CN1694572A - 用于在无源光网络中补偿传输距离造成的损失的光收发器 - Google Patents

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Abstract

一种无源光网络，包括光线路终端，用于产生多个下行光信号；以及多个光网络单元，用于接收下行光信号。每个光网络单元包括接收器，用于将从光线路终端输入的对应下行光信号转换为第一电压信号，并输出该第一电压信号。此外，每个光网络单元包括发射器，用于根据从接收器输出的第一电压信号的强度来计算到光线路终端的距离，并根据所计算的到光线路终端的距离来产生具有调整强度的上行光信号。

Description

用于在无源光网络中补偿传输距离造成的损失的光收发器
技术领域
本发明涉及无源光网络，更具体地，涉及一种无源光网络，能够控制由于传输距离造成的光信号强度的变化。
背景技术
通常，无源光网络(PON)包括光线路终端(OLT)，用于提供服务；多个光网络单元(ONU)，使用了来自光线路终端的服务；以及远程节点，用于将光线路终端与光网络单元相连。在无源光网络中，通过一个光纤将光线路终端与远程节点相连，并通过另外的光纤将远程节点与光网络单元相连，光线路终端产生下行光信号，以将其发送到每个光网络单元，每个光网络单元产生要被输出到光线路终端的上行光信号。
在前述的无源光网络中，由于光线路终端和每个光网络单元之间的距离彼此不同，由于光信号的散射，从每个光网络单元发送到光线路终端的上行光信号具有彼此不同的强度。因此，光线路终端必须还包括突发模式光接收器，用于根据从每个光网络单元输入的每个上行光信号的强度来改变区分临界值。
图1是示出了传统无源光网络中能够应用于光线路终端的突发模式接收器的结构的方框图。突发模式接收器100包括光电二极管110、预放大器120、第一峰值检测器130、第一限幅放大器140、第二峰值检测器150、第二限幅放大器160、包络检测器180、比较器190和缓冲器170。
光电二极管110将从每个光网络单元所接收到的上行光信号转换为电流，预放大器120将从光电二极管110所接收到的电流转换为电压，并输出该电压。
第一峰值检测器130检测有预放大器120所转换的电压的波峰值和波谷值，并计算波峰值和波谷值之间的中间值。第一限幅放大器140差分地放大从预放大器120输出的电压和由第一峰值检测器所计算的电压的中间值。
第二波峰监测器150检测由第一限幅放大器140所提供的电压的波峰值和波谷值，计算这两个值的中间值，并将所计算的中间值提供给第二限幅放大器160。第二限幅放大器160差分地放大由第二波峰监测器150检测的电压的中间值和由第一限幅放大器140所差分放大的电压，并将已放大的电压提供给缓冲器170。
缓冲器170缓冲由第二限幅放大器160所差分放大的电压，并输出已缓冲的电压，包络检测器180针对从缓冲器170输出的电压检测分组信号的存在或不存在。此外，比较器190对包络检测器180的输出电压和预先设置的参考电压进行比较，并产生具有与复位信号相反极性的反复位信号。
具有突发模式接收器的光线路终端还必须包括例如自动增益控制器的附加电路，以便满足接收灵敏度。为了确定区分临界值，在设计无源光网络时必须考虑到增多的组件，例如，在每个光网络单元中必须通过产生复位信号来放电峰值检测器中的充电电容器等。
发明内容
为了解决现有技术中出现的问题而提出了本发明，本发明的目的是提供一种光网络单元侧的收发器，即使在光线路终端中不具有突发模式接收器的情况下，也能够防止将由于光线路终端和光网络单元之间的距离不同而具有不同强度的上行光信号输入到光线路终端中。
为了实现前述目的，根据本发明的一方面，提供了一种无源光网络，包括光线路终端，用于产生多个下行光信号；多个光网络单元，用于接收下行光信号，其中每个光网络单元包括接收器，用于将从光线路终端输入的对应下行光信号转换为第一电压信号，并输出该第一电压信号，以及发射器，用于根据从接收器输出的第一电压信号的强度来计算到光线路终端的距离，并根据所计算的到光线路终端的距离来产生具有调整强度的上行光信号。
附图说明
结合附图，从以下详细说明中，本发明的以上特征和优点回更加显而易见，其中：
图1是示出了传统无源光网络中能够应用于光线路终端的突发模式接收器的结构的方框图；
