CN114402627B - 端口复制器 - Google Patents

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Abstract

一种将来自多个光纤的光信号(104)组合成单个光信号的方法(600)，包括在光耦合到对应的主干光纤的对应的光信号接收器(305)处接收相应的光信号。该方法包括由对应的光信号接收器确定何时每个相应的光信号被接收。当接收到相应的光信号时，该方法包括：由对应的光信号接收器将相应的光信号转换为对应的电信号(310)；由对应的光信号接收器将对应的电信号发射到电多路复用设备(316)的对应输入信道(318)；配置电多路复用设备以选择对应的输入信道。配置电多路复用设备以选择对应的输入信道使电多路复用设备将对应的电信号发射到电光转换器(340)，电光转换器(340)被配置为将对应的电信号转换回相应的光信号。

Description

端口复制器
技术领域
本公开涉及光线路终端(OLT)端口复制器。
背景技术
光纤通信是一种新兴技术，用于使用光纤作为通信信道将信息从源(发射器)发射到目的地(接收器)。光纤通信允许在比其他形式的通信更长的距离和更高的带宽上传输数据。公司使用光纤来发射电话信号、互联网通信和有线电视信号。无源光网络(PON)是一种用于向终端消费者提供光纤的电信技术。PON的显着特点是它实现了点对多点架构，其中使用无功率光纤分路器使单根光纤能够服务于多个端点。无源光网络通常被称为互联网服务提供商(ISP)和客户之间的“最后一英里”。
PON包括位于服务提供商中心局(集线器)的光线路终端(OLT)和靠近终端用户的多个光网络单元(ONU)或光网络终端(ONT)。与点对点架构相比，PON减少了所需的光纤和中心局设备数量。在大多数情况下，下行信号(即，从OLT到ONU)被广播到共享多个光纤的所有场所。上行信号(即，从ONU到OLT)使用多址协议被组合，通常是时分多址(TDMA)。由于PON的拓扑结构，下行和上行的传输方式不同。对于下行传输，OLT以连续模式(CM)向所有ONU广播光信号。然而，ONU使用CM可能导致从ONU发射的光信号重叠。因此，突发模式(BM)传输通常被用于上行信道。BM传输模式需要光发射器在短时间内开启和关闭。在BM中，当ONU被分配一个时隙并且它有数据要发射时，它发射光分组。
发明内容
本公开的一个方面提供了一种将来自多个光纤的光信号组合成单个光信号的方法。该方法包括在光耦合到对应的主干光纤的对应的光信号接收器处接收相应的光信号。该方法还包括，由对应的光信号接收器确定何时每个相应的光信号被接收。当接收到相应的光信号时，该方法包括：由对应的光信号接收器将相应的光信号转换为对应的电信号；由对应的光信号接收器将对应的电信号发射到电多路复用设备的对应输入信道；以及配置电多路复用设备以选择对应的输入信道。配置电多路复用设备以选择对应的输入信道使电多路复用设备将所述对应的电信号发射到电光转换器，该电光转换器被配置为将对应的电信号转换回相应的光信号。
本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，对应的光信号接收器包括光耦合到对应的主干光纤的光电二极管、与光电二极管连通的跨阻抗放大器、以及与跨阻抗放大器连通的突发模式限制放大器。在这些实施方式中，光电二极管将相应的光信号转换为相应的电流信号，跨阻抗放大器将相应的电流信号转换为相应的电信号，并且突发模式限制放大器指示何时相应的光信号被接收。光电二极管可以包括雪崩光电二极管(APD)或PIN二极管。
在一些示例中，响应于确定何时相应的光信号被接收，突发模式限制放大器将信号传送到信号调节电路，使信号调节电路复位跨阻抗放大器。信号调节电路可以包括复杂可编程逻辑器件(CPLD)或现场可编程门阵列(FPGA)。在一些实施方式中，配置电多路复用设备以选择对应的输入信道包括，由对应的光信号接收器将信号检测指示传送到信道选择电路，使信道选择电路将信道选择指示传送到电多路复用设备。这里，信道选择指示识别电多路复用设备的对应的输入信道。
在一些示例中，电光转换器包括突发模式激光发射器和/或突发模式激光发射器，其包括分布式布拉格反射器(DBR)激光器。该方法还可以包括，由电光转换器将相应的光信号传送到光线路终端(OLT)的端口。在一些实施方式中，对应的主干光纤被光耦合到相应的光网络单元(ONU)的相应的突发模式激光发射器。
本公开的另一方面提供了一种光电光转换器，其包括电多路复用设备，该电多路复用设备包括一个或多个输入信道，以及光耦合到对应的主干光纤的光信号接收器。在这些实施方式中，每个光信号接收器从对应的主干光纤接收相应的光信号并确定何时相应的光信号被接收。当接收到相应的光信号时，光信号接收器将相应的光信号转换为对应的电信号，将对应的电信号发射到电多路复用设备的对应输入信道，并配置电多路复用设备以选择对应的输入信道。配置电多路复用设备以选择对应的输入信道使所述电多路复用设备将对应的电信号发射到电光转换器。这里，电光转换器将对应的电信号转换回相应的光信号。
本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，对应的光信号接收器包括光耦合到对应的主干光纤的光电二极管、与光电二极管连通的跨阻抗放大器、以及与跨阻抗放大器连通的突发模式限制放大器。在这些实施方式中，光电二极管将相应的光信号转换为相应的电流信号，跨阻抗放大器将相应的电流信号转换为对应的电信号，并且突发模式限制放大器指示何时相应的光信号被接收。光电二极管可以包括雪崩光电二极管(APD)或PIN二极管。
