利用多周期现场阵列波导光栅升级无源光网络系统的制作方法
本公开涉及利用多周期现场阵列波导光栅(arrayedwaveguidegrating，awg)路由器从传统无源光网络(passiveopticalnetwork，pon)系统升级到更新的系统。
背景技术：
基本通信系统包括将消息转换成适合于通过通信信道传递的电形式的发送器。通信信道将消息从发送器传递到接收器。接收器接收消息并将其转换回其原始形式。
光纤光通信是一种利用光纤作为通信信道将信息从源(发送器)传送到目的地(接收器)的新兴方法。光纤是由细玻璃硅或塑料制成的柔性透明介质，其在源和目的地之间贯穿光纤的整个长度传送光。与其他已知的通信形式相比，光纤通信允许了在更长的距离上以更高的带宽传送数据。光纤与金属线相比是一种改进的通信形式，因为行经光纤的光经历更少的损耗并且对于电磁干扰是免疫的。公司使用光纤来传送电话信号、互联网通信和有线电视信号。光纤到户(fiber-to-the-home，ftth)网络或光纤接入网络利用光纤作为从服务提供者的最后一英里连接来连接终端用户。
光纤通信提供非常低的信号损耗和非常高的带宽。这两个属性允许了服务提供者利用无源光纤装置(fiberplant)从其中心局(centraloffice，co)直接连接到终端用户，这产生了资本和运营成本节省。随着当今的互联网中对带宽的需求持续增大，光纤到户(ftt)网络已成为运营商(carrier)连线和重连线客户的一种良好的未来有保证技术。
技术实现要素：
在光纤接入网络中，由于中心局(co)处和位于客户所在地的光网络单元(opticalnetworkunit，onu)处的硬件上的更新，从一种技术升级到另一种技术可能是困难的。在典型的无源光网络(pon)中，co中的每个光线路终端(opticallineterminal，olt)为多个onu服务。因此，由于与个体客户协调onu处的硬件升级的时机的困难性，升级接入网络可能是有挑战性的。本公开提供了一种系统和方法，该系统和方法在提供两个同时发生的服务，即传统服务和升级服务的同时，升级接入网络，直到onu处的所有传统硬件已被平稳且逐渐地升级为止。
本公开的一个方面提供了一种通信系统。该系统包括第一光学系统、第二光学系统和连接两个光学系统的馈线光纤(opticalfeedfiber)。第一光学系统包括复用器，该复用器被配置为在第一光线路终端信号、第二光线路终端信号和馈线光信号之间进行复用和解复用。馈线信号包括第一光线路终端信号和第二光线路终端信号。第一光线路终端信号包括第一上行自由光谱范围中的波长和第一下行自由光谱范围中的波长。第二光线路终端信号包括第二上行自由光谱范围中的波长和第二下行自由光谱范围中的波长。馈线光纤与第一光学系统光学连接并且被布置为输送馈线光信号。第二光学系统与馈线光纤光学连接并且被配置为在馈线光信号与光网络单元信号之间进行复用和解复用。每个光网络单元信号包括第一上行自由光谱范围中的第一上行波长、第一下行自由光谱范围中的第一下行波长、第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长。
本公开的实现方式可包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实现方式中，第二光学系统包括循环式阵列波导光栅。第二光学系统也可包括具有与光耦合器光学连接的输出的阵列波导光栅，每个耦合器组合至少两个输出。系统可包括与第一光学系统光学连接的第一光线路终端和与第一光学系统光学连接的第二光线路终端。第一光线路终端可发送/接收第一光线路终端信号并且第二光线路终端可发送/接收第二光线路终端信号。
在一些示例中，系统包括与第二光学系统连接并被配置为接收光网络单元信号的第一光网络单元。光网络单元信号具有第一上行自由光谱范围中的第一上行波长和第一下行自由光谱范围中的第一下行波长。系统可包括与第二光学系统连接并被配置为接收光网络单元信号的第二光网络单元。光网络单元信号具有第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长。
在一些示例中，系统包括与第二光学系统以及第一光网络单元和第二光网络单元连接的光功率分路器。光功率分路器可被配置为对从第二光学系统接收的光网络单元信号进行分路以递送到第一网络单元和第二光网络单元并且组合来自第一光网络单元的第一上行信号和来自第二光网络单元的第二上行信号以将光网络信号从第一光网络单元和第二光网络单元递送到第二光学系统。第一光网络单元和第二网络单元可利用不同的协议操作。第一光网络单元和第二光网络单元可各自包括固定的带通滤波器。第一上行自由光谱范围和第一下行自由光谱范围可与第一协议相关联，并且第二上行自由光谱范围和第二下行自由光谱范围与不同于第一协议的第二协议相关联。
本公开的另一方面提供了用于操作通信系统的方法。该方法包括在第一光学系统处接收如下信号并在如下信号之间进行复用/解复用：第一光线路终端信号、第二光线路终端信号以及包括第一光线路终端信号和第二光线路终端信号的馈线光信号。第一光线路终端信号包括第一上行自由光谱范围中的波长和第一下行自由光谱范围中的波长。第二光线路终端信号包括第二上行自由光谱范围中的波长和第二下行自由光谱范围中的波长。该方法还包括在第一光学系统和第二光学系统之间传送馈线光信号。该方法还包括在第二光学系统处接收馈线光信号和光网络单元信号并且在馈线光信号和光网络单元信号之间进行复用/解复用。每个光网络单元信号包括第一上行自由光谱范围中的第一上行波长、第一下行自由光谱范围中的第一下行波长、第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长。
此方面可包括以下可选特征中的一个或多个。该方法可包括将光网络单元信号中的至少一者从第二光学系统发送到第一光网络单元和第二光网络单元。第一光网络单元可与第二光学系统光学连接并且被配置为接收具有第一上行自由光谱范围中的第一上行波长和第一下行自由光谱范围中的第一下行波长的光网络单元信号。第二光网络单元可与第二光学系统光学连接并且被配置为接收具有第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长的光网络单元信号。
在一些示例中，第一光网络单元和第二网络单元利用不同的协议操作。第一光网络单元和第二光网络单元可各自包括固定的带通滤波器。第一上行自由光谱范围和第一下行自由光谱范围可与第一协议相关联，并且第二上行自由光谱范围和第二下行自由光谱范围可与不同于第一协议的第二协议相关联。第一光学系统可包括复用器并且第二光学系统可包括循环式阵列波导光栅。第二光学系统可包括具有输出的阵列波导光栅，其中至少两个输出与耦合器光学连接。
