TW201607267A - 分佈光學組合：無光拍差干擾、無功率 - Google Patents

分佈光學組合：無光拍差干擾、無功率 Download PDF

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Abstract

將一雷射實施至一系統(其使一遠端通電組合器或一聚合式組合器(AC)與一或多個範圍內貢獻組合器一起使用)中可將功率提供至下游貢獻組合器(CC)。可在下游信號及上游信號穿過其之相同光纖上提供功率。

Description

分佈光學組合：無光拍差干擾、無功率 [相關申請案之交叉參考]
本申請案依據35 U.S.C.§ 119(e)主張2014年4月21日申請之美國臨時申請案第61/982089號(ARR00207-P)、2014年8月29日申請之美國臨時申請案第62/043793號(ARR00284-P)及2015年1月6日申請之美國臨時申請案第62/100173號(ARR00528-P)之優先權權利。
光纖射頻傳輸(RFoG)通信頻道之一既有損害係光拍差干擾(OBI)，其困擾傳統RFoG網路。OBI發生於兩個或兩個以上反向路徑傳輸器被通電且其等之波長彼此非常接近時。OBI限制上游訊務，且可限制下游訊務。減輕OBI之既有努力包含：將ONU調整為特定波長的；在CMTS中產生一RFoG感知排程器；即時改變ONU波長；或組合標稱上在相同波長範圍內之多個上游輸入。
然而，用於減少或消除OBI之此等解決方案需要額外功率。例如，組合標稱上在相同波長範圍內之多個上游輸入且不發生OBI需要功率來驅動光二極體及重新傳輸雷射。一些OBI減少/消除器件具有光學放大器(諸如EDFA)以有助於下游分離，其亦需要額外功率。
雖然分佈式無OBI組合可起因於採用後接四個8埠組合器之一4埠組合器及將該等組合器菊鏈在一起，但此解決方案需要將功率提供於五個點處(其不同於一32埠組合器僅提供一個點中之功率)。此增加功 率需求與預期更被動且更不依賴電力之FTTH之理念背道而馳。功率點之一指數增加被視作FTTH部署之一可靠性弱點，增加費用，無法很好地適應當前所實施之分離網路，且僅可在電力系統與光纖網路同時鋪設之新設應用中很好地工作。
可期望用於減少一網路中之失真且無需增加功率之改良技術。
100‧‧‧改良系統
110‧‧‧頭端
112‧‧‧傳輸器
114‧‧‧接收器
116‧‧‧分波長多工器(WDM)分離器/分波長多工器(WDM)
118‧‧‧光纖鏈路/光纖
120‧‧‧主動分離器/組合器單元/聚合式組合器(AC)/主動分離器/組合器單元
122‧‧‧分波長多工器(WDM)
124‧‧‧摻鉺光纖放大器(EDFA)
126‧‧‧主動1×32分離器/1×32埠分離器/主動組合器
128‧‧‧第二光纖鏈路/光纖
129‧‧‧傳輸器
130‧‧‧貢獻組合器(CC)/第二主動分離器/組合器單元/位置
131‧‧‧分波長多工器(WDM)
132‧‧‧光纖
133‧‧‧放大器
134‧‧‧1×32埠分離器/主動組合器/射頻(RF)偵測器/電路/多偵測器接收器
135‧‧‧電力儲存器件
136‧‧‧傳輸器/雷射
137‧‧‧偵測器
138‧‧‧輸入功率偵測電路
139‧‧‧電力管理電路/供電電路
140‧‧‧光纖網路單元(ONU)
200‧‧‧傳統射頻光纖傳輸(RFoG)系統
201‧‧‧區塊
203‧‧‧泵浦雷射/泵浦
210‧‧‧電纜數據機終端服務(CMTS)
220‧‧‧電纜數據機
230‧‧‧光纖網路單元(ONU)
240‧‧‧光纖網路
250‧‧‧接收器
300‧‧‧光纖網路單元(ONU)
310‧‧‧射頻(RF)rms偵測器
320‧‧‧微控制器
330‧‧‧衰減器
340‧‧‧輸入
350‧‧‧ONU雷射
360‧‧‧偏壓電路
400‧‧‧光纖網路單元(ONU)上游架構
410‧‧‧射頻(RF)偵測器/射頻(RF)偵測器電路
420‧‧‧輸入
430‧‧‧雷射偏壓控制模組
440‧‧‧雷射
450‧‧‧放大器
460‧‧‧接通時間
470‧‧‧光纖
500‧‧‧光纖網路單元(ONU)上游架構/光纖
501‧‧‧光纖
502‧‧‧分波長多工器(WDM)/分波長多工器(WDM)組件
503‧‧‧分波長多工器(WDM)組件
504‧‧‧摻鉺光纖區段
505‧‧‧分波長多工器(WDM)組件
506‧‧‧分離器
507‧‧‧偵測器
508‧‧‧偵測器
509‧‧‧輸出
510‧‧‧摻鉺光纖放大器(EDFA)/射頻(RF)偵測器/射頻(RF)偵測器電路
520‧‧‧輸入
530‧‧‧雷射偏壓控制模組
540‧‧‧雷射
550‧‧‧放大器
560‧‧‧接通時間
570‧‧‧光纖
600‧‧‧光纖網路單元(ONU)上游架構
603‧‧‧分波長多工器(WDM)耦合器
604‧‧‧摻鉺光纖
605‧‧‧分波長多工器(WDM)濾波器
606‧‧‧泵浦雷射
609‧‧‧輸出
610‧‧‧射頻(RF)偵測器/射頻(RF)偵測器電路
620‧‧‧輸入
630‧‧‧雷射/放大器偏壓控制模組
640‧‧‧雷射
650‧‧‧放大器
660‧‧‧接通時間
670‧‧‧光纖
680‧‧‧延遲
700‧‧‧傳輸線接收器結構
710‧‧‧電路元件/電流源/電容器組合
720‧‧‧傳輸線區段
730‧‧‧電感器
740‧‧‧電阻器
750‧‧‧輸出
760‧‧‧傳輸線
770‧‧‧電容器
775‧‧‧電壓源
780‧‧‧電感器
800‧‧‧實施方案
810‧‧‧電壓源
815‧‧‧電容/電容器
820‧‧‧多偵測器接收器
825‧‧‧輸出
830‧‧‧輸入
835‧‧‧偵測器
850‧‧‧第三控制信號
為繪示下文所描述之實施例，圖式中展示實施例之實例性建構；然而，實施例不受限於所揭示之特定方法及手段。在圖式中：圖1展示用於通過一網路(諸如上文所描述之RFoG網路)而將內容(例如CATV內容)輸送至複數個用戶之一系統100。圖2A描繪一光泵激主動組合器系統(即，一光電系統)，其使用光來激發，或明確言之，將某些電子能級填充於一光偵測器中以產生一光伏電流，類似於一光電池將太陽光轉換成電功率之方式，如本文中所揭示。圖2B及圖2C描繪一980nm泵浦之效能特性。
圖2D繪示將高偵測器阻抗轉換成低雷射阻抗之一放大器，諸如圖1中之放大器133。圖2E描繪變換具有低阻抗之一電晶體放大器驅動雷射之阻抗之一頻寬。圖2F描繪連接至左邊上之一聚合式組合器120之貢獻組合器130之一實例。圖2G描繪AC 120中之一實例性EDFA，其中該EDFA之輸出處之WDM濾波器605經建構使得980nm光被容許洩漏至EDFA輸出609且此光用於遠端地供電給一下游CC 130。圖3描繪一RFoG架構之光纖長度對RFoG分離數目之一比較。參考圖4，在一傳統RFoG系統200中，CMTS 210使一返回輸入埠處之RF位準保持恆定。圖5展示減輕雷射削波(其否則可起因於來自一ONU之叢發模式通信)之一系統。圖6展示減輕削波之一第二改良ONU。
圖7展示具有100ns之一上升時間之一ONU輸出光譜。
圖8展示具有1000ns之一上升時間之一ONU輸出光譜。
圖9展示一ONU對一RF信號之一回應時間。
圖10展示具有一雷射偏壓及RF放大器增益控制之一ONU。
圖11展示具有與雷射偏壓控制成比例之RF增益控制之一ONU之回應時間。
圖12展示一ONU之回應時間，其中使RF增益控制相對於雷射偏壓控制延遲。
圖13展示具有一單獨放大器增益及雷射偏壓控制之一ONU。
圖14展示一傳輸線接收器結構。
圖15展示至一偏壓放大器之一傳輸線接收器連接。
圖16展示在終端側處具有光電流偵測之一傳輸線接收器。
圖17展示具有多個輸入及光學叢發模式操作之一主動組合器。
圖18展示具有包含放大器偏壓控制之光學叢發模式操作之一主動組合器。
圖19展示具有OBM、雷射偏壓、放大器偏壓及增益控制之一主動組合器。
應注意，雖然附圖用於繪示包含本發明之概念之實施例且解釋該等實施例之各種原理及優點，但所顯示之概念未必理解本發明之實施例，此係因為受益於本文中之描述之一般技術者將易於明白圖中所描繪之細節。
本文中揭示在無需增加既有解決方案所需之功率之情況下實現分佈式無OBI組合。用於分佈式無OBI組合之所揭示實施例包含可在無需比採用OBI減少技術之一網路中所需之耗電位置數多很多之網路中之耗電位置數之情況下運行之系統。
現代CATV傳輸系統已使用一更有效光纖網路來替換諸多舊有RF傳輸路徑以產生一混合傳輸系統，其中有線內容產生且通過同軸電纜 而終止為RF信號，但在內容提供者與用戶之間之大部分中間距離內傳輸時被轉換成光信號。明確言之，CATV網路包含內容提供者處之一頭端，其用於接收表示諸多內容頻道之RF信號。該頭端接收各自RF內容信號，使用一RF組合網路來多工傳輸該等RF內容信號，將組合RF信號轉換成一光信號(通常藉由使用RF信號來調變一雷射)，且將該光信號輸出至將該信號傳送至一或多個節點之一光纖網路，該等節點各接近一群組之用戶。接著，節點藉由解多工所接收之光信號且將其反向轉換成一RF信號使得該RF信號可由觀看者接收而使轉換程序反向。
提供內容輸送之進一步改良之CATV架構之改良包含使用一光纖網路來替換一節點與一用戶家庭之間之同軸電纜網路之光纖到戶(FTTP)架構。此等架構亦被稱為射頻光纖傳輸(RFoG)架構。RFoG之一益處在於：其提供比能夠輸送之當前同軸傳輸路徑快之連接速率及比其大之頻寬。例如，一單一同軸銅線對導體可載送6個電話呼叫，而一單一光纖對可同時載送250萬個以上電話呼叫。FTTP亦允許消費者捆綁其通信服務以同時接收電話、視訊、音訊、電視、任何其他數位資料產品或服務。
一RFoG拓撲包含自頭端至一場節點或光纖網路單元(ONU)(其通常位於使用者端處或使用者端附近)之一全光纖服務。在頭端中，一下游雷射發送經多次光學地分離之一廣播信號。該光纖網路單元或ONU使該RF廣播信號恢復且將其傳入至用戶之同軸電纜網路中。
圖1展示用於通過一網路(諸如上文所描述之RFoG網路)而將內容(例如CATV內容)輸送至複數個用戶之一系統100。在實例性RFoG系統中，頭端110透過一節點將內容輸送至一客戶端處之一ONU 140。 圖1中展示具有一頭端110之系統架構，頭端110具有將一信號輸出至L1 km之一光纖鏈路118之一傳輸器112，光纖鏈路118用於將一下游信 號輸送至一或多個分離器。頭端亦可包含連接至一WDM分離器116之一接收器114，WDM分離器116可自L1 km之一光纖鏈路118接收一信號。光纖鏈路118連接至一主動分離器/組合器單元120。
所展示之實例性分離器/組合器單元120可包含使正向路徑信號與反向路徑信號分開之一WDM 122。如本文中所使用，術語「正向路徑」及「下游」可互換地用於係指自一頭端至一節點之一路徑、自一節點至一終端使用者之一路徑、或自一頭端至一終端使用者之一路徑。相反地，術語「返回路徑」、「反向路徑」及「上游」可互換地用於係指自一終端使用者至一節點之一路徑、自一節點至一頭端之一路徑、或自一終端使用者至一頭端之一路徑。
將正向路徑信號自WDM 122提供至分配功率之一較高功率多埠放大器。例如，圖1描繪一較高功率多埠放大器，其將一放大光信號輸出至具有至各自第二光纖鏈路128之32個輸出埠之主動1×32分離器126。在實施例中，該較高功率多埠放大器係透過組合器120之32個輸出而內部地分配功率之一摻鉺光纖放大器(EDFA)124，各輸出依一相對較高功率(例如約18分貝-毫瓦特(dBm))操作。WDM 122可使來自EDFA 124之1550nm光在正向方向上通過且在反向方向上將(諸如)具有1610nm或1310nm之反向光導引至頭端110中之接收器。
在各埠處，功率位準可為適中的，例如，在0dBm至10dBm之範圍內。主動分離器/組合器單元120可位於一節點內且複數個主動分離器/組合器單元130可通過一短距離(諸如1km至3km或更小之光纖128)而連接至主動分離器/組合器單元120。分離器/組合器126之32個埠之各者透過一各自光纖128而將一各自信號輸出至具有相同於分離器/組合器單元120之類型及組態之一第二主動分離器/組合器單元130。一主動分離器/組合器單元之一實例係ARRIS之AgileMax®©分離器/組合器單元。光纖128之長度可相對於彼此而變動。每分離器130之輸出功 率較低，約0dBm。分離器埠經由長度L3之光纖132而連接至(例如)一多住宅單元(MDU)或一鄰近區域中之ONU。
在反向方向上，1×32埠分離器126、134之任一者或兩者可操作為一主動組合器126、134。各組合器126、134可每埠包含將上游光導引至一偵測器之一WDM(圖中未展示)，該偵測器將所接收之光信號轉換成一電信號且在RF域中放大該電信號。接著，組合器126、134可將該電信號提供至一傳輸器129、136，傳輸器129、136輸出提供至WDM 122或170之具有(例如)1610nm、1310nm或某一其他適當波長之光，WDM 122或170繼而將上游光導引至光纖(諸如光纖128或光纖118)中。因此，沿自用戶之ONU 14至頭端之返回路徑，一分離器/組合器130可操作以組合用於沿光纖長度128上游傳輸之反向方向上之光，且一分離器/組合器120可操作以組合用於沿光纖長度118上游傳輸之反向方向上之光。可將該等組合信號上游傳輸至頭端110中之一電纜數據機終端服務(CMTS)。結合對光纖之正向功率限制，該等組合信號需要每群組之32個用戶之1個正向光纖(L1 km)。在頭端處，光纖118連接至將上游光導引至接收器114之WDM 116。