图2是根据本发明第一实施例的无源光网络的示意方框图；
图3是示出了根据本发明第二实施例的光网络单元侧的收发器的结构的方框图；
图4是示出了根据本发明第三实施例的光网络单元侧的收发器的结构的方框图；以及
图5a到5d是示出了图3和4所示的收发器所输入/输出的信号的波形的图示。
具体实施方式
下面，将参考附图，详细描述根据本发明的实施例。出于清楚和简化的目的，当其使本发明的主题不清楚时，省略对这里采用的已知公知和结构的详细描述。
图2是无源光网络的示意方框图。参考图2，根据本发明的无源光网络包括光线路终端210、具有多个光网络单元230-1到230-n的光网络单元侧230、以及用于连接光网络单元侧230和光线路终端210的光分布网络220。
光线路终端210包括光源、光电检测器、多路复用器/多路分解器。光源产生要发送到光网络单元侧230的下行光信号，光电检测器检测从光网络单元侧230输入的上行光信号。此外，多路复用器/多路分解器多路复用下行光信号，以便将其输出到光分布网络220，并多路分解从光分布网络220接收到的、已多路复用的上行光信号，以便将其输出到对应的光电检测器。
将光分布网络220设置在光线路终端210和光网络单元侧230之间，光分布网络220将光线路终端210和光网络单元侧230相连。即，光分布网络220包括例如分光器或阵列波导光栅的多路复用器/多路分解器，多路分解从光线路终端210输入的已多路复用的下行光信号，将已多路分解的光信号输出到光网络单元侧230的对应光网络单元230-1到230-n，多路复用从每个光网络单元230-1到230-n输入的上行光信号，并将已多路复用的光信号输出到光线路终端210。
图3是示出了根据本发明第二实施例的收发器的结构的方框图。即，图3示出了能够应用到图2所示的每个光网络单元的收发器的结构。参考图2和3，光网络单元侧230的每个光网络单元230-1到230-n包括具有接收器310和发射器320的收发器。接收器310将对应的下行光信号301转换为第一电压信号303，并输出该第一电压信号303。发射器320根据从接收器310输出的第一电压信号303来计算到光线路终端210的距离，并根据所计算的到光线路终端210的距离来产生具有调整强度的上行光信号333。即，每个收发器根据从光线路终端210输入的对应下行光信号301的强度来计算到光线路终端210的距离，并根据所计算的距离来调整所产生的上行光信号333的强度。
接收器310包括光电二极管311，用于将对应的下行光信号301转换为第一电流信号302；预放大器312，用于将第一电流信号302转换为第一电压信号303；以及第一限幅放大器313，用于放大第一电压信号303。
发射器320包括第二限幅放大器325、激光二极管323、峰值检测器322和第一APC电路321。第二限幅放大器325放大第二电压信号332，激光二极管323将第二电压信号332转换为上行光信号333。峰值检测器322计算从预放大器312输入的第一电压信号303的强度，第一APC电路321根据由峰值检测器322所计算的第一电压信号303的强度，控制由激光二极管323产生的上行光信号333的强度。此外，发射器320还可以包括温度补偿电路326、第二APC电路327或可变光衰减器等。温度补偿电路326补偿激光二极管323的温度变化，第二APC电路327控制由激光二极管323产生的上行光信号333，以使其具有恒定的强度。此外，可变光衰减器调整由激光二极管323产生的上行光信号的强度。
图4是示出了根据本发明第三实施例的光网络单元侧的收发器的结构的方框图。即，图4示出了能够应用到图2所示的每个光网络单元的收发器的结构。参考图2和4，根据本发明第三实施例的收发器包括接收器510、发射器520和媒体接入控制(MAC)530。接收器510将对应的下行光信号301转换为第一电压信号303，并输出该第一电压信号303。发射器520产生上行光信号333，并根据从接收器510输出的第一电压信号303的强度来控制所产生的上行光信号333的强度。
接收器510包括光电二极管511，用于将对应的下行光信号301转换为第一电流信号302并输出第一电流信号302；预放大器512，用于将第一电流信号302转换为第一电压信号303；以及第一限幅放大器513，用于放大第一电压信号303。
