JP5883507B2 - 移行可能な波長分割多重化パッシブ光ネットワーク - Google Patents

移行可能な波長分割多重化パッシブ光ネットワーク Download PDF

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Description

本発明の開示は、一般的に光ネットワークに関し、排他的ではなく具体的には、波長分割多重化光アクセスネットワーク及び時分割多重化アクセスネットワークに関する。
ファイバ・ツー・ザ・ホーム(FTTH)は、非常に高い帯域幅をエンドユーザに提供するブロードバンドアクセスの究極の形式と見なされている。今日のFTTHシステムは、中央オフィス(CO)で共通送受信機を共有するために現場における遠隔ノード(RN)での1:N電力スプリッタ(例えば、イーサネット−PON、ギガビット−PON、及びこれらのシステムの10Gバージョンなど)を使用するポイント−ツー−マルチポイント時分割多重化(TDM)パッシブ光ネットワーク(PON)を通じて又は個々のホーム−ランファイバによるポイント−ツー−ポイント(pt−2−pt)光イーサネットを通じて殆どが提供される。
TDM−PONの上流信号及び下流信号は、異なる光波長(通常は、上流送信に対して1310nm及び下流送信に対して1490nm)を使用して送信される。CO内のTDM−PON媒体アクセスコントローラ(MAC)は、適切な時間スロットを各エンドユーザに割り当てることによってCO送受信機(TRX)とエンドユーザ間の送信をスケジュールする。TDM−PONは、ファイバを終端させるためのパッチパネル空間を確保しながら基幹ファイバの数(RNとCO間)及びCOでの光学受信機カウントにおける有益な節約を提供するが、帯域幅が増加する場合は十分に拡張されない。1世帯当たりの帯域幅は、多くの場合に、COでの光回線端末(OLT) TRX当たりの帯域幅が所定のOLT TRXに接続した全ての光ネットワークユニット(ONU)の間で共有される時に申し込み超過になる。ユーザ当たりのGb/sをサポートするために、TDM−PON上の送信速度は、各ONUでの送受信機に>10Gb/sを要求する可能性がある。すなわち、高速送信は、技術的な挑戦でありかつ費用がかかる可能性がある。
pt−2−pt光ネットワークは、非常に高い帯域幅をエンドユーザに提供するが、COでの光ファイバ終端及びファイバカウントと共に十分には拡張されない。逆に、pt−2−pt光ネットワークは、COにおいて多数の基幹回線及び送受信機及びファイバ終端をもたらす。これは、通常、より大きい空間要件、より高い電力、及び増加する資本経費をもたらす。
波長分割多重化(WDM)PONは、COと個々のユーザの間に別々の波長を割り当てることにより、ファイバ整理及びpt−2−pt仮想リンクの利益をエンドユーザに提供する別の手法である。これは、pt−2−マルチポイントTDM−PON及びpt−2−ptアーキテクチャの両方の利益を提供することができる。従来のWDM−PONシステムは、個別の波長をエンドユーザに分配するために現場でのRNにおいて波長デ・マルチプレクサを使用する(TDM−PONに使用される電力スプリッタとは対照的に)。従来のTDM−PONをWDM−PONにアップグレードすることは、現時点では、RNにおける電力スプリッタを波長マルチプレクサで置換する段階及びユーザ家屋での全てのTDM−ONUをWDM−ONUで置換する段階を伴う。この全か無かのアップグレードは、現在の加入者に対して面倒であるのみならず混乱を招くものであり、かつ調整することが困難である一種のフォークリフトアップグレードである。更に、現在のWDM波長マルチプレクサは、開発時に波長間隔及び光スペクトルを固定し、かつ将来のスペクトル柔軟性を制約する。換言すると、従来のWDM−PONシステムは、配備後に変更するのが困難である固定の波長プランを使用する。
その前提にも関わらず、WDM−PON技術は、まだ成熟中であり、主たる採用にまだ到達していない。従って、既存のTDM−PONユーザの混乱を最小にしながら、TDM−PONシステムをWDM−PONシステムにシームレスにアップグレードするための移行手法を有することは重要である。そのようなシステムは、移行期間中にTDM−PONアーキテクチャ及びWDM−PONアーキテクチャの共存をサポートしなければならない。
本発明の非限定的かつ非網羅的な実施を同じ参照番号が特に示さない限り様々な図を通して同じ部分を示す以下の図面を参照して説明する。
本発明の開示の実施によるハイブリッドパッシブ光ネットワーク(「PON」)を示す機能的ブロック図である。 本発明の開示の実施によるハイブリッドPONの時分割多重化(「TDM」)PON波長及び波長分割多重化(「WDM」)PON波長を示す図表である。 本発明の開示の実施による光結合器の通過帯域を示す図表である。 本発明の開示の実施によるTDM ONU及びWDM ONUを含むハイブリッドPONを作動する処理を示す流れ図である。 本発明の開示の実施によるTDM ONU及びWDM ONUを含むハイブリッドPONを作動する処理を示す流れ図である。 本発明の開示の実施による2:N遠隔ノード電力スプリッタを実施したハイブリッドPONを示す機能的ブロック図である。 本発明の開示の実施によるハイブリッドPONの様々なWDM光回線端末を示す機能的ブロック図である。 本発明の開示の実施によるハイブリッドPONの様々なWDM光回線端末を示す機能的ブロック図である。 本発明の開示の実施によるハイブリッドPONの様々なWDM光回線端末を示す機能的ブロック図である。 本発明の開示の実施によるハイブリッドPONの様々なWDM光回線端末を示す機能的ブロック図である。 本発明の開示の実施によるハイブリッドPONの様々なWDM光回線端末を示す機能的ブロック図である。 本発明の開示の実施によるハイブリッドPONの様々なWDM光回線端末を示す機能的ブロック図である。 本発明の開示の実施により櫛形フィルタを使用するハイブリッドPONのWDM光ネットワークユニットを示す機能的ブロック図である。 本発明の開示の実施により電力スプリッタを使用するハイブリッドPONのWDM光ネットワークユニットを示す機能的ブロック図である。 本発明の開示の実施により光サーキュレータを使用するハイブリッドPONのWDM光ネットワークユニットを示す機能的ブロック図である。