一RFoG環境中之光纖網路單元(ONU)140使光纖連接終止於一用戶側介面處且轉換用於通過客戶端處之家庭內網路而輸送之訊務。同軸電纜可用於將一RFoG網路之ONU連接至一或多個使用者器件，其中RFoG使用者器件可包含電纜數據機、EMTA或視訊轉換器，如同一HFC網路之使用者器件。例如，R-ONU可經由同軸電纜而連接至視訊轉換器、電纜數據機或類似網路元件，且電纜數據機之一或多者可經由乙太網路或Wi-Fi連接而連接至用戶之內部電話佈線及/或個人電腦或類似器件。
ONU 140將正向傳輸光轉換成用於家庭內同軸電纜網路之RF信號。ONU 140亦自家庭內網路接收RF信號且將此等信號調變至依(例 如)1610nm操作之一雷射上，且將該雷射之輸出向上游發送至光纖L3中。該上游信號在組合器134及/或組合器126中與其他上游信號組合且在光纖L2及L1中進一步向上游傳輸。在WDM 122處，通過光纖L1而將該等上游信號導引朝向頭端接收器114。
光纖長度之總和L1+L2+L3高達25km。然而，系統100將容許頭端與ONU之間之一較高光纖總長度(諸如40km)，此係因為系統100可容忍一較高SNR損失，如下文進一步所描述。
使來自ONU 140之上游信號直接個別地終止於主動分離器/組合器單元130處；即使對於依0dBm操作之ONU，到達偵測器之功率係約-2dBm(光纖132係達數千米之一短光纖，且主動組合器內之WDM損失較小)。此比既有RFoG系統幾乎高20dB，其意謂：分離器134中之偵測器之後之RF位準比既有RFoG系統幾乎高40dB。因此，接收器雜訊指數並不重要且可使用具有相對較差雜訊效能之高頻寬接收器。 所接收之RF信號經由傳輸器136而沿反向路徑重新傳輸至光纖128中且由前述主動分離器/組合器單元120接收及重新傳輸且其後重新傳輸至頭端110。雖然重複之重新傳輸導致SNR之略微遞減，但來自主動架構之SNR之改良提供比傳統RFoG系統顯著更佳之總體效能。更重要的是，因為使所有反向信號個別地終止於單獨偵測器(諸如專利申請案(TBD)中所描述之一多偵測器接收器)處，所以不同反向信號之間可不存在光拍差干擾(OBI)。未光學地組合反向信號，因此OBI不會發生。
在正向方向上，可存在多個EDFA 124；此等EDFA係具有低功率耗散(通常為2瓦特或更小)之具成本效益之單級器件。串接該等EDFA導致歸因於該等EDFA之有限雜訊指數之雜訊之一累積。然而，主動分離器架構無需該等EDFA(高功率頭端110之EDFA仍可用於將功率提供至ONU 140)，將EDFA用於主動分離器單元內可提供一些優點。例 如，頭端110中之設備之複雜性及功率耗散大幅降低，源於頭端110之光纖數亦大幅減少。易於將輸送至ONU 140之功率量增大至約0dBm。因此，ONU接收器自其偵測器獲得12dB以上RF位準且無需如此高之一SNR或增益。即使該等ONU接收器處之SNR要求放寬以容許該等接收器之一較高熱雜訊貢獻，但歸因於EDFA雜訊之SNR影響歸因於較高接收功率而易於克服。此外，可在正向方向上使用相對於當前架構之一可接受SNR來支援額外光譜(諸如，4GHz取代當前RFoG中之1GHz)，因此總資料通量率可顯著增長且無需改變操作來容許(例如)提供40Gbps下載速度及10Gbps上傳速度之服務。
在實施例中，光學組合器120、130提供上游及下游RFoG容量及用於PON傳輸之一完全透明且可逆路徑。光學組合器120、130可實現完全透明之PON部署。例如，光學組合器120、130可藉由具有相容HFC D3.1能力之FTTH網路之部署而實現無OBI及高容量特性。同樣地，可將光學組合器120、130併入至GPON、1G-EPON、XGPON1、10G/1G-EPON、10G/10G-EPON中。與HFC及D3.1之相容性使所揭示之光學組合器120、130能夠與一當前HFC網路並排部署，且係D3.1就緒。可將光學組合器120、130部署於一光纖節點、多住宅單元(MDU)及單家庭住宅(SFU)部署上。
光學組合器120、130可與ONU、電纜數據機及CMTS不相依。光學組合器120、130可與CMTS無關，因此減輕產生一RFoG感知排程器之負擔，其既受限制又耗時。光學組合器120、130有助於使FTTH之一電纜版本比PON替代物更可行。例如，在實施例中，光學組合器120、130使光學組合器具有一可逆PON直通能力以及一高上游及下游容量，其有助於RFoG部署且不中斷下伏系統或損害PON功能性之未來融合，諸如一RFOG系統上之隨後PON部署。
傳統RFoG及PON網路具有一確定功率預算。此意謂：一較長可 達距離導致較少分離且一較大分離導致較短可達距離。此可達距離/分離組合係此等網路之一基本限制。所揭示之實施例可實現一較長可達距離及一較大分離兩者。因此，描述可增強FTTH拓撲且可使FTTH部署可行之實施例。
在實施例中，光學組合器120、130具有32個埠，但在頭端110處僅需要1個傳輸埠、1個接收埠及1個WDM組件。因此，由於無需32個WDM及32個接收埠，所以光學組合器可節省頭端空間及功率。組合器120可為需要約2瓦特功率之一主動器件。可由易用於RFoG系統中之電源供電給光學組合器120，或可將功率供給至光學組合器中。電源可包含一備用電池或太陽能/光纖功率替代物。若損失功率且電池亦已耗盡，則整個可逆PON傳輸不受影響。然而，上游RFoG傳輸被停止。在一習知RFoG系統中，亦將停止上游RFoG傳輸，此係因為若該系統係具有一被動組合器之一傳統RFoG系統，則OBI之優勢無論如何將嚴重地損害該系統。此外，若損失功率，則家裡之ONU(光纖網路單元)將停止運行，使得若無任何備用電源，則此等系統將停止運行，無論該等系統是否為具有或不具有本文中所揭示之主動組合器之RFoG系統或PON系統。頭端光學接收器可僅需要自0dBm至-3dBm範圍內之一輸入功率，且歸因於不存在RF組合器而需要15dB以下RF輸出功率，使得在此一高光學輸入功率及低RF輸出功率之要求下，增益可較低。
一RFoG組合器之實施例包含：預防或消除該組合器處之OBI，而非在網路之末端處管理OBI(諸如，在網路之頭端側處使用一CMTS排程器或在網路之用戶端處使用特定波長ONU)。描述能夠消除OBI之實施例。所揭示之光學組合器可用於消除OBI，提高容量，及/或實現RFoG之多重服務、FTTH網路之電纜版本。光學組合器120、130可消除OBI以形成一無OBI永久系統。光學組合器120、130可與ONU不 相依，與CM不相依及與CMTS不相依。光學組合器120、130實現長伸距及大分離，例如，高達40km及1024個分離，其甚至將進一步擴展。由光學組合器120、130實現之高上游及下游容量包含高達10G DS/1G US且高達40G DS/10G US。
雖然分佈式無OBI組合可起因於採用後接四個8埠組合器之一4埠組合器及將該等組合器菊鏈在一起，但此解決方案需要將功率提供於五個點處(其不同於一32埠組合器僅提供一個點中之功率)。此增加功率需求與預期更被動且更不依賴電力之FTTH之理念背道而馳。功率點之一指數增加被視作FTTH部署之一可靠性弱點，增加費用，無法很好地適應當前所實施之分離網路，且僅可在電力系統與光纖網路同時鋪設之新設應用中很好地工作。
本文中揭示在無需增加既有解決方案所需之功率之情況下實現分佈式無OBI組合。本文中揭示用於使主動組合器能夠充當被動組合器(組合器120或組合器130)之技術。
EDFA(諸如組合器120、130中之EDFA)由一雷射之一發射波長泵激，習知地，使用1480nm(其係一市售雷射之發射波長)來泵激。本文中揭示用於一無OBI組合器系統之技術，該無OBI組合器系統使用一波長來泵激EDFA以引起一主動組合器表現為被動地。
圖2A描繪一光泵激主動組合器系統(即，一光電系統)，其使用光來激發，或明確言之，將某些電子能級填充於一光偵測器中以產生一光伏電流，類似於一光電池將太陽光轉換成電功率之方式，如本文中所揭示。習知地，「光泵激」意謂：注入光以將傳輸媒介或其組成之部分電子地激發至其他能級中。在雷射或雷射放大器之內文中，可經由受激發射某一範圍之光頻而完成光放大，該範圍之寬度亦指稱增益頻寬。此處，吾人亦使用術語「光泵激」來描述一系統，在該系統中，一「泵激」光源在一偵測器中透過光伏效應而誘發一光電流且來 自該偵測器之輸出電壓及電流用於供電給電路。例如，偵測器137可自一光纖128接收光，使用上游位置120處之一「泵激」雷射來將該光注入至該光纖中。偵測器128可將電功率輸出至供電電路129，供電電路129執行所需電壓轉換以將功率提供至用於放大輸入信號之電放大器133。因此，放大器133可藉由一偵測器及一供電電路而使用一光學泵浦來放大電輸入信號。
圖2A描繪組合器(諸如來自圖1之組合器120及130)之間之上游發信號。一無OBI組合器(諸如圖1中所描述之32埠組合器120)可定位成與集線器相距約20km，且被供電。組合器120處理上游信號(由區塊201表示)(熟習技術者將識別可在組合器120中用於上游信號處理之各種組件，整體上由區塊201表示)。如圖2A中所展示，位置130僅繪示上游組件(圖1中展示上游組件及下游組件兩者，例如：組合器/分離器134；一放大器133，其驅動雷射136；一電路138，其偵測輸入功率；一電力管理電路139，其視情況具有一電力儲存器件135且由將能量提供至該電力管理電路之一光偵測器137饋電)。
圖2A表示用於自(例如)一光纖網路單元(ONU)接收信號之一上游架構，其中該ONU將位於組合器130之左邊(即，位於組合器130之下游)。組合器130包含：一RF偵測器134，其用於偵測一RF信號是否存在於一組合器輸入處；或替代地，一電路134，其用於偵測光功率是否存在於輸入光纖132之至少一者處。在實施例中，如圖2A中所展示，輸入光纖132可將信號自多個ONU提供至一多偵測器接收器134。 (若干)多偵測器接收器134可將RF信號提供至驅動一雷射136之一放大器133。因此，若由一RF偵測器134偵測到一信號，則RF偵測器134使該信號傳至一放大器133。放大器133放大包含自RF偵測器電路通過之媒體內容之RF信號。該放大信號驅動雷射136。通過一光纖128而將雷射之輸出傳播至組合器120。經由一光纖128(通常小於1km)而將 雷射輸出提供至進一步處理信號之一上游位置120。
如下文所更詳細描述，雖然圖2A描繪一主動電路，但此等貢獻組合器130可遠端地位於RFoG網路之邊緣處且無法直接接入功率。例如，貢獻組合器130不可接入電功率或需要在無電功率之情況下運行。定位成與集線器相距一距離之無OBI組合器130可包含需要功率來操作之組件，諸如用於驅動一雷射136以進行上游通信之一RF放大器133。如本文中所揭示，一(或若干)上游位置(即，自貢獻組合器130之上游)可包含用於將功率驅動至位置130之一泵浦雷射。
如圖2A中所展示，組合器120可包含一泵浦雷射203。上游位置處(例如，在組合器130中)之泵浦雷射203可將光注入至光纖128中。 自泵浦雷射203輸出之光可耦合至光纖128，光纖128亦將信號自組合器120向下游載送至組合器130(如上文所描述)。自泵浦輸出之光可在光纖128上行進且自光纖128耦合至組合器130處之一偵測器137。將自偵測器輸出之功率提供至供電給輸入偵測器134、放大器133及雷射136之一供電電路139。
在此內文中，供電電路139可將光伏用於自泵浦雷射203輸出之光上以將該光之光能轉換成直流電，非常類似於一太陽能電池將光轉換成電功率。因此，與用於一EDFA中之光放大之光泵激相比，所揭示之光功率解決方案使用泵浦雷射光且使用光伏效應(如同一PV電池)來將該泵浦雷射光轉換成電功率。因此，雖然一泵浦雷射輸出光功率，但應瞭解，雷射203可僅用作為具有一高輸出功率之一雷射。此一雷射類型通常用作為EDFA中之一「泵浦雷射」，因此，吾人將雷射203稱為一泵浦雷射。特定言之，經由本文中所揭示之泵浦雷射之遠端供電對必須將大量功率輸送至一偵測器(諸如偵測器137)之情況尤其有用。
用於遠端供電之所揭示技術使主動電路能夠表現為被動地。遠 端供電組件包含無需一本端電連接來接收功率之組件。例如，主動組合器130可不具有一本端電功率連接。
為繪示之目的，圖2A中展示上游信號組合元件，且為簡單起見，圖2A中未展示下游架構。然而，圖2A中所展示之架構可包含用於下游信號分配之元件，如圖1中所描述。因此，參考圖1及下述圖2F中所展示之下游元件，主動組合器120中之一泵浦雷射203自第一主動組合器120輸出至包含一遠端供電光學組合器130之一或多個下游位置，其中第一主動組合器120係可傳輸至複數個遠端供電之貢獻主動組合器130之一聚合式組合器。例如，如下文相對於圖2F所更詳細展示，一EDFA 510可經遠端地泵激以實現下游信號放大。
圖2B及圖2C描繪一980nm泵浦之效能特性。如上文所描述，一泵浦源(其包含組合器120中之一雷射(例如泵浦雷射203))可將具有980nm之一標稱波長之泵浦能提供至包含RF放大器133之組合器130以導致一放大RF信號驅動一雷射136。如圖2F中所更詳細展示，一WDM 502可使泵浦與信號波長分開。
圖2F進一步展示使用泵浦光(其將在下文中進一步被解釋)來光泵激一EDFA 510之選擇。泵浦源(諸如包含圖2A中所展示之一雷射203之泵浦)亦可將具有980nm之一標稱波長之泵浦能提供至圖2F中之EDFA 510以導致一放大下游信號。如本文中所使用，一泵浦(諸如泵浦203)係用於光放大之一雷射。一泵浦可用於一摻鉺光纖放大器中，如本文之實施例中所描述。因此，一傳入下游信號(其通常具有1550nm之標稱載體波長)可由一EDFA 510放大。