在一些示例中，响应于确定何时相应的光信号被接收，突发模式限制放大器将信号传送到信号调节电路，使信号调节电路复位跨阻抗放大器。信号调节电路可以包括复杂可编程逻辑器件(CPLD)或现场可编程门阵列(FPGA)。在一些实施方式中，配置电多路复用设备以选择对应的输入信道包括，由对应的光信号接收器将信号检测指示传送到信道选择电路，使信道选择电路将信道选择指示传送到电多路复用设备。这里，信道选择指示识别电多路复用设备的对应的输入信道。
在一些示例中，电光转换器包括突发模式激光发射器和/或突发模式激光发射器，其包括分布式布拉格反射器(DBR)激光器。该方法还可以包括，由电光转换器将相应的光信号传送到光线路终端(OLT)的端口。在一些实施方式中，对应的主干光纤被光耦合到相应的光网络单元(ONU)的相应的突发模式激光发射器。
本公开的一种或多种实施方式的细节在附图和以下描述中阐述。从描述和附图以及从权利要求中，其他方面、特征和优点将是明显的。
附图说明
图1A-图1C是示例无源光网络(PON)通信系统的示意图。
图2是包括光电光(O/E/O)转换器的示例通信系统的示意图。
图3A是与PON连通的示例光电光(O/E/O)转换器的示意图。
图3B是示例O/E/O转换器的示意图。
图4A-图4C是O/E/O转换器控制器电路的示意图。
图5A和图5B是示例光信号分路器的示意图。
图6是用于将来自光纤的光信号组合成单个光信号的方法的操作的示例布置的流程图。
各种附图中相同的附图标记指示相同的元件。
具体实施方式
无源光网络(PON)的显着特征是它实现了点对多点架构，其中使用无功率光纤分路器使单个光纤能够服务于多个端点。无功率光纤分路器可以被称为无源分路器。在典型的PON中，一个或多个光线路终端(OLT)被安装在互联网服务提供商(ISP)的中心局(CO)。在远离ISP的CO的每个用户站点都安装了光网络单元(ONU)。OLT通常具有固定数量的端口。每个端口都被光耦合到光分配网络(ODN)。ODN可以包括将OLT端口连接到包含无功率光纤分路器的远程光分配点(ODP)的主干光纤。ODP可以被称为远程节点(RN)。分路的信号被分配到安装在用户站点的ONU。ONU通常包括突发模式激光器，以生成发射回OLT的光信号。一个OLT端口服务的用户数量取决于许多因素。这些因素可以包括从OLT到ODP或RN的距离、无源光分路器的配置以及与每个ODP相关联的用户数量等。本文中的实施方式针对将来自多个光纤的光信号组合成单个光信号的方法。本文中的实施方式进一步针对能够将来自多个光纤的光信号组合成单个光信号的光电光(O/E/O)转换器。在一个示例中，O/E/O转换器被配置为通过将OLT端口扩展跨越两个或更多个光耦合到两个或更多个相应ODP的主干光纤来减少ISP部署在CO中的OLT端口的数量。来自ONU的两个或更多个主干光纤上发射的突发模式光信号由O/E/O转换器组合成单个光信号。本文中的实施方式进一步涉及通过提高或恢复从OLT端口发射到远程位置的光信号强度来扩展OLT端口的范围。本文中公开的这些和其他实施方式也可以被用于实现和管理由冗余OLT端口支持的PON，以用于提高的可靠性。尽管主要结合PON来描述实施方式，但是这些实施方式也可以类似地结合其他光通信系统来使用。
图1A-图1C描绘了通过容纳在中心局(CO)200中的光线路终端(OLT)120和与用户150、150a-n(也称为客户或订户)相关联的光网络单元(ONU)140、140a-n(例如，光收发器)之间的通信链路110、114、114a-n(例如，光纤或视距自由空间光通信)传送通信信号104(例如，光信号)的示例光通信系统100。如图2A所示，ONU 140、140a-n通常位于用户150、150a-n的驻地152、152a-n。客户驻地设备(CPE)是位于用户150的驻地152并且在分界点(“demarc”)处连接到运营商电信设备的任何终端和相关设备。分界点是在房屋、建筑物或综合体中建立的用于将客户设备与服务提供商设备(SPE)分开的点。CPE的一些示例包括使用户150能够访问通信服务提供商的服务并经由局域网(LAN)在用户150的驻地152周围分发它们的电话、路由器、交换机、居民网关(RG)、机顶盒、固定移动聚合产品、家庭网络适配器或互联网接入网关。在所示示例中，ONU 140是CPE。
在一些实施方式中，光通信系统100实现光接入网络，诸如无源光网络(PON)10，例如，用于访问和移动前传/回程网络。光接入网络的一些示例包括10G-EPON、支持10吉比特的PON(XG-PON)、支持10吉比特的对称PON(XGS-PON)、下一代PON(NG-PON)以及遵循国际电信联盟(ITU)标准的其他PON。在一些示例中，光通信系统100实现具有直接连接的点对点(pt-2-pt)PON 10，诸如光以太网，其中本地运行光链路110(例如，光纤)延伸一路返回到CO200处的OLT 120，每个客户150、150a-n由单独的OLT 120a-n终止。在其他示例中，光通信系统100实现点对多点(pt-2-multi-pt)PON，其中共享OLT 120服务多个客户150、150a-n。例如，CO 200包括将光访问网络连接到网际协议(IP)、异步传输模式(ATM)或同步光网络(SONET)骨干的至少一个OLT 120。因此，每个OLT 120是PON的端点并且在由服务提供商设备使用的电信号和由PON使用的光信号104之间进行转换。如图1A所示，每个OLT 120、120a-n包括至少一个收发器122、122a-n，这取决于光接入网络的实施方式。收发器122、122a-n光耦合到对应的OLT端口124、124a-n。OLT 120通过对应的馈线光纤110(例如，光纤干线110)将光信号104经由对应的端口124发射到对应的远程节点(RN)170。
