可遷移波分多路復用無源光網絡的製作方法

2023-12-03 19:08:41

可遷移波分多路復用無源光網絡的製作方法
【專利摘要】本發明揭示一種混合無源光網絡「PON」，其包含時分多路復用「TDM」光線路終端「OLT」及波分多路復用「WDM」OLT。所述TDM?OLT經由TDM信號與第一組顧客駐地「CP」通信而所述WDM?OLT經由WDM信號與第二組CP通信。遠程節點功率分配器經耦合以接收所述TDM及WDM信號且在其面朝所述CP的所有埠上廣播所述TDM信號及所述WDM信號。濾光器安置在所述遠程節點功率分配器與所述第二組CP之間。每一濾光器經配置以使所述WDM信號的子組通過同時阻擋其它WDM信號，使得所述第二組CP中的每一者接收其自身的WDM信號的分配但不接收分配給所述第二組CP中的其它CP的WDM信號。
【專利說明】可遷移波分多路復用無源光網絡
【技術領域】
[0001]本發明大體上涉及光網絡，且特定來說但不排他地，涉及波分多路復用光接入網絡及時分多路復用接入網絡。
【背景技術】
[0002]光纖到家(FTTH)已被認為是向終端用戶提供非常高的帶寬的寬帶接入的最終形式。今天的FTTH系統大多通過使用現場中的遠程節點(RN)處的1:N功率分配器以共享中心局(CO)處的共同收發器的點到多點時分多路復用(TDM)無源光網絡(PON)(例如，乙太網Ρ0Ν、千兆位PON及這些系統的IOG版本)或通過具有個別延伸到家光纖的點到點(pt-2-pt)光乙太網來實施。
[0003]TDM-PON的上遊及下遊信號使用不同光波長來發射(通常來說，上遊發射使用1310nm且下遊發射使用1490nm)。CO內的TDM-PON媒體訪問控制器(MAC)通過向每一終端用戶指派適當的時隙來調度CO收發器(TRX)與終端用戶之間的發射。TDM-PON提供主幹光纖(RN與CO之間)的數目及CO處的光收發器數量方面的有利節省，同時節省了用來終止光纖的接插板空間，但隨著帶寬增長的縮放並不令人滿意。每個家庭的帶寬通常是過量訂購的，這是因為CO處的每光線路終端(OLT)的帶寬是在連接到給定OLT TRX的所有光網絡單元(ONU)之間共享。支持TDM-PON上的Gb / s每用戶發射速度可要求每一 ONU處的>10Gb / s的收發器。因此，高速發射可在技術上具有挑戰性並且是昂貴的。
[0004]點到點光網絡向終端用戶提供非常高的帶寬，但隨著CO處的光纖終端及光纖數的縮放並不令人滿意。相反，點到點光網絡導致大量的幹線及CO中的收發器及光纖終端。這通常導致較大的空間要求、較高的功率及增加的資金費用。
[0005]波分多路復用(WDM)PON為另一方式，其通過在CO與個別用戶之間指派單獨波長來提供光纖整合及到終端用戶的點到點虛擬鏈路的益處。其可提供點到多點TDM-PON及點到點架構兩者的益處。傳統的WDM-PON系統在現場中的RN處使用波長多路分用器(與TDM-PON中使用的功率分配器相對)以向終端用戶分配單獨波長。當前，將常規TDM-PON升級到WDM-PON涉及以波長多路復用器替換RN中的功率分配器及以WDM-ONU替換用戶駐地處的所有TDM-0NU。這種孤注一擲的升級是一種徹底的升級，其不僅是麻煩的而且對當前訂戶具有破壞性且難以協調。此外，當前WDM波長多路復用器將波長間隔及光譜固定於部署時間且約束未來的光譜靈活性。換句話說，常規WDM-PON系統使用在部署之後難以改變的固定波長方案。
[0006]雖然其具有美好的前景，但WDM-PON技術仍在成長中且未獲得主流採用。因此，重要的是具有在對現有TDM-PON用戶具有最小破壞的情況下將TDM-PON無縫地升級到WDM-PON系統的遷移策略。此系統應在遷移周期期間支持TDM-PON與WDM-PON架構的共存。

【發明內容】
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]參考以下圖式描述本發明的非限制性及非窮舉性實施方案，其中相同參考數字在所有各種圖式中指代相同部件，除非另有指示。
[0008]圖1為根據本發明的實施方案的說明混合無源光網絡(「Ρ0Ν」)的功能框圖。
[0009]圖2A為說明根據本發明的實施方案的混合PON的時分多路復用(「TDM」) PON波長及波分多路復用(「WDM」)PON波長的圖表。
[0010]圖2B為說明根據本發明的實施方案的光組合器的通帶的圖表。
[0011]圖3A及3B為根據本發明的實施方案的說明操作包含TDM ONU及WDM ONU的混合PON的過程的流程圖。
[0012]圖4為根據本發明的實施方案的說明以2:N遠程節點功率分配器實施的混合PON的功能框圖。
[0013]圖5A到5F為根據本發明的實施方案的說明混合PON的各種WDM光線路終端的功能框圖。
[0014]圖6為根據本發明的實施方案的說明使用梳狀濾波器的混合PON的WDM光網絡單元的功能框圖。
[0015]圖7為根據本發明的實施方案的說明使用功率分配器的混合PON的WDM光網絡單元的功能框圖。
[0016]圖8為根據本發明的實施方案的說明使用光循環器的混合PON的WDM光網絡單元的功能框圖。
【具體實施方式】
