CN101409588A - 无源光网系统和站侧光传输路径终端装置 - Google Patents

无源光网系统和站侧光传输路径终端装置 Download PDF

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    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/16Time-division multiplex systems in which the time allocation to individual channels within a transmission cycle is variable, e.g. to accommodate varying complexity of signals, to vary number of channels transmitted
    • H04J3/1694Allocation of channels in TDM/TDMA networks, e.g. distributed multiplexers

Abstract

提供一种无源光网(PON)系统,可以向一个OLT连接信号传输速度不同的多种ONU。通过光分配网与信号传输速度不同的多种ONU连接的站侧光传输路径终端装置(OLT)具有:结合至光分配网的光发送接收部(101);与广域网连接的发送接收线路接口(102);下行帧处理部(121),将通过所述发送接收线路接口从所述广域网接收的包转换为标题部中包含目的地ONU的识别信息的下行帧;和下行发送控制部(124),以与目的地ONU的信号传输速度相对应的速度调制所述下行帧,并输出给与所述光发送接收部连接的电/光转换部。

Description

无源光网系统和站侧光传输路径终端装置
技术领域
本发明涉及一种高速光接入网络,更加具体地讲,涉及一种可以通过光纤在各个家庭提供高速因特网服务的无源光网(PON:PassiveOptical Network)系统、和适用于PON系统的站侧光传输路径终端装置(OLT:Optical Line Terminal)。
背景技术
在IP(Internet Protocol)网络中,除语音通信、数据服务外,像融合了播放/电话/数据通信的三重播放(triple play)服务那样需要高速数据转发的视频发布服务也非常活跃。三重播放服务中的网络电视(IPTV:Internet Protocol Television)是最重要的宽带应用之一。
无源光网(PON)系统向配置在各个家庭中的用户终端提供利用了光纤网的高速宽频带的因特网接入。PON系统由分别设置在用户住宅一侧的收容一台或多台用户终端的多个加入者连接装置(ONU:Optical Network Unit:光网单元)、和通过光纤网连接这些ONU的站侧光传输路径终端装置(OLT:Optical Line Terminal:光线路终端)构成。
PON系统的光纤网由连接OLT的集线光纤、连接各个ONU的多个支线光纤、以及将支线光纤和集线光纤相接合的光分离器(或光耦合器)构成,并形成为可以由多个ONU共用OLT与光分离器之间的光传输路径的光分配网(ODN:Optical Distribution Network)形式。
PON系统与其他宽带接入技术相比,可以大幅降低光纤的铺设成本。尤其G-PON(Gigabit-Capable PON:千兆PON)系统能够以千兆比特级的高速度进行可变长度的数据帧转发,可以向末端用户提供各种宽度网络应用。另外,关于G-PON在ITU-T建议的非专利文献1~3中有所公开。
非专利文献1 ITU-T G.984.1“Gigabit-Capable Passive OpticalNetworks(GPON):General characteristics”
非专利文献2 ITU-T G.984.2“Gigabit-Capable Passive OpticalNetworks(GPON):Physical Media Dependent(PMD)layerspecification”
非专利文献3 ITU-T G.984.3“Gigabit-Capable Passive OpticalNetworks(GPON):Transmission convergence layer specification”
专利文献1日本特开2002-185989号公报
但是,在以往的PON系统中,由于只能向OLT连接具有与OLT相同的信号传输速度的ONU,所以在为了实现高速度的信息发布服务而采用使传输速度高速化的OLT时,存在不能连接已有的低速度的ONU的问题。
