TWI416895B - 點對點光網路訊號傳送方法與其系統 - Google Patents

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Description

點對點光網路訊號傳送方法與其系統
本揭露係關於一種通訊方法與其系統，更詳言之，係關於一種光網路訊號傳送方法與其系統。
目前常見於光線路伺服端與光線路用戶端之間的光網路系統架構主要有三種，分別為：點對點(point to point)光網路系統架構、樹狀(tree)光網路系統架構以及環形(ring)光網路系統架構。
點對點光網路系統架構係於光線路伺服端佈設光網路(如光纖網路)至各個光線路用戶端，如此點對點的佈線方式的訊號接收能量較佳，然而成本是相當昂貴的。
環形光網路系統架構係於各個光線路用戶端之間以環形分布，光線路伺服端僅需連結複數光線路用戶端之其中一者，並透過環形分布的佈線方式連結各個光線路用戶端，然而，環形分布的光網路只要有其中一段發生故障或損毀，就會導致整個光網路系統無法運作。目前有一種方法係在環形分布的光網路中利用兩倍數量的光纖來避免光網路發生故障或損毀而導致整個光網路系統無法運作的情形(參照H.Erkan,etc“Native Ethernet-Based Self-Healing WDM-PON Local Access RING Architecture: A New Direction for Supporting Simple and Efficient Resilience Capabilities”,IEEE International Conference,2010)，由於這些光纖不能佈設在同一個地方且具有較多的光纖數量，所以如此佈線方式的成本仍是相當昂貴的。
一般樹狀光網路系統係由光線路伺服端連至至分光器(splitter)，在從分光器透過樹狀分布連結至各個光線路用戶端，此種樹狀布線方式的成本較為低廉。然而，由於分光器會衰減訊號接收能量，所以此種系統架構中的光線路用戶端往往僅能接收具有較佳敏感度(sensitivity)的訊號(參照D. Qian,etc“10-Gb/s OFDMA-PON for Delivery of Heterogeneous Services”,OFC 2008)。
此外，由於一般樹狀光網路系統係採用FDMA(分頻多工存取；Frequency Division Multiple Access)，當訊號由光線路用戶端上行至光線路伺服端時，可能會發生OBI(光拍差干擾；Optical Beat Interference)，亦即產生一種訊號干擾，導致光線路伺服端無法分辨由光線路用戶端傳送的訊號。
再者，除了習知的FDMA，目前發展有一種OFDMA-PON(正交分頻多工存取-被動式光網路；Orthogonal Frequency Division Multiple Access-Passive Optical Network)的技術，用以提高傳輸速率並節省成本。然而，該技術需要具有較高的訊號接收能量。
目前的解決方法係在光線路用戶端使用WDM Laser(分波多工雷射；Wavelength Division Multiplexing Laser)(參照Dayou QIAN,etc“10 Gbps OFDMA-PON”,美國專利公開第20090097852號)，然而，WDM Laser必須做溫控才能維持精準的波長，且波長係需要事先分配給特定的光線路用戶端，因此使用上較不彈性。
或者，另外有一種Colorless的架構(參見Cvijetic,N. etc“Orthogonal Frequency Division Multiple Access PON(OFDMA-PON) for colorless upstream transmission beyond 10 Gb/s”,IEEE JOURNALS,2010)可避免OBI又無須使用WDM Laser，在此種架構中，需要濾光器(Optical Filter)用於濾光、以及光放大器(Optical Amplifier)用於提高訊號接收能量，然而濾光器與光放大器也是相當昂貴的元件，導致增加此架構的成本。
綜上所述，由於習知的光網路訊號傳送方法與其系統存在有訊號干擾、僅能接收能量較高的訊號以及成本過高的問題。因此，極需要一種具有可解決訊號干擾、提高訊號接收能量以及降低成本的光網路訊號傳送方法與其系統。
鑒於上述習知技術的缺失，本發明提供一種點對點光網路訊號傳送方法與其系統，以避免訊號干擾、提高訊號接收能量並節省成本。
