CN101783707A - 光通信系统以及光集线装置 - Google Patents

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Abstract

一种光通信系统，使用可实现低价格的法布里-珀罗激光器，提供以简单的结构和低成本、使用传送质量优良的PON技术的光通信系统。在OLT收发器10和多个ONU收发器100通过光纤连接、使用TDMA方式的光通信系统，该TDMA方式是来自ONU收发器100的信号基于OLT收发器10分配的定时而被发送的方式，在ONU收发器100具有激励波长不同的多模的光的法布里-珀罗激光器的带有调制功能的光源104，在OLT收发器10具有激励单纵模的光的DFB激光器的带有调制功能的单纵模光源16，将ONU收发器100具有的带有调制功能的光源104、以及OLT收发器10具有的带有调制功能的单纵模光源16通过光纤光学地连接。

Description

光通信系统以及光集线装置
技术领域
本发明涉及具有光集线装置(OLT：Optical Line Terminal)和多个光网络装置(ONU：Optical Network Unit)的双向光通信系统，特别涉及作为在构筑光接入网时的信号复用技术而使用时分复用(TDMA：Time DivisionMultipleAccess)方式的无源光通信网络(PON：Passive Optical Network)中使用的光通信系统、以及对于在该光通信系统中使用的OLT、ONU适用的有效技术。
背景技术
根据本发明人的研究，网络上的服务多样化，有效利用网络优点的新服务的使用正在扩大。举一个代表例子是广播、通信的融合服务，即被称为三重播放(triple play)服务的广播、互联网、电话(语音通信)服务的综合。为了实现三重播放服务，在接入网中基于PON的FTTH(Fiber To TheHome)系统的构筑成为主流。
在基于该PON的FTTH系统中，通过多个加入者共享使用从加入者收容局的机房到光分离器的光纤和机房内设备，来分担成本而降低初期引入成本和管理维持费。使用PON技术的FTTH系统是上述共享媒介型的网络，加入者使用的带宽大体是将系统具有的最大吞吐量除以共享的加入者的值，但由于全部加入者同时接入的情况的概率较小，所以以统计的复用效果加入者实质上能够使用更大的带宽。为了实现舒适的三重播放服务，基于这样的PON的FTTH系统的宽频带性是重要的。
作为现有系统，有ITU-T中的G-PON(非专利文献1～3)、作为IEEE标准的GE-PON(非专利文献4)。例如在G-PON系统中，通过2.4Gbps高速光纤线路，机房侧装置(OLT)最多容纳64台用户侧装置(ONU)。另外，作为下一代的FTTH系统面向10GE-PON的导入，并且正在进行标准化。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：ITU-T G.984.1「Gigabit-capable Passive Optical Networks(G-PON)：General characteristics」；
非专利文献2：ITU-T G.984.2「Gigabit-capable Passive Optical Networks(G-PON)：Physical Media Dependent(PMD)layer specification」；
非专利文献3：ITU-T G.984.3「Gigabit-capable Passive Optical Networks(G-PON)：Transmission convergence layer specification」；
非专利文献4：IEEE 802.3ah「CSMA/CD Access Method and PhysicalLayer Specifications Amendment：Media Access CONUrol Parameters，PhysicalLayers，and Management Parameters for Subscriber Access Networks」。
[发明所要解决的问题]
但是，在如前所述的现有系统中，根据来自PON的上行信号波长频带以及传送波形质量的要求，需要来自光加入者侧的信号使用分布反馈型半导体激光器(DFB激光器；Distributed Feedback Laser Diode)产生。一方面，因为DFB激光器价格较高，所以能够通过使用法布里-珀罗(フアブリペロ)型半导体激光器(也简称为法布里-珀罗激光器)来代替DFB激光器实现降低价格。但是法布里-珀罗激光器与DFB激光器相比，存在振荡波长的温度依赖性大、为了多纵模振荡而传送的信号劣化大这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是为了解决上述问题提供了一种光通信系统，该光通信系统使用可实现低价格的法布里-珀罗激光器、以简单的结构和低成本而使用传送质量优良的PON技术。
