专利名称：用于运营商级wdm pon以增加分割数及带宽的系统及设备的制作方法
技术领域：
本发明大体而言涉及远程通信网络传输系统领域，且更具体而言涉及一种通过波分复用器(WDM)与光耦合元件的组合来提供增大的分割数及带宽的波分复用无源光纤网络(PON)。
背景技术：
现有无源光纤网络通常可见用于宽带光纤存取网络。PON使用一种共享入户光纤的方式而无需从交换点、电话公司本地交换局(LEO)或CATV头端器向订户户内敷设单独的光纤线。
现有无源光纤网络所面临的主要挑战是增加共享一呈总线或环形配置的光纤的用户数量。分割数升高会使远端接收机中的光功率下降。通常，对于所界定目标而言，ITU-G.983无源光纤网络标准允许有32个分割而IEEE802.3ah点对多点标准则允许有16个分割。
与增加共享一光纤的用户数量相关联的另一问题是同时会减小每一用户的平均带宽。一典型PON的带宽由所有订户用户共享。例如，由16个用户共享的1吉位的下游带宽提供约60Mb/s，其中一32分割会使每一用户得到30Mb/s，一64分割会使用户得到15Mb/s，而一128分割会使用户得到7Mb/s。
因此，期望提供一种具有更高分割比率及带宽的PON。
发明内容
本发明为一种采用一本地交换局节点的无源光纤网络(PON)，其具有一具有M个用于下游信号传输的通道的第一WDM及一将第一WDM互连至一光纤的第二WDM。所述第二WDM自所述第一WDM接收所述M个下游传输通道并自所述光纤接收单个上游传输通道。一光分配节点通过一用于与所述第二WDM进行通信的第三WDM连接至所述光纤并包含一连接至所述第三WDM以用于接收所述M个下游传输通道的第四WDM。一1×M光耦合器连接至所述第三WDM以传输上游通道而M个2×N光耦合器分别连接至所述第四WDM及所述1×M光耦合器。提供M×N客户节点，其分别具有一第五WDM以接收下游传输信号并将上游传输信号传送至各个2×N耦合器。
结合附图参阅下文详细说明可更好地了解本发明的这些及其他特征和优点，其中图1a-e为显示其中可采用本发明的各种PON配置的方框图；图2为一展示一体现本发明的系统中各元件的方框图；及图3为一包含本发明的系统中一实例性分配节点的方框图。
具体实施例方式
参见图1a-e，无源光纤网络(PON)为一将光缆及信号一直或几乎一直引至终端用户的系统。根据PON的终接位置，所述系统可称作光纤至路边(FTTC)、光纤到楼(FTTB)、或光纤入户(FTTH)。一PON由一位于通信公司处所处的光线路终端(OLT)10及多个位于终端用户附近的光网络单元(ONU)12组成。通常，有多达32个ONU可连接至一OLT。术语“无源”只是描述如下事实一旦信号正在通过所述网络，光传输就不存在功率需求或有源电子部件。PON中的主要组件为光纤14及耦合器16。每一耦合器均结合或分割来自光纤的功率。其在PON中用于分配来往于多个订户线的光信号。
图1a揭示一具有一基本树形结构的PON，其中各ONU通过一自单条光纤至每一ONU的分支光纤的1×n耦合器连接至OLT。图1b揭示一其中每一ONU均在单条光纤“总线”上具有一单独耦合器(n个1×2耦合器)的总线结构。
图1c揭示一具有一干线受保护的树的PON，其中在一光纤环路上存在两个OLT其中一个OLT现用而另一个备用。耦合器为一容纳与各OLT连接的环路的这两“半”的2×n耦合器。图1d揭示一如在所述干线受保护的树中一样具有两个OLT的完全冗余的树，其中一1×n耦合器位于光纤环路的端接点上且每一用户位置均具有两个ONU通过每一耦合器均有一个ONU与相应的现有或冗余OLT进行通信。
图1e显示一完全冗余的总线架构，其具有两个OLT且在每一用户位置处均有两个ONU通过一2×2耦合器连接至光纤环路总线。
