多波长无源光网络中光网络单元的激活的制作方法

本发明涉及光接入网络领域。尤其是，本发明涉及一种激活多波长pon(passiveopticalnetwork，无源光网络)中的onu(opticalnetworkunit，光网络单元)的方法和被配置为实现该方法的用于onu的光发射器。

背景技术：

众所周知，光接入网络为终端用户提供了几种宽带服务的接入，例如因特网接入，视频点播，电话服务等。

在已知的光接入网络中，无源光网络(简称为pon)正在变得更加普及。通常，pon包括与其连接的olt(光线路终端)和odn(光分配网络)。odn包括按照树形拓扑布置的光链路和分光器(典型的分光比为1:32或1:64)。树根连接到olt，而每个树分支可以由与终端用户连接的相应onu(光学终端单元)端接。

olt通常以具有某个下行波长的光信号的形式发送寻址到各个onu的下行业务，而onu通常以具有与下行波长不同的某个上行波长的光信号的形式发送寻址到olt的上行业务。寻址到各个onu的下行光信号根据tdm(时分复用)技术被复用，而各个onu使用tdma(时分多址)技术接入odn以便发送各个上行光信号。因此，下行流量和上行流量基本上分别是下行帧序列和上行帧序列的形式。每个帧被划分在时隙中，并且每个时隙携带寻址某个onu到或由某个onu发送的光信号。

使用tdm/tdma允许防止寻址到或由各种onu发送的光信号之间的冲突。为了使tdm/tdma机制能够正常工作，pon的onu必须在其进入正常操作状态之前经受由olt进行的激活过程。

尤其是，itu-t建议g.984.3(01/2014)sec.10(用于gpon系统)和g.987.3(01/2014)sec.12(用于xg-pon系统)定义的onu激活过程，基本上包括三个阶段。在第一阶段期间，正被激活的onu恢复来自olt的接收时钟，并同步到下行帧。在第二阶段(也称为“发现阶段”)期间，正被激活的onu向olt发送唯一的标识符(例如，其序列号)，从而允许olt唯一地标识onu。在第三阶段(也称为“测距阶段”)期间，olt估计其自身与要被激活的onu之间的往返延迟。后一阶段允许olt计算要分配给onu的均衡延迟，以便将其同步到pon的其他onu。激活过程的第二和第三阶段在所谓的“静默窗口”期间(即从已经激活的onu发射上行光信号暂时中止的时段)执行。为了防止碰撞，静默窗口的持续时段twindow应该高于往返延迟，对于一个典型的20kmodn，往返延迟约是200μs。因此，twindow通常比上行帧周期tframe长，对于gpon和xg-pon系统，上行帧周期tframe等于125μs。

近来，已经提出了多波长pon(也包括ng-pon，即下一代pon)，其利用用于上行传输(上行信道)的多个波长和用于下行传输(下行信道)的多个波长。例如，由itu-t建议g.989.1(03/2013)定义的所谓的ng-pon2系统可以使用几个不同的下行波长(例如1596-1603nm范围内的多达八个)和几个不同的上行波长(例如在1524-1544nm范围内多达八个)。多波长pon基本上可以被看作是在相同的odn上在不同的上行波长和不同的下行波长上操作的多个pon的叠加。尤其是，多波长pon的每个pon具有相应数量的onu，所述onu被配置为使用某个上行波长和某个下行波长与olt交换业务。所有pon使用wdm(波分复用)技术共享唯一的odn。

由于在多波长pon的每个pon中，olt和onu之间的通信基于上述的tdm/tdma技术，所以对于多波长pon的onu也需要适当的激活过程。

然而，上述pon的激活过程不能直接应用于多波长pon环境中。实际上，尤其是在ng-pon情况下，onu通常包括可调光发射器，即可操作以在连续范围或离散的一组波长上发射的光发射器。这样的光发射器方便地不进行波长校准，这意味着在安装之后它们接通时开始进行发射的波长不能足够准确地提前预测。缺乏波长校准是由于在工厂进行校准是一个相当昂贵的过程，而onu应该具有降低了的成本。

然而，如上所述，在激活过程中缺少波长校准可能导致冲突。例如，在配置有四个上行波长λu1、λu2、λu3、λu4的ng-pon2中，在例如上行信道λu2上的新的onu的激活过程需要提供所谓的“静默窗口”，在该静默窗口期间，由已经被配置在上行信道λu2上的所有onu进行的上行传输被暂停，而新的onu向olt发送其标识符。同时，由在其他上行信道λu1、λu3、λu4上激活的onu进行的上行传输继续。因此，如果正被激活(仍未校准)的onu开始在属于任何信道λu1、λu3、λu4(例如λu1)的波长上发射，则其不利地在上行信道λu1上的上行业务上引起相当大的串扰。这可能会损害某些客户的服务质量，也可能导致服务中断。

