CN101188502A - 具有电信e1接口的以太无源光网络传输单元 - Google Patents

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张俊杰
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宋英雄
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本发明涉及一种具有电信E1接口的以太无源光网络传输单元，在实现以太数据传输的同时，具有8个E1信号接口，解决了EPON中TDM信号的传输问题。本发明采用了二波长一体化的光模块、以太网透传TDM信号的专用集成电路和单片式ONU MAC处理芯片，提高了TDM信号传输的定时质量，并有8个可交换或可相互隔离的百兆以太接口，提高了ONU的适用性。

Description

具有电信E1接口的以太无源光网络传输单元
技术领域
本发明涉及光传输设备，特别涉及一种具有E1接口的以太无源光网络单元(ONU)，在实现以太数据传输的同时，具有E1时分复用(TDM)电信信号的传输功能，解决了EPON中电信信号的传输问题，用于实现基于EPON的三网融合。
背景技术
以太网无源光网络EPON(Ethernet Passive Optical Network)是无源光网络PON技术(Passive Optical Network)的一种，是光纤到家(FTTH，Fiber To The Home)、光纤到大楼(FTTB，Fiber To The Building)等光接入方式所采取的一种最佳的系统结构。今后，10Gbps以太网主干和城域环网的普及也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一英里解决方案。
基于以太技术的无源光网络采用一点到多点的无源分配光纤网结构连接局端设备与用户端设备，系统由一个位于局端的光线路终端设备(OLT)和若干个位于远端的光网络单元(ONU)以及无源光分配网(ODN)组成，典型的拓扑结构如图1所示。光线路终端OLT 1通过一根主干光纤及ODN 2连接多根光纤，与ONU 3、4通信，ONU的数量最多可达32个。ODN采用具有无源光分路器(Splitter)的无源光网络(PON)结构，由于户外线路上没有有源设备，使网络的建设投资和维护费用大大减少。
在ODN内两个方向传输的光信号分别位于两个波长上，其中从OLT至ONU方向上传播的光信号为下行链路方向，波长为1490nm，采用时分复用(TDM)广播方式传送，从ONU到OLT方向上传播的光信号为上行链路方向，波长为1310nm，采用时分多址(TDMA)方式传送。
EPON接入网的国际标准IEEE 802.3ah已于2005年发布，标准规定了EPON链路中的帧格式和MAC协议、上下行数据的波长和速率。IEEE 802.3ah标准解决了FTTP中的数据传输问题，但是没有涉及如何在EPON网络上实现三网融合，即电视和电话如何传输的问题。
为了防止以往驻地网建设中数据、电话、电视三种网络分别进户的局面在新的接入网中发生，造成重复建设资源浪费，是否具有三网融合能力是一种新的接入技术是否具有生命力的很关键的问题。在EPON系统中可以采用IPTV、VoIP和E1透传的方式解决三网融合的问题。与VoIP相比，E1透传方式并不改变话音数据原有的PCM编码方式，而是将完整的PCM码流作为纯串行数据流，在发送侧不作任何翻译和解释封装到以太网数据包的数据段中，在接收侧从数据包中提取串行数据，经过数据排序，时钟恢复等处理，还原出完整的符合电信标准的PCM码流。因此，TDM over EPON技术具有以下优点：
(1)省去VoIP电话网关，实现以太网络与传统TDM传输网络的无缝连接；
(2)提供TDM数据在EPON上的透明传输，支持传统电话上的多种业务；
(3)信号延时较小，能够提供高质量的语音。
(4)无须更换原有的TDM电信终端设备，保障已有的设备投资。
(5)透明传输TDM信令(包括带内信令、随路信令、共路信令)，在传输过程中无需对信令作任何解释和分析，延续各种特色功能的存在。
在EPON上传输TDM实时语音业务，对运营商和设备供应商而言能够提供一个便捷灵活、成本低廉的传输方案。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种具有电信E1接口的以太无源光网络传输单元(ONU)，在实现以太数据传输的同时，具有E1 TDM信号的传输功能，解决了EPON中TDM电信信号的传输问题，用于实现基于EPON的三网融合。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种具有电信E1接口的以太无源光网络传输单元，包括EPON光接口模块、EPON数据处理模块、TDM接口模块和百兆以太接口模块，其特征在于E1 TDM信号的接入与传输；所述的EPON光接口模块包括基带数据光收发和二波长光器件，所述的EPON数据处理模块包括ONU媒质访问控制(MAC)处理部分，所述的百兆以太接口模块包括以太交换芯片，所述的TDM接口模块包括TDM接口芯片、ARM CPU和时钟选择；在下行数据接收方向，EPON下行信号经EPON光接口模块接收，送入EPON数据处理模块，恢复出以太帧后，以太数据经百兆以太接口部分送到用户网络设备，TDM数据经TDM接口部分送到E1电信设备；在上行数据发送方向，由网络设备送来的以太数据经以太接口进入EPON数据处理模块，E1电信设备送来的TDM信号经TDM接口也进入EPON数据处理模块，增加EPON帧头后送入EPON光接口模块发送。
上述EPON光接口模块是1310nm/1490nm二波长一体的光收发合一模块。
上述TDM接口模块采用DS34T108 TDM接口芯片实现8口E1接口。
上述EPON数据处理模块采用TK3715 EPON MAC控制芯片。
