CN101364843B - 在无源光网络中实现拉远传输数据的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种无源光网络中实现电中继拉远传输数据的装置，上行方向上，包括光/电放大整形模块和电/光模块，在光/电放大整形模块和电/光模块之间，该装置还包括多相时钟模块和采样判决模块。本发明实施例还公开了一种无源光网络中实现电中继拉远传输数据的方法。本发明实施例实现了采用电中继方式拉远传输数据。
Description
技术领域
本发明涉及无源光网络(PON，Passive Optical Network)领域，尤其涉及在无源光网络中实现拉远传输数据的方法及装置。
背景技术
PON由于成本低廉、维护简单，且技术日趋成熟已成为光接入网的主流技术之一。现有的PON标准包括宽带无源光网络(BPON，Broad PassiveOptical Network)、吉比特无源光网络(GPON，Gigabit Passive OpticalNetwork)，以及以太无源光网络(EPON，Ethernet Passive Optical Network)。参见图1，为PON网络架构的结构示意图，PON由光线路终端(OLT，OpticalLine Terminals)、光分配网(ODN，Optical Distribution Network)和多个光网络单元(ONU，Optical Network Unit)三部分组成。OLT用于中心局，ONU位于用户家庭、路边或大楼。OLT和ONU之间的主干光纤、光分路器和分支光纤统称为ODN。从OLT到ONU的方向称为下行方向，从ONU到OLT的方向称为上行方向。
上行方向采用时分多址(TDMA，Time Division Multiple Address)接入的方式，各ONU只在OLT指定的时隙发送自己的数据。下行方向采用时分复用(TDM，Telemetric Data Monitor)广播的方式向各ONU发送数据，载有所有ONU全部数据的光信号功率在ODN内的光分路器处被分为若干份，经各分支光纤到达各ONU，各ONU根据相应的标识收取属于自己的下行数据。
现有的PON系统中，OLT覆盖ONU的半径不超过20km，OLT通过光分路器对接的ONU数量较少，导致传统的PON网络架构中OLT数量较多。并且OLT位置区域偏远、分散，很不方便对OLT的管理和维护，导致装置投资和维护成本较高。为了简化PON网络架构，降低装置投资和维护成本，产生了PON拉远(LR-PON，long reach PON)技术，该技术在于拉远OLT覆盖ONU的半径，以减少OLT的数量。
现有的LR-PON技术常采用光/电/光转换(OEO，Optical-Electrical-Optical)的电中继拉远方案。在OEO的电中继拉远方案中，已提出电中继拉远盒式装置方式，其PON的基本构架如图2所示。图2中，在光分路器和OLT之间放置一个电中继盒子(Extender Box)装置，将传统的ODN网络分开为两个ODN网络，即ODN1和ODN2。从而，拉远了OLT与ONU之间的距离，也就拉远了OLT覆盖ONU的半径。为了追求低成本和简便实现，电中继拉远盒式装置仅完成光/电转换、突发接收、功率放大、电/光转换等功能。
在PON网络构架中，由于上行方向各ONU都为突发发送，并且由于ONU之间的差异和各ONU到OLT的距离不同，导致各ONU发送的上行突发数据包到达OLT的相位有突变，光功率电平差别也较大。为了使OLT正确接收各个ONU的上行突发数据包，每个突发的上行突发数据包都有自己的前序，各上行突发数据包都可以独立进行时钟恢复。在电中继拉远盒式装置接收上行突发数据包过程中，对上行突发数据包进行时钟恢复，用恢复出的时钟来读取将上行突发数据包发送给OLT，但由于时钟恢复消耗掉一定的时间，当用恢复出的时钟发送上行突发数据包时，已经读不到那些在时钟恢复过程中消耗的前序。这对OLT正确接收上行突发数据包带来了困难。
参见图3，为现有技术中电中继拉远盒式装置的结构示意图，在上行方向上包括O/E，Optical-Electrical)放大整形模块、再定时模块以及电/光(E/O，Electrical-Optical)模块；在下行方向上包括O/E放大整形模块、再定时模块以及E/O模块。
