Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы



Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы
Оптическая сетевая система связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала и способ ее работы

 

H04B10/00 - Передающие системы, использующие потоки корпускулярного излучения или электромагнитные волны, кроме радиоволн, например световые, инфракрасные (оптические соединения, смешивание или разделение световых сигналов G02B; световоды G02B 6/00; коммутация, модуляция и демодуляция светового излучения G02B,G02F; приборы или устройства для управления световым излучением, например для модуляции, G02F 1/00; приборы или устройства для демодуляции, переноса модуляции или изменения частоты светового излучения G02F 2/00; оптические мультиплексные системы H04J 14/00)

Владельцы патента RU 2564100:

НЕОФОТОНИКС КОРПОРЕЙШН (US)

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в оптической сетевой системе связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности и увеличения объема передаваемой информации. Для этого система включает в себя этапы, на которых соединяют 2×2 одномодовые оптические элементы связи в массив для формирования 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя и назначают маршрут от собирающих портов к принимающему устройству оптического линейного терминала для накапливания собранного света, от двух или более собирающих портов, в принимающем устройстве оптического линейного терминала, причем один из нескольких собирающих портов входит в состав 2×2 одномодовых оптических элементов связи; осуществляют передачу на оптический сетевой блок через планарную световолновую схему на первой длине волны; и интерпретируют реакцию от оптического сетевого блока на второй длине волны посредством собранного света. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 21 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом имеет отношение к оптической сетевой системе связи, а конкретнее к системе для обеспечения пассивной оптической сети.

Уровень техники

Примером радиально-узловой многоточечной оптической сети может быть пассивная оптическая сеть. Пассивные оптические сети определены в стандартах, широко известными организациями, для общего применения. Сеть оканчивается в одной точке, обычно расположенной на центральном узле связи (CO) поставщика телекоммуникационных услуг, в оптическом линейном терминале (OLT), и в нескольких абонентских точках, обычно по местонахождению абонента, посредством оптического сетевого блока (ONU).

OLT и ONU имеют одноволоконные интерфейсы, которые передают и принимают оптические сигналы на разных длинах волны. OLT передает сигналы на длине волны λdown и принимает сигналы от ONU на длине волны λup. ONU передает сигналы на длине волны λup и принимает сигналы от OLT на длине волны λdown. Нисходящий сигнал транслируется на все ONU в сети; при этом восходящим сигналам от каждого абонентского ONU назначаются уникальные временные интервалы в соответствии с протоколом множественного доступа с временным разделением (TDMA).

Чтобы поддерживать высокие скорости передачи данных и большие расстояния, между OLT и ONU, Пассивные Оптические Сети (PON) используют одномодовое оптическое волокно. Главным компонентом любой PON является одномодовый оптический разветвитель. Функция оптического разветвителя 1×N состоит в ответвлении и направлении идентичных копий нисходящего оптического сигнала на каждый из N обращенных к ONU портов.

Тот же разветвитель объединяет N восходящих сигналов в одном, одномодовом оптическом порту, обращенном к OLT. Закон сохранения энергии требует, чтобы нисходящий сигнал на каждом выходном порту затухал, по меньшей мере, в 1/N раз по отношению к входному сигналу. Если предположить, что все сигналы в восходящем информационном потоке одинаково обрабатываются разветвителем (т.е. разветвитель не имеет предпочтений по поляризации или длине волны), то сигнал, поступающий на любой из N обращенных к ONU портов, должен затухать, по меньшей мере, в 1/N раз к тому моменту, когда он достигнет одного обращенного к OLT порта, вследствие второго закона термодинамики (энтропия не может уменьшаться в замкнутой системе).

Для идеального одномодового разветвителя, такого, который имеет нулевые избыточные потери, общая оптическая мощность нисходящего информационного потока, вводимая в разветвитель, равна общей мощности, испускаемой из N обращенных к ONU портов. Для того же идеального разветвителя, общая оптическая мощность, вытекающая из одного обращенного к OLT порта восходящего информационного потока, не может быть больше 1/N от общей оптической мощности, вводимой в любой набор из N портов. Очень большая доля, (N-1)/N восходящего сигнала, излучается из одномодовых волноводов в разветвителе в виде рассеиваемой и неиспользуемой световой энергии, которая будет называться сточным светом.

Таким образом, по-прежнему остается потребность в оптической сетевой системе связи с приемопередающим устройством оптического линейного терминала, которая компенсирует затухание тракта передачи восходящего сигнала. В связи с глобальным ростом индустрии услуг оптической сетевой связи, все более важным становится справиться с этими проблемами. Принимая во внимание постоянно увеличивающееся давление со стороны рыночных конкурентов, наряду с растущими потребительскими ожиданиями и снижающимися возможностями для обоснованного расширения ассортимента продукции на рынке, очень важно справиться с этими проблемами. Кроме того, необходимость снижения затрат, повышения эффективности и производительности, а также борьбы с давлением со стороны конкурентов, добавляет еще большую актуальность настоятельной потребности поиска ответов на эти вопросы.

Решения этих проблем пытались найти уже давно, но предшествующие разработки не дали и не предложили каких-либо решений и, таким образом, решения этих проблем уже давно ускользают от специалистов в данной области техники.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предоставляет способ работы оптической сетевой системы связи, включающий в себя этапы, на которых предоставляют планарную световолновую схему, что включает в себя этапы, на которых соединяют 2×2 одномодовые оптические элементы ссвязи в массив для формирования 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя и назначают маршрут от собирающих портов к принимающему устройству для накапливания собранного света, от двух или более из собирающих портов, в принимающем устройстве, причем один или более из собирающих портов входят в состав 2×2 одномодовых оптических элементов связи; осуществляют передачу на оптический сетевой блок через планарную световолновую схему на первой длине волны; и интерпретируют реакцию от оптического сетевого блока на второй длине волны посредством собранного света.

Настоящее изобретение предоставляет оптическую сетевую систему связи, включающую в себя планарную световолновую схему, включающую в себя 2×2 одномодовые оптические элементы связи, связанные в массив, которые формируют 1×N одномодовый оптический разветвитель/объединитель, и собирающие порты, для которых назначены маршруты к принимающему устройству для накапливания собранного света, от двух или более из собирающих портов, в принимающем устройстве, причем один или более из собирающих портов входят в состав 2×2 одномодовых оптических элементов связи; передающее устройство оптического линейного терминала для передачи первой длины волны на оптический сетевой блок через планарную световолновую схему; и второй длины волны, от оптического сетевого блока, принятой посредством собранного света.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения имеют другие этапы или элементы в дополнение или вместо тех, что упомянуты выше. Эти этапы или элементы будут очевидны специалистам в данной области техники, благодаря прочтению нижеследующего подробного описания в совокупности со ссылкой на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 является функциональной схемой оптической сетевой системы связи, с приемопередающим устройством оптического линейного терминала, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 (A-H) является функциональной схемой 2×2 одномодовых оптических элементов связи, имеющих характеристическую реакцию на входные длины волны.

Фиг. 3 является функциональной схемой 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя, изображенного на Фиг. 1.

Фиг. 4 является функциональной схемой приемопередающего устройства оптического линейного терминала.

Фиг. 5 является принципиальной схемой приемопередающего устройства оптического линейного терминала в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 является функциональной схемой линейной платы оптического линейного терминала пассивной оптической сети, использующей планарную световолновую схему, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 является принципиальной схемой 1×32 одномодового оптического разветвителя/объединителя в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 является функциональной схемой линейной платы пассивной оптической сети, использующей внешнюю модификацию планарной световолновой схемы, во втором варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 является функциональной схемой линейной платы оптического линейного терминала пассивной оптической сети, использующей внешнюю модификацию планарной световолновой схемы, в третьем варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 10 является функциональной схемой линейной платы оптического линейного терминала пассивной оптической сети, использующей планарную световолновую схему, в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11 является функциональной схемой линейной платы оптического линейного терминала пассивной оптической сети, использующей планарную световолновую схему, в пятом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 12 является принципиальной схемой приемопередающего устройства оптического линейного терминала, использующего 1×4 одномодовый оптический разветвитель/объединитель, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 13 является принципиальной схемой приемопередающего устройства оптического линейного терминала, использующего 1×8 одномодовый оптический разветвитель/объединитель, в шестом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 14 представляет собой чертеж, на котором показана принципиальная схема приемопередающего устройства оптического линейного терминала, использующего 2×8 одномодовый оптический разветвитель/объединитель, в седьмом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 15 является функциональной схемой приемопередающего устройства OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с в восьмом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 16 является функциональной схемой системы, готовой к расширению OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с, в девятом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 17 является функциональной схемой системы, готовой к расширению OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с, в десятом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 18 является функциональной схемой ретранслятора в гибридной волоконной и коаксиальной оптической сети в одиннадцатом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 19 является функциональной схемой приемопередающего устройства оптического линейного терминала, использующего 1×(N/2) одномодовый разветвитель/объединитель, в двенадцатом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 20 является функциональной схемой линейной платы оптического линейного терминала пассивной оптической сети, использующей планарную световолновую схему.

Фиг. 21 является блок-схемой последовательности операций способа работы оптической сетевой системы связи в дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Нижеизложенные варианты осуществления описаны достаточно подробно, чтобы позволить специалистам в данной области техники изготовить и использовать настоящее изобретение. Следует понимать, что на основе настоящего раскрытия изобретения будут очевидны и другие варианты осуществления, и что могут быть произведены изменения в системе, технологическом процессе, или конструктивные изменения, в пределах объема настоящего изобретения.

В последующем описании приводятся многочисленные конкретные детали, чтобы обеспечить полное понимание изобретения. Тем не менее, будет очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике без этих конкретных деталей. Во избежание затруднения понимания настоящего изобретения, некоторые хорошо известные схемы, системные конфигурации, а также этапы технологических процессов не раскрываются в подробностях.

Чертежи, показывающие варианты осуществления системы, являются полусхематическими и не в масштабе, и, в частности, некоторые размеры даны для ясности представления и показаны в увеличенном виде на фигурах чертежей. Аналогично, хотя для простоты описания представления на чертежах, как правило, показаны одинаково ориентированными, такое изображение на чертежах по большей части произвольно. В большинстве случаев, настоящее изобретение может эксплуатироваться в любом положении.

На всех чертежах используются одинаковые номера для отсылки к одним и тем же элементам. Варианты осуществления были пронумерованы как первый вариант осуществления, второй вариант осуществления, и т.д. для удобства при описании и не подразумевается, что это имеет какой-либо другой смысл или порождает ограничения для настоящего изобретения.

Для описательных целей, термин "горизонталь", как используется в данном документе, определяется как плоскость, параллельная плоскости или поверхности Земли, независимо от ее ориентации. Термин "вертикаль" обозначает направление, перпендикулярное к горизонтали, которая только что определена. Такие термины, как "вверху", "внизу", "низ", "верх", "бок" (как в "боковая стена"), "выше", "ниже", "верхний", "над" и "под", определяются относительно горизонтальной плоскости, как показано на чертежах. Термин "на" означает, что есть непосредственный контакт между элементами. Термин сточный свет определяется как свет, который рассеивается из оптического стыка в разветвителях предшествующего уровня техники. Для целей данной заявки собранный свет не рассеивается в настоящем изобретении, а наоборот накапливается или перенаправляется для использования принимающим устройством в настоящем изобретении. Термин собирающий порт определяется как дополнительный порт 2×2 одномодового оптического элемента связи или устройства уплотнения с разделением по длине волны, который используется для накапливания или перенаправления собранного света.

На Фиг. 1 показана функциональная схема оптической сетевой системы 100 связи, с приемопередающим устройством 101 оптического линейного терминала, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема оптической сетевой системы 100 связи изображает 1×N одномодовый оптический разветвитель/объединитель 102, который имеет, по меньшей мере, два одномодовых оптических порта, таких, как первый одномодовый оптический порт 104 и второй одномодовый оптический порт 106, на стороне, обращенной к Оптическому Линейному Терминалу. Второй одномодовый оптический порт 106, является входящим для 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя 102 и может быть связан с оптическим передающим устройством оптического линейного терминала (не показано).

В дополнение к первому одномодовому оптическому порту 104, по меньшей мере, один дополнительный порт 108 может быть направлен через многопортовую одномодовую группу 110, такую, как группа оптических волокон или оптических волноводов, с направлением на фотодетекторы 116, в оптическом линейном терминале, для сбора света восходящего информационного потока. Один из дополнительных портов одномодовой группы 110, может быть получен из второго одномодового оптического порта 106, например, посредством мультиплексирования с разделением по длинам волны (WDM), например. Восходящие сигналы в первом одномодовом оптическом порте 104 и многопортовой одномодовой группе 110 извлекаются, по меньшей мере, частично из накопления собранного света, который иначе был бы рассеян из разветвителя предыдущего уровня техники, как сточный свет, а теперь может быть собран в 1×N одномодовом оптическом разветвителе/объединителе 102.

Восходящие сигналы из первого одномодового оптического порта 104 и многопортовой одномодовой группы 110 транспортируются к фотодетекторам 116. Восходящие сигналы могут проходить через многопортовую одномодовую группу 110 или они могут оперативно привязываться к одному или нескольким многомодовым оптическим волноводам 112 с низкими потерями. Многомодовые оптические волноводы 112 могут транспортировать восходящие сигналы через оптические элементы 114 связи, с низкими потерями по отношению к восходящим сигналам. Оптические элементы связи 114 могут подавать восходящие сигналы на один или несколько фотодетекторов 116 посредством объединения многомодовых оптических волноводов 112 и/или многопортовой одномодовой группы 110.

