CN107534492A

CN107534492A - 光信号放大

Info

Publication number: CN107534492A
Application number: CN201680023574.8A
Authority: CN
Inventors: W·珀尔曼; R·邦克
Original assignee: Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Current assignee: Alcatel Lucent SAS; Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2018-01-02
Also published as: TW201707399A; US10299021B2; US20180063609A1; EP3086489A1; JP2018518094A; KR20170129903A; WO2016169653A1

Abstract

提出了一种用于光通信系统中的光信号放大的方法。光通信系统包括光线路终端、多个光网络单元、光分路器和多个循环器。光网络单元每个都包括光放大器。第一光信号在下游方向上从光线路终端被发送到多个循环器中的第一循环器。第一光信号进一步从第一循环器被发送到多个光网络单元中的第一光网络单元，并且其绕过光分路器。第一光信号在第一光网络单元的光放大器中被放大，以生成经放大的光信号。经放大的光信号通过光分路器从第一光网络单元被发送到第一循环器，并且进一步从第一循环器被发送到多个光网络单元中的另外的光网络单元。

Description

光信号放大

技术领域

本申请总体上涉及光传输系统，并且更具体地涉及用于光信号的放大的系统、装置和方法。

背景技术

无源光网络(PON)是一种采用从中心局到本地驻地的光缆的网络架构。它采用无源光部件而使得单个光馈线光纤能够服务于多个驻地。PON包括光线路终端(OLT)设备所在的中心局节点，客户驻地处的一个或多个终端节点，以及将中心局节点连接到终端节点的另外的基础设施，终端节点称为光网络终端(ONT)或光网络单元(ONU)，基础设施诸如为光纤、功分器(PS)、滤波器等。此基础设施被称为光分配网络(ODN)。换言之，ODN从OLT向ONU提供光传输介质，并且反之亦然。ODN包括多个光链路和无源光部件，其被布置为形成根部连接到OLT的点对多点结构。在无源光网络中，被称为馈线光纤并且用作光路径的单个光纤将光引导到远程节点(RN)，在该远程节点(RN)处，光通过数据分路器、滤波器、或任何其他无源设备被递送到不同的下路(drop)部分。更具体地，光路径可以在光分路器或功分器处分成多个分支路径，其中每个分支路径通过分路器的端口连接到单个ONU。从RN，光通过光路径被引导到被视为端点的客户驻地。如果单元服务于单个端点则将这些称为ONT，或如果单元服务于多个端点，则将这些称为ONU。在上行链路上，ONT/ONU使用相同或不同的波长将用户数据发送回OLT。术语“上行链路”或“上游”指的是信号从ONU行进到OLT。术语“下游链路”或“下游”指的是信号从OLT行进到ONU。

由ODN的各种部件引起的光衰减合计达到一些值，这些值现在由传输器和接收器从该ODN的端点桥接。10Gbit/s的典型的性能数据是高达40km的到达距离和高达64个分路。需要扩展ODN中的到达距离和分路因子，特别是由于引入了长到达距离的PON。当前，可以通过在网络中插入光放大器(OA)来扩展ODN的到达距离和分路比。OA的最常见位置是通常为60到90公里的馈线线缆之后以及128到512的功分器(PS)和0到10千米的下路光纤之前的远程节点(RN)中。在现有技术中，增加了用于每个方向(下游和上游)的光放大器。

在RN中具有光放大的缺点在于，OA为了操作需要访问电源。由于现有的RN基于无源部件，因此通常无法接入电力。

发明内容

本发明的目的是消除上述缺点并且提供方法、光设备和光通信系统，其提供光信号的有利放大而不需要接入电力。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于光通信系统中的光信号放大的方法。光通信系统包括光线路终端、多个光网络单元、光分路器和多个循环器。光网络单元每个都包括光放大器。第一光信号在下游方向上从光线路终端被发送到多个循环器中的第一循环器。第一光信号进一步从第一循环器发送到多个光网络单元中的第一光网络单元，并且其绕过光分路器。第一光信号在第一光网络单元的光放大器中被放大，以生成经放大的光信号。经放大的光信号通过光分路器从第一光网络单元被发送到第一循环器，并且进一步从第一循环器被发送到多个光网络单元中的另一光网络单元。

