专利名称：具有总线拓扑结构的多信道多模式冗余光本地回路的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及本地回路技术。更具体地，但不作为任何限制，本发明涉及一种具有总线拓扑结构的多信道，多模式的冗余光本地回路，总线拓扑结构由一对光纤来实现。
在成功发展光网络所需的几种关键启动技术中，波分复用技术(WDM)作为关键性的部分而出现促进了在光纤层上传输的各种有效负载而不考虑他们的比特率和格式。波分复用通过下述方法增加所包含的光纤的容量，首先对输入信号在指定频率范围之内分配特定的波长(例如由一个预先决定的间隔分离频道)，并且接着对输出到单一光纤上的结果信号进行复用。因为输入信号不是终止于光层，接口是比特率且独立格式化的，因此允许服务/网络供应者将波分复用技术与网络中的现有设备进行集成。
通过利用波分复用合并多路光纤信号，可以将其作为整体放大并在单光纤上传输以通过有效成本的方式增加容量。传送的每个信号可以有不同的速率(例如，光纤传送(OC)-3，CO-12，OC-48，等等)以及不同的格式(例如，同步光纤网(SONET)及其随之的同步数字序列(SDH)，异步传输模式(ATM)，基于数据的因特网协议(IP)或多媒体，等等)。
目前的波分复用技术的进步允许多个波长通过使用纳米和亚纳米间隔(密集的WDM或者说DWDM)而在一个光纤上被多路复用。例如，直至32信道或载体可以在多路复用的光信号上以定距离100GHz被间隔(等于0.8nm)，多路复用光信号工作在大约1550nm附近。相反，一些标准化″粗略的″波长分离包括200GHz间隔(1.6纳米)和400GHz间隔(3.2纳米)，两者都在大约1550纳米。
为了充分地利用光网络的容量并克服普遍被认为是无线电通讯技术中″最后里程问题″，因此从诸如家，办公室，其它建筑物等等的终端用户到网络的光接入是必要的。尽管提出了诸如光纤到街道(FTTC)，光纤到家庭(FTTH)，光纤到建筑(FTTB)以及类似的几个接入结构，现有的实现这些结构的解决方案因各种各样的缺陷和缺点而受阻。
例如，在现有的用于实现光接入网络的无源光网络系统中，一个光线路终端(OLT)单元通常位于一个市内交换机中且通过一个包括光纤电缆，分路器以及其它无源元件的点到多点的通信网络与多个光网络单元(ONU)相连。因而，PON接入系统是基于一个需要更多光纤的″星形″拓扑结构，尤其如果冗余是所希望的，因此增加了光纤设备的成本。此外，任何超过现有的PON接入系统的初始容量的服务上的提高都需要总检修，从而在系统重新配置期间导致服务中断并可能大面积的停机。
现在可用的另一个光接入解决方案是基于环形拓扑结构的。本领域的普通技术人员容易地理解根据传统的分/插多路复用(ADM)电话技术的各种变换形成的光纤环路拓扑结构，并需要附加的光纤以闭合环路并提供一个上行数据路径。通常，满足所述的光纤设备的环形拓扑结构也是很昂贵的。
根据上文，可很明显的知道，出现了对接入网络解决方案的重大需要，该解决方案可以降低使用FTTC/FTTH/FTTB系统以及使用用于光本地环路的光纤传输设备的费用。它还将具有检测光纤故障，或者定位电光故障以便减少或消除由此引起停机时间这样的优点。此外，若这样的一个解决方案能提供一个可提高每一个节点基服务升级的透明的(即，非服务影响)方法，它将是特别有利的。
在一个示范性实施例中，每个ONU是以选择的波长工作且包括与一个光纤相耦合的第一环行器，以及与另一个光纤相耦合的第二环行器。一个滤光器与每个环行器相联系，用于选择特定的ONU的工作波长。ONU的接收和发送单元经由一个具有3dB间隔的光耦合器耦合到环行器。在另一个示范性实施例中，一个或多个ONUs可以工作在多个波长下。一个可调谐滤波器与每一环行器相联系以便为特定ONU节点在多个波长中选择。这些滤波器是从一组包括光纤布拉格光栅，利用干涉滤波器和fabry-Perot滤波器的波长分离器，以及其他的滤波器中选择的。
