TWI474675B - 壁內光學網路單元及其系統 - Google Patents

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TWI474675B TW97136481A TW97136481A TWI474675B TW I474675 B TWI474675 B TW I474675B TW 97136481 A TW97136481 A TW 97136481A TW 97136481 A TW97136481 A TW 97136481A TW I474675 B TWI474675 B TW I474675B
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Description

壁內光學網路單元及其系統
本發明關係於光學網路單元(ONU)的設計。更明確地說，本發明關係於經由乙太供電(PoE)方式供電的壁內ONU設計，這可以藉由例如家用網路閘道或企業路由器的客戶端設備(CPE)加以供給。
為了追上愈來愈大之網際網路交通量，網路業者已經大量佈署光纖及光傳輸設備，以顯著增加基幹網路的容量。然而，在接取網路容量的對應增加並無法匹配基幹網路容量。即使以例如數位用戶線(DSL)及電纜數據機(CM)之寬頻解決方案，為現行接取網路所提供之有限頻寬仍在輸送大頻寬給末端使用者造成嚴重的瓶頸。
在這些不同競爭技術中，被動光學網路(PON)為下一代接取網路的最佳決選之一。以大頻寬的光纖，PON可以同時容納寬頻語音、資料及視訊交通。此等積集服務係很難以DSL或CM技術加以提供。再者，PON可以以現行協定加以建立，例如乙太及ATM，這促成了在PON及其他網路設備間之互換性。
典型地，PON係被用於“前一哩”網路中，以提供於服務提供者中央局與客戶所在間之連接性。“前一哩”大致為邏輯點對多點網路，其中，中央局提供若干客戶。例如，PON可以採用樹狀拓樸，其中一基幹光纖耦接該中央局至一被動光纖分離/組合器。透過若干分支光纖，被動光纖分離/組合器將下行光學分割並分配至客戶並組合來自客戶的上行光學信號(見圖1)。注意的是， 例如環及網狀拓樸的其他拓樸也是可行。
在PON內之傳輸典型被執行於一光學線終端(OLT)及光學網路單元(ONU)之間。OLT大致內駐在中央局並將光學接取網路耦接至一都會基幹，其係可以屬於例如網際網路服務提供者(ISP)或本地交換電信局的外部網路。ONU可以內佇於客戶的住所並將透一客戶端設備(CPE)耦接至客戶之自己家用網路。CPE的例子包含家用網路閘道、Gb乙太(GbE)開關、或企業路由器。
在乙太PON(EPON)的例子中，通訊可以包含下行交通及上行交通。在以下說明中，“下行”表示由OLT至一或更多ONU的方向，及“上行”表示由ONU至OLT的方向。在下行方向中，因為1×N被動光學耦合器的廣播本質，資料封包係為OLT所廣播至所有ONU並為其目的ONU所選擇地抽出。再者，每一ONU被指定一或更多邏輯鏈結識別碼(LLID)，及為OLT所發射的資料封包典型指明目的ONU的LLID。在上行方向中，ONU需要分享通道容量及資源，因為只有一鏈結耦合該被動光學耦合器至OLT。
傳統ONU需要其本身電源，而能動作。此需求對於設立ONU於客戶住所的電信業者並不方便，因為這限制了ONU的位置必須被放置接近電源插座。電源插座在客戶住所或辦公場所很少，並可能遠離接取網路，例如EPON的光纖進入客戶住所的地點。雖然使得EPON以連接至ONU的單一股光纖雖然為光纖外皮所保護，但仍易受到環境及機械損壞，例如光纖介面的污染及光纖的拉扯或彎折。