本公开的另外一方面提供了用于操作系统的第二方法。该方法包括在光学系统处接收馈线光信号和光网络单元信号。该方法还包括在光学系统处在馈线光信号和光网络单元信号之间进行复用/解复用。对于第一时间段，馈线光信号包括第一光线路终端信号，该第一光线路终端信号包括第一上行自由光谱范围中的波长和第一下行自由光谱范围中的波长，并且每个光网络单元信号包括第一上行自由光谱范围中的第一上行波长和第一下行自由光谱范围中的第一下行波长。对于第一时间段之后的第二时间段，馈线光信号包括第一光线路终端信号和第二光线路终端信号。第二光线路终端信号包括第二上行自由光谱范围中的波长和第二下行自由光谱范围中的波长。每个光网络单元信号包括第一上行自由光谱范围中的第一上行波长、第一下行自由光谱范围中的第一下行波长、第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长。
在一些实现方式中，该方法包括对于第一时间段，将光网络单元信号中的至少一者从光学系统发送到第一光网络单元，该第一光网络单元与光学系统光学连接并且被配置为接收具有第一上行自由光谱范围中的第一上行波长和第一下行自由光谱范围中的第一下行波长的光网络单元信号。对于第二时间段，该方法可包括将光网络单元信号中的至少一者从光学系统发送到第一光网络单元和第二光网络单元。第一光网络单元可与光学系统光学连接并且被配置为接收具有第一上行自由光谱范围中的第一上行波长和第一下行自由光谱范围中的第一下行波长的光网络单元信号。第二光网络可与光学系统光学连接并且被配置为接收具有第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长的光网络单元信号。第一光网络单元和第二网络单元可利用不同的协议操作。第一光网络单元和第二光网络单元可各自包括固定的带通滤波器。
对于第二时间段之后的第三时间段，馈线光信号可包括第二光线路终端信号，而没有第一光线路终端信号。每个光网络单元信号可包括第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长，而没有第一上行自由光谱范围中的第一上行波长和第一下行自由光谱范围中的第一下行波长。对于第三时间段，该方法可包括将光网络单元信号中的至少一者从光学系统发送到第二光网络单元，该第二光网络单元与光学系统光学连接并且被配置为接收具有第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长的光网络单元信号。
第一上行自由光谱范围和第一下行自由光谱范围可与第一协议相关联，并且第二上行自由光谱范围和第二下行自由光谱范围可与不同于第一协议的第二协议相关联。第二光学系统可包括循环式阵列波导光栅。光学系统还可包括具有输出的阵列波导光栅，其中至少两个输出与耦合器光学连接。
在本公开的另外一方面中，一种通信系统包括光学系统，该光学系统从与该光学系统光学连接的光学馈线接收馈线光信号。该光学系统被配置为在馈线光信号和光网络单元信号之间进行复用和解复用。每个光网络单元信号包括第一上行自由光谱范围中的第一上行波长、第一下行自由光谱范围中的第一下行波长、第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长。光学系统具有用于接收馈线光信号的光学系统输入和用于输出光网络单元信号的光学系统输出。
在一些实现方式中，光学系统包括阵列波导光栅，该阵列波导光栅具有与光耦合器光学连接的阵列波导光栅输出。每个光耦合器组合至少两个阵列波导光栅输出，并且每个光耦合器光学连接到光学系统输出之一。光学系统可包括循环式阵列波导光栅。
通信系统还可包括第一光网络单元和第二光网络单元。第一光网络单元与光学系统光学连接并且被配置为接收光网络单元信号。光网络单元信号具有第一上行自由光谱范围中的第一上行波长和第一下行自由光谱范围中的第一下行波长。第二光网络单元与光学系统光学连接并且被配置为接收光网络单元信号。光网络单元信号具有第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长。在一些示例中，通信系统还包括与光学系统的输出之一以及第一网络单元通信和第二光网络单元通信的光功率分路器。光功率分路器被配置为：对从光学系统接收的光网络单元信号进行分路以递送到第一光网络单元和第二光网络单元；并且组合来自第一光网络单元的第一上行信号和来自第二光网络单元的第二上行信号以将光网络信号从第一光网络单元和第二光网络单元递送到光学系统。在一些示例中，第一光网络单元和第二网络单元利用不同的协议操作。第一光网络单元和第二光网络单元可各自包括固定的带通滤波器。
在一些示例中，第一上行自由光谱范围和第一下行自由光谱范围与第一协议相关联。第二上行自由光谱范围和第二下行自由光谱范围与不同于第一协议的第二协议相关联。
本公开的另一方面提供了一种方法，用于在光学系统处接收馈线光信号和光网络单元信号，并且在该光学系统处在馈线光信号和光网络单元信号之间进行复用/解复用。对于第一时间段，馈线光信号包括第一光线路终端信号和第二光线路终端信号。第一光线路终端信号包括第一上行自由光谱范围中的波长和第一下行自由光谱范围中的波长。第二光线路终端信号包括第二上行自由光谱范围中的波长和第二下行自由光谱范围中的波长。每个光网络单元信号包括第一上行自由光谱范围中的第一上行波长、第一下行自由光谱范围中的第一下行波长、第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长。此外，对于第一时间段之后的第二时间段，馈线光信号包括第二光线路终端信号，而没有第一光线路终端信号。每个光网络单元信号包括第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长，而没有第一上行自由光谱范围中的第一上行波长和第一下行自由光谱范围中的第一下行波长。
在一些示例中，该方法还包括对于第二时间段之后的第三时间段，馈线光信号包括第三光线路终端信号和第二光线路终端信号。第三光线路终端信号包括第一上行自由光谱范围中的波长和第一下行自由光谱范围中的波长。第二光线路终端信号包括第二上行自由光谱范围中的波长和第二下行自由光谱范围中的波长。每个光网络单元信号包括第一上行自由光谱范围中的第三上行波长、第一下行自由光谱范围中的第三下行波长、第二上行自由光谱范围中的第二上行波长和第二下行自由光谱范围中的第二下行波长。第三上行波长可以与第一上行波长相同，并且第三下行波长可以与第一下行信号相同。在一些示例中，第一上行光谱范围的波长和第一下行自由光谱范围的波长在第一时间段期间与第一协议相关联并且在第三时间段期间与第二协议相关联。此外，第二上行自由光谱范围和第二下行自由光谱范围的波长在第一、第二和第三时间段期间与第三协议相关联。第三协议不同于第一和/或第二协议。
本公开的一个或多个实现方式的细节在附图和下面的描述中记载。其他方面、特征和优点将从描述和附图以及从权利要求中清楚显现。
附图说明
图1a是使用示范性波长可调谐激光器的示例的现有技术无源光网络的示意性视图。
图1b是使用示范性波长可调谐激光器和使用多波长馈线光纤的示例的无源光网络的示意性视图。
图2a和2b是示例阵列波导光栅(awg)的示意性视图。