例如,G-PON规格的对应2.4Gbps的ONU只能与对应2.4Gbps的OLT通信。因此,在通信公司向因特网连接服务投入了对应10Gbps的新的OLT时,由于时钟频率的不同而不能发送接收10Gbps的光信号的已有的对应2.4Gbps的ONU,将不能实现经由对应10Gbps的新的ONU向因特网的连接。在PON系统中,由于ONU设有多台,所以伴随OLT的高速化,如果将已有的低速ONU置换为高速类型的ONU,则导致经济负担庞大。
PON系统随着高速化技术的发展,OLT与ONU的通信速度被从2.4Gbps改进为10Gbps、并从10Gbps向更高速度改进,但是一旦PON系统处于运行状态时,如上所述,已有ONU向高速ONU的更换成本庞大。因此,对于通信公司而言,即使想要向用户提供高速信息发布服务,实际上将已有OLT置换为高速化的新的OLT是很困难的。即,PON系统存在不能向OLT连接信号传输速度不同的多种类型的ONU的问题。
作为相关联的现有技术的一例,例如日本特开2002-185989号公报(专利文献1)提出一种一对M的传输系统,利用共同的数据总线连接上位回路和多个加入者回路,使各个加入者时分使用共同的数据总线,在该一对M传输系统中,在分配给高速度的加入者回路的时间区域(时隙)中,使用低速度的其他加入者回路所使用的时间区域的k倍的时钟频率。但是,该现有技术是以对各个加入者回路固定分配时隙的时分复用通信为前提的,不能解决目的地ONU因从OLT发送的每个下行帧而不同的PON系统的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种无源光网(PON)系统,可以向一个站侧光传输路径终端装置(OLT)连接信号传输速度不同的多种加入者连接装置(ONU)。
本发明的目的在于,提供一种PON系统用的站侧光传输路径终端装置(OLT),可以连接信号传输速度不同的多种加入者连接装置(ONU)。
为了达到上述目的,本发明的特征在于,本发明的PON系统中,通过光分配网与信号传输速度不同的多种加入者连接装置(ONU)连接的站侧光传输路径终端装置(OLT)具有:结合至所述光分配网的光发送接收部;与广域网连接的发送接收线路接口;下行帧处理部,将通过所述发送接收线路接口从所述广域网接收的包转换为标题部中包含目的地ONU的识别信息的下行帧;和下行发送控制部,以与目的地ONU的信号传输速度相对应的速度调制所述下行帧,并输出给与所述光发送接收部连接的电/光转换部。
更加具体地讲,在本发明中,OLT具有存储了各ONU的识别信息与信号传输速度之间的对应关系的ONU管理表,被发送到光分配网的下行帧,以与所述ONU管理表所表示的目的地ONU的识别信息相对应的信号传输速度被调制。
在本发明的一个实施例中,所述下行帧处理部将各个下行帧按照所述ONU管理表所表示的信号传输速度不同存储在缓冲存储器中,所述下行发送控制部以与信号传输速度相对应的速度,调制从所述缓冲存储器读出的下行帧,并输出给所述电/光转换部。
另外,在所述ONU管理表中与各ONU的识别信息相对应地存储信号传输速度和优先级,通过使所述下行帧处理部将各个下行帧按照所述ONU管理表所表示的信号传输速度不同、优先级不同存储在缓冲存储器中,可以使所述下行发送控制部按照优先级顺序读出在所述缓冲存储器中按照信号传输速度不同存储的下行帧,并以与所述信号传输速度相对应的速度加以调制。
发明效果
根据本发明,可以在同一OLT中收容信号传输速度不同的多种ONU,所以能够在运行中将PON系统的OLT置换为高速化的新的PLT。
附图说明
图1是表示适用本发明的PON系统的结构的一例的图。
图2是表示OLT10从网络NW侧的路由器接收的下行帧的格式、和在PON区间中发送的GEM帧的格式的图。
图3是说明从OLT10发送给PON区间的光纤网的GTC帧的格式的图。
图4是表示本发明的OLT10的第1实施例的方框结构图。
图5是表示本发明的OLT10具有的ONU管理表的图。
图6是说明第1实施例的下行发送信号的图。
图7是表示本发明的OLT10的第1实施例的方框结构图。
图8是说明第1实施例的下行发送信号的图。
图9是说明本发明的PON系统的下行帧的发送序列的一例图。
图10是表示PON系统中的发现和测距的一般消息序列的图。
图11是表示本发明的PON系统中的发现的消息序列的图。
图12是表示本发明的PON系统中的测距的消息序列的图。
图13是说明在一个时隙中统一发送多个下行帧的方法的一例的图。
符号说明
10 OLT;11、12光纤网;13光耦合器;20 ONU;30、40路由器;TE用户终端;100 OLT控制部;101光发送接收部;102A发送线路接口;102B接收线路接口;110 O/E转换部;111解调电路;114上行帧处理部;1141上行帧末端部;1142上行帧分析部;1143上行帧生成部;120接收缓冲器;121下行帧处理部;122缓冲存储器;123下行发送控制部;124 E/O转换部;130交换器;131调制电路;113、132选择器;112、133比特串转换电路。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施例。在以下实施例中,说明把本发明适用于ITU标准的G-PON的情况,但是,本发明也可以适用于G-PON以外的其他PON系统,例如适合于基于以太网(注册商标)帧的信息转发的GE-PON(Gigabit-Ethernet PON:千兆以太网PON)、和在PON区间中利用固定长度的ATM单元转发信息的B-PON(Broadband PON:宽带PON)。
