TWI392251B - 光纖網路與其光訊號調變方法 - Google Patents

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Description

光纖網路與其光訊號調變方法
本發明是有關於一種可改變光訊號頻率的光纖網路(optical network)與其光訊號調變方法。
圖1是習知的一種光纖網路的示意圖。此光纖網路包括頭端(head-end)110、光纖120、以及分波多工器(WDM:wavelength division multiplexer)130。頭端110包括多個雷射光源，圖1僅繪示雷射光源111做為代表。雷射光源111提供連續載波(continuous carrier wave)151。分波多工器112以多工方式(multiplexing)將所有雷射光源輸出的連續載波合併輸出。連續載波151經由旋波器(OC:optical circulator)113進入光纖120。理想的光纖截面應該是正圓形，而實際上的形狀卻不均勻。所以連續載波151在光纖120之中，每前進一小段距離就會產生反射波152，這就是所謂的瑞利背向散射雜訊(Rayleigh backscattering noise)。
在光纖另一端，分波多工器130將每個雷射光源的連續載波分離，每一個連續載波都被提供給多個用戶端設備。其中，用戶端設備140接收雷射光源111發出的連續載波151。用戶端設備140對連續載波151進行調變(modulation)和資料加載，而產生上傳訊號153。分波多工器130以多工方式，將所有用戶端設備的上傳訊號合併輸入光纖120。上傳訊號通過光纖120同樣會產生反射波，這些反射波會被用戶端設備接收，再經過一次調變，往頭端的方向輸出，這些就是上傳訊號的瑞利背向散射雜訊。例如上傳訊號153會產生瑞利背向散射雜訊154。
前述的上傳訊號經由頭端110的旋波器113輸入分波多工器114。分波多工器114對這些上傳訊號進行濾波，以分離每一個上傳訊號。頭端110包括多個接收器，以接收所有上傳訊號。圖1僅繪示接收器115做為範例，接收器115接收上傳訊號153。
除了上傳訊號153之外，連續載波151的瑞利背向散射雜訊152和上傳訊號153的瑞利背向散射雜訊154也會被接收器115一起接收，而且這些訊號有相同的波長。如果不設法解決，瑞利背向散射雜訊152和154會干擾上傳訊號153的接收。
本揭露之範例實施例提供一種可改變光訊號頻率的光纖網路以及一種光訊號調變方法，可以緩和連續載波和上傳訊號兩者的瑞利背向散射雜訊對上傳訊號的干擾。
本揭露之範例實施例提出一種光纖網路，包括一光纖以及一遠端節點(RN:remote node)。遠端節點自光纖接收連續載波，並調變連續載波以產生第一移頻載波。第一移頻載波的頻率和連續載波不同。第一移頻載波經過第一用戶端設備的再調變(re-modulation)和加載資料而產生第一上傳訊號。第一上傳訊號的頻率和第一移頻載波相同。遠端節點將第一上傳訊號輸入光纖。
本揭露之範例實施例另提出一種光訊號調變方法，適用於一光纖網路，此光纖網路包括一光纖以及一遠端節點，上述光訊號調變方法包括下列步驟。首先，遠端節點自光纖接收連續載波。遠端節點調變連續載波以產生第一移頻載波，第一移頻載波的頻率和連續載波不同。第一移頻載波經過第一用戶端設備的再調變和加載資料，而產生第一上傳訊號。第一上傳訊號的頻率和第一移頻載波相同。遠端節點將第一上傳訊號輸入光纖。
本揭露之範例實施例利用頻率調變技術，使上傳訊號的頻率與其瑞利背向散射雜訊不同，也和連續載波的瑞利背向散射雜訊不同，所以能緩和以上兩種瑞利背向散射雜訊對上傳訊號的干擾。
為讓本發明之上述特徵能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖2為依照本揭露一範例實施例的一種光纖網路，圖3為此光纖網路執行的一種光訊號調變方法的流程圖。此光纖網路包括頭端230、光纖210、以及遠端節點220。頭端230包括雷射光源231、分波多工器232、234、旋波器233、以及接收器235、236。遠端節點220包括旋波器221、224、調變器(modulator)222、放大器(optical amplifier)223、226、以及分波多工器225。其中，分波多工器225、232和234可使用陣列波導光柵(AWG:arrayed waveguide grating)製作。每一個旋波器221、224和233各自包括三個輸入/輸出埠，在圖2分別標示為1、2、3。
