智能分光器监视器的制造方法
【专利摘要】本发明的一个方面提供了一种光通信系统。该系统包括光组合器、光分接器以及控制器。该光组合器被配置为在多个端口中的第一端口处接收第一光信号。该光分接器与该第一端口关联并被配置为使得该第一光信号的一部分转向。该控制器被配置为监视转向的部分，并在检测到转向光信号的情况下创建包括与该端口关联的标识数据的ID消息。
【专利说明】智能分光器监视器
【技术领域】
[0001]本申请总体上涉及光传输系统，并且更特别地涉及确定系统连接性的系统、装置和方法。
【背景技术】
[0002]典型地光纤入户(FITH)无源光网络(PON)包括位于服务提供商的中央局(CO)中的光学线路终端(OLT)。OLT可以经由单个光路服务于多个终端用户或者光网络单元(ONU)。该光路可以在分光器处分离为数条支路，每条支路通过分光器的一个端口连接到单个 0NU。
【发明内容】
[0003]本发明的一个方面提供了一种光通信系统。该系统包括光组合器、光分接器以及控制器。该光组合器被配置为在多个端口中的第一端口处接收第一光信号。该光分接器与该第一端口关联并被配置为使得该第一光信号的一部分转向。该控制器被配置为监视转向的部分，并在检测到转向光信号的情况下创建包括与该端口关联的标识数据的ID消息。
[0004]本发明的另一个方面提供了一种方法。该方法包括安置第一光分接器以使得被引导至光组合器的多个端口中的一个端口的第一光信号的一部分转向。控制器被配置为监视转向的光信号，并在检测到转向光信号的情况下创建包括与该端口关联的标识数据的ID消息。
[0005]在本发明的另一个方面中提供了一种操作无源光网络的方法。在一个步骤中，第一光信号经过光路被发射。该第一光信号承载有到光网络单元的第一消息。该消息引导该光网络单元发射承载有第二消息的第二光信号。在另一个步骤中，针对该第二光信号的存在监视分光器/组合器的组合器端口。在另一个步骤中，第三光信号经由光路被发射。该第三光信号承载有标识该组合器端口的ID消息。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]可参考后续说明并结合随附的附图，其中:
[0007]图1示出了现有技术的无源光网络；
[0008]图2呈现了根据本公开的一个实施方式的光通信系统，例如无源光网络；
[0009]图3示出了本公开的一个实施方式中的图2的光学系统的多个方面，该光学系统包括被配置为报告接收光信号的分光器/组合器端口的标识数据的控制器；
[0010]图4示出了操作图2和3的系统的方法；以及
[0011]图5示出了一种例如用于制造图2和图3的系统的方法。
【具体实施方式】
[0012]在此描述了用于在PON中远程识别ONU所连接到的分光器端口的光设备和系统的实施方式。本公开得益于发明人认识到这样的识别可以由配置有按照来自与ONU通信的OLT的命令工作的端口的远程电子系统来提供。本发明范围之内的这样的实施方式以及其他实施方式与传统方法相比能够显著地降低识别端口的成本。
[0013]图1示出了现有技术的无源光网络(PON)IOO。网络100包括光学线路终端(OLT) 110，其典型地位于中央局(CO) 120中。OLTl 10使用光源经由诸如光纤光缆140的光路
与光网络单元(ONU) 130a、130b......130η通信。来自OLTllO的下游数据被寻址到0NU130
中的一个，0NU130中的每一个都被配置为识别寻址到自身的数据。光缆140连接到分光器/组合器15。分光器/组合器150将来自0LT110的光信号在多个端口之间分开,所述多个
端口例如为端口 160a、160b......160η。每个0NU130也可以经由光缆140发射上游数据到
OLTllO0来自每个0NU130的光信号由分光器/组合器150组合并被传播到0LT110。
[0014]如果0NU130中的一个的终端用户遭受了服务中断，则服务提供商可能需要识别受影响的0NU130所连接到的具体端口 160。有时该端口在系统100安装、维护或升级时所生成的记录中被识别。然而，这些记录经常不存在或不准确，与受影响的0NU130关联的特定端口 160在没有由业务技术员对分光器/组合器150和/或受影响的0NU130或其关联的分界点(demarcation point, DP,未示出)进行人工检验的情况下不能被识别。如果在网络服务期间错误的端口被断开连接，则目标用户之外的用户的服务可能会被中断。在一些情况下，分光器/组合器150距离C0120和/或受影响的0NU130有数十千米远。0NU130的协调测试以及所需的分光器端口 160的识别在传统上典型地需要二人团队，例如一个人位于分光器/组合器150所在地，另一个人位于有关的0NU130所在地。这样，业务呼叫非常耗时和/或昂贵。
