CN101212821A - 无源光网络信号处理装置、信号处理方法及gtc帧 - Google Patents

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Abstract

本发明在GPON中，以简单的电路构成来实现ATM信号的处理功能。首先，在GEM帧转换过程中，当输入了以太网信号时，将以太网信号进行转换并生成GEM帧；当输入了TDM信号输入时，将TDM信号进行转换并生成GEM帧；以及，当输入了非GEM信号输入时，将非GEM信号进行转换并生成GEM帧。然后，在GEM映射过程中，通过将在GEM帧转换过程中生成的GEM帧分配进输出时隙，来进行时分复用。然后，在GTC成帧过程中，将开销赋予已进行了时分复用的GEM帧，并作为GTC帧输出。

Description

无源光网络信号处理装置、信号处理方法及GTC帧
技术领域
本发明涉及可容纳多种帧的用于光接入网系统的信号处理装置、信号处理方法及GTC帧。本发明，例如，可适用于吉比特无源光用户网络(GPON：Gigabit-capable Passive Optical Network)。
背景技术
作为用于使用光纤接入因特网等网络的系统，例如，公知有FTTx(Fiber To The Home/Curb/Node/Premises等)。另外，作为用于实现FTTx的网络，例如，公知有无源光用户网络(PON：Passive OpticalNetwork)。
图7是表示PON的概略构成的示意图。如图7所示，终端装置(OLT；Optical Line Terminal)701，通过由分路器702分支出来的光纤703，与多台用户侧终端装置(ONU：Optical Network Unit)704-1～704-n连接。OLT701与基础网络(地域IP(Internet network)网和因特网等)705连接，各ONU704与通信终端(个人电脑等)706-1～706-n连接。
PON，在下行方向的通信和上行方向的通信中，使用不同波长的光信号。由此，可在一芯光纤中进行双向通信。如图7所示，在下行方向的数据传送中，发送给各ONU704的通信帧Fd1～Fdn被时分复用后，从OLT701向ONU704-1～704-n发送。各ONU704-1～704-n使用密码技术等，从接收数据中仅提取发送给自己的通信帧，并废弃其他通信帧。另一方面，在上行方向的数据传送中，从各ONU704-1～704-n向OLT701发送通信帧Fu1～Fun。此时，通过对各ONU704-1～704-n的发送时刻适当地进行调整，可将各通信帧在分路器702中进行时分复用。OLT701，将用于控制上行方向的发送时刻的信号发送给各ONU704-1～704-n。此外，考虑分路器702和各ONU704-1～704-n之间的传送延迟偏差(即，光耦合器、ONU之间的距离偏差)来决定上行方向的发送时刻。
作为PON，例如，公知有GPON。GPON是由国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T：International TelecommunicationsUnion-Telecommunications Sector)建议G.984标准化后的网络。GPON是能够容纳以太网(注册商标)通信方式、时分复用(TDM；Time DivisionMultiplexing)通信方式和非同步转送模式(ATM；AsynchronousTransfer Mode)通信方式的光接入网络系统。在这里，以太网通信方式是在因特网等中使用的通信方式，TDM通信方式是在已有的电话服务等中使用的通信方式，ATM通信方式是在语音/数据/图像的所有媒体通信中使用的通信方式。作为公开GPON的文献，例如，公知有下述专利文献1、2和非专利文献1。
以下，对将以太网、TDM、ATM的3种通信方式容纳在GPON中的方法，分下行通信和上行通信来进行说明。
图8是表示基于ITU-T建议的以往的GPON中的通信用帧的构造的示意图。在GPON的下行通信中，使用被称为GPON传输汇聚层(GTC；GPON Transmission Convergence Layer)的125μsec周期的帧。如图8所示，GTC帧包含开销和负荷。
开销是封装通信的控制、维护、运用等所需要的信息的区域，作为帧头封装有PCBd(Physical Control Block downstream)、即与该GTC帧有关的各种信息。在PCBd中，封装有上行通信中的作为各ONU704-1～704-n的发送控制信息的上行带宽映射。在图8的例子中，对分配标识符(Alloc ID；Allocation Identifier)‘1’(在这里对应ONU704-1)分配节流(throttle)‘100’～‘300’，对Alloc ID‘2’(在这里对应ONU704-2)分配节流‘400’～‘500’，另外，对Alloc ID‘3’(在这里对应ONU704-3)分配节流‘520’～‘600’。
负荷是封装用户信号的区域，包含ATM段和GPON封装方式(GEM；G-PON Encapsulation Method)段。将ATM信号的ATM信元按原样封装于ATM段。另外，将GEM帧封装于GEM段。所谓GEM帧，是指封装有以太网信号或TDM信号的帧(后述)。将表示ATM段和GEM段之间的边界位置的信息封装于开销的PCBd内。
