[发明专利]一种工业无源光网络系统及其信号传输方法

说明书

本申请涉及一种工业无源光网络系统及其信号传输方法，所述系统包括至少一光线路终端OLT和多个光网络单元ONU，光线路终端OLT包括多个上行接收机、一个分波器、一个下行发射机和一个第一环形器，所有所述上行接收机均与所述分波器相连，每个所述上行接收机分别用于接收对应波长的光信号，所述下行发射机和分波器均与所述第一环形器相连；光网络单元ONU包括一个可调激光器，所述可调激光器用于发射与其中一所述上行接收机的波长对应的光信号，且所有光网络单元ONU均与所述光线路终端OLT相连。本申请的工业无源光网络系统，可以以波分和时分相结合的方式来实现上行高速率，从而满足工业应用场景的非对称速率要求。

技术领域

本申请涉及无源光网络系统技术领域，特别涉及一种工业无源光网络系统及其信号传输方法。

背景技术

随着人们日常工作和生活对互联网愈来愈深的依赖，网络接入媒质逐渐从铜线、同轴变成光纤。时至今日，以光纤为媒质的无源光网络(PON，Passive Optical Network)技术已成为广大用户接入互联网的最主要技术手段。

PON系统包括光线路终端(OLT：Optical Line Terminal)、光网络单元(ONU：Optical Network Unites)，各ONU通过远端节点(RN：Remote Node)与位于中心局的OLT相连。

现网已大规模部署的PON有GPON(Gigabit-Capable PON)和EPON(Ethernet PON)两种，可以为用户提供十兆、百兆量级的宽带接入服务。随着高清视频、VR/AR、云计算、人工智能等的发展，用户需要千兆速率的宽带接入服务，所以运营商近年来正在积极开展10GEPON和10G GPON的部署。更高速率的25G/50G PON处于标准化和产品化研究阶段。

现有的PON系统，主要是为家庭用户服务。由于家庭用户的典型应用是网络视频、网页浏览、网络游戏、网络购物等，这些应用的共同特点是对上行速率要求低、对下行速率要求高。因此，PON系统普遍设计为上行低、下行高的非对称速率，比如，GPON下行速率为2.5Gbps，上行为1.25Gbps。

近年来，随着工业4.0、智能制造等概念的兴起，工业互联网成为发展热点，中国成立了“工业互联网产业联盟”。为了解决产线、车间等工厂内场景的网络接入问题，提高PON对工业场景的针对性，联盟相继发布了《工业PON 1.0白皮书》和《工业PON 2.0白皮书》。其中，工业PON 1.0系统，主要在ONU上增加工业常用接口(如RS485等)，并增加对工业环境的高低温、湿度、防尘等的支持。工业PON 2.0系统，主要是将工业协议转换和处理功能集成到ONU和OLT中，以取消车间数据采集网关，从而减少网络层级和复杂度，有效降低协议转换成本。

可见，与通常的PON系统相比，工业PON 1.0和2.0系统虽然做出了适应工业应用的改进，但在上下行速率安排及其实现上是没有任何改变的。

根据最近几年各类企业(如三一重工、宝武钢铁、一汽等)进行的工业互联网实践，我们发现在车间等典型工业应用场景中，上下行速率具有明显的不对称特点，即：上行速率要求高，下行速率要求相对较低。主要因为，一方面，需占用大量带宽的视频监控、数据采集、机器视觉等信息是通过上行传输到中心或边缘计算云平台的；另一方面，由于复杂的智能处理都集中到了中心或边缘云，仅是一些对带宽要求小的控制指令、配置等需通过下行传输到产线设备、监控器等。

显然，工业场景中这种上行高、下行低的非对称速率需求正好与PON的上行低、下行高的非对称速率安排相反。如果不对上下行速率设计进行针对性改变，PON并不能很好地适应工业应用的特殊要求。

然而，现有技术中，并没有针对工业PON系统来满足上行高、下行低的非对称速率，无法满足现有工业互联网的需求。

发明内容

本申请实施例提供一种工业无源光网络系统及其信号传输方法，以解决相关技术中无法满足工业场景中上行高、下行低的非对称速率需求的技术问题。