專利名稱：一種以太無源光網(wǎng)絡的光網(wǎng)絡單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光傳輸設備，特別涉及一種以太無源光網(wǎng)絡(EPON)的光網(wǎng)絡單元(ONU)，在實現(xiàn)以太數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，具有CATV信號輸出功能，解決了EPON中電視信號的傳輸問題，用于實現(xiàn)基于EPON的三網(wǎng)融合。
背景技術：
在當今世界，一場以“光纖到樓(FTTB)”、“光纖到辦公室(FTTO)”、“光纖到家(FTTH)”，或總稱為“光纖到駐地(FTTP)”的運動正在興起。FTTP的主要網(wǎng)絡技術是以太無源光網(wǎng)(EPON)或千兆無源光網(wǎng)(GPON)。作為現(xiàn)有寬帶接入網(wǎng)技術-FTTC+xDSL、HFC+Cable Modem、FTTB+LAN的替代物，F(xiàn)TTP技術的成熟正在掀起一代新的寬帶接入網(wǎng)革命，并明確地以電視、數(shù)據(jù)、電話三網(wǎng)融合(Triple Play)為目標。
基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(EPON)采用一點到多點的無源分配光纖網(wǎng)構造連接局端與用戶端，系統(tǒng)由一個位于局端的光線路終端設備(OLT)和若干個位于遠端的光網(wǎng)絡單元(ONU)以及無源光分配網(wǎng)(ODN)組成，典型的拓撲結構如圖1所示。光線路終端OLT 1通過一根主干光纖及ODN 2連接多根光纖，與ONU 3、4通信，ONU的數(shù)量最多可到32個。ODN采用具有無源光分路器(Splitter)的無源光網(wǎng)絡(PON)結構，由于戶外線路上沒有有源設備，使網(wǎng)絡的建設投資和維護費用大大減少。
在ODN內兩個方向傳輸?shù)墓庑盘柗謩e位于兩個波長上，其中從OLT至ONU方向上傳播的光信號為下行鏈路方向，波長為1490nm，采用時分復用(TDM)廣播方式傳送，從ONU到OLT方向上傳播的光信號為上行鏈路方向，波長為1310nm，采用時分多址(TDMA)方式傳送。
EPON接入網(wǎng)的國際標準IEEE 802.3ah已于2005年發(fā)布，標準規(guī)定了EPON鏈路中的幀格式和MAC協(xié)議、上下行數(shù)據(jù)的波長和速率。IEEE 802.3ah標準解決了FTTP中的數(shù)據(jù)傳輸問題，但是沒有涉及如何在EPON網(wǎng)絡上實現(xiàn)三網(wǎng)融合，即電視和電話如何傳輸?shù)膯栴}。
為了防止以往駐地網(wǎng)建設中數(shù)據(jù)、電話、電視三種網(wǎng)絡分別進戶的局面在新的接入網(wǎng)中發(fā)生，造成重復建設資源浪費，是否具有三網(wǎng)融合能力是一種新的接入技術是否具有生命力的很關鍵的問題。在EPON系統(tǒng)中可以采用VoIP和IPTV的方式解決三網(wǎng)融合的問題，由于IP語音帶寬較窄，EPON的帶寬已足夠保證很好的通話質量，但是IPTV占用的帶寬較寬，而且在大量用戶同時點播不同頻道的時候，會造成整個網(wǎng)絡通道的擁塞。傳統(tǒng)有線電視(CATV)經(jīng)過數(shù)字化改造后，因其信道容量大、帶寬利用率高、清晰度高，在可以預見的將來將長期存在，而且也會轉變?yōu)閺V播和點播相結合的方式，與IPTV互為補充。因此，可以采用兼容有線電視的方式解決EPON系統(tǒng)中電視信號的傳輸問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種以太無源光網(wǎng)絡(EPON)的光網(wǎng)絡單元(ONU)，在實現(xiàn)以太數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，具有CATV輸出功能，解決了EPON中電視信號的傳輸問題，用于實現(xiàn)基于EPON的三網(wǎng)融合。
