TW201707399A - 光信號放大 - Google Patents

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Abstract

呈現一種在光通訊系統中用於光信號放大的方法。該光通訊系統包含光線路終端、複數個光網路單元、光分光器、及複數個循環器。該等光網路單元各者包含光放大器。第一光信號在從該光線路終端至來自該複數個循環器之第一循環器的下游方向上傳送。該第一光信號更從該第一循環器傳送至來自該複數個光網路單元的第一光網路單元，且其繞過該光分光器。該第一光信號在該第一光網路單元的該光放大器中放大以產生放大的光信號。該放大的光信號經由該光分光器從該第一光網路單元傳送至該第一循環器，並更從該第一循環器傳送至該複數個光網路單元中的另一者。

Description

光信號放大
此申請案通常相關於光傳輸系統，且更具體地相關於用於光信號放大的系統、設備、及方法。
被動光網路(PON)係使用從總局至區域場所之光纖纜線的網路架構。其使用被動光組件以致能單光饋送光纖服務多個場所。PON由光線路終端(OLT)裝置位於其的總局節點、在用戶端之稱為光網路終端(ONT)或光網路單元(ONU)的一或多個終端節點、及其他基礎架構，諸如，將總局節點連接至終端節點的光纖、功率分配器(PS)、過濾器等，組成。此基礎架構稱為光分配網路(ODN)。換言之，ODN提供從OLT朝向ONU的光傳輸媒體且反之亦然。ODN包含複數個光鏈路及被動光組件，彼等配置成其根部連接至OLT之從點至多點的結構。在被動光網路中，稱為饋送光纖並作用為光路徑的單光纖將該光引導朝向遠端節點(RN)，其中藉由資料分光器、過濾器、或任何其他被動裝置將光遞送至不同分接部。更具體地說，光路 徑可在光分光器及功率分配器分流至數個分支路徑中，其中各分支路徑藉由分光器的埠連接至單一ONU。將該光從RN經由光路徑導向其被視為係端點的用戶端。若該單元服務單一端點，稱為ONT，或若該單元服務多個端點，稱為ONU。在上行鏈路上，ONT/ONU使用相同或不同波長將使用者資料傳送回OLT。使用術語上行鏈路或上游指稱從ONU行進至OLT的信號。使用術語下行鏈路或下游指稱從OLT行進至ONU的信號。
由ODN之各種組件導致的光衰減累加至值，其現在係由來自此ODN之端點的發射器及接收器所橋接。10Gbit/s的典型效能資料係距離多達40km並分流多達64。有擴展ODN中之該距離及分流因子的需要，特別係由於長距離PONS的引入。今日ODN的距離及分流比能藉由將光放大器(OA)插入在網路中而擴展。OA的最常見位置係在遠端節點(RN)中，典型在60-90km饋送線之後及在128-512及0-10km分支光纖的功率分配器(PS)之前。在目前的技術狀態中，對各方向加入光放大器(下游及上游)。
為具有光放大，在RN中具有OA需要存取電源供應以操作的缺點。當既存RN係基於被動組件時，其典型地對電力沒有存取能力。
本發明的目的係避免上述缺點，並提供有利地放大光 信號而不需要存取電力的方法、光裝置、及光通訊系統。
根據本發明的一樣態，提供用於在光通訊系統中放大光信號的方法。該光通訊系統包含光線路終端、複數個光網路單元、光分光器、及複數個循環器。該等光網路單元各者包含光放大器。第一光信號在從該光線路終端至來自該複數個循環器之第一循環器的下游方向上傳送。該第一光信號更從該第一循環器傳送至來自該複數個光網路單元的第一光網路單元，且其繞過該光分光器。該第一光信號在該第一光網路單元的該光放大器中放大以產生放大的光信號。該放大的光信號經由該光分光器從該第一光網路單元傳送至該第一循環器，並更從該第一循環器傳送至該複數個光網路單元中的另一者。
根據本發明的另一樣態，提供用於在光通訊系統中放大光信號的進一步方法。該光通訊系統包含光線路終端、複數個光網路單元、光分光器、及複數個循環器。該等光網路單元各者包含光放大器。在與該下游方向相反的上游方向上從來自該複數個光網路單元的光網路單元傳送第一光信號至來自該複數個循環器的第一循環器。該第一光信號更從該第一循環器傳送至該光分光器。該光分光器將該光信號傳送至來自該複數個循環器的另一循環器，且此信號更從該另一循環器傳送至來自該複數個光網路單元的另一光網路單元。該光信號在該另一光網路單元的該光放大器中放大並因此產生放大的光信號。將放大的光信號從該另一光網路單元傳送至該第一循環器且其繞過該光分光 器。最後將該放大的光信號從該第一循環器傳送至該光線路終端。