[0017]本文描述用於實施混合無源光網絡(「Ρ0Ν」)的系統及技術的實施方案，所述混合無源光網絡(「Ρ0Ν」)在單個光纖設備基礎設施上多路復用波分多路復用(「WDM」)信號及時分多路復用(「TDM」)信號。在以下描述中，陳述許多具體細節以提供對實施方案的透徹理解。然而，所屬領域的技術人員將認識到，可在沒有所述具體細節中的一者或一者以上的情況下或以其它方法、組件、材料等等實踐本文中所描述的技術。在其它例子中，未展示或詳細描述眾所周知的結構、材料或操作以避免模糊某些方面。
[0018]貫穿本說明書對「一個實施方案」或「一實施方案」的參考意味著結合所述實施方案描述的特定特徵、結構或特性包含在本發明的至少一個實施方案中。因此，在貫穿本說明書的各種地方出現短語「在一個實施方案中」或「在一實施方案中」不一定都指代同一實施方案。此外，可在一個或一個以上實施方案中以任何合適方式組合所述特定特徵、結構或特性。
[0019]光纖到家(「FTTH」)是一種寬帶接入網絡基礎設施。用於實施FTTH接入網絡的一個選項使用點到多點無源光網絡(「Ρ0Ν」)架構。點到多點PON光網絡使用無動力的或無源分光器/多路復用器來使得一條或兩條光纖能夠為多個顧客駐地(「CP」)(例如，32到128個顧客駐地)服務。FTTH的另一選項為將單獨延伸到家光纖從載波中心局(「CO」)一直拉伸到每一 CP。與點到多點架構相對,此架構稱為點到點架構(pt-2-pt)。
[0020]FTTH部署的資金花費是如此之高使得許多寬帶接入基礎設施提供商正熱切期待用於降低部署成本的方法及從現有PON技術(例如，TDM-P0N)到更高級PON技術(例如，WDM-PON)的遷移。圖1為根據本發明的實施方案的說明能夠促進從現有TDM-PON接入網絡基礎設施到WDM-POM接入網絡基礎設施的無縫遷移的混合P0N100的功能框圖。混合P0N100能夠經由單個光纖幹線及遠程節點(「RN」)功率分配器同時為TDM光網絡單元(「0NU」)及WDM ONU服務。混合P0N100促進從TDM-PON架構到WDMPON架構的虛擬無縫過渡。現有TDM CP可繼續使用其現有顧客駐地設備(例如，TDM0NU)來操作，同時可添加新CP且給予其高級的WDM 0NU。所述兩種技術可無限期地在混合P0N100內同時操作或直到以限制對現有終端用戶的破壞且提供時序靈活性的受控且有組織的方式將常規TDM ONU換出為止。 [0021]所說明的混合P0N100的實施方案包含C0105、主幹線纜110、主幹線纜110內部的幹線(或主幹光纖絞束)115及RN功率分配器120、接入線125、濾光器130、分界點135及CP150處的TDM ONU140及WDM ONU145?所說明的C0105的實施方案包含WDM光線路終端(「0LT，，)155、TDM 0LT160及光組合器165及聚合節點170。所說明的WDM OLT155的實施方案包含點到點PON媒體訪問控制器(「MAC」) 175、光學收發器陣列180及波長交織多路復用器/多路分用器(「MUX / DEMUX」)185。所說明的TDM 0LT160的實施方案包含TDM-PONMAC190 及 TDM-PON 收發器 195。
[0022]可認為幹線115、RN PS120及耦合至WDM 0NU145的接入線125組成WDM PON或WDM子Ρ0Ν，同時可認為幹線115、RN PS120及耦合至TDM 0NU140的接入線125組成TDM PON或TDM子Ρ0Ν，且可將幹線115、RN PS120及所有接入線125共同地稱為混合PON。WDM OLT155及TDM 0LT160在C0105處用作其相應子PON的服務提供商端點。每一 OLT提供兩個主要功能:1)執行服務提供商設備與其相應子PON之間的光/電及電/光轉換，及2)協調與其相應子PON的另一端處的ONU的多路復用。當然，WDM OLT155執行0NU145之間的波分多路復用且TDM 0LT160執行0NU140之間的時分多路復用。每一 WDM OLT155及TDM 0LT160可為若干CP150 (例如，32、64、128等等)服務，而單個C0105可為數千CP150 (例如，50，000)服務。因此，雖然圖1將C0105說明為僅包含一個WMD 0LT155及一個TDM 0LT160，但實際上，C0105可包含許多成對的WDM 0LT155及TDM 0LT160，其中其相應MAC175或190經由聚合節點170多路復用。
[0023]包含主幹光纖絞束115的主幹線纜110從C0105延伸至定位在CP150的鄰域內的RN功率分配器120，CP150表示服務提供商的潛在或現有顧客。從RN功率分配器120開始，個別光纖接入線125延伸到對應CP150。接入線125可在分界點135處終止。分界點135可定位在光纖接入線進入建築物的CP的側上或定位在顧客界址線附近的接入盒或手孔中(例如，以專線形式)。分界點135提供包含TDM ONU140及/或WDM ONU145的用戶駐地設備(「CPE」)與運送者光纖設備之間的明確界定的分界識別點。分界點135可用於區分運送者的維護責任的終點。主幹線纜110及接入線125均可沿著鄰近於相鄰街道延伸的專線延伸。主幹線纜110及接入線125可為地下光纖設備、懸掛光纖設備(例如，沿著電話線杆懸掛)或其它光纖設備。
