CN1447552A - 波分复用无源光纤网络系统 - Google Patents

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CN1447552A CN03107283A CN03107283A CN1447552A CN 1447552 A CN1447552 A CN 1447552A CN 03107283 A CN03107283 A CN 03107283A CN 03107283 A CN03107283 A CN 03107283A CN 1447552 A CN1447552 A CN 1447552A
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Abstract

一种波分复用无源光纤网络系统，包括：用于通过光纤传输下行光信号的光纤传输终端。通过在具有彼此不同的波长的下行信道上执行波分复用而获得下行光信号。该光纤传输终端也多路分解通过光纤接收的上行光信号。该上行光信号包含具有彼此不同的波长的第一和第二上行信道。该系统也包括功率分配器，用于对通过与光纤相连的第一端口接收的下行光信号进行统一的功率分割，以及用于通过多个第二端口输出分配的光信号，和通过第一端口输出上行光信号。上行光信号是从多个第二端口接收的第一和第二上行信道的组合。该系统也包括多个光纤网络元件，用于通过波长多路分解来自光分频器的第二端口的下行光信号，以及用于向光分频器传输第一和第二上行信道。

Description

波分复用无源光纤网络系统
技术领域
本发明通常涉及一种无源光纤网络，更特别地，涉及一种波分复用无源光纤网络系统。
技术背景
已经提出如xDSL(x-数字用户线)、HFC(混合光纤同轴电缆)、FTTB(光纤到大楼)、FTTC(光纤到路边)或FTTH(光纤到户)之类的多种网络配置，以用于配置从中心局至大楼和居所之类的顾客住所环境的用户网络。
这些FTTx(即，FFTB、FTTC、FTTH)的实现可以被分为两类：(1)使用有源光纤网络(AON)的有源FTTx，和(2)使用无源光纤网络(PON)的无源FTTx。因为具有通过无源元件的点对多点拓扑结构，该无源光纤网络被认为是具有较好经济价值的未来光纤用户网。
通常，无源光纤网络是形成树型分布式拓扑的用户网络配置。多个光纤网络单元(ONU)使用alxN无源功率分配器与光纤线路终端(OLT)连接。ITU-T(国际电信同盟-电信部分)已经公布了关于ATM-PON(异步传输模式-无源光纤网络)的标准，如ITU-T.G.982、ITU-T.G.983.1和ITU-TG.983.3。此外，IEEE802.3ah TF(电子及电气工程师协会)正在从事于基于千兆位以太网的无源光纤网络系统。
在国际标准组织像ITU-T和IEEE802.3中对关于ATM-PON系统和以太网无源光纤网络系统的传输容量的工作进行了讨论。这种传输容量通常取决于光纤传输终端和光纤网络元件之间的两种不同波长上加载的数据格式。在这方面，国际标准组织(例如，ITU-T和IEEE802.3)正在考虑这两种不同波长的1550nm(或1490nm)以及1310波长。从中心局的光纤传输终端至用户的光纤网络元件的下行传输将包括在1550nm(或1490nm)波长信号上加载异步传输模式信元(ATM信元)或以太网帧，同时从中心局的光纤传输终端至用户的光纤网络元件的下行传输将包括在1310nm波长信号上加载数据。
图1是表示由ITU-T规定的ATM-PON系统的波长分配的图表。特别地，该附图示出上行波长带110和下行波长带120和130。
对于上行波长带110来说，在1260nm至1360nm范围内的波长带被分配给从光纤网络元件前进到光纤传输终端的光信号。
对于下行波长带120和130来说，在1480nm至1500nm范围内的波长带和在1539nm至1565nm范围内的波长带被分别分配给用于从光纤传输终端前进到光纤网络元件的光信号的下行波长带120和130。在1539nm-1565nm范围内的波长带被称为数字服务波长带130，而将包含在数字服务波长带130中的1550nm-1560nm波长带140预留给数字图象信号。
图2是常规无源光纤系统的示意图。该无源光纤网络包括光纤传输终端210、光纤250、功率分配器(PS)260，以及n个光纤网络元件270(表示为ONU1到ONUN)。
光纤传输终端210包括光发射机(Tx)220、光接收机(Rx)240和光分频器(optical divider)230。
光发射机220包括用于输出具有1550nm或1490nm波长的下行信道的激光二极管(LD)(未示出)。
光接收机240典型地包括光电二极管，用于在输出电信号之前将通过光分频器230的第三端口输入的1310nm波长的上行信道转换为电信号。