在上行方向上，由于ONU通常采用突发模式光器件发送数据，即发送上行突发数据包，为了保证接收方，如电中继拉远盒式装置或OLT的正确接收，需要为数据的每个上行突发数据包前增加前序，用于接收方的正确接收。因此，在上行方向上，电中继拉远盒式装置上行方向上的O/E放大整形模块接收到上行突发数据包后，对该上行突发数据包进行O/E转换、放大以及整形，发送给上行再定时模块进行突发模式时钟恢复后，根据恢复出的上行时钟再发送给E/O模块进行电光转换后输出。在下行方向上，电中继拉远盒式装置下行方向上的O/E放大整形模块接收到下行信号后进行O/E转换、放大以及整形处理后，得到恢复的下行信号，通过下行再定时对所述恢复出的下行信号进行下行时钟恢复，采用恢复出的下行时钟将恢复的下行信号发送给E/O模块进行电光转换，输出给OLT。
上行突发数据包经过上行再定时模块进行时钟恢复的时序图如图4所示，在图中的上方时序图表示电中继拉远盒式装置接收的上行突发数据包，其中，TDSR表示电中继拉远盒式装置接收到ONU发送的各个上行突发数据包的间隔时间，也就是ONU发送上行突发数据包的间隔时间；Ton表示在该时间段内ONU的突发发送激光器在开启过程中发送的无效数据，TLR表示在该时间段内O/E放大整形模块的跨阻放大器以及限幅放大器电平恢复时间，TCR表示在该段时间内上行时钟恢复时间，其中，上行突发数据包的前序跨越了TLR和TCR，后续才是上行突发数据包承载的以定界符起始的数据部分，在后续中还有可能包含一些前序的剩余部分；在图中的下方时序图表示经过了O/E放大整形模块和上行再定时模块处理后的上行突发数据包时序图，包括了带宽分配的间隔时间以及前序损伤的时间、未损伤的前序时间和上行突发数据包承载的数据部分。
这种因为采用上行再定时模块进行突发模式时钟数据恢复后而造成的前序损伤，会影响后续接收方，如OLT对该上行突发数据包的正确接收。从而最终导致采用电中继OEO方式不能真正实现拉远传输数据。
发明内容
本发明实施例提供在PON中实现拉远传输数据的方法，该方法能够采用电中继OEO方式实现拉远传输数据。
本发明实施例提供一种在PON中实现拉远传输数据的装置，该装置能够采用电中继OEO方式实现拉远传输数据。
一种在PON中实现拉远传输数据的方法，该方法拉远OLT和光网络单元ONU之间的距离，在OLT和ONU之间放置电中继拉远盒式装置，该方法包括：
电中继拉远盒式装置对接收的ONU通过光分路器发送的上行突发数据包进行O/E转换、放大以及整形后，得到恢复的上行信号，根据下行再定时恢复得到的下行时钟产生多相时钟；
电中继拉远盒式装置利用所述多相时钟对所述恢复的上行信号进行多相采样和多数判决，得到多数判决后的电信号，进行电光转换，输出给OLT。
一种在PON中实现拉远传输数据的装置，上行方向上，包括光/电O/E放大整形模块和电/光E/O模块，在O/E放大整形模块和E/O模块之间，该装置还包括多相时钟模块和采样判决模块：
所述多相时钟模块，用于通过对下行信号进行再定时恢复得到的下行时钟，产生多相时钟，将产生的该多相时钟传送给采样判决模块；
所述采样判决模块，用于利用多相时钟模块产生的多相时钟对O/E放大整形模块输出的上行电信号进行多相采样和多数判决后，将多数判决后的电信号传送给所述E/O模块进行电光转换后输出给光线路终端OLT。
从上述方案可以看出，本发明实施例根据下行再定时得到的下行时钟，对ONU发送的上行突发数据包进行多相采样和多数判决，再进行电光转换后发送给OLT，不用像现有技术那样需要根据恢复出的上行时钟来将ONU发送的上行突发数据包发送给OLT，从而也就不会出现因恢复上行时钟占用时间而损伤上行突发数据包的前序部分的问题。这样电中继拉远盒式装置保留接收到的上行突发数据包的前序部分，从而使OLT能够正确接收ONU经电中继拉远盒式装置传送的上行突发数据包，实现了无源光网络中采用电中继OEO方式拉远传输数据。
附图说明
图1为PON网络构架的结构示意图；
图2为现有技术中采用OEO电中继拉远方案的PON网络构架的结构示意图；
图3为现有技术中电中继拉远盒式装置的结构示意图；
图4为现有技术上行突发数据包经过电中继拉远盒式装置时进行时钟数据恢复的时序图；
图5为本发明实施例在PON中实现拉远传输数据的装置结构示意图；