本发明的上述内容以及其他目的和新特征根据本说明书的记载以及附图而变得清楚。
在本申请公开的发明中，以下对代表性的概要进行简单地说明。
即，代表性的概要的特征是：在OLT和多个ONU通过光纤而连接、并且使用了来自ONU信号基于被OLT分配的定时而发送的TDMA方式的光通信系统中，在ONU具有对波长不同的多模的光进行振荡的法布里-珀罗激光器，在OLT具有对单模的光进行振荡的DFB激光器，对ONU具有的法布里-珀罗激光器和OLT具有的DFB激光器通过光纤而进行光学地连接。
在本申请公开的发明中，以下对由代表的内容而得到的效果简单地进行说明。
即，由代表性的内容得到的效果，可通过具有法布里-珀罗激光器的ONU得到与具有DFB激光器的ONU同等传输质量。其结果是能够以简单的结构和低成本提供传输质量优良的使用了PON技术的光通信系统。
附图说明
图1是表示本发明光通信系统的一个实施方式的PON系统的结构例子的图；
图2(a)、(b)是示出在本发明的光通信系统的一个实施方式的PON系统中来自ONU内具有调制功能的光源的发送光信号的光谱例子的图。
附图标号说明
10  OLT收发器
11  发送侧模拟前端部
12  具有调制功能的光源
13  WDM
14  环形器
15  单纵模光源用模拟前端部
16  具有调制功能的单纵模光源
21  光强度分支器
22  光接收器
23  接收侧模拟前端部
24  接收信号光谱及强度监视器
25  监视反馈部
30  光分支网部
40  OLT侧光纤
41  ONU侧光纤
100 ONU侧收发器
101  WDM
102  光接收器
103  接收侧模拟前端部
104  具有调制功能的光源
105  发送侧模拟前端部
具体实施方式
下面使用附图对于本发明的实施方式进行详细说明。
[PON系统的结构]
首先，使用图1对本发明光通信系统的一个实施方式的PON系统的结构例子进行说明，图1示出本实施方式的PON系统的结构例子。
本实施方式的PON系统具有在机房内侧的OLT收发器10、在用户侧的多个(在图1中作为代表图示一个)的ONU收发器100，这些收发器通过与OLT收发器10连接的OLT侧光纤40、与每个ONU收发器100连接的ONU侧光纤41、以及连接OLT侧光纤40和多个ONU侧光纤41的光分支网部30连接而成。
在该PON系统是在采用TDMA方式作为信号复用技术的PON中使用的光通信系统，所述TDMA方式即使用了基于被OLT收发器10分配的定时来发送来自ONU收发器100的信号的方式。
[OLT收发器的结构]
OLT收发器10具有发送侧模拟前端部11、具有调制功能的光源12、WDM(Wavelength Division Mutiplexing、波长分波合波部、分波器/合波器)13、环形器14、单纵模光源用模拟前端部15、具有调制功能的单纵模光源16、光强度分支器21、光接收器22、接收侧模拟前端部23、接收信号光谱及强度监视器24、监视反馈部25。该OLT收发器10内的各构成元件如下进行连接，另外各自的主要功能如在后述的信号处理步骤记载的那样。
在OLT收发器10内，发送侧模拟前端部11连接具有调制功能的光源12，该具有调制功能的光源12连接WDM 13。该WDM 13连接OLT侧光纤40。另一方面，单纵模光源用模拟前端部15连接具有调制功能的单纵模光源16，该具有调制功能的单纵模光源16连接环形器14，该环形器14连接WDM 13。
另外，在OLT收发器10内，环形器14连接光强度分支器21，该光强度分支器21连接光接收器22，该光接收器22连接接收侧模拟前端部23。另一方面，光强度分支器21连接接收信号光谱及强度监视器24，该接收信号光谱及强度监视器24连接监视反馈部25，该监视反馈部25连接单纵模光源用模拟前端部15。
[ONU收发器的结构]
ONU收发器100具有WDM 101、光接收器102、接收侧模拟前端部103、具有调制功能的光源104、发送侧模拟前端部105。该ONU收发器100内的各构成元件如下所述来连接，另外各自的主要功能如在后述的信号处理步骤中记载的那样。
在ONU收发器100中，连接ONU侧光纤41的WDM 101连接光接收器102，该光接收器102连接收侧模拟前端部103。
另外，在ONU收发器100中，发信侧模拟前端部105连接具有调制功能的光源104，该具有调制功能的光源104连接WDM 101。
