BRPI0923958B1 - Nó de interconexão, método para uso no mesmo e rede de acesso - Google Patents
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Abstract
nó de interconexão, aparelho de rede óptica de escritório central, e, rede de acesso. a invenção se refere a um nó de interconexão para uso na interconexão de uma rede óptica passiva (pon) e de uma rede ,de acesso xdsl por fio de cobre, em que o dito nó de interconexão compreende uma unidade óptica da rede (onu) arranjada para ser conectada em um terminal de linha óptica (olt) através da rede pon; e pelo menos um dispositivo de acesso xdsl conectável em pelo menos um equipamento xdsl de terminal de usuário através da rede de acesso xdsl por fio de cobre. o nó de interconexão caracteriza-se em que ele compreende adicionalmente uma interconexão com cronometragem entre a unidade onu e o pelo menos um dispositivo de acesso xdsl arranjada para distribuir um sinal de relógio obtido a partir das transmissões da rede óptica recebidas na unidade onu através da rede pon a uma de referência de temporização do pelo menos um dispositivo de acesso xdsl. a invenção também se refere a um nó de interconexão e métodos adicionais para uso em nós de interconexão, um aparelho de rede óptica de escritório central e uma rede de acesso.
Description
A invenção se refere, no geral, a redes de acesso e, em particular, a um método e a um nó de interconexão para uso em diferentes ambientes de rede de acesso. A invenção também se refere a um aparelho de rede óptica de escritório central e a uma rede de acesso.
Há diversas arquiteturas de rede de acesso usadas no mercado de banda larga hoje em dia; redes de acesso com base móvel, sistemas de rede de acesso com base em cobre e sistemas de rede de acesso de fibra óptica são alguns exemplos.
Uma rede de acesso pode dizer respeito à série de mídia de transporte de dados, tais como, espaço, fios, cabos e equipamento ativo que abarcam a distância entre pontos de terminal de dados do consumidor/empresa e as centrais de intercâmbio locais ou regionais. As centrais de intercâmbio podem conter equipamento de comutação automatizado, a fim de direcionar chamadas de voz ou conexões de dados ao consumidor/empresa a partir dos pontos de terminal, e até eles.
No geral, em sistemas de rede de acesso com base em cobre usados por operadoras de telecomunicações, serviços de telefonia e de banda larga são providos aos consumidores por conexões de fio de cobre diretas já existentes que foram instaladas há muito tempo para serviços de telefonia simples. Devido ao envelhecimento e às inerentes características de perda e de ruído dos fios de cobre, modernos serviços de banda larga, tais como Internet em alta velocidade e televisão em IP (IPTV), são limitados pela capacidade disponível dessas conexões.
Assim, durante o tempo, redes de acesso por todo o mundo se desenvolverão para incluir cada vez mais tecnologia de fibra óptica. Sistemas de rede de acesso de fibra óptica já constituem a maioria das redes centrais e metro-redes e, mais provavelmente, iniciarão a se mover para cada vez mais perto dos consumidores/empresas até que, no fim, sejam arranjados para distribuir serviços com valor adicionado sobre fibra até o domicílio (FTTH), isto é, uma arquitetura de fibra pura que habilita alta capacidade de comunicação entre os consumidores/empresas e o escritório central sobre fibras ópticas. O interesse em tecnologia de acesso com base em fibra também teve aumento significativo devido à crescente demanda por velocidades mais altas, a fim de habilitar oferta tripla, maior competição entre os operadores da rede no mercado de banda larga e custos sempre inferiores para componentes ópticos.
Um problema ao qual a invenção se refere é como habilitar melhores serviços em uma rede de acesso.
A invenção se refere a um nó de interconexão para uso na interconexão de uma rede óptica passiva (PON) e uma rede de acesso xDSL por fio de cobre, em que o dito nó de interconexão compreende uma unidade óptica da rede (ONU) arranjada para ser conectada em um terminal de linha óptica (OLT) através da rede PON; e pelo menos um dispositivo de acesso xDSL conectável em pelo menos um equipamento xDSL de terminal de usuário através da rede de acesso xDSL por fio de cobre, em que o nó de interconexão compreende uma interconexão com cronometragem entre a unidade ONU e o pelo menos um dispositivo de acesso xDSL arranjada para distribuir um sinal de relógio obtido a partir das transmissões da rede óptica recebidas na unidade ONU através da rede PON a uma de referência de temporização do pelo menos um dispositivo de acesso xDSL.
A invenção também se refere a um método para uso em um nó de interconexão que compreende uma unidade ONU arranjada para ser conectada em um terminal OLT através de uma rede PON e pelo menos um dispositivo de acesso xDSL conectável em pelo menos um equipamento xDSL de terminal de usuário através de uma rede de acesso xDSL por fio de cobre, em que compreende as etapas de: receber transmissões da rede óptica na unidade ONU; obter um sinal de relógio a partir das transmissões da rede óptica recebidas na unidade ONU; e distribuir o dito sinal de relógio a uma de referência de temporização do pelo menos um dispositivo de acesso xDSL.
A invenção se refere adicionalmente a um nó de interconexão que compreende uma unidade ONU arranjada para ser conectada em um terminal OLT através de uma rede PON; em que a unidade ONU é arranjada para receber uma informação de hora do dia e um atraso de equalização em distância zero a partir do terminal OLT, determinar um atraso de propagação e atualizar a informação de hora do dia recebida usando o atraso de propagação determinado.
A invenção se refere adicionalmente a um aparelho de rede óptica de escritório central que compreende um terminal OLT arranjado para ser conectado em pelo menos uma unidade ONU por meio de uma rede PON, em que o dito terminal OLT é arranjado para transmitir uma informação de hora do dia e um atraso de equalização em distância zero à pelo menos uma unidade ONU através da rede PON.
