专利名称：光网络中的调制的改进或者与光网络中的调制相关的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及光网络中的调制的改进或者与光网络中的调制相关的改进，具体来说，涉及用于光网络中的调制的设备、方法和通信网络。
背景技术：
已知的是提供允许单个光纤服务于多个最终用户的无源光网络。这类PON由于低安装和维护成本、同时允许满足对新通信带宽服务的需求而有吸引力。这种PON被认为是无源的，因为它利用无动力分光器，这使单个光纤能够沿下游方向向多个用户发送数据。相应地，沿下游方向传送数据而不需要中心局(CO)节点与客户住宅之间的有源元件。由于这些原因，PON和IOG PON近年来得到明显增长，并且基于光纤的宽带接入网的趋势将会持续。
还已知的是提供波分复用PON(WDM-PON)，它使用多个光波长来增加上游和/或下游带宽。WDM-PON的多个波长能够由单独光网络单元(ONU)用于创建在同一个物理基础设施上共存的若干虚拟Ρ0Ν。与现有PON和WDM-PON关联的一个问题在于，在用户位置常常需要有源光组件、例如激光器，使得用户数据能够沿上游方向传送。
Novel Hybrid WDM/SCM-PON Sharing Wavelength for Up—and Down-Link Using Reflective Semiconductor Optical Amplifier，， (IEEE Photonics Technology Letter, Vol 18, No 3，2006年2月1日)中了解到将下游基带信号作为副载波复用(SCM) 光信号来重新调制以便进行上游传输。这允许下游和上游信号占用可用谱的不同区域。 WDM/SCM-P0N通过在ONU将下游基带信号分为两个部分来实现这个方面。将这些部分其中之一传递给光电二极管以便向前传输给用户。将另一个部分传递给反射半导体光放大器 (RSOA)，其中通过使用本地振荡器并且在增益饱和区中操作RS0A，采用来自用户的数据将它作为SCM信号重新调制。
与WDM/SCM-P0N布置关联的一个问题在于，在ONU需要光和电子组件的复杂分类， 以便允许RSOA从下游基带光信号充分擦除数据，将上游信号变换到谱的不同区域，并且将下游数据传递给用户。通常，已知的WDM/SCM-P0N在ONU需要用于上游信号的本地振荡器以及在ONU需要用于下游信号的电解调器。总体上，WDM/SCN-P0N是复杂的，并且需要附加组件，这增加成本。
当SCM用于上游方向时，射频(RF)副载波需要在ONU使用附加连续波(CW)光源、 例如激光器进行光调制。相应地，由于在ONU的附加级RF-光转换，这类SCM布置对于沿上游方向的数据传输是不太合乎需要的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进光通信网络中的调制、同时使上述问题减少或者为最少的方式。
根据本发明的第一方面，提供一种设置成接收包含载波波长和第一数据的已调制光信号的设备。该设备设置成通过对已调制光信号执行反向操作，来从光信号基本上擦除第一数据。该设备设置成接收第二数据，并且采用第二数据来调制载波波长，以便向前传输第二数据。反向操作包括将包含第一数据的反向(inverse)的信号施加到已调制光信号的至少一部分。
这种设备避免对于例如作为本地振荡器进行操作的激光器或者用于解调下游信号的解调器等光和电组件的复杂布置以将数据传递给用户的需要。这种降低的复杂度降低实现和维护设备的成本。执行反向操作起作用以删除第一数据，使得载波波长能够再用于传输第二数据。
这种设备还提供如下优点能够与无线保真(WiFi)网络有效地配合使用，以便经由接入网的最后一英里中的无线电来连接用户。在纯光技术也许是不可能或者不节省成本的情况下，例如当由于站点拓扑结构或者敷设新光纤的挖掘费用高而难以部署新光纤时， 这种WiFi网络是有利的。对于在城市中运营以向许多家庭提供服务或者在农村地区运营以向少量家庭提供服务的通信提供商，情况会是这样。该设备允许已调制光信号包含射频信号，射频信号可经由符合WiFi标准的射频收发器直接传递给用户。