一方面，本发明提出了一个光本地回路，包括一个HDT，用于在一对耦合到其上的光纤上进行下行方向的传输，其中至少一个ONU节点被耦合到这对光纤。最好是，ONU节点接收并传输至少一个波长上的光信号。位于相在HDT中的第一接收机模块用于接收在光纤对的第一光纤上被触发的光信号。以类似的方式，位于在HDT中的第二接收机模块用于接收在光纤对的第二光纤上的光信号。监测器被耦合到第一和第二接收机模块，用于根据所接收的从ONU节点发出的光信号来监测光纤对的质量和完整性。因此，当在一个特定的光纤路径上检测到故障或隐患时，可透明地(即，不影响或中断服务)实现从一个光纤路径到另外一个路径的保护性转换。
另一个方面，本发明提出了一个方法，用于评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性，其中多个ONU节点位于从HDT的下游。在传输过程中，ONU节点被用于在本地环路的两个光纤上进行传输。HDT的第一接收机模块接收光纤对的第一光路径上第一组光信号，该光信号是由位于第一光路径上的多个节点产生的。类似地，HDT的第二接收机模块接收本地环路的第二光路径上第二组光信号，其中该第二组光信号是由位于第二光路径上的相同节点产生的。路径质量和完整性是通过对第一和第二组光信号比较而进行监测，其中在选择的其中一个光路径上的ONU节点的特定波长损失指示出与该路径有关的光纤故障或局部的电光故障。
附图的详细说明在附图中，贯穿其几个视图的相同或类似的元件用相同的标记数字标明，并且所描绘的元件不需要按比例绘制。
现在参考附
图1，附图1是根据本发明的描述给出了位于总线拓扑结构上的光本地环路100的示范性的实施例。分别包含第一和第二光纤104A和104B的一对光纤或者导光纤位于线性数据总线类结构的一个或者多个光网络单元(ONU或ONU节点)中以在上行或下行方向上传送光信号(表示音频，视频，数据，多媒体，图像，或者其他的信息)。例如，图1中举例说明的ONU-l 106-1至ONU-N 106-N，其中每个ONU节点用于接收和发送合适光传输频带上的一种或多种波长(即信道)的光信号，光传输频带位于，例如，850，1310 1550纳米附近。在一个示范的实施例中，ONU节点可作为″路边(curbside)″实体，该实体能在光纤信号和用于传送适当信息的信号之间进行转换，例如，提供给终端用户或者从终端用户(即住宅，办公室等等)处接收到的电话，视频，数据等等。
主机数字终端(HDT)102耦合到光纤104A和104B的前端以提供光本地回路与网络之间的接口。例如，HDT102可以与位于公共交换电话网(PSTN)中的端局(EO)的电话交换设备相接口(图中未显示)，或者与专用的电视电缆或卫星网络相接口，或者可作为光网络中的进入点(POP)接入节点。如下面更加详细的描述，HDT102以故障自动防护的方式，根据光路径的质量和完整性通过在光纤104A和104B之间进行转换而接收和发送光路经上的光信号，其中光路径是由光纤104A和104B提供的。
图2给出了在本发明的光本地回路中工作的HDT102的补充说明。每一个光纤104A，104B耦合到波分多路复用(WDM)耦合器(附图标记分别是108A和108B)，用于对向ONU节点106-1到ONU节点106-N(如图1所示)下行的光信号进行多路复用，并用于对从其接收到的上行光信号进行多路分离。每个波分复用耦合器因此在诸如1310纳米或1550纳米这样的特定光纤传输频带内可以多个波长工作，例如，从λ1到λN。
根据本发明的描述，一组冗余的发送接收机装置提供用于光本地回路的每一个特定的工作波长。例如，发送接收机装置110是被特别说明是关于波长λ1，其中与那个波长的光信号相关的接收机模块和发射机模块被提供给本地回路中每一个冗余光路径。因此，相对于光纤路径104A提供了工作在波长λ1的接收机112A和发射机114A。以同样的方式，相对于光纤路径104B提供了工作在波长λ1的接收机112B和发射机114B。可以理解到，每个工作在特定波长上的指向至少一个ONU节点的发送接收机装置相对于那个ONU节点而言构成了光本地回路内一个频分多路复用(FDM)虚信道结构。因为在这里所说明的波长是N个，因此在HDT102中提供了相对应的N个数目的发送接收机装置，尽管在图2中仅仅具体的描绘了一个。
