專利名稱：在波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中跟蹤光波長的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種使用環(huán)回光源的波分復(fù)用(WDM)無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network-PON)。尤其是，本發(fā)明涉及一種用于使中心站(Central Office-CO)中的多頻光源的WDM波長與遠程節(jié)點(RemoteNode-RN)中的波分復(fù)用(WDM)多路復(fù)用器/多路分解器(MUX/DEMUX)的WDM波長相等的光波長跟蹤設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
波分復(fù)用(WDM)無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)通過具有不同特定用戶的波長的光信號，向用戶提供超高速的寬帶通信服務(wù)。因此，WDM PON有助于確保通信的保密性，并容易地滿足各個用戶對附加通信服務(wù)或更大通信容量的需求。該服務(wù)僅僅通過為新用戶添加特定的波長，供應(yīng)越來越多的用戶。盡管有這些優(yōu)點，但是WDM PON具有已拖延推廣的重大缺陷，這是因為需要附加波長穩(wěn)定電路，其用于穩(wěn)定在CO和每個用戶設(shè)備中都產(chǎn)生光信號的光源的振蕩頻率。因此，經(jīng)濟的WDM光源的開發(fā)是實現(xiàn)WDMPON的重要內(nèi)容。環(huán)回光源(Loop-back light source)，例如對外部光信號的波長進行注入鎖定的法布里珀羅激光器或反射式半導(dǎo)體光放大器(RSOA)，已被建議為用于從作為用戶設(shè)備的光網(wǎng)絡(luò)單元(OpticalNetwork Unit-ONU)到CO的上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕?jīng)濟WDM光源。位于ONU中的用于上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)沫h(huán)回光源從CO接收光信號，并輸出根據(jù)上行傳輸數(shù)據(jù)調(diào)制的、具有與收到的光信號相同的波長的光信號。因此，環(huán)回光源不需要頻率選擇和波長穩(wěn)定。另外，法布里珀羅激光器是低價的通用光源，這是因為法布里珀羅激光器輸出一個對輸入光信號進行注入鎖定的光信號，并且注入鎖定的信號是具有窄線寬的高功率信號。因此，法布里珀羅激光器可以高速傳輸調(diào)制的數(shù)據(jù)。即使輸入光信號處于極低的功率級，RSOA也將輸入光信號放大到高功率級，并且根據(jù)上行傳輸數(shù)據(jù)信號調(diào)制放大的信號。因此，如果RSOA用作ONU中的環(huán)回光源，低價的、產(chǎn)生要被送往ONU中的環(huán)回光源的WDM光信號的多頻光源可用于CO中。
一般，PON的物理布局是雙星拓撲，由此使使用的光線路的長度減到最短。換句話說，CO通過單光纖與鄰近用戶的RN連接，RN通過獨立的光纖依次與各個用戶連接。因此，CO和RN裝備有用于對具有不同波長的光信號進行波分復(fù)用多路復(fù)用的WDM多路復(fù)用器(MUX)，以及用于對WDM光信號進行波分復(fù)用多路分解的WDM多路分解器(DEMUX)。陣列波導(dǎo)光柵(AWG)通常用作WDM MUX/DEMUX。鄰近用戶的RN不要求設(shè)備去保持內(nèi)部溫度恒定。結(jié)果，RN受季節(jié)之間或晝夜之間的溫度變化的影響。隨后，RN中的AWG WDM MUX/DEMUX的WDM波長隨溫度變化而改變。AWG的波長隨溫度的變化根據(jù)AWG的材料來確定。如果AWG由一種典型的半導(dǎo)體材料III-IV族化合物構(gòu)成，AWG的波長隨溫度的變化大約為0.1nm/攝氏度。如果AWG由二氧化硅(SiO2)構(gòu)成，波長隨溫度的變化大約為0.01nm/攝氏度。
當(dāng)RN中的WDM MUX/DEMUX的WDM波長隨相應(yīng)的溫度變化而變化時，CO中的多頻光源的WDM波長不與RN中的WDM MUX/DEMUX的WDM波長準(zhǔn)確相等。類似，CO中的WDM DEMUX的WDM波長與RN中的WDM MUX/DEMUX的WDM波長不同。引起的上行和下行通道的輸出損耗的增加以及來自相鄰?fù)ǖ赖拇當(dāng)_降低了系統(tǒng)傳輸性能。因此，需要開發(fā)光波長跟蹤技術(shù)，該光波長跟蹤技術(shù)用于使多頻光源和WDMDEMUX的WDM波長與RN中的WDM MUX/DEMUX的WDM波長相等，以便防止由RN中的溫度變化造成的傳輸性能下降。
鑒于以上，已提出了一些光波長跟蹤方案，以便使用于下行傳輸?shù)腤DM光源的波長與WDM PON中的RN中隨溫度變化的AWG的波長相等。其中之一是美國專利No.5,729,369，“跟蹤供無源光網(wǎng)絡(luò)遠程通信系統(tǒng)之用的多頻光信號的多個離散波長的方法(Method of Tracking a Pluralityof Discrete Wavelengths of a Multi-Frequency Optical Signal for Use in aPassive Optical Network Telecommunications System)”，Martin Zimgibl，1998年3月17日授權(quán)。根據(jù)該專利，通過去除與對應(yīng)于RN中的WDMMUX/DEMUX的多頻路由器相連的ONU之一，并在上行方向反射對應(yīng)于去除的ONU的波長，來跟蹤離散的波長。
