用于输送光学数据的方法及装置制造方法
【专利摘要】提供了用于输送光学数据的方法及装置，其中，光学网络单元经由双边带调制向终端输送数据，其中，终端对从光学网络单元接收到的仅上边带或仅下边带进行处理，以及其中，当在终端处接收来自几个光学网络单元的经双边带调制的几个信号时，经双边带调制的几个信号部分重叠。此外，提出了包括至少一个这种装置的通信系统。
【专利说明】
用于输送光学数据的方法及装置[0001 ] 本发明涉及用于输送光学数据的方法及装置。
[0002]无源光学网络(PON)是关于光纤到户(fiber-to-the-home) (FTTH)、光纤到企业(fiber-to-the-business) (FTTB)和光纤到路边(fiber-to-the-curb) (FTTC)场景的有前途的方法，尤其是其克服了传统的点对点解决方案的经济限制。
[0003]在全球范围内，若干PON类型已被标准化并且目前正由网络服务供应商进行部署。传统的PON以广播方式从光学线路终端(OLT)向光学网络单元(ONU)分布下行流量，而ONU向OLT发送在时间上复用的上行数据包。因此，ONU中的通信需要通过涉及电子处理(例如，缓冲和/或调度)的OLT来输送，这导致了延迟并降低了网络的吞吐量。
[0004]在光纤通信中，波分复用(WDM)是通过使用不同波长(颜色)的激光在单个光纤上对多个光学载波信号进行复用以承载不同信号的技术。除了能够在光纤的一条链上实现双向通信以外，这允许了容量的倍增。
[0005]WDM系统被划分成不同的波长图案、传统的或粗糙且密集的WDM。例如，WDM系统在约1550nm的石英光纤(silica fiber)的第三传输窗(C-带)中提供高达16个信道。密集WDN使用相同的传输窗，但具有更密集的信道间隔。信道规划是多种多样的，但是典型的系统可以以10GHz间隔使用40个信道或者以50GHz间隔使用80个信道。一些技术能够具有25GHz间隔。放大选项使得可用波长能够扩展至L-带，从而或多或少地加倍这些数。
[0006]光学接入网络(例如，相干超密集波分复用(UDWDM)网络)被认为是用于未来数据接入的有前途的方案。
[0007]通过作为允许高数据率(例如100Gbit/s)的下一代光学接入(NGOA)系统应用来利用频谱密集间隔的波长的数据传输。
[0008]在这些光学场景中，需要多种光学波长以进行单独调制。这种光学波长可以具有几千兆赫兹的频谱距离，并且可用于如NGOA的超密集波长网格光学接入系统，其中，可以向每个用户分配属于其自身的波长、或者用于如lOOGbit/s的高数据率传输，其中，多个波长被捆绑并在小的频谱范围上传输。
[0009]通过由几个离散激光器提供这些单独的波长导致了大量激光源，而大量激光源需要显著的精密量，因此涉及高成本。作为替代方案，通过在光学载波上调制多个单边带也导致了显著的成本，这是因为所涉及的电子部件需要应付所需的高频率。
[0010]要解决的问题在于提供供给多个单独调制的光学波长的有效机制，尤其是在相当于几GHz的频谱距离上从利用在光学相干UDWDM接入网络的OLT处的单个激光源供给，尤其是用于建立虚拟点对点连接。
[0011]提出了用于(经由光学网络和至少一个光纤)输送光学数据的方法，
[0012]-其中，光学网络单元经由双边带调制向终端输送数据，
[0013]-其中，终端对从光学网络单元接收到的仅上边带或仅下边带进行处理，
[0014]-其中，来自几个光学网络单元的几个经双边带调制的信号当在终端处被接收时部分重叠。
[0015]光学网络单元(ONU)可以是客户处所处的单元，并且终端可以是中心位置(例如，中心局等)处的光学线路终端(OLT)。双边带调制可用于在两个边带上输送信息，而对于所输送的信号的重建仅一个边带就足够了。因此，带宽可通过使用来自不同的光学网络单元的信号的重叠频谱来节省。此外，通过在光学网络单元处使用双边带调制允许简单且成本有效的部件=ONU处的发送机不需要IQ-调制器或任何90-度混合或任何正交正弦波生成器。
