CN101091411A - 用于操作电信接入网的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电信网络(10)，具体来说，涉及无源光网(PON)及其操作方法。电信网络(10，60)能够在网络基础设施的预测寿命中处理每个用户的带宽增加。电信网络(10，60)还利用网络的较大比例的潜在带宽传送容量，并且使维护要求为最小。网络(10，60)易于适合于未来的带宽要求，因为提供了冗余光纤(18，27)以便根据需要进行更多连接。与将来铺设附加光纤的成本相比，铺设冗余光纤(18，27)的成本为最小。此外，由于使用PON技术，维护网络的成本保持为最小，因而在20年的预测寿命中安装和维护网络的整体成本被减小。

Description

用于操作电信接入网的方法
本发明涉及电信网络，具体来说，涉及无源光网(PON)及其操作方法。
电信网络、如电信光网的安装和维护可能是昂贵的。典型的光网、例如具有4500个用户的城域网的最初部署可能花费￡200M以上，还有正进行的维护和升级费用。通常要求网络的光纤埋设在地下，这涉及还引起破坏的昂贵的路基开挖。在布置到用户房屋的电缆和光纤时，产生费用及其它破坏。
目前，电信网络的各住宅用户具有多达516kb/s的平均数据传送要求，以及典型的小到中等规模的企业具有多达8Mb/s的要求。根据目前的增长速率，在未来20年，这些未来带宽要求最终可能增加到每个住宅用户1Gb/s以及每个小到中等规模的企业10Gb/s。
采用利用诸如A-PON、B-PON、E-PON和G-PON之类的标准的PON为用户提供目前所需的带宽等级是已知的。典型的PON包括通信公司房屋附近的分光器以及最终用户附近的一系列光网单元(ONU)。在这样一种PON中，提供12个分光器的系列，每个分光器提供16个ONU，ONU又各连接到24个用户。这种PON可采用每个用户50-100Mb/s的平均带宽服务于多达12×16×24＝4608个用户。PON被认为是无源的，因为通过该网络的光传输没有功率要求，并且每当光信号通过网络时，没有有源电子部件用于光放大。例如，这种PON基于无源分光器和光纤，目的是避免除了中心局位置和顾客房屋中的之外的有源装置和网络元件。其优点是极低的维护成本，这可使得节省大量运营成本。
与已知PON关联的问题之一在于，各分光级把各支路中的光功率减小3dB。功率的这种减小固有地限制了带宽传送容量、具体来说限制了带宽距离之积。光功率的减小以及管制已知PON的使用的标准导致可能的带宽传送容量的不良利用。这类低效率可能导致只有PON的潜在带宽传送容量的1％被利用。
与部署PON关联的另一个问题是光纤基础设施的初始成本对PON随时间升级以便处理每个用户的带宽增加的能力。带宽的这种增加可能要求替换现有光纤或者部署新的光纤，这包括昂贵的路基开挖以及到用户房屋的电缆和光线的布线。
所需的是一种电信网络，它能够在网络基础设施的预测寿命中处理每个用户的带宽增加，同时使要替换或添加光纤的要求为最小。电信网络还应当利用网络的较大比例的可能带宽传送容量，并且还应当具有最小维护要求。此外，这种基于光纤的基础设施还应当能够支持未来的移动网。
根据本发明的第一方面，提供一种操作无源光网的方法，所述方法包括以下步骤：
提供与波分复用光网进行通信的馈送光纤束；
提供与馈送光纤束中的光纤进行通信的分光器；
提供与分光器进行通信的连接光纤；
提供与连接光纤进行通信的光网单元；以及
提供与光网单元进行通信的供给光纤，供给光纤适合于与网络的用户进行通信，其中，馈送光纤束具有多个冗余光纤。
这种网络可易于适合未来的带宽要求，因为馈送光纤束中的冗余光纤可在将来用于根据需要进行更多连接。与将来铺设附加光纤的成本相比，铺设冗余光纤的成本为最小。此外，维护网络的成本由于采用PON技术而保持为最小。采用PON技术的一个优点在于，因为它是无源的，所以它允许通过更大距离的更大带宽的通信，同时使有源放大站点的要求为最小。网络由于没有这类光放大站点而要求最小维护。设想网络可用于可能在网络安装之后多达20年的关联光电子学的4个产品寿命周期。网络的固定站点、如分光器和光网单元可易于升级，而冗余光纤可根据需要使用，而无需附加的路基开挖。因此，在20年的预测寿命中安装和维护网络的整体成本被减小。
在一个优选实施例中，该方法还包括以下步骤：
提供连接光纤束，连接光纤包括连接光纤束中的光纤。
这种连接光纤束还改进将来网络的可升级性，由此，连接光纤束中的冗余光纤随时间过去可根据需要使用。
优选地，该方法还包括提供多个供给光纤的步骤，网络的每个用户使用一个供给光纤，其中，各供给光纤连接到光网单元。
提供馈送光纤、连接光纤和供给光纤的这种配置采用网络的星形拓扑。这种拓扑提供网络随时间的可易于升级性。
在一个优选实施例中，该方法还包括随时间减少每个光网单元的用户数量、以便能够随时间为每个用户提供增加的带宽的步骤。
这种方案由于网络的拓扑而是可行的。由于冗余馈送光纤、冗余连接光纤和供给光纤已经到位，所以可通过根据需要提供附加光网单元和附加分光器来获得附加带宽。到附加光网单元和分光器的光纤的连接在现有光网单元和分光器的位置上进行。
该方法还可包括提供与光网单元进行通信的铜电缆的步骤，其中，铜电缆与网络的用户连接。
当网络逐渐升级到完全的光纤体系结构时，这种配置允许光纤和铜电缆的并存。
该方法还可包括提供多个铜电缆的步骤，网络的每个用户使用一个铜电缆，其中，各铜电缆连接到光网单元。
优选地，该方法还包括采用光纤替换铜电缆的步骤。这样一个步骤表示网络的升级步骤，由此，网络体系结构改变为主要基于光纤。
