TWI637605B - 光學組合器之能量收穫 - Google Patents

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Abstract

供電給一主動/分離器且將資訊提供至光纖網路單元(ONU)以引起ONU操作波長之調整。一ONU可識別該ONU連接至其之一分離器之埠以進行波長調整。各種技術使該ONU能夠識別該ONU自何種埠接收信號，諸如，使至一電纜網路中之ONU之信號分離之一分離器可發信號通知一或多個ONU其連接至之埠。該分離器可缺乏電功率且可藉由自提供至該分離器之光功率收穫光功率而執行信號功能。依此方式，一主動分離器可在無電功率之情況下相對於供電組件而表現為被動地。

Description

光學組合器之能量收穫 [相關申請案之交叉參考]
本申請案依據35 U.S.C.§ 119(e)主張2014年4月21日申請之美國臨時申請案第61/982089號(ARR00207-P)、2014年8月29日申請之美國臨時申請案第62/043787號(ARR00287-P)及2014年8月29日申請之美國臨時申請案第62/043793號(ARR00284-P)之優先權權利，各申請案之全文以引用的方式併入本文中。
此外，本申請案係相關於2015年2月18日申請之名稱為「Active Optical Combiner for CATV Network」之美國申請案第14/625187號(ARR00284)，各申請案之全文以引用的方式併入本文中。
雖然有線電視(CATV)網路最初使用一專用射頻(RF)傳輸系統來將內容遠距離地輸送至用戶，但現代CATV傳輸系統已使用一更有效光纖網路來替換諸多RF傳輸路徑以產生一混合傳輸系統，其中有線內容產生且通過同軸電纜而終止為RF信號，但在內容提供者與用戶之間之大部分中間距離內傳輸時被轉換成光信號。明確言之，CATV網路包含內容提供者處之一頭端，其用於接收表示諸多內容頻道之RF信號。該頭端接收各自RF內容信號，使用一RF組合網路來多工傳輸該等RF內容信號，將組合RF信號轉換成一光信號(通常藉由使用RF信號來調變一雷射)，且將該光信號輸出至將該信號傳送至一或多個節點之一光纖網路，該等節點各接近一群組之用戶。接著，節點藉由 解多工所接收之光信號且將其反向轉換成一RF信號使得該RF信號可由觀看者接收而使轉換程序反向。
有線電視(CATV)網路自首次部署為自一內容提供者單向輸送視訊頻道之相對較簡單系統以來已不斷發展。早期系統包含將諸多CATV頻道分配給單獨頻帶(其等各具有約6MHz)之傳輸器。隨後進展容許透過傳播至同軸電纜網路上之一專用小低頻信號之自用戶返回至內容提供者之有限返回通信。然而，現代CATV網路不僅提供顯著更多之大量內容頻道，且提供需要分配給正向路徑及返回路徑兩者之顯著更大頻寬之資料服務(諸如網際網路存取)。在本說明書、圖式及申請專利範圍中，術語「正向路徑」及「下游」可互換地用於係指自一頭端至一節點之一路徑、自一節點至一終端使用者之一路徑、或自一頭端至一終端使用者之一路徑。相反地，術語「返回路徑」、「反向路徑」及「上游」可互換地用於係指自一終端使用者至一節點之一路徑、自一節點至一頭端之一路徑、或自一終端使用者至一頭端之一路徑。
提供內容輸送之進一步改良之CATV架構之最新改良包含使用一光纖網路來替換一節點與一用戶家庭之間之同軸電纜網路之光纖到戶(FTTP)架構。此等架構亦被稱為射頻光纖傳輸(RFoG)架構。RFoG之一關鍵益處在於：其提供比能夠輸送之當前同軸傳輸路徑快之連接速率及比其大之頻寬。例如，一單一銅線對導體可載送6個電話呼叫，而一單一光纖對可同時載送250萬個以上電話呼叫。FTTP亦允許消費者捆綁其通信服務以同時接收電話、視訊、音訊、電視、任何其他數位資料產品或服務。
RFoG通信頻道之一既有損害係光拍差干擾(OBI)，其困擾傳統RFoG網路。OBI發生於兩個或兩個以上反向路徑傳輸器被通電且其等之波長彼此非常接近時。OBI限制上游訊務，且可限制下游訊務。減 輕OBI之既有努力已聚焦於客戶端處之光纖網路單元(ONU)或頭端處之CMTS。例如，減輕OBI之一些嘗試使ONU波長特定，而其他嘗試在電纜數據機終端系統(CMTS)中產生一RFoG感知排程器。其他嘗試已包含即時改變ONU波長。歸因於雷射及電纜數據服務介面規格(DOCSIS)訊務之基本性質，上述技術均由於波長碰撞仍發生或成本較高而無法產生滿意結果。
因此，可期望在RFoG部署中進一步減少或消除OBI。
10‧‧‧射頻光纖傳輸(RFoG)系統
12‧‧‧頭端
14‧‧‧光纖網路單元(ONU)
16‧‧‧節點
18‧‧‧傳輸器
20‧‧‧1×32被動分離器
22‧‧‧1×32埠分離器/組合器
24‧‧‧光纖傳輸段/光纖長度/光纖鏈路
26‧‧‧光纖段
28‧‧‧分波長多工器(WDM)分離器/分波長多工器(WDM)
30‧‧‧接收器
32‧‧‧組合器
34‧‧‧摻鉺光纖放大器(EDFA)
100‧‧‧改良系統
110‧‧‧頭端
112‧‧‧傳輸器
114‧‧‧接收器
116‧‧‧分波長多工器(WDM)分離器/分波長多工器(WDM)
118‧‧‧光纖鏈路/光纖
120‧‧‧主動分離器/組合器單元
122‧‧‧分波長多工器(WDM)
124‧‧‧摻鉺光纖放大器(EDFA)
126‧‧‧主動1×32分離器/1×32埠分離器/主動組合器
128‧‧‧第二光纖鏈路/光纖
129‧‧‧傳輸器
130‧‧‧第二主動分離器/組合器單元
132‧‧‧光纖
134‧‧‧組合器/分離器單元
135‧‧‧摻鉺光纖放大器(EDFA)
136‧‧‧傳輸器
140‧‧‧光纖網路單元(ONU)
302A‧‧‧雷射
302B‧‧‧雷射
304A‧‧‧偵測器
304B‧‧‧偵測器
305‧‧‧輸出
307‧‧‧正向波長信號
308‧‧‧放大器
309‧‧‧波長
310‧‧‧分波長多工器(WDM)器件/分波長多工器(WDM)/分波長多工器(WDM)組件
404‧‧‧耦合器
405‧‧‧光纖
406‧‧‧光纖
407‧‧‧光纖網路單元(ONU)
408‧‧‧光纖網路單元(ONU)
409‧‧‧反向光
410‧‧‧反射器件/反射器
411‧‧‧正向方向
502‧‧‧分接頭
503‧‧‧光
504‧‧‧偵測器
505‧‧‧發光二極體(LED)
506‧‧‧發光二極體(LED)
508‧‧‧功率收穫電路
511‧‧‧光纖網路單元(ONU)
512‧‧‧光纖網路單元(ONU)
513‧‧‧光纖
514‧‧‧光纖
516‧‧‧1×N分離器
516a‧‧‧2×2分離器
516b‧‧‧1×2分離器
516c‧‧‧1×2分離器
517a‧‧‧耦合器
517b‧‧‧耦合器
517c‧‧‧分離器
519‧‧‧輸出
520‧‧‧輸入/輸入埠
602‧‧‧1×N分離器
604‧‧‧分接頭
608‧‧‧偵測器
610‧‧‧功率收穫電路
611‧‧‧Rx/Tx
612‧‧‧發光二極體(LED)
614‧‧‧光纖網路單元(ONU)
616‧‧‧光纖網路單元(ONU)
701‧‧‧光
702‧‧‧分接頭
704‧‧‧偵測器
706‧‧‧功率收穫電路
708‧‧‧1×N分離器
710‧‧‧壓電致動器(PZT)
712‧‧‧壓電致動器(PZT)
713‧‧‧輸出光纖
714‧‧‧光纖網路單元(ONU)
715‧‧‧輸出光纖
716‧‧‧光纖網路單元(ONU)
802‧‧‧主動分離器