图1表示适用本发明的PON系统的结构图。
PON系统由站侧光传输路径终端装置(OLT)10、多个加入者连接装置(ONU)20(20-1~20-k)、和连接这些要素的PON区间的光分配网ODN构成。PON区间的光分配网由连接OLT10的集线光纤11、和连接各个ONU20-i的支线光纤12-i(i=1~k)构成,支线光纤12-i通过光分离器(光耦合器)13从集线光纤11分支而成。OLT10通常设置在通信公司及ISP(Internet Service Provider:因特网服务供应商)拥有的用户线路收容站中,ONU20-i(i=1~k)被设置在办公楼及公寓等建筑物及用户住宅中。
ONU20-i分别具有多个用户连接线路Lij(j=1~m),通过这些连接线路收容多个用户终端TE。用户终端包括例如表示为TE-111、TE-112(TE-k11、TE-k12),并通过住宅内路由器或住宅内交换器30-1(30-k)连接ONU20-1(ONU20-k)的情况,和例如表示为TE-21、TE-2m(TE-km),并直接连接ONU20-2(20-k)的情况。
NW表示由多个路由器40(40-1~40-n)构成的广域网络(包括ISP网)。在PON系统中连接的各个用户终端TE,通过ONU20-i、OLT10、路由器40-1与连接广域网络NW的服务器50(50-1、50-2)通信。
在图1中,为了简化,服务器50-1、50-2直接连接路由器40-1,但在实际的网络中,在这些服务器50-1、50-2和路由器40-1之间还可以存在其他的路由器。并且,在网络NW中,除服务器50-1、50-2之外,还存在可以从各个用户终端接入的多个服务器,但在图1中省略了。
OLT10经过路由器40-1从通信线路L1接收例如服务器40-2发送的发给用户终端TE-111的帧后,把该接收帧转换为基于PON区间固有的传输层通信协议的帧格式(在G-POM中为GEM帧),并发送给光纤11。在PON区间中,OLT10发送给光纤11的下行帧通过分离器13被分支到支线光纤12-1~12-k中,并广播给所有ONU20-1~20-k。
各个ONU20-i被分配了在PON内固有的端口ID。各个ONU参照接收帧的标题部(在G-PON中为GEM标题)表示的目的地识别信息(端口ID),对目的地识别信息与自身端口ID一致的帧、或者目的地识别信息表示多播端口ID的帧进行接收处理,并将除此之外的接收帧废弃。在包括发给用户终端TE-111的帧的GEM帧中,被赋予了包括ONU20-1固有的端口ID的GEM标题。因此,只有ONU20-1对该GEM帧进行接收处理。ONU20-1从GEM帧中去除GEM标题,按照接收帧的标题表示的目的地信息,将接收帧转发给与用户终端TE-111的连接线路L11。
另一方面,从ONU20-1~20-k朝向网络NW的上行帧为了避免在光纤11上的冲突,OLT10利用预先分配给各个ONU的独立的发送时间段来发送,以在光纤11上被时分复用的状态到达OLT10。OLT10根据需要进行格式转换后,把从光纤11接收的上行帧转发给路由器40-1。
在本发明中,OLT10连接着信号传输速度不同的多个ONU。在以下的说明中,假设ONU20-1~20-k具有2.4Gbps或10Gbps中的某一种信号传输速度。
图2表示在用户终端与ONU之间的通信协议、以及OLT10与路由器40-1之间的通信协议为以太网时,OLT10从路由器40-1接收的下行通信帧F1的格式、和PON区间的下行GEM帧70的格式。
来自路由器40-1的接收帧F1由IP包60和L2标题63构成。IP包60由IP标题61和IP有效载荷62构成。在IP标题61中包含发送源IP地址(SA)611、目的地IP地址(DA)612、及其他标题信息。
其中,IP标题的发送源IP地址(SA)611表示IP包的发送源、例如服务器50-1的IP地址,目的地IP地址(DA)612表示作为IP包的目的地的用户终端的IP地址。
在本实施例中,L2标题63是以太网标题,包括目的地MAC地址(DMAC)631、发送源MAC地址(SMAC)632、协议类型634、及其他标题项目635。表示L2标题后续的包的类别的协议类型634,在本实施例中被设定为表示是IP包的值。并且,DMAC631表示作为以太网帧的目的地的用户终端的MAC地址,SMAC表示作为以太网帧的发送源的路由器40-1的MAC地址。为了提高通信的安全性,在用户终端利用形成于和路由器40-1之间的VLAN(Virtual LAN:虚拟LAN)发送接收帧时,L2标题63中还包含VLAN识别符(VID)633。
