[发明专利]实现任意ONU间直接通信和保护的三维无源光接入网系统

摘要

本发明的实现任意ONU间直接通信和保护的三维无源光接入网系统，其中，中心局主要有一个光发射机阵列、一个1×2光开关阵列、两个光复用器、两个掺饵光纤放大器、两个普通光环形器、一个2×2光开关、一个光耦合器、一个光解复用器和一个光接收机阵列；远端节点包括两个粗波分解复用器和一个n×n阵列波导光栅；ONU包括三个粗波分复用器、五个光耦合器、两个光分路器、三个光开关、四个光环形器、一个光发射机、两个光接收机、一个波长阻隔器、一个波长过滤器和一个反射式半导体光放大器。本发明通过三维拓扑结构，不仅实现了汇聚接入网中任意光网络单元间的直接通信，而且具有灵活的保护功能，使系统在成本和性能间也能达到理想状态。

主权项

1.实现任意ONU间直接通信和保护的三维无源光接入网系统，由一个中心局CO(1)通过两根单模馈线光纤(8,9)连接一个由阵列波导光栅AWG(12)和粗波分复用器CWDM(10,13)构成的新型无源远端节点RN(11)，该远端节点通过分布光纤(14)与n×n个ONU(16)相连，相邻两个ONU(16)由互联光纤(15)相连，同时第一条环上的ONU(16)与第n条环上相对应的ONU(16)间也通过互联光纤(15)相连，网络支持n×n个ONU(16)间三种信号的通信，这三类信号分别是：下行信号、上行信号和直接通信信号，其特征在于：所述中心局CO(1)包括n×n个光发射机阵列Tx₁¹～Tx₁ⁿ，Tx₂¹～Tx₂ⁿ，Tx_n¹～Tx_nⁿ(2)，发射机阵列连接至由n×n个1×2光开关组成的光开关阵列OS₁¹～OS₁ⁿ，OS₂¹～OS₂ⁿ，OS_n¹～OS_nⁿ(3)，该1×2光开关阵列(3)的上端口连接一个第一波分复用器MUX₁(4)，下端口连接一个第二波分复用器MUX₂(19)，所述两个MUX(4,19)的输出端分别与第一、第二掺饵光纤放大器EDFA₁(5)，EDFA₂(20)相连，这两个EDFA(5,20)再分别与第一、第二普通光环行器Circulator₁(6),Circulator₂(21)的1口相连，两个普通光环形器(6,21)的2口连接到一个2×2光开关OS₁(7)；所述的第一、第二普通光环形器(6,21)的3口连接至一个2×1光耦合器Coupler₁(18)的两个输入端，该2×1光耦合器(18)的输出端连接至一个解波分复用器DMUX(17)，其下挂了另外n×n个光接收机Rx₁¹～Rx₁ⁿ，Rx₂¹～Rx₂ⁿ，Rx_n¹～Rx_nⁿ(22)；所述远端节点RN(11)包括一个n×n阵列波导光栅AWG(12)，其左边第一个端口与第一粗波分复用器CWDM₁(10)右端口相连，右边第一个端口与第二粗波分复用器CWDM₂(13)左端口连接，两个CWDM(10,13)都被用来分离工作在红色波段和蓝色波段上的通信信号，用ONU_i^j表示第i条横向ONU环上的第j个ONU，所述第一粗波分复用器CWDM₁(10)左端输出两路：1口为第一路连接一个光网络单元ONU_nⁿ(16)；2口为第二路连接至中心局CO(1)；所述第二粗波分复用器CWDM₂(13)右端输出两路：1口为第一路连接至中心局CO(1)；2口为第二路与一个光网络单元ONU₁¹(44)相连，AWG(12)的其余端口均与相应的光网络单元ONU(16)相连，构成三维立体结构；所述光网络单元，每个光网络单元的内部结构相同，因此以ONU₁¹(44)为例，包括一个第二2×2光开关OS₁(24)，其3口通过一个第一封闭光环形器Cir₁(23)的1口进，2口出连接至一个第五粗波分复用器CWDM₃(43)；所述粗波分复用器CWDM₃(43)右端3口连接一个第一分路器Splitter₁(38)，该Splitter₁(38)的1口通过一个波长阻隔器WB(37)进入一个第六1×2光耦合器Coupler₅(27)的下端2口，从Coupler₅(27)的上端口输出后进入第二封闭光环形器Cir₂(26)的3口，Coupler₅(27)的下端1口与一个6端口光开关OS₂(45)的2口相连；所述第二封闭光环形器Cir₂(26)的1口连接至第二2×2光开关(45)的4口；所述第一分路器Splitter₁(38)的2口与第四普通光环形器Cir₄(36)的1口相连，该环形器的2口连至一个波长过滤器WF(34)，再与第二分路器Splitter₂(33)连接，第二分路器Splitter₂(33)的右端1口连接一个反射式半导体放大器RSOA(31)，右端2口与光接收机Rx₁(32)相连；所述粗波分复用器CWDM₃(43)右端1口与第三1×2光耦合器Coupler₂(41)的左端2口连接；所述第一封闭光环形器Cir₁(23)的3口与第三粗波分复用器CWDM₁(39)左端口连接，第三粗波分复用器CWDM₁(39)的右端3口通过第二1×2光耦合器Coupler₁(40)右端2口后与第四普通光环形器Cir₄(36)的3口相连，其右端1口与光开关OS₂(45)的1口相连；所述第二1×2光耦合器Coupler₁(40)的右端1口与第四粗波分复用器CWDM₂(25)的左端2口相连，该CWDM(25)的右端口连接至第二封闭光环形器Cir₂(26)的2口，其左端3口与第三1×2光耦合器Coupler₂(41)的左端1口相连，Coupler₂(41)的右端口与一个1×2光开关OS₃(42)的1口连接，该OS₃(42)的2口连接至第五1×2光耦合器Coupler₄(28)下端1口后从Coupler₄(28)的上端口与光开关OS₂(45)的4口相连；所述光开关OS₃(42)的3口与第四1×2光耦合器Coupler₃(35)的左端2口相连，Coupler₃(35)的右端口连接至一个4端口的普通光环行器Cir₃(46)的1口，再从Cir₃(46)的3口出与光发射机Tx(29)相连，Coupler₃(35)的左端1口连接至光开关OS₂(45)的5端口；Cir₃(46)的2口与光接收机Rx₂(30)连接，其4口与第五1×2光耦合器Coupler₄(28)下端2口连接，ONU(16)中所有的CWDM(25,39,43)都可以分离工作在蓝、红和黄波段的信号波长，保证系统在正常工作模式和保护工作模式下均通信正常。