CN101159491A - 无源光网络中上行时隙冲突检测方法及光线路终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无源光网络中上行时隙冲突检测方法及光线路终端。本发明所述的方法包括：A.光线路终端OLT采样上行时隙的电信号峰值；B.OLT判断采样得到的电信号峰值是否超过该上行时隙的正常电信号峰值，如果是，则确定在该上行时隙发生时隙冲突；否则，确定该上行时隙正常。本发明所述的光线路终端包括光发射机、光接收机和控制单元，其中，所述光接收机还包括：检测单元，所述检测单元具体包括：光电转换单元和电信号检测单元。本发明所述的检测装置包括：峰值检测单元、采样单元、比较单元和存储单元。本发明通过对光电转换后的电信号进行采样和检测，从而使时隙冲突的检测变得简单易行，并且降低了成本。

Description

无源光网络中上行时隙冲突检测方法及光线路终端

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无源光网络中上行时隙冲突检测方法及光线路终端。

背景技术

无源光网络(PON)是由位于中心局(CO)的光线路终端(OLT)和一系列位于用户驻地的光网络终端(ONU/ONT，以下为了叙述方便，简称为ONT)构成。光线路终端(OLT)和光网络终端(ONU/ONT)之间是通过光纤、无源分光器或耦合器构成的光分配网(ODN)进行连接的。

如图1，在一个PON网络中，可从中心局拉出主干光纤到宽带业务子区或办公园区，然后再用无源分光器从主干光纤分离出若干支路光纤到各个大楼或业务设备上。该方式可使多个用户共享从中心局到用户驻地这段相对昂贵的光纤链路，因而也极大降低了光纤到楼(FTTB)和光纤到户(FTTH)的使用成本。

如图2所示，在TDMA-PON系统中，下行信号为连续广播方式。通过时分复用(TDM)技术，将每个ONT的信息进行广播，ONT根据标识接收属于自身的下行信息。

TDM-PON网络的上行采用时分多址(TDMA)技术。每个ONT在OLT指定的时隙内采用突发模式发送光信号，进行上行数据传输。

然而，TDM-PON系统的这种TDMA技术存在着一些致命缺陷，当ONT没有按照OLT指定的时隙内发送信息时，就会与其他ONT发送的信息产生冲突。甚至，当某一ONT产生长发光时，将会导致同一PON物理接口下的所有用户无法正常使用，以至于使得系统崩溃。

当系统中存在某个故障ONT(由于光模块发生故障)，它未在指定的时隙内发送光信号，则会出现图3所示的场景：

故障ONT在其他ONT的发送时隙内产生光信号，使得故障ONT和其他ONT的光信号发生叠加。结果使OLT无法正确的解析出ONT的上行数据，造成ONT之间上行时隙的冲突。

在专利(US 06650839B1)中提出了一种通过ONT自身检测，发现时隙冲突并进行故障处理的实现方案。如图4所示，在网络终端ONT处增加接入检测、保护电路，该电路用于监测光发射机。一旦发射机发光持续时间超过分配给它的时隙，保护电路就会产生故障指示信号以关闭光发射机。终端ONT还包括一个发射机控制器，该控制器为光发射机提供使能信号。在终端正常操作情况下，在分配时隙内，控制器持续发送使能信号，对光发射机的信号发送进行控制；当发送使能信号时间超出分配时隙长度时，即出现故障时，保护电路产生故障指示信号以关闭光发射机。

上述方案虽然能够检测出故障ONU，关闭故障ONU的激光器，防止了其对系统其他数据传输的影响，但是仍然存在以下缺点：

检测控制安装于ONU上，故障发生时，ONU通过自动检测停止激光器发光，OLT不能判断ONU无上传信号的原因，造成运营、维护困难。现有技术中，提出了一种通过OLT采样上行时隙的瞬时光功率来检测时隙冲突的方案。如图5所示，该方法在OLT的上行的数据流中提取光信号的瞬时光功率，与ONT正常发送时光功率比较，发现瞬时光功率突然增大时可以检测出信号时隙冲突。

上述方法通过直接检测瞬时光功率的变化来实现，可以检测出上行时隙冲突。但是对瞬时光功率信号的检测比较困难，增加的检测电路较为复杂，成本较高。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种无源光网络中上行时隙冲突检测方法及光线路终端，通过对光电转换后的电信号进行采样和检测，从而在低成本的条件下使时隙冲突的检测变得简单易行。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

