CN102546020A - 点对点光网络信号传送方法与其系统 - Google Patents

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Abstract

一种点对点光网络信号传送方法与其系统，包括光线路服务端、光分配节点与光线路用户端，其中，光线路用户端与光分配节点采用具有顺序关系的树状分布进行连结。光线路服务端将光信号经由光分配节点传送至第一顺序的光线路用户端，使第一顺序的光线路用户端处理该光信号而产生一合并光信号、并将合并光信号经由光分配节点传送至下一顺序的光线路用户端，并重复上述步骤直到最后顺序的光线路用户端将合并光信号经由光分配节点传送至光线路服务端。藉此，可避免信号干扰、提高信号接收能量并节省成本。

Description

点对点光网络信号传送方法与其系统
技术领域
本发明涉及一种通讯方法与其系统，尤其涉及一种光网络信号传送方法与其系统。
背景技术
目前常见于光线路服务端与光线路用户端之间的光网络系统架构主要有三种，分别为：点对点(point to point)光网络系统架构、树状(tree)光网络系统架构以及环形(ring)光网络系统架构。
点对点光网络系统架构于光线路服务端布设光网络(如光纤网络)至各个光线路用户端，如此点对点的布线方式的信号接收能量较佳，然而成本是相当昂贵的。
环形光网络系统架构于各个光线路用户端之间以环形分布，光线路服务端仅需连结多个光线路用户端的其中一个，并通过环形分布的布线方式连结各个光线路用户端，然而，环形分布的光网络只要有其中一段发生故障或损毁，就会导致整个光网络系统无法运作。目前有一种方法是在环形分布的光网络中利用两倍数量的光纤来避免光网络发生故障或损毁而导致整个光网络系统无法运作的情形(参照H.Erkan，etc“Native Ethernet-BasedSelf-Healing WDM-PON Local Access RING Architecture：A New Directionfor Supporting Simple and Efficient Resilience Capabilities”，IEEEInternational Conference，2010)，由于这些光纤不能布设在同一个地方且具有较多的光纤数量，所以如此布线方式的成本仍是相当昂贵的。
一般树状光网络系统由光线路服务端连至分光器(splitter)，在从分光器通过树状分布连结至各个光线路用户端，此种树状布线方式的成本较为低廉。然而，由于分光器会衰减信号接收能量，所以此种系统架构中的光线路用户端往往仅能接收具有较佳敏感度(sensitivity)的信号(参照D.Qian，etc“10-Gb/s OFDMA-PON for Delivery of Heterogeneous Services”，OFC2008)。
此外，由于一般树状光网络系统采用FDMA(频分复用存取；FrequencyDivision Multiple Access)，当信号由光线路用户端上行至光线路服务端时，可能会发生OBI(光拍差干扰；Optical Beat Interference)，亦即产生一种信号干扰，导致光线路服务端无法分辨由光线路用户端传送的信号。
再者，除了已知的FDMA，目前发展有一种OFDMA-PON(正交频分复用存取-被动式光网络；Orthogonal Frequency Division MultipleAccess-Passive Optical Network)的技术，用以提高传输速率并节省成本。然而，该技术需要具有较高的信号接收能量。
目前的解决方法是在光线路用户端使用WDM Laser(波分复用激光；Wavelength Division Multiplexing Laser)(参照Dayou QIAN，etc“10 GbpsOFDMA-PON”，美国专利公开第20090097852号)，然而，WDM Laser必须做温控才能维持精准的波长，且波长需要事先分配给特定的光线路用户端，因此使用上较不弹性。
或者，另外有一种Colorless的架构(参见Cvijetic，N.etc“OrthogonalFrequency Division Multiple Access PON(OFDMA-PON)for colorlessupstream transmission beyond 10 Gb/s”，IEEE JOURNALS，2010)可避免OBI又无须使用WDM Laser，在此种架构中，需要滤光器(Optical Filter)用于滤光、以及光放大器(Optical Amplifier)用于提高信号接收能量，然而滤光器与光放大器也是相当昂贵的元件，导致增加此架构的成本。
