УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ТЕРМИНАЛА ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ (OLT) И МОДУЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ СЕТИ (ONU) В НЕ ЗАВИСИМЫХ ОТ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ПАССИВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СЕТЯХ С МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ С РАЗДЕЛЕНИЕМ ПО ДЛИНЕ ВОЛНЫ
DEVICE AND METHOD FOR OPTICAL LINE TERMINAL (OLT) AND OPTICAL NETWORK UNIT (ONU) IN WAVELENGTH-INDEPENDENT WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEX PASSIVE OPTICAL NETWORKS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу для выравнивания модулируемого оптического сигнала в отражательном полупроводниковом оптическом усилителе (RSOA) или полупроводниковом оптическом усилителе (SOA), чтобы многократно использовать результирующий оптический сигнал в качестве восходящего оптического сигнала, а более конкретно к управляющему устройству для улучшения равномерности входного оптического сигнала и многократного использования оптического сигнала посредством введения сигнала, полярность которого является противоположной полярности оптического сигнала в RSOA, и к структуре SOA для этого.
Настоящее изобретение относится к устройству и способу нисходящей оптической передачи, использующим независимый от длины волны источник света в пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON), и терминалу оптической линии (OLT), использующему устройство нисходящей оптической передачи, а более конкретно к устройству и способу нисходящей оптической передачи, использующим независимый от длины волны источник света в WDM-PON, которые могут эффективно выполнять управление, эксплуатацию и техническое обслуживание/ремонт OLT в WDM-PON при небольших затратах посредством использования многоволнового источника света (MWLS) или широкополосного источника света (BLS) в качестве независимого от длины волны источника света и использования оптического передающего устройства, соответствующего независимому от длины волны источнику света в OLT, и OLT, использующему устройство и способ нисходящей оптической передачи. Настоящее изобретение относится к способу конфигурирования сети и устройству восходящей/нисходящей оптической связи, которые используются для того, чтобы конфигурировать пассивную оптическую сеть с мультиплексированием с разделением по спектральной плотности (спектральное уплотнение) (DWDM-PON), а более конкретно к сетевой структуре для достижения гибридной WDM-TDMA-PON посредством комбинирования DWDM-PON или WDM-PON с методикой множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), а также OLT и модулю оптической сети (ONU), которые используются в сетевой структуре.
Данная работа проведена при поддержке программы IT R&D MIC/IITA [2007-S-014-01, Metro-Access Integrated Optical Network Technology].
Уровень техники
Для конфигурирования пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON) с помощью традиционного отражательного полупроводникового оптического усилителя (RSOA) предложен способ, в котором оптический сигнал, который модулирован в нисходящий поток данных посредством центральной станции (CO), передается в RSOA терминала оптической сети (ONT), и RSOA управляется в области насыщения усиления относительно мощности входного оптического сигнала так, чтобы значительно уменьшать разность между уровнем «0» и уровнем «1» входного оптического сигнала, когда входной оптический сигнал повторно модулируется в восходящий поток данных.
В этом способе многократного использования оптического сигнала, когда насыщение усиления RSOA происходит при более низкой оптической мощности, бюджет оптической мощности в линии оптической связи возрастает, и поэтому мощность насыщения усиления должна быть уменьшена, чтобы быть как можно меньше, и оптический сигнал, входящий в RSOA, должен быть усилен в достаточной степени для восходящей передачи. Следовательно, усиление RSOA должно быть достаточно большим.
Тем не менее, в действительности, способность сжатия RSOA в области насыщения усиления ограничена, и, следовательно, есть ограничение на сокращение коэффициента экстинкции (ER) входного оптического сигнала в достаточной степени. В этом случае, когда остаточный коэффициент экстинкции снова непосредственно модулируется посредством восходящего потока данных, остаточный коэффициент экстинкции отражается на толщину уровня 1. Поскольку уровень 1 является более толстым, качество восходящей передачи ухудшается. Если уровень 1 является более толстым, чем конкретная толщина, качество восходящей передачи быстро ухудшается.
Соответственно, коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала, возможно, должен быть уменьшен до минимума, который является ровно достаточным для передачи. В это время вследствие низкого коэффициента экстинкции нисходящего оптического сигнала штраф по мощности может возникать в нисходящей передаче. В частности, когда длины световой волны устройств, конфигурирующих нисходящую линию связи, даже немного неправильно скомпонованы, появляется чувствительность, вследствие которой коэффициент экстинкции оптического сигнала, входящего в приемное устройство, становится меньше экстинкции оптического сигнала, выводимого из передающего устройства, и качество передачи быстро ухудшается.
В последнее время благодаря активизации гибридных услуг передачи звука/данных/широковещательной передачи во всем мире активно проводятся исследования и разработки в отношении сетей на основе мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM).
Обмен данными между центральной базовой станцией и терминалом в WDM-PON выполняется с использованием длин волн, которые назначаются в каждом терминале. В WDM-PON, поскольку закрытая длина волны используется для каждого терминала, гарантируется превосходная безопасность, возможен больший объем услуг связи и могут быть применены различные методики передачи (например, различные скорости передачи данных, различные форматы кадра и т.д.) к соответствующим терминалам или услугам.
Способ многократного использования длины нисходящей световой волны, из множества способов конфигурирования WDM-PON, которые предложены к настоящему времени, формирует восходящий оптический сигнал посредством многократного использования длины нисходящей световой волны. Таким образом, длина восходящей световой волны равна длине нисходящей световой волны, свободный спектральный диапазон (FSR) модуля мультиплексирования/демультиплексирования на основе WDM не должен учитываться, так же может быть сконфигурирован многокаскадный удаленный узел, и может быть сконфигурировано множество типов абонентских сетей.
Далее подробно описывается WDM-PON, применяющая способ многократного использования нисходящего оптического сигнала.
Фиг.13 иллюстрирует конфигурацию WDM-PON согласно традиционному способу многократного использования нисходящего оптического сигнала. Ссылаясь на фиг.13, WDM-PON включает в себя терминал оптической линии (OLT) 1300, оптическую линию 1310, модуль 1320 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны и модули оптической сети (ONU) 1330.
Сначала соответствующие элементы OLT 1300 описываются ниже, при этом OLT 130 находится на телефонной станции.
OLT 1300, как проиллюстрировано на фиг.13, включает в себя протокольный процессор 1301, множество оптических передающих устройств 1302 с фиксированной длиной волны от Tx#1 до Tx#N, мультиплексор 1303 по длине волны, оптический циркулятор 1304, демультиплексор 1305 по длине волны и множество оптических приемных устройств 1306.
Если нисходящий электрический сигнал передается из протокольного процессора 1301 в оптические передающие устройства 1302 с фиксированной длиной волны от Tx#1 до Tx#N, каждое оптическое передающее устройство 1302 с фиксированной длиной волны выводит оптический сигнал, соответствующий нисходящему электрическому сигналу, в мультиплексор 1303 по длине волны.
Далее мультиплексор 1303 по длине волны комбинирует оптические сигналы, принимаемые от оптических передающих устройств 1302 с фиксированной длиной волны от Tx#1 до Tx#N, друг с другом, и затем передает результирующий сигнал через оптическую линию 1310 в модуль 1320 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, который находится в удаленном узле. Оптические сигналы делятся согласно их длинам волн посредством модуля 1320 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны. Модуль 1320 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны работает как демультиплексор по длине волны, когда нисходящий сигнал принимается, и работает как мультиплексор по длине волны, когда восходящий сигнал принимается.
Оптические сигналы, которые разделены согласно их длинам волн посредством модуля 1320 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, передаются в соответствующий ONU 1330.
Далее подробно описываются элементы каждого ONU 1330. Здесь каждый ONU 1330 включает в себя разветвитель 1331 с отводами, оптическое передающее устройство 1332, оптическое приемное устройство 1333 и протокольный процессор 1334. При этом оптическое передающее устройство 1332 может быть независимым от длины волны полупроводниковым оптическим усилителем.
Модуль 1331 комбинирования с отводами передает некоторые из нисходящих оптических сигналов, передаваемых из демультиплексора 1320 по длине волны, в оптическое приемное устройство 1333, чтобы восстанавливать их как нисходящие сигналы, и передает оставшуюся часть нисходящих оптических сигналов в оптическое передающее устройство 1332.
Затем, если оптическое передающее устройство 1332 принимает восходящий электрический сигнал от протокольного процессора 1334, оптическое передающее устройство 1332 формирует восходящий оптический сигнал посредством многократного использования нисходящего оптического сигнала, принимаемого от модуля 1331 комбинирования с отводами, и передает восходящий оптический сигнал в ONU 1330.
Поскольку оптическое передающее устройство 1332 использует полупроводниковый оптический усилитель, который является независимым от длины волны источником света, проблемы управления оборудованием не возникает, и тип оптического передающего устройства может обрабатывать все WDM-каналы.
Тем не менее, в вышеописанной WDM-PON, использующей традиционный способ многократного использования нисходящего оптического сигнала, поскольку оптическое передающее устройство, которое используется в телефонной станции в WDM-PON, является оптическим передающим устройством с фиксированной длиной волны (например, DFB-LD, которое выводит одинаковую длину световой волны, внешний резонансный лазер с фиксированной длиной волны, лазер поверхностного излучения с вертикальным объемным резонатором (VCSEL) и т.д.), использующим источник света с фиксированной длиной волны, необходимы различные типы оптических передающих устройств, соответствующих числу длин волн, которые доступны в телефонной станции. Изготовление, установка и управление источниками света согласно длинам волн дает большую загрузку на всех пользователей и поставщиков и таким образом увеличивает затраты на систему. Таким образом, в WDM-PON согласно традиционному способу многократного использования нисходящего оптического сигнала возникает проблема управления оборудованием в том, что различные типы оптических передающих устройств должны быть предоставлены для работы, управления, замены и т.д. систем.
Подробное описание изобретения
Техническая задача
Настоящее изобретение предоставляет управляющее устройство для выравнивания оптической мощности входного оптического сигнала, чтобы многократно использовать входной оптический сигнал в качестве восходящего оптического сигнала, независимо от насыщения усиления отражательного полупроводникового оптического усилителя (RSOA), посредством применения сигнала тока, полярность которого является противоположной полярности входного оптического сигнала, к RSOA и тем самым динамического регулирования размера усиления оптической мощности RSOA, и RSOA и структуры (SOA) полупроводникового оптического усилителя, которые являются подходящими для управляющего устройства.
Настоящее изобретение также предоставляет устройство и способ нисходящей оптической передачи, использующие независимый от длины волны источник света в пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON), которые позволяют эффективно выполнять управление, эксплуатацию и техническое обслуживание терминала оптической линии (OLT) WDM-PON при небольших затратах, используя многоволновой источник света (MWLS) или широкополосный источник света (BLS) в качестве независимого от длины волны источника света, и таким образом используя оптическое передающее устройство, соответствующее независимому от длины волны источнику света, и OLT, использующий устройство и способ нисходящей оптической передачи.
Настоящее изобретение также предоставляет способ для конфигурирования независимого от длины световой волны OLT в WDM-PON или в WDM-TDMA-PON посредством установки MWLS или BLS для вывода нескольких длин волн в них, чтобы вводить незатухающее колебание (CW), выводимое из MWLS или BLS, в независимый от длины световой волны полупроводниковый оптический усилитель (SOA) так, чтобы MWLS или BLS могли использоваться в качестве модуля оптической передачи.
В отличие от независимости от длины волны OLT, независимость от длины волны модуля оптической сети (ONU) достигается посредством передачи некоторых из нисходящих оптических сигналов, принимаемых от OLT, в фотодиод (PD) так, чтобы каждый нисходящий оптический сигнал восстанавливался к электронному сигналу через электрический усилитель (например, трансимпедансный усилитель (TIA) или усилитель-ограничитель (LA)), и передачи оставшейся области нисходящих оптических сигналов в полупроводниковый оптический усилитель (SOA). Чтобы многократно использовать каждый нисходящий оптический сигнал, вводимый в полупроводниковый оптический усилитель, в качестве восходящего оптического сигнала, необходимо стирать нисходящий поток данных, включенный в нисходящий оптический сигнал, через процесс многократного использования длины световой волны. Для этого настоящее изобретение предлагает способ введения (инжекции) тока прямой связи (FFCI).
Техническое решение
Согласно аспекту настоящего изобретения предусмотрена управляющая схема отражательного полупроводникового оптического усилителя (RSOA), включающая в себя: разветвитель, разделяющий входной оптический сигнал на первый сигнал и второй сигнал; RSOA, имеющий одну активную область, которая отражает второй сигнал от отражательной грани и в которую вводится комбинированный сигнал из сигнала с полярностью, противоположной полярности второго сигнала, и сигнала модуляции для модуляции второго сигнала, отраженного от отражательной грани, в выходной оптический сигнал; фотодиод данных, преобразующий первый сигнал в сигнал тока; трансимпедансный усилитель, принимающий сигнал тока от фотодиода данных и усиливающий сигнал тока в сигнал напряжения с полярностью, противоположной полярности первого сигнала; радиочастотный (RF) усилитель, принимающий сигнал напряжения от трансимпедансного усилителя и усиливающий сигнал напряжения в выравнивающий сигнал, подходящий для того, чтобы выравнивать оптическую амплитуду второго сигнала; модуль RF-задержки, принимающий выравнивающий сигнал от RF-усилителя и регулирующий время вывода выравнивающего сигнала так, чтобы второй сигнал максимально выравнивался; и модуль комбинирования сигналов, комбинирующий выравнивающий сигнал с сигналом модуляции и вводящий результат комбинирования в одну активную область RSOA.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрено устройство нисходящей оптической передачи, использующее независимый от длины волны источник света, которое используется в терминале оптической линии пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON), включающее в себя: модуль исходного света, формирующий многоволновый оптический сигнал; модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, делящий многоволновый оптический сигнал согласно длинам волн; оптическое передающее устройство, формирующее нисходящий оптический сигнал с помощью оптического сигнала, принимаемого от модуля мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, в ответ на множество электрических сигналов, принимаемых от внешнего устройства; и циркулятор, передающий многоволновый оптический сигнал в модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны или передающий оптический сигнал, выводимый из модуля мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, стороне абонента, при этом модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны комбинирует множество нисходящих оптических сигналов, формируемых посредством оптического передающего устройства, друг с другом.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрена система пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON), включающая в себя: формирователь исходного света, формирующий исходный свет, интервал длины волны и центральная длина волны которого регулируются, по меньшей мере, с помощью одного источника исходного света; терминал оптической линии (OLT), принимающий исходный свет от формирователя исходного света, передающий нисходящий оптический сигнал абоненту WDM-PON и принимающий восходящий оптический сигнал, передаваемый от абонента; сетевой модуль (ONU), передающий восходящий оптический сигнал, в который модулируется нисходящий оптический сигнал, принимаемый от OLT, так чтобы нисходящий оптический сигнал включал в себя восходящий поток данных.
