通过twdm-pon启用统计光学设计的制作方法
【专利说明】通过TWDM-PON启用统计光学设计
[0001] 相关交叉申请
[0002] 这篇专利申请要求艾芬伯格?弗兰克*J提交的申请日为2013年5月16日、申请 号为61/824, 162、题目是"通过TWDM-P0N启用统计光学设计"的美国专利申请的优先权。
[0003] 相关技术域的声明
[0004] 没有
[0005] 相关附录 [0006] 没有
【背景技术】
[0007] 无源光网络（Ρ0Ν)是一个点对多点网络，其包括位于中心局（C0)的光线路终端 (0LT)、位于用户侧的多个光网络单元（ONUs)和连接所述0LT和所述0NU的光分配网络 (0DN)。Ρ0Ν也可包括位于0LT和0NU之间的远程节点（RNs)，例如，位于多个用户所在的道 路的尽头。近年来，为增加带宽，已经部署了时分复用（TDM)PON和波分复用（WDM)PON。在 TDM Ρ0Ν中，每个0NU可在每个可用波长上发送和接收数据，但这只能在专用的时间间隔实 现。在WDM Ρ0Ν中，每个0NU可连续发送和接收数据，但这只能在专用的波长上实现。结合 WDM与TDM的一种混合Ρ0Ν可支持更高容量，从而单个0LT即可为更多的用户服务，而且为 每个用户都提供足够的带宽。在这样的时分和波分复用（TWDM)PON中，WDM Ρ0Ν可覆盖在 TDM Ρ0Ν上面。换句话说，多个波长可复用在一起以共享单个馈线光纤，并且每个波长可通 过TDM被多个用户共享。但是，TWDM Ρ0Ν具有设计和成本问题。
【发明内容】
[0008] -种实施例中，本发明包括一种用于设计TWDM Ρ0Ν的方法。所述TWDM Ρ0Ν包括 0LT、多个0NU和多条光路，其中，所述多个0NU包括第一 0NU和第二0NU，所述多条光路包括 第一光路和第二光路，且每条光路都从所述0LT延伸至所述0NU中的一个0NU ;所述0LT包 括多个光口，其中，所述多个光口包括第一光口和第二光口。所述方法包括：根据统计设计 功率预算程序设计所述Ρ0Ν，其中，所述统计设计功率预算程序将小于指定的部件最坏功率 损耗分配给所述Ρ0Ν中的至少一个部件；将所述第一 0NU分配给所述第一光口，其中，所述 第一 0NU位于所述第一光路上，所述第一光路的功率损耗小于光路的平均功率损耗，所述 第一光口的功率损耗大于光口的平均功率损耗；将所述第二0NU分配给所述第二光口，其 中，所述第二0NU位于所述第二光路上，所述第二光路的功率损耗大于光路的平均功率损 耗，所述第二光口的功率损耗小于光口的平均功率损耗。
[0009] 另一实施例中，本发明包括TWDM Ρ0Ν中的0LT。所述0LT包括第一光口、第二光口 和处理器。所述第一光口用于通过0DN耦合到多个0NU。所述第二光口用于通过所述0DN 耦合到所述0NU。所述处理器耦合到所述第一光口和第二光口；所述处理器用于，当接收到 指示所述第一光口经过一段时间之后的功率损耗大于第二光口的功率损耗的信息时，使得 所述0LT做出反应，从而将功率大于分配给所述第二光口的第二波长的功率的第一波长分 配给所述第一光口。
[0010] 另一实施例中，本发明公开了一种用于升级以前的根据最坏情况设计程序设计的 时分和波分复用（TWDM)无源光网络（Ρ0Ν)的方法。所述方法包括根据统计设计功率预算 程序重新设计所述Ρ0Ν，其中，所述统计设计功率预算程序将小于指定的现有部件的最坏功 率损耗的功率损耗分配给所述Ρ0Ν中的至少一个现有部件。所述方法还包括增加至少一个 附加0NU到所述Ρ0Ν，其中，分配给所述附加0NU的功率损耗小于或等于现有部件的最坏功 率损耗与所分配给现有部件的功率损耗之差。