另一方面，按照每个ONU，在上行信号中使用由开销和负荷构成的帧。即使在上行信号中，如果是ATM信号，也将ATM信元直接映射到负荷中，如果是以太网信号或TDM信号，进行GEM成帧后，将GEM帧映射到负荷中。
图9是表示GTC帧的层结构和协议栈的示意图。并且，这里作为代表，对ONU中的协议栈进行说明。
ONU704-1～704-n的各GTC成帧子层910，当接收到下行通信用GTC帧时，基于Alloc ID，从该GTC帧的ATM段读出ATM信号，并且，从GEM段读出GEM帧。传输汇聚(TC：TransmissionConvergence)适配子层920，获取ATM信号(ATM-TC适配器922)，并进行逻辑路径识别处理(VPI/VCI过滤器925)，输出给ATM客户，且上述逻辑路径识别处理使用了作为该ATM信号的连接信息的虚路径标识符(VPI：Virtual Path Identifier)值和虚信道标识符(VCI：VirtualChannel Identifier)值。另外，该TC适配子层920，获取GEM信号(GEM TC适配器921)，进行逻辑路径识别处理(端口ID·PTI过滤器923)，并输出给GEM客户，且上述逻辑路径识别使用了作为该GEM信号的连接信息的端口标识(ID：Identification)值和负荷类型标识符(PTI：Payload Type Identification)的代码。ATM客户和GEM客户，利用接收到的ATM信号、以太网信号或TDM信号，执行规定的服务。
另一方面，在进行上行通信时，ONU704-1～704-n的GTC成帧子层910，生成对应于Alloc ID的容器(container)，在该容器的负荷中封装ATM信号或GEM帧，并进行发送(参考图8)。从各ONU704-1～704-n发送的容器，由分路器702进行时分复用，并转送给OLT701(参考图7)。
参考图10，在这里，以ONU侧的信号处理装置为例，对实现上述协议栈的信号处理装置进行说明。图10是表示在以往的GPOM中使用的信号处理装置的构成例的概略图。
下行通信时，GTC成帧子层910进行的功能中，多路复用911对应于GTC分解功能部1050中的功能。另外，GEM段913对应于GEM提取功能部1052中的功能。并且，ATM段914对应于ATM提取功能部1053中的功能。
另外，TC适配子层920进行的功能中，端口ID·PTI过滤器923对应于拆分功能部1054、GEM/以太网转换功能部1062和GEM/TDM转换功能部1064中的功能。VPI/VCI过滤器925对应于ATM接口1076中的功能。关于GEM TC适配器921、ATM TC适配器922，在图9中未特别地图示出，但进行从GEM提取功能部1052向拆分功能部1054传送GEM帧，和从ATM提取功能部1053向ATM接口1076传送ATM信号。
另一方面，在上行通信时，GTC成帧子层910进行的功能中，多路复用911对应于GTC成帧功能部1034中的功能。另外，GEM段913对应于GEM映射功能部1032中的功能。并且，ATM段914对应于ATM映射功能部1033中的功能。
另外，TC适配子层920进行的功能中，端口ID·PTI过滤器923对应于以太网/GEM转换功能部1012及TDM/GEM转换功能部1014的功能。
此外，关于VPI/VCI过滤器925及ATM TC适配器922，图9中未特别地图示，但对应于从ATM接口1006向ATM用带宽管理缓冲功能部1031传送ATM信号的功能。另外，关于GEM TC适配器921，在图9中未特别地图示，但进行从以太网/GEM转换功能部1012及TDM/GEM转换功能部1014向GEM用带宽管理缓冲功能部1030的GEM帧的传送。
图11是表示GEM帧的格式的示意图。如图11(A)所示，GEM帧，具有5字节(即40位)的开销和任意字节的负荷。并且，该开销包含12位的负荷长度标识符(PLI：Payload Length Indicator)、12位的端口ID、3位的PTI和13位的头错误控制(HEC；Header ErrorControl)。PTI的各代码值所表示的意思，由ITU-T建议G.984而规定(参考图11(B))。
如上所述，根据ITU-T建议G.984，能够在GEM帧中封装以太网信号或TDM信号。此时，既可以将1个以太网信号等，封装在1个GEM帧中，也可以分开封装在多个GEM帧中。图12(A)是将1个以太网信号等封装在1个GEM帧中的例子，图12(B)是封装在2个GEM帧中的例子，图12(C)是封装在3个GEM帧中的例子。并且，如图12(A)～(C)所示，在最后的GEM帧(包含1个GEM帧的情况)中，将开销的PTI代码设定为‘001’，在除此之外的GEM帧中，将该PTI代码设定为‘000’。并且，当将1个以太网信号等分割封装进多个GEM帧的情况下，能够将这些GEM帧分开封装到多个GTC帧。由此，可以有效使用GTC帧的负荷，从而提高通信效率。在图12(D)的例子中，在第一个GTC帧(GTC1)中，封装了最初的GEM帧的一部分(GEM1a)和第二个GEM帧(GEM2)的全部，另外，在第二个GTC帧(GTC2)中封装了最初的GEM帧的剩余部分(GEM1b)和第三个GEM帧(GEM3)的全部。此外，在图12(D)中，PLOu(PhysicalLayer Overhead uustream)被封装在封装有GTC帧的前导码等的开销区域。
