专利名称：用于隔离无源光网络中的故障的防障分光器和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于与光线路终端进行电信信号传输的无源光网络的分光器以 及一种用于切断和重新连接到这样的分光器的光线路的方法，其中该分光器包括波长选择 性光电转换器、AC/DC分离器、储能器电路和光开关。
背景技术：
无源光网络是提供用于经由光线路终端OLT把电信信号从中央局传递到光网络 单元ONU附近的订户的手段的低成本接入网。从中央局到订户的方向被称作下游，而相反 的方向被称作上游。由于单个OLT经过完全无源光基础设施而连接到若干0NU，下游通信是 广播类型的，这意味着连接到OLT的所有ONU接收OLT发出的相同信号。上游通信是点对 点类型的，因为来自ONU的所有信号在分光器中仅被组合在一起。这要求信道共享，所述信 道共享通常是通过时分复用机制而完成的。在正常的情况下，ONU在先前分配的时隙期间传输数据。当两个或更多信号冲突 并叠加到达OLT时可能损害对信号的正确解码。当在ONU中存在故障并且它开始在所分配 的时隙之外传输数据时，发生这样的情形。这会使整个光网络处于严重拒绝服务状况。迄今一旦识别故障0NU，将派遣技术人员到其位置，以便物理地断开它。在这个过 程期间，网络保持不可用，导致网络停机时间。在欧洲专利EP 1376918B1中，公开了一种无源光网络，该无源光网络使用辅助光 线路并且其中如果主光线路上的信号出故障或光线路被破坏的话，则分光器中的双稳态光 开关连接到辅助光线路。用于控制双稳态开关的电子电路由光信号供电，该光信号具有在 电信信号所用的范围之外的波长。如果主光线路上的信号低于预定义的阈值，则激活双稳 态开关。根据本文档构造的网络要求大量的附加光线路并且不能遵循在控制系统中实施 的隔离策略。
发明内容
本发明的目的是提出一种完全无源光网络中的分光器以及用于不用附加光或电 线路来隔离故障ONU的方法。这通过权利要求1的分光器和权利要求9的方法来实现。在从属权利要求中示出了本发明的各实施例。无源光网络可以是任何类型的，例如树型或星型，其中多个ONU连接到一个0LT。 光信号传输根据不同的波长被划分在上游和下游，其中为电信使用分配波长范围。ONU对于 上游方向共享一个波长并且在先前分配的时隙中进行传输。如果一个或多个ONU在非分配 的时隙中进行传输，则可能发生严重拒绝服务状况并且必须隔离故障0NU。这通过借助于故 障ONU连接到的最后分光器中的光开关来从网络中切断故障ONU来完成。为了控制分光器 中的开关，数据信号从OLT传输到分光器并且这些数据信号被分光器中的数据传输处理模块所处理。数据传输处理模块是电子电路，该电子电路通过由控制系统传输的光功率信号被 激励。该光功率信号使用在电信信号的范围之外的波长。功率信号由波长选择性的光电转 换器(通常是光电二极管)接收。光电转换器的能量输出被存储在储能器中，该储能器可 以是电容器阵列、电池组或可再充电电池、或者任何其它能够存储电荷以便延迟利用的电 气或电子器件装置。
电AC/DC分离器从所接收的功率信号中分离DC分量并且将其馈送到储能器。功 率信号的AC分量被传递到数据传输处理模块。在数据传输处理模块中包括的是开关控制电路、功率电平控制电路和数据传输 电路。功率电平控制电路监视来自光线路终端的数据并且如果不存在数据信号的话则 使开关控制电路和数据传输电路断电。光开关优选地是双稳态开关，该双稳态开关仅在切换过程期间消耗功率。因此，分 光器所使用的电能被最小化。合适的开关是具有液晶的开关，其改变通过光(passing light)的极性。另一合适的开关是以MEMS技术用反射镜制成的开关，其可以使光束偏转到开或 关状态。