本公開(kāi)涉及具有擴(kuò)展的可達(dá)范圍和容量的時(shí)間波長(zhǎng)分割無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(Time-Wavelength-Division Passive Optical Network，TWDM-PON)體系結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

基本通信系統(tǒng)包括將消息轉(zhuǎn)換成適合于通過(guò)通信信道傳遞的電形式的發(fā)送器。通信信道將消息從發(fā)送器傳遞到接收器。接收器接收消息并將其轉(zhuǎn)換回其原始形式。

光纖光網(wǎng)絡(luò)是一種利用光纖作為通信信道將信息從源(發(fā)送器)傳送到目的地(接收器)的新興方法。光纖是由細(xì)玻璃硅或塑料制成的柔性透明介質(zhì)，其在源和目的地之間貫穿光纖的整個(gè)長(zhǎng)度傳送光。與其他已知的通信形式相比，光纖通信允許了在更長(zhǎng)的距離上以更高的帶寬傳送數(shù)據(jù)。光纖與金屬線相比是一種改進(jìn)的通信形式，因?yàn)樾薪?jīng)光纖的光經(jīng)歷更少的損耗并且對(duì)于電磁干擾是免疫的。公司使用光纖來(lái)傳送電話信號(hào)、互聯(lián)網(wǎng)通信和有線電視信號(hào)。光纖到戶(fiber-to-the-home，F(xiàn)TTH)網(wǎng)絡(luò)或光纖接入網(wǎng)絡(luò)利用光纖作為從服務(wù)提供者的最后一英里連接來(lái)連接終端用戶。

光纖通信提供非常低的信號(hào)損耗和非常高的帶寬。這兩個(gè)屬性允許了服務(wù)提供者利用無(wú)源光纖裝置(fiber plant)從其中心局(central office，CO)直接連接到終端用戶，這產(chǎn)生了資本和運(yùn)營(yíng)成本節(jié)省。隨著當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)中對(duì)帶寬的需求持續(xù)增大，光纖到戶(FTTH)網(wǎng)絡(luò)已成為運(yùn)營(yíng)商連線和重連線客戶的一種良好的未來(lái)有保證技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在接入網(wǎng)絡(luò)中，由于中心局(CO)處和位于客戶所在地的光網(wǎng)絡(luò)單元(optical network unit，ONU)處的硬件上的更新，從一種技術(shù)升級(jí)到另一種技術(shù)或者改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)可能是困難的。CO中的每個(gè)光線路終端(optical line terminal，OLT)在WDM網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)一個(gè)ONU，在TDM網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)多個(gè)ONU。因此，由于ONU處的硬件升級(jí)的時(shí)機(jī)，升級(jí)接入網(wǎng)絡(luò)可能是有挑戰(zhàn)性的。本公開(kāi)提供了一種將接入網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和擴(kuò)展成允許對(duì)饋線光纖的高效使用并從而節(jié)省成本的升級(jí)/擴(kuò)展體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。新的體系結(jié)構(gòu)允許了CO與其他PON網(wǎng)絡(luò)(例如，超級(jí)PON)的整合，降低了操作成本和網(wǎng)絡(luò)管理效率。

本公開(kāi)的一方面提供了一種包括第一、第二和第三復(fù)用器的通信系統(tǒng)。第一復(fù)用器(例如，MUX)被配置為將具有第一復(fù)用群組(例如，TDM)的第一光線路終端信號(hào)和具有第二復(fù)用群組的第二光線路終端信號(hào)復(fù)用成第一復(fù)用信號(hào)。第二復(fù)用器(例如，DEMUX)被配置為將第二復(fù)用信號(hào)解復(fù)用成具有第一復(fù)用群組的第三光線路終端信號(hào)和具有第二復(fù)用群組的第四光線路終端信號(hào)。第三復(fù)用器與第一復(fù)用器和第二復(fù)用器光學(xué)連接。第三復(fù)用器被配置為在饋線光信號(hào)與第一和第二復(fù)用信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用。第一和第二光線路終端信號(hào)各自包括傳統(tǒng)下行自由光譜范圍中的波長(zhǎng)。此外，第三和第四光線路終端信號(hào)各自包括各自在傳統(tǒng)上行自由光譜范圍中的上行波長(zhǎng)。

本公開(kāi)的實(shí)現(xiàn)方式可包括以下可選特征中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，該系統(tǒng)還包括第一放大器或第二放大器中的至少一者。第一放大器與第一復(fù)用器(MUX)和第三復(fù)用器(BAND MUX)光學(xué)連接并且被配置為對(duì)第一復(fù)用信號(hào)進(jìn)行光學(xué)放大。第二放大器與第二復(fù)用器(MUX)和第三復(fù)用器(BAND MUX)光學(xué)連接并且被配置為對(duì)第二復(fù)用信號(hào)進(jìn)行光學(xué)放大。在一些示例中，第一復(fù)用群組包括時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(TDM-PON)協(xié)議并且第二復(fù)用群組包括波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)協(xié)議，其中每個(gè)波長(zhǎng)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路。第一光線路終端信號(hào)和第三光線路終端信號(hào)可各自具有第一協(xié)議。另外，第二光線路終端信號(hào)和第四光線路終端信號(hào)可各自具有與第一協(xié)議不同的第二協(xié)議。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，該系統(tǒng)還包括第一光線路終端和第二光線路終端。第一光線路終端具有與第一復(fù)用器光學(xué)連接的輸出和與第二復(fù)用器光學(xué)連接的輸入。第一光線路終端發(fā)送第一光線路終端信號(hào)并且接收第三光線路終端信號(hào)。第二光線路終端具有與第一復(fù)用器光學(xué)連接的輸出和與第二復(fù)用器光學(xué)連接的輸入。第二光線路終端發(fā)送第二(pt-2-pt)光線路終端信號(hào)并且接收第四(pt-2-pt)光線路終端信號(hào)。

第一復(fù)用器還被配置為將第五光線路終端信號(hào)與第一和第二光線路終端信號(hào)復(fù)用成第一復(fù)用信號(hào)。第一光線路終端信號(hào)可具有第一協(xié)議。第五光線路終端信號(hào)可具有第一復(fù)用群組(TDM-PON)和與第一協(xié)議不同的第二協(xié)議。第二復(fù)用器還被配置為將第二復(fù)用信號(hào)解復(fù)用成第二光線路終端信號(hào)、第四光線路終端信號(hào)(pt-2-pt)和第六光線路終端信號(hào)。第六光線路終端信號(hào)具有第一復(fù)用群組和第二協(xié)議。該系統(tǒng)還包括具有與第一復(fù)用器通信的輸出和與第二復(fù)用器通信的輸入的第三線路終端。第三光線路終端發(fā)送第五光線路終端信號(hào)并且接收第六光線路終端信號(hào)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，該系統(tǒng)還包括饋線光纖和陣列波導(dǎo)光柵。饋線光纖與第三復(fù)用器光學(xué)連接并且被布置為輸送饋線光信號(hào)。陣列波導(dǎo)光柵與饋線光纖光學(xué)連接并且被配置為在饋線光信號(hào)與光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用。每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)包括傳統(tǒng)上行自由光譜范圍中的上行波長(zhǎng)和傳統(tǒng)下行自由光譜范圍中的下行波長(zhǎng)。

該系統(tǒng)還包括第四復(fù)用器和第五復(fù)用器。第四復(fù)用器與第三復(fù)用器光學(xué)連接并且被配置為將具有第一復(fù)用群組的第五光線路終端信號(hào)和具有第二復(fù)用群組的第六光線路終端信號(hào)(pt-2-pt)復(fù)用成第三復(fù)用信號(hào)。第五復(fù)用器與第三復(fù)用器光學(xué)連接并且被配置為將第四復(fù)用信號(hào)解復(fù)用成具有第一復(fù)用群組的第七光線路終端信號(hào)和具有第二復(fù)用群組的第八光線路終端信號(hào)(pt-2-pt)。第五和第六(pt-2-pt)光線路終端信號(hào)各自包括升級(jí)下行自由光譜范圍中的下行波長(zhǎng)，并且第七(TDM PON)和第八(pt-2-pt)光線路終端信號(hào)各自包括上行自由光譜范圍中的升級(jí)上行波長(zhǎng)。該系統(tǒng)還可包括饋線光纖和陣列波導(dǎo)光柵。饋線光纖與第三復(fù)用器光學(xué)連接并且被布置為輸送饋線光信號(hào)。陣列波導(dǎo)光柵與饋線光纖光學(xué)連接并且被配置為在饋線光信號(hào)與光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用。每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)包括傳統(tǒng)上行自由光譜范圍中的傳統(tǒng)上行波長(zhǎng)、傳統(tǒng)下行自由光譜范圍中的傳統(tǒng)下行波長(zhǎng)、升級(jí)上行自由光譜范圍中的升級(jí)上行波長(zhǎng)和升級(jí)下行自由光譜范圍中的升級(jí)第二下行波長(zhǎng)。該系統(tǒng)還可包括第一放大器或第二放大器中的至少一者。第一放大器與第四復(fù)用器和第三復(fù)用器光學(xué)連接并且被配置為對(duì)第三復(fù)用信號(hào)進(jìn)行光學(xué)放大。第二放大器與第五復(fù)用器和第三復(fù)用器光學(xué)連接并且被配置為對(duì)第四復(fù)用信號(hào)進(jìn)行光學(xué)放大。在一些示例中，該系統(tǒng)還包括第三光線路終端和第四光線路終端。第三光線路終端具有與第四復(fù)用器通信的輸出和與第五復(fù)用器通信的輸入。第三光線路終端發(fā)送第五光線路終端信號(hào)并且接收第七TDM-PON光線路終端信號(hào)。第四光線路終端具有與第四復(fù)用器通信的輸出和與第五復(fù)用器通信的輸入，第四光線路終端發(fā)送第六(pt-2-pt)光線路終端信號(hào)并且接收第八(pt-2-pt)光線路終端信號(hào)。