图13(A)是表示将以太网信号封装进GEM帧的方法的示意图。在以太网数据包中，IPG(Inter Parket Gap)相当于从前一个数据包发送开始到本次数据包发送为止的等待时间的信号，前导码和SFD(StartFrame Delimiter)是表示帧发送的开始的信号，DA(DestinationAddress)是目的地址，SA(Source Address)是发送源地址，Length/type是表示数据域的长度或上层协议的信息，MAC客户是数据域，FCS(Frame Check Sequence)是错误检测用数据，EOF(End Of File)是以太网数据包的结尾。在GPON中，其中的DA、SA、Length/type、MAC客户及FCS被封装在GEM帧的负荷中。
图13(B)是表示将TDM信号封装进GEM帧的方法的示意图。TDM信号按原样被封装在GEM帧的负荷中。
如上所述，在ITU-T建议G.984中，规定了将ATM信号的ATM信元按原样封装进ATM段中，另外，将以太网信号和TDM信号封装进GEM段中(参考图8)。并且，利用VPI/VCI来进行ATM信号的处理，利用端口ID值及PTI代码来进行以太网信号及TDM信号的处理(参考图9)。因此，在依据了ITU-T建议G.984的OLT和ONU中，需要单独地设置ATM信号用的处理功能和GEM帧(以太网信号和TDM信号)用的处理功能。因此，对于GPON，存在OLT和ONU价格变高的缺点。
另外，在当前的通信服务中，ATM通信方式与以太网通信方式和TDM通信方式比较，提供服务的国家或地区较少。并且，可以认为，由于ATM通信服务的利用频率较低，在构建GPON时，不使其与ATM通信方式对应的情况也会变多。根据这样的理由也期待一种能以低价格来实现ATM信号的处理功能的技术。
专利文献1：日本特开2004-320745号公报
专利文献2：日本特开2004-320746号公报
非专利文献1：ITU-T Study Group 15编集，‘SERIESG：TRANSMISSION SYSTEM AND MEDIA，DIGITAL SYSTEM ANDNETWORKS’，2004年2月，INTERNATIONALTELECOMMUNICATION UNION发行。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而完成的，本发明的目的在于，以简单的电路构成、即以低价格提供一种具有ATM信号的处理功能的、可在GPON中使用的信号处理装置。此外，本发明其他的目的是提供一种在该信号处理装置中可实施的信号处理方法及GTC帧。
为了实现上述目的，本发明的吉比特无源光用户网络的、例如使用于OLT和ONU中的信号处理装置，具有：以太网/GEM转换功能部、TDM/GEM转换功能部、非GEM/GEM转换功能部、GTC输入部、GTC输出部、映射信息管理功能部、GEM/以太网转换功能部、GEM/TDM转换功能部和GEM/非GEM转换功能部。
以太网/GEM转换功能部，将输入的以太网信号转换成GEM帧；TDM/GEM转换功能部，将输入的TDM信号转换成GEM帧；另外，非GEM/GEM转换功能部，将输入的非GEM信号转换成GEM帧。
GTC输出部，基于由映射信息管理功能部所生成的映射信息，在将由以太网/GEM转换功能部、TDM/GEM转换功能部、以及非GEM/GEM转换功能部所生成的GEM帧，针对输出时隙进行分配后，对其赋予开销，并作为GTC帧输出。
GTC输入部，从输入的GTC帧中提取GEM帧，并对GEM帧包含有以太网信号、TDM信号及非GEM信号中的哪一种进行判定。GTC输入部，将包含以太网信号的GEM帧发送给GEM/以太网转换功能部；将包含TDM信号的GEM帧发送给GEM/TDM转换功能部；以及，将包含非GEM信号的GEM帧发送给GEM/非GEM转换功能部。
GEM/以太网转换功能部，将包含以太网信号的GEM帧转换成以太网信号。GEM/TDM转换功能部，将包含TDM信号的GEM帧转换成TDM信号；另外，GEM/非GEM转换功能部，将包含非GEM信号的GEM帧转换成非GEM信号。
在这里，非GEM信号是，在以往的GPON中不能作为GEM帧进行处理的信号，例如ATM信号。另外，与下述的TDM信号相比，其频带不同的TDM信号也属于非GEM信号，该TDM信号是指输入到TDM/GEM转换功能部的或从GEM/TDM转换功能部输出的TDM信号，即，在以往的GPON中被封装进GEM帧的TDM信号。
映射信息管理功能部，根据输入到GTC输入部的GTC帧的开销来生成映射信息，以及，将所生成的映射信息发送给GTC输出部。
对于上述信号处理装置的实施，最好是，将GTC输入部构成为具有GTC分解功能部、GEM提取功能部及拆分功能部，将GTC输出功能部构成为具有带宽管理缓冲功能部、GEM映射功能部及GTC成帧功能部。
GTC分解功能部，将输入的GTC帧分解成开销和负荷，并将开销向映射信息管理功能部发送的同时，将负荷向GEM提取功能部发送。GEM提取功能部，从负荷中提取GEM帧，并向拆分功能部发送。
拆分功能部，对GEM帧包含以太网信号、TDM信号及非GEM信号的哪一种进行判定。拆分功能部，将包含以太网信号的GEM帧向GEM/以太网转换功能部发送，将包含TDM信号的GEM帧向GEM/TDM转换功能部发送，以及，将包含非GEM信号的GEM帧向GEM/非GEM转换功能部发送。