代替反射镜，也可以使用衍射条(strip)，其被提高或降低以衰减光信号。这种器件 的双稳态功能由在断电后保持最后选定状态的双稳态悬挂机构(suspension mechanism) 实现。MEMS技术的基本优点是其足以建立全光部件。这种器件由光开关部分和电驱动接 口构成。用于切断和重新连接到分光器的光线路的方法使用波长在电信传输所用的范围 之外的下游功率信号。该功率信号在下游被分发到所有分光器。每个分光器的切换部分在 正常的系统操作期间保持不活动，仅把能量收集在储能器中。当OLT检测到上游信号中的故障状况时，控制系统中的软件代理(software agent)通过切断从分光器到ONU的光线路和把光线路从分光器重新连接到ONU来识别故障 0NU。这是通过在功率信号中传输数据信号而完成的，该数据信号可以被数据传输电路分析 并且操作切换电路并因而切断和重新连接光线路。OLT监视上游信号并且当故障信号消失 时，故障ONU已被隔离并且正常的系统操作可以继续进行。现在可以更换故障0NU。当功能 ONU被安装时，可以重新连接到其的光线路。在正常的系统操作中，分光器中的电子电路被断电。为了允许分光器中的唤醒过 程，数据信号从长前导(long preamble)阶段开始。这给分光器提供必要的时间来唤醒和 正确地分析数据信号。所描述的体系架构提供了最小化网络停机时间的防备物理层上的ONU的故障的 有效防范措施，并且便于发现和隔离故障源以及允许其从无源光网络结构的远程断开。这是以真正的全光网络结构而不用辅助光线路或电缆而实现的。断电功能的应用 使分光器中的功耗最小化并且允许把光功率信号用作切换功能的功率源。因为功率信号在 电信传输信号的范围之外，所以系统与现有的无源光网络系统相兼容。用于控制分光器中 的开关的数据信号可以被进一步扩展以支持将来的扩展。对现有网络所需的变化限于OLT和分光器。所有ONU保持相同并且不知道硬件升级。用于把功率信号馈送到光线路上的光功率源可以是OLT的集成部分或者可以被 实施为独立式模块，从而增强所提出的解决方案的向后兼容性。
附图描绘了本发明的优选实施例。图1示出网络结构。图2示出分光器的框图。
具体实施例方式图1示出了采用树型配置的光网络。订户的光网络单元ONU经由光线路而连接到 分光器SP。分光器连接到光线路终端0LT，该光线路终端OLT借助于控制信号CS由控制系 统CO来控制。从分光器SP引导至ONU的光线路是下游线路DL，在到OLT的方向上的相对光线路 是上游线路UL。在光线路上，通信被分成上游信号和下游信号，所述上游信号和下游信号由上游 波长λ u和下游波长λ d进行传输。控制系统CO也生成功率信号，该功率信号通过结点J在光线路终端OLT处注入到 光线路内。功率信号具有在上游信号和下游信号的范围之外的波长λ ρ。因此它可以被分 光器容易地检测。在图2中，示出了分光器SP的框图。在这个示例中，一个上游线路UL被分成八个 下游线路DL。此外，下游线路DL上的上游信号被组合到一个上游线路UL上。这是通过光 分离及组合元件1/2S实现的，所述元件1/2S在此被级联成三级。每个下游线路DL配备有双稳态开关BS，该双稳态开关BS可以切断或重新连接光 线路到分光器。这些双稳态开关BS由开关控制单元SC控制，该开关控制单元SC是数据信 号处理模块DM的一部分。功率信号通过结点J从上游线路UL中被提取并且被传送到光电转换器0Ε，该光电 转换器OE把功率馈送到无源AC/DC分离器AD。功率信号的DC分量激励储能器ER。AC分 量被传递到功率电平控制器PC并且进一步传递到数据传输电路DT。该电路分析数据信号 并且把命令从OLT传送到开关控制电路SC。功率电平控制器监视数据信号上的活动，并且当没有活动时，它使数据传输电路 和开关控制电路断电。因为双稳态开关只要它们未被翻转(toggled)就不消耗功率，所以 最小化了分光器的总功率消耗。参考符号AD AC/DC 分离器BS 双稳态开关CO 控制系统DL 下游线路DM 数据传输处理模块
