用于TWDM无源光网络应用的低成本增益箝制EDFA

摘要

一种通信系统(100)包括与箝制激光器(202)和泵浦激光器(204)光学连接的第一光学系统(242,242a)和第二光学系统(270)。第一光学系统包括第一和第二光分路器(244,244a,244b)。第一光分路器从箝制激光器接收箝制激光信号(203)并且将该信号分路成分路箝制激光信号(203a,203aa–an)。第二光分路器从泵浦激光器接收泵浦激光信号(205)并且将该信号分路成分路泵浦激光信号(205a,205aa–an)。第二光学系统与第一光学系统光学连接并且包括放大器系统(200)，该放大器系统(200)接收复用信号(220u)。第二光学系统包括分别与掺铒光纤(230)以及与第一和第二分路器光学连接的第一和第二组合器(212,212a,212b)。

说明书

技术领域

本公开涉及具有低成本增益箝制掺铒光纤放大器(Erbium-Doped Fiberamplifier，EDFA)的时分波分复用无源光网络(Time-Wavelength-Division-MultiplexingPassive Optical Network，TWDM-PON)体系结构。

背景技术

基本通信系统包括将消息转换成适合于通过通信信道传递的电形式的发送器。通信信道将消息从发送器传递到接收器。接收器接收消息并将其转换回其原始形式。

光纤光网络是一种利用光纤作为通信信道将信息从源(发送器)传送到目的地(接收器)的新兴方法。光纤是由细玻璃硅石或塑料制成的柔性透明介质，其在源和目的地之间贯穿光纤的整个长度传送光。与其他已知的通信形式相比，光纤通信允许了在更长的距离上以更高的带宽传送数据。光纤与金属线相比是一种改进的通信形式，因为行经光纤的光经历更少的损耗并且对于电磁干扰是免疫的。公司使用光纤来传送电话信号、互联网通信和有线电视信号。光纤到户(fiber-to-the-home，FTTH)网络或光纤接入网络利用光纤作为最后一英里连接来从服务提供者连接终端用户。

光纤通信提供非常低的信号损耗和非常高的带宽。这两个属性允许了服务提供者利用无源光纤装置(fiber plant)从其中心局(central office，CO)直接连接到终端用户，这产生了资本和运营成本节省。随着当今的互联网中对带宽的需求持续增大，光纤到户(FTTH)网络已成为运营商连线和重连线客户的一种良好的未来有保证技术。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种包括第一光学系统和第二光学系统的通信系统。第一光学系统与箝制激光器和泵浦激光器光学连接。此外，第一光学系统包括第一和第二光分路器。第一光分路器被配置为从箝制激光器接收箝制激光信号并且将接收到的箝制激光信号分路成分路箝制激光信号。第二光分路器被配置为从泵浦激光器接收泵浦激光信号并且将接收到的泵浦激光信号分路成分路泵浦激光信号。第二光学系统与第一光学系统光学连接。另外，第二光学系统包括放大器系统，其中每个放大器系统被配置为接收复用信号。每个放大器系统包括与掺铒光纤光学连接的第一和第二组合器。第一组合器与第一分路器光学连接，并且第二组合器与第二分路器光学连接。第一组合器被配置为接收复用信号和分路箝制激光信号之一并且将复用信号和分路箝制激光信号之一组合成第一组合信号。另外，第二组合器被配置为接收第一组合信号和分路泵浦激光信号之一，并且将第一组合信号和分路泵浦激光信号之一组合成第二组合信号。掺铒光纤被配置为接收第二组合信号，并且放大第二组合信号的复用信号和分路箝制激光信号。此外，掺铒光纤被配置为衰减第二组合信号的分路泵浦激光信号，并且从第二光学系统向与第二光学系统光学连接的解复用器输出放大输出信号。放大输出信号包括放大的复用信号、放大的分路箝制激光信号和衰减的分路泵浦激光信号。换言之，在掺铒光纤内，泵浦的能量被给予复用信号和箝制信号(第一组合信号)。这放大了第一组合信号，同时减小了泵浦信号的功率。在一些实现方式中，清洁滤波器可光学连接到掺铒光纤的输出端。清洁滤波器在放大输出信号被从掺铒光纤输出之后接收放大输出信号，并且从放大输出信号中去除任何残余泵浦和箝制信号并且将经过滤的放大输出信号输出到与放大器系统的输出光学连接的解复用器。

本公开的实现方式可包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实现方式中，每个放大器系统被配置为维持恒定的泵浦功率或恒定的电流。通信系统还可包括与泵浦激光器和箝制激光器通信的控制器。控制器被配置为控制总泵浦功率输出和总箝制激光器输出。在一些示例中，通信系统还包括解复用器，该解复用器被配置为接收放大输出信号，将放大输出信号解复用成解复用光信号，并且将每个解复用光信号输出到与解复用器发生光通信的光线路终端。复用信号可包括上行信号，其中每个上行信号是从光网络单元接收的。

本公开的另一方面提供了一种方法，该方法包括在与箝制激光器光学连接的第一光学系统的第一光分路器处接收箝制激光信号。该方法包括在与泵浦激光器光学连接的第一光学系统的第二光分路器处接收泵浦激光信号。该方法包括：在第一光分路器处将接收到的箝制激光信号分路成分路箝制激光信号，并且在第二光分路器处将接收到的泵浦激光信号分路成分路泵浦激光信号。此外，该方法包括在具有放大器系统的第二光学系统处接收分路箝制激光信号和分路泵浦激光信号。在每个放大器系统处接收分路箝制激光信号之一和分路泵浦激光信号之一。每个放大器系统具有第一和第二组合器，以及掺铒光纤。该方法还包括在每个放大器系统处接收复用信号。该方法包括在每个放大器系统的第一组合器处将复用信号和接收到的分路箝制信号组合成第一组合信号，并且在每个放大器系统的第二组合器处将第一组合信号和分路泵浦激光信号组合成第二组合信号。该方法包括在与第二组合器的输出光学连接的掺铒光纤处放大第二组合信号的复用信号和分路箝制信号。该方法包括在掺铒光纤处衰减第二组合信号的分路泵浦激光信号，并且从每个放大器系统向与放大器系统光学连接的解复用器输出放大输出信号。放大输出信号包括放大的复用信号、放大的分路箝制激光信号和衰减的分路泵浦激光信号。在一些实现方式中，清洁滤波器可光学连接到掺铒光纤的输出端。清洁滤波器在放大输出信号被从掺铒光纤输出之后接收放大输出信号，并且从放大输出信号中去除任何残余泵浦和箝制信号并且将经过滤的放大输出信号输出到与放大器系统的输出光学连接的解复用器。

此方面可包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实现方式中，每个放大器系统被配置为维持恒定的泵浦功率或恒定的电流。该方法还可包括利用与泵浦激光器和箝制激光器通信的控制器控制总泵浦功率输出和总箝制激光器输出。在一些示例中，该方法包括：在解复用器处接收放大输出信号；在解复用器处将放大输出信号解复用成解复用光信号；并且从解复用器将每个解复用光信号输出到与解复用器光通信的光线路终端。复用信号可包括上行信号，其中每个上行信号是从光网络单元接收的。