带宽管理缓冲功能部，使从以太网/GEM转换功能部、TDM/GEM转换功能部及非GEM/GEM转换功能部接收到的GEM帧待机，应答来自GEM映射功能部的指示，将GEM帧向GEM映射功能部发送。
GEM映射功能部，根据从映射信息管理功能部接收到的映射信息，将从带宽管理缓冲功能部接收到的GEM帧针对GTC帧上的输出时隙进行分配。
GTC成帧功能部，生成帧头并封装进开销的同时，将已进行了针对输出时隙的分配的GEM帧封装进负荷，由此生成GTC帧并输出。
另外，最好是，在一个芯片组内具有GTC输入部、GTC输出部、映射信息管理功能部、以太网/GEM转换功能部、GEM/以太网转换功能部、TDM/GEM转换功能部、和GEM/TDM转换功能部，在芯片组外，具有非GEM/GEM转换功能部和GEM/非GEM转换功能部。
另外，也可以构成为，在一个芯片组内具有GTC输入部、GTC输出部、和映射信息管理功能部；在芯片组外，具有以太网/GEM转换功能部、GEM/以太网转换功能部、TDM/GEM转换功能部、GEM/TDM转换功能部、非GEM/GEM转换功能部和GEM/非GEM转换功能部。
为了达成上述目的，在本发明的吉比特无源光用户网络中进行的信号处理方法具有以下的过程。
首先，在GEM帧转换过程中，在输入了以太网信号时，将以太网信号进行转换生成GEM帧；在输入了TDM信号时，将TDM信号进行转换生成GEM帧；以及，在输入了非GEM信号时，将非GEM信号进行转换生成GEM帧。
然后，在GEM映射过程中，通过将在GEM帧转换过程中生成的GEM帧针对输出时隙进行分配，来进行时分复用。
然后，在GTC成帧过程中，对已进行了时分复用的GEM帧赋予开销，并作为GTC帧输出。
另外，在输入了GTC帧时，首先，在GTC分解过程中，将GTC帧分解成开销和负荷。
然后，在GEM提取过程中，从负荷中提取GEM帧。
然后，在拆分过程中，对所提取的GEM帧包含以太网信号、TDM信号及非GEM信号中的哪一种进行判定。
然后，在信号转换过程中，当GEM帧包含以太网信号时，将GEM帧进行转换生成以太网信号；当GEM帧包含TDM信号时，将GEM帧进行转换生成TDM信号；以及，当GEM帧包含非GEM信号时，将GEM帧进行转换生成非GEM信号。
为了达成上述目的，在本发明的吉比特无源光用户网络中使用的GTC帧，具有封装通信的控制、维护、运用等所需要的信息的开销，和封装用户信号的负荷，在负荷中设置有GEM段，该GEM段封装含有以太网信号、TDM信号、和非GEM信号的任何一个的GEM帧。
根据本发明的信号处理装置、信号处理方法及GTC帧，通过将下述的各信号，转换成GEM帧，可将各信号统一进行处理，该各信号是指在以往的GPON中能转换处理成GEM帧的以太网信号及TDM信号、和在以往的GPON中不能转换处理成GEM帧的ATM信号等非GEM信号。
因此，不再需要以往必需的ATM信号用带宽管理缓冲功能部、ATM映射功能部和ATM提取功能部等，电路构成变得简单。
另外，具有GTC输入部、GTC输出部、映射功能部、以太网/GEM转换功能部、GEM/以太网转换功能部、TDM/GEM转换功能部和GEM/TDM转换功能部，在芯片组外，具有非GEM/GEM转换功能部和GEM/非GEM转换功能部，通过如此构成，可对不进行ATM服务的信号处理装置，应用不具有该ATM信号用电路的芯片组等，能够消减电路规模。
并且，如果是可向芯片组输入GEM帧的结构，例如，通过取代ATM/GEM转换功能部而设置TDM/GEM转换功能部等，即使对于已有的芯片组所具有的TDM接口，和频带不同的TDM信号，也能应用该芯片组。
另外，若构成为如下，即，在1个芯片组内，具有作为不依赖于通信服务的种类的核心部的GTC输入部、GTC输出部及映射功能部，在芯片组外，具有作为依赖于通信服务的种类的服务部的以太网/GEM转换功能部、GEM/以太网转换功能部、TDM/GEM转换功能部、GEM/TDM转换功能部、非GEM/GEM转换功能部和GEM/非GEM转换功能部，则在芯片组中不具有依赖于通信服务的种类的功能。因此，能够将核心部在全部的GPON中通用，能够实现降低成本。
附图说明
图1是表示作为信号处理装置的GPON系统的ONU侧的构成例的概略图。
图2是表示将ATM信元封装到GEM帧的方法的示意图。
图3是表示GTC帧的层构成及协议栈的示意图。
图4是表示作为信号处理装置的GPON系统的OLT侧的构成例的概略图。
图5是表示信号处理装置的其他的构成例(其1)的概略图。
图6是表示信号处理装置的其他的构成列(其2)的概略图。
图7是表示PON的概略构成的示意图。
图8是表示以往的GPON中的通信用帧的构造的示意图。
图9是表示以往的GTC帧的层构成及协议栈的示意图。
图10是表示用于以往的GPON中的信号处理装置的构成例的概略图。
图11是表示GEM帧的格式的示意图。
图12是表示以太网信号针对GEM帧的封装的示意图。
图13是表示将以太网信号及TDM信号封装到GEM帧的方法的示意图。