图6为本发明实施例在PON中实现拉远传输数据的装置结构示意图一具体例子；
图7为本发明实施例在PON中实现拉远传输数据的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。
参见图5，为本发明实施例在PON中实现拉远传输数据的装置的结构示意图，该结构在下行方向包括O/E放大整形模块521、下行再定时模块522和E/O模块523；在上行方向包括O/E放大整形模块511、多相时钟模块512、采样判决模块513和E/O模块514。
O/E放大整形模块521，用于对接收到的由OLT发送的下行PON信号进行光电转换、再放大和整形处理，将处理后的信号发送给下行再定时模块522。经过O/E放大整形模块521后的信号是恢复出的电信号，其输出功率电平平坦、没有失真和附加噪声。
下行再定时模块522，用于对从O/E放大整形模块521发送的下行信号进行时钟恢复，对恢复的时钟去抖动，形成稳定的下行时钟，根据下行时钟将从O/E放大整形模块传送的下行信号发送给E/O模块523。所述恢复出的下行时钟还将提供给多相时钟模块512。
E/O模块523，用于对下行再定时模块522传送的信号进行电光转换后输出。
O/E放大整形模块511，用于采用突发接收方式对由ONU发送的PON上行突发数据包进行接收，完成上行数据的光电转换、信号放大和整形处理，得到恢复后的上行电信号，传送给采样判决模块513。经过O/E放大整形模块511处理后输出的信号功率电平平坦、没有失真和附加噪声。
多相时钟模块512，用于利用下行再定时模块522通过下行再定时恢复得到的下行时钟，产生多相时钟，将产生的该多相时钟传送给采样判决模块513。所述多相时钟根据实际需要具体确定，如可以为与O/E放大整形模块511传送的上行信号时钟频率相等的多相时钟，可以为与O/E放大整形模块511传送的上行信号时钟频率成倍数关系的多相时钟，等等。
例如，下行再定时模块522通过再定时恢复得到的下行时钟频率为2.5GHz，O/E放大整形模块511传送的上行信号的时钟频率为1.25GHz，假设此时需要产生的多相时钟的频率与O/E放大整形模块511传送的上行信号的时钟频率相等，则多相时钟模块512需要根据2.5GHz时钟产生1.25GHz的多相时钟。所述多相时钟的相数可以根据需要确定，这里，假设是4相时钟，分别为f(0°)、f(90°)、f(180°)、f(270°)。本领域技术人员通过简单推导便能得知，可以将2.5GHz时钟进行2倍频为5GHz的高频时钟之后，得到所需的1.25GHz的四相时钟。此时，多相时钟模块512包括倍频模块，用于对下行再定时模块522发送的下行时钟进行倍频，得到倍频后的时钟，多相时钟模块512根据所述倍频后的时钟产生与O/E放大整形模块511传送的上行信号时钟频率相等的多相时钟，将产生的该多相时钟传送给采样判决模块513。
采样判决模块513，用于利用多相时钟模块512产生的多相时钟对O/E放大整形模块511输出的上行电信号进行多相采样和多数判决后，采用发送时钟，将多数判决后的电信号输出给OLT。所述发送时钟根据实际需要具体确定，如可以为与O/E放大整形模块511传送的上行信号时钟频率相等的时钟，可以为与O/E放大整形模块511传送的上行信号时钟频率成倍数关系的时钟，等等。并且，所述发送时钟可以是固定相位的时钟。该固定相位的时钟根据需要可以采用所述多相时钟中的某一相时钟。
采样判决模块513可以包括多相采样子模块515和多数判决子模块516。多相采样子模块515，用于利用多相时钟模块512输入的多相时钟对O/E放大整形模块511输入的恢复的上行电信号进行多相采样处理，得到多相采样处理后的信号，输出给多数判决子模块516。
采样时，各相时钟对输入O/E放大整形模块511的恢复的上行电信号分别进行采样。
多数判决子模块516，用于对多相采样子模块515输入的多采样后的信号通过多数判决准则选取出一路采样信号，采用发送时钟输出给E/O模块514。
所述通过多数判决准则选取一路采样信号为现有技术，这里不再赘述。通过多数判决准则，将确定出最后输出给E/O模块514的采样信号。
E/O模块514，对采样判决模块513传送的信号进行电光转换后，发送给OLT。