PON区间的下行GEM帧70由5字节的GEM标题71和可变长度的GEM有效载荷72构成。PON区间的下行帧按照GEM标题71中包含的端口ID进行接收控制。OLT10对GEM有效载荷72设定来自路由器40-1的接收帧F1,对GEM标题71设定用于指定应该接收接收帧F1的ONU的端口ID。并且,在来自路由器40-1的接收帧F1是应该由连接光纤11的全部ONU接收的多播帧时,OLT10对GEM有效载荷72设定来自路由器40-1的接收帧F1,对GEM标题71设定预先确定的多播用的端口ID。
图3表示从OLT10发送给光纤11的TC(TransmissionConvergence:传输会聚)下行帧(downstream frame)(在G-PON中为GTC帧)80的格式。
GTC下行帧80由作为标题的PCBd(Physical Control Blockdownstream:下行物理控制块)81、和GTC有效载荷82构成。GTC下行帧80的最大长度例如在G-PON中为38880字节。在图2中说明的GEM帧70按照图4中的GEM(1)、GEM(2)所示,被映射至GTC有效载荷82。
在本实施例中,在一个GTC下行帧80中发送发给2.4GbpsONU的GEM帧,发给10GbpsONU的GEM帧在其他的GTC下行帧80中发送。
图4表示能够连接信号传输速度不同的多种ONU的本发明的OLT10的第1实施例。
OLT10包括:OLT控制部100;连接集线光纤11的光发送接收部101;连接广域网侧的线路L1的发送线路接口102A和接收线路接口102B;设于光发送接收部101和发送线路接口102A之间的上行信号处理电路;设于光发送接收部101和接收线路接口102B之间的下行信号处理电路。
上行信号处理电路包括:将通过光发送接收部101接收的光信号转换为电信号的光电(O/E)转换部110;由连接O/E转换部110的10Gbps解调电路111A和2.4Gbps解调电路111B构成的解调部;选择解调电路111A、111B中的一方的输出的选择器113;连接选择器113的上行帧处理部114。上行帧处理部114包括:根据选择器的输出信号再生上行帧的上行帧末端部1141;连接上行帧末端部1141的上行帧分析部1142;和上行帧生成部1143,把从上行帧分析部1142输出的帧转换为适合于通信线路L1上的协议的格式。
上行帧分析部1142分析上行接收帧,在接收帧是PON区间中的控制帧时,将其输出给OLT控制部100,在接收帧是用户帧或者应该转发给路由器40-1的控制帧时,将其转发给上行帧生成部1143。
上行帧生成部1143例如在通信线路L1上的协议是ATM时,把接收帧转换为ATM单元组,并转发给发送线路接口102A。进行帧的格式转换所需要的信息是从网络结构信息存储器130中读出的。在本实施例中,假设通信线路L1上的协议是以太网、并且上行接收帧也是以太网帧,所以上行帧生成部1143把从上行帧分析部1142输出的以太网帧原样转发给发送线路接口102A即可。
另一方面,下行信号处理电路包括:接收缓冲器120,用于暂时存储接收线路接口102B从通信线路L1接收的下行帧(或下行包);下行帧处理部121,把从接收缓冲器120读出的下行帧转换为PON区间固有的帧格式并输出;缓冲存储器122,暂时缓冲存储从下行帧处理部121输出的下行PON帧;下行发送控制部123;电光(E/O)转换部124;交换器130,将从缓冲存储器122读出的下行帧选择性地分配给10Gbps调制电路131A和2.4Gbps调制电路131B中的某一方;选择器132,把调制电路131A、131B中的一方的输出信号选择性地提供给所述E/O转换部124。E/O转换部124把来自选择器132的输出信号转换为光信号,并输出给光发送接收部101。
下行帧处理部121包括:下行帧分析部1210,分析从接收缓冲器120读出的下行帧;缓冲存储器1211,暂时缓冲存储从下行帧分析部1210输出的帧PON帧生成部1212,把从OLT控制部100提供的下行控制帧(或控制包)、和从缓冲存储器1211读出的下行用户帧转换为GEM帧。
OLT控制部100从各个ONU接收表示发送数据的存储状态或发送数据长度的控制帧,按照频带管理表140控制应该分配给各个ONU的上行帧的发送时间段。分配给各个ONU的上行帧的发送时间段,利用由OLT控制部生成的下行控制帧通知给各个ONU。
在ONU管理表150中,如图5(A)所示,存储有ONU识别符(端口ID)151与信号传输速度(时钟频率)152之间的对应关系。并且,在标题管理表160中包括多个表项,这些表项表示下行帧的目的地地址(DMAC)与应该对GEM标题设定的端口ID之间的对应关系。例如,包括图1中的用户终端TE-111、TE-112的MAC地址的表项,存储有ONU20-1的端口ID作为端口ID。