単一のファイバプラントインフラストラクチャー上で波長分割多重化(「WDM」)信号及び時分割多重化(「TDM」)信号を多重化するハイブリッドパッシブ光ネットワーク(「PON」)を実施するためのシステム及び技術の実施を本明細書で説明する。以下の説明では、本発明の実施の完全な理解を提供するために多数の特定の詳細が示されている。しかし、当業者は、本明細書に説明する技術は、特定の詳細の1つ又はそれよりも多くがなくても又は他の方法、構成要素、材料などと共に実施することができることを理解するであろう。他の事例では、公知の構造、材料、又は作動は、特定の態様を曖昧にしないために詳しく図示又は説明しない。
本明細書を通した「1つの実施」又は「実施」への引用は、実施に関して説明した特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも1つの実施に含まれることを意味する。従って、本明細書を通した様々な箇所での「1つの実施において」又は「実施において」の句の出現は、必ずしも全て同じ実施を示すものではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、1つ又はそれよりも多くの実施においてあらゆる適切な方法で結合することができる。
ファイバ−ツー−ザ−ホーム(「FTTH」)は、ブロードバンドアクセスネットワークインフラストラクチャーである。FTTHアクセスネットワークを実施するための1つのオプションは、ポイント−ツー−マルチポイントパッシブ光ネットワーク(「PON」)アーキテクチャを使用する。ポイント−ツー−マルチポイントPON光ネットワークは、1つ又は2つのファイバが、複数の顧客家屋(「CP」)(例えば、32から128の顧客家屋)にサービスを提供することを可能にするために、電力を供給されていない又はパッシブ光学スプリッタ/マルチプレクサを使用する。FTTHのための別のオプションは、個別のホームランファイバを各CPまで通して回線業者中央オフィス(「CO」)から張ることである。このようなアーキテクチャは、ポイント−ツー−マルチポイントアーキテクチャとは対照的に、ポイント−2−ポイントアーキテクチャ(pt−2−pt)と呼ぶ。
FTTH配備は、多くのブロードバンドアクセスインフラストラクチャープロバイダが、配備の費用を低減し、かつ既存のPON技術(TDM−PONなど)からより高度なPON技術(WDM−PONなど)へ移行する方法を熱烈に求めているほど大きな資本を必要とするものである。図1は、本発明の開示の実施により、既存のTDM−PONアクセスネットワークインフラストラクチャーからWDM−PONアクセスネットワークインフラストラクチャーへのシームレスな移行を容易にすることができるハイブリッドPON100を示す機能的なブロック図である。ハイブリッドPON100は、単一のファイバ基幹回線及び遠隔ノード(「RN」)電力スプリッタを通じてTDM光ネットワークユニット(「ONU」)及びWDM ONUに同時にサービスを提供することができる。ハイブリッドPON100は、TDM−PONアーキテクチャからWDM PONアーキテクチャへの仮想的シームレス移行を容易にする。既存のTDM CPは、その既存の顧客家屋機器(TDM ONUなど)を使用した作動を続行させることができ、新しいCPを追加し、かつそれに高度WDM ONUを与えることができる。2つの技術は、無期限に又は従来のTDM ONUが既存のエンドユーザへの混乱を制限してタイミング柔軟性を提供する制御かつ組織された方式で交換されるまでハイブリッドPON100内で同時に作動させることができる。
ハイブリッドPON100の図示の実施は、CO105、基幹ケーブル110、基幹ケーブル110の内側の基幹回線(又は基幹ファイバストランド)115、及びRN電力スプリッタ120、アクセス回線125、光学フィルタ130、分界点135、及びCP150でのTDM ONU140及びWDM ONU145を含む。CO105の図示の実施は、WDM光回線端末(「OLT」)155、TDM OLT160、光結合器165、及び集約ノード170を含む。WDM OLT155の図示の実施は、pt−2−ptPON媒体アクセスコントローラ(「MAC」)175、光送受信機アレイ180、及び波長インターリーブマルチプレクサ/デ・マルチプレクサ(「MUX/DEMUX」)185を含む。TDM OLT160の図示の実施は、TDM−PON MAC190及びTDM−PON送受信機195を含む。
WDM ONU145に結合する基幹回線115、RN PS120及びアクセス回線125は、WDM PON又はWDM サブPONを作るためのものと考えることができ、TDM ONU140に結合した基幹回線115、RN PS120、及びアクセス回線125は、TDM PON又はTDMサブPONを作るためのものと考えることができ、基幹回線115、RN PS120及び全てのアクセス回線125は、まとめてハイブリッドPONと呼ぶことができる。WDM OLT155及びTDM OLT160は、それらのそれぞれのサブPONに対するCO105のサービスプロバイダの終点として機能する。各OLTは、2つの主な機能、すなわち、1)サービスプロバイダの機器とそれらのそれぞれのサブPON間の光対電気及び電気対光変換を実行する機能、及び2)それらのそれぞれのサブPONの他端でONUによる多重化を調節する機能を提供する。勿論、WDM OLT155は、ONU145間の波長分割多重化を実行し、TDM OLT160は、ONU140間の時分割多重化を実行する。各WDM OLT155及びTDM OLT160は、いくつかのCP150(例えば、32、64、128など)にサービスを提供することができ、単一のCO105は、数千のCP150(例えば、50,000)にサービスを提供することができる。従って、図1は、1つのWMD OLT155及び1つのTDM OLT160だけを含むものとしてCO105を示しているが、実際には、CO105は、集約ノード170を通じて多重化されたそれらのそれぞれのMAC175又は190によって多くの対になったWDM OLT155及びTDM OLT160を含むことができる。
基幹ファイバストランド115を含む基幹ケーブル110は、CO105からサービスプロバイダの潜在的又は既存の顧客を表すCP150の近隣内に位置するRN電力スプリッタ120まで延びている。RN電力スプリッタ120からは、個々のファイバアクセス回線125が、対応するCP150まで延びている。アクセス回線125は、分界点135で終端することができる。分界点135は、ファイバアクセス回線が家屋に入るCPの側に又は顧客の所有回線の近くのアクセスボックス又はハンドホールに(例えば、公共敷設用地に)配置することができる。分界点135は、TDM ONU140及び/又はWDM ONU145を含む顧客家屋機器(「CPE」)と回線業者のファイバプラント間の明確な境界識別ポイントを提供する。分界点135は、回線業者に対する保守責任の最終ポイントの境界を定めるように機能することができる。基幹ケーブル110及びアクセス回線125の両方は、近隣の通りに隣接して延びる公共敷設用地に沿って延びることができる。基幹ケーブル110及びアクセス回線125は、地下ファイバプラント、空中ファイバプラント(例えば、電話ポールに沿って吊り下げられた)、又はそれ以外とすることができる。