另一個試圖解決上述問題的光波長跟蹤方案是美國專利No.6,304,350，“溫度補償多通道波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(TemperatureCompensated Multi-Channel Wavelength-Division-Multiplexed PassiveOptical Network)”，Christopher Richard Doerr等人，2001年10月16日授權(quán)。在該公開中，RN檢測在對應(yīng)于WDM MUX/DEMUX的波導(dǎo)光柵路由器(Waveguide Grating Router-WGR)處的通道之一的功率級，并通知CO關(guān)于檢測的功率級。然后CO根據(jù)收到的功率級的變化，改變多頻激光器(MFL)(作為多頻光源)的溫度，由此使CO中的MFL的頻率能夠跟蹤RN中的WGR的通道。
以上的光波長跟蹤技術(shù)效率低，這是因為WDM波長之一僅用于跟蹤，并且這些技術(shù)需要一個附加設(shè)備，RN通過該附加設(shè)備測量通道的功率級以及發(fā)送功率級給CO，由此增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在使用環(huán)回光源的波分復(fù)用(WDM)無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)中的高效、經(jīng)濟的光波長跟蹤設(shè)備和方法。
本發(fā)明提供一種在WDM PON中的光波長跟蹤設(shè)備，在該WDM PON中，具有多頻光源的中心站(CO)通過遠程節(jié)點(RN)中的波分復(fù)用(WDM)多路復(fù)用器/多路分解器(MUX/DEMUX)與多個具有環(huán)回光源的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)連接。
在根據(jù)本發(fā)明的光波長跟蹤設(shè)備中，第一光功率測量器測量從多頻光源被送往WDM MUX/DEMUX的、用于ONU的下行WDM光信號的功率級，第二光功率測量器測量通過WDM MUX/DEMUX從環(huán)回光源收到的上行WDM光信號的功率級，以及控制單元控制多頻光源的WDM波長與WDM MUX/DEMUX的WDM波長幾乎相等，以便使測量的下行與上行WDM光信號的功率級之間的差減到最小。
在根據(jù)本發(fā)明的光波長跟蹤方法中，從多頻光源被送往WDMMUX/DEMUX的、用于ONU的下行WDM光信號的一部分被分出來，分出的光信號的功率級被測量作為參考電壓，通過WDM MUX/DEMUX從環(huán)回光源收到的上行WDM光信號的一部分被分出來，并且分出的光信號的功率級被測量作為監(jiān)測電壓。通過調(diào)節(jié)多頻光源的溫度，控制多頻光源的WDM波長與WDM MUX/DEMUX的WDM波長幾乎相等，以便使參考電壓與監(jiān)測電壓之間的差減到最小。


由以下連同附圖一起考慮的詳細說明，本發(fā)明的以上及其它目的、特征和優(yōu)點將變得更明顯，其中圖1說明了使用環(huán)回光源的WDM PON的配置；圖2說明了包括根據(jù)本發(fā)明一個方面的光波長跟蹤設(shè)備的、使用環(huán)回光源的WDM PON的配置；圖3所示的流程圖說明了圖2中說明的在控制器中的光波長跟蹤；以及圖4說明了包括根據(jù)本發(fā)明另一方面的光波長跟蹤設(shè)備的、使用環(huán)回光源的WDM PON的配置。
具體實施例方式
以下將參照

本發(fā)明，附圖只是為了說明，而不是把本發(fā)明局限于附圖中的描述。在以下的附圖中，如果本領(lǐng)域技術(shù)人員周知的功能和結(jié)構(gòu)的討論以不必要的細節(jié)使本發(fā)明不清楚，將不詳細說明這些功能和結(jié)構(gòu)。貫穿整個申請書，重復(fù)提到多頻光源的波分復(fù)用(WDM)波長和波分復(fù)用(WDM)多路復(fù)用器/多路分解器(MUX/DEMUX)的波分復(fù)用(WDM)波長被控制為幾乎相等。對于本發(fā)明來說，術(shù)語“幾乎相等”包括了尺寸完全相等的波長，以及不會影響跟蹤設(shè)備的精確度的微小差異。
圖1說明了使用環(huán)回光源的波分復(fù)用(WDM)無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的配置。參照圖1，中心站(CO)通過單光纖102與鄰近用戶的遠程節(jié)點(RN)104連接，RN 104通過獨立的光纖106-108與光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)110、130連接。圖1說明了一種上行數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，其中ONU 110-130通過RN 104中的WDM MUX/DEMUX 124傳送數(shù)據(jù)給CO 100。有n個ONU 110-130，從而多頻光源114產(chǎn)生包含n個波長λ1-λn的光信號的WDM光信號。在此應(yīng)該注意，在CO 100與RN 104之間，以及RN 104與ONU 110-130之間，只顯示了為理解本發(fā)明的主題所需要的部分，而省略了其它部分。
