專利名稱：用于在數(shù)據(jù)服務(wù)提供商和用戶之間傳遞光信號(hào)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻、話音和數(shù)據(jù)通信。本發(fā)明尤其涉及一種用于在數(shù)據(jù)服務(wù)提供商和一個(gè)或多個(gè)用戶之間傳遞光信號(hào)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
越來(lái)越依賴通信網(wǎng)絡(luò)傳送更為多元的數(shù)據(jù)，如話音和視頻業(yè)務(wù)，使得對(duì)帶寬的需求越來(lái)越高。為解決這種對(duì)帶寬的需求，通信網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越依賴于光纖傳送這種多元數(shù)據(jù)。使用同軸電纜的傳統(tǒng)通信體系結(jié)構(gòu)正逐步被只包含光纜的通信網(wǎng)絡(luò)取代。光纖替代同軸電纜的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于在光纖上可傳輸更為大量的信息。
光纖入戶(FTTH)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為許多數(shù)據(jù)服務(wù)提供商的夢(mèng)想，因?yàn)楣饫w的上述容量使得任何高速業(yè)務(wù)的混合能通過(guò)高可靠網(wǎng)絡(luò)傳送到企業(yè)和消費(fèi)者。與FTTH相關(guān)的是光纖入企業(yè)(FTTB)。由于FTTH和FTTB系統(tǒng)提高了信號(hào)質(zhì)量，降低了維護(hù)成本以及延長(zhǎng)了硬件壽命，因此FTTH和FTTB體系結(jié)構(gòu)成為理想的體系結(jié)構(gòu)。而在過(guò)去，我們認(rèn)為FTTH和FTTB體系結(jié)構(gòu)的成本過(guò)高。但是目前，由于對(duì)帶寬的需求高以及對(duì)改進(jìn)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前研究和開(kāi)發(fā)，F(xiàn)TTH和FTTB已經(jīng)變成現(xiàn)實(shí)。
已經(jīng)由產(chǎn)業(yè)引入的一種FTTH體系結(jié)構(gòu)實(shí)例是無(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)(PON)。雖然PON體系結(jié)構(gòu)確實(shí)能提供全光纖網(wǎng)絡(luò)，但其仍具有許多缺陷使得這種系統(tǒng)實(shí)際上無(wú)法實(shí)現(xiàn)。PON體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)缺陷是，由于光信號(hào)在信號(hào)變得太弱而無(wú)法使用之前可被分割的次數(shù)有限，太多光纜必須從首端或數(shù)據(jù)服務(wù)集線器發(fā)出。另一缺陷可歸因于PON網(wǎng)絡(luò)的無(wú)源特性。換言之，由于在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和用戶之間沒(méi)有配置有源信號(hào)源，因此在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和用戶之間可實(shí)現(xiàn)的最大距離通常落入10～20km的范圍之內(nèi)。
PON體系結(jié)構(gòu)的另一重要缺陷是數(shù)據(jù)服務(wù)集線器需要的設(shè)備成本高。例如，許多PON體系結(jié)構(gòu)支持使用異步傳輸模式(ATM)協(xié)議的全服務(wù)接入網(wǎng)(FSAN)。為支持這種協(xié)議，需要相當(dāng)復(fù)雜和昂貴的設(shè)備。
除了數(shù)據(jù)服務(wù)集線器成本高，常規(guī)PON體系結(jié)構(gòu)并不適合于有效升級(jí)。也就是說(shuō)，常規(guī)或傳統(tǒng)PON體系結(jié)構(gòu)通過(guò)添加光纖和路由器端口強(qiáng)迫重新配置物理網(wǎng)絡(luò)以便提高網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)率。
在下行流和上行流方向的數(shù)據(jù)率是PON體系結(jié)構(gòu)的另一缺陷。常規(guī)PON體系結(jié)構(gòu)通常在下行流方向支持高達(dá)622Mb/s的速率，而在上行流方向只支持最快155Mb/s的速度。這種在上行流和下行流通信方向之間的不平衡的通信速率是不希望出現(xiàn)的，通常將其稱之為不對(duì)稱帶寬。這種不對(duì)稱帶寬對(duì)從用戶到數(shù)據(jù)服務(wù)集線器可傳送的信息量設(shè)置了一個(gè)低上限或低門限。這種不對(duì)稱帶寬是所需的光學(xué)部件成本高的結(jié)果。
為克服不對(duì)稱帶寬問(wèn)題以及在用戶和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器之間的距離有限的問(wèn)題，在工業(yè)上已經(jīng)推薦常規(guī)混合光纖入戶(FTTH)/混合光纖-同軸電纜(HFC)體系結(jié)構(gòu)。HFC目前是許多有線電視系統(tǒng)所選擇的體系結(jié)構(gòu)。在這種FTTH/HFC體系結(jié)構(gòu)中，在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和用戶之間設(shè)置有源信號(hào)源。通常在這種體系結(jié)構(gòu)中，有源信號(hào)源包含路由器。這種常規(guī)路由器具有多個(gè)數(shù)據(jù)端口，設(shè)計(jì)用于支持各個(gè)不同用戶。具體來(lái)說(shuō)，常規(guī)路由器對(duì)每個(gè)用戶使用一個(gè)端口。路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)端口連接一條光纖，這條光纖又與用戶相連。數(shù)據(jù)端口與光纖之間與這種常規(guī)FTTH/HFC體系結(jié)構(gòu)的連接對(duì)光纖有強(qiáng)烈的依賴。應(yīng)指出，術(shù)語(yǔ)“最后一英里”和“頭一英里”均為用于描述連接用戶的光纖網(wǎng)的最后一部分的一般術(shù)語(yǔ)。
除了源自路由器的光纜數(shù)量多，F(xiàn)TTH/HFC體系結(jié)構(gòu)要求射頻信號(hào)沿傳統(tǒng)的同軸電纜傳輸。由于使用同軸電纜，在用戶和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器之間需要多個(gè)射頻(RF)放大器。例如，在同軸電纜型系統(tǒng)中，每1～3公里通常需要射頻放大器。由于在FTTH/HFC體系結(jié)構(gòu)中存在兩個(gè)獨(dú)立和不同的網(wǎng)絡(luò)，在這種體系結(jié)構(gòu)中使用同軸電纜增加了系統(tǒng)的整體成本。換言之，由于除了需要電氣和光設(shè)備還需要完全不同的波導(dǎo)(同軸電纜與光纖的組合)支持這兩種不同系統(tǒng)，因此，F(xiàn)TTH/HFC體系結(jié)構(gòu)維護(hù)成本很高。簡(jiǎn)言之，F(xiàn)TTH/HFC體系結(jié)構(gòu)僅僅是組合了光學(xué)網(wǎng)絡(luò)與電氣網(wǎng)絡(luò)，而這兩種網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立運(yùn)行。
FTTH/HFC體系結(jié)構(gòu)的另一缺陷是在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和用戶之間的有源信號(hào)源，通常稱之為路由器，需要占據(jù)大量空間的保護(hù)環(huán)境。也就是說(shuō)，F(xiàn)TTH/HFC體系結(jié)構(gòu)的常規(guī)路由器需要人造環(huán)境室，其必須保持路由器和相關(guān)設(shè)備在最佳溫度。為保持這種最佳溫度，人造環(huán)境室通常將包含有源溫控設(shè)備，用于升溫和降溫人造環(huán)境室。
簡(jiǎn)言之，F(xiàn)TTH/HFC體系結(jié)構(gòu)的常規(guī)路由器只能在標(biāo)準(zhǔn)室溫下工作。因此需要消耗能量的有源降溫和升溫設(shè)備，以便在所有類型的地理區(qū)域和在所有類型的氣候下維持這種工作溫度。
另一種常規(guī)混合光纖同軸電纜(HFC)體系結(jié)構(gòu)與使用兩種獨(dú)立通信網(wǎng)絡(luò)的FTTH/HFC體系結(jié)構(gòu)不同，其在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和用戶之間使用有源信號(hào)源，這種有源信號(hào)源不需要溫控人造環(huán)境室。然而，在用戶和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器之間配置的這種有源信號(hào)源只能提供信息信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換。也就是說(shuō)，在HFC體系結(jié)構(gòu)中，在用戶和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器之間配置的有源信號(hào)源將下行流光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以及將上行流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。常規(guī)HFC體系結(jié)構(gòu)依賴同軸電纜支持最后一英里中的所有信號(hào)或HFC網(wǎng)絡(luò)的所有信號(hào)。因此，常規(guī)HFC體系結(jié)構(gòu)與FTTH/HFC體系結(jié)構(gòu)類似，在網(wǎng)絡(luò)的同軸電纜一側(cè)也需要多個(gè)射頻放大器。
常規(guī)HFC體系結(jié)構(gòu)的另一缺陷在于數(shù)據(jù)服務(wù)集線器，在此需要多個(gè)通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)沿光纖在有源信號(hào)源和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器之間傳輸。例如，常規(guī)HFC體系結(jié)構(gòu)通常通過(guò)使用一般稱之為主機(jī)數(shù)字終端(HDT)的設(shè)備支持電話業(yè)務(wù)。HDT可包含在電纜一側(cè)的射頻接口，以及與電話開(kāi)關(guān)的接口，或與傳輸信號(hào)到另一側(cè)開(kāi)關(guān)的電纜的接口。
此外，常規(guī)HFC體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)服務(wù)集線器可另外包括電纜調(diào)制解調(diào)終端系統(tǒng)(CMTS)。這種系統(tǒng)為數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和用戶之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)提供低層格式化和傳輸功能。CMTS系統(tǒng)可雙向運(yùn)行，這意味著其可下行發(fā)送信號(hào)到用戶以及接收從用戶上行發(fā)送的信號(hào)。
除了CMTS，數(shù)據(jù)服務(wù)集線器的常規(guī)HFC體系結(jié)構(gòu)通常包含若干調(diào)制器，其中可包括微型電視發(fā)射機(jī)。每個(gè)調(diào)制器可將從衛(wèi)星接收的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換到指定信道(頻率)以發(fā)送給用戶。除了調(diào)制器，還使用信號(hào)處理器和其它設(shè)備采集整套電視信號(hào)以發(fā)送給用戶。通常在常規(guī)HFC體系結(jié)構(gòu)中，可以存在78或更多這種調(diào)制器或處理器與它們的支持設(shè)備以服務(wù)模擬TV天線陣。另外，還經(jīng)常使用類似設(shè)備服務(wù)數(shù)字視頻天線陣。
常規(guī)HFC體系結(jié)構(gòu)的另一缺陷來(lái)自CMTS的使用。類似于上面討論的無(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)(PON)，CMTS不能支持對(duì)稱帶寬。也就是說(shuō)，由于使用通過(guò)電纜服務(wù)接口傳輸數(shù)據(jù)規(guī)范(DOCSIS)，常規(guī)HFC體系結(jié)構(gòu)的帶寬通常不對(duì)稱。DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)的本質(zhì)是其限制用戶可用的上行流帶寬。這可能是在HFC設(shè)備可用的上行流帶寬有限的直接結(jié)果。這種特征對(duì)需要發(fā)送更為多元數(shù)據(jù)，用于帶寬密集型業(yè)務(wù)，如歸屬服務(wù)器，或通過(guò)因特網(wǎng)交換音頻文件的用戶來(lái)說(shuō)是不希望的。
在常規(guī)HFC體系結(jié)構(gòu)的另一改型中，CMTS可以是在用戶和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器之間配置的有源信號(hào)源的一部分。雖然常規(guī)HFC體系結(jié)構(gòu)的這種改型使得有源信號(hào)源能執(zhí)行某些處理，但在這種體系結(jié)構(gòu)中有源信號(hào)源的輸出仍舊是射頻能量，而且沿同軸電纜傳輸。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中需要一種用于在數(shù)據(jù)服務(wù)提供商和用戶之間傳遞光信號(hào)的系統(tǒng)和方法，這種系統(tǒng)和方法無(wú)須使用同軸電纜和支持?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)沿同軸電纜傳輸所必需的相關(guān)硬件和軟件。在現(xiàn)有技術(shù)中還需要一種支持高速對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠糜谠跀?shù)據(jù)服務(wù)提供商和用戶之間傳遞光信號(hào)的系統(tǒng)和方法。換言之，在現(xiàn)有技術(shù)中需要一種能往返網(wǎng)絡(luò)用戶下行和上行傳輸相同比特率的全光纖網(wǎng)絡(luò)和方法。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中還需要一種能服務(wù)大量用戶，同時(shí)能減少在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器的連接數(shù)量的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和方法。
在現(xiàn)有技術(shù)中還需要一種有源信號(hào)源，這種有源信號(hào)源能配置在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和用戶之間，可設(shè)計(jì)用于承受室外環(huán)境條件，而且可設(shè)計(jì)用于懸掛在絞合線上，或安裝在類似于在通信網(wǎng)絡(luò)的最后一英里內(nèi)放置的常規(guī)有線TV設(shè)備的基座內(nèi)。另外，在現(xiàn)有技術(shù)中還需要一種用于以光學(xué)形式從數(shù)據(jù)服務(wù)集線器接收至少吉比特(gigabit)或快速以太網(wǎng)通信，或?qū)⑦@種光帶寬分割或分配為預(yù)定數(shù)量的分配組的系統(tǒng)和方法。在現(xiàn)有技術(shù)中還需要一種能基于光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)或多個(gè)用戶的需求分配附加或壓縮帶寬的系統(tǒng)和方法。在現(xiàn)有技術(shù)中還需要一種適合于在網(wǎng)絡(luò)一側(cè)整體執(zhí)行有效升級(jí)的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。換言之，在現(xiàn)有技術(shù)中需要一種允許升級(jí)硬件發(fā)生在服務(wù)集線器和在數(shù)據(jù)集線器與用戶之間配置的有源信號(hào)源之間和內(nèi)部位置的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般涉及一種用于通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)有效傳輸數(shù)據(jù)和廣播信號(hào)的系統(tǒng)和方法。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明一般涉及一種光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其包含位置非常接近光纖網(wǎng)的用戶的室外激光收發(fā)信機(jī)或處理節(jié)點(diǎn)。例如，室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)可設(shè)計(jì)用于承受室外環(huán)境條件，而且可設(shè)計(jì)用于懸掛在絞合線上，或者安裝到類似于在網(wǎng)絡(luò)的“最后一英里”內(nèi)放置的常規(guī)有線TV設(shè)備的基座中。