综上所述，由于已知的光网络信号传送方法与其系统存在有信号干扰、仅能接收能量较高的信号以及成本过高的问题。因此，极需要一种具有可解决信号干扰、提高信号接收能量以及降低成本的光网络信号传送方法与其系统。
发明内容
鉴于上述已知技术的缺失，本发明提供一种点对点光网络信号传送方法与其系统，以避免信号干扰、提高信号接收能量并节省成本。
本发明的实施例提供一种点对点光网络信号传送方法，包括下列步骤：(1)令光线路服务端将包含对应光线路用户端的多个下行信号的光信号以单一波长通过光分配节点传送至多个光线路用户端中第一顺序的光线路用户端；(2)令第一顺序的光线路用户端从光信号的多个下行信号中撷取对应自身的下行信号，并将光信号中除了对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并以产生合并光信号，再将合并光信号回传至光分配节点；以及，(3)令光分配节点将自第一顺序的光线路用户端所接收的合并光信号依序传送至下一顺序的光线路用户端并重复执行步骤(2)，使多个光线路用户端的任一个均取得对应自身的下行信号并将自身的上行信号与前一顺序的合并光信号中除了对应自身的下行信号外的其余信号进行合并，从而由最后顺序的光线路用户端将包含多个光线路用户端的所有上行信号的合并光信号通过光分配节点回传至光线路服务端。
本发明的实施例又提供一种点对点光网络信号传送系统，包括：光线路服务端、光分配节点与多个光线路用户端，其中，光分配节点具有多个光循环元件，且多个光循环元件是依顺序环形分布与连结。此外，多个光循环元件的其中一个与光线路服务端连结而多个光循环元件的其余光循环元件与多个光线路用户端对应连接并具有一对一的顺序关系，其中，第一顺序的光线路用户端自第一顺序的光循环元件接收光信号且自光信号的多个下行信号中撷取对应自身的下行信号，并将光信号中除了对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并以产生合并光信号，再将合并光信号回传至第一顺序的光循环元件，以由第一顺序的光循环元件通过下一顺序的光循环元件将合并光信号传送至下一顺序的光线路用户端进行对应自身的下行信号的撷取及上行信号的合并，而由最后顺序的光线路用户端将包含光线路用户端的所有上行信号的合并光信号通过最后顺序的光循环元件回传至光线路服务端。
如上所述，相较于现有技术，本发明利用单一波长的光信号并采用具有顺序关系的系统架构，以使本发明的方法与其系统可避免信号干扰、提高信号接收能量并节省成本。
附图说明
图1是说明本发明点对点光网络信号传送系统的一实施例的系统架构示意图；
图2为本发明的光线路用户端中的内部系统架构示意图；
图3是说明本发明点对点光网络信号传送系统的另一实施例的系统架构示意图；以及
图4是说明本发明点对点光网络信号传送方法的流程图。
【主要元件符号说明】
10、30  点对点光网络信号传送系统
12、32  光线路服务端
14、34  光分配节点
1421、1422、1423、...、142n  光循环元件
16、161、162、163、...、16m  光线路用户端
26       光线路用户端
260      接收模块
262      解调模块
264      处理模块
266      调制模块
268      传送模块
3421、3422、3423、...、342n  光循环元件
3441、3442、3443、...、344n  光检测元件
36、361、362、363、...、36m  光线路用户端
S410、S420、S430  步骤
λ1、λ2、...、λm、λn  光信号
具体实施方式
以下通过特定的实施例说明本发明的技术内容，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。
请参阅图1，用以说明本发明点对点光网络信号传送系统10的实施例的系统架构示意图。
如图1所示，本发明的点对点光网络信号传送系统10是架构在光网络上，并应用于OFDMA-PON，但并不以此为限。点对点光网络信号传送系统10包括光线路服务端(Optical Line Terminal；OLT)12、光分配节点(OpticalDistribution Node；ODD)14与光线路用户端(Optical Network Unit；ONU)16。此外，该光网络可为光纤网络，但并不以此为限。在本说明书中，为简化说明，此处的系统架构仅就与本发明有关的系统元件进行说明，其他无关本发明的系统元件则不为文赘述。
光线路服务端12应用于被动式光纤网络的局端设备，但并不以此为限。光线路服务端12与光分配节点14连结并将欲通过光分配节点14传送至光线路用户端16的光信号λ1传送至光分配节点14；此外，光线路服务端12也可接收来自光线路用户端16通过光分配节点14传送的光信号λn，其中，光信号λ1包括对应于光线路用户端16的多个下行信号而光信号λn包括对应于光线路用户端16的多个上行信号，且λ1与λn是单一波长的光信号。