為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案一種以太無源光網(wǎng)絡的光網(wǎng)絡單元，包括EPON光接口模塊、EPON數(shù)據(jù)處理模塊、CATV信號處理模塊和以太接口模塊，其特征在于采用第三個波長傳輸CATV信號；所述的EPON光接口模塊包括基帶數(shù)據(jù)光收發(fā)和CATV光接收部分，所述的EPON數(shù)據(jù)處理模塊包括ONU媒質訪問控制(MAC)處理部分，所述的以太接口模塊包括千兆以太接口和10/100M以太接口；在下行數(shù)據(jù)接收方向，EPON下行信號經(jīng)EPON光接口模塊接收，送入EPON數(shù)據(jù)處理模塊，恢復出以太幀后經(jīng)以太接口部分送到用戶網(wǎng)絡設備；在上行數(shù)據(jù)發(fā)送方向，由網(wǎng)絡設備送來的以太幀經(jīng)以太接口進入EPON數(shù)據(jù)處理模塊，增加EPON幀頭后送入EPON光接口模塊發(fā)送；EPON光接口模塊接收到的CATV信號經(jīng)CATV信號處理模塊放大后輸出。
上述傳輸CATV信號的第三個波長為1550nm波長，以區(qū)別于傳輸以太數(shù)據(jù)信號的1490nm下行信號波長和1310nm上行信號波長。
上述EPON光接口模塊是1310nm/1490nm/1550nm三波長一體的光收發(fā)合一模塊。
上述CATV信號處理模塊為采用砷化鎵器件的CATV信號放大器。
上述EPON數(shù)據(jù)處理模塊采用TK3713 EPON MAC控制芯片。
上述10/100M以太接口模塊和千兆以太接口模塊分別為包括采用KS8995M實現(xiàn)的四口10/100M接口和采用BCM5461S實現(xiàn)的可插拔千兆SFP光口及10/100/1000M電口。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優(yōu)點1、采用第3個波長實現(xiàn)CATV信號的接收，并且信號經(jīng)過放大以適應ONU用于樓棟時對CATV信號的分配。2、采用1310nm/1490nm/1550nm三波長一體的光收發(fā)合一模塊，減小了ONU體積，增加了可靠性。3、采用單芯片實現(xiàn)EPON數(shù)據(jù)信號的處理，降低了成本。4、具有千兆以太光/電接口和四個10/100M自適應以太接口，方便連接各種網(wǎng)絡設備。


圖1EPON系統(tǒng)拓撲結構圖2ONU系統(tǒng)總體框3光接口模塊圖4MAC處理芯片內部框510/100M以太接口圖610/100M/1000M以太接口具體實施方式
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例結合附圖詳述如下用于三網(wǎng)融合的EPON光網(wǎng)絡單元ONU的總體框圖如圖2所示。
由OLT經(jīng)ODN光路送來的下行1490nm EPON數(shù)據(jù)和1550nm CATV光信號進入EPON光接口模塊5，光電轉換后輸出1.25Gb/s PECL基帶數(shù)據(jù)信號進入EPON ONU MAC數(shù)據(jù)處理模塊7，MAC數(shù)據(jù)處理模塊在下行數(shù)據(jù)中恢復出的以太幀經(jīng)媒質無關接口MII或千兆媒質無關接口GMII進入以太接口9、10，變?yōu)闃藴实?0/100/1000M以太接口信號后送到與ONU相連的網(wǎng)絡設備。由網(wǎng)絡設備送來的10/100/1000M以太接口電或光信號經(jīng)以太接口9、10后變?yōu)椴⑿械腗II或GMII信號進入EPON MAC數(shù)據(jù)處理模塊7，在MAC處理芯片中增加EPON幀頭后并轉換為1.25Gb/s PECL信號送入EPON光接口模塊，EPON光接口模塊在MAC芯片的發(fā)送控制下，將數(shù)據(jù)變?yōu)橥话l(fā)的1310nm光信號送入外線路。1550nm CATV光信號經(jīng)EPON光接口模塊5光電轉換后經(jīng)CATV信號放大模塊直接輸出。
