专利名称：基于终端设备远程询访的多层星形无源光网络的制作方法
技术领域：
本发明涉及能提供带有基于RITE-NetTM光网络单元的三层和更高层无源星形分布的无源光网络。
现行的电话网是一种高可靠性的交换网络。然而，网络的低传输带宽限制了它发展和引入新技术来扩展业务的能力，例如，双向可视电话、高清晰度电视(HDTV)等等。为实现扩展业务对带宽、交换和处理所提出的要求促进了在交换网络结构中发展和引进无源光网络(PON)。无源光网络是一种无需用有源器件在中心局(或主机数字终端)与网络用户终端设备之间传送光信号的光传输系统。因此，PON可提供为引进新技术所需要的大容量、高速率传输的基础结构。然而，引进光纤来取代铜线或作为铜线代用品的成本很高。
无源光通信网络一般将包括一个中心局，从那里辐射出多根光纤形成一个主星。这些光纤从中心局延伸到多个远程节点的每一个。每个远程节点又成为每个由多根第二级光纤构成的第二层星的中心。每个第二层星中的每根光纤将每个远程节点与多个光网络单元的一个相连。在一种熟知的PON结构中，中心局向每个终端用户播送公共信号。信息在公共广播信号中按专用的时隙分隔为时分复用(TDM)信号。每个远程节点上的星形耦合器将广播信号分配给光网络单元。上行信息在特定的时隙中从每个光网络单元发出。这些上行TDM信号由每个远程节点接收，并经时分复用而形成一路上行信号。这路复用的上行信号被传递到中心局。然而，时间碰撞的管理以及发送光功率与用户数之间的协调限制了常规广播(TDM)无源光网络推广应用的竞争力。
另一种方法是，光信息可在穿行于无源光网络的光信号中按波长分隔。按波分复用(WDM)方式，中心局给每个光网络单元设定一个专用的波长(或波长带)。从中心局发送的下行光信息通过多个远程节点之一按波长或波长带传送到光网络单元。这些远程节点通过第一次光解复用将接收的下行信号分成多个特定波长的信号分量而完成这种导向。于是，这些经解复用的信号分量便通过远程节点按波长分配给每个光网络单元。对于上行发送，每个光网络单元有一台按ONU设定波长的独立发射机。上行信号由此而发送到远程节点，复合成组合信号并传递到中心局。虽然WDM PON原则上有较高的功率裕量，因所有打算供用户的光都传向那里，但WDM PON的实现是非常昂贵的。有关WDM方案的变型有多种，如Chan等人的U.S专利No.5,351,146，它要求在ONU层上有复杂的信号处理和信号分配的硬件。
RITE-NETM是一种无源光网络，曾在1993年3月1日提出的序号08/029,732 U.S专利申请中披露过，这里作参考引述。RITE-NETM采用波分复用方式，无需在每个光网络单元上有各自的光源(即发射机)，因而降低了系统的实现成本。在RITE-NETM中，每个光网络单元接收由远程节点上的WDM路由器(WDM/R或WGR)解复用并分发的下行光信号专用波长分量。用上行数据对每个光网络单元接收的部分专用波长信号分量进行过调制，并将其返回到远程节点。该远程节点将接收的过调制分量复合成一路上行信号，并将该信号(通过WDM/R)传递到中心局。虽然在每个光网络单元上需要一个调制器，但不需要光源，因而使RITE-NETTM结构显得坚实而耐用。而且，由于在光网络单元上不使用各自的发射机，故可避免对光网络单元光源波长配准和稳定的要求。
虽然RITE-NETTM提供了在WDM性能/价格比方面的潜力，但要将RITE-NETTM引进到现有基础结构中仍然相当昂贵。因此，为将光纤引进环路，有必要进一步降低每个终端用户的项目成本，最好是WDM RITE-NETTM方式。换句话说，有必要增大中心局每根引出光纤的终端用户数(即高的光纤增益)，从而使每个用户的光纤设备投资降低。高的光纤增益还会通过缩短到每个用户的平均运行长度而降低光纤埋置的设备投资以及每个用户对中心局激光器和电子设备分担的费用。
本发明提供一种多层星形无源光网络，其结构基于RITE-NETTM设计，长期项目实现成本又相对降低。本发明的多层星形结构为根据系统需求的变化分阶段地将光纤引进环路打下基础。因此，系统的建设投资也可分阶段承担。该多层星形结构完整而全面的实现将以中心局或主计算机发出的最少数量的光纤为每根光纤提供最大数量的终端用户。因此，与中心局每根光纤(即形成主星的多根光纤的每一根)相关的用户数因本发明而比普通双星PON增多，或者，当终端用户数相同时，从中心局发出的光纤数可大量减少。这就为大大节省每个终端用户对中心局所需设备费用提供了保证。
