可迁移波分多路复用无源光网络的制作方法

可迁移波分多路复用无源光网络的制作方法
【专利摘要】本发明揭示一种混合无源光网络“PON”，其包含时分多路复用“TDM”光线路终端“OLT”及波分多路复用“WDM”OLT。所述TDM?OLT经由TDM信号与第一组顾客驻地“CP”通信而所述WDM?OLT经由WDM信号与第二组CP通信。远程节点功率分配器经耦合以接收所述TDM及WDM信号且在其面朝所述CP的所有端口上广播所述TDM信号及所述WDM信号。滤光器安置在所述远程节点功率分配器与所述第二组CP之间。每一滤光器经配置以使所述WDM信号的子组通过同时阻挡其它WDM信号，使得所述第二组CP中的每一者接收其自身的WDM信号的分配但不接收分配给所述第二组CP中的其它CP的WDM信号。
【专利说明】可迁移波分多路复用无源光网络
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及光网络，且特定来说但不排他地，涉及波分多路复用光接入网络及时分多路复用接入网络。
【背景技术】
[0002]光纤到家(FTTH)已被认为是向终端用户提供非常高的带宽的宽带接入的最终形式。今天的FTTH系统大多通过使用现场中的远程节点(RN)处的1:N功率分配器以共享中心局(CO)处的共同收发器的点到多点时分多路复用(TDM)无源光网络(PON)(例如，以太网Ρ0Ν、千兆位PON及这些系统的IOG版本)或通过具有个别延伸到家光纤的点到点(pt-2-pt)光以太网来实施。
[0003]TDM-PON的上游及下游信号使用不同光波长来发射(通常来说，上游发射使用1310nm且下游发射使用1490nm)。CO内的TDM-PON媒体访问控制器(MAC)通过向每一终端用户指派适当的时隙来调度CO收发器(TRX)与终端用户之间的发射。TDM-PON提供主干光纤(RN与CO之间)的数目及CO处的光收发器数量方面的有利节省，同时节省了用来终止光纤的接插板空间，但随着带宽增长的缩放并不令人满意。每个家庭的带宽通常是过量订购的，这是因为CO处的每光线路终端(OLT)的带宽是在连接到给定OLT TRX的所有光网络单元(ONU)之间共享。支持TDM-PON上的Gb / s每用户发射速度可要求每一 ONU处的>10Gb / s的收发器。因此，高速发射可在技术上具有挑战性并且是昂贵的。
[0004]点到点光网络向终端用户提供非常高的带宽，但随着CO处的光纤终端及光纤数的缩放并不令人满意。相反，点到点光网络导致大量的干线及CO中的收发器及光纤终端。这通常导致较大的空间要求、较高的功率及增加的资金费用。
[0005]波分多路复用(WDM)PON为另一方式，其通过在CO与个别用户之间指派单独波长来提供光纤整合及到终端用户的点到点虚拟链路的益处。其可提供点到多点TDM-PON及点到点架构两者的益处。传统的WDM-PON系统在现场中的RN处使用波长多路分用器(与TDM-PON中使用的功率分配器相对)以向终端用户分配单独波长。当前，将常规TDM-PON升级到WDM-PON涉及以波长多路复用器替换RN中的功率分配器及以WDM-ONU替换用户驻地处的所有TDM-0NU。这种孤注一掷的升级是一种彻底的升级，其不仅是麻烦的而且对当前订户具有破坏性且难以协调。此外，当前WDM波长多路复用器将波长间隔及光谱固定于部署时间且约束未来的光谱灵活性。换句话说，常规WDM-PON系统使用在部署之后难以改变的固定波长方案。
[0006]虽然其具有美好的前景，但WDM-PON技术仍在成长中且未获得主流采用。因此，重要的是具有在对现有TDM-PON用户具有最小破坏的情况下将TDM-PON无缝地升级到WDM-PON系统的迁移策略。此系统应在迁移周期期间支持TDM-PON与WDM-PON架构的共存。

【发明内容】
【专利附图】

【附图说明】
[0007]参考以下图式描述本发明的非限制性及非穷举性实施方案，其中相同参考数字在所有各种图式中指代相同部件，除非另有指示。
[0008]图1为根据本发明的实施方案的说明混合无源光网络(“Ρ0Ν”)的功能框图。
[0009]图2A为说明根据本发明的实施方案的混合PON的时分多路复用(“TDM”) PON波长及波分多路复用(“WDM”)PON波长的图表。
[0010]图2B为说明根据本发明的实施方案的光组合器的通带的图表。
[0011]图3A及3B为根据本发明的实施方案的说明操作包含TDM ONU及WDM ONU的混合PON的过程的流程图。
[0012]图4为根据本发明的实施方案的说明以2:N远程节点功率分配器实施的混合PON的功能框图。
[0013]图5A到5F为根据本发明的实施方案的说明混合PON的各种WDM光线路终端的功能框图。
[0014]图6为根据本发明的实施方案的说明使用梳状滤波器的混合PON的WDM光网络单元的功能框图。
[0015]图7为根据本发明的实施方案的说明使用功率分配器的混合PON的WDM光网络单元的功能框图。
[0016]图8为根据本发明的实施方案的说明使用光循环器的混合PON的WDM光网络单元的功能框图。
【具体实施方式】