本發明之一實施例提供一光學網路單元(ONU)。該ONU包含光學介面及光學收發器，耦接至該光學介面。該光學收發器被架構以透過該光學介面經由互連光纖及分離器發射光學信號進入光學線終端(OLT)或自該處接收光學信號。ONU同時也包含耦接至該光學收發器並架構以透過光學收發器與OLT通訊的ONU晶 片。ONU更包含一耦接至ONU晶片的乙太介面及架構以提供電力至ONU晶片並透過乙太介面提供電力使用自客戶端設備(CPE)分送的電力之光學收發器的電力管理模組，藉以允許ONU透過乙太介面為CPE所供電並提供被動光學網路(PON)上鏈給CPE，而不必分開之電源。另外，ONU包含一雷路板及一可壁裝固定具，該電路板上附接有光學接收器、ONU晶片、及雷力管理模組，其中該固定具的前側包含一開口作為乙太介面，及其中該固定具的背側固持住該電路板。
在此實施例之變化例中，固定具可以安裝在一壁內，該光學介面被內藏於壁中，及耦接至光學介面之光纖在壁內佈線，因而，保護光學介面及光纖不受到環境及機械損壞。
在此實施例之另一變化例中，壁為客戶住所的外牆，及固定具的背側可以由外牆的外面所接取，因而允許ONU在不必進入住所即可被服務。
在此實施例之另一變化例中，固定具可以被安裝在壁面上，及光學介面被耦接至佈線於穩固錨定導管內的光纖，因而，防止光纖受到環境及機械損壞。
在此實施例之另一變化例中，乙太介面包含RJ45插座，及ONU可以經由使用RJ45纜線的乙太介面被耦接至CPE。
在此實施例之另一變化例中，ONU晶片被架構以透過在ONU及OLT間之帶內管理通道，執行網路管理。
在此實施例之另一變化例中，光學收發器係為可插入收發器並被架構以發射光學信號至多模或單模光纖，或由該處接收光學信號。
在此實施例之另一變化例中，ONU晶片包含一晶粒直接附著至電路板，而不必傳統的晶片封裝。
在此實施例之另一變化例中，ONU更包含一或更多LED耦接至該ONU晶片，並架構以表示ONU的狀態。
101‧‧‧中央局
102‧‧‧被動光學分離器
103‧‧‧外部網路
200‧‧‧光學線終端
202‧‧‧光學分離器
210‧‧‧光學網路單元
220‧‧‧客戶
230‧‧‧通訊鏈結
232‧‧‧收發器介面
234‧‧‧收發器介面
240‧‧‧鏈結
242‧‧‧鏈結
250‧‧‧電源
260‧‧‧電源
212‧‧‧光學網路單元
222‧‧‧客戶
252‧‧‧電源
262‧‧‧電源
310‧‧‧光學網路單元
312‧‧‧光學網路單元
320‧‧‧客戶
322‧‧‧客戶
330‧‧‧通訊鏈結
332‧‧‧收發器介面
334‧‧‧收發器介面
336‧‧‧收發器介面
338‧‧‧PoE轉接器
339‧‧‧收發器介面
340‧‧‧電源
342‧‧‧電源
344‧‧‧電源
400‧‧‧可壁裝固定具
402‧‧‧開口
403‧‧‧乙太介面
404‧‧‧LED
405‧‧‧螺絲
406‧‧‧電路板
408‧‧‧光學收發器
410‧‧‧光纖
412‧‧‧連接器
414‧‧‧ONU晶片
416‧‧‧快閃記憶體
418‧‧‧電力管理模組
500‧‧‧牆壁
502‧‧‧可壁裝固定具
503‧‧‧乙太介面
504‧‧‧開口
506‧‧‧電路板
508‧‧‧光纖
510‧‧‧光纖連接器
512‧‧‧家用網路閘道
514‧‧‧乙太纜線
600‧‧‧牆壁
602‧‧‧可壁裝固定具
604‧‧‧電路板
606‧‧‧光學收發器
608‧‧‧光纖連接器
610‧‧‧導管
612‧‧‧光纖
圖1顯示PON(先前技術)，其中中央區及若干客戶係透過光纖及被動光學分離器耦接。
圖2為傳統EPON架構，其中ONU係為分開之電源所供電(先前技術)。
