TWI765346B - 用於光通信之方法及光電光轉換器 - Google Patents

用於光通信之方法及光電光轉換器 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種將來自複數個光纖之光信號組合成一單一光信號之方法，該方法包含在光學耦合至對應幹線光纖之對應光信號接收器處接收各自光信號。該方法進一步包含藉由該等對應光信號接收器判定何時接收各各自光信號。當接收該各自光信號時，該方法包含執行以下步驟：藉由該對應光信號接收器將該各自光信號轉換為一對應電信號；藉由該對應光信號接收器將該對應電信號傳輸至一電多工裝置之一對應輸入通道；及組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道。組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道使該電多工裝置將該對應電信號傳輸至一電光轉換器，該電光轉換器經組態以將該對應電信號轉換回該各自光信號。

Description

用於光通信之方法及光電光轉換器
本發明係關於一種光學線路終端(OLT)連接埠複製器。
光纖通信係一種新興技術，其使用光纖作為通信通道將來自一源(傳輸器)之資訊傳輸至一目的地(接收器)。與其他形式的通信相比，光纖通信容許在更長距離內及依更高之頻寬傳輸資料。公司使用光纖來傳輸電話信號、網際網路通信及有線電視信號。一被動式光學網路(PON)係一種用於提供光纖至終端消費者之電信技術。一PON之顯著特徵係其實施一點對多點架構，其中使用無供電光纖分離器來使一單一光纖能夠伺服多個端點。被動式光學網路通常被稱為一網際網路服務提供者(ISP)與客戶之間的「最後一哩」。
一PON包含位於服務提供者之中央局(集線器)之一光學線路終端(OLT)及靠近終端使用者之若干光學網路單元(ONU)或光學網路終端(ONT)。相較於點對點架構，一PON減少所需之光纖及中央局設備之數量。在多數情況中，下游信號(即，從OLT至ONU)經廣播至共用多個光纖之所有場所(premise)。上游信號(即，從ONU至OLT)使用一多重存取協定(通常為分時多重存取(TDMA))組合。歸因於一PON之拓撲結構，用於下游及上游之傳輸模式係不同的。對於下游傳輸，OLT以連續模式(CM)將 光信號廣播至所有ONU。然而，藉由ONU使用CM可導致從ONU傳輸之光信號重疊。因此，叢發模式(BM)傳輸通常用於上游通道。BM傳輸模式需要光學傳輸器在一較短時段內開啟且關閉。在BM中，一ONU在其被分配一時槽且其具有待傳輸之資料時傳輸光學封包。
本發明之一個態樣提供一種將來自複數個光纖之光信號組合成一單一光信號之方法。該方法包含在光學耦合至對應幹線光纖之對應光信號接收器處接收各自光信號。該方法進一步包含藉由該等對應光信號接收器判定何時接收各各自光信號。當接收該各自光信號時，該方法包含：藉由該對應光信號接收器將該各自光信號轉換為一對應電信號；藉由該對應光信號接收器將該對應電信號傳輸至一電多工裝置之一對應輸入通道；及組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道。組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道使該電多工裝置將該對應電信號傳輸至一電光轉換器，該電光轉換器經組態以將該對應電信號轉換回該各自光信號。
本發明之實施方案可包含下列可選特徵之一或多者。在一些實施方案中，該對應光信號接收器包含：一光電二極體，其經光學耦合至一對應幹線光纖；一跨阻抗放大器，其與該光電二極體通信；及一叢發模式限制放大器，其與該跨阻抗放大器通信。在此等實施方案中，該光電二極體將該各自光信號轉換為一各自電流信號，該跨阻抗放大器將該各自電流信號轉換為該對應電信號，且該叢發模式限制放大器指示何時接收該各自光信號。該光電二極體可包含一突崩光電二極體(APD)或一PIN二極體。
在一些實例中，回應於判定何時接收該各自光信號，該叢 發模式限制放大器將一信號遞送至一信號調節電路，從而使該信號調節電路重設該跨阻抗放大器。該信號調節電路可包含一複合可程式化邏輯裝置(CPLD)或一場可程式化閘陣列(FPGA)。在一些實施方案中，組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道包含藉由該對應光信號接收器遞送一信號偵測指示至一通道選擇電路，從而使該通道選擇電路將一通道選擇指示遞送至該電多工裝置。此處，該通道選擇指示識別該電多工裝置之該對應輸入通道。
在一些實例中，該電光轉換器包含一叢發模式雷射傳輸器及/或該叢發模式雷射傳輸器包含一分佈式布拉格反射器(DBR)雷射。該方法亦可包含藉由該電光轉換器將該各自光信號遞送至一光學線路終端(OLT)之一連接埠。在一些實施方案中，該等對應幹線光纖光學耦合至各自光學網路單元(ONU)之各自叢發模式雷射傳輸器。
本發明之另一態樣提供一種光電光轉換器，其包含一電多工裝置，該電多工裝置包括一或多個輸入通道及光學耦合至對應幹線光纖之光信號接收器。在此等實施方案中，各光信號接收器自該對應幹線光纖接收一各自光信號且判定何時接收該各自光信號。當接收該各自光信號時，該光信號接收器將該各自光信號轉換為一對應電信號，將該對應電信號傳輸至該電多工裝置之一對應輸入通道，且組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道。組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道使該電多工裝置將該對應電信號傳輸至一電光轉換器。此處，該電光轉換器將該對應電信號轉換回該各自光信號。