室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)與在用戶光接口和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器之間配置的常規(guī)路由器不同，其并不需要有源降溫和升溫設(shè)備來(lái)控制激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)周圍的溫度。此外，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)能在寬的溫度范圍內(nèi)工作。由于激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)并不需要有源溫控設(shè)備，因此激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)適合于小型電子封裝體積，通常小于常規(guī)路由器的人造環(huán)境室。
與常規(guī)有線TV設(shè)備或常規(guī)光處理節(jié)點(diǎn)相反，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)能以光形式從數(shù)據(jù)服務(wù)集線器接收至少吉比特(gigabit)或快速以太網(wǎng)通信，以及將這種光帶寬分割或分配為預(yù)定數(shù)量的分配組。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)能將該光帶寬劃分為包含至少6組至少16個(gè)用戶的分配組。
激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)利用適當(dāng)協(xié)議能基于一個(gè)或多個(gè)用戶的需求分配附加或壓縮帶寬。也就是說(shuō)，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)能基于預(yù)約或基于需要調(diào)整用戶的帶寬。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)能以預(yù)先指定的增量為用戶提供數(shù)據(jù)帶寬。例如，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)能以1，2，5，10，20，50，100，200以及450Mb/s的單位提供特定用戶或用戶組帶寬。
除了以預(yù)先指定的增量提供帶寬，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)適合于在網(wǎng)絡(luò)一側(cè)整體執(zhí)行有效升級(jí)。換言之，升級(jí)構(gòu)成激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的硬件可發(fā)生在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器(如，首端)和激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)自身之間和內(nèi)部的位置。這意味著在升級(jí)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)或數(shù)據(jù)服務(wù)集線器或同時(shí)升級(jí)二者期間網(wǎng)絡(luò)的用戶一側(cè)能整體保持不變。
激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)還能提供高速對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸。換言之，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)能從網(wǎng)絡(luò)用戶下行和上行傳輸相同比特率。此外，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)在降低數(shù)據(jù)服務(wù)集線器的連接數(shù)量的同時(shí)也能服務(wù)大量用戶。
激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的靈活性和多樣性可歸因于至少一些部件。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)可包含與一個(gè)或多個(gè)分接頭復(fù)用器連接的光分接頭路由設(shè)備。光分接頭路由設(shè)備可管理與數(shù)據(jù)服務(wù)集線器光信號(hào)的連接，以及能根據(jù)調(diào)制激光發(fā)射機(jī)的各個(gè)分接頭復(fù)用器路由或分割或分配數(shù)據(jù)服務(wù)集線器信號(hào)以便為特定光分接頭生成光信號(hào)。也就是說(shuō)，與分配單個(gè)端口給單個(gè)用戶的常規(guī)路由器不同，光分接頭路由設(shè)備能分配多個(gè)用戶給單個(gè)端口。具體來(lái)說(shuō)，與光分接頭路由設(shè)備的端口連接的每個(gè)分接頭復(fù)用器能服務(wù)多組用戶。各個(gè)分接頭路由器能調(diào)制激光發(fā)射機(jī)，以便為與光分接頭連接的預(yù)先指定的用戶組提供下行流光信號(hào)。用戶利用用戶光接口能從這些光分接頭接收下行流光信號(hào)。
光分接頭路由設(shè)備能確定哪個(gè)分接頭復(fù)用器將接收下行流電信號(hào)，或識(shí)別這多個(gè)光分接頭中哪個(gè)發(fā)出上行流信號(hào)。光分接頭路由設(shè)備還可格式化數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)從與相應(yīng)光分接頭連接的每個(gè)用戶發(fā)送和接收數(shù)據(jù)所需的協(xié)議(下面將討論)。光分接頭路由設(shè)備包含計(jì)算機(jī)或硬連線裝置，執(zhí)行為與分配給單個(gè)端口的用戶組通信定義協(xié)議的程序。這些單個(gè)端口與相應(yīng)的分接頭復(fù)用器連接(下面將詳細(xì)討論)。
激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)還包括現(xiàn)用硬件以生成光信號(hào)。例如，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)可包含一個(gè)或多個(gè)法布里-珀羅(F-P)激光發(fā)射機(jī)，分布式反饋激光器(DFB)，或垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)還可支持源自數(shù)據(jù)服務(wù)集線器的單向光信號(hào)。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)可組合單向光信號(hào)與下行流光信號(hào)以便單個(gè)光波導(dǎo)能連接激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)與相應(yīng)用戶。單向光信號(hào)可包含廣播視頻或其它類似的射頻調(diào)制光信號(hào)。
激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)只是本發(fā)明的一部分。本發(fā)明在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)和相應(yīng)的用戶光接口之間還包括一個(gè)有效的耦合器，稱之為光分接頭。這種光分接頭能在多個(gè)用戶之間分割光信號(hào)而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。例如，每個(gè)光分接頭可包含一個(gè)光分路器，其可饋電一個(gè)或多個(gè)用戶。光分接頭可級(jí)聯(lián)或以星型結(jié)構(gòu)從激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)連接。光分接頭還可路由信號(hào)到與相應(yīng)光分接頭下行相關(guān)的其它光分接頭。光分接頭還可連接少量光波導(dǎo)，以便在任何特定的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)光波導(dǎo)的高度集中。換言之，光分接頭能在遠(yuǎn)離激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的某一點(diǎn)連接預(yù)定數(shù)量的光波導(dǎo)，以便避免在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)光波導(dǎo)的高度集中。
如上指出，光分接頭和激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)只是本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的系統(tǒng)包含光分接頭，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)服務(wù)集線器，用戶光接口，以及在光分接頭和激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)之間連接的光波導(dǎo)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的某些核心部件的功能框圖；圖2是本發(fā)明的示例性光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的功能框圖；圖3是本發(fā)明的示例性數(shù)據(jù)服務(wù)集線器的功能框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的功能框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，通過(guò)單個(gè)光波導(dǎo)與用戶接口相連的光分接頭的功能框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選示例性實(shí)施例的示例性數(shù)據(jù)服務(wù)集線器的功能框圖，其中上行流光信號(hào)和下行流光信號(hào)沿獨(dú)立的光波導(dǎo)傳輸；圖7是一種示例性室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的功能框圖，除了能與下行流光信號(hào)混合的單向信號(hào)，其還能接受沿獨(dú)立光波導(dǎo)傳輸?shù)纳闲辛骱拖滦辛鞴庑盘?hào)。
圖8是另一種示例性室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的功能框圖，除了傳輸單向信號(hào)的多個(gè)光波導(dǎo)，其能接受在獨(dú)立的上行和下行光波導(dǎo)中傳輸?shù)墓庑盘?hào)。
圖9是另一種數(shù)據(jù)服務(wù)集線器的示例性實(shí)施例的功能框圖，其中諸如視頻或射頻信號(hào)的單向信號(hào)與下行流光信號(hào)組合；圖10是另一種示例性室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的功能框圖，除了類似射頻傳輸或視頻數(shù)據(jù)的單向信號(hào)，其還能處理包含下行流光信號(hào)的組合下行流信號(hào)；圖11是另一種示例性室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的功能框圖，其在分接頭復(fù)用器和相應(yīng)的用戶組之間使用雙收發(fā)信機(jī)；圖12是另一種示例性室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的功能框圖，其包含在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)自身內(nèi)部配置的光分接頭；圖13是利用本發(fā)明的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)處理單向和雙向光信號(hào)的示例性方法的邏輯流程圖；圖14是利用根據(jù)本發(fā)明的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)處理下行流光信號(hào)的示例性過(guò)程的邏輯流程圖；圖15是利用根據(jù)本發(fā)明的示例性激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)處理上行流光信號(hào)的示例性過(guò)程的邏輯流程圖；圖16是利用根據(jù)本發(fā)明的光分接頭處理單向和雙向光信號(hào)的邏輯流程圖；圖17是利用根據(jù)本發(fā)明的用戶接口處理單向光信號(hào)和和雙向光信號(hào)的邏輯流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明可體現(xiàn)于光學(xué)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部配置的硬件或軟件或硬件和軟件的組合。本發(fā)明可包含在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和用戶之間配置的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)，其能基于一個(gè)或多個(gè)用戶的需求分配附加或壓縮帶寬。本發(fā)明可以光形式往返數(shù)據(jù)服務(wù)集線器支持吉比特(gigabit)或快速以太網(wǎng)通信，以及將這種光帶寬分割或分配為預(yù)定數(shù)量的分配組。本發(fā)明允許以預(yù)先指定的增量為用戶提供帶寬。本發(fā)明的靈活性和多樣性可歸因于一些部件。
本發(fā)明的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)可包含與一個(gè)或多個(gè)光分接頭路由器連接的光分接頭路由設(shè)備。光分接頭路由設(shè)備可分配多個(gè)用戶給單個(gè)端口以從數(shù)據(jù)服務(wù)集線器接收下行流光信號(hào)。本發(fā)明的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)可包含現(xiàn)用硬件以生成光信號(hào)。例如，本發(fā)明的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)可在發(fā)射機(jī)中包含一個(gè)或多個(gè)法布里-珀羅(F-P)激光器、分布式反饋激光器、或垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)。本發(fā)明在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)和相應(yīng)用戶光接口之間還可包含有效的耦合器，如光分接頭。
光分接頭能在多個(gè)用戶間分割光信號(hào)，而且其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。光分接頭在遠(yuǎn)離激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的某一點(diǎn)能連接有限數(shù)量的光波導(dǎo)，以便避免在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)光波導(dǎo)的高度集中。在另一示例性實(shí)施例中，可在本發(fā)明的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部配置光分接頭。
現(xiàn)在參考附圖，其中整個(gè)附圖中相同附圖標(biāo)記表示相同元件，下面將描述本發(fā)明的各個(gè)方面和示意性工作環(huán)境。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)100的功能框圖。示例性光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)100包括數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110，其與室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120相連。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120 與光分接頭130相連。光分接頭130可連接多個(gè)用戶光接口140。在示例性光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)100的各個(gè)部件之間有多個(gè)光波導(dǎo)，如光波導(dǎo)150、160、170和180。光波導(dǎo)150-180由箭頭示意，其中箭頭的頭部示意數(shù)據(jù)在該示意性光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)100的各個(gè)部件之間的示意性流動(dòng)方向。雖然圖1中只示意了單個(gè)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120，單個(gè)光分接頭130以及單個(gè)用戶光接口140，但從圖2和其相應(yīng)描述中可看出，可使用多個(gè)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120，光分接頭130和用戶光接口140，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。通常在本發(fā)明的許多示例性實(shí)施例中，有多個(gè)用戶光接口140與一個(gè)或多個(gè)光分接頭130相連。