图2c是图2a和2b的示例awg的循环行为的示意性视图。
图3a是具有四周期awg上的两层服务的示例网络的示意性视图。
图3b是两层服务的第一服务的示例onu的示意性视图。
图3c是两层服务的第二服务的示例onu的示意性视图。
图3d是图3a的示例第二光学系统的示意性视图。
图3e和3f是与功率分路器通信的示例awg的示意性视图。
图4a-4d是升级传统网络的示例方法和步骤的示意性视图。
图5a-5d是升级具有两个服务的传统网络的示例方法和步骤的示意性视图。
图6和图7是升级传统网络的方法的操作的示例安排。
各幅图中的相似附图标记指示相似的元素。
具体实施方式
光纤到户(ftth)被认为是宽带接入网络的最终状态，因为光纤提供几乎无限的带宽。ftth替代了当前使用的铜基础设施(例如，电话线、同轴电缆等等)。复用是一种在光网络中用来最大程度地利用光学的大带宽的方法。复用使得能够在单个光纤上形成若干个虚拟信道。因此，复用若干个光信号增大了网络基础设施的利用率。时分复用(timedivisionmultiplexing，tdm)是一种用于将若干个信号复用成光纤链路上的一个高速数字信号的方法。tdm通过利用不同的时间槽建立不同的虚拟信道来复用若干个信号。波分复用(wavelengthdivisionmultiplexing，wdm)通过让不同的信道使用不同的波长来复用信号；单独的激光器生成这些信道并且它们的流量通常不交互。
激光器是高频发生器或振荡器，其要求放大、反馈和确定频率的调谐机制。激光器相干地发射光，使得激光器输出是窄光束。在一些实现方式中，激光器包括提供放大和频率的介质，以及提供反馈的镜子。光子通过介质从一个镜子弹开并返回到另一个镜子，从而弹回以便进一步放大。一个——有时是两个——镜子可部分透射光以允许生成的光的一小部分被发射。激光二极管是具有作为p-n结的活性介质的电泵浦半导体激光器。p-n结是通过掺杂创建的(即，将杂质引入到纯半导体中以改变其电属性)。
光纤到户(ftth)是通过光纤将通信信号从存放在中心局(co)中的光线路终端(olt)递送到家庭或企业。参考图1a，当今的ftth系统大多是通过点到多点时分复用(tdm)无源光网络10(pon)利用在现场的远程节点70(rn)处的无源光功率分路器共享co40处的共同收发器50(olt)来提供的，或者是通过点到点(pt-2-pt)直接连接例如使用光以太网(未示出)来提供的，其中如所示地，homerun光纤(home-runfiber)一路延伸回到co并且每个客户被单独的收发器所端接，这与共享的收发器50(tdm)不同。pon10是点到多点网络体系结构，其使用光功率分路器来使得单条馈线光纤20能够为多个用户30a-30n服务(例如，16-128)。pon10从co40提供光信号并且包括光发送器/接收器或收发器50去到客户所在地的数个光网络终端(onu)60，其中每个光网络终端60包括双向光收发器。
与pt-2-pthomerun系统相比，tdm-pon提供了(远程节点70和中心局40之间的)馈线光纤20的数目和co40处的光收发器50的数目上的有益节省，同时节省了用于端接光纤的接插板空间。然而，tdm-pon不会随着带宽增长而良好地缩放。每户带宽经常被超额预订，因为中心局40处的每光线路终端收发器的带宽是在连接到olt40的所有onu60之间共享的。
pt-2-pt系统向终端用户30提供高带宽；然而，pt-2-pt使用极大数目的干线光纤20和光收发器50。从而，pt-2-pt系统不会随着co40处的olt50和co40与rn70之间的光纤数目良好地缩放；从而导致了更大的空间要求、更高的功率和增大的成本。
co40接收信息，例如可被传递到终端用户30的视频媒体分发42、互联网数据44和语音数据46。co40包括例如将光接入网络连接到ip、atm或sonet骨干的光线路终端(olt)50。因此，olt50是pon10的端点并且转换由服务提供者的设备使用的电信号和由pon10使用的光纤信号。此外，olt50在终端用户30的转换设备之间协调复用。olt50通过馈线光纤20发送光纤信号，并且该信号被远程节点70接收，其中远程节点70对该信号进行解复用并将其分发到多个用户30。在一些示例中，每个co40包括多个olt50,50a-n。每个olt50被配置为向一组用户30提供信号。此外，每个olt50可被配置为在不同的服务中提供信号或服务，例如，一个olt以1g-pon提供服务并且另一个以10g-pon提供服务(稍后将论述)。在co40包括多于一个olt50的情况下，多个olt的信号可被复用以形成时间波长分割复用(time-wavelengthdivisionmultiplexed，twdm)信号(例如，如图3a所示的包括复用器310的第一光学系统300a)，然后才将该信号发送到远程节点70。
复用组合若干个输入信号并且输出具有分离的信号的组合信号。复用的信号被通过物理线例如单条馈线光纤20传送，这节省了对于每个信号具有多条线的成本。如图1所示，co40复用从若干个源接收的信号，例如视频媒体分发42、互联网数据44和语音数据46，并且将接收到的信号复用成一个复用信号，然后将复用信号通过馈线光纤20发送到远程节点70。复用可由olt50或者定位在co40处的宽带网络网关(broadbandnetworkgateway，bng)执行。通常，大多数服务是在封包层上tdm复用的。视频内容可利用互联网协议(ip)来承载并被封包复用，或者可以是不同波长上的射频覆盖。每个olt50，50a-n包含载波源(例如，激光二极管或发光二极管)，用于生成将复用信号携带到终端用户30的光信号。在客户端，即在用户端的onu60上，利用解复用器(demux)发生反向过程。解复用器接收复用信号并且将其分割成原本被组合的分离的原始信号。在一些示例中，光电探测器将光波转换回其电形式并且位于远程节点处或终端用户30处。电信号随后被进一步解复用成其子成分(例如，网络上的数据、利用麦克风被转换成电流并且利用扬声器被转换回其原始物理形式的声波、利用摄像机被转换成电流并且利用电视被转换回其物理形式的转换图像)。在tdmpon中，信号的解复用在光电二极管之后在电域中发生。
用户端的收发器或onu60包括用于生成把要发送的信息从终端用户30携带到co40的光信号的载波源(例如，激光二极管或发光二极管)。如图所示，从co40到远程节点70采用一个馈线光纤20，其中信号被第二光学系统300b分路并且被分发到例如光网络单元60a-60n。
商业ftth系统大多是用tdm(时分复用)pon(无源光网络)技术(例如，g-pon或e-pon)实现的。tdm-pon利用远程节点70处的分路器与多个终端客户30共享co40处的单个olt收发器50。中心局40接收信息，例如可被传递到终端用户30的视频媒体分发42、互联网数据44和语音数据46。co40包括将光接入网络连接到ip、atm或sonet骨干的光线路终端50(olt)。因此，olt50设备是pon10的端点并且转换由服务提供者的装备使用的电信号和由pon10使用的光纤信号。此外，olt50在终端用户30处的转换设备(例如，onu)之间协调复用。olt50通过馈线光纤20发送光纤信号，并且该信号被远程光分发节点70接收，远程光分发节点70利用第二光学系统300b对该光信号进行分路或解复用并将其分发到多个用户30。