ONU140及び145は、CP150のCPE終点として機能し、光−電気及び電気−光変換を実行する1次機能を実行する。ONU140及び145は、単一RN電力スプリッタ120、基幹ファイバストランド115、及び光結合器165を通じて、CO105のWDM OLT155及びTDM OLT160の対になった組にリンクする。WDM OLT155及びTDM OLT160の両方から受信した全ての下流信号(COからCPまで延びる光方向に沿って伝播する信号)は、CP150に向けてRN電力スプリッタ120の全ての下流向きポートで一斉送信される。TDM ONU140又はWDM ONU145のいずれかから受信した全ての上流信号(CPからCOまで延びる光方向に沿って伝播する信号)は、RN電力スプリッタ120によって単一上流向きポートに結合され、基幹ファイバストランド115及び光結合器/スプリッタ165を通じてCO105に分配される。上流向きポートは、信号をCO105の集約ノード170に向けて伝播する信号経路に送信し、かつ信号経路から信号を受信するポートである。下流向きポートは、CP150でのCPEに向けて伝播する信号経路に信号を送信し、かつ信号経路から信号を受信するポートである。以下に更に詳しく説明するように、WDM ONU145にリンクされた各アクセス回線125は、RN電力スプリッタ120の下流ポートと分界点135の間のいずれかの場所に配置された光学フィルタ130を含む。WDM信号が仮想pt−2−ptリンクをサポートするので、各光学フィルタ130は、所定のCP150に対して指定されたWDM信号だけを通す固有の光通過帯域を含む。TDM信号が時間多重化送信信号であるので、各TDM ONU140は、上流及び下流TDM波長(典型的には1310nm上流及び1490nm下流)を通す他のTDM ONU140と同じ光学フィルタを含む。
図2Aは、TDM及びWDM信号に対する例示的な波長割り当て又はハイブリッドPON波長グリッドを示す図表205である。図2Aは単に例示的なものであり、他の波長又は帯域も、示す以外にTDM及びWDM信号に割り当てることができることを認めなければならない。TDM信号は、TDM−PON波長グリッド215に従って割り当てられ、WDM信号は、WDM−PON波長グリッド220に従って割り当てられる。図示のように、TDM−PON波長グリッド215は、2つの波長−上流波長及び下流波長だけを含む。下流波長は、全てのTDM ONU140に一斉送信される。対照的に、WDM−PON波長グリッド220は、多くの上流及び下流波長(例えば、上流と下流波長間の50GHz波長間隔、及び近傍の上流又は近傍の下流波長間の100GHz波長間隔を有する32上流波長及び32下流波長)を含むことができる。WDM−PON波長グリッド220は、連続した通信波長が下流と上流WDM信号間に交互に割り当てられるように波長を割り当てる。1つの実施では、WDM−PON波長グリッド220は、各WDM ONU145が隣接した通信波長を割り当てられるように更に割り当てられる。例えば、隣接した上流/下流波長225を単一のCP150に割り当てることができる。勿論、単一のCP150に、2つの通信波長のブロックよりも多くを割り当てることによって(例えば、4、6などを割り当てることにより)付加的な帯域幅を割り当てることができる。
図1の実施では、TDM及びWDM信号は、単一の基幹ファイバストランド115を通じてRN電力スプリッタ120に送られる。従って、光結合器165は、WDM OLT155及びTDM OLT160に到着する及びこれらから出発するTDM及びWDM信号を結合するためにCO105に位置する。図2Bは、本発明の開示の実施による光結合器165の通過帯域を示す図表210である。図示の実施では、光結合器165は、TDM信号を誘導するための第1の通過帯域230及びWDM信号を誘導するための第2の通過帯域235を含む帯域結合器である。通過帯域230内に該当するTDM信号は、TDM OLT160及び基幹ファイバストランド115間を移動するために上流又は下流方向のいずれかにおいて光結合器165を通過することができる。反対に、通過帯域235内に該当する下流WDM信号は、下流方向で基幹ファイバストランド115に結合され、通過帯域235内の上流WDM信号は、TDM信号から分離されWDM OLT155に向けて反射される。1つの実施では、光結合器165は、通過帯域230では実質的に透過し、かつ通過帯域235では実質的に反射する2色性フィルタを使用して実施される。別の実施では、光結合器165は、通過帯域230で実質的に反射し、通過帯域235では実質的に透過する。
図3A及び3Bは、本発明の開示の実施によるハイブリッドPON100の作動の処理を示す流れ図である。図3Aは、下流に通信を流すための処理301を示しており、図3Bは、上流に通信を流すための処理302を示している。処理ブロックの一部又は全てが処理301又は302に現れる順序は、制限と見なすべきではない。逆に、本発明の開示の利益を受ける当業者は、処理ブロックの一部を示されていない様々な順序で又は並行して実行することができることを理解するであろう。
処理ブロック305では、CO105内の各OLTは、それらのそれぞれのMAC(例えば、pt−2−ptPON MAC175又はTDM−PON MAC190)から電気信号を受信し、それらのそれぞれのサブPONを開始するための光信号を発生させる。例えば、WDM OLT155は、WDM信号を生成し(図5に関して以下に更に詳しく説明する)、TMD OLT160は、TDM信号を発生させる。処理ブロック310では、光結合器165は、WDM−PON波長グリッド220上の下流WDM信号を基幹ファイバストランド115上のTDM−PON波長グリッド215からの下流TDM信号と結合する。基幹ファイバストランド115は、下流WDM及びTDM信号をCO105からRN電力スプリッタ120に案内する(処理ブロック315)。1つの実施では、RN電力スプリッタ120は、その下流光ポートの全てにわたってその上流ポートで受信した下流光信号の電力を分割するパッシブ光学要素である。従って、処理ブロック320で、RN電力スプリッタ120は、その下流向き光ポートの全部で下流信号の全てを一斉送信する。換言すると、下流TDM信号と下流WDM信号の両方が、RN電力スプリッタ120の全ての下流向き光ポート上で一斉送信される。