803‧‧‧1×N分離器
804a至804n‧‧‧被動分離器
806a至806n‧‧‧光纖網路單元(ONU)
808a至808n‧‧‧光纖網路單元(ONU)
810a至810n‧‧‧光纖網路單元(ONU)
812a至812n‧‧‧上游偵測器
813‧‧‧區塊/微控制器(uC)
814‧‧‧射頻(RF)放大器/光拍差干擾(OBI)偵測功能
815‧‧‧上游傳輸雷射(lsr)
816‧‧‧發光二極體(LED)
817a‧‧‧耦合器
817b‧‧‧耦合器
818‧‧‧摻鉺光纖放大器(EDFA)
819‧‧‧射頻(RF)埠
為了繪示下文所描述之實施例，圖式中展示該等實施例之實例性建構；然而，該等實施例不受限於所揭示之特定方法及手段。在圖式中：圖1描繪一射頻光纖傳輸(RFoG)架構。
圖2展示根據本發明而改良之一RFoG架構。
圖3A繪示經組態以監聽通過一分波長多工器之一正向波長信號之一光纖網路單元(ONU)之一實施例。圖3B繪示經組態以監聽通過一分波長多工器之一正向波長信號之一光纖網路單元(ONU)之另一實施例。
圖4描繪具有反射之一1×N被動分離器之一實施例。
圖5描繪具有用於發信號之功率收穫技術之一主動分離器之一實施例。圖6描繪具有用於發信號之功率收穫技術之一主動分離器之另一實施例。
圖7描繪具有壓電發信號之一主動分離器之一實施例。圖8描繪一主動及被動分離器系統之一實施例。應注意，雖然附圖用於繪示包含本發明之概念之實施例且解釋該等實施例之各種原理及優點，但所顯示之概念未必理解本發明之該等實施例，此係因為受益於本文中之描述之一般技術者將易於明白圖中所描繪之細節。
組態光纖網路單元(ONU)以接收不同波長之信號可促進預防或消除OBI。本文中揭示藉由將資訊提供至一ONU以執行調整而調整該ONU處之一波長的技術。所揭示之技術可包含：ONU識別ONU連接至其之一分離器之埠以進行波長調整。本文中描述各種技術以使ONU能夠識別ONU自何種埠接收信號。例如，如下文所更詳細描述，使至一電纜網路中之ONU之信號分離之一分離器可發信號通知一或多個ONU其連接至之埠。該分離器可藉由自提供至該分離器之光功率收穫光功率而執行信號功能。依此方式，一主動分離器可相對於功率之接收而表現為被動地或在一被動模式中(無需遠端功率，諸如遠端電功率或遠端光功率)以執行對ONU發信號。因此，缺乏電功率之一分離器能夠收穫功率來將資訊發信號至ONU以預防OBI，該分離器用作具有能量收穫之一光學組合器。所捕獲之功率量可為存在於組合器內以傳輸信號之可用光功率之一小部分。在無任何遠端光功率或用於供電給分離器之光功率之任何特定供應之情況下，由所揭示之技術使既有光信號功率輸入之捕獲部分有用。
現代有線電視(CATV)傳輸系統已使用一更有效光纖網路來替換諸多舊有射頻(RF)傳輸路徑以產生一混合傳輸系統，其中有線內容產生且通過同軸電纜而終止為RF信號，但在內容提供者與用戶之間之大部分中間距離內傳輸時被轉換成光信號。明確言之，CATV網路包含內容提供者處之一頭端，其用於接收表示諸多內容頻道之RF信號。該頭端可接收各自RF內容信號，使用一RF組合網路來多工傳輸該等信號，將組合RF信號轉換成一光信號(例如，藉由使用RF信號來調變一雷射)，且將該光信號輸出至將該信號傳送至一或多個節點之一光纖網路，該等節點各接近一群組之用戶。接著，節點可藉由解多工所接收之光信號且將其反向轉換成一RF信號使得該RF信號可由觀 看者接收而使轉換程序反向。
提供內容輸送之進一步改良之CATV架構之改良包含使用一光纖網路來替換一節點與一用戶家庭之間之同軸電纜網路之光纖到戶(FTTP)架構。此等架構亦被稱為射頻光纖傳輸(RFoG)架構。RFoG之一益處在於：其提供比能夠輸送之當前同軸傳輸路徑快之連接速率及比其大之頻寬。例如，一單一銅線對導體可載送6個電話呼叫，而一單一光纖對可同時載送250萬個以上電話呼叫。FTTP亦允許消費者捆綁其通信服務以同時接收電話、視訊、音訊、電視、任何其他數位資料產品或服務。
在電信中，射頻光纖傳輸(RFoG)係一雙向光纖(deep-fiber)網路設計，其中混合式光纖同軸電纜(HFC)網路之同軸電纜部分由一單光纖被動光纖網路(PON)替換。有線電視及電信工程師協會(SCTE)已批准亦由美國國家標準協會(ANSI)批准之RFoG實施標準。
一RFoG拓撲可包含自頭端至一場節點或光纖網路單元(ONU)之一全光纖服務，該場節點或OUN通常位於使用者端處或使用者端附近。在一電纜網路頭端中，一下游雷射可發送經多次光學地分離之一廣播信號。該光纖網路單元或ONU使該RF廣播信號恢復且將其傳入至用戶同軸電纜網路中。下游及返回路徑傳輸使用不同波長來共用相同光纖(通常為1,550nm下游及1,310nm或1,590nm/1,610nm上游)。預期返回路徑波長標準係1,610nm，但早先部署已使用1,590nm。將1,590nm/1,610nm用於返回路徑允許光纖基礎設施同時支援RFoG及一基於標準之PON兩者以依1,490nm下游及1,310nm返回路徑波長操作。RFoG系統及HFC系統兩者可由於相同頭端/集線器而同時操作以使RFoG成為用於基於一既有網路之節點分離及容量增加之一良好解決方案。
RFoG允許服務提供者繼續利用傳統HFC設備及具有新FTTP部署 之後台應用。例如，有線電視業者可繼續依賴既有佈建及計費系統、電纜數據機終端系統(CMTS)平台、頭端設備、視訊轉換器、條件存取技術及電纜數據機，同時獲得RFoG及FTTx固有之益處。
圖1展示一例示性RFoG系統10，其中一頭端12透過一節點16而將內容輸送至一客戶端處之一ONU 14。一RFoG拓撲包含自頭端12至一場節點或光纖網路單元(ONU)(其通常位於使用者端處或使用者端附近)之一全光纖服務。在頭端12中，一下游雷射發送經多次光學地分離之一廣播信號。光纖網路單元14或ONU使該RF廣播信號恢復且將其傳入至可與光纖通信同軸或亦可與光纖通信一起升級之用戶網路中。
頭端12可包含將一下游信號輸送至包含32個輸出埠之一或多個1×32被動分離器20之一傳輸器18，各輸出埠連接至通過一光纖傳輸段24而將下游內容輸送至節點16之一分波長多工器(WDM)分離器28。節點16可包含另一1×32分離器22，其中分離器22之各輸出埠經由另一光纖段26而連接至一用戶端處之一特定ONU 14。
一RFoG環境中之光纖網路單元(ONU)可使光纖連接終止於一用戶側介面處且轉換用於通過客戶端處之家庭內網路而輸送之訊務。同軸電纜可用於將一RFoG網路之ONU連接至一或多個使用者器件，其中RFoG使用者器件可包含電纜數據機、EMTA或視訊轉換器，如同一HFC網路之使用者器件。例如，一R-ONU可經由同軸電纜而連接至視訊轉換器、電纜數據機或類似網路元件，且電纜數據機之一或多者可經由乙太網路或Wi-Fi連接而連接至用戶之內部電話佈線及/或個人電腦或類似器件。
一般技術者應瞭解，前述架構僅供說明。例如，可根據期望改變分離器20及22之埠之數目。亦應瞭解，頭端12可包含更多分離器20，各分離器具有連接至一各自節點以便服務大量用戶之輸出。