本發明之實施方案可包含下列可選特徵之一或多者。在一些實施方案中，該對應光信號接收器包含：一光電二極體，其經光學耦合 至一對應幹線光纖；一跨阻抗放大器，其與該光電二極體通信；及一叢發模式限制放大器，其與該跨阻抗放大器通信。在此等實施方案中，該光電二極體將該各自光信號轉換為一各自電流信號，該跨阻抗放大器將該各自電流信號轉換為該對應電信號，且該叢發模式限制放大器指示何時接收該各自光信號。該光電二極體可包含一突崩光電二極體(APD)或一PIN二極體。
在一些實例中，回應於判定何時接收該各自光信號，該叢發模式限制放大器將一信號遞送至一信號調節電路，從而使該信號調節電路重設該跨阻抗放大器。該信號調節電路可包含一複合可程式化邏輯裝置(CPLD)或一場可程式化閘陣列(FPGA)。在一些實施方案中，組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道包含藉由該對應光信號接收器遞送一信號偵測指示至一通道選擇電路，從而使該通道選擇電路將一通道選擇指示遞送至該電多工裝置。此處，該通道選擇指示識別該電多工裝置之該對應輸入通道。
在一些實例中，該電光轉換器包含一叢發模式雷射傳輸器及/或該叢發模式雷射傳輸器包含一分佈式布拉格反射器(DBR)雷射。該方法亦可包含藉由該電光轉換器將該各自光信號遞送至一光學線路終端(OLT)之一連接埠。在一些實施方案中，該等對應幹線光纖光學耦合至各自光學網路單元(ONU)之各自叢發模式雷射傳輸器。
在下列附圖及描述中陳述本發明之一或多個實施方案之細節。根據描述及圖式且根據發明申請專利範圍將瞭解其他態樣、特徵及優點。
10:被動式光學網路(PON)
10a-10n:被動式光學網路(PON)
100:光學通信系統
104:通信信號/光信號
104a-104n:光信號
104a1-104nN:光信號
104A:經放大光信號
104D:經解多工之光信號
104S:分離之光信號
110:通信鏈路/幹線光纖
110a-110n:幹線光纖
114:通信鏈路/光纖/光纖饋送器
114a-114n:通信鏈路/光纖/光纖饋送器
120:光學線路終端(OLT)
120a-120n:光學線路終端(OLT)
122:收發器
122a-122n:收發器
124:OLT連接埠
124a-124n:OLT連接埠
132:視訊媒體分佈源
134:網際網路資料源
136:語音資料源
140:光學網路單元(ONU)
140a-140n:光學網路單元(ONU)
150:使用者/客戶
150a-150n:使用者/客戶
152:場所
152a-152n:場所
160:頻帶多工器
170:遠端節點(RN)
200:中央局(CO)
205:分離器
300:O/E/O轉換器
300a-300n:O/E/O轉換器
302:光電二極體
302a-302n:光電二極體
304:雷射光學器件(L/O)
305:光信號接收器
305a-305n:光信號接收器
306:電流信號
308:跨阻抗放大器(TIA)
308a-308n:跨阻抗放大器(TIA)
310:電信號
312:叢發模式限制放大器
312a-312n:限制放大器
314:控制器電路/優先級編碼器電路
316:電多工裝置
318:輸入通道
318a-318n:輸入通道
322:光學傳輸器
3221-322N:光學傳輸器
324:信號經接收指示
326:重設信號
328:通道選擇指示
330:光纖放大器/光學放大器
332:被動式光信號分離器
334:可變光學放大器(VOA)
340:電光轉換器/光學收發器
344:叢發模式(BM)雷射驅動器
346:雷射傳輸器
350:資料處理硬體
352:記憶體硬體/應用程式
354:訊息
356:通信網路/通信通道
400a:信號調節電路
400b:通道選擇電路/優先級編碼器電路
400c:優先級編碼器電路
500:主動式光信號分離器
500a:主動式光信號分離器
500b:主動式光信號分離器
600:方法
602:操作
604:操作
606:操作
608:操作
610:操作
612:操作
FTa1-FTnN:幹線光纖
圖1A至圖1C係實例被動式光學網路(PON)通信系統之示意圖。
圖2係包含光電光(O/E/O)轉換器之一實例通信系統之一示意圖。
圖3A係與一PON通信之一實例光電光(O/E/O)轉換器之一示意圖。
圖3B係一實例O/E/O轉換器之一示意圖。
圖4A至圖4C係O/E/O轉換器控制器電路之示意圖。
圖5A及圖5B係實例光信號分離器之示意圖。
圖6係將來自光纖之光信號組合成一單一光信號之一方法之操作的一實例配置之一流程圖。
各種圖式中之相似元件符號指示相似元件。
一被動式光學網路(PON)之顯著特徵係其實施一點對多點架構，其中使用無供電光纖分離器來使一單一光纖能夠伺服多個端點。無供電光纖分離器可被稱為被動式分離器。在一典型PON中，一或多個光學線路終端(OLT)經安裝於一網際網路服務提供者(ISP)之中央局(CO)處。一光學網路單元(ONU)經安裝於各使用者位點處，遠距於ISP之CO。OLT一般具有固定數目個連接埠。各連接埠光學耦合至一光學分佈網路(ODN)。ODN可包含一幹線光纖，該幹線光纖將OLT連接埠連接至含有無供電光纖分離器之一遠端光學分佈點(ODP)。ODP可被稱為一遠端節點(RN)。分離信號經分佈至安裝於使用者位點處之ONU。ONU通常包含一叢發模式雷射以產生一光信號，該光信號被傳輸回至OLT。一個OLT連接 埠伺服之使用者之數目取決於若干因素。此等因素尤其可包含從OLT至ODP或RN之距離、被動式光學分離器之組態及與各ODP相關聯的使用者之數目。本文之實施方案涉及將來自複數個光纖之光信號組合成一單一光信號之方法。本文之實施方案進一步涉及一種能夠將來自複數個光纖之光信號組合成一單一光信號的光電光(O/E/O)轉換器。在一實例中，O/E/O轉換器經組態以藉由跨光學耦合至兩個或兩個以上各自ODP之兩個或兩個以上幹線光纖擴展一OLT連接埠而減少ISP在CO中部署的OLT連接埠之數目。來自ONU之在兩個或兩個以上幹線光纖上傳輸之叢發模式光信號藉由O/E/O轉換器組合成一單一光信號。本文之實施方案進一步涉及藉由增加或恢復從OLT連接埠傳輸至一遠端位置的光信號強度而擴展一OLT連接埠之範圍。本文揭示之此等及其他實施方案亦可用於實施且管理由冗餘OLT連接埠支援之一PON以提高可靠性。儘管主要結合PON來描述實施方案，但該等實施方案亦可類似地結合其他光學通信系統一起使用。