上述百兆以太接口模块采用88E6095以太交换芯片实现8口百兆以太接口。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1、具有八个E1接口，便于连接多家电信运营商的E1 TDM传输设备。2、具有E1内部时钟和外部时钟选择功能，提供TDM信号的最佳定时。3、采用1310nm/1490nm二波长一体的光收发合一模块，减小了ONU体积，增加了可靠性。4、采用单芯片实现EPON数据信号的处理，降低了成本。5、具有八个10/100M自适应以太电接口，方便连接各种网络设备。
附图说明
图1是EPON系统拓扑结构。
图2是ONU系统总体框图。
图3是光接口模块。
图4是MAC处理芯片内部框图。
图5是10/100M以太接口。
图6是TDM接口。
具体实施方式
本发明的一个优选实施例结合附图详述如下：
本具有电信E1接口的EPON光网络传输单元ONU的总体框图如图2所示。
包含下行EPON数据的1490nm光信号由OLT经ODN光分路进入EPON ONU的光接口模块5，光电转换后输出1.25Gb/s PECL基带数据信号进入EPON ONU MAC数据处理模块6，MAC数据处理模块在下行数据中恢复出的以太数据帧按目的地地址经千兆媒质无关接口GMII或媒质无关接口MII分别进入百兆以太接口模块7或TDM模块8，进入百兆以太接口模块的数据变为标准的10/100M以太接口信号后送到与ONU相连的网络设备，进入TDM模块的数据变为标准的E1信号后送到与ONU相连的E1电信设备。由网络设备送来的10/100M以太接口电信号经百兆以太接口模块7后变为并行的GMII信号进入EPON MAC数据处理模块6，由E1电信设备送来的E1信号经TDM模块8后变为并行的MII信号进入EPON MAC数据处理模块6，在MAC处理芯片中，以太帧被增加EPON帧头后转换为1.25Gb/s PECL信号送入EPON光接口模块，EPON光接口模块在MAC芯片的突发发送控制信号的控制下，将数据变为突发的1310nm光信号送入外线路。
EPON光接口模块5内部原理如图3。其中的光器件11为一种二波长光器件，集成了1310nm激光器LD、1490nm光电二极管PD和相应的用于分离2个光信号的波分复用器。1310nm LD驱动电路12给LD提供一定的偏流，并将EPON MAC数据处理模块6送来的1.25Gb/s信号调制到LD上，LD驱动电路12在EPON MAC数据处理模块6提供的突发发送控制信号控制下工作，将串行数据信号变为突发的上行1310nm光信号，以使各ONU的发送光信号错开，避免冲突。1490nm PD检测及整形电路13将光路上送来的下行EPON数据光信号恢复为连续的1.25Gb/s PECL基带数据电信号，送到EPON MAC数据处理模块6。为防止两个光信号互相串扰，内置的波分复用器的隔离度要求达到40dB以上。
EPON MAC数据处理模块6采用TK3715 EPON ONU MAC芯片，TK3715是单片集成的ONU芯片，图4为芯片的内部框图。TK3715内部集成了EPON接口千兆SerDes 14、IEEE802.3ah ONU MAC 15、以太交换核心16、用户接口10/100M以太MAC 17及10/100M/1000M以太MAC 18等模块，只须一片外部Flash可擦除程序存储器9即可完成EPON协议与以太协议的转换。TK3715在EPON侧的接口为1.25Gb/sPECL串行接口，集成了千兆串行解串行模块SerDes 14，这样比以往的MAC芯片省略一个SerDes芯片，简化了系统设计，提高了可靠性，降低了成本。
本实施例的光网络单元ONU可以提供E1和10/100M以太两种接口，在用于办公场合时，可使用8口10/100Base-T自适应电接口22，提供互联网的接入服务。在用于企业时，可以使用E1接口将各地、各部门的程控交换机互联起来，提供传统电话服务。同时，10/100M以太接口可以用来进行计算机联网。图5为10/100M以太接口的框图，EPON MAC数据处理模块6与百兆以太接口7之间的接口为千兆媒质无关接口GMII，从GMII来的并行以太信号进入8FE+3GE可级联的88E6095以太交换芯片19，88E6095内部集成有交换核心和以太MAC及物理层，88E6095可以通过两个4口以太变压器20、21接8口RJ4510/100Base-T 22，提供以太数据信号的接入。由8口RJ4510/100Base-T 22输入输出的8路以太信号间可以通过88E6095进行交换，也可以设置成不交换隔离方式。交换方式使本地内部数据无需通过GMII输出到EPON接口，隔离内网，减少上行流量。不交换隔离方式的用户数据经GMII输出到EPON上联以太交换机进行统一交换，增加用户数据接入的安全性。图6为TDM接口框图，EPON MAC数据处理模块6与TDM接口模块8之间的接口为媒质无关接口MII，TDM接口芯片23采用的是DS34T108专用集成电路，DS34T108是集成了MII接口、PWE3电路仿真功能、TDM成帧器和链路接口单元的单片TDM over Packet芯片。DS34T108通过SDRAM接口与SDRAM存储器10连接，该SDRAM存储器用作大量的TDM信号和以太数据的缓存与交换。DS34T108的控制和配置参数通过SPI接口由ARM CPU 27发出，ARM CPU 27又经12C接口与EPON MAC数据处理模块6互连，可以接收来自网管的控制信息。DS34T108的定时时钟可来自内部时钟29或外部时钟输入接口30，由时钟选择28经ARM CPU控制产生DS34T108的定时时钟。DS34T108的链路接口单元经两个4口E1变压器24、25接8口RJ48 E1接口26，提供E1电信信号的接入。由8口RJ48 E1接口26输入输出的8路E1信号间可以通过DS34T108内部的基于DS0的线束组进行交叉互联，免去了TDM外部交换设备。
这里通过参考具体的实施例对本发明进行了详细描述，但这仅仅是应用举例，应该清楚本领域的普通技术人员在不脱离本发明的范围和实质的情况下可做出各种修改和变化。