[0024]ONU140及145用作CP150處的CPE端點且執行實施光/電及電/光轉換的主要功能。0NU140及145經由單個RN功率分配器120、主幹光纖絞束115及光組合器165連結到C0105 處的一組成對的 WDM 0LT155 及 TDM 0LT160。從 WDM OLT155 及 TDM 0LT160 兩者接收到所有下遊信號(沿著從CO向CP延伸的光方向傳播的信號)在RN功率分配器120的所有面向下遊的埠上朝向CP150廣播。從TDM ONU140或WDM ONU145接收的所有上遊信號(沿著從CP到CO的光方向傳播的信號)通過RN功率分配器120組合到單個面向上遊的埠上以經由主幹光纖絞束115及光組合器/分光器165遞送到C0105。面向上遊的埠為將信號發送到朝向C0105中的聚合節點170傳播的信號路徑或從朝向C0105中的聚合節點170傳播的信號路徑接收信號的埠。面向下遊的埠為將信號發送到朝向CP150處的CPE傳播的信號路徑或從朝向CP150處的CPE傳播的信號路徑接收信號的埠。如下文進一步詳細論述，連結到WDM ONU145的每一接入線125包含安置在RN功率分配器120的下遊埠與分界點135之間的任何位置處的濾光器130。因為WDM信號支持虛擬點到點鏈路，所以每一濾光器130包含僅使針對給定CP150指定的WDM信號通過的唯一光通帶。因為TDM信號為時間多路復用的廣播信號，所以每一 TDM ONU140包含與其它TDM ONU140相同的使上遊及下遊TDM波長(通常為1310nm的上遊TDM波長及1490nm的下遊TDM波長)通過的濾光器。
[0025]圖2A為說明TDM及WDM信號的實例波長分配或混合PON波長柵格的圖表205。應了解，圖2A僅為演示性的且可向TDM及WDM信號分配不同於所說明的波長或帶的其它波長或帶。TDM信號是根據TDM-PON波長柵格215來分配，而WDM信號是根據WDM-PON波長柵格220來分配。如所說明,TDM-PON波長柵格215僅包含兩個波長一上遊波長及下遊波長。所述下遊波長被廣播到所有TDM 0NU140o相比之下，WDM-PON波長柵格220包含許多上遊波長及下遊波長(例如，32個上遊波長及32個下遊波長，在上遊波長與下遊波長之間具有50GHz的波長間隔，且在相鄰上遊波長或相鄰下遊波長之間具有IOOGHz的波長)。WDM-PON波長柵格220分配波長使得連續通信波長在下遊WDM信號與上遊WDM信號之間被交替指派。在一個實施方案中，WDM-PON波長柵格220經進一步分配使得每一 WDM ONU145被分配鄰近通信波長。舉例來說，可向單個CP150分配鄰近上遊/下遊波長225。當然，可通過分配一批兩個以上的通信波長(例如，通過分配4個、6個等等)來向單個CP150分配額外帶寬。
[0026]在圖1的實施方案中，經由單個主幹光纖絞束115將TDM及WDM信號遞送到RN功率分配器120。因此，將光組合器165定位在C0105處以組合到達WDM 0LT155及TDM 0LT160及從WDM 0LT155及TDM 0LT160離開的TDM信號與WDM信號。圖2B為根據本發明的實施方案的說明光組合器165的通帶的圖表210。在所說明的實施方案中，光組合器165為帶組合器，所述帶組合器包含用於引導TDM信號的第一通帶230及用於引導WDM信號的第二通帶235。落在通帶230內的TDM信號被允許在上遊方向或下遊方向上通過光組合器165以在TDM 0LT160與主幹光纖絞束115之間行進。相反地，落在通帶235內的下遊WDM信號在下遊方向上耦合到主幹光纖絞束115中，且在通帶235內的上遊WDM信號與TDM信號分離且被反射朝向WDM OLT155ο在一個實施方案中，使用分色濾光器實施光組合器165,所述分色濾光器在通帶230中是實質上透明的且在通帶235中是實質上反射性的。在另一實施方案中，光組合器165在通帶230中是實質上反射性的且在通帶235中是實質上透明的。
[0027]圖3A及3B為根據本發明的實施方案的說明混合P0N100的操作過程的流程圖。圖3A說明向下遊進行的通信的過程301，而圖3B說明向上遊進行的通信的過程302。過程框中的一些或所有在過程301或302中出現的順序不應被認為是限制性的。相反，受益於本發明的所屬領域的一般技術人員將理解，可以未說明的各種順序執行或甚至並行執行過程框中的一些。[0028]在過程框305中，C0105內的每一 OLT從其相應MAC(例如，點到點PON MAC175或TDM-PON MAC190)接收電信號且產生光信號以供發射到其相應子PON中。舉例來說，WDM0LT155產生WDM信號(下文結合圖5更詳細論述)，而TDM 0LT160產生TDM信號。在過程框310中，光組合器165在主幹光纖絞束115上組合WDM-PON波長柵格220上的下遊WDM信號與來自TDM-PON波長柵格215的下遊TDM信號。主幹光纖絞束115將下遊WDM及TDM信號從C0105引導到RN功率分配器120 (過程框315)。在一個實施方案中，RN功率分配器120為在其所有下遊光埠之間劃分在其上遊埠上接收的下遊光信號的功率的無源光元件。因此，在過程框320中，RN功率分配器120將所有下遊信號廣播到其所有面向下遊的光埠上。換句話說，下遊TDM信號及下遊WDM信號均被廣播到RN功率分配器120的所有面向下遊的光埠上。