本公开的另一方面提供了一种包括第一光学系统和第二光学系统的通信系统。第一光学系统与泵浦激光器和箝制激光器光学连接。第一光学系统包括第一组合器和分路器。第一组合器被配置为从泵浦激光器接收泵浦激光信号并且从箝制激光器接收箝制激光信号。第一组合器被配置为将接收到的泵浦激光信号和接收到的箝制激光信号组合成第一组合信号。分路器被配置为将第一组合信号分路成分路信号。第二光学系统与第一光学系统光学连接。第二光学系统包括放大器系统。每个放大器系统被配置为接收复用信号。此外，每个放大器系统包括第二组合器和具有输入端和输出端的掺铒光纤。第二组合器与掺铒光纤的输入端光学连接。更具体而言，第二组合器在第一组合器与掺铒光纤之间。第二组合器被配置为接收复用信号和分路信号之一，并且将复用信号和分路信号之一组合成第二组合信号。掺铒光纤被配置为接收第二组合信号，并且将第二组合信号作为放大输出信号从掺铒光纤的输出端输出到解复用器，该解复用器光学连接到第二光学系统、与掺铒光纤的输出端光学连接。在一些实现方式中，清洁滤波器可光学连接到掺铒光纤的输出端。清洁滤波器在放大输出信号被从掺铒光纤输出之后接收放大输出信号，并且从放大输出信号中去除任何残余泵浦和箝制信号并且将经过滤的放大输出信号输出到与放大器系统的输出光学连接的解复用器。

此方面可包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实现方式中，每个放大器系统被配置为维持恒定的泵浦功率或恒定的电流。通信系统可包括与泵浦激光器和箝制激光器通信的控制器。控制器被配置为控制总泵浦功率输出和总箝制激光器输出。在一些示例中，通信系统还包括解复用器。解复用器被配置为：接收放大输出信号；将放大输出信号解复用成解复用光信号；并且将每个解复用光信号输出到与解复用器发生光通信的光线路终端。复用信号可包括上行信号，其中每个上行信号是从光网络单元接收的。

本公开的另外一方面提供了一种方法，该方法包括在第一光组合器处从箝制激光器接收箝制激光信号并且从泵浦激光器接收泵浦激光信号。该方法包括在第一光组合器处将箝制激光信号和泵浦激光信号组合成第一组合信号并且在与第一组合器光学连接的分路器处接收第一组合信号。该方法还包括在分路器处将第一组合信号分路成分路信号并且在具有放大器系统的第二光学系统处接收分路信号。每个放大器系统接收分路信号之一。该方法还包括在每个放大器系统处接收复用信号。该方法包括在每个放大器系统的组合器处将复用信号和接收到的分路信号组合成第二组合信号。该方法还包括在每个放大器系统的掺铒光纤处接收第二组合信号。该方法还包括从每个放大器系统的掺铒光纤向与该放大器系统光学连接的解复用器输出第二组合信号作为放大输出信号。在一些实现方式中，清洁滤波器可光学连接到掺铒光纤的输出端。清洁滤波器在放大输出信号被从掺铒光纤输出之后接收放大输出信号，并且从放大输出信号中去除任何残余泵浦和箝制信号并且将经过滤的放大输出信号输出到与放大器系统的输出光学连接的解复用器。

此方面可包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实现方式中，每个放大器系统被配置为维持恒定的泵浦功率或恒定的电流。该方法还可包括利用与泵浦激光器和箝制激光器通信的控制器控制总泵浦功率输出和总箝制激光器输出。在一些示例中，该方法还包括在解复用器处接收放大输出信号，在解复用器处将放大输出信号解复用成解复用光信号，并且从解复用器将每个解复用光信号输出到与解复用器光通信的光线路终端。复用信号可包括上行信号，其中每个上行信号是从光网络单元接收的。

本公开的另外一方面提供了一种包括第一光学系统和与第一光学系统光学连接的第二光学系统的通信系统。第一光学系统与箝制激光器和泵浦激光器光学连接。第一光学系统包括第一和第二光分路器。第一光分路器被配置为从箝制激光器接收箝制激光信号并且将接收到的箝制激光信号分路成分路箝制激光信号。第二光分路器被配置为从泵浦激光器接收泵浦激光信号并且将接收到的泵浦激光信号分路成分路泵浦激光信号。此外，第二光学系统包括放大器系统。每个放大器系统包括第一和第二组合器，以及掺铒光纤。掺铒光纤具有与第一组合器光学连接的输入端和与第二组合器光学连接的输出端。第一组合器与第一分路器光学连接，并且第二组合器与第二分路器光学连接。第一组合器被配置为接收复用信号和分路箝制激光信号之一，并且将复用信号和分路箝制激光信号之一组合成第一组合信号。第二组合器连接到掺铒光纤的输出。第二组合器被配置为接收放大第一组合信号和分路泵浦激光信号之一。此外，第二组合器被配置为将放大第一组合信号和分路泵浦激光信号之一以对向传播方式组合成中间放大信号。这允许了分路泵浦激光信号在掺铒光纤中相对于第一组合信号在相反方向上行进以允许第一组合信号被掺铒光纤放大。第二组合器还被配置为从第二光学系统输出放大输出信号(即，放大第一组合信号)。在一些示例中，清洁滤波器可存在于第二组合器的输出处以去除箝制信号。额外地或替换地，在一些示例中，不同的清洁滤波器可存在于掺铒光纤的输出处以从中间放大信号中去除任何残余的泵浦信号。

此方面可包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实现方式中，每个放大器系统被配置为维持恒定的泵浦功率或恒定的电流。通信系统可包括与泵浦激光器和箝制激光器通信的控制器。控制器被配置为控制总泵浦功率输出和总箝制激光器输出。在一些示例中，通信系统还包括解复用器。解复用器被配置为：接收放大输出信号；将放大输出信号解复用成解复用光信号；并且将每个解复用光信号输出到例如与解复用器光通信的光线路终端。复用信号可包括上行信号，其中每个上行信号是从光网络单元接收的。

本公开的另一方面提供了一种方法，该方法包括在与箝制激光器光学连接的第一光学系统的第一光分路器处接收箝制激光信号。该方法包括在与泵浦激光器光学连接的第一光学系统的第二光分路器处接收泵浦激光信号。该方法包括在第一光分路器处将接收到的箝制激光信号分路成分路箝制激光信号。该方法包括在第二光分路器处将接收到的泵浦激光信号分路成分路泵浦激光信号。此外，该方法包括在具有放大器系统200的第二光学系统处接收分路箝制激光信号和分路泵浦激光信号。每个放大器系统接收分路箝制激光信号之一和分路泵浦激光信号之一。每个放大器系统具有第一和第二组合器，以及掺铒光纤。该方法还包括在每个放大器系统处接收上行复用信号。该方法包括在每个放大器系统的第一组合器处将上行复用信号和接收到的分路箝制信号组合成第一组合信号。该方法包括在与第一组合器的输出和第二组合器的输出光学连接的掺铒光纤处将第一组合信号放大成放大第一组合信号。该方法还包括在每个放大器系统的第二组合器处将放大第一组合信号和分路泵浦激光信号之一以对向传播方式组合成中间放大信号。这允许了分路泵浦激光信号在掺铒光纤中相对于第一组合信号在相反方向上行进以允许第一组合信号被掺铒光纤放大。该方法还包括在每个放大器系统的掺铒光纤处衰减中间放大信号的分路激光信号。该方法还包括从每个放大器系统例如向与该放大器系统光学连接的解复用器输出包括放大第一组合信号的放大输出信号。在一些示例中，清洁滤波器可存在于第二组合器的输出处以去除箝制信号和任何残余泵浦信号。额外地或替换地，在一些示例中，不同的清洁滤波器可存在于掺铒光纤的输出处以从中间放大信号中去除任何残余的泵浦信号。