PON帧生成部1212从标题管理表160检索与下行帧的L2标题表示的DMAC相对应的端口ID,根据ONU管理表150判定与该端口ID相对应的信号传输速度(10Gbps或2.4Gbps),生成包括端口ID的GEM标题。PON帧生成部1212通过附加上述GEM标题,把从缓冲存储器1211读出的下行用户帧和从OLT控制部100提供的下行控制帧转换为GEM帧,并按照信号传输速度不同将GEM帧缓冲存储在缓冲存储器122中。
下行发送控制部123形成TC帧(在本实施例中为GTC帧),从缓冲存储器122读出GEM帧,并用TC帧的有效载荷发送该GEM帧。下行发送控制部123通过交换器130将从缓冲存储器122读出的GEM帧选择性地分配给调制电路131A或131B。从时钟频率为10Gbps的缓冲区域读出的GEM帧通过10Gbps的调制电路131A被调制,从时钟频率为2.4Gbps的缓冲区域读出的GEM帧通过2.4Gbps的调制电路131B被调制。下行发送控制部123通过与交换器130联动并控制选择器132,将通过调制电路131A、131B生成的调制信号选择性地输出给E/O转换部124。
如上所述,通过按照GEM标题表示的端口ID切换应该适用的调制电路,例如能够按照图6中示意性地表示的,以适合目的地ONU的信号传输速度的频率调制GEM帧。下行帧通过光纤网转发给全部ONU,但是根据上述结构,各个ONU20能够从与各自的信号传输速度(时钟频率)一致的GEM帧中,选择性地接收处理具有自身端口ID的GEM帧。
OLT10将上行帧的发送频带分配给各个ONU20,所以能够与来自各个ONU的上行帧的接收定时相对应地,控制选择器113。因此,在从信号传输速度为10Gbps的ONU接收上行帧时,通过选择器113选择10Gbps解调电路111A的输出,在从信号传输速度为2.4Gbps的ONU接收上行帧时,通过选择器113选择2.4Gbps解调电路111B的输出,由此可以将被解调的上行帧信号提供给上行帧末端部1141。
图7表示本发明的OLT10的第2实施例。
第2实施例的OLT10把10Gbps作为标准的信号传输速度。本实施例的特征在于,在下行信号处理电路的交换器130和选择器132之间设置比特串转换电路133,通过该比特串转换电路133,把发送给对应2.4Gbps的ONU的下行帧的比特串,转换为10Gbps的比特串。
OLT10的光信号发送接收部101例如把NRZ(Non Return toZero:不归零)形式的10Gbps的信号发送接收作为标准模式。图8(A)表示从缓冲存储器122读出的发送给对应2.4Gbps的ONU的帧的比特串。在比特串转换电路133中,将上述发送帧的各个比特按照图8(B)所示进行4倍增,在调制电路134中以10Gbps的时钟频率调制后,如图8(C)所示,可以将2.4Gbps的信号虚拟地作为10Gbps的光信号加以发送。
另一方面,从各个ONU发送的上行帧的发送信号通过10Gbps的解调电路111解调后,通过比特串转换电路112被转换为2.4Gbps的信号。OLT控制部100接收从对应10Gbps的ONU发送的上行帧时,通过选择器113选择解调电路111的输出,接收从对应2.4Gbps的ONU发送的上行帧时,通过选择器113选择比特串转换电路112的输出,并提供给上行帧末端部114。
图9表示从OLT10到ONU20的下行帧的发送序列的一例。
OLT10以与下行帧的目的地ONU的信号发送接收速度对应的发送速度,发送各个下行帧。因此,在OLT10连接着信号发送接收速度不同的多种ONU时,各个ONU20能够以适合各自的信号发送接收速度的时钟频率接收光信号。虽然也依赖于时钟频率速度或接收机的性能,但通常同步速度为10~500nsec的量级。
在图9的示例中,OLT10按照图9(A)所示将下行帧的发送频带划分为10Gbps用时隙和2.4Gbps用时隙。对于对应10Gbps的各个ONU,利用以10Gbps的信号速度发送的通信开始通知(控制帧)F10-1,通知下行通信时隙的开始,并利用以10Gbps的信号速度发送的通信结束通知F12-1,通知下行通信时隙的结束。10Gbps的下行数据帧(GEM帧)F11-1、F11-2、…在通信开始通知F10-1之后发送。
同样,对于对应2.4Gbps的各个ONU,利用以2.4Gbps的信号速度发送的通信开始通知(控制帧)F10-2,通知下行通信时隙的开始,在发送了下行数据帧F21-1、F21-2、…后,利用以2.4Gbps的信号速度发送的通信结束通知F12-2,通知下行通信时隙的结束。
10Gbps的各个通信开始通知和2.4Gbps的通信开始通知包括时钟同步比特、和用于将在各个时隙发送的下行数据帧的频带(或发送比特数)通知ONU的频带控制信息。在G-PON的情况下,作为通信开始通知F10,可以使用成为GTC帧的标题的PCBd(PhysicalControl Block downstream)。