圖3為EPON架構，其中，ONU係依據本發明實施例為家用網路閘道所供雷。
圖4A為依據本發明實施例之例示ONU的前視圖。
圖4B為依據本發明實施例之例示ONU的側視圖。
圖4C為依據本發明實施例之例示ONU的後視圖。
圖5為依據本發明實施例之ONU的例示置放。
圖6為依據本發明實施例之ONU的例示置放。
以下之說明係用以使熟習於本技藝者可以完成及使用本發明，並被實施為特定應用及其要求。對於所揭示實施例的各種修改可以為熟習於本技藝者所知，及於此所界定之一般原理係可以應用至其他實施例及應用上，而不會脫離本發明之精神及範圍(例如，一般被動光學網路(PON)架構)。因此，本發明並不想要限定至所示實施例，而是依據於此所示之原理及特性之最廣範圍。
圖1顯示包含中央局及若干經由光纖及被動光學分離器耦接之客戶的被動光學網路(先前技術)。被動光學分離器102及光纖將客戶耦接至一中央區101。被動光學分離器102可以內佇接近末端使用者位置，以最小化啟始光纖佈署成本。中央局101可以耦接至外部網路103，例如可以為網際網路服務提供者(ISP)所操作之都會區域網路。雖然圖1顯示樹狀拓樸，但PON可以根據其他拓樸，例如邏輯環或邏輯匯流排。注意的是，雖然在本案中的很多例子係根據EPON，但本發明之實施例並不限於EPON，也可以應用至各種PON，例如ATM PON(APON)。
圖2顯示佈署傳統ONU的EPON架構。在圖2中，OLT200廣播下行資料至ONU210及212。雖然兩ONU均接收相同副本之下行資料，但各個ONU選擇地只傳送指定給對應客戶的資料，在此例子中，客戶為客戶220及222。應注意的是，在此例子中，各個客戶係裝設有家用網路閘道，其可以是乙太開關，其與對應ONU通訊。通常，在本地側上，ONU係與一件客戶端設備(CPE)通訊，該CPE包含一家用網路閘道、一Gb乙太(GbE)開關，或其他通訊設備。
下行光學信號係為光學分離器202所分割。光學分離器202也作動為用於來自不同ONU的上行信號的組合器。各個ONU接收下行光學信號並根據各個封包的LLID，取得被指定給對應客戶的資料。
ONU透過通訊鏈結耦接至對應客戶。例如，ONU210透過通訊鏈結230被耦接至家用網路閘道。通訊鏈結230可以為光學鏈結，例如光纖、或雷鏈結，例如銅纜或對絞線。另外，ONU210包含收發器介面232，以發射及接收信號進出客戶220。同樣地，客戶220的家用網路閘道包含一收發器介面234，以與ONU210通訊。
客戶220的家用網路閘道經由不同鏈結，例如鏈結240及242自ONU210接收信號並輸送信號至客戶220的住所網路的不同元件。住所網路元件例包含桌上型雷腦、膝上型電腦、及IP電話。
客戶220及222的家用網路閘道係個別設有電源260及262。另外，ONU210及212也個別被裝有本身雷源250及252。這些電源提供電力給ONU，以致使它們操作。
注意的是ONU連接至一電信業者的接取網路並大致為電信業者所提供與安裝。將ONU配上分開的電源已經對電信業者之安裝ONU造成了挑戰。為了避免使用長電源線，較佳使得ONU放置接近電源插座。這條件可能很難符合，特別是當ONU被放置在客 戶住所的外部時。雷信業者的有關於ONU放置的另一考量為對光纖的保護。雖然常以光纖外皮來保護，但光纖仍容易受到機械損壞，例如密集之拔插及彎折。另外，光纖連接器容易受到為環境因素，例如極端的溫度與灰塵所造成之損壞。
為了克服這些問題，本發明之實施例提供一ONU，其係為家用網路閘道或其他類型之CPE所供雷，藉以免除分開的電源。例如，圖3顯示EPON架構，其依據本發明實施例佈署家用網路閘道供電之ONU。