本发明的多层星形无源光网络包括三个或更多个星形信号分布级别或层次。在中心局的主光纤星包括一个或多个发送激光器，通过多根光纤与许多一级远程节点的每一个相连。这些一级远程节点的每一个又包括第二组多根光纤(作为第二层光纤星)，延伸到许多光收发机的每一台(即光网络单元)和/或许多二级远程节点的每一个。每个二级远程节点通过第三组多根光纤拓展为第三层星。
在第二层和第三层星中形成的光信号分布或路由选择最好通过分别位于一级和二级远程节点的一级和二级波导光栅路由器(WGR)来实现。然而，在优选实施例中，一级和二级WGR的正常结构位置起初可用光收发机(光终端)代替，以使实现“全”光结构的起动资金维持最低。换句话说，本发明的优点之一在于可借助铜或同轴电缆先部分实现，这在当今是比较便宜的，而当系统需要升级或价格下降时，可在以后用WGR取代光终端。光收发机最好基于RITE-NETTM设计。
在一个实施例中，本发明的多层星PON至少包括一个一级光节点，它的每一个包括一个一级波导光栅路由器(WGR)，确定N1个其信道间隔近似等于Δλ1的信道。每个一级光节点最好与中心局或主计算机终端光学相连，以实现上行/下行光信号间的交换。每个一级光节点也与一个或多个二级光节点(第二层星)光学相连，其中每个节点包括一个二级光路由器，确定N2个其信道间隔近似等于Δλ2的信道。每个二级光节点还包括从那里引出作为第三层星的多根光纤。分别位于一级和二级光节点上的一级和二级光路由器可与一台或多台光收发机或光终端光学相连。
第一和第二级光路由器的每一个包括供上行/下行光信号输入/输出的端口，以及用来将其接收的下行信号解复用成多路光信号的装置。多路上行光信号在一和二级光路由器复合而形成组合上行光信号。
在一个优选的实施例中，第一级光路由器的信道间隔Δλ1大体上可以是第二级光路由器信道间隔Δλ2的整数倍，使得Δλ1近似等于N2Δλ2，这里N2是由二级光路由器所确定的信道整数。因此，从一级光路由器每个输出端口出射的每个波长带将包容N2个邻接的波长带(由信道间隔Δλ2确定)，它们依次被解复用到二级路由器的N2个分立的输出端口。这可称为“粗/细”(“coarse/fine”)结构。也可实现一种“细/粗”(“ fine/coarse”)结构，将包括一个信道间隔Δλ1为二级光路由器信道间隔Δλ2的1/N2的一级光路由器。还可以用一种第一和第二级光路由器信道数与信道间隔的关系是一个非整数比的“游标”(“ vernier”)结构。此外，考虑到本发明的多层星形结构，还可能实现的一种情况是由第一和第二级光路由器确定的信道间隔“相等”(“equal”)，但每个路由器确定的信道数不同。
图1是一种先前技术的RITE-NETTM结构原理框图；图2是本发明的一种多层星形网络的原理框图；图3A和3B分别为一种WDM和一种WDM/R的原理图；图4A是突出说明在本发明中实现“粗/细”工作的一种结构原理图；图4B是描绘“粗/细”工作的粗波长带波长范围的示意图；图5是突出说明实现“细/粗”工作的一种结构原理图；图6A是突出说明实现“游标”工作的一种结构原理图；图6B，6C和6D标记本发明中对第一或/和第二级远程节点的波长梳；图7是突出说明实现“等信道间隔”工作的一种结构原理图；图8，9A和9B是本发明实施例系统应用的原理图。
一种传统RITE-NETTM双星形、或无源光网络10示于图1。该网络包括安置在中心局20的一台多波长或频率可调发射机12(例如，一台激光器)和一台接收机16。在中心局的一台电子定序器24和一个控制电路26确定激光器的发射波长，以确保供发送的数据调制正确波长的激光器。该激光器将光信息编码成波分复用(WDM)信号选择性发送到下行光纤25D.中心局和从那里发出的光纤一起称为主星。每根下行光纤25b将中心局与一个远程节点30相连。还设计激光模间距(即单个激光器顺次的输出波长带之间的频率间隔)与每个远程节点上的波分复用器/路由器(WDM/R)(见Dragone等的“硅制集成波分复用器”，IEEE photon.Technol.Lett.，3，pp.896-899(1991)；Zirngbl等A12-Frequency WDM Laser Source Based onA Iransmmisive Waveguide gratting Rowter，ElectronicsLetters(1994))(在本说明书中也叫作波导光栅路由器32(WGR))的模间距精确匹配。每个WGR包含从它引出的多根光纤并延伸到许多光终端而构成第二层星。