波分复用器(WDM)允许以不同波长的光通过一条光纤发送若干信号以避免在信号中产生干扰。参见图2，在一可构成本发明上述PON中的OLT的本地局节点20中，采用一具有M个通道的WDM以对下游方向上M个传输通道24的M个波长进行多路复用。一第二WDM 26在一光纤28上提供所述M个下游通道加上一个上游通道的双向传输。CON所接收到的上游传输是在单个波长或通道30上完成。作为一实例，在下游传输系统中采用由1470/1490/1510/1530/1550/1570/1590/1610nm组成的八个通道。对上游方向则使用单个1310nm的波长。在针对CON、下文所述ODN及客户节点所述的本发明指定实施例中所采用的一种实例性WDM是由.位于780Montague Expressway，Suite 403，San Jose，CA 95131的Optowaves公司制造，其部件号为CWDM-8-1470-1-SC/UPC。应了解，在替代实施例中，可使用既提供下游传输能力又提供上游传输能力的组合双向WDM来代替此处所述的单向WDM。
由一光分配节点(ODN)32代替PON中的传统耦合器。所述ODN包含一WDM 34，所述WDM 34与光纤28进行通信并向一具有M个通道的第二WDM 36提供M个下游传输通道。一1×M耦合器38与WDM 34进行上游传输信号通信。M个单元的2×N耦合器40连接至所述M通道WDM 36以接收及分配下游传输并通过与所述M+1通道WDM34的连接来提供单个上游传输通道，进而提供M×N个下游连接的能力。一在本发明指定实施例中用于该用途的实例性WDM是由位于780Montague Expressway，Suite 403，San Jose，CA 95131的Optowaves公司制造，其部件号P/N为STC-2x16-135-P-09-1-SC/UPC。
构成PON中的ONU的各客户节点42分别包含一WDM 44，WDM 44通过自每一WDM 44连接至ODN处相应2×N耦合器40的光纤46传输上游及下游两种传输信号。
在一在所述M通道WDM中使用实例性的8个通道且对所述2×N耦合器使用一16分割光耦合器(N＝16)的实施例中，可在来自本地交换局节点或OLT的单条光纤28上支持128个客户节点。通过使用一36芯光缆并采用本地交换局节点配置，本发明的ODN及客户节点能够支持总共4,608个OLT。在下游方向上共享的带宽为数据速率/(M×N)。在上游方向上仅使用一个波长，然而，举例而言，大多数家用订户在上游方向上并不需要高的带宽。
典型的光学接收机具有宽的波长响应范围。每一客户节点接收机均能够接收所有M个通道的波长。上游方向上的单个波长允许使用单种激光类型并通过允许使用单种类型的客户节点盒而使存货成本大大降低。
图3中显示一替代的实例性ODN。入局光纤28接纳于WDM 50中，WDM 50分割出所述M个下游传输通道及所述上游通道，将下游通道提供至一1×M WDM 52并自1×N耦合器54接收上游通道。在所示实例性实施例中，下游通道跨越1460至1620nm且图中显示四个特定通道1510、1530、1570及1590自WDM 52发出。多个2×2耦合器56分别自WDM 52接收所述M个下游通道中的一个并通过与1×M耦合器54的连接接收一上游通道分割。在所示实例中，第一2×2耦合器载送一1510nm的下游波长及1310nm的上游波长。
各2×2耦合器分别连接至两个1×N耦合器58a及58b。对于所示实例而言，N为16且耦合器58a为1510nm的下游波长提供16个连接。互补的耦合器58b为上游波长1310nm提供16个连接。然后，为每一客户节点提供一光纤对-自耦合器58a及58b分别引出一条。
至此已根据专利法的要求对本发明进行了详细说明，所属领域的技术人员将能得出对本文所揭示特定实施例的各种修改形式及替代形式。这些修改形式仍归属于在权利要求书中所界定的本发明范围及意图内。
权利要求
1.一种采用一单条光纤从一本地交换局节点连接至复数个客户节点的无源光纤网络(PON)，其包括一本地交换局(20)第一波分复用器(WDM)系统(22，26)，其具有M个连接至一光纤传输系统的用于下游信号传输的波长通道；复数个光分配节点(32)，其连接至所述光纤传输系统以与所述第一WDM系统进行通信并包括一所连接的用于与一第二复数个客户节点(42)进行通信的第一光耦合器(40)，每一客户节点均通过一WDM(44)使用从所述第一WDM系统中选定的波长进行通信。
2.如权利要求1所述的PON，其中所述第一WDM系统包括一具有用于下游信号传输的M个通道的第一波分复用器(WDM)(22)；及，一将所述第一WDM互连至一光纤(28)的第二WDM(26)，所述第二WDM自所述第一WDM接收所述M个下游传输通道并自所述光纤接收一单个上游传输通道。