沿自用戶之ONU 14至頭端之返回路徑，分離器22操作為一組合器，即，對於一1×32埠分離器/組合器22，高達32個ONU可將返回路徑信號輸送至節點16，節點16組合用於沿光纖長度24向上游傳輸之該等返回路徑信號。接著，由WDM 28使來自各自光纖鏈路24之信號之各者與其他信號分開以由頭端12中之一單獨接收器30接收。接著，來自各自接收器之信號由一組合器32組合以傳輸至頭端12中之一電纜數據機終端服務(CMTS)。在組合器32連接至CMTS上游埠之前，由組合器32在頭端12中之RF域中組合信號。結合光纖上之正向功率限制，組合信號需要每群組之32個用戶之1個正向光纖24(L1 km)。
在正向方向上，將正向傳輸器提供至分配功率之一較高功率多埠放大器。例如，在頭端12中，傳輸器18將輸出提供至通過組合器20之32個輸出而內部地分配功率之一摻鉺光纖放大器(EDFA)34，各輸出依一相對較高功率(例如約18分貝-毫瓦特(dBm))操作。WDM 28可在正向方向上傳輸來自EDFA 34之1550nm光且在反向方向上將通常具有1610nm或可能1310nm之反向光導引至接收器30。WDM 28可連接至接達節點16中之分離器22之長度L1之一光纖。
可將分離器22之輸出各提供至分別連接至用戶家裡之ONU 14之長度L2之第二光纖。在實施例中，L1+L2可高達25km。ONU 14將正向傳輸光轉換成用於家庭內同軸電纜網路之RF信號。在返回方向上，ONU 14亦可自家庭內網路接收RF信號且將此等信號調變至依(例如)1610nm操作之一雷射上，且將該雷射之輸出向上游發送至光纖L2中。該上游信號可在組合器22中與其他上游信號組合且在光纖L1中進一步向上游傳輸。在WDM 28處，將該等上游信號導引朝向頭端接收器30。
32個用戶及25km光纖之損失預算需要頭端12中之1個接收器用於每群組之32個用戶；鑑於3dBm之一上游傳輸功率，接收器30及 WDM 28通常可依-18dBm至-21dBm之間之一功率操作以使一良好信雜比面臨挑戰，使得通常需要有限頻寬接收器用於可接受效能。此外，光學組合器22可為被動的且將多個光學輸入組合成一單一輸出。因此，根據定義，光纖組合器22將產生此等輸入之間之OBI(如早先所描述)且將因此在頭端接收器30處產生RF域中之雜訊。此外，假定在正向路徑中損失約24dB；對於每埠18dBm之一EDFA輸出功率，此將-6dBm功率提供至接收器。若使用低雜訊高增益接收器，則此足以用於達1GHz之ONU之可接受效能。
可存在自一分離器(其將光分配給用戶且有損失地組合來自用戶之返回光)返回至一頭端或集線器之一長鏈路(例如，高達25km，其具有6dB之一額外損失)，在該頭端或集線器之一接收器處偵測組合返回源。總損失較高，使得接收器SNR降級。此外，通常將高達8個接收器輸出組合至一CMTS返回埠上，該CMTS返回埠因此處置約256個用戶。在此組合中，接收器熱雜訊累加，且若不對接收器採取措施以使其切斷，則在無信號之情況下使SNR進一步降級9dB。若採取措施，則當高達4個返回傳輸器同時在返回網路之一有效操作模式上時，仍使SNR降級高達6dB。
當兩個返回傳輸器在相同波長上同時碰上一接收器時，光拍差干擾(OBI)之現象可發生於RFoG系統中。在一電纜系統中，例如，可引起OBI之此條件可容易地發生於具有接合上游頻道之基於DOCSIS之系統之多住宅單元(MDU)應用中。光拍差干擾(OBI)係發生於具有緊密間隔光頻之兩個或兩個以上雷射自兩個ONU同時傳輸時之一信號降級。
可期望用於消除OBI之所揭示技術，且用於消除OBI之所揭示方式可實現上游及下游中之較高容量。此外，所揭示之分離器/組合器及組合器之特徵可實現與傳統HFC/D3.1系統及未來可能PON系統共存 之RFoG。在一些系統中，OBI之消除係開啟光纖之巨大潛能之關鍵。本文中更詳細地描述併入所揭示之光學組合器系統及一自組態ONU之一架構之實施例。
圖2展示用於通過一網路(諸如上文所描述之RFoG網路)而將內容(例如CATV內容)輸送至複數個用戶之一改良系統100。該架構包含一頭端110，其具有各連接至一WDM分離器116之一傳輸器112及接收器114，WDM分離器116將一信號輸出至L1 km之一光纖鏈路118及自L1 km之一光纖鏈路118接收一信號。光纖鏈路118連接至一主動分離器/組合器單元120。分離器/組合器單元120可包含可使正向路徑信號與反向路徑信號分開之一WDM 122。將正向路徑信號自WDM 122提供至一EDFA 124，EDFA 124將一放大光信號輸出至具有可與各自第二光纖鏈路128通信之32個輸出埠之一主動1×32分離器126。在各埠處，功率位準係適中的，在0dBm至10dBm之範圍內。
在反向方向上，1×32埠分離器126操作為一主動組合器126，且每埠包含將上游光導引至一偵測器之一WDM，該偵測器將所接收之光信號轉換成一電信號及在RF域中放大該電信號，且將該電信號提供至一傳輸器129，傳輸器129輸出提供至WDM 122之具有(例如)1610nm、1310nm或某一其他適當波長之光，WDM 122繼而將上游光導引至光纖118中。在頭端處，光纖118連接至將上游光導引至接收器114之WDM 116。
分離器/組合器126之32個埠之各者透過一各自光纖128而將一各自信號輸出至可具有相同於分離器/組合器單元120之類型及組態之一第二主動分離器/組合器單元130。光纖128之長度可相對於彼此變動。每分離器埠之輸出功率較低，約0dBm。分離器埠經由長度L3之光纖132而連接至(例如)一多住宅單元(MDU)或一鄰近地區中之ONU 140。在一基本RFoG系統中，光纖長度之總和L1+L2+L3高達25km。 然而，系統100將容許頭端與ONU之間之一較高光纖總長度(諸如40km)，此係因為系統100可容忍一較高SNR損失，如下文進一步所描述。
可使來自ONU 140之上游信號直接個別地終止於主動分離器/組合器單元130處。即使對於依0dBm操作之ONU，到達偵測器之功率係約-2dBm(光纖132係達數千米之一短光纖，且主動組合器內之WDM損失較小)。此比既有RFoG系統幾乎高20dB，其意謂：分離器134中之偵測器之後之RF位準比既有RFoG系統幾乎高40dB。因此，接收器雜訊指數並不重要，且可使用具有相對較差雜訊效能之高頻寬接收器。所接收之RF信號經由傳輸器136而沿反向路徑重新傳輸至光纖128中且由前述主動分離器/組合器單元120接收及重新傳輸且其後重新傳輸至頭端110。雖然重複之重新傳輸可導致SNR之略微遞減，但來自主動架構之SNR之改良提供比傳統RFoG系統顯著更佳之總體效能。更重要的是，因為可使所有反向信號個別地終止於單獨偵測器(諸如組合器/分離器單元126及134內之一傳輸線偵測器結構中之多偵測器接收器)處且在上游雷射傳輸器129及136處重新傳輸該等信號，所以不同反向信號之間可不存在光拍差干擾(OBI)。未光學地組合反向信號(即，在126/134之偵測器傳輸線結構中個別地偵測且電累加反向信號)，因此OBI不會發生。
在正向方向上，可存在多個EDFA，例如124、135；此等EDFA係具有低功率耗散(通常為2瓦特或更小)之具成本效益之單級器件。串接該等EDFA導致歸因於該等EDFA之有限雜訊指數之雜訊之一累積。然而，主動分離器架構無需該等EDFA(高功率頭端110之EFDA(圖中未展示)仍可用於將功率提供至ONU 140)，將EDFA 124、135用於主動分離器單元內提供一些優點。例如，頭端110中之設備之複雜性及功率耗散大幅降低，源於頭端110之光纖數亦大幅減少。易於將輸送 至ONU 140之功率量自一典型-6dBm增大至約0dBm。因此，ONU接收器自其偵測器獲得12dB以上RF位準且無需如此高之一SNR或增益。即使該等ONU接收器處之SNR要求放寬，但歸因於EDFA雜訊之SNR影響歸因於較高接收功率而易於克服。此外，可在正向方向上使用相對於當前架構之一可接受SNR來支援更多光譜，諸如，4GHz取代當前RFoG中之1GHz。因此總資料通量率可顯著增長且無需改變操作來容許(例如)提供40Gbps下載速度及10Gbps上傳速度之服務。