下流WDM信号の各々が、CO105とWDM ONU145間の仮想pt−2−ptリンクをサポートするので、固有のWDM光学フィルタ(光学フィルタ130など)が、WDM−PONを通じてCO105にリンクするために1つのCP150毎に提供される(処理ブロック325)。従って、各光学フィルタ130は、他の光学フィルタ130とは異なり、特定のCP150及びその関連のWDM ONU145に割り当てられたWDM信号(下流及び上流)だけを通すフィルタ機能を提供するように構成される。換言すると、各光学フィルタ130は、各WDM ONU145が下流WDM信号のそれ自身の割り当てを受信するように、波長の固有の組を通す。各WDM ONU145がWDM−PON波長グリッド220から連続して隣接した波長を割り当てられるので、光学フィルタ130は、光狭帯域通過フィルタとして実施することができる。光学フィルタ130は、RN電力スプリッタ120の下流ポートとWDM ONU145の光ポート間のいずれの場所にも配置することができる。しかし、運搬上の保守及びセキュリティの理由のために、分界点135の上流(サービスプロバイダの制御範囲内)に光学フィルタ130を配置し、更にアクセス回線125とRN電力スプリッタ120間のRN電力スプリッタ120の下流ポートにさえも配置することが有利になる。
相応に、下流TDM信号が本質的にポイント−ツー−マルチポイント一斉送信信号であるので、全てのTDM ONU140には、下流TDM信号を通すために共通TDM光学フィルタ(図示せず)が提供される(処理ブロック325)。共通TDM光学フィルタは、下流(及び上流)TDM信号を通すが全てのWDM−PON信号を阻止するように構成される。共通TDM光学フィルタはまた、TDM ONU140とRN電力スプリッタ120の下流ポート間のいずれの場所にも配置することができるが、しかし、これらのフィルタは、典型的にはTDM ONU140内に含まれる。勿論、一部の実施では、固有のWDM光学フィルタ130及び共通TDM光学フィルタは、診断及び他のサービスに関する機能のための異なる波長を有する帯域外光サービスチャンネル(OSC)を通すように構成することができる。
処理ブロック330では、関連のWDM ONU145及びTDM ONU140は、光領域からの下流光信号を受信し、かつCPEによって使用するための電気領域に変換する。
上流通信を処理302に関してここで説明する(図3B)。処理ブロック350において、各個々のCP150は、上流データ信号を発生させる。WDM ONU145を有するCP150に対して、上流データ信号は、光領域に変換され、かつユーザのWDM ONU145によって特定のCP150に割り当てられた上流波長に波長多重化される。従って、WDM ONU145は、WDM−PON波長グリッド220から割り当てられたようにユーザの上流トラフィックに割り当てられた特定の波長で上流光信号を出力できなくてはならない(図6に関して以下に更に詳しく説明する)。TDM ONU140を有するCP150に対して、上流データ信号は、光領域に変換され、異なるTDM ONU140からの信号は、TDM OLT160によって上流TDM波長で時間多重化される(スケジュールされる)。光上流TDM及びWDM信号が、アクセス回線125内に放出される(処理ブロック355)。
上流TDM及びWDM信号は、それらのそれぞれのアクセス回線125を通じてRN電力スプリッタ120に送られる。処理ブロック360において、これらの上流信号の各々の光電力が、基幹ファイバストランド115に結合される。従って、RN電力スプリッタ120は、上流方向における電力結合器として作動する。
結合されたTDM及びWDM信号は、基幹ファイバストランド115に沿ってCO105に送られる。CO105では、光結合器165は、上流WDM信号から上流TDM信号を逆多重化するように作動する(処理ブロック365)。図示の実施では、WDM信号は、TDM信号から分離され、かつWDM OLT155に向けて反射され、TDM信号は、TDM OLT160に向けて光結合器165を通過する。勿論、別の実施では、光結合器165の通過帯域は、WDM信号が光結合器165を通過し、一方でTDM信号が反射するように構成することができる。
最後に、処理ブロック370において、WDM OLT155は、個々の上流WMD信号を逆多重化し、これらを電気領域に変換する。同様に、TDM OLT160は、上流TDM信号を電気領域に変換する。
図4は、本発明の開示の実施により2:N RN電力スプリッタ420を実施したハイブリッドPON400を示す機能的ブロック図である。ハイブリッドPON400は、以下を除いてハイブリッドPON100に類似している。ハイブリッドPON400は、1:N RN電力スプリッタ120の代わりに2:N RN電力スプリッタ420を用いて実施される。2:N電力スプリッタを使用することにより、2つのファイバ基幹回線416及び417が、RN電力スプリッタ420まで延びる。基幹回線416は、WDM OLT155をRN電力スプリッタ420の第1の上流ポートにリンクし、第2の基幹回線417は、TDM OLT160をRN電力スプリッタ420の第2の上流ポートにリンクする。2つの基幹回線は、WDM OLT1550とTDM OLT160の対毎に基幹ケーブル410内のCO405とRN電力スプリッタ420間に延びなければならないが、この構成は、基幹ファイバ410のファイバカウントを二倍にすると犠牲を払って光結合器165に対する必要性を回避する。RN電力スプリッタ120とRN電力スプリッタ420の両方は、パッシブ平面光波回路(「PLC」)を使用して実施することができるが、RN電力スプリッタ120の場合には、PLCは、1:N光デバイスであり、RN電力スプリッタ420の場合には、PLCは2:N光デバイスである。
図5Aは、本発明の開示の実施によるWDM OLT500Aを示す機能的ブロック図である。WDM OLT500Aは、図1に示すWDM OLT155の1つの可能な実施である。WFM OLT500Aの図示の実施は、pt−2−ptPON MAC505、レーザ源LSのアレイ(レーザダイオードなど)、光検出器PDのアレイ(フォトダイオードなど)、及び波長インターリーブMUX510を含む。波長インターリーブMUX510の図示の実施は、波長MUX/DEMUX515及びインターリーバブロック520を含む。インターリーバブロック520の図示の実施は、インターリーバ525、デ・インターリーバ530、及びインターリーバ535を含む。1つの実施では、インターリーバ535は、ダイプレクサとして実施される。