Преимущества
В пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON), в котором используется отражательный полупроводниковый оптический усилитель (RSOA) согласно способу многократного использования нисходящего оптического сигнала, использующему эффект сжатия по амплитуде в области насыщения усиления, фактически, поскольку есть ограничение на производительность сжатия RSOA в насыщенном по усилению состоянии, трудно сжимать нисходящий сигнал достаточно таким образом, чтобы восходящая передача была возможна в достаточной степени, когда коэффициент экстинкции нисходящего сигнала является большим. Для разрешения этой проблемы настоящее изобретение значительно уменьшает коэффициент экстинкции входного оптического сигнала посредством динамического регулирования тока, вводимого в RSOA, согласно амплитуде входного оптического сигнала.
Соответственно, можно дополнительно уменьшать толщину уровня 1 восходящего оптического сигнала и таким образом уменьшать штраф по мощности восходящей передачи, тем самым повышая качество передачи. Кроме того, поскольку коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала может поддерживаться по значению выше, чем значение, которое, в общем, используется, можно уменьшать штраф нисходящей мощности по сравнению с традиционным способом, в котором коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала неизменно поддерживается низким. В частности, можно не допускать чувствительности, посредством которой коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала становится меньше, чем коэффициент экстинкции, требуемый для передачи оптического сигнала, и тем самым качество передачи быстро ухудшается, когда длины световой волны устройств, конфигурирующих нисходящую линию связи, даже немного неправильно скомпонованы.
Следовательно, качество и надежность нисходящей передачи могут быть повышены посредством достаточного увеличения коэффициента экстинкции нисходящего оптического сигнала, и качество и надежность восходящей передачи могут быть также повышены посредством достаточного выравнивания модулируемого нисходящего оптического сигнала в RSOA.
Как описано выше, согласно настоящему изобретению, посредством вставки многоволнового источника света (MWLS) или широкополосного источника света (BLS) в OLT и тем самым использования независимого от длины волны полупроводникового оптического усилителя вместо полупроводникового оптического усилителя с фиксированной длиной волны в качестве оптического передающего устройства для OLT, может быть разрешена проблема управления оборудованием OLT.
Кроме того, согласно настоящему изобретению, посредством создания интервала между длинами выходной световой волны многоволнового источника света, меньшего ширины полосы пропускания модуля мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны так, чтобы множество длин волн существовало для каждого канала WDM, можно разрешить проблему стабильности длины волны многоволнового источника света и повысить стабильность системы.
Как описано выше, согласно настоящему изобретению, в WDM-PON независимость от длины волны OLT достигается посредством введения исходного света из MWLS или BLS в OLT и посредством использования независимого от длины волны оптического передающего устройства для OLT. Соответственно, поскольку одна часть оптической передачи OLT может принимать и обрабатывать различные длины волн, OLT может быть реализован с помощью одной части оптической передачи независимо от числа используемых основанных на WDM длин световой волны.
Кроме того, чтобы добиться независимости от длины волны ONU, настоящее изобретение предлагает способ динамического регулирования тока, который должен быть введен в RSOA, согласно амплитуде входного оптического сигнала. Следовательно, можно дополнительно уменьшать толщину уровня 1 восходящего оптического сигнала и таким образом уменьшать штраф по мощности восходящей передачи, тем самым повышая качество передачи.
Кроме того, поскольку коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала может поддерживаться по значению выше, чем значение, которое, в общем, используется, можно уменьшать нисходящий штраф по мощности по сравнению с традиционным способом, в котором коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала является неизменно низким, и не допускать чувствительности, посредством которой коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала становится меньше, чем коэффициент экстинкции, требуемый для передачи оптического сигнала, и таким образом качество передачи быстро ухудшается, когда длины световой волны устройств, конфигурирующих нисходящую линию связи, даже немного неправильно скомпонованы.
Следовательно, посредством инструктирования увеличения в достаточной степени коэффициента экстинкции нисходящего оптического сигнала, можно повышать качество и надежность нисходящей передачи и выравнивать в достаточной степени входной нисходящий оптический сигнал в полупроводниковом усилителе света, тем самым повышая качество и надежность восходящей передачи.
Описание чертежей
Фиг.1 является концептуальной схемой пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON) на основе отражательного полупроводникового оптического усилителя (RSOA), который многократно использует оптический сигнал.
Фиг.2 является концептуальной схемой WDM-PON с мультиплексированием с временным разделением сигналов (TDM) на основе RSOA, который многократно использует оптический сигнал.
Фиг.3 является представлением для пояснения выравнивания посредством эффекта сжатия оптических сигналов на основе насыщения усиления RSOA.
Фиг.4 является представлением для пояснения явления, посредством которого входной оптический сигнал выравнивается посредством введения (инжекции) тока прямой связи (FFCI) в RSOA.
Фиг.5 иллюстрирует структуру или RSOA, в котором активная область делится на две секции для выравнивания оптической амплитуды посредством динамического управления введением тока прямой связи согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 иллюстрирует управляющую схему для введения тока прямой связи в RSOA, включающего в себя одну активную область, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 иллюстрирует управляющую схему для введения тока прямой связи в RSOA, включающий в себя одну активную область, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8 иллюстрирует управляющую схему для введения тока прямой связи в RSOA, включающий в себя одну активную область, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.9 иллюстрирует управляющую схему для введения тока прямой связи в RSOA, включающий в себя одну активную область, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.10 иллюстрирует управляющую схему для введения тока прямой связи в RSOA, включающий в себя две активные области, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.11 иллюстрирует управляющую схему для введения тока прямой связи в RSOA, включающий в себя одну активную область, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.12 иллюстрирует структуру RSOA, включающего в себя три активные области, чтобы улучшать равномерность входного оптического сигнала, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.13 является конфигурационной схемой WDM-PON согласно традиционному способу многократного использования нисходящего оптического сигнала.
Фиг.14 иллюстрирует терминал оптической линии (OLT), использующий модуль многоволнового источника света (MWLS) в WDM-PON, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.15, 16 и 17 являются представлениями, показывающими выходной спектр MWLS, полосу пропускания модуля мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны и выходной спектр, который прошел через модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, в структуре, проиллюстрированной на фиг.14.
Фиг.18 иллюстрирует OLT, использующий модуль широкополосного источника света (BLS) модуль в WDM-PON, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.19, 20 и 21 являются представлениями, показывающими выходной спектр BLS, полосу пропускания модуля мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны и выходной спектр, который прошел через модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, в структуре, проиллюстрированной на фиг.18.
Фиг.22 является конфигурационной схемой традиционной WDM-PON.
Фиг.23 является конфигурационной схемой традиционной гибридной WDM-TDM-PON.
Фиг.24 является представлением для пояснения явления многократного использования длины входной световой волны в соответствии с характеристикой насыщения усиления RSOA или SOA (полупроводниковый оптический усилитель), согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.25 является представлением для пояснения явления многократного использования длины входной световой волны посредством введения тока прямой связи в RSOA или SOA согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.26-29 иллюстрируют структуры WDM-PON, которые используют исходный свет (SL) для того, чтобы делать оптическое передающее устройство OLT независимым от длины световой волны, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.30-33 являются представлениями для пояснения выходного спектра исходного света и выходного спектра, который прошел через WDM-демультиплексор, когда MWLS используется в качестве исходного света, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.34-36 иллюстрируют MWLS-модули согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.37-39 являются представлениями для пояснения выходного спектра BLS, полосы пропускания модуля мультиплексирования/демультиплексирования WDM и выходного спектра, который прошел через модуль мультиплексирования/демультиплексирования WDM, когда BLS используется в качестве исходного света, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.40 иллюстрирует структуру WDM-PON, в которой оптоволоконная линия для восходящей передачи отделяется от оптоволоконной линии для нисходящей передачи в линии передачи между OLT и удаленным узлом (RN), согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.41 иллюстрирует структуру WDM-TDMA-PON, использующую исходный свет для того, чтобы делать оптическое передающее устройство OLT независимым от длины световой волны, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.42 иллюстрирует структуру WDM-TDMA-PON, в которой оптоволоконная линия для восходящей передачи отделяется от оптоволоконной линии для нисходящей передачи в тракте передачи между OLT и RN, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.43-45 иллюстрируют структуры устройств многократного использования длины входной световой волны на основе RSOA согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.46-49 иллюстрируют структуры устройств многократного использования длины входной световой волны на основе SOA согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.50 иллюстрирует структуру упрощенного устройства многократного использования длины входной световой волны, использующего выходной сигнал усилителя-ограничителя (LA) для того, чтобы многократно использовать оптический сигнал, вводимый в RSOA, в качестве света для передачи, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.51 иллюстрирует структуру упрощенного устройства многократного использования длины входной световой волны, использующего выходной сигнал трансимпедансного усилителя (TIA) для того, чтобы многократно использовать оптический сигнал, вводимый в RSOA в качестве света для передачи, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Оптимальный режим осуществления изобретения
Согласно аспекту настоящего изобретения предусмотрена управляющая схема отражательного полупроводникового оптического усилителя (RSOA), включающая в себя: разветвитель, разделяющий входной оптический сигнал на первый сигнал и второй сигнал; RSOA, имеющий одну активную область, которая отражает второй сигнал от отражательной грани и в которую вводится комбинированный сигнал из сигнала с полярностью, противоположной полярности второго сигнала, и сигнала модуляции для модуляции второго сигнала, отраженного от отражательной грани, чтобы сформировать выходной оптический сигнал; фотодиод данных, преобразующий первый сигнал в сигнал тока; трансимпедансный усилитель, принимающий сигнал тока от фотодиода данных и усиливающий сигнал тока в сигнал напряжения с полярностью, противоположной полярности первого сигнала; радиочастотный (RF) усилитель, принимающий сигнал напряжения от трансимпедансного усилителя и усиливающий сигнал напряжения в выравнивающий сигнал, подходящий для того, чтобы выравнивать оптическую амплитуду второго сигнала; модуль RF-задержки, принимающий выравнивающий сигнал от RF-усилителя и регулирующий время вывода выравнивающего сигнала так, чтобы второй сигнал максимально выравнивался; и модуль комбинирования сигналов, комбинирующий выравнивающий сигнал с сигналом модуляции и вводящий результат комбинирования в одну активную область RSOA.
Кроме того, отражательный полупроводниковый оптический усилитель имеет две активные области и включает в себя полупроводник оптического усилителя, включающий в себя отражательную грань, которая отражает входной оптический сигнал; и оптический усиливающий полупроводник, содержащий заднюю область, которая размещена со стороны отражательной грани и в которую сигнал, имеющий полярность, противоположную полярности входного оптического сигнала, вводится, и переднюю область, которая размещена со стороны напротив стороны задней области, противостоящей отражательной грани, и через которую проходит входной оптический сигнал и в которую вводится сигнал, используемый для того, чтобы модулировать отраженный входной оптический сигнал от отражательной грани, в выходной оптический сигнал.
Кроме того, полупроводниковый оптический усилитель включает в себя три активные области: первую активную область, в которую сигнал с полярностью, противоположной полярности входного оптического сигнала, вводится, чтобы выравнивать амплитуду входного оптического сигнала; вторую активную область; вторую активную область, которая размещена со стороны первой активной области и в которую вводится постоянный ток, чтобы оптически усиливать входной оптический сигнал, проходящий через первую активную область; и третью активную область, которая размещена с другой стороны второй активной области и в которую вводится сигнал для модуляции входного оптического сигнала, проходящего через вторую активную область, в выходной оптический сигнал.