[0029]因為下遊WDM信號各自支持C0105與WDM ONU145之間的虛擬點到點鏈路，所以在每CP150 ( 一個)的基礎上提供唯一 WDM濾光器(例如，濾光器130)以供經由WDM-PON連結到C0105 (過程框325)。因此，每一濾光器130與其它濾光器130不同且經配置以提供僅使分配給特定CP150及其相關聯WDM ONU145的WDM信號(下遊及上遊)通過的濾波器功能。換句話說，每一濾光器130使一組唯一的波長通過，使得每一 WDM ONU145接收到其自身的下遊WDM信號的分配。因為每一 WD 0NU145被從WDM-PON波長柵格220指派以連續且鄰近波長，所以濾光器130可實施為窄帶濾光器。濾光器130可定位在RN功率分配器120的下遊埠與WDM 0NU145的光埠之間的任何位置。然而，出於後勤維護及安全原因，將濾光器130定位在分界點135的上遊(在服務提供商的控制之內)且甚至定位在RN功率分配器120在接入線125與RN功率分配器120之間的下遊埠處可為有利的。
[0030]相應地，因為下遊TDM信號固有地為點到多點廣播信號，所以向所有TDM ONU140提供共同TDM濾光器(未說明)以使下遊TDM信號通過(過程框325)。共同TDM濾光器經配置以使下遊(及上遊)TDM信號通過，但阻擋所有WDM-PON信號。共同TDM濾光器也可定位在TDM ONU140與RN功率分配器120的下遊埠之間的任何位置；然而，這些濾光器通常包含在TDM 0NU140內。當然，在一些實施方案中，唯一 WDM濾光器130及共同TDM濾光器可進一步經配置以使具有不同波長的帶外光服務通道(OSC)通過以用於診斷及其它服務相關功能。
[0031]在過程框330中，相應的WDM ONU145及TDM ONU140接收下遊光信號且將下遊光信號從光領域轉換成電領域供CPE使用。
[0032]現結合過程302 (圖3B)描述上遊通信。在過程框350中，每一個別CP150產生上遊數據信號。對於具有WDM ONU145的CP150來說，通過用戶的WDM ONU145將上遊數據信號轉換成光學領域且將其波長多路復用到分配給特定CP150的上遊波長上。因此，WDMONU145應能夠在分配給用戶(如從WDM-PON波長柵格220分配(下文結合圖6更詳細論述))的上遊業務的特定波長上輸出上遊光信號。對於具有TDM 0NU140的CP150來說，將上遊數據信號轉換成光領域，且通過TDM 0LT160將來自不同TDM0NU140的信號時間多路復用(調度)到上遊TDM波長上。將光學上遊TDM及WDM信號發射到接入線125中(過程框355)。
[0033]經由其相應接入線125將上遊TDM及WDM信號遞送到RN功率分配器120。在過程框360中，將這些上遊信號中的每一者的光功率組合到主幹光纖絞束115中。因此，RN功率分配器120在上遊方向上作為功率組合器而操作。
[0034]沿著主幹光纖絞束115將經組合的TDM及WDM信號遞送到C0105。在C0105處，光組合器165操作以使上遊TDM信號與上遊WDM信號多路分用(過程框365)。在所說明的實施方案中，WDM信號被從TDM信號分離且反射朝向WDM 0LT155，而TDM信號通過光組合器165朝向TDM 0LT160。當然，在另一實施方案中，光組合器165的通帶可經配置使得WDM信號通過光組合器165而TDM信號被反射。
[0035]最終，在過程框370中，WDM OLT155多路分用個別上遊WMD信號且將其轉換成電領域。類似地，TDM 0LT160將上遊TDM信號轉換成電領域。
[0036]圖4為根據本發明的實施方案的說明以2:N RN功率分配器420實施的混合P0N400的功能框圖。除以下差別之外，混合P0N400與混合P0N100類似。混合P0N400以
2:N RN功率分配器420而不是以1:N RN功率分配器120實施。通過使用2:N功率分配器，兩根光纖幹線416及417延伸到RN功率分配器420。幹線416將WDM OLT155連結到RN功率分配器420的第一上遊埠，而第二幹線417將TDM 0LT160連結到RN功率分配器420的第二上遊埠。雖然針對每對WDM OLT155及TDM 0LT160必須有兩根幹線在主幹線纜410內在C0405與RN功率分配器420之間延伸，但此配置通過付出使主幹光纖410的光纖數目加倍的代價而避免了對光組合器165的需要。可使用無源平面光波電路(「PLC」)實施RN功率分配器120及RN功率分配器420兩者；然而，在RN功率分配器120的情形中，PLC為1:N光裝置，而在RN功率分配器420的情形中，PLC為2:N光裝置。
[0037]圖5A為根據本發明的實施方案的說明WDM 0LT500A的功能框圖。WDM 0LT500A為圖1中說明的WDM OLT155的一個可能實施方案。所說明的WDM 0LT500A的實施方案包含點到點PON MAC505、雷射源LS(例如，雷射二極體)陣列、光檢測器H)(例如，光電二極體)陣列及波長交織MUX510。所說明的波長交織MUX510的實施方案包含波長MUX / DEMUX515及交織器塊520。所說明的交織器塊520的實施方案包含交織器525、解交織器530及交織器535。在一個實施方案中，交織器535實施為雙工器。