3.如权利要求2所述的PON，其中所述第一光耦合器包括一用于传输所述上游通道的1×M光耦合器(38)，及M个2×N(40)光耦合器，其每一个均连接以用于传输所述M个下游通道并连接至所述1×M光耦合器；且每一客户节点中的所述WDM均连接至所述2×N耦合器中相应一个的一支线，以接收下游传输信号并传输上游传输信号。
4.如权利要求3所述的PON，其中所述光分配节点进一步包括一第三WDM(34)，其连接至所述光纤以与所述第二WDM通信并与所述1×M光耦合器相连接以接收所述上游通道；及，一第四WDM(36)，其连接至所述第三WDM且自其接收所述M个下游传输通道并连接至所述M个2×N光耦合器。
5.一种采用一单条光纤从一本地交换局节点连接至复数个客户节点的无源光纤网络(PON)，其包括一具有M个用于下游信号传输的通道的第一波分复用器(WDM)(22)；一将所述第一WDM互连至一光纤(28)的第二WDM(26)，所述第二WDM自所述第一WDM接收所述M个下游传输通道并自所述光纤接收一单个上游传输通道；一连接至所述光纤的光分配节点(32)，其具有一自所述第一WDM接收所述M个上游传输通道并自所述光纤接收一单个上游传输通道的第三WDM(50)；一自所述第三WDM接收所述M个下游传输通道的1×M WDM(52)；一连接至所述第三WDM以传输所述上游波长的1×M耦合器(54)；复数个M 2×2耦合器(56)，其分别连接至所述1×M WDM及所述1×M耦合器以接收所述下游波长之一及所述上游波长；及，复数个2M 1×N(58a，58b)耦合器，其成对地连接至所述M个2×2耦合器以连接至客户节点从而分配所述各个下游波长及上游波长。
6.一种采用一单条光纤从一本地交换局节点连接至复数个客户节点的无源光纤网络(PON)，其包括一本地交换局节点(20)，其具有波分复用构件(22，26)，其具有用于下游信号传输的M个通道及一个用于上游传输的通道并连接至一光纤(28)；一光分配节点(32)，其具有一第二波分复用构件(34，36)，其连接至所述光纤以与所述第一波分复用构件通信并自其接收所述M个下游传输通道及向其提供所述上游通道，一1×M光耦合器(38)，其连接至所述第二波分复用构件以传输所述上游通道，及M个2×N个光耦合器(40)，其分别连接至所述第二波分复用构件及所述1×M个光耦合器；及，M×N个客户节点(42)，其分别具有一第三波分复用构件(44)，所述第三波分复用构件(44)连接至所述2×N耦合器中相应一个的一支线以接收下游传输信号并传输上游传输信号。
7.如权利要求6所述的无源光纤网络(PON)，其中所述波分复用构件包括一具有用于下游信号传输的M个通道的第一波分复用器(WDM)(22)及一将所述第一WDM互连至一光纤的第二WDM(26)，所述第二WDM自所述第一WDM接收所述M个下游传输通道并自所述光纤接收一单个上游传输通道；所述第二波分复用构件包括一连接至所述光纤以与所述第二WDM通信的第三WDM(34)，一连接至所述第三WDM并自其接收所述M个下游传输通道的第四WDM(36)，及所述1×M光耦合器(38)连接至所述第三WDM以传输所述上游通道，所述M个2×N光耦合器(40)分别连接至所述第四WDM及所述1×M光耦合器；及，所述M×N客户节点中的所述第三波分复用构件分别包括一第五WDM(44)，所述第五WDM(44)连接至所述2×N耦合器中相应一个的一支线以接收下游传输信号及传输上游传输信号。
全文摘要
本发明揭示一种无源光纤网络(PON)，其通过在位于一本地交换局节点(20)与一客户节点(42)中间的光分配节点(ODN)(32)处将波分复用器(WDM)元件与光耦合器结合使用而具备增强的分割能力及带宽。所述本地交换局节点通过一WDM(26)自一单根光纤(28)传输及接收信号且每一客户节点均通过一WDM(42)连接至所述ODN中一光耦合器(40)的一条支线来接收及传输信号。使用一单个波长来完成上游传输。
文档编号H04J14/02GK1922811SQ200580003912
公开日2007年2月28日 申请日期2005年1月28日 优先权日2004年2月3日
发明者威廉·X·黄, 郭叶晨, 狄登凌, 高立明, 唐维中 申请人:Ut斯达康公司