[0017]本文描述用于实施混合无源光网络(“Ρ0Ν”)的系统及技术的实施方案，所述混合无源光网络(“Ρ0Ν”)在单个光纤设备基础设施上多路复用波分多路复用(“WDM”)信号及时分多路复用(“TDM”)信号。在以下描述中，陈述许多具体细节以提供对实施方案的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，可在没有所述具体细节中的一者或一者以上的情况下或以其它方法、组件、材料等等实践本文中所描述的技术。在其它例子中，未展示或详细描述众所周知的结构、材料或操作以避免模糊某些方面。
[0018]贯穿本说明书对“一个实施方案”或“一实施方案”的参考意味着结合所述实施方案描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施方案中。因此，在贯穿本说明书的各种地方出现短语“在一个实施方案中”或“在一实施方案中”不一定都指代同一实施方案。此外，可在一个或一个以上实施方案中以任何合适方式组合所述特定特征、结构或特性。
[0019]光纤到家(“FTTH”)是一种宽带接入网络基础设施。用于实施FTTH接入网络的一个选项使用点到多点无源光网络(“Ρ0Ν”)架构。点到多点PON光网络使用无动力的或无源分光器/多路复用器来使得一条或两条光纤能够为多个顾客驻地(“CP”)(例如，32到128个顾客驻地)服务。FTTH的另一选项为将单独延伸到家光纤从载波中心局(“CO”)一直拉伸到每一 CP。与点到多点架构相对,此架构称为点到点架构(pt-2-pt)。
[0020]FTTH部署的资金花费是如此之高使得许多宽带接入基础设施提供商正热切期待用于降低部署成本的方法及从现有PON技术(例如，TDM-P0N)到更高级PON技术(例如，WDM-PON)的迁移。图1为根据本发明的实施方案的说明能够促进从现有TDM-PON接入网络基础设施到WDM-POM接入网络基础设施的无缝迁移的混合P0N100的功能框图。混合P0N100能够经由单个光纤干线及远程节点(“RN”)功率分配器同时为TDM光网络单元(“0NU”)及WDM ONU服务。混合P0N100促进从TDM-PON架构到WDMPON架构的虚拟无缝过渡。现有TDM CP可继续使用其现有顾客驻地设备(例如，TDM0NU)来操作，同时可添加新CP且给予其高级的WDM 0NU。所述两种技术可无限期地在混合P0N100内同时操作或直到以限制对现有终端用户的破坏且提供时序灵活性的受控且有组织的方式将常规TDM ONU换出为止。 [0021]所说明的混合P0N100的实施方案包含C0105、主干线缆110、主干线缆110内部的干线(或主干光纤绞束)115及RN功率分配器120、接入线125、滤光器130、分界点135及CP150处的TDM ONU140及WDM ONU145?所说明的C0105的实施方案包含WDM光线路终端(“0LT，，)155、TDM 0LT160及光组合器165及聚合节点170。所说明的WDM OLT155的实施方案包含点到点PON媒体访问控制器(“MAC”) 175、光学收发器阵列180及波长交织多路复用器/多路分用器(“MUX / DEMUX”)185。所说明的TDM 0LT160的实施方案包含TDM-PONMAC190 及 TDM-PON 收发器 195。
[0022]可认为干线115、RN PS120及耦合至WDM 0NU145的接入线125组成WDM PON或WDM子Ρ0Ν，同时可认为干线115、RN PS120及耦合至TDM 0NU140的接入线125组成TDM PON或TDM子Ρ0Ν，且可将干线115、RN PS120及所有接入线125共同地称为混合PON。WDM OLT155及TDM 0LT160在C0105处用作其相应子PON的服务提供商端点。每一 OLT提供两个主要功能:1)执行服务提供商设备与其相应子PON之间的光/电及电/光转换，及2)协调与其相应子PON的另一端处的ONU的多路复用。当然，WDM OLT155执行0NU145之间的波分多路复用且TDM 0LT160执行0NU140之间的时分多路复用。每一 WDM OLT155及TDM 0LT160可为若干CP150 (例如，32、64、128等等)服务，而单个C0105可为数千CP150 (例如，50，000)服务。因此，虽然图1将C0105说明为仅包含一个WMD 0LT155及一个TDM 0LT160，但实际上，C0105可包含许多成对的WDM 0LT155及TDM 0LT160，其中其相应MAC175或190经由聚合节点170多路复用。
[0023]包含主干光纤绞束115的主干线缆110从C0105延伸至定位在CP150的邻域内的RN功率分配器120，CP150表示服务提供商的潜在或现有顾客。从RN功率分配器120开始，个别光纤接入线125延伸到对应CP150。接入线125可在分界点135处终止。分界点135可定位在光纤接入线进入建筑物的CP的侧上或定位在顾客界址线附近的接入盒或手孔中(例如，以专线形式)。分界点135提供包含TDM ONU140及/或WDM ONU145的用户驻地设备(“CPE”)与运送者光纤设备之间的明确界定的分界识别点。分界点135可用于区分运送者的维护责任的终点。主干线缆110及接入线125均可沿着邻近于相邻街道延伸的专线延伸。主干线缆110及接入线125可为地下光纤设备、悬挂光纤设备(例如，沿着电话线杆悬挂)或其它光纤设备。