[0038]LS陣列、PD陣列及光多路復用器/多路分用器515可物理地集成到密集WDM( 「DWDM」)收發器模塊540中，使得每一收發器模塊540包含若干LS(例如，10到20個)、若干LD (例如，10到20個)及一對波長MUX515及波長DEMUX515。在一個實施方案中，LS陣列及H)陣列集成到離散收發器模塊中，而波長MUX / DEMUX515外部地耦合到所述收發器模塊。每一收發器模塊540的尺寸通常由饋送電信號引腳的數目及所述對波長MUX /DEMUX515的尺寸驅動。可使用陣列化的波導光柵(「AWG」)或其它光學光柵結構來實施波長MUX515及波長DEMUX515。通過增大由給定AWG結構多路復用/多路分用的鄰近波長之間的通道間隔，可在物理尺寸方面減小對應AWG結構。因此,在一個實施方案中，實施收發器模塊540使得由給定波長MUX / DEMUX515多路復用/多路分用的LS或H)之間的通道間隔W大於WDM-PON波長柵格220的通道間隔。接著，使用交織器塊520以實現WDM-PON波長柵格220的較小通道間隔的方式來交織收發器模塊540。舉例來說，每一 LS陣列的通道間隔Wl可具有400GHz的波長間隔，每一 H)陣列的通道間隔W2也可具有400GHz但相對於LS陣列偏移(OS) +50GHz。當交織器塊520交織4梳的400GHz間隔下遊波長時，實現(例如，100GHz)的最終間隔W3，其具有比Wl模塊通道間隔更緊密的間隔。類似地，交織器塊520可交織上遊波長，使得上遊信號通道間隔W4也為IOOGHz。最終，交織器535交織下遊波長與上遊波長，使得最終上遊及下遊通道間隔W5與WDM-PON波長柵格220的間隔(例如，50GHz)匹配。為實現此目的，每一收發器模塊540具有與其所多路復用/多路分用的上遊及下遊WDM信號相關聯的不同的相應偏移OS (例如，OSl、0S2...0S6)。因此，在一個實施方案中:W1=W2，W3=W4，W1>W3>W5。
[0039]將LS及ro陣列集成到單式或混合光子收發器裝置中提供額外益處。舉例來說，收發器可使用集成的驅動電子裝置(雷射驅動器、跨阻抗放大器)且共享同一溫度控制器及控制電路，使得可降低總成本及功率消耗。
[0040]圖5B為根據本發明的實施方案的說明WDM 0LT500B的功能框圖。WDM 0LT500B為圖1中說明的WDM OLT155的一個可能實施方案。WDM 0LT500B與WDM0LT500A類似，只是交織器塊520包含安置在M: I交織器525與2:1交織器535之間的下遊路徑中的鉺摻雜光纖放大器(「EDFA」) 521及安置在2:1交織器535與M:1解交織器530之間的上遊路徑中的EDFA522。EDFA521及522分別提高了下遊及上遊光功率預算。
[0041]圖5C為根據本發明的實施方案的說明WDM 0LT500C的功能框圖。WDM 0LT500C為圖1中說明的WDM OLT155的一個可能實施方案。WDM 0LT500C與WDM0LT500A類似，只是使用具有三個埠的光循環器536實施交織器塊520內的2:1交織器535的功能性，光循環器536的第一埠耦合到M: I交織器525，光循環器536的第二埠耦合到I / O埠，且光循器536的第三埠耦合到M:1解交織器530。
[0042]圖為根據本發明的實施方案的說明WDM 0LT500D的功能框圖。WDM 0LT500D為圖1中說明的WDM OLT155的一個可能實施方案。WDM 0LT500D與WDM0LT500A類似，只是使用具有三個埠的2:1光功率分配器537實施交織器塊520內的2:1交織器535的功能性，光功率分配器537的共同埠耦合到I / O埠，光功率分配器537的第一輸入埠耦合到M:1交織器525，且光功率分配器537的第二輸入埠耦合到M:1解交織器530。
[0043]圖5E為根據本發明的實施方案的說明WDM 0LT500E的功能框圖。WDM 0LT500E是圖1中說明的WDM OLT155的一個可能實施方案。WDM 0LT500E與WDM 0LT500A類似，只是兩級交織(M:1及2:1)摺疊到單級2M:1交織器538中。2M:1交織器538包含各自耦合到DWDM收發器模塊540中的一者以接收下遊波長的M個輸入埠、各自耦合到DWDM收發器模塊540中的一者以輸出上遊波長的M個輸出埠及面向顧客駐地的單個I / O埠。
[0044]圖5F為根據本發明的實施方案的說明WDM 0LT500F的功能框圖。WDM 0LT500F為圖1中說明的WDM OLT155的一個可能實施方案。WDM 0LT500F與WDM 0LT500A類似，只是交織器塊520包含代替M:1交織器525的M:1帶-MUX526及代替M:1解交織器530的M:I帶DEMUX531。M:1帶MUX526操作而以如由LS陣列輸出的相同通道間隔多路復用若干組或若干帶連續下遊波長。然而，2:1交織器535在I / O埠上交織上遊及下遊波長，使得通道間隔W5約為通道間隔W3及W4的一半。注意，在一些實施方案中，2:1交織器535可分別由光循環器536或功率耦合器537替代(如在圖5C及圖中)。