Восходящие сигналы от одного многомодового оптического волновода 112 связываются с фотодетекторами 116, обозначенными "O/E", имеющими активную(ые) зону(ы) обнаружения, не показано, существенно большую, чем квадрат длины волны сигнала, измеряемой в нанометрах. Связанность восходящих сигналов с фотодетекторами 116 может быть достигнута за счет эффекта близости, преломляющей оптики (т.е. линз), отражающих поверхностей, или дифракционной оптики.

При наличии двух или более фотодетекторов 116, электрическая шина 118 объединяется посредством аналоговой или цифровой электрической схемы (не показано). Электрическая шина 118 может быть пригодна для управления со стороны обрабатывающего устройства (не показано).

Настоящее изобретение может быть реализовано таким образом, что любые восходящие сигналы, такие, как оптические сигналы, поступающие на обращенный к ONU порт 120, направляются к одному или нескольким фотодетекторам 116 более, чем по одному отдельному оптическому тракту, удовлетворяющему следующему требованию:

N обращенных к ONU оптических портов 122 могут формировать выходной тракт для ONU 124, связанных одномодовым оптическим волокном 126, которые осуществляют связь через оптическую сетевую систему 100 связи. Объединение вышеописанных оптических, электрооптических и электронных элементов должно быть сконструировано так, что время для восходящего сигнала от каждого конкретного одного из N обращенных к ONU оптических портов 122 для прохождения по нескольким возможным отдельным оптическим трактам к электрической шине 118 должно быть "равным друг другу" с допуском существенно меньше величины, обратной ширине электрической полосы частот сигнала.

Или, математически, общая конструкция должна удовлетворять следующему:

|T1-T2|<<1/Be УР 1

Для всех трактов передачи сигналов, берущих начало в любом конкретном порту из N обращенных к ONU оптических портов 122.

Где:

T1 = время для прохождения от любого из N обращенных к ONU оптических портов 122 до электрической шины 118 по отдельному тракту через многопортовую одномодовую группу 110.

T2 = время для прохождения от того же из N обращенных к ONU оптических портов 122 до электрической шины 118 по другому отдельному тракту через многопортовую одномодовую группу 110.

Be = ширина электрической полосы частот сигнала.

Настоящее изобретение не накладывает никаких ограничений на физическое расположение его составных частей при условии сохранения норм проектирования. Соответственно, некоторые варианты осуществления могут физически разделять составные части и/или располагать их в отдельных модулях. В примерах, проиллюстрированных ниже, пассивные оптические функции могут быть вынесены в самостоятельные модули.

Было обнаружено, что благодаря накапливанию собранного света от 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя 102, возможно упрощение принимающего устройства 128 оптического линейного терминала, который интерпретирует электрическую шину 118. Упрощение может привести к снижению затрат и повышению надежности данных, о чем свидетельствует уменьшение коэффициента битовых ошибок.

На Фиг. 2 (A-H) показана функциональная схема 2×2 одномодового оптического элемента 202 связи, имеющего характеристическую реакцию на входные длины волны. Функциональная схема 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи иллюстрирует, что каждый из 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи включает в себя A-порт 204, B-порт 206, C-порт 208 и D-порт 210. Понятно, что 2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи представляют собой оптические элементы связи, которые передают свет некоторой длины волны (λ), как определено ниже.

2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи используются в качестве ключевого компоновочного блока 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя 102, изображенного на Фиг.1. 2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи могут быть изготовлены с использованием плавленого волокна, планарной световолновой схемы или объемных оптических технологий. Для успешной реализации 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя 102, 2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи должны выполнять функцию равностороннего Y-образного соединения на длине волны передающего устройства Оптического Линейного Терминала Пассивной Оптической Сети (PON), λdown. На длине волны принимающего устройства OLT PON, λup, технические требования к переходному затуханию значительно ослаблены, так как в предпочтительном варианте осуществления большинство или все тракты в конечном счете добираются до принимающего устройства OLT независимо от любой конкретной степени разветвления. Это является уходом от предшествующего уровня техники, в котором не накапливается собранный свет, как определено в данной заявке.

Специалистам в данной области техники известно, что конструирование и изготовление Планарной Световолновой Схемы на основе широкополосных свойств 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи является более перспективным, чем когда элемент связи предназначен для разделения мощности поровну в узком диапазоне длин волны. В данной заявке, характеристика нисходящего информационного потока является более критичной, чем характеристика восходящего информационного потока. Основное определение 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи в настоящей заявке проиллюстрировано ниже:

Как показано на Фиг. 2(A), сила передаваемого света Pλ(Tx), поступающего на A-порт 204 2×2 одномодового оптического элемента 202 связи, разделяется поровну и дублируется и на C-порт 208, и на D-порт 210. Каждый из портов назначения будет распространять свет с ½ Pλ(Tx).

Как показано на Фиг. 2(B), сила передаваемого света Pλ(Tx), поступающего на B-порт 206 2×2 одномодового оптического элемента 202 связи, разделяется поровну и дублируется и на C-порт 208, и на D-порт 210. Каждый из портов назначения будет распространять свет с ½ Pλ(Tx).

Как показано на Фиг. 2(C), сила передаваемого света Pλ(Tx), поступающего на C-порт 208 2×2 одномодового оптического элемента 202 связи, разделяется поровну и дублируется и на A-порт 204, и на B-порт 206. Каждый из портов назначения будет распространять свет с ½ Pλ(Tx).

Как показано на Фиг. 2(D), сила передаваемого света Pλ(Tx), поступающего на D-порт 210 2×2 одномодового оптического элемента 202 связи, разделяется поровну и дублируется и на A-порт 204, и на B-порт 206. Каждый из портов назначения будет распространять свет с ½ Pλ(Tx).

Как показано на Фиг. 2(E), сила принятого света Pλ(Rx), поступающего на A-порт 204 2×2 одномодового оптического элемента 202 связи, произвольно разделяется между C-портом 208 и D-портом 210. Каждый из портов назначения будет распространять дополняющую часть света с P1 и P2, где:

P1+P2=Pλ(Rx) УР 2

причем

P1≥0,05Pλ(Rx) УР 3

и

P2≥0,05Pλ(Rx) УР 4

Как показано на Фиг. 2(F), сила принятого света Pλ(Rx), поступающего на B-порт 206 2×2 одномодового оптического элемента 202 связи, произвольно разделяется между C-портом 208 и D-портом 210. Каждый из портов назначения будет распространять дополняющую часть света с P1 и P2, как определено выше.

Как показано на Фиг. 2(G), сила принятого света Pλ(Rx), поступающего на C-порт 208 2×2 одномодового оптического элемента 202 связи, произвольно разделяется между A-портом 204 и B-портом 206. Каждый из портов назначения будет распространять дополняющую часть света с P1 и P2, как определено выше.

Как показано на Фиг. 2(H), сила принятого света Pλ(Rx), поступающего на D-порт 210 2×2 одномодового оптического элемента 202 связи, произвольно разделяется между A-портом 204 и B-портом 206. Каждый из портов назначения будет распространять дополняющую часть света с P1 и P2, как определено выше.

На Фиг. 3 показана функциональная схема 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя, изображенного на Фиг. 1. Функциональная схема 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя 102 изображает массив 302 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи. Первичным входом является обращенный к OLT порт 304, который может быть связан с передающим устройством OLT (не показано).

В предшествующем уровне техники, идеальный 1×N одномодовый оптический разветвитель мог быть сделан из Y-образных соединений и является вполне эффективным в направлении нисходящего информационного потока. Однако в направлении восходящего информационного потока, в каждом Y-образном соединении, только половина мощности от каждой ветви будет вноситься в один волновод восходящего информационного потока (не показано), в то время как избыточная мощность будет излучаться из волновода как сточный свет.

В настоящем изобретении каждое из Y-образных соединений заменяется на широкополосную модификацию 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи. Общая мощность восходящего информационного потока, вводимая в две обращенные к нисходящему информационному потоку ветви, может сохраняться в двух ветвях восходящего информационного потока, без излучения какой-либо части мощности из волноводов. Только одна из двух обращенных к OLT ветвей используется для формирования 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя 102, как показано на Фиг.3.

Идеальный 1×N одномодовый оптический разветвитель/объединитель 102 может быть сформирован из (N-1) 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи. В настоящем примере, при N=8, 1×8 одномодовый оптический разветвитель/объединитель 300 может быть сформирован в результате связывания 7 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи. Понятно, что выбор количества 8 для 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя 102 является лишь примером и не используется для ограничения. Также следует понимать, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике с использованием любого количества 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи.

Общая мощность, вводимая в любое подмножество обращенных к ONU оптических портов 122, представлена как P, а мощность из обращенного к OLT порта 304 будет P/N, и сумма оптической мощности из собирающих портов 306, помеченных A, B, C … G, составит P(N-1)/N. Также отметим, что 1×N одномодовый оптический разветвитель/объединитель 102 может быть сформирован из (N-1) 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи, у каждого из которых один порт незадействован и пригоден для того, чтобы стать собирающим портом 306. В вышеупомянутом примере, где N было выбрано равным 8, требуется (N-1) или 7 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи для реализации 1×8 одномодового оптического разветвителя/объединителя 300.

На Фиг. 4 показана функциональная схема приемопередающего устройства 400 оптического линейного терминала в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема приемопередающего устройства 400 оптического линейного терминала изображает 1×N одномодовый оптический разветвитель/объединитель 102, изображенный на Фиг. 1, связанный для формирования 1×8 одномодового оптического разветвителя/объединителя 300 из предыдущего примера.

Массив обращенных к ONU оптических портов 122 может быть связан с оптическими сетевыми блоками (ONU) 124, изображенными на Фиг. 1, которые могут быть связаны одномодовым оптическим волокном 126, изображенным на Фиг. 1, и размещены на большом расстоянии от приемопередающего устройства 400 оптического линейного терминала. Массив обращенных к ONU оптических портов 122 показан как не подсоединенный для простоты описания, и следует понимать, что в условиях эксплуатации присутствовали бы одномодовое оптическое волокно 126 и оптические сетевые блоки 124, изображенные на Фиг. 1.

Настоящее изобретение задействует оптическую мощность от собирающих портов 306 (A-G) 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи, которые составляют 1×N одномодовый оптический разветвитель/объединитель 102 в формате, пригодном для использования в оптической системе связи.

Идеальная модель устройства 404 уплотнения с разделением по длине волны, такого, как трехпортовое устройство уплотнения с разделением по длине волны, присоединяется к обращенному к OLT порту 304 1×8 одномодового оптического разветвителя/объединителя 300. Собирающий порт 306 устройства 404 уплотнения с разделением по длине волны отводит длину волны (λ(Rx)) восходящего информационного потока, которая обозначена как A', тогда как тракт от обращенного к оптическому линейному терминалу порта 418 до первого элемента связи через устройство 404 уплотнения с разделением по длине волны является полностью проходным на длине волны нисходящего информационного потока (λ(Tx)), исходящего от передающего устройства 410 оптического линейного терминала.

Полное восстановление мощности восходящего информационного потока, Pλ(Rx), возможно благодаря связыванию собирающих портов 306, (A-G) из 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи и (A') из устройства 404 уплотнения с разделением по длине волны, для накапливания собранного света из собирающих портов 306, через электронно-оптический преобразователь 412 с принимающим устройством 128 оптического линейного терминала. Собранный свет, накопленный из собирающих портов 306 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи мог бы, в системах предшествующего уровня техники в условиях обычной эксплуатации, рассеиваться в пределах разветвителя как сточный свет, без использования.

Благодаря накапливанию собранного света в принимающем устройстве 128 оптического линейного терминала, настоящее изобретение упрощает технологический процесс приема и накапливает всю мощность, подаваемую на 2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи. В данном случае, если общая мощность, вводимая в любое подмножество N портов, равна P, мощность от обращенного к оптическому линейному терминалу порта 418 будет нулевой, а суммарная оптическая мощность от собирающих портов 306, помеченных A, B, C … G и A', составит P.

Было обнаружено, что настоящее изобретение может упростить конструктивные требования к электронике 414 принимающего устройства оптического линейного терминала, обеспечивая полное количество Pλ(Rx), которое было изначально введено. Упрощение в электронике 414 принимающего устройства оптического линейного терминала может снизить стоимость электроники 414 принимающего устройства оптического линейного терминала с одновременным повышением производительности за счет уменьшения коэффициента битовых ошибок в данных 416 принимающего устройства, которые были введенными данными от ONU 124, изображенного на Фиг. 1.

В оптическом линейном терминале пассивной оптической сети (PON) передающее устройство 410 оптического линейного терминала (OLT) генерирует нисходящий оптический сигнал на длине волны λ(Tx). Оптический сигнал от передающего устройства 410 OLT PON направляется через обращенный к оптическому линейному терминалу порт 418, такой, как обращенный к OLT одномодовый оптический порт. В OLT PON есть принимающее устройство 128 оптического линейного терминала, предназначенное для приема оптических сигналов от ONU на длине волны λ(Rx).

Настоящее изобретение может использоваться, чтобы связать свет от собирающих портов 306, изображенных на Фиг. 3, 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи, которые заключают в себе 1×N одномодовый оптический разветвитель/объединитель 102, и собирающего порта 306 устройства 404 уплотнения с разделением по длине волны с принимающим устройством 128 оптического линейного терминала таким образом, чтобы восходящий оптический сигнал от любого из обращенных к ONU оптических портов 122 одновременно направлялся на принимающее устройство 128 оптического линейного терминала по двум или более отдельным оптическим трактам, в формате, пригодном для использования в оптической системе связи.

Чтобы обеспечить формат, пригодный для использования в оптической связи, оптические сигналы, по меньшей мере, в двух из собирающих портов 306 (взятых из собирающих портов 306 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи и собирающего порта 306 устройства 404 уплотнения с разделением по длине волны) вносятся в один или несколько одномодовых или многомодовых оптических волноводов или волокон (показано пунктирными линиями) и один или несколько электронно-оптических преобразователей 412, в которых активная зона фотодетектора (не показано) значительно больше диаметра модового поля одномодового оптического сигнала в одномодовом оптическом волноводе.

