專利名稱：提供中繼線保護(hù)且具有增加的光纖利用率、距離和帶寬的用于載波類wdm pon的系統(tǒng)和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及電信網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的領(lǐng)域，且更確切地說，涉及一種波分多路復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)，其通過波分多路復(fù)用技術(shù)結(jié)合與光纖電纜一起從市內(nèi)交換局布線的雙絞線進(jìn)行的線路電力饋入，而提供中繼線保護(hù)、延長的可用距離、增加的光纖利用率。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的無源光網(wǎng)絡(luò)普遍用于寬帶光纖接入網(wǎng)絡(luò)。PON使用以下方式共享到戶光纖，而無需從交換點(diǎn)、電話公司市內(nèi)交換局(LEO)或CATV數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器向訂戶的家里鋪設(shè)單獨(dú)的光纖線路。
當(dāng)前的無源光網(wǎng)絡(luò)在傳輸速度高于600Mb/s時(shí)分離線(split)數(shù)目局限于32。因此，需要提供具有中繼器能力以在保持傳輸速度的同時(shí)增加分離線數(shù)目的PON系統(tǒng)。
此外，現(xiàn)有的PON的鏈接距離局限于10與20km之間。由于光功率的減少，此限制會隨著分離線數(shù)目的增加而加劇。必須限制光纖鏈接距離以適應(yīng)分離線損耗。因此需要提供一種PON系統(tǒng)，其在保持分離線能力的同時(shí)允許較大的鏈接距離。
最后，當(dāng)前的PON使用樹形和分支架構(gòu)，這需要部署冗余樹形和/或分支能力，而這種部署基本上會使光纖環(huán)路的成本翻倍。因此需要提供一種用于光纖環(huán)路保護(hù)的沒有不必要的硬件重復(fù)的簡化架構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
包含本發(fā)明的無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)使用具有兩個(gè)市內(nèi)交換局節(jié)點(diǎn)(LEON)的交換局，其中每一LEON具有用于在上游方向上傳輸M個(gè)波長的第一波分多路復(fù)用器(WDM)，和用于在下游方向上傳輸M個(gè)波長的第二WDM。包括光纖對的光纖環(huán)路提供上游和下游傳輸，光纖對中的一根光纖連接到每一LEON中的第一WDM，且第二光纖連接到每一LEON中的第二WDM。M個(gè)分配節(jié)點(diǎn)(DN)每一者均具有連接到所述光纖環(huán)路對的增/減(AD/DR)WDM，以向在光纖上傳輸?shù)腗個(gè)波長增加選定波長或從中分出選定波長。第一光電光(OEO)中繼器連接到AD/DR WDM以獲取AD/DRWDM所分出的波長，以便放大下游信號并轉(zhuǎn)換成常用的波長帶(例如，1550nm)。第二OEO連接到AD/DRWDM以便放大來自常用波長帶(例如，1310nm)的上游信號，并轉(zhuǎn)換成AD/DRWDM的增/減波長，這接著會在上游方向上在光纖中增加波長。
額外的兩信道WDM(在此實(shí)例中為1550/1310nm)連接到第一和第二OEO用于對上游和下游信號進(jìn)行多路復(fù)用，并連接到1×N光耦合器。N個(gè)客戶節(jié)點(diǎn)每一者均連接到耦合器的一引線(leg)。每一DN增/減選定的波長，以允許連接的客戶節(jié)點(diǎn)經(jīng)由光纖環(huán)路上各自的一個(gè)波長進(jìn)行接收和發(fā)射。


通過結(jié)合附圖參考以下詳細(xì)說明，將更好地理解本發(fā)明的這些以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1a-e是展示可采用本發(fā)明的各種PON配置的方框圖；圖2是實(shí)施本發(fā)明的系統(tǒng)的元件的方框圖；圖3a是在PON中采用的下游廣播傳輸?shù)姆娇驁D描繪；圖3b是在PON上的上游傳輸中采用的上游時(shí)域多路復(fù)用接入(TDMA)的方框圖描繪；圖4a和4b是采用本發(fā)明的系統(tǒng)上的通信的普通傳輸方向的方框圖；和圖5a和5b是在光纖環(huán)斷裂之后系統(tǒng)上的通信的傳輸方向的方框圖。
具體實(shí)施例方式
