正弦波的相位 值计算出环路时延。精测时需要开一个帧大小的窗口。这种方法的优 点是采用低幅带外的测距信号，测距过程不中断运行中的ONU的业 务，不需要加大的信元缓冲器，对业务QoS影响很小。缺点是采用模 拟相位测量技术，实现复杂，成本较高；而且由于静态测距要分两阶 段完成，所需完成时间长，不利于切换时的系统恢复。

3)开窗测距法(带内开窗测距)：当有ONU需要测距时，OLT 发出指令使所有运行中的ONU在某段时间内暂停上行业务，相当于 在上行时隙内打开一个测距窗口；同时OLT命令需测距的ONU向上 发送一个特殊的信元。OLT记录从发出命令到收到ONU的响应信元 的延时，即可得到此ONU的光纤传输延时T_loop。这种方法的优点是 利用成熟的数字技术，实现简单、精度高、成本低。缺点是测距占用 上行带宽。