TWI411249B - A new generation of passive optical fiber network optical wavelength conversion device - Google Patents

Description

新一代被動式光纖網路光波長轉換裝置

本發明係關於一種新一代被動光纖網路(Next Generation Passive Optical Network，NGPON)系統中使用的波長轉換裝置，特別係指被轉換的光訊號為突發訊號模式，並以光電光(O-E-O)方式將原波長轉換成另一個波長，使其可以應用於多波長共用一個光路的混合式(hybrid)架構。

本發明是屬於新一代被動式光纖網路(簡稱NGPON)系統之應用，使用的技術為突發式光訊號之光電光轉換技術，在以往此類技術通常應用於被動式光纖網路中繼器(簡稱PON repeater)中，其實際應用是把光訊號轉成電訊號後，再重新以另一個電光轉換模組，將電訊號轉回光訊號，在實際應用上和本發明應用於NGPON系統類似，然而，先前應用於PON repeater的技術都是採用光訊號的偵測來取得突發訊號的啟動與關閉，偵測光的方式因為需要時間來確定及穩定，所以會導致時間延遲，使整個轉換時間加長，雖然應用於被動光纖網路中繼器時，因為只需要一級轉換即可，引進的時間延遲仍不至於對系統產生重要的影響，但在NGPON系統之光波長轉換時，波長須經轉換經光路傳送後再轉回原波長的應用中，光訊號須經過兩次的光電光轉換，若還是使用先前應用於PON repeater的技術，將會因為過多的延遲，而無法符合規範。

本案發明人鑑於上述習用方式所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經苦心孤詣潛心研究後，終於改以電訊號Data偵測方式取出突發式啟動與關閉的訊號成功研發完成本NGPON光波長轉換裝置。

發明之目的在於提供一種NGPON光波長轉換裝置，以電訊號之高速偵測作為突發式光送信機之啟動信號，並在突發式光訊號結束後快速關閉，以達到光訊號轉換後仍保持原有突發模式，並減少轉換引進的延遲。

達成上述發明目的之一種NGPON波長轉換裝置，主要包含一突波式訊號光收信機與一突發式訊號光送信機，該突發式訊號光送信機係用以轉換波長，在原波長光訊號經過突發式訊號光收信機將光訊號轉換成電訊號後，由一個Data上升緣偵測的高速拴鎖(Latch)電路，將電訊號上升的訊號鎖住，並由拴鎖電路輸出直接啟動突發式訊號送信機，將電訊號以突發模式轉為新波長的光訊號輸出，另外再由一個石英震盪電產生鐘訊方波，並由除數電路取得取樣方波(Sample Clock)，在一定的取樣時間內若持續有資料方波(Data Clock)進來，則繼續開啟突發式訊號送信機的突發啟動信號，若在一個取樣方波內不再有資料方波進來則迅速關閉突發啟動信號，並完成一次突發訊號的光波長轉換。本發明為一種新一代被動光纖網路(NOPON)系統中用到的波長轉換裝置，被轉換的光訊號為突發模式，並以光電光(O-E-O)方式將原波長轉換成另一個波長，以利應用於多波長共用一個光路的混合式(hybrid)架構下，透過光分多工器(WDM)進行光波分離與混合，使現有之多個EPON或GPON等共用光路。

請參閱圖一所示，為本發明一種NGPON光波長轉換裝置之架構圖，其係運用於新一代被動式光纖網路(簡稱NGPON)，係位於光纖網路終端(ONT)之ONT端光環形器11及位於局端之光纖網路線路終端(OLT)之OLT端光環形器12，將新一代被動式光纖網路1的上行光及下行光做光波長轉換以進行分離及混合的動作； 其中，下行光係連續式光波信號，只需透過一連續式訊號光收信機22即可將OLT端光環形器12之光波長訊號轉換轉成電訊號，再經過另一個光波長的一連續式訊號光送信機21，把電訊號轉成另一種波長的光訊號；其中，上行光之光波訊號係突發模式，利用一突發式光波長轉換單元3將經過ONT端光環形器11之上行光波長訊號41轉成第二光波長訊號42；該突發式光波長轉換單元3係將上行的突發式光波長訊號41先經由突發式訊號光收信機51轉換成突發式電氣訊號7，並利用突發啟動控制模組6偵測該突發式電氣訊號7中出現突發式資料後，即發出突發致能啟動訊號8來啟另一光波長的突發式訊號光送信機52，產生另一波長的突發式第二光波長訊號42。