光分配节点14采用具有顺序关系的树状分布与光线路用户端16连结并依顺序关系将光信号传送至对应的光线路用户端16以及接收来自对应的光线路用户端16的光信号。
光分配节点14进一步包括多个光循环元件(circulator)1421、1422、1423、...、142n，其中，n为大于等于2的整数，而多个光循环元件以顺时钟的顺序环形分布与连结，且光循环元件的其中一个1421与光线路服务端12连结。在本实施例的光循环元件的数量与顺序关系仅为例示性说明，但并不以此为限。
光线路用户端16应用于被动式光纤网络的用户端设备，但并不以此为限。光线路用户端16包括多个光线路用户端161、162、163、...、16m，其中，m＝n-1，而多个光线路用户端与对应的光循环元件连接，且该光循环元件与该光网络线路用户端具有一对一的顺序关系。在本实施例的光循环元件的数量与对应关系仅为例示性说明，但并不以此为限。此外，多个光线路用户端是接收来自对应的光循环元件的光信号、撷取对应自身的下行信号、将该光信号中除了该对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并以产生另一光信号(又称合并光信号)，并传送另一光信号至对应的光循环元件。
举例而言，光循环元件1421与光线路服务端12连结，接收来自光线路服务端12的光信号λ1，并经由光循环元件1421将光信号λ1传送至光循环元件1422；光循环元件1422与光线路用户端161连结，接收来自光循环元件1421的光信号λ1，并将光信号λ1传送至光线路用户端161，光线路用户端161撷取对应自身的下行信号、将光信号λ1中除了该对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并以产生光信号λ2，并经由光循环元件1422传送光信号λ2至光循环元件1423；光循环元件1423与光线路用户端162连结，接收来自光循环元件1422的光信号λ2，并将光信号λ2传送至光线路用户端162，光线路用户端162撷取对应自身的下行信号、将光信号λ2中除了该对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并以产生光信号λ3，并经由光循环元件1423传送光信号λ3至光循环元件1424；以相同的方法传送光信号、撷取下行信号并合并上行信号以产生新的光信号，以及传送新的光信号，一直到最后一个光循环元件142n；光循环元件142n与光线路用户端16m连结，接收来自光循环元件142m的光信号λm，并将光信号λm传送至光线路用户端16m，光线路用户端16m撷取对应自身的下行信号、将光信号λm中除了该对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并以产生光信号λn，并经由光循环元件142n传送光信号λn至光循环元件1421；光循环元件1421接收来自光循环元件142n的光信号λn，并将光信号λn传送至光线路服务端12。
在此要特别说明的是，光信号λ1、λ2、...、λm、λn均为单一波长，并分别包括多个上行信号、多个下行信号或其组合，且该等光信号以FDMA(频分复用存取；Frequency Division Multiple Access)或TDMA(时分复用存取；Time Division Multiple Access)方式传送，但并不以此为限。
请参阅图2，为本发明实施例的光线路用户端26中的内部系统架构示意图。
如图2所示，光线路用户端26包括接收模块(receiver)260、解调模块(demodulator)262、处理模块(processor)264、调制模块(modulator)266与传送模块(transimitter)268。
接收模块260，用以接收光信号或合并光信号，其中，光信号是指包括多个下行信号的信号(如λ1)，而合并光信号是指包括多个上行信号、下行信号或其组合的信号(如光信号λ2、...、λm、λn)。在下面说明中，「光信号」代表由光线路服务端传向第一顺位的光线路用户端的信号λ1，而「合并光信号」代表经光线路用户端撷取自身下行信号并将其上行信号合并的信号λ2、...、λm、λn。
解调模块262，用以将上述所接收的光信号或合并光信号进行解调。
处理模块264，是将上述经解调后的光信号或合并光信号中撷取对应光线路用户端26自身的下行信号、将该光信号中除了对应光线路用户端26自身的下行信号外的其余信号与对应光线路用户端26自身的上行信号进行合并。
调制模块266，用以将上述合并信号重新调制以产生新的合并光信号。
传送模块268，传送上述经重新调制后的合并光信号。