A invenção se refere adicionalmente a uma rede de acesso que interconecta uma rede PON e uma rede de acesso xDSL por fio de cobre, em que a rede de acesso compreende qualquer um dos nós de interconexão de acordo com o exposto e/ou um aparelho de rede óptica de escritório central de acordo com o exposto.
Ter um nó de interconexão, que provê à unidade óptica da rede e ao pelo menos um dispositivo de acesso xDSL uma interface com cronometragem compartilhada com base em uma sincronização de camada física das transmissões da rede óptica, permite que um sinal de relógio altamente preciso e confiável seja usado em redes de acesso que empregam pelo menos parcialmente fiação de cobre tradicional. Isso habilita que seja usada na rede de acesso uma faixa mais ampla de serviços e aplicações que não era previamente possível, ou era severamente restrito ou operava no limite da sua funcionalidade devido à precisão limitada do relógio da rede de acesso.
Uma outra vantagem da invenção é que ela pode ser usada para oferecer sinais de relógio com precisões na faixa de nanossegundos para realizar sincronização de relógio de estações, tais como, por exemplo, Estações Bases de Rádio (RBSs) e/ou equipamento VDSL2, anexadas na rede de acesso. Isso é especialmente importante em sistemas de comunicações móveis e, particularmente, para serviços, tais como, por exemplo, transferência por concentração de dados em rede de acesso via rádio (RAN), em que alta precisão e confiabilidade são uma necessidade.
Uma vantagem adicional da invenção é que a sincronização de camada física que usa as transmissões da rede óptica na rede óptica passiva é superior a qualquer abordagem de sincronização de relógio de camada superior tanto em desempenho quanto em simplicidade.
A unidade óptica da rede no nó de interconexão pode compreender adicionalmente um Relógio e unidade de Recuperação de Dados (CDR), a fim de obter um sinal de relógio no nível do bit. O Relógio e a unidade de Recuperação de Dados (CDR) podem determinar o sinal de relógio em um nível de bit da camada de transporte física das transmissões da rede óptica. Segue que, para uma taxa de 2.488,2 MBit/s a jusante da qual o duração do bit é de cerca de 400 picossegundos (ps), o sinal de relógio derivado em um nível de bit pode ser tão preciso quanto meio nanossegundo (1/2 ns).
A unidade óptica da rede no nó de interconexão também pode compreender contador do sistema de circuitos enquadrador da PON, a fim de obter um sinal de relógio no nível do quadro. Pelo uso da inerente estrutura de enquadramento a jusante da camada de transporte física das transmissões da rede óptica usadas na comunicação através da rede de distribuição óptica, um confiável sinal de relógio de 8 kHz pode ser determinado pelo sistema de circuitos enquadrador PON. O sinal de relógio derivado do sistema de circuitos enquadrador PON pode ser tão preciso quanto 125 microssegundos (ps).
Uma vantagem adicional da supradescrita invenção é que ela pode ser facilmente implementada em redes de acesso convencionais e não exige que uma grande quantidade de hardware adicional ou custos associados com ele seja adicionada durante a implementação da invenção.
Modalidades vantajosas adicionais do nó de interconexão e do método são apresentadas nas reivindicações dependentes, que descrevem correspondentemente modalidades vantajosas adicionais da presente invenção.
A invenção será descrita com mais detalhes a seguir em relação aos desenhos anexos, nos quais:
A figura 1 mostra a estrutura básica de algumas arquiteturas de rede de acesso exemplares.
A figura 2 mostra uma rede de acesso FTTB/FTTCab.
A figura 3 mostra um diagrama de blocos de uma rede PON, um OLT e uma ONU de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.
A figura 4 mostra um fim do quadro do protocolo de Convergência de Transmissão GPON (GTC) e um sinal de travamento exemplar em um nó de interconexão de acordo com uma modalidade da invenção.
A figura 5 mostra um modelo funcional VDSL2 e VTU.
A figura 6 é um fluxograma de um método para uso em um nó de interconexão de acordo com uma modalidade exemplar da invenção.
A figura 7 mostra um diagrama de relacionamento de temporização entre um terminal de linha óptica (OLT) e uma unidade óptica da rede (ONU) através de uma rede PON.
A figura 8 é um fluxograma de um método para uso em um nó de interconexão de acordo com uma outra modalidade exemplar da invenção. Abreviaturas ADSL Linha de Assinante Digital Assimétrica BM Modo de Rajada BNG Porta de Comunicação da Rede de Banda Larga BPON Banda Larga PON CDR Relógio e Recuperação de Dados CPE Equipamento com Premissas do Consumidor/Equipamento Provido ao Consumidor DSL Linha de Assinante Digital DSLAM Multiplexador de Acesso da Linha de Assinante Digital EPON Ethernet PON FE Ethernet Rápida FTTx Fibra Para X GbE/GE Ethernet Gigabit GEM Método de Encapsulação GPON GPON Gigabit PON GTC Convergência de Transmissão GPON IP Protocolo da Internet MAC Controle de Acesso à Mídia MMF Fibra Multimodos NTR Referência de Temporização da Rede ODN Rede de Distribuição Óptica OLT Terminal de Linha Óptica ONT Terminal da Rede Óptica ONU Unidade Óptica da Rede P2MP Ponto a Multipontos P2P Ponto a Ponto PCBd Bloco de Controle Físico a jusante PMD Função Dependente de Mídia Física PMS Função Específica de Mídia Física PON Redes Ópticas Passivas RBS Estação Base de Rádio SERDES Serializar - Desserializar SMF Fibra de Modo Único SoC Sistema em um Chip SOA Amplificadores Ópticos Semicondutores TC Convergência de Transmissão TDM Multiplexação por Divisão de Tempo TPC Cabo de Par Trançado VDSL Linha de Assinante Digital de Altíssima Velocidade WDM Multiplexador por Divisão de Comprimento de Onda XGE Ethernet Gigabit 10 Gbit/s
A figura 1 ilustra a estrutura básica de três arquiteturas de rede de acesso exemplares gerais: configurações de rede de cobre 11, configurações de rede de Fibra até o Prédio (FTTB)/Fibra até o Gabinete (FTTCab) 12 e configurações de rede de fibra pura 13, isto é, Fibra até o 25 Domicílio (FTTH).