Формат, пригодный для использования в системе оптической связи, требует, чтобы время для связного сигнала на распространение от любого из массива обращенных к ONU оптических портов 122 до общего электрического соединения в принимающем устройстве через множество оптических трактов было практически одинаковым в пределах допуска Δt, где Δt<<1/Be, а Be является шириной электрической полосы частот сигнала связи, модулирующего оптическую несущую.

На Фиг. 5 показана принципиальная схема приемопередающего устройства 500 оптического линейного терминала в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Принципиальная схема приемопередающего устройства 500 оптического линейного терминала изображает планарную световолновую схему 502, имеющую 1×N одномодовый оптический разветвитель/объединитель с 2×2 одномодовыми оптическими элементами 202 связи, скомпонованными для обеспечения 1×4 одномодового оптического разветвителя/объединителя в качестве примера настоящего изобретения. Понятно, что 1×4 одномодовый оптический разветвитель/объединитель является примером для помощи в рассмотрении настоящего изобретения и не подразумевает ограничения объема изобретения каким-либо образом.

Предпочтительный вариант осуществления, в качестве примера, интегрирует данное изобретение в структуру планарной световолновой схемы 502. Четырехпортовая модификация, интегрированная на планарной световолновой схеме 502, задействует 2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи, которые предназначены для равномерного разделения мощности от передающего устройства 410 оптического линейного терминала на длине волны λ(Tx).

В данном случае первая длина волны 503, например 1480 нм ≤ λ(Tx)≤1500 нм, как требуется для систем Гигабитной Пассивной Оптической Сети (GPONk) и Гигабитной Пассивной Оптической Сети, использующей стандарт Ethernet (GE-PON). Предпочтительно, если устройство 404 уплотнения с разделением по длине волны направляет часть восходящего сигнала на второй длине волны 512, например 1260 нм≤λ(Rx)≤1360 нм, в лавинный фотодиод 504 при минимальном воздействии на поток нисходящего сигнала через устройство 404 уплотнения с разделением по длине волны.

Структура планарной световолновой схемы 502 сконструирована таким образом, что любые тракты от каждого из этих четырех портов в массиве обращенных к ONU оптических портов 122 до активной поверхности лавинного фотодиода 504 равноценны в пределах допуска в 40 пикосекунд (пс), чтобы обеспечивать формат, пригодный для использования в системе оптической связи, подходящий для предоставления сигналов с "амплитудной манипуляцией" - "без возврата к нулю" (OOK-NRZ) при скорости 1,25 Гбит/с, которые используются в восходящем информационном потоке в GE-PON или GPON. Конструктор должен учитывать не только длину трактов волноводов на планарной световолновой схеме 502, но также и межмодовую дисперсию многомодового оптического волновода 506, при выборе оптимальной конструкции.

В предпочтительном варианте осуществления планарной световолновой схемы 502, одномодовые оптические волноводы 508, такие, как одномодовые оптические волноводы, имеют числовую апертуру (NA), равную 0,22, поперечное сечение 4,5 мкм в квадрате, и диаметр модового поля около 3,7 мкм при длине волны 1310 нм. Одномодовые оптические волноводы 508, такие, как световод из поликристаллического кремния с упорядоченной структурой или оптическое волокно, могут прокладываться к выходу планарной световолновой схемы 502 в массиве одномодовых оптических волноводов 510 с интервалом в 8 мкм. Собранный свет (λH) 514 может быть получен из второй длины волны 512, принятой через массив обращенных к ONU оптических портов 122.

Многомодовый оптический волновод 506 имеет диаметр сердцевины в 50 мкм и NA, равную 0,27. Описанные одномодовые оптические волноводы 508 могут одновременно связываться с многомодовым оптическим волноводом 506 почти со стопроцентной эффективностью. Противоположный конец многомодового оптического волновода 506 может выводиться на лавинный фотодиод 504 с активной зоной 65 мкм с эффективностью, приближающейся к стопроцентной.

Конструкция одномодовых оптических волноводов 508 и выбор многомодового оптического волновода 506, в том числе длины многомодового оптического волновода 506, должны гарантировать, что сигнал от любого из массива обращенных к ONU оптических портов 122, распространяющийся по отдельным оптическим трактам, должен достичь лавинного фотодиода 504 с допуском 40 пс по отношению к любым другим копиям сигнала, исходящим из того же одного из массива обращенных к ONU оптических портов 122, но распространяющимся по отличающемуся оптическому тракту. Общее запаздывание от одного определенного из обращенных к ONU оптических портов 122 через любой из одномодовых оптических волноводов 508 до лавинного фотодиода 504 также включает в себя межмодовую дисперсию в многомодовом оптическом волноводе 506.

Принципиальная схема на Фиг. 5 и другие схемы в данном описании изобретения являются лишь примерами и предназначены не для выражения конструктивных критериев одномодовых оптических волноводов 508, а только чтобы показать соединения элементов, не предусматривая дополнительных ограничений. Действительная схема расположения одномодовых оптических волноводов 508 должна соответствовать ограничениям по длине для многолучевого распространения, продиктованным настоящей заявкой, для того, чтобы удовлетворять критериям настоящего изобретения.

Планарная световолновая схема 502 является интегрированным устройством, которое может использоваться для разделения нисходящего оптического сигнала от передающего устройства 410 оптического линейного терминала, в реализации OLT GE-PON или GPON, в массив обращенных к ONU оптических портов 122, одновременно объединяя оптическую мощность восходящего информационного потока от массива обращенных к ONU оптических портов 122 и проводя восходящий сигнал к лавинному фотодиоду 504 в форме, пригодной для использования в восходящей связи со скоростью передачи данных согласно стандартам GE-PON и GPON.

На Фиг. 6 показана функциональная схема линейной платы 600 оптического линейного терминала пассивной оптической сети, использующей планарную световолновую схему, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема линейной платы 600 оптического линейного терминала пассивной оптической сети изображает механический интерфейс 602 сменного компактного приемопередатчика с электрическим интерфейсом 606, таким, как стандартный промышленный интерфейс сменного компактного приемопередатчика для поддержки пассивной оптической сети. Электрический интерфейс 606 удовлетворяет принятым в промышленности техническим условиям для механических и электрических допусков.

Модуль 608 сменного компактного приемопередатчика может связываться с механическим интерфейсом 602, а также с электрическим интерфейсом 606, посредством своего электрического интерфейса 604. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, в качестве примера, модуль 608 сменного компактного приемопередатчика может включать в себя электрическую схему 610 оптического линейного терминала, которая организует процесс передачи и приема данных между модулем 608 сменного компактного приемопередатчика и оптическими сетевыми блоками 124, изображенными на Фиг. 1, которые распределены по оптической сети (не показано). Электрическая схема 610 оптического линейного терминала может обеспечивать электрический интерфейс, который управляет передающим устройством 410 оптического линейного терминала, таким, как лазер с распределенной обратной связью (DFB), и принимает электрический сигнал от лавинного фотодиода 504.

Электрическая схема 610 оптического линейного терминала может подготавливать данные для их передачи в модуль 608 сменного компактного приемопередатчика в формате данных мультиплексирования с временным разделением (TDM), а не в формате множественного доступа с временным разделением (TDMA), в котором происходит обмен через массив обращенных к ONU оптических портов 122. Наличие соединения с помощью многомодового оптического волновода 506 от планарной световолновой схемы 502 к лавинному фотодиоду 504 допускает вовлечение собирающих портов 306 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи, тогда как только один обращенный к оптическому линейному терминалу порт 304 поддерживается на предшествующем уровне техники.

В результате предоставления планарной световолновой схемы 502 в модуле 608 сменного компактного приемопередатчика, количество обращенных к ONU оптических портов 122 повышается с одного до четырех без увеличения пространства или аппаратных средств, необходимого в соответствии с решениями предшествующего уровня техники. Понятно, что планарная световолновая схема 502 показана с четырьмя из массива обращенных к ONU оптических портов 122 в качестве примера, и возможно другое количество обращенных к ONU оптических портов 122.

Специалистам в данной области техники будет понято, что настоящее изобретение может быть распространено на другие типы радиально-узловых многоточечных оптических сетей связи, в том числе, но не ограничиваясь этим, определяемые стандартом 10G-EPON, перспективным стандартом ITU-T 10G-PON, сети RFoG (радиочастотная передача по оптоволокну), другие гибридные волоконные и коаксиальные сети, и другие радиально-узловые многоточечные оптические (или частично оптические) сети.

Несмотря на то, что вышеупомянутый пример включает в себя соединение с помощью многомодового оптического волновода 506 через лавинный фотодиод 504, возможны и другие реализации, которые не включают в себя многомодовый оптический волновод 506. В качестве примера, каждый из одномодовых оптических волноводов 508 из планарной световолновой схемы 502 может быть связан со своим одномодовым принимающим устройством (не показано) для переноса данных к электрическому интерфейсу электрической схемы 610 оптического линейного терминала.

Планарная световолновая схема 502 согласно настоящему изобретению может применяться в качестве разветвителя широкополосного нисходящего информационного потока, который является общепринятым в оптических сетях широковещательной связи. Альтернативные длины волны могут быть введены в настоящее изобретение, чтобы внести изменение в предполагаемое применение. Настоящее изобретение может предоставить возможность реализации, которая представляет собой широкополосный одномодовый разветвитель в направлении нисходящего информационного потока, и независимый от длины волны объединитель оптической мощности в направлении восходящего информационного потока. Полученное в результате устройство применимо к всевозможным известным реализациям пассивной оптической сети (PON) и гибридных волоконных и коаксиальных (HFC) сетей, не обращая внимания на выбор длины волны, и ограничивается только требованиями к ширине полосы частот в отношении восходящего сигнала, и допуском в отношении оптики совмещения многолучевого распространения, электрооптики и электроники.

Понятно, что планарная световолновая схема 502 может включать в себя активные оптические элементы (не показано), такие, как передающее устройство 410 оптического линейного терминала или принимающие устройства с оптическим бустером или предусилителями, лавинный фотодиод 504, оптические усилители яркости, поляризационные или фазовые модуляторы, оптические усилители, в том числе полупроводниковые оптические усилители, или переменные оптические ослабители. Другие реализации могут включать в себя фотоприемник, активная зона которого имеет форму, более совместимую с линейным выходом многомодового пластинчатого волновода или массива одномодовых оптических волноводов 510 из одномодовых оптических волноводов 508.

Планарная световолновая схема 502 также может включать в себя интегральные пассивные оптические элементы, такие, как тонкопленочные фильтры, интерферометрические фильтры Маха-Цандера, решетки на основе массива волноводов, брэгговские решетки, или многомодовые интерференционные фильтры. Одно из наиболее важных назначений пассивных фильтров состоит в удержании любого побочного свечения от передающего устройства 410 оптического линейного терминала или от других источников из-за создания помех для принимаемого сигнала в лавинном фотодиоде 504.

На Фиг. 7 показана принципиальная схема 1×32 одномодового оптического разветвителя/объединителя 700 в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Принципиальная схема 1×32 одномодового оптического разветвителя/объединителя 700 изображает 31 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи, связанных в форме пирамиды.

Хотя предпочтительный вариант осуществления 1×32 одномодового оптического разветвителя/объединителя 700 показан, как включающий в себя 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи, различные схемы устройств могут быть приспособлены и построены в качестве планарной световолновой схемы 502, изображенной на Фиг. 5, в том числе, но не ограничиваясь этим, решетки на основе массивов волноводов (AWG), многомодовые интерферометры (MMI) и одномодовые звездообразные элементы связи.

В общем случае, любая структура N×N одномодовых звездообразных элементов связи, в том числе (но не ограничиваясь этим) маршрутизаторы Dragone, MMI, массивы 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи и звездообразные элементы связи на основе плавленого волокна, может выполнять функции как 1×N разветвителя, так и накопителя для собранного света. Если конструкция волновода может быть приспособлена к ограничениям на допуски по длине тракта, заданным шириной полосы частот восходящего информационного потока, любая структура N×N звездообразных элементов связи может формировать основу или часть реализации.

При реализации планарной световолновой схемы 502 следует соблюдать осторожность в отношении ограничения числа пересечений одномодовых оптических волноводов 508, потому что каждое пересечение одномодовых оптических волноводов 508 усиливает ухудшения, связанные с оптическими потерями, и снижает технологичность.

Вариант осуществления 1×32 одномодового оптического разветвителя/объединителя 700 имеет в общей сложности 24 пересечений волноводов, и в худшем случае тракт от любого из обращенных к ONU оптических портов 122 до фотодетектора восходящего информационного потока включает в себя самое большее два пересечения волноводов. Это представляет собой значительное усовершенствование по сравнению с предшествующим уровнем техники, которое может обеспечить уменьшение размера и повышение рентабельности производства.

Интеграция 1×32 одномодового оптического разветвителя с объединителем оптической мощности многолучевого распространения дает в общей сложности 36 пересечений волноводов по сравнению с 496 для предшествующего уровня техники, и в худшем случае пересечения тракта насчитывают 26 на разветвителе, и в худшем случае два пересечения на объединителе, по сравнению с предшествующим уровнем техники, в котором требуется 31 оптическое пересечение для разветвителя и 31 оптическое пересечение для объединителя. Существенное снижение количества оптических пересечений упрощает конструкцию планарной световолновой схемы 502 и повышает рентабельность производства.

Дополнительным преимуществом является снижение или устранение зависимости от длины волны. В приложении PON, длины волны как восходящего информационного потока, так и нисходящего информационного потока, определяются по заданному диапазону, и планарная световолновая схема 502 может приспосабливаться ко всему диапазону без дополнительных изменений.