[0015]图2示出了根据一个实施方式的系统200，例如Ρ0Ν，其提供网络分光器的自动询问功能以确定分光器和多个光源之间的连接性。光源可以是在此提到的任意可用光源。在图2的说明性实施方式中，光源是0NU。在此描述的实施方式并不限于特指0NU，应该认识到其他光源也可以使用，例如分界点。
[0016]系统200包括0LT205和多个0NU210a、210b、210c。0LT205可以位于例如服务提供商中央局处，0NU210中的每一个可以位于订户站点处。0NU210a、210b、210c中的每一个配置有对应的分界点(DP)215a、215b、215c。在此描述的实施方式并不限于0LT205与0NU210之间的通信。相关领域技术人员能够理解这样的通信可以是0LT205与DP215之间的通信，并且具有必备知识以对所描述的实施方式作出任何必要的改变来支持这种替代的实施方式。
[0017]系统200还包括位于0LT205与0NU210之间的智能分光器监视器(ISM)220。ISM220可以位于远离0LT205和0NU210两者的连接点处。0LT205经由例如光缆的光路225与ISM220通信。ISM220经由例如光缆的对应的光路230a,230b,230c与0NU210a、210b、210c通信。
[0018]0LT205包括发射机235和接收机240。对于光路225上的下游传输，发射机235被配置为输出经调制的光到第一光复用器/解复用器245。复用器/解复用器245被配置为将接收自光路225的上游光引导到接收机240。来自发射机235的下游光可能具有第一波长X1，而去往接收机240的上游光可能具有第二不同的波长λ2。在一些实施方式中，光功率源250——其作用随后描述——也提供去往复用器/解复用器245的光，以用于经由光路225传输。来自光功率源250的光可具有第三不同的波长λ3。分接消息监视器255——其作用随后描述——经由复用器/解复用器245接收波长A1或不同的波长λ4的光。分接消息监视器255包括将接收的X1或λ 4的光转换到电子域以用于后续处理的功能。
[0019]ISM220包括连接到光路225的第二光复用器/解复用器260。来自光路225的下游λ i光经由未被提及的光路传播到第三复用器/解复用器265并随后传播到分光器/组合器270。在一些实施方式中，复用器/解复用器260和265可以组合在单个光学设备中。复用器/解复用器265将上游λ 2光引导到复用器/解复用器260中以用于到0LT205的传输。复用器/解复用器260还将来自光功率源250的λ 3光引导到光功率转换器275,例如光电二极管。光发射机280向复用器/解复用器260发射λ 4光以用于上游传输。光功率转换器275和光发射机280的功能和作用随后描述。
[0020]在各种实施方式中，入1和λ2是用于PON通信中的传统波长。在非限制性的例子中，A1约等于1490nm，而λ2约等于1310nm。在一些实施方式中，选择入3以限制对0LT205和ISM220之间的通信的干扰。对λ 3的选择还可以受系统200中的各种光路的光传输通带以及各种光学组件的响应特性的支配。满足这些目标的一个波长是λ3约等于1625nm，但是实施方式并不限于任意特定波长。
[0021]分光器/组合器270在输入/输出端口处接收来自复用器/解复用器260的A1光，并在多个分光器/组合器端口 285a、285b和285c之间进行分光。分光器端口的数量不限于任意特定数量。分光器端口 285a-c经由光路230a、230b和230c连接到对应的0NU210a-c。0NU210被配置为接收按照适用的PON网络通信标准调制的λ:光，该适用的PON网络通信标准例如为ffiEE802.3、ITU-T G.984或ITU-TG.987。0NU210进一步被配置为按照这些标准发射用于上游传输的λ 2光到0LT205。来自几个0NU210a-c的光由分光器/组合器270组合为复合的、例如时域复用的入2光，以传输到0LT205。0LT205和0NU210从而可以作为PON网络而工作。