此方面可包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实现方式中，每个放大器系统被配置为维持恒定的泵浦功率或恒定的电流。该方法还可包括利用与泵浦激光器和箝制激光器通信的控制器控制总泵浦功率输出和总箝制激光器输出。在一些示例中，该方法还包括在解复用器处接收放大输出信号，在解复用器处将放大输出信号解复用成解复用光信号，并且从解复用器将每个解复用光信号输出到与解复用器光通信的光线路终端。复用信号可包括上行信号，其中每个上行信号是从光网络单元接收的。

本公开的一个或多个实现方式的细节在附图和下面的描述中记载。其他方面、特征和优点将从描述和附图以及从权利要求中清楚显现。

附图说明

图1A是示例TWDM-PON体系结构的示意性视图。

图1B是示例TWDM-PON体系结构的示意性视图。

图2A是现有技术的前向泵浦EDFA的示意性视图。

图2B是现有技术的后向泵浦EDFA的示意性视图。

图2C是示例的更新EDFA的示意性视图。

图2D是示例的更新后向泵浦EDFA的示意性视图。

图2E是示例的更新EDFA的示意性视图。

图3是利用图2C的系统放大上行信号的方法的操作的示例布置。

图4是利用图2D的系统放大上行信号的方法的操作的示例布置。

图5是利用图2E的系统放大上行信号的方法的操作的示例布置。

图6是执行本文描述的任何系统或方法的示例计算设备的示意性视图。

各幅图中的相似附图标记指示相似的元素。

具体实施方式

光纤到户(FTTH)被认为是宽带接入网络的最终状态，因为光纤提供几乎无限的带宽。FTTH替代了当前使用的铜基础设施(例如，电话线、同轴电缆等等)。FTTH是通过光纤将通信信号从中心局(central office，CO)或光线路终端(optical line terminal，OLT)递送到用户的家庭或企业。当今的FTTH系统大多是通过点到多点时分复用(time divisionmultiplexed，TDM)无源光网络(passive optical network，PON)利用在现场的远程节点70(RN)(参见图1A)处的无源光功率分路器以共享CO 40处的共同收发器50(OLT)来提供的，或者是通过点到点(pt-2-pt)直接连接提供的，其中本垒打光纤(home-run fiber)一路延伸回到CO 40并且每个客户被单独的收发器所端接(这与共享的收发器(被TDM-PON使用)不同)。复用是一种在光网络中用来最大程度地利用光学器件的大带宽的方法。复用使得能够在单个光纤上形成若干个虚拟信道。因此，复用若干个光信号增大了网络基础设施的利用率。时分复用(Time-Division-Multiplexing，TDM)是一种用于将若干个信号复用成光纤链路上的一个高速数字信号的方法。TDM通过利用不同的时间槽建立不同的虚拟信道来复用若干个信号。波分复用(Wavelength-Division-Multiplexing，WDM)是另一种方法，用于通过让不同的信道使用不同的波长来复用信号；这些信道是由单独的激光器生成的并且它们的流量通常不交互。

近年来，TDM体系结构和WDM体系结构的一些方面被组合成如图1A所示的TWDM(时分波分复用)体系结构100。包括TWDM-PON体系结构20的通信系统100包括为一个或多个TWDM-PON 20,20a–20m服务的CO 40。每个TWDM-PON 20允许将光信号220(例如，下行光信号220d)从包括光发送器/接收器或收发器50的CO 40传送到客户所在地的数个光网络终端(optical network terminal，ONU)60。进而，每个ONU 60,60a–60n包括双向光收发器，并且向OLT 220u发送上行光信号220u。

与pt-2-pt本垒打系统相比，TDM-PON提供了(远程节点(RN)70与CO 40之间的)馈线光纤22的数目和CO 40处的光收发器50的数目上的有益节省，同时节省了用于端接光纤的接插板空间。然而，多个用户30共享OLT收发器50的总带宽。pt-2-pt系统向终端用户30,30a–30p提供高带宽；然而，pt-2-pt使用极大数目的干线光纤22和光收发器50。从而，因为CO 40处的OLT 50的大数目和CO 40与RN 70之间的光纤数目，pt-2-pt系统在密集区域中不会良好地缩放，从而导致了更大的空间要求、更高的功率和增大的成本。TWDM-PON体系结构20(例如NG-PON2)组合了TDM和多个波长信道的使用两者的益处来针对每个用户30缩放总带宽。

继续参考图1A的通信系统100，CO 40接收信息，例如可被传递到终端用户30的视频媒体分发42、互联网数据44和语音数据46。CO 40包括例如将光接入网络连接到IP、ATM或SONET骨干的光线路终端(OLT)50。因此，OLT 50是通信系统100的端点。每个OLT 50转换由服务提供者的设备使用的电信号和由PON 20使用的光纤信号。此外，每个OLT 50在终端用户30处的转换设备之间协调复用。每个OLT 50通过馈线光纤22发送下行光纤信号220d并且通过馈线光纤22接收上行光纤信号220u。如图所示，CO 40为多个TWDM-PON 20a-20m服务。CO 40可包括多个机壳(未示出)，其中每个机壳容纳和支持多个OLT 50,50aa–50an,50na–50nn，每个OLT 50使用来自其他OLT 50的不同波长。在一些示例中，每组OLT 50或由一个机壳支持的OLT 50内的每个OLT 50发送与同一组内或由同一机壳支持的OLT 50的其他信号复用的信号。在这种情况下，该组OLT 50或由同一机壳支持的OLT 50内的每个OLT 50使用不同的波长。

复用器(MUX)组合若干个输入信号并且输出单独信号的组合信号。复用的信号被通过物理线例如单条光纤馈线22传送，这节省了对于每个信号具有多条线的成本。如图1A所示，CO 40复用从若干个源接收的信号，例如视频媒体分发42、互联网数据44和语音数据46，并且将接收到的信号复用成一个复用信号，然后将复用信号通过馈线光纤22发送到远程节点70。此外，CO 40复用多个OLT 50的信号，然后将复用信号通过馈线光纤22发送到RN70集合。在接收器端，即在用户端的ONU 60上，利用解复用器发生反向过程。解复用器接收复用信号并且将其分割成原本被组合的单独原始信号。在一些示例中，光电探测器将光波转换回其电形式并且位于远程节点处或终端用户30处(例如，网络上的数据、利用麦克风转换成电流并利用扬声器转换回其原始物理形式的声波、利用视频相机将图像转换成电流并且利用电视将其转换回其物理形式)。

用户端的收发器或ONU 60包括用于生成把要发送的信息从终端用户30运载到CO40的光信号的载波源(例如，激光二极管或发光二极管)。激光器是高频发生器或振荡器，其要求放大、反馈和确定频率的调谐机制。激光器相干地发射光，使得激光器输出是窄光束。在一些实现方式中，激光器包括提供振幅和频率的介质和提供反馈的镜子。光子通过介质从一个镜子弹开并返回到另一个镜子，从而弹回以便进一步放大。一个——有时是两个——镜子可部分透射光以允许生成的光的一小部分被发射。激光二极管是具有作为p-n结的活性介质的电泵浦半导体激光器。p-n结是通过掺杂创建的(即，将杂质引入到纯半导体中以改变其电属性)。如图所示，从CO 40到RN 70采用一个馈线光纤22，其中信号被分路/解复用并被分发到例如多个ONU 60a-60n。如图所示，系统100对于每个TWDM-PON 20包括一个RN 70，但在其他示例中，系统100可包括与每个TWDM-PON 20相关联的多于一个RN 70。每个RN 70对接收到的下行信号220d进行分路/解复用并且把从多个ONU 60a-60n接收的信号组合/复用成上行信号220u。