如本文中所描述，可期望消除OBI。為預防OBI，可依不同波長設定ONU。然而，ONU無法感知或不知道其他ONU之波長，且亦不知道其連接至一被動之何種埠，因此不知道ONU之設定波長。此外，需要使一信號分離，其通常需要2瓦特或3瓦特功率用於待處置之一光子收穫器。因此，使用一主動組合器之請求被限制，此係因為需要2瓦特以上功率來(例如)使一主動組合器運行。
在一些實施例中，光學組合器(諸如圖1及圖2中所展示之光學組合器)提供上游及下游RFoG容量及用於PON傳輸之一完全透明及可逆路徑。光學組合器可實現完全透明之PON部署。例如，光學組合器可藉由具有相容HFC D3.1能力之FTTH網路之部署而實現無OBI及高容量特性。同樣地，可將光學組合器併入至GPON、1G-EPON、XGPON1、10G/1G-EPON、10G/10G-EPON中。與HFC及D3.1之相容性使所揭示之光學組合器能夠與一當前HFC網路並排部署，且係D3.1就緒。可將光學組合器部署於一光纖節點、多住宅單元(MDU)及單家庭住宅(SFU)部署上。
一RFoG組合器之實施例包含：預防或消除該組合器處之OBI，而非在網路之末端處管理OBI(諸如，在網路之頭端側處使用一CMTS排程器或在網路之用戶端處使用特定波長ONU)。描述能夠消除OBI之實施例。所揭示之光學組合器可用於消除OBI，提高容量，及/或實 現RFoG之多重服務、FTTH網路之電纜版本。
所揭示之光學組合器可與ONU、電纜數據機及CMTS不相依。所揭示之光學組合器可與CMTS無關，因此減輕產生一RFoG感知排程器之負擔，其既受具限制性又耗時。光學組合器有助於使FTTH之一電纜版本比PON替代物更可行。例如，在實施例中，所揭示之光學組合器使光學組合器具有一可逆PON直通能力以及一高上游及下游容量，其有助於RFoG部署且不中斷下伏系統或損害PON功能性之未來融合，諸如一RFOG系統上之隨後PON部署。
在一些實施例中，光學組合器具有32個埠，但在頭端處僅需要1個傳輸埠、1個接收埠及1個WDM組件。因此，由於無需32個WDM及32個接收埠，所以所揭示之光學組合器可節省頭端空間及功率。組合器可為需要約2瓦特功率之一主動器件。可由易用於RFoG系統中之電源供電給光學組合器，或可將功率供給至光學組合器中。電源可包含一備用電池或太陽能/光纖功率替代物。若損失功率且電池亦已耗盡，則整個可逆PON傳輸不受影響。然而，上游RFoG傳輸被停止。在一習知RFoG系統中，亦將停止上游RFoG傳輸，此係因為若該系統係具有一被動組合器之一傳統RFoG系統，則OBI之優勢無論如何將嚴重地損害該系統。此外，若損失功率，則家裡之ONU(光纖網路單元)將停止運行，使得若無任何備用電源，則此等系統將停止運行，無論該等系統是否為具有或不具有本文中所揭示之主動組合器之RFoG系統或PON系統。頭端光學接收器可僅需要自0dBm至-3dBm範圍內之一輸入功率，且歸因於不存在RF組合器而需要15dB以下RF輸出功率，使得在此一高光學輸入功率及低RF輸出功率之要求下，增益可較低。
所揭示之光學組合器可較佳地消除OBI以形成一無OBI系統。光學組合器實現長伸距及大分離，例如，高達40km及1024個分離，其 甚至將進一步擴展。由所揭示之光學組合器實現之高上游及下游容量包含高達10G DS/1G US及高達40G DS/10G US。
在實施例中，所揭示之光學組合器預防組合器中之RFOG部署之干擾，而非使用ONU中所採取之措施來預防干擾，ONU中之先前嘗試已失效或已證明成本過高。
傳統RFoG架構具有一確定功率預算。此意謂：隨著頭端與ONU之間之光纖長度增大，可使用更少數目個分離。相反地，期望之分離越多，可部署之光纖長度越小。然而，不論所使用之分離數目如何，所揭示之主動架構實現高達約40km之光纖長度，此意謂：所揭示之主動架構容許40km或更大之光纖長度以及大數目(例如1024)個分離，藉此增強FTTP拓撲及部署。
圖2中所展示之主動分離器架構之總成本類似於一傳統RFoG解決方案之總成本。藉由消除頭端裝置(諸如接收器、高功率EDFA及組合器)而抵消主動架構中之主動分離器EDFA增益區塊及WDM及偵測器組件之成本。可依較低輸出功率操作之ONU之一成本減少進一步支援主動分離器架構。主動分離器架構之進一步優點可包含：減少來自頭端之引出光纖數，其可對系統成本產生一大影響；以及選擇使用1310nm反向ONU，同時保持於一典型SNR損失預算內，其可進一步減少成本。此外，圖2中所展示之系統展現比既有RFOG架構能夠提供之頻寬大之頻寬以避免對服務群組大小之限制及對更多CMTS返回埠之伴隨要求。最後，與既有RFoG架構中之OBI減輕技術不同，圖2中所展示之系統無需需要額外ONU智慧之冷卻或溫度受控光學器件及雙向通信鏈路。
此等因數之各者提供相較於既有RFoG架構之一主動分離器解決方案之一進一步成本優勢。亦減小頭端中之所需空間及功率；該主動分離器解決方案需要1個傳輸埠、1個接收埠及1個WDM組件。另一方 面，既有RFoG架構需要傳輸埠、多埠高功率EDFA、32個WDM、32個接收器埠及一32埠RF組合器。既有RFoG架構需要非常低雜訊、高增益及高輸出功率接收器，其中靜噪方法經實施以克服RF組合器中之功率損失及雜訊增加。相反地，圖2中所展示之系統100依通常在0dBm至3dBm範圍內之輸入功率工作，需要很小增益，且歸因於在CMTS之前不存在RF組合器而需要15dB以下功率輸出。
所揭示之光學組合器單元可與ONU、電纜數據機及CMTS不相依。所揭示之光學組合器可與CMTS無關，因此減輕產生一RFoG感知排程器之負擔，其既受限制又耗時。光學組合器有助於使FTTH之一電纜版本比被動光纖網路(PON)替代物更可行。例如，所揭示之光學組合器單元可使光學組合器單元具有一可逆PON穿過能力以及一高上游及下游容量，其有助於RFoG部署且不中斷下伏系統或一RFoG系統上之隨後PON部署。
較佳地，所揭示之光學組合器單元實施一傳輸線方法以將多個光學光偵測器組合於一單一光學接收器中。此可在單向或雙向組態中完成。一單向系統不提供自一主動光學分離器至一ONU之控制通信信號，即，控制通信信號僅自一ONU傳至一主動分離器。因此，在一單向系統中，一主動光學分離器僅自一ONU接受一輸出位準且依該輸出位準操作。一雙向系統使控制信號自一主動光學分離器傳至ONU以指示ONU調整其輸出功率；此類型之系統容許完全相等之輸入位準自各ONU至主動光學分離器。
一些主動分離器/組合器系統可較佳地包含冗餘，其中主動光學分離器使其返回雷射功率(返回雷射，其載送連接至其之ONU之組合資訊)在一高功率狀態與一低功率狀態之間切換或在CW模式中操作此雷射。在該情況中，一上游頭端或主動光學分離器可容易地偵測一輸入埠處之功率損失且使連接至另一光纖路線之一第二輸入埠能夠接收 資訊；在正向路徑中，亦將在此情況中啟動另一光纖路線，此係因為正向光及反向光一般共用相同光纖。此外，一些主動分離器/組合器系統可包含主動光學分離器中之一反向雷射，其依據至主動光學分離器之ONU傳輸器之數目及自此等ONU接收之光電流之變化而調整其功率輸出。其他主動分離器/組合器系統可具有設定成一確定值之主動光學分離器之一增益因數及反向雷射功率。