Для примера, сети GPON требуют, чтобы передающее устройство 410 оптического линейного терминала (нисходящий информационный поток) излучало свет на длине волны между 1480 и 1500 нм. Все передающие устройства ONU (восходящий информационный поток) должны излучать свет на длине волны между 1260 и 1360 нм. Специалисту в данной области техники будет понятно, что 2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи и одномодовые оптические волноводы 508 способны поддерживать оба диапазона одновременно.

Понятно, что с увеличением N снижается важность присутствия элемента 404 связи с устройством уплотнения с разделением по длине волны для собирания света восходящего информационного потока от обращенного к OLT порта 304. Более того, ослабляется требование того, чтобы 2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи работали в широкой полосе частот. Требование к коэффициенту дробления оптической мощности в восходящем информационном потоке отсутствует, нужно задать только требование разделения нисходящего информационного потока (т.е. 50% на каждый порт 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи). Специалистам в данной области техники известно, что требуется больше внимания и пространства при создании планарной световолновой схемы на основе 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи, которая работает в широкой полосе частот, чем такой, которая работает в узкой полосе частот.

Кроме того, изготовление планарной световолновой схемы на основе фильтров WDM становится более трудным и требует больше подкаскадов, что приводит к большей общей длине планарной световолновой схемы, поскольку технические требования к длине волны ужесточаются. Предшествующий уровень техники требует N трехпортовых элементов связи WDM. Для сравнения, в настоящем изобретении требуется ноль или один трехпортовый элемент связи WDM, что упрощает как конструкцию, так и технологичность, а также уменьшает размер устройства.

Избавление от элементов связи WDM в 1×32 одномодовом оптическом разветвителе/объединителе 700 делает устройство гораздо более независимым от длины волны. Специалист в данной области техники может теперь сконструировать единое устройство для работы в широком диапазоне требований к длине волны. Этот универсальный подход может повлечь за собой снижение сложности производства, а также сокращение времени выхода на рынок для нового продукта.

На Фиг. 8 показана функциональная схема линейной платы 800 оптического линейного терминала пассивной оптической сети, использующей внешнюю модификацию планарной световолновой схемы 502, во втором варианте осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема линейной платы 800 оптического линейного терминала пассивной оптической сети изображает модуль 802 сменного компактного приемопередатчика с первичным интерфейсом 604, таким, как стандартный промышленный интерфейс сменного компактного приемопередатчика для поддержки пассивной оптической сети. Первичный интерфейс 604 удовлетворяет принятым в промышленности техническим условиям для механических и электрических допусков.

Механический интерфейс 804 Пассивной Оптической Сети может иметь электрический интерфейс 606. В предшествующем уровне техники в структуре сменного оптического модуля (не показано), который по существу аналогичен модулю 802 сменного компактного приемопередатчика, предусматривался только один из обращенных к ONU оптических портов 122. Это ограничение предшествующего уровня техники становится причиной потребления дополнительных аппаратных средств, пространства, а также мощности, чтобы увеличить количество обращенных к ONU оптических портов 122, поддерживаемых линейной платой 800 пассивной оптической сети.

Во втором варианте осуществления настоящего изобретения, модуль 802 сменного компактного приемопередатчика может включать в себя электрическую схему 610 оптического линейного терминала, которая организует процесс передачи и приема данных между модулем 802 сменного компактного приемопередатчика и оптическими сетевыми блоками 124, изображенными на Фиг. 1, которые распределены по оптической сети (не показано). Электрическая схема 610 оптического линейного терминала может обеспечивать электрический интерфейс, который управляет передающим устройством 410 оптического линейного терминала, таким, как лазер с распределенной обратной связью (DFB), и принимает электрический сигнал от лавинного фотодиода 504. Модуль 802 сменного компактного приемопередатчика может быть короче модуля 608 сменного компактного приемопередатчика, изображенного на Фиг. 6, так как планарная световолновая схема 502 переносится на удаленную интерфейсную панель 806, такую, как полностью пассивная оптическая интерфейсная панель.

Понятно, что оптическое и электрическое наполнение модуля 802 сменного компактного приемопередатчика может быть смонтировано в другом конструктивном исполнении и использование модуля 802 сменного компактного приемопередатчика приведено в качестве примера из-за многообещающего характера малого размера. Дополнительно, следует понимать, что удаленная интерфейсная панель 806 является полностью пассивным оптическим элементом, который может использоваться для расширения или наращивания существующей оптической сети.

В результате предоставления планарной световолновой схемы 502 на удаленной интерфейсной панели 806, количество обращенных к ONU оптических портов 122 увеличивается с одного до четырех без увеличения пространства или аппаратных средств, необходимого в соответствии с решениями предшествующего уровня техники. Понятно, что планарная световолновая схема 502 показана с четырьмя обращенными к ONU оптическими портами 122 в качестве примера, и возможно другое количество обращенных к ONU оптических портов 122. Также следует понимать, что удаленная интерфейсная панель 806 может обеспечить соединительные аппаратные средства для связи многомодового оптического волновода 506 и одномодовых волокон от оптических сетевых блоков 124, изображенных на Фиг. 1.

Дополнительно следует понимать, что настоящее изобретение не накладывает никаких ограничений на физическое расположение его составных частей при условии сохранения норм проектирования. Соответственно, некоторые варианты осуществления могут успешно физически разделять составные части и/или располагать их в отдельных модулях. В примерах, проиллюстрированных ниже, пассивные оптические функции выносятся на удаленную интерфейсную панель 806.

На Фиг. 9 показана функциональная схема линейной платы 900 оптического линейного терминала пассивной оптической сети, использующей внешнюю модификацию планарной световолновой схемы 502, в третьем варианте осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема линейной платы 900 оптического линейного терминала пассивной оптической сети изображает модуль 902 сменного компактного приемопередатчика с первичным интерфейсом 604, таким, как стандартный промышленный интерфейс сменного компактного приемопередатчика для поддержки пассивной оптической сети. Первичный интерфейс 604 удовлетворяет принятым в промышленности техническим условиям для механических и электрических допусков.

Механический интерфейс 804 Пассивной Оптической Сети может иметь электрический интерфейс 606.

В третьем варианте осуществления настоящего изобретения, модуль 902 сменного компактного приемопередатчика может включать в себя электрическую схему 610 оптического линейного терминала, которая организует процесс передачи и приема данных между модулем 902 сменного компактного приемопередатчика и оптическими сетевыми блоками 124, изображенными на Фиг. 1, которые распределены по оптической сети (не показано). Электрическая схема 610 оптического линейного терминала может обеспечивать электрический интерфейс, который управляет передающим устройством 410 оптического линейного терминала, таким, как лазер с распределенной обратной связью (DFB), и принимает электрический сигнал от лавинного фотодиода 504.

Модуль 902 сменного компактного приемопередатчика может быть меньше модуля 608 сменного компактного приемопередатчика, изображенного на Фиг. 6, так как планарная световолновая схема 502 переносится на удаленную интерфейсную панель 904, такую, как полностью пассивная оптическая интерфейсная панель. Одномодовая интерфейсная шина 906 может содержать жгут одномодовых оптических волокон, связывающих удаленную интерфейсную панель 904 и модуль 902 сменного компактного приемопередатчика. Одномодовый-многомодовый объединитель 908 представляет собой преобразователь с множеством одномодовых входов и одним выходом для многомодового оптического волновода 506. Одномодовый-многомодовый объединитель 908 может включать в себя структуру с линзовым эффектом, структуру с эффектом близости или тому подобное.

В результате предоставления планарной световолновой схемы 502 на удаленной интерфейсной панели 904, количество обращенных к ONU оптических портов 122 увеличивается с одного до четырех без увеличения пространства или аппаратных средств. Понятно, что планарная световолновая схема 502 показана с четырьмя обращенными к ONU оптическими портами 122 в качестве примера, и возможно другое количество обращенных к ONU оптических портов 122. Также следует понимать, что удаленная интерфейсная панель 806 может обеспечить соединительные аппаратные средства для связи одномодовой интерфейсной шины 906 и одномодовых волокон от оптических сетевых блоков 124, изображенных на Фиг. 1. Одномодовое оптическое волокно 910 может связывать передающее устройство 410 оптического линейного терминала и удаленную интерфейсную панель 904.

На Фиг. 10 показана функциональная схема линейной платы 1000 оптического линейного терминала пассивной оптической сети, использующей планарную световолновую схему, в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема линейной платы 1000 оптического линейного терминала пассивной оптической сети изображает модуль 608 сменного компактного приемопередатчика с первичным интерфейсом 604, таким, как стандартный промышленный интерфейс сменного компактного приемопередатчика для поддержки пассивной оптической сети. Первичный интерфейс 604 удовлетворяет принятым в промышленности техническим условиям для механических и электрических допусков.

Механический интерфейс 602 сменного компактного приемопередатчика может иметь электрический интерфейс 606. Электрический интерфейс 606 предназначен для обеспечения возможности замены модуля 608 сменного компактного приемопередатчика.

В четвертом варианте осуществления настоящего изобретения, модуль 608 сменного компактного приемопередатчика может включать в себя электрическую схему 610 оптического линейного терминала, которая организует процесс передачи и приема данных между модулем 608 сменного компактного приемопередатчика и оптическими сетевыми блоками 124, изображенными на Фиг. 1, которые распределены по оптической сети (не показано). Электрическая схема 610 оптического линейного терминала может обеспечивать электрический интерфейс, который управляет передающим устройством 410 оптического линейного терминала, таким, как лазер с распределенной обратной связью (DFB), и принимает электрический сигнал от лавинного фотодиода 504.

В результате предоставления планарной световолновой схемы 1002 на модуле 608 сменного компактного приемопередатчика, количество обращенных к ONU оптических портов 122 увеличивается с одного до четырех без увеличения пространства или аппаратных средств, необходимого в соответствии с решениями предшествующего уровня техники. Понятно, что планарная световолновая схема 1002 показана с четырьмя обращенными к ONU оптическими портами 122 в качестве примера, и возможно другое количество обращенных к ONU оптических портов 122.

Планарная световолновая схема 1002 может обеспечивать служебный порт 1004 для подсоединения устройства 1006 измерения временных характеристик отраженного оптического сигнала. Устройство 1006 измерения временных характеристик отраженного оптического сигнала может передавать и принимать сигналы текущего контроля сети без добавления каких-либо дополнительных ухудшений, связанных с деградацией сигнала. В конфигурации, соответствующей предшествующему уровню техники, применение зондирующей длины волны при измерении временных характеристик отраженного оптического сигнала достигалось добавлением фильтра WDM, добавляя довольно большие вносимые потери в общий энергетический баланс линий связи PON. Использование оптического волокна с низкими потерями на изгибе между планарной световолновой схемой 1002 и служебным портом 1004 обеспечивает обходной оптический тракт с минимальными вносимыми потерями. В данном примере устройство 1006 измерения временных характеристик отраженного оптического сигнала показано как внешнее устройство, которое может быть включено для диагностических целей.

Служебный порт 1004 также может успешно использоваться для привнесения наложенной длины волны для широковещательных (однонаправленных) услуг, например, полосы для видеорасширения 1550-1560 нм, определенной как в стандартах IEEE, так и в стандартах ITU-T. Привнесение наложенной длины волны через служебный порт 1004 не налагает каких-либо дополнительных потерь сигналов в результате присоединения служебного порта 1004.

Служебный порт 1004 также может использоваться в качестве входного порта для наложения следующего поколения для двусторонних пассивных оптических сетей на существующей инфраструктуре пассивной оптической сети. Во многих случаях может быть вставлен блокирующий фильтр перед фотодетектором или детекторами для устранения воздействия от новых восходящих сигналов PON на старые восходящие сигналы PON. Примером этого могла бы быть наложенная линия 10-Гигабитной PON G.987 "следующего поколения" на существующей GPON G.984. В предшествующем уровне техники, и как определено в предварительных версиях G.987.2, такое наложение дало бы 1 дБ дополнительных потерь в энергетическом балансе линий связи PON из-за вносимых потерь от фильтра WDM. То есть, в реализации настоящего изобретения эти потери в 1 дБ устраняются.

В приведенном выше примере, один порт из числа наиболее общих в 2×2 одномодовых оптических элементах 202 связи представлен на краю модуля для многократного использования. Таким же образом, сеть широковещательной рассылки видео или PON следующего поколения могут накладываться на существующую PON, используя один и тот же порт.

На Фиг. 11 показана функциональная схема линейной платы 1100 оптического линейного терминала пассивной оптической сети, использующей планарную световолновую схему 1002, в пятом варианте осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема линейной платы 1100 оптического линейного терминала пассивной оптической сети изображает модуль 1102 сменного компактного приемопередатчика с первичным интерфейсом 604, таким, как стандартный промышленный интерфейс сменного компактного приемопередатчика для поддержки пассивной оптической сети. Первичный интерфейс 604 удовлетворяет принятым в промышленности техническим условиям для механических и электрических допусков.

В пятом варианте осуществления настоящего изобретения, модуль 1102 сменного компактного приемопередатчика может включать в себя электрическую схему 610 оптического линейного терминала, которая организует процесс передачи и приема данных между модулем 1102 сменного компактного приемопередатчика и оптическими сетевыми блоками 124, изображенными на Фиг. 1, которые распределены по оптической сети (не показано). Электрическая схема 610 оптического линейного терминала может обеспечивать электрический интерфейс, который управляет передающим устройством 410 оптического линейного терминала, таким, как лазер с распределенной обратной связью, и принимает электрический сигнал от лавинного фотодиода 504.

Наличие соединения с помощью многомодового оптического волновода 506 через лавинный фотодиод 504 допускает вовлечение четырех из обращенных к ONU оптических портов 122, тогда как только один из обращенных к ONU оптических портов 122 поддерживается на предшествующем уровне техники.