继续参考图2，在HDT102的发送接收机装置的接收机和发射机模块提供了适当的光电子电路，用于信号接收，传输，转换，成形，处理，分析等等。另外，在发送接收机装置110的每个接收机模块所接收的光信号提供给监测器120以比较和分析在本地回路的两个光纤路径上接收到的上行信号。监测器结构120因此可识别来自下游ONU节点的特定波长的相对信号强度，以致光路径的局部的电光故障或光纤故障(导致″无声故障″)可以被方便地检测到。
本领域的普通技术人员可以理解，在每个发送接收机装置所接收到的信号被提供给HT120之中的″集中式″监测器结构以评价路径质量和完整性以便促进光纤104A和104B之间的保护性转换。此外，ONU可以产生有关在下行路径性能降低的信号给监测器结构，以致在发生影响服务的隐患之前采取校正操作。
为了促进误差监测，来自冗余接收机模块的信号路径是分别维护的。例如，分别的信号路径124A和124B作为发送接收机装置110的接收机模块112A和112B的例子。在另一个方面，耦合的信号路径122被提供给发送接收机装置110的发送机模块114A和114B。通过提供给发射机模块的激活低电平使能信号(/ENABLE)116致使激活仅仅其中一个发射机模块。在所述的示范性的实施例中，当/ENABLE 116要求为低电平时，发射机114A是激活的并可用于将从网络接收到的信号传送到相应的波分复用耦合器108A以同其它信号进行多路复用。因此，通过将来自HDT102的路径完整性监测器设备的反馈信号提供给产生/ENABLE信号116的信号发生器，只有一个用于传输下行信号的光纤路径被激活。当按照如上所述的在工作的光路径上检测到故障或者潜在的性能降低时，保护性转换通过控制/ENABLE信号116(换言之，选择性接通)来实现，以致信号传输发生在另一个(即备用的)光纤路径上。
现在参考图3，图3中给出了在本发明的光本地回路中的ONU106-1到106-N的示范性的实施例。在该示范性实施例中，每一个ONU被提供可工作在合适的光纤传输频带的特定波长(即光信道)上，并且能够触发两个光纤104A和104B用于发送所选择的波长上的光信号。例如，ONU106-1工作在λ1，106-2工作在λ2，如此类推。当为如图3所示的诸个ONU共用时，下文即用详细的细节作出了对ONU106-1的描述。
一对环行器150A和150B位于ONU106-1，分别以有关光纤104A和104B的传统方式工作。与每个环行器相关的是被调到ONU的工作波长的滤光器(例如，从一组包括光纤布拉格光栅滤波器，利用干涉滤波器和Fabry-Perot滤波器的波长分离器，以及其他的滤波器中选择出来的)。滤光器152A和152B因此被说明用于为ONU选择λ1波长。光耦合器154(最好为3dB耦合器)被耦合到发源于光环行器150A和150B的光路径，用于分隔传输路径和接收路径。位于ONU的一个本地的接收机(RX-1)156被耦合到光耦合器154，借此从前端接收到工作波长的光信号。以同样的方式，位于ONU106-1的一个本地发射机(TX-1)158被用于产生波长λ1的光信号，所述光信号被注入到光纤104A和104B以用于下行传输。
图4给出了在本发明的光本地回路中的多波长ONU200的示范性的实施例。本领域的普通技术人员可以参考有关这一点而认识到，多波长ONU200本质上与以上描述的单一波长ONU类似。与本地回路的两个光路径104A，104B的每一个相关的是相应的光环行器和可调谐滤光器组合。如实施例中所示，光环行器150A和可调谐滤光器160A耦合到光纤路径104A，以相同的方式，光环行器105B和可调过滤光器160B位于光纤路径104B上。可调谐滤光器可以在多个波长中进行选择，ONU200能以该波长工作。