CN102577428A

CN102577428A - 用于调节光网中的激光器的方法和设备

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Publication number: CN102577428A
Application number: CN200980162044.1A
Authority: CN
Inventors: H.罗德; S.斯莫洛茨
Original assignee: Nokia Siemens Networks Oy
Current assignee: Xiaoyang Network Co., Ltd.
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: EP2468012A1; CN102577428B; US9173013B2; EP2468012B1; US20120183297A1; WO2011020515A1

Abstract

提供一种用于调节光网中的激光器的方法和设备，其中从第一光器件向第二光器件传输至少一个活跃消息；并且其中从第二光器件向第一光器件传输确认消息，来基于由第二光器件接收的活跃消息确定要使用的激光器的波长。此外，建议一种包括所述光学元件的光通信系统。

Description

用于调节光网中的激光器的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于调节光网中的（可调谐）激光器的方法和设备。

背景技术

无源光网络（PON）是关于光纤到户 (FTTH) 、光纤到商业用户 (FTTB) 和光纤到路边(FTTC)场景的有前途的方法，尤其因为它克服了传统点到点解决方案的经济上的限制。

几个PON类型已经被标准化并且当前正被全世界网络服务供应商使用。常规PON以广播方式从光线路终端 (OLT)到光网络单元 (ONU)分配下行通信业务（traffic），而ONU以时间复用的方式发送上行数据包到OLT。因此，ONU间的通信需要通过OLT传送，包括诸如缓冲和/或者调度的电子处理，这导致等待时间并降低网络的吞吐量。

在光纤通信中，波分复用（WDM）是通过使用激光的不同波长（颜色）来承载不同的信号而在单个光纤上复用多个光载波信号的技术。这考虑到容量方面的增加，附加地能够实现经由一束光纤的双向通信。

WDM系统分成不同波长模式，常规或者粗WDM和密集WDM。WDM系统在大约1550 nm的石英光纤的第三传输窗（C波段）中提供例如高达16个信道。密集WDM使用相同的传输窗但有更密集的信道间隔。信道规划变化，但典型的系统可以使用以100 GHz间隔的40个信道或者具有50GHz间隔的80个信道。一些技术能够实现25GHz间隔。放大选项能够实现将可用波长延伸到L波段，或多或少使这些数字加倍。

当前WDM PON方法使用阵列波导光栅 (AWG)或者一些其它波长选择元件以便仅仅分配单个波长给单个用户或者一组用户。

在WDM PON概念中，可调谐激光器被用作ONU的上行源，其中必须确定上行波长以便通过AWG。

目前，可调谐激光器有预定的波长选择，也就是说在被制造时，激光器被特征化并且每个单个激光器的单独的表格包含参数以将激光器设置到给定的波长。该特征化过程导致可调谐激光器成本的重大部分。因此，为了提供参考信号用于该校准，必须将波长选择元件，诸如具有相关联的监控二极管的标准具（etalon）滤波器添加到激光器平台。这进一步增加激光器的成本，因为要求附加的器件和装配步骤。

发明内容

待解决的问题是克服上述缺点并且考虑到可调谐激光器的有效利用。

所述问题根据独立权利要求的特征解决。其它实施例由从属权利要求得出。

为克服所述问题，建议一种用于调节光网中、尤其光网的器件或者元件中的激光器的方法，

（a）其中从第一光器件向第二光器件传输至少一个活跃消息（alive message）；

（b）其中从第二光器件向第一光器件传输确认消息来基于由第二光器件接收的活跃消息确定要使用的激光器的波长。

所述激光器是提供可以在第一光器件处或者被第一光器件调节的波长的可调谐激光器。所述激光器可以在第一光器件处被使用或者与第一光器件一起被使用。

注意到，第一光器件可以是光网络单元 (ONU) 或光线路终端 (OLT)。例如，假如第一光器件是ONU，那么第二光器件是OLT，并且假如第一光器件是OLT，那么第二光器件是ONU。