室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120能基于使用用戶光接口140的一個(gè)或多個(gè)用戶的需求分配附加或壓縮帶寬。室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120可設(shè)計(jì)用于承受室外環(huán)境條件，而且能設(shè)計(jì)用于懸掛在絞合線上或安裝于基座或“硬穿孔”內(nèi)。室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)可工作于-40℃到+60℃的溫度范圍內(nèi)。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120通過(guò)利用不消耗能量的無(wú)源降溫設(shè)備可工作于這種溫度范圍。
室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120不同于在用戶光接口140和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110之間配置的常規(guī)路由器，其不需要有源降溫和升溫設(shè)備來(lái)控制激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120周圍的溫度。本發(fā)明試圖在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110，而不是在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120放置更多決策電子設(shè)備。通常這些決策電子設(shè)備尺寸很大而且所產(chǎn)生的熱量比在本發(fā)明的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)內(nèi)放置的電子設(shè)備要高。由于激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120并不需要有源溫控設(shè)備，因此激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120適合于小型電子封裝體積，通常要比常規(guī)路由器的人造環(huán)境室小。下面參考圖4、7、8、10、11和12詳細(xì)討論組成激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的部件的具體結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，三條干線光波導(dǎo)160、170和180(可包含光纖)可從數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110傳輸光信號(hào)到室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120。應(yīng)指出，在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語(yǔ)“光波導(dǎo)”可應(yīng)用于光纖、平面光導(dǎo)電路以及光纖抽頭和其它類似的光波導(dǎo)。
第一光波導(dǎo)160可傳輸廣播視頻和其它信號(hào)。這些信號(hào)可以通過(guò)傳統(tǒng)的有線電視格式傳輸，其中廣播信號(hào)被調(diào)制到載波上，載波又調(diào)制數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110中的光發(fā)射機(jī)(未示出)。第二光波導(dǎo)170可傳輸諸如數(shù)據(jù)和電話業(yè)務(wù)的下行流目標(biāo)業(yè)務(wù)以傳送到一個(gè)或多個(gè)用戶光接口140。除了傳輸用戶特定的光信號(hào)，第二光波導(dǎo)170還可傳輸因特網(wǎng)協(xié)議廣播分組，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的。
在一個(gè)示意性實(shí)施例中，第三光波導(dǎo)180可將數(shù)據(jù)信號(hào)從室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120下行傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)集線器110。沿第三光波導(dǎo)180傳輸?shù)墓庑盘?hào)也可包含從一個(gè)或多個(gè)用戶接收的數(shù)據(jù)和電話業(yè)務(wù)。類似于第二光波導(dǎo)170，第三光波導(dǎo)180也可傳輸IP廣播分組，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的。
圖中以虛線示意了第三或上行流光波導(dǎo)180，用于表明其僅僅是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的一部分。換言之，可以去掉第三光波導(dǎo)180。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二光波導(dǎo)170在上行流和下行流方向均能傳輸光信號(hào)，這可由描繪第二光波導(dǎo)170的雙箭頭示意。在第二光波導(dǎo)170傳輸雙向光信號(hào)的這種示例性實(shí)施例中，只需要兩個(gè)光波導(dǎo)160、170以支持光信號(hào)在數(shù)據(jù)服務(wù)器集線器110和室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120之間傳輸。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中(未示出)，單個(gè)光波導(dǎo)可以是數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110和激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120之間的唯一鏈路。在這種單個(gè)光波導(dǎo)的實(shí)施例中，有三個(gè)不同波長(zhǎng)可用于上行流和下行流信號(hào)?；蛘?，可調(diào)制雙向數(shù)據(jù)到一個(gè)波長(zhǎng)上。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，光分接頭130可包含一個(gè)8路光分路器。這意味著包含8路光分路器的光分接頭130可將下行流光信號(hào)分成8路以服務(wù)8個(gè)不同的用戶光接口140。在上行流方向，光分接頭130可組合從8個(gè)用戶光接口140接收的光信號(hào)。
在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，光分接頭130可包含一個(gè)4路分路器以服務(wù)4個(gè)用戶光接口140。而在另一示例性實(shí)施例中，光分接頭130可另外包含一個(gè)4路分路器，這個(gè)4路分路器也是穿透(pass-through)分接頭，這意味著可提取在光分接頭130接收的部分光信號(hào)以服務(wù)其中包含的4路分路器，同時(shí)另外下行傳輸剩余的光能量到另一光分接頭或另一用戶光接口140。本發(fā)明并不局限于4路和8路光分路器。具有少于或多于4路或8路分路的其它光分接頭并不超出本發(fā)明的范圍。
現(xiàn)在參考圖2，圖2是另外包含對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的用戶分組200的示例性光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)100的功能框圖。圖2示意了示例性光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)100的多樣性，其中在室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120和光分接頭130之間連接的光波導(dǎo)150的數(shù)量最少。圖2還示意了可利用光分接頭130實(shí)現(xiàn)的用戶分組200的多樣性。
每個(gè)光分接頭130可包括一個(gè)光分路器。光分接頭130允許多個(gè)用戶光接口140連接與室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120相連的單個(gè)光波導(dǎo)150。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，設(shè)計(jì)6條光纖150連接室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120。通過(guò)使用光分接頭130，可分配16個(gè)用戶給與室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120相連的每條光纖150。
在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，12條光纖150可連接室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120，同時(shí)分配8個(gè)用戶光接口140給每條光纖150。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以改變分配給在室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120與用戶光接口140之間連接(通過(guò)光分接頭130)的特定波導(dǎo)150的用戶光接口140的數(shù)量，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，分配給特定光纜的用戶光接口140的實(shí)際數(shù)量取決于在特定光纖150上可用的功率大小。
如同在用戶分組200中描繪的那樣，許多用于為用戶提供通信服務(wù)的配置都是可能的。例如，雖然光分接頭130A可通過(guò)用戶光接口140AN連接用戶光接口140A1與室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120，但光分接頭130A也可連接諸如光分接頭130AN的其它光分接頭130與激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120。除了光分接頭130與用戶光接口140的組合，光分接頭130與其它光分接頭130的組合是沒(méi)有限制的。利用光分接頭130可降低在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的分布式光波導(dǎo)150的密集度。另外，也可降低服務(wù)用戶分組200所需的光纖總量。
利用本發(fā)明的有源激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120與數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110之間的距離可包含0～80km之間的范圍。然而，本發(fā)明并不局限于這個(gè)范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，通過(guò)選擇組成本發(fā)明系統(tǒng)的若干設(shè)備的各種現(xiàn)用部件可擴(kuò)展這個(gè)范圍。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110和室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120之間配置的光波導(dǎo)的其它配置并不超出本發(fā)明的范圍。由于光波導(dǎo)的雙向能力，可以改變?cè)跀?shù)據(jù)服務(wù)集線器110和室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120之間配置的光波導(dǎo)的數(shù)量和定向流動(dòng)，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
現(xiàn)在參考圖3，該功能框圖示意了本發(fā)明的示例性數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110。圖3所示的示例性數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110設(shè)計(jì)用于雙干線光波導(dǎo)系統(tǒng)。也就是說(shuō)，圖3的這種數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110設(shè)計(jì)用于沿第一光波導(dǎo)160和第二光波導(dǎo)170往返室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120發(fā)送和接收光信號(hào)。利用這個(gè)示例性實(shí)施例，第二光波導(dǎo)170可支持雙向數(shù)據(jù)流。通過(guò)這種方式就不需要上面討論的第三光波導(dǎo)180。
數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110可包含設(shè)計(jì)用于支持電視廣播服務(wù)的一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器310、315。這一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器310、315可以是模擬或數(shù)字型調(diào)制器。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110中可能存在至少78個(gè)調(diào)制器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以改變調(diào)制器310、315的數(shù)量而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
來(lái)自調(diào)制器310、315的信號(hào)在合路器320被組合，并提供給光發(fā)射機(jī)325，由調(diào)制器310、315生成的射頻信號(hào)在光發(fā)射機(jī)325被轉(zhuǎn)換為光形式。
光發(fā)射機(jī)325可包含法布里-珀羅(F-P)激光發(fā)射機(jī)、分布式反饋激光器(DFB)或垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)中的一種。然而，也可以是其它類型的光發(fā)射機(jī)，而不超出本發(fā)明的范圍。利用上述的光發(fā)射機(jī)325，數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110通過(guò)利用現(xiàn)用硬件生成光信號(hào)適合于有效升級(jí)。
由光發(fā)射機(jī)生成的光信號(hào)(通常稱為單向光信號(hào))被傳輸?shù)街T如攙雜鉺的光纖放大器(EDFA)的放大器330，在此單向光信號(hào)被放大。經(jīng)放大的單向光信號(hào)接著通過(guò)與一個(gè)或多個(gè)第一光波導(dǎo)160相連的單向信號(hào)輸出端口335被輸出數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110。
單向信號(hào)輸出端口335與一個(gè)或多個(gè)第一光波導(dǎo)160相連，以支持源自數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110的單向光信號(hào)到達(dá)相應(yīng)的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120。圖3所示的數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110另外包含因特網(wǎng)路由器340。數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110另外包含電話交換機(jī)345，以便為光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)100的用戶支持電話業(yè)務(wù)。然而，數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110還可支持諸如IP電話的其它電話業(yè)務(wù)。如果數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110只支持IP電話，那么顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，可以省略電話交換機(jī)345以支持低成本的VoIP設(shè)備。例如，在另一示例性實(shí)施例中(未示出)，電話交換機(jī)345可以用其它電話接口設(shè)備取代，如軟交換和網(wǎng)關(guān)。但是，如果需要電話交換機(jī)345，其可遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110放置，而且可以通過(guò)互連的任何一個(gè)常規(guī)裝置連接。