参考图1B，远程节点170可以包括频带复用器160，该频带复用器160被配置为解复用光信号104D并将解复用的光信号104D沿着对应的分配光纤114、114a-n分配给多个用户150、150a-n。用于复用/解复用的频带复用器160可以是阵列波长光栅(AWG)180，其是无源光学器件。在一些示例中，每个CO 200包括多个OLT 120、120a-n，并且每个OLT 120被配置为服务用户150的组。另外，每个OLT 120可以被配置为在不同的服务中提供信号。例如，一个OLT 120在XG-PON中提供服务，而另一个OLT 120在NG-PON中提供服务。
CO 200复用从多个源接收的信号，诸如视频媒体分配源132、互联网数据源134和语音数据源136，并且在将光信号104通过馈线光纤110发射到RN 170之前将接收到的信号复用成一个光信号104。复用可以由OLT 120或位于CO 200的宽带网络网关(BNG)执行。通常，服务在分组层被时分复用。时分复用(TDM)是一种通过使用不同的非重叠时隙在公共信号路径上发射和接收独立信号的方法。波分复用(WDM)使用多个波长λ在PON 10中实现点对多点通信。OLT 120通过一个光纤110向RN 170处的频带复用器160提供多个波长，该频带复用器160复用/解复用OLT 120和多个ONU 140、140a-n之间的信号。多路复用组合几个输入信号并输出组合后的信号。时间波分复用(TWDM)使用时间和波长维度两者来多路复用信号。
参考图1C，用户驻地152、152n可以是多住宅单元(MDU)，诸如公寓、公寓或学生宿舍。MDU的特点是用户密度高。服务提供商认识到在MDU环境中进行光纤投资的巨大潜在回报。在一些示例中，光通信系统100包括多个光发射器/接收器或收发器系统120。在所示的示例中，一个主干光纤110从CO 200处的对应OLT端口124向对应的远程节点170发送对应的光信号104，其中分路器205分路光信号104并经由光纤馈线114、114a-n将分路光信号104S分配到许多不同的MDU 152、152a-n。此后，每个MDU 152分路由对应的光纤馈线114接收的信号104S并将信号分配给许多ONU 140、140a-n。一个OLT端口124服务的用户150的数量取决于许多因素，包括但不限于OLT 120和RN 170之间的距离和无源光分路器205的配置。光信号104的强度可以由长主干光纤110衰减。下面更详细地描述，在RN 170接收的光信号104的强度可以在CO 200和RN 170之间的一个或多个点处提高或恢复。在一些实施方式中，分路的光信号104S的强度在RN 170和用户驻地152、152a-n之间的一个或多个位置处提高。
图2描绘了示例CO 200，其向/从光通信系统100的一个或多个无源光网络(PON)10、10a-n传送/接收通信信号104(例如，光信号)。示例PON 10在上面图1A-图1C中讨论。在所示示例中，每个PON 10由安装在服务提供商的CO 200处的OLT 120的相应端口124、124a-n服务。一个或多个OLT端口124、124a-n可以光耦合到对应的O/E/O转换器300、300a-n。在一些示例中，每个OLT端口124光耦合到对应的O/E/O转换器300并且每个O/E/O转换器300光耦合到对应的主干光纤110、110a-n的集合(例如，光纤或视距自由空间光通信)，其在O/E/O转换器300和PON 10的其余部分之间分配光信号104、104a1-nN。例如，在所示示例中，每个主干光纤110，第一主干光纤110a集合中的FTa1-FTaN在O/E/O转换器300a和PON 10a的其余部分之间分配对应的光信号104a1-aN；第二主干光纤110b集合中的每个主干光纤110FTb1-FTbN在O/E/O转换器300b和PON 10b的其余部分之间分配对应的光信号104b1-bN；第n主干光纤110n集合中的每个主干光纤FTn1-FTnN在O/E/O转换器300n和PON 10n的其余部分之间分配对应的光信号104n1-nN。在一些示例中，O/E/O转换器300被安装在CO 200处。O/E/O转换器300也可以被安装在远离CO 200的位置处。
在一些实施方式中，每个主干光纤110、FTa1-FTnN将对应的光信号104分配到与多个用户150相关联的相应远程节点(RN)170(图1A-图1C)。因此，每个OLT端口124与相应的主干光纤110集合和服务相应的用户150组的相应的RN 170集合相关联。在一些示例中，每个O/E/O转换器300从PON 10的其余部分经由对应的主干光纤110集合接收上行光信号104、104a1-nN，将接收到的光信号104、104a1-nN组合成对应的组合光信号104、104a-n，并将组合后的光信号104、104a-n发射到OLT 120的对应的OLT 124端口。