在圖3之上部所示之態樣中，為電源340所供電之客戶320的家用網路閘道具有經由其收發器介面334提供電力的能力。在一實施例中，收發器介面334係為乙太介面，能發射電力，或為乙太供雷(PoE)致能。電力係經由通訊鏈路330及收發器介面332被輸送至ONU310。在一實施例中，通訊鏈路330係為標準乙太纜線及收發器介面334係為PoE致能乙太介面。
在圖3下部所示之態樣中，為電源342所供電之客戶322的家用網路閘道並沒有能力以經由收發器介面336提供電力。在一實施例中，收發器介面336為正常乙太介面，其並非PoE致能。換句話說，客戶322之家用網路閘道並非PoE致能。為了提供電力至ONU312，在一實施例中，PoE轉接器338將家用網路閘道的收發器介面336及ONU312的收發器介面339連接。PoE轉接器338自收發器介面336接收通訊信號並由電源334接收電力，然後，同時透過收發器介面339傳送至ONU312。在一實施例中，收發器介面339為PoE致能乙太介面。
圖4A-4C顯示依據本發明一實施例之為ONU供電之例示家用網路閘道。圖4A顯示家用網路閘道供電ONU的前視圖。在圖4A中，可壁裝固定具的前側包含一曝露出乙太介面403的開口402。乙太介面403被架構以使用乙太纜線自家用網路閘道接收乙太信號及雷力。在一實施例中，乙太介面403係為RJ45插座。固定具 400的前側也包含一群LED404，用以指示ONU的狀態。在一實施例中，ONU的狀態包含電力狀態及ONU操作模式。在一實施例中，固定具400被螺絲405所安裝在牆壁中。
圖4B顯示ONU的側視圖，其顯示一雷路板406附接至固定具400的背側。在一實施例中，電路板406為印刷電路板(PCB)。一光學收發器408係附接至電路板406上。光學收發器408包含光纖410，其經由光纖連接器412耦接至載送側上的光纖，即EPON光纖。光學收發器408經由連接器412發射光學信號至OLT或由該處接收光學信號。收發器408能同時發射與接收。即，發射器408可以由同一光纖發射上行信號及由同一光纖接收下行信號，其中該兩信號係有兩波長，及其中該光纖可以為單模或多模光纖。
圖4C顯示ONU的背視圖，除了光學收發器408外，一ONU晶片414、快閃記憶體416及電力管理模組418也被附接至電路板406。ONU晶片414耦接至乙太介面403及光學收發器408，及執行主ONU功能，例如根據每一封包的LLID及上行資料的傳輸排列，抽出指定給當地客戶的資料。注意的是，在一實施例中，ONU晶片414包含用於儲存上行及下行資料的必要緩衝器，並可以根據預定或使用者架構的服務層合約(SLA)執行佇列管理。快閃記憶體416經由串列週邊介面(SPI)耦接至ONU晶片414。串列快閃記憶體416儲存程式及在開機時為ONU晶片414所載入之啟始開機架構。注意的是，在快閃記憶體416內之內容可以為OLT經由一帶內控制及管理通道所更新。因此，ONU可以根據為OLT所送之資訊，執行網路管理。電力管理模組418被架構以自乙太介面403接收雷力並供給雷力至收發器408及ONU晶片414。ONU晶片414及雷力管理模組418耦接至用以表示ONU狀態的LED404。
在其他實施例中，例如ONU晶片414、快閃記憶體416、電力管理模組418的積體電路可以直接附接至下層的電路板406，而不必個別封裝。即，一IC晶粒係直接附接至電路板406，及導電 線被黏結至IC連線及在雷路板上的導電區。晶粒被典型地以環氧樹脂覆蓋。