本公開(kāi)的另一方面提供了一種方法，該方法包括在第一復(fù)用器(MUX)處接收如下信號(hào)并且在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第一復(fù)用信號(hào)；以及具有第一復(fù)用群組的第一光線路終端信號(hào)和具有第二復(fù)用群組的第二光線路終端信號(hào)(pt-2-pt)。該方法還包括在第二復(fù)用器處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第二復(fù)用信號(hào)；以及具有第一復(fù)用群組的第三光線路終端信號(hào)和具有第二復(fù)用群組的第四光線路終端信號(hào)。該方法還包括在與第一復(fù)用器和第二復(fù)用器光學(xué)連接的第三復(fù)用器處接收如下信號(hào)并且在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：饋線光信號(hào)；以及第一和第二復(fù)用信號(hào)。第一和第二光線路終端信號(hào)各自包括傳統(tǒng)下行自由光譜范圍中的下行波長(zhǎng)，并且第三和第四光線路終端信號(hào)各自包括各自在傳統(tǒng)上行自由光譜范圍中的上行波長(zhǎng)。

此方面可包括以下可選特征中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，該方法還包括在與第一復(fù)用器和第三復(fù)用器光學(xué)連接的第一放大器處放大第一復(fù)用信號(hào)；或者在與第二復(fù)用器和第三復(fù)用器光學(xué)連接的第二放大器處放大第二復(fù)用信號(hào)。

在一些示例中，第一復(fù)用群組包括時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并且第二復(fù)用群組包括波分復(fù)用(WDM)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其中每個(gè)波長(zhǎng)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路。第一光線路終端信號(hào)和第三光線路終端信號(hào)可各自具有第一協(xié)議，并且第二光線路終端信號(hào)和第四光線路終端信號(hào)可各自具有與第一協(xié)議不同的第二協(xié)議。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，該方法還包括在第一復(fù)用器(MUX)處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第一復(fù)用信號(hào)；以及第五光線路終端信號(hào)、第一光線路終端信號(hào)和第二光線路終端信號(hào)。第一光線路終端信號(hào)具有第一協(xié)議，并且第五光線路終端信號(hào)(TDM-PON，λ₂)具有第一復(fù)用群組和與第一協(xié)議不同的第二協(xié)議。該方法還包括在第二復(fù)用器處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第二復(fù)用信號(hào)；以及第二光線路終端信號(hào)、第四光線路終端信號(hào)和第六光線路終端信號(hào)(TDM-PONλ₂)。第六光線路終端信號(hào)具有第一復(fù)用群組和第二協(xié)議。

該方法還可包括通過(guò)與第三復(fù)用器光學(xué)連接的饋線光纖傳送饋線光信號(hào)。該方法還包括在與饋線光纖光學(xué)連接的陣列波導(dǎo)光柵處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：饋線光信號(hào)和光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)。每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)包括傳統(tǒng)上行自由光譜范圍中的上行波長(zhǎng)和傳統(tǒng)下行自由光譜范圍中的下行波長(zhǎng)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，該方法包括在與第三復(fù)用器光學(xué)連接的第四復(fù)用器處接收如下信號(hào)并且在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第三復(fù)用信號(hào)；以及具有第一復(fù)用群組的第五光線路終端信號(hào)和具有第二復(fù)用群組的第六光線路終端信號(hào)。該方法還包括在與第三復(fù)用器光學(xué)連接的第五復(fù)用器處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第四復(fù)用信號(hào)；以及具有第一復(fù)用群組的第七光線路終端信號(hào)和具有第二復(fù)用群組的第八光線路終端信號(hào)(pt-2-pt)。第五和第六光線路終端信號(hào)各自包括升級(jí)下行自由光譜范圍中的下行波長(zhǎng)，并且第七和第八光線路終端信號(hào)各自包括升級(jí)上行自由光譜范圍中的上行波長(zhǎng)。該方法還可包括通過(guò)與第三復(fù)用器光學(xué)連接的饋線光纖傳送饋線光信號(hào)。該方法還包括在與饋線光纖光學(xué)連接的陣列波導(dǎo)光柵處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：饋線光信號(hào)和光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)。每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)包括傳統(tǒng)上行自由光譜范圍中的傳統(tǒng)上行波長(zhǎng)、傳統(tǒng)下行自由光譜范圍中的傳統(tǒng)下行波長(zhǎng)、升級(jí)上行自由光譜范圍中的升級(jí)上行波長(zhǎng)和升級(jí)下行自由光譜范圍中的升級(jí)下行波長(zhǎng)。

本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)方式的細(xì)節(jié)在附圖和下面的描述中記載。其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將從描述和附圖以及從權(quán)利要求中清楚顯現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)PON體系結(jié)構(gòu)的示意性視圖。

圖2A是現(xiàn)有技術(shù)TDM-PON體系結(jié)構(gòu)的示意性視圖。

圖2B是現(xiàn)有技術(shù)WDM-PON體系結(jié)構(gòu)的示意性視圖。

圖2C是現(xiàn)有技術(shù)NG-PON2體系結(jié)構(gòu)的示意性視圖。

圖3A是示例TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)的示意性視圖。

圖3B和3C是示例陣列波導(dǎo)光柵(arrayed waveguide grating，AWG)的示意性視圖。

圖3D是圖2A和2B的示例AWG的循環(huán)行為的示意性視圖。

圖3E是圖2A和2B的示例AWG的循環(huán)行為的示意性視圖，其中上行鏈路和下行鏈路使用相同的波長(zhǎng)。

圖4是具有兩層服務(wù)的示例TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)的示意性視圖。

圖5A和5B是示例TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)的示意性視圖。

圖5C和5D是圖5A和5B的TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)中使用的示例ONU的示意性視圖。

圖6A和6B是被配置為被升級(jí)/擴(kuò)展的示例TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)的示意性視圖。

圖7是示例擴(kuò)展/升級(jí)TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)的示意性視圖。

圖8A和8B是擴(kuò)展/升級(jí)TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)的示例光譜分配的示意性視圖。

圖9A是現(xiàn)有技術(shù)TDM-PON網(wǎng)絡(luò)的示例示意性視圖。

圖9B是示例TWDM-PON網(wǎng)絡(luò)的示例示意性視圖。

圖10是升級(jí)/擴(kuò)展傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的方法的操作的示例安排。

各幅圖中的相似附圖標(biāo)記指示相似的元素。

具體實(shí)施方式

光纖到戶(FTTH)是通過(guò)光纖將通信信號(hào)從中心局(CO)或光線路終端(OLT)遞送到用戶的家庭或企業(yè)。參考圖1，當(dāng)今的FTTH系統(tǒng)大多是通過(guò)點(diǎn)到多點(diǎn)時(shí)分復(fù)用(time division multiplexed，TDM)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(passive optical network，PON)利用在現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)70(RN)處的無(wú)源光功率分路器共享CO 40處的共同收發(fā)器50(OLT)來(lái)提供的，或者是通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)(pt-2-pt)直接連接提供的，其中本壘打光纖(home-run fiber)一路延伸回到CO 40并且每個(gè)客戶被單獨(dú)的收發(fā)器所端接，這與共享的收發(fā)器(TDM收發(fā)器)不同。PON 10從CO 40提供光信號(hào)并且包括光發(fā)送器/接收器或收發(fā)器50去到客戶所在地的數(shù)個(gè)光網(wǎng)絡(luò)終端(ONU)60，其中每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)終端(ONU)60包括雙向光收發(fā)器。

與pt-2-pt本壘打系統(tǒng)相比，TDM-PON提供了(遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)70和中心局40之間的)饋線光纖20的數(shù)目和CO 40處的光收發(fā)器50的數(shù)目上的有益節(jié)省，同時(shí)節(jié)省了用于端接光纖的接插板空間。然而，TDM-PON不會(huì)隨著帶寬增長(zhǎng)而良好地縮放。每戶帶寬經(jīng)常被超額預(yù)訂，因?yàn)橹行木?0處的每光線路終端收發(fā)器的帶寬是在連接到OLT 50的所有ONU 60之間共享的。

pt-2-pt系統(tǒng)向終端用戶30提供高帶寬；然而，pt-2-pt使用極大數(shù)目的干線光纖20和光收發(fā)器50。從而，pt-2-pt系統(tǒng)不會(huì)隨著CO 40處的OLT 50和CO 40與RN 70之間的光纖數(shù)目良好地縮放；從而導(dǎo)致了更大的空間要求、更高的功率和增大的成本。

光纖到戶(FTTH)被認(rèn)為是帶寬接入網(wǎng)絡(luò)的最終狀態(tài)，因?yàn)楣饫w提供幾乎無(wú)限的帶寬。FTTH替代了當(dāng)前使用的銅基礎(chǔ)設(shè)施(例如，電話線、同軸電纜等等)。復(fù)用是一種在光網(wǎng)絡(luò)中用來(lái)最大程度地利用光學(xué)器件的大帶寬的方法。復(fù)用使得能夠在單個(gè)光纖上形成若干個(gè)虛擬信道。因此，復(fù)用若干個(gè)光信號(hào)增大了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的利用率。時(shí)分復(fù)用(time division multiplexing，TDM)是一種用于將若干個(gè)信號(hào)復(fù)用成光纖鏈路上的一個(gè)高速數(shù)字信號(hào)的方法。TDM通過(guò)利用不同的時(shí)隙建立不同的虛擬信道來(lái)復(fù)用若干個(gè)信號(hào)。波分復(fù)用(wavelength division multiplexing，WDM)通過(guò)讓不同的信道使用不同的波長(zhǎng)來(lái)復(fù)用信號(hào)；這些信道是由單獨(dú)的激光器生成的并且它們的流量通常不交互。

繼續(xù)參考圖1，CO 40接收信息，例如可被傳遞到終端用戶30的視頻媒體分發(fā)42、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)44和語(yǔ)音數(shù)據(jù)46。CO 40包括例如將光接入網(wǎng)絡(luò)連接到IP、ATM或SONET骨干的光線路終端(OLT)50。因此，OLT 50是PON 10的端點(diǎn)并且轉(zhuǎn)換由服務(wù)提供者的設(shè)備使用的電信號(hào)和由PON 10使用的光纖信號(hào)。此外，OLT 50在終端用戶30的轉(zhuǎn)換設(shè)備之間協(xié)調(diào)復(fù)用。OLT 50通過(guò)饋線光纖20發(fā)送光纖信號(hào)并且該信號(hào)被無(wú)源遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)70接收，無(wú)源遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)70將該信號(hào)分發(fā)到多個(gè)用戶30。在一些示例中，每個(gè)CO 40包括多個(gè)OLT 50、50a-n。每個(gè)OLT 50被配置為向一組用戶30提供信號(hào)。此外，每個(gè)OLT 50可被配置為以不同的傳送協(xié)議提供信號(hào)或服務(wù)，例如，一個(gè)OLT以1G-PON提供服務(wù)并且另一個(gè)以10G-PON提供服務(wù)(稍后將論述)。