本揭露之實施例提供一種點對點光網路訊號傳送方法，包括下列步驟：(1)令光線路伺服端將包含對應光線路用戶端之複數個下行訊號之光訊號以單一波長透過光分配節點傳送至複數個光線路用戶端中第一順序之光線路用戶端；(2)令第一順序之光線路用戶端從光訊號之複數個下行訊號中擷取對應自身之下行訊號，並將光訊號中除了對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併以產生合併光訊號，再將合併光訊號回傳至光分配節點；以及，(3)令光分配節點將自第一順序之光線路用戶端所接收之合併光訊號依序傳送至下一順序之光線路用戶端並重覆執行步驟(2)，使複數個光線路用戶端的任一者均取得對應自身之下行訊號並將自身之上行訊號與前一順序之合併光訊號中除了對應自身之下行訊號外之其餘訊號進行合併，俾由最後順序之光線路用戶端將包含複數個光線路用戶端的所有上行訊號之合併光訊號透過光分配節點回傳至光線路伺服端。
本揭露之實施例復提供一種點對點光網路訊號傳送系統，包括：光線路伺服端、光分配節點與複數個光線路用戶端，其中，光分配節點具有複數個光循環元件，且複數個光循環元件係依順序環形分布與連結。此外，複數個光循環元件之其中一者係與光線路伺服端連結而複數個光循環元件之其餘光循環元件係與複數個光線路用戶端對應連接並具有一對一之順序關係，其中，第一順序之光線路用戶端係自第一順序之光循環元件接收光訊號且自光訊號之複數個下行訊號中擷取對應自身之下行訊號，並將光訊號中除了對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併以產生合併光訊號，再將合併光訊號回傳至第一順序之光循環元件，以由第一順序之光循環元件藉由下一順序之光循環元件將合併光訊號傳送至下一順序之光線路用戶端進行對應自身之下行訊號的擷取及上行訊號的合併，俾由最後順序之光線路用戶端將包含光線路用戶端的所有上行訊號之合併光訊號透過最後順序之光循環元件回傳至光線路伺服端。
如上所述，相較於先前技術，本發明係利用單一波長的光訊號並採用具有順序關係的系統架構，以使本發明之方法與其系統可避免訊號干擾、提高訊號接收能量並節省成本。
以下係藉由特定的實施形態說明本發明之技術內容，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。
請參閱第1圖，係用以說明本揭露點對點光網路訊號傳送系統10之實施形態的系統架構示意圖。
如第1圖所示，本揭露之點對點光網路訊號傳送系統10係架構在光網路上，並應用於OFDMA-PON，但並不以此為限。點對點光網路訊號傳送系統10包括光線路伺服端(Optical Line Terminal；OLT)12、光分配節點(Optical Distribution Node；ODD)14與光線路用戶端(Optical Network Unit；ONU)16。此外，該光網路可為光纖網路，但並不以此為限。在本說明書中，為簡化說明，此處之系統架構僅就與本發明有關之系統元件進行說明，其他無關本發明之系統元件則不為文贅述。
光線路伺服端12係應用於被動式光纖網路的局端設備，但並不以此為限。光線路伺服端12係與光分配節點14連結並將欲透過光分配節點14傳送至光線路用戶端16之光訊號λ1 傳送至光分配節點14；此外，光線路伺服端12亦可接收來自光線路用戶端16透過光分配節點14傳送之光訊號λn ，其中，光訊號λ1 包括對應於光線路用戶端16的複數個下行訊號而光訊號λn 包括對應於光線路用戶端16的複數個上行訊號，且λ1 與λn 係單一波長的光訊號。
光分配節點14係採用具有順序關係之樹狀分布與光線路用戶端16連結並依順序關係將光訊號傳送至對應的光線路用戶端16以及接收來自對應的光線路用戶端16的光訊號。
光分配節點14進一步包括複數個光循環元件(circulator)1421 、1422 、1423 、...、142n ，其中，n為大於等於2之整數，而複數個光循環元件係以順時鐘之順序環形分布與連結，且光循環元件之其中一者1421 係與光線路伺服端12連結。在本實施形態之光循環元件的數量與順序關係僅為例示性說明，但並不以此為限。
光線路用戶端16係應用於被動式光纖網路的用戶端設備，但並不以此為限。光線路用戶端16包括複數個光線路用戶端161 、162 、163 、...、16m ，其中，m=n-1，而複數個光線路用戶端係與對應之光循環元件連接，且該光循環元件與該光網路線路用戶端具有一對一之順序關係。在本實施形態之光循環元件的數量與對應關係僅為例示性說明，但並不以此為限。此外，複數個光線路用戶端係接收來自對應之光循環元件的光訊號、擷取對應自身之下行訊號、將該光訊號中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併以產生另一光訊號(又稱合併光訊號)，並傳送另一光訊號至對應之光循環元件。