最常部署的tdm-pon系统是由itu(国际电信联盟)标准化的gpon系统和由ieee(电气与电子工程师学会)标准化的epon系统。gpon系统提供2.5gb/s下行带宽和1.25gb/s上行带宽，这是在馈线光纤20、22上在用户30之间共享的并且连接到同一olt收发器50。gpon系统是成熟的并且非常有成本效益的。tdmpon在带宽缩放上面临困难，因为olt50和onu60端的光收发器都需要在共享相同olt的所有onu的聚合带宽下操作。tdm-pon通常具有1:16到1:64的功率分路比率。每用户和pon可达到的平均带宽与分路比率成反比例。
迅速增加的互联网应用正在耗尽从传统tdm-pon系统可得的带宽。为了克服带宽需求的长期增大，迁移到每馈线光纤20的onu数目更高的wdm或twdm-pon(时间波长分割复用)明显能够适应带宽需求和开通率的增大。波分复用(wdm)pon在每个传送方向上给予每个用户30一专用波长。在wdm-pon网络中，对于到co40的上行数据，每个用户30被分配不同的波长λ。因此，每个onu60使用波长特定发送器，比如可调谐波长激光器200，来以不同的波长λ将数据发送到co40。可在部署时对于(对应于用户30的)每个特定路径22对可调谐波长激光器进行调谐，这允许了所有用户30使用一种类型的收发器60。twdm-pon网络体系结构把在单个波长上支持多个用户30的成本优点与wdm-pon的波长灵活性相结合，这经由单条光纤向多个用户提供服务并且更好地利用了wdm-pon组件(例如，掺铒光纤放大器(erbium-dopedfiberamplifier，edfa))。如前所述，为了高效地升级网络，在rn70处使用循环式awg200。因此，希望设计如图1b所示的接入网络100，其能够被从一个twdm-pon体系结构无缝地升级到另一twdm-pon，并且除了在用户30家中改变装备期间以外，不会让用户30经历运行中断，其中每个twdm-pon提供不同的服务(例如，对于上行和/或下行的不同pon速率或者不同的pon协议)。当升级接入网络100时，co40处的硬件改变必须与用户所在地(例如，onu60)的硬件改变相协调。由于在twdm-pon网络中，co40中的每个olt50为位于个体用户的家中的多个onu60服务，所以可能无法同时升级pon100上的所有客户硬件(onu60)。这将使得慢于升级其装备的客户30完全失去服务，直到其执行其升级为止。因此，如果互联网服务提供者(internetserviceprovider，isp)找到一种方式来同时服务两个pon协议，即传统twdm-pon和升级twdm-pon，直到所有用户30都已将其onu60升级到升级twdm-pon为止，则这是有益的。为了适应这种升级，在rn70处使用循环式波长解复用器，例如循环式阵列波导光栅200。循环式awg200的使用消除了在onu60处使用可调谐滤波器的需要，可调谐滤波器比非可调谐滤波器要昂贵得多。此外，在远程节点70处使用循环式awg200比大端口数功率分路器具有更低的链路损耗。
先前提出的twdm-pon使用rn70处的光功率分路器72来将多个onu60连接到每个olt50。当在光功率分路器上传送很多个波长时，每个onu60包括阻挡滤波器来阻挡带外波长。在一些示例中，使用了可调谐onu60并且其包括可调谐窄带滤波器。对可调谐onu60的使用增大了每个onu60的成本，这带来了网络100的成本的增大。另外，rn70处的功率分路器可能实现不了大分路比率，因为大分路器的总功率损耗难以被olt50和onu60处的发送器和接收器克服。因此，希望使用波长选择(解)复用器，例如循环式阵列波导光栅路由器(awg)200来大幅增大最大分路比率并且消除对onu60处的窄带滤波器的需要，从而降低成本(通过不使用可调谐接收器)。此外，循环式awg200使损耗不与端口的数目挂钩，从而允许了以更低的损耗实现更高的分路比率。此外，为了利用twdm-pon最大化单条光纤馈线20、22上的用户30的数目，在(包括循环式awg200的)第二光学系统300a之后可使用无源分路器400。从而，循环式awg200大幅增大twdm-pon的效率。使用awg200的多个tdmpon(例如，1g-pon和10g-pon)可被认为是twdm-pon，因为wdm被利用来增大网络的整体容量。
图2a和2b图示了示范性阵列波导光栅200(awg)。awg200可用于对wdm或twdm系统中的光信号进行解复用。awg200可将很多个波长复用到一个光纤中，从而增大了光网络的传送容量。awg200因此可在发送端将若干个波长的多个信道复用到单个光纤上，并且相反地它们也可在光通信网络的接收端将不同的波长信道解复用。awg200是通常在光网络上用作波长复用器和/或解复用器的无源平面光波电路设备。n×nawg200也具有波长路由能力。如果系统具有n个等间距波长λn，则n×nawg200可被设计为具有匹配波长间距的出口端口间距。n×nawg200将入口端口210处的不同波长路由到不同的出口端口220，以使得所有n个波长被顺序地映射到所有n个出口端口200n。两个接连入口端口210处的相同n个波长的路由具有偏移一个出口侧的波长映射。此外，任何入口上的波长信道在fsr处重复。在一些实现方式中，awg200经由第一光纤10a在第一输入210a(例如，输入1)处接收第一复用光信号。awg200对接收到的信号进行解复用并且通过其输出220,220a-n(例如，输出1-32)输出解复用的信号。
awg200在本质上是循环的。awg200的波长复用和解复用属性随着被称为自由光谱范围(freespectralrange，fsr)的波长周期重复。由自由光谱范围(fsr)分隔的多个波长沿着每个端口220被传递下去。因此，通过利用多个fsr周期，不同的分层服务可共存于同一光纤装置20、22上。
在一些实现方式中，为了构造低损耗循环式awg200，应当小心地设计星形耦合器和波导光栅。光纤光栅中的阵列波导应当被进行正确的工程设计。光栅中的波导之间的相位差是决定awg200的fsrb1-b4的因素。一个fsrb1-b4内的逐信道损耗轮廓与输出信道波导的本征模(awg200的自然振动)和从光栅中的波导臂衍射的小波束之间的重叠积分相关。任何fsrb1-b4的结束信道通常具有更大的损耗和折中的通带。比期望的信道数目多设计大约四个或六个信道通常是最佳的，从而每周期分别浪费四个或六个信道的带宽。
使用具有小fsr的循环awg200的缺点是在周期与周期之间信道间距可略有变化。波长间距对于较长的波长可较宽。然而，除了波导臂相位差以外，材料色散(即随着波长变化的折射率)和波导横截面设计也对信道间距的变化起作用。可通过恰当的材料选择和波导设计来优化信道间距。从而，在一些示例中，将更大的awg200与分路器结合使用(参见图3d)。