LSアレイ、PDアレイ、及び光mux/demux515は、高密WDM(「DWDM」)送受信機モジュール540に物理的に統合することができ、それによって各送受信機モジュール540は、いくつかのLS(例えば、10から20)、いくつかのLD(例えば、10から20)、及び波長MUX515及び波長DEMUX515の1つの対を含む。1つの実施では、LSアレイ及びPDアレイは、個別の送受信機モジュールに統合され、波長MUX/DEMUX515は、送受信機モジュールに外部で結合される。各送受信機モジュール540の寸法は、典型的には、フィード電気信号ピンの数及び波長MUX/DEMUX515の対の寸法によって得られる。波長MUX515及び波長DEMUX515は、アレイ導波路回折格子(「AWG」)又は他の光格子構造を使用して実施することができる。所定のAWG構造によって多重化/逆多重化された隣接する波長間のチャンネル間隔を増加させることにより、対応するAWG構造の物理的な寸法を低減することができる。従って、1つの実施では、送受信機モジュール540は、所定の波長MUX/DEMUX515によって多重化/逆多重化されたLS又はPD間のチャンネル間隔WがWDM−PON波長グリッド220のチャンネル間隔よりも増大するように実施される。次に、インターリーバブロック520が、WDM−PON波長グリッド220の小さなチャンネル間隔を達成するように送受信機モジュール540をインターリーブするのに使用される。例えば、各LSアレイのチャンネル間隔W1は、400GHz波長間隔を有することができ、各PDアレイのチャンネル間隔W2も、+50GHzだけLSアレイに対してオフセット(OS)した400GHzを有することができる。インターリーバブロック520が、400GHz間隔下流波長の4つの櫛をインターリーブした時に、(例えば、100GHz)の最終間隔W3が達成され、これは、W1モジュールチャンネル間隔よりも近い間隔を有する。同様に、インターリーバブロック520は、上流信号チャンネル間隔W4が100GHzであるように上流波長をインターリーブすることができる。最後に、インターリーバ535は、最終上流及び下流チャンネル空間W5がWDM−PON波長グリッド220のチャンネル空間(50GHzなど)に適合するように下流及び上流波長をインターリーブする。これを達成するために、各送受信機モジュール540は、多重化/逆多重化する上流及び下流WDM信号に関連付けられた異なるそれぞれのオフセットOS(例えば、OS1、OS2、...OS6)を有する。従って、1つの実施では、W1=W2、W3=W4、W1>W3>W5である。
LS及びPDアレイをモノリシック又はハイブリッド光送受信デバイスに統合することで付加的な利益を提供する。例えば、送受信機は、統合された駆動電子機器(レーザドライバ、トランスインピーダンス増幅器)を使用することができ、かつ総費用及び電力消費を低減することができるように同じ温度コントローラ及び制御回路を共有することができる。
図5Bは、本発明の開示の実施によるWDM OLT500Bを示す機能的ブロック図である。WDM OLT500Bは、図1に示すWDM OLT155の1つの可能な実施である。WDM OLT500Bは、インターリーバブロック520が、M:1インターリーバ525と2:1インターリーバ535間の下流経路に配置された「エルビウムドープファイバー増幅器(「EDFA」)521及び2:1インターリーバ535とM:1デ・インターリーバ530間の上流経路に配置されたEDFA522を含むことを除いて、WDM OLT500Aに類似している。EDFA521及び522は、下流及び上流光電力収支をそれぞれ改善する。
図5Cは、本発明の開示の実施によるWDM OLT500Cを示す機能的ブロック図である。WDM OLT500Cは、図1に示すWDM OLT155の1つの可能な実施である。WDM OLT500Cは、インターリーバブロック520内の2:1インターリーバ535の機能が3つのポートを有する光サーキュレータ536を使用して実施され、光サーキュレータ536の第1のポートがM:1インターリーバ525に結合され、光サーキュレータ536の第2のポートがI/Oポートに結合され、光サーキュレータ536の第3のポートがM:1デ・インターリーバ530に結合されることを除いて、WDM OLT500Aに類似している。
図5Dは、本発明の開示の実施によるWDM OLT500Dを示す機能的ブロック図である。WDM OLT500Dは、図1に示すWDM OLT155の1つの可能な実施である。WDM OLT500Dは、インターリーバブロック520内の2:1インターリーバ535の機能が3つのポートを有する2:1光電力スプリッタ537を使用して実施され、共通ポートがI/Oポートに結合され、第1の入力ポートがM:1インターリーバ525に結合され、第2の入力ポートがM:1デ・インターリーバ530に結合されることを除いて、WDM OLT500Aに類似している。
図5Eは、本発明の開示の実施によるWDM OLT500Eを示す機能的ブロック図である。WDM OLT500Eは、図1に示すWDM OLT155の1つの可能な実施である。WDM OLT500Eは、インターリーブの2つの段階(M:1及び2:1)が単一の段階2M:1インターリーバ538内に畳み込まれることを除いて、WDM OLT500Aに類似している。2M:1インターリーバ538は、下流波長を受信するためのDWDM送受信機モジュール540の1つに各々が結合されたM個の入力ポート、上流波長を出力するためのDWDM送受信機モジュール540の1つに各々が結合されたM個の出力ポート、及び顧客家屋に向いている単一のI/Oポートを含む。
図5Fは、本発明の開示の実施によるWDM OLT500Fを示す機能的ブロック図である。WDM OLT500Fは、図1に示すWDM OLT155の1つの可能な実施である。WDM OLT500Fは、インターリーバブロック520が、M:1インターリーバ525に代わるM:1帯域MUX526及びM:1デ・インターリーバ530に代わるM:1帯域DEMUX531を含むことを除いて、WDM OLT500Aに類似している。M:1帯域MUX526は、LSアレイによる出力と同じチャンネル間隔で連続した下流波長のグループ又は帯域を多重化するように作動する。しかし、2:1インターリーバ535は、I/Oポートで上流及び下流波長をインターリーブし、それによってチャンネル間隔W5は、チャンネル間隔W3及びW4の約半分になる。一部の実施では、2:1インターリーバ535は、図5C及び図5Dそれぞれのように、光サーキュレータ536又は電力カプラ537で置換することができることに注意しなければならない。