舉例而言，光循環元件1421 係與光線路伺服端12連結，接收來自光線路伺服端12之光訊號λ1 ，並經由光循環元件1421 將光訊號λ1 傳送至光循環元件1422 ；光循環元件1422 係與光線路用戶端161 連結，接收來自光循環元件1421 之光訊號λ1 ，並將光訊號λ1 傳送至光線路用戶端161 ，光線路用戶端161 擷取對應自身之下行訊號、將光訊號λ1 中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併以產生光訊號λ2 ，並經由光循環元件1422 傳送光訊號λ2 至光循環元件1423 ；光循環元件1423 係與光線路用戶端162 連結，接收來自光循環元件1422 之光訊號λ2 ，並將光訊號λ2 傳送至光線路用戶端162 ，光線路用戶端162 擷取對應自身之下行訊號、將光訊號λ2 中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併以產生光訊號λ3 ，並經由光循環元件1423 傳送光訊號λ3 至光循環元件1424 ；以相同的方法傳送光訊號、擷取下行訊號並合併上行訊號以產生新的光訊號，以及傳送新的光訊號，一直到最後一個光循環元件142n ；光循環元件142n 係與光線路用戶端16m 連結，接收來自光循環元件142m 之光訊號λm ，並將光訊號λm 傳送至光線路用戶端16m ，光線路用戶端16m 擷取對應自身之下行訊號、將光訊號λm 中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併以產生光訊號λn ，並經由光循環元件142n 傳送光訊號λn 至光循環元件1421 ；光循環元件1421 接收來自光循環元件142n 之光訊號λn ，並將光訊號λn 傳送至光線路伺服端12。
在此要特別說明的是，光訊號λ1 、λ2 、...、λm 、λn 均為單一波長，並分別包括複數個上行訊號、複數個下行訊號或其組合，且該等光訊號係以FDMA(分頻多工存取；Frequency Division Multiple Access)或TDMA(分時多工存取；Time Division Multiple Access)方式傳送，但並不以此為限。
請參閱第2圖，係為本揭露實施例之光線路用戶端26中的內部系統架構示意圖。
如第2圖所示，光線路用戶端26包括接收模組(receiver)260、解調模組(demodulator)262、處理模組(processor)264、調變模組(modulator)266與傳送模組(transimitter)268。
接收模組260，係用以接收光訊號或合併光訊號，其中，光訊號係指包括複數個下行訊號的訊號(如λ1 )，而合併光訊號係指包括複數個上行訊號、下行訊號或其組合的訊號(如光訊號λ2 、...、λm 、λn )。於下面說明中，「光訊號」代表由光線路伺服端傳向第一順位之光線路用戶端的訊號λ1 ，而「合併光訊號」代表經光線路用戶端擷取自身下行訊號並將其上行訊號合併之訊號λ2 、...、λm 、λn 。
解調模組262，係用以將上述所接收之光訊號或合併光訊號進行解調。
處理模組264，係將上述經解調後的光訊號或合併光訊號中擷取對應光線路用戶端26自身之下行訊號、將該光訊號中除了對應光線路用戶端26自身之下行訊號外之其餘訊號與對應光線路用戶端26自身之上行訊號進行合併。
調變模組266，係用以將上述合併訊號重新調變以產生新的合併光訊號。
傳送模組268，係傳送上述經重新調變後的合併光訊號。
請參閱第3圖，係用以說明本揭露點對點光網路訊號傳送系統30之實施形態的系統架構示意圖。本實施形態與前述實施形態之主要差異在於本實施形態中的光循環元件3421 、3422 、3423 、...、342n 分別具有光偵測元件3441 、3442 、3443 、...、344n 。此外，光循環元件係旁通型循環元件(bypass circulator)，但並不以此為限。而於本實施形態中，主要的應用環境與步驟與前述實施形態相同，故不另為文贅述之。
光偵測元件，係用以偵測光循環元件與對應之光線路用戶端之間的光網路有無損毀或故障，也就是說，用以偵測是否可傳送光訊號於光循環元件與對應之光線路用戶端之間。若偵測的結果是可傳送光訊號，也就是光網路並無損毀或故障，則光循環元件係將光訊號傳送至對應之光線路用戶端；反之，若偵測的結果是無法傳送光訊號，也就是光網路有損毀或故障，則光循環元件係將光訊號直接傳送至下一順序之光循環元件。因此，根據本實施形態，即使在本系統中光循環元件與對應之光線路用戶端之間的其中一段光網路損毀或故障，也不會造成整個系統無法運作。
舉例而言，當合併光訊號λ2 於光線路用戶端361 產生後，經由光循環元件3422 傳送至光循環元件3423 後，由光偵測元件3443 偵測光循環元件3423 與光線路用戶端362 之間的光網路有無損毀或故障。若偵測的結果是光網路並無損毀或故障，則光循環元件3423 係將該合併光訊號λ2 傳送至光線路用戶端362 ；反之，若偵測的結果是光網路有損毀或故障，則光循環元件3423 係將該合併光訊號λ2 直接傳送至下一順序之光循環元件3424 。
接著配合前述第1圖至第3圖所示之系統架構說明本發明之點對點光網路訊號傳送方法的處理流程。請參閱第4圖係用以說明本揭露之點對點光網路訊號傳送方法的流程圖。
如第4圖所示，在步驟S410中，令光線伺服器將包括對應於光線路用戶端之複數個下行訊號的光訊號以單一波長的形式透過光分配節點傳送至複數個光線路用戶端中第一順序之光線路用戶端。
在步驟S420中，令該第一順序之光線路用戶端接收該光訊號、解調該光訊號、擷取對應自身之下行訊號、將該光訊號中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併並重新調變以產生合併光訊號、傳送該合併光訊號至光分配節點。