CO 100由多頻光源114、光循環(huán)器116、WDM DEMUX 118以及上行光數(shù)據(jù)接收器120-122組成。多頻光源114產(chǎn)生要被送往ONU 110-130中的用于上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)沫h(huán)回光源126-128的WDM光信號。光循環(huán)器116連接多頻光源114與WDM DEMUX 118。光循環(huán)器116還與連接CO100和RN 104的WDM MUX/DEMUX 124的光纖102相連，用于把從多頻光源114收到的WDM光信號輸出到光纖102，以及把從光纖102收到的WDM光信號輸出到WDM DEMUX 118。WDM DEMUX 118是一個1×N WDM DEMUX，它把從光循環(huán)器116收到的WDM光信號波分復(fù)用多路分解(WDM-demultiplex)為具有n個波長λ1-λn的光信號，并且把光信號饋給上行光數(shù)據(jù)接收器120-122。WDM DEMUX 118通常為陣列波導(dǎo)光柵(AWG)。上行光數(shù)據(jù)接收器120-122產(chǎn)生對應(yīng)于各自收到的光信號的電信號。
RN 104包括1×N WDM MUX/DEMUX 124。WDM MUX/DEMUX124把從多頻光源114收到的WDM光信號波分復(fù)用多路分解為具有n個波長λ1-λn的光信號，并把光信號饋給光纖106-108。WDMMUX/DEMUX 124還對從光纖106-108收到的具有n個波長λ1-λn的光信號進行波分復(fù)用多路復(fù)用(WDM-multiplex)，并把多路復(fù)用的光信號饋給光纖102。ONU 110-130具有各自的環(huán)回光源126-128，這些環(huán)回光源126-128產(chǎn)生用于上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?、特定波長的光信號。如上所述，注入鎖定式(injection-locked)法布里珀羅激光器或反射式半導(dǎo)體光放大器(RSOA)被用作環(huán)回光源126-128。
從CO 100中的多頻光源114輸出的WDM光信號經(jīng)過光循環(huán)器116和光纖102到達RN 104。然后WDM光信號在RN 104中的WDMMUX/DEMUX 124中被波分復(fù)用多路分解。相應(yīng)的多路分解光信號經(jīng)過光纖106-108被應(yīng)用于上行光源，即ONU 110-130中的環(huán)回光源126-128，的輸入。環(huán)回光源126-128輸出根據(jù)上行數(shù)據(jù)信號調(diào)制的、具有與接收光信號相同的波長的光信號。來自環(huán)回光源126-128的信號在RN104的WDM MUX/DEMUX 124中被波分復(fù)用多路復(fù)用，然后被傳送給CO 100。WDM光信號經(jīng)過光循環(huán)器116被應(yīng)用于WDM DEMUX 118的輸入。光信號在WDM DEMUX 118中被波分復(fù)用多路分解，然后多路分解的光信號被饋給各自的上行光數(shù)據(jù)接收器120-122。
圖2說明了根據(jù)本發(fā)明第一方面的使用環(huán)回光源的WDM PON的配置。該WDM PON除了包括圖1說明的WDM PON的部分之外，進一步包括一個位于CO 200中的光波長跟蹤設(shè)備。該光波長跟蹤設(shè)備包括具有分光器224和光接收器228的第一光功率測量器；具有分光器226、光接收器230和電放大器232的第二光功率測量器；以及包括控制器234和溫度控制單元(TCU)236的控制單元。
CO 200通過單光纖202與鄰近用戶的RN 204連接，RN 204通過獨立光纖206-208與ONU 210-250連接。圖2說明了一種上行數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，其中ONU 210-250通過RN 204中的WDM MUX/DEMUX 238傳送數(shù)據(jù)給CO 200。有n個ONU 210-250，從而多頻光源214產(chǎn)生包含n個波長λ1-λn的光信號的WDM光信號。在此應(yīng)該注意，在CO 200與RN 204之間，以及RN 204與ONU 210-250之間，只顯示了為理解本發(fā)明的主題所需要的部分，而省略了其它部分。
分光器224和226位于連接到RN 204中的WDM MUX/DEMUX 238的光纖202與光循環(huán)器216之間的光信號通路中。從多頻光源214輸出的WDM光信號經(jīng)過光循環(huán)器216、分光器224與226以及光纖202到達RN204。然后WDM光信號在RN 204的WDM MUX/DEMUX 238中被波分復(fù)用多路分解。各自的多路分解光信號經(jīng)過光纖206-208被施加到ONU210-250中的環(huán)回光源240-242的輸入。環(huán)回光源240-242輸出根據(jù)上行數(shù)據(jù)信號調(diào)制的、具有與接收光信號相同的波長的光信號。來自環(huán)回光源240-242的信號在RN 204的WDM MUX/DEMUX 238中被波分復(fù)用多路復(fù)用，然后被傳送給CO 200。WDM光信號經(jīng)過分光器226與224以及光循環(huán)器216被施加到WDM DEMUX 218的輸入。WDM光信號在WDM DEMUX 218中被波分復(fù)用多路分解，然后多路分解的光信號被饋給相應(yīng)的上行光數(shù)據(jù)接收器220-222。