awg200可具有多个周期的光波长范围，它们具有重复的复用和解复用属性。如图2c中所示，每个周期b1–b4常被称为fsr。多周期awg200沿着每个端口220，220a–220d向下发送由fsr分隔的多个波长λ1–λ16。在大多数pon系统中，由于远近效应，不同的波长被用于信号的上行和下行。远近效应是这样一种状况，其中，接收器捕捉强信号的反射(通常来自其自己的发送器)，从而使得接收器不可能检测较弱的信号。使用不同的tx和rx波长允许了使用诸如薄膜滤波器(thin-filmfilter，tff)之类的波长选择设备来帮助实现上行链路和下行链路之间的要求的隔离以克服远近效应。从而，wdm-pon平台对于每层服务使用循环式awg200的两个fsr周期(一个周期用于下行传送，另一周期用于上行传送)。为了向网络100添加第二个平台，四个可使用的周期将允许对两个平台的同时使用。这种系统100将把信号从两个平台递送到每个用户30，并且每个awg输出220将从两个平台输出/接收信号。每个awg输出220与至少一个onu60光连接，于是每个onu60将从两个平台都接收信号。让两个服务命中每个onu60在系统升级期间和在每个awg输出220经由功率分路器400连接到多个onu60的twdm系统的一般使用期间是有用的。
为了进一步说明通过使用循环式awg200来使用两个平台，图2c示出了具有输入210a和四个输出220,210a-220b的循环式awg200。循环式awg200接收四个fsr(频带)b1-b4。fsrb1和b2用于上行，而fsrb3和b4用于下行。fsrb1包括波长λ1–λ4，fsrb2包括波长λ5–λ8，fsrb3包括波长λ9–λ12，并且fsrb4包括波长λ13–λ16；其中λ1<λ2<λ3<....<λ15<λ16。当循环式awg200在其输入210处接收波长λ1–λ16时，每个波长λ1–λ16被以循环方式从一不同的输出220输出。因此，第一fsrb1的第一波长λ1通过循环式awg200的第一输出210a输出，第一fsrb1的第二波长λ2通过循环式awg200的第二输出210b输出，第一fsrb1的第三波长λ3通过循环式awg200的第三输出210c输出，并且第一fsrb1的第四波长λ4通过循环式awg200的第四输出210b输出，完成第一周期。第二周期开始，此时第二fsrb2的第一波长λ5通过循环式awg200的第一输出210a输出，第二fsrb2的第二波长λ6通过循环式awg200的第二输出210b输出，第二fsrb2的第三波长λ7通过循环式awg200的第三输出210c输出，并且第二fsrb2的第四波长λ8通过循环式awg200的第四输出210b输出，完成第二周期。第三周期开始，此时第三fsrb3的第一波长λ9通过循环式awg200的第一输出210a输出，第三fsrb3的第二波长λ10通过循环式awg200的第二输出210b输出，第三fsrb3的第三波长λ11通过循环式awg200的第三输出210c输出，并且第三fsrb3的第四波长λ12通过循环式awg200的第四输出210b输出，完成第三周期。第四周期开始，此时第四fsrb4的第一波长λ13通过循环式awg200的第一输出210a输出，第四fsrb4的第二波长λ14通过循环式awg200的第二输出210b输出，第四fsrb4的第三波长λ15通过循环式awg200的第三输出210c输出，并且第四fsrb4的第四波长λ16通过循环式awg200的第四输出210b输出，完成第四周期。在此情况下，每个fsrb1-b4包括四个波长λ1–λ16(fsrb1包括波长λ1–λ4，fsrb2包括波长λ5–λ8，fsrb3包括波长λ9–λ12，fsrb4包括波长λ13–λ16)，并且循环式awg200包括4个输出210。因此，来自每个fsrb1-b4的一个波长输出每个awg输出220。换言之，每个awg输出220输出来自fsrb1-b4的波长。如上所述，第一平台可将第一fsrb1用于上行并将第三fsrb3用于下行，并且第二平台可将第二fsrb2用于上行并将第四fsrb4用于下行。类似地，网络100可通过使用向每个用户30提供三个平台的六个fsr周期来支持三个平台。网络也可通过使用八个fsr周期来提供四个平台，通过使用10个fsr周期来提供五个平台，等等依此类推。在twdm-pon体系结构中，每个波长λ承载多个用户30，因此，网络100可被配置为同时操作不同协议的pon以服务不同层的服务(例如，1g-pon和10g-pon)。例如，co40处的服务提供者可能想要在更高速率上行/下行pon上提供企业/优质服务并且在更低速率上行/下行pon上提供标准住宅服务。参考联系图2c论述的示例，企业/优质服务可使用第一和第三fsrb1、b3或第二和第四b2、b4中的一者，并且低上行/下行速率pon可使用第一和第三fsrb1、b3或第二和第四b2、b4中的另一者。用户30接收的服务是由其各自的客户所在地装备(customerpremisesequipment，cpe)确定的，更具体而言是由其onu60确定的。cpe可被配置为接收企业优质服务或低上行/下行速率服务中的一者或另一者。在一些示例中，如果用户30想要从低上行/下行速率服务升级到企业/优质服务，则用户30必须将他的cpe改变/升级到能够接收正从co40发送的升级/优质信号。
如前所述，为了增大网络100容量，经常希望将多个服务或平台覆盖在同一光纤20上。例如，在tdm-pon体系结构中，覆盖多个服务是通过对于覆盖的每个平台使用不同的一对波长来实现的。参考图3a-3c，在一些实现方式中，tdm-pon体系结构100覆盖两个不同的服务，例如1g-ponmac50a和10g-ponmac50b。网络100包括第一光学系统300a，其经由被布置为输送馈线信号s1和s2的光纤馈线20与第二光学系统300b通信。第一光学系统300a包括复用器310，例如频带复用器。复用器310被配置为在来自第一olt50a(1g-pon)的第一olt信号s1(λ1–λ4，λ9–λ12)、来自第二olt50b(10g-pon)的第二olt信号s2(λ5–λ8，λ13–λ12)和包括第一olt信号s1和第二olt信号s2两者的光纤馈线20的馈线光信号s3之间进行复用和解复用。第一olt信号s1包括上行fsrb1和下行fsrb3，并且第二olt信号也包括上行fsrb2和下行fsrb4。每个fsrb1-b4具有波长λ1–λ16，与其他fsrb1-b4不同。
第二光学系统300b可以是远程节点70的一部分或者可以局部是远程节点70的一部分。第二光学系统300b与光纤馈线20光学连接。此外，第二光学系统300b被配置为在馈线光信号s3与onu信号us1–us4之间进行复用和解复用，其中onu信号us1–us4是从第二光学系统300b的输出320输出/输入的。第二光学系统300b的每个输出320连接到接入光纤22，22a-n，这些光纤将其连接到关联的onu60。每个onu信号