Кроме того, RSOA представляет собой оптический усилитель, имеющий две активные области, и который содержит отражательную грань, которая отражает входной оптический сигнал; и оптический усиливающий полупроводник, содержащий заднюю область, которая размещена со стороны отражательной грани и в которую сигнал, имеющий полярность, противоположную полярности входного оптического сигнала, вводится, и переднюю область, которая размещена с другой стороны задней области и через которую проходит входной оптический сигнал и в которую вводится сигнал для модуляции входного оптического сигнала, отраженного от отражательной грани, в выходной оптический сигнал, при этом выравнивающий сигнал, передаваемый из первого LD-драйвера, вводится в заднюю область RSOA, имеющий две активные области, и при этом сигнал для модуляции второго сигнала в выходной оптический сигнал вводится в переднюю область RSOA, имеющий две активные области.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрено устройство нисходящей оптической передачи, использующее независимый от длины волны источник света, которое используется в терминале оптической линии пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON), включающее в себя: модуль исходного света, формирующий многоволновый оптический сигнал; модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, делящий многоволновый оптический сигнал согласно длинам волн; оптическое передающее устройство, формирующее нисходящий оптический сигнал с помощью оптического сигнала, принимаемого от модуля мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, в ответ на множество электрических сигналов, принимаемых от внешнего устройства; и циркулятор, передающий многоволновый оптический сигнал в модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны или передающий оптический сигнал, выводимый из модуля мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, стороне абонента, при этом модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны комбинирует множество нисходящих оптических сигналов, формируемых посредством оптического передающего устройства, друг с другом.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрено устройство нисходящей оптической передачи, использующее независимый от длины волны оптический источник, которое используется в пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON), включающее в себя: модуль исходного света, формирующий широкополосный оптический сигнал; модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, делящий широкополосный оптический сигнал согласно длинам волн; оптическое передающее устройство, формирующее нисходящий оптический сигнал с помощью оптического сигнала, принимаемого от модуля мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, в ответ на множество электрических сигналов, принимаемых от внешнего устройства; и циркулятор, передающий широкополосный оптический сигнал в модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны или передающий оптический сигнал, выводимый из модуля мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, стороне абонента, при этом модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны комбинирует множество нисходящих оптических сигналов, формируемых посредством оптического передающего устройства, друг с другом.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ нисходящей оптической передачи, использующий независимый от длины волны оптический источник, который используется посредством терминала оптической линии (OLT) пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON), включающий в себя: формирование многоволнового оптического сигнала с помощью многоволнового источника света; деление многоволнового оптического сигнала согласно длинам волн; формирование множества нисходящих оптических сигналов с помощью каждого оптического сигнала, принимаемого и разделенного согласно длинам волн, в ответ на множество электрических сигналов, принимаемых от внешнего устройства; и комбинирование множества нисходящих оптических сигналов друг с другом и передачу результата комбинирования стороне абонента через оптическую линию.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ нисходящей оптической передачи, использующий независимый от длины волны источник света, который используется посредством терминала оптической линии (OLT) пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON), включающий в себя: формирование широкополосного оптического сигнала с помощью широкополосного источника света (BLS); деление широкополосного оптического сигнала согласно длинам волн; формирование множества нисходящих оптических сигналов с помощью каждого оптического сигнала, принимаемого и разделенного согласно длинам волн, в ответ на множество электрических сигналов, принимаемых от внешнего устройства; и комбинирование множества нисходящих оптических сигналов друг с другом и передачу результата комбинирования стороне абонента через оптическую линию.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрен терминал оптической линии (OLT), использующий независимый от длины волны источник света, который используется в пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON), включающий в себя: протокольный процессор, выполняющий протокольную обработку нисходящего электрического сигнала, который должен быть передан стороне абонента, или восходящего электрического сигнала, передаваемого со стороны абонента; модуль нисходящей оптической передачи, формирующий множество нисходящих оптических сигналов в ответ на каждый нисходящий электрический выходной сигнал от протокольного процессора с помощью многоволнового оптического сигнала или широкополосного оптического сигнала и комбинирующий множество нисходящих оптических сигналов друг с другом и формирующий нисходящий оптический сигнал WDM; циркулятор, передающий нисходящий оптический сигнал WDM стороне абонента через оптическую линию; и модуль восходящего оптического приема, принимающий восходящий оптический сигнал WDM, передаваемый со стороны абонента посредством оптической линии через циркулятор, делящий восходящий оптический сигнал WDM согласно длинам волн, преобразующий каждый оптический сигнал в электрический сигнал и выводящий электрический сигнал в протокольный процессор.
Настоящее изобретение предоставляет два варианта осуществления - первый и второй варианты осуществления, реализуемые следующим образом.
Первый вариант осуществления предлагает структуру, в которой полупроводниковый оптический усилитель, который является независимым от длины волны источником света, используется в качестве оптического передающего устройства телефонной станции, использующего модуль многоволнового источника света (MWLS), и определяет интервал длины вывода оптических сигналов, выводимых из модуля MWLS, и ширину полосы пропускания демультиплексора по длине волны (расщепителя по длине волны) в пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON) согласно способу многократного использования нисходящего оптического сигнала.
Второй вариант осуществления предлагает структуру, в которой полупроводниковый оптический усилитель, который является независимым от длины волны источником света, используется в качестве оптического передающего устройства в телефонной станции, использующего модуль широкополосного источника света (BLS), в WDM-PON согласно способу многократного использования нисходящего оптического сигнала.
Согласно настоящему изобретению устройство нисходящей оптической передачи в телефонной станции демультиплексирует оптические сигналы, которые выводятся из MWLS-модуля или BLS-модуля для каждого WDM-канала, и вводит результат демультиплексирования в RSOA. Затем RSOA формирует оптический сигнал относительно каждого нисходящего электрического сигнала, который принимается от протокольного процессора, мультиплексирует по длине волны нисходящий оптический сигнал, формируемый для каждого WDM-канала посредством мультиплексора по длине волны (модуля комбинирования по длине волны) в телефонной станции, и передает результат мультиплексирования с разделением по длине волны стороне абонента.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрена система пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON), включающая в себя: формирователь исходного света, формирующий исходный свет, интервал длины волны и центральная длина волны которого регулируются, по меньшей мере, с помощью одного источника исходного света; терминал оптической линии (OLT), принимающий исходный свет от формирователя исходного света, передающий нисходящий оптический сигнал абоненту WDM-PON и принимающий восходящий оптический сигнал, передаваемый от абонента; оптический сетевой модуль (ONU), передающий восходящий оптический сигнал, в который модулируется нисходящий оптический сигнал, принимаемый от OLT, так чтобы нисходящий оптический сигнал включал в себя восходящий поток данных.
Система WDM-PON дополнительно включает в себя модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, делящий нисходящий оптический сигнал, передаваемый от OLT, согласно длинам волн и мультиплексирующий по длине волны восходящий оптический сигнал, передаваемый от ONU.
OLT и модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны соединяются через одно оптическое волокно друг с другом.
Формирователь исходного света включает в себя: по меньшей мере, один источник исходного света, формирующий исходный свет, имеющий предварительно определенную длину волны; оптический разветвитель, собирающий и перераспределяющий исходный свет, формируемый, по меньшей мере, посредством одного источника исходного света; оптический усилитель, усиливающий оптический сигнал, выводимый из оптического разветвителя; и расщепитель оптической мощности, разбивающий усиленный оптический сигнал и передающий разбитый оптический сигнал в OLT.
OLT включает в себя: протокольный процессор OLT, выполняющий протокольную обработку нисходящего потока данных, который должен быть передан стороне абонента, и восходящего потока данных, передаваемого со стороны абонента; нисходящее оптическое передающее устройство, передающее нисходящий оптический сигнал, включающий в себя нисходящий поток данных, формируемый посредством модуляции исходного света, стороне абонента; и восходящее оптическое приемное устройство, принимающее восходящий оптический сигнал, включающий в себя восходящий поток данных, который сторона абонента хочет передать.
Нисходящее оптическое передающее устройство включает в себя: модулятор нисходящих оптических сигналов, модулирующий исходный свет так, чтобы исходный свет включал в себя нисходящий поток данных; мультиплексор нисходящих оптических сигналов, мультиплексирующий нисходящий оптический сигнал, передаваемый из модулятора нисходящих оптических сигналов; циркулятор, отделяющий сигнал исходного света от нисходящего оптического сигнала, передаваемого от мультиплексора нисходящих оптических сигналов; и усилитель нисходящих оптических сигналов, усиливающий нисходящий оптический сигнал, передаваемый от циркулятора, так чтобы нисходящий оптический сигнал передавался в ONU.
Восходящее оптическое приемное устройство включает в себя: усилитель восходящего оптического сигнала, усиливающий восходящий оптический сигнал, чтобы компенсировать потери при передаче восходящего оптического сигнала; демультиплексор восходящих оптических сигналов, делящий восходящий оптический сигнал, передаваемый от усилителя восходящего оптического сигнала, согласно длинам волн; и демодулятор восходящего оптического сигнала, демодулирующий восходящий оптический сигнал, чтобы извлечь восходящий поток данных, включенный в восходящий оптический сигнал, переданный от демультиплексора восходящих оптических сигналов.
Система WDM-PON дополнительно включает в себя: передающее устройство контрольных оптических сигналов, передающее контрольный оптический сигнал; приемное устройство контрольных оптических сигналов, принимающее контрольный оптический сигнал после того, как контрольный оптический сигнал проходит через пассивную оптическую сеть; контроллер мониторинга линии связи, управляющий передачей оптических сигналов передающего устройства контрольных оптических сигналов и приемом оптических сигналов приемного устройства контрольных оптических сигналов и определяющий то, обрезано ли оптическое волокно, соединяющее OLT с ONU, и передается ли восходящий оптический сигнал от ONU, на основе контрольного оптического сигнала; первый разветвитель, передающий контрольный оптический сигнал в оптическое волокно так, чтобы контрольный оптический сигнал передавался в нисходящем направлении; и второй разветвитель, делящий контрольный оптический сигнал после того, как контрольный оптический сигнал проходит через пассивную оптическую сеть из оптоволокна, чтобы принимать контрольный оптический сигнал из оптического волокна.
Передающее устройство контрольных оптических сигналов включает в себя: первый преобразователь частоты, принимающий контрольный электрический сигнал от контроллера мониторинга линии связи и преобразующий частоту контрольного электрического сигнала с помощью RF-несущей, находящейся в частотной области, которая удалена от полосы модулирующих частот; и модуль контрольного источника света, модулирующий контрольный оптический сигнал с помощью контрольного электрического сигнала, частота которого преобразована, и формирующий модулируемый оптический сигнал.
Модуль контрольного источника света включает в себя: модуль оптического переключателя, принимающий исходный свет и выводящий оптический сигнал, имеющий конкретную длину волны; и отражательный полупроводниковый оптический усилитель (RSOA), модулирующий оптический сигнал, принимаемый от модуля оптического переключателя, с помощью контрольного электрического сигнала, принимаемого от первого преобразователя частоты, и контрольного электрического сигнала, принимаемого от контроллера мониторинга линии связи.
Модуль контрольного источника света включает в себя: модуль мультиплексирования/демультиплексирования оптических сигналов, принимающий исходный свет, делящий исходный свет согласно длинам волн и выводящий оптический сигнал; и модуль матрицы отражательного полупроводникового оптического усилителя (RSOA), модулирующий оптический сигнал, принимаемый от модуля мультиплексирования/демультиплексирования оптических сигналов, используя контрольный электрический сигнал, принимаемый от первого преобразователя частоты, и контрольный электрический сигнал, принимаемый от контроллера мониторинга линии связи.
Приемное устройство контрольных оптических сигналов включает в себя: преобразователь оптических сигналов, принимающий контрольный оптический сигнал того, как контрольный оптический сигнал проходит через PON, и преобразующий контрольный оптический сигнал в электрический сигнал; и второй преобразователь частоты, преобразующий частоту электрического сигнала, принимаемую от преобразователя оптических сигналов, в полосу модулирующих частот.
Источник исходного света включает в себя: оптический усилитель, формирующий оптический сигнал; оптический отражательный модуль, отражающий оптический сигнал посредством варьирования коэффициента отражения и оптического коэффициента затухания оптического сигнала; модуль мультиплексирования/демультиплексирования оптических сигналов, принимающий оптический сигнал, формируемый посредством оптического усилителя, делящий оптический сигнал согласно длинам волн и передающий разделенный оптический сигнал в оптический отражательный модуль; оптический разветвитель, принимающий оптический сигнал, отраженный посредством оптического отражательного модуля, передающий часть оптического сигнала наружу и передающий оставшуюся часть оптического сигнала в оптический усилитель; и циркулятор, передающий оптический сигнал, формируемый посредством оптического усилителя, в модуль мультиплексирования/демультиплексирования оптических сигналов и передающий оптический сигнал, отраженный посредством оптического отражательного модуля, в оптический разветвитель.
OLT и модуль мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны соединены друг другу таким образом, что восходящая передача и нисходящая передача, соответственно, выполняются через отдельное оптическое волокно.
ONU включает в себя: протокольный процессор ONU, выполняющий протокольную обработку нисходящего потока данных, который должен быть передан стороне абонента, и восходящего потока данных, передаваемого со стороны абонента; восходящее оптическое передающее устройство, выравнивающее и оптически усиливающее нисходящий оптический сигнал, чтобы таким образом преобразовывать нисходящий оптический сигнал в восходящий свет, модулируя восходящий свет в восходящий оптический сигнал, включающий в себя восходящий поток данных, который сторона абонента хочет передавать, и затем передающее восходящий оптический сигнал; нисходящее оптическое приемное устройство, принимающее нисходящий оптический сигнал, включающий в себя нисходящий поток данных, и извлекающее нисходящий поток данных; и оптический разветвитель, делящий нисходящий оптический сигнал и передающий разделенный нисходящий оптический сигнал в восходящее оптическое передающее устройство и нисходящее оптическое приемное устройство.
Оптическое передающее устройство включает в себя: оптический разветвитель, разбивающий нисходящий оптический сигнал на первый сигнал и второй сигнал и выводящий первый сигнал и второй сигнал; светодиод, преобразующий первый сигнал в сигнал тока; трансимпедансный усилитель, усиливающий сигнал тока, передаваемый от светодиода, и преобразующий усиленный сигнал тока в сигнал напряжения; усилитель-ограничитель, повторно усиливающий сигнал напряжения, передаваемый от трансимпедансного усилителя; первый модуль задержки, регулирующий фазу сигнала напряжения, выводимого или инвертированного посредством усилителя-ограничителя так, чтобы второй сигнал оптимально выравнивался; схему И, пропускающую выходной сигнал первого модуля задержки через себя, когда восходящий поток данных имеет уровень «1», и не допускающую пропускание выходного сигнала первого модуля задержки через себя, когда восходящий поток данных имеет уровень «0»; второй модуль задержки, регулирующий фазу выходного сигнала, выводимого из схемы И, и фазу восходящего оптического сигнала таким образом, что фаза выходного сигнала, выводимого из схемы И, равна фазе восходящего оптического сигнала; первый LD-драйвер, модулирующий выходной сигнал, выводимый из схемы И, в модулированный сигнал; второй LD-драйвер, модулирующий выходной сигнал, выводимый из второго модуля задержки, в модулированный сигнал; и отражательный полупроводниковый оптический усилитель (RSOA), выравнивающий второй сигнал с помощью модулированного сигнала, выводимого из первого LD-драйвера, и модулирующий второй сигнал в восходящий оптический сигнал, когда второй сигнал отражается от отражательной грани, используя модулированный сигнал, выводимый из второго LD-драйвера.
Система WDM-PON дополнительно включает в себя: первый циркулятор, распространяющий второй сигнал RSOA, принимающий выровненный сигнал от RSOA и делящий выровненный сигнал наружу, внешний модулятор, принимающий выровненный сигнал из первого циркулятора и модулирующий выровненный сигнал в восходящий оптический сигнал с помощью выходного сигнала из второго LD-драйвера; и второй циркулятор, принимающий восходящий оптический сигнал из внешнего модулятора и передающий восходящий оптический сигнал в восходящем направлении, при этом RSOA выравнивает второй сигнал с помощью сигнала, выводимого из первого LD-драйвера.
RSOA включает в себя две активные области, имеющие заднюю область для выравнивания второго сигнала с помощью сигнала, принимаемого от первого LD-драйвера, и переднюю область для передачи второго сигнала через заднюю область и отражения второго сигнала от отражательной грани и модулирования отраженного второго сигнала в восходящий оптический сигнал с помощью сигнала, принимаемого от второго LD-драйвера.