Claims (5)

1.一种具有电信E1接口的以太无源光网络传输单元，包括EPON光接口模块(5)、EPON数据处理模块(6)、百兆以太接口模块(7)和TDM接口模块(8)，其特征在于E1 TDM信号的接入与传输；所述的EPON光接口模块(5)包括基带数据光收发(12、13)和二波长光器件(11)，所述的EPON数据处理模块(6)包括ONU媒质访问控制(MAC)处理部分(15)，所述的百兆以太接口模块包括以太交换芯片(19)，所述的TDM接口模块包括TDM接口芯片(23)、ARM CPU(27)和时钟选择(28)；在下行数据接收方向，EPON下行信号经EPON光接口模块(5)接收，送入EPON数据处理模块(6)，恢复出以太帧后，以太数据经百兆以太接口部分送到用户网络设备，TDM数据经TDM接口部分送到E1电信设备；在上行数据发送方向，由网络设备送来的以太数据经以太接口进入EPON数据处理模块(6)，E1电信设备送来的TDM信号经TDM接口也进入EPON数据处理模块(6)，增加EPON帧头后送入EPON光接口模块(5)发送。
2.根据权利要求1所述的具有电信E1接口的EPON光网络传输单元，其特征在于所述的EPON光接口模块(5)是1310nm/1490nm二波长一体的光收发合一模块。
3.根据权利要求1所述的具有电信E1接口的EPON光网络传输单元，其特征在于所述的TDM接口模块(8)采用DS34T108TDM接口芯片实现8口E1接口(26)。
4.根据权利要求1所述的具有电信E1接口的EPON光网络传输单元，其特征在于所述的EPON数据处理模块(6)采用TK3715 EPON MAC控制芯片。
5.根据权利要求1所述的具有电信E1接口的EPON光网络传输单元，其特征在于所述的百兆以太接口模块(7)采用88E6095以太交换芯片实现8口百兆以太接口(22)。
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