As configurações de rede 11, 12, 13 se originam, comumente, das centrais de intercâmbio regionais 14, também referidas como escritórios centrais (CO), que podem prover acesso de rede de banda larga a uma ou diversas centrais de intercâmbio locais 15. No geral, as centrais de intercâmbio regionais ou escritórios centrais (CO) 14 ficam localizadas a cerca de 20 km até 60 km de distância do local de usuário da rede de banda larga 17 e as centrais de intercâmbio locais 15 a cerca de 10 km até 20 km de distância. Por sua vez, as centrais de intercâmbio locais 15 podem ser conectadas em um ou diversos nós de acesso da rede (por exemplo, ONU 110 e DSLAM IP 111) localizados, por exemplo, em gabinetes ou prédios 16, etc. Usualmente, os gabinetes ou prédios 16 ficam próximos do local de usuário da rede de banda larga 17, no geral, a cerca de 500 m até 2 km de distância. Os um ou diversos nós de acesso da rede 110, 111 nos gabinetes ou prédios 16 são arranjados para distribuir adicionalmente acesso à rede, por exemplo, a consumidores/empresas individuais, etc., localizados no local de usuário da rede de banda larga 17, também referidos como premissas de usuário.
Normalmente, as configurações de rede de cobre 11 empregam um dos protocolos ADSL/ADSL2/ADSL2+ durante a provisão de acesso de banda larga a usuários finais no local de usuário da rede de banda larga 17. Entretanto, as configurações de rede de cobre 11 são limitadas para prover larguras de banda apenas na baixa faixa de Mbits/s, devido às restrições na linha de cobre física. Por exemplo, ruído e perda de bit da linha de cobre dependem do comprimento real da linha de cobre. Isso também limita o possível alcance da configuração da rede de cobre 11.
As configurações de rede de fibra pura (FTTH) 13 podem prover acesso de alta capacidade sem ruído na faixa de Gbits/s aos usuários no local de usuário da rede de banda larga 17. Entretanto, prover fibras ópticas ponto a ponto entre um usuário final nos locais de usuário da rede de banda larga 17 e a central de intercâmbio regional/escritório central (CO) 14 é extremamente oneroso e exige que uma grande quantidade de fibras ópticas seja enterrada no solo, a fim de alcançar cada usuário em cada local de usuário final da rede de banda larga 17. Isso é feito a fim de prover arquiteturas de fibra esparsa que existem na tecnologia da rede óptica passive (PON) com base em estruturas de fibra ponto a multipontos.
As configurações de rede FTTB/FTTCab 12 podem ser descritas como uma combinação das configurações de rede de cobre lie das configurações de rede de fibra pura (FTTH) 13, ou como ponte entre elas. As configurações de rede FTTB/FTTCab 12 podem empregar um dos protocolos ADSL/ADSL2/ADSL2+/VDSL/VDSL2 durante a provisão de acesso de banda larga aos usuários finais no local de usuário da rede de banda larga 17 sobre as fiações de cobre entre o local de usuário da rede de banda larga 17 e os um ou diversos nós de acesso da rede 110, 111 nos gabinetes ou prédios 16. Entre os uns ou diversos nós de acesso da rede 110, 111 nos gabinetes ou prédios 16 e a central de intercâmbio regional/escritório central (CO) 14, as configurações de rede FTTB/FTTCab 12 podem empregar diferentes protocolos de transmissão da rede óptica, tais como, por exemplo, para GE/XGE/GPON, etc., durante a realização de transferência por concentração de dados do tráfego através da rede óptica entre eles.
Também se percebe que, embora as supramencionadas configurações da rede de acesso 11, 12, 13 possam ser primariamente usadas para distribuir serviços a consumidores residenciais e empresariais que precisam de alta capacidade, as configurações da rede de acesso 11, 12, 13 também podem ser usadas para transferir por concentração de dados tráfego móvel a partir dos vários tipos de redes móveis, tais como, por exemplo, GSM, UMTS, HSPA, LTE, etc. Em tais casos, é provável que as configurações FTTB/FTTCab 12 sejam as soluções mais viáveis e usadas hoje em dia, já que as linhas de cobre podem ser frequentemente encontradas já implementadas próximo de algum local de antena ou de Estação Base de Rádio. Então, a combinação de soluções de fios de cobre e de fibra óptica pode ser usada para agregar e transferir por concentração o tráfego móvel.
Entretanto, nas redes de acesso FTTB/FTTCab (redes de cobre/fibra óptica), algumas aplicações ou serviços no lado do usuário que usam, pelo menos parcialmente, a rede de fio de cobre são severamente restritas ou operam no limite da sua funcionalidade. Isso é em virtude da precisão limitada do relógio da rede de acesso. Relógios confiáveis e precisos são muito importantes em sistemas de comunicações móveis, particularmente, para aplicações ou serviços, tais como, por exemplo, transferência por concentração de dados em rede de acesso via rádio (RAN).
Convencionalmente, há três maneiras de distribuir um relógio comum em redes com base em Ethernet, tais como, na configuração de fio de cobre lie em partes das configurações de rede FTTB/FTTCab 12 da figura 1. A sincronização do relógio pode ser realizado com base na camada física ou na camada L2 usando o protocolo IEEE 1588 ou na camada L3 usando o Protocolo de Temporização de Rede, NTP, RFC 1305.