圖1A至圖1C描繪實例光學通信系統100，其透過容置於一中央局(CO)200中之一光學線路終端(OLT)120與相關聯於使用者150、150a至150n(亦被稱為客戶或用戶)之光學網路單元(ONU)140、140a至140n(例如，一光學收發器)之間的通信鏈路110、114、114a至114n(例如，光纖或視線自由空間光學通信)遞送通信信號104(例如，光信號)。如在圖1A中展示，ONU 140、140a至140n通常定位於使用者150、150a至150n之場所152、152a至152n處。客戶場所設備(CPE)係定位於使用者150之場所152處之任何終端及相關聯設備且連接至一分界點(「demarc」)處之一載體電信設備。分界點係一房屋、建築或複合體中建立以分離客戶設備與服務提供者設備(SPE)之一點。CPE之一些實例包含電話、路由 器、開關、住宅閘道器(RG)、機上盒、固定行動匯流產品、家庭網路配接器或網際網路存取閘道器，其等使使用者150能夠存取一通信服務提供者的服務，並經由一區域網路(LAN)將服務分佈至使用者150之場所152周圍。在所展示之實例中，ONU 140係CPE。
在一些實施方案中，光學通信系統100實施一光學存取網路(諸如一被動式光學網路(PON)10)以舉例而言用於存取及行動前傳/回傳網路。光學存取網路之一些實例包含10G-EPON、百億位元傳輸能力PON(XG-PON)、百億位元傳輸能力對稱PON(XGS-PON)、下一代PON(NG-PON)及符合國際電信聯盟(ITU)標準之其他PON。在一些實例中，光學通信系統100實施具有直接連接(諸如光學乙太網路)之一點對點(pt-2-pt)PON 10，其中一家用光學鏈路110(例如，光纖)一路延伸回至CO 200處之一OLT 120，且各客戶150、150a至150n由一單獨的OLT 120a至120n端接。在其他實例中，光學通信系統100實施一點對多點(pt-2-multi-pt)PON，其中一共用OLT 120服務多個客戶150、150a至150n。舉例而言，CO 200包含將光學存取網路連接至一網際網路協定(IP)、非同步傳送模式(ATM)或同步光學網路(SONET)骨幹之至少一個OLT 120。因此，各OLT 120係PON之一端點且在藉由服務提供者設備使用之電信號與藉由PON使用之光信號104之間轉換。如在圖1A中展示，各OLT 120、120a至120n包含至少一個收發器122、122a至122n，此取決於光學存取網路之實施方案。收發器122、122a至122n光學耦合至一對應OLT連接埠124、124a至124n。OLT 120經由一對應連接埠124傳輸光信號104通過一對應饋送光纖110(例如，光纖幹線110)至一對應遠端節點(RN)170。
參考圖1B，遠端節點170可包含一頻帶多工器160，該頻 帶多工器160經組態以解多工光信號104D且將經解多工之光信號104D沿著對應分佈光纖114、114a至114n分佈至多個使用者150、150a至150n。用於多工/解多工之頻帶多工器160可為一陣列化波長光柵(AWG)，其係一被動式光學裝置。在一些實例中，各CO 200包含多個OLT 120、120a至120n，且各OLT 120經組態以服務一群組之使用者150。另外，各OLT 120可經組態以在不同服務中提供信號。例如，一個OLT 120以XG-PON提供服務，而另一OLT 120以NG-PON提供服務。
CO 200多工自若干源(諸如一視訊媒體分佈源132、一網際網路資料源134及一語音資料源136)接收之信號，且在透過饋送光纖110將光信號104傳輸至RN 170之前將經接收之信號多工為一個光信號104。可藉由OLT 120或定位於CO 200處之一寬頻帶網路閘道器(BNG)執行多工。通常，在封包層處分時多工服務。分時多工(TDM)係一種藉由使用不同、不重疊的時槽在一共同信號路徑上方傳輸且接收獨立信號之方法。分波長多工(WDM)使用多個波長λ來實施PON 10之點對多點通信。OLT 120透過一個光纖110對RN 170處之頻帶多工器160伺服多個波長，該頻帶多工器160在OLT 120與複數個ONU 140、140a至140n之間多工/解多工信號。多工組合若干輸入信號且輸出一組合信號。分時及分波長多工(TWDM)使用時間及波長維度兩者來多工信號。
參考圖1C，使用者場所152、152n可為一多住宅單元(MDU)，諸如一公寓、寓所(condo)或學生宿舍。MDU之特徵為使用者之高密度。服務提供者認識到MDU環境中之一光纖投資的豐富潛在回報。在一些實例中，光學通信系統100包含多個光學傳輸器/接收器或收發器系統120。在所展示之實例中，一個幹線光纖110從CO 200處之一對應OLT 連接埠124發送一對應光信號104至一對應遠端節點170，其中一分離器205將光信號104分離並經由光纖饋送器114、114a至114n將分離之光信號104S分佈至許多不同MDU 152、152a至152n。此後，各MDU 152分離由對應光纖饋送器114接收的信號104S，並將信號分佈至許多ONU 140、140a至140n。一個OLT連接埠124伺服之使用者150的數目取決於若干因素，其等包含但不限於：OLT 120與RN 170之間的一距離以及被動式光學分離器205之組態。光信號104之強度可藉由一長幹線光纖110減弱。下文更詳細地描述，在RN 170處接收之光信號104的強度可在CO 200與RN 170之間的一或多個點處增加或恢復。在一些實施方案中，分離之光信號104S的強度在RN 170與使用者場所152、152a至152n之間的一或多個位置處增加。