В результате предоставления планарной световолновой схемы 1002 на модуле 608 сменного компактного приемопередатчика, количество обращенных к ONU оптических портов 122 увеличивается с одного до четырех без увеличения пространства или аппаратных средств, необходимого в соответствии с решениями предшествующего уровня техники. Понятно, что планарная световолновая схема 1002 показана с четырьмя обращенными к ONU оптическими портами 122 в качестве примера, и возможно другое количество обращенных к ONU оптических портов 122.

Планарная световолновая схема 1002 может обеспечивать служебную линию 1104 связи для подсоединения датчика 1106 устройства измерения временных характеристик отраженного оптического сигнала, такого, как пассивный приемный датчик или двунаправленный приемопередающий датчик, расположенного внутри модуля 1102 сменного компактного приемопередатчика. Датчик 1106 устройства измерения временных характеристик отраженного оптического сигнала может принимать сигналы текущего контроля сети без добавления каких-либо дополнительных ухудшений, связанных с деградацией сигнала, на приемопередающем устройстве OLT PON, использующем SFP (сменный компактный приемопередатчик).

На Фиг. 12 показана принципиальная схема приемопередающего устройства 1200 оптического линейного терминала, использующего 1×4 одномодовый оптический разветвитель/объединитель, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Принципиальная схема приемопередающего устройства 1200 оптического линейного терминала изображает планарную световолновую схему 502 с 2×2 одномодовыми оптическими элементами 202 связи, выполненными с возможностью обеспечения 1×4 одномодового оптического разветвителя/объединителя в примере осуществления настоящего изобретения.

Предпочтительный вариант осуществления, в качестве примера, интегрирует данное изобретение в структуру планарной световолновой схемы 502. Четырехпортовая модификация, интегрированная на планарной световолновой схеме 502, задействует 2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи, которые предназначены для равномерного разделения мощности от передающего устройства 410 оптического линейного терминала на длине волны λ(Tx). В данном случае, 1480 нм ≤λ(Tx)≤1500 нм, как требуется для систем Гигабитной Пассивной Оптической Сети (GPON) и Гигабитной Пассивной Оптической Сети, использующей стандарт Ethernet (GE-PON). Предпочтительно, если устройство 404 уплотнения с разделением по длине волны направляет часть восходящего сигнала на длине волны 1260 нм ≤λ(Rx)≤1360 нм на принимающее устройство 128 оптического линейного терминала, которое может содержать комбинацию из оптических и электрических устройств (не показано), не оказывая воздействия на поток нисходящего сигнала через устройство 404 уплотнения с разделением по длине волны.

Структура планарной световолновой схемы 502 сконструирована таким образом, что любые тракты от каждого из этих четырех портов в массиве обращенных к ONU оптических портов 122 до принимающего устройства 128 оптического линейного терминала равноценны в пределах допуска в 40 пс, что вытекает из приведенного выше примера, и это подходит для предоставления сигналов с "амплитудной манипуляцией" - "без возврата к нулю" (OOK-NRZ) при скорости 1,25 Гбит/с, которые используются в восходящем направлении в GE-PON или GPON. Реализация должна учитывать не только длину трактов волноводов на планарной световолновой схеме 502, но также и межмодовую дисперсию оптического элемента 1202 связи, такого, как линза, преломляющий элемент связи, отражающий элемент связи, или устройства, использующие эффект близости, при выборе оптимальной конструкции.

В предпочтительном варианте осуществления планарной световолновой схемы 502, одномодовые оптические волноводы 508 имеют числовую апертуру (NA), равную 0,22, поперечное сечение 4,5 мкм в квадрате, и диаметр модового поля около 3,7 мкм при длине волны 1310 нм. Одномодовые оптические волноводы 508 прокладываются к выходу планарной световолновой схемы 502 в массиве одномодовых оптических волноводов 510 с интервалом в 8 мкм. Оптический элемент 1202 связи, такой, как линза, преломляющий элемент связи, отражающий элемент связи, или устройства, использующие эффект близости, или тому подобное. Специалисты в данной области техники поймут, что все четыре описанных одномодовых оптических волновода 508 могут быть одновременно связаны с принимающим устройством 128 оптического линейного терминала с активной зоной 65 мкм с эффективностью, приближающейся к стопроцентной.

Конструкция одномодовых оптических волноводов 508 и выбор оптического элемента 1202 связи должны гарантировать, что сигнал от каждого из обращенных к ONU оптических портов 122 должен достичь принимающего устройства 128 оптического линейного терминала, по двум или более отдельным оптическим трактам, с допуском 40 пс по отношению к любым другим обращенным к ONU оптическим портам 122. Запаздывание на любом из одномодовых оптических волноводов 508 также должно учитывать любую межмодовую дисперсию в оптическом элементе 1202 связи, вызванную длиной волны поступающего сигнала.

Планарная световолновая схема 502 представляет собой интегрированное устройство, которое может использоваться для разделения нисходящего оптического сигнала от передающего устройства 410 оптического линейного терминала, в реализации OLT GE-PON или GPON, в обращенный к ONU оптический порт 122, одновременно объединяя оптическую мощность от обращенного к ONU оптического порта 122 и проводя восходящий сигнал к принимающему устройству 128 оптического линейного терминала в форме, пригодной для использования в восходящей связи со скоростью передачи данных согласно стандартам пассивной оптической сети.

На Фиг. 13 показана принципиальная схема приемопередающего устройства 1300 оптического линейного терминала, использующего 1×8 одномодовый оптический разветвитель/объединитель, в шестом варианте осуществления настоящего изобретения. Принципиальная схема приемопередающего устройства 1300 оптического линейного терминала изображает планарную световолновую схему 1302 с 2×2 одномодовыми оптическими элементами 202 связи, выполненными с возможностью обеспечения 1×8 одномодового оптического разветвителя/объединителя, имеющего разветвленный приемный тракт, в качестве примера настоящего изобретения.

Шестой вариант осуществления интегрирует данное изобретение в структуру планарной световолновой схемы 1302. Восьмипортовая модификация, интегрированная на планарной световолновой схеме 1302, задействует 2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи, которые предназначены для равномерного разделения мощности от передающего устройства 410 оптического линейного терминала на длине волны λ(Tx). В данном случае, 1480 нм ≤λ(Tx)≤1500 нм, как требуется для систем Гигабитной Пассивной Оптической Сети (GPON) и Гигабитной Пассивной Оптической Сети, использующей стандарт Ethernet (GE-PON). Предпочтительно, если устройство 404 уплотнения с разделением по длине волны направляет часть восходящего сигнала на длине волны 1260 нм ≤λ(Rx)≤1360 нм в лавинный фотодиод 504, не оказывая воздействия на поток нисходящего сигнала через устройство 404 уплотнения с разделением по длине волны.

Структура планарной световолновой схемы 1302 сконструирована таким образом, что любые тракты от каждого из первых четырех портов в массиве обращенных к ONU оптических портов 122 до принимающего устройства 128 оптического линейного терминала, проходящие через оптический элемент связи, равноценны в пределах допуска в 40 пс, что вытекает из требований синхронизации для потока данных, и это подходит для предоставления сигналов с "амплитудной манипуляцией" - "без возврата к нулю" (OOK-NRZ) при скорости 1,25 Гбит/с, которые используются в восходящем направлении в GE-PON или GPON.

Реализация должна учитывать не только длину трактов волноводов на планарной световолновой схеме 1302, но также и межмодовую дисперсию первого многомодового оптического волновода 1304 и второго многомодового оптического волновода 1308, при выборе оптимальной конструкции. В этой среде с несколькими принимающими устройствами задерживающий тракт для любого бита от массива обращенных к ONU оптических портов 122 должен удовлетворять требованиям конструктивного допуска в 40 пс.

В шестом варианте осуществления настоящего изобретения, планарная световолновая схема 1302 может иметь одномодовые оптические волноводы 508 с числовой апертурой (NA), равной 0,22, поперечным сечением 4,5 мкм в квадрате, и диаметром модового поля около 3,7 мкм при длине волны 1310 нм. Одномодовые оптические волноводы 508 выходят из планарной световолновой схемы 1302 в двух линейных массивах с интервалом в 8 мкм. Оптический элемент 1202 связи может включать в себя линзу, отражательное связывание, преломляющее связывание, связывание, использующее эффект близости, или тому подобное. Специалисты в данной области техники поймут, что все четыре описанных одномодовых оптических волновода 508 в массиве одномодовых оптических волноводов 510 могут быть одновременно связаны с принимающим устройством 128 оптического линейного терминала почти со стопроцентной эффективностью.

Конструкция одномодовых оптических волноводов 508 в массиве одномодовых оптических волноводов 510 и выбор оптического элемента 1202 связи должны гарантировать, что сигнал от каждого из обращенных к ONU оптических портов 122 должен достичь принимающего устройства 128 оптического линейного терминала с допуском 40 пс по отношению к любым другим обращенным к ONU оптическим портам 122. Запаздывание на любом из одномодовых оптических волноводов 508 в массиве одномодовых оптических волноводов 510 также должно учитывать любую межмодовую дисперсию в оптическом элементе 1202 связи. Оптический элемент 1202 связи, между массивом одномодовых оптических волноводов 510 и принимающим устройством 128 оптического линейного терминала, может включать в себя линзу, отражательное связывание, преломляющее связывание, связывание, использующее эффект близости, или тому подобное.

Понятно, что хотя принимающее устройство 128 оптического линейного терминала показано двумя фрагментами, связанными с независимыми экземплярами оптического элемента 1202 связи, может иметь место совмещение электронной части принимающего устройства 128 оптического линейного терминала, которое не показано. В альтернативной схеме устройства принимающее устройство 128 оптического линейного терминала может иметь два порта, которые связываются с каждым из экземпляров оптического элемента 1202 связи.

Планарная световолновая схема 1302 представляет собой интегрированное устройство, которое может использоваться для разделения нисходящего оптического сигнала от передающего устройства 410 оптического линейного терминала, в реализации OLT GE-PON или GPON, в обращенные к ONU оптические порты 122, одновременно объединяя оптическую мощность от обращенных к ONU оптических портов 122 и проводя восходящий сигнал к принимающему устройству 128 оптического линейного терминала или на второй лавинный фотодиод 1306 в форме, пригодной для использования в восходящей связи со скоростью передачи данных согласно стандартам пассивной оптической сети.

Вышеописанная конфигурация может допускать использование существующей интегральной электроники для выполнения операций на восходящем сигнале. Такая конфигурация могла бы позволить быстрее реагировать при производстве на новые требования, предъявляемые к продукции. Дополнительная гибкость, обеспечиваемая настоящим изобретением, увеличивает технологичность и расчетный запас для реализующих его продуктов. Например, количество обращенных к ONU оптических портов 122, которые могут быть связаны с одним фотодетектором, имеет обратно пропорциональную зависимость от размера фотодетектора. В общем случае, более высокоскоростные (или с большей шириной полосы частот) фотодетекторы имеют меньшие активные зоны обнаружения. В случае, когда желаемое количество портов нисходящего информационного потока превышает количество, которое может быть эффективно связано с одним фотоприемником, может потребоваться использовать другой фотоприемник, чтобы поддерживать рентабельность производства и график поставок.

На Фиг. 14 показана принципиальная схема приемопередающего устройства 1400 оптического линейного терминала, использующего 2×8 одномодовый оптический разветвитель/объединитель, в седьмом варианте осуществления настоящего изобретения. Принципиальная схема приемопередающего устройства 1400 оптического линейного терминала изображает планарную световолновую схему 1402 с 2×2 одномодовыми оптическими элементами 202 связи, выполненными с возможностью обеспечения 2×8 одномодового оптического разветвителя/объединителя 1400, включающего в себя разветвленный передающий тракт, в качестве примера настоящего изобретения.

Седьмой вариант осуществления интегрирует данное изобретение в структуру планарной световолновой схемы 1402. Восьмипортовая модификация, интегрированная на планарной световолновой схеме 1402, задействует 2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи, которые предназначены для равномерного разделения мощности от передающего устройства 410 оптического линейного терминала на длине волны λ(Tx). В данном примере, 1480 нм ≤λ(Tx)≤ 1500 нм, как требуется для систем Гигабитной Пассивной Оптической Сети (GPON) и Гигабитной Пассивной Оптической Сети, использующей стандарт Ethernet (GE-PON). Предпочтительно, если устройство 404 уплотнения с разделением по длине волны направляет часть восходящего сигнала на длине волны 1260 нм ≤λ(Rx)≤1360 нм в лавинный фотодиод 504, не оказывая воздействия на поток нисходящего сигнала через устройство 404 уплотнения с разделением по длине волны.

Структура планарной световолновой схемы 1402 сконструирована таким образом, что любые тракты от каждого из восьми портов в массиве обращенных к ONU оптических портов 122 до активной поверхности лавинного фотодиода 504, проходящие через оптический элемент 1202 связи, равноценны в пределах допуска в 40 пс, что подходит для предоставления сигналов с "амплитудной манипуляцией" - "без возврата к нулю" (OOK-NRZ) при скорости 1,25 Гбит/с, которые используются в восходящем направлении в GE-PON или GPON.

Реализация должна учитывать не только длину трактов волноводов на планарной световолновой схеме 1402, но также и межмодовую дисперсию оптического элемента 1202 связи, при выборе оптимальной конструкции.

В седьмом варианте осуществления настоящего изобретения, планарная световолновая схема 1402 может иметь одномодовые оптические волноводы 508 с числовой апертурой (NA), равной 0,22, поперечным сечением 4,5 мкм в квадрате, и диаметром модового поля около 3,7 мкм при длине волны 1310 нм. Одномодовые оптические волноводы 508 выходят из планарной световолновой схемы 1402 в линейном массиве с интервалом в 8 мкм. Специалисты в данной области техники поймут, что все восемь описанных одномодовых оптических волноводов 508 могут быть одновременно связаны с лавинным фотодиодом 504 с активной зоной 65 мкм при помощи линзы или связывания, использующего эффект близости, с эффективностью, приближающейся к стопроцентной.