若采样判决模块513传送的信号为通过固定相位时钟发送的信号，相应地，则OLT可以采用固定相位的时钟对电中继拉远盒式装置发送的上行信号进行接收。而现有技术中，电中继拉远盒式装置采用恢复出的各上行突发数据包的上行时钟将各上行突发数据包发送给OLT，由于恢复出的各上行突发数据包的上行时钟相位不统一，导致OLT接收上行突发数据包时需要再恢复出各上行突发数据包的上行时钟，以接收各上行突发数据包。可见，本发明实施例采用固定相位时钟接收电中继盒式装置发送的上行信号可以降低OLT的接收难度，更便于OLT的实现。
下面通过一个具体的例子对图5所示的电中继拉远盒式装置进行说明。在PON中，GPON因其具有固定的帧周期、能够灵活地提供多种上下行速率和光分路比、采用的GFP协议适合任何数据业务的适配、能够很好地支持TDM业务数据传送并有良好的定时保障，已成为一种综合业务接入比较理想的方案，正在获得越来越广泛的应用。这里，以G.984建议规定的上行1.25Gbps、下行2.5Gbps速率的GPON网络为例，采用本发明实施例的电中继拉远盒式装置对其进行OEO拉远。本发明实施例的电中继拉远盒式装置可采用再放大、再整形、再定时(3R，Reamplifying、Reshaping、Retiming)装置实现，3R装置在GPON网络中的位置为图2所示电中继拉远盒式装置的位置，3R装置满足G.984.2所规定的接口标准，其结构如图6所示。
图6中，在上行数据流方向上：
3R装置从OLT接收2.5Gbps下行GPON信号，进行光电转换、放大和整形处理，得到恢复后的下行电信号。
然后，3R装置对恢复出的下行电信号进行再定时处理，得到去抖动，输出相位稳定的下行GPON数据流Datad和恢复出的2.5GHz下行时钟fd。所述下行时钟fd用于对上行突发数据包的多相采样处理。
3R装置将所述下行GPON数据流Datad转换为光信号后，采用恢复出的2.5GHz下行时钟fd，发送给ODN。
在上行数据流方向上：
3R装置采用突发接收方式接收1.25Gbps上行GPON突发数据包，进行光电转换、放大和整形处理，处理后的信号为恢复的1.25Gbps速率电信号Datau。
3R装置根据下行再定时恢复得到的2.5GHz下行时钟fd，对该下行时钟进行2倍频产生5GHz时钟；通过5GHz的高频时钟产生1.25GHz四相时钟，为f(0°)、f(90°)、f(180°)、f(270°)。
3R装置利用此四相时钟对恢复出的1.25Gbps上行电信号Datau进行多相采样后，通过多数判决准则选取一路采样信号，得到选取后的采样信号，再采用与上行信号时钟频率相同的时钟将所述选取后的采样信号发送给E/O模块。E/O模块对所述选取后的采样信号进行电光转换后，发送给OLT。
参见图7，为本发明实施例在PON中实现拉远传输数据的方法流程图，该方法拉远OLT和ONU之间的距离，在OLT和ONU之间放置电中继拉远盒式装置，该方法包括：
步骤701，电中继拉远盒式装置接收到ONU通过光分路器发送的上行突发数据包。
步骤702，电中继拉远盒式装置对接收到的上行突发数据包进行O/E转换、放大以及整形后，得到恢复的上行信号。
步骤703，电中继拉远盒式装置根据下行再定时恢复得到的下行时钟，产生多相时钟。
步骤704，电中继拉远盒式装置利用产生的所述多相时钟对步骤702得到的恢复的上行信号进行多相采样和多数判决后，得到多数判决后的电信号，进行电光转换，采用发送时钟输出给OLT。
所述多相采样为：电中继拉远盒式装置利用产生的所述多相时钟对所述恢复的上行信号进行多相采样，得到多相采样后的信号。
所述多数判决为：电中继拉远盒式装置对多采样后的信号通过多数判决准则选取出一路采样信号，得到多数判决之后的电信号。
需要说明的是，采用本发明实施例的电中继拉远盒式装置时，与电中继拉远盒式装置相连的OLT的接口标准可以为现有技术中OLT的接口标准，且与电中继拉远盒式装置通过光分路器相连的ONU的接口标准也可以为现有技术中的ONU接口标准。也就是说，在运用本发明实施例的电中继拉远盒式装置的PON构架中，可以不用改变其他装置。