在步驟S430中，令該光分配節點將來自該第一順序之光線路用戶端所接收之合併光訊號依序傳送至下一順序之光線路用戶端並重複執行步驟S420，包括接收該合併光訊號、解調該合併光訊號、擷取對應自身之下行訊號、將該合併光訊號中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併並重新調變以產生新的合併光訊號、傳送該新的合併光訊號至光分配節點，使複數個光線路用戶端的任一者均取得對應自身之下行訊號並將前一順序之該合併光訊號中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號與自身之上行訊號進行合併以產生另一合併光訊號，俾由最後順序之光線路用戶端將包括對應於光線路用戶端之複數個上行訊號的合併光訊號以單一波長的形式透過光分配節點傳送至光線伺服器。
此外，可選擇性地在步驟S410中包括下列步驟：令該光分配節點偵測是否可將光訊號傳送至該第一順序之光線路用戶端，若可，則進至步驟S420；若否，則將該光訊號傳送至下一順序之光線路用戶端並執行步驟S420。
再者，可選擇性地在步驟S430中包括下列步驟：令該光分配節點偵測是否可將合併光訊號傳送至下一順序之光線路用戶端，若可，則進行後續步驟；若否，則將該合併光訊號傳送至再下一順序之光線路用戶端並進行後續步驟。
綜上所述，本揭露係利用單一波長的光訊號並採用具有順序關係的系統架構，以使本發明之方法與其系統可避免訊號干擾、提高訊號接收能量並節省成本。
上述實施形態僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。此外，在上述實施形態中之元件的數量與順序關係僅為例示性說明，亦非用於限制本發明。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
10、30．．．點對點光網路訊號傳送系統
12、32．．．光線路伺服端
14、34．．．光分配節點
1421 、1422 、1423 、...、142n ．．．光循環元件
16、161 、162 、163 、...、16m ．．．光線路用戶端
26．．．光線路用戶端
260．．．接收模組
262．．．解調模組
264．．．處理模組
266．．．調變模組
268．．．傳送模組
3421 、3422 、3423 、...、342n ．．．光循環元件
3441 、3442 、3443 、...、344n ．．．光偵測元件
36、361 、362 、363 、...、36m ．．．光線路用戶端
S410、S420、S430．．．步驟
λ1 、λ2 、...、λm 、λn ．．．光訊號
第1圖係說明本發明點對點光網路訊號傳送系統之一實施形態的系統架構示意圖；
第2圖係為本發明之光線路用戶端中的內部系統架構示意圖；
第3圖係說明本發明點對點光網路訊號傳送系統之另一實施形態的系統架構示意圖；以及
第4圖係說明本發明點對點光網路訊號傳送方法的流程圖。
10．．．點對點光網路訊號傳送系統
12．．．光線路伺服端
14．．．光分配節點
1421 、1422 、1423 、...、142n ．．．光循環元件
16、161 、162 、163 、...、16m ．．．光線路用戶端
λ1 、λ2 、...、λm 、λn ．．．光訊號

Claims (13)

  1. 一種點對點光網路訊號傳送方法，係應用於具有光線路伺服端、光分配節點及複數個光線路用戶端之點對點光網路系統，其中，該複數個光線路用戶端與該光分配節點係採用具有順序關係之樹狀分布進行連結，該點對點光網路訊號傳送方法包括下列步驟：(1)令光線路伺服端將包含對應該些光線路用戶端之複數個下行訊號之光訊號以單一波長透過該光分配節點傳送至該複數個光線路用戶端中第一順序之光線路用戶端；(2)令該第一順序之光線路用戶端從該光訊號之複數個下行訊號中擷取對應自身之下行訊號，並將該光訊號中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併以產生合併光訊號，再將該合併光訊號回傳至該光分配節點；以及(3)令該光分配節點將自該第一順序之光線路用戶端所接收之合併光訊號依序傳送至下一順序之光線路用戶端並重覆執行步驟(2)，使該複數個光線路用戶端的任一者均取得對應自身之下行訊號並將自身之上行訊號與前一順序之該合併光訊號中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號進行合併，俾由最後順序之光線路用戶端將包含該些光線路用戶端的所有上行訊號之合併光訊號透過該光分配節點回傳至該光線路伺服端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的點對點光網路訊號傳送方法，其中，在步驟(2)中，進一步包括下列步驟：(2-1)令該第一順序之光線路用戶端解調該光訊號；(2-2)令該第一順序之光線路用戶端擷取對應自身之下行訊號；以及(2-3)令該第一順序之光線路用戶端將該光訊號中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併而重新調變以產生合併光訊號，再將該合併光訊號回傳至該光分配節點。