每个WGR 32(安置在每个远程节点上)将它接收的下行光信号解复用成多个下行信号分量，并将其传送到光终端。例如，一个WGR可将一路下行信号解复用成N路信号分量，每个分量展示一个信道间隔Δλ1。该WGR将N路下行信号分量的每一路按波长或波长带分发到多个光网络单元的每一个(通过下行光纤35D)。到达每个光网络单元的下行信号分量一般在一个分支耦合器42中分离成两个或多个分量。利用用户数据在调制器44中对输入下行光信号分量的一个分离分量进行过调制(加特征(imprinted))，并通过光纤35U返回远程节点30。在该远程节点上，经分离的、加有特征的上行信号分量组合(复用)成一路上行光信号，再传递到中心局20。
图2给出本发明的一个多层星形无源光网络100。虽然图中表明存在三层或者三级，但这种描述仅为图解说明之目的，并不表明本发明之范围仅限于三层星形网络。由于其独特的结构，网络100在显著降低每个终端用户的网络建设费用的同时，为普通RITE-NETTM系统的灵活性、功率要求、升级潜力和OAMP特性提供了保证。这种多层星形网络至少包括三个星形层次，使得形成主星的每根光纤服务的用户数相比于普通双星PON(即RITE-NETMPON)每根光纤的用户数增多。这种网络的通用性允许通过分层将光纤引进本地环路，这是将光纤传播信号逐步推进环路的基础。这种提高的光纤增益通过减小到每个终端用户的平均运行长度而使敷设光纤的设备投资降低。此外，用户的增多使每个用户对中心局发送机(即激光器)和电子设备分担的平均费用减少。
网络100包括一个中心局20，它通过光纤25D、25U与多个一级远程节点30′的每一个光学相连，形成主星。从中心局来到一级远程节点30′的下行光信号通过该处的一个波长光栅路由器(WGR)32按波长或波长带进行解复用。这种解复用产生多路一级下行信号。这些一级下行信号由一级WGR通过多根光纤27D(即多个第二星形层)分送到多个二级远程节点30″的每一个。每个二级远程节点30″包括一个二级WGR 32′对该处接收的每路下行一级信号解复用而形成多路二级下行信号。这个二级WGR再将二级下行信号(作为第三星形层)按波长分送到光网络单元(ONU)40(可用光收发机代替)。尽管这些ONU被视为最终的光路终端，但也可能一个ONU为多个活动单元(即终端用户)服务。然而，如上所述，每个一级和二级远程节点起初在系统施工时(在ONU处)用光收发机代替，因而使系统的初始基建费用减到最少。每个光收发机可使光传输在该处终止，而进一步将光信息转到一个铜线装置(或同轴电缆)中继续传播。
多层星形无源光网络100的这种优点由于“Dragone”式路由器(WGR)的特性而成为可能。这种WGR等同于图2中分别在一级和二级远程节点30′和30″处的32和32′，为在一路光信号中按波长来分离光数据提供了宽带信道间距(Δλ)。图3A和3B分别给出一个普通1×N耦合器和一个Dragone设想的背靠背星形耦合器，即WGR 32的原理表述。这种WGR是将两个平面波导N×N星形耦合器(例如用双光纤32A和32B)背靠背相连、并精密修整N×N星形耦合器之间每根连接光纤的长度而成的。每条光通道依次比它下面的一条要长，从而施加上一个固定的相位延迟以形成一个特定频率信道。在第一个星形耦合器32A的一个输入口接收的光信号，就象在一个衍射仪器中一样大体均匀地照射N个中间端口的每一个。在两个星形耦合器(即耦合器32A和32B)间传输光场时，各通道间顺次改变的光程长度给各光场引入一个均匀相隔的相位差。以和一个衍射光栅或相位阵列天线施加相位差相类似的方式，在第二个耦合器32B输入面处一个等效狭缝器件改变光的传播角度。因此，WGR的分光出口(32B的端口)就决定于输入端口(32A的端口)和光的频率。这种特性有时称为“路由”特性。