第一光功率測量器測量從多頻光源214被傳輸給WDMMUX/DEMUX 238的下行WDM光信號的功率級。第一光功率測量器中的分光器224把一部分下行WDM光信號分到光接收器228。光接收器228把收到的光信號的功率級(power level)處的電壓作為參考電壓作用于控制器234。
第二光功率測量器測量通過WDM MUX/DEMUX 238從環(huán)回光源240-242收到的上行WDM光信號的功率級。第二光功率測量器中的分光器226把一部分上行WDM光信號分到光接收器230。光接收器230把收到的光信號的功率級處的電壓作為監(jiān)測電壓作用于電放大器232。電放大器232利用一個當(dāng)多頻光源214的WDM波長與WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長相等時使監(jiān)測電壓等于參考電壓的放大增益，來放大監(jiān)測電壓，并且把放大的電壓饋給控制器234。
控制單元把多頻光源214的WDM波長和WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長控制為幾乎相等，以便使在第一和第二光功率測量器中測量的下行和上行光信號的功率級之間的差減到最小。為此，控制單元的TCU236被附加到多頻光源214上，并且在控制器234的控制下改變溫度。熱電冷卻器(Thermo-Electric Cooler-TEC)可以用作TCU 236。控制器234通過TCU 236控制多頻光源214的溫度，以便使從光接收器228收到的參考電壓與通過電放大器232從光接收器230收到的監(jiān)測電壓之間的差減到最小。因此，用于使多頻光源214的WDM波長與WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長相等的光波長跟蹤是可能的。微處理器可以用作控制器234，用于通過光波長跟蹤算法進行控制。
為了更詳細地說明光波長跟蹤，使CO 200中的多頻光源214的輸出保持恒定。因此，在接收多頻光源214的一部分輸出的光接收器228處檢測的參考電壓也保持恒定。當(dāng)多頻光源214的WDM波長與WDMMUX/DEMUX 238的WDM波長相等時，上行WDM光信號的功率達到最大。上行WDM光信號是這樣一種光信號它在CO 200的多頻光源214的下行方向中產(chǎn)生，在RN 204中被波分復(fù)用多路分解，在ONU 210-250中的環(huán)回光源240-242中被調(diào)制，在RN 204中被波分復(fù)用多路復(fù)用，然后被傳送給CO 200。
同時，連接CO 200與ONU 210-250的光鏈路經(jīng)歷了恒定損失，并且來自O(shè)NU 210-250中的環(huán)回光源240-242的光信號的功率與收到的光信號的功率成比例。因此，被傳送給CO 200的上行WDM光信號的最大功率取決于來自多頻光源214的下行WDM光信號的最大功率。如果多頻光源214的WDM波長與WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長相等，參考電壓與監(jiān)測電壓之間的差被減到最小。另一方面，當(dāng)多頻光源214與WDM MUX/DEMUX 238之間的WDM波長差變大時，參考電壓與監(jiān)測電壓之間的差也變大?？刂破?34監(jiān)測電壓差，并通過經(jīng)過TCU 236控制多頻光源214的WDM波長，使參考電壓與監(jiān)測電壓之間的差減到最小。結(jié)果，控制器234使多頻光源214的WDM波長能夠跟蹤RN 204中的、隨溫度變化的WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長，從而使多頻光源214的WDM波長與WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長始終相等。
多頻光源214可以包括一個用于確定多頻光源波段的AWG。這種多頻光源可能包括摻鉺的激光光源、使用摻鉺光纖的譜分多頻光源(spectrum-division multi-frequency light source)，或使用半導(dǎo)體光放大器的多頻光源。作為選擇，多頻光源214可以采用一種包含用于振蕩光信號的增益介質(zhì)的共振器結(jié)構(gòu)，通過該共振器結(jié)構(gòu)確定多頻光源的波段。
如果多頻光源214的波段由AWG確定，把用作TCU 236的TEC安裝到多頻光源214的AWG上。在這種情況下，如果控制器234調(diào)節(jié)在TEC中流動的電流的強度和方向，則AWG的溫度被控制，并且由此AWG的WDM波長被改變。因此，控制器234可以控制多頻光源214的WDM波長。另一方面，如果多頻光源214的波段由具有增益介質(zhì)的共振器結(jié)構(gòu)確定，把TEC安裝到多頻光源214的光源上。在這種情況下，控制器234可以通過調(diào)節(jié)在TEC中流動的電流的強度和方向，來控制多頻光源214的WDM波長，并由此控制增益介質(zhì)的溫度。
如上所述，通過使CO 200中的多頻光源214的WDM波長能夠跟蹤RN 204中的WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長，可以使被傳送給CO200的上行WDM光信號的功率達到最大。在這個過程中，WDM波長之一既不被限制于跟蹤，也不是一個用于測量某一通道的功率級并通知CO200關(guān)于在RN 204中使用的功率級的附加裝置。利用一部分的已發(fā)送WDM光信號以及簡單的控制電路，執(zhí)行光波長跟蹤。因此，與以前周知的技術(shù)相比，本發(fā)明更具成本效率。