圖2描繪一實例CO 200，其將通信信號104(例如，光信號)遞送至光學通信系統100之一或多個被動式光學網路(PON)10、10a至10n/自該一或多個被動式光學網路(PON)10、10a至10n接收通信信號104(例如，光信號)。上文在圖1A至圖1C中論述實例PON 10。在所展示之實例中，各PON 10藉由安裝於一服務提供者之CO 200處之OLT 120之一對應連接埠124、124a至124n伺服。一或多個OLT連接埠124、124a至124n可光學耦合至一對應O/E/O轉換器300、300a至300n。在一些實例中，各OLT連接埠124光學耦合至一對應O/E/O轉換器300，且各O/E/O轉換器300光學耦合到對應一組幹線光纖110、110a至110n(例如，光纖或視線自由空間光學通信)，該組幹線光纖110、110a至110n在O/E/O轉換器300與PON 10之剩餘部分之間分佈光信號104、104a1至104nN。例如，在所展示之實例中，第一組幹線光纖110a中之各幹線光纖110、FTa1至FTaN在 O/E/O轉換器300a與PON 10a之剩餘部分之間分佈一對應光信號104a1至104aN；第二組幹線光纖110b中之各幹線光纖110、FTb1至FTbN在O/E/O轉換器300b與PON 10b之剩餘部分之間分佈一對應光信號104b1至104bN；且第n組幹線光纖110n中之各幹線光纖FTn1至FTnN在O/E/O轉換器300n與PON 10n之剩餘部分之間分佈一對應光信號104n1至104nN。在一些實例中，O/E/O轉換器300經安裝於CO 200處。O/E/O轉換器300亦可安裝於遠距於CO 200之位置處。
在一些實施方案中，各幹線光纖110、FTa1至FTnN將一對應光學信號104分佈至與若干使用者150相關聯之一各自遠端節點(RN)170(圖1A至圖1C)。因此，各OLT連接埠124與伺服一各自群組之使用者150之一各自組之幹線光纖110及一各自組之RN 170相關聯。在一些實例中，各O/E/O轉換器300經由一組對應幹線光纖110從PON 10之剩餘部分接收上游光信號104、104a1至104nN，將接收之光信號104、104a1至104nN組合成一對應組合光信號104、104a至104n，並將組合光信號104、104a至104n傳輸至OLT 120之一對應應OLT連接埠124。
參考圖3A，描繪一實例光電光(O/E/O)轉換器300。實例O/E/O轉換器300經光學耦合至一對應OLT連接埠124且包含光學耦合至對應幹線光纖110、FTa1至FTaN之對應光信號接收器305。各對應光信號接收器305可包含：一光電二極體302，其經光學耦合至幹線光纖110之一對應者；一跨阻抗放大器(TIA)308，其與光電二極體302通信；及一叢發模式限制放大器312，其與TIA 308通信。在一些實例中，各光電二極體302透過雷射光學器件(L/O)304光學耦合至對應幹線光纖110。光電二極體302可包含突崩光電二極體(APD)302或PIN二極體302。亦可使用其他光 電偵測器。
在所展示之實例中，各光電二極體302(與一對應光信號接收器305相關聯)從對應幹線光纖110、FTa1至FTaN接收一各自光信號104、104a1至104aN，並將經接收之光信號104轉換為一各自電流信號306。此後，對應TIA 308將各自電流信號306轉換為一對應電信號310。在一實例中，TIA 308包含一SemTech GN7055B。亦可使用其他跨阻抗放大器。在一些實施方案中，與對應光信號接收器305相關聯之光電二極體302及TIA 308用能夠直接產生對應電信號310之光電感測器替換。因此，無論實施一光電二極體-TIA對302、308或實施光電感測器，各對應光信號接收器305經組態以經由對應幹線光纖110接收各自光信號104，並將各自光信號104轉換為對應電信號310。在額外實施方案中，各對應光信號接收器305經組態以當光信號接收器305判定接收各自光信號104時將各自光信號104轉換為對應電信號310。在此等實施方案中，對應叢發模式限制放大器312可判定何時藉由對應光信號接收器305接收各自光信號104。在一實例中，限制放大器312包含一SemTech GN7153，該SemTech GN7153經組態以在接收藉由對應TIA 308轉換之對應電信號310之後輸出一信號偵測(SD)指示。除了限制放大器312外或替代限制放大器312，對應光電二極體302及/或對應TIA 308可視情況判定何時藉由對應光信號接收器305接收各自光信號104。亦可使用判定何時接收各自光信號104之其他方法。例如，當光信號接收器305實施光電感測器替代光電二極體302及TIA 308時，光電感測器可經組態以判定何時接收各自光信號104。
在一些實例中，對應光信號接收器305經組態以將對應電信號310傳輸至一電多工裝置316之一對應輸入通道318、318a至318n，且 組態電多工裝置316以選擇對應輸入通道318、318a至318n。此處，組態電多工裝置316以選擇對應輸入通道318使電多工裝置316將對應電信號310傳輸至一電光轉換器340，該電光轉換器340經組態以將對應電信號310轉換回各自光信號104。在一些實施方案中，電光轉換器340包含一叢發模式雷射傳輸器，該叢發模式雷射傳輸器可包含一分佈式布拉格反射器(DBR)雷射。因此，電光轉換器340可包含雙向光學子總成(BOSA)或傳輸器光學子總成(TOSA)。電光轉換器340可包含光學耦合至對應OLT連接埠124之一XGS-PON BOSA。電光轉換器340亦可與經由雷射光學器件304光學耦合至對應組之幹線光纖110之光學傳輸器322通信，以便將來自OLT連接埠124之下游光信號104遞送至PON 10。下文參考圖5A及圖5B更詳細描述，可使用一主動式光信號分離器500來將來自OLT連接埠124之下游光信號104遞送至對應組之幹線光纖110。在所展示之實例中，主動式光信號分離器500包含電光轉換器340及光學傳輸器322。如在圖5B中展示，主動式光信號分離器500可包含一被動式光信號分離器332來替代光學傳輸器322，該被動式光信號分離器從光學耦合至OLT連接埠124之一光纖放大器330接收一經放大光信號104。亦可使用其他信號分離器500。在一些實例中，對應組之幹線光纖110、110a經光學耦合至定位於使用者150之場所152處之ONU 140之各自叢發模式(BM)傳輸器。