De acordo com a abordagem da camada física, relógios podem ser distribuídos usando a camada física se um protocolo síncrono, tal como, por exemplo, TDM, for usado. Aqui, precisão depende da velocidade da transmissão e pode produzir precisões muito altas, isto é, na faixa de picossegundo (ps), por exemplo, cerca de 1-10 ps. Entretanto, isso pode não ser realizado em uma rede com base em Ethernet, já que redes com base em Ethernet quase sempre são baseadas em um transporte de quadro assíncrono.
De acordo com a abordagem de sincronização L2, o protocolo IEEE 1588 recentemente padronizado pode ser usado a fim de distribuir sincronização do relógio. Esse protocolo pode, pelo uso de um princípio mestre/escravo para pequenas redes LAN que compreendem diversas sub- redes, produzir precisões na baixa faixa de microssegundo (ps), por exemplo, cerca de 1-5 ps.
De acordo com a abordagem de sincronização L3, sincronização do relógio pode ser alcançado usando o Protocolo de Temporização de Rede NTP (RFC 1305), que é um protocolo com base em IP para redes de área ampla (WANs), tal como, por exemplo, a Internet, que opera em um estilo de agrupamento de par. Essa abordagem suporta precisões na faixa de poucos milissegundos, isto é, cerca de 1-10 ms. Entretanto, infelizmente, nenhuma dessas abordagens resolve o problema exposto.
De acordo com os recursos inventivos da invenção, o problema é resolvido pela provisão de uma interconexão com cronometragem entre a rede óptica passiva e a rede de acesso de fio de cobre e pelo uso de alta precisão na sincronização da camada física das transmissões ópticas, a fim de prover uma precisa e confiável referência de temporização para transmissões através da rede de acesso de fio de cobre. Então, por exemplo, isso pode ser usado pelas aplicações, serviços e equipamentos em operação no lado do usuário como um relógio mais preciso e confiável. Também se percebe que, embora a invenção seja descrita a seguir em relação à rede de acesso FTTB/FTTCab 12A e 20, da forma mostrada nas figuras 1 e 2, respectivamente, isso não deve ser considerado como limitação à invenção.
A figura 2 mostra uma rede de acesso FTTB/FTTCab 20. A rede de acesso FTTB/FTTCab 20 pode ser dividida em duas partes principais, a rede óptica passiva (PON) 21 e a rede de acesso xDSL por fio de cobre 22A, 22B.
Por exemplo, a rede óptica passiva 21 pode ser uma Ethernet ponto a ponto, uma Rede Óptica Passiva Ethernet ponto a multipontos (EPON), uma Rede Óptica Passiva (GPON) com capacidade de Gigabit, etc. Mais detalhes sobre redes ópticas passivas, tal como a rede óptica passiva 21 aqui descrita, podem ser encontrados, por exemplo, em "Gigabit Small Form Factor Pluggable Module", XFP Revision 4.5, 08/2005; "10 Gbps XFP-E with extended reach 80km with DWDM option", Mitsubishi, 02/2005; G652, "Characteristics of a single-mode optical fiber and cable", ITU-T, 06/2005; G983.1, "Broadband optical access systems based on Passive Optical Networks (PON)", ITU-T, 01/2005; G983.3, "A broadband optical access system with increased service capability by wavelength allocation", ITU-T, 03/2001; G984.1, "Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): General characteristics", ITU-T, 03/2003; G984.2, "Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): Physical Media Dependent (PMD) layer specification", ITU-T, 03/2003; G984.3, "Gigabit-capable Passive Optical networks (GPON): Transmission convergence layer specifications", ITU-T, 02/2004; IEEE 802.3ah, "EPON Standard"-, e em IEEE P802.3av, "10 Gbit/s Ethernet Passive Optical Networks".
Por exemplo, a rede de acesso xDSL por fio de cobre 22A, 22B pode ser uma rede ADSL-, ADSL2-, ADSL2plus- ou VDSL2-. Mais detalhes sobre as redes de acesso xDSL por fio de cobre, tal como, a rede de acesso xDSL por fio de cobre exemplar 22A, 22B aqui descrita, podem ser encontrados, por exemplo, em G992.5, "Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) transceivers - Extended bandwidth ADSL2 (ADSL2+)", ITU-T, 01/2005; e em G993.2, "Very high speed digital subscriber line transceivers 2 (VDSL2)", ITU-T, 03/2006.
Na rede óptica passiva 21, a central de intercâmbio regional/escritório central (CO) 14 pode compreender um terminal de linha óptica (OLT) 18. O terminal de linha óptica (OLT) 18 pode ser arranjado para prover um acesso à rede óptica de alta capacidade a uma ou diversas unidades ópticas da rede 110A, 110B compostas em um ou diversos nós de interconexão 16A, 16B. Entretanto, também se deve perceber que uma ou diversas centrais de intercâmbio locais 15, um ou diversos pontos de junção 113 e/ou um ou diversos divisores de energia 19 podem ser providos entre o terminal de linha óptica 18 e as uma ou diversas unidades ópticas da rede 110A, 110B nos um ou diversos nós de interconexão 16A, 16B. Os nós de interconexão 16A, 16B ficam frequentemente localizados em prédios ou gabinetes relativamente próximos das premissas de usuário final 17, portanto, do uso da rede de acesso FTTB/FTTCab nominal.
Os nós de interconexão 16A, 16B podem compreender adicionalmente um ou diversos dispositivos de acesso xDSL 111A, 111B. O dispositivo de acesso xDSL 111 A, 111B pode ser, por exemplo, um Multiplexador de Acesso da Linha de Assinante Digital (DSLAM) IP. O dispositivo de acesso xDSL 111A, 111B pode ser arranjado para ser conectado em um ou diversos equipamentos de usuário xDSL 112, 112A, 112A', 112B, 112B', e para prover acesso à rede a eles, através da rede de acesso xDSL por fio de cobre 22A, 22B. Os um ou diversos equipamentos de usuário xDSL 112, 112A, 112A', 112B, 112B' também podem ser referidos como equipamento com premissas do consumidor ou equipamento provido ao consumidor (CPEs). Por exemplo, o dispositivo de acesso xDSL 11 IA, 111B e a unidade óptica da rede 110A, 110B no nó de interconexão 16A, 16B, podem ser implementados em caixas separadas e arranjados para conexão por meio de uma interface Ethernet, ou implementados e arranjados para serem conectados na mesma caixa ou no mesmo conjunto de placa impressa.