[0022]分接器286a、286b和286c各自将由每个对应的0NU210a_c发射的光的一部分耦合到光-电转换器290，例如PIN光电二极管库(bank)。分接的光部分由光-电转换器290转换到电子域。可以可选地使用可寻址模拟电子复用器292以选择性地将转换器290的输出路由到单个输出。复用器292可以被配置为输出数字值，以指示分接器286的每一个上的光的存在或不存在。
[0023]控制器295包括例如微控制器、微处理器或状态机的电子设备，该电子设备被配置为通过按顺序地寻址该复用器292来轮询转换器290的输出，并采取某些预定动作以作为响应。在一些实施方式中，控制器295被配置为直接从转换器290接收模拟值，在这种情况下复用器292可以省略。
[0024]控制器295可以是或者包括任意商业上可用的设计或者专有设计，并且可以包括任意配置的集成以及离散组件以提供在此描述的功能。在一些实施方式中，控制器295包括被设计为使用低于大约100 μ A/MHz的低功率微控制器。这样的处理器的例子是由美国德克萨斯达拉斯的德州仪器生产的MSP430处理器。例如，在一些配置中，MSP430处理器可以工作于在1.8V上消耗大约2 μ Α、或者大约3.6 μ W的低功率模式中。控制器295可以进一步包括存储设备，例如其中存储有程序指令(例如固件)的非易失性存储器。
[0025]如所不的实施方式中的光功率源250可以使用光功率信号、例如λ 3光远程地为控制器295提供功率。光功率转换器275从复用器/解复用器260接收λ 3光并产生电流和电压。随后将进一步描述的功率调节器297产生适合于操作控制器295的功率输出。有关远程地为控制器295提供功率的方面描述于Hehmann等人的欧洲专利申请ΕΡ11292108.7中，其全部内容通过引用结合于此。在一些实施方式中，控制器295由配置有ISM220的功率源提供功率，在这种情况下，光功率源250、光功率转换器275和功率调节器297可以省略。
[0026]控制器295操作以产生标识(ID)消息，该标识(ID)消息识别在其处接收来自0NU210a-c之一的光信号的端口 285a_c。例如，0NU210b可能向端口 285b输出光信号。分接器286b可以引导一部分光到光-电转换器290。控制器295可以按顺序地寻址复用器292以确定分接器286b是光的来源。控制器295然后可以生成合适的数字消息，该数字消息调制例如激光二极管的光发射机280以产生λ i的调制信号，以用于向分接监视器255的上游传输。在这样的实施方式中，分接监视器255可以包括容易获得的光接收机，该光接收机被优化用于接收X1的光。可替代地，发射机280可以产生具有波长λ4的调制信号，其中入4不等于λ1?5 λ 4的信号并不限于任意特定波长。可兼容的波长不会显著地干扰系统200的其他光学功能，并且可以通过其中的光路被传播。如接下来进一步所描述的，分接消息监视器255可以解码该消息并作出相应的响应，例如报告端口 285b的标识。例如，分接消息监视器255可以编译将每个分接器286a-c与对应的0NU210a_c的标识进行相关的相关表。ONU可以通过例如序列号或者媒体访问控制(MAC)地址被识别出。该相关表可以被存储、转发、显等等。
[0027]在一些实施方式中，各种光学组件由光子集成电路(PIC) 299提供。在所示的实施方式中，PIC299在单个集成光学设备中提供分光器/组合器270、分接器286、光-电转换器290、光功率转换器275、发射机280、复用器/解复用器260和265、以及光-电转换器290。相关领域技术人员能够理解的是，各种光学组件，例如波导、波导板、以及光电二极管可以使用公知技术集成在PIC299上。相对于由离散设备提供这些功能的实施方式，在PIC299上集成这些功能能够提高可靠性，降低费用并简化安装。然而，使用离散设备来实施PIC299的功能的实施方式明确地包括在本公开和权利要求的范围之内。例如，分光器/组合器270可以实施为熔合光耦合器。此外，本`公开的实施方式明确地包括在所示的ISM220上使用不同于所示组件的光学组件、但达到等同的或实质上类似的功能的变化。
[0028]图3示出了控制器295和功率调节器297的操作的附加方面。光功率转换器275响应于接收的λ 3光在其输出处产生电压VPD。功率调节器297调节Vpd以产生适合于操作控制器295的功率源。功率调节器297还可以为光发射机280、以及ISM中的其他有源组件(例如复用器292)提供功率。
[0029]功率转换器297包括DC-DC转换器310和能量存储设备320。DC-DC转换器310将Vpd转换为第二典型地更高的电压\c,控制器295可以在该电压\c上正常工作。如所示出的，存储设备320存储接收自转换器310的能量。可替代地，存储设备320可以如图所示位于虚线框处以在转换器310的输入处存储能量。