[PON系统的结构的特征]
在这样的PON系统的结构中，特别是ONU收发器100内的具有调制功能的光源104使用对波长不同的多模的光进行振荡的法布里-珀罗激光器(フアブリペロレ一ザ)。另外，OLT收发器10内的具有调制功能的单纵模光源16使用对单纵模的光进行振荡的DFB激光器。并且，接收信号光谱及强度监视器24具有作为监视来自收发器100的信号的强度、光谱的装置的功能，并且，监视反馈部25具有与监视后的信号的强度、光谱相对应而作为调制具有调制功能的单纵模光源16的输出光的强度的结构的功能。
[PON系统的信号处理步骤]
接下来，使用图1对在本实施方式的PON系统中沿着信号流处理信号的步骤进行说明。
<从OLT向ONU的下行信号>
首先，对从OLT向ONU的光信号(下行信号)进行说明。信号通过OLT收发器10的发送侧模拟前端部11进行放大，以能够得到用于由具有调制功能的光源12进行调制的充分的驱动功率。该被放大的信号由具有调制功能的光源12调制，并成为信号光而被输出。如果比特率达到2.5Gbps左右，具有调制功能的光源12能够通过直接调制激光器实现。另外，在G-PON、GE-PON中调制信号光使用1490nm带的波长。另外，当比特率达到10Gbps左右的时候，由于上述的波长色散的影响，具有调制功能的光源12通过对激光器和外部EA调制器组合或集成来实现。另外，用于10GbpsPON的调制信号光使用1570nm带以上的波长(L频带)。在信号光高输出的情况下，具有调制功能的光源12也可以带有光放大器。
另一方面，作为从OLT向ONU传送的光信号，也发送控制从ONU向OLT传送的光信号的光谱的信号。为了得到充分的驱动功率而由单纵模光源用模拟前端部15放大的信号，通过具有调制功能的单纵模光源16成为光信号而输出。具有调制功能的单纵模光源16的波长是由从ONU向OLT传送的光信号规定的波长，在G-PON、GE-PON中使用1310nm带，在10GbpsPON使用1270nm带。由具有调制功能的单纵模光源16产生的光信号经由环形器14，由具有调制功能的光源12和WDM 13合波，并被OLT侧光纤40发送。
该OLT侧光纤40发送的光信号通过OLT侧光纤40、光分支网部30、ONU侧光纤41，输入到ONU收发器100。在ONU收发器100中利用WDM101将从具有调制功能的光源12发出的例如1490nm带、或者1570nm带的波长成分分离后，向光接收器102输入该光信号。光接收器102例如可使用光电二极管，更详细地说，可使用采用了PIN接合的半导体的PIN型PD(光电二极管)，在要求灵敏度的情况下可使用APD(突崩光电二极管)等。从光电二极管等的光接收器102输出的微小电流的变化在接收侧模拟前端部103变换为电压变化、并放大输出。另一方面，由具有调制功能的单纵模光源16发出的光利用WDM 101入射到具有调制功能的光源104，并进行光学耦合。
<从ONU向OLT传送的上行信号>
接下来，对从ONU向OLT传送的光信号(上行信号)进行说明。进行PON帧处理过的信号输入到ONU收发器100。该电信号由发送侧模拟前端部105进行放大，以得到用于在具有调制功能的光源104进行调制的充分的驱动功率。该放大信号由具有调制功能的光源104进行调制并成为光信号而输出。由于具有调制功能的光源104是法布里-珀罗激光器，所以在自由振荡状态进行多模振荡。但是，在本结构中，如上所述，为了与具有调制功能的单纵模光源16发出的光耦合，从具有调制功能的光源104发出的信号光的波长被模式锁定，被固定在具有调制功能的单纵模光源16的波长。该光信号透过WDM 101之后，被ONU侧光纤41发送。
被ONU侧光纤41发送的光信号通过光分支网络30、OLT侧光纤40，输入到OLT收发器10。此后，在OLT收发器10经过WDM13，由环形器14分离为上行方向的光信号后，经过光强度分支器21输入到光接收器22。光接收器22例如可使用光电二极管，更详细地说，可使用采用PIN结合的半导体的PIN型PD，在要求灵敏度的情况下可使用APD等。从光电二极管等光接受器22输出的微小电流的变化在接收侧模拟前端部23转换为电压变化，并放大输出。
另一方面，由光强度分支器21分离开的一部分光被输入到接收信号光谱及强度监视器24，监视上行信号的光谱及强度。被监视的光信号作为电信号输出，输入到监视反馈部25。监视反馈部25根据光谱、信号强度检测基于具有调制功能的单纵模光源16的具有调制功能的光源104的模式锁定状况，反馈具有调制功能的单纵模光源16的输出强度，以使来自各ONU的上行信号成为稳定的单模信号。这样具有调制功能的单纵模光源16根据向各ONU分配了的定时来调制强度。