數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110可另外包含邏輯接口350，其與激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)路由設(shè)備355相連。當(dāng)需要支持IP業(yè)務(wù)時(shí)，邏輯接口350可包含話音經(jīng)IP(VoIP)網(wǎng)關(guān)。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)路由設(shè)備355可包含常規(guī)路由器以支持用于與一個(gè)或多個(gè)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120通信的接口協(xié)議。這種接口協(xié)議可包含吉比特(gigabit)或快速以太網(wǎng)、網(wǎng)際協(xié)議(IP)或SONET協(xié)議中的一種。然而，本發(fā)明并不局限于這些協(xié)議。也可使用其它協(xié)議而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
邏輯接口350和激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)路由設(shè)備355可讀出源自激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120和因特網(wǎng)路由器340的分組信頭。邏輯接口350也可解釋與電話交換機(jī)345的接口。在讀出分組信頭后，邏輯接口350和激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)路由設(shè)備355可確定發(fā)送信息分組的去向。
激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)路由設(shè)備355可為相應(yīng)的光發(fā)射機(jī)325提供下行流數(shù)據(jù)信號(hào)。由光發(fā)射機(jī)325轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信號(hào)接著被傳送到雙向分路器360。從光發(fā)射機(jī)325發(fā)送到雙向分路器360的光信號(hào)接著被傳輸?shù)诫p向數(shù)據(jù)輸入/輸出端口365，該端口與第二光波導(dǎo)170相連，以在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110和相應(yīng)的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120之間支持雙向光數(shù)據(jù)信號(hào)。從相應(yīng)的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120接收的上行流光信號(hào)可以被饋送到雙向數(shù)據(jù)輸入/輸出端口365，在此光信號(hào)接著被轉(zhuǎn)發(fā)到雙向分路器360。相應(yīng)的光接收機(jī)370可從雙向分路器360轉(zhuǎn)換上行流光信號(hào)為電信號(hào)。由相應(yīng)的光接收機(jī)370生成的上行流電信號(hào)接著被饋送到激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)路由設(shè)備355。每個(gè)光接收機(jī)370可包含一個(gè)或多個(gè)光電接收機(jī)或光電二極管，以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
當(dāng)數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110和相應(yīng)的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120之間的距離適中時(shí)，光發(fā)射機(jī)325可以1310nm傳輸光信號(hào)。但是，當(dāng)數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110和激光發(fā)射機(jī)節(jié)點(diǎn)之間的距離更大時(shí)，采用或不采用適當(dāng)?shù)姆糯笤O(shè)備，光發(fā)射機(jī)325都能以1550nm的波長(zhǎng)傳輸光信號(hào)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，對(duì)于在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110和室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120之間所需的光路徑長(zhǎng)度可優(yōu)化選擇用于每個(gè)電路的光發(fā)射機(jī)325。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，上面討論的波長(zhǎng)是實(shí)用的，但只是本發(fā)明特征的示意。在某些情形下，可能以不同方式使用位于1310和1550nm的通信窗口而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，本發(fā)明并不局限于1310和1550nm的波長(zhǎng)區(qū)域。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，光信號(hào)的波長(zhǎng)較短或較長(zhǎng)都不會(huì)偏離本發(fā)明的范圍和精神。
現(xiàn)在參考圖4，圖4示意了本發(fā)明的示例性室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的功能框圖。在這個(gè)示例性實(shí)施例中，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120可包含單向光信號(hào)輸入端口405，其能接收從數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110沿第一光波導(dǎo)160傳輸?shù)墓庑盘?hào)。在單向光信號(hào)輸入端口405接收的光信號(hào)可包含廣播視頻數(shù)據(jù)。在輸入端口405接收的光信號(hào)被傳輸?shù)街T如攙雜鉺的光纖放大器(EDFA)的放大器410，在此光信號(hào)被放大。經(jīng)放大的光信號(hào)接著被傳輸?shù)椒致菲?15，分路器415在設(shè)計(jì)用于轉(zhuǎn)發(fā)光信號(hào)到預(yù)定用戶組200的雙工器之間分割廣播視頻光信號(hào)。
激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120可另外包含雙向光信號(hào)輸入/輸出端口425，其連接激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120與第二光波導(dǎo)170，以支持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)集線器110和激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120之間的雙向數(shù)據(jù)流。下行流光信號(hào)通過(guò)雙向光信號(hào)輸入/輸出端口425流到光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)430，以將下行流光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)另外將上行流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)430可包含光/電和電/光轉(zhuǎn)換器。
下行流和上行流電信號(hào)在光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)430和光分接頭路由設(shè)備435之間傳輸。光分接頭路由設(shè)備435可管理與數(shù)據(jù)服務(wù)集線器光信號(hào)的連接，并可根據(jù)與一個(gè)或多個(gè)光分接頭130以及最終與一個(gè)或多個(gè)用戶光接口140傳輸光信號(hào)的各個(gè)分接頭復(fù)用器440路由或分割或分配數(shù)據(jù)服務(wù)集線器信號(hào)。應(yīng)指出，分接頭復(fù)用器440工作于電領(lǐng)域以調(diào)制激光發(fā)射機(jī)，用以生成光信號(hào)分配給與一個(gè)或多個(gè)光分接頭連接的用戶組。
在可用上行流數(shù)據(jù)分組到達(dá)時(shí)，由每個(gè)分接頭復(fù)用器440通知光分接頭路由設(shè)備435。光分接頭路由設(shè)備與每個(gè)分接頭復(fù)用器440相連以接收這些上行流數(shù)據(jù)分組。光分接頭路由設(shè)備435通過(guò)光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)430中繼這些分組到數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110。光分接頭路由設(shè)備435通過(guò)讀出每個(gè)分組的源IP地址可根據(jù)從所有分接頭復(fù)用器440(或端口)到達(dá)此處的這些上行流數(shù)據(jù)分組建立查詢表，并使其與其所經(jīng)過(guò)的分接頭復(fù)用器440相關(guān)。這種查詢表接著可用于在下行路徑路由分組。由于每個(gè)分組從光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)430進(jìn)入，光分接頭路由設(shè)備查看目的IP地址(這與上行流分組的源IP地址相同)。光分接頭路由設(shè)備從此查詢表可確定哪個(gè)端口與該IP地址相連，因此其發(fā)送該分組到該端口。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解這種情況可描述為通常的第三層路由器功能。
光分接頭路由設(shè)備435可為單個(gè)端口分配多個(gè)用戶。具體來(lái)說(shuō)，光分接頭路由設(shè)備435可利用對(duì)應(yīng)的單個(gè)端口服務(wù)多組用戶。與相應(yīng)的分接頭復(fù)用器440連接的光分接頭130可為利用用戶光接口140接收下行流光信號(hào)的預(yù)先指定的用戶組提供下行流光信號(hào)。
換言之，光分接頭路由設(shè)備435可確定哪個(gè)分接頭復(fù)用器440將接收下行流電信號(hào)，或識(shí)別多個(gè)光分接頭130中哪個(gè)分接頭傳輸上行流光信號(hào)(被轉(zhuǎn)換為電信號(hào))。光分接頭路由設(shè)備435可格式化數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)從與相應(yīng)光分接頭130相連的每個(gè)用戶發(fā)送和接收數(shù)據(jù)所需的協(xié)議。光分接頭路由設(shè)備435可包含計(jì)算機(jī)或硬連線裝置，以執(zhí)行定義用于與分配給各個(gè)端口的用戶組通信的協(xié)議的程序。在2000年10月27日申請(qǐng)，指定美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)No.60/243,978，標(biāo)題為“通過(guò)光纜提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的協(xié)議”的共同未決和共同受托的臨時(shí)專利申請(qǐng)中，討論了定義此協(xié)議的一個(gè)示例性程序的實(shí)施例，其全部?jī)?nèi)容在此結(jié)合作為參考。在2001年5月7日申請(qǐng)，指定美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)No.60/289,112，標(biāo)題為“通過(guò)光纜-part 2提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的協(xié)議”的共同未決和共同受托的臨時(shí)專利申請(qǐng)中，討論了定義此協(xié)議的另一個(gè)示例性程序的實(shí)施例，其全部?jī)?nèi)容在此結(jié)合作為參考。
光分接頭路由設(shè)備的各個(gè)端口與相應(yīng)的分接頭復(fù)用器440相連。利用光分接頭路由設(shè)備435，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120可基于預(yù)約或基于需要或需求調(diào)整用戶的帶寬。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120通過(guò)光分接頭路由設(shè)備435可以預(yù)先指定的增量為用戶提供數(shù)據(jù)帶寬。例如，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120通過(guò)光分接頭路由設(shè)備435可以1、2、5、10、20、50、100、200以及450Mb/s的單位提供給特定用戶或用戶組帶寬。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，其它用戶帶寬單位并不超出本發(fā)明的范圍。
電信號(hào)在光分接頭路由設(shè)備435和相應(yīng)的分接頭復(fù)用器440之間傳輸。分接頭復(fù)用器440往返各個(gè)用戶組傳輸光信號(hào)。每個(gè)分接頭復(fù)用器440與一個(gè)相應(yīng)的光發(fā)射機(jī)325相連。如上指出，每個(gè)光發(fā)射機(jī)325可包含法布里-珀羅(F-P)激光器，分布式反饋(DFB)激光器，或垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)的一種。光發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的下行流光信號(hào)向用戶光接口140傳輸。每個(gè)分接頭復(fù)用器440還連接光接收機(jī)370。每個(gè)光接收機(jī)370如上指出可包含光電接收機(jī)或光電二極管。由于光發(fā)射機(jī)325和光接收機(jī)370可包含現(xiàn)用硬件以生成和連接相應(yīng)的光信號(hào)，因此激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120適合于有效升級(jí)和維護(hù)以提供顯著增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)率。
每個(gè)光發(fā)射機(jī)325和每個(gè)光接收機(jī)370與一個(gè)相應(yīng)的雙向分路器360相連。每個(gè)雙向分路器360又與雙工器420相連，雙工器420組合從分路器415接收的單向光信號(hào)與從相應(yīng)的光接收機(jī)370接收的下行流光信號(hào)。通過(guò)這種方式，利用單個(gè)光波導(dǎo)，如圖2所示的分布式光波導(dǎo)150，可提供廣播視頻業(yè)務(wù)以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。換言之，光信號(hào)可從每個(gè)相應(yīng)的雙工器420連接到與相應(yīng)的分布式光波導(dǎo)150相連的組合信號(hào)輸入/輸出端445。
激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120不同于常規(guī)技術(shù)，其不使用常規(guī)路由器。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的部件可以配置在小型電子封裝體積內(nèi)。例如，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120可設(shè)計(jì)懸掛在絞合線上或安裝在類似于網(wǎng)絡(luò)的“最后一英里”或貼近用戶部分內(nèi)放置的常規(guī)有線TV設(shè)備的基座內(nèi)。應(yīng)指出，術(shù)語(yǔ)“最后一英里”常用于描述連接用戶的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的最后一部分的一般術(shù)語(yǔ)。
由于光分接頭路由設(shè)備435并不是常規(guī)路由器，其并需要有源溫控設(shè)備來(lái)維持工作環(huán)境在特定溫度。換言之，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120可工作于-40℃到60℃之間的溫度范圍內(nèi)。
