基於終端設備遠程詢訪的多層星形無源光網絡的製作方法
2023-07-22 07:14:26 2
專利名稱：基於終端設備遠程詢訪的多層星形無源光網絡的製作方法
技術領域：
本發明涉及能提供帶有基於RITE-NetTM光網絡單元的三層和更高層無源星形分布的無源光網絡。
現行的電話網是一種高可靠性的交換網絡。然而，網絡的低傳輸帶寬限制了它發展和引入新技術來擴展業務的能力，例如，雙向可視電話、高清晰度電視(HDTV)等等。為實現擴展業務對帶寬、交換和處理所提出的要求促進了在交換網絡結構中發展和引進無源光網絡(PON)。無源光網絡是一種無需用有源器件在中心局(或主機數字終端)與網絡用戶終端設備之間傳送光信號的光傳輸系統。因此，PON可提供為引進新技術所需要的大容量、高速率傳輸的基礎結構。然而，引進光纖來取代銅線或作為銅線代用品的成本很高。
無源光通信網絡一般將包括一個中心局，從那裡輻射出多根光纖形成一個主星。這些光纖從中心局延伸到多個遠程節點的每一個。每個遠程節點又成為每個由多根第二級光纖構成的第二層星的中心。每個第二層星中的每根光纖將每個遠程節點與多個光網絡單元的一個相連。在一種熟知的PON結構中，中心局向每個終端用戶播送公共信號。信息在公共廣播信號中按專用的時隙分隔為時分復用(TDM)信號。每個遠程節點上的星形耦合器將廣播信號分配給光網絡單元。上行信息在特定的時隙中從每個光網絡單元發出。這些上行TDM信號由每個遠程節點接收，並經時分復用而形成一路上行信號。這路復用的上行信號被傳遞到中心局。然而，時間碰撞的管理以及發送光功率與用戶數之間的協調限制了常規廣播(TDM)無源光網絡推廣應用的競爭力。
另一種方法是，光信息可在穿行於無源光網絡的光信號中按波長分隔。按波分復用(WDM)方式，中心局給每個光網絡單元設定一個專用的波長(或波長帶)。從中心局發送的下行光信息通過多個遠程節點之一按波長或波長帶傳送到光網絡單元。這些遠程節點通過第一次光解復用將接收的下行信號分成多個特定波長的信號分量而完成這種導向。於是，這些經解復用的信號分量便通過遠程節點按波長分配給每個光網絡單元。對於上行發送，每個光網絡單元有一臺按ONU設定波長的獨立發射機。上行信號由此而發送到遠程節點，複合成組合信號並傳遞到中心局。雖然WDM PON原則上有較高的功率裕量，因所有打算供用戶的光都傳向那裡，但WDM PON的實現是非常昂貴的。有關WDM方案的變型有多種，如Chan等人的U.S專利No.5,351,146，它要求在ONU層上有複雜的信號處理和信號分配的硬體。
RITE-NETM是一種無源光網絡，曾在1993年3月1日提出的序號08/029,732 U.S專利申請中披露過，這裡作參考引述。RITE-NETM採用波分復用方式，無需在每個光網絡單元上有各自的光源(即發射機)，因而降低了系統的實現成本。在RITE-NETM中，每個光網絡單元接收由遠程節點上的WDM路由器(WDM/R或WGR)解復用並分發的下行光信號專用波長分量。用上行數據對每個光網絡單元接收的部分專用波長信號分量進行過調製，並將其返回到遠程節點。該遠程節點將接收的過調製分量複合成一路上行信號，並將該信號(通過WDM/R)傳遞到中心局。雖然在每個光網絡單元上需要一個調製器，但不需要光源，因而使RITE-NETTM結構顯得堅實而耐用。而且，由於在光網絡單元上不使用各自的發射機，故可避免對光網絡單元光源波長配準和穩定的要求。
雖然RITE-NETTM提供了在WDM性能/價格比方面的潛力，但要將RITE-NETTM引進到現有基礎結構中仍然相當昂貴。因此，為將光纖引進環路，有必要進一步降低每個終端用戶的項目成本，最好是WDM RITE-NETTM方式。換句話說，有必要增大中心局每根引出光纖的終端用戶數(即高的光纖增益)，從而使每個用戶的光纖設備投資降低。高的光纖增益還會通過縮短到每個用戶的平均運行長度而降低光纖埋置的設備投資以及每個用戶對中心局雷射器和電子設備分擔的費用。