以下說明請參照圖2和圖3。頭端230包括多個雷射光源，每個雷射光源發出的連續載波都歷經一樣的過程，因此就以雷射光源231做為範例。雷射光源231提供的連續載波進入分波多工器232。分波多工器232以多工方式將所有雷射光源提供的連續載波合併輸入旋波器233的第一埠。旋波器233將其第一埠接收的光訊號在其第二埠輸出(步驟310)。旋波器233的第二埠和旋波器221的第二埠經由光纖210互相耦接，於是，上述的光訊號通過光纖210進入旋波器221的第二埠，旋波器221將其第二埠接收的所有光訊號在其第三埠輸出。
調變器222自旋波器221的第三埠接收每一個雷射光源的連續載波(步驟320)，並且調變每一個連續載波。調變之後，每一個連續載波產生兩個對應的移頻載波(步驟330)，其中第一移頻載波的頻率小於對應的連續載波，而第二移頻載波的頻率大於對應的連續載波。調變器222輸出所有移頻載波，這些移頻載波經過放大器223放大之後，進入旋波器224的第一埠。旋波器224將其第一埠接收的光訊號在其第二埠輸出。
分波多工器225對旋波器224的第二埠輸出的光訊號進行濾波，分離每一個移頻載波，將每一個移頻載波分別提供至多個用戶端設備。每一個用戶端設備例如是無線存取的遠端天線單元(RAU:remote antenna unit)或有線存取的光纖網路單元(ONU:optical networking unit)。其中，用戶端設備240和250分別接收對應雷射光源231的兩個移頻載波。用戶端設備240是遠端天線單元，接收第一移頻載波，對第一移頻載波進行再調變和加載資料，產生對應的第一上傳訊號，第一上傳訊號的頻率和對應的第一移頻載波相同。用戶端設備250是光纖網路單元，接收第二移頻載波，對第二移頻載波進行再調變和加載資料，產生對應的第二上傳訊號，第二上傳訊號的頻率和對應的第二移頻載波相同(步驟340)。
然後，每一個用戶端設備將各自產生的上傳訊號上傳至分波多工器225。分波多工器225將所有上傳訊號合併輸入旋波器224的第二埠。旋波器224將其第二埠接收的所有光訊號在其第三埠輸出。旋波器224的第三埠和旋波器221的第一埠透過放大器226互相耦接。因此，這些上傳訊號會被放大器226放大，然後進入旋波器221的第一埠。旋波器221將其第一埠接收的所有光訊號在其第二埠輸出至光纖210(步驟350)。
旋波器233在其第二埠接收來自光纖210的所有光訊號，在其第三埠輸出上述光訊號。分波多工器對旋波器233的第三埠輸出的光訊號進行濾波，分離每一個上傳訊號。分離後的上傳訊號由頭端230的接收器接收，其中接收器235接收對應雷射光源231的第一上傳訊號，接收器236接收對應雷射光源231的第二上傳訊號(步驟360)。
圖4繪示圖2的光纖網路中，雷射光源231發出的連續載波與其衍生訊號的頻譜(spectrum)。雷射光源231的連續載波頻率是f0 ，如圖4(A)所示，通過光纖210時產生的瑞利背向散射噪音的頻率同樣是f0 ，如圖4(B)所示。本實施例的調變器222是馬赫辛德調變器(MZM:Mach-Zehnder modulator)。連續載波經過調變器222的調變之後，產生頻率為f0 -Δf的第一移頻載波和頻率為f0 +Δf的第二移頻載波，如圖4(C)所示，其中Δf是馬赫辛德調變器的預設值。經過分波多工器225分離之後，用戶端設備240接收第一移頻載波，如圖4(D)所示，用戶端設備250則接收第二移頻載波，如圖4(E)所示。
用戶端設備240和250分別對兩個移頻載波進行再調變和資料加載，分別產生頻率為f0 -Δf的第一上傳訊號和頻率為f0 +Δf的第二上傳訊號，如圖4(F)所示。兩個上傳訊號通過光纖210時也會產生瑞利背向散射噪音，這些瑞利背向散射噪音會經過調變器222的第二次調變，第一上傳訊號的頻率原本是f0 -Δf，第二次調變後的頻率成為f0 -2Δf和f0 ，第二上傳訊號的頻率原本是f0 +Δf，第二次調變後的頻率成為f0 和f0 +2Δf。然後兩個上傳訊號的瑞利背向散射噪音會再度經過用戶端設備240和250的再調變和資料加載，再度上傳，經過光纖210，此時兩個上傳訊號的瑞利背向散射噪音就如圖4(G)所示。