[0024]ONU140及145用作CP150处的CPE端点且执行实施光/电及电/光转换的主要功能。0NU140及145经由单个RN功率分配器120、主干光纤绞束115及光组合器165链接到C0105 处的一组成对的 WDM 0LT155 及 TDM 0LT160。从 WDM OLT155 及 TDM 0LT160 两者接收到所有下游信号(沿着从CO向CP延伸的光方向传播的信号)在RN功率分配器120的所有面向下游的端口上朝向CP150广播。从TDM ONU140或WDM ONU145接收的所有上游信号(沿着从CP到CO的光方向传播的信号)通过RN功率分配器120组合到单个面向上游的端口上以经由主干光纤绞束115及光组合器/分光器165递送到C0105。面向上游的端口为将信号发送到朝向C0105中的聚合节点170传播的信号路径或从朝向C0105中的聚合节点170传播的信号路径接收信号的端口。面向下游的端口为将信号发送到朝向CP150处的CPE传播的信号路径或从朝向CP150处的CPE传播的信号路径接收信号的端口。如下文进一步详细论述，链接到WDM ONU145的每一接入线125包含安置在RN功率分配器120的下游端口与分界点135之间的任何位置处的滤光器130。因为WDM信号支持虚拟点到点链路，所以每一滤光器130包含仅使针对给定CP150指定的WDM信号通过的唯一光通带。因为TDM信号为时间多路复用的广播信号，所以每一 TDM ONU140包含与其它TDM ONU140相同的使上游及下游TDM波长(通常为1310nm的上游TDM波长及1490nm的下游TDM波长)通过的滤光器。
[0025]图2A为说明TDM及WDM信号的实例波长分配或混合PON波长栅格的图表205。应了解，图2A仅为演示性的且可向TDM及WDM信号分配不同于所说明的波长或带的其它波长或带。TDM信号是根据TDM-PON波长栅格215来分配，而WDM信号是根据WDM-PON波长栅格220来分配。如所说明,TDM-PON波长栅格215仅包含两个波长一上游波长及下游波长。所述下游波长被广播到所有TDM 0NU140o相比之下，WDM-PON波长栅格220包含许多上游波长及下游波长(例如，32个上游波长及32个下游波长，在上游波长与下游波长之间具有50GHz的波长间隔，且在相邻上游波长或相邻下游波长之间具有IOOGHz的波长)。WDM-PON波长栅格220分配波长使得连续通信波长在下游WDM信号与上游WDM信号之间被交替指派。在一个实施方案中，WDM-PON波长栅格220经进一步分配使得每一 WDM ONU145被分配邻近通信波长。举例来说，可向单个CP150分配邻近上游/下游波长225。当然，可通过分配一批两个以上的通信波长(例如，通过分配4个、6个等等)来向单个CP150分配额外带宽。
[0026]在图1的实施方案中，经由单个主干光纤绞束115将TDM及WDM信号递送到RN功率分配器120。因此，将光组合器165定位在C0105处以组合到达WDM 0LT155及TDM 0LT160及从WDM 0LT155及TDM 0LT160离开的TDM信号与WDM信号。图2B为根据本发明的实施方案的说明光组合器165的通带的图表210。在所说明的实施方案中，光组合器165为带组合器，所述带组合器包含用于引导TDM信号的第一通带230及用于引导WDM信号的第二通带235。落在通带230内的TDM信号被允许在上游方向或下游方向上通过光组合器165以在TDM 0LT160与主干光纤绞束115之间行进。相反地，落在通带235内的下游WDM信号在下游方向上耦合到主干光纤绞束115中，且在通带235内的上游WDM信号与TDM信号分离且被反射朝向WDM OLT155ο在一个实施方案中，使用分色滤光器实施光组合器165,所述分色滤光器在通带230中是实质上透明的且在通带235中是实质上反射性的。在另一实施方案中，光组合器165在通带230中是实质上反射性的且在通带235中是实质上透明的。
[0027]图3A及3B为根据本发明的实施方案的说明混合P0N100的操作过程的流程图。图3A说明向下游进行的通信的过程301，而图3B说明向上游进行的通信的过程302。过程框中的一些或所有在过程301或302中出现的顺序不应被认为是限制性的。相反，受益于本发明的所属领域的一般技术人员将理解，可以未说明的各种顺序执行或甚至并行执行过程框中的一些。[0028]在过程框305中，C0105内的每一 OLT从其相应MAC(例如，点到点PON MAC175或TDM-PON MAC190)接收电信号且产生光信号以供发射到其相应子PON中。举例来说，WDM0LT155产生WDM信号(下文结合图5更详细论述)，而TDM 0LT160产生TDM信号。在过程框310中，光组合器165在主干光纤绞束115上组合WDM-PON波长栅格220上的下游WDM信号与来自TDM-PON波长栅格215的下游TDM信号。主干光纤绞束115将下游WDM及TDM信号从C0105引导到RN功率分配器120 (过程框315)。在一个实施方案中，RN功率分配器120为在其所有下游光端口之间划分在其上游端口上接收的下游光信号的功率的无源光元件。因此，在过程框320中，RN功率分配器120将所有下游信号广播到其所有面向下游的光端口上。换句话说，下游TDM信号及下游WDM信号均被广播到RN功率分配器120的所有面向下游的光端口上。
