CN102016675B - 用于光纤网络的装置、系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于构建光纤网络和在光纤网络中使用的装置、系统和方法，例如充气式光纤(ABF)系统。光学装置(2)包括在其中设置有光纤附接件(6)的壳体(4)。此外，光学收发器(8)具有适用于耦合送往/来自附接到光纤附接件(6)的光纤的光的端口，连接到光学收发器的电接口(10)被设置在壳体(4)内，壳体(4)具有适用于充气式光纤系统的形状因子。此外，通过吹送光学装置(2)通过管道并将该光学装置连接到对接站提供一种用于构建光纤网络的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于光纤网络的装置和方法，例如充气式光纤(ABF)系统。具体来说，本发明适于实现例如光纤到户(FFTH)，光纤到路边(FTTC)，光纤到桌面(FTTD)等光纤到X(FTTx)的网络，。
背景技术
为了满足逐渐增长的带宽需求，光纤通信网络当前加快了接近终端订户的脚步。最终，这些光网络一直到达订户，即光纤到户(FTTH)。和已经到达订户的网络相比，例如电话的铜双绞线和有线电视同轴电缆，引入新网络花费很高。涉及FTTH的花费源于有源设备，特别是光学组件，更大范围而言，源于安装一直到订户的光纤网络。
为了尝试减少设备花费，FTTH技术已经在FSAN和ITU-T中标准化为GPON(参见ITU-T G.984.1-5Gigabit-capable Passive OpticalNetwork(GPON))和在IEEE中标准化为EFM(参见IEEE 802.3ah，Ethernet in the First Mile(EFM)。至于花费高的光设备，这些花费确实因标准化而大量减少，而组件本身在过去10年中却没有任何根本的演进。例如光学收发器等光学子系统仍然由相当大体积的分散元件构成。
在构建FTTH网络中安装成本是主要因素。为了降低安装成本用，已经引入充气式光纤(ABF)概念，特别是当其由单人执行时(参见例如Eric Quinby，Corning：“Air Blown Fiber Systems-A technical Discussion”，January 2005和Ericsson Network Technologies：“Ribbonet SystemDescription.Air Blown Fiber”，28701-2/FBG101254 Uen Rev E2006-12-20)。现在，微管道管被安装到订户，这需要更少的花费，更不易出错以及导致更少的光纤损坏。光纤相继通过气压吹送通过微管道。ABF中的传统方式是将带有光连接器的光纤从订户吹送到光纤集中点(FCP)。FCP可以在ISO/IEC11801条款中作为建筑物配线设备(BD)或建筑群配线设备(CD)点(例如参见Ericsson Network Technologies：“Ribbonet System Description.Air Blown Fiber”28701-2/FBG101254UenRev E 2006-12-20for system architectures of ABF systems)。
采用具有事先做好连接器的光纤降低了现场连接光纤的成本，因为它可以更有效地在工厂处制作。然而，为了减少光纤吹送人员在订户住宅以及在订户住宅之间行走的时间，将预箍(preferrulized)的光纤从FCP吹送到订户的概念被提出(参见例如W.Griffioen等人.：“Experience in Sweden with preferrulized cables blown to homes through4/3mm mico-ducts”，pp41-48，NOC/OC&1’2007)。
发明内容