旋波器233自光纖210接收的光訊號是圖4(B)的連續載波的瑞利背向散射噪音、圖4(F)的兩個上傳訊號、以及圖4(G)的上傳訊號的瑞利背向散射噪音的組合，如圖4(H)所示。由於調變器222改變了連續載波的頻率，使得兩個上傳訊號的頻率和上述兩種瑞利背向散射噪音的頻率不同，分波多工器234可以進行濾波，取出位於f0 -Δf和f0 +Δf的兩個上傳訊號，而不受上述兩種瑞利背向散射噪音的干擾。本實施例就是以這樣的機制，來同時緩和連續載波和上傳訊號的瑞利背向散射噪音。
雖然以上實施例使用馬赫辛德調變器做為遠端節點的調變器，本發明並不以此為限。遠端節點只要使用任何一種可改變連續載波頻率的調變器，就能達成同時緩和連續載波和上傳訊號的瑞利背向散射噪音的效果。遠端節點的調變器不需要根據每一連續載波產生兩個移頻載波，只要能改變連續載波頻率，也可以只產生一個移頻載波。
綜上所述，本揭露對雷射光源發出的連續載波進行頻率調變，可以同時緩和連續載波和上傳訊號的瑞利背向散射噪音。只需要在遠端節點設置一個調變器，就能調變來自每一個雷射光源的連續載波，不需要使用多個昂貴的調變器，有助於控制系統成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1、2、3．．．旋波器的輸入/輸出埠
110．．．頭端
111．．．雷射光源
112．．．分波多工器
113．．．旋波器
114．．．分波多工器
115．．．接收器
120．．．光纖
130．．．分波多工器
140．．．用戶端設備
151．．．連續載波
152．．．連續載波的瑞利背向散射雜訊
153．．．上傳訊號
154．．．上傳訊號的瑞利背向散射雜訊
210．．．光纖
220‧‧‧遠端節點
221‧‧‧旋波器
222‧‧‧調變器
223‧‧‧放大器
224‧‧‧旋波器
225‧‧‧分波多工器
226‧‧‧放大器
230‧‧‧頭端
231‧‧‧雷射光源
232‧‧‧分波多工器
233‧‧‧旋波器
234‧‧‧分波多工器
235、236‧‧‧接收器
240、250‧‧‧用戶端設備
310-360‧‧‧流程步驟
圖1是習知的一種光纖網路的示意圖。
圖2是依照本發明一實施例的一種光纖網路的示意圖。
圖3是依照本發明一實施例的一種光訊號調變方法的流程圖。
圖4繪示圖2的光纖網路的訊號頻譜。
1、2、3．．．旋波器的輸入/輸出埠
210．．．光纖
220．．．遠端節點
221．．．旋波器
222．．．調變器
223．．．放大器
224．．．旋波器
225．．．分波多工器
226．．．放大器
230．．．頭端
231．．．雷射光源
232．．．分波多工器
233．．．旋波器
234．．．分波多工器
235、236．．．接收器
240、250．．．用戶端設備

Claims (11)

  1. 一種光纖網路，包括：一光纖；以及一遠端節點，自該光纖接收一連續載波，調變該連續載波以產生一第一移頻載波以及一第二移頻載波，該第一移頻載波的頻率小於該連續載波的頻率，該第二移頻載波的頻率大於該連續載波的頻率，該第一移頻載波和該連續載波的頻率差值等於該第二移頻載波和該連續載波的頻率差值，其中該第一移頻載波經過一第一用戶端設備的再調變和加載資料而產生一第一上傳訊號，該第一上傳訊號的頻率和該第一移頻載波相同，該第二移頻載波經過一第二用戶端設備的再調變和加載資料而產生一第二上傳訊號，該第二上傳訊號的頻率和該第二移頻載波相同，該遠端節點將該第一上傳訊號和該第二上傳訊號輸入該光纖。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光纖網路，其中該第一用戶端設備和該第二用戶端設備其中之一為遠端天線單元，該第一用戶端設備和該第二用戶端設備其中之另一為光纖網路單元。