图中：100-信号处理装置；101a-核心部；101b-服务部；101c、501c、601c-GTC输出部；101d、501d、601d-GTC输入部；102、172、402、472、502、572-以太网接口部；104、174、404、474、504、574-TDM接口部；106、176、406、476、506、576-ATM接口部；112、412、512-以太网/GEM转换功能部；114、414、514-TDM/GEM转换功能部；116、416、516-ATM/GEM转换功能部；120、420-端口ID管理部；130、430-带宽管理缓冲功能部；132、432-GEM映射功能部；134、434-GTC成帧功能部；140、540、640-映射信息提取功能部；150、450-GTC分解功能部；152、452-GEM提取功能部；154、454-拆分功能部；162、462、562-GEM/以太网转换功能部；164、464、564-GEM/TDM转换功能部；166、466、566-GEM/ATM转换功能部；310-GTC成帧子层；311-多路复用；320-TC适配子层；321-GEMTC适配器；323-端口ID·PTI过滤器；325-VPI/VCI过滤器；441-映射信息生成功能部；508、578-GEM接口部；580、680-芯片组；704-ONU；706-通信终端。
具体实施方式
以下，参考附图，对本发明的实施方式进行说明，但是关于各构成要素的配置关系以及连接关系，只以能够理解本发明的程度，进行了概略性表示。另外，以下，对本发明的优选的构成例进行说明，但是各构成要素的连接关系以及数值条件等，只不过是优选例。因此，本发明不限定于以下的实施方式，能够在不脱离本发明的构成的范围，进行能够实现本发明的效果的多种变更或变形。
参考图1，对作为本发明的信号处理装置的ONU的构成例进行说明。图1是表示GPON中使用的ONU的构成例的概略图。在这里，作为非GEM信号，以ATM信号为例进行说明，且该非GEM信号，在参考图8而进行了说明的以往的GTC帧中，未被封装进GEM帧中。
信号处理装置100，具有不依赖于通信服务的种类的构成、即核心部101a和依赖于各个通信服务的种类的服务部101b。在服务部101b中，包含：以太网/GEM转换功能部112、TDM/GEM转换功能部114、ATM/GEM转换功能部116、GEM/以太网转换功能部162、GEM/TDM转换功能部164、GEM/ATM转换功能部166和端口ID管理部120。另外，在核心部101a中，包含：GTC输出部101c，具有带宽管理缓冲功能部130、GEM映射功能部132及GTC成帧功能部134；GTC输入部101d，具有GTC分解功能部150、GEM提取功能部152及拆分功能部154；和映射信息提取功能部140。
另外，信号处理装置100，具有以太网接口部102及172、TDM接口部104及174、和ATM接口部106及176，分别输入输出以太网信号、TDM信号及ATM信号。
从用户侧的通信终端706，向作为参考图7进行了说明的ONU704而使用的信号处理装置100，输入以太网信号、TDM信号及ATM信号。
以太网接口部102，将输入的以太网信号转换成ONU的内部格式，并将转换后的以太网信号向以太网/GEM转换功能部112发送。
以太网/GEM转换功能部112，将以太网信号转换成GEM帧。此时，以太网/GEM转换功能部112，从端口ID管理部120接收GEM帧生成所需要的端口ID，并将该端口ID利用于GEM帧生成。将所生成的GEM帧，向带宽管理缓冲功能部130发送，并在规定的缓冲器等待输出。
TDM接口部104，将输入的TDM信号转换成ONU的内部格式，并将转换后的TDM信号向TDM/GEM转换功能部114发送。
TDM/GEM转换功能部114，将TDM信号转换成GEM帧。此时，TDM/GEM转换功能部114，从端口ID管理部120接收GEM帧生成所需要的端口ID，并将该端口ID利用于GEM帧生成。将所生成GEM帧，向带宽管理缓冲功能部130发送，并在规定的缓冲器等待输出。
ATM接口部106，将接收的ATM信号转换成ONU的内部格式，并将转换后的ATM信号向ATM/GEM转换功能部116发送。
ATM/GEM转换功能部116，将ATM信号转换成GEM帧。此时，ATM/GEM转换功能部116，从端口ID管理部120接收GEM帧生成所需要的端口ID，并将该端口ID利用于GEM帧生成。将所生成的GEM帧，向带宽管理缓冲功能部130发送，并在规定的缓冲器等待输出。
在本发明的信号处理装置中，除以太网信号和TDM信号以外，也将ATM信号封装于GEM帧。可以以任意适合的方法进行ATM信号针对GEM帧的映射，即封装，例如，将1个或多个ATM信元映射到1个GEM帧的负荷中。图2是表示将ATM信元映射到GEM帧的方法的示意图。将ATM信元按原样封装到GEM帧的负荷中。
GEM用带宽管理缓冲功能部130，根据来自GEM映射功能部132的指示，将在规定的缓冲器中等待输出的各GEM帧，向GEM映射功能部132发送。
GEM映射功能部132，根据从作为映射信息管理功能部的映射信息提取功能部140接收到的映射信息，向带宽管理缓冲功能部130发送指示，将GEM帧分配到GTC帧上的适当的输出时隙。利用该映射信息，决定作为上行信号的GTC帧的时分复用位置。此外，关于映射信息提取功能部140的功能，在后阐述。
GTC成帧功能部134，生成GTC帧。即，GTC成帧功能部134，将进行了针对输出时隙的分配的GEM帧，封装进GTC帧的负荷中的同时，生成GTC帧的帧头，并封装到开销中。
在GTC成帧功能部134中生成的GTC帧，从ONU的PON接口，作为上行信号被输出，并被发送给OLT。