系统100可包括与第二光学系统300b的每个输出320通信的光分路器400。光分路器400进一步扩展网络100。每个光分路器400把从第二光学系统300b的每个端口320输出的信号us1–us4输送到onu60。例如，从第二光学系统300b的第一端口320a输出的第一信号us1被功率分路器400分路，然后信号us1被输送到与分路器400a光学连接的onu60。在此情况下，作为1g-ponmac60a的第一onu60a接收输出的信号us1，并且作为10g-ponmac60b的第二onu60b也接收同一输出信号us1。在此情况下，每个onu60a、60b包括带通滤波器64，其过滤出该onu60被设计为接收的波长。第一onu60a包括允许(来自第一olt信号s1的)波长λ1和λ9通过到有色双工器62的带通滤波器64，并且第二onu60b包括允许(来自第二olt信号s2的)波长λ5和λ13通过到有色双工器62的带通滤波器64。在一些情况中，带通滤波器64的功能可以是有色双工器62的一部分，从而带通滤波器64可以不是onu中的物理组件。
每个onu60包括双工器62，其将第一和第二端口p1、p2复用到第三端口p3中。第一和第二端口p1、p2上的信号占用不相连的频带，即在不同的fsrb1-b4上；因此，第一和第二端口p1、p2上的信号可共存于第三端口p3上。因此，如图3a所示，两个更短波长带fsrb1和fsrb2被用于上行链路，并且两个更长波长带fsrb3和fsrb4被用于下行链路。这放松了对onu60中的有色双工器的要求。另外，每个onu60在双工器62之前包括带通滤波器64以为其他服务从olt50中去除不想要的下行链路信道。固定的带通滤波器64使一定范围内的频率或波长λ通过并且拒绝(即，衰减)该范围外的频率或波长λ。因此，每个带通滤波器64使与期望服务相关联的期望波长λ通过。在一些实现方式中，每个onu60内部的双工器62也充当接收器rx之前的带通滤波器64以为其他服务从olt50中去除不想要的下行链路信道。在一些示例中，用于同一服务的其他波长下行链路信号全都被循环式awg200，200a去除。
在一些实现方式中，当循环式awg200被包括在第二光学系统300b中以增大twdm-pon系统的分路比率时，awg200只允许离散的(或有色的)波长通过到每个用户30，这允许了在同一馈送光纤20、22上有效地堆叠多个pon。图3a-3c示出了利用四周期awg200同时在同一光纤装置(fiberplant)20、22上操作的1g-pon和10g-pon。循环式awg200限制可覆盖在光纤装置20、22上的可能波长。然而，多个fsr周期b1-b4允许了每对周期为不同的产品或网络协议服务。在一些实现方式中，不希望对同一分层服务上的上行链路和下行链路使用相邻的fsr周期b1-b4，这是由于onu60处的有色双工器62的实现困难性，其通常是利用tff(薄膜滤波器)实现的，参见图3b和3c。
第一olt50a处的1g-pon服务对于上行传送使用具有波长λ1–λ4的fsrb1，并且对于下行传送使用具有波长λ9–λ12的fsrb3，而第二olt50b处的10g-pon对于上行传送使用具有波长λ5–λ8的fsrb2，并且对于下行使用具有波长λ13–λ16的fsrb4。这个光谱分配允许了1g-ponolt50a和10g-ponolt50b在同一光纤装置20上操作，因为如先前联系图2b所述，每个服务对于其各自的上行和下行传送的每一者使用不同的fsr。onu60、60a、60b从两个olt50a、50b接收两个服务1g-pon和10g-pon服务，并且每个onu60、60a、60b被配置为利用与onu60相关联的接收器rx前面的固定带通滤波器64选择期望的波长(即，各自服务的波长)。
如图3a所示，第二光学系统300b包括具有四个输出端口220，220a-d的循环式awg200，其中每个输出端口输出信号us1–us4。第二光学系统300b还包括四个输出320a-320d。在此情况下，循环式awg200的输出端口220，220a-d与第二光学系统300b的输出端口320a-320d对齐。因此，循环式awg200的第一、第二、第三和第四输出端口220，220a-d与第二光学系统300b的第一、第二、第三和第四输出端口相同。然而，如下文将要参考图3f论述的，在一些实现方式中，循环式awg200b包括八个输出端口220a-220h并且第二光学系统300b包括光耦合器340，其中每个光耦合器340组合至少两个循环式awg输出端口220。
参考图3d-3f，在一些实现方式中，功率分路器——也称为光耦合器340，340a-340d——可与awg200共位以增大分路比率并且因此增大每馈线光纤的用户数目。awg200比功率分路器更昂贵；因此将awg200放在功率分路器/光耦合器400的olt50侧最小化了网络100内的awg200的数目。图3e示出了4端口awg200，其后是2xn光耦合器400。如所示，在awg200上使用两个fsr周期b1和b3。
难以使awg200的fsr周期b1-b4中的频率间距保持相同。图3d示出了两个fsr周期b1-b4上的均一信道间距。图3d是如图3f所示的一个fsr周期b1和b3上的均一信道间距的扩展。参考图3f，可以使用具有双倍数目的信道或输出220的awg200。因此，为了创建n信道两周期设备(图3d中所示的第二光学系统300b)，信道1和n+1被馈送到2xn光耦合器的输入中，信道2和n+2被馈送到另一耦合器中，等等依此类推。例如，awg200的第一输出信道220a连接到第一耦合器400a，awg200的第二输出信道220b连接到第二耦合器400b，awg200的第三输出信道220c连接到第三耦合器400c，awg200的第四输出信道220d连接到第四耦合器400d，awg200的第五输出信道220e连接到第一耦合器400a，awg200的第六输出信道220f连接到第二耦合器400b，awg200的第七输出信道220g连接到第三耦合器400c，并且awg200的第八输出信道220h连接到第四耦合器400d。第一耦合器400a耦合来自awg200的第一输出信道220a和第五输出信道220e的波长。第二耦合器400b耦合来自awg200的第二输出信道220b和第六输出信道220f的波长。第三耦合器400c耦合来自awg200的第三输出信道220c和第七输出信道220g的波长。最后，第四耦合器400d耦合来自awg200的第四输出信道220d和第八输出信道220h的波长。从awg200的共同端口或输入210到耦合器400的输出的传递功能与图3e中所示的实现方式几乎相同，除了在fsr之间信道间距将会更均一以外。