优选地，该设备设置成在单个操作中擦除第一数据以及采用第二数据来调制载波波长。优选地，信号还包含第二数据，使得在单个操作中执行载波波长的调制和第一数据的擦除。
优选地，信号包括接收的已调制光信号的复本。优选地，接收的已调制光信号的复本是接收的已调制光信号的反向复本。
优选地，该设备还设置成通过使复本和接收的已调制光信号其中之一相对于复本和接收的已调制光信号中的另一个延迟，来使复本和接收的已调制光信号基本上同步。复本或接收的已调制光信号的延迟可取决于设备的具体布置。
该设备还可包括光-电转换器，以便接收所接收的已调制光信号的复本，并且将其转换成电信号。该设备还可设置成在电领域中将复本反向。该设备还可设置成在电领域中使复本或接收的已调制光信号延迟。电领域中的这种反向和延迟提供用于操纵接收的已调制光信号的便捷方式。
优选地，该设备还包括设置成接收已调制光信号的光放大器。优选地，光放大器是反射半导体光放大器。优选地，光放大器可操作用于将包含第一数据的反向的信号施加到已调制光信号的所述至少一部分，以便从光信号基本上擦除第一数据。
优选地，已调制光信号是相位调制光信号。优选地，以射频来调制已调制光信号。
根据本发明的第二方面，提供一种用于提供通信服务的方法。该方法包括下列步骤接收包含载波波长和第一数据的已调制光信号；以及通过对已调制光信号执行反向操作，来从光信号基本上擦除第一数据。该方法包括下列步骤接收第二数据；以及采用第二数据来调制载波波长，以便向前传输第二数据。反向操作包括将包含第一数据的反向的信号施加到已调制光信号的至少一部分。
这种方法避免对于例如作为本地振荡器进行操作的激光器或者重新调制下游信号的解调器等光和电组件的复杂布置以将数据传递给用户的需要。这种降低的复杂度降低实现和维护设备的成本。执行反向操作起作用以消除第一数据，使得载波波长能够再用于传输第二数据。
优选地，该方法包括在单个操作中执行第一数据的擦除以及采用第二数据对载波波长的调制。优选地，该方法还包括通过组合第二数据和第一数据的所述反向来生成信号。
优选地，信号包括接收的已调制光信号的复本。优选地，接收的已调制光信号的复本是接收的已调制光信号的反向复本。
优选地，该方法还包括通过使复本和接收的已调制光信号其中之一相对于复本和接收的已调制光信号中的另一个延迟，来使复本和接收的已调制光信号基本上同步。
优选地，已调制光信号是相位调制光信号。优选地，以射频来调制已调制光信号。
根据第三方面，提供一种通信网络，包括根据第一方面的设备或者设置成执行根据第二方面的方法。
大家会理解，本发明的一个方面的任何优选或可选特征也可以是本发明的其它方面的优选或可选特征。
通过以下参见附图仅作为示例所示的优选实施例的描述，本发明的其它特征将会显而易见，附图包括 图1示出根据本发明的一个实施例的光网络的示意图； 图2示出图1所示光网络单元和收发器布置的示意图； 图3是示出根据本发明的一个实施例的方法的流程图；以及 图4是示出图3的反向操作的流程图。
具体实施例方式图1示出根据本发明的一个实施例、一般表示为10的光网络的示意图。网络10 包括中心局(CO)节点12，它又称作光线路终端(OLT)节点，其经由单个光纤16与波分复用 (WDM)分配节点14进行通信。单个光纤16准许上游和下游信号共享同一个光纤，并且由此在使成本保持为最小的同时使系统效率为最大。WDM分配节点14经由光网络单元(ONU) 20 与多个用户装置18进行通信。为了清晰起见而将图1简化为示出一个ONU 20，但是大家会理解，在现实世界示例中，可存在N个这类ONU 20，其中各ONU 20服务于多个用户装置18。 在这个实施例中，N通常为64。在图1和图2中，光连接用实线表示，而电连接用虚线表示。