在實施例中，一泵浦雷射位於貢獻組合器之下游處且通過光纖501而提供光功率。例如，一泵浦雷射可位於經由光纖501而將光輸入至貢獻組合器130中之一ONU位置處。對於具有一單獨光纖(諸如圖2F中所展示之光纖501)之系統，該光纖可為位於貢獻組合器130之上游 或下游之一位置，貢獻組合器130具有一電功率連接且因此能夠將足夠光功率提供至用於提供遠端功率之貢獻電源。
圖2B描繪一標準單模光纖(其具有一水峰)之整個波長光譜中之光纖損失。圖2B展示依據波長而變化之光纖衰減(以dB/km為單位)。如圖中所展示，一980nm波長具有每千米約1分貝之光纖損失(每千米約20%損失)。在約20km之距離(諸如頭端與第一光學組合器120之間之一常見距離)內，損失係20dB。
圖2C係圖2B之一曲線擬合，但係其中已消除水峰誘發損失之一曲線擬合(就較新單模光纖而言)。圖2C展示依據波長而變化之光纖衰減之一擬合。因此，組合器120與130之間之約1km距離意謂1dB損失，其意謂約20%之光損失。當光纖距離大於3km時，一對應3dB損失意謂50%之光子未達到偵測，且使用一980nm泵浦之20km光纖上之損失將為對系統之一顯著損害。因此，遠端光纖供電解決方案不將980nm泵浦用於習知CATV網路(諸如RFoG網路)中，此係因為此等RFoG網路中之傳輸距離上之損失過大。雖然一EDFA可為了其放大目的而採用一泵浦，但應注意，此不同於用於遠端供電目的之泵浦雷射(例如980nm泵浦，如本文中所描述)之使用。
返回參考圖2A，在用於光學組合之所揭示技術之實施例中，至少一聚合式組合器120連接至近處之一或多個貢獻組合器130以使該等貢獻組合器能夠表現為被動地。主動及被動分類係基於組合器組態是否包含主動電子器件(因此具有RF頻率處之總增益)或純被動組件(展現一RF接收損失)。主動組合器含有提供增益之主動器件，諸如放大器。被動組合器含有非主動或非線性元件(諸如電晶體)且無法產生比輸入至該組合器之功率多之RF輸出功率，此係因為該等被動組合器不具有用於主動元件之遠端電源。一般而言，被動組件係無法自我供應能量之組件，而一主動組件充當一能源。主動組件依賴一能源且通 常可將功率注入至一電路中。被動組件無法將凈能量引入至電路中。 被動組件亦無法依賴一電源，可自該等被動組件連接至其之(AC)電路得到之功率除外。因此，被動組件無法放大(增大一信號之功率)。
雖然表現為被動地，但所揭示之主動組合器120仍為一主動組合器且經由遠端供電而啟用(相較於真實地被動)。換言之，組合器130包含電晶體且具有RF增益，但其無需一電功率連接，此係因為運行其所需之功率根據所揭示之技術經由光纖而光學地提供。因此，實際上，對於系統之一安裝者及操作者，組合器130似乎表現得像一被動組合器，但其仍為一主動組合器，其中由一光偵測器(其由經由光纖而輸送至該偵測器之一強光源照亮)提供電功率。
在一實例性實施方案中，一4..32埠(介於4埠至32埠之間)無OBI聚合式組合器(AC)120連接至下游之8埠貢獻組合器(CC)130之四者或四者以上。本文中揭示用於實現自身具有功率之貢獻組合器之技術，使得貢獻組合器表現為被動地，在此意義上，該等貢獻組合器無需一本端電功率連接。此等聚合式組合器及貢獻組合器共置於遠離集線器之一位置處，其中聚合式組合器120與一或多個貢獻組合器130之間之距離可為約1km至約2km，而在一1km至2km距離(例如組合器120與130之間之距離)內，使用一980nm泵浦之損失係約1dB。
如本文中針對用於最佳化頭端、組合器與客戶端之間之距離內之傳輸之技術所揭示，在實施例中使用組合器130來實施980nm泵浦以供電給下游信號及上游信號穿過其之相同光纖上之下游貢獻組合器(CC)。用作為一泵浦雷射203之980nm泵浦可相同於用於4..32埠聚合式組合器(AC)120位置處之EDFA(例如圖1之EDFA 124)中之一泵浦，但具有用於遠端供電給貢獻組合器之不同目的，如本文中所揭示。換言之，980nm泵浦可將功率延伸至否則將不具有功率之一位置，即，實現主動組合器130之遠端供電。用於組合器120中之泵浦不使用一泵 浦來產生用於其自身電路之電能，此係因為其已具有一電功率連接。 在一些情況中，組合器120可接收遠端光功率；然而，在此等情況中，組合器120將不含用於供電給130之980泵浦源，此係因為該等組合器耗費過多能量，即，該等泵浦需要過多能量來驅動該等組合器離開一遠端光纖功率鏈路；相反地，該等泵浦用於將功率提供至遠端光纖功率鏈路。
依此方式，主動組合器130可表現為被動地，其意謂：主動組合器無需一本端電功率連接，即，主動組合器可被遠端供電。此等遠端供電組合器可理想地用於減少功率需求，其中可在一系統中存在比組合器120多很多之組合器130(例如，對於各聚合式組合器120，可存在32個貢獻組合器130)。此外，遠端供電使一主動組合器無需提供待供應之功率之一本端電功率連接，且使該主動組合器能夠相對於功率表現為被動地，即，遠端地接收功率而非主動產生或需要功率。若組合器120與將光功率提供至組合器120之組件之間之距離實現使用980nm泵浦來通過光纖提供功率，則可同樣使組合器120表現為被動地。
應注意，本文中所揭示之980nm泵浦類似於用於對EDFA提供泵浦功率之雷射，但與需要波長穩定化用於有效率泵激之EDFA泵浦不同，組合器130中之980nm泵浦無需被波長穩定化。此外，因為980nm泵浦可輸出大量功率(例如30dBm)，所以可期望SBS減輕光。SBS係一熟知效應，其中光纖反射高於某一臨限值之光，用於減輕SBS之方法包含加寬光源之光譜。980nm泵浦在其內操作之距離係適中的(例如組合器120與130之間之1km)，但即使將通過一適中光纖長度而接收大多數光，但遠端供電組合器130中之980nm泵浦可經SBS抑制/減輕以能夠接收更多光。
此處應注意，在本申請案中，雖然將980nm波長描述為用於供電給貢獻組合器之較佳光纖功率，但亦可使用其他波長，諸如850nm 及1480nm。雖然在850nm處存在較便宜光源或較高功率光源，但在較高功率波長處光纖損失較高以抵消一些優點。此外，光學組件(諸如用於單模操作之WDM)歸因於其用於當前EDFA中而更有效地用於980nm及1480nm光源。雖然1480nm泵浦可與單模組件一起使用且具有光纖損失比980nm處之光纖損失更適中之顯著優點(1480nm處之損失係約0.25dB/km，相較於980nm處之1dB/km)，但980nm波長可因其較低波長及因此較高能量光子而提供關於光纖功率產生之優點。此外，1480nm亦可限制使用1490nm下游1G PON波長應用，因此限制PON傳輸。若終端使用者無法預見PON操作且設計可靠有效光纖功率，則1480nm操作將提供較長可達距離及針對上述980nm操作所描述及下文待描述之所有優點。
然而，此處應瞭解，雖然本申請案描述980nm泵激，但可使用服從上文討論之其他波長，尤其是850nm及1480nm。1550nm發信號傳輸器亦可與980nm或1480nm泵浦共置於相同模組內。例如，在遠端CCAP架構中，一頭端與一聚合式組合器130之間之鏈路長度通常較短。因此，1480nm泵浦或980nm泵浦可位於相同於一1550nm發信號雷射之傳輸器模組中。
在包含一980nm泵浦之實施例中，980nm波長具有1dB/km之一損失。因此，對於位於AC(主動組合器)120之1km內之分佈式貢獻組合器130，使用980nm泵浦導致最小損失。在實施例中，980nm波長由Si偵測器接收，該等Si偵測器具有足以產生用於操作CC(貢獻組合器)之功率之一帶隙。如上文所描述，可使用服從所呈現之討論之其他波長，諸如850nm及1480nm。
貢獻組合器130可為後接一重新傳輸雷射之一8埠器件。由於此等CC非常接近於AC，所以CC之功率無需非常高。例如，-3dBm或-6dBm將足夠用。依此功率或甚至高達3dBm運行一雷射所需之典型功 率係約50mW左右之功率。一AC或一CC可具有被動光二極體耦合且因此無需大功率，例如，約5mW之功率用於供電給光偵測器及70mW用於驅動CC中之RF放大器。一典型經濟型SM 980nm泵浦提供26dBm之功率；用於將980nm光注入至SMF上之一WDM存在1dB損失且具有24dBm功率之二氧化矽偵測器具有1dB損失。就一50%效率偵測器而言，足以運行CC之釋放功率係21dBm，其係約125mW。
在實施例中，980nm WL泵浦在短至1km之一距離內不引起980nm光與1550nm光之間之光學非線性相互作用。
在實施例中，980nm泵浦經SBS抑制以實現整個SMF中之22dBm功率。一典型SBS限制在20km之光纖處係7dBm且在1km之光纖處係約15dBm至約18dBm。因此，在實施例中，對980nm泵浦之一適中調變實現SBS抑制。
在實施例中，供電電路自連接至輸入偵測器之一輸入功率偵測電路取得一信號，該信號標記光功率是否入射至輸入偵測器。接著，可使用此信號來控制提供至雷射及/或放大器之功率。視情況而定，一電力儲存器件(諸如電容器、超級電容器或電池)耦合至供電電路以支援組合器之供電。應注意，泵浦雷射可位於一上游位置處(如圖中所展示)，且可位於一下游或其他位置處以經由一輸入光纖或單獨光纖而將功率提供至主動組合器。
雖然上述圖展示用於系統(諸如圖1中所展示之系統)中之一典型主動組合器之元件，但此等組合器通常需要數瓦特來供電給(已生效)多偵測器接收器、放大器及雷射。雖然雷射通常僅需要約1V及低於50mA電流(等於約50mW功率)來操作，但RF放大器消耗大量功率。
一主要原因在於：通常將RF放大器設計為在具有特性阻抗(諸如50Ohm或75Ohm)之系統中操作之增益區塊。另一方面，光偵測器係高阻抗源，且若與一傳輸線結構中之多個偵測器一起操作，則理想地依 僅由一傳輸線之可達特性阻抗限制之高阻抗操作。另一方面，雷射係使一放大器呈現通常為數歐姆之一負載阻抗之低阻抗器件。
應明白，鑑於至主動組合器之光纖長度通常較小，至輸入偵測器之光學輸入功率(通常為1mW至2mW)有效地誘發可提供至高達數百歐姆之一阻抗中之1..2mA之輸入偵測器電流以導致高達約400uW之信號功率。就數歐姆之一阻抗或高達約800uW之信號功率而言，雷射峰值調變電流係約20mA。應明白，無需過大信號功率增益來驅動雷射；然而，需要一阻抗變換。可使用變換器來進行阻抗變換，然而，變換器誘發損失而非提供少量增益且難以獲得一非常高阻抗變換比及一大RF頻寬。在本申請案中，較佳地獲得5MHz至1000MHz之一RF頻寬。
應注意，當誘發2mA偵測器電流時，即使將5V偏壓施加於輸入偵測器結構，但輸入偵測器結構僅消耗約10mW，因此，可推斷：RF放大器係光功率之最大消耗者。先前段落中之討論解釋：具有高增益及50Ohm或75Ohm輸入阻抗及輸出阻抗之一傳統RF放大器在本申請案中係不理想的。此可使用變換器來部分地改進，但此等變換器誘發額外損失且引起頻寬限制。因此，此後尋求一不同解決方案；此處，一電晶體放大器主要用作為亦提供限制增益量之一阻抗變換器。
圖2D繪示將高偵測器阻抗轉換成低雷射阻抗之一放大器，諸如圖1中之放大器133。如圖2D中所展示，電晶體放大器可由具有一高阻抗(諸如具有150Ohm之一阻抗之R6)之一電源及由電流源I1表示之光二極體驅動。電晶體具有偏壓網路L3、L4、L1、L2、R4以設置一偏壓電流。使用回饋電阻器R7、R8及R3、R10來設定電晶體放大器之輸入阻抗及輸出阻抗。此等經設定使得具有數歐姆之低雷射阻抗R1被轉換成接近於至電晶體放大器之輸入處之R6的一阻抗。應注意，歸因於低雷射阻抗，雷射處之信號電壓擺動非常小；因此，低至1V 之至放大器之一供應電壓足以操作放大器。所需之放大器電流具有相同於雷射電流(約50mA)之數量級以獲得可接受失真效能。
在1310nm至1610nm範圍內操作之半導體雷射可使用0.9V至1.5V範圍內之一電壓降來操作；此意謂：操作雷射所需之電壓源亦可提供操作此一放大器所需之功率。因此，用於操作光偵測器、放大器及半導體雷射之整個電路可基於一低電流電壓源而操作以加偏壓於該等偵測器及基於一低電壓源而操作以操作該雷射及該放大器兩者。在一些情況中，所需偵測器偏壓亦可低至1V(但不常見)，使得一單一低電壓供應可為足夠的。
圖2E描繪使一電晶體放大器(其驅動具有低阻抗之雷射)阻抗變換之一頻帶。如圖中所繪示，所獲得之頻寬較高，約1000MHz。
一般而言，1GHz處之雷射阻抗受一雷射封裝之寄生電感影響。 此寄生電感藉由電晶體放大器而影響阻抗變換且可藉由將適當電感添加至電阻器R3及R10之回饋電阻而減輕。此包含於上文所展示之計算中。
如下文所更詳細描述，具有雷射接通/切斷控制及RF增益接通/切斷控制之ONU設計之態樣應用於上文所描述之組合器，且可額外地用於節省功率及預防接通及削波相關誤差。
圖2F描繪連接至一聚合式組合器120之左邊之貢獻組合器130之一實例。一光纖500將具有980nm之下游信號及泵浦雷射功率提供至一EDFA 510。此功率可直接傳至EDFA或使用WDM組件502來耦合至一分離器506，WDM組件502將980nm泵浦光之全部或部分選擇性地耦合至該分離器。分離器506將至分離器506中之功率之全部或部分提供至偵測器507，偵測器507將功率提供至上游電路。將來自分離器506之剩餘功率提供至WDM組件503，WDM組件503將功率耦合至EDFA 510中之摻鉺光纖區段504。在EDFA 520之輸出處，一WDM組 件505將剩餘980nm泵浦光耦合至一選用偵測器508，偵測器508亦可用於將功率提供至上游電路及WDM組件505以預防泵浦光自EDFA洩漏至輸出509。若將功率提供至CC 130中之上游電路及一EDFA兩者，則可選擇此等實施方案之各者及任何者。