[0045]圖6為根據本發明的實施方案的說明WDM 0NU600的功能框圖。WDM 0NU600為圖1中說明的WDM ONU145的一個可能實施方案。所說明的WDM 0NU600的實施方案包含光雙工器605、可調諧雷射源(LS) 610、寬帶光檢測器(PD) 615、跨阻抗放大器(TIA) 635、MAC620、開關625及一個或一個以上物理接口( 「PHY」)630。
[0046]因為WDM-PON中的每一 WDM 0NU145在不同波長上操作，所以希望具有無色(S卩，波長或顏色不可知的)ONU。因此，WDM 0NU600使用可調諧LS610 (例如，可調諧雷射二極體)實現此目的。使用光雙工器605使上遊WDM信號與下遊WDM信號分離，使得下遊WDM信號被路由到TO615而從可調諧LS610輸出的上遊WDM信號610被路由到接入線125上。在一個實施方案中，使用循環交織器的循環梳狀濾波器實施光雙工器605，其中所述梳狀濾波器的每一指之間的FSR與發射器及接收器的柵格間隔-WDM-PON波長柵格220 (例如，圖5中的W5)匹配。當然，也可使用其它無源或有源光元件實施光雙工器605 (例如，光循環器，耦
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[0047]圖1為根據本發明的實施方案的說明WDM 0NU700的功能框圖。WDM 0NU700為圖1中說明的WDM 0NU145的一個可能實施方案。WDM 0NU700與WDM 0NU600類似，只是光雙工器605實施為定向3-dB光功率耦合器705而不是梳狀濾波器。3_dB耦合器可比光雙工器弓I發更多的損耗但其為低成本且波長不可知的。
[0048]圖8為根據本發明的實施方案的說明WDM 0NU800的功能框圖。WDM 0NU800為圖1中說明的WDM 0NU145的一個可能實施方案。WDM 0NU800與WDM 0NU600類似，只是光雙工器605實施為寬帶3埠光循環器805而不是梳狀濾波器。光循環器具有在較寬波長範圍上為低損耗的優勢。其還可用作隔離器以拒絕到可調諧LS610中的背向反射，這可簡化可調諧雷射器設計。
[0049]對所說明的本發明的實施方案的以上描述(包含說明書摘要中描述的內容)不希望是窮舉性的或將本發明限於所揭示的精確形式。雖然出於說明性目的在本文中描述本發明的特定實施方案及實例，但各種修改在本發明的範圍內是可能的，如所屬領域的技術人員將認識到。
[0050]可在以上詳細描述的背景下對本發明做出這些修改。所附權利要求書中使用的術語不應理解為將本發明限於說明書中揭示的特定實施方案。相反，本發明的範圍完全由根據沿用已久的權利要求解釋規則理解的所附權利要求書來確定。
【權利要求】
1.一種混合無源光網絡「PON」，其包括: 時分多路復用「TDM」光線路終端「0LT」，其用於經由TDM信號將通信服務遞送到第一組顧客駐地「 CP 」 ； 波分多路復用「WDM」 OLT,其用於經由WDM信號將所述通信服務遞送到第二組CP ； 遠程節點功率分配器，其經耦合以接收所述TDM信號及所述WDM信號且在所述遠程節點功率分配器的面朝所述第一及第二組CP的所有埠上廣播所述TDM信號及所述WDM信號兩者 '及 濾光器，其各自安置在所述遠程節點功率分配器與所述第二組CP中的對應一者之間，所述濾光器中的每一者經配置以使所述WDM信號的子組通過同時阻擋其它WDM信號，使得所述第二組CP中的每一者接收其自身的所述WDM信號的分配但不接收分配給所述第二組CP中的其它CP的所述WDM信號。
2.根據權利要求1所述的混合Ρ0Ν，其進一步包括: 光組合器，其具有耦合到所述TDM OLT的第一光埠、耦合到所述WDM OLT的第二光埠及第三光埠，所述光組合器經配置以在下遊方向上將所述TDM信號及所述WDM信號組合到所述第三光埠上且在上遊方向上分別將所述TDM及WDM信號分離到所述第一及第二光埠 '及 幹線，其耦合在所述第三光埠與所述遠程節點功率分配器之間。
3.根據權利要求1所述的混 合Ρ0Ν，其中所述遠程節點功率分配器包括具有兩個上遊埠及面向所述第一及第二組CP的N個下遊埠的2:N功率分配器，且進一步包括: 第一幹線，其將所述TDM OLT耦合到所述2:N功率分配器的第一上遊埠以載送所述TDM信號；及 第二幹線，其將所述WDM OLT耦合到所述2:N功率分配器的第二上遊埠以載送所述WDM信號。
4.根據權利要求1所述的混合Ρ0Ν，其中所述WDMOLT包括: 集成雷射源陣列，其用於產生具有WDM無源光網絡「Ρ0Ν」波長柵格的下遊載波波長的下遊WDM信號； 集成光檢測器陣列，其用於接收具有所述WDM PON波長柵格的上遊載波波長的上遊WDM信號；及 波長交織多路復用器/多路分用器，其耦合到所述雷射源陣列及所述光檢測器陣列以交織所述下遊WDM信號與所述上遊WDM信號，使得所述WDM PON波長柵格的連續通信波長在所述下遊WDM信號與所述上遊WDM信號之間被交替指派且所述第二組CP中的每一者被指派所述通信波長中的鄰近者。
