專利名稱：用于隔離無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中的故障的防障分光器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于與光線路終端進(jìn)行電信信號(hào)傳輸?shù)臒o(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的分光器以 及一種用于切斷和重新連接到這樣的分光器的光線路的方法，其中該分光器包括波長(zhǎng)選擇 性光電轉(zhuǎn)換器、AC/DC分離器、儲(chǔ)能器電路和光開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是提供用于經(jīng)由光線路終端OLT把電信信號(hào)從中央局傳遞到光網(wǎng)絡(luò) 單元ONU附近的訂戶的手段的低成本接入網(wǎng)。從中央局到訂戶的方向被稱作下游，而相反 的方向被稱作上游。由于單個(gè)OLT經(jīng)過(guò)完全無(wú)源光基礎(chǔ)設(shè)施而連接到若干0NU，下游通信是 廣播類型的，這意味著連接到OLT的所有ONU接收OLT發(fā)出的相同信號(hào)。上游通信是點(diǎn)對(duì) 點(diǎn)類型的，因?yàn)閬?lái)自O(shè)NU的所有信號(hào)在分光器中僅被組合在一起。這要求信道共享，所述信 道共享通常是通過(guò)時(shí)分復(fù)用機(jī)制而完成的。在正常的情況下，ONU在先前分配的時(shí)隙期間傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)兩個(gè)或更多信號(hào)沖突 并疊加到達(dá)OLT時(shí)可能損害對(duì)信號(hào)的正確解碼。當(dāng)在ONU中存在故障并且它開(kāi)始在所分配 的時(shí)隙之外傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)生這樣的情形。這會(huì)使整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)處于嚴(yán)重拒絕服務(wù)狀況。迄今一旦識(shí)別故障0NU，將派遣技術(shù)人員到其位置，以便物理地?cái)嚅_(kāi)它。在這個(gè)過(guò) 程期間，網(wǎng)絡(luò)保持不可用，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)停機(jī)時(shí)間。在歐洲專利EP 1376918B1中，公開(kāi)了一種無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，該無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)使用輔助光 線路并且其中如果主光線路上的信號(hào)出故障或光線路被破壞的話，則分光器中的雙穩(wěn)態(tài)光 開(kāi)關(guān)連接到輔助光線路。用于控制雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)的電子電路由光信號(hào)供電，該光信號(hào)具有在 電信信號(hào)所用的范圍之外的波長(zhǎng)。如果主光線路上的信號(hào)低于預(yù)定義的閾值，則激活雙穩(wěn) 態(tài)開(kāi)關(guān)。根據(jù)本文檔構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)要求大量的附加光線路并且不能遵循在控制系統(tǒng)中實(shí)施 的隔離策略。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種完全無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中的分光器以及用于不用附加光或電 線路來(lái)隔離故障ONU的方法。這通過(guò)權(quán)利要求1的分光器和權(quán)利要求9的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中示出了本發(fā)明的各實(shí)施例。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)可以是任何類型的，例如樹型或星型，其中多個(gè)ONU連接到一個(gè)0LT。 光信號(hào)傳輸根據(jù)不同的波長(zhǎng)被劃分在上游和下游，其中為電信使用分配波長(zhǎng)范圍。ONU對(duì)于 上游方向共享一個(gè)波長(zhǎng)并且在先前分配的時(shí)隙中進(jìn)行傳輸。如果一個(gè)或多個(gè)ONU在非分配 的時(shí)隙中進(jìn)行傳輸，則可能發(fā)生嚴(yán)重拒絕服務(wù)狀況并且必須隔離故障0NU。這通過(guò)借助于故 障ONU連接到的最后分光器中的光開(kāi)關(guān)來(lái)從網(wǎng)絡(luò)中切斷故障ONU來(lái)完成。為了控制分光器 中的開(kāi)關(guān)，數(shù)據(jù)信號(hào)從OLT傳輸?shù)椒止馄鞑⑶疫@些數(shù)據(jù)信號(hào)被分光器中的數(shù)據(jù)傳輸處理模塊所處理。數(shù)據(jù)傳輸處理模塊是電子電路，該電子電路通過(guò)由控制系統(tǒng)傳輸?shù)墓夤β市盘?hào)被 激勵(lì)。該光功率信號(hào)使用在電信信號(hào)的范圍之外的波長(zhǎng)。功率信號(hào)由波長(zhǎng)選擇性的光電轉(zhuǎn) 換器(通常是光電二極管)接收。光電轉(zhuǎn)換器的能量輸出被存儲(chǔ)在儲(chǔ)能器中，該儲(chǔ)能器可 以是電容器陣列、電池組或可再充電電池、或者任何其它能夠存儲(chǔ)電荷以便延遲利用的電 氣或電子器件裝置。