对应10Gbps的各个ONT22按照图9(C)所示,在接收通信开始通知F10-1时建立时钟同步,判定下行数据帧F11-1、F11-2、…的标题(GEM标题)所表示的端口ID,选择性地接收下行数据帧。对应2.4Gbps的ONU由于不能与10Gbps的通信开始通知F10-1的光信号时钟同步,所以如图9(B)所示,不能接收10Gbps的帧F10-1、F11-1、F12-1。
OLT10通过发送通信结束通知F12-1,使对应10Gbps的各个ONU准备停止接收10Gbps的下行光信号。通过预先告知停止接收10Gbps的下行光信号,在下行光信号的速度在2.4Gbps的下行时隙中从10Gbps切换为2.4Gbps后,可以防止对应10Gbps的各个ONU陷入同步错误状态。另外,也可以利用10Gbps的通信结束通知F12-1,将后续的2.4Gbps的下行时隙的长度(2.4Gbps光信号的频带或比特数)预先告知对应10Gbps的各个ONU。该情况时,各个ONU可以预料10Gbps的下一个下行时隙的开始。
在2.4Gbps的下行时隙中,OLT10以对应2.4Gbps的ONU为对象,重复与上述相同的动作。
图10表示在OLT10与ONU20之间进行的发现(discovery)和测距(ranging)的一般消息序列的图。
OLT10(OLT控制部100)为了确认连接了新的ONU的情况或者连接中的ONU处于正常动作的情况,周期地向全部ONU广播发现用的“GATE”消息(501)。接收了GATE消息的各个ONU分别在经过了随机的等待时间的时刻,向OLT10返回包括ONU信息的“REGSITER_REQUEST”消息(502)。
OLT10从ONU20-1接收REGSITER_REQUEST消息时,存储ONU信息后,向ONU20-1返回“REGSITER”消息(503)。然后,OLT10向ONU20-1发送包括ONT的端口ID的“GATE”消息(504)。接收了GATE消息的ONU20-1向OLT10返回“REGSITER_ACK”,消息(505),结束有关ONU20-1的发现处理。关于其他ONU也重复与上述相同的步骤(502~505)。
下面,说明测距。
在PON系统中,由于形成光分配网ODN的支线光纤的长度有差异,所以从各个ONU20发送的光信号到达OLT10的时间产生差异。因此,OLT10通过测距测定与各个ONU20之间的物理距离(传输路径长度),调整来自各个ONU的上行消息的发送定时。在测距中,OLT10向各个ONU发送包括ONU识别符(端口ID)和时间信息等的测距用GATE消息(510)。各个ONU接收到包括自身端口ID的GATE消息后,在经过了随机的等待时间的时刻,向OLT10发送包括端口ID和时间信息的REPORT消息(511)。
在本发明的PON系统中,OLT10按照以下说明的那样,以信号传输速度不同的多种ONU为对象进行发现和测距。
图11表示在本发明的OLT10和ONU20之间执行的发现的消息序列的一例。
在本实施例中,OLT10在不同的时隙中执行以对应10Gbps的ONU为对象的发现消息(GATE)的发送、和以对应2.4Gbps的ONU为对象的发现消息(GATE)的发送。
按照图11(A)所示,在本实施例中,OLT10在发送2.4Gbps的下行通信开始通知F20-1后,广播第1个发现控制帧,即广播标题中包括广播用端口ID的、对应2.4Gbps的全部ONT接收的GATE消息F21-1。OLT10在发送GATE消息F21-1后,进行2.4Gbps的下行通信结束通知F22-1。然后,OLT10发送10Gbps的下行通信开始通知F20-2,广播对应10Gbps的全部ONT接收的10Gbps的GATE消息F21-2,并进行10Gbps的下行通信结束通知F22-1。
对应2.4Gbps的ONU例如20-1按照图11(B)所示,接收2.4Gbps的控制帧F20-1、21-1、22-1,不接收10Gbps的控制帧F20-2、21-2、22-2。同样,对应10Gbps的ONU例如20-2按照图11(C)所示,接收10Gbps的控制帧F20-2、21-2、22-2,不接收2.4Gbps的控制帧F20-1、21-1、22-1。
ONU20-1以发现控制帧(GATE消息)F21-1(或者通信结束通知F22-1)为基准,在经过了随机的等待时间RD#1的时刻,向OLT10返回包括ONU信息的REGSITER_REQUEST消息F23-#1。作为ONU信息,例如在G-PON的情况下适用序列号(SN),在GE-PON的情况下适用ONU的MAC地址。
对应2.4Gbps的其他ONU20-n也在经过了随机的等待时间RD#n的时刻,向OLT10返回包括ONU信息的REGSITER_REQUEST消息F23-#n。
对应10Gbps的ONU 20-2以发现控制帧(GATE消息)F21-2(或者通信结束帧F22-2)为基准,在经过了随机的等待时间RD#2的时刻,向OLT10返回包括ONU信息的REGSITER_REQUEST消息F23-#2。
