专利名称：具有无源集线器的wdm光传输系统的制作方法
一种用于波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)光传输系统的方法和设备，其中该光传输系统包括一个只执行光信号处理的无源集线器(passive hub)，而所关联的电子信号处理则在这个无源集线器外执行。
光或光纤传输系统是众所周知的。典型的光传输系统包括一个处在中央位置的称为头端(head-end)的物理实体，具有从此延伸的一条或多条干线。每条干线具有多条从此延伸入用户区的支线，每个用户通过一个线路分接头接到支线或服务线上。在头端与用户区之间的距离相当长时，可以沿干线部署一些插入的分配集线器(distribution hub)来提高供给用户的信号的强度和质量。
在整个文件中，术语波分复用(WDM)是指用单条光纤同时发送几个通信信道，每个信道用与其他信道不同的光波长发送数据。术语密集波分复用(dense wavelength division multiplexing，DWDM)是指使用一些相互比较接近的光的波长的WDM技术。
图1示出了一个典型的光WDM传输系统。图1这个WDM传输系统100具有一个或多个节点105，各自接收光信号171和发送光信号111。在这个典型的WDM传输系统100中，每个节点105包括多个波长控制发射机110。这些波长控制发射机110的信号通过一条光纤线路发送给分配集线器120。该分配集线器120主要用来将所有的输入光信号111组合成信号125发送给头端140。分配集线器120通常还包括一个DWDM组件130，用来处理光信号125。头端140包括一个密集波分解复用器(dense wavelengthdivision demultiplexer，DWDD)150，用来对信号125进行处理，再将它们传送给接收机160作进一步处理，以得出所发送的信息。通常，对于每个信号的相应波长有一个相应的接收机160。
上述这种典型的光传输系统有一个问题，DWDM组件130必须放置在分配集线器120内，否则就会变得对温度变化敏感，而这将影响DWDM的性能。在任何一个节点的温度改变时，那个节点的波长也可改变。波长的这种改变于是可以使来自这个节点的光信号的波长与来自一个第二节点的光信号的波长重合或接近。这样，在分配集线器处检测经组合的光信号时将会有由于第一节点的波长叠加在第二节点的波长上而引起的非常强的噪声(例如，差拍噪声)。应对这个问题的一种技术是采用DWDM波长稳定技术，如在授予Schemmann等人的美国专利6,271,944中所揭示的那样。该专利在这里列作参考予以引用。
这种典型的光传输系统的第二个派生的问题是系统的灵活性和容量由于上面提到的温度影响而受到限制。
因此，所希望的是有一种这样的光传输系统，在这种光传输系统中在一个分配集线器处执行的DWDM处理基本上与温度变化无关。
本发明的一个特征是提供一种具有一个无源集线器即分配集线器的光传输系统，在这个无源集线器内信号处理实质上局限于光信号处理，而有关的电子信号处理则在别处执行。这样产生的光传输系统因此能与温度无关地工作，这有效地降低或者消除由于温度而引起的所发送的光信号中的波长起伏。这种产生的光传输系统还提高了系统容量和灵活性。
在第一通用形态中，本发明提供了一种光传输系统，这种光传输系统包括多个光信号发射机，用来接收RF信号输入和发送光信号，其中每个光信号发射机产生一些具有一个第一特征波长的光信号；耦合到所述光信号发射机上和耦合到至少一个头端上的多条光传输线，所述头端包括至少一个DWDM信号接收机；所述至少一个DWDM信号接收机具有一个第二特征波长，所述第二特征波长与光信号发射机的第一特征波长相应；一个来自所述至少一个DWDM信号接收机的输出端；至少一个耦合到所述至少一个DWDM信号接收机的所述输出端上的信息信号线；而其中没有分配集线器可操作地耦合在所述多个光信号发射机与所述头端之间。
