TWI792618B

TWI792618B - 共用光纖的光濾波系統和光濾波方法

Info

Publication number: TWI792618B
Application number: TW110138714A
Authority: TW
Inventors: 塗晟達; 游幼蘋; 賴國祥
Original assignee: 中華電信股份有限公司
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-02-11
Also published as: TW202318823A

Abstract

提供一種光濾波系統和光濾波方法。光濾波系統的第一光濾波裝置包含對應於第一波長範圍的第一光帶通濾波器、對應於第二波長範圍的第二光帶通濾波器以及輸出埠。第一波長範圍與第二波長範圍不彼此重疊。第一光帶通濾波器的第一輸出端以及第二光帶通濾波器的第二輸出端耦接至輸出埠。輸出埠耦接至光纖的一端。光濾波系統的第二光濾波裝置包含對應於第一波長範圍的第三光帶通濾波器、對應於第二波長範圍的第四光帶通濾波器以及輸入埠。第三光帶通濾波器的第一輸入端以及第四光帶通濾波器的第二輸入端耦接至輸入埠。輸入埠耦接至光纖的另一端。

Description

共用光纖的光濾波系統和光濾波方法

本發明是有關於一種適用於行動網路的前傳網路（fronthaul）與無源光纖網路（passive optical network，PON）所共用的光纖的光濾波系統和光濾波方法。

隨著5G網路的發展與建設，因為5G需要提供高速網路，又需要提高基地台建置密度，故電信業者須增加基地台的數量。因此，電信業者需要建置5G基地台前傳光纖網路，光纖建置的數量將會大量增加，光纖建置成本及時程將會是5G建設的重要關鍵問題。由於傳統光纖網路建設早已普遍，若能應用現有的光纖來作為5G前傳網路，將可顯著地節降光纖建置成本及縮短光纖佈建的時程。在傳統光纖網路中，最普遍建置且密度最高的光纖網路莫過於為了提供光纖到家服務所建置的無源光纖網路。據此，如何利用無源光纖網路的光纖來傳送5G前傳訊務，成為5G前傳網路能否節降成本縮短建置時程的關鍵。

實現利用無源光纖網路的光纖傳送5G前傳訊務須要克服許多困難。舉例來說，處理5G前傳訊務須要考慮傳送的延遲及同步的問題，技術的實現上需要考慮更多關於延遲及同步的問題。因此，現有技術無法做到在不影響現有光纖網路服務之訊號的情況下傳輸5G前傳訊務。再者，為了解決同步的問題，光纖上需要額外配置用於傳送同步訊息的網路設備。如此，又需要花費更多的設備維運成本。

另一方面，若直接將現有服務終止或改接，把現有提供光纖到家服務的光纖轉作5G前傳網路使用，雖然也能夠減少5G前傳網路光纖建大的成本與縮短建設的時程，但需要花費時間及費用去做現有光纖網路的改接或終止現有光纖到家客戶的服務。如此，需要花費大量的建置時間且會影響到提供給現有客戶的網路服務。

本發明提供一種適用於行動網路的前傳網路與無源光纖網路所共用的光纖的光濾波系統和光濾波方法，可賦予光纖同時傳輸前傳網路與無源光纖網路之訊務的能力。本發明應用光學元件的設計，使5G前傳網路訊務與無源光纖網路訊務在不同的光波上傳送。本發明可使不同訊務之間不會相互影響，藉以達到可以在不影響無源光纖網路之客戶服務的情況下，提供光纖給5G前傳網路共用。

本發明的一種光濾波系統，適用於行動網路的前傳網路與無源光纖網路所共用的光纖，其中光濾波系統包含第一光濾波裝置以及第二光濾波裝置。第一光濾波裝置包含對應於第一波長範圍的第一光帶通濾波器、對應於第二波長範圍的第二光帶通濾波器以及輸出埠，其中第一波長範圍與第二波長範圍不彼此重疊，其中第一光帶通濾波器的第一輸出端以及第二光帶通濾波器的第二輸出端耦接至輸出埠，其中輸出埠耦接至光纖的一端。第二光濾波裝置包含對應於第一波長範圍的第三光帶通濾波器、對應於第二波長範圍的第四光帶通濾波器以及輸入埠，其中第三光帶通濾波器的第一輸入端以及第四光帶通濾波器的第二輸入端耦接至輸入埠，其中輸入埠耦接至光纖的另一端。