Оптическое передающее устройство включает в себя: оптический разветвитель, делящий нисходящий оптический сигнал на первый сигнал и второй сигнал и выводящий первый сигнал и второй сигнал; светодиод, преобразующий первый сигнал в сигнал тока; трансимпедансный усилитель, усиливающий сигнал тока, передаваемый от светодиода, и преобразующий усиленный сигнал тока в сигнал напряжения; усилитель-ограничитель, повторно усиливающий сигнал напряжения, передаваемый от трансимпедансного усилителя; первый модуль задержки, регулирующий фазу сигнала напряжения, выводимого из или инвертированного посредством усилителя-ограничителя так, чтобы второй сигнал оптимально выравнивался; схему И, пропускающую выходной сигнал первого модуля задержки через себя, когда восходящий поток данных имеет уровень 1, и не допускающую пропускание выходного сигнала первого модуля задержки через себя, когда восходящий поток данных имеет уровень 0; второй модуль задержки, регулирующий фазу выходного сигнала, выводимого из схемы И, и фазу восходящего оптического сигнала таким образом, что фаза сигнала, выводимого из схемы И, равна фазе восходящего оптического сигнала; первый LD-драйвер, преобразующий сигнал, выводимый из схемы И, в модулированный сигнал; модуль второго LD-драйвера, преобразующий сигнал, выводимый из второго модуля задержки, в модулированный сигнал; полупроводниковый оптический усилитель (SOA), выравнивающий второй сигнал с помощью комбинированного сигнала из сигнала, выводимого из первого LD-драйвера, и сигнала, выводимого из второго LD-драйвера, и модулирующий выровненный сигнал в восходящий оптический сигнал; и циркулятор, делящий восходящий оптический сигнал так, чтобы восходящий оптический сигнал передавался в восходящем направлении.
Система WDM-PON дополнительно включает в себя внешний модулятор, принимающий второй сигнал, выровненный посредством SOA, и модулирующий второй сигнал в восходящий оптический сигнал с помощью выходного сигнала из второго LD-драйвера, при этом SOA выравнивает второй сигнал с помощью сигнала, выводимого из первого LD-драйвера.
SOA включает в себя две активные области, имеющие переднюю область для выравнивания второго сигнала с помощью сигнала, выводимого из первого LD-драйвера, и заднюю область для модулирования второго сигнала, выровненного посредством передней области, в восходящий оптический сигнал с помощью выходного сигнала из второго LD-драйвера.
SOA включает в себя три активные области, имеющие переднюю область для выравнивания второго сигнала с помощью сигнала, выводимого из первого LD-драйвера, промежуточную область для оптического усиления второго сигнала, выровненного посредством передней области, и заднюю область для модулирования второго сигнала, оптически усиленного посредством промежуточной области, в восходящий оптический сигнал.
Оптическое передающее устройство включает в себя: оптический разветвитель, делящий нисходящий оптический сигнал на первый сигнал и второй сигнал и выводящий первый сигнал и второй сигнал; часть светодиода, преобразующую первый сигнал в сигнал тока; трансимпедансный усилитель, усиливающий сигнал тока, передаваемый из светодиода, и преобразующий усиленный сигнал тока в сигнал напряжения; усилитель-ограничитель, повторно усиливающий сигнал напряжения, передаваемый посредством трансимпедансного усилителя; модуль задержки, регулирующий фазу сигнала напряжения, выводимого из или инвертированного посредством усилителя-ограничителя так, чтобы второй сигнал оптимально выравнивался; RF-усилитель, регулирующий сигнал, передаваемый посредством модуля задержки так, чтобы размер второго сигнала оптимально выравнивался; LD-драйвер, преобразующий сигнал восходящего потока данных в модулированный сигнал; RSOA, выравнивающий второй сигнал с помощью сигнала, выводимого из RF-усилителя, и модулирующий выровненный второй сигнал в восходящий оптический сигнал с помощью сигнала, выводимого из LD-драйвера, когда второй сигнал отражается от отражательной грани.
Модуль задержки регулирует фазу сигнала напряжения, выводимого из или инвертированного посредством трансимпедансного усилителя без прохождения через усилитель-ограничитель, так чтобы второй сигнал оптимально выравнивался.
Вариант осуществления изобретения
Далее подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 является концептуальной схемой пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON) на основе отражательного полупроводникового оптического усилителя (RSOA), который многократно использует оптические сигналы. Ссылаясь на фиг.1, WDM-PON включает в себя центральную станцию (CO) 101, оптоволоконную линию 102, удаленный узел (RN) 103 и множество терминалов оптической сети (ONT) 104.
Центральная станция 101 включает в себя модуль оптического источника для передачи нисходящего потока данных, приемное устройство для приема восходящего потока данных и оптический модуль мультиплексирования/демультиплексирования (MUX/DMUX) для мультиплексирования/демультиплексирования длин световой волны.
Удаленный узел 103 включает в себя оптический модуль мультиплексирования/демультиплексирования (MUX/DMUX), состоящий из одного фильтра типов волн на решетке в волноводе (AWG) или тонкопленочного фильтра (TFF). Если мультиплексированные нисходящие оптические сигналы принимаются в оптическом модуле мультиплексирования/демультиплексирования удаленного узла RN 103, нисходящие оптические сигналы делятся согласно их длинам волн и передаются в ONT 104 через оптоволоконную линию.
1
1
i
i
Каждый ONT 104 включает в себя RSOA, оптическое приемное устройство и разветвитель. Элементы могут быть упорядочены по отдельности или могут быть интегрированы на одной подложке. Разветвитель распространяет нисходящую оптическую мощность нисходящего оптического сигнала, который принимается через оптоволоконную линию, в RSOA и в оптическое приемное устройство с учетом бюджета оптической мощности и насыщения усиления нисходящей оптической мощности. Оптическое приемное устройство принимает соответствующий нисходящий оптический сигнал D (где i=1~N), и RSOA повторно модулирует соответствующий входной нисходящий оптический сигнал D в восходящий оптический сигнал U (где i=1~N) и передает повторно модулированный восходящий оптический сигнал U в центральную станцию 101 (через удаленный контроллер 103?).
i
i
Восходящий оптический сигнал U мультиплексируется посредством оптического модуля мультиплексирования/демультиплексирования удаленного узла 103 и затем передается в центральную станцию 101 через оптоволоконную линию 102. Восходящий оптический сигнал U, вводимый в центральную станцию 101, демультиплексируется посредством оптического модуля мультиплексирования/демультиплексирования в центральной станции 101 и затем передается в оптическое приемное устройство для каждого канала (или для каждой длины волны).
N
Оптическое приемное устройство в завершение принимает восходящий оптический сигнал U.
Фиг.2 является концептуальной схемой системы WDM-PON с мультиплексированием с временным разделением сигналов (TDM) на основе RSOA, которая многократно использует оптические сигналы. Ссылаясь на фиг.2, система WDM-PON-TDM включает в себя центральную станцию (CO) 201, оптоволоконную линию 202, удаленный узел (RN) 203 и множество терминалов оптической сети (ONT) 204, при этом удаленный узел 203 включает в себя расщепитель 205. Элементы 201-204 имеют такие же роли и функции, как элементы 101-104, проиллюстрированные на фиг.1.
Отношение разбиения 1:M расщепителя 205 определяется с учетом бюджета мощности всей линии оптической связи и насыщения усиления RSOA для входной мощности. Если нисходящие оптические сигналы принимаются посредством оптического модуля мультиплексирования/демультиплексирования, нисходящие оптические сигналы делятся согласно длинам волн посредством оптического модуля мультиплексирования/демультиплексирования, и каждый нисходящий оптический сигнал передается согласно его длине волны M абонентам через расщепитель 205. Таким образом, если отношение мультиплексирования с разделением по длине волны равно 1:N, общее число абонентов, которые могут быть обслужены, значительно увеличивается до NxM. Каждый нисходящий оптический сигнал, который передается через расщепитель 205 и оптоволоконную линию 202, вводится в RSOA и оптическое приемное устройство через разветвитель. Нисходящий оптический сигнал, вводимый в RSOA, повторно модулируется в восходящий оптический сигнал, и оптическое приемное устройство восстанавливает нисходящий оптический сигнал. Нисходящий оптический сигнал, вводимый в оптическое приемное устройство, включает в себя информацию, которая должна быть передана множеству абонентов и мультиплексирована с помощью способа временного разделения, и оптическое приемное устройство извлекает только свою релевантную информацию из информации. Восходящий оптический сигнал передается в течение своего назначенного кванта времени в центральную станцию 201 через RSOA таким образом, что восходящий оптический сигнал не конфликтует с восходящими оптическими сигналами, передаваемыми от оставшихся (M-1) абонентов. Восходящие оптические сигналы, которые выводятся из RSOA и передаются через каналы максимум в M абонентов с помощью TDM, комбинируются посредством расщепителя 205 удаленного узла 203, затем мультиплексируются по длине волны посредством оптического модуля мультиплексирования/демультиплексирования и далее вводятся в оптическое приемное устройство центральной станции 201 согласно длинам волн. Здесь оптическое приемное устройство является оптическим приемным устройством пакетного режима, и оно должно иметь достаточный динамический диапазон для того, чтобы компенсировать разность оптической мощности между восходящими оптическими сигналами M абонентов, которые подключены к расщепителю 205.
Фиг.3 является представлением для пояснения выравнивания посредством эффекта сжатия оптических сигналов на основе насыщения усиления RSOA. Когда нисходящий оптический сигнал вводится в область, где усиление насыщено (т.е. когда входная оптическая мощность больше оптической мощности, при которой усиление насыщено), усиление не осуществляется в достаточной степени на уровне «1», поскольку усиление насыщено на уровне «1», тогда как усиление в относительно значительной степени осуществляется на уровне «0». Как результат, разность ΔPin между уровнем «1» и уровнем «0» нисходящего оптического сигнала уменьшается до ΔPout, т.е. ΔPin>ΔPout. Это явление называется эффектом сжатия амплитуды. Тем не менее, нисходящий оптический сигнал, который не сжимается полностью, имеет остаточную амплитуду ΔPout, и если нисходящий оптический сигнал модулируется непосредственно в восходящий поток данных в этом состоянии, уровень «1» восходящего оптического сигнала становится толстым, т.е. ΔPin→ΔP1. Качество восходящей передачи ухудшается по мере того, как уровень «1» становится толстым. В частности, если толщина уровня «1» превышает определенное значение, качество восходящей передачи быстро ухудшается и, соответственно, штраф по мощности быстро увеличивается. Следовательно, необходимо значительно уменьшать коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала. Тем не менее, если коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала является маленьким, коэффициент экстинкции быстро снижается, и качество передачи быстро ухудшается, когда длины световой волны устройств, составляющих нисходящую линию связи, даже немного неправильно скомпонованы.
Фиг.4 иллюстрирует, что оптический сигнал выравнивается посредством динамического управления введением тока прямой связи. В течение периода уровня «1» входного оптического сигнала, если величина введения тока уменьшается по сравнению с величиной в период уровня «0» входного оптического сигнала, т.е. если I1<I0, усиление уменьшается. Соответственно, разность мощности между уровнем «1» и уровнем «0» входного оптического сигнала может быть уменьшена. Следовательно, выравнивание возможно при низкой входной оптической мощности независимо от характеристики насыщения оптического усиления RSOA, и таким образом бюджет оптической мощности линии оптической связи увеличивается. Кроме того, коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала может регулироваться до относительно высокого значения, с тем чтобы штраф по мощности нисходящей передачи мог быть уменьшен. Больше того, явление, при котором коэффициент экстинкции быстро уменьшается, и качество передачи быстро ухудшается, даже когда длины световой волны устройств, составляющих нисходящую линию связи, немного неправильно скомпонованы, может быть смягчено. Кроме того, качество восходящей передачи может быть повышено за счет сокращения толщины уровня «1» восходящего оптического сигнала.
Фиг.5 иллюстрирует структуру или RSOA, в котором активная область делится на две секции для выравнивания оптической амплитуды посредством динамического управления введением тока прямой связи согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Ссылаясь на фиг.5, RSOA включает в себя переднюю область 502 (СЕКЦИЯ 2), заднюю область 501 (СЕКЦИЯ 1) и область 503 преобразования размера пятна (SCC), которая может быть включена при необходимости.
Ток для модуляции восходящего оптического сигнала вводится в переднюю область 502. Передняя область 502 принимает свойство модуляции входного оптического сигнала и предоставляет ток, имеющий полярность, противоположную полярности входного оптического сигнала, в заднюю область 501. Плотность несущей и усиление оптической мощности задней области 501 изменяются согласно введенному току так, чтобы усиление уменьшалось на уровне «1» входного оптического сигнала и увеличивалось на уровне «0». Соответственно, коэффициент экстинкции входного оптического сигнала может быть, в конечном счете, значительно уменьшен.
Фиг.6 иллюстрирует управляющую схему для введения тока прямой связи в RSOA, включающего в себя одну активную область, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Ссылаясь на фиг.6, управляющая схема содержит оптический разветвитель 601, фотодиод данных (dPD) 602, трансимпедансный усилитель (TIA) 603, усилитель-ограничитель (LA) 604, первую RF-задержку 605, вторую RF-задержку 608, схему 606 И, первый LD-драйвер (LDD I) 607, второй LD-драйвер (LDD II) 609, модуль 610 комбинирования сигналов, RSOA 60, и оптическую линию 611 задержки.
Нисходящий оптический сигнал, передаваемый из телефонной станции, разбивается посредством оптического разветвителя 601 таким образом, что область нисходящего оптического сигнала вводится в RSOA 600, а другая область нисходящего оптического сигнала вводится в dPD 602. Нисходящий оптический сигнал, вводимый в dPD 602, преобразуется в сигнал тока и выводится, а затем усиливается посредством трансимпедансного усилителя 603, чтобы быть преобразованным в сигнал напряжения. Трансимпедансный усилитель 603 передает сигнал напряжения в усилитель-ограничитель 604. Усилитель-ограничитель 604 повторно усиливает сигнал напряжения.
Один из выходов усилителя-ограничителя 604 подключен к процессору сигналов нисходящего потока данных, а другие выходы подключены к RF-задержке 605. Выходной сигнал RF-задержки 605 передается в схему 605 И.