根據本發明的另一樣態，提議用於在光通訊系統中將光信號放大的光網路單元。該光網路單元包含適於接收光信號的介面。該光網路單元也包含其能將由該第一介面接收的光信號放大的光放大器。在放大後，產生放大的光信號。該介面也適於傳輸光信號以及放大的光信號。
根據本發明的另一樣態，提議一種光通訊系統。該光通訊系統包含其適於傳送及接收光信號的光線路終端。該光通訊系統也包含其適於傳送及接收光信號的複數個光網路單元。該光通訊系統也包含其適於將光信號分配至該複數個光網路單元的光分光器。最後該光通訊系統包含其適於在該光線路終端、該複數個光網路單元、及該光分光器之間引導光信號的複數個循環器。該等光網路單元各者包含適於放大光信號以產生放大的光信號的光放大器。
本發明的基本想法係選擇該通訊網路中之ONU的一者，並將其OA用於在下游及上游方向上的光信號的線內放大。然後可將由該放大產生的放大的信號分配至整體ODN，並更具體地分配至網路中的其他ONU。
100、300、500‧‧‧OLT
102‧‧‧光饋送光纖
104、304‧‧‧遠端節點RN
106、312‧‧‧功率分配器
108、510、600‧‧‧光網路單元(ONU)
110、111、318、516、604‧‧‧光放大器
302‧‧‧饋送光纖
306‧‧‧光過濾器
310、316‧‧‧光循環器
314‧‧‧ONU1
320、524‧‧‧內建分光器
324、520‧‧‧ONUx
504‧‧‧RN
506、512、526‧‧‧循環器
508‧‧‧功率分配器PS
522‧‧‧發射器TX
528、530、532‧‧‧過濾器
602‧‧‧介面
DS‧‧‧資料信號
Sw1、Sw2‧‧‧遠端交換器
SwCtrl‧‧‧單一低速交換控制信號
現在結合隨附圖式提供對以下描述的參考，其中：圖1顯示先前技術的被動光學網路，圖2顯示用於下游信號放大的流程圖， 圖3顯示用於下游信號放大的方塊圖，圖4顯示用於上游信號放大的流程圖，圖5顯示用於上游信號放大的方塊圖，圖6顯示根據本發明的光網路單元。
本文描述用於在被動光學通訊網路中放大光信號之光裝置及系統的實施例。
圖1顯示根據先前技術的PON。OLT 100經由光饋送光纖102連接至遠端節點RN 104。下游信號在下游方向(DS)上藉由OLT以個別下游波長傳輸至遠端節點RN。將下游方向上的光放大器110放置在功率分配器106之前，並放大由OLT傳送的信號。採用光網路單元(ONU)108之形式的用戶側存取網路終端單元連接在饋送線102的終端。此等ONU 108可替代地係光網路終端(ONT)。ONU 108在上游方向(US)上以指派給ONU的個別上游波長傳輸個別上游光信號。上游信號係由功率分配器106組合並透過饋送線102傳送至OLT。當一個組合信號從功率分配器106出來時，在功率分配器之後及OLT之前，在上游方向上放置在RN中的另一光放大器111將由ONU傳送的信號放大。在PON係分時間-波長多工(TWDM)PON的情形中，遠端RN包含組合上游信號的功率分配器。
圖2顯示用於下游信號放大的流程圖。光信號在下游方向上從OLT 100傳送至ONU 108。目的係在彼等到達 目的ONU之前將此信號放大。在步驟200中，光信號由OLT傳送至循環器。此循環器在步驟202中使該光信號不通過光分光器而進一步傳送至ONU的一者。ONU藉由建造而包含其在此發明中用於放大光信號的光放大器。在步驟204中發生由OLT傳送的光信號為ONU之一者的光放大器所放大。此放大致使光信號變得放大且因此其能稱為放大的光信號。另外，在步驟206中，將此放大的光信號從放大其的ONU傳送至上述的相同循環器。在此情形中，放大的光信號通過光分光器。將循環器組態成使得其在步驟208中傳送放大的光信號至與放大該光信號之該ONU不同的一或多個ONU。另外，下游信號放大將藉由方塊圖的協助而更詳細地描述。
圖3顯示用於下游信號放大的方塊圖。OLT 300同時傳輸高位元率資料通道(一個以上的單一波長通道也係可能的)以及單一低速交換控制信號。此等信號在圖中分別顯示為DS及SwCtrl。二個信號位於2個分離波長帶內。可將單波長通道或可只將具有與應啟動的交換器位置有關之編碼資訊的單一通道用於各可能的遠端交換器Sw1及Sw2位置。DS及SwCtrl信號透過藉由箭號302符號化的饋送光纖運輸至遠端節點RN 304。在RN內，DS資料信號及SwCtrl信號係由光過濾器306分開。