De acordo com a invenção, uma interconexão com cronometragem 23A, 23B é provida entre o dispositivo de acesso xDSL 111 A, 111B e a unidade óptica da rede 110A, 110B no nó de interconexão 16A, 16B. A interconexão com cronometragem 23A, 23B pode ser implementada, por exemplo, como uma conexão embutida por meio de uma rota condutora em um conjunto de placa de placa impressa. Isso pode ser preferível se o dispositivo de acesso xDSL 111 A, 111B e a unidade ONU 110A, 110B forem implementados na mesma caixa ou no mesmo conjunto de placa impressa no nó de interconexão 16A, 16B. A interconexão com cronometragem 23A, 23B também pode ser implementada, por exemplo, como uma conexão de cobre separada ou um sinal na mesma banda por meio de uma ligação Ethernet. Isso pode ser preferível se o dispositivo de acesso xDSL 111 A, 111B e a unidade ONU 110A, 110B forem implementados em caixas separadas e conectarem por meio de uma interface Ethernet no nó de interconexão 16A, 16B. Como será descrito a seguir em relação às figuras 3- 5, isso permite que a unidade ONU 110A, 110B no nó de interconexão 16A, 16B proveja seu sinal de relógio mais confiável e preciso, obtido através da alta precisão na sincronização da camada física das transmissões ópticas, ao dispositivo de acesso xDSL 111 A, 111B e à rede de acesso xDSL por fio de cobre 22A, 22B.
A figura 3 mostra um diagrama de blocos ilustrativo exemplar que descreve uma rede PON 21, um OLT 14 e uma ONU 110A, 110B com mais detalhes. Deve-se notar que a maior parte das unidades mostradas no OLT 14 e na ONU 110A, 110B da figura 3 são conhecidos e, portanto, não serão descritos com detalhes em particular.
A unidade de recepção de Multiplexação por Divisão do Comprimento de Onda (WDM) 41 pode receber transmissões ópticas através da rede de distribuição de fibra óptica (ODN) localizada entre o OLT 14 e a ONU 110A, 110B. As transmissões ópticas são encaminhadas a um fotodiodo 42 que pode interpretar as transmissões ópticas em sinais de transmissão modulados no nível de bit em modo contínuo e transmitir o dito sinal de transmissão modulado no nível de bit em modo contínuo a uma unidade de Relógio e Recuperação de Dados (CDR) 43. A unidade CDR 43 pode ser arranjada para receber o sinal de transmissão modulado no nível de bit em modo contínuo e transmitir um sinal de relógio no nível do bit. De acordo com uma modalidade da invenção, a unidade ONU 110, 110A, 110B pode ser arranjada para transmitir esse sinal de relógio no nível do bit, por exemplo, através da interconexão com cronometragem 23A, 23B supradescrita em relação à figura 2 e/ou através de uma interface da ONU com uma saída de sinal arranjada para transmitir o sinal de relógio no nível do bit obtido. A interface da ONU na unidade ONU 110, 110A, 110B também pode habilitar adicionalmente que equipamentos e sistemas anexados sejam sincronizados usando o sinal de relógio no nível do bit obtido pela unidade CDR 43. Por exemplo, a unidade CDR 43 também pode transmitir o dito sinal de relógio no nível do bit ao sistema de circuitos enquadrador PON 44 juntamente com dados recuperados a partir do sinal de transmissão modulado no nível de bit em modo contínuo.
Adicionalmente, o sistema de circuitos enquadrador PON 44 na unidade ONU 110, 110A, 110B pode ser adicionalmente arranjado para obter um sinal de relógio no nível do quadro a partir dos dados recebidos a partir da unidade CDR 43. O sistema de circuitos enquadrador PON 44 pode determinar o sinal de relógio no nível do quadro a partir da estrutura de enquadramento a jusante da camada de transporte física das transmissões da rede óptica. Isso será discutido com mais detalhes a seguir em relação à figura 4. De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o sistema de circuitos enquadrador PON 44 da unidade ONU 110, 110A, 110B pode ser arranjado para transmitir o sinal de relógio no nível do quadro, por exemplo, através da interconexão com cronometragem 23A, 23B supradescrita em relação à figura 2 e/ou através de uma interface da ONU com uma saída de sinal arranjada para transmitir o sinal de relógio no nível do quadro obtido. A interface da ONU na unidade ONU 110, 110A, 110B também pode habilitar que equipamentos e sistemas adicionais anexados sejam sincronizados usando o sinal de relógio no nível do quadro obtido. O sistema de circuitos enquadrador PON 44 também pode compreender uma unidade SERDES arranjada para desserializar sinais de entrada e serializar sinais de saída.
Também se entende que essa modalidade pode ser incluída na modalidade prévia, de maneira tal que a unidade ONU 110, 110A, 110B possa ser arranjada para transmitir tanto o sinal de relógio no nível do bit quanto o sinal de relógio no nível do quadro, por exemplo, através da interconexão com cronometragem 23 A, 23B supradescrita em relação à figura 2 e/ou através de uma interface da ONU com uma saída de sinal arranjada para transmitir o sinal de relógio no nível do bit ou o sinal de relógio no nível do quadro obtidos. Então, a interface da ONU na unidade ONU 110, 110A, 11OB também pode habilitar que equipamentos e sistemas adicionais anexados sejam sincronizados usando o sinal de relógio no nível do bit ou o sinal de relógio no nível do quadro obtidos.