鉴于所述内容，本发明的目的是减少与构建光纤网络有关的花费。
相应地，提供光学装置。该光学装置包括在其中设置有光纤附接件(optical fiber attachment)的壳体。光学收发器被设置在壳体内，光学收发器具有适用于耦合送往/来自附接到光纤附接件的光纤的光的端口。此外，连接到光学收发器的电接口被设置在壳体中，其中壳体具有适用于充气式光纤系统的形状因子。
此外，提供包括上述光学装置的光学系统。光学系统包括具有耦合到光纤附接件的第一端的光纤。
本发明的重要优点是未经过专业培训的人，例如订户，可以通过电连接器的简单免错误耦合安装光学网络终端节点。订户处不需要进行需要经专业培训人员的光连接，从而使安装成本显著降低。
根据本发明另一方面，提供了一种用于构建光纤网络的方法。该方法包括在光纤的一端提供光学装置。光学装置包括：在其中设置有光纤附接件的壳体；具有适用于耦合送往/来自附接到光纤附接件的光纤的光的端口的光学收发器；以及连接到光学收发器的电接口。壳体具有适于充气式光纤系统的形状因子。方法还包括：将带有光学装置的光纤的第一端通过管道从第一点吹送到第二点。然后将光学装置的电接口连接到第二点处的对接装置。
本发明的一个优点是在订户处消除了对光连接器的需要，该光连接器除了意味着主要硬件花费外还由于灰尘和其它类型污染构成频发的错误源。
相信采用小光学封装推进及提升了光学组件的更高集成度的发展，这自然使得成本更低。
附图说明：
本发明的上述及其他特征和优点通过下文参照附图对其示范实施例的详细说明能够很容易地对于本领域技术人员清楚显现，其中
图1示意性地示出了根据本发明的装置及系统的实施例，
图2示意性地示出了根据本发明的装置及系统的实施例，
图3示意性地示出了光学发送器的实施例，
图4示意性地示出了光学检测器的实施例，
图5示意性地示出了根据本发明的系统，
图6是根据本发明的光学装置的实施例的端面视图，
图7示意性地示出了根据本发明的装置及系统的实施例，
图8示意性地示出了根据本发明的装置及系统的实施例，
图9是根据本发明的方法的实施例的流程图。
缩写
此处应用的缩写和表达列表如下：
ABF 充气式光纤(系统)
APD 雪崩光电二级管(检测器)
EFM 第一英里以太网，IEEE 802.3ah
FCP 光纤集中点
DFB 分布式反馈(激光器)
GPON 具吉比特能力的PON，ITU-T G.984.1-5
HPON 混合PON
ONT 光学网络终端
ONU 光学网络单元
PIN 正-本征-负(检测器)
PON 无源光学网络
Rx 接收器
Serdes 并串转换器/串并转换器
SFF 小形状因子
TDM 时分复用
TIA 跨阻放大器
Tx 发送器
VCSEL 垂直腔面发射激光器
WDM 波分复用
具体实施方式
附图是示意性的并且为了清晰而进行简化的，它们仅仅示出了理解本发明的关键的细节，而其他细节在此忽略。相同的附图标记始终用于相同或对应的部分。
在本发明的上下文中，形状因子涉及构件、例如壳体的物理大小和形状。
根据本发明的光学装置尤其在充气式光纤系统中是有用的，然而，很可能大范围光纤通信系统和/或网络将会受益于非常小的具有附接光纤的集成光发送器。一个例子是大的高速远程/数据通信设备的光互联。
优选地，光学装置的壳体是管状壳体。该壳体可以具有小于6mm的直径，例如大约5mm。在一个实施例中，壳体可具有小于3.5mm的直径，例如范围从大约0.5mm到大约3.3mm，例如大约3mm。光学装置具有使其适合于充气式系统的形状因子，从而允许通过管道、例如微管道和/或多管道分配具有在端部附接的有源光学组件的光纤。
壳体可沿中心第一轴从第一端或近端延伸到第二端或远端。与第一轴垂直的截面的大小和形状可以沿第一轴改变。
通常，用于ABF系统的微管道具有6mm或3.5mm的内径。相应的，为了能够吹送光学装置通过管道，壳体截面可以具有小于管道内径的最大宽度，例如对于具有6mm内径的微管道小于6mm，而对于具有3.5mm内径的微管道小于3.5mm，例如小于3.3mm，优选小于3mm。