参考图3A，描绘了示例光电光(O/E/O)转换器300。示例O/E/O转换器300光耦合到对应的OLT端口124并且包括光耦合到对应的主干光纤110、FTa1-FTaN的对应光信号接收器305。每个对应的光信号接收器305可以包括光耦合到主干光纤110中的对应的一个的光电二极管302、与光电二极管302连通的跨阻抗放大器(TIA)308和与TIA308连通的突发模式限制放大器312。在一些示例中，每个光电二极管302通过激光光学器件(L/O)304光耦合到对应的主干光纤110。光电二极管302可以包括雪崩光电二极管(APD)302或PIN二极管302。也可以使用其他光电探测器。
在所示示例中，每个光电二极管302(与对应的光信号接收器305相关联)从对应的主干光纤110、FTa1-FTaN接收相应的光信号104、104a1-aN，并将接收到的光信号104转换为对应的电流信号306。此后，对应的TIA 308将相应的电流信号306转换成对应的电信号310。在示例中，TIA 308包括SemTech GN7055B。也可以使用其他跨阻抗放大器。在一些实施方式中，与对应的光信号接收器305相关联的光电二极管302和TIA 308被能够直接产生对应的电信号310的光传感器代替。因此，无论是实现光电二极管-TIA对302、308还是光传感器例如，每个对应的光信号接收器305被配置为经由对应的主干光纤110接收相应的光信号104，并且将相应的光信号104转换为对应的电信号310。在另外的实施方式中，每个对应的光信号接收器305被配置为当光信号接收器305确定接收到相应的光信号104时，将相应的光信号104转换为对应的电信号310。在这些实施方式中，对应的突发模式限制放大器312可以确定何时相应的光信号104被对应的光信号接收器305接收。在示例中，限制放大器312包括被配置为在接收到由对应的TIA308转换的对应的电信号310时输出信号检测(SignalDetect)指示的SemTech GN7153(SD)。除了限制放大器312之外或代替限制放大器312，对应的光电二极管302和/或对应的TIA 308可以可选地确定对应的光信号104何时由对应的光信号接收器305接收。也可以使用确定何时相应的光信号104被接收的其他方法。例如，当光信号接收器305实现光电传感器代替光电二极管302和TIA 308时，光电传感器可以被配置为确定何时相应的光信号104被接收。
在一些示例中，对应的光信号接收器305被配置为将对应的电信号310发射到电多路复用设备316的对应的输入信道318、318a-n并且将电多路复用设备316配置为选择对应的输入信道318、318a-n。这里，配置电多路复用设备316以选择对应的输入信道318使电多路复用设备316将对应的电信号310发射到电光转换器340，电光转换器340被配置为将对应的电信号310转换回相应的光信号104。在一些实施方式中，电光转换器340包括突发模式激光发射器，其可以包括分布式布拉格反射器(DBR)激光器。因此，电光转换器340可以包括双向光学子组件(BOSAs)或发射器光学子组件(TOSAs)。电光转换器340可以包括光耦合到对应的OLT端口124的XGS-PON BOSA。电光转换器340还可以与光发射器322连通，其经由激光光学器件304光耦合到对应的主干光纤110集合以便将下行光信号104从OLT端口124传送到PON 10。参考图5A和图5B如下更详细地描述，有源光信号分路器500可以被用于将下行光信号104从OLT端口124传送到对应的主干光纤110集合。在所示示例中，有源光信号分路器500包括电光转换器340和光发射器322。如图5B所示，有源光信号分路器500可以包括无源光信号分路器332代替光发射器322，无源光信号分路器从光耦合到OLT端口124的光纤放大器300接收放大的光信号104。也可以使用其他信号分路器500。在一些示例中，对应的主干光纤110、110a集合光耦合到位于用户150的驻地152的ONU140的相应突发模式(BM)发射器。
在一些实施方式中，O/E/O转换器300包括控制器电路314(例如，控制器电子器件)。控制器电路314可以被实现在可编程逻辑器件(PLD)中，诸如复杂PLD(CPLD)或现场可编程门阵列(FPGA)。控制器电路314可以以其他形式实现，诸如分立逻辑器件。在所示示例中，当接收到相应的光信号104时，光信号接收器305(例如，经由对应的突发模式限制放大器312)可以将信号接收指示324传送到控制器电路314。例如，突发模式限制放大器312可以在对应的光信号接收器305接收相应的光信号104的25纳秒内将信号接收指示324传送到控制器电路314。在一些示例中，光信号接收器305响应于来自相应ONU 140的对应突发模式(BM)传输接收相应光信号104。在一些实施方式中，突发模式限制放大器312仅在突发模式传输期间将信号接收指示324传送到控制器电路314。突发模式限制放大器312可以在突发模式传输结束的100纳秒内，即，当O/E/O转换器300停止从相应的ONU 140接收相应突发模式光信号104、104a1-aN时，停止将信号接收指示324传送到控制器电路314。信号接收指示324可以使控制器电路将复位信号326传送到跨阻抗放大器308。控制器电路314可以调节或操纵信号接收指示324以满足对跨阻抗放大器308的复位信号326的要求。在一些实施方式中，控制器电路314传送比信号接收指示324更窄的复位信号326以便更快完成跨阻抗放大器308的复位。在示例中，跨阻抗放大器308在接收到相应的光信号104之后大约100纳秒内被重置。控制器电路314还可以加宽信号接收指示324以满足复位信号326对跨阻抗放大器308的要求。下面参考图4A更详细地描述，控制器电路314可以包括信号调节电路400a，用于将信号接收指示324转换为复位信号326。