本發明提供一種多層星形無源光網絡，其結構基於RITE-NETTM設計，長期項目實現成本又相對降低。本發明的多層星形結構為根據系統需求的變化分階段地將光纖引進環路打下基礎。因此，系統的建設投資也可分階段承擔。該多層星形結構完整而全面的實現將以中心局或主計算機發出的最少數量的光纖為每根光纖提供最大數量的終端用戶。因此，與中心局每根光纖(即形成主星的多根光纖的每一根)相關的用戶數因本發明而比普通雙星PON增多，或者，當終端用戶數相同時，從中心局發出的光纖數可大量減少。這就為大大節省每個終端用戶對中心局所需設備費用提供了保證。
本發明的多層星形無源光網絡包括三個或更多個星形信號分布級別或層次。在中心局的主光纖星包括一個或多個發送雷射器，通過多根光纖與許多一級遠程節點的每一個相連。這些一級遠程節點的每一個又包括第二組多根光纖(作為第二層光纖星)，延伸到許多光收發機的每一臺(即光網絡單元)和/或許多二級遠程節點的每一個。每個二級遠程節點通過第三組多根光纖拓展為第三層星。
在第二層和第三層星中形成的光信號分布或路由選擇最好通過分別位於一級和二級遠程節點的一級和二級波導光柵路由器(WGR)來實現。然而，在優選實施例中，一級和二級WGR的正常結構位置起初可用光收發機(光終端)代替，以使實現「全」光結構的起動資金維持最低。換句話說，本發明的優點之一在於可藉助銅或同軸電纜先部分實現，這在當今是比較便宜的，而當系統需要升級或價格下降時，可在以後用WGR取代光終端。光收發機最好基於RITE-NETTM設計。
在一個實施例中，本發明的多層星PON至少包括一個一級光節點，它的每一個包括一個一級波導光柵路由器(WGR)，確定N1個其信道間隔近似等於Δλ1的信道。每個一級光節點最好與中心局或主計算機終端光學相連，以實現上行/下行光信號間的交換。每個一級光節點也與一個或多個二級光節點(第二層星)光學相連，其中每個節點包括一個二級光路由器，確定N2個其信道間隔近似等於Δλ2的信道。每個二級光節點還包括從那裡引出作為第三層星的多根光纖。分別位於一級和二級光節點上的一級和二級光路由器可與一臺或多臺光收發機或光終端光學相連。
第一和第二級光路由器的每一個包括供上行/下行光信號輸入/輸出的埠，以及用來將其接收的下行信號解復用成多路光信號的裝置。多路上行光信號在一和二級光路由器複合而形成組合上行光信號。
在一個優選的實施例中，第一級光路由器的信道間隔Δλ1大體上可以是第二級光路由器信道間隔Δλ2的整數倍，使得Δλ1近似等於N2Δλ2，這裡N2是由二級光路由器所確定的信道整數。因此，從一級光路由器每個輸出埠出射的每個波長帶將包容N2個鄰接的波長帶(由信道間隔Δλ2確定)，它們依次被解復用到二級路由器的N2個分立的輸出埠。這可稱為「粗/細」(「coarse/fine」)結構。也可實現一種「細/粗」(「 fine/coarse」)結構，將包括一個信道間隔Δλ1為二級光路由器信道間隔Δλ2的1/N2的一級光路由器。還可以用一種第一和第二級光路由器信道數與信道間隔的關係是一個非整數比的「遊標」(「 vernier」)結構。此外，考慮到本發明的多層星形結構，還可能實現的一種情況是由第一和第二級光路由器確定的信道間隔「相等」(「equal」)，但每個路由器確定的信道數不同。
圖1是一種先前技術的RITE-NETTM結構原理框圖；圖2是本發明的一種多層星形網絡的原理框圖；圖3A和3B分別為一種WDM和一種WDM/R的原理圖；圖4A是突出說明在本發明中實現「粗/細」工作的一種結構原理圖；圖4B是描繪「粗/細」工作的粗波長帶波長範圍的示意圖；圖5是突出說明實現「細/粗」工作的一種結構原理圖；圖6A是突出說明實現「遊標」工作的一種結構原理圖；圖6B，6C和6D標記本發明中對第一或/和第二級遠程節點的波長梳；圖7是突出說明實現「等信道間隔」工作的一種結構原理圖；圖8，9A和9B是本發明實施例系統應用的原理圖。
一種傳統RITE-NETTM雙星形、或無源光網絡10示於圖1。該網絡包括安置在中心局20的一臺多波長或頻率可調發射機12(例如，一臺雷射器)和一臺接收機16。在中心局的一臺電子定序器24和一個控制電路26確定雷射器的發射波長，以確保供發送的數據調製正確波長的雷射器。該雷射器將光信息編碼成波分復用(WDM)信號選擇性發送到下行光纖25D.中心局和從那裡發出的光纖一起稱為主星。每根下行光纖25b將中心局與一個遠程節點30相連。還設計雷射模間距(即單個雷射器順次的輸出波長帶之間的頻率間隔)與每個遠程節點上的波分復用器/路由器(WDM/R)(見Dragone等的「矽制集成波分復用器」，IEEE photon.Technol.Lett.，3，pp.896-899(1991)；Zirngbl等A12-Frequency WDM Laser Source Based onA Iransmmisive Waveguide gratting Rowter，ElectronicsLetters(1994))(在本說明書中也叫作波導光柵路由器32(WGR))的模間距精確匹配。每個WGR包含從它引出的多根光纖並延伸到許多光終端而構成第二層星。