在一个优选实施例中，该方法还包括以下步骤：
在网络的各用户的位置上提供用户连接终端，从而允许用户在使用中通过光纤连接到网络。
优选地，该方法包括至少部分向各用户出租用户连接终端的步骤。
终端计划用于使光纤连接直接进入用户房屋，以便使到达用户的带宽传送容量为最大。
该方法还可包括把网络设置为多个小区的步骤，其中，各小区配备相应的馈送光纤束。
这类多个小区提供网络用户的便捷可见性，并且提供操作网络的便利方式。各小区标称地表示网络的384个用户。
优选地，该方法包括在无源光网中提供九个小区的步骤。
在一个实施例中，光纤束包含多达12个光纤，但是可包括多达200个光纤。
根据本发明的第二方面，提供一种无源光纤，其中包括与波分复用光网进行通信的馈送光纤束、与馈送光纤束中的光纤进行通信的分光器、与分光器进行通信的连接光纤、与连接光纤进行通信的光网单元以及与光网单元进行通信的供给光纤，供给光纤适合于与网络的用户进行通信，其中，馈送光纤束具有多个冗余光纤。
由于可用于供应更大带宽的馈送光纤束中的冗余光纤，这样一种网络可易于适合及升级到未来的带宽要求。
在一个优选实施例中，网络还包括连接光纤束，连接光纤包括连接光纤束中的光纤。
这种连接光纤束还改进将来网络的可升级性，由此，连接光纤束中的冗余光纤可根据需要用于将来网络的升级。
优选地，提供多个供给光纤，网络的每个用户使用一个馈送光纤，其中，各馈送光纤连接到光网单元。
提供馈送光纤、连接光纤和供给光纤的这种配置采用提供网络随时间的可易于升级性的星形拓扑。
自网络安装时已经到位的冗余馈送光纤、冗余连接光纤和供给光纤通过根据需要添加其它光网单元和分光器随时间过去提供带宽的增加。
网络还可包括与光网单元进行通信的铜电缆，其中，铜电缆与网络的用户连接。
当网络逐渐升级为主要是光纤的体系结构时，这种配置允许光纤和铜电缆的并存。
网络可包括多个铜电缆，网络的每个用户使用一个铜电缆，其中，各铜电缆连接到光网单元。
网络可设置为多个小区，其中，各小区配备相应的馈送光纤束。
优选地，无源光网包括九个小区。
在一个实施例中，光纤束包含多达12个光纤，但是可包括多达200个光纤。
在一个优选实施例中，网络包括网络的各用户的位置上的用户连接终端，用于通过光纤连接到网络。这种用户连接终端使光纤直接进入各用户房屋。
在一个实施例中，相应的供给光纤处理数据对终端的流入和流出。
在一个优选实施例中，终端配备了分别用于数据对终端的流入和流出的输入光纤和输出光纤，输入光纤和输出光纤与光网单元进行通信。这种光纤对的使用可使网络的整个光纤体系结构的成本为最小。
在一个优选实施例中，用户连接终端包括与输入光纤进行通信的接收器，接收器适合于把输入光信号转换为电信号，电信号在使用中被输入到用户商品单元，用户商品单元又适合与光调制器进行通信，用于把电信号转换为输出光信号，以便经由输出光纤进行传送，其中，用户经由所述用户商品单元与终端交互。
在一个优选实施例中，电信号是射频电信号。
优选地，商品单元主要是基于以太网的，并且可适合与铜线、光纤、无线电、红外线、移动电话或其它无线接入技术中的任一项配合使用。
优选地，在用户房屋处本地为终端供电。
根据本发明的第三方面，提供一种操作电信网络的方法，所述方法包括以下步骤：
提供波分复用光网的主要存在点；
提供经由馈送光纤束的单个光纤与主要存在点进行通信的辅助存在点；
提供辅助存在点下游的无源光网；以及
提供辅助存在点下游的铜电缆连接，
其中，对网络的接入经由所述无源光网以及经由所述铜电缆来提供。
在这种配置中，辅助存在点用作网络用户的混合接入点，使得接入通过铜线或者经由辅助存在点下游的无源光网来提供。在本说明中，术语“下游”表示朝向用户，因而术语“上游”表示朝向主要存在点。光纤束中的冗余光纤的提供允许随时间根据需要对网络升级。
优选地，该方法还包括以下步骤：
提供辅助存在点下游的波分复用解复用器，使得无源光网处于波分复用解复用器的下游，以及
提供波分复用解复用器下游的光网单元，
其中，光网单元经由多个相应供给光纤连接到用户。
优选地，提供辅助存在点下游的多个无源光网。
在一个优选实施例中，该方法还包括以下步骤：
为每个无源光网提供至少一个光网单元；以及
把至少一个光网单元配置成采用副载波复用进行操作。
副载波复用提供必要的保密性，以便允许各用户具有唯一的点到点连接，同时增加带宽距离之积。由于带宽距离之积增加，所以，包含网络设备的中心局的数量可减少，这又减少网络的运营和资本支出。
在一个优选实施例中，该方法还包括以下步骤：采用接头光纤来绕过辅助存在点，使得接头的下游的无源光网的至少一个返回到馈送光纤束的相应馈送光纤。
这样一个步骤采用馈送光纤束中的多个冗余光纤来实现，并且是在网络体系结构逐渐从铜线和光纤的组合改变为主要基于光纤时的网络的一个要求。
在一个优选实施例中，该方法还包括使辅助存在点和铜电缆连接停止使用的步骤。这个步骤表示例如辅助存在点等的网络中的设备的整体数量的明显减少，并且提供网络的运营和资本费用的随之减少。
根据本发明的第四方面，提供一种配备了用于数据的流入和流出的光纤的用户连接终端，终端包括与光纤进行通信的接收器，接收器适合于把输入光信号转换为电信号，电信号在使用中被输入到用户商品单元，用户商品单元又适合把输出电信号传送到光调制器，用于把输出电信号转换为输出光信号，以便经由光纤传送，其中，用户经由所述用户商品单元与终端交互。
在一个优选实施例中，提供分别用于数据的流入和流出的输入光纤和输出光纤、与输入光纤进行通信的接收器以及与光调制器进行通信的输出光纤。
在一个优选实施例中，电信号是射频电信号。