参考图1A和1B，CO 40复用下行信号220d，即从CO 40到用户30的信号220d，并且将下行信号220d发送到ONU 60。每组OLT 50形成TWDM-PON 20，其中该组内的每个OLT 50与该组内的其他OLT 50按不同的波长操作。TWDM-PON 20在CO 40和ONU 60之间提供双向通信信号220。更具体而言，TWDM-PON 20包括下行信号220d(从CO 40到ONU 60)和上行信号220u(从ONU 60到CO 40)。

在一些示例中，从CO 40到ONU 60的下行信号220d在到达ONU 60之前首先被无源RN 70接收。RN 70接收下行信号220d，然后对下行信号220u进行解复用或分路，然后将分路/解复用的下行信号221,221d发送到ONU 60，从而将信号221d分发到多个用户30。在一些示例中，每个CO 40包括多个OLT 50,50a-n。每个OLT 50被配置为向一组用户30提供信号。此外，每个OLT 50可被配置为提供按不同传送协议的信号或服务，例如，一个OLT 50以1G-PON提供服务并且另一个以10G-PON提供服务。当CO 40包括多于一个OLT 50时，每个OLT的信号(即，上行和下行信号)被与其他OLT的信号复用(例如，通信系统100的如图1B所示的包括复用器310、320的光学系统300)，然后将其发送到远程节点70。类似地，ONU 60向OLT 50发送上行信号220u。RN 70接收来自多个ONU 60的上行信号221u，并且将接收到的上行信号221u复用成复用的上行信号220u，然后将复用的上行信号220u发送到CO 40。

如图1B所示，CO 40包括多个OLT光学系统300、与多个OLT光学系统300连接的激光器系统240(包括第一光学系统242)以及光学连接到OLT光学系统300的OLT 50或OLT 50,50aa–50an,50na–50nn的阵列或群组。OLT光学系统300包括用于分离的发送(下行信号220d)和接收连接(上行信号220u)的双工光纤，这与具有带内置双工器的单个光纤接口的传统G-PON OLT收发器不同，该内置双工器在OLT 50内分离上行和下行信号。OLT光学系统300包括频带复用器310、用于复用来自OLT 50的下行信号220d(在L红带(L-Red band)中)的下行复用器320a和用于解复用从ONU 60接收的上行信号220u(在C红带(C-Red band)中)的上行解复用器320b。频带复用器310充当双工器，因为其将上行OLT信号220u(在C红带中)和下行OLT信号220d(在L红带中)复用到一个发送信号220信号中。OLT光学系统300的设计使用下行复用器320a将来自一个或多个OLT 50的下行信号S_D1–S_Dn复用到一个下行信号220d中，并且使用上行解复用器320b来把复用的上行信号220u解复用到去往每个OLT>U1–S_Un。

OLT光学系统300在下行和上行方向上可分别包括信号增强器330和/或放大器系统200。信号增强器330和/或放大器系统200(图2C-2E)可包括掺铒光纤(Erbium-DopedFiber，EDF)。EDFA是用于增强通过馈线光纤22运载的光信号的强度的光中继器设备。EDFA信号增强器330光学连接到下行复用器320a和频带复用器310并且进入长馈线光纤22之前以更高功率EDFA增强复用的下行信号220d的功率，或者具有大损耗的设备(例如，功率分路器)，以便其到达ONU 60。放大器系统200与上行解复用器320b和频带复用器310光学连接并且增强复用的上行信号220u的功率。放大器系统200被定位成使得当复用的上行信号220u作为弱信号到达光学系统300时其被放大。在一些示例中，放大器系统200或放大器系统的阵列(也称为第二光学设备270)共同使用激光器系统240来放大上行信号220u，激光器系统240的成本在OLT 50之间共享。

TWDM-PON 20在一个光纤馈线22中使用多个波长来增大PON 20的容量。增大每个光纤馈线22的长度允许了位于远离CO 40处的用户30从/向CO 40接收/发送信号，从而被TWDM-PON 20服务。在CO 40和ONU 60之间提供通信服务的服务提供者希望增大RN 70处的分路比率(例如，增大位于RN 70处的分路器的分路比率)或者延长馈线光纤22(例如，从CO40到RN 70，或者从RN 70到ONU 60)以为更多用户30服务。然而，增大RN 70处的分路器的分路比率或者增大光纤馈线22的长度会增大TWDM-PON 20中的无源信号损耗。无源信号损耗的增大从技术上或经济上向OLT 50和ONU 60处使用的光发送器和光接收器添加了压力。为了减轻此问题，服务提供者可增大发送器的输出功率、改善接收器的灵敏度或者在(一个或多个)RN 70或CO 40处部署放大器。在TWDM-PON 20系统中，在(一个或多个)RN 70或CO 40处添加的光放大器可被多个波长共享，从而允许了TWDM-PON 20系统与利用高功率激光器增大发送器的功率或者利用高灵敏度光电探测器增大接收器的灵敏度相比更加成本高效。因此，希望使用被部署在OLT 50(CO 40)处的光放大器系统200来对TWDM-PON 20中的上行220u信号的光学损耗加以补偿，并且使用信号增强器330来对下行信号的光学损耗加以补偿。在一些示例中，上行信号220u由于该信号从ONU 60到其到达CO 40为止行进的距离而被减弱。因此，由于在OLT 50和ONU 60之间对长光纤馈线22的使用，希望在CO 40处包括与每个TWDM-PON 20相关联的放大器系统200来放大在CO 40处接收到的上行信号220u。更具体而言，放大器系统200放大在CO 40处从ONU 60接收到的上行信号220u。

返回参考图1A和图1B，在一些实现方式中，激光器系统240可与放大器系统200的阵列一起使用(在图2C-2E中也称为第二光学设备270)来在上行信号220u被OLT 50接收之前在CO 40处对上行信号220u进行放大。在一些示例中，对于在C带(1530–1565nm)或L带(1565–1625nm)工作的TWDM-PON 20，改进的掺铒光纤放大器(EDFA)被用作放大器系统200。每个EDFA包括用三价铒离子掺杂的石英光纤的核并且被用激光器在980nm或1,480nm的波长下高效泵浦，并且在1,550nm区域中表现出增益。

一个放大器系统200(例如，改进的EDFA)可用于放大单个光纤馈线22内的多个波长。在TWDM模式中，以突发模式(burst mode，BM)在CO 40处接收上行信号220u。PON的体系结构使得下行传送(OLT 50到ONU 60)和上行(ONU 60到OLT 50)的传送模式不同。对于下行传送或下行信号220d，每个OLT 50以连续模式(continuous mode，CM)向与OLT 50光学连接的所有ONU 60发送或广播下行光信号220d。CM是当下行信道具有光数据信号时。然而，CM不能被用在上行传送中。在上行传送中使用CM导致从ONU发送并被RN 70接收的信号被功率分路器(用作下行信号的功率耦合器)会聚(带有衰减)到一个光纤中，并且重叠。因此，突发模式(burst mode，BM)传送被用于上行传送。BM允许了每个ONU 60在分配的时间槽中发送信号(即，光封包)并且ONU 60可只在其时间槽内发送。被OLT 50接收到的BM光封包的相位在封包与封包之间是不同的，因为ONU 60没有同步在同一相位中发送光封包，并且CO 40(OLT50)与每个ONU 60之间的距离是变化多样的。因此，为了对短时间中的相位变动和幅度变动进行补偿，分别采用突发模式时钟和数据恢复(burst mode clock and data recovery，BM-CDR)和突发模式放大器。此外，每个ONU 60处的发送器必须在BM中工作以便能够在不阻挡其他ONU 60的情况下发送上行信号。BM发送器被配置为在短时间中开启和关闭。