電AC/DC分離器從所接收的功率信號(hào)中分離DC分量并且將其饋送到儲(chǔ)能器。功 率信號(hào)的AC分量被傳遞到數(shù)據(jù)傳輸處理模塊。在數(shù)據(jù)傳輸處理模塊中包括的是開(kāi)關(guān)控制電路、功率電平控制電路和數(shù)據(jù)傳輸 電路。功率電平控制電路監(jiān)視來(lái)自光線路終端的數(shù)據(jù)并且如果不存在數(shù)據(jù)信號(hào)的話則 使開(kāi)關(guān)控制電路和數(shù)據(jù)傳輸電路斷電。光開(kāi)關(guān)優(yōu)選地是雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)，該雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)僅在切換過(guò)程期間消耗功率。因此，分 光器所使用的電能被最小化。合適的開(kāi)關(guān)是具有液晶的開(kāi)關(guān)，其改變通過(guò)光(passing light)的極性。另一合適的開(kāi)關(guān)是以MEMS技術(shù)用反射鏡制成的開(kāi)關(guān)，其可以使光束偏轉(zhuǎn)到開(kāi)或 關(guān)狀態(tài)。代替反射鏡，也可以使用衍射條(strip)，其被提高或降低以衰減光信號(hào)。這種器件 的雙穩(wěn)態(tài)功能由在斷電后保持最后選定狀態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)懸掛機(jī)構(gòu)(suspension mechanism) 實(shí)現(xiàn)。MEMS技術(shù)的基本優(yōu)點(diǎn)是其足以建立全光部件。這種器件由光開(kāi)關(guān)部分和電驅(qū)動(dòng)接 口構(gòu)成。用于切斷和重新連接到分光器的光線路的方法使用波長(zhǎng)在電信傳輸所用的范圍 之外的下游功率信號(hào)。該功率信號(hào)在下游被分發(fā)到所有分光器。每個(gè)分光器的切換部分在 正常的系統(tǒng)操作期間保持不活動(dòng)，僅把能量收集在儲(chǔ)能器中。當(dāng)OLT檢測(cè)到上游信號(hào)中的故障狀況時(shí)，控制系統(tǒng)中的軟件代理(software agent)通過(guò)切斷從分光器到ONU的光線路和把光線路從分光器重新連接到ONU來(lái)識(shí)別故障 0NU。這是通過(guò)在功率信號(hào)中傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)而完成的，該數(shù)據(jù)信號(hào)可以被數(shù)據(jù)傳輸電路分析 并且操作切換電路并因而切斷和重新連接光線路。OLT監(jiān)視上游信號(hào)并且當(dāng)故障信號(hào)消失 時(shí)，故障ONU已被隔離并且正常的系統(tǒng)操作可以繼續(xù)進(jìn)行?，F(xiàn)在可以更換故障0NU。當(dāng)功能 ONU被安裝時(shí)，可以重新連接到其的光線路。在正常的系統(tǒng)操作中，分光器中的電子電路被斷電。為了允許分光器中的喚醒過(guò) 程，數(shù)據(jù)信號(hào)從長(zhǎng)前導(dǎo)(long preamble)階段開(kāi)始。這給分光器提供必要的時(shí)間來(lái)喚醒和 正確地分析數(shù)據(jù)信號(hào)。所描述的體系架構(gòu)提供了最小化網(wǎng)絡(luò)停機(jī)時(shí)間的防備物理層上的ONU的故障的 有效防范措施，并且便于發(fā)現(xiàn)和隔離故障源以及允許其從無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程斷開(kāi)。這是以真正的全光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而不用輔助光線路或電纜而實(shí)現(xiàn)的。斷電功能的應(yīng)用 使分光器中的功耗最小化并且允許把光功率信號(hào)用作切換功能的功率源。因?yàn)楣β市盘?hào)在 電信傳輸信號(hào)的范圍之外，所以系統(tǒng)與現(xiàn)有的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相兼容。用于控制分光器中 的開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)信號(hào)可以被進(jìn)一步擴(kuò)展以支持將來(lái)的擴(kuò)展。對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)所需的變化限于OLT和分光器。所有ONU保持相同并且不知道硬件升級(jí)。用于把功率信號(hào)饋送到光線路上的光功率源可以是OLT的集成部分或者可以被 實(shí)施為獨(dú)立式模塊，從而增強(qiáng)所提出的解決方案的向后兼容性。