在本發明的一實施例中，上述的第一波長範圍對應於無源光纖網路，並且第二波長範圍對應於前傳網路。

在本發明的一實施例中，上述的第一光濾波裝置更包含分波多工器，其中分波多工器的輸出端耦接至第一光帶通濾波器的第三輸入端。

在本發明的一實施例中，上述的第一光濾波裝置更包含：分波多工器，其中分波多工器的輸出端耦接至第二光帶通濾波器的第四輸入端。

在本發明的一實施例中，上述的第二光濾波裝置更包含：分波解多工器，其中分波解多工器的輸入端耦接至第三光帶通濾波器的第三輸出端。

在本發明的一實施例中，上述的第二光濾波裝置更包含：分波解多工器，其中分波解多工器的輸入端耦接至第四光帶通濾波器的第四輸出端。

本發明的一種光濾波方法，適用於行動網路的前傳網路與無源光纖網路所共用的光纖，其中光濾波方法包含：將第一光濾波裝置的輸出埠耦接至光纖的一端，其中第一光濾波裝置包含對應於第一波長範圍的第一光帶通濾波器以及對應於第二波長範圍的第二光帶通濾波器，其中第一波長範圍與第二波長範圍不彼此重疊，其中第一光帶通濾波器的第一輸出端以及第二光帶通濾波器的第二輸出端耦接至輸出埠；以及將第二光濾波裝置的輸入埠耦接至光纖的另一端，其中第二光濾波裝置包含對應於第一波長範圍的第三光帶通濾波器以及對應於第二波長範圍的第四光帶通濾波器，其中第三光帶通濾波器的第一輸入端以及第四光帶通濾波器的第二輸入端耦接至輸入埠。

基於上述，本發明的光濾波系統可由多對分波多工元件及對應特定波長的光帶通濾波器所組成。光濾波系統可利用前傳網路的特性及無源光纖網路的特性，依照各種組合做特定波長的過濾與通過，以達到前傳網路與無源光纖網路共用光纖的目的。本發明可利用已建設的光纖網路傳送行動網路的前傳網路訊務，減少擴增基地台數量所需要的光纖網路之建置成本和時程。

圖1根據本發明的一實施例繪示一種光濾波系統10和光纖500的示意圖，其中所述光纖500可為行動網路（例如：5G通訊網路）的前傳網路與無源光纖網路所共用。光濾波系統10可包含光濾波裝置100以及光濾波裝置200。光濾波裝置100可耦接至光纖500的一端，並且光濾波裝置200可耦接至光纖500的另一端。舉例來說，假設光纖500用於進行機房與基地台之間的資料傳輸。光濾波裝置100可被設置在機房中並可耦接至光纖500在機房中的一端。光濾波裝置200可被設置在基地台並可耦接至光纖500在基地台中的另一端。

光濾波裝置100可包含對應於第一波長範圍的光帶通濾波器110以及對應於第二波長範圍的光帶通濾波器120，其中第一波長範圍與第二波長範圍不彼此重疊。第一波長範圍對應於無源光纖網路的上行或下行波長範圍。光帶通濾波器110可將第一波長範圍以外的訊號過濾，從而保留第一波長範圍內的訊號。第二波長範圍對應於行動網路的前傳網路的上行或下行波長範圍。光帶通濾波器120可將第二波長範圍以外的訊號過濾，從而保留第二波長範圍內的訊號，其中第二波長範圍以外的訊號即為第一波長範圍以內的訊號。換句話說，光帶通濾波器110可將第二波長範圍內的訊號過濾，並且光帶通濾波器120可將第一波長範圍內的訊號過濾。

舉例來說，假設無源光纖網路可用於服務千兆無源光纖網路（gigabit passive optical network，GPON）設備、乙太無源光纖網路（ethernet passive optical network，EPON）設備、10G對稱無源光纖網路（10Gigabit symmetric passive optical network，XGS-PON）設備或分波多工無源光纖網路（wavelength division multiplexing passive optical network，WDM-PON）設備。GPON設備的上行波長範圍為1290~1330奈米且下行波長範圍為1480~1500奈米。若無源光纖網路用於服務GPON設備，則光帶通濾波器110的第一波長範圍可包含1290~1330奈米以及1480~1500奈米，並且光帶通濾波器120的第二波長範圍可包含除了1290~1330奈米以及1480~1500奈米以外的所有波長。EPON設備的上行波長範圍為1260~1360奈米且下行波長範圍為1480~1500奈米。若無源光纖網路用於服務EPON設備，則光帶通濾波器110的第一波長範圍可包含1260~1360奈米以及1480~1500奈米，並且光帶通濾波器120的第二波長範圍可包含除了1260~1360奈米以及1480~1500奈米以外的所有波長。XGS-PON設備的上行波長範圍為1260~1280奈米且下行波長範圍為1575~1581奈米。若無源光纖網路用於服務XGS-PON設備，則光帶通濾波器110的第一波長範圍可包含1260~1280奈米以及1575~1581奈米，並且光帶通濾波器120的第二波長範圍可包含除了1260~1280奈米以及1575~1581奈米以外的所有波長。WDM-PON設備的上行波長範圍為1524~1544奈米且下行波長範圍為1596~1603奈米。若無源光纖網路用於服務WDM-PON設備，則光帶通濾波器110的第一波長範圍可包含1524~1544奈米以及1596~1603奈米，並且光帶通濾波器120的第二波長範圍可包含除了1524~1544奈米以及1596~1603奈米以外的所有波長。