每個WGR 32(安置在每個遠程節點上)將它接收的下行光信號解復用成多個下行信號分量，並將其傳送到光終端。例如，一個WGR可將一路下行信號解復用成N路信號分量，每個分量展示一個信道間隔Δλ1。該WGR將N路下行信號分量的每一路按波長或波長帶分發到多個光網絡單元的每一個(通過下行光纖35D)。到達每個光網絡單元的下行信號分量一般在一個分支耦合器42中分離成兩個或多個分量。利用用戶數據在調製器44中對輸入下行光信號分量的一個分離分量進行過調製(加特徵(imprinted))，並通過光纖35U返回遠程節點30。在該遠程節點上，經分離的、加有特徵的上行信號分量組合(復用)成一路上行光信號，再傳遞到中心局20。
圖2給出本發明的一個多層星形無源光網絡100。雖然圖中表明存在三層或者三級，但這種描述僅為圖解說明之目的，並不表明本發明之範圍僅限於三層星形網絡。由於其獨特的結構，網絡100在顯著降低每個終端用戶的網絡建設費用的同時，為普通RITE-NETTM系統的靈活性、功率要求、升級潛力和OAMP特性提供了保證。這種多層星形網絡至少包括三個星形層次，使得形成主星的每根光纖服務的用戶數相比於普通雙星PON(即RITE-NETMPON)每根光纖的用戶數增多。這種網絡的通用性允許通過分層將光纖引進本地環路，這是將光纖傳播信號逐步推進環路的基礎。這種提高的光纖增益通過減小到每個終端用戶的平均運行長度而使敷設光纖的設備投資降低。此外，用戶的增多使每個用戶對中心局發送機(即雷射器)和電子設備分擔的平均費用減少。
網絡100包括一個中心局20，它通過光纖25D、25U與多個一級遠程節點30′的每一個光學相連，形成主星。從中心局來到一級遠程節點30′的下行光信號通過該處的一個波長光柵路由器(WGR)32按波長或波長帶進行解復用。這種解復用產生多路一級下行信號。這些一級下行信號由一級WGR通過多根光纖27D(即多個第二星形層)分送到多個二級遠程節點30″的每一個。每個二級遠程節點30″包括一個二級WGR 32′對該處接收的每路下行一級信號解復用而形成多路二級下行信號。這個二級WGR再將二級下行信號(作為第三星形層)按波長分送到光網絡單元(ONU)40(可用光收發機代替)。儘管這些ONU被視為最終的光路終端，但也可能一個ONU為多個活動單元(即終端用戶)服務。然而，如上所述，每個一級和二級遠程節點起初在系統施工時(在ONU處)用光收發機代替，因而使系統的初始基建費用減到最少。每個光收發機可使光傳輸在該處終止，而進一步將光信息轉到一個銅線裝置(或同軸電纜)中繼續傳播。
多層星形無源光網絡100的這種優點由於「Dragone」式路由器(WGR)的特性而成為可能。這種WGR等同於圖2中分別在一級和二級遠程節點30′和30″處的32和32′，為在一路光信號中按波長來分離光數據提供了寬帶信道間距(Δλ)。圖3A和3B分別給出一個普通1×N耦合器和一個Dragone設想的背靠背星形耦合器，即WGR 32的原理表述。這種WGR是將兩個平面波導N×N星形耦合器(例如用雙光纖32A和32B)背靠背相連、並精密修整N×N星形耦合器之間每根連接光纖的長度而成的。每條光通道依次比它下面的一條要長，從而施加上一個固定的相位延遲以形成一個特定頻率信道。在第一個星形耦合器32A的一個輸入口接收的光信號，就象在一個衍射儀器中一樣大體均勻地照射N個中間埠的每一個。在兩個星形耦合器(即耦合器32A和32B)間傳輸光場時，各通道間順次改變的光程長度給各光場引入一個均勻相隔的相位差。以和一個衍射光柵或相位陣列天線施加相位差相類似的方式，在第二個耦合器32B輸入面處一個等效狹縫器件改變光的傳播角度。因此，WGR的分光出口(32B的埠)就決定於輸入埠(32A的埠)和光的頻率。這種特性有時稱為「路由」特性。
