CN101569122A - 10g gpon的交织 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种装置，该装置包括多个数据成帧器、与这些数据成帧器相耦接的时分复用器、与时分复用器相耦接的光发射器。还公开了一种装置，该装置包括光接收器、与光接收器相耦接的时分解复用器、与时分解复用器相耦接的数据成帧器。还公开了一种至少包括一个组件的装置，其中该组件用于实现一种包括下列步骤的方法：利用时分复用将与第一批信道相对应的第一批数据帧组合成第一批组合数据帧，在单一光信道上传输第一批组合数据帧。

Description

10G GPON的交织
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2008年3月19日提交的、题目为“Interleaving for 10GGPON”、申请号为12/051,592的美国专利申请的优先权以及2007年5月30日提交的、题目为“Interleaving for 10G GPON”、申请号为60/940,729的美国临时专利申请的优先权，这两份申请以引用方式并入本文，就如同其内容全文复制在此一样。
背景技术
[0002]无源光网络(PON)是实现网络接入“最后一英里”的一种系统。PON是点到多点的网络，它包括位于中央局端的光线路终端(OLT)、光分配网络(ODN)和位于用户端的多个光网络终端(ONT)。在一些PON系统中，如吉比特PON(GPON，Gigabit PON)系统中，下行数据以约2.5G比特/秒的速率进行广播，而上行数据则以1.25Gps的速率进行传送。然而，随着业务需求的提高，对PON系统的带宽容量期望也随之增加。为了满足不断提高的业务需求，OLT逻辑设备需要重新进行配置才能在更高的带宽上传输数据帧，例如以大约10Gbps的速率。光网络终端(ONT)的逻辑设备也需要重新进行配置才能够处理在更高带宽上接收的数据，这对于一些处理过程(例如前向纠错(FEC))来说计算量可能是相当大的。
[0003]为了在不必重新配置逻辑设备或显著增加数据处理时间的情况下建立具有更高带宽的信道，可以利用波分复用技术把PON系统中已有的多个通信链路或信道进行组合。例如，四个具有相同带宽的约2.5Gpbs的不同波长信道可以组合成一个约10Gbps的单一通信信道。然而，利用波分复用来建立单一信道会受限于PON系统中可用波长信道的数目。
发明内容
[0004]本发明实施例揭示了一种装置，该装置包括多个数据成帧器、与该数据成帧器相耦接的时分复用器、与该时分复用器相耦接的光发射器。
[0005]本发明的另一个实施例揭示了一种装置，该装置包括光接收器、与该光接收器相耦接的时分解复用离器、与该时分解复用器相耦接的数据成帧器。
[0006]在另一个实施例中，本发明包括一种至少包含一个组件的装置，该组件用于实现包括下列步骤的一种方法：利用时分复用将与第一批信道相对应的第一批数据帧组合成第一批组合数据帧，并在单一光信道上传输第一批组合数据帧。
[0007]结合下列的说明书、附图和权利要求书，可以更清晰地理解这些特征和其它特征。
附图说明
[0008]为了更全面地理解本发明，可结合附图和具体实施方式，参考下列简要描述，其中相同的附图标记表示相同的部件。
[0009]图1是PON的一个实施例的示意图；
[0010]图2是PON的另一个实施例的示意图；
[0011]图3是时分复用(TDM)交织方法实施例的流程图；
[0012]图4是TDM交织方法实施例的流程图；
[0013]图5是通用计算器系统的一个实施例的示意图。
具体实施方式
[0014]首先应当理解的是，虽然在下文提供了一个或多个实施例的具体实施方式，其仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0015]这里公开的是不用重新配置PON逻辑设备和协议即可增加PON通信带宽的系统和方法。可以通过利用TDM技术组合多个具有较小带宽的信道来增加带宽。具体地说，可以利用多个成帧器来生成多个具有较小带宽的数据帧。可以利用TDM复用器来组合所产生的数据帧。所得的组合数据帧可以通过单一光信道从OLT下行传输，该单一光信道的带宽约等于所述较小带宽之和。可以在每一个ONT处接收组合数据帧，通过利用TDM解复用器可以获得分配给该ONT的数据帧。具体地说，ONT可以提取与其信道相关的数据帧，而忽略剩余的数据帧。相反，上行数据帧可以利用波分复用(WDM)传输到OLT。