光濾波裝置100可包含一或多個用於接收無源光纖網路之訊號的輸入埠101、一或多個用於接收行動網路的前傳網路之訊號的輸入埠102以及用於耦接至光纖500的輸出埠105。光帶通濾波器110的輸出端以及光帶通濾波器120的輸出端可耦接至輸出埠105。換句話說，無源光纖網路的訊號以及前傳網路的訊號可分別通過光帶通濾波器110以及光帶通濾波器120傳輸至輸出埠105。光濾波裝置100可通過輸出埠105將無源光纖網路的訊號以及前傳網路的訊號輸出至光纖500。

在一實施例中，光濾波裝置100可包含分波多工器（wavelength division multiplexer）111。分波多工器111的一或多個輸入端可分別耦接至光濾波裝置100的一或多個輸入埠101。分波多工器111的輸出端可耦接至光帶通濾波器110的輸入端。光濾波裝置100可通過分波多工器111接收來自多個無源光纖網路設備的訊號，並且將訊號輸入至光帶通濾波器110。

在一實施例中，光濾波裝置100可包含分波多工器121。分波多工器121的一或多個輸入端可分別耦接至光濾波裝置100的一或多個輸入埠102。分波多工器121的輸出端可耦接至光帶通濾波器120的輸入端。光濾波裝置100可通過分波多工器121接收來自多個行動網路設備的訊號，並且將訊號輸入至光帶通濾波器120。

光濾波裝置200可包含對應於第一波長範圍的光帶通濾波器210以及對應於第二波長範圍的光帶通濾波器220，其中第一波長範圍與第二波長範圍不彼此重疊。第一波長範圍對應於無源光纖網路的上行或下行波長範圍。光帶通濾波器210可將第一波長範圍以外的訊號過濾，從而保留第一波長範圍內的訊號。第二波長範圍對應於行動網路的前傳網路的上行或下行波長範圍。光帶通濾波器220可將第二波長範圍以外的訊號過濾，從而保留第二波長範圍內的訊號，其中第二波長範圍以外的訊號即為第一波長範圍以內的訊號。換句話說，光帶通濾波器210可將第二波長範圍內的訊號過濾，並且光帶通濾波器220可將第一波長範圍內的訊號過濾。

光濾波裝置200可包含一或多個用於輸出無源光纖網路之訊號的輸出埠201、一或多個用於輸出行動網路的前傳網路之訊號的輸出埠202以及用於耦接至光纖500的輸入埠205。光帶通濾波器210的輸入端以及光帶通濾波器220的輸入端可耦接至輸入埠205。換句話說，無源光纖網路的訊號以及前傳網路的訊號可通過光纖500以及輸入埠205傳輸至光帶通濾波器210以及光帶通濾波器220。在將第一波長範圍以外的訊號過濾後，光帶通濾波器210可將無源光纖網路的訊號傳輸至輸出埠201。從而將訊號傳送給無源光纖網路設備。在將第二波長範圍以外的訊號過濾後，光帶通濾波器220可將行動網路的前傳網路的訊號傳輸至輸出埠202。從而將訊號傳送給行動網路設備。

在一實施例中，光濾波裝置200可包含分波解多工器（wavelength division demultiplexer）211。分波解多工器211的一或多個輸出端可分別耦接至光濾波裝置200的一或多個輸出埠201。分波解多工器211的輸入端可耦接至光帶通濾波器210的輸出端。光濾波裝置200可通過分波解多工器211將來自光纖500的無源光纖網路的訊號傳送至多個無源光纖網路設備。

在一實施例中，光濾波裝置200可包含分波解多工器221。分波解多工器221的一或多個輸出端可分別耦接至光濾波裝置200的一或多個輸出埠202。分波解多工器221的輸入端可耦接至光帶通濾波器220的輸出端。光濾波裝置200可通過分波解多工器221將來自光纖500的行動網路的前傳網路的訊號傳送至多個行動網路設備。

圖2根據本發明的一實施例繪示一種光濾波方法的流程圖，其中所述光濾波方法適用於行動網路的前傳網路與無源光纖網路所共用的光纖，並且所述光濾波方法可由如圖1所示的光濾波系統實施。在步驟S201中，將第一光濾波裝置的輸出埠耦接至光纖的一端，其中第一光濾波裝置包含對應於第一波長範圍的第一光帶通濾波器以及對應於第二波長範圍的第二光帶通濾波器，其中第一波長範圍與第二波長範圍不彼此重疊，其中第一光帶通濾波器的第一輸出端以及第二光帶通濾波器的第二輸出端耦接至輸出埠。在步驟S202中，將第二光濾波裝置的輸入埠耦接至光纖的另一端，其中第二光濾波裝置包含對應於第一波長範圍的第三光帶通濾波器以及對應於第二波長範圍的第四光帶通濾波器，其中第三光帶通濾波器的第一輸入端以及第四光帶通濾波器的第二輸入端耦接至輸入埠。