Конструкция одномодовых оптических волноводов 508 и выбор оптического элемента 1202 связи должны гарантировать, что сигнал от каждого из обращенных к ONU оптических портов 122 должен достичь лавинного фотодиода 504 с допуском 40 пс по отношению к любым другим оптическим трактам от того же самого из обращенных к ONU оптических портов 122. Общее запаздывание также должно учитывать любую межмодовую дисперсию в оптическом элементе 1202 связи.

Планарная световолновая схема 1402 представляет собой интегрированное устройство, которое может использоваться для разделения нисходящего оптического сигнала от передающего устройства 410 оптического линейного терминала и второго передающего устройства 1404 OLT, каждое из которых осуществляет передачу идентичного нисходящего сигнала, в реализации OLT GE-PON или GPON, в массив обращенных к ONU оптических портов 122, одновременно объединяя оптическую мощность от массива обращенных к ONU оптических портов 122 и проводя восходящий сигнал к лавинному фотодиоду 504 в форме, пригодной для использования в восходящей связи со скоростью передачи данных согласно стандартам пассивной оптической сети.

Вышеописанная конфигурация может допускать использование существующей интегральной электроники для выполнения операций на нисходящем сигнале. Такая конфигурация может позволить использование в несколько раз более дешевых передающих устройств OLT, когда не рассматривается вариант оптического усиления в диапазоне длин волн 1480-1500 нм. Оптическое усиление таких сигналов вызывает возражение, поскольку они требуют наличия оптического усилителя в S-диапазоне. В настоящее время доступны полупроводниковые оптические усилители с выходными мощностями в режиме насыщения приблизительно до 13 дБм, что эквивалентно пожалуй четырем включенным параллельно неохлаждаемым DFB-лазерам с внутренней модуляцией в передающем устройстве 410 оптического линейного терминала. Были продемонстрированы легированные эрбием волоконные усилители в S-диапазоне на основе волокна с исключительно высокой потерей на изгибе более 1530 нм, но они не доступны для приобретения. Такая конфигурация могла бы позволить быстрее реагировать при производстве на новые требования, предъявляемые к продукции. Дополнительная гибкость, обеспечиваемая настоящим изобретением, увеличивает технологичность и расчетный запас для реализующих его продуктов.

В зависимости от требований, настоящее изобретение может выполняться в виде интегрированного устройства с двумя оптическими разветвителями и одним объединителем мощности многолучевого распространения. Это может быть обобщено на различные количественные сочетания.

На Фиг. 15 показана функциональная схема приемопередающего устройства 1500 OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с в восьмом варианте осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема приемопередающего устройства 1500 OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с изображает планарную световолновую схему 1502 с 2×2 одномодовыми оптическими элементами 202 связи, выполненными с возможностью обеспечения 1×32 одномодового оптического разветвителя/объединителя 1502, в качестве примера настоящего изобретения.

Восьмой вариант осуществления интегрирует данное изобретение в структуру планарной световолновой схемы 1502. 32-портовая модификация, интегрированная на планарной световолновой схеме 1502, задействует 2×2 одномодовые оптические элементы 202 связи, которые предназначены для равномерного разделения мощности от передающего устройства 1504 OLT на длине волны λ(Tx). В данном случае, в окне длин волн 1575-1580 нм, которое определено как ITU-T, так и IEEE, для использования в передающем устройстве OLT со скоростью 10 Гбит/с.

В ближайшей перспективе, будет поставлен вопрос усиления на передающем устройстве нисходящего информационного потока для пассивных оптических сетей с гигабитной скоростью. Для PON следующего поколения, определенных как ITU-T, так и IEEE, выбрано передающее устройство OLT со скоростью 10 Гбит/с, работающее в окне длин волн 1575-1580 нм. EDFA (легированный эрбием волоконный усилитель) L-диапазона, хорошо известны в данной области техники. Типичный EDFA L-диапазона работает в окне 1565-1600 нм с плоской характеристикой усиления.

Предпочтительно, в рамках настоящей заявки, если EDFA 1506 L-диапазона нужно работать только на одной длине волны между 1575 и 1580 нм. Постоянная выходная мощность +20 дБ от EDFA 1506 L-диапазона, хорошо укладывается в рамки современной технологии.

Для настоящего изобретения, выполненного с целью упрощения 32-портового OLT 10G-PON, требуется EDFA 1506 L-диапазона, который усиливает сигнал передающего устройства до постоянной выходной мощности +20 дБ, что приводит к эффективной оптической мощности на каждом порту свыше +3 дБ. Собранный свет 514 от 31 одномодовых оптических волноводов 508, проводится на один или несколько фотоприемников в соответствии с ограничениями по длине тракта, определенными в настоящем изобретении. В вышеописанной реализации, многомодовый оптический волновод 506 с диаметром сердцевины ~200 мкм проводит собранный свет 514 на модификацию лавинного фотодиода 504 с диаметром активной зоны 200 мкм.

Исходя из нормативной характеристики стандартных 1×32 оптических разветвителей на основе планарной световолновой схемы потерь в 17 дБ для нисходящего информационного потока, EDFA 1506 L-диапазона, обеспечивающий +20 дБ, должен дать эффективную выходную мощность от каждого порта +3 дБ. На нисходящем информационном потоке, даже высокий коэффициент шума (NF=10 дБ) EDFA 1506 L-диапазона привнесет относительную интенсивность шума (RIN), равную -146 дБ/Гц, в полный нисходящий сигнал. Эта RIN привносит незначительное ухудшение в общий энергетический баланс линий связи нисходящего информационного потока со скоростью 10 Гбит/с.

Можно ожидать, что в направлении восходящего информационного потока присутствуют потери в 2 дБ, это означает, что отдельный экземпляр принимающего устройства 128 оптического линейного терминала с чувствительностью -28 дБ будет переведен на эффективную чувствительность -26 дБ на каждом из этих тридцати двух портов.

Спецификация IEEE определяет скорость восходящего информационного потока в 1,25 Гбит/с на длине волны в диапазоне 1270-1290 нм. Спецификация ITU-T определяет скорость восходящего информационного потока в 2,5 Гбит/с, тоже на длине волны в диапазоне 1270-1290 нм.

Касательно восходящего информационного потока, тридцать одна мода может быть связана с одним многомодовым оптическим волноводом с высокой эффективностью. Общая конструкция волновода создается таким образом, что от каждого из обращенных к ONU оптических портов 122 все тракты до принимающего устройства 128 оптического линейного терминала эквивалентны с допуском 20 пс. Если NA одномодового оптического волновода равна 0,22, а поперечное сечение волновода равно 4,5 мкм в квадрате, диаметр модового поля составляет 3,9 мкм при длине волны 1270 нм.

Тридцать один из одномодовых оптических волноводов 508 могут с малыми потерями быть связаны с принимающим устройством 128 оптического линейного терминала, который может включать в себя лавинный фотодиод 504, изображенный на Фиг. 5, с диаметром активной зоны в 200 мкм. Как вариант, тридцать один из одномодовых оптических волноводов 508 могут связываться с одним многомодовым пластинчатым волноводом (не показано) с размерами ~ 200 мкм × 4,5 мкм внутри планарной световолновой схемы 1502. Либо массив из тридцати одного одномодовых оптических волноводов 508, либо один многомодовый пластинчатый волновод может быть связан с принимающим устройством 128 оптического линейного терминала для приведения в действие лавинного фотодиода 504 с диаметром активной зоны 200 мкм, при помощи традиционной оптики или многомодового оптического волновода с NA 0,4, имеющего диаметр активной зоны 200 мкм. Лавинные фотодиоды (APD) с шириной полосы частот 0,8 ГГц доступны для приобретения.

Как для восходящего информационного потока со скоростью 1,25 Гбит/с, который используется в подходе IEEE, так и для восходящего информационного потока со скоростью 2,5 Гбит/с, определенного в ITU-T, ширины полосы частот 0,8 ГГц недостаточно, чтобы поддерживать пакетный режим приема на скорости 2,5 Гбит/с. Поскольку используется одно хорошо изученное принимающее устройство, можно ожидать, что электронная схема частотной коррекции (не показано) может быть включена в состав принимающего устройства 128 оптического линейного терминала, чтобы компенсировать ограниченную ширину полосы частот, возможно не в полной мере, но может быть достаточно, чтобы обосновать улучшение на ~15 дБ в энергетическом балансе линий связи.

Конструкция одномодовых оптических волноводов 508 и выбор многомодового оптического волновода 506, в том числе длины многомодового оптического волновода 506, должны гарантировать, что сигнал от любого из массива обращенных к ONU оптических портов 122, должен достичь лавинного фотодиода 504 с допуском 20 пс по отношению к любым альтернативным оптическим трактам от того же обращенного к ONU оптического порта 122. Запаздывание на любом из одномодовых оптических волноводов 508 также должно учитывать любую межмодовую дисперсию в многомодовом оптическом волноводе 506.

На Фиг. 16 показана функциональная схема системы 1600, готовой к расширению OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с, в девятом варианте осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема системы 1600, готовой к расширению OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с, изображает панель 1602, готовую к расширению OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с, с 1×32 одномодовым оптическим разветвителем/объединителем 1502, таким, как планарная световолновая схема, сформированная из 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи, изображенных на Фиг. 2, в качестве дополнительного примера настоящего изобретения.

Девятый вариант осуществления интегрирует данное изобретение в структуру панели 1602, готовой к расширению OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с, и задействует 1×32 одномодовый оптический разветвитель/объединитель 1502 для портового доступа к обращенным к ONU оптическим портам 122. Передающее устройство 1610 ONU работает на длине волны, λ(Rx), которая в данном случае попадает в окно длин волн 1270-1290 нм, как определено и ITU-T и IEEE для использования в передающих устройствах ONU 10G-PON. От EDFA 1506 L-диапазона требуется работать только на одной длине волны между 1575 и 1580 нм.

Нисходящий сигнал может быть восстановлен оптически с помощью EDFA, полупроводникового оптического усилителя, или нестандартного рамановского усиления. В дополнительных вариантах осуществления нисходящий сигнал может быть восстановлен посредством процесса "оптико-электронно-оптического" (OEO) процесса, оптическое принимающее устройство, направленное к оптическому линейному терминалу, обнаруживает нисходящий оптический сигнал, генерируя электрический сигнал, который управляет одним или несколькими передающими устройствами нисходящего информационного потока, которые связаны с обращенным к OLT портом или портами нисходящего информационного потока.

Модификация EDFA 1506 L-диапазона с постоянной выходной мощностью +20 дБ хорошо укладывается в рамки современной технологии. EDFA 1506 L-диапазона будет полностью управлять портом нисходящего потока 1×32 одномодового оптического разветвителя/объединителя 1502.

Многомодовый оптический волновод 506 с диаметром сердцевины ~ 200 мкм проводит собранный свет 514 на модификацию лавинного фотодиода 504 с диаметром 200 мкм. Высокоскоростной аналого-цифровой преобразователь 1606 может интерпретировать выход управляемого током усилителя 1605 напряжения, связанного с лавинным фотодиодом 504. Высокоскоростной аналого-цифровой преобразователь 1606 может предоставлять поток цифровых битов в качестве входа на программируемую пользователем вентильную матрицу 1608.

Синхронизирующий сигнал может быть получен локально или перехвачен из нисходящего сигнала. Все функциональные возможности схемы в пакетном режиме работы, а также дополнительная частотная коррекция (например, для недостаточной ширины полосы частот принимающего устройства), даже в некоторой степени прямое исправление ошибок (FEC) может выполняться в цифровой форме в пределах программируемой пользователем вентильной матрицы 1608. Помимо этого, цифровая обработка в пределах программируемой пользователем вентильной матрицы 1608 может позволить передающему устройству 1610 ONU отправлять сигналы обратно на оптический линейный терминал, базирующийся в центральном узле связи (не показано), с постоянной амплитудой, ослабляя технические требования к динамическому диапазону работающего в пакетном режиме принимающего устройства оптического линейного терминала (не показано).

Вышеописанный вариант осуществления мог бы быть приспособлен к изменению формата сигнала путем коррекции обработки сигналов, выполняемой программируемой пользователем вентильной матрицей 1608. Проиллюстрированный выше вариант осуществления может, например, быть приспособлен к двоичной со скоростью 2,5 Гбит/с и к парной двоичной со скоростью 5 Гбит/с восходящей сигнализации без какого-либо аппаратного переоборудования.

Соединитель одномодового волокна может быть связан с обращенным к ONU оптическим портом 1612, размещенным на краю модуля, а 32 соединителя одномодовых волокон располагаются на обращенной к ONU стороне. Количество портов на обращенной к ONU стороне может быть скорректировано в соответствии с требованиями приложения. В пределах модуля может использоваться трехпортовый элемент 1604 связи WDM для направления нисходящего сигнала к оптическому усилителю или к оптическому принимающему устройству (в случае восстановления нисходящего информационного потока при помощи OEO). Конструктор может предпочесть ввести ONU в состав модуля для сообщения состояния модуля и телеметрической информации на оптический линейный терминал.

Специалисту в области PON будет понятно, что модуль обеспечит большую пользу сетевому оператору PON, если он может работать прозрачно, и автономно от терминального оборудования OLT и ONU. Более ранние попытки восстановления восходящих сигналов GPON, использующие подход OEO, продемонстрировали уменьшенный динамический диапазон, частично из-за того, что расположенное на OLT принимающее устройство имеет доступ к сигналу сброса, который поступает на принимающее устройство в силу прямого электрического соединения от уровня MAC (управление доступом к среде) OLT. Работа системы расширения PON, независимо, автономно, и удаленно от OLT исключает доступ к сигналу сброса.