為方便在控制器234中控制光波長跟蹤，當(dāng)多頻光源214的WDM波長與WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長相等時，可以使參考電壓與監(jiān)測電壓相等。一種方法是通過把光接收器224和226的分光比設(shè)置成相等值，電放大器232位于控制器234與光接收器230之間，并且以這樣一種方式設(shè)置電放大器232的放大增益，以便當(dāng)多頻光源214的WDM波長與WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長相等時，監(jiān)測電壓等于參考電壓。
圖3的步驟300-320顯示了通過在控制器234中控制CO 200中的多頻光源214的溫度進行光波長跟蹤的算法的實現(xiàn)過程。當(dāng)開始根據(jù)本發(fā)明的光波長跟蹤時，在步驟300中控制器234測量參考電壓和監(jiān)測電壓。為了標(biāo)記的簡單性，在圖3中用V1表示參考電壓，用V2表示監(jiān)測電壓。在步驟302中，控制器234存儲V1與V2之間的絕對差|V1-V2|，作為先前的電壓差。在步驟304中，控制器把多頻光源214的溫度增加預(yù)定的溫度變化量ΔT。
在步驟306中，在考慮了為改變多頻光源214的溫度所需的時間的預(yù)定長時間過去之后，在步驟308中控制器再次測量V1和V2，并在步驟310中存儲V1與V2之間的絕對差|V1-V2|，作為當(dāng)前電壓差。
在步驟312中，控制器234比較當(dāng)前電壓差與閾值Vr。如果電壓差等于或小于Vr，控制器234返回步驟306，認為多頻光源214的WDM波長與WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長相等。在這種情況下，多頻光源214的溫度保持不變。由于電放大器232的放大增益被設(shè)置成當(dāng)多頻光源214的WDM波長等于WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長時，使監(jiān)測電壓與參考電壓相等，因此當(dāng)前的電壓差為0。即使由于誤差使當(dāng)前的電壓差不真正等于0，Vr也被預(yù)置為一個可以使多頻光源214的WDM波長與WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長幾乎相等的值。
如果在步驟312中當(dāng)前電壓差超過Vr，在步驟314中控制器234比較當(dāng)前電壓差與先前的電壓差。如果當(dāng)前電壓差等于或大于先前的電壓差，該電壓差就意味著多頻光源214的WDM波長與WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長之間的差在加大。因此，在步驟316中，控制器234把多頻光源214的溫度增大或減小ΔT，ΔT是一個與當(dāng)前的溫度變化相反的值。即，如果上一次多頻光源214的溫度被增大了ΔT，則這一次多頻光源214的溫度被減小ΔT，反之亦然。
另一方面，如果當(dāng)前電壓小于先前的電壓差，該電壓差意味著多頻光源214的WDM波長與WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長之間的差不大。因此，在步驟318中，控制器234以一種與先前的溫度變化相同的方式把多頻光源214的溫度增大或減小ΔT。即，如果上一次多頻光源214的溫度被增大了ΔT，這一次多頻光源214的溫度也被增大ΔT。如果多頻光源214的溫度被減小了ΔT，這一次多頻光源214的溫度也被減小ΔT在步驟316或318之后，在步驟320中控制器234把當(dāng)前電壓差存儲為先前的電壓差，并返回步驟306。
如上所述，控制器234周期地測量|V1-V2|。根據(jù)|V1-V2|，控制器234保持多頻光源214的溫度不變，或者把多頻光源214的溫度逐漸增大/減小ΔT，以便使|V1-V2|減到最小。因此，多頻光源214的WDM波長變得與WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長相等。
如果控制器234根據(jù)|V1-V2|動態(tài)地設(shè)置ΔT以至于當(dāng)|V1-V2|較大時把ΔT設(shè)置為大，以及當(dāng)|V1-V2|較小時把ΔT設(shè)置為小，則光波長跟蹤以更短的時間被完成。
同時，伴隨RN 204的溫度變化，CO 200中的WDM DEMUX 218的WDM波長變得與RN 204中的WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長不同。因此，可以使WDM DEMUX 218的WDM波長以及多頻光源214的WDM波長能夠跟蹤RN 204中的WDM MUX/DEMUX 238的WDM波長。
圖4說明了根據(jù)本發(fā)明另一方面的使用環(huán)回光源的WDM PON的配置，該WDM PON配置允許WDM DEMUX 418的WDM波長以及CO 400中的多頻光源414的WDM波長去跟蹤RN 404中的WDM MUX/DEMUX442的WDM波長。根據(jù)本發(fā)明的用于CO 400的光波長跟蹤設(shè)備的另一個實施例也由第一和第二光功率測量器以及控制單元組成。與圖2說明的光波長跟蹤設(shè)備中一樣，第一功率測量器包括分光器424和光接收器428，第二光功率測量器包括分光器426、光接收器430以及電放大器432。值得注意的是，控制單元除了包括控制器434和TCU 436之外，進一步包括電放大器438和TCU 440。