在一些实施方式中，O/E/O转换器300基于信号接收指示324来配置电多路复用设备316。在所示的示例中，光信号接收器305(例如，经由对应的突发模式限制放大器312)在接收到相应的光信号104时将信号接收指示324传送到控制器电路314。基于信号接收指示324，控制器电路314可以将信道选择指示328传送到电多路复用设备316，其识别电多路复用设备316的对应输入信道318。控制器电路314可以调节或操纵信号接收指示324以满足电多路复用设备316的需要。在示例中，电多路复用设备316包括ON半导体NB7VQ572M高性能差分4:1多路复用器。在一些示例中，在控制器电路314处从每个对应的光信号接收器305接收的信号接收指示324中的每一个由控制器电路314逻辑地组合以产生信道选择指示328。控制器电路314可以包括信道选择电路400b(图4B、图4C)，其被配置为逻辑地组合信号接收指示324以产生信道选择指示328。控制器电路314可以基于信号接收指示执行附加的内务处理功能324，诸如在适当的时间复位或校准组件以保持低噪声和高信号保真度。
在示例中，在来自ONU 140的突发模式传输的100-200纳秒内，控制器电路314复位跨阻抗放大器308并配置电多路复用设备316以将对应的电信号310发射到电光转换器340。电光转换器340可以被配置为将对应的电信号310转换回相应的光信号104。电光转换器340可以将相应的光信号104传送到对应的OLT端口124。在一些示例中，光信号104、104a包括在突发模式传输开始处的前导码模式。前导码模式可能是700–800纳秒长。在另外的示例中，OLT端口124、124a在来自ONU 140、140a-n的前导码模式的传输结束之前至少500纳秒接收相应的光信号104、104a。换句话说，O/E/O转换器300将相应的光信号104、104a传送到OLT端口124、124a而不丢失信息。在一些示例中，O/E/O转换器300的操作与可商购的OLT 120兼容并适合与它一起使用。
参考图3B，示例O/E/O转换器300光耦合到对应的主干光纤110集合，以经由PON 10从位于用户150、150a-n的驻地152、152a-n的ONU 140、140a-n接收相应的突发模式光信号104、104a1-aN。在一些示例中，每个主干光纤110与相应的光信号接收器305、305a-n相关联。在这些示例中，每个光信号接收器305可以包括相应的APD 302、302a-n、与APD 302连通的相应的TIA 308、308a-n，以及与TIA 308连通的相应的限幅放大器(LA)312、312a-n。每个LA 312被配置为将对应的电信号310发射到电多路复用设备316的对应的输入信道318、318a-n。在所示的示例中，每个LA 312被配置为将信号接收指示324传送到控制器电路314。基于信号接收指示324，控制器电路314可以将信道选择指示328传送到电多路复用设备316，其识别电多路复用设备316的对应输入信道318。在示例中，信道选择指示328识别对应于LA 312的输入信道318，其将信号接收指示324传送到控制器电路314。信道选择指示328可以识别对应于最高优先级LA 312的信道318，其将信号接收指示324传送到控制器电路314。基于信号接收指示324的其他信道选择指示328也是可能的。控制器电路314还可以将复位信号326传送到TIA 308。
在一些示例中，将信道选择指示328传送到电多路复用设备316使电多路复用设备316将对应的电信号310发射到电光转换器340。电光转换器340可以包括突发-模式(BM)激光驱动器344，其能够调制激光发射器346的信号。在一些示例中，诸如发射器OSA(TOSA)或双向OSA(BOSA)的光学子组件(OSA)包括激光发射器346。在示例中，电光转换器340包括1270纳米TOSA 346。也可以使用其他波长激光发射器346。激光发射器346可以是外部调制激光器(EML)或直接调制激光器(DML)。激光发射器346可以光耦合到OLT端口124、124a以将相应的光信号104、104a发射到OLT 120。在一些示例中，突发模式激光发射器346包括分布式反馈(DFB)激光器。也可以使用其他激光发射器346。
O/E/O转换器300可以被安装在CO 200处(图1A-图1C)。在一些示例中，O/E/O转换器300的组件被安装在印刷电路板(PCB)上并被包含在安装在CO 200或其他方便位置处的可机架安装的外壳内。在一些示例中，O/E/O转换器300被安装在RN 170处或用户150、150a-n的驻地152、152a-n处或附近。O/E/O转换器300的远程安装可以扩展OLT端口124的范围。在一些示例中，O/E/O转换器300光耦合到一个以上OLT端口124以提供冗余以用于提高的PON可靠性。冗余OLT端口124可以位于一个以上CO 200处以避免共模故障，诸如OLT 120的电力损失。O/E/O转换器300可以是远程可配置的。在一些示例中，O/E/O转换器300包括数据处理硬件350(例如，(多个)处理器和/或(多个)控制器)和与数据处理硬件350连通并存储在通过数据处理硬件350执行时使数据处理硬件350执行软件应用352的指令的存储器硬件352。数据处理硬件350可以接收通过通信356网络发射的消息354。消息354可以命令数据处理硬件350重新配置O/E/O转换器300。数据处理硬件350可以选择性地启用、禁用或以其他方式配置或重新提供单一主干光纤110或改变光信号的通信波长104。在示例中，数据处理硬件350响应消息354，消息354包括经由通信信道356从CO 200发射的简单网络管理协议(SNMP)命令354。在一个OLT端口124故障的情况下，数据处理硬件350可以将O/E/O转换器300配置为切换到操作OLT端口124。在示例中，操作OLT端口124与不同于故障OLT端口124的CO 200相关联。在一些示例中，数据处理硬件350选择性地启用/禁用去往/来自控制器电子设备314的信号。