使用相同之輸送資料信號的乙太纜線，以能由家用網路閘道(或其他類型CPE)傳送電力至ONU提供界線彈性。電信業者現在可以放置界線點，其係為電信業者的存取網路結束及客戶的家用網路開始的點，即滿足電信業者與客戶需求的位置。不必一分開之電源，ONU可以放置在客戶隱藏處，例如牆壁內或客戶家外側。此二情形中，只有ONU的乙太介面曝露至客戶。使得ONU遠離客戶使得電信業者容易及維護ONU。另外，於ONU及家用網路閘道間之隔離同時也提供客戶能力，以升級其家用網路閘道，而不會干擾電信業者的接取網路，即EPON。
圖5顯示依據本發明實施例之內藏在牆壁中之ONU。在圖5中，牆壁500可以為外牆或客戶住所的內壁。可壁裝固定具502係安裝在具有電路板506內藏於內壁500的牆壁中。乙太介面503係經由開口504曝露至牆壁的一表面。光纖508被佈署於牆壁內並連接至位在牆壁500另一面之光纖連接器510。注意的是，如果牆壁500為外牆，則乙太介面503係位於內面，而光纖連接器510係在外表面。以此架構，多數ONU的元件被與客戶隱藏隔開，客戶只可看到固定具502的前側，包含曝露出乙太介面503的開口504。注意的是，固定具502的前側看起來類似傳統安裝在牆壁中之電話或乙太插座。類似於插入電話線般，客戶可以方便地將一乙太纜線514經由開口504插入至介面503，以連接此家用網路閘道512至ONU。在一實施例中，乙太纜線可以為RJ45纜線。在另一實施例中，牆壁500為外牆及光纖連接器510係曝露在客戶住所之外側，使得電信業者接取ONU，而不必進入客戶住所。在另一實施例中，光纖連接器510可以藏於牆壁內，因而，保護連接器510不受到環境損壞，例如灰塵及其他污染物。再者，外牆的外表面可以包含用於接取電路板506及光纖508的開口，因而， 使得電信業者可以服務或維護ONU，而不必進入客戶住所。
圖6顯示依據本發明實施例的附著在牆壁表面的ONU。在圖6中，可壁裝固定具602係安裝在具有電路板604安裝在牆壁600外側的牆壁600的表面上。一光學收發器606係使用光纖612透過光纖連接器608而耦接至電信業者的接取網路。在一實施例中，光纖612被佈線在穩固錨定導管610內，而使得光纖不受到意外機械損壞。在另一實施例中，光纖612係內藏在牆壁600中。
本發明之實施例的前述說明只作例示及說明的目的。它們並非排它性或限制本發明至所示之形式。因此，很多修改及變化可以為熟習於本技藝者所了解。另外，上述說明並不用以限制本發明。本發明之範圍係為隨附之申請專利範圍所界定。
500‧‧‧牆壁
502‧‧‧可壁裝固定具
503‧‧‧乙太介面
504‧‧‧開口
506‧‧‧電路板
508‧‧‧光纖
510‧‧‧光纖連接器
512‧‧‧家用網路閘道
514‧‧‧乙太纜線

Claims (18)

  1. 一種光學網路單元(ONU)，包含：光學介面；一光學收發器，耦接至該光學介面，其中該光學收發器被架構以經由該光學介面發射光學信號至光學線終端(OLT)或由該處接收光學信號；一ONU晶片，耦接至該光學收發器，其中該ONU晶片經由該光學收發器執行該光學網路單元的功能，以與該OLT進行通訊；一乙太介面，耦接至該ONU晶片；一電力管理模組，架構以經由該乙太介面，使用由客戶端設備(CPE)所輸送的電力提供電力給該ONU晶片及該光學收發器，藉以允許該ONU予以為該CPE透過該乙太介面所供電並允許用於該CPE的被動光學網路(PON)上鏈，而不必分開之電源；一電路板，其上附接有該光學收發器、該ONU晶片、及該電力管理模組；及一可壁裝固定具，其中該固定具的前側包含用於該乙太介面的開口，及其中該固定具的背側固持該電路板。
  2. 請專利範圍第1項所述之ONU，其中該固定具可以被安裝在一牆壁內，其中該光學介面被隱藏於該牆壁內，及其中耦接至該光學介面的光纖佈線於該牆壁內，藉以保護該光學介面與該光纖不受環境及機械損壞。