请参阅图3，用以说明本发明点对点光网络信号传送系统30的实施例的系统架构示意图。本实施例与前述实施例的主要差异在于本实施例中的光循环元件3421、3422、3423、...、342n分别具有光检测元件3441、3442、3443、...、344n。此外，光循环元件为旁通型循环元件(bypass circulator)，但并不以此为限。而于本实施例中，主要的应用环境与步骤与前述实施例相同，故不另为文赘述之。
光检测元件，用以检测光循环元件与对应的光线路用户端之间的光网络有无损毁或故障，也就是说，用以检测是否可传送光信号于光循环元件与对应的光线路用户端之间。如果检测的结果是可传送光信号，也就是光网络并无损毁或故障，则光循环元件是将光信号传送至对应的光线路用户端；反之，如果检测的结果是无法传送光信号，也就是光网络有损毁或故障，则光循环元件是将光信号直接传送至下一顺序的光循环元件。因此，根据本实施例，即使在本系统中光循环元件与对应的光线路用户端之间的其中一段光网络损毁或故障，也不会造成整个系统无法运作。
举例而言，当合并光信号λ2于光线路用户端361产生后，经由光循环元件3422传送至光循环元件3423后，由光检测元件3443检测光循环元件3423与光线路用户端362之间的光网络有无损毁或故障。如果检测的结果是光网络并无损毁或故障，则光循环元件3423是将该合并光信号λ2传送至光线路用户端362；反之，如果检测的结果是光网络有损毁或故障，则光循环元件3423是将该合并光信号λ2直接传送至下一顺序的光循环元件3424。
接着配合前述图1至图3所示的系统架构说明本发明的点对点光网络信号传送方法的处理流程。请参阅图4用以说明本发明的点对点光网络信号传送方法的流程图。
如图4所示，在步骤S410中，令光线服务器将包括对应于光线路用户端的多个下行信号的光信号以单一波长的形式通过光分配节点传送至多个光线路用户端中第一顺序的光线路用户端。
在步骤S420中，令该第一顺序的光线路用户端接收该光信号、解调该光信号、撷取对应自身的下行信号、将该光信号中除了该对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并并重新调制以产生合并光信号、传送该合并光信号至光分配节点。
在步骤S430中，令该光分配节点将来自该第一顺序的光线路用户端所接收的合并光信号依序传送至下一顺序的光线路用户端并重复执行步骤S420，包括接收该合并光信号、解调该合并光信号、撷取对应自身的下行信号、将该合并光信号中除了该对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并并重新调制以产生新的合并光信号、传送该新的合并光信号至光分配节点，使多个光线路用户端的任一个均取得对应自身的下行信号并将前一顺序的该合并光信号中除了该对应自身的下行信号外的其余信号与自身的上行信号进行合并以产生另一合并光信号，而由最后顺序的光线路用户端将包括对应于光线路用户端的多个上行信号的合并光信号以单一波长的形式通过光分配节点传送至光线服务器。
此外，可选择性地在步骤S410中包括下列步骤：令该光分配节点检测是否可将光信号传送至该第一顺序的光线路用户端，如果可，则进至步骤S420；若否，则将该光信号传送至下一顺序的光线路用户端并执行步骤S420。
再者，可选择性地在步骤S430中包括下列步骤：令该光分配节点检测是否可将合并光信号传送至下一顺序的光线路用户端，如果可，则进行后续步骤；若否，则将该合并光信号传送至再下一顺序的光线路用户端并进行后续步骤。
综上所述，本发明利用单一波长的光信号并采用具有顺序关系的系统架构，以使本发明的方法与其系统可避免信号干扰、提高信号接收能量并节省成本。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修饰与改变。此外，在上述实施例中的元件的数量与顺序关系仅为例示性说明，亦非用于限制本发明。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书要求保护的范围所列。

Claims (13)

1.一种点对点光网络信号传送方法，其应用于具有光线路服务端、光分配节点及多个光线路用户端的点对点光网络系统，其中，该多个光线路用户端与该光分配节点采用具有顺序关系的树状分布进行连结，其特征在于，该点对点光网络信号传送方法包括下列步骤：
(1)令光线路服务端将包含对应这些光线路用户端的多个下行信号的光信号以单一波长通过该光分配节点传送至该多个光线路用户端中第一顺序的光线路用户端；
(2)令该第一顺序的光线路用户端从该光信号的多个下行信号中撷取对应自身的下行信号，并将该光信号中除了该对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并以产生合并光信号，再将该合并光信号回传至该光分配节点；以及
