CN102461022A - 光网络元件中的数据处理 - Google Patents

Abstract

提供了一种在光网络元件中数据处理的方法，其中检测可调谐激光器的即将到来的跳模的事件。而且，相应的光网络元件和包括至少一个这样的光网络元件的光通信系统也被提出。

Description

光网络元件中的数据处理

本发明涉及用于在光网络元件中数据处理的方法，以及涉及这样的光网络元件。此外，建议了包括至少一个这样的光网络元件的光通信系统。

无源光网络（PON）是关于光纤到户（fiber-to-the-home, FTTH）、光纤到商业用户（fiber-to-the-business, FTTB）和光纤到路边（fiber-to-the-curb，FTTC）情况的有希望的方案，尤其是由于其克服了传统点对点解决方案的经济限制。

多个PON类型已经被标准化并且当前由网络服务提供商在全球范围内部署。传统的PON以广播的方式将下行流量从光线路终端（OLT）分发至光网络单元（ONU），而ONU将按时间复用的上行流数据分组发送至OLT。因此，在ONU之间的通信需要通过OLT传达，其包括诸如缓存和/或调度的电子处理，这导致等待时间和网络吞吐量的降级。

在光纤通信中，波分复用（WDM）是通过使用不同波长（颜色）的激光携带不同信号而将多个光载波信号复用在单个光纤上的技术。这除了使得能够在一个纤束上进行双向通信之外还便于增加容量。

WDM系统被分为不同的波长模式，传统的或粗和密集WDM。WDM系统例如在大约1550nm的石英光纤的第3个传输窗口（C波段）中提供多达16个信道。密集WDM使用相同的传输窗口但是具有更加密集的信道间隔。信道方案发生变化，但是典型的系统可以使用100GHz间隔的40个信道或者50GHz间隔的80个信道。一些技术能够具有25GHz间隔。放大操作使得可用波长能够延伸到L波段，或多或少使这些数量加倍。

光接入网络，例如相干超密波分复用（UDWDM）网络，被认为是未来的数据接入技术。

可以通过使用多址协议、例如不变的时分多址（TDMA）来合并上行流信号。OLT“排列”ONU以提供用于上行流通信的时隙分配。从而，可用的数据速率在多个用户当中被分发。因此，每个ONU需要能够处理比平均数据速率高得多的速率。ONU的这样的实实是复杂而昂贵的。

为了提供更有成本效益的方案，为了相干检测的目的，ONU可以被装备较少复杂且便宜的本地振荡器激光器，其可以在例如C波段（>4THz的扫描范围）的宽的波长范围上调谐。然而，这种带有外部可调谐反馈的较少复杂的可调谐激光器具有在调谐时跳模（mode-hop）的缺点。图1示出了通用可调谐单频激光器100的示意图，其包括增益101、模式选择过滤器102、移相器105和两个反射镜103，104。模式选择过滤器102允许激光器的频率调谐。

因为在UDWDM系统中的密集信道间隔总计几个GHz的数量级，在锁定到信道或跟踪信道时跳模的可能性是相当高的。以接近这样的跳模的频率范围操作激光器避免了稳定的长期操作并且可能进一步导致降级误码率的相位噪声。

通过仅仅使用模式选择过滤器102调谐这样的激光器导致跳模并且因此频率跳变。这可能导致用户可察觉的数据流的中断。

另一方面，在调谐模式选择过滤器102时同步单频激光器的移相器105将需要对于激光器特性的准确知识，所述激光器特性关于像例如温度、过滤器的谱位置、激光器电流等的参数的大集合。如果这样的参数中的一个没有被监视到和/或没有被相应地控制，则任何避免所述跳模的同步调谐是不可能的。

要解决的问题是要克服上面提到的缺点，并且具体而言是提供利用便宜的本地振荡器激光器并且避免或减少由于跳模而重新同步的、有成本效益的ONU实施。

这个问题根据独立权利要求的特征被解决。进一步的实施方式由从属权利要求得到。

为了克服这个问题，提供了一种在光网络元件中数据处理的方法

－其中检测可调谐激光器的即将到来的跳模的事件。

根据一个实施方式，基于检测到的即将到来的跳模而调整可调谐激光器的频率。

因此，基于这样的、检测到的即将到来的跳模的事件，可调谐激光器的频率能够在实际跳模之前被及时调整。这有利地避免了会使用户体验变差的任何中断。因此，有利地，较少复杂的可调谐激光器能够被使用，其便于有成本效益地实施光网络元件。