ONU从OLT接收作为下行信号的GTC帧。ONU所接收的GTC帧，从作为信号处理装置的ONU的PON接口(IF)输入，并被发送给GTC分解功能部150。
GTC分解功能部150，将GTC帧分解成开销和负荷。GTC分解功能部150，将GTC帧的负荷发送给GEM提取功能部152，并且，将开销发送给映射信息提取功能部140。
作为映射信息管理功能部的映射信息提取功能部140，从作为下行信号而从OLT接收的GTC帧的开销，提取上行带宽映射，由此，来生成GEM映射信息。该GEM映射信息，被发送给GEM映射功能部132，并被用于上行信号中的时分复用位置的决定。
GEM提取功能部152，从GTC帧的负荷中，提取各GEM帧。在此提取的各GEM帧，被发送给拆分功能部154。
拆分功能部154，基于从端口ID管理部120接收到的端口ID信息，对各GEM帧包含以太网信号、TDM信号及ATM信号的哪一种进行判定。将包含以太网信号的GEM帧，发送给GEM/以太网转换功能部162。将包含TDM信号的GEM帧，发送给GEM/TDM转换功能部164。另外，将包含ATM的GEM帧，发送给GEM/ATM转换功能部166。
GEM/以太网转换功能部162，若接收到GEM帧，则将该GEM帧转换成以太网信号，并向以太网接口部172发送。以太网接口部172，将ONU的内部格式的以太网信号转换成适当的格式，并输出给用户侧的通信终端。
另外，GEM/TDM转换功能部164，若收到GEM帧，则将该GEM帧转换成TDM信号，并向TDM接口部174发送。TDM接口部174，将ONU的内部格式的TDM信号转换成适当的格式，并输出给用户侧的通信终端706。
并且，GEM/ATM转换功能部166，若收到GEM帧，则将该GEM帧转换成ATM信号，并向ATM接口部176发送。ATM接口部176，将ONU的内部格式的ATM信号转换成适当的格式，并输出给用户侧的通信终端706。
图3是表示本发明的GTC帧的层构成及协议栈的示意图。
该GTC帧，具有封装通信的控制、维护、运用等所需要的信息的开销和封装用户信号的负荷。此外，关于开销，因为与参考图8而说明的以往的GTC帧相同，所以，在这里省略了图示及说明。
在负荷中设置有GEM段，且该GEM段封装有包含以太网信号、TDM信号及非GEM信号的任意一种信号的GEM帧。
在本发明中使用的GTC帧，未将负荷分成ATM段和GEM段，即，在负荷中仅具有GEM段而不具有ATM段这一点，与以往的GTC帧不同。在本发明的GTC帧中，将封装在以往ATM段中的ATM信元，封装到GEM帧段中。即，将以太网信号、TDM信号及ATM信号转换后的GEM帧全部映射到GTC帧的GEM段中(图3(A))。
此外，不具有ATM段的GTC帧可以这样来实现，例如关于依据了ITU-T建议G.984的GTC帧，通过指定开销中的GEM段的开始位置和长度，来实现。即，可以按原样使用于以往的以ITU-T建议G.984标准化了的GPON中。
当协议栈的GTC成帧子层310，接收到了下行通信用GTC帧时，基于Alloc ID，从该GTC帧的GEM段中读出GEM帧。在该GTC成帧子层310进行的功能中，多路复用311对应于GTC分解功能部150中的功能。另外，GEM段313对应于GEM提取功能部152中的功能。
TC适配子层320，将GEM帧取入(GEM TC适配器321)，并进行使用了端口ID值及PTI(Payload Type Indicator)代码的逻辑路径识别处理(端口ID·PTI过滤器323)，并输出给GEM客户。
包含ATM信号的GEM帧，被进行使用了VPI值及VCI值的逻辑识别处理(VPI/VCI过滤器325)，并被输出给ATM客户。
在该TC适配子层320进行的功能中，端口ID·PTI过滤器323，对应于拆分功能部154、GEM/以太网转换功能部162、GEM/TDM转换功能部164及GEM/ATM转换功能部166中的功能。VPI/VCI过滤器325对应于GEM/ATM转换功能部166中的功能。
关于GEM TC适配器321，图1中未特别地图示出，但是，进行从GEM提取功能部152到拆分功能部154的GEM帧的传送。此外，例如，也进行使用了以太网信号中的MAC地址的逻辑识别处理等，不过，在这里省略了图示和说明。
另一方面，在上行通信时，在GTC成帧子层310进行的功能中，多路复用311对应于GTC成帧功能部134中的功能。另外，GEM段313对应于GEM映射功能部132中的功能。并且，Alloc ID过滤器315对应于GEM用带宽管理缓冲功能部130中的功能。
另外，在TC适配子层320进行的功能中，端口ID·PTI过滤器323，对应于以太网/GEM转换功能部112、TDM/GEM转换功能部114及ATM/GEM转换功能部116中的功能。
此外，关于VPI/VCI过滤器325，图1中未特别地图示出，但是，对应于从ATM接口106向ATM/GEM转换功能部116传送ATM信号的功能。另外，关于GEM TC适配器321，图1中未特别地图示出，但是，从GEM提取功能部152向拆分功能部154进行GEM帧的传送(图3(B))。
下面，参考图4，对作为本发明的信号处理装置的OLT的构成例进行说明。图4是表示在GPON中使用的OLT的构成例的概略图。
OLT从例如基础网络侧接收以太网信号、TDM信号及ATM信号等。