図6は、本発明の開示の実施によるWDM ONU600を示す機能的ブロック図である。WDM ONU600は、図1に示すWDM ONU145の1つの可能な実施である。WDM ONU600の図示の実施は、光ダイプレクサ605、波長可変レーザ源(LS)610、ブロードバンド光検出器(PD)615、トランス−インピーダンス増幅器(TIA)635、MAC620、スイッチ625、及び1つ又はそれよりも多くの物理的インタフェース(「PHY」)630を含む。
WDM−PONにおける各WDM ONU145が異なる波長で作動するので、色無し(すなわち、波長又は色不可知)ONUを有することが望ましい。従って、WDM ONU600は、波長可変LS610(波長可変レーザダイオードなど)を使用してこれを達成する。上流及び下流WDM信号は、光ダイプレクサ605によって分離され、それによって下流WDM信号がPD615に経路指定され、波長可変LS610から出力された上流WDM信号610は、アクセス回線125上に経路指定される。1つの実施では、光ダイプレクサ605は、送信機及び受信機のグリッド間隔WDM−PON波長グリッド220(例えば、図5のW5)に適合する櫛形フィルタの各指の間のFSRを有する循環インターリーバの循環櫛形フィルタを使用して実施される。勿論、他のパッシブ又はアクティブ光学要素も、光ダイプレクサ605(例えば、光サーキュレータ、カプラなど)を実施するために使用することができる。
図7は、本発明の開示の実施によるWDM ONU700を示す機能的ブロック図である。WDM ONU700は、図1に示すWDM ONU145の1つの可能な実施である。WDM ONU700は、光ダイプレクサ605が、櫛形フィルタの代わりに指向性3−dB光電力カプラ705として実施されることを除いて、WDM ONU600に類似している。3−dBカプラは、光ダイプレクサよりも多くの損失を招く場合があるが、低コストであり、かつ波長不可知である。
図8は、本発明の開示の実施によるWDM ONU800を示す機能的ブロック図である。WDM ONU800は、図1に示すWDM ONU145の1つの可能な実施である。WDM ONU800は、光ダイプレクサ605が、櫛形フィルタの代わりにブロードバンド3ポート光サーキュレータ805として実施されることを除いて、WDM ONU600に類似している。光サーキュレータは、広い波長範囲にわたって低損失であるという利点を有する。これはまた、波長可変LS610内への後方反射を拒否するためのアイソレーターとして機能することができ、これは、波長可変レーザ設計を単純化することができる。
「要約」に説明するものを含む本発明の例示的な実施の以上の説明は、網羅的であること又は本発明を開示した形式に制限することを意図していない。本発明の特定の実施及び本発明のための実施例を例示的な目的で本明細書に説明したが、当業者が認識するように様々な修正が本発明の範囲内で可能である。
これらの修正は、上述の詳細説明に照らして本発明に対して行うことができる。特許請求の範囲に使用される用語は、本発明を本明細書に開示した特定の実施に制限するように解釈すべきではない。逆に、本発明の範囲は、特許請求の範囲の解釈の確立された原理に従って解釈される以下の特許請求の範囲によって完全に判断されるものとする。
100 ハイブリッドPON
105 中央オフィス
110 基幹ケーブル
120 遠隔ノード電力スプリッタ
130 光学フィルタ

Claims (25)

  1. TDM信号を通じて第1のグループの顧客家屋(「CP」)に通信サービスを配信するための時分割多重化(「TDM」)光回線端末(「OLT」)と、
    WDM信号を通じて第2のグループのCPに前記通信サービスを配信するための波長分割多重化(「WDM」)OLTとを備え、上流WDM信号は下流WDM信号でインターリーブされており
    遠隔ノード電力スプリッタであって、前記第1及び第2のグループのCPの方に向く該遠隔ノード電力スプリッタの全てのポート上で前記TDM信号及び前記WDM信号を受信し、かつ該TDM信号及び該WDM信号の両方を一斉送信するように結合された前記遠隔ノード電力スプリッタと、
    前記遠隔ノード電力スプリッタと前記第2のグループのCPの対応する1つとの間に各々が配置された光学フィルタであって、該光学フィルタの各々が、該第2のグループのCPの各々が前記WDM信号のそれ自身の割り当てを受信するが、該第2のグループのCPの他のCPに割り当てられた該WDM信号を受信しないように、他のWDM信号を阻止しながら該WDM信号のサブグループを通すように構成された前記光学フィルタと、
    を含むことを特徴とするハイブリッドパッシブ光ネットワーク(「PON」)。
  2. 前記TDM OLTに結合された第1の光ポートと、前記WDM OLTに結合された第2の光ポートと、第3の光ポートとを有し、下流方向に前記TDM信号及び前記WDM信号を該第3の光ポート上に結合し、かつ上流方向に該TDM及びWDM信号をそれぞれ該第1及び第2の光ポートに分離するように構成された光結合器と、
    前記第3の光ポートと前記遠隔ノード電力スプリッタ間に結合された基幹回線と、
    を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッドPON。
  3. 前記遠隔ノード電力スプリッタは、前記第1及び第2のグループのCPに向く2つの上流ポート及びN個の下流ポートを有する2:N電力スプリッタを含み、
    ハイブリッドPONが、
    前記TDM信号を伝えるために前記TDM OLTを前記2:N電力スプリッタの第1の上流ポートに結合する第1の基幹回線と、
    前記WDM信号を伝えるために前記WDM OLTを前記2:N電力スプリッタの第2の上流ポートに結合する第2の基幹回線と、
    を更に含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッドPON。
  4. 前記WDM OLTは、
    WDMパッシブ光ネットワーク(「PON」)波長グリッドの下流搬送波波長を有する下流WDM信号を発生させるためのレーザ源の統合アレイと、
    前記WDM PON波長グリッドの上流搬送波波長を有する上流WDM信号を受信するための光検出器の統合アレイと、
    前記WDM PON波長グリッドの連続通信波長が、前記下流及び上流WDM信号間に交互に割り当てられ、かつ前記第2のグループのCPの各々が、該通信波長の隣接したものを割り当てられるように、前記下流WDM信号を前記上流WDM信号とインターリーブするために前記レーザ源のアレイ及び前記光検出器のアレイに結合された波長インターリーブマルチプレクサ/デ・マルチプレクサと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッドPON。