参考图2A和2B，一般地，EDFA 10,10a,10b具有两个主要组件：掺铒光纤(EDF)230和泵浦激光器204。图2A示出了前向泵浦EDFA 10a，而图2B示出了后向泵浦EDFA。前向泵浦EDFA 10a被配置为在与上行信号220u相同的方向上泵浦激光信号205。后向泵浦EDFA 10b被配置为在与上行信号220u相反的方向上泵浦激光信号205。EDFA10的信号放大随着信号行经EDF 230而发生，其中泵浦激光器204将其能量给予上行信号220u，从而放大上行信号220u并且降低泵浦激光器204的功率。

EDF 230的铒对于其价电子具有亚稳定能态。被激发到更高能态的电子将弛豫到亚稳定能级并且在较长的一段时间中保持在那里，然后才弛豫下来到基态，释放C带或L带中的光子，如果它们不被其他光子“激励”的话。这通常被称为自发发射。然而，如果类似能量的光子与被激发的电子相互作用，则其可激励该电子随着光子经过而弛豫回到基态，产生在频率、相位和方向上相同的该光子的克隆。这通常被称为自激发射。在一些实例中，基态电子吸收光子，从而将电子推进到激发态。这被称为自发吸收。EDFA 10中的泵浦激光器204负责经由自发吸收将价电子激发到更高的能态。被激发的电子随后允许信号产生受激发射，从而放大信号。EDFA 10的总增益由各种因素决定，例如掺杂的量、掺铒光纤的长度和(一个或多个)泵浦激光器的强度。通常，EDFA 10可通过监视输入和输出功率并且相应地调整泵浦激光器204的泵浦功率来在恒定增益功率模式下操作。然而，用于BM信号的EDFA 10的增益不能被自动增益控制环所控制。高度波动的输入信号改变激发电子与基态电子的比率，从而改变放大器10的增益。这发生的速率通常快于泵浦激光器204可被调整来对该变化进行补偿的速率。这可引起自动增益和功率控制环产生不可预测的行为，这是非常不合需要的。为了避免这一点，可在恒定电流模式或恒定泵浦功率模式下使用BM EDFA。然而，没有增益箝制(gain clamping)的EDFA 10在没有信号的时段之后的第一信号突发中具有增益偏移。在没有信号的时段期间，基态电子被激励到激发泵浦光子级别。然而，信号的缺乏意味着没有受激发射来对此进行平衡，从而大幅增大了激发光子与基态电子的比率。大增益偏移对于OLT接收器50导致问题。对此的一个解决方案是使用较强的带外信号光来将EDFA增益“箝制”(例如，箝制光202)在固定水平左右，从而可大幅减小增益偏移。箝制激光器202限制光增益和激发密度，从而稳定光增益。箝制信号203实际上是相对较高功率的带外信号，它也通过EDF 230处的增益级被放大。因此，即使当没有信号时它也以固定速率消耗一定量的激发电子，从而防止了EDFA 10的增益大幅变化。箝制信号203和输入信号220u的相对功率被小心地选择以控制EDFA 10的绝对增益和增益变动。通过使用箝制激光器202，EDFA 10可在恒定泵浦功率或恒定电流模式下工作并且在整个寿命期间仍维持适当的增益水平。

如前所述，上行信号220u处于BM中，为每个ONU 60提供一时间槽来上行发送其信号221u。因此，在一些示例中，与ONU的每个信号221u相关联的突发长度可不同于与另一ONU60相关联的另一突发长度。突发长度可以是数百微秒长。EDFA通常在饱和区工作，因此长突发期间的增益变化在OLT 50接收器侧引起灵敏度劣化或封包丢失。继续参考图2A和2B，增益箝制EDFA 10先前已被提出来通过将来自箝制激光器202的强带外信号205与TWDM光上行信号220u一起注入来解决此问题。激光信号205将EDF 230的增益箝制到小得多的范围，从而大幅减小了信号功率变动。示出的EDFA 10包括箝制激光器202输出箝制光203到第一组合器212a，该第一组合器212a组合从RN 70接收的上行信号220u。第一组合器212a组合接收到的上行信号220u和接收到的箝制光203并且输出第一组合信号。参考图2A，描述前向泵浦，第二组合器212b接收第一组合信号和来自泵浦激光器204的泵浦光205并且将接收到的信号组合成第二组合信号。第二组合信号(包括复用信号220u、箝制信号203和泵浦信号205)行经EDF 230，在这里复用信号220u和箝制信号203被放大并且泵浦激光分路信号205被衰减。参考图2B，描述后向泵浦，EDF 230从第一组合器212a接收到第一组合信号。在EDF230的输出处，第二组合器212b在与第一复用信号220u相反的传播方向上将泵浦激光信号205插入到EDF 230中，从而允许了第一复用信号220u在EDF 230内部被放大，并且在EDF230的输出处形成放大的输出信号。返回参考图2A和2B，清洁滤波器240接收放大的信号并且去除放大的箝制信号230和任何残余的泵浦信号205，留下上行信号220u的放大版本，其随后被从EDFA 10,10a,10b输出。示出的EDFA 10,10a,10b包括一个箝制激光器202和一个泵浦激光器204，两者都是昂贵的部件。因此，对于具有支持多个各自包括EDFA 10的TWDM-PON 20的CO 40的通信系统，通信系统的成本将是很高并且不划算的。因此，提出的通信系统100包括光分路器(例如，在激光器系统240处)，其允许了在多个放大器系统200之间共享箝制激光器202和泵浦激光器204。

参考图2C-2E，放大器系统200(即，改进的EDFA)共享激光器系统240中包括的箝制激光器202和泵浦激光器204。在多个放大器系统200——也称为第二光学系统270——之间共享激光器系统240大幅降低了第二光学系统270的成本。因此，与图2A和2B的包括与每个EDF 230相关联的泵浦激光器204和箝制激光器202的EDFA 10,10a,10b不同，图2C-2E所示的系统100包括在EDF 230之间共享泵浦激光器信号203和箝制激光器信号203的放大器系统200。在一些示例中，CO 40支持20,000–30,000个用户30。对于每个TDM-PON具有10个波长和32个时间槽的TWDM-PON 20允许每个TWDM-PON 20支持320个用户30。因此，为了支持20,000–30,000个用户30，在CO 40处需要63-94个放大器系统200。从而，在63-94个放大器系统200之间共享泵浦激光器204和箝制激光器，而不是对每个放大器系统200使用一个箝制激光器202和一个泵浦激光器，大幅降低了通信系统100的整体成本。

图2C-2E提供了包括泵浦激光器204、箝制激光器202和第一光学系统242,242a,242b的激光器系统240和包括多个放大器系统200,200a–200m的第二光学系统270的示意性视图。每个放大器系统200输出放大的输出或上行信号224，该信号光学连接到上行解复用器320b,320ba–320bn，该上行解复用器320b,320ba–320bn将输出的放大上行信号224解复用成一个或多个上行信号S_U1–S_Un去到每个OLT>