在这些示范性实施例中，这样的可调谐滤光器可以包括“固有的”光纤布拉格光栅滤波器，附着于干涉电线(muscle wire)的可调谐光栅，声调谐滤波器，以及类似的滤波器，诸如在下述与本申请相关的待决的专利申请中所描述的滤波器，下述申请是相互参照的并且根据参考其申请都包括在这里(i)″wide tuning range Fiber Bragg Grating Filter(FBGF)Using Muscle Wire″申请日1999年11月28日，申请号09/473/754(代理人编号1285-0001)，姓名Lawrence E.Foltzer；(ii)″WideTuning Range Acousto-Optical Fiber Bragg Grating Filter(FBGF)，″申请日2000年7月17日申请号09/617,576(代理人编号1285-0022)，姓名Lawrence E.Foltzer；以及(iii)″Wavelength Agile Optical TransponderFor Bi-Directional，Single Fiber WDM System Testing″，申请日-，申请号-，姓名Lawrence E.Foltzer。
发自每一环行器的光路径被提供给相应的本地WDM耦合器用于对适当传输频带上的多个波长的光信号进行多路复用和多路分离。波分复用耦合器163A和163B工作在两个波长λ1和λ2被举例说明。用于传输一个单波长的信号的光路径设置在波分复用耦合器和多个3dB光耦合器/分离器单元之间，取决于多波长ONU的工作波长的数目。例如，传送λ1波长信号的光纤路径167位于在WDMs 163A，163A和分离器/耦合器162A之间。以同样的方式，传送λ2波长信号的光纤路径169位于WDMs 163A，163B和分离器/耦合器162B之间。每个光分离器/耦合器单元与相应的以一个特定波长工作的本地发送接收机有关(例如发送接收机165A和165B，其中发送接收机165A工作在波长λ1并且包括接收机166A和发送机164A，并且发送接收机165B工作在波长λ2并且包括接收机166B和发送机164B)。
图5是用于评价根据本发明的描述所提供的光路径的质量和完整性的步骤的流程图。两个本地回路的光纤路径中的一个开始作为主光纤路径，另一个路径暂时处于备用的或冗余的状态。如上所述，下游ONU节点被用来触发用于上行传输至前端的两个光纤。在本地回路的正常操作期间，HDT中的监测器结构一旦在主路径上接收到来自ONU的第一组光信号(步骤202)并且在备用路径上接收到来自ONU的第二组光信号(步骤204)，HDT中的监测器结构可进行操作通过评价ONU传输来确定光路径的质量/完整性(步骤206)。单点故障，局部的电光故障，光纤损坏故障以及类似的故障因此可以通过监测与本地的主要的或冗余的光纤处理相关的处理而被检测到。当故障或质量降低被检测到时，保护性转换可以根据主路径或冗余路径是否被包括(步骤208)而被执行，由此从HDT到下游ONU节点的光传输根据质量，完整性，性能，信号强度等等而被从一个光路径转换到另外一个光路径。
根据上述详细的说明，很容易看出，本发明提出了一个创新的光本地回路解决方案，该方案可有利地克服传统的光环路解决方案的缺点和不足，如无源的光网络(PON)基星形拓扑结构和环形拓扑结构的缺点和不足。本发明中的光本地回路的类似总线的线性拓扑结构不仅能降低配置FTTC，FTTH或FTTB系统和光纤传输基础设施的成本，而且提供阻止各种故障的保护转换以便减小故障时间。此外，本发明的光本地回路提供了一种用于在每个节点基础上的服务升级(即不影响其它信道上的其它节点)的透明方法。
另外，可以确信的是，本发明所述的操作和结构可以从上述的详细说明中被清楚的理解。同时所示的和所描述的方法和装置已经按照最佳的被说明，应该容易地明白的是，在不脱离本发明阐述的精神下，所提出的各种变化和修改都在下面权利要求书所述的范围内。
权利要求
1.一个光本地回路，包括主机数字终端(HDT)，用于在与其相耦合的一对光纤上在下行方向上进行发送；至少一个与所述一对光纤相耦合的节点，其中所述的至少一个节点用于接收和发送至少一个波长上的光信号；位于所述HDT中的第一接收机模块，用于接收所述一对光纤的第一光纤上的光信号；位于所述HDT中的第二接收机模块，用于接收所述一对光纤的第二光纤上的光信号；及与第一和第二接收机模块相耦合的监测器，用于监测所述第一和第二光纤。