較佳地，所揭示之光學組合器單元能夠在改變情形下自我組態。例項發生於即使無資料傳輸亦需要ONU中之電纜數據機與CMTS通信之情況中。然而，通常，在ONU與CMTS之間無資料傳輸之時期期間切斷ONU，且一電纜數據機可在接收或發送資料之前運行數小時。因此，在一些實施例中，所揭示之組合器單元可經組態以保持與CMTS通信。需要電纜數據機每隔30秒或某一其他適當時間間隔與CMTS反向通信。
本文中揭示用於消除一組合器中之功率需求但仍預防或消除OBI之技術。換言之，可消除功率需求，但仍允許提供功率。在實施例中，一光學組合器中之一光子收穫器具有主動下游發信號。在實施例中，該光子收穫器提供能量以供電給被動組合器中之一機構，該機構可調變一下游光或將一調變光源添加至由該被動組合器分離之該下游光。在實施例中，該光學組合器用作具有能量收穫之一被動組合器，且位於一主動分離器130與一ONU 140之間以自該主動分離器接收下游光及自連接至該被動分離器之一或多個埠之一或多個ONU接收上游光。應注意，此一被動分離器不含主動電子器件，然而，其無需電功率，所以對於所有意圖及目的，其用作一「被動分離器」，但其已添加發信號能力。
當下游光進入組合器時，該光之一部分由一光二極體偵測且該光二極體中所產生之電荷由一電容器攝取。該電容器保持其電荷，且 可在被完全充電之後將放電電荷至一PZT驅動器電路或一LED驅動器電路上以產生待行進穿過主動下游頻道之調變光。ONU辨識信號，且可回應於該信號而改變其波長。例如，若自光子收穫器輸出之下游信號將埠1識別為應依波長x操作之一埠，則ONU可回應於該下游信號而調諧至波長x。因此，組合器可通知ONU其連接至何種埠。
回應於由被動組合器接收之下游信號，ONU可使用資訊來使自身直接連接至組合器之一適當埠且使自身針對該埠組態。所揭示之技術提供選擇以具有一單一單元、非主動且完全消除OBI之被動組合器。非主動意謂：分離器無需電功率來操作，使得對使用者而言，其似乎為一「非主動」或「被動」分離器。分離器可含有主動電組件且其獲得功率以自一光二極體處所導引之下游光之一部分之收穫光子操作。在實施方案中，所揭示之主動分離器之實施例可暫時位於其中無功率可用之網路之一末端處。具有下游發信號之主動分離器及被動分離器之組合可一起提供更強涵蓋範圍以產生網路之一無OBI部分。一被動分離器發信號至ONU以通知ONU位於何種埠上，該分離器藉由自提供至該分離器之光功率收穫光功率而執行信號功能，使得該分離器無需電功率且在此意義上仍為一「被動」器件。
如下文所更詳細描述，無需針對用於與組合器通信之ONU組態之組合器之一先驗知識，此係因為ONU能夠依一單向方式採用所揭示之技術來判定其組態。組合器無需電功率來將其設定值傳送至ONU，且光子收穫器可用於低速發信號。
ONU可基於下游信號中之各種內容而自組態。例如，在實施例中，具有一頻調輸入之一ONU包含可監聽頻調或頻移鍵控(FSK)信號以判定其應依何種波長操作之一ONU。該ONU可經由下游信號而接收指令以減小顫振。該ONU可解碼發信號以通知其連接至之一主動1×N分離器之埠。用於RFoG之主動/被動分離器可包含用於NOBI(無 OBI)之自動ONU波長分配、及自動系統映射。一ONU可(例如)藉由使用一FSK(頻移鍵控)而發信號至一上游被動分離器或主動分離器以通知其當前波長及識別碼。然而，雖然被動分離器僅可使上游信號通過，但一主動分離器可解譯信號。由於主動分離器可偵測於何種埠處接收信號，所以其可將ONU之識別碼映射至其埠。若涉及具有功率收穫(其指示ONU根據被動分離器埠而挑選一特定波長)之一被動分離器，則所選之波長係ONU連接至之該被動分離器之埠數目之一指示。因此，可自動映射系統。
在實施例中，ONU具有一頻調輸出。ONU可使用表示其當前波長之一頻調或FSK信號來標記其輸出信號。ONU亦可監聽頻調或FSK信號以發現其他ONU依何種波長操作。在實施例中，ONU可調整其波長以避免由其他ONU採用之波長。在實施例中，ONU可遵循一統計方案，其中ONU僅對指示一波長衝突之信號之一部分作出反應。在實施例中，被動分離器可將上游發信號之一部分反射回ONU，使得ONU可自連接至該被動分離器之其他ONU接收波長標記。波長標記可為(例如)編碼資訊(諸如另一ONU操作所依之一波長)之頻調信號。
ONU可經組態以產生或識別OBI偵測信號。例如，ONU可追蹤其自身活動以判定其是否可引起一OBI事件，及/或ONU可監聽頻調或FSK信號以發現一OBI事件是否已發生。此等信號可由經組態以偵測OBI事件之一主動分離器產生且向下游發信號至ONU以通知此等事件之偵測。若已發信號通知ONU已引起一OBI事件，則ONU可調整其波長。ONU可遵循一統計方案，其中其僅對此等事件之一部分作出反應。
在實施例中，ONU連接至具有FSK傳輸能力之一主動分離器。ONU可追蹤其自身活動以判定其是否為一當前事件之部分。例如，ONU可監聽頻調或FSK信號以解碼由一主動上游器件回應於ONU活動 而向下游發送之資訊。此等下游資訊可包含主動分離器處之一列表之當前主動上游埠。ONU可藉由相關於其自身活動而發現其連接至之該上游器件之埠。主動分離器亦可發信號至下游ONU以通知其已自ONU之埠處接收之波長標記資訊。若使用相同埠處之另一ONU來發信號通知一波長衝突，尤其當ONU接收等於其連接至之埠處之其自身標記(此時ONU自身係非主動的)的一波長標記時，ONU可調整其波長。ONU可遵循一統計方案，其中其僅對此等事件之一部分作出反應。
下文之圖3A及圖3B描繪經組態以監聽FSK之ONU之實施例。
圖3A繪示一ONU，其經組態以監聽通過WDM器件310而至偵測器304且通過RF路徑放大器308或在放大器308(虛線信號305)之前拾取以用於低頻之一正向波長信號307。如上文所描述，ONU 140可經組態以監聽通過WDM組件310而至偵測器304之其他波長洩漏(可多達-15dB)。ONU 140可經組態以當雷射切斷時藉由使用雷射302作為一光二極體而監聽由WDM器件310至雷射302之波長309之反射(虛線)。藉由一WDM器件310之波長反射在由WDM器件310選擇之波長中可為最強的，且對其他波長而言較弱(-40dB或更大衰減)。雷射302可經略微反向偏壓以當用作為一光二極體時改良回應。圖3B繪示圖3A中之概念，但其中WDM 310經使用使得雷射之波長洩漏較大(約-15dB)。在圖3A中，WDM組件310使光傳至偵測器304A，而在圖3B中，WDM 310使光反射至圖3B中之偵測器304B。因此。在圖3A中，WDM組件310使光反射至雷射302A及使光自302A反射，而在圖3B中，WDM組件310使光傳至雷射302B及使光自雷射302B通過。
圖4描繪具有反射之一被動分離器之一實施例。例如，圖4描繪來自圖2之組合器120或130之一簡圖，其省略所有組件以繪示藉由1×N分離器之反射。在此圖中，一耦合器404位於分別通過各自光纖 (諸如光纖405及406)而傳輸至ONU(諸如ONU 407及408)之一1×N分離器(在此實例中為1×4)之前。耦合器404可將反向光409之一小部分(例如，此處為10%)耦合至一反射器件410，使得反向光在正向方向411上被重新注入至耦合器404中。在409a處導引至反射器之光及在409b處由反射器反射之光方向相反。