[0029]因为下游WDM信号各自支持C0105与WDM ONU145之间的虚拟点到点链路，所以在每CP150 ( 一个)的基础上提供唯一 WDM滤光器(例如，滤光器130)以供经由WDM-PON链接到C0105 (过程框325)。因此，每一滤光器130与其它滤光器130不同且经配置以提供仅使分配给特定CP150及其相关联WDM ONU145的WDM信号(下游及上游)通过的滤波器功能。换句话说，每一滤光器130使一组唯一的波长通过，使得每一 WDM ONU145接收到其自身的下游WDM信号的分配。因为每一 WD 0NU145被从WDM-PON波长栅格220指派以连续且邻近波长，所以滤光器130可实施为窄带滤光器。滤光器130可定位在RN功率分配器120的下游端口与WDM 0NU145的光端口之间的任何位置。然而，出于后勤维护及安全原因，将滤光器130定位在分界点135的上游(在服务提供商的控制之内)且甚至定位在RN功率分配器120在接入线125与RN功率分配器120之间的下游端口处可为有利的。
[0030]相应地，因为下游TDM信号固有地为点到多点广播信号，所以向所有TDM ONU140提供共同TDM滤光器(未说明)以使下游TDM信号通过(过程框325)。共同TDM滤光器经配置以使下游(及上游)TDM信号通过，但阻挡所有WDM-PON信号。共同TDM滤光器也可定位在TDM ONU140与RN功率分配器120的下游端口之间的任何位置；然而，这些滤光器通常包含在TDM 0NU140内。当然，在一些实施方案中，唯一 WDM滤光器130及共同TDM滤光器可进一步经配置以使具有不同波长的带外光服务通道(OSC)通过以用于诊断及其它服务相关功能。
[0031]在过程框330中，相应的WDM ONU145及TDM ONU140接收下游光信号且将下游光信号从光领域转换成电领域供CPE使用。
[0032]现结合过程302 (图3B)描述上游通信。在过程框350中，每一个别CP150产生上游数据信号。对于具有WDM ONU145的CP150来说，通过用户的WDM ONU145将上游数据信号转换成光学领域且将其波长多路复用到分配给特定CP150的上游波长上。因此，WDMONU145应能够在分配给用户(如从WDM-PON波长栅格220分配(下文结合图6更详细论述))的上游业务的特定波长上输出上游光信号。对于具有TDM 0NU140的CP150来说，将上游数据信号转换成光领域，且通过TDM 0LT160将来自不同TDM0NU140的信号时间多路复用(调度)到上游TDM波长上。将光学上游TDM及WDM信号发射到接入线125中(过程框355)。
[0033]经由其相应接入线125将上游TDM及WDM信号递送到RN功率分配器120。在过程框360中，将这些上游信号中的每一者的光功率组合到主干光纤绞束115中。因此，RN功率分配器120在上游方向上作为功率组合器而操作。
[0034]沿着主干光纤绞束115将经组合的TDM及WDM信号递送到C0105。在C0105处，光组合器165操作以使上游TDM信号与上游WDM信号多路分用(过程框365)。在所说明的实施方案中，WDM信号被从TDM信号分离且反射朝向WDM 0LT155，而TDM信号通过光组合器165朝向TDM 0LT160。当然，在另一实施方案中，光组合器165的通带可经配置使得WDM信号通过光组合器165而TDM信号被反射。
[0035]最终，在过程框370中，WDM OLT155多路分用个别上游WMD信号且将其转换成电领域。类似地，TDM 0LT160将上游TDM信号转换成电领域。
[0036]图4为根据本发明的实施方案的说明以2:N RN功率分配器420实施的混合P0N400的功能框图。除以下差别之外，混合P0N400与混合P0N100类似。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实施。通过使用2:N功率分配器，两根光纤干线416及417延伸到RN功率分配器420。干线416将WDM OLT155链接到RN功率分配器420的第一上游端口，而第二干线417将TDM 0LT160链接到RN功率分配器420的第二上游端口。虽然针对每对WDM OLT155及TDM 0LT160必须有两根干线在主干线缆410内在C0405与RN功率分配器420之间延伸，但此配置通过付出使主干光纤410的光纤数目加倍的代价而避免了对光组合器165的需要。可使用无源平面光波电路(“PLC”)实施RN功率分配器120及RN功率分配器420两者；然而，在RN功率分配器120的情形中，PLC为1:N光装置，而在RN功率分配器420的情形中，PLC为2:N光装置。
[0037]图5A为根据本发明的实施方案的说明WDM 0LT500A的功能框图。WDM 0LT500A为图1中说明的WDM OLT155的一个可能实施方案。所说明的WDM 0LT500A的实施方案包含点到点PON MAC505、激光源LS(例如，激光二极管)阵列、光检测器H)(例如，光电二极管)阵列及波长交织MUX510。所说明的波长交织MUX510的实施方案包含波长MUX / DEMUX515及交织器块520。所说明的交织器块520的实施方案包含交织器525、解交织器530及交织器535。在一个实施方案中，交织器535实施为双工器。