根据本发明的另一方面，提供了另一种用于光通信系统中的光信号放大的方法。光通信系统包括光线路终端、多个光网络单元、光分路器和多个循环器。光网络单元每个都包括光放大器。第一光信号在与下游方向相反的上游方向上从多个光网络单元中的光网络单元被发送到多个循环器中的第一循环器。第一光信号进一步从第一循环器被发送到光分路器。光分路器将光信号发送到多个循环器中的另外的循环器，并且该信号进一步从另外的循环器发送到多个光网络单元中的另外的光网络单元。光信号在另外的光网络单元的光放大器中被放大，从而经放大的光信号被生成。经放大的光信号从另外的光网络单元被发送到第一循环器，并且其绕过光分路器。最后，经放大的光信号从第一循环器被发送到光线路终端。

根据本发明的又一方面，提出了一种用于光通信系统中的光信号放大的光网络单元。光网络单元包括被适配为接收光信号的接口。光网络单元还包括可以放大由第一接口接收的光信号的光放大器。在放大之后，经放大的光信号被生成。接口还被适配为传输光信号并且还传输经放大的光信号。

根据本发明的另一方面，提出了一种光通信系统。光通信系统包括被适配为发送和接收光信号的光线路终端。光通信系统还包括被适配为发送和接收光信号的多个光网络单元。光通信系统还包括被适配为向多个光网络单元分配光信号的光分路器。最后，光通信系统包括多个循环器，这些循环器被适配为在光线路终端、多个光网络单元和光分路器之间对光信号进行导向。光网络单元每个都包括光放大器，光放大器被适配为放大光信号以生成经放大的光信号。

本发明的基本思想是，选择通信网络中的ONU之一，并且其OA用于在下游方向和上游方向上的光信号的在线放大。然后，可以向整个ODN并且更具体地向网络中的其他ONU分配通过放大生成的经放大的信号。

附图说明

现在对结合附图进行的以下描述进行参考，在附图中：

图1示出了现有技术的无源光网络，

图2示出了下游信号放大的流程图，

图3示出了下游信号放大的框图，

图4示出了上游信号放大的流程图，

图5示出了上游信号放大的框图，

图6示出了根据本发明的光网络单元。

具体实施方式

本文中描述了用于放大无源光通信网络中的光信号的光设备和系统的实施例。

图1示出了根据现有技术的PON。OLT 100经由光馈线光纤102连接到远程节点RN104。下游信号由OLT在下游方向(DS)上以相应的下游波长传输到远程节点RN。光放大器110在下游方向上放置在功分器106之前，并且放大由OLT发送的信号。在馈线102的端部，连接有光网络单元(ONU)108的形式的客户侧接入网络终端单元。备选地，这些ONU 108可以是光网络终端(ONT)。ONU 108在上游方向(US)上以指配给ONU的相应的上游波长传输相应的上游光信号。上游信号由功分器106组合，并且通过馈线102发送到OLT。在功分器之后并且在OLT之前，在上游方向上放置在RN中的另一光放大器111放大由ONU发送的信号，作为从功分器106出来的一个组合信号。在PON是时分波分复用(TWDM)PON的情况下，远程节点RN包含组合上游信号的功分器。

图2示出了下游信号放大的流程图。在下游方向上，光信号从OLT 100发送到ONU108。目的是在此信号到达目的地ONU之前对其进行放大。在步骤200中，由OLT将光信号发送到循环器。该循环器在步骤202中将光信号进一步发送到ONU之一，而不通过光分路器。ONU通过构造包含光放大器，光放大器在本发明中用于放大光信号。这在步骤204中发生，在步骤204中，由OLT发送的光信号由ONU之一的光放大器放大。这种放大导致光信号变为经放大的，并且因此它可以被称为经放大的光信号。此外，在步骤206中，将这个经放大的光信号从ONU(光信号在其中被放大)发送到与上述相同的循环器。在这种情况下，经放大的光信号通过光分路器。循环器被配置为使得其在步骤208中将经放大的光信号发送到与光信号在其中被放大的ONU不同的一个或多个ONU。此外，将在框图的帮助下更详细地描述下游信号放大。

图3示出了下游信号放大的框图。OLT 300同时传输高比特率数据信道(多于单个波长信道也是可能的)以及单个低速开关控制信号。这些信号在图中分别示出为DS和SwCtrl。两种信号位于2个分离的波段内。对于每个可能的远程开关Sw1和Sw2位置，可以使用单个波长信道或仅使用一个信道，其中具有关于应当被激活的开关位置的编码信息。DS和SwCtrl信号通过由箭头302表示的馈线光纤传送到远程节点RN 304。在RN内，DS数据信号和SwCtrl信号由光滤波器306分离。

