專利名稱：用于隔離無源光網(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)行電信信號傳輸?shù)臒o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選擇 性光電轉(zhuǎn)換器、AC/DC分離器、儲能器電路和光開關(guān)。
背景技術(shù)：
無源光網(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)過完全無源光基礎(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。上游通信是點(diǎn)對 點(diǎn)類型的，因?yàn)閬碜設(shè)NU的所有信號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)或更多信號沖突 并疊加到達(dá)OLT時(shí)可能損害對信號的正確解碼。當(dāng)在ONU中存在故障并且它開始在所分配 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。迄今一旦識別故障0NU，將派遣技術(shù)人員到其位置，以便物理地?cái)嚅_它。在這個(gè)過 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，公開了一種無源光網(wǎng)絡(luò)，該無源光網(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 開關(guān)連接到輔助光線路。用于控制雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)的電子電路由光信號供電，該光信號具有在 電信信號所用的范圍之外的波長。如果主光線路上的信號低于預(yù)定義的閾值，則激活雙穩(wěn) 態(tài)開關(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 線路來隔離故障ONU的方法。這通過權(quán)利要求1的分光器和權(quán)利要求9的方法來實(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。 光信號傳輸根據(jù)不同的波長被劃分在上游和下游，其中為電信使用分配波長范圍。ONU對于 上游方向共享一個(gè)波長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。這通過借助于故 障ONU連接到的最后分光器中的光開關(guān)來從網(wǎng)絡(luò)中切斷故障ONU來完成。為了控制分光器 中的開關(guān)，數(shù)據(jù)信號從OLT傳輸?shù)椒止馄鞑⑶疫@些數(shù)據(jù)信號被分光器中的數(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，該電子電路通過由控制系統(tǒng)傳輸?shù)墓夤β市盘柋?激勵(lì)。該光功率信號使用在電信信號的范圍之外的波長。功率信號由波長選擇性的光電轉(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在儲能器中，該儲能器可 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中分離DC分量并且將其饋送到儲能器。功 率信號的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)視來自光線路終端的數(shù)據(jù)并且如果不存在數(shù)據(jù)信號的話則 使開關(guān)控制電路和數(shù)據(jù)傳輸電路斷電。光開關(guān)優(yōu)選地是雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)，該雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)僅在切換過程期間消耗功率。因此，分 光器所使用的電能被最小化。合適的開關(guān)是具有液晶的開關(guān)，其改變通過光(passing light)的極性。另一合適的開關(guān)是以MEMS技術(shù)用反射鏡制成的開關(guān)，其可以使光束偏轉(zhuǎn)到開或 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。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在電信傳輸所用的范圍 之外的下游功率信號。該功率信號在下游被分發(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)，僅把能量收集在儲能器中。當(dāng)OLT檢測到上游信號中的故障狀況時(shí)，控制系統(tǒng)中的軟件代理(software agent)通過切斷從分光器到ONU的光線路和把光線路從分光器重新連接到ONU來識別故障 0NU。這是通過在功率信號中傳輸數(shù)據(jù)信號而完成的，該數(shù)據(jù)信號可以被數(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)視上游信號并且當(dāng)故障信號消失 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。現(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 程，數(shù)據(jù)信號從長前導(dǎo)(long preamble)階段開始。這給分光器提供必要的時(shí)間來喚醒和 正確地分析數(shù)據(jù)信號。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源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程斷開。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用作切換功能的功率源。因?yàn)楣β市盘栐?電信傳輸信號的范圍之外，所以系統(tǒng)與現(xiàn)有的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相兼容。用于控制分光器中 的開關(guān)的數(shù)據(jù)信號可以被進(jìn)一步擴(kuò)展以支持將來的擴(kuò)展。對現(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。用于把功率信號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CS由控制系 統(tǒng)CO來控制。從分光器SP引導(dǎo)至ONU的光線路是下游線路DL，在到OLT的方向上的相對光線路 是上游線路UL。在光線路上，通信被分成上游信號和下游信號，所述上游信號和下游信號由上游 波長λ u和下游波長λ d進(jìn)行傳輸?？刂葡到y(tǒng)CO也生成功率信號，該功率信號通過結(jié)點(diǎn)J在光線路終端OLT處注入到 光線路內(nèi)。功率信號具有在上游信號和下游信號的范圍之外的波長λ ρ。因此它可以被分 光器容易地檢測。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上的上游信號被組合到一個(gè)上游線路UL上。這是通過光 分離及組合元件1/2S實(shí)現(xiàn)的，所述元件1/2S在此被級聯(lián)成三級。每個(gè)下游線路DL配備有雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)BS，該雙穩(wěn)態(tài)開關(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)開關(guān)BS由開關(guān)控制單元SC控制，該開關(guān)控制單元SC是數(shù)據(jù)信 號處理模塊DM的一部分。功率信號通過結(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把功率饋送到無源AC/DC分離器AD。功率信號的DC分量激勵(lì)儲能器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 并且把命令從OLT傳送到開關(guān)控制電路SC。功率電平控制器監(jiān)視數(shù)據(jù)信號上的活動(dòng)，并且當(dāng)沒有活動(dòng)時(shí)，它使數(shù)據(jù)傳輸電路 和開關(guān)控制電路斷電。因?yàn)殡p穩(wěn)態(tài)開關(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AD AC/DC 分離器BS 雙穩(wěn)態(tài)開關(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DT數(shù)據(jù)傳輸電路ER儲能器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下游信號波長λ ρ功率信號波 長λ u上游信號波長
權(quán)利要求
一種用于與光線路終端進(jìn)行電信信號傳輸?shù)臒o源光網(wǎng)絡(luò)的分光器，包括波長選擇性光電轉(zhuǎn)換器(OE)、AC/DC分離器(AD)、儲能器(ER)和光開關(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)，所述光開關(guān)(BS)能夠通過該數(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) 定義的光功率信號轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號激勵(lì)儲能器(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)信號的話則將開關(guān)控制電路(SC)斷電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的分光器，其特征在于光開關(guān)(BS)是雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)，所述雙穩(wěn)態(tài)開關(guān) 僅在切換過程期間消耗能量。
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(λ ρ)在電信信號傳輸?shù)姆秶獾墓夤β市盘枏墓饩€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，光功率信號把數(shù)據(jù)信號從光線路終端(OLT) 載送到分光器(SP)，通過所述數(shù)據(jù)信號，光開關(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)視來自分光器(SP)的信 號并且在該信號的故障狀況時(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)信號從用于喚醒開關(guān)控制電路(SC)的長 前導(dǎo)階段開始。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于功率信號具有850nm的波長。
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)行電信信號傳輸?shù)臒o源光網(wǎng)絡(luò)的分光器，該分光器包括波長選擇性光電轉(zhuǎn)換器(OE)、AC/DC分離器(AD)、儲能器(ER)和光開關(guān)(BS)，其中該分光器(SP)還包括數(shù)據(jù)傳輸處理模塊(DM)，該光開關(guān)(BS)能夠通過該數(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)信號被控制。
文檔編號H04B10/272GK101868929SQ200880117029
公開日2010年10月20日 申請日期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 申請人:諾基亞西門子通信公司