在一些實施方案中，O/E/O轉換器300包含一控制器電路314(例如，控制器電子器件)。控制器電路314可在一可程式化邏輯裝置(PLD)(諸如一複合PLD(CPLD))或一場可程式化閘陣列(FPGA)中實施。控制器電路314可以其他形式(諸如離散邏輯裝置)實施。在所展示之實例中，光信號接收器305(例如，經由對應叢發模式限制放大器312)可在接 收各自光信號104時將一信號經接收指示324遞送至控制器電路314。例如，叢發模式限制放大器312可在對應光信號接收器305接收各自光信號104的25奈秒內將信號經接收指示324遞送至控制器電路314。在一些實例中，光信號接收器305回應於來自各自ONU 140之一對應叢發模式(BM)傳輸接收各自光信號104。在一些實施方案中，叢發模式限制放大器312僅在叢發模式傳輸期間將信號經接收指示324遞送至控制器電路314。叢發模式限制放大器312可在叢發模式傳輸結束的100奈秒內(即，當O/E/O轉換器300停止從各自ONU 140接收各自叢發模式光信號104、104a1至104aN時)停止將信號經接收指示324遞送至控制器電路314。信號經接收指示324可使控制器電路將一重設信號326遞送至跨阻抗放大器308。控制器電路314可調節或操縱信號經接收指示324，以滿足至跨阻抗放大器308的重設信號326之要求。在一些實施方案中，控制器電路314遞送比信號經接收指示324更窄之一重設信號326，以便更快地完成跨阻抗放大器308之重設。在一實例中，跨阻抗放大器308在接收到各自光信號104之後的大約100奈秒內重設。控制器電路314亦可加寬信號經接收指示324，以滿足至跨阻抗放大器308的重設信號326之要求。下文參考圖4A更詳細描述，控制器電路314可包含用於將信號經接收指示324轉換為重設信號326之一信號調節電路400a。
在一些實施方案中，O/E/O轉換器300基於信號經接收指示324組態電多工裝置316。在所展示之實例中，光信號接收器305(例如，經由對應叢發模式限制放大器312)在接收到各自光信號104時將一信號經接收指示324遞送至控制器電路314。基於信號經接收指示324，控制器電路314可將識別電多工裝置316之對應輸入通道318之一通道選擇指示328 遞送至電多工裝置316。控制器電路314可調節或操縱信號經接收指示324，以滿足電多工裝置316之要求。在一實例中，電多工裝置316包含一半導體上NB7VQ572M高效能、差分4：1多工器。在一些實例中，在控制器電路314處從各對應光信號接收器305接收之各信號經接收指示324藉由控制器電路314邏輯地組合以產生通道選擇指示328。控制器電路314可包含一通道選擇電路400b(圖4B、圖4C)，該通道選擇電路400b經組態以邏輯地組合信號經接收指示324以產生通道選擇指示328。控制器電路314可基於信號經接收指示324執行額外內務處理(housekeeping)功能，諸如在適當時間重設或校準組件以維持低雜訊及高信號保真度。
在一實例中，在來自ONU 140之叢發模式傳輸的100至200奈秒內，控制器電路314重設跨阻抗放大器308並組態電多工裝置316以將對應電信號310傳輸至電光轉換器340。電光轉換器340可經組態以將對應電信號310轉換回各自光信號104。電光轉換器340可將各自光信號104遞送至對應OLT連接埠124。在一些實例中，光信號104、104a包含在叢發模式傳輸之開始時的一前導碼樣式。前導碼樣式可為700至800奈秒長。在額外實例中，OLT連接埠124、124a在來自ONU 140、140a至140n之前導碼樣式的傳輸結束之前至少500奈秒接收各自光信號104、104a。換言之，O/E/O轉換器300將各自光信號104、104a遞送至OLT連接埠124、124a而不損失資訊。在一些實施例中，O/E/O轉換器300之操作與市售OLT 120相容且適用於配合市售OLT 120使用。
參考圖3B，實例O/E/O轉換器300經光學耦合至對應組之幹線光纖110，以經由PON 10從定位於使用者150、150a至150n之場所152、152a至152n處的ONU 140、140a至140n接收各自叢發模式光信號 104、104a1至104aN。在一些實例中，各幹線光纖110與一各自光信號接收器305、305a至305n相關聯。在此等實例中，各光信號接收器305可包含一各自APD 302、302a至302n、與APD 302通信之一各自TIA 308、308a至308n以及與TIA 308通信之一各自限制放大器(LA)312、312a至312n。各LA 312經組態以將對應電信號310傳輸至電多工裝置316之對應輸入通道318、318a至318n。在所展示之實例中，各LA 312經組態以將一信號經接收指示324遞送至控制器電路314。基於信號經接收指示324，控制器電路314可將識別電多工裝置316之對應輸入通道318之一通道選擇指示328遞送至電多工裝置316。在一實例中，通道選擇指示328識別對應於將一信號經接收指示324遞送至控制器電路314之LA 312之輸入通道318。通道選擇指示328可識別對應於將一信號經接收指示324遞送至控制器電路314之最高優先級LA 312之通道318。基於信號經接收指示324之其他通道選擇指示328亦係可能的。控制器電路314亦可將一重設信號326遞送至TIA 308。