與圖2說明的WDM PON中一樣，CO 400通過單光纖402與鄰近用戶的RN 404連接，RN 404通過獨立的光纖406-408與ONU 410-460連接。圖4說明了一種上行數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，其中ONU 410-460經(jīng)過RN 404中的WDM MUX/DEMUX 442把數(shù)據(jù)傳送給CO 400。有n個ONU 410-460，因此多頻光源414產(chǎn)生包含n個波長λ1-λn的光信號的WDM光信號。
分光器424和426位于連接到RN 404的WDM MUX/DEMUX 442的光纖402與光循環(huán)器416之間的光信號通路中。
控制單元控制多頻光源414和WDM DEMUX 418的WDM波長，使其與WDM MUX/DEMUX 442的WDM波長幾乎相等，以便使在第一和第二光功率測量器中測量的下行和上行光信號的功率級之間的差減到最小。為此，控制單元的TCU 436被附加到多頻光源414上，并且在控制器434的控制下改變多頻光源414的溫度，另一個TCU 440被安裝到WDMDEMUX 418上，并且在控制器434的控制下通過電放大器438改變WDMDEMUX 418的溫度。如果WDM DEMUX 418是一個AWG，把用作TCU440的TEC安裝到AWG上。在這種情況下，如果控制器434調(diào)節(jié)在TEC中流動的電流的強度和方向，則AWG的溫度被控制，并且AWG的WDM波長被改變。因此，控制器434可以控制WDM DEMUX 418的WDM波長。
在此，電放大器438用于控制器434去通過一個輸出端口同時控制TCU 436和TCU 440，這是因為多頻光源414和WDM DEMUX 418展示出不同的相對于溫度的波長特性。因此，根據(jù)多頻光源414和WDMDEMUX 418的相對于溫度的波長特性，設(shè)置電放大器438的放大增益。然而，如果控制器434被配置成通過不同的輸出端口分別控制TCU 436和TCU 440，則不需要電放大器438。
控制器434控制多頻光源414的溫度，由此使從光接收器428收到的參考電壓與通過電放大器432從光接收器430收到的監(jiān)測電壓之間的差減到最小。同時，控制器434利用TCU 440控制WDM DEMUX 418的溫度。因此，光波長跟蹤被執(zhí)行，以至于多頻光源414和WDM DEMUX 418的WDM波長與WDM MUX/DEMUX 442的WDM波長幾乎相等。
因此，對上行WDM光信號進行多路分解并提供多路分解信號給光接收器420和422的WDM DEMUX 418的WDM波長，以及多頻光源414的WDM波長，也跟蹤WDM MUX/DEMUX 442的輸出。
因此，使被傳送給CO 400的上行WDM光信號的功率達到最大，并且在WDM DEMUX 418中被多路分解的上行WDM光信號中，來自相鄰?fù)ǖ赖膼夯粶p到最小。在該過程中，沒有WDM波長被限制于跟蹤，或者是用于測量某一通道的功率級并通知CO 400關(guān)于在RN 404中使用的功率級的任何附加裝置。利用一部分的已發(fā)送WDM光信號以及簡單的控制電路，執(zhí)行光波長跟蹤。因此，與在此以前周知的技術(shù)相比，本發(fā)明更具成本效率。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，光波長跟蹤被如此高效、經(jīng)濟地執(zhí)行，以至于CO中的多頻光源和/或WDM DEMUX的WDM波長可以跟蹤RN中的WDM MUX/DEMUX的WDM波長。
雖然已參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例顯示和說明了本發(fā)明，但是它們只是示范性的應(yīng)用。例如，雖然AWG用作WDM MUX/DEMUX 442，但是當(dāng)具有隨溫度變化的波長的裝置被用作WDM MUX/DEMUX 442時，是一樣的。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將要理解，可以不背離如附加的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神和范圍，對本發(fā)明進行各種形式和細節(jié)上的改變。
權(quán)利要求
1.一種在波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中的光波長跟蹤設(shè)備，在該波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中，具有多頻光源的中心站通過遠程節(jié)點中的波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器與多個具有環(huán)回光源的光網(wǎng)絡(luò)單元連接，該光波長跟蹤設(shè)備包括第一光功率測量器，用于測量從多頻光源被送往波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器的、用于多個光網(wǎng)絡(luò)單元的下行波分復(fù)用光信號的功率級；第二光功率測量器，用于測量通過波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器從光網(wǎng)絡(luò)單元的環(huán)回光源收到的上行波分復(fù)用光信號的功率級；以及控制單元，用于控制多頻光源的波分復(fù)用波長與波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器的波分復(fù)用波長幾乎相等，以便使測量的下行與上行波分復(fù)用光信號的功率級之間的差減到最小