图1中，CO节点12包括WDM发射器阵列22，WDM发射器阵列22能够使用工作在不同波长的N个激光器24来产生具有差分相移键控(DPSK)脉冲串的N个信道。例如按照诸如IEEE 802. Ila,802. lib,802. Ilg或802. 3等WiFi标准，在处于2. 4GHz的副载波上以 155Mb/s来调制脉冲串。这类标准没有定义用户装置18的最大数量，而是一般最高达34个用户装置18可与图1的布置配合使用。N个激光器24的输出由光WDM滤波器26、例如作为复用器进行操作的阵列波导(AWG)滤波器来组合。在不同波长的复用信道然后传递给光循环器28，并且然后通过光纤16传送给WDM分配节点14。在WDM分配节点14，信道1至N 通过第二 WDM滤波器30、例如作为解复用器进行操作的AWG无源分离。各信道1至N然后经由相应光纤31传递给相应ONU 20。传递给ONU 20的信道中包含的数据然后经由符合 WiFi标准的RF收发器32、34传递给用户装置18，以便向前传输给用户。收发器32能够将数据传送给收发器34，因为光信号已经在射频(RF)，因此无需变频。
在上游方向，用户数据作为RF信号、例如WiFi信号从收发器34传送给收发器32， 并且然后传递给ONU 20。然后在ONU 20执行下游信号的重新调制，以便沿上游方向传送用户数据。参照图2来描述执行上游重新调制、以36所示的ONU 20和收发器32的布置。图 1中，来自各ONU 20的上游光信号经由相应光纤31传递给滤波器30。滤波器30在上游方向作为复用器进行操作，并且经由光纤16将复用的上游信号传递给CO节点12。在CO节点 12，复用的上游信号由光循环器28接收，光循环器28将其继续传递到作为解复用器进行操作的第三光滤波器38、例如AWG。各信道然后由接收器阵列40分离，对于各信道，接收器阵列40具有相应光接收器42。N个不同信道然后根据需要沿上游方向进一步传送。
图2示出图1所示光网络单元和收发器布置的示意图。与图1的布置相似的特征用相似的参考标号示出。图2示出分光器48，它可操作用于将下游光纤31分为第一分支 44和第二分支46，两个分支44、46均包含下游的已调制光信号。第一分支44连接到光电检测器50，而第二分支46连接到反射半导体光放大器(RSOA) 52。分光器48可以是不对称分光器，其中光功率的较小部分被传递给RSOA 52，因为仅需要下游信号的一小部分用于通过上游信号重新调制。将较小部分传递给RSOA 52还提供使光纤31中在沿上游和下游方向的两个DPSK信号之间的串扰为最小的优点。
光电检测器50将光信号转换为电信号，电信号则传递给反向电放大器54，反向电放大器起作用以对电信号进行放大和反向。反向表示将输入信号与-1相乘。反向电放大器54提供无线传输所需的功率，并且要注意，反向过程不影响DPSK编码。反向电信号然后分为第三分支56和第四分支58，各分支56、58包含相同反向电信号。第三分支56连接到收发器32，收发器32将数据信号传送给收发器34，收发器34随后将该数据信号的适当部分传递给相应用户装置18。将第四分支58传递给信号组合器60，信号组合器60可以是可操作用于将第四分支58与来自用户装置18的上游分支62中的用户数据进行组合的模拟装置。信号组合器60向第五分支64进行输出。包含来自第四分支58的反向下游信号和来自用户装置18的用户数据的第五分支64然后传递给RF信号放大器66。然后，RF信号放大器66在68通过驱动RSOA 52的DC偏压装置70将所产生的放大RF信号耦合到RSOA 52。
图2示出在点A与B之间存在两个可能的路径。第一路径在光域中从分光器48 到RSOA 52。第二路径是从分光器48到光电检测器50，并且然后经由反向电放大器54、信号组合器60和RF信号放大器66到RSOA 52。为了 RSOA 52正确操作，要求使第一和第二路径中的数据信号基本上同步。这通过第一路径中的光延迟装置72实现延迟τ 以及第二路径中的电延迟装置74实现延迟τ 2来实现。第二路径可能比第一路径要慢，因为它包括电领域中的重要部分。因此，光延迟装置72极可能用于使第一路径中的信号延迟。延迟 τ 1和τ 2可具有数微微秒的数量级。