本发明的第二通用形态提供了一种用光学方法发送一个信号的方法，这种方法包括下列步骤接收多个RF信号输入；将多个光信号从至少一个光发送源发送到多条光传输线上，其中每个光信号具有一个第一特征波长；将所述光传输线中的至少一条光传输线耦合到至少一个头端上，所述头端包括至少一个具有一个第二特征波长的DWDM信号接收机，所述第二特征波长与光信号发射机的第一特征波长相应；发送来自所述至少一个DWDM信号接收机的输出；将至少一条信息信号线耦合到所述至少一个DWDM信号接收机的所述输出端上；而其中没有分配集线器可操作地耦合在所述光传输线中的所述至少一条光传输线与所述头端之间。
在第三通用形态中，本发明提供了一种光传输系统，这种光传输系统包括多个光信号发射机，用来接收RF信号输入和发送光信号，其中每个光信号发射机产生一些具有一个第一特征波长的光信号；多个发射机簇(cluster)，每个发射机簇包括所述光信号发射机中的至少一个光信号发射机；耦合到所述光信号发射机上和耦合到至少一个头端上的多条光传输线，所述头端包括至少一个DWDM信号接收机；所述至少一个DWDM信号接收机具有一个第二特征波长，所述第二特征波长与光信号发射机的第一特征波长相应；一个来自所述至少一个DWDM信号接收机的输出端；至少一个耦合到所述至少一个DWDM信号接收机的所述输出端上的信息信号线；而其中没有分配集线器可操作地耦合在所述多个光信号发射机与所述头端之间。
从以下对本发明的典型实施例的更为具体说明中将清楚地看出本发明的以上特征和其他一些特征。
下面将参考附图对本发明的这些典型实施例进行详细说明，在这些附图中同样的标记所标的是同样的组成部分，其中图1为例示有关技术的光传输系统的示意图；图2为例示作为本发明的第一实施例的光传输系统的示意图；以及图3为例示作为本发明的第二实施例的光传输系统的示意图。
下面将详细说明用于一种包括一个无源集线器的WDM光传输系统的方法和设备，在这个无源集线器内只执行光信号处理，因此保证了光信号不会受温度起伏的影响。
图2示出了作为本发明的第一实施例的WDM光传输系统200，且该WDM光传输系统200包括一个发射机220的发射机簇210、可操作地组合成单条传输光纤260的多条传输光纤212和一个包括接收机280的头端270。接着信息从接收机280被移出作为信号281-285。
各个发射机220在标为λ1、λ2、λ3...等的特定波长上工作。每个发射机220还包括一个标为u1、u2、u3...等的上变频组件(upconversionpackage)225，用来将信号211内的信息上变频到一个特定的频带。上变频器也可以称为“信号再分隔器”。对于每个上变频器来说，这个频带将是唯一的。也就是说，上变频器1的输入将上变频到频带1，上变频器12的输入将上变频到频带2，诸如此类。这些频带的宽度是使得在这些频带之间没有交叠。
经上变频的信号发送到光缆212上。在图2这个实施例中，光纤线路212示为在单点235处组合，然后信号沿光纤线路260传输。注意，在这个实施例中不需要分配集线器。此外，个体光纤线路212可以用各种配置来组合。两条光纤线路212可以在第一位置处组合，而另两条光纤线路212可以在第二位置处组合。接着，这两条组合后的光纤线路可以再在第三位置处组合。这种独立于位置的组合光纤线路的能力提供了极大的灵活性，而且可以减少所必需的光纤线路的数量。用来组合光纤线路的装置尤其可以是一个巳知的分路器/组合器装置。
这种光传输系统的另一个特征在头端270处非常明显。在头端270只需要单个接收机280。在所示的这个实施例中，接收机280具有五个输出。接收机可以具有与发射机簇210处的发射机一样多的输出。可以只用单个接收机280是因为光信号已经在它们的起源处由发射机簇210的发射机220内的上变频器225隔离。接收机可以是在该技术领域内所知类型的接收机。
波长λ1、λ2、λ3...应该相互离开足够远，使得不要求用诸如WDM组件之类的附加设备将它们隔离。近似为50GHz的隔离就足够了，这相应于波长隔离为c/50GHz，其中c为光速。隔离只要足以使这些波长不致相互会聚就可以了，这意味着甚至是一个不很精细的发射机设计也便足够了。