在一些實例中，將通道選擇指示328遞送至電多工裝置316使電多工裝置316將對應電信號310傳輸至電光轉換器340。電光轉換器340可包含能夠調變一雷射傳輸器346之信號之一叢發模式(BM)雷射驅動器344。在一些實例中，一光學子總成(OSA)(諸如一傳輸器OSA(TOSA)或雙向OSA(BOSA))包含雷射傳輸器346。在一實例中，電光轉換器340包含一1270奈米TOSA 346。亦可使用其他波長之雷射傳輸器346。雷射傳輸器346可為一外部調變雷射(EML)或一直接調變雷射(DML)。雷射傳輸器346可經光學耦合至OLT連接埠124、124a以將各自光信號104、104a傳輸至OLT 120。在一些實例中，叢發模式雷射傳輸器346包括一分佈式 回饋(DFB)雷射。亦可使用其他雷射傳輸器346。
O/E/O轉換器300可安裝於CO 200處(圖1A至圖1C)。在一些實例中，O/E/O轉換器300之組件經安裝於一印刷電路板(PCB)上且容納於安裝在CO 200或其他適宜位置處之一可機架安裝之殼體內。在一些實例中，O/E/O轉換器300經安裝於RN 170處或安裝於使用者150、150a至150n之場所152、152a至152n處或附近。遠端安裝O/E/O轉換器300可擴展OLT連接埠124之範圍。在一些實例中，O/E/O轉換器300經光學耦合至超過一個OLT連接埠124，以提供冗餘以增加PON可靠性。冗餘OLT連接埠124可定位於超過一個CO 200處，以避免共模故障，諸如至OLT 120之電力損失。O/E/O轉換器300可在遠端組態。在一些實例中，O/E/O轉換器300包含資料處理硬體350(例如，(若干)處理器及/或(若干)控制器)及記憶體硬體352，該記憶體硬體352與資料處理硬體350通信，並儲存當由資料處理硬體350執行時使資料處理硬體350執行一軟體應用程式352之指令。資料處理硬體350可接收在一通信網路356上方傳輸之訊息354。訊息354可指示資料處理硬體350重新組態O/E/O轉換器300。資料處理硬體350可選擇性地啟用、停用或以其他方式組態或重新佈建個別幹線光纖110或改變一光信號104之通信波長。在一實例中，資料處理硬體350對訊息354作出回應，該等訊息354包含經由通信通道356從CO 200傳輸的簡單網路管理協定(SNMP)命令354。在一個OLT連接埠124發生故障的情況下，資料處理硬體350可組態O/E/O轉換器300以切換至一操作中OLT連接埠124。在一實例中，操作中OLT連接埠124與不同於發生故障之OLT連接埠124之一CO 200相關聯。在一些實例中，資料處理硬體350選擇性地啟用/停用至控制器電子器件314/來自控制器電子器件314之信號。
參考圖4A，描繪圖3A及圖3B之控制器電路314之一實例信號調節電路400a。在所展示之實例中，信號調節電路400a包含一脈衝產生器，該脈衝產生器經組態以基於信號經接收指示324產生一重設信號326並將重設信號326遞送至TIA 308。此處，電路400a包含至少一個信號反相器、一電阻器R及一電容器C之一並聯配置及一互斥或邏輯閘。在一些實例中，控制器電路314遞送比信號經接收指示324更窄之一重設信號326，以便更快地完成TIA 308之重設。重設信號326之寬度可基於電容器C之充電時間。充電時間可基於電阻器R之電阻及電容器C之電容。在一實例中，R及C之值產生一10奈秒寬之重設信號326。亦可使用包含信號反相器、延遲電路及脈衝伸展器之其他信號調節電路400a。
參考圖4B，描繪圖3A及圖3B之控制器電路314之一實例優先級編碼器電路400b。在所展示之實例中，至優先級編碼器電路400b之輸入經描繪為I(0)至I(3)。此處，各輸入對應於來自一限制放大器312之一信號經接收指示324。各信號經接收指示324與一各自MUX輸入通道對應。來自優先級編碼器電路400b之輸出經描繪為O(0)及O(1)。在所展示之實例中，通道選擇電路400b包含一優先級編碼器電路，該優先級編碼器電路經組態以基於信號經接收指示324產生通道選擇指示328以用於組態電多工裝置316以選擇對應輸入通道318。例如，優先級編碼器電路400b可調節或操縱信號經接收指示324，以滿足組態電多工裝置316之要求。在一實例中，使用AND、OR及NOT閘，優先級編碼器電路邏輯組合四個信號經接收指示324以產生一個二位元通道選擇指示328及一驗證信號V。實例電路將最高優先級分配至對應於輸入I(3)之輸入通道318且將最低優先級分配至對應於輸入I(0)之輸入通道318。二位元通道選擇指示328 編碼與一信號經接收指示324相關聯之最高優先級輸入通道318之編號(0至3)。在一實例中，當與I(3)對應之輸入通道318與一信號經接收指示324相關聯時，通道選擇指示328編碼十進位值三(二進位11)。以下之表1展示輸入與輸出之間的關係。符號X用於表示具有對輸出不重要的一狀態之一輸入。
Figure 109131302-A0305-02-0020-1
在一些實例中，一次僅一個ONU 140、140a至140n傳輸一叢發模式光學信號104。在此情況中，藉由優先級編碼器電路400b一次僅接收一個信號經接收指示324。優先級編碼器電路400b可編碼與信號經接收指示324相關聯之電多工裝置316之對應輸入通道318之編號。驗證信號V指示優先級編碼器電路400b何時接收一信號經接收指示324。在一些實例中，優先級編碼器電路400b將驗證信號V遞送至電多工裝置316以發信號至電多工裝置316，以選擇藉由優先級編碼器電路400b編碼之對應輸入通道318。控制器電路314可包含額外邏輯或其他電路。在一實例中，控制器電路314包含可組態以選擇性地啟用或停用至控制器電路314之優先級編碼器電路400b之輸入之額外邏輯。控制器電路314亦可使輸入信號加寬、變窄或反相。圖4C描繪另一優先級編碼器電路400c、314，其包含經組態以選擇性地啟用信號經接收指示324之額外AND閘。此處，描繪為 ENABLE1至ENABLE4之啟用信號可選擇性地掩蔽(mask off)或停用對應信號經接收指示324，使得對應信號經接收指示324不影響優先級編碼器電路400b。在一些實例中，停用信號經接收指示324，除非確立一對應啟用信號。可使用選擇性啟用通道來支援冗餘OLT連接埠124以增加可靠性。