SwCtrl信號藉由交換器遠端控制(SwRC)識別交換器埠。將DS資料信號(等)輸入至光循環器310。將光循環器310組態成朝向ONU1 314輸出DS資料信號。以此方 式，ONU1接收在通過分支光纖部之後但未通過功率分配器312的DS信號。此係藉由將光交換器Sw1及Sw2設定至適當位置而實現。此等光交換器能與光分光器共同放置。基於登記資訊，OLT知道PON中的哪些ONU係活動且可用的。因此OLT能將一ONU決定為可於其上放大光信號的該等ONU。因此SwRC界定哪些交換器(Sw1及Sw2)在光信號到達正確ONU所必需在的位置。此資訊在交換器控制(SwCtrl信號)內藉由OLT 300傳送至RN 304。
然後將DS信號輸入至ONU1 314。ONU1包含光放大器OA 318。將DS信號(等)在OA中放大，然後通過功率分配器312傳送至循環器310。在已將DS信號放大後，其導致放大的光信號。藉由循環器310將此放大的信號傳送回在圖3中符號化為ONUx 324的其他ONU。放大的信號能透過功率分配器312或透過交換器Sw1及Sw2的任一者從循環器310傳送至ONUx。所有ONU均等同於ONU1。
在實施例中，ONU1具有內建分光器320。此分光器的一埠將放大的DS信號導至ONU接收器(RX)，然而第二埠藉由反射器如上文所述地將DS信號(等)反射回其餘元件。
在另一實施例中，能將光循環器316置於ONU1的輸入。以此方式，將DS信號輸入至光循環器316並更傳送至OA 318。將OA的輸出連接至功率分配器320。然後將 分光器320的一輸出引至ONU-Rx並將其他輸出引至循環器316。以此方式，經由循環器316將放大的DS信號(等)傳送回RN的方向。
圖4顯示用於上游信號放大的流程圖。光信號在上游方向上從ONU 108傳送至OLT 100。目的係在其到達目的OLT之前將此信號放大。在步驟400中，光信號從ONU傳送至循環器。此循環器能稱為第一循環器。該循環器在步驟402中更將光信號傳送至光分光器。在步驟404中，藉由分光器將光信號傳送至能稱為另一循環器的另一個循環器。之後，在步驟406中，循環器將光信號傳送至其可係在步驟400中傳送該信號的相同ONU或不同ONU的另一個ONU。可將接收在步驟406中傳送之信號的該ONU稱為另一ONU。在步驟408中，光信號由ONU的光放大器放大，導致放大的光信號，且在步驟410中，不通過功率分配器將放大的光信號傳送至步驟400的循環器。在最後步驟412中，放大的光信號由循環器傳送至OLT。
另外，上游信號放大將藉由方塊圖的協助而更詳細地描述。
圖5顯示用於上游信號放大的方塊圖。光信號在上游方向上從ONUx 520的一者朝向OLT 500傳送。在此信號到達目的OLT 500之前，必需將其放大。光信號最初透過ONUx 520的發射器TX 522傳送。ONUx的內建分光器524傳送光信號至其組態成將此信號朝向RN 504轉發的 循環器526。當Sw2在將循環器526與功率分配器PS 508連接的此種位置上時，該信號透過其PS 508到達RN 504。循環器526能稱為第一循環器。藉由PS 508將光信號傳送至能稱為另一循環器506的另一個循環器。循環器506係以將由PS接收的光信號朝向其可係最初傳送該光信號的相同ONUx或不同ONU1的另一ONU傳送的方式組態。可將信號朝向其傳送的該ONU稱為另一ONU。當信號到達ONU1時，該信號通過其光放大器並因此放大，導致放大的光信號。然後將放大的光信號傳送至將其導向循環器506的循環器512。Sw2及Sw1係以使得放大的信號繞過PS 508的方式連接。循環器506最後將放大的光信號導至OLT 500。過濾器528、530、及532係光學的，並可用於濾除，例如，產生自連接器反射的反射信號及瑞利反向散射。
在圖3及5的二方塊圖中，在RN中將循環器放置功率分配器之前。需要用於US及DS的分別循環器，但使用用於US及DS之共同循環器的實作也係可能的。