有利地，第一光器件的激光器可以被动态调节到光网的条件并且不必以精确提供特定波长的方式制造。代替地，激光器被动态调谐到考虑到数据传输的波长。在激光器（随着时间的推移）改变其波长的情况下，例如由于温度影响，该激光器可以被重新调节。

活跃消息可以是连续和/或者反复发送的消息，其向第二光器件指示第一光器件是活跃的。在第二光器件接收第一光器件的活跃消息的情况下，该第二光器件发送确认消息：由第一光器件的激光器所利用的当前波长可以用于数据传输目的。

注意到第一光器件以变化的波长传送活跃消息，也就是当将激光器调节到不同波长时发送活跃消息。换言之，通过以不同波长产生活跃消息在扫描波长范围。

因此，第一光器件在接收到控制信号之后可以以不同波长发出活跃消息。可以通过不同的波长向第二光器件传送几个这样的活跃消息直至找到适当的波长为止。注意到虽然向第二光器件传送，但是一部分活跃消息可能不通过中间的光器件，例如第一光器件和第二光器件之间的波长滤波器。当第二光器件接收活跃消息并且经由所述确认消息向第一光器件指示可以使用该当前波长时，用于激光器的适当的波长被找到。

根据实施例，调节激光器到不同波长并且以这样的不同波长从第一光器件向第二光器件发送几个活跃消息。

因此第一光器件通过以不同波长发出活跃消息“扫描”第二光器件。

有利地在发送器（在这是第一光器件）处提供这种扫描。发送器在接收器能够检测活跃消息的情况下接收确认消息。接收器可能尤其检测到来自发送器的至少一个活跃消息或者具有达到和/或者超过预定阈值的功率电平的活跃消息。因此，在所检测的活跃消息表明足够程度的功率（或者信噪比等）的情况下，可以从第二光器件发出确认消息。

按照实施例，在步骤（a）之前向第一光器件传送控制信号。

因此，控制信号可以是用于第一光器件发出活跃消息的触发器并且因而可以（相继）将第一光器件（例如ONU）的激光器设置到由第二光器件（例如OLT）成功接收的波长。那么，从第一光器件到第二光器件的上行通信业务是可行的。

在下一个实施例中，所述方法包括以下步骤：

- 向第一光器件传送几个活跃消息；

- 第一光器件基于这样的活跃消息确定接受间隔（acceptance interval）；

- 由第一光器件在所述接受间隔内选择波长。

在这种场景下，第二光器件（例如OLT）向第一光器件（例如ONU）传送活跃消息。

所述活跃消息可以是连续和/或者反复发送的消息，所述消息向第一光器件指示第二光器件是活跃的。

所选择的波长可以是在所述接受间隔的中间中或者附近的波长。

所述接受间隔可以由第一光器件通过调节其激光器到不同波长并且为活跃消息而扫描来确定。所述接受间隔允许接收所发送的活跃消息。假如由于所选择的激光器波长不再可能接收，则可能达到接受间隔的极限。注意到在接受间隔的边界处，可以确定接收的质量或水平以便定义特定波长是否仍落在此接受间隔内。

通过从低到高波长或相反地扫描（也即改变激光器的波长）可以确定接受间隔。

通过将波长设置在接受间隔的中心中或者附近，激光器的波长可以在两个方向上漂移直至达到接受间隔的边界为止。这提供了安全裕度的有效实现。

按照另一个实施例，从光接入点、尤其是光线路终端在下行方向上传送控制信号。

在另一个实施例中，监控接收功率电平并且在功率电平达到和/或者超过预定的阈值的情况下，向第一光器件发送控制消息。

这种对控制消息的监控和发送能够通过第二光器件进行。

在又一个实施例中，第一光器件按照所接收的控制消息调谐其激光器。

因此，提供了一种补偿例如由于老化或者温度变化引起的任何漂移的有效机制。优选地，OLT一旦确定出所接收的信号的功率电平退化，就可以传送这样的控制信号到ONU。

控制信号由易受宽谱影响的接收器接收也是实施例。

这种接收器可以是在第一光器件处的光电二极管。

根据一个实施例，第一光器件是光网络单元（ONU）。

根据另一实施例，第一光器件调谐其激光器到接受范围的极值。

因此，第一光器件可以将其激光器朝着可以被用来向OLT传送通信业务的波长的最小或者最大波长调节。这个极值可以被用作扫描波长范围、例如朝着相应的其它极值改变激光器波长的起点。