为了避免冲突，可以同步多波长pon的各个上行信道上的静默窗口。换言之，当在任何上行信道上激活新的onu时，在多波长pon的所有上行信道上同时打开静默窗口，这意味着所有onu的上行业务传输被暂停，与它们的传输波长无关。

ep0585087描述了一种在tdma系统中使用的测距方法，其中olt在从olt发送到onu的传输数据信号之上不断地叠加低电平、低频测距信号或低电平、高频测距信号。

ep0840963描述了一种用于tdmapon系统中的粗略测距的方法和设备，其中与主信息流相比，具有低比特率和分数光功率的信号与主信息流相比是反向传播的。

us2014/233944a1公开了通过响应于接收到波长配置消息而启动激活过程，并识别波长配置消息中的指令以将由网络单元使用的当前波长修改为不同的波长，来将光网络单元调谐到适当的通信波长。该过程还可以提供向网络单元分配光网络单元标识符，将当前的波长修改为不同的波长，并且以不同的波长从网络单元发送后续的数据消息。

技术实现要素：

发明人已经注意到，在具有可调谐的、未校准的发射器的新的onu的多波长pon中，为了避免在激活过程期间的冲突而在各个上行信道上的静默窗口的同步具有一些缺点。

尤其是，这种技术的缺点在于它需要在olt上负责管理多波长pon的各种信道的各种信道终端之间的集中式协调。然而，这样的集中式协调并不总是可行的，因为不同的信道终端往往涉及不同的装置或不同的运营商，运营商通常希望保持其与共享同一odn的其他运营商的自主性和独立性。

为了避免需要同步各种上行信道上的静默窗口，原则上可以使用带外技术，例如，基于低电平、低频信号(简称ll-lf信号)。尤其是，onu可以由olt经由下行信道来配置或指示，以在激活过程开始时仅发送ll-lf类型的激活信号(例如携带onu标识符的光信号)，即，该激活信号具有远低于由已经激活的onu发送的odn上预先存在的上行业务的光功率和比特率的光功率和比特率。由于ll-lf激活信号的光功率远低于预先存在的上行业务的光功率，所以ll-lf激活信号基本上不影响与其波长无关的预先存在的上行业务。因此，根本不需要静默窗口，这意味着可以发送ll-lf激活信号，而不需要任何来自多波长pon的任何onu的上行业务传输的暂停。

然而，本发明人注意到，尽管ll-lf激活信号足够低而不损害预先存在的上行业务的接收，但是它必须足够高以供olt中的接收器检测到。然而，这些条件不容易同时满足，如将在下文中更详细地讨论那样。

如上所述，当具有波长未校准的发射器的新的onu第一次接通时，由新的onu发送的ll-lf激活信号具有不可预测的波长。然而，在激活过程中，新的onu将被校准，即被调谐到期望的上行信道。假设例如单个onu已经在相同的上行信道上激活，则至少在激活过程的结束时，由该已经激活的onu发射的上行光信号然后受到新onu的ll-lf激活信号的干涉串扰。当ll-lf激活信号的波长接近已经激活的onu的波长时，产生干涉串扰，使得两个信号之间的光跳动落入olt接收器的电滤波器的带宽内。

通过应用用于计算干涉串扰的已知公式(itu-t系列g补充39-09/12的第9.6.3节，等式9.31，单个干扰案例)，可以得出，当激活的onu的ll-lf激活信号的接收光功率比接收到的光信号的功率低至少41db时，在已连接的onu的上行光信号上获得0.2db的最大代价(假设上行比特率为2.5gbps，消光比为8.2db的ook传输，基于pin技术和平均功率判决阈值的光接收器)。

另一方面，如上所述，激活的onu的ll-lf激活信号的接收光功率应该足够高，以便被olt接收器检测到。例如，激活的onu的ll-lf激活信号的接收光功率应该比从已经激活的onu接收到的信号的功率低至多26db，以在10^-4的误码率(ber)下实现1kbps的ll-lf激活信号数据速率(在2.5gbps的上行比特率的假设下)。然而，增加ll-lf激活信号的功率电平会在由已经激活的onu发射的上行光信号上产生干扰串扰的增加(根据上述示例，所引起的代价将等于约1.3db)，从而导致信号质量不可接受的恶化。

从以上可以看出，与ll-lf激活信号的光功率有关的两个要求(即，ll-lf激活信号的功率必须足够高以便被olt接收器检测到，同时足够低为了最少化已经激活的onu对上行光信号的影响)可能很难一起被满足。

鉴于以上所述，申请人已经解决了提供一种用于在多波长pon中利用可调、未校准的发射器来激活onu的方法的问题，该方法允许克服上述缺点。尤其是，申请人已经解决了提供一种用于在多波长pon中利用可调、未校准的发射器来激活onu的方法的问题，该方法允许产生ll-lf激活信号，该ll-lf激活信号导致减少已经激活的onu对上行光信号的干涉串扰。这可以允许增加ll-lf激活信号的功率电平，而不会对激活的onu的上行信号造成过度的代价。

在本描述中，表述“未校准的可调谐发射器”将指定可在连续范围或离散的一组波长上调谐的光发射器(例如，激光器)，其在接通时在可能会在上面被调谐的那些波长当中的不可预测的波长上开始发射。

此外，在本描述和权利要求中，表述“激活多波长pon的上行信道上的onu”将指示由olt执行的操作，该操作是为onu的正常操作预备的，并且包括识别onu，并且如果onu的发射器是未校准的可调谐发射器，则包括在由多波长pon支持的预定义上行信道内的波长上调谐未校准的发射器的发射波长。olt识别在olt识别onu后应该在上面激活onu的上行信道。