参考图4A，描绘了图3A和图3B的控制器电路314的示例信号调节电路400a。在所示示例中，信号调节电路400a包括脉冲发生器，其被配置为基于信号接收指示324生成复位信号326并将复位信号326传送到TIA 308。这里，电路400a包括至少一个信号反相器、电阻R和电容C的并联布置以及异或OR逻辑门。在一些示例中，控制器电路314传送比信号接收指示324更窄的复位信号326以便更快地完成TIA 308的复位。复位信号326的宽度可以基于电容C的充电时间。充电时间可以基于电阻R的电阻和电容C的电容。在示例中，R和C的值产生10纳秒宽的复位信号326。也可以使用其他信号调节电路314，包括信号反相器、延迟电路和脉冲展宽器。
参考图4B，描绘了图3A和图3B的控制器电路314的示例优先级编码器电路400b。在所示示例中，优先级编码器电路400b的输入被描绘为I(0)-I(3)。这里，每个输入对应于来自限制放大器312的信号接收指示324。每个信号接收指示324对应于相应的MUX输入信道。来自优先级编码器电路400b的输出被描绘为O(0)和O(1)。在所示的示例中，信道选择电路400b包括优先级编码器电路，该优先级编码器电路被配置为基于信号接收指示324生成信道选择指示318，其用于配置电多路复用设备316以选择对应的输入信道318。例如，优先级编码器电路400b可以调节或操纵信号接收指示324以满足配置电多路复用设备316的需要。在示例中，使用AND门、OR门和NOT门，优先级编码器电路逻辑地组合四个信号接收指示324以产生两位信道选择指示328和有效性信号V。示例电路将最高优先级分配给对应于输入I(3)的输入信道318，并且将最低优先级分配给对应于输入I(0)的输入信道318。两位信道选择指示328对与信号接收指示324相关联的最高优先级输入信道318的编号(0-3)进行编码。在示例中，当对应于I(3)的输入信道318与信号接收指示324相关联时，信道选择指示328对十进制值三(二进制11)进行编码。下面的表1显示了输入和输出之间的关系。符号X被用于表示具有对输出无关紧要的状态的输入。
表1
在一些示例中，一次只有一个ONU 140、140a-n发射突发模式光信号104。在这种情况下，优先级编码器电路400b一次仅接收一个信号接收指示324。优先级编码器电路400b可以对与信号接收指示324相关联的电多路复用设备316的对应输入信道318的编号进行编码。有效性信号V指示信号接收指示324何时被优先级编码器电路400b接收到。在一些示例中，优先级编码器电路400b将有效性信号V传送到电多路复用设备316以向电多路复用设备316发信号以选择由优先级编码器电路400b编码的对应输入信道318。控制器电路314可以包括附加逻辑或其他电路系统。在示例中，控制器电路314包括可配置为选择性地启用或禁用对控制器电路314的优先级编码器电路400b的输入的附加逻辑。控制器电路314也可以将输入信号加宽、变窄或反相。图4C描绘了另一个优先级编码器电路400c、314，包括被配置为选择性地启用信号接收指示324的附加AND门。这里，启用信号，描绘为ENABLE1-ENABLE4，可以选择性地屏蔽或禁用对应的信号接收指示324，使得对应的信号接收指示324对优先级编码器电路400b没有影响。在一些示例中，信号接收指示324被禁用，除非对应的启用信号被主张。选择性启用信道可以被用于支持冗余OLT端口124以用于提高的可靠性。
参考图5A，描绘了有源光信号分路器500、500a。这里，有源光信号分路器500a将来自OLT端口124、124a的下行光信号104转换为对应的电信号310，复制对应的电信号310，并将每个复制的对应的电信号恢复为光信号104的复制。图5A的有源光分路器500a可以被称为光/电/光(O/E/O)分路器。在所示示例中，OLT端口124、124a光耦合到与光发射器322、3221-N连通的光收发器340。光收发器340可以是光学子组件(OSA)的激光收发器，诸如接收器OSA(ROSA)或双向OSA(BOSA)。光发射器322可以光耦合到对应的主干光纤110、110a集合，以便从OLT端口124、124a传送下行光信号104、104a1-aN。在一些示例中，光收发器340接收要从OLT端口124、124a以连续模式(CM)发射的下行光信号104、104a，将光信号104、104a转换为对应的电信号310，并将对应的电信号310的副本/复制传送到每个光发射器322、3221-N。每个光发射器322被配置为将对应的电信号310转换回光信号104、104a并经由对应的主干光纤110将光信号104发射到对应的ONU 140。在示例中，光发射器322包括1577纳米TOSA。也可以使用其他波长的光发射器322。光发射器322可以包括外部调制激光器(EML)或直接调制发射器(DML)。在示例中，光发射器322包括具有集成的电吸收调制器(EAM)的AST-EML-1577-10G-L600-V1分布式反馈(DFB)激光二极管，其在1577nm处提供单个纵模式。