[0016]在实例中，终端是连接至几个光学网络单元的光学线路终端。
[0017]在另一实例中，光学网络单元中的每个都被分配预定的光学带宽或波长。
[0018]例如，至少一个波长或带宽可以专用于ONU与终端(例如，0LT)之间的连接。
[0019]在进一步的实例中，至少部分地过滤掉重叠的频谱。
[0020]在下一个实例中，结合单边带或残留边带检测、至少部分地过滤掉重叠的频谱。
[0021]因此，所传输的信号可由单边带或残留边带完全重建。例如，下边带能够用于重建偶数信道，上边带能够用于重建奇数信道(反之亦然)。
[0022]又一实施方式是光学网络单元经由开关键控(on-off-keying)向终端输送数据。
[0023]根据另一实例，终端经由QPSK或DQPSK调制向光学网络单元输送数据。
[0024]根据实例，确定频率规划以利用如下余量在相干外差通信系统中从几个光学网络单元向终端输送数据，该余量为:
[0025]-在下行方向上相当于Λ的带宽；以及
[0026]-在上行方向上相当于2Λ的带宽，
[0027]其中，Λ确定由信道占用的带宽。
[0028]信号或数据可具体地经由所述信道输送。带宽Λ还可以包括公差和防护频带(例如，在下行方向和/或上行方向上)。
[0029]还提供了包括处理单元的光学线路终端，其被布置成:
[0030]-从几个光学网络单元接收经双边带调制的数据；
[0031]-其中，从两个光学网络单元接收到的数据的频谱重叠；
[0032]-所接收到的上边带或下边带用于重建来自光学网络单元中的一个的数据。
[0033]光学线路终端可以是经由光纤连接至至少两个光学网络单元的任何光学处理部件。光学线路终端可以是待与几个光学网络单元相关联的集中式部件。光学网络单元中的每个可分配至少一个特定带宽或波长。该光学频谱可用于在光学线路终端与该特定光学网络单元之间输送数据。光学网络单元可被部署在消费者处所处，例如，家、办公室等。光学网络单元可使用用于朝向光学线路终端的上行通信的OOK调制方案。光学线路终端可使用QPSK或DQPSK作为用于朝向光学网络单元的下行通信的调制方案。
[0034]光学线路终端可以包括调制器、发送机、接收机、本机振荡器和其他处理装置。上面提及的处理单元可以包括硬件和/或软件部件。
[0035]根据实例，接收到的上边带或下边带用于通过单边带处理或残留边带处理结合频谱重叠的过滤来重建数据。
[0036]还提供了包括处理单元的光学网络单元，其被布置成:
[0037]-对数据进行双边带调制并将其传输至终端，
[0038]-其中，所传输的数据的频谱与由另一个光学网络单元使用的至少一个频谱至少部分地重叠，以使得通过光学线路终端接收到的上边带或下边带可用于重建来自光学网络单元的数据。
[0039]还应注意，所述处理单元可各自包括布置成执行本文中所描述的方法的步骤的至少一个装置，具体地为几个装置。该装置可以是逻辑上或物理上分离的具体地几个逻辑上分离的装置能够结合在至少一个物理单元中。
[0040]另外，还提供了通信系统，该通信系统包括如本文中所述的至少一个光学线路终端和光学网络单元中的至少一个或至少两个。
[0041]在如下的附图中示出并说明了本发明的示例，在附图中:
[0042]图1示出了在电域和光域中具有最小化的占用带宽的光域中的示例性频率规划。
[0043]图2示出了包括示例性光学频率规划和电学频率规划的图表；
[0044]图3示出了包括替代的示例性光学频率规划和电学频率规划的图表；
[0045]图4示出了在OLT处接收到的信号的频率，其中在OLT处接收到的信号包括来自通过OLT自身发送的信号的背向反射(在电域中)；
[0046]图5示出了在电域中以频率单位Λ进行的下行方向频率规划，其中频率单位Λ取决于与图2的图表对应的具体实现方式(数据率、调制格式)；
[0047]图6示出了以根据与图3的图表对应的具体实现方式(数据率、调制格式)的频率单位进行的下行方向频率规划；
[0048]图7Α至图7D分别示出了在ONU I至4的接收机处信道I至4的位置的图示。