现在来看图3，图中示出了一个扩展的光传输系统300。光传输系统300包括多个发射机簇310、410、510，分别标为簇A、簇B、直至簇I，其中I是某个自变数(independent number)。每个发射机簇310是一个逻辑簇，也就是说，一个发射机簇内的发射机320、420、520是在逻辑上编组，而不是由于它们在物理上相互邻近。
在单个发射机簇内，例如在发射机簇310内，可以有多到n个发射机320分别与n个光波长相应，其中n为某个数，通常为4，但也可以更大。每个发射机320包括一个标为u1、u4、un等的上变频组件315。这n个发射机320执行n个唯一的上变频，因此提供来自发射机簇A 320的n个经上变频的信号312。这n个经上变频的信号于是可以在现场任何地方予以组合，且在这种光传输系统内任何地方都不需要DWDM组件。
类似地，发射机簇B 410提供来自n个上变频组件415的n个经上变频的信号412。发射机簇C 510也类似地产生来自n个上变频组件515的n个经上变频的信号512。每个发射簇310、410、510可以有数量不同的发射机，也就是说发射机簇A 310可以有n个发射机，而发射机簇B 410可以有m个发射机，其中n与m是不相等的。
然而，与发射机簇A 310关联的这些波长不同于与其他发射机簇关联的那些波长。也就是说，λ1A不同于λ1B，λ1B不同于λ1I，等等。在信号上变频后，且而且由于这些波长是不同的，这些信号可能处在同一个频带内。因此，每个波长可以被组合成单个DWDM信道。这样，链路的容量就增加为x倍，其中x通过对Ni求和而进行计算，这里i是从1至簇数求和，而Ni是每个簇内的发射机数。
此外，DWDM不需要是很近地间隔开的。在一个典型的传输系统中，如果波长全都不同，而那些波长中的每个波长都需要一个DWDM的话，现在就将需要极多的DWDM。然而，在图3这个实施例中，实际上并不要求有DWDM。相反，在分配集线器450内示出的DWDM 451是一个任选项。正如来自单个簇410的光纤线路412如以上所述可以随意组合那样，来自不同簇的光纤线路436、446也可以随意组合。
无论是否存在可选的分配集线器450，这些光信号都接着提供给头端460，在密集波分解复用器(DWDD)461内处理该信号。在这个实施例中，DWDD用来对信号进行解复用，之后该解复用的信号被传送给它自己的簇接收机462、463。各接收机于是以通常的方式输出它自己的RF输出流470、480。
在这里给出的这种光传输系统具有若干有利之处。首先，减少了接收机总数。第二，发射机设计可以是不很精细的，因为它不需要有精确的容差。第三，增大了整个光传输系统的容量。最后，改善了总体灵活性，因为有可能随处组合信号。
尽管以上结合所列举的这些具体实施例对本发明作了说明，显然，对于本技术领域的技术人员来说许多替换、修改和变更都是显而易见的。因此，上面所提出的本发明的这些典型实施例只是例示性的而不是限制性的。在不背离如以下权利要求书中所给出的本发明的精神实质和范围的情况下各种改动都是可行的。
权利要求
1.一种光传输系统，所述光传输系统包括多个光信号发射机，用来接收RF信号输入和发送光信号，其中每个光信号产生具有第一特征波长的光信号；耦合到所述光信号发射机上和耦合到至少一个头端上的多条光传输线，所述头端包括至少一个DWDM信号接收机；所述至少一个DWDM信号接收机具有第二特征波长，所述第二特征波长与该光信号发射机的第一特征波长相应；一个来自所述至少一个DWDM信号接收机的输出端；耦合到所述至少一个DWDM信号接收机的所述输出端上的至少一个信息信号线；以及其中没有分配集线器可操作地耦合在所述多个光信号发射机与所述头端之间。
2.权利要求1的光传输系统，其中所述多个光信号发射机产生多个光信号，而所述多个光信号被自由组合。
3.权利要求1的光传输系统，其中每个光信号发射机包括一个上变频器。
4.权利要求3的光传输系统，其中每个上变频器由一个频带表征，而所述频带对于所述上变频器是唯一的。
5.权利要求3的光传输系统，其中与所述上变频器中的每一个相应的频带之间没有交叠。