优选地，输入电信号被传递给输入射频混频器，输入射频混频器采用可编程振荡器调谐到副载波频率。输入射频混频器被调谐到的特定频率由网络运营商分配给特定用户。
优选地，输入射频混频器向又与用户商品单元进行通信的接口输出。
接口与用户商品单元之间的通信可经由铜线、光纤、无线电、红外线、移动电话或其它无线接入技术中的任一种进行。
在一个优选实施例中，用户商品单元适合与以太网协议配合使用。
在一个优选实施例中，接口与输出射频混频器进行通信，输出射频混频器由可编程振荡器调谐到与输入射频混频器相同的频率。
在一个优选实施例中，输出射频混频器与光调制器通信。
优选地，可编程振荡器与微处理器进行双向通信，微处理器又与服务和通信信道进行双向通信，服务和通信信道又向光调制器输出。
这样一种服务和通信信道允许网络运营商确定终端或用户商品单元存在的故障，或者确定终端是否被篡改。
优选地，在用户房屋处本地为终端供电。
优选地，提供对应于用户连接终端的子模块，其中，子模块位于存在点。子模块配置成与用户连接终端进行通信，以便允许用户连接到网络。
在一个优选实施例中，子模块配备了用于数据对子模块的流入和输出的光纤，子模块包括把入局光信号转换为输入电信号的子模块接收器，输入电信号被输入到子模块商品单元，子模块商品单元在使用中与上游网络进行通信，从子模块商品单元向下游流动的数据被转换为输出电信号，并被输入子模块光调制器，用于转换为输出光信号以便经由光纤传送。
在一个优选实施例中，提供分别用于数据的流入和流出的输入光纤和输出光纤、与输入光纤进行通信的子模块接收器以及与子模块光调制器进行通信的输出光纤。
在一个优选实施例中，电信号是射频电信号。
优选地，输入电信号被输入到输入射频混频器，输入射频混频器由子模块可编程振荡器调谐到与用户连接终端相同的副载波频率。
优选地，输入射频混频器与子模块商品单元通信。
在一个优选实施例中，子模块商品单元与输出射频混频器进行通信，输出射频混频器由子模块可编程振荡器调谐到与输入射频混频器相同的频率。
在一个优选实施例中，输出射频混频器向子模块光调制器输出。
优选地，子模块可编程振荡器与子模块微处理器进行双向通信，子模块微处理器又与服务和通信信道进行双向通信，服务和通信信道又向子模块光调制器输出。
通过以下仅作为实例在附图中所示的优选实施例的描述，本发明的其它特征会十分明显，附图中：
-图1是根据本发明的一个方面在第一阶段中的电信网络的图解表示。
-图2是第一阶段中的图1的网络的一部分的详细图解表示。
-图3是第二阶段中的图2的网络的一部分的详细图解表示。
-图4是第三阶段中的图3的网络的一部分的详细图解表示。
-图5是第四阶段中的图4的网络的一部分的详细图解表示。
-图6是第一阶段中根据本发明的另一方面的电信网络的图解表示。
-图7是第二阶段中的图6的网络的图解表示。
-图8是第三阶段中的图7的网络的图解表示。
-图9是第四阶段中的图8的网络的图解表示。
-图10是图9的网络的一部分的图解表示。
-图11说明根据本发明的另一方面的用户连接终端的图解表示。
-图12说明SCM子模块的图解表示。
-图13说明如何配置图6的辅助POP 70的图解表示。
图1-5说明根据本发明的一个方面、用于都市区域的电信网络的四个阶段的图解表示，一般表示为10。四个阶段说明网络10的体系结构如何在网络10的例如20年寿命中改变，以便改进数据处理容量。具体来说，图2、图3、图4和图5分别说明，当网络体系结构从作为铜和光纤的组合改变为完全光纤时，网络10的体系结构如何在3年、7年、11年和15年中改变。
在图1中，网络10标称地铺设到具有12公里的大小并表示都市区域的A侧的正方形网格12上。网格12细分为九个相等大小的正方形14，B侧的各正方形14具有4公里的大小。各正方形14表示384个用户的局部区域。存在点(POP)16位于网格12的中心。POP 16是节点或者传统WDM光网的主要电话交换机。WDM网络可采用密集WDM(DWDM)或稀疏WDM(CWDM)或者用于通过例如光核心分开复用(OCDM)之类的单光纤同时传送多个λ的其它任何技术进行操作。DWDM表示以例如200GHZ、100GHz、50GHz或25GHz波长间距进行传送，以及CWDM表示以例如2500GHz波长间距进行传送。POP 16经由相应的光纤束18服务于正方形14的每个中的相应的无源光网(PON)。各光纤束18包括二十四个独立光纤，以及在网络10的第一阶段仅使用各光纤束18的一个光纤。光纤束18的每个中的其余光纤在第一阶段是冗余的。
在本说明中，PON被定义为其中对于通过光网的光信号的传送没有光放大的光网。这表示没有有源电子部件用于光放大目的。大家会理解，虽然这样一种PON对于光放大没有电功率要求，但是，PON内完全可能存在确实需要电力进行操作的组件。
为了简洁起见，图2-5仅描述一个正方形14的详细体系结构。在图2中，POP 16表示为经由光纤束18中的一个光纤与分光器20通信。这种分光器例如可能是WDM解复用器。分光器20可能是任何分光器、如DWDM解复用器。分光器20又与光网单元(ONU)22、23、24进行通信。采用这种分光器20允许把ONU 22、23、24设置在不同的地理位置，使得在图2中，ONU 22、24位于一个位置，而ONU 23位于不同的位置。分光器20具有与多达十六个ONU进行通信的能力，但是为了说明的目的，图2中仅示出三个。分光器20经由相应的光纤25、26、28与各ONU 22、23、24进行通信。相应的光纤26、28是光纤束27中的两个独立光纤，以及相应的光纤25是不同光纤束的独立光纤。光纤束包括二十四个光纤，使得在网络的第一阶段中存在多个冗余光纤。在所示实例中，ONU 22经由相应的光纤32与一系列六个家庭30进行通信，ONU 24表示为经由相应的铜线36与一系列四个家庭34进行通信，以及ONU 23经由相应的光纤37与一系列四个家庭进行通信。大家会理解，各ONU 22、23、24具有采用CWDM与多达二十四个家庭进行通信的能力，但是为了简洁起见，仅示出十四个家庭30、34、35。到家庭30、34、35的网络连接采用星形拓扑来进行，这样，分光器20具有为16×24＝384个用户提供50-100Mb/s的平均数据传送容量的能力。在图2中可以看到，网络10具有经由光纤32、37和铜线36向用户提供带宽的能力。