應注意，圖2F僅繪示980nm泵浦光分佈且未繪示CC 130中用於組合及分離其他光信號之其他組件。此外，應注意，替代地，1480nm可用於將功率提供至EDFA及上游電路兩者。最後，應注意，若使用1480nm，則可藉由對CC之前之一光纖之拉曼(Raman)增益效應而放大長於1480nm之波長，諸如1550nm及1610nm。較佳地，1550nm用於下游中且1610nm分別用於至及來自CC之上游方向上。若使用具有足夠功率之一1480nm泵浦，則對CC之前之光纖之拉曼增益效應可提供足夠增益(例如，大於1dB)，使得CC之摻鉺光纖區段不被需要。
圖2G描繪AC 120中之一實例性EDFA，其中該EDFA之輸出處之WDM濾波器605經建構使得980nm光被容許洩漏至EDFA輸出609且此光用於遠端地供電給一下游CC 130。該EDFA具有使用WDM耦合器603來耦合朝向摻鉺光纖604之一泵浦雷射606。此意謂：通常存在於一EDFA中以濾除剩餘980nm泵浦光之耦合器605可不在於該EDFA中。此圖僅繪示980nm光分佈且未繪示用於RF信號處置之其他組件；自AC 120至CC 130之輸出光纖500將耦合至輸出609，使得980nm被傳至光纖500。
如上文所描述，應注意，雖然980nm可用於上游中之光纖功率，但980nm亦可用於遠端地泵激下游EDFA。例如，若系統使用一EDFA(例如圖2F中所展示之貢獻組合器130中之EDFA 510)，則980nm可直接透過輸入而進入該EDFA 510或甚至無需一輸入隔離器來到達摻鉺區段。接著，在摻鉺區段之端處，可將剩餘泵浦光傾出至供電給上游之偵測器。980nm可用於使用僅一個光纖或多個光纖來遠端地 泵激下游EDFA 510。例如，一光纖可用於發送上游信號及下游信號，一第二光纖可用於光纖功率以供電給上游信號處理電路，且一第三光纖用於遠端泵浦功率以泵激用於下游信號放大之一EDFA。因此，可使用3個或3個以上光纖來實現具有DS放大及US無OBI操作之一完功能完全被動表現貢獻組合器。通常，當將光纖鋪設於接入端中時，亦鋪設額外股線且可容易地使用該等股線。然而，亦可採用具有一單一光纖之980nm泵浦之上述使用。
若僅利用一個光纖，則將聚合式組合器中之一高功率980nm泵浦WDM至延伸至一或多個貢獻組合器130之信號光纖(例如，光纖128)中以經由單一光纖而連接組合器120、130且藉此將980nm泵浦耦合至貢獻組合器130中之一接收器或一偵測器。接著，可將功率之一部分發送至Si或InGasP接收器且將其轉換成電子。然而，將剩餘部分直接發送至被動EDFA且將其用於放大下游信號。圖2F及圖2G中繪示此之細節。
如本文中所描述，使用980nm實現用於貢獻組合器130之DS及US操作之一完全遠端供電操作。光纖功率及遠端泵激之創新組合難以用於不考慮聚合式組合器及貢獻組合器概念之習知系統中。此外，可使用所揭示之技術來實現根據泵浦功率可用性、成本及光纖可用性而選擇使用單一光纖或多個光纖之操作。如上文所描述，若終端使用者不意欲使用1490nm PON，則亦可使用1480nm。在適當設計下，1480nm泵浦可允許至貢獻組合器之一較長可達距離。
在實施例中，所揭示之光學組合器預防組合器中之RFOG部署之干擾，而非使用ONU中所採取之措施來預防干擾，ONU中之先前嘗試已失效或已證明成本過高。
傳統RFoG架構具有一確定功率預算。此意謂：隨著頭端與ONU之間之光纖長度增大，可使用更少數目個分離，如圖3中可見。相反 地，期望之分離越多，可部署之光纖長度越小。然而，不論所使用之分離數目如何，所揭示之主動架構實現高達約40km之光纖長度，此意謂：所揭示之主動架構容許40km或更大之光纖長度以及大數目(例如1024)個分離，藉此增強FTTP拓撲及部署。
圖2中所展示之主動分離器架構之總成本類似於一傳統RFoG解決方案之總成本。藉由消除頭端裝置(諸如接收器、高功率EDFA及組合器)而抵消主動架構中之主動分離器EDFA增益區塊及WDM及偵測器組件之成本。可依較低輸出功率操作之ONU之一成本減少進一步支援主動分離器架構。主動分離器架構之進一步優點可包含：減少來自頭端之引出光纖數，其可對系統成本產生一大影響；以及選擇使用1310nm反向ONU，同時保持於一典型SNR損失預算內，其可進一步減少成本。此外，圖2中所展示之系統展現比既有RFOG架構能夠提供之頻寬大之頻寬以避免對服務群組大小之限制及對更多CMTS返回埠之伴隨要求。最後，與既有RFoG架構中之OBI減輕技術不同，圖2中所展示之系統無需需要額外ONU智慧之冷卻或溫度受控光學器件及雙向通信鏈路。
此等因數之各者提供相較於既有RFoG架構之一主動分離器解決方案之一進一步成本優勢。亦減小頭端中之所需空間及功率；該主動分離器解決方案需要1個傳輸埠、1個接收埠及1個WDM組件。另一方面，既有RFoG架構需要傳輸埠、多埠高功率EDFA、32個WDM、32個接收器埠及一32埠RF組合器。既有RFoG架構需要非常低雜訊、高增益及高輸出功率接收器，其中靜噪方法經實施以克服RF組合器中之功率損失及雜訊增加。相反地，圖2中所展示之系統100依通常在0dBm至3dBm範圍內之輸入功率工作，需要很小增益，且歸因於在CMTS之前不存在RF組合器而需要15dB以下功率輸出。
所揭示之光學組合器可與ONU、電纜數據機及CMTS不相依。所 揭示之光學組合器可與CMTS無關，因此減輕產生一RFoG感知排程器之負擔，其既受限制又耗時。光學組合器有助於使FTTH之一電纜版本比被動光纖網路(PON)替代物更可行。例如，所揭示之光學組合器單元可使光學組合器單元具有一可逆PON直通能力以及一高上游及下游容量，其有助於RFoG部署且不中斷下伏系統或有助於一RFOG系統上之隨後PON部署。
較佳地，所揭示之光學組合器單元實施一傳輸線方法以將多個光學光偵測器組合於一單一光學接收器中。此可在具有單向或雙向通信之組態中完成。一單向系統不提供自一主動光學分離器至一ONU之控制通信信號，即，控制通信信號僅自一ONU傳至一主動分離器。因此，在一單向系統中，一主動光學分離器僅自一ONU接受一輸出位準且依該輸出位準操作。一雙向系統使控制信號自一主動光學分離器傳至ONU以指示ONU調整其輸出功率；此類型之系統容許完全相等之輸入位準自各ONU至主動光學分離器。
一些主動分離器/組合器系統可較佳地包含冗餘，其中主動光學分離器使其返回雷射功率(返回雷射，其載送連接至其之ONU之組合資訊)在一高功率狀態與一低功率狀態之間切換或在CW模式中操作此雷射。在該情況中，一上游頭端或主動光學分離器可容易地偵測一輸入埠處之功率損失且使連接至另一光纖路線之一第二輸入埠能夠接收資訊；在正向路徑中，亦將在此情況中啟動另一光纖路線，此係因為正向光及反向光一般共用相同光纖。此外，一些主動分離器/組合器系統可包含主動光學分離器中之一反向雷射，其依據至主動光學分離器之ONU傳輸器之數目及自此等ONU接收之光電流之變化而調整其功率輸出。其他主動分離器/組合器系統可具有設定成一確定值之主動光學分離器之一增益因數及反向雷射功率。
較佳地，所揭示之光學組合器單元能夠在改變情形下自我組 態。例項發生於即使無資料傳輸亦需要ONU中之電纜數據機與CMTS通信之情況中。然而，通常，在ONU與CMTS之間無資料傳輸之時期期間切斷ONU，且一電纜數據機可在接收或發送資料之前運行數小時。因此，在一些實施例中，所揭示之組合器單元可經組態以保持與CMTS通信。需要電纜數據機每隔30秒或某一其他適當時間間隔與CMTS反向通信。
ONU操作模式及雷射削波預防
在傳統RFoG架構中，ONU傳輸叢發中之資訊且一或多個ONU可在任何時間點通電且開始傳輸資訊。如由DOCSIS規格所要求，依高達5分鐘(但通常更少)之一時間間隔重複地輪詢所有ONU。當一ONU接通時，由該ONU傳輸之光功率在短時間內自零上升至標稱輸出功率。因此，由主動分離器自該ONU接收之光功率經歷相同轉變。可使該ONU接通之一轉換率由DOCSIS規格約束，但轉變仍相對較突然以類似一階梯函數。如自信號理論所熟知，一階梯函數具有含有有效低頻能量之一頻譜，其中能量隨著頻率上升而下降。若允許在重新傳輸信號時由主動分離器雷射不受阻地重新傳輸低頻能量，則信號可容易地過驅動雷射且引起雷射削波。可利用若干方法來避免此削波。
首先，可在主動分離器之偵測器之後實施一陡坡高通濾波器，其確保：來自通電及斷電之ONU之光偵測器中所誘發之低頻信號不過驅動用於重新傳輸之雷射。此一高通濾波器應經建構使得其使用於低頻之光偵測器呈現低阻抗，使得當ONU接通及切斷時，光偵測器無法看見一顯著偏壓波動。例如，若使用一耦合電容器作為使光偵測器呈現一高阻抗之一濾波器中之第一元件，則接通之一ONU可導致光偵測器之一顯著偏壓波動；因此，應不使用此一類型之濾波器。在此內文中，一顯著偏壓波動將為大於10%之一波動。較佳地，高通濾波器經組態以將位準之波動很好地限制為低於此指數，例如5%或甚至2%。 此外，若重新傳輸雷射亦用於叢發模式中，則當重新傳輸雷射接通時，應較佳地限制重新傳輸雷射之轉換率以便限制至前述主動分離器單元之光偵測器中之低頻光譜之量。
如上文所提及，ONU通常在叢發模式中操作且此引起剛剛所描述之相關聯問題。在一既有RFoG架構中需要ONU之叢發模式操作，此係因為若無ONU之叢發模式操作，則OBI發生之可能性將非常高且系統將無法正常工作。然而，就主動分離器架構而言，OBI不會發生且信雜比邊限顯著高於RFoG之信雜比邊限。由此，減小削波之一第二方法係在一連續「接通」狀態中使用先前所描述之主動架構來操作ONU。對於將信號輸送至一主動分離器中之32個ONU，散粒雜訊及雷射雜訊累積，但信雜比預算較高，使得所得SNR效能仍顯著好於既有RFoG系統之SNR效能。因此，鑑於主動分離器架構消除OBI，主動分離器架構允許所有連接ONU同時操作。
緩和雷射削波之一第三選擇係允許ONU在叢發模式中操作，但偵測來自ONU之功率量且使ONU之信號衰減以便預防削波。參考圖4，在一傳統RFoG系統200中，CMTS 210使一返回輸入埠處之RF位準保持恆定。返回信號由一電纜數據機220產生，被提供至包含一光學反向傳輸器之一ONU 230，且通過一光纖網路240而轉送至與CMTS共置之一接收器250，接收器250將光信號反向轉換成一RF信號且將該RF信號提供至CMTS 210。應瞭解，光纖網路240可含有主動元件及被動元件。亦應瞭解，電纜數據機220與CMTS 210之間之通信係雙向的，即，存在「正向」路徑信號及「反向」路徑信號兩者。
圖4中所展示之通信路徑用於調整電纜數據機之輸出位準。若自ONU 230至接收器250之損失較高或自接收器250至CMTS 210之損失較高，則CMTS 210會將電纜數據機220之輸出位準調整至一高位準以在CMTS處獲得一設定輸入位準或在CMTS處獲得一預定義範圍內之 一位準。在傳統RFoG系統中，存在對ONU可處置之輸入位準之可觀邊限以允許此調整。然而，仍可使電纜數據機過驅動ONU 230，尤其當由電纜數據機使用之光譜量增加以支援未來巨大資料載入時。當過驅動ONU 230時，調變至ONU 230之雷射上之RF信號變為高態，使得ONU 230中之反向雷射被驅動至削波狀態中，即，來自雷射之輸出功率輕微擺動，使得雷射被切斷。此引起嚴重信號失真且產生一寬頻譜，其干擾整個該光譜內之通信。
光纖網路通常組合來自多個ONU之信號，各ONU通常在頻譜之另一頻帶中通信。即使僅一個ONU削波，但所有此等ONU之通信受由失真誘發之寬光譜影響。較佳地，依使得其他ONU不受影響之一方式解決此問題，使削波ONU進入其仍可通信之一狀態且CMTS產生一ONU並非最佳地操作之一警告。
剛剛所描述之第三選擇之一變動係在叢發模式中操作ONU，其中ONU在一低功率狀態(例如-6dBm)與一高功率狀態(例如0dBm)之間切換。此意謂：ONU雷射決不完全切斷，即，雷射總是高於其雷射臨限值而操作，且可總是由主動分離器監測。ONU不傳輸RF信號時之輸出功率之減小使累積於主動分離器中之散粒雜訊及雷射雜訊減少，使得信雜比影響被最小化。
在光學組合器單元循環至一低功率狀態而非一完全切斷狀態之情形中，可追蹤通過組合器之所有埠之光二極體電流及光二極體電流之一最大值/最小值，且因此可在光學組合器處使用一微控制器來連續地追蹤一指定時間間隔內之最大值及最小值。例如，若在10分鐘內光二極體電流最大值係0，則光學組合器判定電纜數據機未連接，具有一缺陷光纖鏈路，或否則有缺陷。視情況而定，主動光學組合器可發信號至一頭端以通知光電流不存在。光學組合器亦能夠自我組態，無論光學組合器是否可判定所接收之光係叢發性的(如在正常RFoG操 作中)或CW(連續波)(如同一節點反向傳輸器)。光學組合器能夠藉由使用由CMTS施加至數據機上之CMTS上游發信號而知道分析：何種埠在工作，何種埠不工作，何種輸入埠連接至ONU，及何種輸入埠連接至光學組合器反向傳輸器，其中在功率可為CW或可在一低功率狀態與一高功率狀態之間波動或可載送嵌入於發信號中之資訊(其指示ONU與光學組合器之間存在另一光學組合器)之意義上，光學組合器埠可具有不同於ONU之一輸出功率分佈。
對於串接主動分離器，可在習知叢發模式中類似地操作串接主動分離器中之返回雷射，其中雷射在叢發之間、在CW模式中或在切換於一高功率狀態與一低功率狀態之間之一叢發模式中切斷。亦應瞭解，反向雷射及/或ONU之CW操作或使用一低位準及一高位準之叢發模式操作進一步促進至主動分離器之上游輸入埠中之光學輸入位準之判定。亦應瞭解，雖然一ONU之內文中描述本申請案中所揭示之器件及方法(其藉由在一叢發模式中操作之一雷射而預防或否則減小削波)，但用於藉由一ONU中之一雷射而預防削波之器件及方法同樣適用於藉由先前所揭示之一主動分離器中之一雷射而預防削波。