根据第一方面，本发明提供了一种用于多波长无源光网络的光网络单元的光发射器，该多波长无源光网络包括光线路终端和用于在多个上行信道上将上行信号传输到所述光线路终端的多个其他光网络单元，所述光发射器被配置为产生并发射携带激活信息的光激活信号，激活信息要在所述多个上行信道中的上行信道上从光网络单元传输到光线路终端，所述激活信号具有比所述上行信号中的每个上行信号的光功率低的光功率，所述光发射器包括光源和：

-第一电源，被配置为利用携带激活信息的第一电信号来调制光源；以及

-第二电源，被配置为用第二电信号直接调制光源，以在光激活信号上产生频率啁啾。

优选地，激活信号的比特率低于在所述多个上行信道上由所述其他光网络单元发送的所述上行信号中的每个上行信号的比特率。

根据本发明的第一实施例，第一电源被配置为直接调制光源。

优选地，光发射器还包括：光衰减器，被配置为在光发射器的输出端处提供具有比所述上行信号中的每个上行信号的光功率低的光功率的激发信号。

根据本发明的第二实施例，光发射器还包括在光源的下游的光调制器，并且，第一电源被配置为通过将第一电信号馈送到光调制器来从外部调制光源。

优选地，第一电信号是根据二元相移键控调制方案由激活信息调制的正弦信号。

优选地，第一电信号是由具有等于2.5mhz的载波频率的激活信息调制的正弦信号。

优选地，第二电信号是正弦波信号、三角波信号或锯齿波信号中的一个。

优选地，第二电信号具有范围在约100hz和约10khz之间的频率。

根据第二方面，本发明提供了一种用于多波长无源光网络的光网络单元，该多波长无源光网络包括光线路终端和用于在多个上行信道上将上行信号传输到所述光线路终端的多个其他光网络单元，所述光网络单元包括光发射器，所述光发射器被配置为产生并发射携带激活信息的光激活信号，该激活信息要在所述多个上行信道中的上行信道上从光网络单元传输到光线路终端，所述激活信号具有比所述上行信号中的每个上行信号的光功率低的光功率，所述光发射器包括光源和：

-第一电源，被配置为利用携带激活信息的第一电信号来调制光源；以及

-第二电源，被配置为用第二电信号直接调制光源，以在光激活信号上产生频率啁啾。

根据第三方面，本发明提供了一种多波长无源光网络，所述多波长无源光网络包括：

-光线路终端；

-要在所述多波长无源光网络的上行信道上激活的光网络单元；和

-多个其他光网络单元，被配置为在包括所述上行信道的多个上行信道上将上行信号传输到光线路终端，

其中，所述光网络单元包括光发射器，所述光发射器被配置为产生并发射携带激活信息的光激活信号，该激活信息要在所述多个上行信道中的上行信道上从光网络单元传输到光线路终端，所述激活信号具有比所述上行信号中的每个上行信号的光功率低的光功率，所述光发射器包括光源和：

-第一电源，被配置为利用携带激活信息的第一电信号来调制光源；以及

-第二电源，被配置为用第二电信号直接调制光源，以在光激活信号上产生频率啁啾。

根据第四方面，本发明提供了一种用于激活多波长无源光网络的上行信道上的光网络单元的方法，所述多波长无源光网络包括光线路终端和用于在包括所述上行信道的多个上行信道上将上行信号传输到所述光线路终端的多个其他光网络单元，所述方法包括产生携带激活信息的光激活信号，激活信息要在所述多个上行信道中的上行信道上从光网络单元传输到光线路终端，所述激活信号具有比所述上行信号中的每个上行信号的光功率低的光功率，产生光激活信号包括：

a)用携带激活信息的第一电信号调制光源；

b)用第二电信号直接调制光源，以便在光激活信号上产生频率啁啾；以及

c)将光激活信号传输到光线路终端。

优选地，在步骤a)，调制包括直接调制光源或通过将第一电信号馈送到光源下游的光调制器来从外部调制光源。

优选地，该方法还包括：如果激活信号在上行信道上被传输，则在光线路终端处检测激活信号；以及从光线路终端向光网络单元发送反馈信号。

优选地，步骤c)包括以基本上连续的方式传输激活信号，直到预定时间已经到期或者直到在光网络单元处接收到反馈信号。

附图说明

根据下面参照附图以示例而非限制的方式给出的详细描述，本发明将变得更加清楚，其中：

-图1示意性地示出了示例性的多波长pon网络；

-图2是根据本发明的用于激活图1的多波长pon网络的onu的方法的示意性流程图；

-图3a和图3b分别是根据本发明第一实施例和第二实施例的用于多波长pon网络的onu的光发射器的框图；

-图4是根据本发明第一实施例的用于多波长pon网络的onu的光发射器的更详细的框图；

-图5a和图5b示出了根据本发明实施例的由光发射器产生的激活信号的两个频谱，图5c示出了在正常操作条件下由光发射器产生的信号的频谱；以及

-图6a和图6b示出了由上行数据信号上的激活信号产生的代价作为两个信号之间的串扰的函数的曲线图。

具体实施方式

图1示意性地示出了示例性的多波长pon(无源光网络)。

多波长pon1包括olt100、odn(光分配网络)200和多个onu(光网络单元)301-316。odn200优选地包括至少一个分光器和根据树形拓扑布置的光纤。odn200的根连接到olt100，而odn200的每个分支优选地由相应的onu301-316端接。更具体地，图1中所示的odn200包括(作为非限制性示例)分光比为1:4且根据具有十六个分支的树形拓扑布置的五个分光器201、202、203、204、205。