在光学装置实施例中，壳体的截面可具有范围从大约2mm到大约6mm的最大宽度，例如，在从大约2mm到大约5mm的范围。
在一个实施例中，壳体具有小于6mm的最大直径。在一个实施例中，壳体具有小于3.5mm的最大直径。壳体可以具有范围从大约0.5mm到大约3.3mm的最大直径。
壳体可以包括至少一个用于将吹送顶端(blowing tip)附接到、例如可拆除地附接到光学装置接合构件。接合构件可以包括一个或多个形成在壳体外表面的凹口。备选地，或组合地，一个或多个接合构件可以包括一个或多个在壳体的外表面上的凸起。
第一端可以形成用于吹送顶端的支撑边缘或表面。
该壳体可以包括用于将光学装置锁定，例如可解除地锁定到对接站的至少一个锁定构件。锁定构件可以包括形成在壳体外表面的一个或多个凹口。备选地，或组合地，一个或多个锁定构件可包括一个或多个在壳体的外表面的凸起。
壳体可以由塑料材料制成，例如适合模制的塑料材料，例如尼龙和/或液晶塑料的多种组合。在一个实施例中，碳可以添加到塑料材料。
本发明的实施例中，壳体可以形成为使得部分壳体构成或包含吹送顶端。
光纤端口可以设置在壳体的第一端面。光纤通过光纤端口进入壳体并附接到光纤附接件。优选，光纤端口如此密封壳体以便防止灰尘和其他干扰要素进入壳体。
光学装置的光学组件可以被封闭地密封，例如通过采用globe-top技术(参见例如Wahllof，H.；Nilsson，A：“Silicon modules increase systemefficiency”，12th International Electronic Manufacturing TechnologySymposium，IEMT 1992，pages：321-327)。
壳体可以包括一个或多个金属成分，例如，为了提高机械强度和/或用于允许光学装置磁耦合到在订户处的对接装置。
光学收发器可包括连接到电接口的光学发送器。优选，光学发送器包括激光器，例如分布式反馈激光器，垂直腔面发射激光器(VCSEL)，Fabry Perot激光器等。此外，光学发送器还可以包括用于按照来自电接口的电信号驱动激光器的激光驱动器。
优选，光学收发器包括连接到电接口的光学接收器。光学接收器包括检测器，例如正-本征-负(PIN)检测器和/或雪崩光电二级管(APD)检测器，和/或其他接收器组件，例如一个或多个包括跨阻放大器(TIA)和/或限幅放大器的放大器。
此外，光学收发器可以包括适用于将光从光学发送器耦合到附接到光纤附接件的光纤的滤波器。此外，滤波器可适用于将光从附接到光纤附接件的光纤耦合到光纤接收器。滤波器可以是用于分离输入和输出光信号的光学双工滤波器。
电接口可以包括多个用于将电信号耦合到光学装置的或者从光学装置耦合电信号的端口或引脚，其方式是通过连接到对接装置的相应的端口/引脚。电接口可以包括用于接收电数据信号的第一和第二输入端口和/或用于发送电数据信号的第一和第二输出端口。备选地，或组合地，电接口可以包括用于给光学装置提供电能的电源端口。为了能够控制光学装置，电接口可以包括用于控制送往/来自光学装置的信号(串行低速控制和监视信号，例如温度，激光偏移，激光开/关，功率水平等)的控制端口。电接口可以包括接地端口。
如前所述，提供了一种光学系统。光学系统除了光学装置和光纤还可以包括光学网络终端装置，光学网络终端装置包括用于连接到光学装置的电接口的第一电接口。
本装置和系统的重要优点在于光学网络终端节点的光学部分设置在壳体内，且以电耦合的方式连接到网络终端节点的其余部分，因此允许普通用户的防错误安装，即，不需要经专业培训的人员。