[0016]图1说明了PON 100的一个实施例。PON 100包括一个OLT 110、多个ONT 120和一个ODN 130。PON 100是不需要任何有源组件就能在OLT110和ONT 120之间分发数据的通信网络。PON 100使用ODN 130中的无源光组件在OLT 110和ONT 120之间分发数据。适当的PON 100的例子包括：由ITU-T G.983标准定义的异步转移模式PON(APON)和宽带PON(BPON)，由ITU-T G.984标准定义的GPON，由IEEE 802.3ah标准定义的以太网PON(EPON)，WDM PON(WPON)，所有这些内容以引用方式并入本文，就如同其内容全文复制在此一样。
[0017]PON 100的一个组件是OLT110。OLT 110可以是任何用来在ONT120和其它网络(没有显示)之间进行通信的设备。具体地说，OLT110可以充当其它网络和ONT 120之间的中介。例如，OLT 110可以把从其它网络收到的数据转发给ONT 120，也可以把从ONT 120收到的数据转发给其它网络。虽然OLT 110的具体配置根据PON 100的类型可以变化，但在本发明实施例中，OLT 110包括发射器和接收器，下文将解释具体细节。当其它网络使用的协议，比如以太网或同步光网络/同步数字体系(SONET/SDH)，与PON 100中使用的通信协议不同时，OLT 110包括转换器，用于把其它网络的数据转换成符合PON协议的数据。OLT 110转换器也可以把PON传输的数据转换成符合其它网络协议的数据。一般情况下，这里描述的OLT 110位于中心位置，例如中央局端，但也可置于其它位置。
[0018]PON 100的另一个组件是ONT 120。ONT 120是可以用来在OLT 110和客户/用户(没有显示)之间进行通信的任何设备。具体地说，ONT 120可以充当OLT 110和用户之间的中介。例如，ONT 120可以把从OLT110收到的数据转发给用户，也可以把从用户收到的数据转发给OLT110。虽然ONT 120的具体配置可以根据PON 100的类型而发生变化，但在本发明实施例中，ONT 120包括用于向OLT110发送光信号的光发射器。除此之外，ONT 120还可以包括光接收器和转换器，光接收器用于从OLT 110接收光信号，转换器用于把光信号转换为用户的电信号，比如异步传送模式(ATM)或以太网协议中的信号。ONT 120可以包括用于向用户设备发送电信号的第二发射器和/或用于从用户设备接收电信号的接收器。在一些实施例中，ONT 120和光网络单元(ONU)相似，因此在本说明书中这两个术语是可以互换使用的。一般情况下，ONT所处的位置是分散的，例如位于用户端，但也可位于其它位置。
[0019]PON 100的另一个组件是ODN 130。ODN 130是光分发网络，它可以包括光导纤维电缆、耦合器、分路器、分配器和/或其它装备。在本发明实施例中，光导纤维电缆、耦合器、分路器、分配器和/或其它设备是无源光组件。具体地说，光导纤维电缆、耦合器、分路器、分配器和/或其它设备是可以在OLT 110和ONT 120之间分发光数据信号而不需要任何有源的组件。一般情况下，ODN 130以图1所示的分支配置方式从OLT 110延伸到ONT 120，但也可以采用其它配置模式进行配置。