在一个实施方式中，通过监视可调谐激光器的相位噪声和/或幅度噪声而检测该可调谐激光器的所述即将到来的跳模。

在另一个实施方式中，通过监视误码率而检测可调谐激光器的所述即将到来的跳模。

在又一个实施方式中，通过监视科斯塔斯环和/或任何载波跟踪环的控制信号而检测可调谐激光器的所述即将到来的跳模。

在下一个实施方式中，通过监视经由光电二极管的幅度噪声而检测可调谐激光器的所述即将发生的跳模。

也是一个实施方式的是：通过在电域中、尤其是在电频域中监视被反射并与来自本地振荡器的光混合的信号而检测可调谐激光器的所述即将到来的跳模。

按照另一个实施方式，通过监视不与该信号重叠的带宽范围的电功率而检测可调谐激光器的所述即将到来的跳模。

根据一个实施方式，在检测到该事件后，OLT被通知该即将到来的跳模。

这样的信息能够从ONU向OLT以信号通知。因此，中央OLT能够有利地进行在ONU处为有效地调整参数所需要的步骤。尤其是，能够在到达实际的跳模之前提供平滑的调整。

根据另一个实施方式，OLT缓存数据（至少）直到可调谐激光器的频率被调整。

当在ONU和OLT之间建立信令时（具有或不具有知识），OLT意识到要在ONU处进行的（多个）调整，并且因此可以相应地缓存数据。在这样的调整之后，ONU可以指示OLT传送所缓存的数据。作为可替换方案，OLT可以在预先确定的时间段（其可以由在OLT处的下降计时器指示）之后自动地传送这样的数据。在这种情况中，ONU不必提供任何进一步的信令给OLT以指示该调整已经结束。

在又另一个实施方式中，经由粗调整和随后的细调谐所述频率而调整可调谐激光器的频率。

尤其是，这样的两阶段的处理具有的优势，因为其便于快速和高效地调整可调谐激光器的频率。该调整可以尤其是导致位于远离跳模边界的安全区域中的目标频率。

根据下一个实施方式，通过利用以下步骤中的至少一个而调整可调谐激光器的频率：

－调整可调谐激光器的过滤器的模式；

－调整可调谐激光器的电流；

－调整可调谐激光器的温度。

因此，粗调整可以包括可调谐激光器的过滤器的所述调整，细调谐可以包括可调谐激光器的电流的所述调整。

按照又一个实施方式，光网络元件是ONU或OLT。

上面提到的问题也通过包括处理器单元和/或硬连接电路和/或逻辑装置和/或与之关联的装置而解决，其被配置以使得如此处描述的方法可在其上执行。

同样地，在前提到的问题能够通过光网络元件解决，其包括：

－可调谐激光器，

－跳模检测器，其被配置以检测可调谐激光器的即将到来的跳模的事件。

根据一个实施方式，光网络元件包括调谐控制单元，其被用于调整可调谐激光器的至少一个参数。

这种可调谐控制单元可连接至跳模检测器以基于由所述跳模检测器检测到的即将到来的跳模来调整可调谐激光器的至少一个参数。

跳模检测器可以向调谐控制单元指示即将到来的跳模的事件。

应当注意到调谐控制单元和/或跳模检测器可以与可调谐激光器一起被配置。它们可以实施或者可以不实施为分离的实体，它们可以功能上与光网络元件的一个或任意其它组件相关联。

根据一个实施方式，跳模检测器和/或调谐控制单元被布置以使得如此处描述的方法能够被执行。

在前提到的问题进一步地通过包括如此处描述的一个光网络元件的光通信系统而解决。

发明的实施方式在下面的图中被示出并阐释：

图2 示出了利用本地振荡器激光器的ONU的示意性实现方式的框图。

此处提出的方案便于“同步”跳模并设置激光器的调谐参数，这样在数据信道附近具有足够宽度的频率范围中将不会发生跳模。

图2示出了利用本地振荡器激光器201的ONU的示意性实现方式的框图。

本地振荡器激光器201包括反射镜202、增益203、移相器204、过滤器205（例如模式选择过滤器）和反射镜206，该反射镜206允许光信号部分传输至另一个进行部分传输的反射镜210。来自本地振荡器激光器201的信号被馈送至接收器209和调制器211。

经由所述反射镜210，下行流输入信号被导向接收器209，并且进一步的（在由所述接收器209处理之后）输出数据信号“数据输出”由所述ONU提供。

输入数据“数据输入”在发射器212处被处理并被馈送至调制器211，在此处其与来自本地振荡器激光器201的信号一起被调制并且经由上行流输出信号被传送向OLT（未在图2中示出）。

另外，提供了跳模检测器208，其连接至接收器209、调谐控制207以及发射器212。

调谐控制207可以调整本地振荡器激光器201的至少两个参数（由指向本地振荡器激光器201的两个箭头所指示）。本地振荡器激光器包括三个示例性参数P1、P2和P3，其中所述参数P3被用于调整增益203，参数P2被用于调整移相器204，参数P1被用于调整过滤器205。

宽范围可调谐激光器的波长（频率）取决于至少两个参数。例如，参数P1调整外部空腔过滤器的设置，参数P2调整在一个模式中的调谐范围。参数P1和P2的调谐范围可以重叠。