A figura 4 ilustra um fim do quadro exemplar do protocolo de Convergência de Transmissão GPON (GTC) especificado em G984.3, "Gigabit-capable Passive Optical networks (GPON): Transmission convergence layer specifications", ITU-T, 02/2004, e um sinal de travamento exemplar que pode ser obtido como um sinal de relógio no nível do quadro em um nó de interconexão 16A, 16B de acordo com uma modalidade da invenção, por exemplo, no sistema de circuitos enquadrador PON 44 da unidade ONU 110, 110A, 110B.
Já que uma rede GPON usa uma estrutura de protocolo TDM para transmissões da rede óptica a jusante e uma estrutura de protocolo TDMA para transmissões da rede óptica à montante, o OLT 18 e as unidades ONU 110, 110A, 110B são sempre completamente sincronizadas em qualquer momento que uma ligação ativa for estabelecida através da rede GPON. Portanto, um relógio comum pode ser derivado das transmissões da rede óptica por um sistema de circuitos enquadrador PON 44 em qualquer uma das unidades ONU 110, 110A, 110B na rede GPON. Determinar dessa maneira uma sincronização do relógio em uma rede de acesso pode produzir precisões de relógio na baixa faixa de picossegundos (por exemplo, 1-10 ps) em uma rede GPON. De acordo com os recursos inventivos da invenção, esse sinal de relógio pode ser usado para sincronizar qualquer equipamento conectado nas unidades ONU 110, 110A, 110B na rede GPON, tal como, por exemplo, o dispositivo de acesso xDSL 111 A, 111B em um cenário FTTB/FTTCab.
Também se percebe que, em uma rede GPON, todas as unidades ONU 110, 110A, 110B podem ser sincronizadas com o OLT 18 da rede GPON por meio da estrutura de enquadramento a jusante. Além do mais, uma sincronização de rajada à montante pode ser derivado desse cronometragem a jusante. Isso permite aplicações completamente síncronas, tais como, por exemplo, transferência por concentração de dados de tráfego TDM e distribuição de cronometragem global, que podem ser necessárias para realizar transferência por concentração de dados de tráfego de rede móvel a partir das estações bases de rádio de comunicações móveis (RBSs).
Um fim do quadro a jusante para transmissão na rede através da rede GPON é ilustrado na figura 4. Esse fim do quadro a jusante é descrito com mais detalhes no protocolo de Convergência de Transmissão GPON (GTC) especificado em G984.3, "Gigabit-capable Passive Optical networks (GPON): Transmission convergence layer specifications", ITU-T, 02/2004. A carga útil em um quadro GTC contém uma carga útil do Método de Encapsulação GPON (GEM) que, por sua vez, pode compreender tráfego de dados Ethernet. Cada quadro GTC no fim do quadro GTC exemplar é comumente pré-fixado por um cabeçalho do Bloco de Controle Físico a jusante (PCBd). A presença de um cabeçalho PCBd pode ser usada para disparar o sinal de travamento no sistema de circuitos enquadrador PON 44 na unidade ONU 110, 110A, 110B, como se pode ver na figura 4.
Cada quadro GTC no fim do quadro GTC pode ser recebido e decodificado por todas as unidades ONU 110, 110A, 110B na rede GPON, o que é devido à arquitetura da árvore óptica (da forma vista na figura 2). A duração do quadro GTC é dada por 125 microssegundos (ps), que corresponde a uma taxa de quadro de 8 kHz. Assim, segue que um relógio no nível do quadro derivado de acordo com a invenção proveniente do sistema de circuitos enquadrador PON 44 nas unidades ONU 110, 110A, HOB pode ser tão preciso quanto 125 microssegundos (ps). Em comparação, um relógio no nível de bit derivado de acordo com a invenção proveniente da unidade CDR 43 nas unidades ONU 110, 110A, 110B, para uma taxa de dados de 2.488,32 Mbit/s a jusante em que a duração do bit é de cerca de 400 picossegundos (ps), pode ser tão preciso quanto, por exemplo, meio nanossegundo (ns).
A figura 5 mostra um modelo funcional VDSL2 e VTU exemplar que pode ser usado na rede de acesso xDSL por fio de cobre 22A, 22B. O modelo funcional VDSL2 e VTU é descrito com mais detalhes em G993.2, "Very high speed digital subscriber line transceivers 2 (VDSL2)", ITU-T, 03/2006, e compreende uma funcionalidade de Referência de Temporização da Rede (NTR) que é arranjada para prover um marcador de temporização de 8 kHz a ser transmitido através da rede de acesso xDSL por fio de cobre 22A, 22B no quadro xDSL Auxiliar. A funcionalidade de Referência de Temporização da Rede (NTR) também é encontrada, por exemplo, em ADSL (ITU- T G.992.1), ADSL2 (ITU-T G.1992.3) e ADSL2plus (ITU-T G.992.5).
O marcador de temporização de 8 kHz NTR 54 pode ser usado a fim de gerar um relógio de 8 kHz acessível em uma saída NTR do chip transceptor xDSL (xTU C) nos equipamentos de usuário xDSL 112, 112A, 112A', 112B, 112B' ou CPEs localizados nas premissas de usuário 17. O xTU C também pode gerar uma referência de temporização local (LTR) 8 kHz pela divisão de seu relógio de amostragem pelo número inteiro apropriado. Então, o marcador de temporização de 8kHz NTR das premissas de usuário resultante pode ser gerado pela computação da mudança no deslocamento de fase entre o marcador de temporização de 8 kHz NTR de entrada 54 recebido do dispositivo de acesso xDSL 111, 111 A, lllBea LTR. O deslocamento de fase pode ser medido como uma diferença nos ciclos do relógio de amostragem. Então, o deslocamento de fase pode ser codificado em um único octeto e inserido em um quadro DSL Auxiliar de retomo pelos equipamentos de usuário xDSL 112, 112A, 112A', 112B, 112B' ou CPEs nas premissas de usuário 17.