[0020]图2说明了PON 200的另一个实施例。PON 200可以包括通过分光器250与至少一个ONT 230相耦接的OLT 210。利用已有的PON逻辑组件，可以修改OLT 210和ONT 230来增加PON 200中的通信带宽。具体地说，利用OLT210和ONT 230中已有的逻辑设备，通过在OLT 210处使用TDM和在ONT 230处使用时分解复用，PON 200可以增加下行通信带宽。例如，通过复用多个具有较小带宽的通信信道(如四个信道，每个约2.5Gbps)，PON 200可提供更大的下行通信带宽(如，大约10Gbps)。ONT 230可以利用多个波长信道来上行传输数据，可以利用WDM复用这些波长信道来增加带宽。虽然图2中仅给出了一个ONT 230，但PON 200也可以包括与OLT 210相耦接的任意数量的ONT 230。
[0021]OLT 210可以包括多个数据成帧器212、一个TDM复用器214、一个发射器216、一个WDM复用器218和多个接收器220。OLT 210可以把发射器216和接收器220同数据成帧器212和TDM复用器214结合起来使用，从而增加所支持的通信带宽。在一些实施例中，OLT 210也可以包括控制器，用来为ONT 230分配下行和上行信道。
[0022]每一个数据成帧器212可以按照第一速率进行数据成帧和按照第二速率进行数据解帧。例如，OLT 210可以包括四个相似的数据成帧器212，如图2所示，其中每一个数据成帧器可按约1.25Gbps速率进行数据解帧和按约2.5Gbps速率进行数据成帧。当然，这些数据成帧器也可以互不相同，这样，每个成帧器可以按不同速率进行数据成帧和数据解帧。每一个数据成帧器212可以和一个信道相关联，而该信道则可以与一个或多个ONT 230相关联。每一个数据成帧器212可以在相应的数据帧中增加或包括标志或模式，比如标签或帧头，以用来关联数据帧和相应的信道。
[0023]TDM复用器214与数据成帧器212相耦接，它可以用来接收与具有相同或不同带宽的各信道相关联的数据帧。TDM复用器214可以对收到的数据帧进行交织处理，从而得到一个单一的组合数据帧。具体地说，TDM复用器214可以把数据帧划分成比特流或字节流，然后把比特流或字节流分别重新分配到与收到的数据帧具有不同大小的数据帧或块中。此外，可把以大约相同带宽收到的数据帧分配到组合数据帧的相同部分，把以不同的带宽收到的数据帧分配到组合数据帧的不同部分。然后，在带宽约等于各信道带宽之和的单信道上，组合数据帧可以下行转发。例如，TDM复用器214可以通过约为2.5Gpbs的四个信道从四个数据成帧器212接收数据帧，，然后TDM复用器214组合这些数据帧，并以约10Gpbs的速率转发组合数据帧。
[0024]发射器216与TDM复用器214相耦接，它可以用来在单信道上发射组合数据帧。发射器216可以是光发射器，用于在单信道带宽上使用单一波长或波长信道下行发射组合数据帧。例如，发射器216可以按照约为10Gbps的速率和约等于1490纳米(nm)的波长，把从TDM复用器214转发来的组合数据帧发射出去。
[0025]WDM 218与发射器216和接收器220相耦接。WDM 218可把组合数据帧从TDM复用器214下行路由到ONT 230。WDM 218也对从ONT 230上行传输到接收器220的数据帧进行路由。例如，WDM 218可以是光滤波器，用于把以约为1490nm下行传输的光信号和使用多个其它波长信道上行传输的光信号分离开。WDM 218也可以把与其它波长信道相对应的每个分离光信号转发给其中一个接收器220。
[0026]通过WDM 218，每个接收器220都能够以相同带宽接收与一个上行波长信道相对应的数据帧。例如，WDM 218与四个接收器220相耦接，四个接收器220可以在四个不同波长信道上以约1.25Gpbs的速率接收上行传输的数据帧。接着，每个接收器220可以在一个不同信道上以相同的速率把收到的数据帧发送给四个数据成帧器212之一。在OLT 210的另一个实施例中，一些接收器220可以在不同的波长信道上以不同的带宽接收上行传输的数据帧。一些接收器220也可以与这些数据成帧器212中的不止一个相耦接，并以相应的带宽把收到的数据帧发送给数据成帧器212。