WGR 32的另一個特性是它的「周期性」。如果波長為λ0到λN-1的信號分量從埠1到N輸出，則波長為λN到λ2N-1的信號也將從對應的埠輸出，波長為λ2N到λ3N-1的信號也同樣，依次類推。換言之，一個WGR的行為很象一個光柵，每一高階衍射光與它前面的某階衍射光重疊。雖然，色散將隨著衍射階次的增加而逐漸改變信道間隔(Δλ)，但這種周期性在一個有限的階次範圍內幾乎是均勻的。於是，從第i個埠輸出的波長(λj，λj+NΔλ，λj+2NΔλ…)則以由自由譜區NΔλ相隔。自由譜區基本上等於信道數乘以每個信道的譜寬。
為提供WGR路由表的多樣性，第一級WGR(例如在一個或多個一級遠程節點(第二星形層的中心)的一級WGR 32)的波長特性必須不同於二級WGR(例如在一個或多個一級遠程節點(第二星形層的中心)的WGR32′)的波長特性。如果波長特性相同，則因一級下行信號的源是一級WGR32的單個埠，所有進入每個二級WGR 32′的下行二級信號將從單個埠輸出。然而，假如一級和二級WGR(分別為32和32′)的自由譜區N1Δλ1和N2Δλ2存在差別，則在輸入的一級下行信號內可能產生第二次分離。
現在來描述本發明的四種結構，其中不同級次的WGR(即一級和二級WGR)將顯示不同的自由譜區，即N1Δλ1和N2Δλ2。第一種結構示於圖4，稱為「粗/細」結構。在這種結構中，一級WGR 32顯示的信道間隔比二級WGR 32′的信道間隔要大得多。第二種結構示於圖5，稱為「細/粗」結構，即「粗/細」的反結構。第三種結構示於圖6A-6D，稱為「遊標」結構，在這種結構中，一級和二級WGR 32，32′的信道間隔相差較小，即Δλ1≈Δλ2。在這頭三種結構中，不同級次WGR的信道數和每個信道的間距是不同的。第四種結構示於圖7，稱為「等信道間距」結構。在這種結構中，每個一級和二級WGR顯示相同的信道間距(Δλ1＝Δλ2)， 但自由譜區不等(N1Δλ1≠N2Δλ2)。
在「粗/細」結構中(為簡單起見，多層星結構的描述忽略了上行光纖而不失一般性。)(圖4A和圖4B)，一級WGR 32上的信道間距是二級遠程節點30″處的二級WGR 32′中信道間距的整數倍。特別是，WGR 32是一個信道間距為Δλ1的粗N1×N1WGR，WGR 32′是一個信道間距為Δλ2的細N2×N2WGR，其中Δλ1＝N2Δλ2。例如，一個信道間距Δλ1為二級WGR信道間距Δλ2的10倍(Δλ1＝10Δλ2)的、N1個信道的WGR，為下行分布建立10 N2個波長箱(wavelength bin)。如果二級WGR的N2等於10，則可獲得100個獨立的波長箱，為在中心局單根光纖饋送的多層星形結構中的100個ONU服務。這些波長箱由細信道間距數量所分隔。一般來說，如忽略色散(這裡，系統信道用通過每個WGR的波長定義比通常用光波頻率的描述更為自然)，則有λij＝iΔλ1+jΔλ2＝λ00+(N2i+j)Δλ2其中指數i和j分別代表粗、細WGR的輸出口。圖4B給出粗WGR 32(一級遠程節點30′)頭幾個信道的理想化視圖作為上述的例子。第一個信道通過波長λ0i的信號，即從λ00到λ09，而第二個信道通過波長λ1i的信號，即從λ10到λ19，等等。從一級WGR 32(粗)的第一埠輸出的一級信號到達二級(細)WGR 32′的第一埠。每第j個波長為λii的二級信號從二級WGR 32′的不同埠輸出。因此，從中心局20的一根光纖分別通過一級和二級遠程節點30′和30″，頭N1×N2個波長的每一個到頭N1×N2個用戶ONU的每一個都有一個專門通道。