綜上所述，本發明的光濾波系統具有以下的特點及功效。（1）本發明可使5G前傳網路與現有光纖到家網路共用光纖，可以節省光纖建置成本與時程，可以加速5G網路建設。（2）本發明的光濾波系統便於建置，只需將多種光纖到家無源光纖網路及5G前傳網路接於光濾波系統的界接點（即：輸入埠或輸出埠），不需任何設定與調度，立即可以完成建置。（3）本發明可提供光纖給5G前傳網路共用，但不需要佔用無源光纖網路的頻寬，不對現有用戶造成任何影響。（4）本發明與先前技術比較，先前技術以無源光纖網路傳送前傳網路訊務，會因延遲與同步問題，造成用戶頻寬影響，且需要擴建同步設備，本發明則可解決這些問題。（5）本發明能避開所有無源光纖網路的頻帶。光纖網路所剩餘的所有頻寬均可依照5G前傳網路所需的容量，以相波長劃分多工（coarse wavelength division multiplexing，CWDM）或高密度分波多工（dense wavelength division multiplexing，DWDM）等技術靈活調配剩餘頻寬。

10:光濾波系統 100、200:光濾波裝置 101、102、205:輸入埠 105、201、202:輸出埠 110、120、210、220:光帶通濾波器 111、121:分波多工器 211、221:分波解多工器 S201、S202:步驟

圖1根據本發明的一實施例繪示一種光濾波系統和光纖的示意圖。圖2根據本發明的一實施例繪示一種光濾波方法的流程圖。

S201、S202:步驟

Claims

一種光濾波系統，適用於行動網路的前傳網路與無源光纖網路所共用的光纖，其中所述光濾波系統包括：第一光濾波裝置，包括對應於第一波長範圍的第一光帶通濾波器、對應於第二波長範圍的第二光帶通濾波器以及輸出埠，其中所述第一波長範圍對應於所述無源光纖網路，所述第二波長範圍對應於所述前傳網路，並且所述第一波長範圍與所述第二波長範圍不彼此重疊，其中所述第一光帶通濾波器的第一輸出端以及所述第二光帶通濾波器的第二輸出端耦接至所述輸出埠，其中所述輸出埠耦接至所述光纖的一端；以及第二光濾波裝置，包括對應於所述第一波長範圍的第三光帶通濾波器、對應於所述第二波長範圍的第四光帶通濾波器以及輸入埠，其中所述第三光帶通濾波器的第一輸入端以及所述第四光帶通濾波器的第二輸入端耦接至所述輸入埠，其中所述輸入埠耦接至所述光纖的另一端。
如請求項1所述的光濾波系統，其中所述第一光濾波裝置更包括：分波多工器，其中所述分波多工器的輸出端耦接至所述第一光帶通濾波器的第三輸入端。
如請求項1所述的光濾波系統，其中所述第一光濾波裝置更包括：分波多工器，其中所述分波多工器的輸出端耦接至所述第二光帶通濾波器的第四輸入端。
如請求項1所述的光濾波系統，其中所述第二光濾波裝置更包括：分波解多工器，其中所述分波解多工器的輸入端耦接至所述第三光帶通濾波器的第三輸出端。
如請求項1所述的光濾波系統，其中所述第二光濾波裝置更包括：分波解多工器，其中所述分波解多工器的輸入端耦接至所述第四光帶通濾波器的第四輸出端。
一種光濾波方法，適用於行動網路的前傳網路與無源光纖網路所共用的光纖，其中所述光濾波方法包括：將第一光濾波裝置的輸出埠耦接至所述光纖的一端，其中所述第一光濾波裝置包括對應於第一波長範圍的第一光帶通濾波器以及對應於第二波長範圍的第二光帶通濾波器，其中所述第一波長範圍對應於所述無源光纖網路，所述第二波長範圍對應於所述前傳網路，並且所述第一波長範圍與所述第二波長範圍不彼此重疊，其中所述第一光帶通濾波器的第一輸出端以及所述第二光帶通濾波器的第二輸出端耦接至所述輸出埠；以及將第二光濾波裝置的輸入埠耦接至所述光纖的另一端，其中所述第二光濾波裝置包括對應於所述第一波長範圍的第三光帶通濾波器以及對應於所述第二波長範圍的第四光帶通濾波器，其中所述第三光帶通濾波器的第一輸入端以及所述第四光帶通濾波器的第二輸入端耦接至所述輸入埠。