2.如权利要求1所述的光本地回路，其中所述的HDT包括与所述第一光纤相耦合的第一波分复用(WDM)耦合器，以及与所述第二光纤相耦合的第二波分复用(WDM)耦合器，每一个所述第一和第二WDM耦合器用于对多个波长进行多路复用和多路分离以发送和接收所述第一和第二光纤上的所述光信号。
3.如权利要求2所述的光本地回路，进一步包括用于有选择地激活所述第一和第二光纤中的一个光纤的装置以从所述的HDT下行传输。
4.如权利要求3所述的光本地回路，其中所述的至少一个节点包括耦合到所述第一光纤的第一光环行器，所述第一光环行器同一个滤波器工作，用于选择所述的至少一个波长上的光信号；耦合到所述第二光纤的第二光环行器，所述的第二光环行器同一个滤波器工作，用于选择所述的至少一个波长上的光信号；以及一个位于所述至少一个节点上的耦合器，该耦合器将所述至少一个波长上的光信号耦合到本地接收机以及本地发射机将所述至少一个波长上的光信号耦合到该耦合器。
5.如权利要求4所述的光本地回路，其中所述的每一个滤波器包括一个光纤布拉格光栅滤波器。
6.如权利要求4所述的光本地回路，其中所述的一对光纤中的所述第一光纤被优化为1310nm附近。
7.如权利要求4所述的光本地回路，其中所述的一对光纤中的第二光纤被优化为1310nm附近。
8.如权利要求4所述的光本地回路，其中所述的一对光纤中的第一光纤被优化为1550nm附近。
9.如权利要求4所述的光本地回路，其中所述的一对光纤中的第二光纤被优化为1550nm附近。
10.如权利要求4所述的光本地回路，进一步包括用于对与所述一对光纤有关的故障进行检测的装置，所述装置的操作与所述的监测器有关。
11.如权利要求4所述的光纤本地回路，进一步包括用于对与所述一对光纤有关的故障进行隔离的装置，所述装置的操作与所述的监测器有关。
12.如权利要求4所述的光本地回路，进一步包括用于对与所述一对光纤有关的故障进行定位的装置，所述装置的操作与所述的监测器有关。
13.一个评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性的方法，该方法包括步骤在主机数字终端接收在所述一对光纤的第一光纤路径上的第一组光信号，其中所述的第一组光信号是由位于所述第一光路径上的多个节点产生的；在所述HDT中接收在所述一对光纤的第二光纤路径上的第二组光信号，其中所述的第二组光信号是由位于所述第二光路径上的多个节点产生的；以及检测所述的第一和第二组光信号用以确定至少一个与所述的第一和第二光纤路径至少之一有关的隐患。
14.如权利要求13中的评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性的方法，其中所述的第一组光信号通过第一波长复用(WDM)耦合器被处理，该WDM耦合器与所述HDT中的所述第一光路径相连接。
15.如权利要求14所述的评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性的方法，其中所述的第二组光信号通过与所述HDT中的所述第二光路径相连的第二WDM耦合器被处理。
16.如权利要求15中的评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性的方法，其中所述多个节点的每一个节点工作在选择的波长上。
17.如权利要求15中的评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性的方法，其中所述的第一WDM耦合器工作在大约1550纳米附近。
18.如权利要求15中的评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性的方法，其中所述的第二WDM耦合器工作在1550纳米附近。
19.如权利要求15中的评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性的方法，其中所述的第一WDM耦合器工作在1310纳米附近。