請參閱圖二所示，為本發明一種NGPON光波長轉換裝置之突發式光波長轉換單元3之功能方塊圖：當NGPON的上行光經由突發式訊號光收信機51接收後，光訊號被轉成突發式電氣訊號7，該突發式電氣訊號7直接送到另一波長的突發式訊號光送信機52及拴鎖(Latch)迴路61，轉換成另一波長的第二光波長訊號42；其中，該突發式訊號光送信機52可將突發式電氣訊號7轉換成另一波長的第二光波長訊號42，由一個Data上升緣偵測的高速拴鎖電路，將電訊號上升的訊號鎖住，並由拴鎖電路61輸出直接啟動突發式光送信機啟動訊號9至突發式訊號光送信機52，將電訊號以突發模式轉為新波長的光波訊號輸出，另外再由一個石英震盪電路產生鐘訊方波，並由除數電路取得取樣方波(Sample Clock)，在一定的取樣時間內若持續有資料方波(Data Clock)進來，則繼續開啟突發式電氣訊號7至突發式光送信機啟動訊號9的突發致能啟動訊號8，若在一個取樣方波內不再有資料方波進來則迅速關閉突發啟動信 號，並完成一次突發訊號的光波長轉換；而拴鎖迴路61則於突發式電氣訊號7有脈波出現時隨即會產生啟動訊號，以啟動突發式訊號光送信機52將轉換的新波長光訊號(第二光波長訊號42)傳送至光線路終端(OLT)光環形器；其中的延遲幾乎是由拴鎖迴路61的反應速度決定，只要設計比資料訊號還快即可以做到無延遲；在突發式訊號光送信機52的啟動被致能後，光訊號就開始傳送，但傳送後必須要關閉啟動訊號，此時由振盪迴路62提供了關閉的基準時間訊號，而除法器63把振盪迴路62的鐘訊做除2的除法運算，在邏輯電路64中把此兩個訊號被處理作為與突發式電氣訊號7做比較的基準時間；當電氣訊號消失後，邏輯電路64判斷在兩個鐘訊時間內沒有再出現突發式電氣訊號，隨即發出清除訊號10，此清除訊號10將拴鎖迴路61的啟動致能清除，使栓鎖迴路61回復到等待下一訊號的狀態。

本發明所提供之一種NGPON光波長轉換裝置，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明可達成對於NGPON光波長轉換時的各項所需功能，並符合PON的規範需求。

2.本發明創新的設計，乃基於利用電氣訊號的偵測，使反應速度的增加，減少轉換過程中加入的延遲。

3.本發明可以在無法偵測光訊號的情況下，一樣可以利用電氣訊號就驅動光送信機，可使PON利用本發明而應用在各種傳送媒介上。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不但在技術思想上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

1‧‧‧新一代被動式光纖網路

11‧‧‧ONT端光環形器

12‧‧‧OLT端光環形器

21‧‧‧連續式訊號光送信機

22‧‧‧連續式訊號光收信機

3‧‧‧突發式光波長轉換單元

41‧‧‧光波長訊號

42‧‧‧第二光波長訊號

51‧‧‧突發式訊號光收信機

52‧‧‧突發式訊號光送信機

6‧‧‧突發啟動控制模組

61‧‧‧拴鎖迴路

62‧‧‧振盪迴路

63‧‧‧除法器

64‧‧‧邏輯電路

7‧‧‧突發式電氣訊號

8‧‧‧突發致能啟動訊號

9‧‧‧突發式光送信機啟動訊號

10‧‧‧清除訊號

圖一為本發明一種NGPON光波長轉換裝置之架構圖；圖二為本發明一種NGPON光波長轉換裝置之突發式光波長轉換單元3之功能方塊圖。

1‧‧‧新一代被動式光纖網路

11‧‧‧ONT端光環形器

12‧‧‧OLT端光環形器

21‧‧‧連續式訊號光送信機

22‧‧‧連續式訊號光收信機

3‧‧‧突發式光波長轉換單元

41‧‧‧光波長訊號

42‧‧‧第二光波長訊號

51‧‧‧突發式訊號光收信機

52‧‧‧突發式訊號光送信機

6‧‧‧突發啟動控制模組

7‧‧‧突發式電氣訊號

8‧‧‧突發致能啟動訊號

Claims (7)

1. 一種新一代被動式光纖網路光波長轉換裝置，包括：一連續式訊號光收信機，係將新一代被動式光纖網路的下行連續式光波訊號轉成電訊號；一連續式訊號光送信機，係將連續式訊號光收信機輸出之電訊號，轉換成另一波長之光波訊號；一突發式訊號光收信機，係將新一代被動式光纖網路的下行之突發式光波訊號轉成電訊號；一突發式訊號光送信機，係將突發式訊號光收信機輸出之電訊號，轉換成另一波長之光訊號；一突發啟動控制模組，可以經由偵測突發式電訊號的出現，快速的產生突發致能啟動訊號，啟動突發式訊號光送信機，進行突發式光訊號的發送。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一種新一代被動式光纖網路光波長轉換裝置，其中該突發啟動控制模組更包含：一拴鎖迴路，用以快速偵測突發式訊號光收信機輸出之電訊號而產生突發致能啟動訊號，以啟動突發式訊號光送信機發送光訊號；一振盪迴路，用以產生基準時間送至邏輯電路；一除法器，用以將振盪迴路產生之基準時間除2，送至邏輯電路；一邏輯電路，用以輸出重置訊號，關閉拴鎖迴路輸出突發致能啟動訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之一種新一代被動式光纖網路光波長轉換裝置，其中該拴鎖迴路之反應速度，係用以使光波長轉換裝置達到無延遲時間。
4. 如申請專利範圍第2項所述之一種新一代被動式光纖網路 光波長轉換裝置，其中該拴鎖迴路係將電訊號上升的訊號鎖住，以快速偵測電氣突發訊號而產生突發致能啟動訊號。
5. 如申請專利範圍第2項所述之一種新一代被動式光纖網路光波長轉換裝置，其中該邏輯電路可將振盪迴路及除法器輸入之時間訊號處理後作為鐘訊計時訊息，並於突發式訊號光收信機輸出之突發電氣訊號消失後，輸出重置訊號至拴鎖迴路。
6. 如申請專利範圍第2項所述之一種新一代被動式光纖網路光波長轉換裝置，其中該震盪迴路的輸出是由石英震盪器產生方波所構成。
7. 如申請專利範圍第2項所述之一種新一代被動式光纖網路光波長轉換裝置，其中該除法器係一個除二的除法器。