[0049]图8示出了通信系统的一个实例的具体示意图。
[0050]本发明通过在ONU处利用基于OOK的发送机来替代IQ发送机从而允许减小或最小化占用的光学和/或电学带宽。这显著降低了 ONU的成本。
[0051]具体地，提供了(数字)单边带接收方法，例如，在如NGOA的超密集波长网格光学接入系统(ultra-dense wavelength grid optical access system)中的OLT处，其中，每个用户可以被分配有其自身的波长。
[0052]该方案使得能够使用OOK调制的ONU发送机，其中，OOK调制的ONU发送机具有能够与IQ调制的ONU发送机的可用带宽相媲美的可用带宽。
[0053]这可通过消除因串扰和频谱重叠引起的信号失真来实现，其中，频谱重叠在OLT位置处总计达电域中的所占用信号带宽的一半。该消除可以结合电滤波和单边带或残留边带接收。
[0054]例如，对于OOK或模拟幅值调制格式而言，单边带接收方法运行得很好。下文中将对光域中的示例性频率规划和电域中所产生的信号频谱进行讨论。频率规划甚至可特定地考虑(并与其配合)背向散射和背向反射效应，其中，背向散射和背向反射效应源自于以与所接收到的数据信号的水平相媲美的水平传输至OLT和ONU处的接收机中的光。
[0055]图1示出了在电域和光域中具有最小化的占用带宽的光域中的示例性频率规划。中频(IF)被示例性地设置成1.5Λ。
[0056]OLT处的本机振荡器101是用于所示频率(和带)的基准。在本机振荡器101的左边示出了具有偶数信道编号2、4、6和8的信道，在本机振荡器101的右边示出了具有奇数信号编号1、3、5和7的信道。X轴表示以Λ划分的光学频率。
[0057]在X轴上方，从ONU至OLT的上行信道I至8示出为包括OLT处的背向反射。在χ轴下方，从ONU至OLT的下行信道I至8示出为包括ONU处的背向反射。指向下行方向的箭头(包括箭头102)是ONU处的本机振荡器。
[0058]作为实例，数据经由OOK以上行方向输送并且经由DQPSK以下行方向输送。因为ONU使用OOK并且OLT使用(D) QPSK作为调制方案，上行方向上的每个信道的信号带宽是下行方向上的带宽的两倍。Λ描述在下行方向上由包括公差和防护频带的信道占用的带宽，2Δ描述上行方向上的占用带宽。
[0059]经优化的频率规划可基于以下条件中的至少一个来确定:
[0060]1.利用或应用相干外差系统。
[0061]2.由于双向信号经由单光纤输送，背向反射不应与接收到的信号干涉。
[0062]3.信道带宽可被占用成包括以下余量:
[0063]a.在下行方向上:相当于Λ的带宽(DQPSK)；
[0064]b.在上行方向上:相当于2 Δ的带宽(OOK)。
[0065]4.发送机和接收机的光电带宽可以被最小化，尤其是在OLT处。
[0066]5.在ONU处，使用基带发送机。
[0067]6.在OLT接收机位置处，来自ONU的信号的中心频率最好应是可分离的中心频率。每个信道的至少上频谱或下频谱可不因其他信号或背向反射而失真。
[0068]如图1所示，这些条件导致4 Δ的下行信道分离。对于信道I与信道2之间的间隔，可以使用5Λ或6Λ。ONU处的中频IF相当于1.5Λ。
[0069]图2示出了包括示例性光学频率规划和电学频率规划的图表。光学频率基于OLT处的发送机(即，本机振荡器101(激光器))的频率f_0。
[0070]列201包括信道编号，列202示出了下行信道的光学频率，列203示出了相关联的ONU上行信道的光学频率，其中，所有值基于占用带宽的单位△并且与OLT处的本机振荡器的频率f_0相关。
[0071]列204和205涉及电域中由下行信号的背向散射和背向反射占用的频谱范围、信道带中心频率。
[0072]图3示出了包括替代的示例性光学频率规划和电学频率规划的图表。相应地应用关于图2提供的解释。
[0073]图4中形象化了图3的频率规划的一部分。因此，图4示出了在OLT处接收到的信号的频率，其中在OLT处接收到的信号包括来自由OLT自身发送的信号的背向反射。图4指的是电域。