  5. 前記波長インターリーブマルチプレクサ/デ・マルチプレクサは、
    前記レーザ源のアレイの異なるサブグループに各々が結合された下流波長マルチプレクサと、
    前記光検出器の異なるサブグループに各々が結合された上流波長デ・マルチプレクサと、
    前記WDM OLTの入力/出力(「I/O」)ポートと前記下流波長マルチプレクサ及び前記上流波長デ・マルチプレクサの両方との間に結合されたインターリーバブロックと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項4に記載のハイブリッドPON。
  6. 前記インターリーバブロックは、
    M個の下流波長マルチプレクサに結合されたM個の入力ポートを有するM:1インターリーバと、
    M個の上流波長デ・マルチプレクサに結合されたM個の出力ポートを有するM:1デ・インターリーバと、
    前記M:1インターリーバと前記M:1デ・インターリーバとを前記WDM OLTの前記I/Oポートに結合する2:1インターリーバと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項5に記載のハイブリッドPON。
  7. 前記WDM OLTは、
    第1の波長マルチプレクサに結合され、WDM−PON波長グリッドの前記下流搬送波波長の第2の波長間隔よりも大きい第1の波長間隔を有する前記WDM信号の下流搬送波波長の第1の部分を発生させるように構成されたレーザ源の第1のアレイと、
    第2の波長マルチプレクサに結合され、前記第1の波長間隔を同じく有するが前記下流搬送波波長の前記第1の部分に対してオフセットされた前記WDM信号の該下流搬送波波長の第2の部分を発生させるように構成されたレーザ源の第2のアレイと、
    前記WDM信号をインターリーブして前記WDM−PON波長グリッドの前記下流搬送波波長の前記第2の波長間隔を与えるために前記第1及び第2の波長マルチプレクサに結合されたインターリーバブロックと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッドPON。
  8. 光領域と電気領域間で前記TDM信号を変換するために前記第1のグループのCPに配置されたTDM光ネットワークユニット(「ONU」)と、
    前記光領域及び電気領域間で前記WDM信号を変換するために前記第2のグループの前記CPに配置されたWDM ONUと、
    を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッドPON。
  9. 前記WDM ONUは、
    上流ポートと第1及び第2の下流ポートとを有する光ダイプレクサと、
    前記光ダイプレクサの前記第1の下流ポートに結合され、前記WDM信号のいずれの下流波長も受信することができるブロードバンド光検出器である光検出器と、
    前記光ダイプレクサの前記第2の下流ポートに結合され、選択された上流波長を用いて上流WDM信号を出力するように調節可能な波長可変レーザ源と、
    前記光検出器と前記波長可変レーザ源とに結合された媒体アクセスコントローラと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項8に記載のハイブリッドPON。
  10. 前記光ダイプレクサは、ハイブリッドPONのWDM PONの前記上流及び下流波長間の間隔と位置合わせされた櫛形インターリーバフィルタ機能を有する循環ダイプレクサを含むことを特徴とする請求項9に記載のハイブリッドPON。
  11. パッシブ光ネットワーク(「PON」)と共に使用するためのシステムであって、
    WDM−PON波長グリッドの下流搬送波波長を有する下流波長分割多重化(「WDM」)信号を発生させるためのレーザ源のアレイと、
    前記WDM−PON波長グリッドの上流搬送波波長を有する上流WDM信号を受信するための光検出器のアレイと、
    前記WDM−PON波長グリッドの連続通信波長が前記下流及び上流WDM信号間に交互に割り当てられるように、前記下流WDM信号を前記上流WDM信号とインターリーブするために前記レーザ源のアレイと前記光検出器のアレイとに結合された波長インターリーブマルチプレクサ/デ・マルチプレクサと、
    を含み、
    前記レーザ源のアレイ、前記光検出器のアレイ、及び前記波長インターリーブマルチプレクサ/デ・マルチプレクサは、WDM信号を通じて第1のグループの顧客家屋(CP)に通信サービスを配信するためのWDM光回線端末(「OLT」)の構成要素である、
    ことを特徴とするシステム。
  12. 前記波長インターリーブマルチプレクサ/デ・マルチプレクサは、
    前記レーザ源のアレイの異なる統合サブグループに各々が結合された下流波長マルチプレクサと、
    前記光検出器の異なる統合サブグループに各々が結合された上流波長デ・マルチプレクサと、
    前記WDM OLTの入力/出力(「I/O」)ポートと前記下流波長マルチプレクサ及び前記上流波長デ・マルチプレクサの両方との間に結合されたインターリーバブロックと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  13. 前記インターリーバブロックは、
    M個の下流波長マルチプレクサに結合されたM個の入力ポートを有するM:1インターリーバと、
    M個の上流波長デ・マルチプレクサに結合されたM個の出力ポートを有するM:1デ・インターリーバと、
    前記M:1インターリーバと前記M:1デ・インターリーバとを前記WDM OLTの前記I/Oポートに結合する2:1インターリーバと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
  14. 前記インターリーバブロックは、
    前記下流WDM信号を増幅するために前記M:1インターリーバと前記2:1インターリーバの間に結合された第1の「エルビウムドープファイバ増幅器」(「EDFA」)、又は
    前記上流WDM信号を増幅するために前記2:1インターリーバと前記M:1デ・インターリーバの間に結合された第2のEDFA、
    のうちの少なくとも一方を更に含む、
    ことを特徴とする請求項13に記載のシステム。
  15. 前記インターリーバブロックは、
    M個の下流波長マルチプレクサに結合されたM個の入力ポートを有するM:1インターリーバと、