1×2波分复用器(WDM)一般用于光分频器230。光分频器230将经第一端口输入的下行信道输出到第二端口，然后将通过第二端口输入的上行信道输出到第三端口。在图2中，第二端口与光纤250连接。
1×n功率分配器一般用于功率分配器260。功率分配器260对通过光纤250输入的下行信道执行统一的功率分配，然后向第n个光纤网络元件270输出该分配的信道。
n个光纤网络元件270的各个元件包括光分频器280、光接收机290和光发射机300。
1×2波分复用器(WDM)一般用于光分频器280。光分频器280输出通过连接至光纤250的第一端口输入到第二端口的下行信道，并输出通过第三端口输入到第二端口的上行信道。
光接收机240典型地包括光电二极管。光接收机240在输出光信号之前将具有波长为1550nm或1490nm、已经通过光分频器230的第三端口输入的下行信道转换为光信号。
光发射机300一般包括激光二极管(LD)。光发射机300输出具有波长为1550nm或1490nm的上行信道。
在ATM-PON系统和以太网-无源光纤网络系统中，通过增加每信道的传输速度，在增加用户方对带宽的使用率之后，可以增加上行和下行信道的传输容量。在ITU-T和IEEE802.3组织中对该方法进行了探讨。然而，该方法具有非常大的缺点。例如，常规的ATM-PON系统对数据传输速度设置了限制(即，用于上行信道的155兆比特每秒以及用于下行信道的622兆比特每秒)。而且，任何的国际标准组织还没有决定以太网-无源光纤网络中在两个方向上的1.25千兆位的数据传输速度的实施。
因此，在技术中需要能够扩展传输容量，使之超过上述讨论的无源光纤网络系统中的每个单一信道所允许的最大传输速度的系统和方法。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种波分复用无源光纤网络系统。
本发明的另一目的是提供一种低价格的波分复用无源光纤网络系统。
为获得上述目的，提供根据本发明一个实施例的波分复用无源光纤网络系统，包括：光纤传输终端，用于通过光纤传输下行光信号。通过在具有彼此不同的波长的下行信道上执行波分复用而获得该下行光信号。该光纤传输终端也用于多路分解通过光纤接收的上行光信号。该上行光信号被配置为包含具有彼此不同的波长的第一上行信道和第二上行信道。功率分配器对通过与光纤相连的第一端口接收的下行光信号进行统一的功率分割，以及通过多个第二端口输出分割的光信号，和通过第一端口输出上行光信号。该上行光信号是从多个第二端口接收的第一和第二上行信道的组合。该系统也包括多个光纤网络元件，用于通过波长多路分解来自功率分配器的的下行光信号，以及用于向功率分配器传输第一和第二上行信道。
附图说明
根据结合附图的下面的详细说明，本发明的上述和其它目的，特征和益处将会变得更清楚。
图1是描述由ITU-T规定的ATM-PON系统的波长分配的示意图；
图2是常规无源光纤网络系统的示意图；
图3是表示出根据本发明优选实施例的无源光纤网络系统的波长分配的图表；
图4是本发明优选实施例的无源光纤网络系统的示意图；
图5是示出图4中描述的光纤传输终端相对于波分复用器的输出特性的图表；
图6是描述图4中描述的光纤传输终端相对于光分频器的输出特性的图表；
图7是描述图4中描述的第N个光纤网络元件相对于第N个波分复用器的输出特性的图表；
图8是描述图4中描述的第N个光纤网络元件相对于第(N-1)个波分复用器的输出特性的图表。
具体实施方式
下面将描述参考附图的本发明的优选实施例。在附图中，不再详细描述已知的功能、元件、装置或结构，因为在不必要的细节中它们可能会使本发明不清楚。
图3是表示出根据本发明优选实施例的无源光纤网络系统的波长分配的图表。图3描述了上行波长带410，和下行波长1550nm(或1490nm)与附加的双向波长带420。
分配给上行波长带410的波长落入1260-1360nm的范围，且它用做从光纤网络元件前进到光纤传输终端的光信号使用的波长带。
在1470-1610nm范围内的波长带被分配给附加的双向波长带420。它用做从光纤传输终端前进到各个光纤网络元件或从各个光纤网络元件前进到光纤传输终端的光信号使用的波长带。特别地，1550nm波长被分配给数字图象信号使用。双向波长带420包括含有数字图象信号所用的1550nm波长的8个信道430。在信道430之间的波长间隔大约是20nm。信道430包括1470nm、1490nm、1510nm、1530nm、1550nm、1570nm、1590nm和1610nm的波长。
由于较宽的波长间隔，不需要补偿光发射机(例，激光二极管)的温度。这样意味着可以将廉价的激光二极管用做光发射机。此外，通过将波分复用方法应用到附加的双向波长带420，可以很大程度上扩展传输容量。