发射器320包括第二限幅放大器525、激光二极管523、第一APC电路521、激光器驱动电路524、数字模拟转换器(DAC)522、微控制器单元(MCU)528、温度补偿电路526、第二APC电路527。
第二限幅放大器525放大接收的第二电压信号332，以便将放大的第二电压信号332输出到激光器驱动电路524。激光器驱动电路524将第二电压信号332输出到激光二极管523，根据第一APC电路521的指示来驱动激光二极管523，并根据第一APC电路521的指示来调整上行光信号333的强度。
激光二极管523将从激光器驱动电路524输入的第二电压信号332转换为要被输出到光线路终端的上行光信号333。
媒体接入控制530处理从收发器发送来的数字信息，从而确定节点之间的链路。由于媒体接入控制530不仅主要负责发送通信必须的数据，还通过发射器520和接收器510来负责发送节点之间链路连接必须的信息，因此媒体接入控制530的数据中可以包括有关光线路终端和光网络单元之间的距离的信息510。即，在媒体接入控制530从第一限幅放大器513输入的第一电压信号303中，包括有关光线路终端和光网络单元之间的距离的信息510，并将包含了信息510的第一电压信号303发送到微控制器单元528。微控制器单元528根据信息501产生数字类型控制信号502，用于控制第一APC电路521，并将所产生的控制信号502输出到数字模拟转换器522。当通过模拟信号来控制第一APC电路521时，数字模拟转换器522将控制信号502转换为模拟信号503，并将模拟信号503输出到第一APC电路521。即，第一APC电路521根据控制信号502来控制激光器驱动电路524，由此控制上行光信号333的强度。
温度补偿电路526补偿由于温度变化引起的上行光信号333的强度的变化，并且第二APC电路527根据温度补偿电路526的指示来控制激光器驱动电路524。
图5a到5d是示出了图3和4所示的收发器所输入/输出的信号的波形的图示。参考图5a到5b，峰值检测器322计算从预放大器312输入的第一电压信号303的波谷值303a。由于所计算的波谷值303a与从光线路终端210所接收的对应下行光信号301的强度成比例，因此根据所所计算的波谷值303a能够计算光线路终端210和对应的光网络单元230-1或230-n之间的距离。即，每个光网络单元230-1到230-n能够根据所计算的光线路终端210和对应的光网络单元230-1或230-n之间的距离来调整所产生的上行光信号333的强度。
如图5c所示，根据光线路终端210和每个光网络单元230-1到230-n之间的距离，光网络单元230-1到230-n发射的、由光线路终端210所检测到的上行光信号401具有彼此不同的强度。
如图5b所示，当光线路终端210和对应的光网络单元230-1或230-n之间的距离大于参考距离时，对应的光网络单元230-1或230-n产生强度大于具有参考强度的上行光信号334的上行光信号333。结果，光网络单元230-1到230-n根据与光线路终端210间隔的距离来调整所产生的上行光信号402的强度，因此能够控制输入到光线路终端210的上行光信号，使其具有如图5d所示的恒定强度。
如上所述，在本发明中，由于每个光网络单元根据从光线路终端接收到的下行光信号的强度来计算到光线路终端的距离，并根据所计算的距离来调整所产生的上行光信号的强度，光线路终端可以不需要突发模式接收器。因此，由于光线路终端不包括突发模式接收器，则其可以构造更为经济的无源光网络，并稳定操作特性。
尽管这里参考一定的优选实施例示出并描述了本发明，本领域技术人员能够理解，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以对其进行形式和细节上的多种改变。

Claims (14)

1.一种无源光网络，包括
光线路终端，用于产生多个下行光信号；以及
多个光网络单元，用于接收下行光信号，其中每个光网络单元包括：
接收器，用于将从光线路终端输入的对应下行光信号转换为第一电压信号，并输出该第一电压信号，以及
发射器，用于根据从接收器输出的第一电压信号的强度来计算到光线路终端的距离，并根据所计算的到光线路终端的距离来产生具有调整强度的上行光信号。
