CN1146153C - 光纤用户网 - Google Patents

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Abstract

一种能够扩展用户个数的WDM光纤用户网络。在该光纤用户网中，中心局当接收到来自用户的业务请求信号时，分配光波长的唯一组合给用户，WDM(波分复用)复用该业务请求信息与组合的光波长，并且通过光纤传输该WDM复用的光波长。多个光用户设备光分配，滤波和组合通过光纤接收的WDM复用的光信号以便选择分配到那的波长并且输出选择的光波长到相应的用户终端。

Description

光纤用户网
本发明涉及一种光纤用户网，并特别涉及可以扩展用户数目的WDM(波分复用)光纤用户网。
当高速数据通信和视频通信业务随着面向信息的社会的发展而前进时，存在对于能够提供上面提到的通信业务以及常规话音通信业务的宽带通信网络的需求。为了实现宽带通信网络，建造光纤用户网是重要的。
WDM(波分复用)光纤用户网广泛使用是由于其能够通过波长甚至在不提高传输速度的情况下提高传输能力的优点。参照图1至图3，对常规的WDM光纤用户网络进行参照。
参照图1，第一常规WDM光纤用户网络包括N个用户设备S1-SN，每个用户设备具有一个光发送机2和一个光接收机4，和用于星形耦合用户设备S1-SN的一个星形耦合器6。在操作中，在各个用户设备S1-SN中的光发送机2通过连接到星形耦合器6的光传输线路(即光纤)输出波长λ1-λN的光信号。然后星形耦合器6耦合接收的光信号并且分配耦合的信号给连接到各个用户设备S1-SN中的光接收机4的光传输线路。这里，每个光接收机4具有一个波长选择滤波器，用于选择通过特定波长的光信号。
参照图2，第二常规PPL一型(无源光环型）WDW光纤用户网通使用WDM复用器102和106以及WDM去复用器104和114，结合并分配N波长并且然后连接该波长到各个用户设备S1-SN。
至于配置，中心局100由用于发送波长为λl-λn的光信号的N个光发送机106，用于复用(组合)从光发送机106输出的光信号并且通过一条光传输线路(即光纤)108传输复用的光信号的WDM复用器102，用于去复用从用户端经光传输线路110向上发送的波长为λ1-λm的光信号的WDM去复用器104，和用于接收由WDM去复用器104分配(去复用)的光信号的M光接收机112组成。另外，由WDM去复用器114和由N个用户设备S1-SN共享的WDM复用器116组成的用户端，经光传输线路108和110连接到中心局100。用户端的WDW去复用器114分配通过光传输线路108接收的波长为λl-λn的光信号到各个用户设备S1-SN。WDM复用器116组合(复用)从用户设备S1-SN向上发送的波长为λ1-λm的光信号并且经光传输线路110发送组合的信号到中心局100。
在光信号的下行传输中(从中心局100到用户端)，中心局100的光发送机106变换从电子电路118输出的电信号为波长λ1-λN的光信号，并且WDM复用器102组合从光发送机106输出的光信号并且通过下行光传输线路108发送组合的光信号给WDM去复用器114。然后WDM去复用器分配接收的波长λ1-λN的光信号到各个用户设备S1-SN。
在光信号的上行传输(从用户端到中心局100)中，用户设备S1-SN发送波长λ1-λm的光信号并且WDM复用器116组合从用户设备S1-SN输出的光信号并且通行上行光传输线路110传送组合的光信号到WDM去复用器104。然后WDM去复用器104分配波长λ1-λm的光信号到光接收机112，它变换接收的光信号为电信号并且输出变换的电信号到电子电路118。
参照图3，第三常规WDM光纤用户网根据分配业务的类型使用不同波长。另外，各个用户使用不同的波长用于上行/下行通信业务，以便有效地利用光波长的有限数目。
在操作中，下行信号(从基站100发送到用户端)用于分配业务(例如CATV(电缆TV))和通信业务(例如B-ISDNC宽带的综合业务数字网)，而上行信号(从用户端发送到中心局100)仅用于通信业务。下行分配业务使用单波长λ0将下行信号分支(划分)为N信号并且通过N个光传输线路传输分支的信号。下行通信业务(B-ISDN)分配N个单独的波长给各个用户设备，而上行通信业务(B-ISDN)也分配唯一的波长给各个用户设备。因此，有必要保证(2N+1)个波长以便容纳N个用户。