[0011] 结合下面附图和权利要求的详细描述，更能清楚地理解上述以及其他特征。
【附图说明】
[0012] 为了更完整地理解本发明，现参考以下简单描述，并结合附图和详细的说明书，其 中，相同图例编号代表相同部分。
[0013] 图1为本发明实施例提供的TWDM Ρ0Ν的示意图；
[0014] 图2为本发明实施例提供的TWDM Ρ0Ν的另一示意图；
[0015] 图3A示出了本发明实施例提供的将功率损耗值低的部件与功率损耗值高的部件 进行配对的技术；
[0016] 图3B示出了本发明实施例提供的将功率损耗值低的部件与功率损耗值高的部件 进行配对的另一技术；
[0017] 图4为本发明实施例提供的用于设计TWDM Ρ0Ν的方法的流程图；
[0018] 图5为本发明实施例提供的网元的示意图。
【具体实施方式】
[0019] 首先应理解的是，尽管下文提供了一个或多个实施例的示例性实现方式，但所述 公开的系统和/或方法可通过任意数量的技术来实现，而不管这些技术是否当前已知或存 在。本发明绝不应该受限于下文所描述的示例性实现方式、附图和技术，包括其中示出和描 述的优选设计和实现方式，但在附带的权利要求的范围内及其等效内容的完整范围内，可 进行修改。
[0020] 本发明实施例使用统计设计程序来为正在设计或已经存在的TWDM Ρ0Ν中的部件 分配功率损耗水平。本实施例通过将Ρ0Ν中功率损耗水平较高的部件与Ρ0Ν中功率损耗水 平较低的部件进行配对，克服统计设计程序的缺点。
[0021] 设计或重新设计Ρ0Ν过程中，最坏情况设计程序通常用于考虑Ρ0Ν中的部件如 OLT、0NU、光纤光缆、分离器、耦合器以及类似Ρ0Ν部件的可能功率损耗水平。即，由于制造 工序不同或其他原因，任何一类这些部件中的部件可能具有宽范围的功率损耗值。功率损 耗值可能遵从正态分布曲线，其中，大量部件的功率损耗值接近曲线中心，较小量部件的功 率损耗值在曲线的两端。这些部件的制造商可以公开部件的功率损耗的预计值范围，如平 均值和最坏值。例如，分离器制造商可能声称其分离器的平均功率损耗为18分贝（dB)，最 坏功率损耗为20dB。由于Ρ0Ν设计者可能不知道Ρ0Ν中任何独立部件的功率损耗的确切 值，设计者可以给每个部件分配一个假定的功率损耗值。在最坏情况设计程序中，假定公开 的最坏值是Ρ0Ν中每个部件的功率损耗的实际值。
[0022] 可以将多个相连部件中的每一部件的单独功率损耗相加，得出所有部件的总功率 损耗。如果某路径上相连部件的总功率损耗变得过大，由发送器发送的信号在该路径上可 能衰减到该信号不能被接收器稳妥接收的程度。在设计Ρ0Ν时，可以优选地确保链路上的 总功率损耗不超过这一水平，这可称为损耗预算或功率预算或链路预算。在设计Ρ0Ν时使 用的最坏功率损耗值可以确保Ρ0Ν在其整个运行寿命中保持高可靠性，因为这种情况下不 可能超过Ρ0Ν的损耗预算。
[0023] 设计Ρ0Ν时，Ρ0Ν设计者可以计算链路上可以接受的最大功率损耗值，并可以将损 耗预算设置为或低于该水平。设计者然后可以设计链路，使得链路中各部件的最坏功率损 耗之和不超过所述损耗预算。随着时间推移，即使链路中部件的质量出现一些退化，确实可 以做如下假设：部件的功率损耗永远不会超过各自的最坏值，从而总功率损耗绝不会超过 所述损耗预算。
[0024] 虽然使用最坏情况设计程序可以给Ρ0Ν带来极大的可靠性，但这一程序可能给分 配给Ρ0Ν中的部件的功率损耗值带来大量不必要的误差。这种过度误差反过来会对链路中 可包含的部件数量造成不必要的小限制。