多波长pon1优选地使用用于从olt100到onu301-316的传输的多个下行波长(或下行信道)，以及用于从onu301-316到olt100的传输的多个上行波长(或上行信道)。作为非限制性示例，假设多波长pon1使用范围1596-1603nm中的四个下行波长λd1、λd2、λd3、λd4和范围1524-1544nm中的四个上行波长λu1、λu2、λu3、λu4。

例如，作为非限制性示例，在下面的描述中还假设：

·onu310、313被配置为使用波长λd1、λu1与olt交换业务；

·onu304、305、306、308、316被配置为使用波长λd2、λu2与olt交换业务；

·onu301、302、312、314被配置为使用波长λd3、λu3与olt交换业务；以及

·onu303、307、309、311、315被配置为使用波长λd4,λu4与olt交换业务。

因此，onu301-316基本上被分成四个不同的组，每个组被配置为使用相应的上行波长和相应的下行波长与olt100的相应信道终端交换用户业务。在每个组内，olt100的onu和相应的信道终端使用已知的tdm/tdma技术交换用户业务，而在odn200上使用已知的wdm技术复用不同波长的用户业务(即，寻址到不同组的onu或来自不同组的onu的用户业务)。因此，olt100包括四个不同的信道终端(图1中未示出)，其可以是自治的(意味着每个信道终端自治地管理相应的上行信道和下行信道)，或者在olt100的中央管理器的控制下(意味着提供各种信道终端的集中式协调，并因此提供各种上行信道和下行信道的管理)。根据未在附图中示出的实施例，pon1可以包括多个物理上分离的olt，其中分布有各种信道终端。

在此之后，假定多波长pon1的onu301-316中的至少一个仍然必须在其上行信道和下行信道上被激活，即，其被连接到odn200，但是仍没有进入其正常操作状态(即，它尚未使用预期的上行波长和下行波长与olt100交换用户业务)。

作为非限制性示例，假定onu316(图1中由阴影表示)仍然必须在上行信道λu2和下行信道λd2上被激活。此外，onu304、305、306、308在这些信道上已经被激活，并且相应地使用上行波长λu2和下行波长λd2与olt100交换用户业务。尤其是，参考上行方向，onu304、305、306、308正在使用tdma(时分多址)技术以上行波长λu2向olt100发送相应的上行信号。

还假设图1所示的其他onu已经在各自的信道上被激活，并且相应地使用相应的上行波长(λu1,λu3,λu4中的任一个)和下行波长(λd1,λd3,λd4中的任何一个)与olt100交换用户业务。

现在参考图2的流程图，将详细描述根据本发明实施例的用于激活onu316的方法。需要注意的是，在安装onu316之后，可以执行图2的流程图表示的激活过程，以便如上所述在其上行信道λu2和下行信道λd2上激活它。为了激活任何其他对的上行信道和下行信道上的onu316，应该重复相同的过程。

因此，根据示例性情况，激活过程可以在安装之后执行一次，以便在给定信道上激活onu，如将在下文中示例性地描述的那样。在需要时，为了在另一个信道上激活onu，应重复相同的过程。根据另一个示例，激活过程可以在安装onu时重复多次，以在所有可用信道上顺序地激活它。

根据本发明，要被激活的onu316包括可调谐的、未校准的光发射器(即，可以被操作以在连续范围或离散的一组波长上发射的光发射器，然而，该光发射器在其被接通时开始发射的实际波长是不可预知的)，其中，当要被激活的onu316连接到odn200时，产生经由odn200被发送到olt100的光激活信号as(在下文中被简单地表示为“激活信号as”)(步骤201)，如后面将描述的那样。根据本发明的实施例，正被激活的onu316，在发送激活信号as之前，从olt100恢复接收时钟，与下行帧同步并等待，直到从olt接收到激活信号发射许可(步骤201)。

激活信号as优选地是低电平、低频信号，即其具有比已经激活的onu301-315正在向olt100传输的上行信号中的每个上行信号的光功率pd和比特率rd低的光功率pc和比特率rc。

尤其是，在olt100的接收器处的激活信号as的光功率pc优选地在数据上行比特率(即，已经激活的onu301-315传输的上行信号的比特率)处低于olt100的接收器的灵敏度(即，由olt100的接收器可检测的最小功率)。例如，在olt100的接收器处的激活信号as的光功率pc可以在数据上行比特率处为低于olt100的接收器的灵敏度的28db和50db之间。此外，可以选择激活信号as的光功率pc，以便对已经激活的onu301-315正在向olt100传输的上行信号中的每个上行信号引起给定的最大代价(例如，0.2db)。例如，如上所述，在olt100的接收器处的激活信号as的光功率pc可以为低于olt100处的接收器的灵敏度的41db。

此外，选择激活信号as的比特率rc，以便能够充分快速地激活onu。例如，如果识别消息(即，包含onu316的唯一标识符的消息)是48字节长，则对于激活信号as的100比特/秒的速率将需要至少约4秒，以便onu被发现。在需要多次尝试时，直到发现过程成功完成，此时间可能会变大。此后将给出关于激活信号as的比特率rc的更多细节。有源onu传输的上行信号的比特率rd通常为2.5gbit/s或10gbit/s。