Assim, o marcador de cronometragem de 8 kHz NTR 54 do dispositivo de acesso xDSL 111, 111A, 111B, através da interconexão com cronometragem 23A, 23B de acordo com a invenção, pode ser sincronizado usando o sinal de relógio no nível de bit ou nível do quadro obtido a partir das transmissões da rede óptica recebidas na unidade ONU 110, 110A, 110B através da rede PON 21. Isso permitirá que um sinal de relógio altamente preciso e confiável seja usado na rede de acesso xDSL 22A, 22B que emprega fiação de cobre tradicional 53.
A figura 6 mostra um fluxograma que ilustra uma modalidade exemplar da invenção. Na etapa S61, uma unidade ONU 110, 110A, 110B em um nó de interconexão 16A, 16B pode receber transmissões da rede óptica a partir de um OLT 18 através de uma rede PON 21.
Na etapa S62, a unidade ONU 110, 110A, 110B pode obter um sinal de relógio a partir das transmissões da rede óptica recebidas. O sinal de relógio pode ser um sinal de relógio no nível do quadro ou um sinal de relógio no nível do bit, que pode ser obtido da forma descrita nas supramencionadas modalidades.
Na etapa S63, a unidade ONU 110, 110A, 110B pode distribuir o sinal de relógio a uma de referência de temporização 54 do pelo menos um dispositivo de acesso xDSL 111, 111A, 111B. A unidade ONU 110, 110A, 110B pode distribuir o sinal de relógio usando a interconexão com cronometragem 23A, 23B da forma descrita nas supramencionadas modalidades.
Altemativamente, a unidade ONU 110, 110A, 110B também pode distribuir o sinal de relógio a uma interface da ONU com uma saída de sinal, que pode ser arranjada para transmitir o dito sinal de relógio obtido. Por exemplo, isso pode ser usado para sincronizar equipamentos e sistemas adicionais anexados.
A figura 7 mostra um diagrama de relacionamento de temporização especificado em G984.3, "Gigabit-capable Passive Optical networks (GPON): Transmission convergence layer specifications", ITU-T, 02/2004, entre um OLT 18 e uma unidade ONU 110, IlOA, HOB através de uma rede PON 21. A fim de alcançar um relógio ainda mais confiável e preciso na rede de acesso, um mecanismo de distribuição de tempo é descrito a seguir, principalmente, em relação à figura 7.
Na figura 7, o atraso de equalização em distância zero Teqo é composto de duas vezes o atraso de propagação Tp do OLT 18 até uma unidade ONU 110, 110A, 110B em particular através de uma rede PON 21, o tempo de resposta da unidade ONU Tres e o atraso de equalização atribuído (EqD). O atraso de equalização atribuído EqD pode ser computado pelo OLT 18 durante a variação na rede PON 21 e comunicado por mensagem a cada unidade ONU 110, 110A, 110B a fim de alcançar um alinhamento de quadro à montante no OLT 18. De acordo com a invenção, um relógio mais preciso e confiável pode ser alcançado na unidade ONU 110, 110A, 110B pelo sincronização da informação da hora do dia na unidade ONU 110, 110A, 110B com o relógio OLT global.
A fim de definir corretamente a informação ToD em cada unidade ONU 110, 110A, HOB, a unidade ONU 110, 110A, HOB deve atualizar seu relógio local em ToD + Tp mediante recepção do quadro a jusante (isto é, início do quadro). Já que o OLT 18 não conhece o tempo de resposta da unidade ONU Tres (mas conhece o atraso de equalização em distância zero TeqD e o atraso de equalização atribuído EqD), isso pode ser realizado de acordo com a invenção fazendo com que o OLT 18 envie o atraso de equalização em distância zero TeqD e o atraso de equalização atribuído EqD, por exemplo, TeqD - EqD ou o TeqD e EqD separadamente, à unidade ONU 110, 110A, 110B. Então, a unidade ONU 110, 110A, HOB pode computar o atraso de propagação Tp de acordo com Eq. 1: Tr=1/2(TeqD-EqD-T„). (Eq.l)
Isso é em virtude de a unidade ONU 110, H0A, 110B conhecer o tempo de resposta da unidade ONU Tres. Já que o atraso de propagação Tp foi calculado, a unidade ONU 110, 110A, 110B, mediante recepção do próximo quadro a jusante, que compreende informação ToD, pode atualizar seu relógio em ToD + Td para ficar sincronizado com o relógio OLT global. De acordo com essa abordagem, uma precisão de relógio de 1 ps é possível (devido à exigência de precisão na variação GPON de 1 ps).
A figura 8 mostra um fluxograma que ilustra uma modalidade exemplar da invenção. Na etapa S81, uma unidade ONU 110, 110A, 110B em um nó de interconexão 16A, 16B recebe uma informação de hora do dia (ToD) e um atraso de equalização em distância zero TeqD do OLT 18 em um quadro a jusante de uma transmissão de rede óptica.
Na etapa S82, a unidade ONU 110, 110A, 110B pode determinar o atraso de propagação Tp. O atraso de propagação Tp pode ser determinado de acordo com a Eq. 1 exposta.
Na etapa S83, a unidade ONU 110, 110A, 110B pode atualizar informação de hora do dia (ToD) recebida, que pode ser recebida do OLT 18 em um outro quadro a jusante da transmissão de rede óptica usando o atraso de propagação determinado (Tp).
Deve-se notar que o mecanismo de distribuição de tempo supradescrito em relação às figuras 7 e 8 provê um preciso e simples cronometragem do relógio da informação da hora do dia (ToD) na unidade ONU 110, 110A, 110B.
A descrição exposta é do melhor modo atualmente contemplado para praticar a invenção. Não se pretende que a descrição seja tomada em um sentido limitante, mas é feita meramente com o propósito de descrever os princípios gerais da invenção. O escopo da invenção deve ser certificado apenas em relação às reivindicações anexas.