    M個の上流波長デ・マルチプレクサに結合されたM個の出力ポートを有するM:1デ・インターリーバと、
    前記M:1インターリーバと前記M:1デ・インターリーバとを前記WDM OLTの前記I/Oポートに結合する光サーキュレータと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
  16. 前記インターリーバブロックは、
    M個の下流波長マルチプレクサに結合されたM個の入力ポートを有するM:1インターリーバと、
    M個の上流波長デ・マルチプレクサに結合されたM個の出力ポートを有するM:1デ・インターリーバと、
    前記M:1インターリーバと前記M:1デ・インターリーバとを前記WDM OLTの前記I/Oポートに結合する光電力スプリッタと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
  17. 前記インターリーバブロックは、2M:1インターリーバを含むことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
  18. 前記インターリーバブロックは、
    M個の下流波長マルチプレクサに結合されたM個の入力ポートを有するM:1帯域MUXと、
    M個の上流波長デ・マルチプレクサに結合されたM個の出力ポートを有するM:1帯域DEMUXと、
    前記M:1帯域MUXと前記M:1帯域DEMUXとを前記WDM OLTの前記I/Oポートに結合する2:1インターリーバと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
  19. 所定の下流波長マルチプレクサに結合された前記レーザ源のアレイの各統合サブグループが、前記WDM PON波長グリッドの前記下流搬送波波長の第2の波長間隔よりも大きい第1の波長間隔を有する該下流搬送波波長の一部分を発生させ、
    前記インターリーバブロックは、前記レーザ源のアレイの前記統合サブグループからの前記下流搬送波波長を結合して前記WDM PON波長グリッドの該下流搬送波波長の前記第2の波長間隔を与えるように結合される、
    ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
  20. 前記PONは、ハイブリッドPONを含み、
    システムが、
    TDM信号を通じて第2のグループのCPに通信サービスを配信するための時分割多重化(「TDM」)光回線端末(「OLT」)と、
    遠隔ノード電力スプリッタであって、前記第1及び第2のグループのCPの方に向く該遠隔ノード電力スプリッタの全てのポート上で前記TDM信号及び前記WDM信号を受信し、かつ該TDM信号及び該WDM信号の両方を一斉送信するように結合された前記遠隔ノード電力スプリッタと、
    前記遠隔ノード電力スプリッタと前記第1のグループのCPの対応する1つとの間に各々が配置された光学フィルタであって、該光学フィルタの各々が、該第1のグループのCPの各々が前記WDM信号のそれ自身の割り当てを受信するが、該第1のグループのCPの他のCPに割り当てられた該WDM信号を受信しないように、他のWDM信号を阻止しながら該WDM信号のサブグループを通すように構成された前記光学フィルタと、
    を更に含む、
    ことを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  21. 前記TDM OLTに結合された第1の光ポートと、前記WDM OLTに結合された第2の光ポートと、第3の光ポートとを有し、下流方向に前記TDM信号及び前記WDM信号を該第3の光ポート上に結合し、かつ上流方向に該TDM及びWDM信号をそれぞれ該第1及び第2の光ポートに分離するように構成された光結合器と、
    前記第3の光ポートと前記遠隔ノード電力スプリッタ間に結合された基幹回線と、
    を更に含むことを特徴とする請求項20に記載のハイブリッドPON。
  22. 前記遠隔ノード電力スプリッタは、前記第1及び第2のグループのCPに向く2つの上流ポート及びN個の下流ポートを有する2:N電力スプリッタを含み、
    ハイブリッドPONが、
    前記TDM信号を伝えるために前記TDM OLTを前記2:N電力スプリッタの第1の上流ポートに結合する第1の基幹回線と、
    前記WDM信号を伝えるために前記WDM OLTを前記2:N電力スプリッタの第2の上流ポートに結合する第2の基幹回線と、
    を更に含む、
    ことを特徴とする請求項20に記載のハイブリッドPON。
  23. ハイブリッドパッシブ光ネットワーク(「PON」)内で時分割多重化(「TDM」)から波長分割多重化(「WDM」)に移行する方法であって、
    前記ハイブリッドPON上にTDM信号一斉送信を使用してTDM光回線端末(「OLT」)を通じて顧客家屋(「CP」)に通信サービスを最初に提供する段階と、
    WDM信号を使用して前記TDMから前記WDMに移行するための所定のCPを選択する段階と、
    前記TDM信号及び前記WDM信号を遠隔ノード電力スプリッタに配信する段階と、
    前記CPの方に向く前記遠隔ノード電力スプリッタの全てのポート上で前記TDM信号及び前記WDM信号の両方を一斉送信する段階と、
    前記遠隔ノード電力スプリッタと前記WDMに移行する前記所定のCP間に配置され、WDMを使用する他のCPに関連付けられた他のWDM信号を阻止しながら該所定のCPに関連付けられたWDM信号を通すように構成された光学フィルタを与える段階とをみ、上流WDM信号は下流WDM信号でインターリーブされていることを特徴とする方法。
  24. ローリングに基づいて付加的なWDM CPを追加する段階と、
    前記遠隔ノード電力スプリッタと前記WDMに移行する前記付加的なWDM CP間に配置され、該付加的なWDM CPの各々が前記WDM信号のそれ自身の割り当てを受信するが他に割り当てられた該WDM信号を受信しないように他のWDM信号を阻止しながら該WDM信号の異なるサブグループを通すように各々が構成された付加的な光学フィルタを与える段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項23に記載の方法。
  25. 前記所定のCPを前記TDMから前記WDMに移行する際に該所定のCPでの既存のTDM光ネットワークユニット(「ONU」)をWDM ONUと交換する段階を更に含むことを特徴とする請求項23に記載の方法。
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