圖5展示減輕雷射削波(其否則可起因於由來自一ONU之叢發模式通信)之一系統。明確言之，一ONU 300可包含：一RF rms偵測器310；一微控制器320；及一演算法，其因RF rms偵測器310處所偵測之功率而調整ONU中之一衰減器330。可在叢發模式中操作來自ONU 300之反向路徑；當將一RF信號呈遞給輸入340時，由偏壓電路360接通ONU之雷射350。此可藉由輸入電路中之一額外RF偵測器315直接接通偏壓電路(虛線)或藉由RF偵測器310及微控制器320接通偏壓且設定偏壓位準而完成。當一叢發發生時，RF偵測器310量測一功率位準且將該功率位準提供至微控制器320。微控制器亦感知由偏壓電路360設定之雷射350之操作電流。因此，微控制器320可運算RF信號位準 是否足夠大以誘發反向雷射之削波。若削波不會發生，則無需採取進一步動作且ONU 300可保持一標稱RF衰減值。若此時ONU不具有一標稱RF衰減值，則程序變複雜，此將在本說明書之後文中加以討論。
若削波將發生，則微控制器320儲存事件。若已在一指定時間間隔內計數指定數目個削波事件，則微控制器320判定：ONU 300歸因於削波而具有顯著效能降級，且亦顯著地損害系統中之其他ONU。在該情況中，微控制器320使用先前已記錄之RF功率量測來運算需要增加多少RF衰減來消除削波。接著，微控制器320將RF衰減增加至一新值，使得雷射350比正常情況更強烈被調變(比標稱值更大之調變指標)，但仍低於削波。微控制器320亦可視情況增大雷射偏壓設定值以對雷射調變提供更多餘裕空間。
由於已增加來自ONU 300之信號之衰減，所以由鏈路之末端處之CMTS所見之RF位準下降。接著，CMTS將嘗試指示電纜數據機增大輸出位準以使用於CMTS之所要輸入位準恢復。此可導致兩種情境之任一者。第一，電纜數據機無法進一步增大輸出位準且CMTS會將電纜數據機列為無法達到至CMTS之所要輸入位準之一問題單元。此不意謂：CMTS無法再自電纜數據機接收信號，因為CMTS具有一寬輸入範圍來接受信號。因此，反向路徑仍正常運行，然而，其已嚴重地被損害，因此無法解決削波問題。第二，電纜數據機可具有更多餘裕空間，在該情況中，CMTS將指示電纜數據機增大其輸出位準且使CMTS輸入位準恢復至所要值。因此，會將反向雷射再次驅動至削波狀態中且ONU微控制器將進一步增加RF衰減。此循環將繼續，直至電纜數據機已達到其最大輸出容量，且接著系統返回至第一情境。
圖5中所展示之系統提供使ONU免受削波之保護，且亦引起CMTS感知問題數據機或ONU。如先前所提及，問題之根本原因在 於：自ONU至CMTS之損失過大，其(例如)歸因自ONU至接收器之光纖網路中之一不良光纖連接。發信號通知此問題，且最終將確定此問題。然而，當確定問題時，CMTS輸入位準增大至超過較佳CMTS輸入位準且接著CMTS將指導電纜數據機減小輸出位準。若ONU不具有標稱衰減值且通知實際調變指標等於或低於標稱位準，則此可被認為不同於用於已被過驅動之ONU之先前「新值」(其被故意設定成高於標稱調變指標)。此隱含：已確定系統中之問題，且微控制器可逐漸地或在一步驟中將衰減減小至標稱值。因此，此技術自保護ONU免受削波之狀態自動恢復，其中一旦已確定系統，則將衰減增加至標稱衰減。
如先前所指示，在已偵測到一叢發之後，一ONU花時間來接通。例如，RFoG規格指示：一ONU之接通時間應在100ns至1000ns(即，1μs)之間。過快之一接通時間非所要地產生隨著頻率增大而減少之一非常高之低頻雜訊。不幸地，由於此雜訊延伸至約50MHz或超過50MHz，所以在歸因於一突然接通時間而受雜訊影響之頻率範圍內傳播大多數當前可部署之上游信號。加劇信號降級之事實係：雜訊激增，因為瞬間雜訊叢發可顯著高於具有適中視訊頻寬之一光譜分析儀上所常見之雜訊叢發。
圖6大體上繪示一ONU上游架構400，其中一RF偵測器410偵測一RF信號是否存在於其輸入420處。若偵測到一信號，則RF偵測器410使該信號傳至一放大器450且亦發信號至一雷射偏壓控制模組430以通知在時間t0接通一雷射440，雷射440具有一接通時間460。放大器450放大自RF偵測器電路410通過之該RF信號。該放大信號驅動雷射440。自一光纖470上之ONU傳播雷射之輸出。為簡單起見，圖6中未展示下游ONU接收器架構。雷射之接通時間460對由接通事件產生之光譜產生深刻影響。
圖7及圖8分別展示具有40MHz之一典型信號之100ns及1μs之一上升時間內之估計光譜。在一短上升時間內，歸因於ONU接通之雜訊具有相同於所欲信號之數量級。若具有一較慢雷射接通，則可減輕此效應。
若在任何給定時間點僅存在一個接通ONU，則歸因於ONU接通之低頻雜訊之效應可忽略，此係因為在已完全接通雷射之後插入DOCSIS負載。然而，當在任何給定時間存在可接通之多個ONU時，雜訊通常不可忽略。若存在一第一接通ONU且當該第一ONU傳輸資料時一第二ONU接通，則上文所描述之高雜訊之尖峰出現於上游信號之頻譜之一寬範圍內。當(例如)在CTMS處量測信號時，信號可根據信號之相對RF位準及雜訊尖峰之量值而經歷正向誤差校正(FEC)前或甚至正向誤差校正(FEC)後之誤差。隨著可接通之ONU之數目增加，使雜訊衰弱之可能性變得越來越明顯，其有可能發生於架構遷移至DOCSIS 3.1標準時。雖然此問題總是存在，但當消除OBI及其誘發誤差時，其僅在一殘餘誤差底限處變得明顯。
在雷射已完全接通且已穩定之前，因施加RF信號而引起一額外損害。明確言之，例如，若雷射接通時間比可在雷射已達到穩定狀態之前施加之DOCSIS前序信號慢，則可發生一損害。通常，DOCSIS前序信號被發送為一QPSK信號且通常可根據信號條件而比隨後之常規RF信號高6dB至10dB。在此一例項中，雷射將在仍處於一低功率狀態中時被過驅動且經歷可在上游信號之整個RF光譜內引起雜訊之尖峰且因此隱藏可同時存在之其他信號之非常大削波事件。如先前所指示，雖然此效應已總是發生，但其僅在消除OBI及其伴隨OBI誘發誤差時變得顯著。
圖9展示使用一正弦波信號來圍繞其調變一雷射之一偏壓。在該雷射偏壓不足之時間期間，使輸出信號削波。對於較慢雷射接通，增 加削波之持續時間。雖然可期望藉由具有一較慢接通時間而減小發生於整個上游頻譜內之低頻RF尖峰，但上文所描述之削波增加可抵消慢接通時間之益處。揭示容許一慢接通時間同時避免削波假影之新穎技術。
參考圖10，一新穎ONU上游架構500包含一RF偵測器510，其偵測一RF信號是否存在於其輸入520處。若偵測到一信號，則RF偵測器510使該信號傳至一放大器550且亦發信號至一雷射偏壓控制模組530以通知在時間t0接通一雷射540，雷射540具有一接通時間560。雷射偏壓控制模組530較佳地調變雷射540之偏壓以達成在一接通時間560內完全接通雷射540，接通時間560較佳地儘可能慢，例如為由RFoG標準允許之最慢接通時間或在一些實施例中甚至更長。在一些實施例中，雷射540之接通時間可高達500ns、1μs或更長。此可大幅減少低頻雜訊。雷射之接通時間可為線性的(如圖10中所展示)，或可實施為沿任何所要曲線(諸如一多項式曲線、一指數曲線、一對數曲線或任何其他所要回應)之一轉變。
放大器550放大自RF偵測器電路510通過之RF信號。該放大信號驅動雷射540。較佳地，當放大來自RF偵測器510之RF信號時，雷射偏壓控制模組530包含將放大器增益調變成與雷射偏壓成比例之一電路。此將放大器550之增益有效地設定成與雷射接通時間560成比例，且藉此減小或甚至預防因雷射540之超越及削波。接著，自一光纖570上之ONU傳播雷射之輸出。
圖11展示使用圖10之系統時之雷射540之輸出。如此圖中所見，當使用與雷射偏壓成比例之一RF增益因數時，削波不再發生。然而，RF位準在雷射接通期間之變動有可能引起可預期雷射接通期間之一近乎恆定RF位準之叢發接收器中之一問題。為此，在一些實施例中，放大器偏壓可經調變以使至雷射之RF信號相對於雷射540之接 通時間延遲，且亦可應用比光功率接通快之一時間常數。圖12中繪示此實施例。
圖13展示一ONU之一實施方案，其包含至雷射之RF信號相對於雷射之接通時間之一延遲，且亦應用比光功率接通快之一時間常數。 明確言之，一新穎ONU上游架構600包含一RF偵測器610，其偵測一RF信號是否存在於其輸入620處。若偵測到一信號，則RF偵測器610使該信號傳至一放大器650且亦發信號至一雷射/放大器偏壓控制模組630以通知在時間t0接通一雷射640，雷射640具有一接通時間560。雷射/放大器偏壓控制模組630較佳地調變雷射640之偏壓以達成在一接通時間660內完全接通雷射640，接通時間660較佳地儘可能慢，例如為由RFoG標準允許之最慢接通時間或在一些實施例中甚至更長。在一些實施例中，雷射640之接通時間可高達500ns、1μs或更長。此可大幅減少低頻雜訊。雷射之接通時間可為線性的(如圖13中所展示)，或可實施為沿任何其他所要曲線(諸如一多項式曲線、一指數曲線、一對數曲線或任何其他所要回應)之一轉變。
放大器650放大自RF偵測器電路610通過之RF信號。該放大信號驅動雷射640。較佳地，當放大來自RF偵測器610之RF信號時，雷射/放大器偏壓控制模組630包含將放大器增益調變成與雷射偏壓成比例之一電路，但該放大器增益具有相對於雷射640開始接通之時間t0之一延遲680。較佳地，放大器增益之上升時間快於雷射接通之上升時間。在一些實施例中，雷射/放大器偏壓控制模組630僅接通RF增益，即，上升時間與放大器允許之時間一樣短。接著，自一光纖670上之ONU傳播雷射之輸出。
圖13中所展示之此ONU將放大器650之增益有效地設定成與雷射接通時間560成比例，且藉此減小或甚至預防因雷射640之超越及削波，同時減輕由在雷射接通之時間期間預期一近乎恆定RF位準之一 接收器引起之問題。同時減少雷射接通時間且將與雷射接通時間成比例但相對於雷射接通時間延遲之一RF增益提供至雷射之能力係在所有應用中具有巨大潛力之一特性，且不失一般性地，此等技術可用於任何類比應用，諸如DOCISIS 3.0或3.1。
圖10及圖14中所展示之架構之任一者(或兩者)可與圖2中所展示之架構一起使用以便進一步改良HFC系統之速度及穩定性。此等可進一步與先前揭示內容中所討論之長期削波減小一起使用以減小系統中之長期削波及短期削波兩者之效應。
叢發偵測
如早先所指示，上游傳輸通常在叢發模式(BM)中操作，其中ONU僅在沿上游路徑傳輸資訊之時間間隔期間供電給一傳輸器，例如一雷射。一叢發模式系統大體上提供一較低雜訊環境且因此實現較佳SNR，且在該情況中，該傳輸器係一光學器件，叢發模式之使用趨向於減少光拍差干擾(OBI)。因此，在本說明書先前所揭示之光學組合器系統之一些較佳實施例(其中將抑制OBI)中，較佳地在叢發模式中操作此等光學組合器。
亦如早先所指示，使用叢發模式之RFoG架構偵測ONU中之RF位準以在偵測到一RF信號時供電給ONU之雷射且在該RF信號不存在時使雷射斷電。此程序指稱「RF偵測」。在一光學組合器中，偵測來自ONU之所有光纖光輸入且收集偵測器輸出。若RF偵測與一光學組合器一起使用，則將一RF比較器應用於經組合之RF輸出之輸出。若經組合之RF偵測器之RF位準輸出高於所應用之比較器，則將啟動光學組合器中之光學雷射。
然而，由於RF位準輸入可非常小，所以此偵測會充滿困難。例如，可由任何單一ONU產生一D3.1信號之一非常小片段，因此ONU之調變指標將較低以導致光學組合器處之一低RF位準。此外，自一 給定ONU至光學組合器之光學輸入功率可較低；其中一光學輸入範圍之跨度高達12dB，偵測之後之RF位準可變動達24dB。因此，來自一光二極體之RF位準仍可較低，使得即使RF位準高於產生RF信號之ONU雷射之光學調變指標，但待偵測之此RF位準將低於比較器。在ONU實施例中，可在接通光學輸出之後或在接通光學輸出時接通RF位準，使得所揭示之光學組合器處之一RF位準之偵測將被延遲。此外，由於偵測取決於比較器電路，所以偵測亦可較慢。
將叢發偵測用於本申請案中所揭示之串接光學組合器單元上之一替代方案將為：不論是否將信號提供至光學組合器，總是保持上游光傳輸，即，一「總是接通光學組合器」。雖然此將確保光學組合器向上游透明地轉送資訊，但此將導致一上游光學組合器器件或多埠接收器處之所有埠處之一恆定光輸入。因此，埠處之總光輸入可導致來自所有埠之散粒雜訊累加以使總系統之SNR效能降級。為此，在較佳實施例中，僅當已接收一RF信號且將其發出時，光學組合器單元傳輸上游光。
本文中揭示叢發偵測之一新穎方法，其快速、簡單、穩定且穩健以因此實現多個新架構。明確言之，廣泛而言，所揭示之光學組合器系統可監測各光二極體之光電流以及所有光二極體之總電流。若光二極體之任何者暫存一光電流或替代地高於某一最小值之一電流，則自動接通重新傳輸雷射。光二極體電流產生係瞬間的且有利地係易於比較之一DC值。由於互連網路之速度隨時間增大，所以此等光學偵測電路將變得更有用。
此一光學叢發模式(OBM)偵測器促進可靠性且可具有下列優點：(1)就本申請案中所揭示之多個菊鏈光學組合器而言，相對於一「總是接通」解決方案而達成附加散粒雜訊之實質減少；(2)就DOCSIS 3.1傳輸而言，可偵測及重新傳輸每ONU具有非常低RF位準之個別信 號傳輸；及(3)就歸因於ONU與所揭示之主動光學組合器之間之不同光學長度而變動光學輸入位準、或變動多個菊鏈之此等主動光學組合器之間之光學長度而言，仍可達成可靠叢發模式操作。