光学系统可包括对接装置，该对接装置包括用于连接到光学装置的电接口的第一接口。第一接口可以包括任何适合类型的连接器，例如阳型连接器或阴型连接器，或其组合。优选，对接装置包括用于连接到光学网络终端装置的第二接口。第二接口可以包括一个或多个连接器，例如第一连接器用于将电能和/或第二连接器用于将数据信号和/或控制信号从光学网络终端装置提供到光学装置。
图1示意性地示出了根据本发明的光学装置和光学系统的实施例。光学装置2包括：在其中设置有光纤附接件6的壳体4，具有适用于耦合送往/来自附接到光纤附接件6的光纤的光的端口的光学收发器8，以及连接到光学收发器的电接口10。壳体4具有适用于充气式光纤系统的形状因子，即，壳体的物理大小和形状使得光学装置适用于在充气式光纤系统中被吹送通过管道。壳体4沿中心第一轴从第一端或近端12延伸到第二端、或远端14。优选，壳体4，如图1所示，基本上为具有垂直于第一轴的圆截面的管状物。壳体4具有大约3mm的直径和大约5mm的长度。与第一轴垂直的截面的大小和形状可以沿第一轴改变。
光纤16附接到光纤附接件6使得使用中的光从光纤16耦合到光学收发器8，反之亦然。
优选，电接口设置在壳体的第二端。在图1中所示的实施例中，电接口10包括用于通过在电接口和光学收发器8之间的电连接18耦合送往或来自光学装置的电信号的许多端口，包括用于接收电数据信号的第一和第二输入端口20，20’，和用于发送电数据信号的第一和第二输出端口22，22’。此外，电接口10包括用于提供电能到光学装置的电源端口24及可选地包括用于接地的接地端口26。为了能够控制光学装置，电接口10可以包括一个或多个用于控制信号串行或并行地送往/来自光学装置的控制端口28。
用于耦合送往和/或来自光学装置的电信号的端口可以任意适合配置来设置。电接口可以适用于接收对接站中的第一接口的一个或多个连接器引脚。电接口可设置成如图1和图2中的阴型连接器和阳型连接器或组合。优选，电接口设置为阴型连接器以在装配中保护电接口。
图2示意性地示出了根据本发明的光学装置和光学系统的实施例。光学装置100具有光学收发器，该光学收发器包括通过电连接18连接到电接口10的光学发送器30。此外，光学收发器包括通过电连接18连接到电接口10的光学接收器32。另外，光学收发器包括滤波器34，该滤波器34适用于将光从光学发送器30通过光路36耦合到附接到光纤附接件6的光纤16。此外，滤波器适用于将光从附接到光纤附接件6的光纤16通过光路38耦合到光学接收器32。滤波器可以是用于分离输入和输出光信号的光学双工滤波器。
图3示意性地示出了图2中的光学发送器30的实施例。光学发送器30包括分布式反馈激光器40，该激光器连接到控制器或激光驱动器42，该驱动器用于根据来自电接口10的在输入端口44上的电信号驱动DFB激光器40。输入端口44上的电信号可以包括数据信号和/或控制/监视信号。在电源端口46上为激光器40和控制器42馈送电能。激光器40将光输出信号提供到光学发送器的输出端口48。
图4示意性地示出了图2中的光学接收器32的实施例。光学接收器32包括PIN检测器50，该PIN检测器适合于将输入端口52上的光信号转换成电信号，该电信号通过电连接53馈送到信号处理单元54，该信号处理单元适用于处理来自检测器50的电信号，并将处理过的信号转发到接收器32的输出端口56。处理单元54包括一个或多个放大器58，例如跨阻放大器。在电源端口60上为检测器50和其他接收器组件54，58馈送电能。