復(fù)用器(MUX)組合若干個(gè)輸入信號(hào)并且輸出單獨(dú)信號(hào)的組合信號(hào)。復(fù)用的信號(hào)被通過(guò)物理線例如單條饋線光纖20傳送，這節(jié)省了對(duì)于每個(gè)信號(hào)具有多條線的成本。如圖1所示，CO 40復(fù)用從若干個(gè)源接收的信號(hào)，例如視頻媒體分發(fā)42、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)44和語(yǔ)音數(shù)據(jù)46，并且將接收到的信號(hào)復(fù)用成一個(gè)復(fù)用信號(hào)，然后將復(fù)用信號(hào)通過(guò)饋線光纖20發(fā)送到遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)70。此外，CO 40復(fù)用每個(gè)OLT 50的信號(hào)，然后將復(fù)用信號(hào)通過(guò)饋線光纖20發(fā)送到遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)集合。CO 40包括載波源(例如，激光二極管或發(fā)光二極管)，用于生成將復(fù)用信號(hào)運(yùn)載到終端用戶30的光信號(hào)。在接收器端，即在用戶端的ONU 60上，利用解復(fù)用器發(fā)生反向過(guò)程。解復(fù)用器接收復(fù)用信號(hào)并且將其分割成原本被組合的單獨(dú)原始信號(hào)。在一些示例中，光電探測(cè)器將光波轉(zhuǎn)換回其電形式并且位于遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)處或終端用戶30處(例如，網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)、利用麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換成電流并利用揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)換回其原始物理形式的聲波、利用視頻相機(jī)將圖像轉(zhuǎn)換成電流并且利用電視將其轉(zhuǎn)換回其原始形式)。在TDM PON中，信號(hào)的解復(fù)用在光電探測(cè)器之后在電域中發(fā)生。

用戶端的收發(fā)器或ONU 60包括用于生成把要發(fā)送的信息從終端用戶30運(yùn)載到CO 40的光信號(hào)的載波源(例如，激光二極管或發(fā)光二極管)。激光器是高頻發(fā)生器或振蕩器，其要求放大、反饋和確定頻率的調(diào)諧機(jī)制。激光器相干地發(fā)射光，使得激光器輸出是窄光束。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，激光器包括提供放大和頻率的介質(zhì)和提供反饋的鏡子。光子通過(guò)介質(zhì)從一個(gè)鏡子彈開(kāi)并返回到另一個(gè)鏡子，從而彈回以便進(jìn)一步放大。一個(gè)——有時(shí)是兩個(gè)——鏡子可部分透射光以允許生成的光的一小部分被發(fā)射。激光二極管是具有作為p-n結(jié)的活性介質(zhì)的電泵浦半導(dǎo)體激光器。p-n結(jié)是通過(guò)摻雜創(chuàng)建的(即，將雜質(zhì)引入到純半導(dǎo)體中以改變其電屬性)。如圖所示，從CO 40到遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)70采用一個(gè)饋線光纖20，其中信號(hào)被分路并被分發(fā)到例如光網(wǎng)絡(luò)單元60a-60n。

參考圖2A，最常部署的TDM-PON系統(tǒng)是由ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)標(biāo)準(zhǔn)化的GPON系統(tǒng)和由IEEE(電氣與電子工程師學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)化的EPON系統(tǒng)。GPON系統(tǒng)提供2.5Gb/s下行帶寬和1.25Gb/s上行帶寬，這是在饋線光纖10上在用戶30之間共享的并且連接到同一OLT收發(fā)器50。GPON系統(tǒng)是成熟的并且非常有成本效益的。TDM PON在帶寬縮放上面臨困難，因?yàn)镺LT 50和ONU 60端的光收發(fā)器都需要在共享相同OLT 40的所有ONU 60的聚合帶寬下操作。TDM-PON通?？删哂?:16到1:64的功率分路比率。每用戶和PON可達(dá)范圍的平均帶寬與分路比率成反比地縮放。

TDM-PON體系結(jié)構(gòu)包括用于分離上行和下行傳送的兩個(gè)波長(zhǎng)。在G-PON和E-PON兩者中，1310-nm波長(zhǎng)用于從客戶所在地的ONU 60到CO 40處的OLT 50的上行傳送，并且1490-nm波長(zhǎng)用于從CO 40處的OLT 50到用戶30所在地的ONU 60的傳送。利用激光二極管(LD)發(fā)送器54和光電探測(cè)器(PD)接收器56前方的光波長(zhǎng)雙工器52，上行和下行波長(zhǎng)被復(fù)用在單個(gè)光纖20、22上。來(lái)自O(shè)LT 50的光信號(hào)被用1:N功率分路器72在現(xiàn)場(chǎng)分路以將該信號(hào)廣播到服務(wù)不同用戶30的多個(gè)ONU 60。OLT 50和ONU 60之間的距離受到OLT/ONU發(fā)送器功率和接收器靈敏度以及分路損耗的限制。利用TDM協(xié)議在同一功率分路器72上的用戶30之間共享OLT收發(fā)器50，從而簡(jiǎn)化了CO 40處的光纖端接并且將收發(fā)器50的成本分散在多個(gè)ONU 60之間。典型的GPON和EPON設(shè)計(jì)使用1:16、1:32或1:64的分路比率和最高達(dá)20km的傳送距離。

一種替換FTTH體系結(jié)構(gòu)是圖2B中所示的WDM-PON體系結(jié)構(gòu)。波分復(fù)用(WDM)PON在每個(gè)傳送方向上給予每個(gè)用戶30一專(zhuān)用波長(zhǎng)。在WDM-PON網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于到CO 40的上行數(shù)據(jù)，每個(gè)用戶30被分配不同的波長(zhǎng)λ。因此，每個(gè)ONU 60使用波長(zhǎng)特定發(fā)送器62，比如可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器，來(lái)以不同的波長(zhǎng)λ將數(shù)據(jù)發(fā)送到CO 40。在針對(duì)每個(gè)具體路徑22的部署時(shí)候可調(diào)諧波長(zhǎng)(對(duì)應(yīng)于用戶30)被加以調(diào)諧，這允許了所有用戶30使用一種類(lèi)型的收發(fā)器60。WDM-PON系統(tǒng)提供了更大整體系統(tǒng)容量FTTH網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)榭側(cè)萘渴切诺廊萘砍艘允褂玫牟ㄩL(zhǎng)的數(shù)目。在這個(gè)體系結(jié)構(gòu)中，每個(gè)客戶ONU 60在CO 40處具有相應(yīng)的OLT 50發(fā)送器。因此，對(duì)于具有32個(gè)ONU 60的32個(gè)客戶，CO 40具有32個(gè)OLT 50，其中每個(gè)向一ONU 60發(fā)送信號(hào)。從CO 40到個(gè)體ONU 60的信號(hào)被利用不同的波長(zhǎng)運(yùn)載，并且被利用波長(zhǎng)復(fù)用器200、200a復(fù)用在光纖裝置20、22中，其中波長(zhǎng)復(fù)用器200、200a通常是在現(xiàn)場(chǎng)的陣列波導(dǎo)光柵路由器(AWG)。CO 40內(nèi)的另一波長(zhǎng)復(fù)用器/解復(fù)用器200、200b分離饋線光纖20中的光波長(zhǎng)并將它們連接到個(gè)體“有色”O(jiān)LT收發(fā)器50、50a-50n?，F(xiàn)場(chǎng)AWG 200通常是具有多個(gè)自由光譜范圍(free spectral range，F(xiàn)SR)的循環(huán)式設(shè)備，并且上行和下行波長(zhǎng)被FSR分離，如圖3A-3C中所示。在圖2B中，在現(xiàn)場(chǎng)和CO中的兩個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用器200都是循環(huán)式AWG。

TDM體系結(jié)構(gòu)和WDM體系結(jié)構(gòu)的一些方面可被組合成時(shí)間波長(zhǎng)分割復(fù)用PON(TWDM-PON)。在TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例中，如圖2C中所示，以及如ITU-T SG-15提議NG-PON2努力(下一代PON 2)中所提議的，NG-PON2的一個(gè)選項(xiàng)是使用四波長(zhǎng)集成OLT 50。在NG-PON2中，OLT 50使用四個(gè)下行發(fā)送器激光器(LD-1、LD-2、LD-3、LD-4)和四個(gè)上行接收器(PD-1、PD-2、PD-3、PD-4)，它們與OLT 50內(nèi)部的雙工器52相組合。NG-PON2采用與傳統(tǒng)的TDM-PON兼容的光纖裝置20，因此OLT 50中的所有四個(gè)發(fā)送波長(zhǎng)都被廣播到每個(gè)ONU 60，而ONU 60只具有一個(gè)接收器66。結(jié)果，ONU 60需要使用可調(diào)諧接收器64來(lái)選擇個(gè)體的下行波長(zhǎng)。同時(shí)，ONU 60也配備有可調(diào)諧發(fā)送器65來(lái)調(diào)諧到來(lái)自NG-PON2OLT 50的四個(gè)可能的接收波長(zhǎng)之一。與圖2B中的只有ONU發(fā)送器64激光器需要可調(diào)諧(為了庫(kù)存和容易操作)的WDM-PON相比，NG-PON2ONU 60需要具有可調(diào)諧發(fā)送器65激光器和可調(diào)諧接收器66兩者，這轉(zhuǎn)化為了更昂貴的硬件。此外，與WDM-PON中使用的對(duì)于大端口數(shù)目天生具有比功率分路器更小的損耗的AWG 200和ONU 60中的可調(diào)諧濾波器損耗相比，NG-PON2還必須克服功率分路器72的額外損耗。NG-PON2的目標(biāo)是通過(guò)增大TDM速率(每波長(zhǎng)10Gb/s)和使用多個(gè)波長(zhǎng)以使能更多用戶30和/或更高帶寬應(yīng)用來(lái)增大系統(tǒng)容量。然而，設(shè)計(jì)面臨功率預(yù)算和成本挑戰(zhàn)。NG-PON2的另一個(gè)挑戰(zhàn)在于OLT 50和ONU 60需要管理波長(zhǎng)隙和時(shí)隙兩者；并且要求新的MAC層協(xié)議。數(shù)據(jù)鏈路層(第2層)的MAC層數(shù)據(jù)通信協(xié)議組裝。MAC軟件提供了尋址和信道接入控制機(jī)制，允許了若干個(gè)終端或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在多個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)與彼此通信。介質(zhì)訪問(wèn)控制是實(shí)現(xiàn)MAC的硬件。