此外，所揭示之新穎叢發偵測亦實現在光學組合器輸入處開始一叢發時即時偵測輸入處之光。相反地，當輸入處不存在光或替代地在某一時間段內不存在光時，可使所揭示之主動光學組合器中之輔助RF放大器斷電，因此減少所揭示之主動光學組合器之功率耗散。當光出現於所揭示之主動光學組合器之輸入處時，可在允許時間內再次供電給放大器；例如，在一RFoG系統中，允許高達1微秒來自偵測到RF輸入且系統已開始接通之時刻建立一光纖鏈路。由於RF放大器花一有限時間來接通且建立放大，所以一叢發之早期偵測對提供足夠時間來建立正常操作而言很重要。此功率循環可減少多達10倍之功率耗散，因此顯著改良關鍵基礎設施度量。因此，例如，若電源中斷，則光學組合器可藉由使用光學叢發操作及RF電路叢發操作而保存所需功率，且延長一電池壽命(若可使用一電池)。
在具有多個偵測器之一架構中，能夠涵蓋一寬範圍之光學輸入功率之一光功率偵測電路之實施方案並非不重要。鑑於存在大量偵測器，結合一寬光學輸入功率範圍，需要可靠地偵測之光電流之量及範圍較可觀。僅量測橫跨偵測器偏壓網路中之一電阻器之電壓降較困難；在一單一偵測器上之低輸入功率處，只有當一電阻器(橫跨其之一電壓降等於光偵測器偏壓)之值相對較高時，能可靠地偵測一小電壓降。然而，吾人並不期望增大此一電阻器之值，此係因為當高偵測器電流存在於多個偵測器處時，此導致一增大電壓降；偵測器偏壓將變成依據存在於偵測器處之光纖光而強烈變化。在一些實施例中，使偵測器偏壓保持恆定，此係因為偵測器回應率取決於偵測器偏壓；因此，變動偵測器偏壓可導致系統之增益之一變動。當大量偵測器係在 作用中且(例如)100mA之偵測器電流在多偵測器系統中流動以導致偵測器偏壓過度下降時，甚至低至一典型傳輸線阻抗(諸如75Ohm)之一電阻值會成問題。
本發明揭示用於偵測一寬輸入功率範圍內之光纖光且保持存在於傳輸線接收器中之偵測器上之一恆定偏壓之一方法。為此，一RF放大器及一轉阻放大器兩者之一組合與多偵測器結構一起使用。在一些實施例中，該轉阻放大器連接至該RF放大器前面之一高通結構，使得對於低頻，該轉阻放大器具有至偵測器偏壓之一非常低阻抗連接(小於傳輸線阻抗)。
參考圖14(其展示一傳輸線接收器結構700之一實例)，可藉由與用於合理輸入功率位準(>1μW)之一電流源並聯之一電容而將一光偵測器準確地模型化至相當高頻率(約1GHz)。因此，在此圖中，電路元件710之各者將為一光二極體之一模型。習知接收器設計使用一轉阻放大器或使偵測器與儘可能高之一阻抗匹配，以便將電流源信號轉換成具有最佳可能雜訊效能之一RF信號。此等方法受限於偵測器電容，使得偵測器數目或偵測器區域之增加導致偵測器效能之一損失，且因此無法合理地預期大量偵測器(例如32個)工作良好。此隱含：需要多個放大器來接收大量光纖。
可藉由電感器及電容器之一梯形網路而模型化具有阻抗Z之一傳輸線，其中L/C=Z^2，其在頻率低於L及C之諧振頻率時工作良好。實際偵測器電容值係約0.6pF，使得一75Ohm傳輸線將需要L=3.4nH。 諧振頻率較佳地高於1GHz，使得對於高達1GHz，具有使用3.4nH電感器來補償之任意數目個偵測器之一傳輸線將模擬一75Ohm傳輸線。亦可在偵測器周圍將3.4nH分配為2×1.7nH以導致圖14中所展示之一設計。
如上文所指示，各電流源/電容器組合710表示一偵測器。圖14展 示由具有75Ohm阻抗之各自傳輸線區段720(100psec或板上約1cm)分開之大量串聯之此等電流源/電容器組合710。使該等偵測器與1.7nH電感器730匹配。一75Ohm電阻器740終止傳輸線之輸入。傳輸線之輸出750將一低雜訊饋送給75Ohm RF放大器(圖中未展示)。應瞭解，雖然圖14展示6個偵測器，但可藉由串連此等區段而組合之偵測器之數目不受限制，且根據LC諧振頻率，大量偵測器對可達頻寬之影響可忽略。實際上，可在PCB佈局中將1.7nH電感器實施為較窄線區段，且可使用具有100Ohm差動阻抗之一平衡傳輸線來略微改良雜訊指數。
如圖14中所展示，各電流源/電容器組合710表示一光偵測器，其中電流源係該偵測器中之偵測電流；且電容器表示該偵測器之寄生電容。多個偵測器與傳輸線之區段(諸如C2)及匹配電感器(諸如L2及L2)連接。匹配電感器經選擇使得光偵測器之寄生電容與傳輸線阻抗(通常為75Ohm)匹配。因此，多個偵測器可經組合使得偵測器電流提供至該傳輸線且傳播至輸出750及傳輸線結構之另一端處之終端電阻器740兩者。傳輸線結構頻寬僅受限於光二極體電容之電感匹配且可非常大(超過1GHz)。輸出750連接至與傳輸線阻抗匹配之一RF放大器，該RF放大器放大自傳輸線結構輸出之信號。應注意，使用與傳輸線結構不匹配之一轉阻放大器將引起輸出信號大量回射至傳輸線結構中；一轉阻放大器並非為用於放大來自一傳輸線接收器之輸出之一較佳構件。
通常，需要將(例如)5V偏壓施加於光偵測器。通常，可使用一解耦合電容器來使偏壓電壓與放大器解耦合。接著，可經由一偏壓三通管配置中之一電感器而提供偏壓，例如圖15中所展示。經由使高頻信號通過之一電容器770而將信號自傳輸線760提供至一放大器(圖中未展示)，經由使低頻信號通過之一電感器780而將偏壓自一電壓源 775提供至傳輸線。因此，傳輸線之另一端處之終端電阻器740經電容性解耦合以容許一DC偏壓。通過電壓源775之電流可經量測以判定光電流；電壓源775可建構為提供一恆定電壓及與所提供之電流成比例之一輸出之一轉阻放大器。然而，在實施方案中，需要選擇具有一足夠大值使得其不影響放大器之低頻回應之電感器780。因此，可存在電感器780中之電流對光偵測器電流之一變化之一回應延遲，且此趨向於引起光電流之一偵測延遲。
圖16展示使用傳輸線接收器結構之兩端來緩和此一延遲之一實施方案800。圖16中之電阻器R1係圖14中所展示之終端電阻器740，且電感器L1係圖15中之電感器780。電壓源810將偏壓提供至終端電阻器740及電感器780兩者。電阻器740中之電流對一光電流即時作出回應，使得能夠快速地偵測光電流。電感器780可在無顯著電壓降之情況下支援大光電流，使得可在無顯著偏壓降之情況下將大光電流支援給光偵測器。可將一電容815放置於電壓源810相鄰處；一理想電壓源可不載送任何電流，此係因為電壓係恆定的。然而，在RF頻率處，難以實現一完美電壓源，因此，電容器815將一低阻抗提供至接地，使得終端電阻器740中之RF電流不引起電壓源810處之電壓之調變。
為實現用於電壓源810中之電流之一有效率偵測電路，將電壓源810較佳地實施為一轉阻放大器。一轉阻放大器係一基本電子電路，其使兩個電流路徑之間之一節點保持一恆定電壓且具有改變與該節點處所提供之電流成比例之其輸出電壓之一輸出。因此，該轉阻放大器外表上看起來像至該節點之一電壓源，但存在表示所提供之電流之一額外輸出。接著，可使用此輸出來驅動一決策電路以決定一光電流是否流動。歸因於使用一實際電晶體電路來實現該轉阻放大器之事實，該轉阻放大器不具有無限頻寬，其意謂：對於特高頻，該轉阻放大器無法使節點電壓保持恆定，為此，可在一些實施例中添加電容器 815。
應瞭解，在一些實施例中，放大器之前之LC偏壓網路(電容器770及電感器780)可由更複雜電路替換或甚至用雙工濾波器替換，前提為網路提供自傳輸線偵測器至放大器之一低損失高頻路徑及自電壓源(轉阻放大器)至傳輸線偵測器偏壓之一低損失(低阻抗)低頻路徑。 亦應注意，轉阻放大器可經實施使得輸出電壓首先依據光電流之變化而線性地改變，但接著在足夠高之一光電流處飽和。
在其他實施方案中，可將一光電流偵測電路應用於各個別光偵測器；視情況而定，一光偵測器之一電極(例如陰極)可連接至一RF電路且另一電極(例如陽極)可連接至一光功率偵測電路。此增加複雜性，因為每偵測器需要一偵測電路。此外，一些實施例可視情況每偵測器使用一轉阻放大器。
可使用(例如)上述類型之一光學叢發模式偵測電路來控制一雷射之偏壓或一放大器之偏壓或增益。圖17展示產生一輸出825之一多偵測器接收器820，輸出825發信號通知：已自多個輸入830之任何者偵測到功率。此偵測可基於先前段落中所描述之一偵測方法或基於監測個別偵測器835之多個偵測器電路。當已在時間t0偵測到光學輸入時，使用一受控上升時間t_on_l來接通雷射偏壓且主動組合器可重新傳輸存在於輸入處之信號。
可進一步使用光學叢發模式偵測來控制放大器偏壓，如圖18中所展示；當在t0偵測到光功率時，即時接通放大器。雷射更慢地接通，使得在光功率接通時安置放大器。視情況而定，可藉由控制放大器增益之一第三控制信號850而擴展此方案，如圖19中所展示。
光學調變指標及自校準
對於容許同時操作主動分離器之所有上游輸入之實施方案，上游輸入之後之偵測器上之光電流之總量可較高。偏壓電路之阻抗及偵 測器輸出路徑中之上述濾波構件(如文中所討論)之阻抗必須較低。
在一既有RFoG系統中，CMTS控制電纜數據機與ONU(其將RF信號傳輸至一頭端)之通信之輸出位準，使得至CMTS之一所要輸入位準被獲得。此隱含：將來自CMTS之前之一接收器之輸出位準調整至一已知位準。若此接收器屬於具有一已知增益量使得一輸出位準對應於一已知光學調變指標之一類型，則此隱含：提供至CMTS之頻道之光學調變指標係已知的(鑑於CMTS將頻道調整至其之RF信號位準)。此需要一校準接收器，其依據光學輸入位準之變化而調整其增益(光學輸入位準每減小1dB，增益增大2dB)，使得RF輸出位準與光學輸入位準之間之此確定關係被維持。至接收器中之調變指標係連接至該接收器之主動分離器中之上游雷射之調變指標；因此，CMTS暗中控制主動分離器輸出之調變指標。
主動分離器之增益應較佳地經設定使得來自該主動分離器之一輸出調變指標具有相對於自更下游之主動分離器或ONU接收上游信號之光偵測器之一或多者處之一輸入調變指標之一已知關係。例如，此需要知道此等光偵測器處之光電流，且較佳地，主動分離器可藉由每上游鏈路使用一個偵測器(例如，如同一傳輸線偵測器)而監測各上游鏈路之光電流。由於一些系統可在叢發模式中操作，所以此等光電流並非總是可用。然而，在一DOCSIS系統中，所有ONU經重複輪詢以在高達5分鐘之一時間間隔內獲得一認可信號。此隱含：上游主動分離器重新傳輸資訊，且此一系統中之所有主動分離器每5分鐘至少一次地使上游輸入之各者有效。因此，主動分離器可記錄叢發位準且建立光學輸入位準至輸入埠之一映射。使用此資訊，主動分離器可設定一內部增益位準，使得上游調變指標被最大化，但只要至主動分離器之輸入信號未削波，則上游調變指標將不削波。雖然自頭端至第一主動分離器之光纖長度一般較長，但主動分離器之間之光纖長度及自主 動分離器至ONU之光纖長度一般較短，且具有足夠少損失，使得至不同上游輸入埠之光學輸入功率值較接近，且用於所有埠之最佳增益設定值係類似的。因此，用於所有輸入埠之主動分離器中之最佳增益設定值幾乎相同，且自假定來自輸入埠之任何者上之一信號之反向雷射調變指標最壞之一情況看，SNR之折損較小。
如早先所提及，一實施例可將高光學輸出功率設定值及低光學輸出功率設定值用於反向雷射以取代在用於叢發傳輸之一高輸出功率與其間之一切斷狀態之間切換雷射。此實施例不僅將與至ONU之鏈路損失有關之連續資訊提供至主動分離器，且其改良雷射操作。當一雷射通電時，暫態導致雷射失真較高之一短暫轉變且可使RF輸出信號削波。若使一雷射在接通至一較高功率位準之前保持一低功率位準而非處於切斷狀態中，則此暫態近乎不存在且減小失真及削波。若使雷射連續地保持一高輸出功率，則此等暫態及失真不存在。主動分離器架構容許在此等三種模式之任何者中操作ONU，且可選擇一最佳者用於系統操作。
雖然至一主動分離器上之偵測器之上游輸入功率位準通常係類似的，但在一些例項中，該等上游輸入功率位準可歸因於連接器損失或光纖損失之不同而不同。較佳地，所有光學輸入將具有相同位準或在用於一等效頻道負載之偵測器之後具有相同RF位準。由於主動分離器可監測各偵測器處之功率位準且映射該等光學輸入位準，所以其可運算光學輸入功率位準之調整或該等輸入之調變指標之調整，將需要該等輸入來使各輸入之偵測器之後之RF位準相等。主動分離器可傳送用於輸出功率位準之該等較佳設定值或用於連接至輸入之下游反向傳輸器之增益。可將通信信號調變至注入至下游信號中之一雷射上或調變至放大下游信號之EDFA中之泵浦雷射電流上。可選擇足夠小之調變，且在使得通信信號不干擾下游有效負載之一頻帶中選擇調 變。
較佳地，不僅主動分離器接收及解譯此等通信信號，且下游ONU單元接收及解譯該等信號。此將容許一主動分離器系統中之所有單元之光學傳輸位準及RF增益本質上完全對準。鑑於存在一上游雷射及一主動分離器系統中之所有組件能夠接收一上游信號，一主動分離器系統中之所有組件能夠藉由添加一簡單頻調調變或其他方案而上游通信。因此，實現雙向通信，且主動分離器及頭端可彼此通信，自發現系統，且設置最佳增益及光學位準。
主動分離器架構之一目的係將表示一光學調變指標之準確RF位準提供至CMTS。完成此並非不重要，且需要一特定自校準程序(如後文所描述)，該程序經預期以導致與主動分離器頭端接收器輸出RF位準之準確調變指標相關性。接收器係一CMTS插件或直接連接至CMTS且其間無未知RF損失貢獻(若需要一分接頭用於除CMTS之外之服務，則該分接頭可整合於接收器中以避免外部RF損失)。因此，精確地設定主動分離器重新傳輸器單元之調變指標。
若雙向通信不可用，則ONU輸出功率位準無法由主動分離器調整且ONU之調變指標仍將具有某一不確定性，此係因為ONU與主動分離器/接收器之間之光損失可變動；自ONU至主動分離器之+/-1dB損失變動將導致RF位準之+/-2dB容限，因此一動態窗將至少必須適應該變動及用於其他容限及CMTS設置準確度之餘裕空間。此應容易地用於高達200MHz之頻寬，使得即使無主動分離器控制ONU之輸出功率，仍可獲得可接受系統效能。可使用上述雙向控制來獲得額外系統餘裕空間。