参考图2C和2D，第一光学系统242,242a光学连接到箝制激光器202和泵浦激光器204。此外，第一光学系统242a包括第一和第二光分路器244,244a,244b。第一光分路器244a(例如，1乘M分路器)被配置为从箝制激光器202接收箝制激光信号203并且将接收到的箝制激光信号203分路成M个分路箝制激光信号203a,203aa–an。第二光分路器244b(例如，1乘N分路器)被配置为从泵浦激光器204接收泵浦激光信号205并且将接收到的泵浦激光信号205分路成N个分路泵浦激光信号205a,205aa–205an。因此，泵浦激光器204和箝制激光器202分别被M和N个放大器系统所共享，从而大幅降低了有源组件的成本。M和N是整数并且可以相等或不相等。

参考图2C，第二光学系统270光学连接到第一光学系统242a。另外，第二光学系统270包括放大器系统200，其中每个放大器系统200被配置为从与TWDM-PON 20相关联的RN70接收复用的上行信号220u。此外，每个放大器系统200包括光学连接到掺铒光纤230的第一和第二组合器212,212a,212b(统称为组合器系统210,210a-n)。第一组合器212a光学连接到第一光分路器244a，并且第二组合器212b光学连接到第二分路器244b。第一组合器212a被配置为接收复用上行信号220u和分路箝制激光信号203a之一，并且将复用上行信号220u和该分路箝制激光信号203a组合成第一组合信号222。另外，第二组合器212b被配置为接收第一组合信号222和分路泵浦激光信号205a之一，将第一组合信号222和该分路泵浦激光信号205a组合成第二组合信号223，并且将第二组合信号223输出到EDF 230。第二组合信号223包括分路泵浦激光信号205a之一和第一组合信号222(即，复用信号220u和分路箝制激光信号203a之一)。EDF 230接收第二组合信号223，并且放大复用信号220u和分路箝制激光信号203a。此外，EDF 230衰减第二组合信号223的分路泵浦激光信号205a。EDF 230将放大的输出信号224输出到与第二光学系统270光学连接的解复用器中。放大的输出信号224包括放大的第二组合信号223和衰减的分路泵浦激光信号205a。更具体而言，每个放大器系统200连接到各自的解复用器320b。在一些实现方式中，放大器系统200包括清洁滤波器240，该清洁滤波器240接收放大输出信号224并将其过滤成只包含放大的复用信号并且去除了放大的箝制信号203a和任何衰减的泵浦信号205a的过滤放大信号226，然后将其输出到各自的解复用器320b。

图2C描述了前向泵浦放大器系统200，其中激光信号205的方向与复用信号220u相同。然而，图2D描述了后向泵浦放大器系统200，其中泵浦激光信号205在与复用信号220u相反的方向上传播。在此情况下，每个放大器系统200包括第一和第二组合器212,212a,212b，这些组合器光学连接到位于第一和第二组合器212a、212b之间的掺铒光纤230。第一组合器212a光学连接到第一光分路器244a，并且第二组合器212b光学连接到第二分路器244b。第一组合器212a被配置为接收复用上行信号220u和分路箝制激光信号203a之一，并且将复用上行信号220u和分路箝制激光信号203a组合成第一组合信号222。

EDF 230接收第一组合信号222，并且将第一组合信号222放大成放大的第一组合信号223。第一组合信号222的分路箝制激光信号203a和复用信号220u在相同方向上传播。第二组合器212b的输入/输出连接到EDF 230的输出。第二组合器212b被配置为接收分路泵浦激光信号205a并将其插入到EDF 230中，其中分路泵浦激光信号205a在与第一组合信号222相反的方向上传播。换言之，第二组合器212b接收泵浦激光信号205a和放大的第一组合信号223，并且将两个信号组合成中间放大信号227，该中间放大信号227包括双向信号，即放大的第一组合信号223和分路泵浦激光信号205a。因此，第一组合信号222在EDF 230内部被利用分路泵浦激光信号205a的功率来放大，产生了从第二组合器224输出的放大输出信号224。此外，第二组合器212b被配置为向与第二光学系统270光学连接的解复用器320b输出放大输出信号224，该放大输出信号224是放大的第一组合信号223，即没有分路泵浦激光信号205a的中间放大信号227。每个放大器系统200可连接到各自的解复用器320b。在一些实现方式中，放大器系统200包括清洁滤波器240，该清洁滤波器240接收放大输出信号224，然后将放大输出信号224过滤成过滤放大信号226，然后才将其输出到各自的解复用器320b。过滤放大信号226只包含放大的复用信号并且去除了放大的箝制信号203a。额外地或替换地，在一些示例中，一不同的清洁滤波器(未示出)可被定位在掺铒光纤的输出处以从中间放大信号中去除任何残余的泵浦信号。

图2E示出了用于在放大器系统200之间共享箝制激光器202和泵浦激光器204的另一方法。在此情况下，箝制信号203和泵浦信号205在激光器系统240处被组合，并且组合器系统210包括一个组合器212,212d。第一光学系统242,242b包括第一组合器212c和分路器244,244c。第一组合器212c被配置为从泵浦激光器204接收泵浦激光信号205并且从箝制激光器202接收箝制激光信号203，并且将接收到的泵浦激光信号205和接收到的箝制激光信号203组合成第一组合信号213。分路器244c被配置为将第一组合信号213分路成分路信号213a,213aa–213an。第二光学系统270光学连接到第一光学系统242b。第二光学系统270包括放大器系统200。每个放大器系统200被配置为接收复用上行信号220u。此外，每个放大器系统200包括第二组合器212d和具有输入端和输出端的掺铒光纤230。第二组合器212d光学连接到输入端。第二组合器212d被配置为接收上行复用信号220u和分路信号213a,213aa–213an之一，并且将上行复用信号220u和分路信号213a,213aa–213an之一组合成第二组合信号223。第二组合信号223经过EDF 230，EDF 230放大复用信号220u和分路信号213a的箝制信号203，同时衰减分路信号213a的泵浦信号205。这产生了放大输出信号224。放大器系统200从各个放大器系统200的掺铒光纤230的输出端将放大输出信号224输出到与放大器系统200光学连接的解复用器。在一些示例中，放大器系统200包括清洁滤波器240，该清洁滤波器240接收放大输出信号224并随后将其过滤成只包括放大的复用信号220u并且去除了放大的箝制信号203和任何残余的泵浦信号205的过滤放大信号226，然后才将其输出到各自的解复用器320b。

图3是利用图2C中描述的系统放大上行信号220的方法300的操作的示例布置。在方框302，方法300包括在与箝制激光器202光学连接的第一光学系统242a的第一光分路器244a处接收箝制激光信号203。在方框304，方法300包括在与泵浦激光器204光学连接的第一光学系统242a的第二光分路器244b处接收泵浦激光信号205。在方框306，该方法包括在第一光分路器244a处将接收到的箝制激光信号203分路成分路箝制激光信号203a。在方框308，方法300包括在第二光分路器244b处将接收到的泵浦激光信号205分路成分路泵浦激光信号205a。此外，在方框310处，方法300包括在具有放大器系统200的第二光学系统270处接收分路箝制激光信号203a和分路泵浦激光信号205a。每个放大器系统200接收分路箝制激光信号203a之一和分路泵浦激光信号205a之一。每个放大器系统200具有第一和第二组合器212,212b(即，组合器系统210)。在方框312，方法300还包括在每个放大器系统200处接收上行复用信号220u。在方框314，方法300包括在每个放大器系统200的第一组合器212a处将上行复用信号220u和接收到的分路箝制信号203a组合成第一组合信号222。在方框316，方法300包括在每个放大器系统200的第二组合器212b处将第一组合信号222和分路激光信号205a组合成第二组合信号223。在方框318，方法300包括在与第二组合器212b的输出光学连接的掺铒光纤处放大第二组合信号223的复用信号和分路箝制信号203a。方法300包括在方框320，在EDF 230处衰减第二组合信号223的分路泵浦激光信号205a，并且在方框332，从每个放大器系统200向与放大器系统200光学连接的解复用器320b输出放大输出信号224。放大输出信号224包括放大的复用信号、放大的分路箝制激光信号和衰减的分路箝制激光信号。