WGR 32的另一个特性是它的“周期性”。如果波长为λ0到λN-1的信号分量从端口1到N输出，则波长为λN到λ2N-1的信号也将从对应的端口输出，波长为λ2N到λ3N-1的信号也同样，依次类推。换言之，一个WGR的行为很象一个光栅，每一高阶衍射光与它前面的某阶衍射光重叠。虽然，色散将随着衍射阶次的增加而逐渐改变信道间隔(Δλ)，但这种周期性在一个有限的阶次范围内几乎是均匀的。于是，从第i个端口输出的波长(λj，λj+NΔλ，λj+2NΔλ…)则以由自由谱区NΔλ相隔。自由谱区基本上等于信道数乘以每个信道的谱宽。
为提供WGR路由表的多样性，第一级WGR(例如在一个或多个一级远程节点(第二星形层的中心)的一级WGR 32)的波长特性必须不同于二级WGR(例如在一个或多个一级远程节点(第二星形层的中心)的WGR32′)的波长特性。如果波长特性相同，则因一级下行信号的源是一级WGR32的单个端口，所有进入每个二级WGR 32′的下行二级信号将从单个端口输出。然而，假如一级和二级WGR(分别为32和32′)的自由谱区N1Δλ1和N2Δλ2存在差别，则在输入的一级下行信号内可能产生第二次分离。
现在来描述本发明的四种结构，其中不同级次的WGR(即一级和二级WGR)将显示不同的自由谱区，即N1Δλ1和N2Δλ2。第一种结构示于图4，称为“粗/细”结构。在这种结构中，一级WGR 32显示的信道间隔比二级WGR 32′的信道间隔要大得多。第二种结构示于图5，称为“细/粗”结构，即“粗/细”的反结构。第三种结构示于图6A-6D，称为“游标”结构，在这种结构中，一级和二级WGR 32，32′的信道间隔相差较小，即Δλ1≈Δλ2。在这头三种结构中，不同级次WGR的信道数和每个信道的间距是不同的。第四种结构示于图7，称为“等信道间距”结构。在这种结构中，每个一级和二级WGR显示相同的信道间距(Δλ1＝Δλ2)， 但自由谱区不等(N1Δλ1≠N2Δλ2)。
在“粗/细”结构中(为简单起见，多层星结构的描述忽略了上行光纤而不失一般性。)(图4A和图4B)，一级WGR 32上的信道间距是二级远程节点30″处的二级WGR 32′中信道间距的整数倍。特别是，WGR 32是一个信道间距为Δλ1的粗N1×N1WGR，WGR 32′是一个信道间距为Δλ2的细N2×N2WGR，其中Δλ1＝N2Δλ2。例如，一个信道间距Δλ1为二级WGR信道间距Δλ2的10倍(Δλ1＝10Δλ2)的、N1个信道的WGR，为下行分布建立10 N2个波长箱(wavelength bin)。如果二级WGR的N2等于10，则可获得100个独立的波长箱，为在中心局单根光纤馈送的多层星形结构中的100个ONU服务。这些波长箱由细信道间距数量所分隔。一般来说，如忽略色散(这里，系统信道用通过每个WGR的波长定义比通常用光波频率的描述更为自然)，则有λij＝iΔλ1+jΔλ2＝λ00+(N2i+j)Δλ2其中指数i和j分别代表粗、细WGR的输出口。图4B给出粗WGR 32(一级远程节点30′)头几个信道的理想化视图作为上述的例子。第一个信道通过波长λ0i的信号，即从λ00到λ09，而第二个信道通过波长λ1i的信号，即从λ10到λ19，等等。从一级WGR 32(粗)的第一端口输出的一级信号到达二级(细)WGR 32′的第一端口。每第j个波长为λii的二级信号从二级WGR 32′的不同端口输出。因此，从中心局20的一根光纤分别通过一级和二级远程节点30′和30″，头N1×N2个波长的每一个到头N1×N2个用户ONU的每一个都有一个专门通道。
第二种或“细/粗”结构示于图5。这种结构类似于上述“粗/细”结构，但其路径图不同。一级远程节点30′包括一个信道间距为Δλ1的“细”N1×N1WGR 32F；二级远程节点30″包括一个信道间距Δλ2等于N1Δλ1的“粗”N2×N2WGR 32′C。再次考虑100个波长箱，将含“细/粗”结构头j个或10个细波长(λ0j)的一级下行信号分路通过一级(细)WGR 32F的头10个出口。每个第i级细波长(λi0)从一级细WGR 32F的第一端口引出。每个λi0在二级或粗WGR 32′C被接收，它们在这里分配到i个端口作为二级信号输出。波长箱之间的一般关系(再次忽略色散)为λij＝λ00+iΔλ2+jΔλ1＝λ00+(N1i+j)Δλ1式中指数i和j仍分别代表粗、细WGR的输出端口。二级远程节点30″(粗WGR 32′C)的相邻出口对应于由一级远程节点30′处WGR 32F的周期性所分隔的波长。其结果与前述情况相反，在那里，头10个波长的信号从一级(粗)WGR 32第一端口输出，导致(j个信号的)整个周期从二级(细)WGR32′的各个端口输出。无论在哪种情况下，对于从作为第二星形层的一级远程节点30′所提供的100个用户的每一个都存在一个专门通道。