2.根据权利要求1所述的无源光网络，其特征在于所述接收器包括：
光电二极管，用于将对应的下行光信号转换为第一电流信号；
预放大器，用于将第一电流信号转换为第一电压信号；以及
第一限幅放大器，用于放大第一电压信号。
3.根据权利要求1所述的无源光网络，其特征在于所述发射器包括：
第二限幅放大器，用于放大第二电压信号；
激光二极管，用于将第二电压信号转换为上行光信号；
峰值检测器，用于计算从预放大器输入的第一电压信号的强度；以及
第一APC电路，用于根据由峰值检测器所计算的第一电压信号的强度，控制由激光二极管产生的上行光信号的强度。
4.根据权利要求3所述的无源光网络，其特征在于所述发射器还包括：
温度补偿电路，用于补偿激光二极管的温度变化；
第二APC电路，用于控制由激光二极管产生的上行光信号，以使其具有恒定的强度。
5.一种无源光网络中使用的收发器，所述无源光网络包括光线路终端和多个光网络单元，多个光网络单元中的每一个具有收发器，所述收发器包括：
接收器，用于将从光线路终端输入的对应下行光信号转换为第一电流信号，并将所述第一电流信号转换为第一电压信号；以及
发射器，包括激光二极管，用于根据第二电压信号，产生输出到光线路终端的上行光信号；峰值检测器，用于检测从接收器输入的第一电压信号的强度；以及第一APC电路，用于根据第一电压信号的强度来控制上行光信号的强度。
6.根据权利要求5所述的收发器，其特征在于所述接收器还包括：
光电二极管，用于将对应的下行光信号转换为第一电流信号；
预放大器，用于将第一电流信号转换为第一电压信号；以及
第一限幅放大器，用于放大第一电压信号。
7.根据权利要求5所述的收发器，其特征在于所述发送器还包括：
第二限幅放大器，用于放大第二电压信号；以及
激光器驱动电路，用于将第二电压信号输出到激光二极管，并根据第一APC电路的控制来调整由激光二极管产生的上行光信号的强度。
8.根据权利要求7所述的收发器，其特征在于所述发射器还包括：
温度补偿电路，用于根据温度变化来补偿激光二极管的输出变化；
第二APC电路，用于根据来自温度补偿电路的指示来控制激光器驱动电路。
9.一种无源光网络中使用的收发器，所述无源光网络包括光线路终端和多个光网络单元，多个光网络单元中的每一个具有收发器，所述收发器包括：
接收器，用于将从光线路终端输入的对应下行光信号转换为第一电流信号，并将所述第一电流信号转换为第一电压信号；以及
发射器，用于根据第二电压信号来产生要输出到光线路终端的上行光信号，并根据第一电压信号的强度来控制上行光信号的强度。
10.根据权利要求9所述的收发器，其特征在于所述接收器还包括：
光电二极管，用于将对应的下行光信号转换为第一电流信号；
预放大器，用于将第一电流信号转换为第一电压信号；以及
第一限幅放大器，用于放大并输出第一电压信号，其中预放大器将第一电压信号的第一部分输出到发射器，而将第一电压信号的第二部分输出到第一限幅放大器。
11.根据权利要求9所述的收发器，其特征在于所述收发器还包括媒体接入控制，用于将从接收器输入的第一电压信号转换为数字信号，输出数字信号，并计算对应下行光信号的传输距离。
12.根据权利要求9所述的收发器，其特征在于所述发射器还包括：
第二限幅放大器，用于放大并输出所接收的第二电压信号；
激光二极管，用于将第二电压信号转换为要被输出到光线路终端的上行光信号；
第一APC电路，用于控制上行光信号的强度；
激光器驱动电路，用于将由第二限幅放大器输入的第二电压信号输出到激光二极管，并根据第一APC电路的指示来驱动激光二极管，其中激光器驱动电路调整上行光信号的强度。
13.根据权利要求11所述的收发器，其特征在于所述发射器包括：
微控制器单元，用于输出从媒体接入控制输入的第一电压信号，并根据媒体接入控制指示来产生用于控制第一APC电路的控制信号；以及
数字模拟转换器，用于将从微控制器单元输入的第一电压信号转换为模拟信号，并将模拟信号和从微控制器单元输入的控制信号一起输出到第一APC电路。
14.根据权利要求12所述的收发器，其特征在于所述发射器还包括：
温度补偿电路，用于根据温度变化来补偿上行光信号的强度变化；
第二APC电路，用于根据温度补偿电路的指示来控制激光器驱动电路。
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