图4是本发明优选实施例的无源光纤网络系统的示意图。如图4所示，无源光纤网络系统包括光纤传输终端510、光纤555、功率分配器560和N个光纤网络元件690。
光纤传输终端510包括光收发器520、波分复用器530、光分频器540和第一光接收机550。
光收发器520包括多个光发射机522和第二光接收机524。最好地，光发射机522包括激光二极管，以及第二光接收机524包括光电二极管。分配给各个光发射机522或第二光接收机524的分别是具有指定波长(λ1，λ2，λ3…λN)的下行信道或第二上行信道。
波分复用器530最好使用1×N CWDM(粗波分复用器)。在这种设置中，下行光信号包括N/2个下行光信号。
图5是示出在波分复用器530的输出端的图4中描述的光纤传输终端510的输出特性的图表。如该附图所示，波分复用器530的输出特性用术语每波长透射率(transmittance per wavelength)表示。特别地，在每波长透射率的曲线图700标绘的透射率的上升和下降被设置为周期性地重复，以及在N个下行信道和第二上行信道之间的波长由波分复用器530来分块。
再次参考图4，1×2波分复用器(更可取地，包括薄型滤波器(thinfilter)的1×2 CWDM)可以用于光分频器540。光分频器540将被输入到第一端口的下行光信号输出到第三端口，并输出通过第二端口被输入到第三端口的其它上行光信号中的第一上行信道，以及专门向第一端口输出由第二上行信道组成的上行信号。在这种设置中，第三端口与光纤555连接。第二上行信道包含在双向波长带中。
图6是描述图4中描述的光纤传输终端510在光分频器540的输出端的输出特性图表。更具体地，曲线图750表示光分频器540的波长和透射率之间的关系。如该曲线图所示，仅有包含在上行波长带和附加双向波长带中的波长可以从光分频器540中输出。
回过来参考图4，第一光接收机550包括光电二极管。第一光接收机550将已经通过光分频器540的第二端口输入具有指定波长的第一上行信道转换为光信号。然后输出该转换过的信号。
功率分配器560最好使用1×N功率分配器。功率分配器560对通过与光纤555连接的第一端口输入的下行光信号执行统一的功率分配。通过作为N个光纤网络元件690的多个第二端口输出该分配的光信号。此外，功率分配器560组合第一和第二上行信道，所述的第一和第二上行信道通过多个第二端口从N个光纤网络元件690经第一端口被输入到光纤。
各个光纤网络元件690包括光分频器(例如，580、640)、波分复用器(例如，590、650)、光收发器(例如，600、660)和第一光发射机(例如，620、680)。
下面针对第N个光纤网络元件630进行描述。
光分频器640可以使用1×2波分复用器(更可取地，包括薄型滤波器的1×2 CWDM)。光分频器640组合通过第一端口输入的第二上行信道和光纤555通过第二端口输入的第一上行信道，以及通过第一端口输出经光纤555输入的下行光信号。
图7是描述图4中描述的第N个光纤网络元件630在第N个波分复用器650输出端的输出特性图表。图7是示出透射率与波分复用器650之间的关系的曲线图800。
再次参考图4，光收发器660包括第二光发射机674和光接收机672。第二光发射机674包括激光二极管，而光接收机672包括光电二极管。
第一光发射机680包括激光二极管。第一光发射机680输出具有指定波长的第一上行信道。
下面解释第(N-1)个光纤网络元件570，以及不再重复相同的技术。
波分复用器590可以使用1×N CDMA。波分复用器590多路分解在输入端上的端口处接收的下行光信号。并通过输出端上的端口输出该多路分解的信号。特别地，波分复用器590输出组成下行光信号的其它N/2个下行信道中的第一和第N下行信道。
图8是描述图4中描述的第N个光纤网络元件在第(N-1)个波分复用器590的输出端的输出特性图表。更具体地，图8是示出波分复用器中的透射率和波长之间关系的曲线图850。如图8所示，波分复用器590输出其它下行光信号中的第一和第N下行信道，并输出从第二光发射机614输入到光分频器580的第二上行信道。
总之，包含本发明原理的波分复用无源光纤网络系统具有多方面的用途。例如，当用户方需要扩展带宽时，可将相应光纤网络元件中用做光发射机部件的激光二极管和光电二极管以及光接收机简单地添加在系统上。另外，可以简单地通过使用具有更大传输容量的波分复用器来代替现有的波分复用器，以及在系统上添加更多的光接收机和光发射机来扩展整个带宽。
如上所述，包含本发明原理的波分复用无源光纤网络系统是具有益处的，因为该方法可以通过将波分复用方法应用到下行波长带上来扩展使用中的带宽。
此外，通过扩宽使用CWDM(粗波分复用器)的下行信道之间的波长间隔，包含本发明原理的波分复用无源光纤网络系统有效利用了成本。