[0027]ONT 230可以包括WDM 232、接收器234、TDM解复用器236、数据成帧器238、发射器240和控制逻辑242。ONT 230的接收器234和发射器240可以与ONT 120使用的接收器和发射器相似。ONT 230可以把接收器234和发射器240，与TDM解复用器236、数据成帧器238和控制逻辑242联合起来用以增加所支持的通信带宽。
[0028]WDM 232可以与接收器234和发射器240相耦接。WDM 232可将从OLT 210下行传输的组合数据帧路由到接收器234。WDM232也可以将上行数据帧从发射器240路由到OLT 210。例如，WDM 232可以是与WDM218类似的光滤波器，它可以把从OLT 210发出的1490nm光信号和ONT230用不同波长信道发出的光信号分离开。
[0029]通过WDM 232，接收器234可以在由OLT 210建立的单信道上，以约等于发射器216速率的速率接收组合数据帧。例如，接收器234可以约10Gbps接收组合数据帧，该组合数据帧包括与四个不同信道相对应的数据帧，其中每个不同信道由约2.5Gbps带宽的OLT 210建立。接收器234可以与TDM解复用器236相耦接，并向TDM解复用器236发送组合数据帧。
[0030]TDM解复用器236可以接收组合数据帧，并从组合数据帧中获得与一个单独信道相对应的数据帧。具体地说，TDM解复用器236可以利用组合数据帧中的标志和模式，把与一个信道相关联的数据帧跟与剩余信道相关联的数据帧区分开来。因此，TDM解复用器236可以分离出与一个信道关联的数据帧，把该些数据帧重新格式化以使之符合信道的原始速率，然后把这些数据帧转发到数据成帧器238。例如，TDM解复用器236可以从OLT 210接收以10Gbps发送的组合数据帧，并从组合数据帧中获得由一个数据成帧器212以约2.5Gbps产生的数据帧。这样，TDM解复用器就可以不再处理与剩余信道相关联的数据帧。因此，数据成帧器238可以仅仅接收下行数据流的一部分。
[0031]数据成帧器238可以与TDM解复用器236相耦接。数据成帧器238可用来以第一速率将来自TDM解复用器236的分离数据帧进行成帧，并以第二速率将数据解帧。数据成帧器238能以约等于一个数据成帧器212成帧速率的第一速率对数据进行解帧，以约等于数据成帧器212的解帧速率的第二速率对数据进行成帧。例如，数据成帧器238能以约2.5Gbps的速率对来自TDM解复用器236的分离数据帧进行解帧，以约1.25Gbps的速率对数据进行成帧。此外，数据成帧器238可以从分离的数据帧中提取一些信道分配信息，并将其传送给控制逻辑242。
[0032]发射器240可与数据成帧器238相耦接，并能够以大约相同的速率发射从数据成帧器238接收的数据帧。发射器242可以是用来通过WDM232上行发射数据帧的光发射器，数据帧利用其中一个信道到达OLT 210。例如，发射器242能够以约1.25Gps速率从TDM复用器236接收数据帧，以相同的速率用四个不同波长信道之一将数据帧上行传输到OLT 210。
[0033]控制逻辑242可以与TDM解复用器236和数据成帧器238相耦接。控制逻辑242可以使用由数据成帧器238提取的信道分配信息来控制TDM解复用器236。具体地说，该分配信息可以用来让TDM解复用器236知道ONT的分配信道。例如，控制逻辑242可以把与分配的信道相关的标志和模式转发给TDM解复用器236，在那里标志和模式可用来区分和分离所分配信道的数据帧。
[0034]可使用各种方法来给ONT 230分配它们的信道。在一个实施例中，分配的信道可以是指定给ONT 230的固定信道，该信道可由OLT 210用来与ONT230进行通信。信道可以在ONT 230的设计过程中指定，或在PON200内的ONT 230初始化期间由OLT 210指定。这样，TDM解复用器236可以在每一个来自OLT 210的发射期间分离与固定信道对应的数据帧，而不使用任何分配信息。可以在ONT 230的设计期间指定多个固定信道。或者，分配的信道可以与用来从ONT 230向OLT 210传输上行数据帧的波长信道相关联。这样，可以为使用多个波长信道与OLT 210进行通信的多个ONT 230指定多个关联信道。因此，每个ONT 230可以基于ONT 230使用的波长信道来分离与所分配信道相对应的数据帧。