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的點對點光網路訊號傳送方法，其中，在步驟(3)中，於該下一順序之光線路用戶端自該光分配節點接收該第一順序之光線路用戶端所調變產生之合併光訊號，進一步包括下列步驟：(3-1)解調該合併光訊號；(3-2)擷取對應自身之下行訊號；以及(3-3)將該合併光訊號中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併而重新調變以產生另一合併光訊號，再將該另一合併光訊號回傳至該光分配節點。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的點對點光網路訊號傳送方法，其中，在步驟(1)中，進一步包括下列步驟：令該光分配節點偵測是否可將該光訊號傳送至該第一順序之光線路用戶端，若否，則將該光訊號傳送至下一順序之光線路用戶端並執行步驟(2)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的點對點光網路訊號傳送方法，其中，在步驟(3)中，進一步包括下列步驟：令該光分配節點偵測是否可將自該第一順序之光線路用戶端所接收之該合併光訊號傳送至下一順序之光線路用戶端，若否，則將該合併光訊號傳送至再下一順序之光線路用戶端並執行步驟(2)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的點對點光網路訊號傳送方法，其中，該光訊號及該合併光訊號係以FDMA或TDMA方式傳送。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的點對點光網路訊號傳送方法，其中，該點對點光網路訊號傳送方法係應用於OFDMA-PON。
  8. 一種點對點光網路訊號傳送系統，包括：光線路伺服端，用以傳送與接收具有單一波長之光訊號；光分配節點，具有複數個光循環元件，其中，該複數個光循環元件係依順序環形分布與連結，且該複數個光循環元件之其中一者係與該光線路伺服端連結；以及複數個光線路用戶端，係與對應的該些光循環元件連接，且該光循環元件與該光線路用戶端具有一對一之順序關係，其中，第一順序之光線路用戶端係自第一順序之光循環元件接收該光訊號且自該光訊號之複數個下行訊號中擷取對應自身之下行訊號，並將該光訊號中除了該對應自身之下行訊號外之其餘訊號與對應自身之上行訊號進行合併以產生合併光訊號，再將該合併光訊號回傳至該第一順序之光循環元件，以由該第一順序之光循環元件藉由下一順序之光循環元件將該合併光訊號傳至下一順序之光線路用戶端進行對應自身之下行訊號的擷取及上行訊號的合併，俾由最後順序之光線路用戶端將包含該些光線路用戶端的所有上行訊號之合併光訊號透過最後順序之光循環元件回傳至該光線路伺服端。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的點對點光網路訊號傳送系統，其中，該光線路用戶端進一步包括：接收模組，用以接收該光訊號或該合併光訊號；解調模組，用以將所接收之該光訊號或該合併光訊號解調；處理模組，用以從該光訊號或該合併光訊號中擷取該光線路用戶端自身之下行訊號並將該光訊號或該合併光訊號中除了該光線路用戶端自身之下行訊號外之其餘訊號與該光線路用戶端自身之上行訊號進行合併；調變模組，用以將該處理模組合併之訊號重新調變以產生合併光訊號；以及傳送模組，用以傳送該合併光訊號。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的點對點光網路訊號傳送系統，其中，該光循環元件進一步包括用以偵測是否可將該光訊號或該合併光訊號自該光循環元件傳送至該光線路用戶端之光偵測元件。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的點對點光網路訊號傳送系統，其中，該些光循環元件為旁通型光循環元件，以於該光訊號或該合併光訊號無法自該些光循環元件之任一者傳送至該光線路用戶端時，將該光訊號或該合併光訊號直接傳送至下一順序之光循環元件。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的點對點光網路訊號傳送系統，其中，該光訊號及該合併光訊號係以FDMA或TDMA方式傳送。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的點對點光網路訊號傳送系統，其中，該點對點光網路訊號傳送系統係應用於OFDMA-PON。
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