对于“游标”结构的波长设计将参照图6A、6B、6C和6D进行解释。“游标”的意思暗示采用与游标测量相同的基本原理。在一级远程节点30′(RN1)的一级WGR 32V的波长信道间距与二级远程节点30″(RN2)的二级WGR 32′V的波长信道间距之比为Δλ1/Δλ2＝I/J，这里I和J选为不同的整数，使得无论哪一个都不是另一个的整数倍，如10和11。另一方面，Δλ1与Δλ2之比不等于零。图6B、6C和6D给出游标情况下WGR几个出口的波长梳。第一和第二级WGR 32V和32′V分别包括N1和N2个信道，这里N1＝11而N2＝9。
图6A中给出了一个一级WGR 32V(在一级远程节点30′处)。图6B表明在RN1(30′)处第一组一级WGR 32V的带通结构(即信道间距)，在每个通带上面的整数指示波长，而下面的整数则标记与中心局光学相连的出口号。每个一级远程节点30′还与多个二级远程节点30″的每一个相连。每个二级远程节点包含一个二级WGR 32′V。如上所述，每个一级WGR 32V有11(N1)个信道，而每个二级WGR 32′V有9(N2)个信道。一级与二级节点间信道间距之比Δλ1/Δλ2为10/11。图6C表明在RN2(第三星形层)处第一组二级WGR 32′V的带通结构(即信道间距)。
假设波长为λ0的信号通过RN1(30′)处WGR 32V的端口0和RN2(30″)处WGR 32′V的端口0，则波长为λ11的信号(远离λ0到10Δλ1)也通过RN1(30′)处WGR 32V的端口0。然而，由于一级与二级WGR信道间距之比Δλ1/Δλ2为10/11，则一级信号将远离λ0到10Δλ2。既然N2＝9，当波长为λ0的信号从端口0输出时，信号λ11将从RN2(30″)处WGR 32′V的端口1输出。由此得出信号λ12(约为λ0+11Δλ1)从WGR 32′V的端口0输出。同样，图6D所述表明RN2(2)(30″)处WGR 32′V的第一端口将接收从RN1(30′)处WGR 32V端口2输出的波长λ1的信号。按类似的方法，信号λ1、λ12、…从RN2(2)(30″)处WGR 32′V的端口1、2、…输出。
对于第四种情况(“等信道间距”情况)的波长配置将参照图7进行解释。这里所描述的是一个多层星形无源网络200的一部分200′，包括一级和二级远程节点30′和30″，每级节点又分别包括一级和二级WGR 32E和32′E。分别处于一级和二级远程节点30′和30″的一级和二级WGR 32E和32′E的自由谱区是不同的，但每个的信道间距相等，即Δλ1＝Δλ2＝Δλ。在一级远程节点30′的一级WGR 32E是一个M×M器件，而在二级远程节点30″的二级WGR 32′E是一个(M-1)×(M-1)器件。一级和二级WGR的自由谱区(即MΔλ和(M-1)Δλ)相差一个模式间距。这种配置对可能沿中心局的一根光纤发出、并导向一级WGR的M(M-1)个不同波长信号的每一个形成一个专门通道。
为避免混淆，到此为止对多层星形结构的描述忽略了返回通道，这是RITE-NetTM的一个重要特性。基本RITE-NetTM结构包括连接CO、RNs和ONU的光纤对(一根供下行通信，一根供上行通信)。前几节的讨论在下述附加条件下对双光纤情况仍然有效第一，每个WGR实际上必须是一个2N×2N器件以适合于N个远程节点或光网络单元；第二，WGR信道间距(Δλ)必须是WGR模间距的两倍，因为每个另外的路由器端口都将供给上行通信。在满足这些条件下， WGR的这种特性连同在ONU上的无源返回就确保返回通道不会引起网络的附加频率控制开销。