现在来看图3，说明第二阶段中的图2的网络的详细图解表示。在图3中，第三ONU 38已经加入网络体系结构中，它经由相应的光纤40与分光器20通信。光纤40是来自二十四个光纤的光纤束27的光纤，使得现在只有二十一个光纤是冗余的。图2的六个家庭的系列30在图3中分为三个家庭的两个系列42、44。ONU 22经由相应的光纤32与三个家庭42进行通信，以及ONU 38经由作为图2的光纤32的分段的相应光纤46与家庭44进行通信。在图3所示的实例中，网络10允许光纤32、37、46和铜线36的并存，使得ONU 24仍然经由铜线36与家庭34通信。
在图3中表明，经由光纤提供的每个ONU的家庭的数量已经减少，使得到每个家庭的相应带宽可增加。光纤32、46保持在适当位置，并且仅要求例如ONU 22、24、38等的中心位置被升级。只要求光纤46的子集连接到新的ONU 38。可实现这种升级，因为在整个网络10中采用星形拓扑。这样，网络10可随时间被更新，而无需部署其它光纤束或单光纤，由此节省路基开挖的成本和破坏。图3表明，家庭42、44的每户带宽已经增加到100-200Mb/s。
现在来看图4，说明第三阶段中的图3的网络的详细图解表示。在图4中，先前与铜线36连接的家庭34的系列现在采用光纤48连接到ONU 24。
在第三阶段，当网络10逐渐升级到完全基于光纤的体系结构时，光纤被铺设并连接。这样，网络10中的所有铜电缆36逐渐停止使用。在这个过渡时期，POP 16可采用铜线和光纤的组合向其它正方形14中的家庭提供带宽。
在图5中，说明第四阶段中的图4的网络的详细图解表示。在图5中，网络10是完全基于光纤的体系结构，由此在网络10中不存在铜线36向用户提供带宽。这由于网络10的整体简化和统一而产生运营支出的整体减少。
图5还表示网络10的分层阶段，由此，表示为50的分光器20下游的网络的一部分可在各正方形14中复制，以便随时间过去处理网络的附加用户。网络50的各部分通过来自光纤束18的相应光纤进行馈送。这可能还要求附加POP 16来提供所需带宽。在网络50的每个新的部分，需要铺设新的本地光纤，这可能需要路基开挖。但是，由于光纤束18已经存在于地下，所以消除了另外的路基开挖的成本和破坏部分。
大家会理解，图2-5中所示的单光纤32、46、48根据需要可由用于单向或双向通信的光纤对替代。
与部署网络10关联的两种主要成本是资本支出和运营支出。资本支出包括诸如光纤、PON和POP 16之类的设备的初始成本。与例如开挖路基和通过都市区域布置光纤之类的铺设光纤关联的成本也包含在资本支出中。运营支出包括与维护PON和POP 16关联的成本。
网络10的优点之一在于，整体资本支出和运营支出保持为最小。采用PON技术的一个优点在于，因为它是完全无源的，所以允许在多达20公里的更大距离上的更大带宽，同时减小有源放大站点的要求，这使成本保持为最小。如上所述，采用PON技术允许PON支持未来更高的速度，同时使成本和破坏为最小。这通过随时间减少每个PON的用户数量、以便使每个用户的带宽能够增加来实现。例如POP 16、分光器20和ONU 22、24、38之类的固定站点易于升级，同时光纤束18、27中的冗余度根据需要提供便利的带宽处理容量。因此，在20年的预测寿命中维护网络10的整体成本被减小。
在图6-10中，示出一系列图解表示，说明根据本发明的另一方面、用于都市区域的一般表示为60的电信网络的四个阶段。四个阶段说明网络60的体系结构如何在网络60的例如20年寿命中改变，以便改进数据处理容量。具体来说，图6、图7、图8和图9分别说明，当网络体系结构从作为铜和光纤的组合改变为完全光纤时，网络60的体系结构如何在3年、7年、11年和15年中改变。
在图6中，网络60标称地铺设到具有12公里的大小并表示都市区域的A侧的正方形网格62上。网格62细分为九个相等大小的正方形64，B侧的各正方形64具有4公里的大小。各正方形64表示384个用户的本地区域。主要存在点(POP)66位于网格62的中心。主要POP66是节点或者传统WDM光网的主要电话交换机。主要POP 66经由相应的光纤束68服务于正方形64的每个中的相应的无源光网(PON)。各光纤束68包括多个独立光纤，以及在网络60的第一阶段仅使用各光纤束68的一个光纤。光纤束68的每个中的其余光纤在第一阶段是冗余的。主要POP 66经由馈送光纤束68中的相应单光纤连接到正方形64的每个中的辅助POP 70、如马可尼接入集线器。在网络60的第一阶段中，辅助POP 70配置成允许用户经由铜线72以及经由供给光纤74与主要POP 66进行通信。大家会理解，铜线可能是任何导体，即金属线。虽然仅示出一根铜线72和供给光纤74，但实际上完全可存在多根铜线72和供给光纤74。铜线的每个72可连接到多个用户。供给光纤74的每个与PON通信，下面将提供对它的详细描述。网格62上的各辅助POP 70以相似方式配置。将在图13中更详细描述关于如何配置辅助POP 70的详细情况。