[0038]LS阵列、PD阵列及光多路复用器/多路分用器515可物理地集成到密集WDM( “DWDM”)收发器模块540中，使得每一收发器模块540包含若干LS(例如，10到20个)、若干LD (例如，10到20个)及一对波长MUX515及波长DEMUX515。在一个实施方案中，LS阵列及H)阵列集成到离散收发器模块中，而波长MUX / DEMUX515外部地耦合到所述收发器模块。每一收发器模块540的尺寸通常由馈送电信号引脚的数目及所述对波长MUX /DEMUX515的尺寸驱动。可使用阵列化的波导光栅(“AWG”)或其它光学光栅结构来实施波长MUX515及波长DEMUX515。通过增大由给定AWG结构多路复用/多路分用的邻近波长之间的通道间隔，可在物理尺寸方面减小对应AWG结构。因此,在一个实施方案中，实施收发器模块540使得由给定波长MUX / DEMUX515多路复用/多路分用的LS或H)之间的通道间隔W大于WDM-PON波长栅格220的通道间隔。接着，使用交织器块520以实现WDM-PON波长栅格220的较小通道间隔的方式来交织收发器模块540。举例来说，每一 LS阵列的通道间隔Wl可具有400GHz的波长间隔，每一 H)阵列的通道间隔W2也可具有400GHz但相对于LS阵列偏移(OS) +50GHz。当交织器块520交织4梳的400GHz间隔下游波长时，实现(例如，100GHz)的最终间隔W3，其具有比Wl模块通道间隔更紧密的间隔。类似地，交织器块520可交织上游波长，使得上游信号通道间隔W4也为IOOGHz。最终，交织器535交织下游波长与上游波长，使得最终上游及下游通道间隔W5与WDM-PON波长栅格220的间隔(例如，50GHz)匹配。为实现此目的，每一收发器模块540具有与其所多路复用/多路分用的上游及下游WDM信号相关联的不同的相应偏移OS (例如，OSl、0S2...0S6)。因此，在一个实施方案中:W1=W2，W3=W4，W1>W3>W5。
[0039]将LS及ro阵列集成到单式或混合光子收发器装置中提供额外益处。举例来说，收发器可使用集成的驱动电子装置(激光驱动器、跨阻抗放大器)且共享同一温度控制器及控制电路，使得可降低总成本及功率消耗。
[0040]图5B为根据本发明的实施方案的说明WDM 0LT500B的功能框图。WDM 0LT500B为图1中说明的WDM OLT155的一个可能实施方案。WDM 0LT500B与WDM0LT500A类似，只是交织器块520包含安置在M: I交织器525与2:1交织器535之间的下游路径中的铒掺杂光纤放大器(“EDFA”) 521及安置在2:1交织器535与M:1解交织器530之间的上游路径中的EDFA522。EDFA521及522分别提高了下游及上游光功率预算。
[0041]图5C为根据本发明的实施方案的说明WDM 0LT500C的功能框图。WDM 0LT500C为图1中说明的WDM OLT155的一个可能实施方案。WDM 0LT500C与WDM0LT500A类似，只是使用具有三个端口的光循环器536实施交织器块520内的2:1交织器535的功能性，光循环器536的第一端口耦合到M: I交织器525，光循环器536的第二端口耦合到I / O端口，且光循器536的第三端口耦合到M:1解交织器530。
[0042]图为根据本发明的实施方案的说明WDM 0LT500D的功能框图。WDM 0LT500D为图1中说明的WDM OLT155的一个可能实施方案。WDM 0LT500D与WDM0LT500A类似，只是使用具有三个端口的2:1光功率分配器537实施交织器块520内的2:1交织器535的功能性，光功率分配器537的共同端口耦合到I / O端口，光功率分配器537的第一输入端口耦合到M:1交织器525，且光功率分配器537的第二输入端口耦合到M:1解交织器530。
[0043]图5E为根据本发明的实施方案的说明WDM 0LT500E的功能框图。WDM 0LT500E是图1中说明的WDM OLT155的一个可能实施方案。WDM 0LT500E与WDM 0LT500A类似，只是两级交织(M:1及2:1)折叠到单级2M:1交织器538中。2M:1交织器538包含各自耦合到DWDM收发器模块540中的一者以接收下游波长的M个输入端口、各自耦合到DWDM收发器模块540中的一者以输出上游波长的M个输出端口及面向顾客驻地的单个I / O端口。
[0044]图5F为根据本发明的实施方案的说明WDM 0LT500F的功能框图。WDM 0LT500F为图1中说明的WDM OLT155的一个可能实施方案。WDM 0LT500F与WDM 0LT500A类似，只是交织器块520包含代替M:1交织器525的M:1带-MUX526及代替M:1解交织器530的M:I带DEMUX531。M:1带MUX526操作而以如由LS阵列输出的相同通道间隔多路复用若干组或若干带连续下游波长。然而，2:1交织器535在I / O端口上交织上游及下游波长，使得通道间隔W5约为通道间隔W3及W4的一半。注意，在一些实施方案中，2:1交织器535可分别由光循环器536或功率耦合器537替代(如在图5C及图中)。