參看圖1a-e，無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)是一種將光纖線纜和信號沿路或基本上沿路輸送給最終用戶的系統(tǒng)。根據(jù)PON的終止地點(diǎn)，可將系統(tǒng)描述為光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)或光纖到戶(FTTH)。PON由通信公司的市內(nèi)交換局處的光線路終端(OLT)10和最終用戶附近的若干光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)12組成。通常，可能有多達(dá)32個(gè)ONU連接到OLT。術(shù)語“無源”只是描述這一事實(shí)一旦信號穿過網(wǎng)絡(luò)，光傳輸便沒有功率要求或有源電子零件。PON中的主要組件是光纖14和耦合器16。每一耦合器組合或分離來自光纖的功率。其用在PON中以向多個(gè)訂戶線路分配光信號和從多個(gè)訂戶線路分配出光信號。
圖1a揭示具有基本樹形結(jié)構(gòu)的PON，其中ONU通過一個(gè)從單個(gè)光纖到每一ONU的分支光纖的1×n耦合器而連接到OLT。圖1b揭示總線結(jié)構(gòu)，其中每一ONU在單個(gè)光纖“總線”上具有單獨(dú)的耦合器(n個(gè)1×2耦合器)。
圖1c揭示具有中繼線受保護(hù)樹形的PON，其中光纖環(huán)路上存在兩個(gè)OLT，一個(gè)OLT是現(xiàn)用的，而一個(gè)是備用的。耦合器是2×n式的，以適應(yīng)與OLT連接的兩個(gè)“二分之一”環(huán)路。圖1d揭示具有兩個(gè)OLT的完全冗余的樹形，與中繼線受保護(hù)樹形中一樣，在光纖環(huán)路的終止點(diǎn)處有1×n耦合器，且每一用戶位置具有兩個(gè)ONU，一個(gè)通過耦合器中的每一者連通到各自的現(xiàn)用或冗余OLT。
圖1e展示完全冗余的總線架構(gòu)，其具有兩個(gè)OLT且在每一用戶位置處具有兩個(gè)ONU，所述兩個(gè)ONU通過2×2耦合器連接到光纖環(huán)路總線。
采用本發(fā)明的PON允許在若干客戶中共享光纖成本以及與服務(wù)提供商定位在一起的大部分設(shè)備，同時(shí)還免除了服務(wù)提供商與這些客戶之間的昂貴的、電力驅(qū)動的設(shè)備。光路徑對于位速率、調(diào)制格式(例如，數(shù)字或模擬)以及協(xié)議(例如，SONET/SDH、IP、以太網(wǎng))來說是“透明的”。這種透明性的原因在于，在服務(wù)提供商與客戶之間未安裝有任何專用于位速率、調(diào)制格式等的設(shè)備，從而允許將來可根據(jù)需要來混合或經(jīng)濟(jì)地升級服務(wù)。通過僅在網(wǎng)絡(luò)終端或者僅針對那些受到影響的客戶來改變服務(wù)專用的設(shè)備，可添加新服務(wù)和/或新客戶。大部分當(dāng)今的其它接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)并不具備這種靈活性。
本發(fā)明提供(1)環(huán)型光纖環(huán)路，其用于光纖中繼線保護(hù)；(2)多波長WDM系統(tǒng)，其用以借助到多個(gè)分配節(jié)點(diǎn)的光纖分出以增加光纖利用率；(3)光電光(OEO)中繼器/波長轉(zhuǎn)換器，其在光纖分配節(jié)點(diǎn)中用于增加光功率，從而允許更多的分離線、延長總體有效光纖距離，并轉(zhuǎn)換成常用的波長帶(例如，1550/1310nm)，這允許連接到分配節(jié)點(diǎn)的用戶節(jié)點(diǎn)只具有單個(gè)波長帶，以減少存貨成本；和(4)通過連同光纜一起布線的雙絞線來為OEO供電，以解決每一分配節(jié)點(diǎn)的局域電力問題。
如圖2所示，采用兩個(gè)市內(nèi)局交換節(jié)點(diǎn)(LOEN)40，每一者均具有兩個(gè)支持M波長的波分多路復(fù)用器(WDM)42(示范性實(shí)施例提供八個(gè)信道，即1470、1490、1510、1530、1550、1570、1590、1610nm)。每一分配節(jié)點(diǎn)(DN)為上游傳輸和下游傳輸選擇一個(gè)特定的波長。雙光纖環(huán)44將上游WDM和下游WDM與光纖對中的一者連接以用于上游傳輸，且與光纖對中的另一光纖連接以用于下游傳輸，且一個(gè)LOEN充當(dāng)主LOEN而另一個(gè)充當(dāng)后備LOEN。針對LEON描述的本發(fā)明的期望實(shí)施例中采用的示范性WDM由Optowaves，Inc780 Montague Expressway，Suite 403，San Jose，CA 95131制作，零件編號為CWDM-8-1470-1-SC’UPC。
多個(gè)分配節(jié)點(diǎn)(DN)46連接到光纖環(huán)路，每一者均具有增/減(AD/DR)WDM 48。在光纖中對M個(gè)波長進(jìn)行多路復(fù)用。每一波長攜帶經(jīng)調(diào)制的無源光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其具有如上所述的下游廣播和上游TDM。每一分配節(jié)點(diǎn)中的AD/DRWDM沿著光纖電纜捕捉一個(gè)特定的波長(顏色)。在采用M個(gè)波長的系統(tǒng)中，環(huán)路中總共有M個(gè)分配節(jié)點(diǎn)，每一節(jié)點(diǎn)分出特定的波長(顏色)。由于僅向光纖增加/從光纖中分出一個(gè)波長，所以其余的波長未受到DN分離線的影響，從而允許較長的鏈路距離。