當使用1200MHz返回頻寬使得ONU被分配200MHz之光譜寬度時，可使所有ONU在其削波點以下之數個分貝操作，即，僅足以掩蓋自ONU至主動分離器之損失之不確定性以避免ONU之削波。此最佳 化自ONU至主動分離器之關鍵鏈路之效能，使得0dBm ONU係足夠的。在此類型之操作中，可對使用此一200MHz頻帶來操作之ONU之數目作出一任意選擇，例如高達6個ONU。此繼而將引起主動分離器傳輸器中之削波；因此，對於1200MHz操作，可使ONU之後之主動分離器接收器之增益減小8dB，使得當6個ONU傳輸200MHz之信號頻寬時，僅在削波以下操作主動分離器反向傳輸器。此操作方法最大化SNR且消除不確定性；最小化ONU至主動分離器鏈路之變動之影響，且使用一精確調變指標來操作主動分離器鏈路，如同較低頻寬RF返回系統。將所需動態窗減小至針對調變指標之CMTS位準設定及主動分離器輸出位準校準之容限(相較於一正向傳輸器)。
藉由使用剛剛所描述之系統而分析可達SNR(對於使用每ONU 200MHz之一最大負載之1200MHz操作)導致1200MHz處可達之SNR之一5dB改良。此導致系統之更多約20%之通量能力。就1200MHz之頻寬而言，總上游資料速率可高達10Gbs。
若系統最初地經設置使得主動分離器單元預期每ONU具有200MHz之一最大值之一1200MHz返回光譜(而非(例如)200MHz)，則峰值NPR效能發生約7dB之一損失。因此，可較佳地在正常操作(其中一單一ONU可佔據整個光譜)與高頻寬操作(其中可在任何時間將有限量之光譜分配給一單一ONU且主動分離器反向傳輸器即時支援整個光譜)之間切換操作模式。
所提出之架構具有較佳地依最佳可能調變指標操作之多個重新傳輸鏈路，假定該等鏈路之NPR(雜訊功率比)曲線完全對準。如早先所提及，主動分離器返回鏈路中之重新傳輸之對準對獲得最佳可能效能而言很重要(每分貝之未對準直接導致可用SNR減小)，因此，需要一校準技術來設定及保持傳輸器增益因數之正確對準。
為提供此校準，主動分離器返回傳輸器增益將經準確地設定使 得對於主動分離器接收器二極體之一給定偵測器電流，傳輸器之調變指標等於輸入至偵測器之調變指標。此僅需要知道偵測器電流；至偵測器之實際光學輸入功率及偵測器回應率係不相關的。為此，在各偵測器處實施用於量測偵測器電流之構件，使得可針對返回傳輸器設定一適當增益。
可針對各偵測器個別地設定增益，但由於多個偵測器可同時接收信號，所以此將需要一可控衰減器用於每一偵測器(32個偵測器位於一典型主動分離器單元中)。較佳地，將一單一衰減器用於所有偵測器。此使用與一上游主動分離器通信之主動分離器單元中之可變輸出傳輸器或與一上游主動分離器通信之ONU中之可變輸出傳輸器來達成。下文概述一方法，其設定反向傳輸器之各者之輸出位準，使得各傳輸器提供耦合至其之偵測器上之相同光電流。在正常操作期間，主動分離器接收器監測叢發期間之偵測器電流以能夠在一光纖鏈路降級或受損時發出一警告。
對於自主動分離器至一上游主動分離器之一1310nm反向鏈路，通常需要根據主動分離器接收器之設計而將反向雷射功率控制為自3dBm至10dBm或自6dBm至10dBm。對於一1610nm反向鏈路，此等指數通常分別為3dBm至7dBm或6dBm至7dBm。此等控制確保：一25km鏈路之端處所接收之功率(具有一些WDM損失)係至少0dBm。應瞭解，所給之數目係實例。主動分離器可在正向方向上透過泵浦調變EDFA或將一信號注入至正向路徑中而傳輸資訊。後者較昂貴；前者導致一較低資料速率，此係因為僅可在不影響正向路徑之情況下允許一最小泵浦波動。一低資料速率係足夠的，且可由一簡單接收器(例如耦合至一低成本處理器之在千赫茲範圍內操作之一遠端控制器接收器)讀取。應瞭解，若ONU亦不受控制，則亦僅在上游主動分離器單元中需要下游傳輸功能。圖中將展示系統中之33個主動分離器單 元之一者。
在一自校準運行中，上游主動分離器單元將一命令向下游傳輸至主動分離器單元以開始自校準。隨後，下游單元依一低工作循環比滿功率地隨機接通及切斷其傳輸器，使得在幾乎所有情況中，下游單元之至多一者接通。上游主動分離器向下游報告與何種埠接通及其已自該單元獲得何種偵測器電流有關之資訊。下游單元將該資訊記錄於非揮發性記憶體中。在所有埠已至少接通一次或已發生一暫停(例如，若一或多個埠未連接)之後，上游主動分離器單元判定何種下游主動分離器產生最小偵測器電流。接著，上游主動分離器運算下游單元之各者之上游功率應如何設定，使得所有偵測器電流相同且落於一指定範圍內。該範圍可(例如)對應於偵測器處之0dBm至3dBm(或6dBm)輸入功率。應瞭解，此可藉由設定一光偵測器電流而完成，且無需量測一準確光學輸入功率。
一般而言，主動分離器上游單元會將此功率設定為可經獲得以最佳化鏈路之SNR之最佳(或最大)值。接著，主動分離器單元將全部具有一已知輸出功率，且其內部增益將相應地經設定以具有針對一給定輸入功率及調變指標之一校準調變指標。至一上游主動分離器中之所有鏈路可表現相同。接著，上游主動分離器單元可使下游單元退出校準模式。
若一額外埠起動一上游主動分離器接收器埠，則自校準演算法可開始且無需使已連接之主動分離器單元服務中斷。此藉由啟動已剛被啟動之下游主動分離器接收器上之自校準而達成。其輸出將接通且上游主動分離器單元接著會將一埠數目分配給新的迄今未使用埠且設定至該新單元之一功率，且使該新單元退出校準模式。
在正常操作期間，上游主動分離器單元連續監測引入上游鏈路之接收器電流。若存在顯著偏差，則上游主動分離器單元仍可發出一 非校準模式下游命令以重新調整功率，且其亦可向上游發信號以通知設備問題。
依所揭示之方式操作之主動分離器單元亦可建立連接主動分離器單元之一映射。此外，可產生來自連接ONU之上游功率之一映射且可收集與個別ONU操作及鏈路損失有關之統計資料以(例如)定位顫振ONU或不佳ONU連接。
頭端傳輸器亦可將一命令發送至下游主動分離器單元以開始校準或改變一操作模式(例如，自200MHz至1200MHz之最佳操作)。可設想任何其他類型之雙向EMS系統監測用於可接收及傳輸低資料速率訊務之主動分離器單元。應瞭解，此無需複雜或昂貴HFC EMS系統；藉由下游信號路徑中之泵浦功率變動或低位準信號注入、或上游路徑中之反向雷射功率變動的小幅光功率波動足以偵測二進位或千赫茲範圍(如遠端控制晶片)調變資料型樣。亦應瞭解，最昂貴選擇(注入一下游光信號)僅與頭端有關，或在上游路徑中通常僅與33個主動分離器位置之一者有關。
另一重要考量在於：CMTS應正確地設置數據機位準。在常規返回或RFoG系統中，存在系統位準歸因於RF組件或所應用之組合器網路之相當大不確定性。然而，在主動分離器系統中，鏈路中不存在RF組件，將服務群組聚合於光域中，且僅需要直接耦合至CMTS返回埠之一個低增益、低效能及低輸出位準之接收器。在一些實施例中，可期望產生一專用主動分離器接收器，其具有依據輸入調變指標而變化之一準確校準輸出位準。此一接收器無需一寬輸入範圍；-3dBm至+3dBm(或0dBm至+6dBm)係足夠的。高輸入位準隱含：增益可較低。接收器之後不存在RF組合亦意謂：輸出位準可較低。因此，應可獲得具有一高密度低功率形態因數之此一接收器。就此一接收器而言，頭端中需要少量(若有)RF佈線，且CMTS可準確地設定反向位準 以獲得正確光學調變指標。在一些情況中，需要將除CMTS之外之設備連接至反向路徑。接收器可使用一輔助輸出來提供此功能性，而非使用具有外部RF分離器之主輸出。此歸因於接收器與CMTS之間之RF組件而消除任何位準不確定性。
實施例
前述揭示內容之一些實施例可涵蓋多個串接主動分離器，其等經組態以在無需雙向通信之情況下主要基於光學輸入位準而與ONU一起工作。其他實施例可涵蓋多個串接主動分離器，其等經組態以藉由使用雙向通信而與ONU一起工作。
前述揭示內容之一些實施例可包含具有多個光學輸入之一主動分離器，其將一光學輸入各提供至一或多個偵測器，該等偵測器一起將一組合信號輸出至一高通濾波器，該高通濾波器使該等偵測器呈現一低阻抗且濾除低於一RF頻帶之所有信號且在將該組合信號呈現給一放大器及一重新傳輸雷射之前使高於一RF頻帶之所有信號通過。
前述揭示內容之一些實施例可包含具有多個光學輸入之一主動分離器，其將一光學輸入各提供至一起輸出一組合信號之一或多個偵測器，其中該主動分離器具有一偏壓電路(其在低頻處具有一足夠低阻抗)，使得可在無需至所有偵測器之一顯著偏壓降之情況下同時照亮該等偵測器。
前述揭示內容之一些實施例可包含具有一反向雷射之一主動分離器，其中當該主動分離器之輸入偵測器處之一光電流高於一臨限值時，該反向雷射接通，且其中該雷射接通時之轉換率經限制使得其無法產生具有干擾待傳輸之上游光譜之一光譜的一暫態。
前述揭示內容之一些實施例可包含一RFoG主動分離器架構，其中使用一連續輸出來操作(若干)主動分離器之反向雷射及/或連接至該(等)主動分離器之ONU。前述揭示內容之一些實施例可包含一RFoG 主動分離器架構，其中在一高功率模式與一低功率模式之間操作(若干)主動分離器之反向雷射及/或連接至該(等)主動分離器之ONU，使得輸出功率在上游傳輸之叢發期間較高且否則在輸出中較低。前述揭示內容之一些實施例可包含一RFoG主動分離器架構，其中可將(若干)主動分離器之反向雷射及/或連接至該(等)主動分離器之ONU選擇性地設定至一連續模式及一叢發模式之任一者。
前述揭示內容之一些實施例可包含切換於一高輸出功率狀態與一低輸出功率狀態之一RFoG ONU，其中輸出功率在資訊之叢發傳輸期間較高，且其中該低輸出功率狀態高於雷射臨限值。
前述揭示內容之一些實施例可包含一RFoG系統，其量測所有輸入處之偵測器電流以在至光學輸入之高輸入功率及低(或無)輸入功率期間建立偵測器電流之一表，且基於該表而運算一增益值，使得反向傳輸雷射之一調變指標具有相對於至主動分離器之光學輸入處之一調變指標之一已知關係，使得反向傳輸雷射具有一最佳調變指標，但預防削波，即使對於具有最高光學輸入之埠。在前述揭示內容之一些實施例中，反向傳輸器之最佳調變指標標稱上相同於光學輸入之調變指標。
前述揭示內容之一些實施例可包含具有一RF信號偵測器之一RFoG ONU，該RF信號偵測器偵測輸入信號之叢發且在偵測到一叢發時在一高功率模式中啟動一雷射且否則在一低功率模式(諸如零功率)中啟動該雷射。一電衰減器可位於雷射驅動器之前且可使一RF輸入信號衰減，使得在低輸出功率狀態中，無法藉由一RF輸入信號而使該雷射削波。該雷射之前之RF衰減可隨著雷射功率自低功率狀態增大而減少，使得RF衰減經快速移除以對叢發產生最小影響，但在轉變期間，仍未使雷射削波。
前述揭示內容之一些實施例可包含具有一RF信號偵測器之一 RFoG ONU，該RF信號偵測器偵測輸入信號之叢發且包含一電衰減器，該電衰減器位於雷射驅動器之前以使RF輸入信號衰減，使得當不存在標稱輸入時，預防ONU將弱雜訊信號彙集至ONU中，且當偵測到一叢發時，快速移除RF衰減以對該叢發產生最小影響。
前述揭示內容之一些實施例可包含一RFoG ONU，其可接收一下游信號以指示其調整輸出功率位準、RF增益或兩者。在一些實施例中，此一ONU可接收分配埠數目及狀態監測請求。在一些實施例中，此一ONU可傳輸上游資訊，諸如狀態、序號等等。
前述揭示內容之一些實施例可包含一主動分離器，其可傳輸請求下游單元調整光功率位準、增益或請求狀態資訊之一下游信號。一些實施例可包含可接收此等下游信號之一主動分離器。一些實施例亦可包含可在上游方向上傳輸及/或接收此等信號之一主動分離器。
前述揭示內容之一些實施例可包含具有一RF偵測器、一衰減器、一偏壓電路及一微控制器之一ONU，其中該微控制器基於量測RF功率位準而估計雷射削波且追蹤該雷射削波之時間部分且在此部分超過一臨限值時增加衰減。該微控制器亦可調整雷射偏壓以預防削波。在一些實施例中，當至雷射之RF功率等於或低於一標稱值時，該微控制器使衰減達到一標稱值。在一些實施例中，由該微控制器引起之衰減之變化發生於時間及量值之離散步驟中。
在前述揭示內容之一些實施例中，微控制器可將衰減設定至足以預防削波之一高位準，但小於獲得一標稱調變指標所需之位準。
前述揭示內容之一些實施例可包含在反向方向上具有1個以上重新傳輸鏈路之一雙向RF光纖傳輸架構，其中在各重新傳輸鏈路處組合來自前述鏈路之偵測信號。
前述揭示內容之一些實施例可包含一頭端處之一校準接收器，該頭端藉由一增益控制而提供一輸入調變指標之一特定RF輸出位 準，使得對於不同光學輸入位準，一給定調變指標之RF輸出位準保持恆定。在一些實施例中，一接收器可包含兩個輸出，至少一者連接至一CMTS且無需任何RF組合及分離網路。
前述揭示內容之一些實施例可包含具有至少兩個增益設定值之一主動分離器，一增益設定值經最佳化以用於可傳輸系統可支援之全反向光譜之ONU，且一設定值經最佳化以用於可傳輸小於系統可支援之全光譜之光譜量之ONU，其中該主動分離器組合來自多個ONU之輸入且可傳輸系統可支援之全光譜。
前述揭示內容之一些實施例可包含一主動分離器，其具有可調反向傳輸功率及可調增益，使得不論光學輸出功率如何，該主動分離器維持針對一給定接收上游信號調變指標之一恆定光學調變指標。在一些實施例中，經重新傳輸之光學調變指標相同於所接收之光學調變指標。在一些實施例中，經重新傳輸之光學調變指標係所接收之光學調變指標之一預定部分，且該分離器能夠選擇變動該部分。
前述揭示內容之一些實施例可包含可接收及解碼正向通信信號之一主動分離器，例如用於一EDFA之一輸入監測二極體、或另一監測二極體。
前述揭示內容之一些實施例可包含一主動分離器，其可使用(例如)一正向雷射或藉由調變一EDFA之泵浦電流而傳輸正向通信信號。