SwCtrl信号通过开关远程控制(SwRC)标识开关端口。DS数据信号被输入到光循环器310。光循环器310被配置为向ONU1 314输出DS数据信号。以这种方式，ONU1在DS信号经过下路光纤部分之后而未经过功分器312的情况下，接收DS信号。这通过将光开关Sw1和Sw2设置到适当的位置来实现。这些光开关可以与光分路器共置。基于注册信息，OLT知道哪些ONU在PON中是活动的并且可用。因此，OLT可以决定一个ONU是可以放大光信号的ONU。相应地，SwRC定义哪些开关(Sw1和Sw2)需要在光信号到达正确的ONU的位置s。该信息由OLT 300在开关控制(SwCtrl信号)内发送到RN 304。

DS信号然后被输入到ONU1 314。ONU1包括光放大器OA 318。(多个)DS信号在OA中被放大，然后被发送到循环器310，而经过功分器312。在DS信号已经被放大之后，产生了经放大的光信号。该经放大的信号被循环器310发送回在图3中被表示为ONUx 324的其他ONU。经放大的信号可以通过功分器312或开关Sw1和Sw2从循环器310发送到ONUx。所有ONU与ONU1相同。

在实施例中，ONU1具有内置的分路器320。该分路器的一个端口将经放大的DS信号导向到ONU接收器(RX)，而第二端口通过反射器将DS信号反射回其余元件，如上所述。

在另一实施例中，光循环器316可以被放置在ONU1的输入处。以这种方式，DS信号被输入到光循环器316，并且进一步被发送到OA 318。OA的输出连接到功分器320。然后，分路器320的一个输出被导向到ONU-Rx，并且另一输出被导向到循环器316。这样，经放大的DS信号经由循环器316被发送回RN的方向。

图4示出了上游信号放大的流程图。在上游方向上，光信号从ONU 108发送到OLT100。目的是在该信号到达目的地OLT之前放大该信号。在步骤400中，将光信号从ONU发送到循环器。这个循环器可以称为第一循环器。循环器在步骤402中将光信号进一步发送到光分路器。在步骤404中，光信号由分路器发送到可以被称为另外的循环器的另一循环器。接着，在步骤406中，循环器将光信号发送到另一ONU，该ONU可以是在步骤400中发送信号的同一ONU或不同的ONU。可以将接收在步骤406中发送的信号的ONU称为另外的ONU。在步骤408中，光信号由ONU的光放大器放大，产生经放大的光信号，并且在步骤410中，将经放大的光信号发送到步骤400的循环器，而不经过功分器。在最后的步骤412中，经放大的光信号由循环器发送到OLT。

此外，将在框图的帮助下更详细地描述上游信号放大。

图5示出了上游信号放大的框图。在上游方向上，光信号从ONUx 520之一向OLT500发送。在该信号到达目的地OLT 500之前其需要进行放大。最初，光信号通过ONUx 520的传输器TX 522发送。ONUx的内置分路器524将光信号发送到循环器526，循环器526被配置为朝向RN 504转发该信号。信号通过其功分器PS 508到达RN 504，因为Sw2处于能够将循环器526与PS 508连接的位置。循环器526可以被称为第一循环器。光信号由PS 508发送到可以被称为另外的循环器的另一循环器506。循环器506以如下方式被配置，该方式为其将由PS接收的光信号发送回另一ONU，该另一ONU可以是最初发送光信号的同一ONUx或不同的ONU1。可以将信号朝其被发送的ONU称为另外的ONU。当信号到达ONU1时，其经过其光放大器，并且因此被放大，从而产生经放大的光信号。经放大的光信号然后被发送到循环器512，循环器512将其导向到循环器506。Sw2和Sw1以如下方式连接，该方式使得经放大的光信号绕过PS 508。最后，循环器506将经放大的光信号导向到OLT 500。过滤器528、530和532是可选的，并且可以用于滤除例如由于连接器反射和Raleigh后向散射而产生的反射信号。