第二種或「細/粗」結構示於圖5。這種結構類似於上述「粗/細」結構，但其路徑圖不同。一級遠程節點30′包括一個信道間距為Δλ1的「細」N1×N1WGR 32F；二級遠程節點30″包括一個信道間距Δλ2等於N1Δλ1的「粗」N2×N2WGR 32′C。再次考慮100個波長箱，將含「細/粗」結構頭j個或10個細波長(λ0j)的一級下行信號分路通過一級(細)WGR 32F的頭10個出口。每個第i級細波長(λi0)從一級細WGR 32F的第一埠引出。每個λi0在二級或粗WGR 32′C被接收，它們在這裡分配到i個埠作為二級信號輸出。波長箱之間的一般關係(再次忽略色散)為λij＝λ00+iΔλ2+jΔλ1＝λ00+(N1i+j)Δλ1式中指數i和j仍分別代表粗、細WGR的輸出埠。二級遠程節點30″(粗WGR 32′C)的相鄰出口對應於由一級遠程節點30′處WGR 32F的周期性所分隔的波長。其結果與前述情況相反，在那裡，頭10個波長的信號從一級(粗)WGR 32第一埠輸出，導致(j個信號的)整個周期從二級(細)WGR32′的各個埠輸出。無論在哪種情況下，對於從作為第二星形層的一級遠程節點30′所提供的100個用戶的每一個都存在一個專門通道。
對於「遊標」結構的波長設計將參照圖6A、6B、6C和6D進行解釋。「遊標」的意思暗示採用與遊標測量相同的基本原理。在一級遠程節點30′(RN1)的一級WGR 32V的波長信道間距與二級遠程節點30″(RN2)的二級WGR 32′V的波長信道間距之比為Δλ1/Δλ2＝I/J，這裡I和J選為不同的整數，使得無論哪一個都不是另一個的整數倍，如10和11。另一方面，Δλ1與Δλ2之比不等於零。圖6B、6C和6D給出遊標情況下WGR幾個出口的波長梳。第一和第二級WGR 32V和32′V分別包括N1和N2個信道，這裡N1＝11而N2＝9。
圖6A中給出了一個一級WGR 32V(在一級遠程節點30′處)。圖6B表明在RN1(30′)處第一組一級WGR 32V的帶通結構(即信道間距)，在每個通帶上面的整數指示波長，而下面的整數則標記與中心局光學相連的出口號。每個一級遠程節點30′還與多個二級遠程節點30″的每一個相連。每個二級遠程節點包含一個二級WGR 32′V。如上所述，每個一級WGR 32V有11(N1)個信道，而每個二級WGR 32′V有9(N2)個信道。一級與二級節點間信道間距之比Δλ1/Δλ2為10/11。圖6C表明在RN2(第三星形層)處第一組二級WGR 32′V的帶通結構(即信道間距)。
假設波長為λ0的信號通過RN1(30′)處WGR 32V的埠0和RN2(30″)處WGR 32′V的埠0，則波長為λ11的信號(遠離λ0到10Δλ1)也通過RN1(30′)處WGR 32V的埠0。然而，由於一級與二級WGR信道間距之比Δλ1/Δλ2為10/11，則一級信號將遠離λ0到10Δλ2。既然N2＝9，當波長為λ0的信號從埠0輸出時，信號λ11將從RN2(30″)處WGR 32′V的埠1輸出。由此得出信號λ12(約為λ0+11Δλ1)從WGR 32′V的埠0輸出。同樣，圖6D所述表明RN2(2)(30″)處WGR 32′V的第一埠將接收從RN1(30′)處WGR 32V埠2輸出的波長λ1的信號。按類似的方法，信號λ1、λ12、…從RN2(2)(30″)處WGR 32′V的埠1、2、…輸出。
對於第四種情況(「等信道間距」情況)的波長配置將參照圖7進行解釋。這裡所描述的是一個多層星形無源網絡200的一部分200′，包括一級和二級遠程節點30′和30″，每級節點又分別包括一級和二級WGR 32E和32′E。分別處於一級和二級遠程節點30′和30″的一級和二級WGR 32E和32′E的自由譜區是不同的，但每個的信道間距相等，即Δλ1＝Δλ2＝Δλ。在一級遠程節點30′的一級WGR 32E是一個M×M器件，而在二級遠程節點30″的二級WGR 32′E是一個(M-1)×(M-1)器件。一級和二級WGR的自由譜區(即MΔλ和(M-1)Δλ)相差一個模式間距。這種配置對可能沿中心局的一根光纖發出、並導向一級WGR的M(M-1)個不同波長信號的每一個形成一個專門通道。
為避免混淆，到此為止對多層星形結構的描述忽略了返回通道，這是RITE-NetTM的一個重要特性。基本RITE-NetTM結構包括連接CO、RNs和ONU的光纖對(一根供下行通信，一根供上行通信)。前幾節的討論在下述附加條件下對雙光纖情況仍然有效第一，每個WGR實際上必須是一個2N×2N器件以適合於N個遠程節點或光網絡單元；第二，WGR信道間距(Δλ)必須是WGR模間距的兩倍，因為每個另外的路由器埠都將供給上行通信。在滿足這些條件下， WGR的這種特性連同在ONU上的無源返回就確保返回通道不會引起網絡的附加頻率控制開銷。