迅速增加的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正在耗盡從當(dāng)前的TDM-PON系統(tǒng)可得的帶寬。雖然提出的WDM-PON和TWDM-PON解決方案某種程度上解決了接入容量問(wèn)題，但它們部署起來(lái)更昂貴。為了劃算地克服帶寬需求的長(zhǎng)期增大，圖3A中所示的對(duì)于每個(gè)饋線光纖20具有更高的ONU計(jì)數(shù)的更新的TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)100可適應(yīng)帶寬需求和開(kāi)通率的增大。TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)100(如圖3A-8、9A和10所示和參考這些圖所述)把在單個(gè)波長(zhǎng)上支持多個(gè)用戶30的成本優(yōu)點(diǎn)(TWDM-PON)與WDM-PON的波長(zhǎng)靈活性相結(jié)合，這允許了波長(zhǎng)被專(zhuān)用于特定的訂戶或應(yīng)用。升級(jí)的TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)100使用以上描述(參考圖2A、2B和2C)的TDM和WDM技術(shù)\體系結(jié)構(gòu)的組合來(lái)倍增用戶30的數(shù)目和單個(gè)PON上可支持的容量。升級(jí)的TWDM-PON 100降低了光纖基礎(chǔ)設(shè)施的成本和構(gòu)造時(shí)間并且縮短了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)周期。此外，升級(jí)的TWDM-PON 100提供在CO 40和RN 70之間以及RN 70和ONU 60之間使用更細(xì)的光纖束20、22，這帶來(lái)了更容易部署的更小管道。此外，升級(jí)的TWDM-PON 100增大了覆蓋距離，即饋線光纖20、22的長(zhǎng)度，并且使能了超級(jí)PON設(shè)計(jì)，這允許了升級(jí)的TWDM-PON 100整合并減少CO 40的數(shù)目并且降低了網(wǎng)絡(luò)操作中的長(zhǎng)期經(jīng)常性成本。另外，升級(jí)的TWDM-PON 100不要求ONU 60處的可調(diào)諧接收器，這大幅減小了網(wǎng)絡(luò)100的成本。升級(jí)的TWDM-PON 100可以以16個(gè)波長(zhǎng)和當(dāng)前的GPON速度(2.5Gbps下行和1.25Gbps)實(shí)現(xiàn)圖2C中所示的類(lèi)似的每饋線光纖整體容量(NG-PON2，40Gbps)。此外，升級(jí)的TWDM-PON 100隨著饋線光纖20、22上的傳送距離更好地縮放，并且與NG-PON2相比具有更好的功率預(yù)算和色散容限。

如前所述，TDM-PON使用RN 70處的光功率分路器72來(lái)將多個(gè)ONU 60連接到每個(gè)OLT 50。當(dāng)在TWDM-PON中在光功率分路器72上傳送很多個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，每個(gè)ONU 60包括阻擋濾波器來(lái)阻擋帶外波長(zhǎng)。在一些示例中，使用了可調(diào)諧ONU 60并且其包括可調(diào)諧窄帶濾波器。對(duì)可調(diào)諧ONU 60的使用增大了每個(gè)ONU 60的成本，這帶來(lái)了網(wǎng)絡(luò)100的成本的增大。另外，RN 70處的功率分路器72可能實(shí)現(xiàn)不了大分路比率，因?yàn)榇蠓致菲鞯目偣β蕮p耗難以被OLT 50和ONU 60處的發(fā)送器54、64和接收器56、66克服。因此，在升級(jí)的TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)中(圖3A)，希望使用波長(zhǎng)選擇(解)復(fù)用器，例如循環(huán)式陣列波導(dǎo)光柵路由器(AWG)200來(lái)大幅增大最大分路比率并且消除對(duì)ONU 60處的窄帶濾波器的需要，從而降低成本(通過(guò)不使用可調(diào)諧接收器)。此外，循環(huán)式AWG 200使損耗不與端口的數(shù)目掛鉤，從而允許了以更低的損耗實(shí)現(xiàn)更高的分路比率。使用AWG 200的多個(gè)TDM PON(例如，1G-PON和10G-PON)可被認(rèn)為是TWDM-PON，因?yàn)閃DM被利用來(lái)增大網(wǎng)絡(luò)的整體容量。

圖3A-3E圖示了升級(jí)的TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)100中使用的示范性陣列波導(dǎo)光柵200(AWG)。AWG 200可用于對(duì)升級(jí)的TWDM-PON 100中的光信號(hào)解復(fù)用，例如在RN 70處或在OLT 50處。AWG 200可將很多個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用到一個(gè)光纖中，從而增大了光網(wǎng)絡(luò)100的傳送容量。AWG 200因此可在發(fā)送端將若干個(gè)波長(zhǎng)的多個(gè)信道復(fù)用到單個(gè)光纖上，并且相反地它們也可在光通信網(wǎng)絡(luò)的接收端將不同的波長(zhǎng)信道解復(fù)用。AWG 200是通常在光網(wǎng)絡(luò)上用作波長(zhǎng)復(fù)用器和/或解復(fù)用器的無(wú)源平面光波電路設(shè)備。N×N AWG 200也具有波長(zhǎng)路由能力。如果系統(tǒng)具有N個(gè)等間距波長(zhǎng)λ_N，則N×N AWG 200可被設(shè)計(jì)為具有匹配波長(zhǎng)間距的出口端口間距。N×N AWG 200將入口端口210處的不同波長(zhǎng)路由到不同的出口端口220，以使得所有N個(gè)波長(zhǎng)被順序地映射到所有N個(gè)出口端口200_N。兩個(gè)接連入口端口210處的相同N個(gè)波長(zhǎng)的路由具有一個(gè)出口側(cè)偏移的波長(zhǎng)映射。此外，任何入口上的波長(zhǎng)信道在FSR處重復(fù)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，AWG 200經(jīng)由第一光纖在第一輸入210a(例如，輸入1)處接收第一復(fù)用光信號(hào)。AWG 200對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用并且通過(guò)其輸出220、220a-n(例如，輸出1-32)輸出解復(fù)用的信號(hào)。

AWG 200在性質(zhì)上是循環(huán)的。AWG 200的波長(zhǎng)復(fù)用和解復(fù)用屬性隨著被稱(chēng)為自由光譜范圍(FSR)的波長(zhǎng)周期重復(fù)。由自由光譜范圍(FSR)分隔的多個(gè)波長(zhǎng)沿著每個(gè)端口220被傳遞下去。因此，通過(guò)利用多個(gè)FSR周期，不同的分層服務(wù)可共存于同一光纖裝置20、22上。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，為了構(gòu)造低損耗循環(huán)式AWG 200，應(yīng)當(dāng)小心地設(shè)計(jì)星形耦合器和波導(dǎo)光柵。光纖光柵中的陣列波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)被進(jìn)行正確的工程設(shè)計(jì)。光柵中的波導(dǎo)之間的相位差是決定AWG 200的FSR B1-B4的因素。一個(gè)FSR B1-B4內(nèi)的逐信道損耗輪廓與輸出信道波導(dǎo)的本征模(AWG 200的自然振動(dòng))和從光柵中的波導(dǎo)臂衍射的小波束之間的重疊積分相關(guān)。任何FSR B1-B4的結(jié)束信道通常具有更大的損耗和折中的通帶。比期望的信道數(shù)目多設(shè)計(jì)大約四個(gè)或六個(gè)信道通常是最佳的，從而每周期分別浪費(fèi)四個(gè)或六個(gè)信道的帶寬。

使用具有小FSR的循環(huán)AWG 200的缺點(diǎn)是在周期與周期之間信道間距可略有變化。相對(duì)于頻率而言的波長(zhǎng)間距對(duì)于更短的波長(zhǎng)可更寬。波導(dǎo)臂相位差、材料色散(即隨著波長(zhǎng)變化的折射率)和波導(dǎo)橫截面設(shè)計(jì)都對(duì)FSR之間的信道間距的變化起作用。通過(guò)恰當(dāng)?shù)牟牧线x擇和波導(dǎo)設(shè)計(jì)可優(yōu)化信道間距，但非常難以在多個(gè)FSR之間得到統(tǒng)一的頻率間距。從而，在一些示例中，將更大的AWG 200與分路器72結(jié)合使用(參見(jiàn)例如圖4)。

AWG 200可具有多個(gè)周期的光波長(zhǎng)范圍，它們具有重復(fù)的復(fù)用和解復(fù)用屬性。如圖3C中所示，每個(gè)周期B1–B4常被稱(chēng)為FSR。多周期AWG 200沿著每個(gè)端口220、220a–220d向下發(fā)送由FSR分隔的多個(gè)波長(zhǎng)λ₁–λ₁₆。在大多數(shù)PON系統(tǒng)中，由于遠(yuǎn)近效應(yīng)，不同的波長(zhǎng)被用于信號(hào)的上行和下行。遠(yuǎn)近效應(yīng)是接收器捕捉強(qiáng)信號(hào)并從而使得接收器不可能檢測(cè)較弱的信號(hào)的狀況。這允許了使用諸如薄膜濾波器(thin-film filter，TFF)之類(lèi)的波長(zhǎng)選擇設(shè)備來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)上行鏈路和下行鏈路之間的要求的隔離以克服遠(yuǎn)近效應(yīng)。從而，假定WDM-PON平臺(tái)對(duì)于每層服務(wù)使用循環(huán)式AWG 200的兩個(gè)FSR周期(一個(gè)周期用于下行傳送，另一周期用于上行傳送)。為了向網(wǎng)絡(luò)100添加第二個(gè)平臺(tái)，四個(gè)可使用的周期將允許對(duì)兩個(gè)平臺(tái)的同時(shí)使用。這種系統(tǒng)100將把信號(hào)從兩個(gè)平臺(tái)遞送到每個(gè)用戶30，并且每個(gè)AWG輸出220將從兩個(gè)平臺(tái)輸出/接收信號(hào)。每個(gè)AWG輸出220與至少一個(gè)ONU 60光學(xué)連接，于是每個(gè)ONU 60將從兩個(gè)平臺(tái)都接收信號(hào)。