在一些示例中，有源光信号分路器500a通过提高或恢复从OLT端口124发射到远程位置的光信号强度来扩展对应的OLT端口124的范围。在一些示例中，每个光发射器322、3221-322N的光功率输出基本上等于OLT端口124、124a的光功率输出。因此，每个光发射器322可以经由对应的主干光纤110FTa1-FTaN来发射相应的光信号104、104a1-nN，其是以基本上相同的光功率水平从OLT端口124、124a输出的原始光信号104、104a的基本副本/复制。换句话说，与无源光分路器不同，由OLT端口124、124a发射的光信号104、104a的功率不在由相应的主干光纤FTa1-FTaN分配的每个光信号104之间进行划分、分路或共享。
参考图5B，描绘了另一有源光信号分路器500、500b。与由图5A的有源光信号分路器500a实现的O/E/O方法相比，有源光信号分路器500b使用有源光组件来分路来自OLT端口124、124a的下游光信号104，而不是将光信号104转换为对应的电信号310。在所示示例中，有源光信号分路器500b包括无源光分路器332和光放大器330代替光收发器340。光放大器330可以包括有功率或有源光放大器。这里，光放大器330从OLT端口124接收光信号104，并输出放大后的光信号104A。光放大器330可以包括掺铒光纤放大器(EDFA)。例如，光放大器330可以包括L波段EDFA。然而，也可以使用其他波长的光放大器330。在所示示例中，OLT端口124、124a光耦合到光放大器330。光放大器330用于泵送、提高从OLT端口124、124a发射的光信号104的功率或以其他方式放大从OLT端口124、124a发射的光信号104的强度以产生放大后的光信号104A。放大后的光信号104A被发射到光耦合到光放大器330的无源光分路器332。在示例中，无源光分路器332是1:4分路器。换句话说，光分路器332将放大后的光信号104A分路成四个分路后的光信号104S。在一些示例中，由无源光分路器332分路的每个光信号104S包括由无源光分路器332接收的放大后的光信号104的功率的四分之一。在一些配置中，光放大器330被配置为将从OLT端口124输出的光信号104的放大与分路器332的分路比成比例的幅度。例如，当分路器332包括1:4分路器时，光放大器330可以将从OLT端口124输出的光信号104的功率水平提高四(4)的幅度。也可以使用其他分路器配置。在其他示例中，光信号104在被相应的光纤放大器330泵送之前由分路器332光分路。例如，1:4无源光分路器332可以直接光耦合到OLT端口124a以接收下游光信号104a并且将其分路成四个分路后的光信号104S，由此相应的光纤放大器330放大从分路器332输出的每个相应的分路后的光信号104S。这里，每个相应的光纤放大器330可以将每个相应的分路后的光信号104S放大与分路器332的分路比成比例的幅度。也可以使用有源和无源光学元件的其他配置。
在一些示例中，分路器332(或当分路器332位于放大上游时的相应放大器330)将分路后的光信号104、104S发射到对应的可变光放大器(VOA)334。每个对应的VOA 334可以控制在每个相应的主干光纤FTa1-FTaN上发射的光信号104的功率水平。在示例中，VOA 334启用或禁用在每个相应的主干光纤FTa1-FTaN上发射的光信号104、104a1-aN的传输。图5A和图5B中描绘的任何有源光信号分路器可以与O/E/O转换器300结合使用。换句话说，光学设计和O/E/O设计两者都与O/E/O转换器300兼容。有源光信号分路器的其他配置也是可能的。
图6提供了用于将来自主干光纤的光信号组合成光信号的方法600的操作的示例布置。在操作602，方法600包括在光耦合到对应主干光纤110的对应的光信号接收器305接收相应的光信号104。在操作604，方法600包括由对应的光信号接收器305确定何时每个相应的光信号104被接收。在操作606，方法600包括由对应的光信号接收器305将相应的光信号转换为对应的电信号310。在操作608，方法600包括由对应的光信号接收器305将对应的电信号310发射到电多路复用设备316的对应输入信道318。在操作610，方法600包括配置电多路复用设备316以选择对应的输入信道318。在操作612，方法600包括使电多路复用设备316将对应的电信号310发射到电光转换器340，电光转换器340被配置为将对应的电信号310转换回相应的光信号104。
已经描述了许多实施方式。然而，应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种修改。因此，其他实施方式在所附权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种方法(600)，包括：
在光耦合到对应的主干光纤(110)的对应的光信号接收器(305)处接收相应的光信号(104)；
对于每个对应的光信号接收器(305)：
由所述对应的光信号接收器(305)确定相应的光信号(104)何时被接收；
响应于确定所述相应的光信号(104)何时被接收，由所述对应的光信号接收器(305)的突发模式限制放大器(312)将复位信号(326)传送到信号调节电路(400a)，使所述信号调节电路(400a)复位所述对应的光信号接收器(305)的跨阻抗放大器(308)，所述信号调节电路包括复杂可编程逻辑器件CPLD或现场可编程门阵列FPGA；