附圖描繪了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖1示出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。圖2示出分光器的框圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了采用樹型配置的光網(wǎng)絡(luò)。訂戶的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU經(jīng)由光線路而連接到 分光器SP。分光器連接到光線路終端0LT，該光線路終端OLT借助于控制信號(hào)CS由控制系 統(tǒng)CO來(lái)控制。從分光器SP引導(dǎo)至ONU的光線路是下游線路DL，在到OLT的方向上的相對(duì)光線路 是上游線路UL。在光線路上，通信被分成上游信號(hào)和下游信號(hào)，所述上游信號(hào)和下游信號(hào)由上游 波長(zhǎng)λ u和下游波長(zhǎng)λ d進(jìn)行傳輸。控制系統(tǒng)CO也生成功率信號(hào)，該功率信號(hào)通過(guò)結(jié)點(diǎn)J在光線路終端OLT處注入到 光線路內(nèi)。功率信號(hào)具有在上游信號(hào)和下游信號(hào)的范圍之外的波長(zhǎng)λ ρ。因此它可以被分 光器容易地檢測(cè)。在圖2中，示出了分光器SP的框圖。在這個(gè)示例中，一個(gè)上游線路UL被分成八個(gè) 下游線路DL。此外，下游線路DL上的上游信號(hào)被組合到一個(gè)上游線路UL上。這是通過(guò)光 分離及組合元件1/2S實(shí)現(xiàn)的，所述元件1/2S在此被級(jí)聯(lián)成三級(jí)。每個(gè)下游線路DL配備有雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)BS，該雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)BS可以切斷或重新連接光 線路到分光器。這些雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)BS由開(kāi)關(guān)控制單元SC控制，該開(kāi)關(guān)控制單元SC是數(shù)據(jù)信 號(hào)處理模塊DM的一部分。功率信號(hào)通過(guò)結(jié)點(diǎn)J從上游線路UL中被提取并且被傳送到光電轉(zhuǎn)換器0Ε，該光電 轉(zhuǎn)換器OE把功率饋送到無(wú)源AC/DC分離器AD。功率信號(hào)的DC分量激勵(lì)儲(chǔ)能器ER。AC分 量被傳遞到功率電平控制器PC并且進(jìn)一步傳遞到數(shù)據(jù)傳輸電路DT。該電路分析數(shù)據(jù)信號(hào) 并且把命令從OLT傳送到開(kāi)關(guān)控制電路SC。功率電平控制器監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)上的活動(dòng)，并且當(dāng)沒(méi)有活動(dòng)時(shí)，它使數(shù)據(jù)傳輸電路 和開(kāi)關(guān)控制電路斷電。因?yàn)殡p穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)只要它們未被翻轉(zhuǎn)(toggled)就不消耗功率，所以 最小化了分光器的總功率消耗。參考符號(hào)AD AC/DC 分離器BS 雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)CO 控制系統(tǒng)DL 下游線路DM 數(shù)據(jù)傳輸處理模塊
DS數(shù)據(jù)信號(hào)DT數(shù)據(jù)傳輸電路ER儲(chǔ)能器J光學(xué)結(jié)點(diǎn)OE光電轉(zhuǎn)換器OLT光線路終端ONU光網(wǎng)絡(luò)單元PC功率電平控制電路SC開(kāi)關(guān)控制電路SP分光器UL上游線路1/2S1-2分離器及組合器λ d下游信號(hào)波長(zhǎng)λ ρ功率信號(hào)波 長(zhǎng)λ u上游信號(hào)波長(zhǎng)
權(quán)利要求