最后，当需要扩展传输容量而不改变整个系统的基础时，包含本发明原理的波分复用无源光纤网络系统是非常有用的，因为仅需要简单地添加或替换系统中一定数量的元件。
虽然参考特定优选实施例示出并描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该明白，本发明会有各种形式和细节上的各种更改，而不偏离所附权利要求规定的本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种波分复用无源光纤网络系统，包括：
光纤传输终端，用于通过光纤传输下行光信号，通过在具有彼此不同的波长的下行信道上执行波分复用而获得该下行光信号，以及用于多路分解通过光纤接收的上行光信号，该上行光信号包含第一上行信道和第二上行信道，而该第一上行信道和第二上行信道具有彼此不同的波长；
功率分配器，用于对通过与光纤相连的第一分配器端口接收的下行光信号进行统一的功率分割，以及用于通过多个第二分配器端口输出分割的光信号，和通过第一分配器端口输出上行光信号，其中上行的光信号是从多个第二分配器端口接收的第一和第二上行信道的组合；以及
多个光纤网络元件，用于通过波长多路分解来自功率分配器的下行光信号，以及用于向功率分配器传输第一和第二上行信道。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于第一上行信道的波长包含在范围为1260nm至1360nm的波长带中，以及下行信道和第二上行信道的波长加上存在的1550nm波长包含在范围为1470nm至1610nm的波长带中。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于第一上行信道的波长是1310nm，以及被附加规定的在下行信道和第二上行信道之间的波长间隔大约是以1550nm为中心的20nm。
4.一种波分复用无源光纤网络系统，包括多个光纤网络元件，用于传输至少一个上行信道并接收至少一个下行信道，以及与多个光纤网络元件和光纤连接的光纤传输终端，其中该光纤传输终端包括：
多个发射机，用于输出各个具有下行指定波长的下行信道；
多个光接收机，用于将各个具有指定上行波长的第一上行信道或第二上行信道转换为电信号；
波分复用器，用于输出下行光信号或被执行了波分复用的下行信道，以及用于多路分解包括第二上行信道的上行光信号；以及
光分频器，用于组合从第一分频器输入到光纤的下行光信号，以及用于通过第二分频器端口输出经光纤输入的其它上行光信号中的第一上行信道，并用于向第一分频器端口输出仅包括第二上行信道的上行光信号。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于第一上行信道的波长包含在范围为1260nm至1360nm的波长带中，以及下行信道和第二上行信道的波长包含在范围为1470至1610nm的波长带中。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于第一上行信道的波长是1310nm，以及在另外的下行信道与第二上行信道之间的波长间距大约是20nm。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于光分频器是包括了薄型滤波器和光纤的1×2粗波分复用器。
8.一种波分复用无源光纤网络系统，包括用于接收至少一个上行信道并传输多个下行信道的光纤传输终端，以及与光纤传输终端和光纤连接的多个光纤网络元件，其中各个光纤网络单元包括：
多个发射机，用于输出各个具有指定波长的第一或第二上行信道；
光分频器，用于对通过第一分频器端口输入的第二上行信道和通过第二分频器端口输入的第一上行信道来执行波分复用，以及用于将波分复用的信道组合到光纤，并用于通过第一分频器端口输出经光纤输入的下行光信号；
波分复用器，用于通过波长多路分解经第一分频器端口输入的下行光信号；以及
多个光接收机，用于将多路分解的波长分解的下行信道转换为电信号。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于第一上行信道的波长包含在范围为1260nm至1360nm的波长带中，以及下行信道和第二上行信道的波长包含在范围为1470nm至1610nm的波长带中。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于上行信道的波长是1310nm，以及在其它的下行信道与第二上行信道之间的波长间距大约是20nm。
11.如权利要求8所述的系统，其特征在于光分频器是包括了薄型滤波器和光纤的1×2粗波分复用器。
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