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光纖網路，其中該遠端節點包括：一第一旋波器，包括一第一埠、一第二埠、以及一第三埠，將其第一埠接收的光訊號在其第二埠輸出，並將其第二埠接收的光訊號在其第三埠輸出，其第二埠耦接該光纖； 一第二旋波器，包括一第一埠、一第二埠、以及一第三埠，將其第一埠接收的光訊號在其第二埠輸出，並將其第二埠接收的光訊號在其第三埠輸出，該第二旋波器的第三埠耦接該第一旋波器的第一埠；一調變器，自該第一旋波器的第三埠接收該連續載波，調變該連續載波以產生該第一移頻載波和該第二移頻載波，並將該第一移頻載波和該第二移頻載波輸入該第二旋波器的第一埠；以及一第一分波多工器，對該第二旋波器的第二埠輸出的光訊號進行濾波，分離該第一移頻載波和該第二移頻載波以分別提供至該第一用戶端設備和該第二用戶端設備，並且自該第一用戶端設備和該第二用戶端設備分別接收該第一上傳訊號和該第二上傳訊號，將該第一上傳訊號和該第二上傳訊號合併輸入該第二旋波器的第二埠。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光纖網路，其中該調變器為馬赫辛德調變器。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之光纖網路，其中該遠端節點更包括：一第一放大器，放大該調變器輸出至該第二旋波器的第一埠的光訊號；以及一第二放大器，放大該第二旋波器的第三埠輸出至該第一旋波器的第一埠的光訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光纖網路，更包括：一頭端，經由該光纖耦接該遠端節點，提供該連續載 波，並且自該光纖接收該第一上傳訊號和該第二上傳訊號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光纖網路，其中該頭端包括：一第三旋波器，包括一第一埠、一第二埠、以及一第三埠，將其第一埠接收的光訊號在其第二埠輸出，並將其第二埠接收的光訊號在其第三埠輸出，其第二埠經由該光纖耦接該遠端節點；一雷射光源，提供該連續載波；一第二分波多工器，自該雷射光源接收該連續載波，以多工方式將該連續載波輸入該第三旋波器的第一埠；一第三分波多工器，對該第三旋波器的第三埠輸出的光訊號進行濾波，分離該第一上傳訊號和該第二上傳訊號；一第一接收器，自該第三分波多工器接收該第一上傳訊號；以及一第二接收器，自該第三分波多工器接收該第二上傳訊號。
  8. 一種光訊號調變方法，適用於一光纖網路，該光纖網路包括一光纖以及一遠端節點，該光訊號調變方法包括：該遠端節點自該光纖接收一連續載波；該遠端節點調變該連續載波以產生一第一移頻載波以及一第二移頻載波，其中該第一移頻載波的頻率小於該連續載波的頻率，該第二移頻載波的頻率大於該連續載波的頻率，該第一移頻載波和該連續載波的頻率差值等於該第二移頻載波和該連續載波的頻率差值，該第一移頻載波 經過一第一用戶端設備的再調變和加載資料而產生一第一上傳訊號，該第一上傳訊號的頻率和該第一移頻載波相同，該第二移頻載波經過一第二用戶端設備的再調變和加載資料而產生一第二上傳訊號，該第二上傳訊號的頻率和該第二移頻載波相同；以及該遠端節點將該第一上傳訊號和該第二上傳訊號輸入該光纖。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光訊號調變方法，其中該第一用戶端設備和該第二用戶端設備其中之一為遠端天線單元，該第一用戶端設備和該第二用戶端設備其中之另一為光纖網路單元。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之光訊號調變方法，其中該遠端節點使用一馬赫辛德調變器調變該連續載波，以產生該第一移頻載波以及該第二移頻載波。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之光訊號調變方法，其中該光纖網路更包括一頭端，該頭端經由該光纖耦接該遠端節點，而且該光訊號調變方法更包括：該頭端提供該連續載波至該光纖；以及該頭端自該光纖接收該第一上傳訊號和該第二上傳訊號。
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郭南宏 雙向WIMAX上載分波多工被動光纖網路設計,2009/07/20 *

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