[0030]存储设备320可以是或者包括例如电解电容或者电化学电池。存储设备320典型地具有随着存储设备320上的充电时间增长而增大的端电压。转换器310可以被配置为保持控制器295在复位状态直到存储设备320被充分地充电以在询问周期期间操作控制器295，如下所述。可以通过定时或者通过对作为时间和输入到存储设备320的电流和/或电压的函数的充电状态的关系的了解来确定存储设备320的充电状态。在存储设备320达到预定充电水平时，转换器310可释放控制器295以进行由存储的指令定义的步骤。
[0031]控制器295此外还可以通过状态输入来监视光功率转换器275的输出VPD，并可响应于Vpd的变化而工作。例如，如果λ 3光被中断，则控制器295可以被配置为在预计存储设备320上的可用电量耗尽时启动关断序列或者修改其操作。
[0032]在非限制性实施方式中，控制器295、发射机280和任意支持性电子设备可以具有大约500 μ W的功率消耗。光功率源250可以发出初始能量为大约5dBm的1625nm的连续波(CW)输出信号。由于在各种光路上的衰减，由光功率转换器275接收到的功率可能是大约OdBm。光功率转换器275的转换效率可以是大约50%，因而输出功率为大约200 μ W。在询问(interrogation)周期期间,例如测试0NU210中的单个ONU并从控制器295向分接监视器255发出ID消息(随后描述)，控制器295和发射机280可能消耗多于存储设备320能够存储的功率。存储设备320的容量可以被选择，从而在询问周期期间在光功率转换器275的持续照明下，存储的功率和传递的功率足为微控制器295提供功率。在询问周期完成之后，存储设备320可以被再次充电，以便为下一个询问周期做准备。
[0033]图4示出了在一个实施方式中用于操作系统200以询问分光器/组合器270来确定与0NU210的连接性的方法。本公开的实施方式包括对方法400的改变，例如以不同于所示顺序的顺序执行这些步骤。
[0034]在步骤410中，光功率源250被供电以输出具有波长λ 3的光。该步骤可以按需被发起，或者在常规日程上被发起，例如当PON通信被认为是较轻的夜晚。在步骤420中，存储设备320被充电到足以启动询问周期的水平。步骤430中，转换器310启动控制器295。在步骤440中，来自0LT205的询问消息，例如MAC请求，被发送到0NU210a_c以中断上游传统网络业务。在一些实施方式中，随着传统网络数据业务的突发而穿插进行对端口 285a-c中的单个端口的测试。
[0035]在步骤450中，0LT205发送寻址到0NU210a_c中特定一个的消息，指示该ONU通过应答消息来响应。应答消息可以是例如ONU数据分组或者CW信号。应答消息的内容和格式不限于任意特定类型。当然，正是该响应动作生成在对应端口 285a-c处接收到的光信号。对应于所选择的0NU210的分接器286将一部分接收的光引导到光-电转换器290。在步骤460中，控制器轮询复用器292并确定对应于所选择的0NU210的端口 285。控制器形成标识(ID)消息，该标识(ID)消息包括识别端口 285的标识数据。标识数据可以是例如通过寻址复用器292所确定的端口 285的编号。
[0036]ID消息可以具有任意格式。在一个实施方式中，根据适用的网络通信标准确定ID消息的格式。在另一个实施方式中，确定ID消息的格式以限制其长度。例如，如果分光器
/组合器270具有M个分光器端口 285，ID消息可以包括二进制数据字段中的「log2M]个数
字，例如，表示端口 285的总端口数所需的最少的二进制数字的数目。ID消息可以进一步包括用于在分接消息监视器255处同步所需的最小数目的比特。分接消息监视器255可以适合于支持ID消息协议，该协议不同于标准PON消息协议。ID消息可以由光发射机280在例如1490nm的A1上发射，或者在不同于入2和入3的入4上发射。
[0037]步骤420-460可以重复任意数量次，例如每个端口 285a_c —次。在完成所有询问周期之后，在步骤470中关闭λ 3信号并且恢复正常PON网络业务。分接消息监视器255如前所述那样编译分光器端口相关表并以任意所需的方式报告该表。