[0045]图6为根据本发明的实施方案的说明WDM 0NU600的功能框图。WDM 0NU600为图1中说明的WDM ONU145的一个可能实施方案。所说明的WDM 0NU600的实施方案包含光双工器605、可调谐激光源(LS) 610、宽带光检测器(PD) 615、跨阻抗放大器(TIA) 635、MAC620、开关625及一个或一个以上物理接口( “PHY”)630。
[0046]因为WDM-PON中的每一 WDM 0NU145在不同波长上操作，所以希望具有无色(S卩，波长或颜色不可知的)ONU。因此，WDM 0NU600使用可调谐LS610 (例如，可调谐激光二极管)实现此目的。使用光双工器605使上游WDM信号与下游WDM信号分离，使得下游WDM信号被路由到TO615而从可调谐LS610输出的上游WDM信号610被路由到接入线125上。在一个实施方案中，使用循环交织器的循环梳状滤波器实施光双工器605，其中所述梳状滤波器的每一指之间的FSR与发射器及接收器的栅格间隔-WDM-PON波长栅格220 (例如，图5中的W5)匹配。当然，也可使用其它无源或有源光元件实施光双工器605 (例如，光循环器，耦
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[0047]图1为根据本发明的实施方案的说明WDM 0NU700的功能框图。WDM 0NU700为图1中说明的WDM 0NU145的一个可能实施方案。WDM 0NU700与WDM 0NU600类似，只是光双工器605实施为定向3-dB光功率耦合器705而不是梳状滤波器。3_dB耦合器可比光双工器弓I发更多的损耗但其为低成本且波长不可知的。
[0048]图8为根据本发明的实施方案的说明WDM 0NU800的功能框图。WDM 0NU800为图1中说明的WDM 0NU145的一个可能实施方案。WDM 0NU800与WDM 0NU600类似，只是光双工器605实施为宽带3端口光循环器805而不是梳状滤波器。光循环器具有在较宽波长范围上为低损耗的优势。其还可用作隔离器以拒绝到可调谐LS610中的背向反射，这可简化可调谐激光器设计。
[0049]对所说明的本发明的实施方案的以上描述(包含说明书摘要中描述的内容)不希望是穷举性的或将本发明限于所揭示的精确形式。虽然出于说明性目的在本文中描述本发明的特定实施方案及实例，但各种修改在本发明的范围内是可能的，如所属领域的技术人员将认识到。
[0050]可在以上详细描述的背景下对本发明做出这些修改。所附权利要求书中使用的术语不应理解为将本发明限于说明书中揭示的特定实施方案。相反，本发明的范围完全由根据沿用已久的权利要求解释规则理解的所附权利要求书来确定。
【权利要求】
1.一种混合无源光网络“PON”，其包括: 时分多路复用“TDM”光线路终端“0LT”，其用于经由TDM信号将通信服务递送到第一组顾客驻地“ CP ” ； 波分多路复用“WDM” OLT,其用于经由WDM信号将所述通信服务递送到第二组CP ； 远程节点功率分配器，其经耦合以接收所述TDM信号及所述WDM信号且在所述远程节点功率分配器的面朝所述第一及第二组CP的所有端口上广播所述TDM信号及所述WDM信号两者 '及 滤光器，其各自安置在所述远程节点功率分配器与所述第二组CP中的对应一者之间，所述滤光器中的每一者经配置以使所述WDM信号的子组通过同时阻挡其它WDM信号，使得所述第二组CP中的每一者接收其自身的所述WDM信号的分配但不接收分配给所述第二组CP中的其它CP的所述WDM信号。
2.根据权利要求1所述的混合Ρ0Ν，其进一步包括: 光组合器，其具有耦合到所述TDM OLT的第一光端口、耦合到所述WDM OLT的第二光端口及第三光端口，所述光组合器经配置以在下游方向上将所述TDM信号及所述WDM信号组合到所述第三光端口上且在上游方向上分别将所述TDM及WDM信号分离到所述第一及第二光端口 '及 干线，其耦合在所述第三光端口与所述远程节点功率分配器之间。
3.根据权利要求1所述的混 合Ρ0Ν，其中所述远程节点功率分配器包括具有两个上游端口及面向所述第一及第二组CP的N个下游端口的2:N功率分配器，且进一步包括: 第一干线，其将所述TDM OLT耦合到所述2:N功率分配器的第一上游端口以载送所述TDM信号；及 第二干线，其将所述WDM OLT耦合到所述2:N功率分配器的第二上游端口以载送所述WDM信号。
4.根据权利要求1所述的混合Ρ0Ν，其中所述WDMOLT包括: 集成激光源阵列，其用于产生具有WDM无源光网络“Ρ0Ν”波长栅格的下游载波波长的下游WDM信号； 集成光检测器阵列，其用于接收具有所述WDM PON波长栅格的上游载波波长的上游WDM信号；及 波长交织多路复用器/多路分用器，其耦合到所述激光源阵列及所述光检测器阵列以交织所述下游WDM信号与所述上游WDM信号，使得所述WDM PON波长栅格的连续通信波长在所述下游WDM信号与所述上游WDM信号之间被交替指派且所述第二组CP中的每一者被指派所述通信波长中的邻近者。
5.根据权利要求4所述的混合Ρ0Ν，其中所述波长交织多路复用器/多路分用器包括: 下游波长多路复用器，其各自耦合到所述激光源阵列的不同子组； 上游波长多路分用器，其各自耦合到所述光检测器的不同子组；及 交织器块，其耦合在所述WDM OLT的输入/输出“I / O”端口与所述下游波长多路复用器及所述上游波长多路分用器两者之间。