从制造上来说，增大awg200中的信道/输出220的数目会增大awg200的面积，从而增大成本。然而，其不允许循环式awg在多个fsr周期b1-b4上在信道210之间具有均一信道间距。此外，通过使用大量的波导来创建大得多的fsrb1-b4，也可避免每个fsr周期b1-b4上的远信道的“边缘效应”，包括更高的插入损耗。这允许了所有信道都远离任何边缘。在一些实现方式中，如图3d所示，第二光学系统300b实现图3e的设计，该设计利用双输入耦合器400连结两个awg输出220。由于图3f的设计可被一般化到多个耦合器端口以例如创建四个fsrb1-b4周期，因此输出1、n+1、2n+1和3n+1必须连接到四输入耦合器340，如图3d中所示。利用此方法可将任何波长选择设备的fsrb1-b4减少一个整数，包括在本质上已经是循环性的设备。如图3d所示，第二光学系统300b包括具有16个输出的awg200b，以及四个功率耦合器340，340a-d，每个耦合器340耦合四个波长，产生与如图3a所示相同的输出。图3d的系统100可提供fsr周期b1-b4之间的均一信道间距。
图4a-4d示出了网络100升级的进度，其中网络100包括单层服务，即对于上行使用fsrb1并且对于下行使用fsrb3的传统服务。从而，fsrb2和fsrb4如图4a所示未被使用。为了便利无缝的系统升级，升级系统/服务应当在awg200的两个未使用的fsrb2、b4周期上操作。返回参考图3a，例如，第一服务可由第一olt50a提供，而升级可由第二olt50b提供。因此，系统升级的第一步骤是利用波长选择光学复用器(例如，频带复用器310)将升级的系统(例如，olt50b)连接到光纤装置。此时，传统系统olt50a和升级的系统olt50b共存于同一光纤装置20上，如图4c所示。升级的下一步骤是利用支持升级服务的升级cpe开始对onu60升级。在此时间期间，如联系图3a所述，每个用户30接收两个服务。因此，当用户升级其cpe时，与用户30相关联的onu60接收升级的服务。升级的第三步骤发生在所有用户30都已将其传统onu60(支持olt50a)升级到了支持升级系统(例如，olt50b)的onu60时。在这个步骤，传统服务被断开连接，即断开olt50a，这释放了传统系统本来在使用的两个fsr(在此情况下是b1、b3)。
在对用户30没有服务中断的情况下无缝地执行网络100升级的能力(例如，在co40处)对于isp避免导致大量技术支持呼叫的客户投诉是非常令人满意的。在olt50只为一个onu60服务的情况下(例如，wdm-pon网络)，升级服务可能更容易，而这是以操作复杂性为代价的，其中包括在olt50侧要端接更多光纤。然而，在每个olt50向多个onu60提供服务的情况下，服务提供者防止晚升级者完全失去连通性是必要的。为多个onu60服务的olt50的示例是：(1)利用光子学和封装集成来提供多个波长的光学集成olt50；(2)除了wdm以外也使用时分复用(tdm)来形成twdm-pon的系统；或者(3)两者的组合。
图5a-5d示出了对于多个服务的系统100升级。在一些实现方式中，服务提供者想要同时在同一光纤馈线20上提供不同的分层服务。例如，服务提供者可能想要为企业客户提供10g-pon服务并且为住宅客户提供2.5g-pon服务。在此情况下，每个pon使用两个fsr周期b1-b4，结果是总共四个fsr周期b1-b4，参见图3a和5b。利用图4a-4d中描述的过程，服务提供者需要两个额外的fsr周期b1-b4来无缝地升级任一服务，结果是总共六个fsr周期。然而，图5a-5d中描述的过程允许了服务提供者升级更低层服务，然后只利用四个使用的fsrb1-b4升级更高层服务。升级的第一步骤是将传统更高层平台onu60派遣到所有更低层服务用户30，这将会把它们迁移到更高层的平台。如先前联系图3a所述，所有用户30接收两个olt提供的两个服务，并且基于onu60处的cpe装备(图3b和3c)，用户30的服务被确定。因此，升级onu60处的cpe允许了用户30接收传统更高层服务，而无需olt50处的改变。一旦被配置为接收传统低层服务的onu60全都被升级到被配置为接收传统高层服务的onu60，则所有用户30都被传统高层平台所服务。这将网络100的实际容量临时减少了传统低层服务的容量。在一些示例中，服务提供者配置先前低层客户的cpe来限制对这些客户允许的流量，以防止对传统高层客户的网络速度的剧烈影响。升级中的下一步骤是通过停用或断开传统低层olt50来停用传统低层服务，这如图5c所示释放了两个fsr周期(例如，fsrb1和b3)。然后，服务提供者如图5d所示将升级的高层服务安装在与传统低层服务相同的波长规划上(例如，fsrb1和b3)。此外，服务提供者向传统高层用户30提供被配置为接收升级的传统高层服务的升级onu60。一旦所有传统高层用户30都升级了其cpe来支持升级的高层服务，传统高层服务平台就变成升级的低层服务平台。如图5d所示，低层服务和高层服务的光谱分配被交换(即，升级的低层平台使用fsr周期b2和b4，而升级的高层平台使用fsr周期b1和b3)。
如上所述，升级过程允许了降低的升级成本，因为服务提供者不对用户30造成任何显著的中断，从而避免了服务呼叫。此外，通过使用twdm，服务提供者以相同数目的光纤支持大量的用户30，从而减少了co40的数目和在co40与远程节点70之间要求的馈线光纤的量，并最终节省了运营成本。
图6提供了用于操作如图3a-3f中所述的通信系统100的方法600的操作的示例布置。也参考图3a，在方框602，方法600包括在第一光学系统300a处接收如下信号并在如下信号之间进行复用/解复用：第一光线路终端信号s1、第二光线路终端信号s2和包括第一光线路终端信号s1和第二光线路终端信号s2的馈线光信号s3。第一光线路终端信号s1包括第一上行自由光谱范围b1和第一下行自由光谱范围b3。第二光线路终端信号s2包括第二上行自由光谱范围b2和第二下行自由光谱范围b4。在方框604，方法600包括在第一光学系统300a和第二光学系统300b之间传送馈线光信号s3。在方框606，方法600还包括在第二光学系统300b处接收如下信号并在如下信号之间进行复用/解复用：馈线光信号s3，和光网络单元信号us，us1–usn。每个光网络单元信号us，us1–usn包括第一上行自由光谱范围b1中的第一上行波长λ1–λ4，第一下行自由光谱范围b3中的第一下行波长λ9–λ12，第二上行自由光谱范围b2中的第二上行波长λ5–λ8，以及第二下行自由光谱范围b4中的第二下行波长λ13–λ16。
方法600可包括将光网络单元信号us，us1–usn中的至少一者从第二光学系统300b发送到第一光网络单元60和第二光网络单元60。第一光网络单元60，60a可与第二光学系统300b光学连接并且被配置为接收具有第一上行自由光谱范围b1中的第一上行波长λ1–λ4和第一下行自由光谱范围b3中的第一下行波长λ9–λ12的光网络单元信号us，us1-usn。第二光网络单元60，60b可与第二光学系统300b光学连接并且被配置为接收具有第二上行自由光谱范围b2中的第二上行波长λ5–λ8和第二下行自由光谱范围b4中的第二下行波长λ13–λ16的光网络单元信号us，us1-usn。