為了進(jìn)一步說(shuō)明通過(guò)使用循環(huán)式AWG 200來(lái)使用兩個(gè)平臺(tái)，圖3C示出了具有輸入210a和四個(gè)輸出220、210a-220b的循環(huán)式AWG 200。循環(huán)式AWG 200接收四個(gè)FSR(頻帶)B1-B4，如圖3D中所示。FSR B1和B2用于上行，而FSR B3和B4用于下行。FSR B1包括波長(zhǎng)λ₁–λ₄，F(xiàn)SR B2包括波長(zhǎng)λ₅–λ₈，F(xiàn)SR B3包括波長(zhǎng)λ₉–λ₁₂，并且FSR B4包括波長(zhǎng)λ₁₃–λ₁₆；其中λ₁<λ₂<λ₃<....<λ₁₅<λ₁₆。當(dāng)循環(huán)式AWG 200在其輸入210處接收波長(zhǎng)λ₁–λ₁₆時(shí)，每個(gè)波長(zhǎng)λ₁–λ₁₆被以循環(huán)方式從一不同的輸出220輸出。因此，第一FSR B1的第一波長(zhǎng)λ₁通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第一輸出220a輸出，第一FSR B1的第二波長(zhǎng)λ₂通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第二輸出220b輸出，第一FSR B1的第三波長(zhǎng)λ₃通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第三輸出220c輸出，并且第一FSR B1的第四波長(zhǎng)λ₄通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第四輸出220b輸出，完成第一周期。第二周期開(kāi)始，此時(shí)第二FSR B2的第一波長(zhǎng)λ₅通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第一輸出220a輸出，第二FSR B2的第二波長(zhǎng)λ₆通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第二輸出220b輸出，第二FSR B2的第三波長(zhǎng)λ₇通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第三輸出220c輸出，并且第二FSR B2的第四波長(zhǎng)λ₈通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第四輸出220b輸出，完成第二周期。第三周期開(kāi)始，此時(shí)第三FSR B3的第一波長(zhǎng)λ₉通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第一輸出220a輸出，第三FSR B3的第二波長(zhǎng)λ₁₀通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第二輸出220b輸出，第三FSR B3的第三波長(zhǎng)λ₁₁通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第三輸出220c輸出，并且第三FSR B3的第四波長(zhǎng)λ₁₂通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第四輸出220b輸出，完成第三周期。第四周期開(kāi)始，此時(shí)第四FSR B4的第一波長(zhǎng)λ₁₃通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第一輸出220a輸出，第四FSR B4的第二波長(zhǎng)λ₁₄通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第二輸出220b輸出，第四FSR B4的第三波長(zhǎng)λ₁₅通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第三輸出220c輸出，并且第四FSR B4的第四波長(zhǎng)λ₁₆通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第四輸出220b輸出，完成第四周期。在此情況下，每個(gè)FSR B1-B4包括四個(gè)波長(zhǎng)λ₁–λ₁₆(FSR B1包括波長(zhǎng)λ₁–λ₄，F(xiàn)SR B2包括波長(zhǎng)λ₅–λ₈，F(xiàn)SR B3包括波長(zhǎng)λ₉–λ₁₂，F(xiàn)SR B4包括波長(zhǎng)λ₁₃–λ₁₆)，并且循環(huán)式AWG 200包括四個(gè)輸出220。因此，來(lái)自每個(gè)FSR B1-B4的一個(gè)波長(zhǎng)輸出每個(gè)AWG輸出220。換言之，每個(gè)AWG輸出220輸出來(lái)自一FSR B1-B4的波長(zhǎng)。如上所述，第一平臺(tái)可將第一FSR B1用于上行并將第三FSR B3用于下行，并且第二平臺(tái)可將第二FSR B2用于上行并將第四FSR B4用于下行。類(lèi)似地，網(wǎng)絡(luò)100可通過(guò)使用向每個(gè)用戶30提供三個(gè)平臺(tái)的六個(gè)FSR周期來(lái)支持三個(gè)平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)也可通過(guò)使用八個(gè)FSR周期來(lái)提供四個(gè)平臺(tái)，通過(guò)使用10個(gè)FSR周期來(lái)提供五個(gè)平臺(tái)，等等依此類(lèi)推。在TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)中，每個(gè)波長(zhǎng)λ承載多個(gè)用戶30，因此，網(wǎng)絡(luò)100可被配置為同時(shí)操作不同速率的PON以服務(wù)不同層的服務(wù)(例如，1G-PON和10G-PON)。例如，CO 40處的服務(wù)提供者可能希望在更高速率PON上提供企業(yè)/優(yōu)質(zhì)服務(wù)并且在更低速率PON上提供標(biāo)準(zhǔn)住宅服務(wù)。參考聯(lián)系圖2C論述的示例，企業(yè)/優(yōu)質(zhì)服務(wù)可使用第一和第三FSR B1、B3或第二和第四B2、B4中的一者，并且低速率PON可使用第一和第三FSR B1、B3或第二和第四B2、B4中的另一者。用戶30接收的服務(wù)由其各自的ONU 60確定，ONU 60是客戶所在地設(shè)備(customer premises equipment，CPE)的一部分。CPE可被配置為接收企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)或低速率服務(wù)中的一者或另一者。在一些示例中，如果用戶30希望從低速率服務(wù)升級(jí)到企業(yè)/優(yōu)質(zhì)服務(wù)，則用戶30必須將他的CPE改變/升級(jí)到能夠接收正從CO 40發(fā)送的升級(jí)/優(yōu)質(zhì)信號(hào)。

圖3E示出了只有兩個(gè)FSR B1、B2的系統(tǒng)，其中這兩個(gè)FSR B1、B2的每一者有四個(gè)波長(zhǎng)(λ₁–λ₄和λ₅–λ₈)，總共八個(gè)波長(zhǎng)。如圖所示，上行鏈路和下行鏈路使用相同的波長(zhǎng)。雖然這對(duì)當(dāng)今的大多數(shù)商業(yè)PON來(lái)說(shuō)是非典型的，但存在這種技術(shù)的許多提議，包括在ONU 60處使用反射性半導(dǎo)體光放大器的那些。此外，AWG 210的入口處的信號(hào)在八個(gè)不同的波長(zhǎng)(λ₁–λ₄和λ₅–λ₈)上對(duì)于八個(gè)不同的TDM-PON運(yùn)載著上行鏈路和下行鏈路信號(hào)兩者。在RN 70處使用具有四個(gè)波長(zhǎng)的FSR的循環(huán)式AWG 200，從而沿著AWG的每個(gè)出口端口220a-d向下發(fā)送兩個(gè)TDM-PON服務(wù)。此系統(tǒng)因此與圖3D中所示的那個(gè)相同地工作，除了諸如TFF之類(lèi)的波長(zhǎng)選擇技術(shù)不能在OLT 50或ONU 60處被用作雙工器之外。取而代之，諸如光環(huán)形器之類(lèi)的方向性設(shè)備必須提供輸入和輸出之間的所有要求的光隔離。波長(zhǎng)選擇組件仍將被用在OLT 50和ONU 60兩者處來(lái)選擇自由光譜范圍。如果這種技術(shù)在將來(lái)變得容易獲得，那么在部署能夠具有圖3D中描述的波長(zhǎng)規(guī)劃的現(xiàn)場(chǎng)AWG之后，可能希望升級(jí)服務(wù)來(lái)對(duì)上行和下行使用相同波長(zhǎng)，從而使能最多達(dá)四個(gè)不同的服務(wù)到每個(gè)AWG出口端口。

圖4示出了從CO 40到與終端用戶30相關(guān)聯(lián)的ONU 60的TWDM網(wǎng)絡(luò)100的高級(jí)別體系結(jié)構(gòu)的示意性視圖。諸如G-PON或E-PON之類(lèi)的TDM-PON系統(tǒng)因?yàn)槠涑杀竞蛶捫识峭ǔ２渴鸬纳虡I(yè)FTTH系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常使用諸如1:16、1:32和1:64之類(lèi)的比率。在TDM-PON中，增大分路比率會(huì)減小整體OLT成本和饋線光纖束20、22，但也減小了到每個(gè)用戶30的容量和可達(dá)范圍，因?yàn)楦蟮姆致菲骶哂懈蟮膿p耗。例如，具有1:32分路比率的20000傳遞(20000passings)的CO 40意味著從CO 40到RN 70必須使用最少625個(gè)光纖束。100000傳遞的非常大的CO 20需要3125個(gè)光纖20。更大的服務(wù)區(qū)域意味著用戶30與CO之間的平均距離更大，進(jìn)一步增大了網(wǎng)絡(luò)中要求的光纖量。這種大數(shù)目的饋線光纖20使得大CO 40因?yàn)楦吖饫w成本和在粗光纜20斷纖的情況下的平均恢復(fù)時(shí)間增大而沒(méi)有吸引力。此外，更大尺寸的管道被用在地下來(lái)容納粗光纖20。對(duì)于空中光纖構(gòu)造，粗線纜意味著電線桿上的重負(fù)載。因此，升級(jí)的TWDM-PON 100通過(guò)將TDM和WDM兩者與可縮放的TWDM體系結(jié)構(gòu)相結(jié)合來(lái)減少了從CO 40服務(wù)相同數(shù)目的用戶30的饋線光纖20、22的數(shù)目。如圖4中所示，升級(jí)的TWDM-PON 100包括利用波分復(fù)用堆疊在單個(gè)饋線線纜20上的多個(gè)TDM-PON。因此，如果使用10對(duì)波長(zhǎng)(被十端口循環(huán)式AWG的兩個(gè)FSR所覆蓋)，則10個(gè)TDM-PON可被復(fù)用到單個(gè)饋線光纖20上，從而把從CO 40需要的饋線光纖20的數(shù)目減少為1/10。在一些示例中，AWG 200被用在現(xiàn)場(chǎng)來(lái)首先分離出波長(zhǎng)對(duì)。AWG 200的每個(gè)輸出端口220后跟有功率分路器72來(lái)將TDM信號(hào)分路到個(gè)體ONU 60，就像傳統(tǒng)的TDM PON中那樣(圖2A)。每饋線光纖20的用戶30或ONU 60的總數(shù)是MxN，其中是M是WDM分路器(例如，AWG200)的輸出端口220的數(shù)目并且N是功率分路器72的TDM功率分路比率。因此，光纖的數(shù)目、管道大小和修復(fù)(MTTR)斷纖的平均時(shí)間被減小為M分之幾(a factor of M)。