Тем временем, некоторые из сигналов восходящего потока данных ввода вводятся в схему 606 И.
Схема 606 И пропускает выходной сигнал первой RF-задержки 605 через себя, когда принимаемый сигнал восходящего потока данных имеет уровень «1», и не допускает пропускания выходного сигнала RF-задержки 605 через себя, когда принимаемый восходящий сигнал имеет уровень «0». Выходной сигнал схемы 606 И преобразуется в сигнал тока посредством первого LD-драйвера 607 и затем выводится.
Оставшаяся часть сигналов восходящего потока данных ввода преобразуется в сигнал тока посредством второго LD-драйвера 609 и комбинируется с током смещения и затем выводится. Выходной сигнал первого LD-драйвера 607 для предоставления тока прямой связи и выходной сигнал LDD 609 для предоставления тока восходящего потока данных комбинируются друг с другом посредством модуля 610 комбинирования сигналов и затем вводятся в RSOA 600.
Чтобы оптимально выравнивать оптический сигнал, вводимый в RSOA, фаза прямого сигнала и фаза нисходящего оптического сигнала, вводимого в RSOA 600, регулируются до оптимального состояния посредством первой RF-задержки 605, тогда как фаза восходящего сигнала, вводимого в схему И, и фаза восходящего сигнала, вводимого в RSOA 600, регулируются до оптимального состояния посредством второй RF-задержки 608. Тем временем, оптическая линия 611 задержки работает так, чтобы компенсировать электрическую задержку посредством RF-задержки I 605.
Фиг.7 иллюстрирует управляющую схему для введения тока прямой связи в RSOA, включающий в себя одну активную область, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Ссылаясь на фиг.7, структура управляющей схемы является такой же, как и структура управляющей схемы, проиллюстрированной на фиг.6, за исключением того, что RF-усилитель 712 добавлен перед RF-задержкой 705 и схема 606 И опущена, чтобы регулировать размеры сигналов, выводимых из усилителя-ограничителя 704, таким образом, чтобы могла быть получена оптимальная равномерность.
Выходной сигнал RF-задержки 705 комбинируется с выходным сигналом LD-драйвера 709 в модуле 710 комбинирования сигналов и затем вводится в RSOA 700, чтобы модулировать его в восходящий поток данных. Соответственно, ток, вводимый в RSOA 700, имеет формат, в котором ток прямой связи, обратно пропорциональный интенсивности модулированного нисходящего оптического сигнала, перекрывает ток на выходе LD-драйвера 709.
Фиг.8 иллюстрирует управляющую схему для введения тока прямой связи в RSOA, включающий в себя одну активную область, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Ссылаясь на фиг.8, структура управляющей схемы является такой же, как и структура управляющей схемы, проиллюстрированной на фиг.7, за исключением того, что один из выходных сигналов трансимпедансного усилителя 703, который находится перед усилителем-ограничителем 704, используется в качестве сигнала тока прямой связи.
Фиг.9 иллюстрирует управляющую схему для введения тока прямой связи в RSOA, включающий в себя две активные области, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Структура управляющей схемы, проиллюстрированной на фиг.9, такая же, как и структура управляющей схемы, проиллюстрированной на фиг.6, за исключением того, что RSOA 600 по фиг.6 имеет одну активную область, тогда как RSOA по фиг.8 имеет две активные области - заднюю и переднюю области, при этом задняя область размещена со стороны отражательной грани и принимает сигнал, имеющий полярность, противоположную полярности входного оптического сигнала, а передняя область размещена со стороны напротив стороны задней области, противостоящей отражательной грани, передает входной оптический сигнал в заднюю область и модулирует входной оптический сигнал, отраженный от грани отражения, в выходной оптический сигнал.
Фиг.10 иллюстрирует управляющую схему для введения тока прямой связи в RSOA, включающий в себя две активные области, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Структура управляющей схемы, проиллюстрированной на фиг.10, аналогична структуре управляющей схемы, проиллюстрированной на фиг.7.
Фиг.11 является управляющей схемой для введения тока прямой связи в RSOA, включающий в себя две активные области, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Структура управляющей схемы, проиллюстрированной на фиг.11, аналогична структуре управляющей схемы, проиллюстрированной на фиг.8.
Фиг.12 является представлением для пояснения SOA, включающего в себя три активные области, чтобы улучшать равномерность входного оптического сигнала, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Ссылаясь на фиг.12, SOA включает в себя переднюю область 1210, промежуточную область 1220, заднюю область 1230 и SSC-область 1240.
SOA имеет структуру, включающую в себя три активные области: переднюю область 1210, в которую вводится нисходящий оптический сигнал, промежуточную область 1220 для усиления нисходящего оптического сигнала и заднюю область 1230 для модуляции нисходящего оптического сигнала в выходной оптический сигнал. Ток для модуляции восходящего оптического сигнала вводится в заднюю область 1230. Промежуточная область 1220 принимает постоянный ток и модуляционную характеристику входного оптического сигнала и вводит их с током, имеющим полярность, противоположную полярности тока для модуляции, в переднюю область 1210.
Плотность несущей и усиление оптической мощности передней области 1210 зависят от введенного тока. Если входной оптический сигнал имеет уровень «1», передняя область 1210 понижает усиление, а если входной оптический сигнал имеет уровень «0», передняя область 1210 повышает усиление. Соответственно, коэффициент экстинкции входного оптического сигнала может быть значительно уменьшен.
SSC-область 1240 может использоваться для того, чтобы увеличивать эффект комбинирования между оптоволоконной линией и SOA.
Фиг.14 является блок-схемой терминала оптической линии (OLT) 1300, использующего многоволновый источник света (MWLS) 1401 в WDM-PON, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. OLT 1300 формирует нисходящий оптический сигнал с помощью MWLS 1401.
OLT 1300, как проиллюстрировано на фиг.14, включает в себя протокольный процессор 1301, модуль нисходящей оптической передачи 1400, оптический циркулятор 1304 и модуль приема восходящего света 1410. Соответствующие элементы будут описаны ниже.
Во-первых, протокольный процессор 1301 обрабатывает нисходящий электрический сигнал, который должен быть передан стороне абонента, или восходящий электрический сигнал, который передан со стороны абонента, и выполняет ту же самую функцию, что и протокольный процессор, проиллюстрированный на фиг.13.
Модуль 1400 нисходящей оптической передачи, как проиллюстрировано на фиг.14, включает в себя многоволновый источник света (MWLS) 1401, оптический циркулятор 1402, модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны и множество оптических передающих устройств 1404.
OLT 1300, проиллюстрированный на фиг.14, реализован посредством добавления MWLS 1401 и оптического циркулятора 1402 в OLT 1300, проиллюстрированного на фиг.13, и использования независимого от длины волны полупроводникового усилителя в качестве оптического передающего устройства 1404. Таким образом, оптическое передающее устройство 1404 является таким же независимым от длины волны полупроводниковым оптическим усилителем, как и в оптическом передающем устройстве 1332 ONU 1330, а не оптическим передающим устройством 1302 с фиксированной длиной волны, проиллюстрированным на фиг.13.
Модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны выступает в качестве демультиплексора по длине волны, соответствующего расщепителю по длине волны, когда многоволновый оптический сигнал принимается от MWLS 1401 через оптический циркулятор 1402, и выступает в качестве мультиплексора по длине волны, когда многоволновый оптический сигнал принимается от оптического передающего устройства 1404. Модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, проиллюстрированный на фиг.8, также работает тем же самым способом.
Работа OLT 1300 описывается ниже со ссылкой на фиг.14-17.
Если многоволновый оптический сигнал выводится из MWS-модуля 1401, оптический циркулятор 1402 передает многоволновый оптический сигнал в модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны.
Затем модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны выступает в качестве расщепителя по длине волны, как проиллюстрировано на фиг.16. Таким образом, модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны делит многоволновый оптический сигнал согласно длинам волн и выводит каждый оптический сигнал в соответствующее оптическое передающее устройство 1404 (см. фиг.17).
Далее, если каждое оптическое передающее устройство 1404 принимает нисходящий электрический сигнал от протокольного процессора 1301, оптическое передающее устройство 1404 формирует и выводит нисходящий оптический сигнал с помощью нисходящего электрического сигнала.
Модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны комбинирует нисходящие оптические сигналы, выводимые из соответствующих оптических передающих устройств 1404, друг с другом и формирует нисходящий оптический сигнал WDM. Таким образом, модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны выступает в качестве мультиплексора по длине волны.
Нисходящий оптический сигнал WDM, который комбинирован таким образом, передается стороне ONU через оптический циркулятор 1402 или 1304, соответствующий модулю ветвления.
Способ передачи нисходящего оптического сигнала в OLT, описанный выше, подробно поясняется со ссылкой на фиг.15, 16 и 17 ниже.
Тем временем, модуль 1410 приема восходящего света из OLT 1300 включает в себя демультиплексор 1305 по длине волны и множество оптических приемных устройств PD от #1 до PD #N 1306. Модуль 1410 приема восходящего света делит восходящий оптический сигнал WDM (передаваемый от стороны ONU), принимаемый через оптический циркулятор 1304, согласно длинам волн и преобразует каждый оптический сигнал в электрический сигнал и выводит результирующий электрический сигнал в протокольный процессор 1301. Таким образом, функция модуля 1410 приема восходящего света описана выше со ссылкой на фиг.13.
Кроме того, ONU 1330 также имеет такую же функцию, как описано выше на фиг.13, и поэтому его подробное описание опущено.
Фиг.15, 16 и 17 являются представлениями для пояснения выходного спектра MWLS 1401, ширины полосы пропускания модуля 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны и выходного спектра, который прошел через модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, в OLT 1300, проиллюстрированном на фиг.14.
Таким образом, фиг.15 иллюстрирует выходной спектр (спектр многоволнового оптического сигнала) MWLS 1401, фиг.16 иллюстрирует ширину полосы пропускания модуля 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, соответствующего расщепителю по длине волны, а фиг.17 иллюстрирует выходной спектр для конкретного канала, который проходит через модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, выступающий в качестве делителя по длине волны.
Оптический спектр, выводимый из модуля MWLS 1401, выводится с множеством длин волн, и выходные оптические мощности длин волн являются однородными, при этом выходная оптическая мощность каждой длины волны находится в пределах 5 dBm.
MWS
WDM
WDM
MWS
Диапазон полосы пропускания BW 1500 многоволнового оптического сигнала, который выводится из MWLS-модуля 1401, удовлетворяет уравнению 1, когда число доступных каналов равно N, а канальный интервал составляет Δλ1501. Таким образом, уравнение 1 представляет взаимосвязь между N x Δλ и диапазоном полосы пропускания BW выходного оптического сигнала MWLS 1401:
MWS
WDM
BW≤N×Δλ.
passband
MWS
Тем временем, как проиллюстрировано на фиг.16, зависимость между шириной полосы пропускания канала WDM Δλ 1602 модуля мультиплексирования 1403/демультиплексирования и интервалом выходной длины волны Δλ 1501 MWLS 1401 удовлетворяет уравнению 2:
Δλ
≤
MWS
passband
Δλ
Когда уравнения 1 и 2 удовлетворяются, после того как выходной оптический сигнал MWLS 1401 проходит через модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, результирующий спектр показан на фиг.17.
passband
passband
Спектр, который прошел через модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, включает в себя выходную длину волны MWLS 1401, которая существуют в ширине полосы пропускания канала Δλ 1701 модуля 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны. Таким образом, фиг.17 иллюстрирует случай, когда три выходных длины волны MWLS-модуля 1401 существуют в ширине полосы пропускания канала Δλ 1701 модуля 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны.
Когда несколько длин волн существуют в WDM-канале при вышеупомянутом условии, штраф по мощности может возникнуть в WDM-канале вследствие искажения нисходящего оптического сигнала, которое вызвано посредством разветвления оптоволоконной линии, когда дальность передачи значительна. Следовательно, когда модуль 1403 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны имеет интервал длины волны в 200 ГГц, предпочтительно, чтобы следующее уравнение 3 удовлетворялось:
Δλ
≤
passband
1,2 нм
По меньшей мере, одна длина световой волны может существовать в пределах диапазона ширины полосы пропускания, такого как в уравнении 3. Здесь, предпочтительно, чтобы две или больше длины световой волны существовали в пределах диапазона ширины полосы пропускания.
MWLS 1401 может быть сконфигурирован с различными структурами. Например, MWLS 1401 может быть структурой, включающей в себя легированный эрбием волоконный кольцевой лазер, полупроводниковый кольцевой лазер, матрицу DFB-LB и мультиплексор по длине волны.
Фиг.18 является блок-схемой OLT, использующего BLS в WDM-PON, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
OLT 1300, как проиллюстрировано на фиг.18, включает в себя протокольный процессор 1301, модуль 1800 нисходящей оптической передачи, оптический циркулятор 130 и модуль 1810 восходящего оптического приема, при этом элементы, за исключением модуля 1800 нисходящей оптической передачи, являются такими же, как соответствующие элементы, проиллюстрированные на фиг.14.
Здесь модуль 1800 нисходящей оптической передачи, как проиллюстрировано на фиг.18, включает в себя широкополосный источник света (BLS) 1801, оптический циркулятор 1802, модуль 1803 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны и множество оптических передающих устройств 1804. При этом каждое оптическое передающее устройство 1804 может быть независимым от длины волны полупроводниковым оптическим усилителем.
Подводя итог вышесказанному, основное различие между OLT 1300, проиллюстрированным на фиг.18, и OLT 1300, проиллюстрированным на фиг.14, состоит в том, что MWLS 1401 заменен на BLS 1801. Остальная структура OLT 1300, проиллюстрированного на фиг.18, в сущности такая же, как и структура OLT 1300, проиллюстрированного на фиг.14, и, соответственно, его подробное описание опущено.
Фиг.19, 20 и 21 являются представлениями для пояснения выходного спектра BLS-модуля 1801, ширины полосы пропускания модуля 1803 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны и выходного спектра, который прошел через модуль 1803 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, в OLT 1300, проиллюстрированном на фиг.18.