激活信号as的波长可以是onu316的光发射器可以在该波长处被调谐的任何一个波长。因此，尽管应当在标称上行信道λu2上激活onu316，但激活信号as的波长不一定是λu2。在期望的上行波长λu2处的onu316的调谐将随后由olt100操作。

此外，激活信号as的相位优选地在onu316应当被激活的下行信道λd2上与由olt100传输的下行帧同步。这有利地缓解了在olt100处对激活信号as的接收。

激活信号as优选地携带要激活的onu316应该与olt100通信的激活信息。优选地，激活信号as携带onu316的唯一标识符，从而允许olt100唯一地标识onu316并检索其激活参数(例如，其波长调谐参数)。另外，激活信号as可以包括其他信息，例如状态信息或控制信息。例如，该信息可以包括关于onu316已经在其上被激活的信道的指示(如果有的话)。

在步骤202中，onu316优选地产生激活信号as并且将其传输到olt100。在下文中，将根据本发明的不同实施例参考表示onu316的光发射器的框图的图3a、3b和4来详细描述该步骤。

尤其是，图3a示出了根据本发明的第一实施例的onu316的光发射器410的框图，该光发射器410被配置为产生激活信号as。根据第一实施例的光发射器410优选地包括光源411、第一电源412、第二电源413和光衰减器414。第一电源412和第二电源413都连接到光源411的电输入端。其他部件可以插入在第一电源412和第二电源413与光源411的电输入端之间，如将在下文中描述的那样。光源411的输出端连接到光学衰减器414的输入端，光学衰减器414的输出端对应于光发射器410的输出端。

第一电源和第二电源可以被实现为单独的电源，或者它们可以共享相同的电路。

图3b示出了根据本发明的第二实施例的onu316的光发射器420的框图，该光发射器410被配置为产生激活信号as。根据该第二实施例的光发射器420优选地包括光源421、第一电源422、第二电源423和光调制器424。第一电源422连接到光调制器424，而第二电源423连接到光源421。光源422连接到光调制器424，其光输出端对应于光发射器420的输出端。

在第一和第二实施例两者中，光源411、421优选为激光二极管，更优选dfb(分布式反馈)激光二极管。

根据本发明的光发射器的第一实施例，为了产生激活信号as，光发射器410的光源411由被第一电源412产生的第一电信号直接调制。第一电信号优选地为用于光源411的驱动电流的形式。第一电信号优选地携带激活信息。尤其是，第一电信号优选地是由低速率激活信息调制的正弦信号。例如，第一电信号可以根据二进制相移键控(bpsk)调制方案由激活信息调制。在下面的描述中，第一电信号也将被称为“调制(电)信号”。调制信号的载波频率优选地等于几mhz，例如2.5mhz。优选地，调制信号适合于驱动光源，以便在发射器410的输出端处产生具有比已激活的onu301-315正在向olt100传输的上行信号中的每个上行信号的比特率rd低的比特率rc的光信号(即，激活信号as)。发明人发现，可以根据下式计算光发射器410的输出端处的激活信号as的比特率rc：

其中，m为激活信号as的调制深度，pc和pd分别为激活信号as的功率和olt接收器处的上行数据信号的功率，r为上行数据信号的消光比，并且，eb/n0是在olt处可靠检测到激活信号所需的每比特能量噪声频谱密度比。例如，如果接受1db的代价，则通过应用itu-t系列g补充39-09/12的第9.6.3节“单个干扰案例”的等式9.31，可以推导出pc/pd＝-27.8db；然后，假设m＝0.9,rd＝2.5gbit/s,eb/n0＝13.9db,ber＝10^-4,r＝8.2db，则可以实现等于约100bit/s的激活信号as的速率rc。

此外，光衰减器414被配置为在发射器410的输出端处提供具有光功率pc的光信号(即，激活信号as)，该光功率pc低于已经激活的onu301-315传输到olt100的上行信号中的每个上行信号的光功率pd。例如，假设在激活信号as的传输期间onu的传输功率可以取决于比特率rd在0dbm和9dbm之间的范围内，如果假设在olt接收器处最大差分光功率为20db(这是由于pon1的不同分支之间引起的差分损耗之和可能高达15db，以及onu的发射器的输出功率所承受的容差可能为约5db而导致的)，并且假设最大容忍的串扰为-41db，则光衰减器414可以引入约61db的衰减。

此外，光发射器410的光源411由第二电源413产生的第二电信号直接调制。此外，第二电信号优选为用于光源411的驱动电流的形式。优选地，第二电信号是正弦信号，然而也可以使用其他波形，如将在下文中公开的那样。在下面的描述中，第二电信号也将被称为“抖动(电)信号”。优选地，抖动信号的频率在约100hz和约10khz之间的范围内。

图4示出了根据本发明第一实施例的光发射器410的更详细的框图。如上所述，光源411优选地是激光二极管。根据该方案，第一电源412和第二电源413连接到耦合器415，耦合器415又连接到阻抗适配器416。耦合器415具有混合由第一电源412和第二电源413产生的电信号，以产生用于光源411的驱动信号的功能。阻抗适配器415充当电接口，以在耦合器415和光源411的电输入端之间执行阻抗调节。