Одним из решений для достижения высокоэффективной независимой работы принимающего устройства является использование улучшенной системы пороговой фильтрации решения и принятия решения для принимающего устройства по сравнению со стандартной (аналоговой) схемой в большинстве работающих в пакетном режиме принимающих устройств OLT. Один из подходов для улучшения и повышения надежности приема и выделения сигналов состоит в том, чтобы выбрать восходящий сигнал или сигналы на принимающем устройстве, и задействовать цифровую обработку сигнала, чтобы добавить уровень предварительной обработки или частотной коррекции для сигналов, а также задействовать более гибкие и надежные алгоритмы решения, чем это возможно в (аналоговой) электронной схеме.

Предпочтительно, чтобы эта обработка могла также компенсировать любую неидеальность в принимающем устройстве, например, ухудшение из-за использования фотоприемника с большей активной зоной (для захвата большего количества восходящего света), за счет электрической ширины полосы обнаружения или межмодовой дисперсии со стороны многомодового оптического волновода, используемого в некоторых вариантах осуществления.

На Фиг. 17 показана функциональная схема системы 1700, готовой к расширению OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с, в десятом варианте осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема системы 1700, готовой к расширению OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с, изображает внешнюю модификацию 1×32 одномодового оптического разветвителя/объединителя 1502, связанного с избыточными модификациями панели 1702, как, например, пара систем 1600, готовых к расширению OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с, как изображенная на Фиг. 16.

Первое оптическое устройство 1702 восстановления может включать в себя трехпортовый элемент 1604 связи WDM, EDFA 1506 L-диапазона, многомодовый оптический волновод 506, лавинный фотодиод 504, управляемый током усилитель 1605 напряжения, высокоскоростной аналого-цифровой преобразователь 1606, программируемую пользователем вентильную матрицу 1608, и оптический передающий блок 1610. Трехпортовый элемент 1604 связи WDM может обеспечивать источник для обращенного к ONU оптического порта 1612.

Второе оптическое устройство 1704 восстановления формируется идентично, чтобы иметь те же функциональные блоки, что и первое оптическое устройство 1702 восстановления. EDFA 1506 L-диапазона может быть связан через одномодовое волокно с одномодовым переключателем 1706. Идентичное соединение делается между вторым оптическим устройством 1704 восстановления и одномодовым переключателем 1706. Выходом одномодового переключателя является порт нисходящего информационного потока 1×32 одномодового оптического разветвителя/объединителя 1502.

Первое оптическое устройство 1702 восстановления и второе оптическое устройство 1704 восстановления содержат избыточную резервную электронную систему с возможностью расширения удобства обслуживания в процессе эксплуатации системы 1700, готовой к расширению OLT PON с 32 портами и скоростью 10 Гбит/с. В связи с полностью пассивным характером 1×32 одномодового оптического разветвителя/объединителя 1502, его срок службы в процессе эксплуатации может быть увеличен за счет наличия избыточных электронных установок, обеспечиваемых благодаря первому оптическому устройству 1702 восстановления и второму оптическому устройству 1704 восстановления.

Многомодовое соединение осуществляется между портом восходящего информационного потока 1×32 одномодового оптического разветвителя/объединителя 1502 и многомодовым переключателем 1708. Выходы многомодового переключателя 1708 связаны с многомодовым оптическим волноводом 506 первого оптического устройства 1702 восстановления и второго оптического устройства 1704 восстановления.

При таком высоком N, может быть желательна некоторая избыточность. В общем случае, даже самая надежная активная электроника и электрооптика имеют намного более низкую надежность по сравнению с пассивными оптическими элементами. Вышеупомянутая иллюстрация поясняет, как могут быть достигнуты избыточность (активного) оборудования и избыточность трактов (к OLT).

На Фиг. 18 показана функциональная схема ретранслятора 1800 в гибридной волоконной и коаксиальной оптической сети в одиннадцатом варианте осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема ретранслятора 1800 в гибридной волоконной и коаксиальной оптической сети изображает планарную световолновую схему 1802, имеющую восемь обращенных к ONU оптических портов 122 и реализующую 1×8 одномодовый оптический разветвитель/объединитель путем связывания 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи одномодовыми оптическими волноводами 508.

Планарная световолновая схема 1802 может быть установлена на несущей панели 1804 с портом нисходящего информационного потока планарной световолновой схемы 1802, связанным с передающим портом 1806 несущей панели 1804. Принимающее устройство 1808 обратного тракта в гибридных волоконных и коаксиальных сетях (HFC) связывается с одномодовым оптическим волноводом 508 планарной световолновой схемы 1802 посредством многомодового оптического волновода 506. РЧ усилитель принимающего устройства 1808 обратного тракта HFC связывается с РЧ выходом 1810 восходящего информационного потока несущей панели 1804. Одномодовый оптический входной порт 1806 прямого тракта будет связан с передающим устройством прямого тракта (не показано) или с оптическим усилителем (не показано).

Схема на Фиг. 18 показывает пример альтернативной реализации настоящего изобретения, который объединяет функции нескольких модулей в единый модуль с более высокой производительностью, значительно меньшего размера, и независимостью от длины волны. Планарная световолновая схема 1802 функционирует также и для сигнала обратного тракта радиочастотной передачи по оптоволокну (RFoG) с длиной волны 1310 нм, как это происходит с сигналом обратного тракта RFoG с длиной волны 1610 нм.

Ретранслятор 1800 в гибридной волоконной и коаксиальной оптической сети представляет собой интегрированный модуль оптического разветвителя прямого тракта/принимающего устройства обратного тракта с объединением мощности для использования в сетях HFC и RFoG. Не считая своего входа 506 многомодового оптического волновода, принимающее устройство 1808 обратного тракта в HFC хорошо известно в предшествующем уровне техники. В соответствии с настоящим изобретением, несколько трактов от любого из обращенных к ONU оптических портов 122 к фотодиоду 1811 должны быть равноценны в пределах допуска 851 пс. Проиллюстрированная реализация планарной световолновой схемы 1802 может быть реализована с помощью 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи из элементов связи на основе плавленого волокна.

РЧ сигналы обратного тракта модулируются на поднесущих в диапазоне f=10-80 МГц согласно спецификации DOCSIS 3.0. В предшествующем уровне техники хорошо известно, что для объединения идентичных РЧ сигналов, мультиплексированных на поднесущей (SCM) с временной задержкой Δt, отношение сигнал-шум на несущей частоте (CNR) ухудшается в соответствии с уравнением:

CNR = CNRmax cos2(πfmax Δt) УР 5

Для максимального ухудшения на 0,1 дБ по всем частотам, Δt<851 пс. В оптоволокне (n=1,5) это эквивалентно длине 17 см. Этот допуск по длине легко организуется даже в сращенных волокнах. Соответственно, хоть и не столь компактный как реализация планарной световолновой схемы, вполне осуществимая реализация может основываться на сращивании 2×2 50/50 одномодовых элементов связи на основе плавленого волокна при поддержании допуска по длине в 17 см, в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 19 показана функциональная схема приемопередающего устройства 1900 оптического линейного терминала, использующего 1×(N/2) одномодовый разветвитель/объединитель, в двенадцатом варианте осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема приемопередающего устройства 1900 оптического линейного терминала изображает (N/2) 2×2 одномодовых оптических элементов 202 связи с массивом обращенных к ONU оптических портов 122. Дополнительному оптическому разветвлению нисходящего сигнала способствует одномодовый 1×(N/2) разветвитель 1902. Каждому из собирающих портов 306 на 2×2 одномодовых оптических элементах 202 связи назначается маршрут к принимающему устройству 128 оптического линейного терминала для переноса данных в независимый электрический сигнал. Так как каждый из собирающих портов 306 имеет уникальный маршрут к электронно-оптическому преобразователю 412, длина его маршрутизации также независима и не имеет критической временной зависимости по отношению к другим маршрутам.

Маршрутизация первой линии 2×2 одномодовых оптических элементах 202 связи на принимающее устройство 128 оптического линейного терминала включают в себя ½ от общего сигнального содержания из массива обращенных к ONU оптических портов 122 и больше или равна по амплитуде всем оставшимся неучтенными 2×2 портов в пределах 1×(N/2) одномодового разветвителя 1901. Маршрутизация только первой линии неиспользуемых выходов 2×2 одномодовых оптических элементах 202 связи аппроксимирует максимальный результат в пределах 3 дБ и является достаточной для обеспечения надежной и устойчивой связи.

На Фиг. 20 показана функциональная схема линейной платы 2000 оптического линейного терминала пассивной оптической сети, использующей планарную световолновую схему 502, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Функциональная схема линейной платы 2000 оптического линейного терминала пассивной оптической сети изображает механический интерфейс 602 сменного компактного приемопередатчика с электрическим интерфейсом 606, таким, как стандартный промышленный интерфейс сменного компактного приемопередатчика для поддержки пассивной оптической сети. Электрический интерфейс 606 удовлетворяет принятым в промышленности техническим условиям для механических и электрических допусков.

Модуль 608 сменного компактного приемопередатчика может связываться с электрическим интерфейсом 606 и механическим интерфейсом 602 посредством своего электрического интерфейса 604. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, в качестве примера, модуль 608 сменного компактного приемопередатчика может включать в себя электрическую схему 610 передающего устройства оптического линейного терминала, которая организует процесс передачи и приема данных между модулем 608 сменного компактного приемопередатчика и оптическими сетевыми блоками 124, изображенными на Фиг. 1, которые распределены по оптической сети (не показано). Электрическая схема 610 передающего устройства оптического линейного терминала может обеспечивать электрический интерфейс, который управляет двунаправленным оптическим узлом 2002 оптического линейного терминала.

Датчик 1106 устройства измерения временных характеристик отраженного оптического сигнала (OTDR) может быть связан с планарной световолновой схемой 502. Наличие соединения с помощью многомодового оптического волновода 506 от планарной световолновой схемы 502 к датчику 1106 устройства измерения временных характеристик отраженного оптического сигнала (OTDR) допускает вовлечение собранного света 514 для целей текущего контроля сети. Благодаря использованию метода сбора согласно настоящему изобретению, может быть достигнуто улучшение на -16,3 дБ в сигнале, возвращенном в датчик 1106 устройства измерения временных характеристик отраженного оптического сигнала (OTDR). Это значительно улучшает чувствительность и точность показаний, полученных по одномодовому оптическому волокну 126, изображенному на Фиг. 1. Предпочтительно, если оптическая развязка между двунаправленным оптическим узлом 2002 и датчиком 1106 OTDR тоже улучшена.

Имея датчик 1106 устройства измерения временных характеристик отраженного оптического сигнала (OTDR), встроенный в модуль 608 сменного компактного приемопередатчика, можно обеспечить возможности анализа в режиме реального времени для определения состояния одномодового оптического волокна 126, которое связывает оптические сетевые блоки (ONU) 124, изображенные на Фиг. 1, и обращенные к ONU оптические порты 122 модуля 608 сменного компактного приемопередатчика. Датчик 1106 устройства измерения временных характеристик отраженного оптического сигнала (OTDR) может использоваться для оценки длины одномодового оптического волокна 126 и остаточного затухания, в том числе потерь в точках сращивания и на парных разъемах. Кроме того, он может использоваться, чтобы определять места повреждений, таких, как разрывы, и измерять оптические потери на отражение.

Специалистам в данной области техники будет понято, что настоящее изобретение может быть незаменимо для ежедневного технического обслуживания и текущего ремонта одномодового оптического волокна 126, изображенного на Фиг. 1, используемого во многих типах радиально-узловых многоточечных оптических сетей связи, в том числе, но не ограничиваясь ими, определяемых стандартом 10G-EPON, перспективным стандартом ITU-T 10G-PON, сетях радиочастотной передачи по оптоволокну (RFoG), других гибридных волоконных и коаксиальных сетях, и других радиально-узловые многоточечные оптические (или частично оптические) сети.

На Фиг. 21 показана блок-схема последовательности операций способа 2100 работы оптической сетевой системы связи в дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения. Способ 2100 включает в себя предоставление планарной световолновой схемы, включающее в себя этапы, на которых:

соединяют 2×2 одномодовые оптические элементы связи в массив для формирования 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя, и назначают маршрут от собирающих портов к принимающему устройству для накапливания собранного света, от двух или более из собирающих портов, в принимающем устройстве, причем один или более из собирающих портов входят в состав 2×2 одномодовых оптических элементов связи, показано в блоке 2102; осуществляют передачу на оптические сетевые блоки через планарную световолновую схему на первой длине волны, показано в блоке 2104; и интерпретируют реакцию от оптических сетевых блоков на второй длине волны посредством собранного света, показано в блоке 2106.

Полученные способ, технологический процесс, аппаратура, устройство, продукт и/или система являются простыми для понимания, рентабельными, несложными, универсальными, точными, чувствительными и эффективными, и могут быть реализованы за счет адаптации известных компонентов для готового, выгодного и экономичного производства, применения и использования.

Другим важным аспектом настоящего изобретения является то, что оно полноценно поддерживает и обслуживает прослеживающуюся тенденцию к сокращению затрат, упрощению систем, и повышению производительности.

Эти и другие ценные аспекты настоящего изобретения последовательно продвигают состояние технологии, по меньшей мере, на следующий уровень.

В то время как настоящее изобретение было описано применительно к определенному лучшему варианту осуществления, следует понимать, что многочисленные альтернативные варианты, изменения и разновидности будут очевидны специалистам в данной области техники в свете предшествующего описания. Соответственно, оно подразумевает охватывание всех таких альтернативных вариантов, изменений и разновидностей, которые находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Все объекты, изложенные выше в данном документе или показанные на прилагаемых чертежах, должны интерпретироваться в иллюстративном и неограничивающем смысле.