图5示意性地示出了根据本发明的光学系统。光学系统150包括：光学装置152，例如结合图1和2描述的光学装置2，100；以及光纤16，光纤16具有附接到光学装置的光纤附接件的第一端以使来自光纤16的光耦合到光学装置152。光纤16和光学装置152之间的连接可以密封以保护光学组件不被污染，如灰尘，湿气等。此外，光学系统150包括对接装置154，对接装置154适用于当光学装置152和光纤16被吹送通过管道(这里为微管道156)时，在订户处接收和连接到光学装置152。对接装置154包括用于连接到光学装置152的电接口的第一接口160，以及用于连接到光学网络终端装置164的第二接口162。第一接口160和/或第二接口162包括一个或多个连接器，用于分别形成到光学装置152和光学网络终端装置164的电连接。第一接口160通过电连接165连接到第二接口162。光学网络终端装置164包括第一接口170，所述第一接口包括一个或多个用于形成与对接装置和光学装置的电连接的连接器。在一个实施例中，对接装置可以包括光学网络终端功能。此外，光学网络终端装置164包括第二接口172，该第二接口包括一个或多个连接器，例如数据连接器174，例如但不局限于RJ45，和/或电源连接器176，用于连接到网络设备，例如路由器，交换机等，和/或用户设备，例如电脑，路由器或其他终端。
在该系统的一个实施例中，光学网络终端装置和对接装置可以形成集成单元。
吹送顶端178包围光纤16并且支撑在光学装置的第一端面上。吹送顶端可以包括用于与光学装置的相应的接合构件相接合的接合构件，以便将吹送顶端附接、例如可拆除地附接到光学装置。
图6是根据本发明的光学装置的示范实施例的端视图。光学装置180具有形成在第二端面182的电接口。电接口包括许多端口184(七个)，它们以圆形配置设置成用于接收对接站的第一接口的阳型连接器引脚。导引凹口186可纵向形成在壳体内，用于保证光学装置和对接站的正确连接。
图7是根据本发明的光学装置的示范壳体的侧视图。壳体188沿中心第一轴X从第一端或近端12延伸到第二端或远端14。壳体具有圆形截面并为锥形。在示出的实施例中，壳体在第一端12的直径大约为3.3mm，在第二端14的直径大约为2.5mm。在一个实施例中，第二端14具有最大直径。壳体188包括锁定构件190，该锁定构件形成为与第一轴垂直的环形凹口。
图8是根据本发明的光学装置的示范壳体的侧视图。壳体192沿中心第一轴X从第一端或近端12延伸到第二端或远端14。壳体192是具有圆截面的管状物。在示出的实施例中，壳体直径大约为3mm；然而对于直径大于5mm，例如为6mm的微管道可以采用其他直径，例如5mm。壳体192包括接合构件194，用于将吹送顶端附接、例如可拆除地附接到光学装置。优点在于可以使用具有不同大小的吹送顶端从而允许灵活地应用根据本发明的光学装置和系统，例如用于不同大小的微管道。接合构件被提供为垂直于第一轴的环形凹口。此外，壳体192包括锁定构件190，其形成为远端14附近的垂直于第一轴的环形凹口。
图9示出了用于构建根据本发明的光纤网络的方法的实施例。方法200包括在光纤一端提供光学装置的步骤202。光学装置包括在其中设置有光纤附接件的壳体，光学收发器具有适用于耦合送往/来自附接到光纤附接件的光纤的光的端口，以及连接到光学收发器的电接口。壳体具有适于吹气式光纤系统的形状因子，例如适于通过具有小于7mm，例如3.5mm或6mm的内径的微管道的空气吹送的形状因子，该微管道。光学装置可以是这里描述的，例如关于附图中的实施例的光学装置。此外，方法200包括通过管道将带有光学装置的光纤的第一端从第一点吹送到第二点或朝向第二点吹送的步骤204。在吹送光学装置通过管道后，方法200进入在第二点将光学装置的电接口连接到对接装置的步骤206。第一点可以是光纤集中点(FCP)，例如ISO/IEC11801示出的楼层配线设备(FD)，建筑物配线设备(BD)，或建筑群配线设备(CD)。第二点可以是在订户处的光学网络终端节点。ISO/IEC11801中指出的转换出口(Transition outlet，TO)可以构成第二点。
一个重要优点在于所述装置、系统和方法允许在入口处采用分布式反馈(DFB)激光器的WDM(WDM-PON，例如，利用CWDM的stacked GPON)，因为物流问题现在减少了：ONT现在可以全部相同且在安装后从中心位置选择并控制波长特定分量。