图4是利用图2D中描述的系统放大上行信号220的方法400的操作的第二示例布置。在方框402，方法400包括在与箝制激光器202光学连接的第一光学系统242a的第一光分路器244a处接收箝制激光信号203。在方框404，方法400包括在与泵浦激光器204光学连接的第一光学系统242a的第二光分路器244b处接收泵浦激光信号205。在方框406，该方法包括在第一光分路器244a处将接收到的箝制激光信号203分路成分路箝制激光信号203a。在方框408，方法400包括在第二光分路器244b处将接收到的泵浦激光信号205分路成分路泵浦激光信号205a。此外，在方框410处，方法400包括在具有放大器系统200的第二光学系统270处接收分路箝制激光信号203a和分路泵浦激光信号205a。每个放大器系统200接收分路箝制激光信号203a之一和分路泵浦激光信号205a之一。每个放大器系统200具有第一和第二组合器212,212b和掺铒光纤230。在方框412，方法400还包括在每个放大器系统200处接收上行复用信号220u。在方框414，方法400包括在每个放大器系统200的第一组合器212a处将上行复用信号220u和接收到的分路箝制信号203a组合成第一组合信号222。在方框416，方法400包括在与第一组合器的输出和第二组合器的输出光学连接的掺铒光纤230处将第一组合信号放大成放大第一组合信号223。在方框418，方法400包括在每个放大器系统200的第二组合器212b处将放大第一组合信号223和分路泵浦激光信号205a之一以对向传播方式组合成中间放大信号227。这允许了分路泵浦激光信号205a在EDF 230中相对于第一组合信号222在相反方向上行进以允许第一组合信号222被EDF 230放大。在方框420，方法400包括在每个放大器系统200的EDF 230处衰减中间放大信号227的分路激光信号205a。在方框422，方法400还包括从每个放大器系统200向与放大器系统200光学连接的解复用器320b输出包括放大第一组合信号223的放大输出信号224。额外地或替换地，在一些示例中，一不同的清洁滤波器可存在于掺铒光纤的输出处以从中间放大信号中去除任何残余的泵浦信号。

图5是利用图2E中描述的系统放大上行信号的方法500的操作的第三示例布置。在方框502，方法500包括在第一光组合器212c处从箝制激光器202接收箝制激光信号203并且从泵浦激光器204接收泵浦激光信号205。在方框504，方法500包括在第一光组合器212c处将箝制激光信号203和泵浦激光信号205组合成第一组合信号213，并且在方框506，在与第一光组合器212c光学连接的分路器244c处接收第一组合信号213。在方框508，方法500还包括在分路器244c处将第一组合信号213分路成分路信号213a,213aa–213an。在方框510，方法500包括在具有放大器系统200的第二光学系统270处接收分路信号213a,213aa–213an。每个放大器系统200接收分路信号213a,213aa–213an之一。在方框512，方法500包括在每个放大器系统200处接收复用上行信号220u。在方框514，方法500还包括在每个放大器系统200的组合器212d处将复用信号223u和接收到的分路信号213a,213aa–213an组合成第二组合信号223。在方框516，方法500包括在每个放大器系统200的EDF 230处接收第二组合信号230。在方框518，方法500包括从每个放大器系统200的EDF 230向与放大器系统200光学连接的解复用器320b输出第二组合信号223作为放大输出信号224。或者，在一些示例中，在方框516，方法500包括在与第二组合器212b的输出光学连接的EDF 230处放大第二组合信号223的复用信号220u和分路箝制信号203a。另外(或者)，在方框518，方法500包括在EDF 230处衰减第二组合信号223的分路泵浦激光信号205a，并且从每个放大器系统200向与放大器系统200光学连接的解复用器320b输出放大输出信号224。放大输出信号224包括放大的复用信号、放大的分路箝制激光信号和衰减的分路箝制激光信号。

参考图3-图5，在一些实现方式中，每个放大器系统200被配置为维持恒定的泵浦功率或恒定的电流。方法300、400、500还可包括利用与泵浦激光器204和箝制激光器202通信的控制器控制总泵浦功率输出和总箝制激光器输出。在一些示例中，方法300、400、500还包括在上行解复用器320b处接收放大输出信号224，在上行解复用器320b处将放大输出信号224解复用成一个或多个解复用输出信号S_U1–S_Un，并且从解复用器320b向与上行解复用器320b光学连接的每个OLT>U1–S_Un。复用信号220u可包括上行信号，其中每个上行信号是从光网络单元ONU接收的。此外，在一些示例中，方法300、400、500可包括在清洁滤波器240处对放大输出信号224进行过滤(过滤成过滤放大信号226)，然后将放大输出信号224输出到上行解复用器320b。过滤放大信号226包括放大复用信号220u并且去除了任何放大箝制信号203a和/或任何残余泵浦激光信号205a。

图6是可用于实现本文档中描述的系统和方法的示例控制器280或计算设备600的示意性视图。计算设备600旨在表示各种形式的数字计算机，例如膝上型计算机、桌面型计算机、工作站、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型机和其他适当的计算机。这里示出的组件、它们的连接和关系以及它们的功能只欲作为示范，而并不欲限制本文献中描述和/或要求保护的发明的实现。

计算设备600包括处理器610、存储器620、存储设备630、连接到存储器620和高速扩展端口650的高速接口/控制器640以及连接到低速总线670和存储设备630的低速接口/控制器660。组件610、620、630、640、650和660的每一者利用各种总线互连，并且可被安装在共同的主板上或者酌情以其他方式安装。处理器610可处理用于在计算设备600内执行的指令，包括存储在存储器620中或存储设备630上以在外部输入/输出设备(如显示器680)上显示用于图形用户界面(graphical user interface，GUI)的图形信息的指令，所述外部输入/输出设备例如是耦合到高速接口640。在其他实现方式中，可酌情使用多个处理器和/或多个总线，以及多个存储器和多类存储器。另外，多个计算设备600可被连接，其中每个设备提供必要操作的一部分(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器或者多处理器系统)。

存储器620在计算设备600内非暂态地存储信息。存储器620可以是计算机可读介质，(一个或多个)易失性存储器单元或者(一个或多个)非易失性存储器单元。非暂态存储器620可以是用于以临时或永久方式存储程序(例如，指令的序列)或数据(例如，程序状态信息)以供计算设备600使用的物理设备。非易失性存储器的示例包括但不限于闪存和只读存储器(read-only memory，ROM)/可编程只读存储器(programmable read-only memory，PROM)/可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory，EPROM)/电可擦除可编程只读存储器(electronically erasable programmable read-only memory，EEPROM)(例如，通常用于固件，例如引导程序)。易失性存储器的示例包括但不限于随机访问存储器(random access memory，RAM)、动态随机访问存储器(dynamic random accessmemory，DRAM)、静态随机访问存储器(static random access memory，SRAM)和相变存储器(phasechange memory，PCM)。