5.根據權利要求4所述的混合Ρ0Ν，其中所述波長交織多路復用器/多路分用器包括: 下遊波長多路復用器，其各自耦合到所述雷射源陣列的不同子組； 上遊波長多路分用器，其各自耦合到所述光檢測器的不同子組；及 交織器塊，其耦合在所述WDM OLT的輸入/輸出「I / O」埠與所述下遊波長多路復用器及所述上遊波長多路分用器兩者之間。
6.根據權利要求5所述的混合Ρ0Ν，其中所述交織器塊包括:M: I交織器，其具有耦合到M個下遊波長多路復用器的M個輸入埠 ； M:1解交織器，其具有耦合到M個上遊波長多路分用器的M個輸出埠 ；及 2:1交織器，其將所述M:1交織器及所述M:1解交織器耦合到所述WDM OLT的所述I /O埠。
7.根據權利要求1所述的混合Ρ0Ν，其中所述WDMOLT包括: 第一雷射源陣列，其耦合到第一波長多路復用器，所述第一雷射源陣列經配置以產生所述WDM信號的下遊載波波長的第一部分，所述第一部分具有大於WDM-PON波長柵格的所述下遊載波波長的第二波長間隔的第一波長間隔； 第二雷射源陣列，其耦合到第二波長多路復用器，所述第二雷射源陣列經配置以產生所述WDM信號的所述下遊載波波長的第二部分，所述第二部分也具有所述第一波長間隔但相對於所述下遊載波波長的所述第一部分偏移；及 交織器塊，其耦合到所述第一及第二波長多路復用器以交織所述WDM信號以提供所述WDM-PON波長柵格的所述下遊載波波長的所述第二波長間隔。
8.根據權利要求1所述的混合Ρ0Ν，其進一步包括: TDM光網絡單元「0NU」，其安置在所述第一組CP處以在光領域與電領域之間轉換所述TDM信號；及 WDM 0NU，其安置在所述第二組所述CP處以在所述光領域與所述電領域之間轉換所述WDM信號。
9.根據權利要求8所述的混合Ρ0Ν，其中所述WDMONU包括: 光雙工器，其具有上遊埠及第一及第二下遊埠 ； 光檢測器，其耦合到所述光雙工器的所述第一下遊埠，所述光檢測器為能夠接收所述WDM信號的任何下遊波長的寬帶光檢測器； 可調諧雷射源，其耦合到所述光雙工器的所述第二下遊埠，所述可調諧雷射源可調諧以輸出具有所選擇的上遊波長的上遊WDM信號；及 媒體訪問控制器，其耦合到所述光檢測器及所述可調諧雷射源。
10.根據權利要求9所述的混合Ρ0Ν，其中所述光雙工器包括循環雙工器，所述循環雙工器具有與所述混合PON的WDM PON的所述上遊波長與所述下遊波長之間的間隔對準的梳狀交織器濾波器功能。
11.一種用於無源光網絡「Ρ0Ν」的系統，所述系統包括: 雷射源陣列，其用於產生具有WDM-PON波長柵格的下遊載波波長的下遊波分多路復用「WDM」信號； 光檢測器陣列，其用於接收具有所述WDM-PON波長柵格的上遊載波波長的上遊WDM信號；及 波長交織多路復用器/多路分用器，其耦合到所述雷射源陣列及所述光檢測器陣列以交織所述下遊WDM信號與所述上遊WDM信號，使得所述WDM-PON波長柵格的連續通信波長在所述下遊WDM信號與所述上遊WDM信號之間被交替指派， 其中所述雷射源陣列、所述光檢測器陣列及所述波長交織多路復用器/多路分用器為用於經由WDM信號將通信服務遞送到第一組顧客駐地「CP」的WDM光線路終端「0LT」的組件。
12.根據權利要求11所述的系統，其中所述波長交織多路復用器/多路分用器包括: 下遊波長多路復用器，其各自耦合到所述雷射源陣列的不同集成子組； 上遊波長多路分用器，其各自耦合到所述光檢測器的不同集成子組；及交織器塊，其耦合在所述WDM OLT的輸入/輸出「I / O」埠與所述下遊波長多路復用器及所述上遊波長多路分用器兩者之間。
13.根據權利要求12所述的系統，其中所述交織器塊包括: M: I交織器，其具有耦合到M個下遊波長多路復用器的M個輸入埠 ； M: I解交織器，其具有耦合到M個上遊波長多路分用器的M個輸出埠 ；及2:1交織器，其將所述M:1交織器及所述M:1解交織器耦合到所述WDM OLT的所述I /O埠。
14.根據權利要求13所述的系統，其中所述交織器塊進一步包括以下至少一者: 第一鉺摻雜光纖放大器「EDFA」，其耦合在所述M:1交織器與所述2:1交織器之間以放大所述下遊WDM信號；或 第二 EDFA，其耦合在所述2:1交織器與所述M:1解交織器之間以放大所述上遊WDM信號。
15.根據權利要求12所述的系統，其中所述交織器塊包括: M: I交織器，其具有耦合到M個下遊波長多路復用器的M個輸入埠 ； M: I解交織器，其具有耦合到M個上遊波長多路分用器的M個輸出埠 ；及 光循環器，其將所述M: I交織器`及所述M: I解交織器耦合到所述WDM OLT的所述I /O埠。
16.根據權利要求12所述的系統，其中所述交織器塊包括: M: I交織器，其具有耦合到M個下遊波長多路復用器的M個輸入埠 ； M: I解交織器，其具有耦合到M個上遊波長多路分用器的M個輸出埠 ；及 光功率分配器，其將所述M: I交織器及所述M: I解交織器耦合到所述WDM OLT的所述I/ O 埠。
17.根據權利要求12所述的系統，其中所述交織器塊包括2M:1交織器。