由所述对应的光信号接收器(305)将所述相应的光信号(104)转换为对应的电信号(310)；
由所述对应的光信号接收器(305)将所述对应的电信号(310)发射到电多路复用设备(316)的对应输入信道(318)；以及
配置所述电多路复用设备(316)以选择所述对应的输入信道(318)，使所述电多路复用设备(316)将所述对应的电信号(310)发射到电光转换器(340)，所述电光转换器(340)被配置为将所述对应的电信号(310)转换回所述相应的光信号(104)。
2.根据权利要求1所述的方法(600)，其中，每个对应的光信号接收器(305)包括：
光耦合到对应的主干光纤(110)的光电二极管(302)，所述光电二极管(302)将所述相应的光信号(104)转换为相应的电流信号(306)；
与所述光电二极管(302)连通的所述跨阻抗放大器(308)，所述跨阻抗放大器(308)将所述相应的电流信号(306)转换为所述对应的电信号(310)；以及
与所述跨阻抗放大器(308)连通的所述突发模式限制放大器(312)，所述突发模式限制放大器(312)指示所述相应的光信号(104)何时被接收。
3.根据权利要求2所述的方法(600)，其中，所述光电二极管(302)包括雪崩光电二极管或PIN二极管。
4.根据权利要求1所述的方法(600)，其中，配置所述电多路复用设备(316)以选择所述对应的输入信道(318)包括，由所述对应的光信号接收器(305)将信号检测指示传送到信道选择电路(400b)，使所述信道选择电路(400b)将信道选择指示(328)传送到所述电多路复用设备(316)，所述信道选择指示(328)识别所述电多路复用设备(316)的对应的输入信道(318)。
5.根据权利要求1所述的方法(600)，其中，所述电光转换器(340)包括突发模式激光发射器。
6.根据权利要求5所述的方法(600)，其中，所述突发模式激光发射器包括分布式布拉格反射器DBR激光器。
7.根据权利要求1所述的方法(600)，还包括，由所述电光转换器(340)将所述相应的光信号(104)传送到光线路终端OLT(120)的端口(124)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(600)，其中，所述对应的主干光纤(110)被光耦合到相应的光网络单元ONU(140)的相应的突发模式激光发射器(346)。
9.一种光电光转换器，包括：
包括一个或多个输入信道(318)的电多路复用设备(316)；以及
光耦合到对应的主干光纤的光信号接收器(305)，每个光信号接收器(305)被配置为：
从所述对应的主干光纤接收相应的光信号(104)；
确定所述相应的光信号(104)何时被接收；
响应于确定所述相应的光信号(104)何时被接收，由所述对应的光信号接收器(305)的突发模式限制放大器(312)将复位信号(326)传送到信号调节电路(400a)，使所述信号调节电路(400a)复位所述对应的光信号接收器(305)的跨阻抗放大器(308)，所述信号调节电路包括复杂可编程逻辑器件CPLD或现场可编程门阵列FPGA；
将所述相应的光信号(104)转换为对应的电信号(310)；
将所述对应的电信号(310)发射到电多路复用设备(316)的对应输入信道(318)；以及
配置所述电多路复用设备(316)以选择所述对应的输入信道(318)，使所述电多路复用设备(316)将所述对应的电信号(310)发射到电光转换器(340)，所述电光转换器(340)被配置为将所述对应的电信号(310)转换回所述相应的光信号(104)。
10.根据权利要求9所述的光电光转换器，其中，每个对应的光信号接收器(305)包括：
光耦合到对应的主干光纤的光电二极管(302)，所述光电二极管(302)将所述相应的光信号(104)转换为相应的电流信号(306)；
与所述光电二极管(302)连通的所述跨阻抗放大器(308)，所述跨阻抗放大器(308)将所述相应的电流信号(306)转换为所述对应的电信号(310)；以及
与所述跨阻抗放大器(308)连通的所述突发模式限制放大器(312)，所述突发模式限制放大器(312)指示所述相应的光信号(104)何时被接收。
11.根据权利要求10所述的光电光转换器，其中，所述光电二极管(302)包括雪崩光电二极管或PIN二极管。
12.根据权利要求9所述的光电光转换器，其中，配置所述电多路复用设备(316)以选择所述对应的输入信道(318)包括，由所述对应的光信号接收器(305)将信号检测指示传送到信道选择电路(400b)，使所述信道选择电路(400b)将信道选择指示(328)传送到所述电多路复用设备(316)，所述信道选择指示(328)识别所述电多路复用设备(316)的对应的输入信道(318)。
13.根据权利要求9所述的光电光转换器，其中，所述电光转换器(340)包括突发模式激光发射器。
14.根据权利要求13所述的光电光转换器，其中，所述突发模式激光发射器包括分布式布拉格反射器DBR激光器。
15.根据权利要求9所述的光电光转换器，还包括，由所述电光转换器(340)将所述相应的光信号(104)传送到光线路终端OLT(120)的端口(124)。
16.根据权利要求9-15中的任一项所述的光电光转换器，其中，所述对应的主干光纤(110)被光耦合到相应的光网络单元ONU(140)的相应的突发模式激光发射器(346)。
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