图12表示在本发明的OLT10和ONU 20之间执行的测距的消息序列的一例。
OLT10按照图12(A)所示,例如在发送了2.4Gbps的通信开始通知F30-1后,顺序选择通过发现已确认存在的对应2.4Gbps的ONU,发送测距用控制帧,即发送包括ONT识别符(端口ID)和时间信息等的测距用GATE消息,并等待来自ONU的响应。
例如,OLT10向ONT识别符为#1的ONT20-1发送GATE消息F31-1后,按照图12(B)所示,ONT20-1向OLT10返回包括时间信息的REPORT消息F32-1。OLT10接收到REPORT消息F32-1后,结束有关ONU20-1的测距,发送对应2.4Gbps的下一个ONU、例如包括ONU20-3的ONT识别符的GATE消息F31-3,等待来自ONU的响应。该情况时,如图11(C)所示,ONT20-1向OLT10返回包括时间消息的REPORT消息F32-1。
这样,在关于对应2.4Gbps的全部ONU的测距结束后,OLT10发送10Gbps的通信开始通知F30-2后,顺序选择通过发现已确认存在的对应10Gbps的ONU,发送测距用GATE消息,并等待来自ONU的响应。对应10Gbps的ONU20-2按照图11(D)所示,针对2.4Gbps的控制帧F30-1、F31-1、F31-3没有响应,在接收到10Gbps的通信开始通知F30-2后,等待接收发给自身节点的GATE消息,在接收到发给自身节点的GATE消息后,向OLT10返回包括时间消息的REPORT消息。
图13表示在一个时隙(TC帧)中统一发送具有相同信号传输速度的多个下行帧(GEM帧)的方法的一例。图13(A)表示形成于缓冲存储器122的10Gbps用的帧队列122A和2.4Gbps用的帧队列122B。
图4、图7所示的下行帧处理部121的PON帧生成部1212,在生成GEM标题部中包含端口ID的GEM帧后,参照ONU管理表150,确定与上述端口序号对应的信号传输速度(时钟频率),将GEM帧缓冲存储在与信号传输速度相对应的帧缓冲器122A或122B中。在图中,表示GEM帧按照A、B、C、D的顺序生成。
下行发送控制部123交替设置10Gbps用的时隙和2.4Gbps用的时隙,例如在10Gbps用的时隙中利用TC标题部发送10Gbps的通信开始通知F10-1后,以FIFO(First-In First-Out:先进先出)形式顺序从10Gbps用的帧队列122A中读出GEM帧F11-1,并利用TC帧的有效载荷发送,然后,在TC帧的最后发送10Gbps的通信结束通知F12-1。然后,下行发送控制部123在2.4Gbps用的时隙中利用TC标题部发送2.4Gbps的通信开始通知F10-2后,以FIFO形式顺序从2.4Gbps用的帧队列122B中读出GEM帧F11-2,并利用TC帧的有效载荷发送,在TC帧的最后发送2.4Gbps的通信结束通知F12-2。
在此,以FIFO形式发送储存于帧队列122A、122B中的信号速度不同的GEM帧,但是,例如也可以按照图5(B)所示,在ONU管理表150中与ONU识别符(端口序号)相对应地登记信号传输速度(时钟频率)152和优先级153,PON帧生成部1212按照优先级不同将GEM帧缓冲存储在缓冲存储器122A、122B中。这种情况下,下行发送控制部123在各个时隙中顺序从高优先级队列读出GEM帧,在高优先级队列为空时,从低优先级队列读出GEM帧,由此可以优先向ONU发送高优先级的帧。
在以上实施例中,在10Gbps用和2.4Gbps用的各个时隙中,OLT10连续发送了信号速度相同的多个下行帧,但是也可以将一个TC帧划分为10Gbps用时隙和2.4Gbps用时隙,在各个时隙中进行在图9中说明的下行帧发送。
在实施例中,以G-PON为例说明了本发明的PON系统的动作,但是本发明也可以适用于G-PON之外的其他PON。在实施例中说明的G-PON把端口ID作为ONU识别符,但是,例如在B-PON系统的情况下可以采用虚拟信道识别符(VPI),在GE-PON的情况下把数据的逻辑链接识别符(LLID:Logical Link Identifier)用作ONU的识别符,换言之,可以用作PON系统的链接ID。因此,通过在ONU管理表150中登记VPI或LLID的值作为ONU识别符(链接ID),并与其对应地存储信号传输速度(时钟频率)152,即使在B-PON或GE-PON中,也能够将信号传输速度不同的多种ONU收容在一个OLT中。
并且,在实施例中,OLT利用TC帧的标题部发送2.4Gbps和10Gbps的通信开始通知,但是,例如在GE-PON的情况下,也可以把这些通知作为独立的帧发送。
根据本发明的PON系统,可以将信号传输速度不同的多种ONU收容在一个OLT中,不必替换现有的ONU,即可灵活地将OLT的性能升级。

Claims (11)

1.一种无源光网的站侧光传输路径终端装置,该无源光网通过光分配网与信号传输速度不同的多种加入者连接装置连接,其特征在于,该站侧光传输路径终端装置具有:
结合至所述光分配网的光发送接收部;
与广域网连接的发送接收线路接口;
下行帧处理部,将通过所述发送接收线路接口从所述广域网接收的包转换为标题部中包含目的地加入者连接装置的识别信息的下行帧;和
下行发送控制部,以与目的地加入者连接装置的信号传输速度相对应的速度调制所述下行帧,并输出给与所述光发送接收部连接的电/光转换部。
2.根据权利要求1所述的站侧光传输路径终端装置,其特征在于,
具有存储了所述各加入者连接装置的识别信息与信号传输速度之间的对应关系的加入者连接装置管理表,以所述加入者连接装置管理表所表示的与所述目的地加入者连接装置的识别信息相对应的信号传输速度,调制所述下行帧。
3.根据权利要求2所述的站侧光传输路径终端装置,其特征在于,
所述下行帧处理部按照所述加入者连接装置管理表所表示的信号传输速度的不同将所述下行帧存储在缓冲存储器中,
所述下行发送控制部以与所述信号传输速度相对应的速度,调制从所述缓冲存储器读出的下行帧,并输出给所述电/光转换部。
4.根据权利要求1所述的站侧光传输路径终端装置,其特征在于,
具有存储了所述各加入者连接装置的识别信息与信号传输速度与优先级之间的对应关系的加入者连接装置管理表,
所述下行帧处理部按照所述加入者连接装置管理表所表示的信号传输速度的不同、优先级的不同,将所述下行帧存储在缓冲存储器中,
所述下行发送控制部按照优先级顺序读出在所述缓冲存储器中按照信号传输速度的不同存储的下行帧,并以与所述信号传输速度相对应的速度加以调制,并输出给所述电/光转换部。
5.根据权利要求1所述的站侧光传输路径终端装置,其特征在于,
所述下行发送控制部在切换调制速度并发送新的下行帧时,在发送新的下行帧之前,将包括与信号传输速度相对应的时钟同步比特的通信开始通知,输出给所述电/光转换部。
6.根据权利要求5所述的站侧光传输路径终端装置,其特征在于,
所述下行发送控制部在发送了所述通信开始通知后,将具有相同的信号传输速度的多个下行帧输出给所述电/光转换部。
7.根据权利要求5所述的站侧光传输路径终端装置,其特征在于,
所述下行发送控制部在切换调制速度并发送新的下行帧时,在将基于当前的信号传输速度的通信结束通知输出给所述光发送接收部后,将下一个通信开始通知输出给所述电/光转换部。
8.根据权利要求1所述的站侧光传输路径终端装置,其特征在于,
具有:
与所述光发送接收部连接的光/电转换部;
解调部,以与信号传输速度相对应的速度,解调从所述光/电转换部输出的接收信号;
上行帧处理部,连接在所述解调部和所述发送接收线路接口之间;和
与所述上行帧处理部连接的站侧光传输路径终端装置控制部,
所述站侧光传输路径终端装置控制部生成信号传输速度不同的多个发现帧,
由所述站侧光传输路径终端装置控制部生成的发现帧,通过所述下行发送控制部,以与成为发现对象的加入者连接装置的信号传输速度相对应的速度被调制,并被输出给所述电/光转换部。
9.根据权利要求8所述的站侧光传输路径终端装置,其特征在于,
所述站侧光传输路径终端装置控制部生成信号传输速度不同的多个测距帧,
由所述站侧光传输路径终端装置控制部生成的测距帧,通过所述下行发送控制部,以与成为测距对象的加入者连接装置的信号传输速度相对应的速度被调制,并被输出给所述电/光转换部。
10.一种无源光网的站侧光传输路径终端装置,该无源光网通过光分配网与信号传输速度不同的多种加入者连接装置连接,其特征在于,具有:
结合至所述光分配网的光发送接收部;
与广域网连接的发送接收线路接口;
下行帧处理部,将通过所述发送接收线路接口从所述广域网接收的包转换为标题部中包含目的地加入者连接装置的识别信息的下行帧;和
下行发送控制部,在所述下行帧的目的地加入者连接装置的信号传输速度比标准信号传输速度慢时,在将该下行帧的比特串转换为与标准信号传输速度相对应的比特串之后,以标准信号传输速度加以调制,并输出给与所述光发送接收部连接的电/光转换部。
11.一种无源光网系统,由与广域网连接的站侧光传输路径终端装置、和通过光分配网与所述站侧光传输路径终端装置连接的信号传输速度不同的多种加入者连接装置构成,其特征在于,
所述站侧光传输路径终端装置具有:
站侧光传输路径终端装置控制部;
结合至所述光分配网的光发送接收部;
下行帧处理部,将通过所述站侧光传输路径终端装置控制部生成的控制包和从所述广域网接收的包,转换为标题部中包含目的地加入者连接装置的识别信息的下行帧;
下行发送控制部,以与目的地加入者连接装置的信号传输速度相对应的速度调制所述下行帧,并输出给与所述光发送接收部连接的电/光转换部;
解调部,以与信号传输速度相对应的速度解调连接至所述光分配网的光/电转换部的输出信号;和
连接至所述解调部的上行帧处理部,
所述站侧光传输路径终端装置通过所述光分配网对信号传输速度不同的帧进行发送接收。
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