EPON光接口模塊5內部原理如圖3。其中的光器件11為一種三波長光器件，集成了1310nm激光器LD、1490nm光電二極管PD、1550nm PD和相應的波分復用器分離3個波長的光信號。1310nm LD驅動電路12給LD提供一定的偏流，并將EPON MAC數(shù)據(jù)處理模塊7送來的1.25Gb/s信號調制到LD上，LD驅動電路12在EPON MAC數(shù)據(jù)處理模塊7提供的突發(fā)發(fā)送控制信號控制下工作，將串行數(shù)據(jù)信號變?yōu)橥话l(fā)的上行1310nm光信號，以使各ONU的發(fā)送光信號錯開，避免沖突。1490nm PD檢測及整形電路13將光路上送來的下行EPON數(shù)據(jù)光信號恢復為連續(xù)的1.25Gb/s PECL基帶數(shù)據(jù)電信號，送到EPON MAC數(shù)據(jù)處理模塊7。1550nm PD檢測及放大電路14接收OLT送來的CATV光信號，經(jīng)光電轉換及小信號寬帶放大后輸出55MHz~860MHz的模擬電信號，可以容納100路模擬電視信號或600路數(shù)字電視信號，可以折合成2.5Gb/S的基帶信號速率。輸出幅度為70dBμV/信道。由于下行CATV光信號要求的接收光功率比下行數(shù)據(jù)光信號大近20dB，為防止兩個光信號互相串擾，內置的波分復用器的隔離度要求達到40dB以上。
EPON光接口模塊5輸出的CATV信號幅度可以滿足家庭用戶的需要，為了滿足ONU用于FTTB樓棟接入，CATV放大部分6采用低噪聲砷化鎵寬帶放大器將信號放大15～20dB，使輸出功率達到85～90dBμV，以滿足在樓棟內分配的需要。
EPON MAC數(shù)據(jù)處理模塊7采用TK3721 EPON MAC芯片，TK3721是單片集成的ONU芯片，圖4為芯片的內部框圖。TK3721內部集成了IEEE802.3ah ONU MAC 16、以太交換核17、EPON接口千兆SerDes 15、用戶接口10/100M以太MAC 18及10/100M/1000M以太MAC 19等模塊，只須一片外部Flash可擦除程序存儲器即可完成EPON協(xié)議到以太協(xié)議的轉換。TK3721在EPON側的接口為1.25Gb/s PECL串行接口，集成了千兆串行解串行模塊SerDes 15，這樣比以往的MAC芯片省略一個SerDes芯片，簡化了系統(tǒng)設計，提高了可靠性，降低了成本。
本實施例的光網(wǎng)絡單元ONU可以提供兩種用戶以太接口，在用于家庭用戶時，可使用4口10/100Base-T自適應電接口22，在用于樓宇或企業(yè)時，可以使用10/100/1000Base-T自適應電接口25或SFP千兆光接口26接千兆交換機。100M和1000M兩種接口可以同時使用。圖5為10/100M電接口的框圖，EPON MAC數(shù)據(jù)處理模塊7與10/100M以太接口9之間的接口為媒質無關接口MII，從MII來的并行以太信號進入5端口以太交換芯片KS5995M 20，KS5995M內部集成有交換核心和以太MAC及物理層，KS8995M可以通過4口以太變壓器21接4路10/100M以太信號。由4口RJ45 22輸入輸出的4路以太信號間可以通過KS8995M進行交換，使用戶網(wǎng)絡內部數(shù)據(jù)不通過MII輸出到EPON接口，隔離內網(wǎng)，減少上行流量。圖6為千兆以太接口框圖，EPON MAC數(shù)據(jù)處理模塊7與千兆以太接口10之間的接口為千兆媒質無關接口GMII，采用的千兆以太物理層芯片是BCM5461S 23，BCM5461S可以提供10/100/1000Base-T自適應電接口或SerDes千兆光接口，電接口通過千兆以太變壓器24接RJ45口25，SerDes接口可以接熱插拔的千兆小型光模塊SFP 26。這里千兆電口與光口不能同時使用，適用于不同的使用場合。