[0025] 统计设计程序代替最坏情况设计程序的使用可允许功率损耗值低于分配给Ρ0Ν 中的部件的最坏功率损耗，从而可允许Ρ0Ν比在最坏情况设计程序中包含更多部件。在统 计设计程序中，Ρ0Ν设计者可以假定Ρ0Ν中的部件的功率损耗都有它们公开的平均值，而非 它们公开的最坏值。
[0026] 例如，链路的损耗预算可能为20dB。如果链路中的所有部件的最坏功率损耗值都 为5dB，则在最坏情况设计程序中，链路中只可包含4个部件。如果链路中的所有部件的平 均功率损耗值为4dB，且使用了统计设计程序，则链路中可包含多达5个部件。又如，Ρ0Ν中 0NU的损耗预算为20dB，且如果计划包括在Ρ0Ν中的每个0NU的最坏功率损耗为5dB，则在 最坏情况设计程序中，Ρ0Ν中只可包含4个0NU。如果所述0NU中的每一个0NU的平均功率 损耗值为4dB，则当使用统计设计程序时，Ρ0Ν中可以包含多达5个0NU。
[0027] -套部件的实际功率损耗值通常遵从正态分布，所以一部分这些值会高于或低于 平均值。例如，偏离平均值两个标准差的范围包括97. 7%的部件，偏离平均值三个标准差的 范围包括99. 8%的部件。由于一些部件的实际功率损耗值大于平均值，统计设计程序的使 用可能导致超出链路的损耗预算。即，如果基于部件的平均功率损耗值计算链路中可包含 的部件数量，且如果某些部件的实际功率损耗值大于平均值，链路的总功率损耗可能大于 计算部件数量时使用的值，因此可能会超出损耗预算。由于在这样的场景下，Ρ0Ν的一部分 可能出现故障，在Ρ0Ν的设计中通常不使用统计设计程序，而通常使用最坏情况设计程序。
[0028] 本发明实施例公开了统计设计程序的优点，而没有提到缺点。更具体地，可以实现 使用统计设计程序时，链路中的部件数量可能更多，同时超出损耗预算的可能性被消除或 者大大降低。这样的结果可以通过如下步骤实现：将Ρ0Ν中功率损耗值大于平均值的部件 与Ρ0Ν中功率损耗值小于平均值的部件连接。因此，配对部件的功率损耗之和接近平均值。 由于功率损耗值大于平均值的多个部件不在同一路径上，路径或者链路上的所有部件的总 功率损耗不可能超出损耗预算。
[0029] -个实施例中，将一个0NU分配给一个光口，使得与所述0NU相关联的功率损耗和 与所述光口相关联的功率损耗之和在预定义的所述Ρ0Ν中0NU的平均功率损耗和所述Ρ0Ν 中光口的平均功率损耗之和的范围内。将ONU分配给光口的操作可能会持续进行，直到与 未分配的0NU相关联的功率损耗在预定义的所述P0N中0NU的平均功率损耗的范围内，且 与未分配的光口相关联的功率损耗在预定义的所述P0N中光口的平均功率损耗的范围内。
[0030] 在一些实施例中，这种部件配对可以包括端到端类型的连接，即将Ρ0Ν中某一路 径上的功率损耗小于Ρ0Ν中路径的平均功率损耗的0NU分配给Ρ0Ν中某个0LT上的功率损 耗大于Ρ0Ν中端口的平均功率损耗的端口。同样地，可以将Ρ0Ν中某一路径上的功率损耗 大于Ρ0Ν中路径的平均功率损耗的0NU分配给0LT上的功率损耗小于Ρ0Ν中端口的平均功 率损耗的端口。
[0031] 在其他一些实施例中，可在0LT和0NU之间的路径上的部件之间进行这种高损耗 与低损耗的连接。即，可将Ρ0Ν分成多个部分，将第一部分中功率损耗值大于平均值的部件 与第二部分中功率损耗值小于平均值的部件进行配对和连接，反之亦然。
[0032] 在一些实施例中，可以基于最好到最坏的原则进行这种部件配对，其中，第一套部 件按最低功率损耗到最高功率损耗的顺序排列。可能与所述第一套部件连接的第二套部件 按最高功率