[0074]接收到的信号的频谱重叠，这由频谱重叠401至403表示。然而，滤波与单边带或残留边带检测结合可用于重建传输的信号。所述滤波可以包括电(数字)滤波。换言之，OOK允许从单边带导出信道。
[0075]图4示出了可以如何从相应的边带导出信道:下边带可用于确定偶数信道2、4和6，上边带可用于确定奇数信道3、5和7。
[0076]图5示出了在电域中以根据具体实现方式(数据率、调制格式)的频率单位Λ进行的下行方向频率规划。图5对应于图2中示出的表格。
[0077]图6示出了以根据具体实现方式(数据率、调制格式)的频率单位进行的下行方向频率规划。不同于图5,第一 OLT信道处于±3Δ、而非±2.5Δ (根据图3中不出的表格)。
[0078]图7A示出了 ONU I的接收机处的信道I的位置的图示。图7B示出了 ONU 2的接收机处的信道2的位置的图示。图7C示出了 ONU 3的接收机处的信道3的位置的图示。图7D示出了 ONU 4的接收机处的信道4的位置的图示。
[0079]图7A至图7D分别是指电域。因为超出2 Δ的频谱范围的频率不包含对于相应的ONU的相关信息，所以它们可以被过滤掉。
[0080]对于ONU 5至8而言，频谱是可比较的，并且期望的信号集中在相当于1.5Λ的频率上，其中扰动信号的频率上限相当于IΛ。因此，期望的信号与不期望的信号之间没有干涉。
[0081]图8示出了通信系统的一个实例的示意图。通信系统包括与光学线路终端12光学连接的多个光学网络单元10-1、10-2、...、10-η。每个光学网络单元10_1、10_2、...、10_η
包括处理器14和发送机16 (在图8中，通过与相应的ONU相同的后缀-1、-2.....-η对其特征化)。OLT 12转而包括处理器18和接收机20。虽然本发明能够用光学网络单元和光学线路终端中的一种来实现，但是光学网络单元和光学线路终端能够被结合在包括至少一个该光学线路终端12以及一个、两个或更多光学网络单元10-1、10-2.....10-η的通信系统中。光学网络单元和光学线路终端的操作参照上面的描述。
[0082]其他优点和实例:
[0083]所提出的解决方案允许使用简单且便宜的部件，尤其是在ONU处。例如，ONU可以包括仅单个调制器，例如，MZM或ΕΑΜ、而不是更复杂且更昂贵的IQ-调制器。OLT可经由(D)QPSK在下行方向上向几个ONU输送信号，而ONU可以利用双边带传输经由OOK向OLT发送上行数据。从ONU至OLT的双边带传输的频谱可以部分地重叠(参见图4)，这节省了总带宽。然而，因为通过来自单边带的OOK信息足以完全确定所传输的信息，所以可以在OLT处重建这些部分重叠的频谱。为了这个目的，可过滤掉频谱重叠，并且
[0084]-不重叠的频谱的左侧部分指示一个信道(在图4的实例中为偶数信道)的左侧单边带，并且
[0085]-不重叠的频谱的右侧部分指示另一个信道(在图4的实例中为奇数信道)的右侧单边带。
[0086]为了对适当的单边带进行滤波，可以使用残留滤波器(vestigial filter)。该滤波器可以不是理想的矩形形状，而可以是钟形的。
[0087]作为优点，由于在上行方向上使用的是00K、而不是DQPSK的事实，光学功率中的3dB或更大的增加是可行的。作为另一优点，能够简化ONU处的发送机设计，从而更加成本有效:发送机不要求单边带调制器，没有电90度混合或任何正交正弦波生成器(因为不需要两个信号I和Q的调制)。相反，单调制器驱动器就足够了，而这能够以成本有效的方式实现为 EAM(电吸收调制器；Electro Absorpt1ns Modulator)。
[0088]参考编号列表
[0089]Ch信道
[0090]DQPSK 差分 DQPSK
[0091]EAM电吸收调制器
[0092]FTTB 光纤到企业
[0093]FTTC 光纤到路边
[0094]FTTH光纤到户
[0095]IF中频
[0096]IQ同相且正交部件(例如，用于调制)