因此，當由分離器服務之一ONU(諸如ONU 407、408)係主動的時，該ONU之光之一部分被反射且被分配於其他ONU上。接著，其他ONU可監測指示由(若干)主動ONU產生之頻調之波長且移動其自身波長設定值以預防衝突。一缺點在於：反射必須較弱，否則歸因於ONU(因為可假定一有缺陷連接)與分離器之前之反射器之間之路徑中之多次反射而產生雜訊。可利用一完美終接ONU來充分抑制二次反射，且反向雷射因充分隔離而不會自干擾反射信號。可使反射器410與極化(pol)相依，使得反射發生於正交於傳入極化之一極化狀態處，例如，藉由應用類似構件，如同極化(不)相依之隔離器。此可有效抑制二次反射信號之自干擾。
圖5描繪具有發信號之一主動分離器之一實施例。圖5中之實施方案無需電功率。具有輸入520及輸出519之一分接頭502位於一1×N分離器516(此處為1×4)之前，分接頭502將光503之一部分耦合至饋電給一功率收穫電路(<1mW)508之一偵測器504。功率收穫電路508包含偵測器504及功率電路508。功率電路508可包含電容器及/或電池。LED 505、506可用於發射光(所以其等消耗功率)。因此，功率收穫電路可收集功率以各依其自身速率(例如，依1550nm)依低工作循環比操作LED 505、506以將正向發信號注入至分離器中以使埠資訊緊隨埠輸出。通過各自光纖513、514而自分離器接收信號之ONU(例如ONU 511及512)讀取此資訊且根據其分配埠而設定波長。LEDa 505由此1×4分離器516之兩個上輸出埠A、B接收，其中一額外輸入用於 LEDa。此藉由使用一個2×2分離器516a及兩個1×2分離器516b及516c來建構分離器516而完成。LEDb由分離器517c劃分且耦合至光纖513及514及由兩個中間輸出埠B、C經由分離器517c之後之10%耦合器517a及517b而接收，下埠D不接收LED輸出。一1×8分離器需要3個LED；一1×2^N分離器需要N個LED。應注意，在上游方向上，分離器516充當一組合器以組合自ONU發送之上游信號以在輸入埠520處輸出該等上游信號。
圖6描繪具有發信號之一主動分離器之另一實施例。圖6中所繪示之實施方案無需電功率。一分接頭604位於一1×N分離器602(此處為1×4)之前，分接頭604將光之一部分耦合至饋電給一功率收穫電路610(<1mW)之一偵測器608。此將功率收集於一小電容器中以用於短叢發操作(例如，10微秒至100微秒持續時間)。Rx/Tx 611表示一器件，其可接收起因於由LED 612偵測之光之信號及將信號傳輸至將此等信號轉換成光之LED 612。LED 612用作為一偵測器，當一ONU在反向方向上傳輸一頻調或FSK信號時，該偵測器將使用此一頻調/FSK信號來產生一電壓。當已收集足夠功率時，LED 612被接通且將正向頻帶中之資訊回答為表示剛剛已在LED 612上偵測到之資訊之一頻調/FSK信號。預期自此一傳輸恢復之重新充電時間在1毫秒至10毫秒之範圍內。預期約10uF之一小陶瓷電容器充分地儲存能量。此實施例可與圖4中所展示之被動反射器概念相當，且不存在歸因於二次反射之干擾風險及無需ONU 614、616偵測不在正向頻帶中之信號。一LED 612之使用預防正向信號之OBI且節省功率。LED不會告訴ONU其位於何種埠上，但其會告訴其他ONU一主動ONU依何種波長傳輸，使得其他ONU可移動至另一波長。
圖7描繪具有壓電發信號之一主動分離器之一實施例。圖7中所展示之實施方案無需電功率。一分接頭702位於一1×N分離器708(此 處為1×4)之前，分接頭702將光701之一部分耦合至饋電給一功率收穫電路706(<1mW)之一偵測器704。功率收穫電路706將功率收集於一小電容器中以用於短叢發操作(例如，10微秒至100微秒持續時間)。在操作期間，壓電致動器(PZT)710、712在輸出光纖713、715中誘發一部分或完全光纖彎曲迴路(半徑約10mm量值)之一振動。該振動引起由ONU(例如ONU 714、716)偵測之正向光之一損失調變。ONU 714、716具有耦合至ONU中之偵測器(諸如圖3A及圖3B中之偵測器304)及輸出305(其將一信號提供至一低頻接收器)之一低頻信號接收器。各光纖713、715以一特定型樣或頻率為特徵，且各ONU 714、716根據光纖713、715而設定其波長。壓電致動器710、712可屬於用於依約3V操作之小揚聲器中之類型。
圖8描繪一主動及被動分離器系統之一實施例。如圖8中所展示，普通被動分離器804a至804n可跟隨一主動分離器802。主動分離器802具有各耦合至一WDM濾波器之N個上游偵測器812a至812n且追蹤何種偵測器812a至812n接收光學輸入功率。此藉由自各偵測器至區塊813中之微控制器之連接(箭頭)而完成。此區塊含有具有A/D轉換器之一微控制器(uC)，其可編碼發現於連接至813之偵測器之各者處之偵測器電流。該微控制器可處理偵測器電流以判定是否(例如)使用低頻FSK信號來調變此等偵測器電流，且解碼該等偵測器電流中所編碼之資訊。偵測器亦輸出RF信號；該等RF信號較佳地加總於一傳輸線接收器結構中且在一RF埠819處輸出。
可將RF埠819之輸出提供至一RF放大器814，RF放大器814可具有額外電路來偵測頻調(諸如高頻FSK信號)或偵測OBI之存在。因此，主動分離器802亦可偵測由ONU(例如ONU 806a至806n、808a至808n、810a至810n)依低頻或在RF域中向上游發送之頻調或FSK信號。包含一前置放大器、頻調/OBI偵測814之電路可執行此功能及 OBI偵測。可藉由偵測至前置放大器之信號之雜訊且標記至微控制器(uC)813之此一事件而實現OBI偵測功能814。
可將FSK或頻調偵測信號提供至具有FSK信號產生能力之一頻調之一微控制器(uC)813。可將頻調或FSK信號發送至一LED 816，LED 816經由一耦合器817a而將光提供至下游方向，其中下游信號方向經由817a而耦合至將光分配於N個輸出埠上之一1×N分離器803。亦可將信號自LED 816發送至在上游方向上傳輸資訊之上游傳輸雷射(lsr)815。
可存在一EDFA 818來放大下游信號，且可將LED光自LED 816注入EDFA 818之前之一耦合器817b中。在實施例中，ONU(例如ONU 806a至806n、808a至808n、810a至810n)偵測已標記至uC 813且自uC 813發信號至LED 816(其將此資訊傳輸至ONU)之OBI事件。微控制器813可處理OBI偵測信號且將一調變信號輸出至一LED 816(或雷射)(例如，經由由1×N分離器803提供之連接)，LED 816使用用於ONU之頻調或FSK發信號來向下游注入一信號。可在一EDFA 818放大正向信號之前或在一EDFA 818放大正向信號之後注入輸出調變信號。圖8中所展示之實施例可與已實地安裝之1×4被動分離器一起工作，但將與可在將來安裝之各種類型之其他分離器一起工作。本發明揭示一光纖網路單元(ONU)，其用於在無光拍差干擾(OBI)之情況下調整與一分離器一起操作之一波長。該ONU包括：一輸入，其用於自在無電功率之情況下被光供電之一分離器接收一下游信號，該下游信號識別一埠(該ONU通過該埠而與該分離器通信)或一波長(另一ONU依該波長操作)之至少一者；及一處理器，其用於產生一ONU波長，其中該波長可回應於來自該分離器之該下游信號而調整。該ONU可使用該下游信號中之資訊以針對至組合器之一埠之一連接而自組態以使該下游信號中之資訊與該ONU之活動相關。該下游信號通過連接埠N而識別用 於操作之一波長X，該ONU對該下游信號作出回應以調諧至波長X。所選之波長係該ONU連接至其之該分離器之埠數目之一指示。對於所描述之ONU，該ONU及對應埠可用於系統映射。