圖8和圖9給出本發明的系統應用實施例。圖8表明一種光纖到路邊(FTTC)到光纖到戶(FTTH)的轉換。初期設施包括一個星形ONU 40，其某些部分已表出。其到FTTH的轉換通過有選擇地用第二層RNs 30″取代ONU 40、並在這個RN上連接第三層星形ONU 40′來實現。該系統隨著用戶要求更高帶寬的服務而升級，根據需要在CO 20增加額外的雷射源。
對於FTTC到FTTH的轉換，假設起始系統只有單個雷射器(更可能是一個多頻雷射器(MFL 11′))和一個「粗」第一星形層(由RN 30和ONU 40組成)。隨著節點吞吐量的增加，可在CO 20增加雷射器和接收器以保持電子復用經濟實用。例如，當用一個「細」 WGR(RN 30″)使每個ONU升級而形成另一個星時，ONU 40到無源RNs的模式轉換可通過在可調諧分布Bragg反射器(DBR)11中系統地聯接來實現。實質上，每個DBR 11的信道只見到第二級RN 30″，並認為它好象曾是一個普通雙星的一個RN。雷射器可藉助「中間」WDM(IWDM)13接入系統，因基本上按需要接進光纖的譜而只有最小的損耗。這樣的「IWDM接頭」可能是一個廉價的介質濾波元件。最不希望的是那些必須斷斷續續地加光源的系統，因此雷射器數量必須要麼是1個，要麼是K個，而其間不再另加光源。上行信號經IWDM 13′分解並提供給如圖所示之接收機15和15′。
圖9A和9B給出FTTH網的兩種實施方案，其整個多層星從一開始就安裝好，從而CO的設備費用由大量用戶平均分擔。對於少光纖的FTTH網，初起安裝可只有一個雷射器，也可有多個雷射器。單個雷射器的網(圖9A)要求一個有N個模式的雷射器(例如垂直耦合濾波(VCF)雷射器16)，能在一個寬的波長範圍內接入N個用戶。這種可利用統計復用的方法可能適合於低端業務。細/初結構最適合這種情況，因為溫度引起的細WGR的模式漂移可通過溫度調諧CO雷射器來跟蹤。圖9B給出一個多雷射器少光纖網的例子。位於CO 20的一個附加WGR 30將雷射器11和12的下行光信號複合到單根光纖，並將上行數據在接收前進行解復用。每對CO雷射發射器(例如DBR 11和12)和CO接收器(例如RCVRs 15和15′)與一個二級WGR 30相連。在此情況下，在CO的WGR 30和在一級RN中的WGR 30′可能是同樣的WGR。分別與每個雷射器相連的伺服控制環可跟蹤每個細WGR的溫漂。對於這種方法應指出的是它不能有效地利用統計復用，因為每個雷射器不能訪問每個ONU。
遊標和等信道間距兩種結構對多層星網的實施都是有阻力的。如在星中使用寬的信道間距，則調諧範圍抑制到很小，因而最好採用其他結構。如果採用窄的信道間距，調諧範圍合適，但抗環境幹擾性不強成為主要問題，因為每個雷射器必須跟蹤兩個並行的(可能是相互矛盾的)路由器。
於是，對圖8和圖9的應用來說，綜合競相發展的系統要求和現行技術將促使其付諸實現。當今，這裡所描述的雷射發射器選擇還沒有哪一個可以大量買到。粗/細FTTC到FCCH轉換是最吸引人的方法，但它要求一種MFL進行初期安裝。VCF雷射器開發(或具有類似功能雷射器的開發)的不確定性將使所有利用統計復用的少光纖結構可能發展的機遇受阻。
這裡業已描述的只是本發明原理應用的說明。其他裝置和方法可能由那些精通技術的人們所實現而並不超出本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種多層星形無源光網絡，包括a)一個具有一個第一級光路由器的第一光節點，一級光路由器確定其信道間距近似等於Δλ1的N1個信道；以及b)至少一個與所述第一光節點光學相連的第二光節點，該第二光節點具有一個第二級光路由器，該二級光路由器確定其信道間距近似等於Δλ2的N2個信道；c)其中所述第一和第二級光路由器包括I)用來輸入/輸出上行/下行光信號的多個埠；以及II)用來將所述上行/下行光信號按波長分路送到所述輸出/輸入埠以供輸出的路由裝置。
2.由權利要求1所規定的多層星形無源光網絡，其中所述的第二級光節點與至少一臺光收發機和一個第三級光節點中的一個光學相連。
3.由權利要求2所規定的多層星形無源光網絡，其中所述的光收發機包括用來接收所述下行光信號的光接收裝置、響應於所述光接收裝置以處理上行數據的處理裝置以及響應於所述處理裝置以將上行數據轉換成所述上行光信號的光發送裝置。