前述揭示內容之一些實施例可包含一主動分離器，其可(例如)藉由監測上游偵測器電流而接收及解碼上游通信信號。前述揭示內容之一些實施例可包含一主動分離器，其可(例如)藉由調變反向雷射而傳輸上游通信信號。
前述揭示內容之一些實施例可包含具有至少兩個主動分離器之一系統，其中一第一主動分離器指示一第二主動分離器調整其反向傳輸功率位準。一些實施例可使用一演算法來使連接至一上游主動分離 器之所有下游主動分離器之反向傳輸位準相等及最佳化。在一些實施例中，在起動時自動執行該演算法，使得下游主動分離器(及視情況ONU)獲得一位址且視情況報告上游方向上之分離器(或ONU)之序號及狀態。在一些實施例中，分離器中之埠之較遲啟動導致新埠之一自動校準且不中斷既有埠之服務，且其中連續監測埠健康。
前述揭示內容之一些實施例可包含能夠上游通信且能夠接收及解碼來自另一分離器之上游通信之一主動分離器。
在一些實施例中，一主動分離器可建立其中包含該主動分離器之系統之一映射，且可將系統狀態及拓撲資訊報告給一頭端且可根據需要發出警告。該映射可包含主動分離器之序號，且可包含連接ONU之序號。一些實施例可自動產生一系統映射，且(i)可監測至主動分離器之ONU鏈路輸入位準；(ii)可偵測顫振或否則缺陷ONU且視情況指示主動分離器關閉缺陷或顫振ONU之偵測器；及/或(iii)可監測建構該映射之主動分離器之狀態。在一些實施例中，監測功能用於藉由監測一鏈路上之上游訊務而自動觸發路線冗餘以判定該鏈路是否完好無損，且若發現該鏈路有缺陷，則將下游訊務切換至一替代上游鏈路。在一些實施例中，上游主動分離器藉由與下游主動分離器通信而監測下游主動分離器。
前述揭示內容之一些實施例可包含指示下游主動分離器開始一自校準程序之一頭端。
一些實施例包含一組合器，其可監測上游輸入埠之各者且因此偵測至此一埠之一鏈路之一損失。一上游鏈路之損失隱含：相關聯之下游鏈路已受損。一鏈路之偵測可用於開始切換至較佳地在一不同光纖路線之後之一冗餘光纖鏈路。
在一或多個實例中，本文中所描述之功能可實施於硬體、軟體、韌體或其等之任何組合中。若功能實施於軟體中，則功能可儲存 於一電腦可讀媒體上或作為一電腦可讀媒體上之一或多個指令或程式碼而傳輸且由一基於硬體之處理單元執行。電腦可讀媒體可包含：電腦可讀儲存媒體，其對應於一有形媒體，諸如資料儲存媒體；或通信媒體，其包含促進一電腦程式自一位置轉移至另一位置(例如，根據一通信協定)之任何媒體。依此方式，電腦可讀媒體大體上可對應於：(1)非暫時性有形電腦可讀儲存媒體；或(2)一通信媒體，諸如一信號或載波。資料儲存媒體可為任何可用媒體，其可由一或多個電腦或一或多個處理器存取以擷取用於實施本發明中所描述之技術之指令、程式碼及/或資料結構。一電腦程式產品可包含一電腦可讀媒體。
舉例而言(但不限於)，此電腦可讀儲存媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存、磁碟儲存或其他磁性儲存器件、快閃記憶體或任何其他媒體，其可用於儲存呈指令或資料結構形式之所要程式碼且可由一電腦存取。此外，將任何連接適當地稱為一電腦可讀媒體。例如，若使用一同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)來自一網站、伺服器或其他遠端源傳輸指令，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)包含於媒體之定義中。然而，應瞭解，電腦可讀儲存媒體及資料儲存媒體不包含連接、載波、信號或其他暫時性媒體，而是針對非暫時性有形儲存媒體。如本文中所使用，磁碟及光碟包含壓縮光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟及藍光光碟，其中磁碟通常磁性地複製資料，而光碟藉由雷射而光學地複製資料。上述內容之組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇內。
指令可由一或多個處理器(諸如一或多個數位信號處理器(DSP)、通用微處理器、專用積體電路(ASIC)、場可程式化邏輯陣列(FPGA) 或其他等效積體或離散邏輯電路)執行。相應地，本文中所使用之術語「處理器」可係指適合於實施本文中所描述之技術之前述結構或任何其他結構之任何者。此外，在一些態樣中，本文中所描述之功能性可提供於經組態以用於編碼及解碼之專用硬體及/或軟體模組內，或併入一組合編解碼器中。此外，技術可完全實施於一或多個電路或邏輯元件中。
本發明之技術可實施於包含一無線手機、一積體電路(IC)或一組IC(例如一晶片組)之各種器件或裝置中。各種組件、模組或單元在本發明中經描述以強調經組態以執行所揭示之技術之器件之功能態樣，但未必需要藉由不同硬體單元而實現。確切而言，如上文所描述，各種單元可組合於一編解碼器硬體單元中或由可相互操作之硬體單元之一集合(其包含上文所描述之一或多個處理器)以及適合軟體及/或韌體提供。
120‧‧‧上游位置/聚合式組合器(AC)/主動分離器/組合器單元
128‧‧‧光纖/第二光纖鏈路
130‧‧‧貢獻組合器(CC)/位置/第二主動分離器/組合器單元
132‧‧‧光纖
133‧‧‧放大器
134‧‧‧1×32埠分離器/主動組合器/射頻(RF)偵測器/電路/多偵測器接收器
135‧‧‧電力儲存器件
136‧‧‧傳輸器/雷射
137‧‧‧偵測器
138‧‧‧輸入功率偵測電路
139‧‧‧電力管理電路/供電電路
201‧‧‧區塊
203‧‧‧泵浦雷射/泵浦

Claims (27)

  1. 一種貢獻光學分離器/組合器，其經組態以在無電功率之情況下被動地運行，該貢獻光學分離器/組合器經由一光纖而連接至一聚合式光學分離器/組合器，其中至少一輸出埠位於自該貢獻光學分離器/組合器之上游，該貢獻光學分離器/組合器包括：一或多個偵測器，其等用於偵測自一或多個光纖網路單元(ONU)接收之反向路徑光信號且經組態以偵測自該上游聚合式光學分離器/組合器接收之正向路徑光信號；至少一額外偵測器，其用於偵測在一正向路徑中由該上游聚合式光學分離器/組合器藉由一泵浦雷射而注入之一光；一供電電路，其經組態以使用來自該上游聚合式光學分離器/組合器之泵浦雷射之該正向路徑光來將電功率提供至該貢獻光學分離器/組合器以供電給該貢獻光學分離器/組合器中之下游電路或上游電路之至少一者以處理該等各自反向路徑光信號及正向路徑光信號。
  2. 如請求項1之貢獻光學分離器/組合器，其中該貢獻光學分離器/組合器無需一電功率連接。
  3. 如請求項1之貢獻光學分離器/組合器，其中該貢獻光學分離器/組合器及該聚合式光學分離器/組合器定位成彼此足夠接近，使得連接該等組合器之該光纖具有一長度，使得自該泵浦雷射注入至該光纖中之該光足以供電給該下游電路及該上游電路以回應於該等所接收之光信號而輸出上游信號及下游信號。
  4. 如請求項1之貢獻光學分離器/組合器，其進一步包括用於放大該等反向路徑光信號之至少一放大器。
  5. 如請求項4之貢獻光學分離器/組合器，其中當由該至少一額外偵 測器偵測到光功率時，使該放大器通電。
  6. 如請求項4之貢獻光學分離器/組合器，其進一步包括用於重新傳輸該等放大反向路徑光信號之至少一雷射。
  7. 如請求項6之貢獻光學分離器/組合器，其中當由該至少一額外偵測器偵測到光功率時，接通該雷射。
  8. 如請求項1之貢獻光學分離器/組合器，其進一步包括一電池，該電池自該泵浦雷射累積用於供電給該貢獻光學分離器/組合器中之一放大器及雷射之功率。
  9. 如請求項1之貢獻光學分離器/組合器，其中在該聚合式光學分離器/組合器中由一980nm泵浦雷射或一1480nm泵浦雷射之至少一者光泵激用於該正向路徑光之一光學放大器，且其中一980nm泵浦雷射、一1480nm泵浦雷射或一850nm泵浦雷射之至少一者將正向路徑光提供至該分離器/組合器以供電給該貢獻光學分離器/組合器。
  10. 如請求項1之貢獻光學分離器/組合器，其中該泵浦雷射具有每1km光纖不超過1dB損失之一光纖衰減。
  11. 如請求項1之貢獻光學分離器/組合器，其中該等組合器之間之該光纖長度不超過3km。
  12. 如請求項1之貢獻光學分離器/組合器，其中該至少一額外偵測器係一Si偵測器、基於InP之一InGaAsP偵測器或基於GaAs之一InGaAsP偵測器之至少一者。
  13. 如請求項1之貢獻光學分離器/組合器，其進一步包括用於放大該等反向路徑光信號之一電晶體放大器及用於重新傳輸該等放大反向路徑光信號之一雷射，其中將該一或多個偵測器配置於一傳輸線結構中且將該傳輸線結構之一輸出提供至該電晶體放大器，該電晶體放大器具有 與一傳輸線阻抗匹配之一輸入阻抗及與一雷射阻抗匹配之一輸出阻抗。
  14. 如請求項13之貢獻光學分離器/組合器，其中至該一或多個偵測器之一供應電壓比自該傳輸線結構輸出至該電晶體放大器之一RF信號之rms值大5倍，且至該電晶體放大器之一供應電壓小於至該一或多個偵測器之一供應電壓，但不高於至一雷射偏壓電路之一供應電壓。
  15. 如請求項14之貢獻光學分離器/組合器，其中至該電晶體放大器之該供應電壓不高於橫跨用於傳輸上游信號之一雷射之電壓降。
  16. 如請求項1之貢獻光學分離器/組合器，其中該貢獻光學分離器/組合器係由該聚合式組合器遠端地供電之複數個貢獻組合器之一者。
  17. 如請求項16之貢獻光學分離器/組合器，其中由該聚合式組合器遠端地供電給貢獻光學分離器/組合器引起該貢獻光學分離器/組合器之被動行為，使得該等貢獻組合器無需額外電功率。
  18. 一種光纖射頻傳輸(RFoG)系統，其具有經由一光纖而連接至位於下游之一或多個貢獻光學分離器/組合器之至少一聚合式光學分離器/組合器，該RFoG系統包括：一或多個第一光纖，其中該至少一聚合式光學分離器/組合器偵測輸入至組合器埠之多個光學輸入信號且將射頻(RF)調變資訊自此等埠之各者重新傳輸至該一或多個第一光纖；一或多個第二光纖，其等連接至該至少一聚合式光學分離器/組合器及該一或多個貢獻光學分離器/組合器之至少一者之一埠，該一或多個貢獻光學分離器/組合器之各者經組態以將射頻(RF)調變信號傳輸至連接至該至少一聚合式光學分離器/組合器之一埠之該一或多個第二光纖；及 一或多個第三光纖，其等將該一或多個貢獻光學分離器/組合器連接至一光纖網路單元(ONU)，使得自該光纖網路單元發送至至少一額外光纖之射頻(RF)調變資訊由該一或多個貢獻光學分離器/組合器接收且由該一或多個貢獻光學分離器/組合器經由該一或多個第二光纖而重新傳輸至該至少一聚合式光學分離器/組合器。
  19. 如請求項18之系統，該一或多個第一光纖用於傳輸該聚合式光學分離器/組合器與一頭端之間之射頻(RF)信號，該一或多個第二光纖用於傳輸一聚合式組合器與該一或多個貢獻光學分離器/組合器之間之射頻(RF)信號，且該一或多個第三光纖用於傳輸一光纖網路單元(ONU)與該一或多個貢獻光學分離器/組合器之間之射頻(RF)信號。
  20. 如請求項18之系統，其進一步包括用於在第一主動組合器與第二主動組合器之間轉送內容之一傳輸器及一多工器，其中：該至少一聚合式光學分離器/組合器在一正向方向上操作為一分離器且在一反向方向上操作為一主動組合器，該一或多個貢獻光學分離器/組合器自複數個用戶之各者接收各自光信號，組合該等所接收之光信號以產生一組合電信號，且放大該組合電信號，該傳輸器接收該放大組合電信號且將其轉換成一反向路徑光信號；及該多工器使該反向路徑光信號與一正向路徑光信號一起多工傳輸。
  21. 如請求項18之系統，其中該一或多個第二光纖之至少一者包含用於輸送下游及上游中之信號之一信號光纖，且該一或多個第二光纖之至少一者(其不同於該信號光纖)用於將980nm光或1480 nm光之至少一者傳輸至該一或多個貢獻光學分離器/組合器以將功率提供至該一或多個貢獻光學分離器/組合器。
  22. 如請求項21之系統，其中該至少一聚合式光學分離器/組合器包含一980nm雷射、一1480nm雷射或一850nm雷射之至少一者，且藉由調變該至少一雷射之一電流而將SBS抑制添加至該至少一雷射。
  23. 如請求項21之系統，其中經由將光下游傳輸至該一或多個貢獻光學分離器/組合器之該一或多個第二光纖之至少一者而光泵激該一或多個貢獻光學分離器/組合器中之一EDFA。
  24. 如請求項23之系統，其中該EDFA係包括摻鉺光纖之一被動光學器件且將由該至少一聚合式光學分離器/組合器產生之該980nm光或該1480nm光之該至少一者接收為一光泵激。
  25. 如請求項18之系統，其中一單一第一光纖將光信號及由該聚合式光學分離器/組合器產生之980nm光纖功率或1480nm光纖功率之至少一者兩者提供至該一或多個貢獻光學分離器/組合器以由該一或多個貢獻光學分離器/組合器進行上游處理及下游處理兩者，該一或多個貢獻光學分離器/組合器將具有高功率之分波長多工器(WDM)光學被動者用於上游電路及被動下游電路中。
  26. 如請求項18之系統，其中一單一第一光纖將光信號及由該聚合式光學分離器/組合器產生之980nm光纖功率或1480nm光纖功率之至少一者兩者提供至該一或多個貢獻光學分離器/組合器，其中該光纖功率用於供電給該一或多個貢獻光學分離器/組合器中之上游電路且用於光泵激該一或多個貢獻光學分離器/組合器中之一下游EDFA。
  27. 如請求項18之系統，其中一1550nm發信號傳輸器與至少一980nm或1480nm泵浦雷射共置於一相同傳輸器模組中。
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