6.根据权利要求5所述的混合Ρ0Ν，其中所述交织器块包括:M: I交织器，其具有耦合到M个下游波长多路复用器的M个输入端口 ； M:1解交织器，其具有耦合到M个上游波长多路分用器的M个输出端口 ；及 2:1交织器，其将所述M:1交织器及所述M:1解交织器耦合到所述WDM OLT的所述I /O端口。
7.根据权利要求1所述的混合Ρ0Ν，其中所述WDMOLT包括: 第一激光源阵列，其耦合到第一波长多路复用器，所述第一激光源阵列经配置以产生所述WDM信号的下游载波波长的第一部分，所述第一部分具有大于WDM-PON波长栅格的所述下游载波波长的第二波长间隔的第一波长间隔； 第二激光源阵列，其耦合到第二波长多路复用器，所述第二激光源阵列经配置以产生所述WDM信号的所述下游载波波长的第二部分，所述第二部分也具有所述第一波长间隔但相对于所述下游载波波长的所述第一部分偏移；及 交织器块，其耦合到所述第一及第二波长多路复用器以交织所述WDM信号以提供所述WDM-PON波长栅格的所述下游载波波长的所述第二波长间隔。
8.根据权利要求1所述的混合Ρ0Ν，其进一步包括: TDM光网络单元“0NU”，其安置在所述第一组CP处以在光领域与电领域之间转换所述TDM信号；及 WDM 0NU，其安置在所述第二组所述CP处以在所述光领域与所述电领域之间转换所述WDM信号。
9.根据权利要求8所述的混合Ρ0Ν，其中所述WDMONU包括: 光双工器，其具有上游端口及第一及第二下游端口 ； 光检测器，其耦合到所述光双工器的所述第一下游端口，所述光检测器为能够接收所述WDM信号的任何下游波长的宽带光检测器； 可调谐激光源，其耦合到所述光双工器的所述第二下游端口，所述可调谐激光源可调谐以输出具有所选择的上游波长的上游WDM信号；及 媒体访问控制器，其耦合到所述光检测器及所述可调谐激光源。
10.根据权利要求9所述的混合Ρ0Ν，其中所述光双工器包括循环双工器，所述循环双工器具有与所述混合PON的WDM PON的所述上游波长与所述下游波长之间的间隔对准的梳状交织器滤波器功能。
11.一种用于无源光网络“Ρ0Ν”的系统，所述系统包括: 激光源阵列，其用于产生具有WDM-PON波长栅格的下游载波波长的下游波分多路复用“WDM”信号； 光检测器阵列，其用于接收具有所述WDM-PON波长栅格的上游载波波长的上游WDM信号；及 波长交织多路复用器/多路分用器，其耦合到所述激光源阵列及所述光检测器阵列以交织所述下游WDM信号与所述上游WDM信号，使得所述WDM-PON波长栅格的连续通信波长在所述下游WDM信号与所述上游WDM信号之间被交替指派， 其中所述激光源阵列、所述光检测器阵列及所述波长交织多路复用器/多路分用器为用于经由WDM信号将通信服务递送到第一组顾客驻地“CP”的WDM光线路终端“0LT”的组件。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述波长交织多路复用器/多路分用器包括: 下游波长多路复用器，其各自耦合到所述激光源阵列的不同集成子组； 上游波长多路分用器，其各自耦合到所述光检测器的不同集成子组；及交织器块，其耦合在所述WDM OLT的输入/输出“I / O”端口与所述下游波长多路复用器及所述上游波长多路分用器两者之间。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述交织器块包括: M: I交织器，其具有耦合到M个下游波长多路复用器的M个输入端口 ； M: I解交织器，其具有耦合到M个上游波长多路分用器的M个输出端口 ；及2:1交织器，其将所述M:1交织器及所述M:1解交织器耦合到所述WDM OLT的所述I /O端口。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述交织器块进一步包括以下至少一者: 第一铒掺杂光纤放大器“EDFA”，其耦合在所述M:1交织器与所述2:1交织器之间以放大所述下游WDM信号；或 第二 EDFA，其耦合在所述2:1交织器与所述M:1解交织器之间以放大所述上游WDM信号。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述交织器块包括: M: I交织器，其具有耦合到M个下游波长多路复用器的M个输入端口 ； M: I解交织器，其具有耦合到M个上游波长多路分用器的M个输出端口 ；及 光循环器，其将所述M: I交织器`及所述M: I解交织器耦合到所述WDM OLT的所述I /O端口。
16.根据权利要求12所述的系统，其中所述交织器块包括: M: I交织器，其具有耦合到M个下游波长多路复用器的M个输入端口 ； M: I解交织器，其具有耦合到M个上游波长多路分用器的M个输出端口 ；及 光功率分配器，其将所述M: I交织器及所述M: I解交织器耦合到所述WDM OLT的所述I/ O 端口。
17.根据权利要求12所述的系统，其中所述交织器块包括2M:1交织器。
18.根据权利要求12所述的系统，其中所述交织器块包括: M:1带MUX,其具有耦合到M个下游波长多路复用器的M个输入端口 ； M:1带DEMUX，其具有耦合到M个上游波长多路分用器的M个输出端口 ；及2:I交织器，其将所述M:1带MUX及所述M:1带DEMUX耦合到所述WDM OLT的所述I /O端口。