在图3和图5的两个框图中，循环器在RN中放置在功分器的前面。需要用于US和DS的分离的循环器，但是具有用于US和DS的公共循环器的实现也是可能的。

图6示出了根据本发明的光网络单元600。该单元包括接口602。该接口用于发送和接收光信号并且将它们导向到网络单元内部或外部。接口602与也被包括在光网络单元中的光放大器604连接。放大器的目的是在光信号经过它时放大光信号。从放大器出来的经放大的信号被导向到接口602，如图6所示。该接口还可以包含接收器和传输器，如图3和图5所示的那些。此外，光网络单元可以包含功率光分路器。该分路器可以用于分离从光放大器出来的经放大的信号，以便将它们中的部分发送到接收器并且将它们中的部分发送到其他光网络单元。最后，光网络单元可以包含可以根据文中以上描述的过程来导向信号的一个或多个循环器(图中未示出)。在实施例中，光放大器可以是反射式半导体光放大器(RSOA)。在这种情况下，在光网络单元中不需要循环器来导向光信号。

光网络单元600可以是图3和图5所示的ONU1或任何ONUx。

Claims

1.一种用于光通信系统中的光信号放大的方法，所述光通信系统包括光线路终端(300)、多个光网络单元(314，324)，所述光网络单元每个包括光放大器(318)，所述光通信系统进一步包括光分路器(312)和多个循环器(310，316)，所述方法包括步骤：

-在下游方向上从所述光线路终端(300)到所述多个循环器中的第一循环器(310)发送第一光信号；

-从所述第一循环器(310)到所述多个光网络单元中的第一光网络单元(314)发送所述第一光信号，所述第一光信号绕过所述光分路器(312)；

-在所述第一光网络单元(314)的所述光放大器(318)中放大所述第一光信号以生成经放大的光信号；

-通过所述光分路器(312)从所述第一光网络单元(314)到所述第一循环器(310)发送所述经放大的光信号；以及

-从所述第一循环器(310)到所述多个光网络单元(324)中的另外的光网络单元发送所述经放大的光信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在通过所述光分路器从所述第一光网络单元到所述第一循环器发送所述经放大的光信号的所述步骤中，所述经放大的光信号附加地被发送到所述第一光网络单元的接收器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在通过所述光分路器从所述第一光网络单元到所述第一循环器发送所述经放大的光信号的所述步骤中，所述经放大的光信号备选地被发送到所述第一光网络单元的接收器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个光网络单元中的所述另外的光网络单元不同于所述第一光网络单元。

5.一种用于光通信系统中的光信号放大的方法，所述光通信系统包括光线路终端(500)、多个光网络单元(510，520)，所述光网络单元每个包括光放大器，所述光通信系统进一步包括光分路器(312)和多个循环器(506，526，512)，所述方法包括步骤：

-在与权利要求1的下游方向相反的上游方向上从所述多个光网络单元中的光网络单元(520)到所述多个循环器中的第一循环器(526)发送第一光信号；

-从所述第一循环器(310)到所述光分路器(508)发送所述第一光信号；

-从所述光分路器(508)到所述多个循环器中的另外的循环器(506)发送所述第一光信号；

-进一步从所述另外的循环器(506)到所述多个光网络单元中的另外的光网络单元(510)发送所述第一光信号；

-在所述另外的光网络单元(510)的所述光放大器(516)中放大所述第一光信号以生成经放大的光信号；

-进一步从所述另外的光网络单元(510)到所述另外的循环器(506)发送所述经放大的光信号，所述经放大的光信号绕过所述光分路器；以及

-进一步从所述另外的循环器(506)到所述光线路终端发送所述经放大的光信号。

6.一种用于光通信系统中的光信号放大的光网络单元(600)，所述网络单元包括接口(602)和光放大器(604)，所述接口(602)被适配为接收光信号，所述光放大器(604)被适配为放大由第一接口接收的光信号以生成经放大的光信号，所述接口进一步被适配为传输所述光信号和所述经放大的光信号。

7.根据权利要求6所述的光网络单元，其中所述接口进一步包括循环器，所述循环器被适配为将信号导向到所述光网络单元的内部或外部。

8.根据权利要求6所述的光网络单元，其中所述光放大器是反应式半导体光放大器。

9.一种光通信系统，包括被适配为发送和接收光信号的光线路终端(300)、被适配为发送和接收光信号的多个光网络单元(314，324)，所述光通信系统进一步包括：光分路器(312)，所述光分路器(312)被适配为向所述多个光网络单元分配光信号，以及多个循环器(310，316)，所述多个循环器(310，316)被适配为在所述光线路终端、所述多个光网络单元和所述光分路器之间对所述光信号进行导向，所述光通信系统的特征在于所述光网络单元每个都包括光放大器(318)，所述光放大器(318)被适配为放大光信号以生成经放大的光信号。