本发明实施例提供的在无源光网络中实现拉远传输数据的方法和装置，根据下行再定时得到的下行时钟，对恢复的上行信号进行多相采样和多数判决，再进行光电转换后发送给OLT，不用像现有技术那样需要根据恢复出的上行时钟来将ONU发送的上行突发数据包发送给OLT，从而也就不会出现因恢复上行时钟占用时间而损伤上行突发数据包的前序部分的问题。这样，电中继拉远盒式装置保留接收到的上行突发数据包的前序部分，使OLT能够正确接收ONU通过电中继拉远盒式装置传送的上行突发数据包，实现了无源光网络中采样电中继方式拉远传输数据。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种在无源光网络中实现拉远传输数据的方法，拉远OLT和光网络单元ONU之间的距离，在OLT和ONU之间放置电中继拉远盒式装置，其特征在于，该方法包括：
电中继拉远盒式装置对接收的ONU通过光分路器发送的上行突发数据包进行O/E转换、放大以及整形后，得到恢复的上行信号，根据下行再定时恢复得到的下行时钟产生多相时钟；所述多相时钟为与用于传送所述恢复的上行信号的时钟频率相等或成倍数关系的多相时钟；
电中继拉远盒式装置利用所述多相时钟对所述恢复的上行信号进行多相采样和多数判决，得到多数判决后的电信号，进行电光转换，输出给OLT。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出给OLT的具体步骤包括：采用固定相位时钟输出给OLT。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多相采样的步骤具体包括：
电中继拉远盒式装置利用产生的所述多相时钟对所述恢复的上行信号进行多相采样，得到多相采样后的信号。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多数判决的步骤具体包括：
电中继拉远盒式装置对多相采样后的信号通过多数判决准则选取出一路采样信号，得到多数判决之后的电信号。
5.一种在无源光网络中实现拉远传输数据的装置，上行方向上，包括光/电O/E放大整形模块和电/光E/O模块，其特征在于，在O/E放大整形模块和E/O模块之间，该装置还包括多相时钟模块和采样判决模块：
所述多相时钟模块，用于通过对下行信号进行再定时恢复得到的下行时钟，产生多相时钟，将产生的该多相时钟传送给采样判决模块；所述多相时钟为与用于传送恢复的上行信号的时钟频率相等或成倍数关系的多相时钟；
所述采样判决模块，用于利用多相时钟模块产生的多相时钟对O/E放大整形模块输出的上行电信号进行多相采样和多数判决后，将多数判决后的电信号传送给所述E/O模块进行电光转换后输出给光线路终端OLT。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述采样判决模块包括多相采样子模块和多数判决子模块；
所述多相采样子模块，用于利用多相时钟模块输入的多相时钟对O/E放大整形模块输入的上行电信号进行多相采样处理，将多相采样处理后的信号输出给多数判决子模块；
所述多数判决子模块，对多相采样子模块输入的多相采样后的信号通过多数判决准则选取出一路采样信号，采用发送时钟输出给E/O模块。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多相时钟模块包括倍频模块，用于对下行再定时恢复得到的下行时钟进行倍频，得到倍频后的时钟；
所述多相时钟模块根据所述倍频后的时钟产生多相时钟，将产生的该多相时钟传送给采样判决模块。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，在下行方向上，所述装置还包括O/E放大整形模块、重定时模块和E/O模块，其中，
O/E放大整形模块，用于对接收到的由OLT传送的下行无源光网络信号进行光电转换、再放大和整形处理，将处理后的下行信号传送给下行再定时模块；
下行再定时模块，用于对从O/E放大整形模块传送的下行信号进行时钟恢复，对恢复的时钟去抖动，形成相位稳定的下行时钟，根据下行时钟将从O/E放大整形模块传送的下行信号发送给E/O模块，并将下行时钟传送给多相时钟模块；
E/O模块，用于对下行再定时模块传送的信号进行电光转换后输出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20120523 Termination date: 20210810 |