雖然，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120并不包含需要消耗能量以維持激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的溫度為特定溫度的有源溫控設(shè)備，但激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120可包含一個(gè)或多個(gè)并不消耗能量的無(wú)源溫控設(shè)備450。無(wú)源溫控設(shè)備450可包含一個(gè)或多個(gè)熱沉或熱管以便為激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120散熱。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明并不局限于這些示例性的無(wú)源溫控設(shè)備。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將理解，本發(fā)明并不局限于所公開(kāi)的示例性工作溫度范圍。利用適當(dāng)?shù)臒o(wú)源溫控設(shè)備450，可以縮小或擴(kuò)大激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的工作溫度范圍。
除了激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120具有承受苛刻的室外環(huán)境條件的能力，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120還可提供高速對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸。換言之，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120能往返網(wǎng)絡(luò)用戶上行和下行傳輸相同比特率。這是優(yōu)于常規(guī)網(wǎng)絡(luò)的另一優(yōu)點(diǎn)，在上面的背景技術(shù)中討論過(guò)，常規(guī)網(wǎng)絡(luò)通常不能支持對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸。此外，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120還能服務(wù)大量用戶，同時(shí)降低在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110和激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120自身的連接數(shù)量。
激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120也適合于在網(wǎng)絡(luò)一側(cè)或數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110一側(cè)整體執(zhí)行有效升級(jí)。也就是說(shuō)，升級(jí)構(gòu)成激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的硬件可發(fā)生在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110和激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120之間和內(nèi)部位置。這意味著在升級(jí)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120或數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110或二者期間，網(wǎng)絡(luò)的用戶一側(cè)(從分布式光波導(dǎo)到用戶光接口140)可整體保持不變。
下面提供一個(gè)可利用本發(fā)明的原理實(shí)現(xiàn)的升級(jí)例子。在本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例中，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的用戶一側(cè)可服務(wù)6個(gè)16用戶組，總共多達(dá)96個(gè)用戶。每個(gè)16用戶組可共用大約450Mb/s速度的數(shù)據(jù)路徑。這些路徑中6個(gè)代表總速度6*450＝2.7Gb/s。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110之間的數(shù)據(jù)通信路徑在最基本的形式中可工作于1Gb/s。因此，雖然用于用戶的數(shù)據(jù)路徑可支持高達(dá)2.7Gb/s，但用于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路徑只能支持1Gb/s。這意味著不是所有的用戶帶寬都是可用的。由于帶寬使用的統(tǒng)計(jì)特性，通常這并不成其為問(wèn)題。
升級(jí)可在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110之間增加1Gb/s的數(shù)據(jù)路徑速率。這可通過(guò)增加更多1Gb/s數(shù)據(jù)路徑實(shí)現(xiàn)。再增加一個(gè)路徑將增大數(shù)據(jù)率到2Gb/s，這接近總的用戶側(cè)數(shù)據(jù)率。第三數(shù)據(jù)路徑將允許網(wǎng)絡(luò)側(cè)的數(shù)據(jù)率超過(guò)用戶側(cè)的數(shù)據(jù)率。在其它示例性實(shí)施例中，在一個(gè)鏈路上的數(shù)據(jù)率可從1Gb/s上升到2Gb/s，接著上升到10Gb/s。因此，當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，不用再增加光鏈路就能升級(jí)鏈路。
通過(guò)本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何一種方法可實(shí)現(xiàn)附加數(shù)據(jù)路徑(帶寬)。這可通過(guò)利用工作于多個(gè)光波導(dǎo)的多個(gè)光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)430實(shí)現(xiàn)，或它們可使一個(gè)光波導(dǎo)工作于多個(gè)波長(zhǎng)，或可使用上面示意的高速光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)430。因此，通過(guò)升級(jí)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110以操作不止一個(gè)1Gb/s鏈路，不必須以用戶為前提進(jìn)行改動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)。
現(xiàn)在參考圖5，圖5示意了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例通過(guò)單個(gè)光波導(dǎo)150與用戶光接口140相連的光分接頭130的功能框圖。光分接頭130可包括一個(gè)組合信號(hào)輸入/輸出端口，其與連接激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的另一分布式光波導(dǎo)相連。如上指出，光分接頭130可包含光分路器510，其可以是4路或8路光分路器。具有少于或多于4路或8路分路的其它光分接頭也不超出本發(fā)明的范圍。光分接頭可分割將下行流光信號(hào)以服務(wù)相應(yīng)的用戶光接口140，在光分接頭130包含4路光分接頭的示例性實(shí)施例中，這種光分接頭可以是穿透型，這意味著一部分下行流光信號(hào)被提取或分割以服務(wù)其中所包含的4路分路器，同時(shí)其余光能量另外被下行傳遞到其它分布式光波導(dǎo)150。
光分接頭130是有效的耦合器，其可在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120和相應(yīng)的用戶光接口140之間傳輸光信號(hào)。光分接頭130可以級(jí)聯(lián)，或它們可以星型結(jié)構(gòu)從激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120連接。如上所述，光分接頭130還可路由信號(hào)到與相應(yīng)光分接頭130下行相關(guān)的其它光分接頭。
光分接頭130也可連接有限或少量光波導(dǎo)，這樣在任何特定的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120就不會(huì)出現(xiàn)光波導(dǎo)的高度集中。換言之，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，光分接頭在遠(yuǎn)離激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的某一點(diǎn)可連接有限數(shù)量的光波導(dǎo)150，以便避免在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)光波導(dǎo)150的高度集中。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，對(duì)于圖12所示的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的另一示例性實(shí)施例，下面將詳細(xì)討論光分接頭130可結(jié)合到激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120中。
用戶光接口140用于將從光分接頭130接收的下行流光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以利用適當(dāng)?shù)耐ㄐ旁O(shè)備進(jìn)行處理。用戶光接口140還可用于將上行流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為上行流光信號(hào)，以沿分布式光波導(dǎo)150傳輸?shù)焦夥纸宇^130。用戶光接口140可在雙向光信號(hào)分路器520和模擬光接收機(jī)525之間包含光雙工器515，以分割從分布式光波導(dǎo)150接收的下行流光信號(hào)。光雙工器515可接收由數(shù)字光發(fā)射機(jī)530生成的上行流光信號(hào)。數(shù)字光發(fā)射機(jī)530將電的二元/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為光形式，以便光信號(hào)能發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)服務(wù)集線器110。相反，數(shù)字光接收機(jī)540將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電的二元/數(shù)字信號(hào)，以便這些電信號(hào)能由處理器550進(jìn)行處理。
本發(fā)明可以以各種波長(zhǎng)傳輸光信號(hào)。然而，所討論的波長(zhǎng)區(qū)域是實(shí)用的，它們只是本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，任何高于或低于或在1310或1550nm波長(zhǎng)區(qū)域之間的其它波長(zhǎng)均不超出本發(fā)明的范圍。
模擬光接收機(jī)525能將下行流廣播光學(xué)視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬射頻電視信號(hào)，以輸出經(jīng)調(diào)制的視頻單向信號(hào)輸出端535。經(jīng)調(diào)制的視頻單向信號(hào)輸出端535可饋電視頻接收機(jī)，如電視機(jī)(未示出)或收音機(jī)(未示出)。模擬光接收機(jī)525可處理模擬調(diào)制的視頻傳輸以及用于數(shù)字TV應(yīng)用的數(shù)字調(diào)制射頻傳輸。
雙向光信號(hào)分路器520可在相應(yīng)方向傳輸組合光信號(hào)。也就是說(shuō)，從光雙工器515進(jìn)入雙向光分路器520的下行流光信號(hào)被傳輸?shù)綌?shù)字光接收機(jī)540。從數(shù)字光發(fā)射機(jī)530進(jìn)入到此的上行流光信號(hào)被送至光雙工器515，接著送至光分接頭130。雙向光信號(hào)分路器520與數(shù)字光接收機(jī)540相連，接收機(jī)540將下行流數(shù)據(jù)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。其間雙向光信號(hào)分路器520還與數(shù)字光發(fā)射機(jī)530相連，以將上行流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。
數(shù)字光接收機(jī)540可包含一個(gè)或多個(gè)光電接收機(jī)或光電二極管以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。數(shù)字光發(fā)射機(jī)可包括一個(gè)或多個(gè)激光器，如法布里-珀羅(F-P)激光器，分布式反饋(DFB)激光器，以及垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)。
數(shù)字光接收機(jī)540和數(shù)字光發(fā)射機(jī)530與處理器550相連，處理器550基于所嵌入的地址選擇預(yù)定用于瞬時(shí)用戶光接口140的數(shù)據(jù)。由處理器550處理的數(shù)據(jù)可包含一種或多種電話和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如因特網(wǎng)業(yè)務(wù)。處理器550與電話輸入/輸入端555相連，其可包含一個(gè)模擬接口。處理器550還可連接數(shù)據(jù)接口560，數(shù)據(jù)接口560可為計(jì)算機(jī)設(shè)備，機(jī)頂盒，ISDN電話以及其它類似設(shè)備提供鏈路。作為選擇，數(shù)據(jù)接口560可包含與話音經(jīng)IP(VoIP)電話或以太網(wǎng)電話的接口。數(shù)據(jù)接口560可包含以太網(wǎng)(10BaseT，100BaseT，Gigabit)接口，HPNA接口，通用串行總線(USB)，IEEE1394接口，ADSL接口以及其它類似接口中的一種。
現(xiàn)在參考圖6，圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選示例性實(shí)施例的示例性數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110B的功能框圖，其中上行流光信號(hào)和下行流光信號(hào)沿獨(dú)立的光波導(dǎo)傳輸，如上面參考圖1討論的第二光波導(dǎo)170和第三光波導(dǎo)180。換言之，在這個(gè)示例性實(shí)施例中，第二光波導(dǎo)170設(shè)計(jì)用于只傳輸下行流光信號(hào)，而第三光波導(dǎo)180設(shè)計(jì)用于只從激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120傳輸上行流光信號(hào)。
該示例性數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110B還包括與第二光波導(dǎo)170相連的下行流光信號(hào)輸出端口605。數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110B還包括與第三光波導(dǎo)180相連的上行流光信號(hào)輸出端口。利用該示例性數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110B，獨(dú)立的光波導(dǎo)180和170傳輸相應(yīng)的上行流和下行流光信號(hào)。利用這個(gè)示例性實(shí)施例，由于去除了之前用于組合和分隔上行流和下行流光信號(hào)的附加組件，因此能保存能量。
這個(gè)示例性實(shí)施例的數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110B還可減小因功率損耗和串話引起的距離限制。換言之，在提供比接收功率更多光功率的光發(fā)射機(jī)的每一端，由于上行流和下行流光信號(hào)方向之間的不完全隔離，可能在接收機(jī)造成干擾。通過(guò)對(duì)上行流和下行流光信號(hào)使用獨(dú)立的光波導(dǎo)，可以大為降低或消除這種干擾。
現(xiàn)在參考圖7，圖7示意了示例性室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120B的功能框圖，除了能與下行流光信號(hào)混合的單向信號(hào)，該節(jié)點(diǎn)還可接受沿獨(dú)立的光波導(dǎo)傳輸?shù)纳闲辛骱拖滦辛鞴庑盘?hào)。換言之，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120B可與圖6所示的示例性數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110B連接。