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波長跟蹤設(shè)備，其中波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器包括一個陣列波導(dǎo)光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波長跟蹤設(shè)備，其中控制單元控制中心站中的波分復(fù)用多路分解器的波分復(fù)用波長，該波分復(fù)用多路分解器用于把上行波分復(fù)用光信號波分復(fù)用多路分解為波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器的波分復(fù)用波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光波長跟蹤設(shè)備，其中波分復(fù)用多路分解器包括一個陣列波導(dǎo)光柵。
5.一種在波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中的光波長跟蹤設(shè)備，在該波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中，具有多頻光源的中心站通過遠程節(jié)點中的波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器與多個具有環(huán)回光源的光網(wǎng)絡(luò)單元連接，該光波長跟蹤設(shè)備包括第一分光器，用于把從多頻光源被送往波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器的、用于光網(wǎng)絡(luò)單元的下行波分復(fù)用光信號的一部分分出來；第一光接收器，用于從第一分光器接收分出的光信號，并把收到的光信號的功率級處的電壓輸出為參考電壓；第二分光器，用于把通過波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器從環(huán)回光源收到的上行波分復(fù)用光信號的一部分分出來；第二光接收器，用于從第二分光器接收分出的光信號，并把收到的光信號的功率級處的電壓輸出為監(jiān)測電壓；被安裝到多頻光源上的溫度控制單元；以及控制器，用于通過利用溫度控制單元調(diào)節(jié)多頻光源的溫度，控制多頻光源的波分復(fù)用波長與波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器的波分復(fù)用波長幾乎相等，以便使參考電壓與監(jiān)測電壓之間的差減到最小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光波長跟蹤設(shè)備，其中波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器包括一個陣列波導(dǎo)光柵。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光波長跟蹤設(shè)備，其進一步包括一個電放大器，該電放大器用于以一個放大增益來放大從第二光接收器作用于控制器的監(jiān)測電壓，該放大增益被設(shè)置成當(dāng)多頻光源的波分復(fù)用波長與波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器的波分復(fù)用波長相等時使監(jiān)測電壓等于參考電壓，其中第一分光器與第二分光器的分光比相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光波長跟蹤設(shè)備，其進一步包括一個溫度控制單元，該溫度控制單元被安裝到位于中心站中的、用于對上行波分復(fù)用光信號進行波分復(fù)用多路分解的波分復(fù)用多路分解器上，其中控制器通過根據(jù)經(jīng)過被安裝到波分復(fù)用多路分解器上的溫度控制單元的多頻光源溫度控制來調(diào)節(jié)波分復(fù)用多路分解器的溫度，來把波分復(fù)用多路分解器的波分復(fù)用波長調(diào)節(jié)成與波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器的波分復(fù)用波長幾乎相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光波長跟蹤設(shè)備，其中波分復(fù)用多路分解器包括一個陣列波導(dǎo)光柵。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光波長跟蹤設(shè)備，其進一步包括一個連接在控制器與被安裝到波分復(fù)用多路分解器上的溫度控制單元之間的電放大器，所述電放大器具有一個放大增益，該放大增益根據(jù)多頻光源與波分復(fù)用多路分解器的相對于溫度的波長特性之間的差異來設(shè)置。