OLT所具有的以太网接口部402，将接收到的以太网信号转换成OLT的内部格式，并将转换后的以太网信号向以太网/GEM转换功能部412发送。另外，OLT所具有的TDM接口部404，将接收到的TDM信号转换成OLT的内部格式，并将转换后的TDM信号向TDM/GEM转换功能部414发送。并且，OLT所具有的ATM接口部406，将接收到的ATM信号转换成OLT的内部格式，并将转换后的ATM信号向ATM/GEM转换功能部416发送。
在以太网/GEM转换功能部412、TDM/GEM转换功能部414及ATM/GEM转换功能部416、端口ID管理部420、带宽管理缓冲功能部430、GEM映射功能部432及GTC成帧功能部434中，直到根据各信号生成GTC帧的功能，与参考图1而说明的ONU相同，所以在这里省略说明。
在GTC成帧功能部434中生成的GTC帧，作为下行信号，从OLT的PON接口部输出，并被发送给ONU。
OLT从ONU接收作为上行信号的GTC帧。OLT接收到的GTC帧，从ONU的PON接口输入，并被发送给GTC分解功能部450。
在GTC分解功能部450、GEM提取功能部452、拆分功能部454、GEM/以太网转换功能部462、GEM/TDM转换功能部464、GEM/ATM转换功能部466、以太网接口部472、TDM接口部474及ATM接口部476中，直到根据GTC帧生成各信号的功能，与参考图1而说明的ONU中的功能相同，所以，在此省略说明。
作为映射信息管理功能部的映射信息生成功能部441，通过基于封装在从各ONU接收到的GTC帧的开销中的带宽管理信息，对带宽分配进行计算，来生成上行信号的GEM映射信息。映射信息生成功能部441，将生成的GEM映射信息向GEM映射功能部432发送。
根据上述的信号处理装置的构成，通过将在GPON中处理的以太网、TDM及ATM的各信号转换成GEM帧，从而对各信号进行统一处理。因此，不再需要以往必需的ATM用的带宽管理缓冲功能部、ATM映射功能部及ATM提取功能部等，能简单地实现电路构成。
对于该信号处理装置的实施，能够在1个芯片组内设置核心部和服务部。
另外，也可以将服务部中的、ATM/GEM转换功能部及GEM/ATM转换功能部设置在该芯片组的外侧。参考图5，作为本发明的信号处理装置的构成例，对将ATM/GEM转换功能部及GEM/ATM转换功能部设置在该芯片组的外侧的ONU进行说明。
在芯片组580中设置有：核心部501a，具有GTC输出部501c、GTC输入部501d及映射信息提取部540；在服务部501b中，设置有以太网/GEM转换功能部512、TDM/GEM转换功能部514、GEM/以太网转换功能部562及GEM/TDM转换功能部564。ATM/GEM转换功能部516及GEM/ATM转换功能部566设置于芯片组580外。此外，以太网接口部502及572、TDM接口部504及574设置于芯片组580，而ATM接口506及576与ATM/GEM转换功能部516、GEM/ATM转换功能部566共同被设置于芯片组580外。
此时，在芯片组580中，取代ATM接口部设置有GEM接口部508及578。GEM接口部508，将在ATM/GEM转换功能部516中转换成的GEM帧导入芯片组内。另外，GEM接口部578，将GEM帧导入GEM/ATM转换功能部566。
根据该构成，因为在芯片组580中具有GEM接口部508及578，所以，如果例如取代ATM/GEM转换功能部，而设置TDM/GEM转换功能部等，则对于与输入到TDM/GEM转换功能部514或从GEM/TDM转换功能部564输出的TDM信号的频带不同的TDM信号，也能适用该芯片组580。并且，对于是进行ATM服务的信号处理装置还是不是，则通过在芯片组580中添加ATM/GEM转换功能部及GEM/ATM转换功能部或不添加，可容易应对。
另外，也可以将核心部设置在1个芯片组内，而将服务部设置在芯片组的外侧。参考图6，作为本发明的信号处理装置的构成例，对将核心部设置于芯片组内，将服务部设置于芯片组外的ONU进行说明。
在芯片组680中，设置有具有GTC输出部601c、GTC输入部601d及映射信息提取部640的核心部601a。另一方面，在芯片组680外，设置有服务部601b，且该服务部601b具有以太网/GEM转换功能部612、TDM/GEM转换功能部614、ATM/GEM转换功能部616、GEM/以太网转换功能部662、GEM/TDM转换功能部664、GEM/ATM转换功能部666及端口ID管理功能部620。
若如上那样构成，则由于在芯片组内不具有依赖于服务种类的功能，所以能够在全部的GPON中通用核心部，能够实现降低成本。

Claims (10)

1.一种信号处理装置，用于吉比特无源光用户网络，其特征在于，
具有：以太网(注册商标)/GEM转换功能部、TDM/GEM转换功能部、非GEM/GEM转换功能部、GTC输入部、GTC输出部、映射信息管理功能部、GEM/以太网转换功能部、GEM/TDM转换功能部和GEM/非GEM转换功能部，
上述以太网/GEM转换功能部，将输入的以太网信号转换成GEM帧；
上述TDM/GEM转换功能部，将输入的TDM信号转换成GEM帧；
上述非GEM/GEM转换功能部，将输入的非GEM信号转换成GEM帧；
上述GTC输出部，基于由上述映射信息管理功能部所生成的映射信息，将由上述以太网/GEM转换功能部、TDM/GEM转换功能部、以及非GEM/GEM转换功能部生成的GEM帧，针对输出时隙进行分配，之后，对其赋予开销，并作为GTC帧输出；