激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120B可包含與圖1所示的第二光波導(dǎo)170相連的下行流光信號(hào)輸入端口705。下行流光信號(hào)輸入端口705連接光接收機(jī)710，以將下行流光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光接收機(jī)710又將電信號(hào)饋送到光分接頭路由設(shè)備435。
圖7的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120B可另外包含光發(fā)射機(jī)720，其將從光分接頭路由設(shè)備435接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。由光發(fā)射機(jī)720生成的光信號(hào)被饋送到上行流光信號(hào)輸出端口715。上行流光信號(hào)輸出端口715與圖1所示的第三光波導(dǎo)180相連。相比圖4所示的示例性激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120A，雙向分路器360已經(jīng)被第二分路器4202取代。光發(fā)射機(jī)325生成的光信號(hào)的波長(zhǎng)比相應(yīng)的用戶光接口140產(chǎn)生的上行流光信號(hào)長(zhǎng)。例如，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，光發(fā)射機(jī)325可生成波長(zhǎng)在1410和1490nm之間的光信號(hào)，而上行流光信號(hào)保持在1310nm的波長(zhǎng)區(qū)域。
如上指出，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，所討論的波長(zhǎng)只是本發(fā)明特征的示意。在某些情況下，可能以不同方式使用位于1310和1550nm的通信窗口，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，本發(fā)明并不局限于上面討論的波長(zhǎng)區(qū)域。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，光信號(hào)的波長(zhǎng)較短或較長(zhǎng)都不超出本發(fā)明的范圍和精神。
由于在上行流和下行流光信號(hào)之間的波長(zhǎng)區(qū)域存在差異，附加雙工器420可替代前述的雙向分路器360(如圖4的示例性實(shí)施例示意)。該附加或替代的雙工器420的損耗與在圖4的示例性實(shí)施例中使用的前述雙向分路器360不同。這種用附加雙工器420替代雙向分路器360也可應(yīng)用于用戶光接口140。也就是說(shuō)，當(dāng)上行流和下行流光信號(hào)工作于各自的不同波長(zhǎng)區(qū)域時(shí)，用戶光接口140的雙向光信號(hào)分路器可以用雙工器420替代。用雙工器420替代雙向分路器360可降低激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120和用戶光接口140之間的光損耗。
作為選擇，如果激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120正對(duì)上行流和下行流光信號(hào)使用相同波長(zhǎng)，則光接口140使用具有圖5所示的相應(yīng)光功率損耗的雙向光信號(hào)分路器520。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以對(duì)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的部件作各種其它替換而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
現(xiàn)在參考圖8，圖8示意了另一示例性室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120C，除了傳輸單向信號(hào)的多個(gè)光波導(dǎo)，其可接受從獨(dú)立的上行流和下行流光波導(dǎo)傳輸?shù)墓庑盘?hào)。在此示例性實(shí)施例中，圖8的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120C可包含與多個(gè)第一光波導(dǎo)160相連的多個(gè)單向信號(hào)輸入端口805。在此示例性實(shí)施例中，與圖4的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120A和圖7的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120B相比，從圖8所示的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120C中已經(jīng)去除了放大器410。放大器410從激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120C中去除并被放置在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110中。
從多個(gè)第一光波導(dǎo)160傳輸?shù)墓庑盘?hào)利用第一組雙工器4201與源自第二組雙工器4202的上行流和下行流光信號(hào)組合。這是設(shè)計(jì)用于從圖8的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120C移動(dòng)放大器410(典型地包含攙雜鉺的光纖放大器-EDFA)到數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110，以及用于包含饋送入激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120C的多個(gè)第一光波導(dǎo)，這種設(shè)計(jì)可基于經(jīng)濟(jì)和光波導(dǎo)的可用性考慮。
圖9示意了另一個(gè)示例性實(shí)施例的數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110D，其中諸如視頻或射頻信號(hào)的單向信號(hào)與下行流光信號(hào)組合。在此示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110B還包括分路器415，將廣播視頻光信號(hào)饋送到相應(yīng)的雙工器420。相應(yīng)的雙工器420組合廣播視頻光信號(hào)與由相應(yīng)的光發(fā)射機(jī)325生成的下行流數(shù)據(jù)光信號(hào)。通過(guò)這種方式，由于廣播視頻光信號(hào)與沿第二光波導(dǎo)170傳輸?shù)南滦辛鲾?shù)據(jù)光信號(hào)組合，因此可省去圖1所示的第一光波導(dǎo)160。
圖10示意了可與圖9所示的數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110D連接的另一示例性激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120D。在此示例性實(shí)施例中，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120D包含一個(gè)組合下行流光信號(hào)輸入端1005，其連接第二光波導(dǎo)160以便提供包含廣播視頻業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的組合下行流光信號(hào)。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120D還包括雙工器420，將廣播視頻或射頻信號(hào)饋送到放大器410。廣播視頻或射頻光信號(hào)接著被送至分路器415，分路器415又將這些光信號(hào)發(fā)送至第一組雙工器4201。圖9所示的數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110D和圖10所示的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120D的組合能節(jié)省這兩個(gè)設(shè)備之間的光波導(dǎo)。
如上指出，在另一示例性實(shí)施例中，可以只使用一條光纖(未示出)以鏈接數(shù)據(jù)服務(wù)集線器110和激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120。在這種示例性實(shí)施例中，不同波長(zhǎng)可用于傳輸上行流和下行流光信號(hào)。
圖11是另一示例性室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120E的功能框圖，其在分接頭復(fù)用器440和相應(yīng)的用戶組之間使用雙收發(fā)信機(jī)。在此實(shí)施例中，源自每個(gè)相應(yīng)的分接頭復(fù)用器440的下行流光信號(hào)在分接頭復(fù)用器440之后被立即分路。在此示例性實(shí)施例中，每個(gè)光發(fā)射機(jī)325設(shè)計(jì)用于只服務(wù)8個(gè)用戶，這與其它實(shí)施例中服務(wù)16個(gè)用戶不同。但每個(gè)分接頭復(fù)用器440通常服務(wù)16個(gè)或更少的用戶。
通過(guò)這種方式，可大為降低因光分接頭130導(dǎo)致的分路損耗。例如，在分接頭復(fù)用器440之后不立即分路下行流光信號(hào)的其它示例性實(shí)施例中，這些實(shí)施例設(shè)計(jì)用于服務(wù)16個(gè)或較少用戶，其相應(yīng)的理論分路損耗接近14dB(包含損耗容限)。例如服務(wù)8個(gè)或較少用戶的當(dāng)前示例性實(shí)施例，理論分路損耗被降至約10.5dB。
在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120E，由于在任何時(shí)候一個(gè)接收機(jī)370或另一接收機(jī)370正從相應(yīng)用戶接收信號(hào)，而另一接收機(jī)370不在接收信號(hào)，因此光接收機(jī)370不能并聯(lián)。不在接收任何上行流光信號(hào)的接收機(jī)370可能輸出噪聲，這將干擾來(lái)自正在接收上行流光信號(hào)的接收機(jī)370的信號(hào)接收。因此，可使用開(kāi)關(guān)1105以選擇當(dāng)前正在接收上行流光信號(hào)的光接收機(jī)370。由于分接頭復(fù)用器知道哪個(gè)光接收機(jī)370應(yīng)在任何給定時(shí)刻接收上行流光信號(hào)，因此其能控制開(kāi)關(guān)1105。
圖12是另一示例性室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120F的功能框圖，其包含在此節(jié)點(diǎn)自身內(nèi)部設(shè)置的光分接頭130。在此體系結(jié)構(gòu)中，來(lái)自每個(gè)用戶光接口140的光波導(dǎo)150可與激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120F相連。通常，連接激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120F的光波導(dǎo)150的數(shù)量使得需要兩個(gè)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120來(lái)支持光波導(dǎo)150的數(shù)量。但是，當(dāng)存在小于用戶最大數(shù)量時(shí)，可使用一個(gè)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120F來(lái)服務(wù)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)基礎(chǔ)。當(dāng)業(yè)務(wù)基礎(chǔ)擴(kuò)展到需要附加激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120的數(shù)量時(shí)，可增加附加激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)。
通過(guò)在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120F內(nèi)設(shè)置光分接頭130，由于上述原因，兩個(gè)或多個(gè)收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120F可與另一個(gè)節(jié)點(diǎn)共址。換言之，該示例性實(shí)施例使得兩個(gè)或多個(gè)收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120F能相互靠近放置。這種激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120F的放置方式能節(jié)省能量，因此能大為節(jié)省成本。此外，利用這種共址設(shè)計(jì)，可很容易獲得光學(xué)體系結(jié)構(gòu)100的未來(lái)擴(kuò)展。也就是說(shuō)，可安裝一個(gè)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120F直到更多的用戶加入到需要該激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)100中。由于更多用戶加入到光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)100，光波導(dǎo)150可連接共址的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)。
現(xiàn)在參考圖13，圖13示意了利用本發(fā)明的激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120處理單向和雙向光信號(hào)的示例性方法。圖13基本上提供了由激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120執(zhí)行處理的概述。
在下述的過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)所述的本發(fā)明的功能，某些步驟自然必須居其它步驟之前。然而，如果所述步驟的順序并不改變本發(fā)明的功能的話，本發(fā)明并不局限于這些步驟順序。也就是說(shuō)，可以認(rèn)為某些步驟可在其它步驟之前或之后執(zhí)行，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
在示例性激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)概述過(guò)程1300中，步驟1305為第一步驟。在步驟1305，通過(guò)圖4所示的放大器410放大下行流射頻調(diào)制的光信號(hào)。如上指出，放大器410可包含攙雜鉺的光纖放大器(EDFA)。然而，其它光放大器并不超出本發(fā)明的范圍。
接著，在步驟1307，利用光分接頭路由設(shè)備435分配相應(yīng)用戶之間的帶寬。換言之，光分接頭路由設(shè)備435可根據(jù)預(yù)約或基于需要調(diào)整用戶的帶寬。光分接頭路由設(shè)備435可以1、2、5、10、20、50、100、200以及450Mb/s的單位提供特定用戶或用戶組帶寬。
在步驟1310，經(jīng)下行流射頻調(diào)制的光信號(hào)與源自分接頭復(fù)用器440的下行流光信號(hào)組合。下行流光信號(hào)的組合可發(fā)生在雙工器420。接著在步驟1315，經(jīng)組合的下行流光信號(hào)沿分布式光波導(dǎo)150傳輸?shù)椒峙涞南鄳?yīng)光分接頭組合200。
在步驟1320，上行流光信號(hào)被光接收機(jī)370接收，接著被轉(zhuǎn)換為上行流電信號(hào)。上行流電信號(hào)被送至相應(yīng)的分接頭復(fù)用器440。從相應(yīng)的分接頭復(fù)用器440接收的電信號(hào)根據(jù)步驟1325在光分接頭路由設(shè)備435備組合。同樣在步驟1325，來(lái)自光分接頭路由設(shè)備435的上行流電信號(hào)利用光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)430或光發(fā)射機(jī)720被轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。在步驟1330，上行流光信號(hào)通過(guò)雙向光波導(dǎo)170或?qū)Ｓ蒙闲辛鞴獠▽?dǎo)180被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)集線器110。