本发明包括一种无源光网络中上行时隙冲突检测方法，包括：

A、光线路终端OLT采样上行时隙的电信号峰值；

B、OLT判断采样得到的电信号峰值是否超过该上行时隙的正常电信号峰值，如果是，则确定在该上行时隙发生时隙冲突；否则，确定该上行时隙正常。

在执行所述步骤步骤A与B之间B还包括：OLT保存ONT的正常电信号峰值。

所述电信号包括：电压信号或电流信号。

本发明还包括一种光线路终端，所述光线路终端包括用于接收光信号的光接收机、用于发射光信号的光发射机、用于控制光接收机和光发射机的控制单元，其中，所述光接收机还包括：

检测单元，将接收到的光信号转换为电信号，在上行时隙采样电信号峰值，并将采样得到的电信号峰值与该上行时隙的正常正常电信号峰值进行比较。

所述检测单元具体包括：

光电转换单元，用于将接收到的光信号转换成电信号，所述电信号包括电压信号或电流信号；

电信号检测单元，采样上行时隙的电信号峰值，并判断采样得到的电信号峰值是否超过该上行时隙的正常电信号峰值，如果是，则确定在该上行时隙发生时隙冲突，并产生时隙冲突信号；否则，确定该上行时隙正常。

所述检测单元还包括：

放大转换单元，接收光电转换器发来的电信号，并放大所述电信号。

当所述光电转换单元将接收到的光信号转换为电流信号时，所述放大转换单元还包括：

电信号转换单元：用于将接收到的电流信号转换成电压信号。

所述电信号检测单元具体包括：

峰值检测单元，用于根据其接收到的电信号提取电信号峰值，并将所述电信号峰值发送给采样单元。

采样单元，用于接收来自峰值检测单元的电信号峰值，并对所述电信号峰值进行采样，然后将采样结果发送给比较单元；

比较单元，用于接收来自采样单元的采样结果，并将所述采样结果与上行时隙的正常电信号峰值进行比较。

所述电信号检测单元还包括：

存储单元，用于存储ONT的正常电信号峰值，并将ONT的正常电信号峰值发送给比较单元。

本发明还包括一种检测装置，其特征在于，包括：

峰值检测单元，用于对接收到的电信号提取电信号峰值，并将所述电信号峰值发送给采样单元；

采样单元，用于接收来自峰值检测单元的电信号峰值，并对所述电信号峰值进行采样，然后将采样结果发送给比较单元；

比较单元，用于接收来自采样单元的采样结果，并将所述采样结果与上行时隙的正常电信号峰值进行比较。

所述电信号检测装置还包括：

存储单元，用于存储正常电信号峰值，并将正常电信号峰值发送给比较单元。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供了一种无源光网络中上行时隙冲突检测方法及光线路终端，通过对光电转换后的电信号峰值进行采样和检测，由于电信号峰值采样可以在较低的频率下进行，从而降低了电路的成本和采样的难度，并使时隙冲突的检测变得简单易行。

附图说明

图1为现有技术中PON系统的示意图；

图2为现有技术中PON系统中上行数据传输时序图；

图3为现有技术中ONT发生时隙冲突的示意图；

图4为现有专利公开的光接入网中远端终端结构示意图；

图5位现有技术中的上行时隙检测方法流程图；

图6为本发明实施例的上行时隙检测方法流程图；

图7位本发明实施例中峰值检测电路；

图8位本发明实施例中上行时隙电信号检测模块的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是通过对光电转换后的电信号进行采样和检测，从而使时隙冲突的检测变得简单易行，并且降低了成本，有效克服现有技术所存在的问题。

当ONT正常发送时，不同ONT发送时隙之间有一定的保护时间；当上行时隙发送冲突时，不同ONT的光信号发生叠加，会导致叠加部分的光信号增大。由于光信号经过光收发器的光电转换后得到的电信号和光信号变化情况一致，当时隙冲突时，电信号的峰值由于叠加会大于正常情况下的峰值。

因此，通过在OLT检测ONT上行时隙中光接收机输出的峰值电压，与该ONT正常发送时光接收机输出的峰值电压进行比较。当在ONT指定的发送时隙范围内多次发现峰值电压大于正常时的峰值电压，则可以判断ONT上行时隙发生冲突。然后通过OLT对发生冲突ONT的时隙进行重新分配后再次检测，经过一次或多次时隙的重复分配，从而最终检测出发生故障的ONT。至于OLT检测故障ONT的具体过程，现有技术已有现成方案，这里就不作详细描述了。