现在来看图7，说明第二阶段中的图6的网络的图解表示。在图7中，已包含光纤接头76以便把馈送光纤束68的单光纤直接与供给光纤74连接。接头76绕过辅助POP 70，使得供给光纤74下游的PON返回到主要POP 66。大家会理解，实际上，在多个供给光纤74的每个与馈送光纤束68的冗余光纤之间需要多个接头。在图7所示的第二阶段，辅助POP 70仍然允许经由铜线72进行通信。
图8说明第三阶段中的图7的网络的图解表示。在图8中，当辅助POP 70和铜线72逐渐变成冗余以及当网络60的光纤体系结构逐渐向完全基于光纤的过渡时，辅助POP 70和铜线72被拆除。网络的这个阶段表示网络60中例如辅助POP 70等的设备的整体数量的明显减少，伴随运营和资本费用的随之减少。可以设想，到大约11年的时间中达到第三阶段时，电子和光学技术将成熟到由供给光纤74提供服务的PON能够经由接头76直接连接到主要POP 66的程度。在网络的这个阶段，大家会理解，完全可能存在其中仍然在使用相应辅助POP 80的其它正方形78。图9说明网络60的第四阶段，由此，网格62中没有辅助POP 70、80，并且整个网络60的光纤体系结构是完全基于光纤的。
图10是图9的正方形64所示的网络60的第四阶段中的光纤体系结构的详细图解表示。在图10中，图9的主要POP 66表示为经由馈送光纤束68中的单光纤与分光器82通信。用于下游方向的适当的分光器82是能够分离来自B1-Bn的多个λ的DWDM解复用器。大家会理解，在上游方向，采用DWDM复用器。图10的供给光纤74对应于图9的供给光纤74。在图10中，分光器82为四个光纤对84、86、88、90提供相应的λB1、B2、B3、B4。光纤对88与企业房屋92直接通信，并且可提供多达12GHz的带宽。光纤对84与辅助分光器94通信，辅助分光器94又经由相应的供给光纤对98、100、102与3个家庭96通信。可以看到，到企业房屋92以及到家庭96的网络连接采用星形拓扑进行。据估计，从POP 66到家庭96的光强度的整体减小将为20dB左右。通过采用副载波复用(SCM)技术，光纤98、100、102的每个配有相应的子λB1，1、B1，2和B1，3，以便向各家庭96提供多达1.5GHz的带宽。每个子λB1，1、B1，2和B1，3表示相应的信道。分光器94向家庭96广播整个带宽，以及通过采用SCM技术，各家庭96看到整个带宽B1，但调谐到发送和接收那个家庭特定的信道。在图11和图12中说明家庭96如何调谐到用于接收和发送的特定信道的详细情况。
图11说明根据本发明的另一方面、一般表示为110的用户连接终端的图解表示。意图是，一个终端110设置在图2-5的网络10的各家庭34、42、44中以及设置在图10的网络60的各企业房屋92和家庭96中。在图11中，终端110配备了输入光纤112和输出光纤114，但是大家会理解，具有用于数据的流入和流出的一个光纤的终端110也落入本发明的范围之内。光纤对的使用使网络10、60的整体光纤体系结构的成本为最小。在图11的实例中，一个光纤对112、114表示图5的相应光纤连接32、46、48以及图10的相应供给光纤对98、100、102。图11的终端110计划用于使光纤连接直接进入用户房屋，以便使带宽传送容量为最大。意图是，一旦家庭34、42、44、96或房屋92配备了光纤连接，则当网络10、60升级时，它也将配备终端110。
在图11中，光信号采用粗箭头表示，以及电信号采用细箭头表示。输入光纤112用于到终端110的数据的流入，以及输出光纤114用于来自终端110的数据的流出。输入光纤112与集成接收器116通信，集成接收器116结合了光电二极管以便把入局光信号X转换为射频电信号Y。然后，电信号Y传递到输入射频(RF)混频器118，RF混频器118由可编程振荡器120调节为选择已经由网络运营商分配给特定用户的特定信道。输入RF混频器118对接口122输出，接口122采用更一般称作用户商品盒的用户商品单元126经由铜线、光纤、无线电或红外线的任一种进行通信124。还可以设想，在124通信通过无线技术进行的情况下，终端110可位于用户家庭96或企业房屋92的外部、例如在灯柱上，以便避免使硬连线电缆或光纤进入房屋92或家庭34、35、42、44、96的需要。这种灯柱安装终端110将配置成允许使用移动电话接入技术。
图11的用户商品盒126组成与用户的最终接口，并且允许用户与终端110通信。用户商品盒126是采用例如以太网协议的服务和协议特定的终端110的唯一部分。接口122与输出RF混频器128通信，输出RF混频器128由可编程振荡器120来调节。输出RF混频器128和输入RF混频器确保终端110的用户仅调谐到可用带宽的特定信道，使得不希望的信道从所需信道中滤除。这样，终端110可被认为是过滤装置。输出RF混频器128对光调制器130输出，光调制器130由稳定激光器132供电，以便经由输出光纤114输出光信号Z。可编程振荡器120还与微处理器134进行双向通信，微处理器134又与服务和通信信道136进行双向通信。服务和通信信道136对光调制器130输出，并且允许电话公司确定终端110或用户商品盒126存在的故障，或者确定终端110是否被篡改。
虽然图11的用户商品盒126主要是基于以太网的，但可以设想，它还可适合与例如无线电、红外线、无线、铜电缆或未来移动网络接入技术配合使用。可能要求用户商品盒126随时间升级，但是预计终端110的其余部分自安装之日起保持不变。可以设想，本地对终端110和/或用户商品盒126供电，这是与电信行业目前的趋势的一个重要差异。例如，目前，陆线电话经由传送电信信号的网络电缆接收其电力。还可以设想，终端110和/或用户商品盒126至少部分归用户所有。