圖5A示出了使用1G-PON來(lái)代表TDM-PON的升級(jí)的TWDM體系結(jié)構(gòu)100。然而，G-PON波長(zhǎng)被偏移。CO 40處的“1G-PONλ1”指的是具有經(jīng)修改的光學(xué)層的G-PON OLT 50，從而使得G-PON OLT 50在循環(huán)式AWG 200的上行FSR B1的波長(zhǎng)λ1上發(fā)送并且在相應(yīng)的上行FSR B3中從配對(duì)波長(zhǎng)λ9接收。在一些示例中，1G-PON OLT 50在循環(huán)式AWG 200的上行FSR B2的波長(zhǎng)λ5上發(fā)送并且在相應(yīng)的上行FSR B4中從配對(duì)波長(zhǎng)λ13接收。當(dāng)CO 40包括多于一個(gè)OLT 50時(shí)，每個(gè)OLT的信號(hào)被與其他OLT的信號(hào)復(fù)用(例如，包括復(fù)用器310、320的光學(xué)系統(tǒng)300)，然后才將其發(fā)送到遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)70。

此外，圖5A示出了分立的OLT收發(fā)器50，這允許了TWDM系統(tǒng)附帶在商業(yè)G-PON OLT底架上。因此，為了升級(jí)網(wǎng)絡(luò)，ISP將G-PON OLT收發(fā)器與在客戶波長(zhǎng)下設(shè)計(jì)的收發(fā)器50切換并且插入復(fù)用器310、320和放大器330(如果需要的話)。分立的OLT收發(fā)器50(而不是WDM-PON中使用的集成陣列OLT收發(fā)器)允許了使用不同協(xié)議(例如，G-PON和10G-PON)的靈活性，其中每個(gè)協(xié)議在不同的波長(zhǎng)上(參見(jiàn)圖5B)。

參考圖5B，在一些示例中，循環(huán)式AWG 200的波長(zhǎng)λ1,1被用于1G-PON協(xié)議(OLT 50aa)，而波長(zhǎng)λ2,1被用于10G-PON協(xié)議(OLT 50b)。因此從連接到AWG輸出端口220的λ1,1的功率分路器72掛下的ONU 60全都是可調(diào)諧1G-PON-ONU 60，并且連接到AWG輸出端口220的λ2,1的ONU 60全都是可調(diào)諧10G-PON ONU。

返回參考圖5A和5B，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，光學(xué)系統(tǒng)300包括用于分離的發(fā)送(下行信號(hào)S_DM)和接收連接(上行信號(hào)S_UM)的雙工光纖，這與具有帶內(nèi)置雙工器的單個(gè)光纖接口的傳統(tǒng)G-PON OLT收發(fā)器不同，該內(nèi)置雙工器在OLT 50內(nèi)分離上行和下行信號(hào)。光學(xué)系統(tǒng)300包括頻帶復(fù)用器310、用于復(fù)用來(lái)自O(shè)LT 50的信號(hào)(在L紅帶(L-Red band)中)的下行復(fù)用器320a和用于解復(fù)用從ONU 60接收的信號(hào)(在C紅帶(C-Red band)中)的解復(fù)用器320b。頻帶復(fù)用器310充當(dāng)雙工器，因?yàn)槠鋵⑸闲蠴LT信號(hào)S_DM(在C紅帶中)和下行OLT信號(hào)S_DM(在L紅帶中)復(fù)用到一個(gè)發(fā)送信號(hào)S_T信號(hào)上。光學(xué)系統(tǒng)300的設(shè)計(jì)使用下行復(fù)用器320a來(lái)把來(lái)自一個(gè)或多個(gè)OLT 50的下行信號(hào)S_D1–S_Dn復(fù)用到一個(gè)下行信號(hào)S_DM中，并且使用上行解復(fù)用器320b來(lái)把復(fù)用的上行信號(hào)S_UM解復(fù)用到去往每個(gè)OLT 50的一個(gè)或多個(gè)上行信號(hào)S_U1–S_Un。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，光學(xué)系統(tǒng)300可包括信號(hào)增強(qiáng)器330和/或信號(hào)預(yù)放大器340并且分別包括上行和下行方向。信號(hào)增強(qiáng)器330和/或信號(hào)放大器340可以是摻鉺光纖放大器(Erbium-Doped Fiber amplifier，EDFA)。EDFA是用于增強(qiáng)通過(guò)饋線光纖運(yùn)載的光信號(hào)的強(qiáng)度的光中繼器設(shè)備。EDFA信號(hào)增強(qiáng)器330與下行復(fù)用器320a和頻帶復(fù)用器310光學(xué)連接并且以更高功率EDFA增強(qiáng)復(fù)用的下行信號(hào)S_DM的功率，然后才進(jìn)入長(zhǎng)饋線光纖20，或者具有大損耗的設(shè)備(例如，功率分路器)，以便其到達(dá)ONU 60。EDFA信號(hào)放大器340與上行解復(fù)用器320b和頻帶復(fù)用器310光學(xué)連接并且增強(qiáng)復(fù)用的上行信號(hào)S_UM的功率。EDFA信號(hào)放大器340被定位成使得當(dāng)復(fù)用的上行信號(hào)S_UM作為弱信號(hào)到達(dá)光學(xué)系統(tǒng)300時(shí)其被放大。由于EDFA信號(hào)增強(qiáng)器330增強(qiáng)包括來(lái)自多個(gè)OLT 50的信號(hào)S_D1–S_Dn的復(fù)用下行信號(hào)S_DM，并且EDFA信號(hào)放大器340放大包括去往多個(gè)OLT 50的信號(hào)S_U1–S_Un的復(fù)用上行信號(hào)S_UM，于是每個(gè)EDFA 330、340的成本是在所有TWDM波長(zhǎng)λ之間共享的，從而產(chǎn)生了劃算的升級(jí)TWDM-PON 100體系結(jié)構(gòu)。在一些示例中，如上所述的光學(xué)系統(tǒng)300利用1:32路分路器72將饋線光纖20從CO 40的可達(dá)范圍擴(kuò)展到50公里的范圍。為了更遠(yuǎn)的可達(dá)范圍，另一組EDFA 330、340可被放置在RN 70處。然而，將EDFA 330、340放置在RN 70處將RN 70從無(wú)源RN 70改變成了被供能的RN 70。

將EDFA 330、340用作光學(xué)系統(tǒng)300的一部分是可選的并且取決于升級(jí)的TWDM-PON 100的可達(dá)范圍和大小。另外，EDFA放松了對(duì)OLT 50和ONU 60收發(fā)器的要求，對(duì)于ONU 60和OLT 50兩者都降低了需要的發(fā)送器激光器功率和接收器靈敏度。有了恰當(dāng)?shù)逆溌吩O(shè)計(jì)，EDFA的共享成本提高了收發(fā)器產(chǎn)出并且降低了整體的升級(jí)TWDM-PON 100體系結(jié)構(gòu)成本。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，網(wǎng)絡(luò)100的ONU 60包括可調(diào)諧發(fā)送器激光器。此外，AWG 200的一個(gè)或多個(gè)輸出端口220可與功率分路器72光學(xué)連接以將輸出信號(hào)從AWG 200輸送到多個(gè)ONU 60。將功率分路器72連接到AWG 200與單獨(dú)使用功率分路器來(lái)實(shí)現(xiàn)分路比率相比向升級(jí)的TWDM-PON 100提供了更低的整體損耗，從而增大了升級(jí)的TWDM-PON 100的可縮放性。如上所述，ONU 60可包括可調(diào)諧激光器；然而，也可使用不可調(diào)諧的激光器。由于每個(gè)ONU 60在特定的波長(zhǎng)λ上接收/發(fā)送信號(hào)，所以激光器被用于在正確的波長(zhǎng)上發(fā)送信號(hào)。從而，ISP可使用多個(gè)ONU，每個(gè)ONU具有不同的激光器，來(lái)適應(yīng)接收的不同波長(zhǎng)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，AWG 200的邊緣輸出端口220a、220b、220m、220n連接到ONU 60處的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(pt-2-pt)WDM-PON收發(fā)器。由于升級(jí)的TWDM-PON 100被配置為在CO 40處使用分立的收發(fā)器，所以收發(fā)器50可以是pt-2-pt WDM或TDM收發(fā)器，因?yàn)楹苋菀讓⒉ㄩL(zhǎng)特定TDM-PON與同一光纖裝置20上的pt-2-pt WDM-PON混合。在一些示例中，升級(jí)的TWDM-PON 100可包括20個(gè)波長(zhǎng)。ISP可以為T(mén)DM-PON預(yù)留中央的16個(gè)波長(zhǎng)，并且為pt-2-pt純WDM傳送(即，邊緣輸出端口220a、220b、220m、220n)預(yù)留四個(gè)邊緣波長(zhǎng)信道，其中AWG的每一端有兩個(gè)。AWG 200的邊緣信道(即，邊緣輸出端口220a、220b、220m、220n)通常遭遇更高的損耗。因此，這些信道(即，邊緣輸出端口220a、220b、220m、220n)被用于pt-2-pt連接，這些連接不經(jīng)歷有損功率分路器72(引起更大的功率損耗)。pt-2-pt WDM-PON信道可用于運(yùn)載優(yōu)質(zhì)服務(wù)，例如要求有保證帶寬的10Gbps企業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接。