阻抗适配器416的输出驱动激光二极管411，激光二极管411也连接到偏置电流控制器417。偏置电流控制器417优选地被配置为控制激光二极管411的偏置电流。

耦合器415、阻抗适配器416和偏置电流控制器417的操作对于本领域技术人员来说是已知的，因此在下文中将不作更详细的描述。

根据本发明的第二实施例，为了产生激活信号as，光发射器420的光源421由被第一电源422产生并馈送到光调制器424的第一电信号进行外部调制。第一电信号优选为光调制器424的驱动电流或电压的形式。第一电信号优选携带激活信息。尤其是，第一电信号优选地是由低速率激活信息调制的正弦信号。例如，第一电信号可以根据二进制相移键控(bpsk)调制方案由激活信息调制。在下面的描述中，第一电信号也将被称为“调制(电)信号”。调制的电信号的载波频率优选地等于几mhz，例如2.5mhz。优选地，调制信号适于驱动光调制器424，光调制器424又调制由光源421产生的光信号，以产生具有光功率pc和比特率rc的光信号(即，激活信号as)，该光功率pc和比特率rc低于已经激活的onu301-315正在向olt100传输的上行信号中的每个上行信号的光功率pd和比特率rd。

此外，光发射器421的光源420由被第二电源423产生的第二电信号直接调制。此外，第二电信号优选为用于光源421的驱动电流的形式。优选地，第二电信号是正弦波。然而，如下文将更详细地描述的那样，可替换地，第二电信号可以是三角波信号或锯齿波信号。在下面的描述中，第二电信号也将被称为“抖动(电)信号”。优选地，抖动信号的频率在约100hz和约10khz之间的范围内。

需要注意的是，根据本发明实施例的光发射器410、420可以包括图3a、图3b和图4中未示出的与本描述不相关的其他块和部件。

在步骤202，onu316的光发射器410、420优选地向olt100传输光激活信号as。

如上所述，根据本发明的第一实施例和第二实施例，光发射器410、420的光源411、421由低频信号(即，调制的电信号)(分别直接或者外部)调制，并且被另一个低频信号(即，频率在约100hz和约10khz之间的抖动电信号)进一步直接调制。光发射器410、420输出受已知的频率啁啾(或相当于频率啁啾)现象影响的低电平、低频激活信号as。对于光源所提及到的频率啁啾表示由源输出的信号的相位和/或频率调制(或者相当于波长调制)。光源的频率啁啾由itu-tg.691(03/2006)建议“用于单信道stm-64的光接口和具有光放大器的其他sdh系统”的第6.2.1.3段中定义的啁啾参数α来描述。

实际上，除了由(低频)调制的电信号产生的激活信号as的所需调制之外，由(低频)抖动电信号驱动的在光源411、421的输入端处的电流的变化还产生所产生的光信号的频率和相位的寄生调制。根据本发明的第一实施例，这种寄生调制被叠加到由直接调制光源411的低频调制电信号引起的寄生调制，使得啁啾效应被最大化。不同的是，在根据本发明第二实施例的光发射器中，对光源421进行外部调制的低频调制电信号导致可忽略的寄生调制。因此，在后一种情况下，啁啾效应基本上是由直接调制光源421的低频抖动电信号引起的。在任何情况下，由低频抖动电信号引起的寄生调制都会引起激活信号as的频谱的抖动。尤其是，如已知的那样，激活信号as的频谱的中心频率(或波长)经受瞬时变化，并且如果随时间平均，则频谱看起来变宽。

图5a和图5b示出了根据本发明第一实施例的由光发射器410产生的激活信号as的两个频谱。尤其是，图5a示出了当调制的电信号是具有2.5mhz载波频率的低频信号并且抖动电信号是具有100hz频率的低频信号时的激活信号as的频谱。尤其是，图5b示出了当调制的电信号是具有2.5mhz载波频率的低频信号并且抖动电信号是具有1khz频率的低频信号时的激活信号as的频谱。在这两种情况下，低频调制电信号和低频抖动电信号分别对光载波的总调制贡献70％和30％。

图5c示出了当不施加抖动电信号时的激活信号as的频谱。

从图5a和图5b与图5c的比较可以看出，利用低频信号(即，抖动信号)对光源(第一实施例)进行直接调制的效果是在很大的带宽中使光源的频率抖动。例如，从图5b可以看出，当使用1khz的低频抖动电信号时，激活信号as的-3db谱宽(是在1khz信号的约100个周期上获得的光谱)等于约21ghz。从图5a可以看出，当抖动电信号的频率等于100hz时，激活信号as的-3db谱宽等于约29ghz。

由于上述效果，onu316的激活信号as和已经激活的onu的任何上行信号之间的跳动落入olt接收器的电滤波器的带宽内，其通常等于数据信号的速率的0.7-0.8倍，这只是对于激活信号as的传输时间的一小部分。这有利地导致减少了激活信号as与由已激活的onu传输的信号之间的干涉串扰在onu316的激活期间出现的时间段，由此导致减少了平均串扰。