6.权利要求2的光传输系统，其中所述多个光信号用一个分路器/组合器装置组合。
7.权利要求1的光传输系统，其中来自所述至少一个DWDM接收机中的第一DWDM接收机的输出和来自所述至少一个DWDM接收机中的第二DWDM接收机的输出是具有不同波长的信号，而所述不同波长并不会聚。
8.一种用光学方法发送一个信号的方法，所述方法包括下列步骤接收多个RF信号输入；将多个光信号从至少一个光发送源发送到多条光传输线上，其中每个光信号具有第一特征波长；将所述光传输线中的至少一条光传输线耦合到至少一个头端上，所述头端包括至少一个具有第二特征波长的DWDM信号接收机，所述第二特征波长与光信号发射机的第一特征波长相应；发送来自所述至少一个DWDM信号接收机的输出；将至少一条信息信号线耦合到所述至少一个DWDM信号接收机的所述输出端上；以及其中没有分配集线器可操作地耦合在所述光传输线中的所述至少一条光传输线与所述头端之间。
9.权利要求8的方法，其中所述接收多个RF信号输入的步骤包括将多个RF信号输入接收到多个光信号发射机中。
10.权利要求8的方法，所述方法还包括在发送源与头端之间的一个位置处将多条所述光传输线组合在一起的步骤。
11.权利要求8的方法，所述方法还包括在发送来自至少一个发送源的多个光信号的步骤前将该多个光信号上变频的步骤。
12.一种光传输系统，所述光传输系统包括多个光信号发射机，用来接收RF信号输入和发送光信号，其中每个光信号发射机产生具有第一特征波长的光信号；多个发射簇，每个发射簇包括所述光信号发射机中的至少一个光信号发射机；耦合到所述光信号发射机上和耦合到至少一个头端上的多条光传输线，所述头端包括至少一个DWDM信号接收机；所述至少一个DWDM信号接收机具有第二特征波长，所述第二特征波长与该光信号发射机的第一特征波长相应；一个来自所述至少一个DWDM信号接收机的输出端；耦合到所述至少一个DWDM信号接收机的所述输出端上的至少一个信息信号线；以及其中没有分配集线器可操作地耦合在所述多个光信号发射机与所述头端之间。
13.权利要求12的光传输系统，其中所述多个光信号发射机产生多个光信号，而所述多个光信号被自由组合。
14.权利要求12的光传输系统，其中每个光信号发射机包括一个上变频器。
15.权利要求14的光传输系统，其中每个上变频器由一个频带表征，而所述频带对于所述上变频器是唯一的。
16.权利要求14的光传输系统，其中在与所述上变频器的每一个相应的频带之间没有交叠。
17.权利要求13的光传输系统，其中所述多个光信号用一个分路器/组合器装置组合。
18.权利要求12的光传输系统，其中所述头端包括单个接收机。
19.权利要求12的光传输系统，其中所述头端包括多个接收机。
20.权利要求12的光传输系统，其中所述头端包括至少一个密集波分解复用器(DWDD)装置。
21.权利要求12的光传输系统，其中来自所述至少一个DWDM接收机中的第一DWDM接收机的输出和来自所述至少一个DWDM接收机中的第二DWDM接收机的输出是具有不同波长的信号，而所述不同波长并不会聚。
全文摘要
本发明提供了一种用于波分复用(WDM)光传输系统(200)的方法和设备，该光传输系统(200)具有一个起着无源集线器作用的光信号发射机(220)，在其中只执行光信号处理，而所关联的电子信号处理在无源集线器外执行。无源集线器包括上变频器装置(225)，其将光信号频带放置到允许在检测器(461)处分离出这些频带的频率上。检测器(461)因此可以同时用一个以上的波长加载。光传输信号用光学方法组合和/或放大后加到单条光纤上，馈给头端装置(270)，在那里这些光传输信号的波长被解复用且馈给接收机(280)。
文档编号H04B10/207GK1623291SQ02826195
公开日2005年6月1日 申请日期2002年12月10日 优先权日2001年12月27日
发明者M·F·C·谢曼, V·G·穆塔利基 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司