如前所述，為了升級(jí)或增大升級(jí)的TWDM-PON 100的容量，經(jīng)常希望將多個(gè)服務(wù)或平臺(tái)疊加在同一光纖20上。例如，在TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)100中，疊加多個(gè)服務(wù)是通過(guò)如參考圖3C所述對(duì)于疊加的每個(gè)平臺(tái)使用不同的一對(duì)波長(zhǎng)(一個(gè)用于上行，一個(gè)用于下行)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如圖所示，ISP利用循環(huán)式AWG 200的重復(fù)的FSR B1-B4來(lái)更新或擴(kuò)展升級(jí)的TWDM-PON 100。返回參考圖3C，示出了四個(gè)FSR B1-B4，升級(jí)的TWDM-PON 100可對(duì)(一個(gè)或多個(gè))現(xiàn)有服務(wù)使用第一FSR B1(上行FSR)和第三FSR B3(下行FSR)，并且對(duì)于(一個(gè)或多個(gè))升級(jí)或擴(kuò)展服務(wù)使用第二FSR B2(上行FSR)和第四FSR B4(下行FSR)。或者升級(jí)的TWDM-PON 100可對(duì)(一個(gè)或多個(gè))現(xiàn)有服務(wù)使用第二FSR B2(上行FSR)和第四FSR B4(下行FSR)，并且對(duì)于(一個(gè)或多個(gè))升級(jí)或擴(kuò)展服務(wù)使用第一FSR B1(上行FSR)和第三FSR B3(下行FSR)。FSR B1-B4被交織，使得上行和下行波長(zhǎng)被與彼此分離，這使得ONU 60內(nèi)的雙工器設(shè)計(jì)容易。(收發(fā)器的)每個(gè)ONU接收器配備有頻帶濾波器以為感興趣的特定服務(wù)選擇期望的FSR B1-B4。因此，在ONU 60處不需要有可調(diào)諧接收器。

參考圖5C和5D，每個(gè)ONU 60包括雙工器62，其將該雙工器的第一和第二端口P1、P2復(fù)用到第三端口P3中。第一和第二端口P1、P2上的信號(hào)占用不相連的頻帶，即在不同的FSR B1-B4上；因此，第一和第二端口P1、P2上的信號(hào)可共存于第三端口P3上。因此，兩個(gè)更短波長(zhǎng)帶FSR B1和FSR B2被用于上行鏈路，并且兩個(gè)更長(zhǎng)波長(zhǎng)帶FSR B3和FSR B4被用于下行鏈路。這放松了對(duì)ONU 60中的有色雙工器的要求。另外，每個(gè)ONU 60在雙工器62之前包括帶通濾波器64以為其他服務(wù)從OLT 50中去除不想要的下行鏈路信道。固定的帶通濾波器64使一定范圍內(nèi)的頻率或波長(zhǎng)λ通過(guò)并且拒絕(即，衰減)該范圍外的頻率或波長(zhǎng)λ。因此，每個(gè)帶通濾波器64使與期望服務(wù)相關(guān)聯(lián)的期望波長(zhǎng)λ通過(guò)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，每個(gè)ONU 60內(nèi)部的雙工器62也充當(dāng)接收器Rx之前的帶通濾波器64以為其他服務(wù)從OLT 50中去除不想要的下行鏈路信道。圖5C示出了被配置為在第一和第三FSR B1、B3上接收/發(fā)送信號(hào)的示例ONU 60。而圖5D示出了被配置為在第二和第四FSR B2、B4上接收/發(fā)送信號(hào)的示例ONU 60。

返回參考圖5A和5B，系統(tǒng)100可包括與AWG 200的每個(gè)輸出320通信的一個(gè)或多個(gè)光分路器72。光分路器72進(jìn)一步擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)100。每個(gè)光分路器72把從AWG 200的每個(gè)端口320輸出的信號(hào)輸送到ONU 60。例如，從AWG 200的第一非邊緣端口220c輸出的具有波長(zhǎng)λ₁的第一信號(hào)被功率分路器72分路，然后具有波長(zhǎng)λ₁的第一信號(hào)被輸送到與發(fā)送具有波長(zhǎng)λ₁的第一信號(hào)的分路器72光學(xué)連接的ONU 60。在此情況下，第一ONU 60a——其是使用G-PON MAC 60a的ONU——接收從第一OLT 60a發(fā)送的具有波長(zhǎng)λ₁的輸出信號(hào)。第二ONU 60k可以是使用G-PON MAC 60k的ONU(如圖5A中所示)或者10G-PON ONU 60a(如圖5B中所示)并且從/向第二OLT 50ab接收/發(fā)送具有波長(zhǎng)λ₂的信號(hào)，其中第二OLT 50ab是使用G-PON MAC的OLT(如圖5A中所示)或者10G-PON OLT(如圖5B中所示)。每個(gè)ONU 60a、60k包括過(guò)濾該ONU 60可接收的波長(zhǎng)的帶通濾波器64(圖5C和5D)。

參考圖6A和6B，為了升級(jí)或增大升級(jí)的TWDM-PON體系結(jié)構(gòu)100的容量，包括四個(gè)端口312a、312b、312c、312d并使用第一端口312a和第二端口312b的頻帶復(fù)用器310擴(kuò)展對(duì)其第三端口312c和第四端口312d的使用。波長(zhǎng)λ_n,m表示AWG端口220的FSR m的第n波長(zhǎng)。例如，波長(zhǎng)λ_1,1表示用于上行的第一FSR B1(或用于下行的第三FSR B3)的第一波長(zhǎng)λ₁。波長(zhǎng)λ_2,1表示用于上行的第一FSR B1(或用于下行的第三FSR B3)的第二波長(zhǎng)λ₂。圖6A示出了與圖5A類(lèi)似的TWDM網(wǎng)絡(luò)100，其具有使用G-PON MAC 50aa、50ab的兩個(gè)OLT；而圖6B示出了與圖5B類(lèi)似的TWDM網(wǎng)絡(luò)100，其具有使用G-PON MAC 50aa的OLT和10G-PON OLT 50ab。

參考圖7，為了升級(jí)/擴(kuò)展升級(jí)的TWDM-PON 100，ISP首先將新的升級(jí)或擴(kuò)展OLT 50、50ba-50bn疊加在擴(kuò)展FSR B2、B4上。然后，終端用戶30可將其傳統(tǒng)ONU 60與被配置為從擴(kuò)展FSR B2、B4接收更新信號(hào)的升級(jí)ONU 60交換。在所有的傳統(tǒng)ONU 60都已被用新的升級(jí)ONU 60交換掉之后，傳統(tǒng)OLT 50、50aa-50an可被廢棄，使得它們?cè)菊加玫腇SR(例如，F(xiàn)SR B1和FSR B2)可用于升級(jí)到更加新的服務(wù)。如圖所示，傳統(tǒng)系統(tǒng)使用FSR B1和B3并且擴(kuò)展或升級(jí)的系統(tǒng)使用FSR B2和B4；然而，傳統(tǒng)系統(tǒng)可使用FSR B2和B4并且擴(kuò)展或升級(jí)的系統(tǒng)使用FSR B1和B3。

圖7的光學(xué)系統(tǒng)300還包括用于復(fù)用來(lái)自O(shè)LT 50的信號(hào)(在L藍(lán)帶中)的下行復(fù)用器320c，和用于解復(fù)用從ONU 60接收的信號(hào)(在C藍(lán)帶中)的解復(fù)用器320d。頻帶復(fù)用器310將上行OLT信號(hào)S_DM(在C紅帶和C藍(lán)帶中)和下行OLT信號(hào)S_DM(在L紅帶和L藍(lán)帶中)復(fù)用到一個(gè)發(fā)送信號(hào)S_T信號(hào)中。光學(xué)系統(tǒng)300的設(shè)計(jì)使用下行復(fù)用器320c來(lái)把來(lái)自一個(gè)或多個(gè)OLT 50ba–50bn的下行信號(hào)S_D1–S_Dn復(fù)用到一個(gè)下行信號(hào)S_DM中，并且使用上行解復(fù)用器320d來(lái)把復(fù)用的上行信號(hào)S_UM解復(fù)用到去往每個(gè)OLT 50ba–50bn的一個(gè)或多個(gè)上行信號(hào)S_U1–S_Un。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，除了與上文描述的那些類(lèi)似的第一信號(hào)增強(qiáng)器330a和/或第一信號(hào)預(yù)放大器340a以外，光學(xué)系統(tǒng)300還可包括分別在下行和上行方向上的第二信號(hào)增強(qiáng)器330b和/或第二信號(hào)預(yù)放大器340b。將EDFA 330b、340b用作光學(xué)系統(tǒng)300的一部分是可選的并且取決于升級(jí)的TWDM-PON 100的可達(dá)范圍和大小。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，額外的一對(duì)FSR B2、B4允許了兩個(gè)升級(jí)的服務(wù)共存于同一光纖裝置20上，例如10G-PON和100G pt-2-pt。如圖所示，1G-PON和10G pt-2-pt服務(wù)是通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第一和第三FSR B1、B3來(lái)服務(wù)的，而10G-PON和100G pt-2-pt服務(wù)是通過(guò)循環(huán)式AWG 200的第二和第四FSR B2、B4來(lái)服務(wù)的。利用此設(shè)計(jì)，每個(gè)分路器可連接到1G-PON ONU或10G-PON ONU，并且每個(gè)pt-2-pt鏈路可以是10G鏈路或100G鏈路。ONU 60使用對(duì)于上行傳送具有正確調(diào)諧范圍的可調(diào)諧激光器并且在接收器前使用內(nèi)置的頻帶濾波器來(lái)選擇正確的服務(wù)波長(zhǎng)。每個(gè)用戶接收的服務(wù)因此完全由ONU硬件來(lái)控制。WDM頻帶復(fù)用濾波器74被用于分離疊加在同一AWG輸出端口上的pt-2-pt服務(wù)。