Таким образом, фиг.19 представляет выходной спектр (спектр широкополосного светового сигнала) BLS 1801, фиг.20 представляет ширину полосы пропускания модуля 1803 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, который выступает в качестве расщепителя по длине волны, а фиг.21 представляет выходной спектр для конкретного канала, который прошел через модуль 1803 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, который выступает в качестве делителя по длине волны.
BLS
WDM
Как проиллюстрировано на фиг.19, выходная полоса пропускания BW 1900 BLS-модуля 1801 должна удовлетворять уравнению 4, когда число доступных каналов WDM-PON равно N, а канальный интервал равен Δλ 2001:
BLS
WDM
BW≥N×M.
passband
Когда уравнение 4 удовлетворяется, спектр, формируемый после того, как выходной оптический сигнал BLS 1801 прошел через модуль 1803 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, показан на фиг.21, в котором ширина полосы пропускания канала Δλ обозначена как 2101.
passband
Полоса пропускания оптического сигнала, который прошел через расщепитель по длине волны, определяется посредством ширины полосы пропускания Δλ 2002 модуля 1803 мультиплексирования/демультиплексирования по длине волны, как проиллюстрировано на фиг.20. В случае передачи по линиям дальней связи уравнение 3 должно быть удовлетворено для того, чтобы уменьшить штраф, вызываемый посредством разветвления оптоволоконной линии.
BLS 1801 может быть сконфигурирован с множеством структур. Например, BLS 1801 включает в себя полупроводниковый суперлюминесцентный светодиод (SLD), источник света с усиленным спонтанным излучением (ASE) посредством легированного эрбием волоконного усилителя, полупроводниковый оптический усилитель, источник света ASE и т.д.
Фиг.22 является конфигурационной схемой, иллюстрирующей традиционную WDM-PON. Ссылаясь на фиг.22, WDM-PON включает в себя OLT, RN и ONU.
OLT включает в себя множество приемных устройств Rx, множество передающих устройств Tx, мультиплексор WDM (MUX) для мультиплексирования множества длин световой волны и демультиплексор WDM (DeMUX) для демультиплексирования множества длин световой волны.
RN включает в себя мультиплексор WDM (MUX) для мультиплексирования множества длин световой волны, которые принимаются от ONU, и демультиплексор WDM (DeMUX) для демультиплексирования множества длин световой волны, которые принимаются от OLT.
ONU включает в себя множество приемных устройств Rx для приема нисходящих оптических сигналов, множество передающих устройств Tx для передачи восходящих оптических сигналов и оптический разветвитель для деления оптического сигнала, который принимается от RN, и отправки некоторых из оптических сигналов в приемные устройства Rx и другой части оптических сигналов в передающие устройства Tx.
Фиг.23 является конфигурационной схемой, иллюстрирующей традиционную WDM-TDM-PON. Ссылаясь на фиг.23, WDM-TDM-PON включает в себя OLT, RN и ONU, аналогично WDM-PON.
OLT включает в себя множество приемных устройств Rx, множество передающих устройств Tx, мультиплексор WDM (MUX) для мультиплексирования множества длин световой волны и демультиплексор WDM (DeMUX) для демультиплексирования множества длин световой волны, аналогично WDM-PON.
Различие между WDM-TDM-PON и WDM-PON состоит в том, что приемные устройства пакетного режима используются в WDM-TDM-PON, поскольку восходящие оптические пакеты, которые принимаются от ONU, имеют пакетную характеристику за счет применения способа TDMA.
RN дополнительно включает в себя мультиплексор WDM (MUX) для мультиплексирования множества длин световой волны, которые принимаются от ONU, демультиплексор WDM (DeMUX) для демультиплексирования множества длин световой волны, которые принимаются от OLT, и расщепитель оптической мощности для обеспечения возможности множеству абонентов совместно использовать длину световой волны.
ONU включает в себя множество приемных устройств Rx для приема нисходящих оптических сигналов, множество передающих устройств Tx для передачи восходящих оптических сигналов и оптический разветвитель для деления оптических сигналов, которые принимаются от RN, и отправки части оптических сигналов в приемные устройства Rx, а другой части оптических сигналов в передающие устройства Tx, как в WDM-PON.
Различие между WDM-TDM-PON и WDM-PON состоит в том, что передающие устройства пакетного режима используются в WDM-TDM-PON, поскольку ONU может передавать оптический сигнал только в течение заранее определенного времени.
Фиг.24 является представлением для пояснения явления многократного использования длины входной световой волны в соответствии с характеристикой насыщения усиления RSOA или SOA, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Если нисходящий оптический сигнал вводится в насыщенную по усилению область (т.е. если мощность входного оптического сигнала больше оптической мощности, при которой усиление (R)SOA насыщено), уровень «1» нисходящего оптического сигнала не может принимать усиление в достаточной степени в насыщенном по усилению состоянии, тогда как уровень «0» нисходящего оптического сигнала принимает относительно большое усиление, разность между уровнем «1» и уровнем «0» нисходящего оптического сигнала уменьшается до ΔPout.
Таким образом, ΔPin>ΔPout. Это явление называется эффектом сжатия амплитуды. Тем не менее, поскольку оптический сигнал, который не сжат в достаточной степени, имеет заранее определенное значение ΔPout, когда оптический сигнал непосредственно модулируется в восходящий поток данных в этом состоянии, ΔPout отражается на толщину P1 уровня «1» модулированного оптического сигнала. Чем большей становится толщина ΔP1 уровня «1», тем более низким становится качество восходящей передачи. В частности, если толщина уровня «1» превышает заранее определенную толщину, качество восходящей передачи резко ухудшается и штраф по мощности возрастает. Соответственно, чтобы исключить проблему, коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала должен быть значительно понижен.
Тем временем, когда коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала является низким, появляется чувствительность, вследствие которой резко уменьшается коэффициент экстинкции, и таким образом качество передачи резко ухудшается, когда длины световой волны от устройств, составляющих нисходящую линию связи, даже немного неправильно скомпонованы, и, соответственно, надежность нисходящей передачи ухудшается.
Фиг.25 является представлением для пояснения явления многократного использования длины входной световой волны посредством тока прямой связи в (R)SOA согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Хотя входной оптический сигнал имеет уровень «1», усиление уменьшается в течение периода уровня «1» посредством сокращения величины тока, который вводится, по сравнению с тем, когда входной оптический сигнал имеет уровень «0». Соответственно, разность мощности (ER) между уровнем «1» и уровнем «0» входного оптического сигнала может быть выровнена.
Соответственно, поскольку длина волны входной оптики может быть многократно использована даже при низкой входной оптической мощности, при которой насыщения усиления не возникает, бюджет оптической мощности линии оптической связи возрастает, коэффициент экстинкции нисходящего оптического сигнала может регулироваться до относительно высокого значения, и, таким образом, штраф по мощности нисходящей передачи может быть уменьшен. Кроме того, можно уменьшить явление, посредством которого коэффициент экстинкции резко понижается, и таким образом качество передачи резко ухудшается, когда длины световой волны от устройств, составляющих нисходящую линию связи, даже немного неправильно скомпонованы. За счет сокращения толщины уровня «1» качество восходящей передачи может быть улучшено.
Фиг.26-29 являются представлениями для пояснения структуры WDM-PON, использующей исходный свет (SL) для того, чтобы делать оптическое передающее устройство OLT 1610 независимым от длины световой волны, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.26 иллюстрирует структуру WDM-PON, которая использует способ многократного использования длины световой волны для передачи восходящего потока данных с помощью исходного света, чтобы реализовать OLT 2610, который является независимым от длины световой волны, и многократного использования нисходящего оптического сигнала в качестве восходящего света, чтобы реализовать ONU 2620, который является независимым от длины световой волны.
Тракт передачи между OLT 2610 и RN 2630 соединен посредством одной оптоволоконной линии. Ссылаясь на фиг.26, структура WDM-PON включает в себя OLT 2610, модуль 2600 передачи исходного света, RN 2630 и ONU 2620.
OLT 2610 включает в себя протокольный процессор 2615 OLT, множество функциональных модулей нисходящей оптической передачи, множество модулей приема восходящего света, циркулятор 2619 для отделения восходящих и нисходящих оптических сигналов друг от друга и модуль 2600 передачи исходного света. Соответствующие элементы описаны ниже.
Во-первых, протокольный процессор 2615 OLT выполняет функцию протокольной обработки для нисходящего электрического сигнала, который должен быть передан стороне абонента, и восходящего электрического сигнала, который должен быть передан со стороны абонента.
Каждый функциональный модуль нисходящей оптической передачи включает в себя множество модулей 2612 нисходящей оптической передачи, мультиплексор WDM (MUX) 2611, циркулятор 2616 для отделения исходного света от нисходящего оптического сигнала и усилитель 2617 нисходящих оптических сигналов.
Каждый функциональный модуль восходящего оптического приема включает в себя множество оптических приемных модулей 2613, демультиплексор WDM (DeMUX) 2614 и восходящий оптический усилитель 2618.
Работа OLT 2610 описана ниже.
Исходный свет, который передается из модуля 2600 передачи исходного света, вводится в мультиплексор 2611 WDM (MUX) через циркулятор 2616. В мультиплексоре 2611 WDM исходный свет делится согласно длинам волн, и каждый разделенный исходный свет вводится в соответствующее передающее устройство 2612. Передающее устройство 2612 включает в себя оптически независимый оптический модуль.
Исходный свет, который вводится в оптически независимый оптический модуль, усиливается и модулируется в нисходящий поток данных, который принимается от протокольного процессора 2615, и затем выводится из передающего устройства 2612. Оптический сигнал, выводимый из передающего устройства 2612, содержит нисходящий поток данных и вводится в мультиплексор 2611 WDM.
Оптические сигналы, выводимые из множества передающих устройств 2612, мультиплексируются по длине волны посредством WDM MUX 2611, проходят через циркулятор 2616, чтобы отделить исходный свет от нисходящего оптического сигнала, усиливаются надлежащим образом посредством оптического усилителя 2617 и затем вводятся в оптоволоконную линию передачи через циркулятор 2619 для разделения восходящих оптических сигналов и нисходящих оптических сигналов.
Тем временем, восходящий оптический сигнал, передаваемый из ONU 2620, вводится в функциональный модуль приема света через оптический циркулятор 2619, усиливается посредством оптического усилителя 2618, разделяется согласно длинам волн в демультиплексоре WDM 2614 и затем вводится в соответствующее приемное устройство 2613.
Приемное устройство 2613 преобразует оптический сигнал в электрический сигнал, восстанавливает электрические данные из электрического сигнала и затем выводит восстановленные данные в протокольный процессор 2615 OLT.
Тем временем, OLT 2610 включает в себя L-Tx 2660 для передачи оптического сигнала для мониторинга обрывов оптоволоконной линии или определения рабочего режима передающего устройства 2622, L-Rx 2670 для приема оптического сигнала для мониторинга и модуль 2680 управления мониторингом линии связи (LMC) для управления приемом и передачей оптического сигнала для мониторинга и передачи информации, полученной из оптического сигнала для мониторинга, в протокольный процессор 2615 OLT или приема и обработки управляющего сигнала от протокольного процессора 2615 OLT.
Кроме того, OLT 2610 включает в себя WDM-разветвители 2640 и 2650 для передачи оптического сигнала мониторинга через оптоволоконную линию в нисходящем направлении или приема оптического сигнала мониторинга от оптоволокна.
Модуль 2600 передачи исходного света включает в себя множество видов 2601 исходного света (SL), оптический модуль 2602 комбинирования nxm (n и m - это натуральные числа) для сбора и распространения множества видов исходного света, оптический усилитель 2603 для усиления выходного оптического сигнала из оптического модуля 2602 комбинирования nxm и оптический расщепитель 2604 для распространения исходного света во множество OLT 2610.
Работа модуля 2600 передачи исходного света описана ниже.
Множество SL 2601 (видов исходного света) могут иметь различные планы длины волны относительно интервалов длины волны и центральных длин волн. Если начальные длины волн видов исходного света отличаются друг от друга, когда виды исходного света имеют одинаковый интервал длины волны, исходный свет, имеющий более узкие интервалы длины волны, может быть получен посредством соединения множества SL 2601 с помощью разветвителя 2602. Способ может быть назван перемежением длины волны.
Виды исходного света, которые проходят через разветвитель 2602, усиливаются посредством оптического усилителя 2603 так, чтобы они имели надлежащие оптические мощности, и затем вводятся в расщепитель 2604 1xn. Расщепитель 2604 1xn разбивает исходный свет согласно n силам света и выводит каждый исходный свет в соответствующий OLT 2610.
RN 2630 включает в себя модуль мультиплексирования/демультиплексирования WDM (MUX/DeMUX) 2631. Модуль 2631 мультиплексирования/демультиплексирования WDM выступает в качестве демультиплексора WDM при приеме нисходящего сигнала так, чтобы нисходящий сигнал разделялся согласно длинам волн, и выступает в качестве мультиплексора WDM при приеме восходящего сигнала так, чтобы длины световой волны мультиплексировались и передавались в OLT 2610.
ONU 2620 включает в себя оптический модуль 2621 комбинирования, оптическое передающее устройство 2622, оптическое приемное устройство 2623 и протокольный процессор 2624 ONU.
Работа ONU 2620 описана ниже.
Оптический модуль 2621 мониторинга делит мощность нисходящего оптического сигнала, передаваемого из демультиплексора WDM 2630, так чтобы часть мощности нисходящего оптического сигнала передавалась в оптическое приемное устройство 2623, чтобы восстанавливать ее в нисходящий поток данных, а оставшаяся часть мощности нисходящего оптического сигнала вводилась в оптическое передающее устройство 2622.
Нисходящий оптический сигнал, введенный в оптическое передающее устройство 2622, преобразуется в сигнал, который может быть многократно использован в качестве восходящего света через выравнивание и оптическое усиление, и после этого многократно использованный свет преобразуется в восходящий оптический сигнал посредством электрического сигнала, который передается от протокольного процессора 2624 ONU и содержит восходящий поток данных, а затем выводится из оптического передающего устройства 2622. Поскольку оптическое передающее устройство 2622 ONU 2620 может использовать длины световой волны, которые включены в рамки заранее определенной полосы частот длины волны, без учета их длины волн, посредством использования RSOA или SOA, один и тот же тип оптического передающего устройства 2622 может принимать все WDM-каналы.