圖6顯示根據本發明的光網路單元600。該單元包含介面602。此介面用於傳送及接收光信號，並在該網路單元內側或外側引導彼等。介面602與也包含在光網路單元中的光放大器604連接。該放大器的目的係當光信號通過其時將彼等放大。如圖6所示，將從該放大器出來的放大信號引導至介面602。介面可更包含接收器及發射器，例如，像是顯示於圖3及5中的接收器及發射器。另外，光 網路單元可包含功率光分光器。此分光器能用於將從光放大器出來的放大的信號分光，以將彼等的一部分傳送至接收器並將彼等的一部分傳送至其他光網路單元。最後，光網路單元可包含其能根據說明書中的上述程序引導信號的一或多個循環器(未顯示於圖中)。在實施例中，光放大器能係反射半導體光放大器(RSOA)。在該情形中，在該光網路單元中不需要循環器以引導光信號。
光網路單元600能係圖3及5所示的ONU1或係任何ONUx。

Claims (9)

  1. 一種在光通訊系統中用於光信號放大的方法，該光通訊系統包含光線路終端(300)、複數個光網路單元(314、324)，該等光網路單元各者包含光放大器(318)，該光通訊系統更包含光分光器(312)及複數個循環器(310、316)，該方法包含下列步驟- 在從該光線路終端(300)至來自該複數個循環器之第一循環器(310)的下游方向上傳送第一光信號；- 將該第一光信號從該第一循環器(310)傳送至來自該複數個光網路單元的第一光網路單元(314)，該第一光信號繞過該光分光器(312)；- 在該第一光網路單元(314)的該光放大器(318)中放大該第一光信號以產生放大的光信號；- 經由該光分光器(312)將該放大的光信號從該第一光網路單元(314)傳送至該第一循環器(310)，及- 更將來自該第一循環器(310)之該放大的光信號傳送至該複數個光網路單元(324)的另一者。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中在經由該光分光器將該放大的光信號從該第一光網路單元傳送至該第一循環器的該步驟中，該放大的光信號另外傳送至該第一光網路單元的接收器。
  3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中在經由該光分光器將該放大的光信號從該第一光網路單元傳送至該第一循環器的該步驟中，該放大的光信號替代地傳送至該第 一光網路單元的接收器。
  4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該複數個光網路單元的該另一者與該第一光網路單元不同。
  5. 一種在光通訊系統中用於光信號放大的方法，該光通訊系統包含光線路終端(500)、複數個光網路單元(510、520)，該等光網路單元各者包含光放大器，該光通訊系統更包含光分光器(312)及複數個循環器(506、526、512)，該方法包含下列步驟- 在與申請專利範圍第1項的該下游方向相反的上游方向上，從來自該複數個光網路單元的光網路單元(520)傳送第一光信號至來自該複數個循環器的第一循環器(526)；- 從該第一循環器(526)傳送該第一光信號至該光分光器(508)；- 從該光分光器(508)傳送該第一光信號至來自該複數個循環器的另一循環器(506)；- 更從該另一循環器(506)傳送該第一光信號至來自該複數個光網路單元的另一光網路單元(510)；- 在該另一光網路單元(510)的該光放大器(516)中放大該第一光信號以產生放大的光信號；- 更從該另一光網路單元(510)傳送該放大的光信號至該另一循環器(506)，該放大的光信號繞過該光分光器，且- 更從該另一循環器(506)傳送該放大的光信號至該 光線路終端。
  6. 一種在光通訊系統中用於光信號放大的光網路單元(600)，該網路單元包含適於接收光信號的介面(602)及適於放大由第一介面接收之光信號的光放大器(604)以產生放大的光信號，該介面更適於傳輸該光信號及該放大的光信號。
  7. 如申請專利範圍第6項的光網路單元，其中該介面更包含適於將信號導至該光網路單元內側或外側的循環器。
  8. 如申請專利範圍第6項的光網路單元，其中該光放大器係反射型半導體光放大器。
  9. 一種光通訊系統，包含適於傳送及接收光信號的光線路終端(300)、適於傳送及接收光信號的複數個光網路單元(314、324)，該光通訊系統更包含適於分配光信號至該複數個光網路單元的光分光器(312)及適於在該光線路終端、該複數個光網路單元、及該光分光器之間引導該等光信號的複數個循環器(310、316)，該光通訊系統的特徵為該等光網路單元各者包含適於放大光信號的光放大器(318)以產生放大的光信號。
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