具体地，下行分配业务利用波长λ0通过光纤331发送用户设备S1的下行信号并且下行通信业务利用波长λ1通过光纤332发送下行信号。从WDM复用器/去复用器312输出的波长λ1与通过光纤331接收的波长λ0在WDW复用器/去复用器311组合，并且组合的波长λ0λ1通过光纤341传输到用户设备S1。组合的波长利用用户设备S1中的复用器/去复用器321去复用为波长λ0和λ1。随后，波长λ0在光电变换器322中变换为电信号并且传送到一台电视机上，而波长λ1在光电变换器323中变换为电信号并传送到一个B-ISDN终端。
另一方面，在上行业务中，光电变换器324变换来自B-ISDN终端的电信号为光信号，并且WDDDW复用器/去复用器321通过光纤341上行传输变换的光信号。光纤341上的信号通过WDM复用器/去复用器311传送到光纤334并且然后通过WDM复用器/去复用器312和光纤333传输到中心局。以同样的方式，用户端320的其它用户设备S2-SN使用两个唯一的波长。
因为上面提到的常规的光纤用户网采用使用多于三个波长的高密度波分复用，它们应该使用需要精确的制造技术的波长可变滤波器或WDM复用器/去复用器。因此，在建造许多用户网中，存在安全问题和费用问题。特别是，存在扩展新用户或增加通信速度中的限制。
因此本发明的一个目的是提供能够扩展用户数目的一种WDM光纤用户网络。
为实现上述目的，本发明提供一个光纤用户网，包括用于在接收到来自用户的服务请求信号时分配一个唯一的光波长的组合给一个用户，WDM复用服务请求信息与组合的光波长，并且通过光纤传输WDM复用的光波长的一个中心局；和多个光用户设备，用于光分配，滤波和组合通过光纤接收的WDM复用的光信号，以便选择分配到那的光波长并且输出选择的光波长到相应的用户终端。
优选地，中心局包括一个交换机，用于在接收到来自用户的服务请求信号时指定波长的组合给用户；多个光发送机，用于变换从交换机输出的电信号为唯一波长的光信号；一个WDM复用器，用于复用从光发送机输出的光信号并且发送复用的光信号到光纤；和一个光放大器，用于放大WDM复用器的输出以便补偿通过光纤传输到用户的复用的光信号的传输损失。
优选地，光用户设备包括一个光分配器，用于分配通过入局光纤接收的WDM复用的光信号到Q个内部光纤；一个固定的光滤波器，用于滤波WDM复用的光信号中分配到那的一个固定波长组，以便接收在中心局预先指定的一个光波长组；连接到该固定光滤波器输出的一个光接收机模块，用于变换从该固定光滤波器输出的光信号为电信号；一个集中器，用于交换和集中该光接收机模块的输出到连接到光用户设备的输出端口的多媒体终端；和一个电信号变换器，用于变换该集中器的输出以便连接该多媒体终端到该集中器。
另外，光纤用户网包括放置在中心局和光用户设备之间的光纤上的多个光分配器，以根据业务请求网的结构分配来自中心局的光信号。
另外，该光用户设备可以包括放置在中心局和光用户设备之间插入的光纤上的一个光放大器，用于补偿由于光分配器造成的光信号的分配损失。
本发明的上述和其它目的，特点和优点将从结合附图时的下述详细描述中变得更清楚，其中：
图1是第一常规WDM光纤用户网的方框图；
图2是第二常规WDM光纤用户网的方框图；
图3是第三常规WDM光纤用户网的方框图；
图4是根据本发明的一个实施例的一个WDM光纤用户网的方框图；
图5是根据本发明的一个实施例，安装在用房屋内的一个光用户设备(424)的方框图；
图6是表示根据本发明的一个实施例，中心局分配用于各个光波长组的业务的流程图。
下面参照附图详细描述本发明的一个优选实施例，附图中相同的标号指示相同的部件。在下面的描述中，阐述大量的具体细节以便提供对本发明的更全面的理解。但是，本领域技术人员明白，本发明可以不用这些具体细节实现。在其它的情况，不描述众所所周知的功能或结构以便不使本发明含糊不清。
图4表示根据本发明的一个实施例的WDM光纤用户网的方框图。参照图4，该光纤用户网由中心局410，包括P个用户S1-SP的用户端420，和作为用于在中心局410和用户端420之间传输的光通信路径的一个上行/下行光纤电缆440。这里，上行/下行光纤电缆440具有零散分布在那的分配器422和430。