20.如权利要求15中的评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性的方法，其中所述的第二WDM耦合器工作在1310纳米附近。
21.如权利要求15中的评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性的方法，其中至少所述多个节点中的一个节点工作在多个波长上。
22.如权利要求15中的评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性的方法，进一步包括隔离所述至少一个与所述第一和第二光路径之一有关的隐患的步骤。
23.如权利要求15中的评价被设置为具有一对光纤的总线的光本地回路的完整性的方法，进一步包括对所述至少一个与所述第一和第二光路径之一有关的隐患进行定位的步骤。
24.一种作为本地回路的光学总线，包括位于多个光网络单元(ONUs)中的第一光纤，每一个ONU至少工作在一个选择的波长上；位于多个ONUs中的第二光纤；及位于第一和第二光纤前端的主机数字终端(HDT)，所述HDT包括用于评价所述第一和第二光纤完整性的监测器装置。
25.如权利要求24所述的作为本地回路的光学总线，其中所述HDT进一步包括与所述第一和第二光纤相连的波长多路复用(WDM)耦合器；与所述WDM合器的每一个相关的一接收机组和一发射机组；以及用于选择性的激活所述发射机组中的一组的装置以使从所述HDT向所述多个ONU下行传输。
26.如权利要求25所述的作为本地回路的光学总线，其中所述的第一光纤和与之相关的所述WDM耦合器被优化工作在1550纳米附近。
27.如权利要求25所述的作为本地回路的光学总线，其中所述的第一光纤和与之相关的所述WDM耦合器被优化工作在1310纳米附近。
28.如权利要求25所述的作为本地回路的光学总线，其中所述的第二光纤和与之相关的所述WDM耦合器被优化工作在1550纳米附近。
29.如权利要求25所述的作为本地回路的光学总线，其中所述的第二光纤和与之相关的所述WDM耦合器被优化工作在1310纳米附近。
30.如权利要求25所述的作为本地回路的光学总线，其中所述的每一个ONU包括耦合到所述第一光纤的第一光环行器，所述第一光环行器同一个滤波器一起工作，用于选择所述的至少一个波长上的光信号；耦合到所述第二光纤的第二光环行器，所述的第二光环行器同一个滤波器一起工作，用于选择所述的至少一个波长上的光信号；及一个位于所述ONU上的耦合器，该耦合器将所述至少一个波长上的光信号耦合到本地接收机以及本地发射机将所述至少一个波长上的光信号耦合到该耦合器。
31.如权利要求30所述的作为本地回路的光学总线，其中每一个所述的滤波器从一组包括光纤布拉格光栅滤波器、干涉滤波器、和Fabry-Perot滤波器中选择的。
32.如权利要求25所述的作为本地回路的光学总线，其中所述的监测器装置用于检测与至少一个所述第一和第二光纤有关的故障。
33.如权利要求25所述的作为本地回路的光学总线，其中所述的监测器装置用于隔离与至少一个所述第一和第二光纤有关的故障。
34.如权利要求25所述的作为本地回路的光学总线，其中所述的监测器装置用于对与至少一个所述第一和第二光纤有关的故障进行定位。
全文摘要
一个具有一对光纤的总线拓扑结构的光本地回路位于多个光网络单元(ONU)中。一个主机数字终端(HDT)位于光本地回路的前端,用于集中网络中的光信号。冗余的发射机组在HDT中,用于操作在多个波长上所发生的光信号,所述光信号是通过一对位于相应光纤上的多路复用(WDM)耦合器而被多路复用及多路分离。在传输期间,ONU触发两个光纤,并且所接收到的光信号在HDT中被监测以评价光纤路径的质量和完整性。一个选择性的激活装置位于HDT中,用于根据路径的质量和完整性而将从一个光路径顺流传输至ONU节点转换到从本地回路的另外一个光路径顺流传输至ONU节点。
文档编号H04J14/02GK1366394SQ0114577
公开日2002年8月28日 申请日期2001年12月14日 优先权日2000年12月15日
发明者劳伦斯·E·弗尔泽 申请人:美国阿尔卡塔尔资源有限合伙公司