參考圖5A，描繪一主動式光信號分離器500、500a。此處，主動式光信號分離器500a將來自OLT連接埠124、124a之下游光信號104轉換為一對應電信號310，複製對應電信號310且將各複製對應電信號恢復為光信號104之一複製物。圖5A之主動式光學分離器500a可被稱為一光/電/光(O/E/O)分離器。在所展示之實例中，OLT連接埠124、124a經光學耦合至與光學傳輸器322、3221至322N通信之一光學收發器340。光學收發器340可為一光學子總成(OSA)(諸如一接收器OSA(TOSA)或雙向OSA(BOSA))之一雷射收發器。光學傳輸器322可經光學耦合至對應組之幹線光纖110、110a，以便遞送來自OLT連接埠124、124a之下游光信號104、104a1至104aN。在一些實例中，光學收發器340以連續模式(CM)接收從OLT連接埠124、124a傳輸之下游光信號104、104a，將光信號104、104a轉換為一對應電信號310，並將對應電信號310之複本/複製物遞送至各光學傳輸器322、3221至322N。各光學傳輸器322經組態以將對應電信號310轉換回光信號104、104a，並經由對應幹線光纖110將光信號104傳輸至對應ONU 140。在一實例中，光學傳輸器322包含一1577奈米之TOSA。亦可使用其他波長之光學傳輸器322。光學傳輸器322可包含外部調變雷射(EML)或一直接調變傳輸器(DML)。在一實例中，光學傳輸器322包含具有整合式電吸收調變器(EAM)之一AST-EML-1577-10G-L600- V1分佈式回饋(DFB)雷射二極體，從而提供1577nm之一單一縱向模式。
在一些實例中，主動式光信號分離器500a藉由增加或恢復從OLT連接埠124傳輸至一遠端位置的光信號強度而擴展對應OLT連接埠124之範圍。在一些實例中，各光學傳輸器322、3221-322N之光功率輸出實質上等於OLT連接埠124、124a之光功率輸出。因此，各光學傳輸器322可經由一對應幹線光纖110、FTa1-FTaN傳輸一各自光信號104、104a1至104nN，該各自光信號104、104a1至104nN係按實質上相同之光功率位準從OLT連接埠124、124a輸出的發端光信號104、104a之一實質複本/複製物。換言之，不同於一被動式光學分離器，藉由OLT連接埠124、124a傳輸之光信號104、104a之功率未在藉由各自幹線光纖FTa1至FTaN分佈之各光信號104之間劃分、分離或共用。
參考圖5B，描繪另一主動式光信號分離器500、500b。與藉由圖5A之主動式光信號分離器500a實施的O/E/O方法相反，主動式光信號分離器500b使用主動式光學組件分離來自OLT連接埠124、124a之下游光信號104，而非將光信號104轉換為一對應電信號310。在所展示之實例中，主動式光信號分離器500b包含一被動式光學分離器332及一光學放大器330替代光學收發器340。光學放大器330可包含一經供電或主動式光學放大器。此處，光學放大器330從OLT連接埠124接收光信號104並輸出一經放大光信號104A。光學放大器330可包含一摻鉺光纖放大器(EDFA)。例如，光學放大器330可包含一L頻帶EDFA。然而，亦可使用其他波長之光學放大器330。在所展示之實例中，OLT連接埠124、124a經光學耦合至光學放大器330。光學放大器330用於泵抽從OLT連接埠124、124a傳輸之光信號104、增大該光信號104的功率或以其他方式放大該光信號104的強 度，以產生經放大光信號104A。經放大光信號104A經傳輸至光學耦合至光學放大器330之被動式光學分離器332。在一實例中，被動式光學分離器332係一1：4分離器。換言之，光學分離器332將經放大光信號104A分離成四個分離光信號104S。在一些實例中，藉由被動式光學分離器332分離之各光信號104S包含藉由被動式光學分離器332接收之經放大光信號104之功率的四分之一。在一些組態中，光學放大器330經組態以將從OLT連接埠124輸出之光信號104放大達與分離器332之分離比成比例的一量值。例如，在分離器332包含1：4分離器時，光學放大器330可將從OLT連接埠124輸出的光信號104的功率位準增加達四(4)之一量值。亦可使用其他分離器組態。在其他實例中，光信號104在藉由各自光纖放大器330泵抽之前藉由分離器332光學分離。例如，1：4被動式光學分離器332可直接光學耦合至OLT連接埠124a以接收且將下游光信號104a分離成四個分離光信號104S，藉此一各自光纖放大器330放大從分離器332輸出的各各自分離光信號104S。此處，各各自光纖放大器330可將各各自分離光信號104S放大達與分離器332之分離比成比例的一量值。亦可使用主動式及被動式光學元件之其他組態。
在一些實例中，分離器332(或當分離器332在放大之上游時之各自放大器330)將分離光信號104、104S傳輸至一對應可變光學放大器(VOA)334。各對應VOA 334可控制在各各自幹線光纖FTa1至FTaN上傳輸之光信號104之功率位準。在一實例中，VOA 334啟用或停用在各各自幹線光纖FTa1至FTaN上傳輸之光信號104、104a1至104aN之傳輸。圖5A及圖5B中描繪之主動式光信號分離器之任一者可結合O/E/O轉換器300使用。換言之，光學設計及O/E/O設計兩者與O/E/O轉換器300相容。主動 式光信號分離器之其他組態亦係可能的。