大家会理解，所使用的实际延迟装置可取决于光和电线路的总体设计。第一路径中的延迟τ 1和第二路径中的延迟τ2调整成使得点A与B之间的两个路径具有相同传播时间(trip time)。当两个信号在RSOA 52组合时，第二路径中的反向的和延迟的信号基本上抵消第一路径中的信号。换言之，第一路径和第二路径的信号应当一致。这种条件能够根据要求在设计阶段便捷地确定(fixed)。这种布置产生连续波(CW)光载波，它能够采用来自用户装置18的上游信号62重新调制，而无需专用激光器。大家会理解，这种限制并不意味着来自RSOA 52的上行链路信号与下行链路信号之间的任何同步。
虽然RSOA 52能够接收下游光数据信号并且将其与下游信号的反向和延迟复本进行组合，但是大家会理解，任何光装置可用于代替实现这种结果的RS0A。以这种方式来使用RSOA 52的优点在于，沿上游方向的传输无需射频转换级或者单独光连续波(CW)光源、 例如激光器。
大家会理解，下游光信号中的光数据基本上或部分擦除，使得有可能将新数据写到载波波长，由此旧光数据的任何剩余部分不会实质上干扰新的光数据。虽然下游光信号中的光数据大部分被擦除，但是大家会理解，如果它没有完全被擦除，网络10仍然可正确起作用以沿上游方向传送用户数据。已经发现，为了得到下游光信号的良好擦除性质，应当使图2中的A与B之间的第一路径和第二路径基本上同步。网络10可容许第一路径与第二路径之间的传播时间的一定量差异，例如最高达10%或者在相应降低网络性能情况下最高达20%。
大家还会理解，在第一路径或第二路径中可能需要可变放大器来提供输入到RSOA 52的下游信号和输入到RSOA 52的下游信号的反向复本的基本上相等幅度。这类基本上相等幅度是提供RSOA 52的充分擦除性质所需的，但是例如10%的差异或者在相应降低网络性能情况下的20%的差异等容限可以是允许的。
描述网络10的行为的等式提供如下首先，通过RF副载波从CO节点12传送的 DPSK信号r(t)以等式(1)来描述 COsi^SF^^Φ ^Σ^Μ ⑴
鼉k 其中，(Okf是射频，Ok在各项中能够取值士 π，以及dk表示项序列。在CO节点12 处的电-光转换之后，光信号则能够写作等式(2) s^t^li + m^dM^⑵
k 其中，ω^表示光载波的频率，它对于1500nm的波长可以是193THz，以及m表示调制深度。
进入RSOA 52的下游光信号按照等式(3)来修改 Sout (t) = g(t)sin(t) (3) 其中，g(t)是由RSOA 52所提供的增益。反向运算使用g(t)，使得它擦除光输入信号的调制。通过将g(t)设置为dk的反向复本，得到等式(4) s,utmmu (i)=[i+m2￡ 4(0] ⑷
k k 项d2k(t)在等于2ωκρ的频率振荡。当m < 1而使得采用低调制指数来调制光信号时，在d2k(t)的项具有降低的幅度。此外，如果在CO节点12的相应光接收器42具有有限带宽，即< 2 GJkf，则滤出d2k(t)项。
在将来自收发器32的上游信号62加入信号的反向复本时，从RSOA 52输出的完整重新调制信号由等式(5)给出
权利要求
1.一种设置成接收包含载波波长和第一数据的已调制光信号的设备，所述设备设置成通过对所述已调制光信号执行反向操作来从所述光信号基本上擦除所述第一数据，所述设备还设置成接收第二数据并且采用所述第二数据来调制所述载波波长以便向前传输所述第二数据，其中所述反向操作包括将包含所述第一数据的反向的信号施加到所述已调制光信号的至少一部分。
2.如权利要求1所述的设备，设置成在单个操作中擦除所述第一数据以及采用所述第二数据来调制所述载波波长。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述信号还包含所述第二数据，使得在单个操作中执行所述载波波长的调制和所述第一数据的擦除。