[0035]在另一个实施例中，OLT 210可以动态地指定分配信道。具体来说，OLT 210可以在初始化时给每个ONT 230或一组ONT 230分配一个信道。随后，OLT 210可以基于ONT 230的带宽需求，改变ONT 230的信道分配情况。例如，PON 200可以包括16个ONT 230，它们分成四组，每一组四个，其中每一组与一个单信道相关联。如果一个ONT需要额外的带宽，那么可为该组分配额外的带宽。与之不同或除此之外，该组中的其它ONT可以移到其它信道，这样，需要额外带宽的那个ONT就是该组中唯一的ONT，因而该ONT能拥有自己特有的信道。
[0036]在一些实施例中，PON 200可以使用任何上行数据传输方法。例如，PON 200可以不使用WDM以及由多个ONT 230共享的单一波长信道而提供上行通信带宽。PON 200也可以在ONT 230处使用时分多接入(TDMA)和在OLT 210处使用时分解复用，从而增加上行通信带宽。
[0037]在一些实施例中，在ONT 230处使用TDM和在OLT 210处使用TDM时分解复用也可以增加上行通信的带宽。例如，与上文描述的OLT 210相似，可以配置ONT 230，使其在多个波长信道上接收来自OLT 210的数据帧，组合这些数据帧，并在具有增加带宽的单信道中上行传输组合数据帧。与上文描述的ONT 230相似，也可以配置OLT 210，使其接收组合数据帧，并获得与分配信道相对应的数据帧。
[0038]图3说明了TDM交织方法300的一个实施例，它可以在OLT中实现。方法300可以在使用已有的逻辑设备和不用在PON中建立额外下行波长信道的情况下，在增加的带宽中传输数据。在模块310中，方法300可以建立多个信道，其带宽可由已有逻辑设备支持并与PON协议及物理层兼容。在一些实施例中，方法300也可以将这些信道与PON中的上行波长信道相关联，后者与已建立的信道相比可以有不同的带宽。在模块320中，方法300可以为PON中的不同目的地分配不同的业务信道。在模块330中，方法300可以使用TDM组合包括业务信道在内的已建立信道，以形成一个带宽约等于已建立信道带宽之和的单一信道。在一些实施例中，方法300也可以包括与单信道中的业务信道有关的分配信息。在模块340中，方法300可以在具有增加带宽的单信道上传输数据。
[0039]图4说明了TDM交织方法400的另一个实施例，它可以在OLT中实现。该方法400可以用已有的逻辑设备接收来自OLT的复用数据。在模块410中，该方法400可以在单信道上接收数据。在模块420中，该方法400可以从单信道中获得与每个目的地相对应的业务信道，并忽略剩余信道。在一些实施例中，该方法400可以先从单信道中提取分配信息，然后基于分配信息得到业务信道。在模块430中，该方法400可以处理在业务信道上收到的数据。
[0040]以上描述的网络组件可以基于任何通用的网络组件来实现，比如计算机或网络组件，其具有足够的处理能力、存储器资源和网络吞吐能力来处理其上的必要工作量。图5说明了一个典型的通用网络组件，它适用于实现这里公开的一个或多个实施例。网络组件500包括处理器502(它可被称为中央处理器单元或CPU)，该处理器与包括二级存储器504、只读存储器(ROM)506、随机存取存储器(RAM)508、输入/输出(I/O)设备510和网络连通设备512在内的存储设备进行通信。处理器可以由一个或多个CPU芯片实现，或者可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)的一部分。
[0041]一般情况下，二级存储器504由一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器组成，其用于对数据进行非易失性存储，如果RAM 508不是大的足以保存所有工作数据，则可将其用作溢出数据存储设备。二级存储器504可以用来存储程序，在选择执行这些程序时将其载入RAM 508。ROM 506用来存储程序执行时要读取的指令和数据。相比较大存储容量的二级存储器504，一般ROM 506是具有小存储容量的非易失性存储设备。而RAM 508用来存储易失的数据或者存储指令。ROM 506和RAM 508的访问速度一般要比二级存储器504快。