中心局410包括一个通常用于宽带通信网络的ATM(异步传输模式)交换机412，用于变换从该ATM交换机412输出的电信号为唯一波长的光信号的N个光发送机414-1到414-N，用于复用从光发送机414输出的光信号以便通过光纤电缆440，传输复用的光信号的一个WDM复用器416，和用于放大WDM复用器416的输出光信号以便补偿可能由光纤电缆440和分配器422以及430，在传输光信号到用户端420期间引起的光信号的损失的一个光放大器418组成。
另外，用户端420包括P个用户S1-SP，每个用户具有光用户设备，用于选择预先分配给用户的光波长组并且输出选择的光波长组到一个相应终端。用于第一用户S1的光用户设备424的详细结构作为例子在图5说明。
图5表示根据本发明的一个实施例，安装在各个用户S1-SP家中的光用户设备。参照图5，光分配器502分配经入局光纤444-1从中心局410接收的光信号到Q个光纤512-1到512-Q。一个固定的光滤波器504由Q个固定的光滤波单元组成，并且每个固定的光滤波单元从N个WDM复用的光信号中滤除相应波长组。一个光接收机模块506，放置在固定的光滤波器504的后段，变换接收的光信号为电信号。一个集中器508，交换或集中光接收机模块506的输出到连接到光用户设备424的输出端口的多媒体终端(例如一台电视机，电话或传真，视频会议设备和一台计算机或工件站)。一个电子信号变换器510变换集中器508的输出以适于多媒体终端。在该实施例中，一个ATM变换机或一个分组交换机用于集中器508。另外，电子信号变换器510使用一个用于连接计算机或工件站的一个网络连接器，用于连接电视机和视频会议设备的一个CODEC(编码器-解码器)，或用于连接电话或传真的一个PBX(专用小交换机)。
在操作中，中心局410的交换机412经常检查是否从某个用户接收到一个连接请求信号并且是否有额外的带宽分配给相应的用户。如果有额外的带宽，交换机412通知内部业务控制层可能容纳请求的业务，并且然后修改业务分配表。当确定通过一特定波长容纳该业务时，交换机412启动光发送机414的光传输模块传输光信号。从光发送机414发送的每个具有不同波长的江信号由WDM复用器416组合并且通过光纤电缆440传输。这里，不需要用于各个波长的各个传输模块其有相同的信息传输率。另外，为补偿光信号的分配损失，如果需要中心局410可以在其最后段具有光放大器418。
同时，从中心局410输出的WDM复用的光信号通过光缆440传输并且根据业务请求网的结构由光分配器430和422适当分支。而且，当需要时，光缆440可以具有另外的分配器，并且具有较大分配损失的部分可以包括一个单独的光放大器以便补偿分配损失。通过分配器430和422已经到达相应用户的光信号由用户设备424中的1×Q光分配器502分配，并且由固定的光滤波器504滤波，该滤波器由用于传送起物理层地址作用的特定波长的Q个光滤波单元组成。滤波的Q光波长通过Q个光纤514-1到514-Q传输到光接收机模块506，变换接收的光信号为电信号。光接收机模块506的输出信号经集中器508传送到电信号变换器510，集中器508分配，集中或变换输入信号。电信号变换器510变换接收的信号为适于多媒体终端的信号。
图6表示说明光纤用户网的中心局410根据本发明分配各个光波长组的业务的流程图。在图6中，索引字母“j”指示由不同波长组成的组的标识号，而索引字母“i”指示在各一中的各个光波长的标识号。
参照图6，交换机412(严格地讲，交换机412的控制器)在规定的期间里监视分配给各个用户的从第一组(j＝1)到最后一组(j＝p)的光波长组，以便检查是否接收到一个新的业务请求信号(步骤602-608)。同时，如果从一个特定组中接收到业务请求信号，则交换机412检测从第一光波长(i＝1)到最后光波长(i＝Q)的光波长的剩余带宽并确定检测到的剩余带宽是否宽于或等于业务请求带宽(步骤610-616)。具体地，交换机412首先检测第一光波长(i＝1)的剩余带宽并且确定检测到的剩余带宽是否宽于或等于该业务请求带宽。如果比该业务请求带宽窄，则变换机412执行下一个光波长(i＝i+1)的相同操作。重复同样的操作直到最后的光波长(i＝Q)。尽管甚至对最后的光波长(i＝Q)检测剩余带宽，如果它比业务请求带宽窄，则交换机412通知上业务控制层不能容纳请求的业务(步骤624)并且然后返回步骤602。