实际上，当低频调制电信号直接调制光源时，根据本发明的第一实施例，通过添加直接调制光源的低频抖动信号，进一步增强已经影响光源的频率和相位的啁啾效应。在这种情况下，干涉串扰可以瞬时高(当要激活的onu的激活信号的波长非常接近已经激活的onu的上行信号的波长时)，但是平均来说，由于激活信号频谱的中心波长的瞬时变化，相对于低频抖动信号没有被添加到低频调制信号的情况，减少了干涉串扰。

当使用外部调制时，根据本发明的第二实施例，如已知的，这种调制不足以减轻干扰串扰，因为由低频调制信号引起的啁啾效应是可以忽略的。在这种情况下，利用低频抖动信号直接调制光源有利地提供产生激活信号频谱的中心波长的瞬时变化的啁啾效应，因此减少干涉串扰。

需要注意的是，根据本发明直接调制光源的抖动信号的频率被选择为使啁啾效应最大化。实际上，如kobayashis等人:“directfrequencymodulationinalgaassemiconductorlasers”,ieeejournalofquantumelectronics,vol.18,no.4,pp.582-595所知的，由于低调制频率区域中的所谓的“热效应”，可以观察到激光器频率的最大瞬时偏差。对于100hz–10khz范围内的调制频率，该偏差可以高于1ghz/ma。对于10ma的调制电流的变化，可以获得大于10ghz的频率偏差。这样的频率偏差在激活信号as的大部分传输时间内将激活信号as(图5a和图5b)的频谱移动到olt接收器的滤波器的带宽之外(对于2.5ghz上行传输的情况)。串扰性能的优势可以根据在已经激活的onu的上行信号上引起的ber来估计。ber按百分比被降低了与激活信号as的频谱在olt接收器的电滤波器的带宽之外的时间量成比例的量。例如，如果抖动导致频谱在90％的时间内移动到olt接收器的电滤波器带宽之外，则ber将降低到约10％，即，平均导致的代价相比于不应用光谱抖动的情况更低。对于引起的相同量的代价，可以容忍额外的串扰。与不应用抖动的情况相比，可以容忍的附加串扰量可以被认为是增益。

图6a和图6b示出根据本发明的第一实施例，表示已经激活的onu的上行信号的代价作为由激活的onu的低电平、低频激活信号所引起的干涉串扰的函数的曲线图。特别地，虚曲线表示当激活的onu316使用仅由第一电信号直接调制的光发射器产生激活信号as时(即，当不存在低频抖动电信号时)的已经激活的onu的上行信号的代价。实曲线表示与当应用频谱抖动时(即，当存在低频抖动电信号时)的已经激活的onu的上行信号有关的代价。图6a的曲线图与示例性情况有关，根据该情况：使用直接调制的发射器410；调制信号和抖动信号分别对光源411的调制贡献总调制深度的100％和0％(虚曲线)或70％和30％(实曲线)；第一电信号是2.5mhz的bpsk调制信号；第二电信号是1khz的正弦信号。在这两种情况下，上行数据信号具有2.5gbps的速率和13db的消光比；olt接收器基于pin二极管，并使用平均功率判决阈值。从图6a的曲线图可以看出，当除了调制信号之外，低频抖动信号还直接调制光源，并且产生激活信号频谱的抖动时，已经连接的onu的上行信号的代价被有利地减少。例如，在前面的假设下，使用1khz的低频抖动电信号直接调制光源，相对于没有使用低频抖动信号的情况，对于给定的0.2db的代价，允许减少约3.5db的串扰。这意味着，对于相同水平的可允许的干涉串扰代价，低电平、低频激活信号的功率可以被增加相同的量，从而使得在olt接收器处的激活信号的检测更加可靠。

根据本发明的第二实施例，当使用外部调制的发射器420时的优点甚至更高，如从图6b的曲线图中显而易见的。虚线对应于其中第一电信号(载波频率等于2.5mhz且bpsk调制)被施加到调制器424并且抖动电信号不存在的情况下的代价；实线对应于除了调制电信号之外，抖动电信号(以1khz的正弦波形式)还以调制指数6.7％直接调制光源421的情况下获得的代价。在这两种情况下，上行数据信号具有2.5gbps的速率和13db的消光比；olt接收器基于pin二极管，并使用平均功率判决阈值。清楚的是，在这种情况下，相对于不使用低频抖动信号的情况，对于0.2db的代价，已经激活的onu的上行信号上的串扰有利地减少大约5db。