在分配節(jié)點(diǎn)中，向WDM增加/從WDM中分出光信號，通過OEO 50將其轉(zhuǎn)換成常用的波長(例如，1550nm下游和1310nm上游)并對其進(jìn)行放大。接著，通過第二WDM52(在此實(shí)例中為1550/1310nm WDM)處理所述信號，并通過1×N光耦合器54將其扇出，以從DN連接到N個(gè)ONU 12。通過第二WDM在DN中接收上游傳輸，且通過第二OEO 56進(jìn)行處理以便通過AD/DRWDM 48插入到光纖環(huán)路上。對于向光纖環(huán)路增加和從其中分出1470nm的波長的示范性DN，采用由Optowaves，Inc.780 MontagueExpressway，Suite 403，San Jose，CA 95131制造的WDM，其零件編號為CWDM-1-1470-1-SC/UPC。用于形成OEO的能力的示范性硬件是與標(biāo)準(zhǔn)PON收發(fā)器相對應(yīng)的CWDM收發(fā)器。例如，標(biāo)準(zhǔn)PON收發(fā)器為1490nm下游/1310nm上游。CWDM收發(fā)器可作為1470/1490/1510/1530/1550/1570/1590/1610nm使用。在圖2中，示范性O(shè)EO1是DN 1470/1490和UP 1310/1470，OEO 2是DN 1490/1490和UP 1310/1490，OEO 3是DN 1510/1490和UP 1310/1510等等。
在示范性實(shí)施例中，OEO進(jìn)行的放大提供光功率增強(qiáng)，這允許中繼線距離達(dá)到40km，同時(shí)分離線數(shù)目保持在32。波長轉(zhuǎn)換允許用戶節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一到一個(gè)波長帶，這會減少用戶節(jié)點(diǎn)的庫存成本。針對DN中的第二WDM描述的本發(fā)明的期望實(shí)施例中采用的示范性WDM由Optowaves，Inc.780 Montague Expressway，Suite 403，San Jose，CA 95131制造，其零件編號為HWDM2-131-1-09-SC/UPC-A。
沿著光纖環(huán)44通過雙絞銅線54向DN提供電力饋入。分配節(jié)點(diǎn)中的電力故障將不會影響環(huán)路中的其它節(jié)點(diǎn)，因?yàn)楣饫w環(huán)仍然保持無源(僅光纖和WDM)。
對于所示的采用本發(fā)明的系統(tǒng)來說，用戶節(jié)點(diǎn)的總數(shù)＝(光纖電纜中的芯線數(shù)目/2)×M×N。可支持36芯線光纖、8個(gè)波長和1×32分離線、總共4,608個(gè)ONU的實(shí)例。
在普通操作中，在光纖環(huán)上通過現(xiàn)用LEON僅從一個(gè)方向發(fā)送光信號。在光纖電纜中斷的情況下，備用LEON開始操作且在光纖環(huán)上在兩個(gè)方向上均發(fā)送光信號。用戶節(jié)點(diǎn)與接收到的下游信號同步。舉例來說，如果在DN 3與4之間中斷光纖電纜，那么DN1、2和3將與采用一個(gè)LEON的光信號的相同方向同步，且DN 4到M將與連接到另一LEON的光信號的另一方向同步。這為光纖環(huán)路提供中繼線保護(hù)。
如圖3a所示，PON采用真實(shí)廣播進(jìn)行從LEO到DN的下游傳輸，DN隨后又分出指定的波長。每一ONU從多波長廣播20接收特定波長22。對于上游傳輸來說，PON采用如圖3b所示的時(shí)分多址格式。來自特定波長24上的用戶的上游傳輸由ONU合并到一個(gè)幀中，接著，用從其它ONU通過耦合器到DN的傳輸對所述幀進(jìn)行時(shí)間分割。用于特定波長的每一幀28攜帶標(biāo)題30、有效負(fù)載32和FCS 34。接著，DN將該波長增加光纖環(huán)路以供傳輸?shù)絃EO。
如圖4a和4b中針對四個(gè)代表性DN(圖3中的光纖環(huán)路上的1-M DN中的DN2、DN3、DN4和DN5)所示，每一DN中的AD/DR WDM 48具有功能元件，其中包含“左WDM”和“右WDM”，用于在光纖環(huán)路的兩個(gè)方向上進(jìn)行接收和發(fā)射；以及1×2耦合器，用于特定DN的增加和分出的波長。如圖4a所示，在普通條件下，LEON A(圖3中的40A)傳輸所有波長，且每一DN分別分出特定波長60a、62a、64a和66a，以用于到達(dá)連接到DN的用戶節(jié)點(diǎn)的通信。對于如圖4b所示來自用戶節(jié)點(diǎn)的通信來說，每一DN分別通過AD/DR WDM增加各個(gè)波長60b、62b、64b和66b，然而，增加的波長在環(huán)路上在兩個(gè)方向上傳輸，其中LEON A(現(xiàn)用LEON)和LEON B(圖2中的40B)(備用LEON)均接收用戶節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)江h(huán)路上的所有波長。