ONU可調整其波長以避免由其他ONU採用之波長。ONU無需組合器之一先驗知識用於ONU組態。ONU判定其組態單向方式。ONU可進一步包括一頻調輸入，其用於監聽下游信號中之頻調或頻移鍵控(FSK)以判定ONU應依何種波長操作。ONU可解碼發信號以通知其連接至之一主動1×N分離器之埠。ONU可向上游發信號至分離器以通知其當前波長及識別碼。回應於識別與相同埠處之另一ONU之一波長衝突，可由ONU調整ONU波長。下游信號識別用於連接至分離器之其他ONU之波長標記以選擇一無衝突波長。下游資訊識別當前由分離器使用之主動上游埠。
在主動/被動分離器系統之實施例中，主動分離器追蹤何種埠接收上游信號。如圖8中所繪示，在經由LED之下游通信中，主動分離器可將表示主動上游埠之一標記提供為一頻調或FSK信號。在下游通信中，主動分離器可嵌入與上游頻調或FSK信號或OBI事件有關之資訊。當多個上游埠係主動的時，主動分離器可將一傳輸標記為多埠或「無效」。ONU捨棄此等「無效」訊息。
在主動/被動分離器系統之實施例中，ONU濾除且選擇並非「無效」之訊息。ONU藉由使其自身活動與主動埠訊息相關而自得知其位於主動分離器之何種埠上。ONU過濾用於其自身埠之訊息以得知由相同埠處之其他ONU發送之頻調或FSK訊息。當已偵測到專針對ONU自身埠之OBI事件時，ONU可接收用於該埠之信號。
在主動/被動分離器系統之實施例中，ONU根據所接收之資訊而調整其波長，其中用於其埠之一標記報告OBI事件或報告連接至該埠之其他ONU已發送何種頻調或FSK資訊。ONU可發送此等頻調或FSK 信號以報告其狀態，諸如可包含序號之波長。主動分離器具有何種ONU序號連接至何種埠之一映射。主動分離器可建立此一映射且將其報告給頭端以自動建立一系統映射。
在自動全系統映射實施方案中，當大主動1×N分離器與具有發信號之較小(非電動)主動分離器組合時，大主動1×N分離器可建立連接至系統中之1×N分離器及小分離器埠之ONU之一完全映射。圖8繪示可包含利用一自動全系統映射實施方案之此功率收穫之一分離器804。例如，主動1×N分離器知道何種ONU係主動的及ONU何時主動，且主動1×N分離器可監測顫振ONU。作為回應，頭端可指示此等ONU關閉以進行維修。
在包含串接主動分離器(諸如圖2中所展示之串接分離器)之實施例中，可較佳地依最高可能輸入功率操作串接主動分離器。來自一下游主動分離器之輸入功率可根據光纖損失而變動。串接主動分離器之雜訊功率比(NPR)可較佳地經對準以重疊。雙向通信可用於校準，及/或可提供一校準模式。
在用於偵測及調整被動/主動分離器系統中之一輸入位準之實施例中，一主動分離器可量測接收器之各輸入偵測器上之電流。圖8係一實例性實施例，其描繪可偵測及調整被動/主動分離器系統中之一輸入位準之前置放大器/頻調/OBI偵測電路，其中可經由LED 816而完成對下游報告。在實施例中，主動分離器可量測自各下游主動分離器接收之一校準頻調之一位準。可將該校準頻調之位準或電流報告給下游，使得一下游主動分離器可調整輸出功率及/或調變指標或增益。
在用於進入被動/主動分離器系統中之一校準模式之實施例中，下游主動分離器之一校準模式可由一下游命令指示。下游主動分離器可依一低工作循環比隨機接通，且一上游主動分離器可量測偵測器輸入功率。一上游主動分離器可將量測(諸如主動埠或「多埠」之一指 標或該埠上所接收之一功率)報告給一下游器件。一主動下游器件可儲存該埠指標。
在用於判定被動/主動分離器系統中之一校準模式中之設定值之實施例中，當所有埠已被分配(若無功率被接收，則被動埠暫停)時，主動分離器中之一處理器或微控制器可運算各下游主動分離器之最佳輸出功率設定值，其中最弱鏈路及埠接收功率限制可判定此設定值。主動分離器可將針對各埠之指令向下游發送至下游主動分離器(其此時知道其埠數目)以設定此等功率位準。依此方式，下游器件可相應地調整增益以確保雜訊功率比(NPR)曲線重疊。
在用於驗證被動/主動分離器系統中之一校準模式之實施例中，主動分離器可向下游發送指令(諸如用於使所有埠循環及/或驗證所量測之功率位準之指令)以接通埠。若驗證失效，則可重複或暫停程序且若經歷過多失效，則程序對上游報告。可向下游發送指令以使所有主動分離器切換至正常操作。主動分離器可監測埠位準且作為一元素映射系統(EMS)向上游報告偵測到光纖斷裂或其他鏈路降級。EMS係用於監測及管理網路中之元件(諸如主動分離器及ONU)之一類型之雙向通信系統。
在主動/被動分離器系統之實施例中，監測ONU位準。在實施例中，連接至ONU之一主動分離器可監測每埠之光功率位準。可向上游報告位準以偵測故障。若ONU嵌入ONU數目之頻調或FSK標記，則故障可與ONU相關。可使用ONU標記信號來自動建立一全系統映射。在實施例中，主動分離器亦可向上游發送頻調或FSK資訊以識別分離器。
在本文所描述之實施例中，光學組合器提供上游及下游RFoG能力及用於PON傳輸之一完全透明且可逆路徑。光學組合器可實現完全透明之PON部署。例如，光學組合器可藉由具有相容HFC D3.1能力之 FTTH網路之部署而實現無OBI及高容量特性。同樣地，可將光學組合器併入至GPON、1G-EPON、XGPON1、10G/1G-EPON、10G/10G-EPON中。與HFC及D3.1之相容性使所揭示之光學組合器能夠與一當前HFC網路並排部署，且係D3.1就緒。可將光學組合器部署於一光纖節點、多住宅單元(MDU)及單家庭住宅(SFU)部署上。
一RFoG組合器之實施例包含：預防或消除該組合器處之OBI，而非在網路之末端處管理OBI(諸如，在網路之頭端側處使用一CMTS排程器或在網路之用戶端處使用特定波長ONU)。描述能夠消除OBI之實施例。所揭示之光學組合器可用於消除OBI，提高容量，及/或實現RFoG之多重服務、FTTH網路之電纜版本。
本發明揭示一主動接收器結構之實施例，該主動接收器結構在不損失頻寬之情況下組合大量偵測器且提供比習知RFoG更佳之一SNR。在實施例中，圍繞主動分離器而設計一光學多工器結構，使得被動PON網路操作不受阻。在實施例中，主動接收器處置RFoG信號而非PON信號。
如上文所描述，習知實施方案使用經RF組合以導致更高成本、更多功率損耗及更差雜訊效能之多個接收器。光拍差干擾(OBI)及有限返回鏈路預算係RFoG返回網路(參閱用於概述RFoG網路之http：//www.scte.org/documents/pdf/Standards/ANSI_SCTE_174_2010.pdf)之問題。在此等網路中，通常，一星形分離器將光分配於32個用戶上，相同分離器依15dB損失之一懲罰組合來自該32個用戶之返回光。多個接收器之使用未經設計以在一小單元中處置RF信號之主動組合及被動PON分離。此外，依相同標稱波長光學地組合多個光源可引起光拍差干擾，使得資訊內容可受雜訊壓制。