DS数据信号DT数据传输电路ER储能器J光学结点OE光电转换器OLT光线路终端ONU光网络单元PC功率电平控制电路SC开关控制电路SP分光器UL上游线路1/2S1-2分离器及组合器λ d下游信号波长λ ρ功率信号波 长λ u上游信号波长
权利要求
一种用于与光线路终端进行电信信号传输的无源光网络的分光器，包括波长选择性光电转换器(OE)、AC/DC分离器(AD)、储能器(ER)和光开关(BS)，其特征在于，该分光器(SP)还包括数据传输处理模块(DM)，所述光开关(BS)能够通过该数据传输处理模块(DM)根据从光线路终端(OLT)传输的数据信号被控制。
2.根据权利要求1的分光器，其特征在于光电转换器(OE)和AC/DC分离器(AD)将预 定义的光功率信号转换成电信号，该电信号激励储能器(ER)和数据传输处理模块(DM)。
3.根据权利要求1的分光器，其特征在于储能器(ER)是电池组或电容器阵列。
4.根据权利要求1的分光器，其特征在于AC/DC分离器(AD)将数据信号传递到数据传 输处理模块(DM)。
5.根据权利要求2的分光器，其特征在于数据传输处理模块(DM)包括开关控制电路 (SC)和功率电平控制电路(PC)，该功率电平控制电路(PC)监视来自光线路终端(OLT)的 数据并且如果不存在数据信号的话则将开关控制电路(SC)断电。
6.根据权利要求1的分光器，其特征在于光开关(BS)是双稳态开关，所述双稳态开关 仅在切换过程期间消耗能量。
7.根据权利要求6的分光器，其特征在于光开关(BS)是液晶。
8.根据权利要求6的分光器，其特征在于光开关(BS)以MEMS技术用反射镜或衍射条 纹制成。
9.一种用于切断和重新连接到根据权利要求1的分光器(SP)的光线路的方法，其中波 长(λ ρ)在电信信号传输的范围之外的光功率信号从光线路终端(OLT)分发到分光器(SP) 并且激励分光器中的电子电路，其特征在于，光功率信号把数据信号从光线路终端(OLT) 载送到分光器(SP)，通过所述数据信号，光开关(BS)能够进行切换以切断或重新连接光线路。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于光线路终端(OLT)监视来自分光器(SP)的信 号并且在该信号的故障状况时切断和重新连接到分光器的光线路，同时检测故障光线路。
11.根据权利要求9的方法，其特征在于数据信号从用于唤醒开关控制电路(SC)的长 前导阶段开始。
12.根据权利要求9的方法，其特征在于功率信号具有850nm的波长。
13.根据权利要求9的方法，其特征在于坏的光网络单元(ONU)被更换。
全文摘要
本发明涉及一种用于与光线路终端进行电信信号传输的无源光网络的分光器，该分光器包括波长选择性光电转换器(OE)、AC/DC分离器(AD)、储能器(ER)和光开关(BS)，其中该分光器(SP)还包括数据传输处理模块(DM)，该光开关(BS)能够通过该数据传输处理模块(DM)根据从光线路终端(OLT)传输的数据信号被控制。
文档编号H04B10/272GK101868929SQ200880117029
公开日2010年10月20日 申请日期2008年9月18日 优先权日2007年9月21日
发明者H·西尔瓦, M·哈杜泽尼亚, P·R·M·伊纳西奥, P·蒙泰罗, S·帕托 申请人:诺基亚西门子通信公司