上述问题也通过光学元件解决，所述光学元件包括：

-可调谐激光器，

-处理单元，其被布置

-用于向第二光器件传输活跃消息；

-用于从第二光器件接收确认消息；

-用于使用对应于所接收的确认消息的可调谐激光器波长。

注意到处理单元可以是光学装置和/或者电装置或者包括光学装置和/或者电装置。它尤其可以包括处理器、光学元件、硬连线电路等。

上述另外的实施例因此适用于光学元件。

在又一个实施例中，光学元件的处理单元被布置用于在向第二光器件传输所述活跃消息之前接收控制信号。

根据下一个实施例，处理单元可以被布置

-用于基于所接收的活跃消息确定接受间隔；

-用于确定在所述接受间隔内要用于可调谐激光器的波长。

因此，光学元件可以利用从第二光器件接收的活跃消息来确定接受间隔。

上述问题也通过包括处理单元的光学元件解决，所述处理单元被如此布置使得在其上可执行上述步骤。

按照又一个实施例，光学元件是OLT或者ONU或者与OLT或者ONU相关联。

上述问题还通过包括至少一个如在此描述的光学元件的光通信系统解决。

附图说明

在下面的图中示出和例证本发明的实施例：

图1示出OLT经由波长滤波器向几个ONU连接的示意场景；

图2示出OLT和ONU之间的示意消息序列图，其中OLT下行地向ONU发送控制信号，由此通知ONU调谐其激光器到正确的波长；

图3示出OLT和ONU之间的示意消息序列图，其可视化选项，根据所述选项可以执行在波长的接受范围内的附加的定中心（centering）步骤。

具体实施方式

所建议的该方法使用可调谐激光器，而不需要其在前的特征化。换言之，虽然可以以有效方式利用激光器，激光器的绝对波长可以是未知的。

图1示出OLT 101经由滤波器102（例如波长滤波器或者AWG）向几个ONU 103、104连接的示意场景。从OLT 101向ONU 103、104的方向被称作下行链路或者下行方向，而从ONU 103、104向OLT 101的相反方向被称作上行链路或者上行方向。

所提供的解决方案尤其建议为上行方向使用自由振荡（free-running）可调谐激光器，其中激光器的波长校准由OLT提供或进行。

图2示出OLT 201和ONU 202之间的示意消息序列图。OLT 201下行地向ONU发送控制信号203，由此通知所述所附的ONU 202调谐其激光器到正确的波长。由于典型的光电二极管接收器有宽的灵敏度范围（通常超过200nm），该控制信号203可以独立于特定波长地由ONU 202接收。

因为ONU 202的可调谐激光器可能很可能在错误的波长上发出信号使得波长选择分支器阻止（经由错误的波长的）该上行传输，所以在上行方向上，OLT 201在启动时可能不从ONU 202接收特定的响应。

当ONU 202接收指示ONU需要自我调谐的控制信号203时，ONU 202可以调谐其激光器到整个调谐范围中可用的极值之一，也就是最小波长或者最大波长。然后，ONU 202可以发起波长扫描（优选地以低扫描速度进行），从而（例如连续地和重复地）发送向OLT 201指示ONU是“活跃的”的消息204。这样的消息204也称作“我是活跃的（I am alive）”消息。

当波长位于分支器地点处的波长选择滤波器的相应端口的接受范围内时，上行通信通过选择滤波器并且被传送向OLT 201。OLT 201以“停止扫描”消息205响应，所述消息指示ONU 202现在被调谐到正确的波长并且OLT和ONU两者都可以协商剩余的连接参数206。

作为替代方案，在不首先从OLT 201发送控制信号203到ONU 202的情况下，所建议的方法也起作用。在这种场景下，ONU 202可以被接通并且从ONU 202向OLT 201发送所述消息204。消息204由ONU 202以不同波长发送直至所述消息205被接收。然后，ONU 202停止扫描并且将当前波长用于与OLT 201的进一步通信。