但是，当任意一个光波长的剩余带宽等于或大于业务请求带宽时，交换机412，通知上层业务控制层可能容纳请求业务并且修改光波长的业务分配表(步骤618-122)，并且然后返回步骤602。
总之，当N个光波长被WDM复用器WDM复用时，本发明的无源光纤用户网具有能够提供连接业务到P个用户(其中P＞N)的一种下行结构。即，N个WDM复用的光信号通过多级光分配器430和422传输到各个用户。然后，在用户设备中，固定的光滤波器504传递分配给该用户的Q(此外1＜Q≤N)波长组合，因此通过分配多个波长的组合而不是一个特定波长给每个用户，能够增加连接用户的个数。这里，连接用户的个数由
P = C N Q = N ! Q ! ( N - Q ) ! > > N · · · · · · ( 1 )
确定，此处P是连接用户的个数，N是光波长的个数，并且Q是分配给用户作为识别码的波长的个数。这里，当Q＝N/2(此处N是偶数)时，或 Q = ( N + - 1 ) / 2 (此处N是一个奇数)时，P具有最大值。
例如，当N＝16和Q＝4时，光纤用户网可以容纳1280个用户(P＝1280)。因此，增加用户个数，需要增加分配给各个用户的波长的数Q，即，当8个波长分配给各个用户(Q＝8)时，连接用户的个数P变为12870。另外，光纤用户网的使用可以减少昂贵设备诸如波长可变光滤波器，复用器/去复用器和波长变换器的使用。
另外，当一个目前的用户需要高速通信时，能够再分配光波长组以便允许用户以更高传输速率使用波长或者另外分配波长组，而不是目前的波长组。
如上所述，本发明的光纤用户网具有增加的连接用户个数并且减少了需要精确制造技术的波长可变光滤波器或WDM复用器的使用，从而有助于建造光纤用户网的成本的减少。另外，当某个用户需要通信能力或通信速度的增加时，通过另外分配波长或分配高速波长，能够容易地提高服务质量。
虽然本发明已经参照具体实施例详细描述，但是它们只是示范性的应用。因此，应该清楚地知道，在本发明的范围和精神内可由本领域技术人员作出许多变化。

Claims (3)

1、一个光纤用户网，包括：
一个中心局，用于当接收到来自所述用户的业务请求信号时，分配光波长的唯一组合给用户，波分复用复用业务请求信息与所述组合的光波长，并且通过光纤传输波分复用的光波长；其中所述的中心局包括：
一个交换机，用于当接收到来自所述用户的业务请求信号时，分配光波长的组合给用户；
多个光发送机，用于变换从所述交换机输出的电信号为唯一波长的光信号；
一个波分复用器，用于复用从所述光发送机输出的光信号并且发送复用的光信号给光纤；和
一个光放大器，用于放大所述波分复用器的输出以便补偿通过光纤传输到用户的复用光信号的传输损失；和
多个光用户设备，用于光分配，滤波和组合通过光纤接收的所述波分复用的光信号以便选择分配到那的光波长并且输出选择的光波长给相应的用户终端；其中所述的光用户设备包括：
一个光分配器，用于分配通过入局光纤接收的波分复用的光信号到Q个内部光纤；
一个固定的光滤波器，用于从该波分复用的光信号中滤除分配到那的波长组，以便接收一个在所述中心局预先分配的光波长组；
一个光接收机模块，连接到所述固定的光滤波器的输出，用于变换从所述光滤波器输出的光信号为电信号；
一个中器，用于交换和集中所述光接收机模块的输出到连接到所述光用户设备的输出端口的多媒体终端；和
一个电子信号变换器，用于变换所述集中器的输出以便连接该多媒体终端到所述集中器。
2、如权利要求1所述的光纤用户网，还包括多个光分配器，放置在所述中心局和所述光用户设备之间介入的所述光纤上，用于根据业务请求网络的结构分配从所述中心局输出的光信号。
3、如权利要求2所述的光纤用户网，还包括一个光放大器，放置在所述中心局和所述光用户设备之间介入的所述光纤上，用于补偿由于所述光分配器造成的光信号的分配损失。
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