需要注意的是除了附图所示的本发明的示范实施例，本发明还可以不同形式实施，并且不应被解释为限于这里阐述的实施例。而是提供这些实施例以便该公开内容是详尽的和完整的，并会充分将本发明的精神传达给本领域技术人员。
Claims (16)
1.光学装置(2，100，152，180)，包括：在其中设置有光纤附接件(6)的壳体(4，188)；光学收发器(8)，所述光学收发器具有适用于耦合送往/来自附接到所述光纤附接件(6)的光纤的光的端口；以及连接到所述光学收发器的电接口(10)，其中所述壳体(4)是具有圆截面的管状壳体，所述圆截面具有适用于充气式光纤系统的物理大小，以及其中所述电接口(10)包括阴型连接器，阳型连接器，或其组合，从而允许简单和免错误耦合。
2.根据权利要求1的光学装置，其中所述壳体(4，188)具有小于6mm的最大直径。
3.根据权利要求1的光学装置，其中所述壳体(4，188)具有小于3.5mm的最大直径。
4.根据权利要求1-3中任一项的光学装置，其中所述壳体(4，188)具有范围在0.5mm到3.3mm之间的最大直径。
5.根据权利要求1-3中任一项的光学装置，其中，所述光学收发器包括连接到所述电接口(10)的光学接收器(32)和光学发送器(30)；以及滤波器(34)，所述滤波器适用于将光从所述光学发送器(30)耦合到附接到所述光纤附接件(6)的光纤并且适用于将光从附接到所述光纤附接件(6)的光纤耦合到所述光学接收器(32)。
6.根据权利要求1-3中任一项的光学装置，其中，所述电接口(10)包括用于接收电数据信号的第一和第二输入端口(20，20’)和用于发送电数据信号的第一和第二输出端口(22，22’)。
7.根据权利要求1-3中任一项的光学装置，其中，所述电接口(10)包括用于向所述光学装置提供电能的电源端口(24)。
8.根据权利要求1-3中任一项的光学装置，其中，所述电接口(10)包括用于控制送往/来自所述光学装置的信号的控制端口(28)。
9.根据权利要求1-3中任一项的光学装置，其中，所述壳体包 括至少一个用于将吹送顶端附接到所述光学装置的接合构件。
10.根据权利要求9的光学装置，其中，所述附接是可拆除地附接。
11.根据权利要求1-3中任一项的光学装置，其中，所述壳体包括至少一个用于将所述光学装置锁定到对接站的锁定构件。
12.根据权利要求11的光学装置，其中，所述锁定是可拆除地锁定。
13.包括根据前述任一权利要求的光学装置(2，100，152，180)的光学系统(150)，所述光学系统进一步包括具有耦合到所述光纤附接件(6)的第一端的光纤(16)。
14.根据权利要求13的光学系统，进一步包括光学网络终端装置(164)，所述光学网络终端装置包括用于连接到所述光学装置的电接口(10)的光学网络终端装置的第一接口(170)。
15.根据权利要求13-14中任一项的光学系统，进一步包括对接装置(154)，所述对接装置包括：用于连接到所述光学装置的所述电接口的对接装置的第一接口(160)，以及用于连接到光学网络终端装置的对接装置的第二接口(162)。
16.一种用于构建光纤网络的方法，其中该方法包括以下步骤：
--在光纤的一端提供(202)光学装置，其中所述光学装置包括：在其中设置有光纤附接件的壳体；光学收发器，所述光学收发器具有适用于耦合送往/来自附接到所述光纤附接件的光纤的光的端口；以及连接到所述光学收发器的电接口，其中，所述壳体是具有圆截面的管状壳体，所述圆截面具有适用于充气式光纤系统的物理大小，以及其中所述电接口(10)包括阴型连接器，阳型连接器，或其组合，从而允许简单和免错误耦合，
--通过管道将带有所述光学装置的光纤的第一端从第一点吹送(204)到第二点，以及
--在所述第二点将所述光学装置的所述电接口连接(206)到对接 装置。
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