下面结合附图6、附图7和附图8对本发明所述的无源光网络中的上行时隙冲突检测方法及光线路终端作详细阐述。

首先以采样峰值电压为例，对本发明所述的方法作详细说明。

如附图6所示，本发明的方法主要包括：

步骤1、OLT采样上行时隙的峰值电压；

即，对峰值电压进行采样，得到采样结果；由于在同一时隙中峰值电压基本不变，并且时隙冲突的时间不会太小，因此可以采用较低的频率进行采样，降低电路的成本和难度。

步骤2、OLT判断采样得到的电信号峰值是否超过该上行时隙的正常电信号峰值，如果是，则执行步骤3，否则，执行步骤4；

即，将采样结果与正常情况下的峰值电压Vref进行比较，当采样结果大于Vref时，说明上行时隙发生时隙冲突，此时产生时隙冲突指示信号(CoT)。为保证结果的可靠性，可以在连续多次比较结果，当产生的结果一致时，再产生指示信号。

这里，在执行步骤2之前还需要将前放输出的电压信号引入电压检测模块，进行峰值检测。峰值检测采用的电路如图7所示，在ONT上行时隙中开关T1打开，使输出Vout保持在峰值电压值；在不同上行时隙间隔中开关T1闭合，使输出电压为0。在正常工作时，不同ONT的峰值电压值将存储到RAM中作为Vref。

步骤3、确定在该上行时隙发生时隙冲突；

即，当采样结果大于Vref时，此时产生时隙冲突指示信号(CoT)，并将时隙冲突指示信号送至OLT的控制单元，指示时隙冲突产生。通过OLT对出现冲突ONT的时隙进行重新分配后再次检测，经过一次或多次时隙的重复分配，可以检测出故障ONT。

步骤4、确定该上行时隙正常。

本发明还包括一种光线路终端，包括用于接收光信号的光接收机、用于发射光信号的光发射机、用于控制光接收机和光发射机的控制单元，其中，所述光接收机还包括：

检测单元，用于接收来自光接收机的光信号，并将所述光信号转换为电信号，然后在上行时隙采样电信号峰值，并将采样得到的电信号峰值与该上行时隙的正常电信号峰值进行比较。

所述检测单元具体包括：光电转换单元、放大转换单元和电信号检测单元，如图8所示，下面对这三个单元进行详细说明。

光电转换单元，用于将接收到的光信号转换成电信号，并将所述电信号发送给放大转换单元，所述电信号包括电流信号、电压信号，所述光电转换单元通常为光电二级管；

放大转换单元，接收光电转换器发来的电信号，并放大所述电信号，如果光电转换单元传输过来的是电压信号，则直接将所述电压信号进行放大；如果光电转换单元传输过来的是电流信号，则可以将电流信号转换成电压信号以后，再对电压信号进行放大。所述放大转换单元通常为前置放大器，如果需要将电流信号转换成电压信号，所述放大转换单元还包括电信号转换单元，用于将将电流信号转换成电压信号。

电信号检测单元，采样上行时隙的电信号峰值，并判断采样得到的峰值电压是否超过该上行时隙的正常峰值电压，如果是，则确定在该上行时隙发生时隙冲突；否则，确定该上行时隙正常。

所述电信号检测单元具体包括：峰值检测单元、采样单元、比较单元和存储单元。

其中，峰值检测单元，用于接收来自放大转换单元的电压信号，提取收到的电压信号的峰值电压，并将提取到的峰值电压发送给采样单元；

峰值检测采用的电路如图7所示，在ONT上行时隙中开关T1打开，使输出Vout保持在峰值电压值；在不同上行时隙间隔中开关T1闭合，使输出电压为0。在正常工作时，不同ONT的峰值电压值将存储到RAM中作为Vref；

采样单元，用于接收来自峰值检测单元的峰值电压，对收到的峰值电压进行采样，并得到采样结果，由于在同一时隙中峰值电压基本不变，并且时隙冲突的时间不会太小，因此可以采用较低的频率进行采样，降低电路的成本和难度。

比较单元，用于接收来自采样单元的采样结果，并将得到的采样结果与采样的上行发送时隙所对应的ONT的正常峰值电压进行比较。

当所述采样结果超过正常峰值电压时，所述比较单元进一步用于向控制单元发送时隙冲突指示信号CoT。

存储单元，用于存储ONT的正常峰值电压，可为随机存取存储器(RAM)或电可编程存储器(EEPROM)等。

本发明还包括一种检测装置，所述检测装置具体包括：峰值检测单元、采样单元、比较单元和存储单元，对于这四个单元，前文在介绍光线路终端时已作过详细描述，这里就不再赘述。