18.根據權利要求12所述的系統，其中所述交織器塊包括: M:1帶MUX,其具有耦合到M個下遊波長多路復用器的M個輸入埠 ； M:1帶DEMUX，其具有耦合到M個上遊波長多路分用器的M個輸出埠 ；及2:I交織器，其將所述M:1帶MUX及所述M:1帶DEMUX耦合到所述WDM OLT的所述I /O埠。
19.根據權利要求12所述的系統，其中耦合到給定下遊波長多路復用器的所述雷射源陣列的每一集成子組產生所述下遊載波波長的一部分，所述部分具有大於所述WDM PON波長柵格的所述下遊載波波長的第二波長間隔的第一波長間隔，且其中所述交織器塊經耦合以組合來自所述雷射源陣列的所述集成子組的所述下遊載波波長以提供所述WDM PON波長柵格的所述下遊載波波長的所述第二波長間隔。
20.根據權利要求11所述的系統，其中所述PON包括混合Ρ0Ν，所述系統進一步包括: 時分多路復用「 TDM」光線路終端「 OLT 」，其用於經由TDM信號將所述通信服務遞送到第二組 CP ；遠程節點功率分配器，其經耦合以接收所述TDM信號及所述WDM信號且在所述遠程節點功率分配器的面朝所述第一及第二組CP的所有埠上廣播所述TDM信號及所述WDM信號；及 濾光器，其各自安置在所述遠程節點功率分配器與所述第一組CP中的對應一者之間，所述濾光器中的每一者經配置以使所述WDM信號的子組通過同時阻擋其它WDM信號，使得所述第一組CP中的每一者接收其自身的所述WDM信號的分配但不接收分配給所述第一組CP中的其它CP的所述WDM信號。
21.根據權利要求20所述的混合PON，其進一步包括: 光組合器，其具有耦合到所述TDM OLT的第一光埠、耦合到所述WDM OLT的第二光埠及第三光埠，所述光組合器經配置以在下遊方向上將所述TDM信號及所述WDM信號組合到所述第三光埠上且在上遊方向上分別將所述TDM信號及所述WDM信號分離到所述第一光埠及所述第二光埠 ；及 幹線，其耦合在所述第三光埠與所述遠程節點功率分配器之間。
22.根據權利要求20所述的混合Ρ0Ν，其中所述遠程節點功率分配器包括2:N功率分配器，所述2:N功率分配器具有兩個上遊埠及面向所述第一及第二組CP的N個下遊埠，且其進一步包括: 第一幹線，其將所述TDM OLT耦合到所述2:N功率分配器的第一上遊埠以載送所述TDM信號；及 第二幹線，其將所述WDM OLT耦合到所述2:N功率分配器的第二上遊埠以載送所述WDM信號。·
23.一種用於無源光網絡「Ρ0Ν」的系統，所述系統包括: 光雙工器，其具有第一及第二下遊埠及用於耦合到所述PON的接入線的上遊埠 ； 可調諧雷射源，其耦合到所述第一下遊埠以用於產生上遊光信號以用於發射到所述接入線中； 光檢測器，其耦合到所述第二下遊埠以用於接收下遊光信號；及 媒體訪問控制器「MAC」，其耦合到所耦合的所述可調諧雷射源及所述光檢測器以從所述光檢測器接收下遊電信號且以上遊電信號驅動所述可調諧雷射源， 其中所述光雙工器、所述可調諧雷射源、所述光檢測器及所述MAC為用於從所述PON向顧客駐地設備遞送通信服務的波分多路復用「WDM」光網絡單元「0NU」的組件。
24.根據權利要求23所述的系統，其中所述PON包括用於載送WDM信號及時分多路復用「TDM」信號的混合PON且其中所述可調諧雷射源可調諧以選擇WDM-PON波長柵格的任何上遊波長。
25.根據權利要求23所述的系統，其中所述光雙工器包括與所述PON的WDMPON波長柵格的上遊波長與下遊波長的通道分離對準的循環梳狀交織器濾波器。
26.根據權利要求23所述的系統，其中所述光雙工器包括寬帶3-dB定向分光器。
27.根據權利要求23所述的系統，其中所述光雙工器包括3埠光循環器。
28.—種在混合無源光網絡「Ρ0Ν」內從時分多路復用「TDM」遷移到波分多路復用「WDM」的方法，所述方法包括: 起初，使用廣播到所述混合PON上的TDM信號經由TDM光線路終端「0LT」提供顧客駐地「CP」通信服務； 選擇給定CP以使用WDM信號從所述TDM遷移到所述WDM ； 將所述TDM信號及所述WDM信號遞送到遠程節點功率分配器； 在所述遠程節點功率分配器的面朝所述CP的所有埠上廣播所述TDM信號及所述WDM信號兩者 '及 提供安置在所述遠程節點功率分配器與遷移到所述WDM的給定CP之間的濾光器，所述濾光器經配置以使與所述給定CP相關聯的所述WDM信號通過同時阻擋與使用WDM的其它CP相關聯的其它WDM信號。
29.根據權利要求28所述的方法，其進一步包括: 在滾動基礎上添加額外WDM CP ;及 提供安置在所述遠程節點功率分配器與遷移到所述WDM的所述額外WDM CP之間的額外濾光器，所述額外濾光器中的每一者經配置以使所述WDM信號的不同子組通過同時阻擋其它WDM信號，使得所述額外WDM CP中的每一者接收其自身的所述WDM信號的分配但不接收分配給其它額外WDM CP的所述WDM信號。
30.根據權利要求30所述的方法，其進一步包括在使所述給定CP從所述TDM遷移到所述WDM之後即刻在所述給 定CP處以WDM光網絡單元「ONU」交換現有TDMONU。
【文檔編號】H04J14/02GK103718485SQ201280037772
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年7月12日 優先權日:2011年8月8日
【發明者】賽德裡克·F·林, 劉宏 申請人:谷歌公司