在一些示例中，第一光网络单元60，60a和第二光网络单元60，60b利用不同的协议(例如，1g-pon和10g-pon)操作。第一光网络单元60，60a和第二光网络单元60，60b可各自包括固定的带通滤波器64。第一上行自由光谱范围b1和第一下行自由光谱范围b3可与第一协议相关联，并且第二上行自由光谱范围b2和第二下行自由光谱范围b4可与不同于第一协议的第二协议相关联。第一光学系统300a可包括复用器310并且第二光学系统300b可包括循环式阵列波导光栅200。第二光学系统300b可包括具有输出220的阵列波导光栅200，其中至少两个输出与耦合器340、400光学连接。
图7提供了用于操作使用例如图3a、3d、3e和3f所示的第二光学系统300b那样的光学系统的通信系统100的方法700的操作的示例布置。在方框702，方法700包括在第二光学系统300b处接收馈线光信号s3和光网络单元信号us，us1–usn。在方框704，方法700还包括在第二光学系统300b处在馈线光信号s3和光网络单元信号us，us1–usn之间进行复用/解复用。
在一个示例中，额外参考图4a-4d，对于第一时间段，馈线光信号s3包括第一光线路终端信号s1，该第一光线路终端信号s1包括第一上行自由光谱范围b1中的波长和第一下行自由光谱范围b3中的波长，并且每个光网络单元信号us，us1-usn包括第一上行自由光谱范围b1中的第一上行波长λ1–λ4和第一下行自由光谱范围b3中的第一下行波长λ9–λ12。
对于第一时间段之后的第二时间段，馈线光信号s3包括第一光线路终端信号s1和第二光线路终端信号s2。第二光线路终端信号s2包括第二上行自由光谱范围b2和第二下行自由光谱范围b4。每个光网络单元信号us，us1–usn包括第一上行自由光谱范围b1中的第一上行波长λ1–λ4，第一下行自由光谱范围b3中的第一下行波长λ9–λ12，第二上行自由光谱范围b2中的第二上行波长λ5–λ8，以及第二下行自由光谱范围b4中的第二下行波长λ13–λ16。
在一些实现方式中，方法700包括对于第一时间段，将光网络单元信号us，us1-usn中的至少一者从第二光学系统300b发送到第一光网络单元60，60a，该第一光网络单元60，60a与第二光学系统300b光学连接并且被配置为接收具有第一上行自由光谱范围b1中的第一上行波长λ1–λ4和第一下行自由光谱范围b3中的第一下行波长的光网络单元信号us，us1-usn。对于第二时间段，方法700可包括将光网络单元信号us，us1–usn中的至少一者从第二光学系统300b发送到第一光网络单元60，60a和第二光网络单元60，60b。第一光网络单元60，60a可与第二光学系统300b光学连接并且被配置为接收具有第一上行自由光谱范围b1中的第一上行波长λ1–λ4和第一下行自由光谱范围b3中的第一下行波长的光网络单元信号us，us1-usn。第二光网络可与光学系统光学连接并且被配置为接收具有第二上行自由光谱范围b2中的第二上行波长λ5–λ8和第二下行自由光谱范围b4中的第二下行波长λ13–λ16的光网络单元信号。第一光网络单元和第二网络单元可利用不同的协议操作。第一光网络单元60，60a和第二光网络单元60，60b可各自包括固定的带通滤波器64。
对于第二时间段之后的第三时间段，馈线光信号s3可包括第二光线路终端信号s2，而没有第一光线路终端信号s1。每个光网络单元信号可包括第二上行自由光谱范围b2中的第二上行波长λ5–λ8和第二下行自由光谱范围b4中的第二下行波长λ13–λ16，而没有第一上行自由光谱范围b1中的第一上行波长λ1–λ4和第一下行自由光谱范围b3中的第一下行波长λ5–λ8。对于第三时间段，方法700可包括将光网络单元信号us，us1-usn中的至少一者从第二光学系统300b发送到第二光网络单元60，60b，该第二光网络单元60，60b与第二光学系统300b光学连接并且被配置为接收具有第二上行自由光谱范围b2中的第二上行波长λ5–λ8和第二下行自由光谱范围b4中的第二下行波长λ13–λ16的光网络单元信号us，us1-usn。
第一上行自由光谱范围b1和第一下行自由光谱范围b3可与第一协议相关联，并且第二上行自由光谱范围b2和第二下行自由光谱范围b4可与不同于第一协议的第二协议相关联。第二光学系统300b可包括循环式阵列波导光栅200。光学系统还可包括具有输出220的阵列波导光栅200，其中至少两个输出220与耦合器340、400光学连接。
在一个示例中，额外参考图5a-5d，对于第一时间段，馈线光信号s3包括第一光线路终端信号s1和第二光线路终端信号s2。第一光线路终端信号s1包括第一上行自由光谱范围b1中的波长和第一下行自由光谱范围b3中的波长。第二光线路终端信号s2包括第二上行自由光谱范围b2中的波长和第二下行自由光谱范围b4中的波长。每个光网络单元信号us，us1–usn包括第一上行自由光谱范围b1中的第一上行波长λ1–λ4，第一下行自由光谱范围b3中的第一下行波长λ9–λ12，第二上行自由光谱范围b2中的第二上行波长λ5–λ8，以及第二下行自由光谱范围b4中的第二下行波长λ13–λ16。此外，对于第一时间段之后的第二时间段，馈线光信号s3包括第二光线路终端信号s2，而没有第一光线路终端信号s1。每个光网络单元信号us，us1–usn包括第二上行自由光谱范围b2中的第二上行波长λ5–λ8，和第二下行自由光谱范围b4中的第二波长λ13–λ16，而没有第一上行自由光谱范围b1中的波长λ1–λ4，和第一下行自由光谱范围b3中的第一下行波长λ9–λ12。在一些示例中，该方法还包括对于第二时间段之后的第三时间段，馈线光信号s3包括第三光线路终端信号s1(不同于第一光线路终端信号，例如具有不同协议)和第二光线路终端信号s2。第三光线路终端信号s1包括第一上行自由光谱范围b1和第一下行自由光谱范围b3。第二光线路终端信号s2包括第二上行自由光谱范围b2和第二下行自由光谱范围b4。每个光网络单元信号us，us1–usn包括第一上行自由光谱范围b1中的第三上行波长，第一下行自由光谱范围b3中的第三下行波长，第二上行自由光谱范围中的第二上行波长，以及第二下行自由光谱范围中的第二下行波长。第三上行波长可以与第一上行波长相同，并且第三下行波长可以与第一下行信号相同。在一些示例中，第一上行光谱范围b1和第一下行自由光谱范围b3在第一时间段期间与第一协议相关联并且在第三时间段期间与第二协议相关联。此外，第二上行自由光谱范围和第二下行自由光谱范围的波长在第一、第二和第三时间段期间与第三协议相关联。第三协议不同于第一和/或第二协议。
已描述了数个实现方式。然而，将会理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可做出各种修改。因此，其他实现方式在所附权利要求的范围内。例如，权利要求中记载的动作可按不同的顺序执行，而仍实现期望的结果。
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