在这里，仅以采样上行时隙的峰值电压为例，对本发明进行了说明，但本领域技术人员都应该知道，本发明同样可以采样上行时隙的峰值电流，然后判断采样得到的峰值电流是否超过该上行时隙的正常峰值电流，如果是，则确定在该上行时隙发生时隙冲突；否则，确定该上行时隙正常。

这时，所述光电转换单元将光信号转换成电流信号，并将所述电流信号传输给放大转换单元，所述放大转换单元直接将电流信号进行放大，并将放大后的电流信号发送给峰值检测单元，所述峰值检测单元接收来自发大转换单元的电流信号，检测电流信号的峰值，并将检测到的峰值电流发送给采样单元，采样单元接收来自峰值检测单元的峰值电流，对峰值电流进行采样，得到采样结果，并将得到的采样结果与采样的上行发送时隙所对应的ONT的正常峰值电流进行比较，当所述采样结果超过正常峰值电流时，所述比较单元向OLT发送时隙冲突指示信号CoT。此时，存储单元中需要存储了ONT的正常峰值电流。

由于对峰值电流进行采样与对峰值电压进行采样过程相同，后续处理过程也相同，所以这里就不再赘述了。

另外，当确定上行时隙发生时隙冲突时，并将时隙冲突指示信号发送给OLT后，本发明的处理流程结束，至于OLT如何根据时隙冲突指示信号检测出故障ONT，现有技术已有成熟解决方案，不是本发明所要关注的，所以在这里就不再赘述。

在这里，仅以ONT为例进行说明，但本领域技术人员都应该知道，本发明所述的方案同样适用于ONU。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种无源光网络中上行时隙冲突检测方法，其特征在于，包括：

A、光线路终端OLT采样上行时隙的电信号峰值；

B、OLT判断采样得到的电信号峰值是否超过该上行时隙的正常电信号峰值，如果是，则确定在该上行时隙发生时隙冲突；否则，确定该上行时隙正常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行所述步骤A与B之间还包括：OLT保存ONT的正常电信号峰值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电信号包括：电压信号或电流信号。

4.一种光线路终端，其特征在于，包括用于接收光信号的光接收机、用于发射光信号的光发射机、用于控制光接收机和光发射机的控制单元，其中，所述光接收机还包括：

检测单元，将接收到的光信号转换为电信号，在上行时隙采样电信号峰值，并将采样得到的电信号峰值与该上行时隙的正常电信号峰值进行比较。

5.根据权利要求4所述的光线路终端，其特征在于，所述检测单元具体包括：

光电转换单元，用于将接收到的光信号转换成电信号，所述电信号包括电压信号或电流信号；

电信号检测单元，采样上行时隙的电信号峰值，并判断采样得到的电信号峰值是否超过该上行时隙的正常电信号峰值，如果是，则确定在该上行时隙发生时隙冲突，并产生时隙冲突信号；否则，确定该上行时隙正常。

6.根据权利要求5所述的光线路终端，其特征在于，所述检测单元还包括：

放大转换单元，接收光电转换器发来的电信号，并放大所述电信号。

7.根据权利要求6所述的光线路终端，其特征在于，当所述光电转换单元将接收到的光信号转换为电流信号时，所述放大转换单元还包括：

电信号转换单元：用于将接收到的电流信号转换成电压信号。

8.根据权利要求5或6或7所述的光线路终端，其特征在于，所述电信号检测单元具体包括：

峰值检测单元，用于根据其接收到的电信号提取电信号峰值，并将所述电信号峰值发送给采样单元。

采样单元，用于接收来自峰值检测单元的电信号峰值，并对所述电信号峰值进行采样，然后将采样结果发送给比较单元；

比较单元，用于接收来自采样单元的采样结果，并将所述采样结果与上行时隙的正常电信号峰值进行比较。

9.根据权利要求8所述的光线路终端，其特征在于，所述电信号检测单元还包括：

存储单元，用于存储ONT的正常电信号峰值，并将ONT的正常电信号峰值发送给比较单元。

10.一种检测装置，其特征在于，包括：

峰值检测单元，用于对接收到的电信号提取电信号峰值，并将所述电信号峰值发送给采样单元；

采样单元，用于接收来自峰值检测单元的电信号峰值，并对所述电信号峰值进行采样，然后将采样结果发送给比较单元；

比较单元，用于接收来自采样单元的采样结果，并将所述采样结果与上行时隙的正常电信号峰值进行比较。

11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述电信号检测装置还包括：

存储单元，用于存储正常电信号峰值，并将正常电信号峰值发送给比较单元。

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