需要注意的是，根据本发明直接调制光源的第二电信号的频率也可以高于10khz。实际上，在已经连接的onu的上行信号包含短的突发数据的情况下，如上所述的可能瞬间高的干扰串扰可能不利地影响整个数据突发。在这种情况下，优选地选择第二电信号的频率，使得由啁啾效应引起的低电平、低频激活信号的光载波的移位比上行信号的最短数据突发的时间长度快。这意味着，优选地选择第二电信号的频率，使得该信号的周期比最短的数据突发的时间长度短。例如，在ng-pon2系统中，最短的数据突发可能为约20个字节长。因此，对于2.5gbps的数据率，最短的数据突发可以是64ns长，对于10gbps的数据率，最短的数据突发可以是16ns长。在这种情况下，抖动信号的频率在以2.5gbps操作时优选高于15mhz，并且在以10gbps操作时高于60mhz。这可以在第一实施例中通过根据上面的示例直接使用分别为15mhz或60mhz的第一信号的载波频率来实现，而不需要单独的抖动电信号。根据第二实施例，替代地，需要直接调制激光源的抖动信号来产生激活信号频谱抖动。可以认识到，如从kobayashis等人:“directfrequencymodulationinalgaassemiconductorlasers”,ieeejournalofquantumelectronics,vol.18,no.4,pp.582-595所知的，对于高于约10mhz的调制频率，激光频率的偏差是最小的。通常，可以认识到约0.1ghz/ma的偏差。因此，当第二电信号的频率高于几mhz时，优选使用对光源进行调制的抖动电信号的高振幅，以便实现相关的啁啾效应(或者相当于优选使用接近100％的高调制指数)。所需的振幅可能会达到几十ma，以达到几ghz的偏差，这是减少干涉串扰所必需的。本发明人进行了一些测试，这些测试表明了，例如，当第二电信号具有2.5mhz的频率并且调制指数为100％(对应于+/-75ma的调制电流的变化)时，可以获得约+/-7.5ghz的总偏差。

应该注意的是，如果通过纠错码(例如，fec码)保护上行数据，则与前面的例子相比，抖动信号的频率可以被减小。原因在于通过通常使用的缩短版本的纠错码，可以更好地保护上行数据的短突发(即，可以容忍较高级别的干扰串扰)。在这种情况下，几mhz的抖动信号频率就足够了。

还应该注意的是，可以有利地使用正弦曲线以外的抖动信号的波形。实际上，当发生与正弦信号的峰值相对应的跳动时，发生在低电平、低频激活信号和已经激活的onu的上行信号之间的干涉跳动的时间比例很大，其中，由啁啾效应引起的光源波长的变化率相当慢。于是，可以更优选地使用三角波或锯齿波。

再次参照图2的流程图，根据本发明的实施例，在步骤203，olt100接收激活信号as。如上所述，激活信号as的波长可以是onu316的未校准的发射器可以在该波长处被调谐的任何一个波长。因此，激活信号as的波长可以位于上行信道λu1、λu2、λu3、λu4中的任意一个中。激活信号as的波长因此可能位于负责管理上行信道λu2的信道终端的接收器带宽之外或之内。

然后，如果激活信号as的波长在负责管理上行信道λu2的信道终端的接收器带宽内，则olt100(即，其负责管理上行信道λu2的信道终端)优选地检测到激活信号as并向要激活的onu316发送反馈信号(图中未示出的步骤)。olt100还可以检测到激活信号as的波长不在负责管理上行信道λu2的信道终端的接收器带宽内，并向要激活的onu316发送反馈信号，其包含指示onu316改变波长的命令。

另一方面，要被激活的onu316优选地被配置为在预定义的时间段内发射激活信号as。如果在这个时间段到期时，onu316没有从负责管理olt100处的上行信道λu2的信道终端接收到任何反馈信号(步骤204的“n”分支)，或者，可替换地，接收包含指示onu316改变波长的命令的反馈信号(步骤206的“y”分支)，则确定它尝试在错误的上行信道上激活(即，激活信号as的波长在两个上行信道之间的上行信道λu1、λu3、λu4中的一个上或者甚至在上行波长范围之外)。因此，onu316优选地改变其传输波长(步骤205)并尝试在新的波长上激活。相应地重复步骤202、203、204、205和206，直到onu316从负责管理olt100处的上行信道λu2的信道终端接收到反馈信号，该反馈信号指示onu316传输波长现在位于负责管理olt100处的上行信道λu2的信道终端的接收器带宽内。

当onu316从olt100接收到指示onu316传输波长位于负责管理olt100处的上行信道λu2的信道终端的接收器带宽内的反馈信号时，onu316处于olt100(特别是负责管理上行信道λu2的信道终端)的控制下，该olt100优选完成onu316的激活(步骤206)。尤其是，olt100优选通过向onu316发送适当的波长调谐命令来优化onu316的波长调谐。在步骤206，olt100还可以计算onu316的距离，例如，如上所述通过使用激活信号as的相位。可替换地，olt100可以通过在onu316正在上面被激活的上行信道λu2上打开静默窗口来执行已知的测距过程。需要注意的是，由于onu316的发射器现在在上行波长λu2上进行校准，因此不再存在与已经在其他上行信道λu1、λu3和λu4上激活的onu产生的上行信号冲突的风险，即使各个上行信道上的静默窗口不同步，并且，即使在其他信道上没有静音窗口，也是如此。

上述的根据本发明实施例的激活onu的方法具有一些优点。

如上所述，用(由图3a和3b的框图中的第二电源413、423产生的)电信号直接调制onu的光发射器的光源，允许改变光源的注入电流并产生对所产生的光信号的频率和相位的寄生调制。这种寄生调制导致激活信号的光谱抖动，这导致对已经连接的onu的上行信号的干涉串扰减少。如上所示，当低频调制信号直接调制光源，尤其是当低频调制信号对光源进行外部调制时，可以应用该解决方案。激活信号的频谱抖动在大部分时间内将低电平、低频激活信号和已经激活的onu的上行信号之间的跳动从olt接收器的电滤波器的带宽中移出，由此减少了干涉串扰。这样，用于激活onu的低电平、低频信号的功率可以保持在可由olt接收器可靠检测的水平，从而提高了olt接收器性能。