上述GTC输入部，从输入的GTC帧中提取GEM帧，并对该GEM帧包含有以太网信号、TDM信号及非GEM信号中的哪一种进行判定，将包含以太网信号的GEM帧发送给上述GEM/以太网转换功能部，将包含TDM信号的GEM帧发送给上述GEM/TDM转换功能部，以及将包含非GEM信号的GEM帧发送给上述GEM/非GEM转换功能部；
上述GEM/以太网转换功能部将包含以太网信号的GEM帧转换成以太网信号；
上述GEM/TDM转换功能部将包含TDM信号的GEM帧转换成TDM信号；
上述GEM/非GEM转换功能部将包含非GEM信号的GEM帧转换成非GEM信号；
上述映射信息管理功能部，根据输入到上述GTC输入部的GTC帧的开销来生成映射信息，以及将该映射信息发送给上述GTC输出部。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
上述GTC输入部，具有GTC分解功能部、GEM提取功能部和拆分功能部，
上述GTC分解功能部，将输入的GTC帧分解成开销和负荷，并将上述开销向上述映射信息管理功能部发送的同时，将上述负荷向上述GEM提取功能部发送；
上述GEM提取功能部，从上述负荷中提取GEM帧，并向上述拆分功能部发送；
上述拆分功能部，对上述GEM帧包含以太网信号、TDM信号及非GEM信号中的哪一种进行判定，并将包含以太网信号的GEM帧向上述GEM/以太网转换功能部发送，将包含TDM信号的GEM帧向上述GEM/TDM转换功能部发送，将包含非GEM信号的GEM帧向上述GEM/非GEM转换功能部发送；
上述GTC输出部，具有带宽管理缓冲功能部、GEM映射功能部和GTC成帧功能部，
上述带宽管理缓冲功能部，使从以太网/GEM转换功能部、TDM/GEM转换功能部、非GEM/GEM转换功能部接收到的GEM帧待机，应答来自上述GEM映射功能部的指示，将上述GEM帧向该GEM映射功能部发送；
上述GEM映射功能部，根据从上述映射信息管理功能部接收到的映射信息，将从上述带宽管理缓冲功能部接收到的GEM帧针对GTC帧上的输出时隙进行分配；
上述GTC成帧功能部，生成帧头并封装在开销中的同时，将已进行了针对输出时隙的分配的GEM帧封装进负荷，由此生成GTC帧并输出。
3.根据权利要求1或2所述的信号处理装置，其特征在于，
在一个芯片组内具有上述GTC输入部、上述GTC输出部、上述映射信息管理功能部、上述以太网/GEM转换功能部、上述GEM/以太网转换功能部、上述TDM/GEM转换功能部、和上述GEM/TDM转换功能部；
在上述芯片组外，具有上述非GEM/GEM转换功能部和上述GEM/非GEM转换功能部。
4.根据权利要求1或2所述的信号处理装置，其特征在于，
在一个芯片组内具有上述GTC输入部、上述GTC输出部和上述映射信息管理功能部；
在上述芯片组外，具有上述以太网/GEM转换功能部、上述GEM/以太网转换功能部、上述TDM/GEM转换功能部、上述GEM/TDM转换功能部、上述非GEM/GEM转换功能部和上述GEM/非GEM转换功能部。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的信号处理装置，其特征在于，上述非GEM信号是ATM信号。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述非GEM信号，是与被输入上述TDM/GEM转换功能部的信号，或被从上述GEM/TDM转换功能部输出的TDM信号频带不同的TDM信号。
7.一种信号处理方法，是用于吉比特无源光用户网络的信号处理装置中的信号处理方法，其特征在于，包括以下过程：
GEM帧转换过程，当输入了以太网信号时，将该以太网信号进行转换生成GEM帧，当输入TDM信号时，将该TDM信号进行转换生成GEM帧，以及，当输入非GEM信号时，将该非GEM信号进行转换生成GEM帧；
GEM映射过程，通过将在该GEM帧转换过程中生成的GEM帧针对输出时隙进行分配，来进行时分复用；
GTC成帧过程，向已时分复用的上述GEM帧上赋予开销，并作为GTC帧输出。
8.一种信号处理方法，是用于吉比特无源光用户网络的信号处理装置中的信号处理方法，其特征在于，包括以下过程：
GTC分解过程，在输入了GTC帧时，将该GTC帧分解成开销和负荷；
GEM提取过程，从上述负荷中提取GEM帧；
拆分过程，对提取的GEM帧包含以太网信号、TDM信号及非GEM信号中的哪一种进行判定；
信号转换过程，当上述GEM帧包含以太网信号时，将该GEM帧进行转换并生成以太网信号，当上述GEM帧包含TDM信号时，将该GEM帧进行转换并生成TDM信号，以及，当上述GEM帧包含非GEM信号时，将该GEM帧进行转换并生成非GEM信号。
9.一种GTC帧，是用于吉比特无源光用户网络中的GTC帧，其特征在于，
具有：开销，封装通信的控制、维护、运用等所需要的信息；
负荷，封装用户信号，
上述负荷中设置有GEM段，且该GEM段封装含有以太网信号、TDM信号、非GEM信号中的任何一种信号的GEM帧。
10.根据权利要求9所述的GTC帧，其特征在于，
上述非GEM信号是ATM信号。
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