參考圖8A和8B，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，升級(jí)的TWDM-PON 100對(duì)于上行和下行傳送分別使用C帶和L帶。C帶和L帶的每一者被進(jìn)一步分離成兩個(gè)FSR B1-B4，即藍(lán)(短波長(zhǎng))和紅(長(zhǎng)波長(zhǎng))。每個(gè)FSR中的波長(zhǎng)的數(shù)目取決于信道間距。對(duì)于100GHz間距的波長(zhǎng)，每個(gè)FSR可支持大約20個(gè)波長(zhǎng)。在一些示例中，使用FSR B1和B3的傳統(tǒng)OLT 50aa-50an使用C帶和L帶的每一者的短波長(zhǎng)(即，藍(lán))(圖8A)。然而，在其他示例中，如圖8B中所示，傳統(tǒng)OLT 50aa使用長(zhǎng)波長(zhǎng)(即，紅)，并且擴(kuò)展或升級(jí)的系統(tǒng)使用短波長(zhǎng)(即，紅)。用于WDM-PON和TWDM-PON的C帶和L帶波長(zhǎng)提供了玻璃光纖的最低損耗，從而提供了更長(zhǎng)的傳送距離和對(duì)更低功率傳送的使用。另外，C帶和L帶是容易放大的EDFA，這些是最成熟的光纖技術(shù)。這允許了具有更長(zhǎng)傳送距離和超級(jí)大小CO的實(shí)現(xiàn)。另外，由于DWDM生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)存在于C帶和L帶中，所以容易在C帶和L帶中得到WDM和可調(diào)諧激光器。

參考示出當(dāng)前TDM體系結(jié)構(gòu)和升級(jí)的TWDM體系結(jié)構(gòu)100的比較的圖9A和9B，圖9A的系統(tǒng)示出了典型光纖裝置中的光纜場(chǎng)。光纖束的大小隨著光纖離終端用戶ONU 60越來(lái)越近而變得越來(lái)越小。此圖表示了更大尺寸的管道被用于更靠近CO 40的更粗線纜。相反，小尺寸管道被用于升級(jí)的TWDM-PON 100。事實(shí)上，標(biāo)準(zhǔn)的單一尺寸管道可被用于所有構(gòu)造，簡(jiǎn)化了升級(jí)的TWDM-PON 100的設(shè)計(jì)。

升級(jí)的TWDM-PON 100的設(shè)計(jì)允許了使用更少的CO 40，因?yàn)槊總€(gè)CO 40可為更多ONU服務(wù)。從而，CO 40的集中化簡(jiǎn)化了升級(jí)的TWDM-PON 100的操作并且節(jié)省了經(jīng)常性操作成本，因?yàn)闉榱斯芾砗筒僮骶W(wǎng)絡(luò)要求的活躍CO更少，并且因此要求的員工也更少。

從CO到終端用戶30，光纜20、22經(jīng)歷分支以服務(wù)不同區(qū)域。如圖9A中所示，典型網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始于非常寬的干線并且分支22變得越來(lái)越細(xì)，這也減小了要求的管道尺寸。更大的管道與更細(xì)的管道相比構(gòu)造起來(lái)更慢且更昂貴。事實(shí)上，饋線光纖20、22的尺寸的減小是足夠大的，使得在整個(gè)升級(jí)的TWDM-PON 100中從CO 40到終端用戶30可使用單一尺寸管道。這不僅減小了光纖裝置20、22構(gòu)造的成本和時(shí)間，而且也簡(jiǎn)化了升級(jí)的TWDM-PON 100的設(shè)計(jì)(從而使得只需要路線設(shè)計(jì)，而不需要擔(dān)心管道尺寸)。也可改善網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的速度和許可過(guò)程。

參考圖10，用于升級(jí)/擴(kuò)展升級(jí)的TWDM網(wǎng)絡(luò)100(如圖4-8和9B中所述)的方法1000包括在方框1002，在第一復(fù)用器(MUX)320a處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第一復(fù)用信號(hào)S_DM；以及具有第一復(fù)用群組(TDM-PON)的第一光線路終端信號(hào)S_D1和具有第二復(fù)用群組(pt-2-pt)的第二光線路終端信號(hào)S_Dn。在方框1004，方法1000包括在第二復(fù)用器320b處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第二復(fù)用信號(hào)S_UM；以及具有第一復(fù)用群組(TDM-PON)的第三光線路終端信號(hào)S_U1和具有第二復(fù)用群組(pt-2-pt)的第四光線路終端信號(hào)S_Un。在方框1006，方法1000包括在與第一復(fù)用器320a和第二復(fù)用器320b光學(xué)連接的第三復(fù)用器310(例如，BAND MUX)處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：饋線光信號(hào)S_Ta，以及第一和第二復(fù)用信號(hào)S_DM、S_UM。第一光線路終端信號(hào)S_D1(TWDM-PON，λ₁)和第二光線路終端信號(hào)S_Dn(pt-2-pt)各自包括傳統(tǒng)下行自由光譜范圍FSR B3或FSR B4中的波長(zhǎng)，并且第三和第四光線路終端信號(hào)S_U1、S_Un各自包括傳統(tǒng)上行自由光譜范圍FSR B1或FSR B2中的波長(zhǎng)。

方法1000還可包括在與第一復(fù)用器320a和第三復(fù)用器310(BAND MUX)光學(xué)連接的第一放大器330a處放大第一復(fù)用信號(hào)S_DM；或者在與第二復(fù)用器320b和第三復(fù)用器310(BAND MUX)光學(xué)連接的第二放大器340b處放大第二復(fù)用信號(hào)S_UM。

在一些示例中，第一復(fù)用群組包括TDM-PON協(xié)議并且第二復(fù)用群組(pt-2-pt)包括WDM-PON協(xié)議。第一光線路終端信號(hào)S_D1和第三光線路終端信號(hào)S_U1可各自具有第一協(xié)議(TDM-PON，λ₁，例如1G-PON)，并且第二光線路終端信號(hào)S_Dn和第四光線路終端信號(hào)S_Un可各自具有與第一協(xié)議不同的第二協(xié)議(10G pt-2-pt)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，方法1000還包括在第一復(fù)用器320a(MUX)處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第一復(fù)用信號(hào)S_DM；以及第五光線路終端信號(hào)S_D2(TDM-PON，λ_2,1)、第一光線路終端信號(hào)S_D1(TDM-PON，λ_1,1)和第二光線路終端信號(hào)S_Dn(pt-2-pt)。第一光線路終端信號(hào)S_D1具有第一協(xié)議(TDM-PON，λ_1,1，例如1G-PON)，并且第五光線路終端信號(hào)S_D2(TDM-PON₁)具有第一復(fù)用群組(TDM-PON)和與第一協(xié)議(TDM-PON，λ_1,1，例如1G-PON)不同的第二協(xié)議(TDM-PON，λ_2,1，例如10G-PON)。方法1000還包括在第二復(fù)用器320b處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第二復(fù)用信號(hào)S_UM；以及第二光線路終端信號(hào)S_DN、第四光線路終端信號(hào)S_U2(pt-2-pt)和第六光線路終端信號(hào)S_U2(TDM-PON)。第六光線路終端信號(hào)S_U2具有第一復(fù)用群組(TDM-PON)和第二協(xié)議(TDM-PONλ_2,1)，如圖6B中所示。

方法1000還可包括通過(guò)與第三復(fù)用器310(BAND MUX)光學(xué)連接的饋線光纖20發(fā)送饋線光信號(hào)S_Ta。方法1000還包括在與饋線光纖20光學(xué)連接的AWG 200處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：饋線光信號(hào)S_Ta和光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)50₁–50_n。每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)50₁–50_n包括傳統(tǒng)上行自由光譜范圍FSR 1或FSR 2中的上行波長(zhǎng)和傳統(tǒng)下行自由光譜范圍FSR 3或FSR 4中的下行波長(zhǎng)。

額外參考圖7，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，方法1000包括在與第三復(fù)用器310光學(xué)連接的第四復(fù)用器320c(MUX)處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第三復(fù)用信號(hào)S_Dm+；以及具有第一復(fù)用群組(TDM-PON)的第五光線路終端信號(hào)S_D1和具有第二復(fù)用群組(pt-2-pt)的第六光線路終端信號(hào)S_Dn。方法1000還包括在與第三復(fù)用器310光學(xué)連接的第五復(fù)用器320d處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：第四復(fù)用信號(hào)S_UM+；以及具有第一復(fù)用群組(TDM-PON)的第七光線路終端信號(hào)S_U1和具有第二復(fù)用群組(pt-2-pt)的第八光線路終端信號(hào)S_Un。第五光線路終端信號(hào)S_D2和第六光線路終端信號(hào)S_Dn各自具有升級(jí)上行自由光譜范圍FSR 1或FSR 2中的波長(zhǎng)，并且第七(TDM-PON)和第八光線路終端信號(hào)S_U1、S_Un(pt-2-pt)各自具有升級(jí)下行自由光譜范圍FSR 3或FSR 4中的波長(zhǎng)。方法1000還可包括通過(guò)與第三復(fù)用器310(BAND MUX)光學(xué)連接的饋線光纖20發(fā)送饋線光信號(hào)S_Ta。方法1000還包括在與饋線光纖20光學(xué)連接的AWG 200處接收如下信號(hào)并在如下信號(hào)之間進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用：饋線光信號(hào)S_Ta和光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)50₁–50_n。每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元信號(hào)50₁–50_n包括傳統(tǒng)上行自由光譜范圍FSR 1或FSR 2中的傳統(tǒng)上行波長(zhǎng)、傳統(tǒng)下行自由光譜范圍FSR 3或FSR 4中的傳統(tǒng)下行波長(zhǎng)、升級(jí)上行自由光譜范圍中的升級(jí)上行波長(zhǎng)和升級(jí)下行自由光譜范圍中的升級(jí)第二下行波長(zhǎng)。

已描述了數(shù)個(gè)實(shí)現(xiàn)方式。然而，將會(huì)理解，在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下可做出各種修改。因此，其他實(shí)現(xiàn)方式在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。例如，權(quán)利要求中記載的動(dòng)作可按不同的順序執(zhí)行，而仍實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。