1. Способ работы оптической сетевой системы связи, содержащий этапы, на которых
предоставляют планарную световолновую схему, что включает в себя этапы, на которых:
соединяют 2×2 одномодовые оптические элементы связи в массив для формирования 1×N одномодового оптического разветвителя/объединителя, и
назначают маршрут от собирающих портов к принимающему устройству оптического линейного терминала для накапливания собранного света, от двух или более из собирающих портов, в принимающем устройстве оптического линейного терминала, причем один или более из собирающих портов входят в состав 2×2 одномодовых оптических элементов связи;
осуществляют передачу на оптические сетевые блоки через планарную световолновую схему на первой длине волны; и
интерпретируют реакцию от оптических сетевых блоков на второй длине волны посредством собранного света.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором осуществляют связь через одномодовое оптическое волокно между оптическими сетевыми блоками и планарной световолновой схемой.

3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором осуществляют связь через многомодовый оптический волновод между собирающими портами и принимающим устройством оптического линейного терминала для накапливания собранного света.

4. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором предоставляют оптический элемент связи между принимающим устройством оптического линейного терминала и собирающими портами.

5. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором предоставляют сменный компактный модуль для осуществления связи с планарной световолновой схемой.

6. Оптическая сетевая система связи, содержащая планарную световолновую схему, которая включает в себя:
2×2 одномодовые оптические элементы связи, связанные в массив, которые формируют 1×N одномодовый оптический разветвитель/объединитель, и
собирающие порты, для которых назначены маршруты к принимающему устройству оптического линейного терминала для накапливания собранного света, от двух или более из собирающих портов, в принимающем устройстве оптического линейного терминала, причем один или более из собирающих портов входят в состав 2×2 одномодовых оптических элементов связи;
передающее устройство оптического линейного терминала для передачи первой длины волны на оптические сетевые блоки через планарную световолновую схему, и
второй длины волны, от оптических сетевых блоков, принятой посредством собранного света.

7. Система по п. 6, дополнительно содержащая одномодовое оптическое волокно между оптическими сетевыми блоками и планарной световолновой схемой.

8. Система по п. 6, дополнительно содержащая многомодовый оптический волновод между собирающими портами и принимающим устройством оптического линейного терминала для накапливания собранного света.

9. Система по п. 6, дополнительно содержащая оптический элемент связи между принимающим устройством оптического линейного терминала и собирающими портами.

10. Система по п. 6, дополнительно содержащая сменный компактный модуль, связанный с планарной световолновой схемой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости передачи оптической информации.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системе пассивной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи.

Изобретение относится к технике оптической связи, в частности к атмосферным системам передачи информации, и может быть использовано в качестве однопролетной беспроводной линии связи при организации передачи информации между устройствами СЦБ и локомотивом.

Изобретение относится к области радиолокации и технике связи и может быть использовано в радиолокационных станциях с фазированными антенными решетками для синхронизации системы передачи цифровых данных с приемных модулей фазированных антенных решеток в специализированную цифровую вычислительную машину по волоконно-оптической линии связи.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении скорости и надежности передачи информации.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности.

Устройство пеленгации источников лазерного излучения относится к области оптико-электронного приборостроения, а более конкретно к устройствам обнаружения и пеленгации источников лазерного излучения для систем защиты подвижных объектов военной техники.

Изобретение относится к волоконной оптике и может быть использовано для защиты волоконно-оптических компонент от разрушения лазерным излучением. Первый вариант устройства содержит световод, на некотором участке которого, размер сердцевины варьируется вдоль световода так, что в зоне световода с увеличенной площадью сердцевины, интенсивность оптического излучения снижена.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в оптических системах. Технический результат состоит в упрощении формирования оптического канала.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в пассивной оптической сети с мультиплексированием с разделением по длине волны (WDM-PON). Технический результат состоит в осуществлении наблюдения за (WDM-PON).

Изобретение относится к мониторингу продуктивных нефтегазовых скважин в реальном времени. Техническим результатом является обеспечение своевременной идентификации любых проблем и регулирование параметров процесса отработки скважин. Предложен способ мониторинга скважинного процесса, содержащий этапы, на которых: периодически опрашивают оптическое волокно, размещенное вдоль траектории ствола скважины, для получения распределенных акустических измерений; берут выборки данных, собираемых с множества продольных участков указанного волокна; и обрабатывают указанные данные для обеспечения индикации в реальном времени акустических сигналов, обнаруживаемых по меньшей мере одним продольным чувствительным участком указанного волокна, и регулируют параметры опроса для изменения участков волокна, с которых берут выборки данных в ответ на обнаруженные акустические сигналы. Раскрыты также система с программным носителем для осуществления указанного способа. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в ускорении обслуживания запросов абонентов на передачу сообщений. Способ передачи сообщений оптическими сигналами между устройствами рефлективной памяти (УРП), объединенными оптическим каналом из двух линий, в котором сообщения передаются последовательно через три цепочки пассивных оптических узлов (ПОУ), пронумерованных по направлению передачи сообщений и включенных в разрыв оптического канала, при этом сообщение при передаче через ПОУ сначала поступает на два пассивных оптических ответвителя (ОТВ), по одному на линию, с которых часть сигнала поступает в блок управления ПОУ (БУП) УРП для приема, а другая часть сигнала поступает на пассивный оптический переключатель (ПРКЛ), где сообщение может быть преобразовано; источником исходных сообщений для преобразования в канале является блок создания и ретрансляции сообщений (БСРС), который посылает в первую цепочку либо заготовки сообщений, сформированных в БСРС из сигналов, полученных с генератора оптических сигналов, либо сообщения, сформированные из сообщений, полученных с выхода второй цепочки ПОУ. 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 3 табл.

Изобретение относится к скоростным модуляторам и может использоваться в бортовых передатчиках спутниковой системы связи и в системах дистанционного зондирования земли. Достигаемый технический результат - осуществление управления выходной мощностью сигнала, формирование любой фазовой, амплитудно-фазовой и квадратурно-амплитудной модуляции, осуществление цифровой обработки передаваемых данных, повышение скорости передачи. Высокоскоростной бортовой модулятор содержит основной и резервный буферы, программируемую логическую интегральную схему, постоянное запоминающее устройство, синтезатор частот, три цифроаналоговых преобразователя, квадратурный модулятор, вентиль, датчик температуры, усилитель и аттенюатор. 2 ил.

Изобретение относится к сетевому узлу, в частности к обеспечению возможности первому блоку подключаться ко второму блоку в режиме самоорганизующейся сети (ad-hoc) в системе, сконфигурированной для удаленных и основных блоков. Техническим результатом является обеспечение гибкого подключения основных блоков и удаленных блоков, без требования установления заранее сконфигурированной топологии сети. Предложен сетевой узел (16) в оптической сети (15), который принимает запрос на подключение от первого блока (17) по оптической сети (15). Сетевой узел (16) устанавливает подключение к первому блоку (17) для управляющих данных и сохраняет управляющие данные, относящиеся к первому блоку (17). Управляющие данные извлекаются из первого блока (17) по установленному подключению, и при этом управляющие данные обеспечивают возможность первому блоку (17) подключаться/быть подключенным ко второму блоку (18) в режиме ad-hoc для передачи пользовательских данных по физическому пути через оптическую сеть (15). 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области волоконно-оптических систем передачи информации, а именно к когерентным системам связи со спектральным мультиплексированием. Технический результат состоит в повышении спектральной эффективности системы. Для этого оптические соединения передатчиков и приемников с мультиплексором и демультиплексором выполнены в виде N неселективных объединителей с тремя входами и одним выходом, оптически соединенными входами с передатчиками по трое - одному центральному и двум периферийным - с образованием идентичных мультиплексору спектральных полос, и выходами - с соответствующими входами мультиплексора, и N неселективных разъединителей с тремя выходами и одним входом, оптически соединенными выходами с приемниками по трое - одному центральному и двум периферийным - с образованием идентичных демультиплексору спектральных полос, и входами - с соответствующими выходами демультиплексора, а передатчики и приемники выполнены так, что центральные передатчики и приемники образуют сетку DWDM частот, идентичную сетке частот соответственно мультиплексора и демультиплексора. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области оптики. Технический результат состоит в увеличении дальности передачи энергии электромагнитного излучения оптического диапазона, снижении потерь передачи его через атмосферу. Для этого с помощью лазерного излучателя создают завихренное оптическое поле с синфазной поверхностью в виде спирали, которым воздействуют на микрочастицы неоднородной среды и создают в ней канал просветления с малой концентрацией мешающих микрочастиц. Внутри образовавшегося канала просветления формируют оптическое поле, энергию которого необходимо передать через неоднородную среду, с длиной волны, отличающейся либо совпадающей с длиной волны завихренного оптического поля. 1 ил.

Изобретение относится к технике оптической связи и может использоваться в сетях передачи данных. Технический результат состоит в обеспечении динамического управления пространственными и временными параметрами направленных оптических пучков путем создания динамически управляемых отражательных голограмм. Для этого в пункте абонентского доступа выделяют из сети пакеты данных, адресованные абонентам этого пункта, и передают информацию, содержащуюся в пакетах данных, при помощи пучка электромагнитного излучения оптического диапазона с малой угловой расходимостью, который направляют на приемные устройства абонентов с соответствующими адресами, при этом динамически управляют пространственными характеристиками пучка электромагнитного излучения при помощи динамической голограммы, используя адресную информацию пакетов данных таким образом, что на время передачи конкретного пакета данных направляют пучок излучения на приемное устройство соответствующего абонента. При помощи динамической голограммы одновременно динамически управляют и временными характеристиками пучка электромагнитного излучения таким образом, что информацию, содержащуюся в пакетах данных, передают, модулируя по интенсивности пучок электромагнитного излучения, направленного на приемное устройство соответствующего абонента, путем изменения дифракционной эффективности отражательной динамической голограммы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам непрерывного контроля оптических волокон (ОВ) и может быть использовано в качестве алгоритма для программного обеспечения контроллера системы защиты ВОСП информации ограниченного доступа. Способ непрерывного контроля нарушений оптического волокна, который заключается в приеме, детектировании оптических сигналов с волоконно-оптической линии, усилении, интегрировании и аналого-цифровом преобразовании полученных аналоговых электрических сигналов. Перед контролем определяют количество отсчетов наблюдения N, текущее yj и предыдущее yj-1 значения средних выборочных величин за количество отсчетов N из соотношения: y j = 1 N ∑ i = 1 N y i где i - текущее значение отсчетов АЦП, сравнивают текущее yj и предыдущее yj-1 значения средних выборочных величин при увеличении количества отсчетов наблюдения N до условия, при котором y j − y j − 1 = 1   е м р , где емр - единица младшего разряда АЦП, устанавливают количество отсчетов контроля n меньше, чем N, после чего при контроле в каждый момент времени k вычисляют сумму квадратов отклонений отсчетов yi от среднего выборочного значения Lk при количестве отсчетов контроля n из соотношения: L k = ∑ i = k − n k ( y i − 1 N − n ∑ i = k − N k − n y i ) 2 , осуществляют непрерывный контроль нарушений путем сравнения Lk с предварительно заданным пороговым значением Lп, в случае, если Lk>Lп, производят отключение передачи оптических сигналов. Достигаемым техническим результатом является корреляция времени наблюдения с началом сигнала нарушения и оптимальный выбор времени наблюдения. 1 ил.

Изобретение относится к области волоконно-оптических систем передачи информации, а именно к системам связи со спектральным мультиплексированием. Технический результат состоит в повышении качества работы и увеличении дальности работы линии связи. Для этого линия связи содержит спектральные каналы с прямым детектированием и спектральные каналы с когерентным детектированием. В волоконно-оптической системе связи, включающей оптически соединенные линией связи мультиплексор с N входами, предназначенный для спектрального мультиплексирования N спектральных каналов, образующих сетку DWDM частот в стандартизованном спектре ITU, и демультиплексор с N выходами, предназначенный для спектрального демультиплексирования N спектральных каналов, образующих идентичную мультиплексору сетку DWDM частот, и набор N согласованных пар когерентных и некогерентных оптических передатчиков и приемников с когерентным и прямым детектированием, выходы и входы которых соответственно оптически соединены с входами мультиплексора и выходами демультиплексора, причем линия связи содержит пролеты длиной от 40 до 200 км, между которыми установлены оптические усилители, содержащие не менее двух каскадов усиления, между каскадами усилителей установлены компенсаторы дисперсии (по одному на усилитель), компенсаторы дисперсии выполнены в виде компенсаторов канального типа, например, на основе чирпированных брэгговских решеток или интерферометров. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к размещению оптических осветительных устройств локомотивов железнодорожного транспорта, их установке и размещению и регулируемых из транспортного средства. Технический результат состоит в повышении уровня безопасности движения тягового подвижного состава железнодорожного транспорта. Для этого в прожектор локомотива железнодорожного транспорта введены модули световых излучателей, выполняющие функции передатчиков информации, использующих в качестве среды передачи информации открытый атмосферный канал, а на защитном стекле осветительного устройства устанавливается набор фотоприемников. Устройство имеет способность подключаться к системе безопасности локомотива, слушать информацию, передаваемую в ней, и самостоятельно отправлять в нее сигналы; инфракрасные фотоприемники установлены на защитном стекле прожектора локомотива железнодорожного транспорта; передающий модуль состоит из светодиодов видимого или инфракрасного спектра; для формирования передаваемого сигнала используются модулятор и маломощные ключи, которые управляют малым током, по сравнению с током в рабочих режимах; для обработки принимаемого сигнала используются демодулятор, полосовой фильтр, интегрирующий усилитель с ограничителем. 1 ил.
Наверх