(3)令该光分配节点将自该第一顺序的光线路用户端所接收的合并光信号依序传送至下一顺序的光线路用户端并重复执行步骤(2)，使该多个光线路用户端的任一个均取得对应自身的下行信号，并将自身的上行信号与前一顺序的该合并光信号中除了该对应自身的下行信号外的其余信号进行合并，而由最后顺序的光线路用户端将包含这些光线路用户端的所有上行信号的合并光信号通过该光分配节点回传至该光线路服务端。
2.如权利要求1所述的点对点光网络信号传送方法，其特征在于，在步骤(2)中，进一步包括下列步骤：
(2-1)令该第一顺序的光线路用户端解调该光信号；
(2-2)令该第一顺序的光线路用户端撷取对应自身的下行信号；以及
(2-3)令该第一顺序的光线路用户端将该光信号中除了该对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并而重新调制以产生合并光信号，再将该合并光信号回传至该光分配节点。
3.如权利要求2所述的点对点光网络信号传送方法，其特征在于，在步骤(3)中，在该下一顺序的光线路用户端自该光分配节点接收该第一顺序的光线路用户端所调制产生的合并光信号，进一步包括下列步骤：
(3-1)解调该合并光信号；
(3-2)撷取对应自身的下行信号；以及
(3-3)将该合并光信号中除了该对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并而重新调制以产生另一合并光信号，再将该另一合并光信号回传至该光分配节点。
4.如权利要求1所述的点对点光网络信号传送方法，其特征在于，在步骤(1)中，进一步包括下列步骤：令该光分配节点检测是否可将该光信号传送至该第一顺序的光线路用户端，如果否，则将该光信号传送至下一顺序的光线路用户端并执行步骤(2)。
5.如权利要求1所述的点对点光网络信号传送方法，其特征在于，在步骤(3)中，进一步包括下列步骤：令该光分配节点检测是否可将自该第一顺序的光线路用户端所接收的该合并光信号传送至下一顺序的光线路用户端，如果否，则将该合并光信号传送至再下一顺序的光线路用户端并执行步骤(2)。
6.如权利要求1所述的点对点光网络信号传送方法，其特征在于，该光信号及该合并光信号以FDMA或TDMA方式传送。
7.如权利要求1所述的点对点光网络信号传送方法，其特征在于，该点对点光网络信号传送方法应用于OFDMA-PON。
8.一种点对点光网络信号传送系统，其特征在于，包括：
光线路服务端，用以传送与接收具有单一波长的光信号；
光分配节点，具有多个光循环元件，其中，该多个光循环元件是依顺序环形分布与连结，且该多个光循环元件的其中一个与该光线路服务端连结；以及
多个光线路用户端，与对应的该些光循环元件连接，且该光循环元件与该光线路用户端具有一对一的顺序关系，其中，第一顺序的光线路用户端是自第一顺序的光循环元件接收该光信号且自该光信号的多个下行信号中撷取对应自身的下行信号，并将该光信号中除了该对应自身的下行信号外的其余信号与对应自身的上行信号进行合并以产生合并光信号，再将该合并光信号回传至该第一顺序的光循环元件，以由该第一顺序的光循环元件通过下一顺序的光循环元件将该合并光信号传至下一顺序的光线路用户端进行对应自身的下行信号的撷取及上行信号的合并，以便由最后顺序的光线路用户端将包含这些光线路用户端的所有上行信号的合并光信号通过最后顺序的光循环元件回传至该光线路服务端。
9.如权利要求8所述的点对点光网络信号传送系统，其特征在于，该光线路用户端进一步包括：
接收模块，用以接收该光信号或该合并光信号；
解调模块，用以将所接收的该光信号或该合并光信号解调；
处理模块，用以从该光信号或该合并光信号中撷取该光线路用户端自身的下行信号并将该光信号或该合并光信号中除了该光线路用户端自身的下行信号外的其余信号与该光线路用户端自身的上行信号进行合并；
调制模块，用以将该处理模块合并的信号重新调制以产生合并光信号；以及
传送模块，用以传送该合并光信号。
10.如权利要求8所述的点对点光网络信号传送系统，其特征在于，该光循环元件进一步包括用以检测是否可将该光信号或该合并光信号自该光循环元件传送至该光线路用户端的光检测元件。
11.如权利要求8所述的点对点光网络信号传送系统，其特征在于，这些光循环元件为旁通型光循环元件，以于该光信号或该合并光信号无法自这些光循环元件的任何一个传送至该光线路用户端时，将该光信号或该合并光信号直接传送至下一顺序的光循环元件。
12.如权利要求8所述的点对点光网络信号传送系统，其特征在于，该光信号及该合并光信号以FDMA或TDMA方式传送。
13.如权利要求8所述的点对点光网络信号传送系统，其特征在于，该点对点光网络信号传送系统应用于OFDMA-PON。
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