图8和图9给出本发明的系统应用实施例。图8表明一种光纤到路边(FTTC)到光纤到户(FTTH)的转换。初期设施包括一个星形ONU 40，其某些部分已表出。其到FTTH的转换通过有选择地用第二层RNs 30″取代ONU 40、并在这个RN上连接第三层星形ONU 40′来实现。该系统随着用户要求更高带宽的服务而升级，根据需要在CO 20增加额外的激光源。
对于FTTC到FTTH的转换，假设起始系统只有单个激光器(更可能是一个多频激光器(MFL 11′))和一个“粗”第一星形层(由RN 30和ONU 40组成)。随着节点吞吐量的增加，可在CO 20增加激光器和接收器以保持电子复用经济实用。例如，当用一个“细” WGR(RN 30″)使每个ONU升级而形成另一个星时，ONU 40到无源RNs的模式转换可通过在可调谐分布Bragg反射器(DBR)11中系统地联接来实现。实质上，每个DBR 11的信道只见到第二级RN 30″，并认为它好象曾是一个普通双星的一个RN。激光器可借助“中间”WDM(IWDM)13接入系统，因基本上按需要接进光纤的谱而只有最小的损耗。这样的“IWDM接头”可能是一个廉价的介质滤波元件。最不希望的是那些必须断断续续地加光源的系统，因此激光器数量必须要么是1个，要么是K个，而其间不再另加光源。上行信号经IWDM 13′分解并提供给如图所示之接收机15和15′。
图9A和9B给出FTTH网的两种实施方案，其整个多层星从一开始就安装好，从而CO的设备费用由大量用户平均分担。对于少光纤的FTTH网，初起安装可只有一个激光器，也可有多个激光器。单个激光器的网(图9A)要求一个有N个模式的激光器(例如垂直耦合滤波(VCF)激光器16)，能在一个宽的波长范围内接入N个用户。这种可利用统计复用的方法可能适合于低端业务。细/初结构最适合这种情况，因为温度引起的细WGR的模式漂移可通过温度调谐CO激光器来跟踪。图9B给出一个多激光器少光纤网的例子。位于CO 20的一个附加WGR 30将激光器11和12的下行光信号复合到单根光纤，并将上行数据在接收前进行解复用。每对CO激光发射器(例如DBR 11和12)和CO接收器(例如RCVRs 15和15′)与一个二级WGR 30相连。在此情况下，在CO的WGR 30和在一级RN中的WGR 30′可能是同样的WGR。分别与每个激光器相连的伺服控制环可跟踪每个细WGR的温漂。对于这种方法应指出的是它不能有效地利用统计复用，因为每个激光器不能访问每个ONU。
游标和等信道间距两种结构对多层星网的实施都是有阻力的。如在星中使用宽的信道间距，则调谐范围抑制到很小，因而最好采用其他结构。如果采用窄的信道间距，调谐范围合适，但抗环境干扰性不强成为主要问题，因为每个激光器必须跟踪两个并行的(可能是相互矛盾的)路由器。
于是，对图8和图9的应用来说，综合竞相发展的系统要求和现行技术将促使其付诸实现。当今，这里所描述的激光发射器选择还没有哪一个可以大量买到。粗/细FTTC到FCCH转换是最吸引人的方法，但它要求一种MFL进行初期安装。VCF激光器开发(或具有类似功能激光器的开发)的不确定性将使所有利用统计复用的少光纤结构可能发展的机遇受阻。
这里业已描述的只是本发明原理应用的说明。其他装置和方法可能由那些精通技术的人们所实现而并不超出本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种多层星形无源光网络，包括a)一个具有一个第一级光路由器的第一光节点，一级光路由器确定其信道间距近似等于Δλ1的N1个信道；以及b)至少一个与所述第一光节点光学相连的第二光节点，该第二光节点具有一个第二级光路由器，该二级光路由器确定其信道间距近似等于Δλ2的N2个信道；c)其中所述第一和第二级光路由器包括I)用来输入/输出上行/下行光信号的多个端口；以及II)用来将所述上行/下行光信号按波长分路送到所述输出/输入端口以供输出的路由装置。
2.由权利要求1所规定的多层星形无源光网络，其中所述的第二级光节点与至少一台光收发机和一个第三级光节点中的一个光学相连。
3.由权利要求2所规定的多层星形无源光网络，其中所述的光收发机包括用来接收所述下行光信号的光接收装置、响应于所述光接收装置以处理上行数据的处理装置以及响应于所述处理装置以将上行数据转换成所述上行光信号的光发送装置。