一種用于與光線路終端進(jìn)行電信信號(hào)傳輸?shù)臒o(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的分光器，包括波長(zhǎng)選擇性光電轉(zhuǎn)換器(OE)、AC/DC分離器(AD)、儲(chǔ)能器(ER)和光開(kāi)關(guān)(BS)，其特征在于，該分光器(SP)還包括數(shù)據(jù)傳輸處理模塊(DM)，所述光開(kāi)關(guān)(BS)能夠通過(guò)該數(shù)據(jù)傳輸處理模塊(DM)根據(jù)從光線路終端(OLT)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)被控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的分光器，其特征在于光電轉(zhuǎn)換器(OE)和AC/DC分離器(AD)將預(yù) 定義的光功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)激勵(lì)儲(chǔ)能器(ER)和數(shù)據(jù)傳輸處理模塊(DM)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的分光器，其特征在于儲(chǔ)能器(ER)是電池組或電容器陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的分光器，其特征在于AC/DC分離器(AD)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞到數(shù)據(jù)傳 輸處理模塊(DM)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的分光器，其特征在于數(shù)據(jù)傳輸處理模塊(DM)包括開(kāi)關(guān)控制電路 (SC)和功率電平控制電路(PC)，該功率電平控制電路(PC)監(jiān)視來(lái)自光線路終端(OLT)的 數(shù)據(jù)并且如果不存在數(shù)據(jù)信號(hào)的話則將開(kāi)關(guān)控制電路(SC)斷電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的分光器，其特征在于光開(kāi)關(guān)(BS)是雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)，所述雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān) 僅在切換過(guò)程期間消耗能量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的分光器，其特征在于光開(kāi)關(guān)(BS)是液晶。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的分光器，其特征在于光開(kāi)關(guān)(BS)以MEMS技術(shù)用反射鏡或衍射條 紋制成。
9.一種用于切斷和重新連接到根據(jù)權(quán)利要求1的分光器(SP)的光線路的方法，其中波 長(zhǎng)(λ ρ)在電信信號(hào)傳輸?shù)姆秶獾墓夤β市盘?hào)從光線路終端(OLT)分發(fā)到分光器(SP) 并且激勵(lì)分光器中的電子電路，其特征在于，光功率信號(hào)把數(shù)據(jù)信號(hào)從光線路終端(OLT) 載送到分光器(SP)，通過(guò)所述數(shù)據(jù)信號(hào)，光開(kāi)關(guān)(BS)能夠進(jìn)行切換以切斷或重新連接光線路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于光線路終端(OLT)監(jiān)視來(lái)自分光器(SP)的信 號(hào)并且在該信號(hào)的故障狀況時(shí)切斷和重新連接到分光器的光線路，同時(shí)檢測(cè)故障光線路。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于數(shù)據(jù)信號(hào)從用于喚醒開(kāi)關(guān)控制電路(SC)的長(zhǎng) 前導(dǎo)階段開(kāi)始。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于功率信號(hào)具有850nm的波長(zhǎng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于壞的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)被更換。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于與光線路終端進(jìn)行電信信號(hào)傳輸?shù)臒o(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的分光器，該分光器包括波長(zhǎng)選擇性光電轉(zhuǎn)換器(OE)、AC/DC分離器(AD)、儲(chǔ)能器(ER)和光開(kāi)關(guān)(BS)，其中該分光器(SP)還包括數(shù)據(jù)傳輸處理模塊(DM)，該光開(kāi)關(guān)(BS)能夠通過(guò)該數(shù)據(jù)傳輸處理模塊(DM)根據(jù)從光線路終端(OLT)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)被控制。
文檔編號(hào)H04B10/272GK101868929SQ200880117029
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者H·西爾瓦, M·哈杜澤尼亞, P·R·M·伊納西奧, P·蒙泰羅, S·帕托 申請(qǐng)人:諾基亞西門子通信公司