Claims (12)
1. Nó de interconexão (16; 16A; 16B) para uso na interconexão de uma rede óptica passiva [PON] (21) e uma rede de acesso xDSL por fio de cobre (22A; 22B), em que o dito nó de interconexão (16A; 16B) compreende: uma unidade óptica da rede [ONU] (110; 110A; 110B) arranjada para ser conectada em um terminal de linha óptica [OLT] (18) através da rede PON (21); e pelo menos um dispositivo de acesso xDSL (111; 111A; 111B) conectável a pelo menos um equipamento xDSL de terminal de usuário (112; 112A; 112A'; 112B; 112B') através da rede de acesso xDSL por fio de cobre (22A; 22B), caracterizado pelo fato de que o nó de interconexão (16A; 16B) compreende adicionalmente uma interconexão com cronometragem (23A; 23B) entre a unidade ONU (110; 110A; 110B) e o pelo menos um dispositivo de acesso xDSL (111; 111A; 111B) arranjada para distribuir um sinal de relógio obtido a partir da taxa de bits ou quadros de transmissões da rede óptica recebidas na unidade ONU (110; 110A; 110B) através da rede PON (21) a uma entrada de referência de temporização (54) do pelo menos um dispositivo de acesso xDSL (111; 111A; 111B).
2. Nó de interconexão (16A; 16B), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita unidade ONU (110; 110A; 110B) compreende adicionalmente uma unidade de Relógio e Recuperação de Dados [CDR] (43) arranjada para determinar o dito sinal de relógio em um nível de bit da camada de transporte física das transmissões da rede óptica, de maneira tal que um sinal de relógio no nível do bit seja obtido.
3. Nó de interconexão (16A; 16B), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita unidade ONU (110; 110A; 110B) compreende adicionalmente um sistema de circuitos enquadrador PON (44) arranjado para determinar o dito sinal de relógio a partir da estrutura de enquadramento a jusante da camada de transporte física das transmissões da rede óptica, de maneira tal que um sinal de relógio no nível do quadro seja obtido.
4. Nó de interconexão (16A; 16B), de acordo com qualquer uma das reivindicações la 3, caracterizado pelo fato de que a dita unidade ONU (110; 110A; 110B) compreende uma interface ONU tendo uma saída de sinal arranjada para transmitir o dito sinal de relógio obtido que habilita que equipamentos e sistemas adicionais anexados sejam sincronizados usando o sinal de relógio obtido.
5. Nó de interconexão (16A; 16B), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a dita entrada de referência de temporização do pelo menos um dispositivo de acesso xDSL (111; 111A; 111B) é a entrada da Referência de Temporização da Rede [NTR] (54) em um chip transceptor em uma Central de Unidade de Transmissão xDSL [xTU-C] no pelo menos um dispositivo de acesso xDSL (111; 111A; 111B).
6. Nó de interconexão (16A; 16B), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que, se o dispositivo de acesso xDSL (111; 111A; 111B) e a unidade ONU (110; 110A; 110B) forem implementados na mesma caixa ou no mesmo conjunto de placa impressa, a dita interconexão com cronometragem (23A; 23B) entre a unidade ONU (110; 110A; 110B) e o dispositivo de acesso xDSL (111; 111A; 111B) é uma conexão embutida por meio de uma rota condutora em um conjunto de placa de circuito impresso.
7. Nó de interconexão (16A; 16B), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que, se o dispositivo de acesso xDSL (111; 111A; 111B) e a unidade ONU (110; 110A; 110B) forem implementados em caixas separadas e se conectarem por meio de uma interface Ethernet, a dita interconexão com cronometragem (23A; 23B) entre a unidade ONU (110; 110A; 110B) e o dispositivo de acesso xDSL (111; 111A; 111B) é tanto uma conexão de cobre separada quanto um sinal na mesma banda por meio de uma ligação Ethernet.
8. Nó de interconexão (16A; 16B), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a dita rede PON (21) é uma Ethernet ponto a ponto, uma Rede Óptica Passiva Ethernet ponto a multipontos [EPON] ou uma Rede Óptica Passiva com capacidade de Gigabit [GPON]; e a dita rede de acesso xDSL por fio de cobre (22A; 22B) é uma rede ADSL, uma rede ADSL2, uma rede ADSL2plus ou uma rede VDSL2.
9. Método para uso em um nó de interconexão (16A; 16B), compreendendo uma unidade ONU (110; 110A; 110B) conectada em um terminal OLT (18) através de uma rede PON (21), e pelo menos um dispositivo de acesso xDSL (111; 111A; 111B) conectado a pelo menos um equipamento xDSL de terminal de usuário (112; 112A; 112A'; 112B; 112B') através de uma rede de acesso xDSL por fio de cobre (22A; 22B), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: receber transmissões da rede óptica na unidade ONU (110;110A; 110B); obter um sinal de relógio a partir da taxa de bits ou quadros das transmissões da rede óptica recebidas na unidade ONU (110; 110A; 110B); e distribuir o dito sinal de relógio a uma entrada de referência de temporização (54) do pelo menos um dispositivo de acesso xDSL (111; 111A; 111B).
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de obtenção do sinal de relógio usa o sinal de transmissão modulado no nível de bit em modo contínuo da camada de transporte física das transmissões da rede óptica a fim de obter o dito sinal de relógio.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de obtenção do sinal de relógio usa a estrutura de enquadramento a jusante da camada de transporte física das transmissões da rede óptica a fim de obter o dito sinal de relógio.
12. Rede de acesso (12A; 20) para interconectar uma rede PON (21) e uma rede de acesso xDSL por fio de cobre (22A; 22B), caracterizada pelo fato de que a rede de acesso (12A; 20) compreende um nó de interconexão (16A; 16B) definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.
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