4.由權利要求3所規定的多層星形無源光網絡，其中所述的光收發機通過將部分由所述收發機接收的所述下行光信號再轉送給所述發送裝置而提供所述的上行光信號。
5.由權利要求4所規定的多層星形無源光網絡，其中所述的光發送裝置包括用所述上行數據對所述下行光信號的所述被轉送部分進行過調製以提供所述上行光信號的裝置。
6.由權利要求1所規定的多層星形無源光網絡，其中所述的第一級光路由器將所述輸入埠之一接收的下行光信號解復用成多達N1個第一級下行光信號，而這裡每個所述一級下行光信號由近約N1Δλ1的自由譜區分隔的一組不同的一個或多個波長帶所確定。
7.由權利要求6所規定的多層星形無源光網絡，其中每個所述第二級路由器將所述第二級光路由器輸入埠之一接收的所述的N1路第一級下行光信號解復用成多達N2路第二級下行光信號，而這裡每路所述第二級下行光信號由近似等於N2Δλ2的自由譜區分隔的一組不同的一個或多個波長帶所確定。
8.由權利要求7所規定的多層星形無源光網絡，這裡所述N2路第二級下行光信號的至少有一路導向至少一個第三級光節點。
9.由權利要求6所規定的多層星形無源光網絡，其中所述N1路第一級下行光信號至少有一路的至少一個波長帶，由一列多達N2個的波長鄰近的第二級下行光信號所確定。
10.由權利要求6所規定的多層星形無源光網絡，其中確定多路第二級下行信號的波長帶均包含在所述N1路第一級下行光信號的每一路中。
11.由權利要求8所規定的多層星形無源光網絡，其中所述第三級光路由器將所述N2路第二級下行光信號的一路解復用成多達N3路第三級下行光信號，其每一路由近似等於N3Δλ3的自由譜區分隔的一組不同的一個或多個波長帶所限定。
12.由權利要求11所規定的多層星形無源光網絡，其中所述的第一級遠程節點能夠服務於多達N1×N2×N3路不同波長的用戶。
13.由權利要求1所規定的多層星形無源光網絡，其中所述第一級光路由器的所述波長間距Δλ1基本上是所述第二級光路由器的所述波長間距Δλ2的整數倍，因而Δλ1近似等於N2Δλ2或N2Δλ2的倍數。
14.由權利要求1所規定的多層星形無源光網絡，其中所述第二級光路由器的所述波長間距Δλ2基本上是所述第一級光路由器的所述波長間距Δλ1的整數倍，因而Δλ2近似等於N1Δλ1。
15.由權利要求1所規定的多層星形無源光網絡，其中所述第一級光路由器的所述波長間距Δλ1對所述第二級光路由器的所述波長間距Δλ2為整數比，因而(Δλ1)MOD(Δλ2)基本上為非零值。
16.由權利要求1所規定的多層星形無源光網絡，其中所述第一和第二級光路由器的所述波長間距近似等於Δλ，N1等於所述第一級光路由器中規定的信道數，N2等於所述第二級光路由器中規定的信道數，且N1不等於N2。
17.由權利要求1所規定的多層星形無源光網絡，其中所述的第一級光節點與中心局和/或主數字終端之一相連。
18.由權利要求17所規定的多層星形無源光網絡，其中所述的第一級遠程光節點能服務於多達N1×N2路不同波長的用戶。
19.一種多層星形無源光網絡，包括a)一個中心局，包括i)多個上行/下行光信號埠；ii)至少一個與所述多個下行光信號埠之至少一個相連的多波長光發送裝置；以及iii)至少一個與所述多個上行光信號埠的至少一個相連的光接收裝置；b)至少一個與所述中心局光學相連以在其間進行上行/下行光信號交換的第一級光節點，所述一級光節點包括一個第一級光路由器，用來將下行光信號按波長解復用以形成並引導多達N1路第一級下行信號，並將多達N1路第一級上行信號按波長復用而形成並引導上行光信號；以及c)至少一個與所述至少一個一級光節點光學相連的二級光節點，所述二級光節點包括一個第二級光路由器，用來進行第一級上行/下行信號與所述至少一個一級光節點的交換，所述第二級光路由器用來將所述第一級下行信號按波長解復用以形成並引導多達N2路第一級下行信號，並將多達N1路第二級上行信號按波長復用而形成並引導至少一路第一級光信號；d)其中在所述中心局與所述至少一個一級光節點之間傳導的所述上行/下行光信號，由基本上周期相隔而帶-帶間波長周期近似等於Δλ1的波長帶所確定，其中在第一和第二級光節點間傳導的所述第一級光信號由周期相隔而帶-帶間波長周期近似等於Δλ2的波長帶所確定。