Фиг.27 показывает подробную структуру L-Tx 2660, L-Rx 2670 и LMC 2680, которые включены в OLT 2610, чтобы определять обрыв оптоволокна между OLT 2610 и ONU 2620 или рабочий режим оптического передающего устройства 2622 ONU 2620.
LMC 2680 принимает управляющий сигнал в отношении мониторинга состояния линии оптической связи от протокольного процессора 2615 OLT.
Здесь, например, LMC 2680 передает сигнал для управления настраиваемым LD (TLD) 2662 в TLD 2662 и электрический сигнал (в дальнейшем, называемый электрическим сигналом мониторинга), который должен быть отправлен, будучи содержавшимся в свете для мониторинга состояния линии оптической связи, в FUC 2661, как проиллюстрировано на фиг.27, так чтобы свет, имеющий различные длины волн, периодически передавался.
LM
B
FUC 2661 преобразует с повышением частоты принимаемый электрический сигнал в RF-несущую f, которая достаточно отдалена от полосы частот приема/передачи данных (в дальнейшем называемой полосой модулирующих частот f), как проиллюстрировано на фиг.27, и затем отправляет преобразованный с повышением частоты сигнал в TLD 2662.
TLD 2662 модулирует преобразованный с повышением частоты сигнал на соответствующей длине волны согласно сигналу обозначения длины волны, принимаемому посредством LMC 2680, и передает результирующий сигнал через модуль 2640 комбинирования WDM в нисходящем направлении.
Оптический сигнал мониторинга, который введен в оптоволоконную линию через модуль 2640 комбинирования WDM, проходит через оптоволоконную линию передачи и RN 2630 и затем вводится в ONU 2620. Часть оптической мощности оптического сигнала мониторинга, вводимая в ONU 2620, вводится в оптическое передающее устройство 2622 и подвергается обработке усиления и многократного использования длины волны, а затем снова передается в восходящем направлении.
Оптический сигнал мониторинга, передаваемый в восходящем направлении, передается в PD 2671 через оптический разветвитель 2650 и затем преобразуется в электрический сигнал. Выходной сигнал PD 2671 преобразуется с понижением частоты в полосу модулирующих частот в FDC 2671 и затем передается в LMC 2680.
Оставшаяся часть оптического сигнала мониторинга, передаваемого в ONU 2620, передается в оптическое приемное устройство 2623 (ONU). Тем не менее, поскольку фильтр нижних частот (LPF), в общем, включен в TIA, включенный в приемное устройство 2623, и LPF пропускает только полосу модулирующих частот принимаемого сигнала через себя и удаляет сигнал, такой как электрический сигнал мониторинга, который достаточно отдален от полосы модулирующих частот, электрический сигнал мониторинга не имеет влияния на восстановление нисходящего потока данных.
Тем временем, например, случай, когда обрыв оптического волокна происходит в оптоволоконном тракте передачи, может быть обнаружен, когда сигналы мониторинга, соответствующие всем длинам волн, не принимаются. Кроме того, например, когда обрыв оптического волокна происходит в тракте распределительной сети, оптический сигнал мониторинга, соответствующий обрезанному оптоволокну, не принимается.
Так же, тем временем, посредством использования высокочувствительного PD 2671, свет, отражаемый на срезанной вследствие обрыва оптического волокна поверхности, может быть обнаружен, оптическое передающее устройство 2622 абсорбирует весь принимаемый свет, когда ONU 2620 находится в состоянии выключения питания, и таким образом состояние выключения питания ONU 2620 и состояние обрыва оптоволокна может быть отлично друг от друга.
Кроме того, тем временем, поскольку LMC 2680 имеет функцию оптического рефлектометра временной области, LMC 2680 может точно обнаруживать местоположение, в котором оптическое волокно обрывается.
Кроме того, например, в случае WDM-TDM-PON, поскольку RN 2630 включает в себя расщепитель 2633, длина световой волны совместно используется посредством множества ONU 2620. В этом случае, в общем, OLT 2610 имеет трудности при обнаружении обрыва оптоволокна в тракте распределительной сети.
Тем не менее, в этом случае, согласно настоящему изобретению, посредством использования информации времени восходящей передачи, распространяемой для ONU посредством MAC-уровня OLT, чтобы передавать длину световой волны, которую конкретный ONU принимает в период времени, назначенный для ONU, и принимать оптический сигнал, возвращаемый из ONU в соответствующий период времени, обрыв оптоволокна в тракте распределительной сети может быть обнаружен, и, соответственно, обрыв оптоволокна может быть определен по всему тракту от OLT 2610 до конкретного ONU 2620.
Тем временем, часть мощности оптического сигнала мониторинга проходит через разветвитель WDM 2650 и передается в оптическое приемное устройство 2613 для приема данных. Поскольку трансимпедансный усилитель (TIA), установленный в приемном устройстве 2613, в общем, включает в себя LPF, приемное устройство 2613 пропускает только полосу модулирующих частот принимаемого сигнала через себя и удаляет сигнал, такой как электрический сигнал мониторинга, который достаточно отдален от полосы модулирующих частот. Следовательно, электрический сигнал мониторинга не имеет влияния на восстановление восходящего потока данных.
Фиг.28 показывает подробную структуру L-Tx 2660, L-Rx и LMC 2680, включенных в OLT 2610, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, чтобы определять обрыв оптического волокна между OLT 2610 и ONU 2620 или рабочий режим передающего устройства 2622 ONU 2620.
Структура, проиллюстрированная на фиг.28, аналогична структуре, проиллюстрированной на фиг.27, за исключением того, что структура, проиллюстрированная на фиг.27, использует TLD 2662 в качестве L-Tx 2660, тогда как структура, проиллюстрированная на фиг.28, использует RSOA 2663, оптический переключатель (OSW) 2664 1xn и мультиплексор 2665 WDM в качестве L-Tx 2660.
Исходный свет отправляется из SL-модуля 2600 в мультиплексор 2665 WDM через циркулятор 2666. Мультиплексор 2665 WDM делит исходный свет согласно длинам волн и передает каждый свет в оптический переключатель 2664.
Оптический переключатель 2664 передает конкретную длину световой волны в RSOA 2663 под управлением LMC 2680. RSOA 2663 усиливает и отражает свет и затем модулирует результирующий свет посредством тока, который вводится из FUC 2661.
Модулированный световой сигнал вводится в нисходящую оптоволоконную линию через оптический переключатель 2664, мультиплексор 2665 WDM, циркулятор 2666 и разветвитель 2640 WDM.
Другое отличие между структурой, проиллюстрированной на фиг.28, и структурой, проиллюстрированной на фиг.27, заключается в том, что длина волны света, выводимого из передающего устройства 2612, точно равна длине волны света, выводимого из L-Tx 2660, в структуре, проиллюстрированной на фиг.28, и, соответственно, явление биений между длинами световой волны можно обрабатывать просто по сравнению со структурой, проиллюстрированной на фиг.27, в которой различия длины световой волны двух оптических источников неоднородны.
Фиг.29 показывает подробную структуру L-Tx 2660, L-Rx 2670 и LMC 2680, включенных в OLT 2610, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, чтобы определять обрыв оптоволокна между OLT 2610 и ONU 2620 или рабочий режим передающего устройства 2622 ONU 2620.
Структура, проиллюстрированная на фиг.29, аналогична структуре, проиллюстрированной на фиг.27, за исключением того, что структура, проиллюстрированная на фиг.29, использует TLD 2662 в качестве L-Tx 2660, тогда как структура, проиллюстрированная на фиг.29, использует RSOA 2663 и мультиплексор 2665 WDM в качестве L-Tx 2660.
Исходный свет вводится из SL-модуля 2600 исходного света в мультиплексор 2665 WDM через циркулятор 2666. Мультиплексор 2665 WDM делит исходный свет согласно длинам волн и передает каждый свет в RSOA-матрицу 2663.
RSOA-матрица 2663 усиливает и отражает свет и затем модулирует результирующий свет, используя ток, введенный из FUC 2661, под управлением LMC 2680.
Модулированный световой сигнал вводится в нисходящую волоконно-оптическую линию связи через мультиплексор 2665 WDM, циркулятор 2666 и разветвитель 2640 WDM. Как проиллюстрировано на фиг.28, поскольку длина волны света, выводимого из L-Tx 2612, точно равна длине волны света, выводимого из L-Tx 2660, структура, проиллюстрированная на фиг.28, позволяет обрабатывать явление биений между длинами волн света просто по сравнению со структурой, проиллюстрированной на фиг.27, в которой разность между длинами волн света двух источников света неоднородна.
Фиг.30-33 являются представлениями, иллюстрирующими выходной спектр исходного света и спектр, который прошел через демультиплексор WDM, когда MWLS используется в качестве SL, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.30 показывает спектр света, который выводится из видов 2601 исходного света, полосу пропускания мультиплексора 2611 WDM (см. фиг.29) и спектр, который прошел через мультиплексор 2611 WDM, когда MWLS используется в качестве исходного света 2601.
WDM
Оптический спектр, который выводится из каждого MWLS, как проиллюстрировано на фиг.30 и 31, включает в себя множество длин волн. На фиг.30 и 31 каждый MWLS имеет одну и ту же длину волны Δ, но их центральная длина волны компонуется в чередующемся формате.
Соответственно, если два MWLS комбинируются посредством разветвителя, длины световой волны двух MWLS имеют чередующуюся форму, и, таким образом, интервал длины волны выходного спектра уменьшается до половины его первоначального интервала длины волны.
Соответственно, если выходной свет, длины световой волны которого являются более узко скомпонованными, проходит через мультиплексор 2611 WDM, имеющий формат полосы пропускания, проиллюстрированный на фиг.32, выходной свет должен иметь спектр, проиллюстрированный на фиг.33.
Каждая полоса пропускания WDM MUX 2611 для определения канала связи включает в себя три длины световой волны.
По сути, когда несколько длин волн существуют в одном WDM-канале, нисходящий оптический сигнал искажается, и штраф по мощности может быть сформирован вследствие разветвления оптоволокна, если дальность передачи существенная. Соответственно, интервал длины волны исходного света и число длин волн исходного света, которые включены в полосу пропускания мультиплексора WDM, должны рассматриваться надлежащим образом согласно дальности передачи.
Фиг.34-36 иллюстрируют три варианта осуществления для реализации MWLS согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Структура, такая как DFB-LD, в котором матрица 3401 одномодового лазера (SML) и мультиплексор WDM 3410 комбинированы по отдельности друг с другом, как проиллюстрировано на фиг.34, и структура, такая как лазерный диод с резонатором Фабри-Перо (FP-LD), в котором матрица 3502 многомодового лазера (MML) и мультиплексор 3401 WDM комбинированы по отдельности друг с другом, возможны.
Как проиллюстрировано на фиг.35, полупрозрачное зеркало 3511 может быть добавлено к выходу мультиплексора 3410 WDM для того, чтобы улучшать характеристику выходного света.
Структура, проиллюстрированная на фиг.36, включает в себя оптический модуль 3603 отражения, мультиплексор 3410 WDM, оптический усилитель 3607, циркулятор 3605 и разветвитель 3606 1x2.
В этом варианте осуществления зеркало может использоваться в качестве оптического отражательного модуля 3603 и может регулировать разность оптической мощности между длинами выходной световой волны исходного света посредством варьирования коэффициента отражения или оптического коэффициента затухания.
Кроме того, активный элемент, такой как RSOA, может использоваться в качестве оптического отражательного модуля 3603. В этом случае, поскольку выходной свет каждого RSOA модулируется в электрический сигнал, множество модулируемых оптических сигналов могут выводиться из SL 2601.
Оптический усилитель 3607 может быть оптоволоконным оптическим усилителем или полупроводниковым оптическим усилителем.
Работа MWLS 2601, проиллюстрированного на фиг.36, описана ниже. Свет, формируемый посредством оптического усилителя 3607, вводится в циркулятор 3605 и WDM MUX 3410. Свет, вводимый в мультиплексор 3401 WDM, делится согласно длинам световой волны и выводится в оптический отражательный модуль 3603. Свет отражается посредством светового отражательного модуля 3603 и затем снова вводится в мультиплексор 3410 WDM.
Выходной оптический сигнал из мультиплексора 3410 WDM вводится в оптический разветвитель 3606 1x2 через циркулятор 3605. Часть оптической мощности, вводимой в оптический разветвитель 3606, выводится за пределы MWLS 2601, а оставшаяся часть оптической мощности снова вводится в оптический усилитель 3607.
Соответственно, "оптический усилитель 3607 - циркулятор 3605 - мультиплексор 3410 WDM - оптический отражательный модуль 3603 - мультиплексор 3410 WDM - циркулятор 3605 - оптический модуль 3606 комбинирования - оптический усилитель 3607" формируют замкнутый контур.
Свет, формируемый посредством оптического усилителя 3607, преобразуется в свет, имеющий характеристику лазерной генерации или характеристику, аналогичную характеристике лазерной генерации, тогда как свет проходит через замкнутый контур и затем выводится за пределами MWLS 2601.
Фиг.37-39 являются представлениями, иллюстрирующими выходной спектр BLS, полосу пропускания модуля мультиплексирования/демультиплексирования WDM (MUX/DeMUX) и выходной спектр, который прошел через модуль мультиплексирования/демультиплексирования WDM, когда BLS используется в качестве исходного света, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.37 иллюстрирует выходной спектр BLS, фиг.38 иллюстрирует полосу пропускания мультиплексора WDM (MUX), а фиг.39 иллюстрирует выходной спектр для конкретного канала, который прошел через мультиплексор WDM.
Поскольку выходная полоса пропускания мультиплексора WDM зависит от полосы пропускания мультиплексора WDM, дальность передачи и полоса пропускания мультиплексора WDM должны быть определены с учетом штрафа мощности, обусловленного разветвлением оптоволокна в случае передачи по линиям дальней связи. BLS может быть реализован в различных формах.
Например, BLS может быть реализован с помощью полупроводникового суперлюминесцентного светодиода (SLD), источника света с усиленным спонтанным излучением (ASE) посредством легированного эрбием волоконного усилителя, полупроводникового оптического усилителя, источника света ASE и т.д.
Фиг.40 иллюстрирует структуру WDM-PON, в которой оптическое волокно для восходящей передачи отделяется от оптоволокна для нисходящей передачи в тракте передачи между OLT 2610 и RN 2630, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Структура WDM-PON, проиллюстрированная на фиг.40, является такой же, как и структура, проиллюстрированная на фиг.26, за исключением того, что восходящая передача и нисходящая передача, соответственно, выполняются через различное оптическое волокно в тракте передачи между OLT 2610 и RN 2630.