在一种备选方案中，用户连接终端110可设置在街道位置、如灯柱上。在这种方案中，各用户可经由无线电、铜、光纤或自由空间光学器件连接到用户连接终端110。从灯柱到用户房屋的最终连接通常在100米-300米的范围之内。
可以设想，用户连接终端110将能够从灯柱本身吸取其电力。大家会理解，在这种备选方案中，存在与最终用户同样多的上游光源(相当于图11的激光器132)。在图11的方案以及在备选方案中的上游方向的所有激光器132可能需要稳定频率和相位，并且技术人员会知道用于例如通过采用锁定激光器132来提供这些特征的方案。
现在来看图12，说明一般表示为140的SCM子模块的图解表示。在图12a中，子模块140体现为设置在中心局的电信设备项目中的子卡，并且配置成与图11的终端110进行通信，使得对于网络的各用户需要一个子模块140。在图12中，子模块140配备了输入光纤142和输出光纤144，但是大家会理解，具有用于数据的流入和流出的一个光纤的子模块140也落入本发明的范围之内。在图12的实例中，一个光纤对142、144表示图2的相应光纤连接26、28，以及相应的光纤对142、144提供图10的相应的四个光纤对84、86、88、90。
在图12中，光信号采用粗箭头表示，以及电信号采用细箭头表示。输入光纤142用于到子模块140的数据的流入，以及输出光纤144用于来自模块140的数据的流出。输入光纤142与集成接收器146通信，集成接收器146结合了光电二极管以便把入局光信号X、如单频率λ转换为射频电信号Y。然后，电信号Y传递到输入射频(RF)混频器148，RF混频器148由可编程振荡器150调节为选择已经由网络运营商分配给特定用户的特定信道。输入RF混频器148对子模块商品盒152输出，子模块商品盒152与辅助POP 70的PON分段卡(未示出)通信154。子模块商品盒152与输出RF混频器156通信，输出RF混频器156由可编程振荡器150来调节。子模块商品盒152反映图11的用户商品盒126。输出RF混频器156和输入RF混频器148确保子模块140仅调谐到与图11的终端110对于特定用户使用的信道对应的可用带宽的特定信道。在图12中，输出RF混频器156对光调制器158输出，光调制器158由稳定激光器160供电，以便经由输出光纤144输出光信号Z。可编程振荡器150还与微处理器162进行双向通信，微处理器162又与服务和通信信道164进行双向通信。服务和通信信道164对光调制器158输出，并且允许电话公司确定图11的终端110存在的故障。可能要求图12的子模块140随时间升级。
在图12b所示的一个备选方案中，集成接收器146结合了宽带光电二极管，以便把已经通过DWDM解复用器分隔的入局光信号λ转换为进一步由混频器组148分隔并采用多可编程振荡器150提取的集合射频信号Y，从而选择由网络运营商按特定用户所分配的特定子信道。透明信号被馈送到中心局设备上的协议特定的卡部分152。类似地，通过采用混频器组156在子信道中对用户分配下游信号，混频器组156被添加并馈送到以正确频率对稳定激光器160的光进行调制的光调制器158。光信号还通过DWDM复用器聚集，并通过下游PON主要光纤144向下游馈送到图10的下游DWDM分光器82。
现在来看图13，说明如何在下游方向配置图6的辅助POP 70的图解表示。在图13中，辅助POP 70经由馈送光纤束68中的单光纤与图6的主要POP 66通信。图13的辅助POP 70具有经由铜线174与用户172进行通信的第一个卡170。辅助POP 70还具有辅助卡176，它具有一系列PON 178。PON 179之一经由光纤182直接连接到企业房屋180，以便根据需要提供大带宽。PON 178的系列中的其余PON各经由相应的光纤184连接到DWDM复用器186。DWDM复用器186经由与图10的供给光纤对应的供给光纤74进行通信。关于如何配置卡170、176的详细情况是本领域的技术人员众所周知的，并且不作进一步描述。大家会理解，在上游方向需要类似的配置，但是要求DWDM解复用器(未示出)代替DWDM复用器186。
利用终端110和子模块140的SCM技术提供必要的保密性，从而允许实现进一步分割。这样，可以看到，为各用户提供了唯一的点到点连接，同时与经由铜线的接入相比，增加了带宽距离之积。由于带宽距离之积增加，所以，包含网络60的POP 70、80的中心局的数量可减少，这又减少网络60的运营和资本支出。由于中心局的数量减少，所以将会要求其余中心局的容量远远大于目前的要求。但是可以设想，随着一般技术的容量随时间改进，交换容量、光集成等级以及一般处理能力将随时间增加。这样，本发明的一个关键方面在于，它符合所涉及的关键技术的预计技术发展。
网络10、60预计在其计划的20年寿命中需要最小的升级和维护。实现这个目标的一个关键因素是，确保在最初安装网络10、60时，例如结合了光电二极管的终端110中的集成接收器116之类的光学器件在网络10、60的寿命结束时能够处理极大的预计带宽。
这样配置的网络10、60增加带宽距离之积，并且使基于PON的体系结构能够更有效地利用。网络10、60以及终端110的使用允许部署所谓的透明信道，透明信道可用来支持许多不同的服务和网络协议。由于信道是透明的，所以应当比较独立于与其配合使用的设备，因而网络10、60和终端110的寿命应当超过20年的预测寿命。网络10、60能够随时间发展，并且允许光设备的逐步部署和升级，其作用是减少网络10、60的所有权的运营开支和成本。