  3. 專利範圍第2項所述之ONU，其中該牆壁為一客戶住所的外牆，及其中該固定具的背側可以由該外牆的該外面接取，藉以允許該ONU被服務，而不必進入該住所。
  4. 請專利範圍第1項所述之ONU，其中該固定具可以被安裝在一牆壁的表面，及其中該光學介面係被耦接至一光纖，該光纖被佈線於穩固錨定導管內，藉以保護該光纖不受環境及機械損壞。
  5. 專利範圍第1項所述之ONU，其中該乙太介面包含一RJ45 插座，及其中該ONU可以經由使用RJ45纜線的該乙太介面耦接至該CPE。
  6. 專利範圍第1項所述之ONU，其中該ONU晶片被架構以透過該ONU及該OLT間之帶內管理通道執行網路管理。
  7. 專利範圍第1項所述之ONU，其中該光學收發器為一可插入收發器並被架構以發射光學信號至一多模或單模光纖及由該光纖接收光學信號。
  8. 專利範圍第1項所述之ONU，其中該ONU晶片包含一晶粒，直接附著至該雷路板，而沒有傳統晶片封裝。
  9. 專利範圍第1項所述之ONU，更包含：一或更多LED，耦接至該ONU晶片並架構以表示該ONU的狀態。
  10. 一種被動光學網路(PON)系統，包含：一光學線終端(OLT)；一光學網路單元(ONU)，該ONU包含：一光學介面；一光學收發器，耦接至該光學介面，其中該光學收發器被架構以經由該光學介面發射光學信號至該OLT並由該處接收光學信號；一ONU晶片，耦接至該光學收發器，其中該ONU晶片透過該光學收發器執行該光學網路單元的功能，以與該OLT進行通訊；一乙太介面，耦接至該ONU晶片；一電力管理模組，架構以透過該乙太介面，使用由客戶端設備(CPE)輸送的電力，提供電力給該ONU晶片及該光學收發器，藉以允許該ONU透過該乙太介面為該CPE所供電並提供被動光學網路(PON)上鏈CPE，而不必一分開之電源；一電路板，其上附著有該光學收發器、該ONU晶片、及該電力管理模組；及 一可壁裝固定具，其中該固定具的前側具有一用於該乙太介面的開口，及其中該固定具的背側固持該電路板。
  11. 專利範圍第10項所述之系統，其中該固定具可以被安裝在一牆壁內，其中該光學介面被隱藏於該牆壁內，及其中一光纖被耦接至佈線於該牆壁內的該光學介面，藉以保護該光學介面及該光纖不受到環境及機械損壞。
  12. 專利範圍第11項所述之系統，其中該牆壁為一客戶住所之外牆，及其中該固定具的背側可以由該外牆的該外表面接取，藉以允許該ONU被服務，而不必進入該住所。
  13. 專利範圍第10項所述之系統，其中該固定具可以被安裝在一牆壁的該表面，及其中該光學介面被耦接至一光纖，該光纖係佈線於穩固錨定導管內，藉以保護該光纖不受到環境及機械損壞。
  14. 專利範圍第10項所述之系統，其中該乙太介面包含RJ45插座，及其中該ONU可以經由使用RJ45纜線的該乙太介面耦接至該CPE。
  15. 專利範圍第10項所述之系統，其中該ONU晶片被架構以透過在該ONU及該OLT間之帶內管理通道，執行網路管理。
  16. 專利範圍第10項所述之系統，其中該光學收發器為可插收發器並被架構以發射光學信號至一多模或單模光纖及由該光纖接收光學信號。
  17. 專利範圍第10項所述之系統，其中該ONU晶片包含一晶粒，直接附著至該電路板，而不必傳統晶片封裝。
  18. 專利範圍第10項所述之系統，其中該ONU更包含一或更多LED耦接至該ONU晶片並架構以表示該ONU的狀態。
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