19.根据权利要求12所述的系统，其中耦合到给定下游波长多路复用器的所述激光源阵列的每一集成子组产生所述下游载波波长的一部分，所述部分具有大于所述WDM PON波长栅格的所述下游载波波长的第二波长间隔的第一波长间隔，且其中所述交织器块经耦合以组合来自所述激光源阵列的所述集成子组的所述下游载波波长以提供所述WDM PON波长栅格的所述下游载波波长的所述第二波长间隔。
20.根据权利要求11所述的系统，其中所述PON包括混合Ρ0Ν，所述系统进一步包括: 时分多路复用“ TDM”光线路终端“ OLT ”，其用于经由TDM信号将所述通信服务递送到第二组 CP ；远程节点功率分配器，其经耦合以接收所述TDM信号及所述WDM信号且在所述远程节点功率分配器的面朝所述第一及第二组CP的所有端口上广播所述TDM信号及所述WDM信号；及 滤光器，其各自安置在所述远程节点功率分配器与所述第一组CP中的对应一者之间，所述滤光器中的每一者经配置以使所述WDM信号的子组通过同时阻挡其它WDM信号，使得所述第一组CP中的每一者接收其自身的所述WDM信号的分配但不接收分配给所述第一组CP中的其它CP的所述WDM信号。
21.根据权利要求20所述的混合PON，其进一步包括: 光组合器，其具有耦合到所述TDM OLT的第一光端口、耦合到所述WDM OLT的第二光端口及第三光端口，所述光组合器经配置以在下游方向上将所述TDM信号及所述WDM信号组合到所述第三光端口上且在上游方向上分别将所述TDM信号及所述WDM信号分离到所述第一光端口及所述第二光端口 ；及 干线，其耦合在所述第三光端口与所述远程节点功率分配器之间。
22.根据权利要求20所述的混合Ρ0Ν，其中所述远程节点功率分配器包括2:N功率分配器，所述2:N功率分配器具有两个上游端口及面向所述第一及第二组CP的N个下游端口，且其进一步包括: 第一干线，其将所述TDM OLT耦合到所述2:N功率分配器的第一上游端口以载送所述TDM信号；及 第二干线，其将所述WDM OLT耦合到所述2:N功率分配器的第二上游端口以载送所述WDM信号。·
23.一种用于无源光网络“Ρ0Ν”的系统，所述系统包括: 光双工器，其具有第一及第二下游端口及用于耦合到所述PON的接入线的上游端口 ； 可调谐激光源，其耦合到所述第一下游端口以用于产生上游光信号以用于发射到所述接入线中； 光检测器，其耦合到所述第二下游端口以用于接收下游光信号；及 媒体访问控制器“MAC”，其耦合到所耦合的所述可调谐激光源及所述光检测器以从所述光检测器接收下游电信号且以上游电信号驱动所述可调谐激光源， 其中所述光双工器、所述可调谐激光源、所述光检测器及所述MAC为用于从所述PON向顾客驻地设备递送通信服务的波分多路复用“WDM”光网络单元“0NU”的组件。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述PON包括用于载送WDM信号及时分多路复用“TDM”信号的混合PON且其中所述可调谐激光源可调谐以选择WDM-PON波长栅格的任何上游波长。
25.根据权利要求23所述的系统，其中所述光双工器包括与所述PON的WDMPON波长栅格的上游波长与下游波长的通道分离对准的循环梳状交织器滤波器。
26.根据权利要求23所述的系统，其中所述光双工器包括宽带3-dB定向分光器。
27.根据权利要求23所述的系统，其中所述光双工器包括3端口光循环器。
28.—种在混合无源光网络“Ρ0Ν”内从时分多路复用“TDM”迁移到波分多路复用“WDM”的方法，所述方法包括: 起初，使用广播到所述混合PON上的TDM信号经由TDM光线路终端“0LT”提供顾客驻地“CP”通信服务； 选择给定CP以使用WDM信号从所述TDM迁移到所述WDM ； 将所述TDM信号及所述WDM信号递送到远程节点功率分配器； 在所述远程节点功率分配器的面朝所述CP的所有端口上广播所述TDM信号及所述WDM信号两者 '及 提供安置在所述远程节点功率分配器与迁移到所述WDM的给定CP之间的滤光器，所述滤光器经配置以使与所述给定CP相关联的所述WDM信号通过同时阻挡与使用WDM的其它CP相关联的其它WDM信号。
29.根据权利要求28所述的方法，其进一步包括: 在滚动基础上添加额外WDM CP ;及 提供安置在所述远程节点功率分配器与迁移到所述WDM的所述额外WDM CP之间的额外滤光器，所述额外滤光器中的每一者经配置以使所述WDM信号的不同子组通过同时阻挡其它WDM信号，使得所述额外WDM CP中的每一者接收其自身的所述WDM信号的分配但不接收分配给其它额外WDM CP的所述WDM信号。
30.根据权利要求30所述的方法，其进一步包括在使所述给定CP从所述TDM迁移到所述WDM之后即刻在所述给 定CP处以WDM光网络单元“ONU”交换现有TDMONU。
【文档编号】H04J14/02GK103718485SQ201280037772
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年7月12日 优先权日:2011年8月8日
【发明者】赛德里克·F·林, 刘宏 申请人:谷歌公司