Claims (55)

1.一种操作电信网络的方法，包括以下步骤：
提供波分复用光网的主要存在点；
提供经由馈送光纤束的单个光纤与主要存在点进行通信的辅助存在点；
提供辅助存在点下游的无源光网；以及
提供辅助存在点下游的铜电缆连接，
其中，对网络的接入经由所述无源光网以及经由所述铜电缆来提供。
2.如权利要求1所述的操作电信网络的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
提供辅助存在点下游的波分复用解复用器，使得无源光网处于所述波分复用解复用器的下游，以及
提供所述波分复用解复用器下游的光网单元，
其中，所述光网单元经由多个相应供给光纤连接到用户。
3.如权利要求1或2所述的操作电信网络的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
提供辅助存在点下游的多个无源光网。
4.如权利要求3所述的操作电信网络的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
为每个无源光网提供至少一个光网单元；以及
把所述至少一个光网单元配置成采用副载波复用进行操作。
5.如以上任一权利要求所述的操作电信网络的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
提供接头光纤；以及
采用所述接头光纤来绕过所述辅助存在点，使得所述接头的下游的至少一个无源光网返回到所述馈送光纤束的相应馈送光纤。
6.如以上任一权利要求所述的操作电信网络的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
使所述辅助存在点和所述铜电缆连接停止使用。
7.一种配备了用于数据的流入和流出的至少一个光纤的用户连接终端，所述终端包括与所述光纤进行通信的接收器，所述接收器适合于把输入光信号转换为电信号，所述接收器适合于在使用中与用户商品单元进行通信，所述用户商品单元又适合于把输出电信号传送到光调制器，用于把所述输出电信号转换为输出光信号，以便经由所述光纤传送，其中，用户经由所述用户商品单元与所述终端交互。
8.如权利要求7所述的用户连接终端，其特征在于，所述用户连接终端配备了分别用于数据的流入和流出的输入光纤和输出光纤，所述输入光纤与所述接收器通信，以及所述输出光纤与所述光调制器通信。
9.如权利要求7或8所述的用户连接终端，其特征在于，所述电信号是射频电信号。
10.如权利要求9所述的用户连接终端，其特征在于，所述输入电信号被传递给输入射频混频器，所述输入射频混频器采用可编程振荡器调谐到副载波频率。
11.如权利要求10所述的用户连接终端，其特征在于，所述输入射频混频器向又与所述用户商品单元进行通信的接口输出。
12.如权利要求11所述的用户连接终端，其特征在于，所述接口与所述商品单元之间的通信主要是基于以太网的。
13.如权利要求11或12所述的用户连接终端，其特征在于，所述接口与输出射频混频器进行通信，所述输出射频混频器由所述可编程振荡器调谐到与所述输入射频混频器相同的频率。
14.如权利要求13所述的用户连接终端，其特征在于，所述输出射频混频器与所述光调制器通信。
15.如权利要求10-14中的任一项所述的用户连接终端，其特征在于，在用户房屋处本地对所述终端供电。
16.如权利要求10-15中的任一项所述的用户连接终端，其特征在于，所述可编程振荡器与微处理器进行双向通信，所述微处理器又与服务和通信信道进行双向通信，所述服务和通信信道又向所述光调制器输出。
17.如权利要求16所述的用户连接终端，其特征在于，所述用户连接终端配备了与所述用户连接终端对应的子模块，所述子模块位于存在点，并且配置成与所述用户连接终端通信，以便允许用户连接到网络。
18.如权利要求17所述的用户连接终端，其特征在于，所述子模块配备了用于数据对所述子模块的流入和流出的光纤，所述子模块包括把入局光信号转换为输入电信号的子模块接收器，所述输入电信号被输入到子模块商品单元，所述子模块商品单元在使用中与上游网络进行通信，从所述子模块商品单元向下游流动的数据被转换为输出电信号，并被输入子模块光调制器，用于转换为输出光信号，以便经由所述光纤传送。
19.如权利要求18所述的用户连接终端，其特征在于，提供分别用于数据对所述子模块的流入和流出的输入光纤和输出光纤，所述输入光纤与所述子模块接收器通信，以及所述输出光纤与所述子模块光调制器通信。
20.如权利要求18或19所述的用户连接终端，其特征在于，所述电信号是射频电信号。
21.如权利要求20所述的用户连接终端，其特征在于，所述输入电信号被输入到输入射频混频器，所述输入射频混频器由子模块可编程振荡器调谐到与所述用户连接终端相同的副载波频率。
22.如权利要求21所述的用户连接终端，其特征在于，所述输入射频混频器与所述子模块商品单元通信。
23.如权利要求21或22所述的用户连接终端，其特征在于，所述子模块商品单元与输出射频混频器进行通信，所述输出射频混频器由所述子模块可编程振荡器调谐到与所述输入射频混频器相同的频率。
24.如权利要求23所述的用户连接终端，其特征在于，所述输出射频混频器向所述子模块光调制器输出。
25.如权利要求21-24中的任一项所述的用户连接终端，其特征在于，所述子模块可编程振荡器与子模块微处理器进行双向通信，所述子模块微处理器又与所述服务和通信信道进行双向通信，所述服务和通信信道又向所述子模块光调制器输出。