現(xiàn)在參考圖14，圖14示意了根據(jù)本發(fā)明利用激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120處理下行流光信號(hào)的示例性過(guò)程的邏輯流程圖。具體來(lái)說(shuō)，圖14的邏輯流程圖示意了用于從數(shù)據(jù)服務(wù)提供商110傳遞光信號(hào)到至少一個(gè)用戶的示例性方法。
如上指出，在下述的過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)所述的本發(fā)明的功能，某些步驟自然必須居其它步驟之前。然而，如果所述步驟的順序并不改變本發(fā)明的功能的話，本發(fā)明并不局限于這些步驟順序。也就是說(shuō)，可以認(rèn)為某些步驟可在其它步驟之前或之后執(zhí)行，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
在用于從數(shù)據(jù)服務(wù)提供商傳遞光信號(hào)到至少一個(gè)用戶的示例性過(guò)程1400中，步驟1405為第一步驟。在步驟1405，下行流光信號(hào)在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120被接收。例如，下行流光信號(hào)可在圖4所示的單向光信號(hào)輸入端口405被接收。此外，下行流光信號(hào)也可在圖4示意的雙向光信號(hào)輸入/輸出端425被接收。
接著，在步驟1410，下行流光信號(hào)可被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。換言之，在雙向光信號(hào)輸入/輸出端口425接收的下行流光信號(hào)可利用光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)430轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。如上指出，光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)430可包含光/電轉(zhuǎn)換器。接著，在步驟1415，光分接頭路由設(shè)備435在分配給光分接頭組130的分接頭復(fù)用器440之間可分割經(jīng)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)。在步驟1420，利用光分接頭路由設(shè)備435可為用戶分割下行流帶寬。
在此步驟，光分接頭路由設(shè)備435可基于預(yù)約或基于當(dāng)前需求為各個(gè)用戶組分割帶寬。光分接頭路由設(shè)備435可以1、2、5、10、20、50、100、200和450Mb/s的單位分割帶寬。然而，本發(fā)明并不局限于這些增量。其他帶寬增量并不超出本發(fā)明的范圍和精神。光分接頭路由設(shè)備435通過(guò)執(zhí)行為與分配給單個(gè)端口的用戶組進(jìn)行通信定義協(xié)議的程序可以這種方式分配帶寬。這些單個(gè)端口與相應(yīng)的分接頭復(fù)用器440相連。
在步驟1425，由光分接頭路由設(shè)備435處理的下行流電信號(hào)利用分接頭復(fù)用器440被復(fù)用。接著，在步驟1430，下行流電信號(hào)利用光發(fā)射機(jī)325被轉(zhuǎn)換為下行流光信號(hào)。如上指出，光發(fā)射機(jī)325可包含法布里-珀羅(F-P)激光器，分布式反饋(DFB)激光器，或垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)中的一種。然而，如上指出，其他類型的激光器并不超出本發(fā)明的范圍。
在步驟1435，從第一光波導(dǎo)160接收的單向射頻調(diào)制的光信號(hào)利用分路器415被分路為多條路徑。接著，在步驟1440，經(jīng)射頻調(diào)制的光信號(hào)的下行流路徑與源自分接頭復(fù)用器440的下行流光信號(hào)的路徑組合。
圖15是利用根據(jù)本發(fā)明示例性激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)120處理上行流光信號(hào)的示例性過(guò)程的邏輯流程圖。具體來(lái)說(shuō)，圖15示意了用于從至少一個(gè)用戶傳遞光信號(hào)到數(shù)據(jù)服務(wù)提供商集線器的過(guò)程。
如上指出，在下述的過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)所述的本發(fā)明的功能，某些步驟自然必須居其它步驟之前。然而，如果所述步驟的順序并不改變本發(fā)明的功能的話，本發(fā)明并不局限于這些步驟順序。也就是說(shuō)，可以認(rèn)為某些步驟可在其它步驟之前或之后執(zhí)行，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
在該示例性激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)上行過(guò)程1500中，步驟1505為第一步驟。在步驟1505，沿分布式光波導(dǎo)150傳輸源自用戶的上行流光信號(hào)到光分接頭130。接著上行流光信號(hào)在步驟1510被光接收機(jī)370轉(zhuǎn)換。在步驟1515，上行流電信號(hào)在光分接頭路由設(shè)備435組合。接著，在步驟1520，利用光分接頭路由設(shè)備435分配用戶的上行流帶寬，這類似于上面參考圖14討論的分配下行流光帶寬的做法。
對(duì)于上行流光信號(hào)來(lái)說(shuō)，光分接頭路由設(shè)備435可利用時(shí)分多址(TDMA)以便服務(wù)或支持來(lái)自多個(gè)分接頭復(fù)用器440的信號(hào)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，在時(shí)分多址中，光分接頭路由設(shè)備435及時(shí)從一個(gè)分接頭復(fù)用器440轉(zhuǎn)換到另一個(gè)分接頭復(fù)用器440。相反，對(duì)于下行流光信號(hào)來(lái)說(shuō)，光分接頭路由設(shè)備435利用時(shí)分復(fù)用(TDM)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，當(dāng)光分接頭路由設(shè)備435向多個(gè)分接頭復(fù)用器440發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，出現(xiàn)時(shí)分復(fù)用。在時(shí)分復(fù)用中，不再去除信號(hào)，因此接收時(shí)鐘保持同步。
在步驟1525，經(jīng)組合的上行流電信號(hào)利用光波導(dǎo)收發(fā)信機(jī)430或光發(fā)射機(jī)420被轉(zhuǎn)換為上行流光信號(hào)。接著，在步驟1530，經(jīng)組合的上行流光信號(hào)沿諸如第二光波導(dǎo)170或第三光波導(dǎo)180的光波導(dǎo)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)集線器110。
圖16是利用根據(jù)本發(fā)明的光分接頭130處理單向和雙向光信號(hào)的邏輯流程圖。如上指出，在下述的過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)所述的本發(fā)明的功能，某些步驟自然必須居其它步驟之前。然而，如果所述步驟的順序并不改變本發(fā)明的功能的話，本發(fā)明并不局限于這些步驟順序。也就是說(shuō)，可以認(rèn)為某些步驟可在其它步驟之前或之后執(zhí)行，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
在光分接頭過(guò)程1600中，步驟1605為第一步驟。步驟1605從與激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)相連的光波導(dǎo)，如分布式光波導(dǎo)150，轉(zhuǎn)移信號(hào)到組合信號(hào)輸入/輸出端口505。接著，在步驟1610，利用光分路器510分路被分接的下行流光信號(hào)。光分路器510通過(guò)分布式光波導(dǎo)150可將下行流光信號(hào)分路到一個(gè)或多個(gè)用戶接口或其他分接頭或分路器或它們的組合。在步驟1615，下行流分接頭組合光信號(hào)可被傳輸?shù)较鄳?yīng)用戶，并且利用光分路器510可從相應(yīng)用戶接收和組合上行流光信號(hào)。
圖17是利用根據(jù)本發(fā)明的用戶光接口140處理單向光信號(hào)和雙向光信號(hào)的邏輯流程圖。如上指出，在下述的過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)所述的本發(fā)明的功能，某些步驟自然必須居其它步驟之前。然而，如果所述步驟的順序并不改變本發(fā)明的功能的話，本發(fā)明并不局限于這些步驟順序。也就是說(shuō)，可以認(rèn)為某些步驟可在其它步驟之前或之后執(zhí)行，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
在用戶光接口過(guò)程1700中步驟1705為第一步驟，在步驟1705，利用光雙工器515接收組合下行流光信號(hào)。接著，在步驟1710，從源自分接頭復(fù)用器440的下行流數(shù)據(jù)光信號(hào)分隔經(jīng)射頻調(diào)制的下行流光信號(hào)。在步驟1715，利用模擬光接收機(jī)525轉(zhuǎn)換經(jīng)下行流射頻調(diào)制的光信號(hào)為下行流電光信號(hào)。如上指出，除了用于數(shù)字TV應(yīng)用的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，模擬光接收機(jī)還能處理模擬調(diào)制信號(hào)。
在步驟1720，上行流電信號(hào)利用數(shù)字光發(fā)射機(jī)530被轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。如上指出，數(shù)字光發(fā)射機(jī)530可包含法布里-珀羅(F-P)激光器，分布式反饋(DFB)激光器，或垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)或其他類似激光器中的一種?？梢詮碾娫捿斎?輸出端口555或數(shù)據(jù)接口560或二者生成上行流電信號(hào)(如上述討論)。
在步驟1725，從數(shù)字光接收機(jī)540發(fā)射的下行流電信號(hào)被處理器550接收。處理器550又將這些電信號(hào)傳輸?shù)竭m當(dāng)?shù)妮敵鲈O(shè)備，如電話輸入/輸出端口555或數(shù)據(jù)接口560或二者。如上指出，電話輸入/輸出端口555或數(shù)據(jù)接口560或二者可生成上行流電信號(hào)，這些電信號(hào)被送至處理器550，接著利用數(shù)字光發(fā)射機(jī)530被轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，本發(fā)明的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)100通過(guò)光信號(hào)可提供至少視頻、電話以及計(jì)算機(jī)通信業(yè)務(wù)中的一種。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將理解，可從示例性光學(xué)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)100中去除包含射頻調(diào)制信號(hào)的視頻層，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
利用本發(fā)明，可提供往返網(wǎng)絡(luò)用戶下行和上行傳輸相同比特率的全光纖網(wǎng)絡(luò)和方法。此外，本發(fā)明提供的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和方法可在降低數(shù)據(jù)服務(wù)集線器的連接數(shù)量的同時(shí)服務(wù)大量用戶。
本發(fā)明還可提供一種有源信號(hào)源，其可放置于數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和用戶之間，而且可設(shè)計(jì)用于承受室外環(huán)境條件。本發(fā)明也可設(shè)計(jì)用于懸掛在絞線上，或安裝到類似于通信網(wǎng)絡(luò)最后一英里內(nèi)放置的常規(guī)有線TV設(shè)備的基座內(nèi)。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可從數(shù)據(jù)服務(wù)集線器以光學(xué)形式接收至少吉比特(Gigabit)或快速以太網(wǎng)通信，并將這種光帶寬分割或分配為預(yù)定數(shù)量的分配組。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可基于光纖網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)或多個(gè)用戶的需求分配附加或壓縮帶寬。另外，本發(fā)明的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)適合于在網(wǎng)絡(luò)一側(cè)整體執(zhí)行有效升級(jí)。換言之，該光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)允許硬件升級(jí)發(fā)生在數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和數(shù)據(jù)服務(wù)集線器與用戶之間配置的有源信號(hào)源內(nèi)部和之間位置。
應(yīng)理解的是，前面的描述僅涉及示意本發(fā)明的實(shí)施例，不用偏離下述權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍和精神就可做各種改變。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)集線器；至少一個(gè)光分接頭；與所述光分接頭相連的至少一個(gè)用戶光接口；在所述數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和所述光分接頭之間配置的一個(gè)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)，用于在所述數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和所述光分接頭之間傳遞光信號(hào)，以及用于在所述光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的用戶之間分配帶寬，以及在相應(yīng)的光分接頭和所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)之間連接的一個(gè)或多個(gè)光波導(dǎo)，用于傳輸上行流光信號(hào)和下行流光信號(hào)，從而在響應(yīng)用戶需求，用戶的光帶寬可由激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)控制時(shí)，所述波導(dǎo)的數(shù)量最少。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)還包括一個(gè)光分接頭路由設(shè)備，用于在光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的用戶之間分配帶寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)還包括與光分接頭路由設(shè)備連接的至少一個(gè)復(fù)用器；與所述至少一個(gè)復(fù)用器相連的至少一個(gè)光發(fā)射機(jī)，用于將從所述數(shù)據(jù)服務(wù)集線器接收的下行流光信號(hào)發(fā)送到所述光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的至少一個(gè)用戶光接口；以及與每個(gè)復(fù)用器相連的至少一個(gè)光接收機(jī)，用于從所述光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的至少一個(gè)用戶光接口接收和轉(zhuǎn)換上行流光信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)還包括與所述至少一個(gè)光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)相連的至少一個(gè)雙工器，每個(gè)雙工器組合從所述數(shù)據(jù)服務(wù)集線器接收的下行流射頻調(diào)制光信號(hào)與所述下行流光信號(hào)，其中每個(gè)雙工器與相應(yīng)的光波導(dǎo)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)從所述數(shù)據(jù)服務(wù)集線器接受吉比特以太網(wǎng)光信號(hào)并將所述以太網(wǎng)光信號(hào)分割為預(yù)定數(shù)量的分組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)包含無(wú)源降溫設(shè)備以便在-40℃～60℃之間的溫度范圍內(nèi)工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)在高架設(shè)備環(huán)境中可安裝在絞合線上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)在地下設(shè)備環(huán)境中安裝于基座內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)和所述數(shù)據(jù)服務(wù)集線器之間的距離包含0～80km之間的范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)包含至少一個(gè)光發(fā)射機(jī)，每個(gè)光發(fā)射機(jī)包括法布里-珀羅激光器、分布式反饋激光器、以及垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)中的一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)還包括光分接頭路由設(shè)備，其分配附加或壓縮光帶寬給在所述光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中與其他用戶光接口相關(guān)的至少一個(gè)用戶光接口。