4.由权利要求3所规定的多层星形无源光网络，其中所述的光收发机通过将部分由所述收发机接收的所述下行光信号再转送给所述发送装置而提供所述的上行光信号。
5.由权利要求4所规定的多层星形无源光网络，其中所述的光发送装置包括用所述上行数据对所述下行光信号的所述被转送部分进行过调制以提供所述上行光信号的装置。
6.由权利要求1所规定的多层星形无源光网络，其中所述的第一级光路由器将所述输入端口之一接收的下行光信号解复用成多达N1个第一级下行光信号，而这里每个所述一级下行光信号由近约N1Δλ1的自由谱区分隔的一组不同的一个或多个波长带所确定。
7.由权利要求6所规定的多层星形无源光网络，其中每个所述第二级路由器将所述第二级光路由器输入端口之一接收的所述的N1路第一级下行光信号解复用成多达N2路第二级下行光信号，而这里每路所述第二级下行光信号由近似等于N2Δλ2的自由谱区分隔的一组不同的一个或多个波长带所确定。
8.由权利要求7所规定的多层星形无源光网络，这里所述N2路第二级下行光信号的至少有一路导向至少一个第三级光节点。
9.由权利要求6所规定的多层星形无源光网络，其中所述N1路第一级下行光信号至少有一路的至少一个波长带，由一列多达N2个的波长邻近的第二级下行光信号所确定。
10.由权利要求6所规定的多层星形无源光网络，其中确定多路第二级下行信号的波长带均包含在所述N1路第一级下行光信号的每一路中。
11.由权利要求8所规定的多层星形无源光网络，其中所述第三级光路由器将所述N2路第二级下行光信号的一路解复用成多达N3路第三级下行光信号，其每一路由近似等于N3Δλ3的自由谱区分隔的一组不同的一个或多个波长带所限定。
12.由权利要求11所规定的多层星形无源光网络，其中所述的第一级远程节点能够服务于多达N1×N2×N3路不同波长的用户。
13.由权利要求1所规定的多层星形无源光网络，其中所述第一级光路由器的所述波长间距Δλ1基本上是所述第二级光路由器的所述波长间距Δλ2的整数倍，因而Δλ1近似等于N2Δλ2或N2Δλ2的倍数。
14.由权利要求1所规定的多层星形无源光网络，其中所述第二级光路由器的所述波长间距Δλ2基本上是所述第一级光路由器的所述波长间距Δλ1的整数倍，因而Δλ2近似等于N1Δλ1。
15.由权利要求1所规定的多层星形无源光网络，其中所述第一级光路由器的所述波长间距Δλ1对所述第二级光路由器的所述波长间距Δλ2为整数比，因而(Δλ1)MOD(Δλ2)基本上为非零值。
16.由权利要求1所规定的多层星形无源光网络，其中所述第一和第二级光路由器的所述波长间距近似等于Δλ，N1等于所述第一级光路由器中规定的信道数，N2等于所述第二级光路由器中规定的信道数，且N1不等于N2。
17.由权利要求1所规定的多层星形无源光网络，其中所述的第一级光节点与中心局和/或主数字终端之一相连。
18.由权利要求17所规定的多层星形无源光网络，其中所述的第一级远程光节点能服务于多达N1×N2路不同波长的用户。
19.一种多层星形无源光网络，包括a)一个中心局，包括i)多个上行/下行光信号端口；ii)至少一个与所述多个下行光信号端口之至少一个相连的多波长光发送装置；以及iii)至少一个与所述多个上行光信号端口的至少一个相连的光接收装置；b)至少一个与所述中心局光学相连以在其间进行上行/下行光信号交换的第一级光节点，所述一级光节点包括一个第一级光路由器，用来将下行光信号按波长解复用以形成并引导多达N1路第一级下行信号，并将多达N1路第一级上行信号按波长复用而形成并引导上行光信号；以及c)至少一个与所述至少一个一级光节点光学相连的二级光节点，所述二级光节点包括一个第二级光路由器，用来进行第一级上行/下行信号与所述至少一个一级光节点的交换，所述第二级光路由器用来将所述第一级下行信号按波长解复用以形成并引导多达N2路第一级下行信号，并将多达N1路第二级上行信号按波长复用而形成并引导至少一路第一级光信号；d)其中在所述中心局与所述至少一个一级光节点之间传导的所述上行/下行光信号，由基本上周期相隔而带-带间波长周期近似等于Δλ1的波长带所确定，其中在第一和第二级光节点间传导的所述第一级光信号由周期相隔而带-带间波长周期近似等于Δλ2的波长带所确定。