這里通過參考具體的實施例對本發(fā)明進行了詳細描述，但這僅僅是應用舉例，應該清楚本領域的普通技術人員在不脫離本發(fā)明的范圍和實質的情況下可做出各種修改和變化。
權利要求
1.一種以太無源光網(wǎng)絡的光網(wǎng)絡單元，包括EPON光接口模塊(5)、EPON數(shù)據(jù)處理模塊(7)、CATV信號處理模塊(6)和以太接口模塊，其特征在于采用第三個波長傳輸CATV信號；所述的EPON光接口模塊(5)包括基帶數(shù)據(jù)光收發(fā)(12、13)和CATV光接收部分(14)，所述的EPON數(shù)據(jù)處理模塊(7)包括ONU媒質訪問控制(MAC)處理部分(16)，所述的以太接口模塊包括千兆以太接口(10)和10/100M以太接口(9)；在下行數(shù)據(jù)接收方向，EPON下行信號經(jīng)EPON光接口模塊(5)接收，送入EPON數(shù)據(jù)處理模塊(7)，恢復出以太幀后經(jīng)以太接口部分送到用戶網(wǎng)絡設備；在上行數(shù)據(jù)發(fā)送方向，由網(wǎng)絡設備送來的以太幀經(jīng)以太接口進入EPON數(shù)據(jù)處理模塊(7)，增加EPON幀頭后送入EPON光接口模塊(5)發(fā)送；EPON光接口模塊(5)接收到的CATV信號經(jīng)CATV信號處理模塊(6)放大后輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的以太無源光網(wǎng)絡EPON光網(wǎng)絡單元，其特征在于所述的傳輸CATV信號的第三個波長為1550nm波長，以區(qū)別于傳輸以太數(shù)據(jù)信號的1490nm下行信號波長和1310nm上行信號波長。
3.根據(jù)權利要求1所述的以太無源光網(wǎng)絡EPON光網(wǎng)絡單元，其特征在于所述的EPON光接口模塊(5)是1310nm/1490nm/1550nm三波長一體的光收發(fā)合一模塊。
4.根據(jù)權利要求1所述的以太無源光網(wǎng)絡EPON光網(wǎng)絡單元，其特征在于所述的CATV信號處理模塊(6)為采用砷化鎵器件的CATV信號放大器。
5.根據(jù)權利要求1所述的以太無源光網(wǎng)絡EPON光網(wǎng)絡單元，其特征在于所述的EPON數(shù)據(jù)處理模塊(7)采用TK3713 EPON MAC控制芯片。
6.根據(jù)權利要求1所述的以太無源光網(wǎng)絡EPON光網(wǎng)絡單元，其特征在于所述的10/100M以太接口模塊(9)和千兆以太接口模塊(10)分別為包括采用KS8995M實現(xiàn)的四口10/100M接口(22)和采用BCM5461S實現(xiàn)的可插拔千兆SFP光口(26)及10/100/1000M電口(25)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以太無源光網(wǎng)絡的光網(wǎng)絡單元，在實現(xiàn)以太數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，具有CATV信號輸出功能，解決了EPON中電視信號的傳輸問題，用于實現(xiàn)基于EPON的三網(wǎng)融合。本發(fā)明采用了三波長一體化的光模塊和單片式ONUMAC處理芯片，提高了ONU的可靠性，降低了成本，并有百兆和千兆多種以太接口輸入輸出，提高了ONU的適用性。
文檔編號H04L12/28GK101075853SQ20071004274
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權日2007年6月26日
發(fā)明者宋英雄, 李迎春, 陳健, 姚煒, 蘇皆磊 申請人:上海大學