11.一種在波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中的光波長跟蹤方法，在該波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中，具有多頻光源的中心站通過遠程節(jié)點中的波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器與多個具有環(huán)回光源的光網(wǎng)絡(luò)單元連接，該光波長跟蹤方法包括以下步驟(a)把從多頻光源被送往波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器的、用于光網(wǎng)絡(luò)單元的下行波分復(fù)用光信號的一部分分出來；(b)測量分出的光信號的功率級作為參考電壓，把通過波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器從環(huán)回光源收到的上行波分復(fù)用光信號的一部分分出來；(c)測量分出的光信號的功率級作為監(jiān)測電壓；以及(d)通過調(diào)節(jié)多頻光源的溫度，控制多頻光源的波分復(fù)用波長與波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器的波分復(fù)用波長幾乎相等，以便使參考電壓與監(jiān)測電壓之間的差減到最小。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光波長跟蹤方法，其中使波分復(fù)用波長幾乎相等的步驟(d)包括以下子步驟(i)周期地測量參考電壓與監(jiān)測電壓之間的當(dāng)前差；(ii)如果當(dāng)前的電壓差等于或小于預(yù)定閾值，保持多頻光源的溫度；(iii)如果當(dāng)前的電壓差大于閾值，比較當(dāng)前的電壓差與先前的電壓差；(iv)如果先前的電壓差大于當(dāng)前的電壓差，以一種與先前的溫度變化相同的方式把多頻光源的溫度增大或減小預(yù)定值；以及(v)如果先前的電壓差等于或小于當(dāng)前的電壓差，則與先前的溫度變化相反，把多頻光源的溫度增大或減小預(yù)定值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光波長跟蹤方法，其進一步包括步驟如果當(dāng)前電壓差較大，把值設(shè)置為較大，以及如果當(dāng)前電壓差較小，把值設(shè)置為較小。
14.一種在波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中的光波長跟蹤方法，在該波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中，具有多頻光源和波分復(fù)用多路分解器的中心站通過遠程節(jié)點中的波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器與多個具有環(huán)回光源的光網(wǎng)絡(luò)單元連接，該光波長跟蹤方法包括以下步驟(a)把從多頻光源被送往波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器的、用于光網(wǎng)絡(luò)單元的下行波分復(fù)用光信號的一部分分出來；(b)測量分出的光信號的功率級作為參考電壓；(c)把通過波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器從環(huán)回光源收到的上行波分復(fù)用光信號的一部分分出來，并測量分出的光信號的功率級作為監(jiān)測電壓；以及(d)通過調(diào)節(jié)多頻光源和波分復(fù)用多路分解器的溫度，控制多頻光源的波分復(fù)用波長與波分復(fù)用多路復(fù)用器/多路分解器的波分復(fù)用波長幾乎相等，以便使參考電壓與監(jiān)測電壓之間的差減到最小。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光波長跟蹤方法，其中使波分復(fù)用波長幾乎相等的步驟(d)包括以下子步驟(i)周期地測量參考電壓與監(jiān)測電壓之間的當(dāng)前的差；(ii)如果當(dāng)前的電壓差等于或小于預(yù)定閾值，保持多頻光源和波分復(fù)用多路分解器的溫度；(iii)如果當(dāng)前的電壓差大于閾值，比較當(dāng)前的電壓差與先前的電壓差；(iv)如果先前的電壓差大于當(dāng)前的電壓差，以一種與先前的溫度變化相同的方式把多頻光源和波分復(fù)用多路分解器的溫度增大或減小預(yù)定值；以及(v)如果先前的電壓差等于或小于當(dāng)前的電壓差，則與先前的溫度變化相反，把多頻光源和波分復(fù)用多路分解器的溫度增大或減小預(yù)定值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光波長跟蹤方法，其進一步包括步驟如果當(dāng)前電壓差較大，把值設(shè)置為較大，以及如果當(dāng)前電壓差較小，把值設(shè)置為較小。
全文摘要
一種在波分復(fù)用(WDM)無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)中的光波長跟蹤設(shè)備和方法，在該波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中，具有多頻光源的中心站(CO)通過遠程節(jié)點(RN)中的波分復(fù)用(WDM)多路復(fù)用器/多路分解器(MUX/DEMUX)與多個具有環(huán)回光源的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)連接。下行和上行WDM光信號的功率級被測量。多頻光源的WDM波長與WDMMUX/DEMUX的WDM波長被控制為幾乎相等，以便使下行與上行WDM光信號的功率級之間的差減到最小。
文檔編號H04B10/26GK1592184SQ20041003530
公開日2005年3月9日 申請日期2004年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月27日
發(fā)明者鄭大光, 吳潤濟, 黃星澤 申請人:三星電子株式會社