26.如权利要求7-25中的任一项所述的用户连接终端，其特征在于，所述商品单元可适合于采用无线接入技术进行通信。
27.如权利要求26所述的用户连接终端，其特征在于，所述无线接入技术从无线电、红外线和移动电话中选取。
28.如权利要求7-25中的任一项所述的用户连接终端，其特征在于，所述商品单元可适合于采用铜线和光纤中的任一种进行通信。
29.一种操作无源光网的方法，包括以下步骤：
提供与波分复用光网进行通信的馈送光纤束；
提供与所述馈送光纤束中的光纤进行通信的分光器；
提供与所述分光器进行通信的连接光纤；
提供与所述连接光纤进行通信的光网单元；以及
提供与所述光网单元进行通信的供给光纤，所述供给光纤适合于与网络的用户进行通信，其中，所述馈送光纤束具有多个冗余光纤。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
随时间减少每个光网单元的用户数量，以便能够随时间给每个用户提供增加的带宽。
31.如权利要求29或30所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在网络的各用户的位置上提供用户连接终端，从而在使用中允许用户通过光纤连接到网络。
32.如权利要求29-31中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
把网络设置为多个小区，其中，各小区配备相应的馈送光纤束。
33.如权利要求29-32中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
提供连接光纤束，所述连接光纤包括所述连接光纤束中的光纤。
34.如权利要求29-33中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
提供多个供给光纤，网络的每个用户使用一个供给光纤，其中，各供给光纤连接到所述光网单元。
35.如权利要求29-34中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
提供与所述光网单元进行通信的铜电缆，其中，所述铜电缆与网络的用户连接。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
提供多个铜电缆，网络的每个用户使用一个铜电缆，其中，各铜电缆连接到所述光网单元。
37.如权利要求35或36所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
采用光纤替代所述铜电缆。
38.如权利要求29-37中的任一项所述的方法，其特征在于，所述光纤束包含多达200个光纤。
39.一种无源光网，包括与波分复用光网进行通信的馈送光纤束、与所述馈送光纤束中的光纤进行通信的分光器、与所述分光器进行通信的连接光纤、与所述连接光纤进行通信的光网单元以及与所述光网单元进行通信的供给光纤，所述供给光纤适合于与网络的用户进行通信，其中，所述馈送光纤束具有多个冗余光纤。
40.如权利要求39所述的无源光网，其特征在于，所述网络还包括连接光纤束，所述连接光纤是所述连接光纤束中的光纤。
41.如权利要求39或40所述的无源光网，其特征在于，提供多个供给光纤，网络的每个用户使用一个馈送光纤，其中，各馈送光纤连接到所述光网单元。
42.如权利要求39、40或41所述的无源光网，其特征在于，还包括与所述光网单元进行通信的铜电缆，其中，所述铜电缆与网络的用户通信。
43.如权利要求42所述的无源光网，其特征在于，还包括多个铜电缆，网络的每个用户使用一个铜电缆，其中，各铜电缆连接到所述光网单元。
44.如权利要求39-43中的任一项所述的无源光网，其特征在于，所述网络设置为多个小区，各小区配备相应的馈送光纤束。
45.如权利要求39-44中的任一项所述的无源光网，其特征在于，所述光纤束包含多达200个光纤。
46.如权利要求39-45中的任一项所述的无源光网，其特征在于，还包括在网络的各用户的位置上的用户连接终端，用于通过光纤连接到网络。
47.如权利要求46所述的无源光网，其特征在于，所述相应供给光纤适合于处理数据对所述用户连接终端的流入和流出。
48.如权利要求46或47所述的无源光网，其特征在于，所述终端配备了分别用于数据对所述终端的流入和流出的输入光纤和输出光纤，所述输入光纤和输出光纤与所述光网单元进行通信。
49.如权利要求48所述的无源光网，其特征在于，所述用户连接终端包括与所述输入光纤进行通信的接收器，所述接收器适合于把输入光信号转换为电信号，在使用中所述电信号被输入到用户商品单元，所述用户商品单元又适合于与光调制器进行通信，用于把所述电信号转换为输出光信号，以便经由所述输出光纤传送，使得用户经由所述用户商品单元与所述终端交互。
50.如权利要求49所述的无源光网，其特征在于，所述电信号是射频电信号。
51.如权利要求49或50所述的无源光网，其特征在于，所述商品单元主要是基于以太网的。
52.如权利要求49、50或51所述的无源光网，其特征在于，所述商品单元可适合于采用无线接入技术进行通信。
53.如权利要求52所述的无源光网，其特征在于，所述无线接入技术从无线电、红外线和移动电话中选取。
54.如权利要求51所述的无源光网，其特征在于，所述商品单元可适合于采用铜线和光纤中的任一种进行通信。
55.如权利要求46-54中的任一项所述的无源光网，其特征在于，在用户房屋处本地对所述终端供电。
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