[发明专利]分时分波复用无源光网络

说明书

技术领域

本发明是与一种无源光网络（Passive Optical Network, PON）有关，特别是与一种能够弹性地提升传输容量及扩充用户数量的无源光网络有关。

背景技术

被动式光纤网络一般包含光路终端（Optical Line Termination, OLT）、远端节点（Remote Node, RN）及若干个光网络单元（Optical Network Units, ONUs）。终端装置（如电脑）是连接到ONU，ONU会将来自终端装置的信号转成光信号，并通过光纤经由RN的光分流后传输到服务供应商的中心局（Central Office, CO），也就是前述的OLT。在OLT执行各种信号处理后，即可以实现ONU与另一个ONU间的通信，或者是ONU与网络上的另一个终端的通信。

目前宽带光纤接取网络（Optical Access Network）分为分时复用无源光网络（Time-Division Multiplexed PON, TDM-PON）、分波复用无源光网络（Wave-Division Multiplexed PON, WDM-PON）及混合无源光网络（Hybrid PON）等等类型。

就TDM-PON来说，在2010年已完成10G-PON（如10G-EPON及10G-GPON）的标准化，下一世代将会开发40G-PON或100G-PON。对10G-PON来说，每个上线的使用者平均会分到10/N Gb/s的带宽，N为ONU的数目。而WDM-PON目前尚未标准化，现行的技术将可以提供每个使用者约1.25至10 Gb/s的带宽，WDM-PON是一种虚拟点对点（virtual point-to-point）的传输技术，其需在OLT及每个ONU配置一对收发器（transceivers）。

当使用者对带宽的需求提升时，TDM-PON的架构将可能不符所用，因为40G-PON或100G-PON需使用高速的收发器而导致成本提高，且其在设计上也有一定难度，尤其是其可能需要因应高传输速率而采用具突发模式（burst mode）的收发器。同时，功率余裕的成本也是一个问题，其可能需要在OLT或更而甚者在ONU，配置崩溃光电二极管（Avalanche Photo-Diode APD）接收器、前端错误纠正（Forward Error Correction, FEC）编码器或光功率放大器；再者，其也可能需要低温雷射源以避免温度变动导致的信号波动。

WDM-PON的优点在于其具备较高的带宽，而可以适应不同类型的服务並提供不同带宽的弹性，同时具有较佳的资讯安全性。然而，由于WDM-PON的架构成本很高，若为供应N个使用者，在OLT则需要N个高密度型WDM（DWDM）收发器，以及N个提供给ONU的无色光源，然而DWDM收发器和无色光源目前仍相当昂贵。此外，上行传输和下行传输需要使用不同的光波段，例如，就供应给32个使用者的设计来说，假设每个通道宽度为0.8 nm，则总共需使用51.2 nm的光波段，因而其将会占据了很大的光学带宽。

再者，在TDM-PON的通道障碍监控（Channel Fault Monitoring）方面，由于在RN端具备相当大分流损失之光分歧器，故需要使用高灵敏度的光时域反射器（Optical Time-Domain Reflectometer, OTDR）来进行监控（例如：采用光子计数型OTDR）。同时，在光纤的布线中也可能需要增加配置光滤波器或波长选择反射器，如光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG），并使用可调式OTDR（tunable OTDR, T-OTDR）以从布线的光纤中找出信号传输中断的光纤。使用T-OTDR的成本很高，而且T-OTDR的使用，则需要相当大的光学带宽来作通道监控。

在WDM-PON的CFM方面，因其需要使用具备可调式光源或宽带光源的OTDR，来监测每条经由RN端的波导光栅路由器（Waveguide Grating Router, WGR）进行布线的光纤，故需要相当大的光学带宽来作通道监控。举例来说，在供应给32个ONU的WDM-PON中，假设通道宽度为0.8 nm，则除了上行传输和下行传输需要51.2 nm的带宽之外，通道监控还另外需要25.6 nm的光学带宽，如果其还有其他的频道服务，如视讯、语音及Radio over Fiber（ Rof）要加入WDM-PON的架构，那么带宽的分配将会变得非常吃紧。