[来自ONU的发送光信号的光谱]
接下来，利用图2对来自ONU的发送光信号的光谱例子进行说明。图2示出来自ONU内部的具有调制功能的光源104的发送光信号的光谱例子(横轴是波长，纵轴是强度)。
具有调制功能的光源104的光谱在自由振荡状态如图2(a)所示，成为法布里-珀罗激光器特有的多纵模。因此，即使在单模光纤的色散小的1300nm带，经单模光纤传播的信号光受到色散的影响，波形劣化。
但是，由具有调制功能的单纵模光源16进行模式锁定的状态的具有调制功能的光源104的光谱如图2(b)所示，具有单纵模的光谱。这样，在模式锁定状态，由于具有单纵模的光谱，所以与具有多纵模的光谱的信号进行比较，由因单模光纤传播而导致色散的影响而引起的波形劣化变小。
[本实施方式的效果]
如以上说明，根据本实施方式的PON系统，根据OLT收发器10内的具有DFB激光器的具有调制功能的单纵模光源16、以及ONU收发器100内的具有法布里-珀罗激光器的带有调制功能的光源104光学连接的结构，因为在模式锁定状态波形劣化变小，所以可得到优良的传输质量。即，由搭载了法布里-珀罗激光器的ONU收发器100可得到与搭载了DFB激光器的ONU收发器同等的传输质量。其结果可实现传输质量优良、低成本的PON系统。
以上基于实施方式对发明人完成的发明进行了具体的说明，但本发明不限于上述实施方式，当然可以是在不脱离该主旨的范围内的各种可能变形。
例如，在上述实施方式中说明的波长带，不过举了一个例子，本发明根据采用的适当装置可采用适宜的波长。另外，本发明也能适用在PON以外的各种光通信系统中。
产业实用性
本发明涉及具有OLT和多个ONU的双向光通信系统，特别适用于使用TDMA方式作为构筑光接入网时的信号复用技术的PON系统，并且，也能够使用在PON以外的各种光通信系统中。

Claims (10)

1.一种光通信系统，具有光集线装置以及多个光网络装置，所述光集线装置和所述多个光网络装置通过光纤连接，所述光通信系统使用时分复用方式，所述时分复用方式将来自所述光网络装置的信号基于由所述光集线装置分配的定时而发出，该光通信系统的特征在于，
所述光网络装置具有对波长不同的多模的光进行振荡的第1激光器，
所述光集线装置具有对单纵模的光进行振荡的第2激光器，
所述光网络装置具有的所述第1激光器和所述光集线装置具有的所述第2激光器通过所述光纤进行光学连接。
2.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，
所述光集线装置还具有对来自所述光网络装置的信号的强度进行监视的机构。
3.如权利要求2所述的光通信系统，其特征在于，
所述光集线装置还具有对应由所述监视的机构监视的信号的强度、对所述第2激光器的输出光的强度进行调制的机构。
4.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，
所述光集线装置还具有对来自所述光网络装置的信号的光谱进行监视的机构。
5.如权利要求4所示的光通信系统，其特征在于，
所述光集线装置还具有对应由所述监视的机构监视的信号的光谱、对所述第2激光器输出光的强度进行调制的机构。
6.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，
所述第2激光器是分布反馈型半导体激光器。
7.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，
在所述第1激光器和所述第2激光器光学连接的状态下，从所述第1激光器发出的信号的波长与由所述第2激光器发出的信号耦合而被模式锁定，并被固定于所述第2激光器的波长。
8.一种光集线装置，所述光集线装置与多个光网络装置经由光纤而连接，其特征在于，
使用时分复用方式，该时分复用方式将来自所述光网络装置的信号基于由所述光集线装置分配的定时而发出，
具有对单纵模的光进行振荡的第2激光器，
所述光网络装置具有的对波长不同的多模的光进行振荡的第1激光器和所述第2激光器通过所述光纤光学连接。
9.如权利要求8所述的光集线装置，其特征在于，
还具有对来自所述光网络装置的信号强度或光谱进行监视的机构，以及
对应由所述监视的机构监视的信号的强度或光谱、对所述第2激光器输出光的强度进行调制的机构。
10.如权利要求8所述的光集线装置，其特征在于，
在所述第1激光器和所述第2激光器光学连接的状态下，所述第1激光器发出的信号的波长与由所述第2激光器发出的信号耦合而被模式锁定，被固定在所述第2激光器的波长。
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