20.由權利要求19所規定的網絡，其中所述至少一臺多波長光發送裝置由順次可編址的波長帶所確定。
21.由權利要求19所規定的網絡，其中所述至少一臺多波長光發送裝置由同時可編址的波長帶所確定。
22.由權利要求19所規定的網絡還包括至少一臺與所述第二級光節點光學相連的光收發機。
23.由權利要求22所規定的網絡，其中在所述第二級節點與所述至少一臺光收發機之間傳導的所述第二級光信號由近似等於Δλ2的帶寬所確定。
24.由權利要求19所規定網絡，其中所述帶寬Δλ1基本上是所述帶寬Δλ2的整數倍，因而Δλ1近似等於N2Δλ2。
25.由權利要求19所規定的網絡，其中所述中心局包括至少兩臺所述多波長發送裝置。
26.由權利要求25所規定網絡，其中所述中心局包括一個與所述至少兩臺多波長發送裝置光學相連的零級光路由器，所述零級光路由器將所述發送裝置的下行信號複合形成零級下行光信號。
27.由權利要求26所規定的網絡，其中所述零級光路由器具有與所述第一級光路由器近乎等同的特性。
28.由權利要求19所規定的網絡，其中所述帶寬Δλ2基本上是所述帶寬Δλ1的整數倍，使得Δλ2近似等於N1Δλ1。
29.由權利要求19所規定的網絡，其中所述帶寬Δλ1對所述所述帶寬Δλ2的比值為整數，因而(Δλ1)MOD(Δλ2)基本上為非零值。
30.由權利要求19所規定網絡，其中所述一級和二級光路由器的所述信道間距近似等於Δλ，N1是由所述一級光路由器所確定的最大信道數，N2是由所述二級光路由器所確定的最大信道數，且N1不等於N2。
31.由權利要求19所規定的網絡，其中所述至少一個一級光節點與至少一臺光收發機光學相連，而所述至少一個二級光節點與至少一臺光收發機光學相連。
32.由權利要求19所規定的光網絡，其中所述至少一個二級光節點與至少一個三級光節點光學相連。
33.由權利要求32所規定的光網絡，其中所述至少一個一級、二級和三級光節點的每一個與至少一臺光收發機相連。
34.由權利要求32的光網絡，其中所述至少一個三級節點與至少一個四級光節點光學相連。
35.一種無源光網絡，包括A)由多個光發送機/接收機構成的零級星，每個零級星與每個所述發送機/接收機引出的一條零級光通道相連以傳送零級光信號；B)至少一個一級星，包括i)一個第一波導光柵路由器，通過所述多條零級光通道的至少一條與所述光發送機/接收機之一光學相連，其中所述第一波導光柵路由器包括a)用來接收零級光信號並將其解復用成多達N1路一級次生光信號的第一裝置，所述第一裝置由自由譜區N1Δλ1限定；b)用來將所述第一級光信號下行分路的第一裝置；c)用來接收和解復用至少一路第一級光信號而形成零級光信號、並將其導向到所述發送機/接收機的第二裝置；以及ii)從所述第一波導光柵路由器引出以傳送所述第一級光信號的許多一級光通道；C)至少下述裝置的一種i)通過所述多條一級光通道之一與所述第一波導路由器光學相連的第一光收發裝置，所述光收發裝置包括a)用來接收所述一級光信號的第一接收裝置；以及b)用來提供一級光信號到所述第一波導光柵路由器的裝置；以及ii)一個第二級星，包括a)通過所述多條一級光通道之一與所述第一波導光柵路由器光學相連的一個第二波導光柵路由器，其中所述第二波導光柵路由器包括i)用來接收一級光信號並將其解復用成多達N1路二級光信號的第三裝置，所述第三裝置由自由譜區N3Δλ3限定；ii)用來將所述二級光信號下行分路的第二裝置；以及iii)用來接收和解復用至少一路二級光信號而形成一級光信號、並將其導向到所述第一波導光柵路由器的第四裝置；以及b)從所述第二波導光柵路由器引出以傳送所述二級光信號的多條二級光通道；以及D)一個光終端，包括至少一臺通過所述多條二級光通道之一與所述第二波導光柵路由器光學相連的第二光收發裝置，所述第二光收發裝置包括a)用來接收一路所述二級光信號的第二接收裝置；以及b)用來提供二級光信號到所述第二波導光柵路由器的裝置。
全文摘要
茲提供一種RITE-Net
文檔編號H04L12/44GK1156365SQ9611794
公開日1997年8月6日 申請日期1996年12月25日 優先權日1996年12月25日
發明者尼古拉斯·J·弗戈, 派屈克·P·伊恩農納 申請人:美國電報電話公司