存储设备630能够为计算设备600提供大容量存储。在一些实现方式中，存储设备630是计算机可读介质。在各种不同的实现方式中，存储设备630可以是软盘设备、硬盘设备、光盘设备或者磁带设备、闪存或其他类似的固态存储器设备、或者设备的阵列，包括存储区域网络或其他配置中的设备。在额外的实现方式中，计算机程序产品被有形地体现在信息载体中。计算机程序产品包含指令，这些指令当被执行时执行一个或多个方法，例如以上描述的那些。信息载体是计算机可读介质或机器可读介质，例如存储器620、存储设备630或处理器610上的存储器。

高速控制器640为计算设备600管理带宽密集操作，而低速控制器660管理更低带宽密集操作。职能的这种分配只是示范性的。在一些实现方式中，高速控制器640耦合到存储器620、显示器680(例如，通过图形处理器或加速器)并且耦合到高速扩展端口650，高速扩展端口650可接受各种扩展卡(未示出)。在一些实现方式中，低速控制器660耦合到存储设备630和低速扩展端口670。可包括各种通信端口(例如，USB、蓝牙、以太网、无线以太网)的低速扩展端口670可耦合到一个或多个输入/输出设备，例如键盘、指点设备、扫描仪或者诸如交换机或路由器之类的联网设备(例如通过网络适配器)。

计算设备600可按多种不同形式实现，如图所示。例如，其可实现为标准服务器600a或在一组这种服务器600a中实现多次，实现为膝上型计算机600b，或者实现为机架服务器系统600c的一部分。

这里描述的系统和技术的各种实现方式可在数字电子和/或光电路、集成电路、特殊设计的ASIC(application specific integrated circuit，专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合中实现。这些各种实现方式可包括在可编程系统上可执行和/或可解释的一个或多个计算机程序中的实现方式，该系统包括至少一个可编程处理器，该处理器可以是专用或通用的，其被耦合来从存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和指令并且向其发送数据和指令。

这些计算机程序(也称为程序、软件、软件应用或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以用高级别过程和/或面向对象编程语言和/或用汇编/机器语言实现。当在本文中使用时，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、非暂态计算机可读介质、装置和/或设备(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD))，包括以机器可读信号的形式接收机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。

本说明书中描述的主题和功能操作的实现方式可以用数字电子电路实现，或者用计算机软件、固件或硬件—包括本说明书中公开的结构及其结构等同物—实现，或者用它们中的一个或多个的组合来实现。另外，本说明书中描述的主题可实现为一个或多个计算机程序产品，即计算机程序指令的一个或多个模块，其被编码在计算机可读介质上，以供数据处理装置执行或者控制数据处理装置的操作。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、存储器设备、实现机器可读传播信号的组合物或者他们中的一个或多个的组合。术语“数据处理装置”、“计算设备”和“计算处理器”涵盖了用于处理数据的所有装置、设备和机器，例如包括可编程处理器、计算机或者多个处理器或计算机。除了硬件外，装置还可包括为所关注的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或它们中的一个或多个的组合的代码。传播的信号是人工生成的信号，例如机器生成的电信号、光信号或电磁信号，该信号被生成来编码信息以传送到适当的接收器装置。

计算机程序(也称为应用、程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言来编写，所述语言包括经编译或解释的语言，并且计算机程序可按任何形式来部署，包括被部署为独立程序或被部署为模块、组件、子例程或者适合用在计算环境中的其他单元。计算机程序不一定对应于文件系统中的文件。程序可被存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)、存储在专用于所关注程序的单个文件中或者存储在多个协调的文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可被部署来在一个计算机或多个计算机上执行，所述多个计算机位于一个地点或分布在多个地点并由通信网络互连。

本说明书中描述的过程和逻辑流可通过一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出而执行功能，从而来执行。过程和逻辑流也可由专用逻辑电路来执行，并且装置也可实现为专用逻辑电路，专用逻辑电路例如是FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。

适用于执行计算机程序的处理器例如包括通用和专用微处理器，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般地，处理器将从只读存储器或随机访问存储器或者这两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。一般地，计算机还将包括一个或多个大容量存储设备，或者操作性地耦合到一个或多个大容量存储设备以便从其接收数据或向其传递数据，或者既包括也操作性地耦合到一个或多个大容量存储设备，所述大容量存储设备用于存储数据，例如是磁盘、磁光盘或光盘。然而，计算机不是必须具有这种设备。另外，计算机可被嵌入在另一设备中，例如移动电话、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、移动音频播放器、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)接收器，仅举几例。适用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，例如包括半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移除盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可被专用逻辑电路所补充，或者被包含在专用逻辑电路中。

为了提供与用户的交互，本公开的一个或多个方面可实现在计算机上，该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备，例如CRT(cathode ray tube，阴极射线管)、LCD(liquid crystal display，液晶显示)监视器或者触摸屏，并且可选地具有用户可用来向计算机提供输入的键盘和指点设备，例如鼠标或轨迹球。其他种类的设备也可用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且来自用户的输入可按任何形式被接收，包括声音、讲话或触觉输入。此外，计算机可通过向用户使用的设备发送文档并从该设备接收文档来与用户交互；例如，通过响应于从web浏览器接收的请求而向用户的客户端设备上的web浏览器发送网页。

本公开的一个或多个方面可在计算系统中实现，该计算系统包括后端组件，例如作为数据服务器，或者包括中间件组件，例如应用服务器，或者包括前端组件，例如具有用户可通过其来与本说明书中描述的主题的实现方式交互的图形用户界面或Web浏览器的客户端计算机，或者一个或多个这种后端、中间件或前端组件的任何组合。系统的组件可由任何形式或介质的数字数据通信(例如通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)，互联网(例如，因特网)和对等网络(例如，自组织对等网络)。

计算系统可包括客户端和服务器。客户端和服务器一般可彼此远离并且通常通过通信网络来交互。客户端和服务器的关系是由于计算机程序在各计算机上运行且相互之间具有客户端-服务器关系而发生的。在一些实现方式中，服务器发送数据(例如，HTML页面)到客户端设备(例如，为了向与客户端设备交互的用户显示数据和从该用户接收用户输入)。在服务器处可从客户端设备接收在客户端设备处生成的数据(例如，用户交互的结果)。

虽然本说明书包含许多具体细节，但这些细节不应被解释为对本公开的范围或者可请求保护的范围的限制，而是应被解释为对本公开的特定实现方式所特有的特征的描述。本说明书中在分开的实现方式的上下文中描述的某些特征也可在单个实现方式中组合实现。相反，在单个实现方式的上下文中描述的各种特征也可分开地或者按任何适当的子组合在多个实现方式中实现。另外，虽然以上可将特征描述为按某些组合来动作，或者甚至最初权利要求是这样记载的，但来自要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可被从该组合中删去，并且要求保护的组合可指向子组合或子组合的变体。

类似地，虽然操作在附图中是按特定顺序描绘的，但这不应当被理解为为了实现期望的结果要求这种操作按所示出的特定顺序或按先后顺序执行，或者要求所有示出的操作都被执行。在某些情况中，多任务和并行处理可能是有利的。另外，在以上描述的实施例中各种系统组件的分离不应当被理解为在所有实施例中都要求这种分离，并且应当理解所描述的程序组件和系统一般可被一起集成在单个软件产品中或被封装到多个软件产品中。

已描述了数个实现方式。然而，将会理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可做出各种修改。因此，其他实现方式在所附权利要求的范围内。例如，权利要求中记载的动作可按不同的顺序执行，而仍实现期望的结果。