一光子收穫器之一些實施例包含用於光子收穫器發信號及光學組合之技術，其消除一組合器中之功率，同時維持消除或預防OBI。 在實施例中，該光子收穫器位於一被動組合器中且自該組合器處所接收之下游光收穫光功率。該光之一部分由一光二極體偵測且該光二極體中所產生之一電荷由一電容器攝取。自該光子收穫器輸出之一下游信號(其驅動一構件調變一輸出信號)可通知一ONU其連接至該組合器之何種埠及/或引起一ONU改變其波長及/或引起該ONU自組態至其連接至之埠。
在本文所描述之組合器之實施例中，組合器係一單一SKU、非主動且完全消除OBI之被動組合器。
在用於與本文中所描述之組合器一起使用之實施例中，ONU缺乏關於組合器及與組合器通信所需之組態之一先驗知識。
在本文所描述之組合器之實施例中，組合器依無需使用電功率之一被動方式將設定值傳送至ONU。
本文中所描述之組合器之一些實施例包含一PZT驅動器電路，其接受自一電容器放出以行進穿過一主動下游頻道之電荷。該PZT驅動器驅動使一下游光纖撓曲之一壓電元件，使得該光纖之光損失被調變。因此，下游光之強度經調變以導致至ONU之一信號。自該PZT驅動器電路向下游發送之信號可由ONU辨識，且ONU回應於該信號而判定是否改變其波長，及/或該信號引起ONU根據以由該PZT驅動器電路誘發之一信號之一型樣或頻率為特徵之一光纖而設定其波長。
本文中所描述之組合器之一些實施例包含一LED驅動器電路，其接受自一電容器放出以行進穿過一主動下游頻道之電荷。在實施例中，LED依低工作循環比操作以將正向發信號注入至具有埠資訊之一分離器中。在一下游信號中將該資訊向下游傳至一ONU，該下游信號引起該ONU判定是否改變其波長，及/或該信號引起該ONU根據一分配埠而設定其波長。
在一或多個實例中，本文中所描述之功能可實施於硬體、軟 體、韌體或其等之任何組合中。若功能實施於軟體中，則功能可儲存於一電腦可讀媒體上或作為一電腦可讀媒體上之一或多個指令或程式碼而傳輸且由一基於硬體之處理單元執行。電腦可讀媒體可包含：電腦可讀儲存媒體，其對應於一有形媒體，諸如資料儲存媒體；或通信媒體，其包含促進一電腦程式自一位置轉移至另一位置(例如，根據一通信協定)之任何媒體。依此方式，電腦可讀媒體大體上可對應於：(1)非暫時性有形電腦可讀儲存媒體；或(2)一通信媒體，諸如一信號或載波。資料儲存媒體可為任何可用媒體，其可由一或多個電腦或一或多個處理器存取以擷取用於實施本發明中所描述之技術之指令、程式碼及/或資料結構。一電腦程式產品可包含一電腦可讀媒體。
舉例而言(但不限於)，此電腦可讀儲存媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存、磁碟儲存或其他磁性儲存器件、快閃記憶體或任何其他媒體，其可用於儲存呈指令或資料結構形式之所要程式碼且可由一電腦存取。此外，將任何連接適當地稱為一電腦可讀媒體。例如，若使用一同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)來自一網站、伺服器或其他遠端源傳輸指令，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)包含於媒體之定義中。然而，應瞭解，電腦可讀儲存媒體及資料儲存媒體不包含連接、載波、信號或其他暫時性媒體，而是針對非暫時性有形儲存媒體。如本文中所使用，磁碟及光碟包含壓縮光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟及藍光光碟，其中磁碟通常磁性地複製資料，而光碟藉由雷射而光學地複製資料。上述內容之組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇內。
指令可由一或多個處理器(諸如一或多個數位信號處理器(DSP)、 通用微處理器、專用積體電路(ASIC)、場可程式化邏輯陣列(FPGA)或其他等效積體或離散邏輯電路)執行。相應地，本文中所使用之術語「處理器」可係指適合於實施本文中所描述之技術之前述結構或任何其他結構之任何者。此外，在一些態樣中，本文中所描述之功能性可提供於經組態以用於編碼及解碼之專用硬體及/或軟體模組內，或併入一組合編解碼器中。此外，技術可完全實施於一或多個電路或邏輯元件中。
本發明之技術可實施於包含一無線手機、一積體電路(IC)或一組IC(例如一晶片組)之各種器件或裝置中。各種組件、模組或單元在本發明中經描述以強調經組態以執行所揭示之技術之器件之功能態樣，但未必需要藉由不同硬體單元而實現。確切而言，如上文所描述，各種單元可組合於一編解碼器硬體單元中或由可相互操作之硬體單元之一集合(其包含上文所描述之一或多個處理器)以及適合軟體及/或韌體提供。

Claims (14)

  1. 一種用於在無光拍差干擾(OBI)之情況下調整與一分離器一起操作之一波長的光纖網路單元(ONU)，該光纖網路單元包括：一輸出，其用於提供上游光至在無電功率(without electrical power)之情況下被光供電(optically powered)之一分離器；一輸入，其用於回應於該上游光而自該分離器接收一下游信號，該下游信號識別該分離器之一埠或一波長之至少一者，該ONU通過該埠而與該分離器通信，另一ONU同時依該波長操作以引起該波長之一調整，該ONU通過該波長與該分離器通信；及一處理器，其用於產生一ONU波長，該ONU通過該ONU波長而與該分離器通信，該分離器對應於由該下游信號識別及/或回應於該波長之該埠之至少一者，與該分離器通信之另一ONU依該波長同時操作，其中該波長係回應於來自該分離器之該下游信號而可被調整。
  2. 如請求項1之光纖網路單元，其中該下游信號通過連接埠N而識別用於操作之一波長X，該ONU回應於該下游信號以調諧至波長X。
  3. 如請求項1之光纖網路單元，其中所選之該波長係與該ONU連接之該分離器之埠數目之一指示。
  4. 如請求項1之光纖網路單元，其中該ONU及對應埠係用於系統映射。
  5. 如請求項1之光纖網路單元，其中該ONU可調整其波長以避免由其他ONU採用之波長。
  6. 如請求項1之光纖網路單元，其中該ONU無需組合器之一先驗知識(priori knowledge)以用於ONU組態。
  7. 如請求項1之光纖網路單元，其中該ONU判定其組態單向(uni-directional)方式。
  8. 如請求項1之光纖網路單元，其進一步包括一頻調輸入，該頻調輸入用於監聽該下游信號中之頻調或頻移鍵控(FSK)信號以判定其應在何種波長操作。
  9. 如請求項1之光纖網路單元，其中該ONU可解碼關於與其連接之一主動1×N分離器之埠之發信通知。
  10. 如請求項1之光纖網路單元，其中該ONU可向上游發信號至該分離器通知其當前波長及識別碼。
  11. 如請求項1之光纖網路單元，其中回應於識別於相同埠處之另一ONU之一波長衝突，可由該ONU調整該ONU波長。
  12. 如請求項2之光纖網路單元，其中下游資訊識別當前由該分離器使用之主動上游埠。
  13. 如請求項12之光纖網路單元，其中該下游信號識別用於連接至該分離器之其他ONU之波長標記以選擇一無衝突波長。
  14. 如請求項1之光纖網路單元，其中該ONU使用該下游信號中之資訊以針對至該組合器之一埠之一連接而自組態，以使該下游信號中之資訊與該ONU之活動相關。
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