[0097]LO本机振荡器
[0098]MZM马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator)
[0099]NGOA下一代光接入
[0100]OLT光学线路终端
[0101]ONU光学网络单元
[0102]OOK开关键控
[0103]PON无源光学网络
[0104]PSK相移键控
[0105]QPSK正交 PSK
[0106]RX接收机
[0107]SSB单边带
[0108]SSBMSSB 调制器
[0109]TX发送机
[0110]UDffDM超密集 WDM
[0111]WDM波分复用
【权利要求】
1.一种用于输送光学数据的方法， -其中，光学网络单元经由双边带调制向终端输送数据， -其中，所述终端对从所述光学网络单元接收到的仅上边带或仅下边带进行处理， -其中，当在所述终端处接收来自几个光学网络单元的几个经双边带调制的信号时，所述几个经双边带调制的信号部分重叠。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述终端是连接至几个光学网络单元的光学线路终夂而。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述光学网络单元中的每个都被分配有预定的光学带宽或波长。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少部分地过滤掉重叠的频谱。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，结合单边带或残留边带检测至少部分地过滤掉所述重叠的频谱。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光学网络单元经由开关键控向所述终端输送数据。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述终端经由QPSK或DQPSK调制向所述光学网络单元输送数据。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定频率规划以利用如下余量在相干外差通信系统中从几个光学网络单元向所述终端输送数据，所述余量为: -在下行方向上相当于△的带宽；以及 -在上行方向上相当于2 Λ的带宽， 其中，Λ确定由信道占用的带宽。
9.一种包括处理单元的光学线路终端装置，所述装置包括: -用于从至少两个光学网络单元接收经双边带调制的数据的部件，其中，从两个光学网络单元接收到的所述数据的频谱重叠；以及 -用于对接收到的仅上边带或仅下边带进行处理以重建来自所述光学网络单元中的一个的数据。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述用于进行处理的部件使用接收到的所述上边带或所述下边带以通过单边带处理或残留边带处理结合频谱重叠的过滤来重建数据。
11.一种包括处理单元的光学网络单元，所述光学网络单元包括: -用于双边带调制的部件；以及 -用于向光学线路终端传输数据的部件， -其中，所传输的所述数据的频谱与由另一光学网络单元使用的至少一个频谱至少部分地重叠，以使得通过所述光学线路终端接收到的上边带或下边带能够用于重建来自所述光学网络单元的数据。
12.一种通信系统，包括根据权利要求9或10中的任一项所述的至少一个光学线路终端以及根据权利要求11所述的光学网络单元中的至少一个。
13.—种通信系统，包括根据权利要求9或10中的任一项所述的至少一个光学线路终端以及根据权利要求11所述的光学网络单元中的至少两个。
【文档编号】H04J14/02GK104380635SQ201380031836
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2012年8月22日
【发明者】埃里希·戈特瓦尔德 申请人:骁阳网络有限公司