在按照温度漂移或基于信道波长的跟踪漂移的长期条件下，激光器201到达“安全的”调谐范围的边界。因此，在这样的调谐范围的边界处，丢失同步的风险以及由此中断数据处理的风险显著增加。这样的边界能够被预先确定和/或其能够基于过去的重新同步事件而动态地设置。

到达这样的安全调谐范围的边界，ONU（例如通过带内信令）可向OLT指示：激光器参数需要被调整以及需要新的锁定。这可能引起数据传输中短暂的中断，所述数据可以有利地在OLT处被缓存。由于中断短暂，可以缓存数据而不必要在OLT处提供显著的存储空间。同样，中断的短暂可难以被用户察觉，也就是说提供给用户的业务是相当连续的，（短的）中断能够通过所述缓存的手段而被很好地弥补。换句话说，对于即将到来的跳模的预期避免了与中断结合的相当烦琐的重新同步，其中所述重新同步会使得用户体验变差。

基于由ONU的这样的指示，OLT可以执行必须的步骤以支持这种重新同步。

因此，此处提供的方案尤其是支持对即将到来的跳模的检测，将这样的事件以信号通知给OLT以及以可控制的方式重新调整ONU，而不丢失任何同步和连接。优选地，由于这样的参数调整，用户可察觉的中断将不会发生，并且用户体验不会遭受损害。

显著优势的是：这个方案允许在ONU处利用较少复杂并且便宜的激光器，这导致在ONU的实施方面显著的成本节约。

有利地，任何即将发生的跳模将被及时地检测到。可以基于可调谐激光器的幅度噪声和/或基于增加的相位噪声而检测跳模。因此，误码率或者在接收器处的科斯塔斯环（例如在DQPSK的外差检测情形中）或任何其它载波跟踪环的控制信号能够被用于检测这样的即将到来的跳模。如果当进行跟踪时激光器被锁定到该信号，则这样的情况是可应用的。

在扫描本地振荡器的情形中（即在激光器没有被锁定到接收的信号的情形中），可以利用其它措施，例如经由光电二极管检测幅度噪声或者在接近0的电频率范围内分析由与来自本地振荡器的光混和的、向后反射的光引起的信号，所述分析例如通过在不与由该信号占据的带宽间隔重叠的带宽间隔内监视电功率来进行。

缩略词列表：

CWDM    Coarse WDM 粗WDM

LO             （optical）Local Oscillator （光）本地振荡器

OLT           Optical Line Terminal 光线路终端

ONT          Optical Network Termination 光网络终端

ONU          Optical Network Unit 光网络单元

PD              Photo Diode 光电二极管

PM             Phase Modulation unit 相位调制单元

PON           Passive Optical Network 无源光网络

UDWDM   Ultra Dense WDM 超密WDM

WDM         Wavelength Division Multiplex 波分复用

Claims (14)

1.一种用于在光网络元件中数据处理的方法，

－其中检测可调谐激光器的即将到来的跳模的事件。

2.根据权利要求1的方法，其中基于检测到的即将到来的跳模调整可调谐激光器的频率。

3.根据前述权利要求中任意项的方法，其中通过监视可调谐激光器的相位噪声和/或幅度噪声而检测可调谐激光器的所述即将到来的跳模。

4.根据前述权利要求中任意项的方法，其中通过监视误码率而检测可调谐激光器的所述即将到来的跳模。

5.根据前述权利要求中任意项的方法，其中通过下述项中至少一个而检测可调谐激光器的所述即将到来的跳模：

－通过监视科斯塔斯环和/或任意载波跟踪环的控制信号；

－通过监视经由光电二极管的幅度噪声；

－通过在电域中、尤其是在电频域中监视反射并与来自本地振荡器的光混合的信号；

－通过监视不与该信号重叠的带宽范围内的电功率。

6.根据前述权利要求中任意项的方法，其中在已经检测到该事件后，向OLT通知该即将到来的跳模。

7.根据权利要求6的方法，其中所述OLT缓存数据，直到可调谐激光器的频率被调整。

8.根据前述权利要求中任意项的方法，其中经由粗调整和随后细调谐所述频率而调整可调谐激光器的频率。

9.根据前述权利要求中任意项的方法，其中通过利用下述步骤中的至少一个而调整可调谐激光器的频率：

－调整可调谐激光器的过滤器的模式；

－调整可调谐激光器的电流；

－调整可调谐激光器的温度。

10.根据前述权利要求中任意项的方法，其中光网络元件是ONU或者OLT。

11.一种光网络元件，包括：

－可调谐激光器，

－跳模检测器，其被配置以检测可调谐激光器的即将到来的跳模的事件。

12.根据权利要求11的光网络元件，包括调谐控制单元，该调谐控制单元被用于调整可调谐激光器的至少一个参数。

13.根据权利要求11或12的任意项的光网络元件，其中跳模检测器和/或调谐控制单元被配置以使得根据权利要求1至10中任意项的方法能够被执行。

14.一种光通信系统，包括至少一个根据权利要求11至13的任意项的光网络元件。

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