注意到，在TDM环境中，控制信号203可以是或者包括向新ONU传送资源（例如时隙）的广播信号。在图2中示出的例子中，ONU 202可以经由所述控制信号203知道要在时分域内利用的资源。

附加地，作为选项，OLT 201可以连续监控来自相应的ONU 202的所接收的功率电平，如在步骤207中所示。假如该功率电平降低到预定义的阈值之下，OLT 201将发送控制消息208到ONU 202，指示它正达到波长选择分支器的边界并且ONU 202必须重新调节其激光器。然后，ONU 202可以处理对其激光器的这种重新调节（未在图2中示出）。

图3示出OLT 301和ONU 302之间的示意消息序列图，其可视化选项，根据所述选项可以执行附加的定中心步骤。在这种情况下，OLT 301可以向ONU 302重复发送“我听见你（I hear you）”消息303并且ONU 302可以向更短的波长扫描，然后向更长的波长（或相反：首先向更长的波长，然后向更短的波长）扫描直至它不再接收OLT的“我听见你”消息303（参见步骤304）。

然后，ONU可以调谐到这两个波长极值（允许接收OLT的“我听见你”消息303的频率范围的最短波长和最长波长--这个范围也称作“接受范围（acceptance range）”）的平均值。极值的这种平均值可以是在波长选择设备的接受范围的中间中或者附近的波长（参见步骤305）。

有利的是，可以省略在可调谐激光器制造中昂贵的步骤，例如稳定化，因此降低了系统的总成本。

缩写列表：

AWG 阵列波导光栅

OLT 光线路终端

ONU 光网络单元

PON 无源光网络

UDWDM 超密集波分复用

WDM 波分复用

Claims

1.一种用于调节光网中的激光器的方法，

（a）其中从第一光器件向第二光器件传输至少一个活跃消息；

（b）其中从第二光器件向第一光器件传输确认消息，来基于由第二光器件接收的活跃消息确定要使用的激光器的波长。

2.按照权利要求1的方法，其中调节激光器到不同波长并且以这样的不同波长从第一光器件向第二光器件发送几个活跃消息。

3.按照前述权利要求中任何一项的方法，其中在步骤（a）之前向第一光器件传送控制信号。

4.按照前述权利要求中任何一项的方法，

-其中向第一光器件传送几个活跃消息；

-其中第一光器件基于这样的活跃消息确定接受间隔；

-其中由第一光器件在所述接受间隔内选择波长。

5.按照权利要求4的方法，其中从光接入点、尤其是光线路终端在下行方向上传送控制信号。

6.按照前述权利要求中任何一项的方法，其中监控接收功率电平并且在功率电平达到和/或者超过预定的阈值的情况下，向第一光器件发送控制消息。

7.按照权利要求6的方法，其中第一光器件按照所接收的控制消息调谐其激光器。

8.按照前述权利要求中任何一项的方法，其中控制信号由易受宽谱影响的接收器接收。

9.按照前述权利要求中任何一项的方法，其中第一光器件将其激光器调谐到接受范围的极值。

10.光学元件，包括：

-可调谐激光器，

-处理单元，其被布置

-用于向第二光器件传输活跃消息；

-用于从第二光器件接收确认消息；

-用于使用对应于所接收的确认消息的可调谐激光器波长。

11.权利要求10的光学元件，其中处理单元被布置用于在向第二光器件传输所述活跃消息之前接收控制信号。

12.按照权利要求10或者11中任何一项的光学元件，其中处理单元可以被布置

-用于基于所接收的活跃消息确定接受间隔；

-用于确定在所述接受间隔内要用于可调谐激光器的波长。

13.包括处理单元的光学元件，所述处理单元被布置为使得在所述处理单元上可执行按照权利要求1到9中任何一项的方法。

14.权利要求13的光学元件，其中光学元件是OLT或ONU或与OLT或ONU相关联。

15.包括至少一个按照权利要求10到14中任何一项的光学元件的光通信系统。