如果如圖5a和5b所示，DN 3與DN 4之間的環(huán)路上發(fā)生斷裂，那么LEON B將停止接收波長60b和62b，且LEON A將停止接收波長64b和66b。因此，可相對于位置對分裂進(jìn)行精確定位，且備用的LEON(LEON B)將開始傳輸，同時(shí)LEON A繼續(xù)傳輸。這允許對所有DN及其連接的用戶節(jié)點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)通信。對于所示的實(shí)施例，LEON A和LEON B均傳輸所有波長。來自用戶節(jié)點(diǎn)的通信也持續(xù)不間斷地進(jìn)行，因?yàn)锳D/DR WDM增加DN中的信號如圖5b所示在環(huán)路上在兩個(gè)方向上傳輸。
現(xiàn)已按照專利條例要求詳細(xì)描述了本發(fā)明，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到對本文所揭示的特定實(shí)施例的修改和替代。這種修改在所附權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明的范圍和意圖內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)，其包括交換局，其具有兩個(gè)市內(nèi)交換局節(jié)點(diǎn)(LEON)，其中每一LEON具有用于在下游方向上傳輸M個(gè)波長的第一波分多路復(fù)用器(WDM)，和用于在上游方向上接收M個(gè)波長的第二WDM；光纖環(huán)路，其包括光纖對，其中一條光纖連接到每一LEON中的所述第一WDM，且第二光纖連接到每一LEON中的所述第二WDM；M個(gè)分配節(jié)點(diǎn)(DN)，其每一者均具有連接到所述光纖環(huán)路對的增/減(AD/DR)WDM、連接到所述AD/DR WDM以放大下游信號的第一電光電(OEO)中繼器、連接到所述AD/DR WDM以放大上游信號的第二OEO、連接到所述第一和第二OEO以對所述上游和下游信號進(jìn)行多路復(fù)用的兩信道WDM和連接到所述兩信道WDM的1×N光耦合器；和N個(gè)客戶節(jié)點(diǎn)，其連接到所述耦合器的引線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)，其中每一DN中的所述AD/DR WDM分出選定波長，以允許連接的客戶節(jié)點(diǎn)在所述波長中的各自一者上進(jìn)行接收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)，其中每一DN中的所述AD/DR WDM增加所述選定波長，以用于在所述光纖環(huán)路上在兩個(gè)方向上進(jìn)行傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)，其中所述第一LEON在傳輸中是現(xiàn)用的，且所述第二LEON是備用的，直到檢測到所述光纖環(huán)路中的斷裂，此時(shí)所述第二LEON開始傳輸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)，其通過采用波分多路復(fù)用器(WDM)元件結(jié)合一對市內(nèi)交換局節(jié)點(diǎn)與客戶節(jié)點(diǎn)中間的分配節(jié)點(diǎn)(DN)處的光耦合器而具有中繼線保護(hù)。所述市內(nèi)交換局節(jié)點(diǎn)(LEON)通過WDM在光纖環(huán)路對上發(fā)射和接收信號，其中一個(gè)LEON是現(xiàn)用的，且一個(gè)LEON是備用的，直到發(fā)生故障或電纜中斷為止。每一DN用AD/DRWDM從下游環(huán)路中分出一個(gè)波長，且在通過所述AD/DRWDM插入上游環(huán)路上之前，采用光電光(OEO)中繼器來放大下游信號且采用OEO來放大上游信號。所述DN并入有第二WDM以用于對來自和進(jìn)入所述OEO的信號進(jìn)行多路復(fù)用，且通過光耦合器連接到多個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)。
文檔編號H04J14/00GK101040472SQ200580035024
公開日2007年9月19日 申請日期2005年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者黃曉慶, 郭哲誠, 狄天麟, 高黎明 申請人:Ut斯達(dá)康公司