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)光分接頭路由設(shè)備，以管理上行流和下行流光信號(hào)協(xié)議。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中一種協(xié)議包括時(shí)分多址協(xié)議。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中用于上行流和下行流光信號(hào)的數(shù)據(jù)比特率基本上對(duì)稱。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中每個(gè)光波導(dǎo)處理至少450Mb/s的數(shù)據(jù)率。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中每個(gè)光分接頭包含至少一個(gè)光分路器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中服務(wù)一個(gè)特定用戶光接口分組的一個(gè)光分接頭與另一光分接頭相連。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中每個(gè)光分接頭除了傳輸下行流RF調(diào)制的光信號(hào)，還傳輸上行流和下行流光信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中每個(gè)用戶光學(xué)接口包括一個(gè)模擬光接收機(jī)、一個(gè)數(shù)字光接收機(jī)、以及一個(gè)數(shù)字光發(fā)射機(jī)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中所述光波導(dǎo)為第一組光波導(dǎo)，所述光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還包括在所述數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)之間配置的第二組光波導(dǎo)，所述第二組光波導(dǎo)包含用于傳輸上行流光信號(hào)到數(shù)據(jù)服務(wù)集線器的第一波導(dǎo)，以及用于傳輸下行流光信號(hào)到所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的第二光波導(dǎo)。
21.一種光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)集線器；至少一個(gè)光分接頭；與所述光分接頭相連的至少一個(gè)用戶光接口；在所述數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和所述至少一個(gè)用戶光接口之間配置的一個(gè)激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)，用于在所述數(shù)據(jù)服務(wù)集線器和所述光分接頭之間傳遞光信號(hào)，以及用于在所述光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的用戶之間分配帶寬，其中所述光分接頭配置在所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，以及在相應(yīng)的光分接頭和所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)之間連接的一個(gè)或多個(gè)光波導(dǎo)，用于傳輸所述上行流光信號(hào)和下行流光信號(hào)，從而在響應(yīng)用戶需求，用戶的光帶寬可由激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)控制時(shí)，所述波導(dǎo)的數(shù)量最少。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中每個(gè)光分接頭包含一個(gè)光分路器。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中服務(wù)一個(gè)特定用戶光接口分組的一個(gè)光分接頭與另一光分接頭相連。
24.一種用于從數(shù)據(jù)服務(wù)提供商傳遞光信號(hào)到至少一個(gè)用戶的方法，包括步驟在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)，從所述服務(wù)提供商接收下行流光信號(hào)；在所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)，在預(yù)先指定的復(fù)用器之間分割所述下行流信號(hào)；在所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)，在用戶之間分配帶寬；在所述預(yù)先指定的復(fù)用器復(fù)用所述下行流信號(hào)；以及通過(guò)至少一個(gè)光分接頭沿至少一個(gè)光波導(dǎo)傳輸相應(yīng)的組合下行流光信號(hào)到至少一個(gè)用戶。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括分配用戶給相應(yīng)的各個(gè)復(fù)用器的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括步驟從所述服務(wù)提供商接收經(jīng)下行流RF調(diào)制的光信號(hào)；以及組合下行流光信號(hào)與經(jīng)下行流RF調(diào)制的光信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中接收下行流光信號(hào)的步驟還包括從所述數(shù)據(jù)服務(wù)提供商接收至少吉比特或快速以太網(wǎng)光信號(hào)的分步驟。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括利用無(wú)源降溫設(shè)備在-40℃和60℃之間操作激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括在高架設(shè)備環(huán)境中安裝激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)到絞合線上的步驟。
30.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括在地下設(shè)備環(huán)境中安裝激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)到基座內(nèi)的步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括通過(guò)光信號(hào)提供視頻、電話以及因特網(wǎng)業(yè)務(wù)中的一種的步驟。
32.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括步驟利用至少一個(gè)光分接頭分路組合下行流光信號(hào)；以及沿至少一根光波導(dǎo)傳輸經(jīng)分路的下行流光信號(hào)到至少一個(gè)用戶。
33.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括在1個(gè)和16個(gè)用戶之間連接一個(gè)相應(yīng)光分接頭的步驟。
34.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括從另一光分接頭饋送光信號(hào)給一個(gè)光分接頭的步驟。
35.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括利用所述至少一個(gè)光波導(dǎo)在1個(gè)和16個(gè)用戶之間服務(wù)的步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中轉(zhuǎn)換下行流電信號(hào)的步驟還包括調(diào)制法布里-珀羅激光器、分布式反饋激光器、以及垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)中的至少一種，以生成下行流光信號(hào)。
37.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中分配帶寬的步驟還包括為在所述光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中與其他用戶光接口相關(guān)的至少一個(gè)特定用戶光接口分配附加或壓縮光帶寬的步驟。
38.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中分割下行流電信號(hào)的步驟還包括利用時(shí)分復(fù)用協(xié)議在預(yù)先指定的復(fù)用器之間分割下行流電信號(hào)的分步驟。
39.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括在上行流光信號(hào)和下行流光信號(hào)之間保持基本上對(duì)稱的數(shù)據(jù)比特率的步驟。
40.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括以至少450Mb/s的數(shù)據(jù)率傳輸光信號(hào)的步驟。
41.一種用于從至少一個(gè)用戶傳遞光信號(hào)到數(shù)據(jù)服務(wù)提供商的方法，包括步驟將源自至少一個(gè)用戶的上行流光信號(hào)傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)光分接頭；在激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)，從所述至少一個(gè)光分接頭接收上行流光信號(hào)；在所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)，將上行流光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；在所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)，組合上行流電信號(hào)；在所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)，對(duì)至少一個(gè)用戶分配帶寬；將所述組合上行流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；以及沿至少一根光波導(dǎo)傳輸所述組合上行流光信號(hào)到所述數(shù)據(jù)服務(wù)提供商。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括利用無(wú)源降溫設(shè)備在-40℃和60℃之間操作所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的步驟。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括在高架設(shè)備環(huán)境中安裝激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)到絞合線上的步驟。
44.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括在地下設(shè)備環(huán)境中安裝激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)到基座內(nèi)的步驟。
45.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括通過(guò)光信號(hào)提供視頻、電話以及因特網(wǎng)業(yè)務(wù)中的一種的步驟。
46.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括利用至少一個(gè)光分接頭組合源自多個(gè)用戶的相應(yīng)上行流光信號(hào)的步驟。
47.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括在1個(gè)和16個(gè)用戶之間連接一個(gè)相應(yīng)光分接頭的步驟。
48.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括靠近與所述數(shù)據(jù)服務(wù)提供商相關(guān)的光分接頭放置所述激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)的步驟。
49.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括從另一光分接頭饋送光信號(hào)給一個(gè)光分接頭的步驟。
50.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括利用與相應(yīng)各個(gè)復(fù)用器相連的單個(gè)光波導(dǎo)在1個(gè)和16個(gè)用戶之間服務(wù)的步驟。
51.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括在上行流光信號(hào)和下行流光信號(hào)之間保持基本上對(duì)稱的數(shù)據(jù)比特率的步驟。
52.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括以至少450Mb/s的數(shù)據(jù)率傳輸光信號(hào)的步驟。
全文摘要
一種光纖網(wǎng)可包含貼近光纖網(wǎng)的用戶放置的室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)。室外激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)并不需要有源降溫和升溫設(shè)備來(lái)控制激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)周圍的溫度。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)可基于預(yù)約或基于需要調(diào)整用戶的帶寬。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)還能以預(yù)先指定的增量為用戶提供數(shù)據(jù)帶寬。另外，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)適合于在網(wǎng)絡(luò)一側(cè)整體執(zhí)行有效升級(jí)。激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)還可提供高速對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸。此外，激光收發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)可使用現(xiàn)用硬件來(lái)生成光信號(hào)，如法布里－珀羅(F－P)激光發(fā)射機(jī)、分布式反饋激光器(DFB)、或垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)。
文檔編號(hào)H04B10/40GK1478336SQ01819957
公開(kāi)日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2001年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月4日
發(fā)明者詹姆斯·O·法默, 詹姆斯 O 法默, J 肯尼, 約翰·J·肯尼, 克 W 奎恩, 帕特里克·W·奎恩, A 泰, 托馬斯·A·泰, F 懷特里斯, 保羅·F·懷特里斯, 伊曼紐爾·A·維拉, 爾 A 維拉 申請(qǐng)人:Wave7光學(xué)公司