Для этого циркулятор 312 (2619 на фиг.26) для отделения восходящего оптического сигнала и нисходящего оптического сигнала, включенных в OLT 2610, друг от друга, включен в RN 2630. Оставшиеся элементы, проиллюстрированные на фиг.40, являются такими же, как соответствующие элементы, проиллюстрированные на фиг.26.
Поскольку структура, проиллюстрированная на фиг.40, выполняет восходящую и нисходящую передачу через отдельное оптическое волокно, структура, проиллюстрированная на фиг.40, является относительно устойчивой к отражению различных оптических сигналов, которые формируются в тракте передачи. Соответственно, структура, проиллюстрированная на фиг.40, имеет меньшее ограничение на дальность передачи относительно отражения оптического сигнала и, соответственно, является подходящей для передачи по линиям дальней связи.
Фиг.41 иллюстрирует структуру WDM-TDMA-PON, использующую исходный свет для того, чтобы делать оптическую передачу OLT независимой от длины световой волны, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.41 иллюстрирует структуру WDM-TDM-PON, использующую способ многократного использования длины световой волны, при котором исходный свет используется для того, чтобы реализовать OLT, который является независимым от длин световой волны, нисходящий оптический сигнал многократно используется в качестве восходящего света, и восходящий поток данных передается, чтобы реализовать ONU, который является независимым от длин световой волны.
Тракт передачи между OLT и RN соединен посредством одной оптоволоконной линии.
WDM-TDMA-PON, которая является независимой от длины световой волны, включает в себя OLT 2610, модуль 2600 передачи исходного света, RN 2630 и множество ONU 2620.
OLT 2610 имеет такую же структуру, что и структура OLT, проиллюстрированного на фиг.26, за исключением того, что модуль приема восходящего света может принимать оптический пакет в пакетном режиме, поскольку восходящий оптический сигнал имеет характеристику пакетного режима, посредством использования способа TDMA.
Структура модуля 2600 передачи исходного света описана выше со ссылкой на фиг.26.
RN 2630 включает в себя модуль мультиплексирования/демультиплексирования WDM (MUX/DeMUX) 2631 и расщепитель 2633 оптической мощности 1xn. Нисходящий сигнал 2630, который вводится в RN 2630, делится согласно длинам световой волны в модуле 2631 мультиплексирования/демультиплексирования WDM, и каждая длина волны вводится в расщепитель 2633 оптической мощности 1xn. Оптическая мощность длины волны делится на 1/n посредством расщепителя 2633 оптической мощности 1xn, и разделенная оптическая мощность выводится во множество ONU 2620.
Восходящие оптические сигналы, имеющие одинаковые длины волн, которые передаются от ONU 2610, комбинируются посредством расщепителя 2633 оптической мощности и затем вводятся в модуль мультиплексирования/демультиплексирования WDM (MUX/DeMUX) 2631. В модуле 2631 мультиплексирования/демультиплексирования WDM оптические сигналы, имеющие различные длины световой волны, мультиплексируются по длине волны и выводятся в OLT 2610.
Структура каждого ONU 2620 является такой же, как и соответствующая структура, проиллюстрированная на фиг.26, за исключением того, что восходящий сигнал имеет характеристику пакетного режима, поскольку ONU, передающие на одной длине волны, должны передавать оптические сигналы только в данном конкретном кванте времени. Соответственно, оптическому передающему устройству 2622, возможно, придется передавать в пакетном режиме.
Фиг.42 иллюстрирует структуру WDM-TDMA-PON, в которой оптическое волокно для восходящей передачи отделяется от оптоволокна для нисходящей передачи в тракте передачи между OLT 2610 и RN 2630, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Структура, проиллюстрированная на фиг.42, является такой же, как структура, проиллюстрированная на фиг.41, за исключением того, что оптическое волокно для восходящей передачи отделяется от оптоволокна для нисходящей передачи в тракте передачи между OLT 2610 и RN 2630.
Для этого циркулятор 2632 (2619 на фиг.26) для отделения восходящего и нисходящего оптических сигналов, включенных в OLT 2610, друг от друга, включен в RN 2630.
Структура, проиллюстрированная на фиг.42, является относительно устойчивой к отражению различных оптических сигналов, которые формируются в тракте передачи, поскольку оптическое волокно для восходящей передачи отделено от оптоволокна для нисходящей передачи.
Фиг.43-45 иллюстрируют структуры устройства многократного использования длины входной световой волны на основе RSOA согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Ссылаясь на фиг.43, устройство многократного использования длины входной световой волны на основе RSOA включает в себя оптический разветвитель 4301, PD 4321, трансимпедансный усилитель (TIA) 4322, усилитель-ограничитель (LA) 4323, инвертор 4341, первую RF-задержку 4342, схему 4343 И, первый лазерный драйвер (LDD1) 4344, второй лазерный драйвер (LDD2) 4333, модуль 4351 комбинирования электрических сигналов, RSOA 4310 и оптическую задержку 4302.
Нисходящий оптический сигнал, который принимается из телефонной станции, делится посредством оптического разветвителя 4301 таким образом, что часть нисходящего оптического сигнала вводится в RSOA 4310, а оставшаяся часть нисходящего оптического сигнала вводится в PD 4321. Нисходящий оптический сигнал, вводимый в PD 4321, преобразуется в сигнал тока и затем выводится в трансимпедансный усилитель 4322. Электрический сигнал усиливается посредством трансимпедансного усилителя 4322, преобразуется в сигнал напряжения и затем передается в усилитель-ограничитель 4323. Усилитель-ограничитель 4323 повторно усиливает принимаемый сигнал напряжения.
Часть выходного сигнала усилителя-ограничителя 4323 выводится в процессор 4324 сигналов нисходящего потока данных, а оставшаяся часть выходного сигнала инвертируется по полярности посредством инвертора 4341 и затем вводится в первую RF-задержку 4342. Здесь, если усилитель-ограничитель 4323 имеет выход для инвертирования полярности сигнала и его вывода, выходной сигнал непосредственно передается в первую RF-задержку 4342 без прохождения через инвертор 4341.
Выходной сигнал первой RF-задержки 4342 вводится в схему 4343 И.
Соответственно, часть мощности нисходящего сигнала вводится на вход схемы 4343 И, а часть мощности восходящего сигнала вводится на другой вход схемы 4343 И.
Следовательно, нисходящий сигнал проходит через схему 4343 И, когда восходящий сигнал имеет уровень «1», и не может проходить через схему 4343 И, когда восходящий сигнал имеет уровень «0». Выходной сигнал схемы 4343 И преобразуется в модулированный сигнал посредством первого LDD 4344 и затем выводится.
Оставшаяся часть мощности восходящего сигнала вводится во второй LDD 4333 через вторую RF-задержку 4332, преобразуется в модулированный сигнал посредством второго LDD 4333 и затем выводится с током смещения. Выходной сигнал первого LDD 4344 и выходной сигнал второго LDD 4333 комбинируются посредством модуля 4351 комбинирования и затем вводятся в RSOA 4313.
Часть нисходящего оптического сигнала, разделенного посредством оптического разветвителя 4301, вводится в переднюю грань 4311 из RSOA 4310, отражается посредством задней грани 4312 RSOA 4310, затем снова передается через переднюю грань 4311.
Чтобы оптимально многократно использовать длину световой волны нисходящего оптического сигнала, который вводится в RSOA 4310, фаза предыдущего тока введения, который в итоге выводится из первого LDD 4344, и фаза нисходящего оптического сигнала, который вводится в RSOA 4310, должна быть оптимально согласована. Согласование обеих фаз выполняется посредством оптической задержки 4302 и первой RF-задержки 4342.
Тем временем, поскольку часть мощности восходящего оптического сигнала вводится в модуль 4351 комбинирования через схему 4343 И и первый LDD 4344, а оставшаяся часть мощности восходящего оптического сигнала вводится в модуль 4351 комбинирования через второй LDD 4333, фазы двух сигналов отличаются от друг друга. Вторая RF-задержка 4332 служит для того, чтобы согласовывать фазы двух сигналов.
Структура, проиллюстрированная на фиг.44, является такой же, как структура, проиллюстрированная на фиг.43. В способе прямой модуляции нисходящего сигнала в восходящий поток данных в RSOA есть трудности в модуляции сигнала в данные, размер которых превышает 2,5 Гбит/с, вследствие характеристики RSOA.
Чтобы модулировать сигнал в данные, размер которых превышает 2,5 Гбит/с, выходной свет RSOA модулируется посредством внешнего модулятора (EM) 4305.
Следовательно, циркулятор 4304 для передачи выходного сигнала RSOA 4310 в EM 4305 и циркулятор 4303 для передачи выходного сигнала EM 4305 в сеть дополнительно включены. Отличие между структурой, проиллюстрированной на фиг.44, и структурой, проиллюстрированной на фиг.43, состоит в том, что выходной сигнал первого LDD 4344 вводится в RSOA 4310, а выходной сигнал второго LDD 4333 вводится в EM 4305.
Следовательно, RSOA 4310 выполняет многократное использование длины входной световой волны и усиление для входного оптического сигнала с помощью FFCI. Модуляция света восходящего потока данных выполняется посредством EM 4305.
Структура, проиллюстрированная на фиг.45, является такой же, как структура, проиллюстрированная на фиг.43, за исключением того, что активная область RSOA 4310 делится на две секции.
Сигнал тока восходящего потока данных, который принимается от второго LDD 4333, вводится вместе с током смещения в переднюю секцию 4313a двухсекционного RSOA 4310, а сигнал тока для FFCI, который принимается от первого LDD 4344, вводится в заднюю секцию 4313b двухсекционного RSOA 4310.
Фиг.46-49 иллюстрируют структуры устройства многократного использования длины входной световой волны на основе SOA согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Структура, проиллюстрированная на фиг.46, в основном является такой же, как структура, проиллюстрированная на фиг.43, за исключением того, что SOA 4315 используется вместо RSOA 4310.
Чтобы передавать выходной сигнал SOA 4315 в сеть, добавлен циркулятор 4303. В отличие от фиг.22 нисходящий оптический сигнал вводится через переднюю секцию 4311 SOA 4315, подвергается выравниванию, оптическому усилению и модуляции посредством восходящего сигнала и затем выводится в заднюю секцию 4312 SOA 4315.
Структура, проиллюстрированная на фиг.47, в основном аналогична структуре, проиллюстрированной на фиг.46, за исключением того, что выходной сигнал первого LDD 4344 вводится в SOA 4315, а выходной сигнал второго LDD 4333 вводится в EM 4305. Соответственно, SOA 4315 выполняет выравнивание и усиление для входного оптического сигнала с помощью FFCI, и модуляция света посредством восходящего потока данных выполняется посредством EM 4305.
Структура, проиллюстрированная на фиг.48, в основном аналогична структуре, проиллюстрированной на фиг.46, за исключением того, что активная область SOA 4315 разделена на две секции.
Выходной сигнал первого LDD 4344 вводится в переднюю секцию 4313a SOA 4315, а выходной сигнал второго LDD 4334 вводится в заднюю секцию 4313b SOA 4315. В передней секции 4313a SOA 4315 входной оптический сигнал подвергается выравниванию и усилению посредством FFCI, а в задней секции 4313b SOA 4315 выполняется модуляция света посредством восходящего потока данных.
Структура, проиллюстрированная на фиг.49, в основном аналогична структуре, проиллюстрированной на фиг.46, за исключением того, что активная область SOA 4315 разделена на три секции.
Выходной сигнал первого LDD 4344 вводится в переднюю секцию 4313a SOA 4315, а выходной сигнал второго LDD 4333 вводится в заднюю секцию 4313b SOA 4315.
Соответственно, передняя секция 4313a SOA 4315 выравнивает входной оптический сигнал посредством FFCI, промежуточная секция 4313c SOA 4315 усиливает оптический сигнал, а задняя секция 4313b SOA 4315 выполняет модуляцию света посредством восходящего потока данных для результирующего оптического сигнала.
Фиг.50 иллюстрирует структуру упрощенного устройства многократного использования длины входной световой волны, использующего вывод LA для того, чтобы многократно использовать оптический сигнал, принимаемый в RSOA, в качестве света для передачи, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Ссылаясь на фиг.50, упрощенный способ многократного использования длины входной световой волны, использующий выходной сигнал LA 4323 для того, чтобы многократно использовать оптический сигнал, принимаемый в RSOA, в качестве света для передачи, описан ниже.
Часть выходного сигнала усилителя-ограничителя 4323 инвертируется по полярности посредством инвертора 4341, проходит через RF-задержку 4342 и затем усиливается до соответствующего размера посредством RF-усилителя (AMP) 4345.
Тем временем, сигнал восходящего потока данных преобразуется в сигнал тока посредством LDD 4333 и затем выводится вместе с током смещения. Выходной сигнал RF-усилителя 4345 и выходной сигнал LDD 4333 комбинируются посредством модуля 4351 комбинирования и вводятся в RSOA 4310.
Если LA 4323 включает в себя разъем для инвертирования полярности сигнала, выходной сигнал разъема используется как есть без прохождения через инвертор 4341.
Фиг.51 иллюстрирует структуру упрощенного устройства многократного использования длины входной световой волны, использующего вывод трансимпедансного усилителя (TIA) для того, чтобы многократно использовать оптический сигнал, принимаемый в RSOA, в качестве света для передачи, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Часть выходного сигнала трансимпедансного усилителя 4322 инвертируется по полярности посредством инвертора 4341, проходит через RF-задержку 4342 и усиливается до соответствующего размера посредством RF-усилителя 4345.
Тем временем, сигнал восходящего потока данных преобразуется в сигнал тока в LDD 4333 и выводится вместе с током смещения. Выходной сигнал RF AMP 4345 и выходной сигнал LDD 4333 комбинируются посредством модуля 4351 комбинирования и затем вводятся в RSOA 4310.
Если TIA 4322 включает в себя разъем для инвертирования полярности сигнала, выходной сигнал разъема используется как есть без прохождения через инвертор 4341.
Несмотря на то, что настоящее изобретение конкретно показано и описано со ссылкой на его примерные варианты осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от духа и области применения настоящего изобретения, задаваемой прилагаемой формулой изобретения.