[0038]图5示出了方法500，例如用于制造系统200，其包括图2和3中所示的特征。该方法的步骤非限制性地通过参考在此描述的各种实施方式来描述，例如参考图2和3。本公开的实施方式包括对方法500的改变，例如以不同于所示顺序的顺序来执行步骤。
[0039]方法500开始于步骤510，其中第一光分接器，例如分接器286a，被安置以使得被引导到光组合器(例如分光器/组合器270)的多个端口中的第一端口(例如端口 285a)的第一光信号的一部分转向。
[0040]在步骤520中，控制器，例如控制器295，被配置为监视经转向的光信号并在检测到经转向的光信号的情况下创建ID消息，该ID消息包括与该端口关联的标识数据。
[0041]在步骤530中，光发射机，例如光发射机280，被配置为使用该ID消息对第三光信号编码。在步骤540中，该光发射机和光组合器被连接到光耦合器，例如复用器/解复用器260。该光稱合器被配置为将第一和第三光信号稱合到相同光路上,例如光路225。
[0042]在步骤550中，光网络单元，例如0NU210，被配置为中断正常网络操作并响应于接收到的询问消息输出第一光信号。在步骤560中，光学线路终端，例如0LT205，被配置为生成询问消息。在步骤570中，光耦合器被连接到光功率转换器，例如光功率转换器275。
[0043]与本申请相关的领域的技术人员能够理解可以对所描述的实施方式进行其他的和进一步的添加、删除、替代以及修改。
【权利要求】
1.一种光通信系统，包括: 光组合器，其具有多个端口并且被配置为在所述多个端口中的第一端口处接收第一光信号; 光分接器，其与所述第一端口相关联并被配置为使得所述第一光信号的一部分转向；以及 控制器，其被配置为监视转向的所述部分，并在检测到转向的所述光信号的情况下创建ID消息，所述ID消息包括与所述端口关联的标识数据。
2.如权利要求1所述的光通信系统，其中所述光分接器被配置为从光网络单元接收所述第一光信号，所述光网络单元被配置为经由光学地耦合到所述光组合器的光路与光学线路终端进行通信。
3.如权利要求2所述的光通信系统，进一步包括光复用器/解复用器，所述光复用器/解复用器被配置为: 将来自所述光学线路终端的第一波长的光和来自光功率源的第二波长的光耦合到所述光路； 将经由所述光路接收的第三波长的光耦合到所述光学线路终端；以及将经由所述光路接收的第四波长的光耦合到分接监视器，其中所述分接监视器被配置为报告所述第一端口的标识。
4.如权利要求1所述的光通信系统，其中光路被配置为接收所述第一光信号，并且所述控制器由经由所述光路接收的第二光信号提供功率。
5.如权利要求1所述的光通信系统，进一步包括: 光学线路终端，其被配置为输出具有第一波长的光并且接收第二波长的所述第一光信号; 光功率源，其被配置为输出具有第三波长的光；以及 分接监视器，其被配置为接收被编码到具有第四波长的光信号上的所述ID消息。
6.一种方法，包括: 安置第一光分接器，以使得被弓丨导到光组合器的多个端口中的第一端口的第一光信号的一部分转向； 配置控制器，以监视转向的所述光信号并在检测到转向的所述光信号的情况下创建ID消息，所述ID消息包括与所述端口关联的标识数据。
7.如权利要求6所述的方法，其中光路被配置为传播所述第一光信号，并且所述控制器由经由所述光路传播的第二光信号提供功率。
8.如权利要求6所述的方法，进一步包括: 配置光发射机以使用所述ID消息对第二光信号进行编码；以及将所述光发射机和所述光组合器连接到光耦合器，所述光耦合器被配置为将所述第一光信号和所述第二光信号耦合到相同光路。
9.一种操作无源光网络的方法，包括: 经由光路发射第一光信号，所述第一光信号承载去往光网络单元的消息，所述第一消息引导所述光网络单元发射第二光信号； 针对所述第二光信号的所述存在监视分光器/组合器的组合器端口:经由所述光路发射第三光信号，所述第三光信号承载识别所述端口的ID消息。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述第一光信号具有第一波长，所述第二光信号和所述第三光信号具有第二波长，其中所述ID消息由通过第三波长的光提供功率的控制器发射，所述第三波长的光经由所述光路被发射。
【文档编号】H04Q11/00GK103703791SQ201280022842
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年4月20日 优先权日:2011年5月12日
【发明者】J·L·史密斯, W·W·波尔曼, J·黑曼, M·斯特劳布 申请人:阿尔卡特朗讯