[0042]虽然本发明已经提供了一些实施例，但应该理解的是，本文公开的系统和方法可以在不脱离本发明精神或保护范围的前提下以其它具体形式来实现。本文给出的示例应理解为说明性的和非限制性的，其不受这里给出的细节的限制。例如，可以在另一个系统中组合或综合所述各种元件或组件，或者可以忽略或不实现某些特征。
[0043]此外，在上述各种实施例中，将有些技术、系统、子系统和方法描述和说明为离散或独立的，在不脱离本发明范围的前提下，它们也可以组合或综合在其它系统、模块、技术或方法中。一些其它项在本发明中被显示或描述为耦合或直接耦合或彼此之间进行通信，它们也可以间接耦合或通过一些接口、设备或者其它类型的中介组件来进行电通信或机械耦合。在不脱离本发明的精神和保护范围的前提下，本领域技术人员可以确定出经过变化、替代和变更之后的其它例子。

Claims (20)

1、一种装置，包括：
多个数据成帧器；
与所述数据成帧器相耦接的时分复用器；
与所述时分复用器相耦接的光发射器。
2、根据权利要求1所述的装置，还包括：
与所述光发射器相耦接的波分复用器WDM；
与至少部分所述数据成帧器和所述WDM相耦接的多个光接收器。
3、根据权利要求2所述的装置，其中，所述光发射器以约10G比特/秒Gbps的速率进行发射，所述光接收器以约1.25Gbps的速率进行接收。
4、根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置是无源光网络中的光线路终端的一部分。
5、一种装置，包括：
光接收器；
与所述光接收器相耦接的时分解复用器；
与所述时分解复用器相耦接的数据成帧器。
6、根据权利要求5所述的装置，还包括：
与所述时分解复用器和所述数据成帧器相耦接的控制逻辑。
7、根据权利要求6所述的装置，还包括：
与所述数据成帧器相耦接的光发射器；
与所述光发射器和所述光接收器相耦接的波分复用器。
8、根据权利要求7所述的装置，其中，所述光发射器以约1.25G比特/秒Gbps的速率进行发射；所述光接收器以约10Gbps的速率进行接收。
9、根据权利要求5所述的装置，其中，所述装置是无源光网络中的光网络终端的一部分。
10、根据权利要求5所述的装置，其中，所述时分解复用器忽略与所述装置无关的数据。
11、一种装置，包括：
至少一个组件，用于实现包括下列步骤的方法：
利用时分复用，将与第一批信道相对应的第一批数据帧组合成第一批组合数据帧；
在单一光信道上传输所述第一组合数据帧。
12、根据权利要求11所述的装置，其中，所述方法还包括：
接收第二批组合数据帧；
把所述第二批组合数据帧分离成第二批数据帧。
13、根据权利要求12所述的装置，其中，所述第二批数据帧各自是以约1.25Gbps的速率接收的。
14、根据权利要求12所述的装置，其中，所述第二批组合数据帧是利用波分解复用进行分离的。
15、根据权利要求11所述的装置，其中，所述方法还包括：
为多个光网络终端(ONT)中的每一个ONT分配一个信道。
16、根据权利要求15所述的装置，其中，所述方法还包括：
基于所述ONT的带宽需求，修改信道分配情况。
17、根据权利要求15所述的装置，其中，所述ONT中的至少一些ONT忽略所述第一组合数据帧中发往其它ONT的数据帧。
18、根据权利要求11所述的装置，其中，所述第一批数据帧内每个数据帧的标识符号用来区分所述第一批组合数据帧中的信道。
19、根据权利要求11所述的装置，其中，利用单波长或在单波长频带内传输所述第一组合数据帧。
20、根据权利要求11所述的装置，其中，所述第一组合数据帧以约10G比特/秒的速率进行传输。
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