4.如权利要求1、2或3所述的设备，其中，所述信号包括所述接收的已调制光信号的复本。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述接收的已调制光信号的所述复本是所述接收的已调制光信号的反向复本。
6.如权利要求4或5所述的设备，还设置成通过使所述复本和所述接收的已调制光信号其中之一相对于所述复本和所述接收的已调制光信号中的另一个延迟，来使所述复本和所述接收的已调制光信号基本上同步。
7.如权利要求4至6中的任一项所述的设备，还包括光-电转换器，所述光_电转换器用于接收所接收的已调制光信号的所述复本，并且将其转换成电信号。
8.如权利要求2至7中的任一项所述的设备，还包括设置成接收所述已调制光信号的光放大器。
9.如权利要求8所述的设备，其中，所述光放大器是反射半导体光放大器。
10.如权利要求8或9所述的设备，其中，所述光放大器可操作用于将包含所述第一数据的反向的所述信号施加到所述已调制光信号的所述至少一部分，以便从所述光信号基本上擦除所述第一数据。
11.如以上权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述已调制光信号是相位调制光信号。
12.如以上权利要求中的任一项所述的设备，其中，以射频来调制所述已调制光信号。
13.一种提供通信服务的方法，所述方法包括 接收包含载波波长和第一数据的已调制光信号；通过对所述已调制光信号执行反向操作，来从所述光信号基本上擦除所述第一数据； 接收第二数据；以及采用所述第二数据来调制所述载波波长以便向前传输所述第二数据，所述反向操作包括将包含所述第一数据的反向的信号施加到所述已调制光信号的至少一部分。
14.如权利要求13所述的方法，包括在单个操作中执行所述第一数据的擦除以及采用所述第二数据对所述载波波长的调制。
15.如权利要求13或14所述的方法，还包括通过组合所述第二数据和所述第一数据的所述反向来生成所述信号。
16.如权利要求13、14或15所述的方法，其中，所述信号包括所述接收的已调制光信号的复本。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述接收的已调制光信号的所述复本是所述接收的已调制光信号的反向复本。
18.如权利要求15、16或17所述的方法，还包括通过使所述复本和所述接收的已调制光信号其中之一相对于所述复本和所述接收的已调制光信号中的另一个延迟，来使所述复本和所述接收的已调制光信号基本上同步。
19.如权利要求13-18中的任一项所述的方法，其中，所述已调制光信号是相位调制光信号。
20.如权利要求13-19中的任一项所述的方法，其中，以射频来调制所述已调制光信号。
21.一种通信网络，包括如权利要求1-12中的任一项所述的设备或者设置成执行如权利要求13-20中的任一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及光网络中的调制的改进或者与光网络中的调制相关的改进，以及涉及用于光网络中的调制的设备、方法和通信网络。设备设置成接收包含载波波长和第一数据的已调制光信号。该设备设置成通过对已调制光信号执行反向操作，来从光信号基本上擦除第一数据。该设备设置成接收第二数据，并且采用第二数据来调制载波波长，以便向前传输第二数据。反向操作包括将包含第一数据的反向的信号施加到已调制光信号的至少一部分。该信号还可包含第二数据，使得载波波长的调制和第一数据的擦除在单个操作中执行。
文档编号H04J14/02GK102187604SQ200880131697
公开日2011年9月14日 申请日期2008年10月7日 优先权日2008年8月19日
发明者M·普雷西, E·恰拉梅拉, F·卡瓦利雷 申请人:爱立信电话股份有限公司