20.由权利要求19所规定的网络，其中所述至少一台多波长光发送装置由顺次可编址的波长带所确定。
21.由权利要求19所规定的网络，其中所述至少一台多波长光发送装置由同时可编址的波长带所确定。
22.由权利要求19所规定的网络还包括至少一台与所述第二级光节点光学相连的光收发机。
23.由权利要求22所规定的网络，其中在所述第二级节点与所述至少一台光收发机之间传导的所述第二级光信号由近似等于Δλ2的带宽所确定。
24.由权利要求19所规定网络，其中所述带宽Δλ1基本上是所述带宽Δλ2的整数倍，因而Δλ1近似等于N2Δλ2。
25.由权利要求19所规定的网络，其中所述中心局包括至少两台所述多波长发送装置。
26.由权利要求25所规定网络，其中所述中心局包括一个与所述至少两台多波长发送装置光学相连的零级光路由器，所述零级光路由器将所述发送装置的下行信号复合形成零级下行光信号。
27.由权利要求26所规定的网络，其中所述零级光路由器具有与所述第一级光路由器近乎等同的特性。
28.由权利要求19所规定的网络，其中所述带宽Δλ2基本上是所述带宽Δλ1的整数倍，使得Δλ2近似等于N1Δλ1。
29.由权利要求19所规定的网络，其中所述带宽Δλ1对所述所述带宽Δλ2的比值为整数，因而(Δλ1)MOD(Δλ2)基本上为非零值。
30.由权利要求19所规定网络，其中所述一级和二级光路由器的所述信道间距近似等于Δλ，N1是由所述一级光路由器所确定的最大信道数，N2是由所述二级光路由器所确定的最大信道数，且N1不等于N2。
31.由权利要求19所规定的网络，其中所述至少一个一级光节点与至少一台光收发机光学相连，而所述至少一个二级光节点与至少一台光收发机光学相连。
32.由权利要求19所规定的光网络，其中所述至少一个二级光节点与至少一个三级光节点光学相连。
33.由权利要求32所规定的光网络，其中所述至少一个一级、二级和三级光节点的每一个与至少一台光收发机相连。
34.由权利要求32的光网络，其中所述至少一个三级节点与至少一个四级光节点光学相连。
35.一种无源光网络，包括A)由多个光发送机/接收机构成的零级星，每个零级星与每个所述发送机/接收机引出的一条零级光通道相连以传送零级光信号；B)至少一个一级星，包括i)一个第一波导光栅路由器，通过所述多条零级光通道的至少一条与所述光发送机/接收机之一光学相连，其中所述第一波导光栅路由器包括a)用来接收零级光信号并将其解复用成多达N1路一级次生光信号的第一装置，所述第一装置由自由谱区N1Δλ1限定；b)用来将所述第一级光信号下行分路的第一装置；c)用来接收和解复用至少一路第一级光信号而形成零级光信号、并将其导向到所述发送机/接收机的第二装置；以及ii)从所述第一波导光栅路由器引出以传送所述第一级光信号的许多一级光通道；C)至少下述装置的一种i)通过所述多条一级光通道之一与所述第一波导路由器光学相连的第一光收发装置，所述光收发装置包括a)用来接收所述一级光信号的第一接收装置；以及b)用来提供一级光信号到所述第一波导光栅路由器的装置；以及ii)一个第二级星，包括a)通过所述多条一级光通道之一与所述第一波导光栅路由器光学相连的一个第二波导光栅路由器，其中所述第二波导光栅路由器包括i)用来接收一级光信号并将其解复用成多达N1路二级光信号的第三装置，所述第三装置由自由谱区N3Δλ3限定；ii)用来将所述二级光信号下行分路的第二装置；以及iii)用来接收和解复用至少一路二级光信号而形成一级光信号、并将其导向到所述第一波导光栅路由器的第四装置；以及b)从所述第二波导光栅路由器引出以传送所述二级光信号的多条二级光通道；以及D)一个光终端，包括至少一台通过所述多条二级光通道之一与所述第二波导光栅路由器光学相连的第二光收发装置，所述第二光收发装置包括a)用来接收一路所述二级光信号的第二接收装置；以及b)用来提供二级光信号到所述第二波导光栅路由器的装置。
全文摘要
兹提供一种RITE-Net
文档编号H04L12/44GK1156365SQ9611794
公开日1997年8月6日 申请日期1996年12月25日 优先权日1996年12月25日
发明者尼古拉斯·J·弗戈, 帕特里克·P·伊恩农纳 申请人:美国电报电话公司