圖6提供將來自幹線光纖之光信號組合成一光信號之一方法600之操作的一實例配置。在操作602，方法600包含在光學耦合至對應幹線光纖110之對應光信號接收器305處接收各自光信號104。在操作604，方法600包含藉由對應光信號接收器305判定何時接收各各自光信號104。在操作606，方法600包含藉由對應光信號接收器305將各自光信號轉換為一對應電信號310。在操作608，方法600包含藉由對應光信號接收器305將對應電信號310傳輸至一電多工裝置316之一對應輸入通道318。在操作610，方法600包含組態電多工裝置316以選擇對應輸入通道318。在操作612，方法600包含使電多工裝置316將對應電信號310傳輸至一電光轉換器340，該電光轉換器340經組態以將對應電信號310轉換回各自光信號104。
已描述若干實施方案。然而，應瞭解，可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下作出各種修改。因此，其他實施方案係在以下發明申請專利範圍之範疇內。
600:方法
602:操作
604:操作
606:操作
608:操作
610:操作
612:操作

Claims (16)

  1. 一種用於光通信之方法，其包括：在光學耦合至對應幹線光纖之對應光信號接收器處接收各自光信號；藉由該等對應光信號接收器判定何時接收各各自光信號；及對於各對應光信號接收器，當接收該各自光信號時：藉由該對應光信號接收器將該各自光信號轉換為一對應電信號；藉由該對應光信號接收器將該對應電信號傳輸至一電多工裝置之一對應輸入通道；及組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道，從而使該電多工裝置將該對應電信號傳輸至一電光轉換器，該電光轉換器經組態以將該對應電信號轉換回該各自光信號，其中各對應光信號接收器包括：一光電二極體，其經光學耦合至一對應幹線光纖，該光電二極體將該各自光信號轉換為一各自電流信號；一跨阻抗放大器，其與該光電二極體通信，該跨阻抗放大器將該各自電流信號轉換為該對應電信號；及一叢發模式限制放大器，其與該跨阻抗放大器通信，該叢發模式限制放大器指示何時接收該各自光信號，且其中回應於判定何時接收該各自光信號，該叢發模式限制放大器將一重設信號遞送至一信號調節電路，從而使該信號調節電路重設該跨阻抗放大器。
  2. 如請求項1之方法，其中將該信號遞送至該信號調節電路包括將該信號遞送至一複合可程式化邏輯裝置(CPLD)或一場可程式化閘陣列(FPGA)。
  3. 如請求項1之方法，其中該光電二極體包括一突崩光電二極體或一PIN二極體。
  4. 如請求項1之方法，其中組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道包括藉由該對應光信號接收器遞送一信號偵測指示至一通道選擇電路，從而使該通道選擇電路將一通道選擇指示遞送至該電多工裝置，該通道選擇指示識別該電多工裝置之該對應輸入通道。
  5. 如請求項1之方法，其中該電光轉換器包括一叢發模式雷射傳輸器。
  6. 如請求項5之方法，其中該叢發模式雷射傳輸器包括一分佈式布拉格反射器(DBR)雷射。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包括藉由該電光轉換器將該各自光信號遞送至一光學線路終端(OLT)之一連接埠。
  8. 如請求項1之方法，其中該等對應幹線光纖光學耦合至各自光學網路單元(ONU)之各自叢發模式雷射傳輸器。
  9. 一種光電光轉換器，其包括：一電多工裝置，其包括一或多個輸入通道；及光信號接收器，其等經光學耦合至對應幹線光纖，各光信號接收器經組態以：從該對應幹線光纖接收一各自光信號；判定何時接收該各自光信號；及當接收該各自光信號時：將該各自光信號轉換為一對應電信號；將該對應電信號傳輸至該電多工裝置之一對應輸入通道；及組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道，從而使該電多工裝置將該對應電信號傳輸至一電光轉換器，該電光轉換器經組態以將該對應電信號轉換回該各自光信號，其中各對應光信號接收器包括：一光電二極體，其經光學耦合至一對應幹線光纖，該光電二極體將該各自光信號轉換為一各自電流信號；一跨阻抗放大器，其與該光電二極體通信，該跨阻抗放大器將該各自電流信號轉換為該對應電信號；及一叢發模式限制放大器，其與該跨阻抗放大器通信，該叢發模式限制放大器指示何時接收該各自光信號，且其中回應於判定何時接收該各自光信號，該叢發模式限制放大器將一重設信號遞送至一信號調節電路，從而使該信號調節電路重設該跨阻抗放大器。
  10. 如請求項9之光電光轉換器，其中該信號調節電路包括一複合可程式化邏輯裝置(CPLD)或一場可程式化閘陣列(FPGA)。
  11. 如請求項9之光電光轉換器，其中該光電二極體包括一突崩光電二極體或一PIN二極體。
  12. 如請求項9之光電光轉換器，其中組態該電多工裝置以選擇該對應輸入通道包括藉由該對應光信號接收器遞送一信號偵測指示至一通道選擇電路，從而使該通道選擇電路將一通道選擇指示遞送至該電多工裝置，該通道選擇指示識別該電多工裝置之該對應輸入通道。
  13. 如請求項9之光電光轉換器，其中該電光轉換器包括一叢發模式雷射傳輸器。
  14. 如請求項13之光電光轉換器，其中該叢發模式雷射傳輸器包括一分佈式布拉格反射器(DBR)雷射。
  15. 如請求項9之光電光轉換器，其進一步包括藉由該電光轉換器將該各自光信號遞送至一光學線路終端(OLT)之一連接埠。
  16. 如請求項9之光電光轉換器，其中該等對應幹線光纖光學耦合至各自光學網路單元(ONU)之各自叢發模式雷射傳輸器。
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