CN101861716B - 壁内光网络单元 - Google Patents

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Abstract

一个实施例提供一种ONU，该ONU包括耦合到光收发器的光接口，该光收发器被配置成通过光接口向OLT发送光信号以及从OLT接收光信号。该ONU也包括耦合到光收发器并且配置成通过光收发器与OLT通信的ONU芯片。该ONU还包括：以太网接口，耦合到ONU芯片；以及功率管理模块，配置成通过以太网接口使用从CPE递送的功率向ONU芯片和光收发器提供功率。此外，该ONU包括：电路板，光收发器、ONU芯片和功率管理模块附接到该电路板；以及可壁装的固定装置，其中固定装置的前侧包括用于以太网接口的开口，并且其中固定装置的后侧保持该电路板。

Description

壁内光网络单元
技术领域
本发明涉及光网络单元(ONU)的设计。具体而言，本发明涉及经由可以由客户驻地设备(CPE)如家用网络网关或者企业路由器供应的以太网供电(PoE)供电的壁内ONU的设计。
背景技术
为了跟上越来越多的以太网业务，网络运营商已经广泛部署光纤和光传输设备从而充分增加骨干网的容量。然而接入网容量的对应增加尚未匹配骨干网容量的这一增加。即使利用宽带解决方案如数字用户线(DSL)和线缆调制解调器(CM)，当前接入网赋予的有限带宽在向终端用户递送大量带宽时仍然呈现严重瓶颈。
在不同竞争技术之中，无源光网络(PON)是用于下一代接入网的最佳候选之一。利用光纤的大量带宽，PON可以同时容纳宽带语音、数据和视频业务。利用DSL或者CM技术则难以提供这样的综合服务。另外，可以利用有助于PON与其它网络设备之间互操作性的现有协议如以太网和ATM构建PON。
通常，PON使用于网络的“第一英里”中，该英里提供服务提供商的中心局与客户的驻地之间的连通性。“第一英里”一般是逻辑点到多点网络，其中中心局服务于多个客户。例如，PON可以采用树状拓扑，其中一个干线光纤将中心局耦合到无源光分路器/组合器。通过多个支线光纤，无源光分路器/组合器划分和分发下游光信号给客户并且组合来自客户的上游光信号(见图1)。注意其它拓扑如环状和网状拓扑也是可能的。
通常在光线路终端(OLT)与光网络单元(ONU)之间进行PON内的传输。OLT一般驻留于中心局中并且将光接入网耦合到城域(metro)骨干，该城域骨干可以是例如属于因特网服务提供商(ISP)或者本地交换运营商的外部网络。ONU可以驻留于客户的住宅中并且通过客户驻地设备(CPE)耦合到客户的自有家用网络。CPE的例子包括家用网络网关、吉比特以太网(GbE)交换机或者企业路由器。
在以太网PON(EPON)的例子中，通信可以包括下游业务和上游业务。在下文描述中，“下游”指代从OLT到一个或者多个ONU的方向，而“上游”指代从ONU到OLT的方向。在下游方向中，由于1xN无源光耦合器的宽带性质，数据分组由OLT广播给所有ONU并且由它们的目的地ONU有选择地提取。另外，向各ONU分配一个或者多个逻辑链路标识符(LLID)，并且OLT发送的数据分组通常指定目的地ONU的LLID。在上游方向上，ONU需要共享信道容量和资源，因为仅有一个链路将无源光耦合器耦合到OLT。
常规ONU要求有它自己的电源以便工作。这样的要求让在客户的驻地上设置ONU的运营商感觉不便，因为它使ONU的位置限于与电源出口(power outlet)接近的地点。电源出口可能在客户的住所或者办公室内稀缺或者可能远离接入网如EPON的光纤进入客户的驻地时所在的点。离开EPON以连接到ONU的单股光纤虽然由光纤护套保护、但是仍然易受环境和机械损害，比如光纤接口的污染和光纤的牵引或者剧烈弯曲。
发明内容
本发明的一个实施例提供一种光网络单元(ONU)。该ONU包括光接口和耦合到光接口的光收发器。光收发器被配置成经由互连光纤和分路器通过光接口向光线路终端(OLT)发送光信号以及从光线路终端(OLT)接收光信号。ONU也包括耦合到光收发器并且配置成通过光收发器与OLT通信的ONU芯片。该ONU包括耦合到ONU芯片的以太网接口，和功率管理模块，该功率管理模块通过以太网接口使用从客户驻地设备(CPE)递送的功率向ONU芯片和光收发器提供功率，由此允许ONU通过以太网接口由CPE供电并且为CPE提供无源光网络(PON)上行链路而无需单独电源。此外，该ONU包括：电路板，光收发器、ONU芯片和功率管理模块附接到该电路板；以及可壁装的固定装置，其中固定装置的前侧包括用于以太网接口的开口，并且其中固定装置的后侧保持该电路板。
在对这一实施例的一种变化中，固定装置可以安装于壁中，光接口隐藏于壁中，并且耦合到光接口的光纤在壁内部延伸，由此保护光接口和光纤免受环境和机械损害。
在对这一实施例的另一变化中，壁是客户的驻地的外壁，并且可以从外壁的外表面访问固定装置的后侧，由此允许维修ONU而无需进入驻地。
在对这一实施例的一种变化中，固定装置可以安装于壁的表面上，并且光接口耦合到在可靠锚定的管道内部延伸的光纤，由此保护光纤免受环境和机械损害。
在对这一实施例的一种变化中，以太网接口包括RJ45插座，并且ONU可以使用RJ45线缆通过以太网接口耦合到CPE。
在对这一实施例的一种变化中，ONU芯片被配置成通过ONU与OLT之间的带内管理信道进行网络管理。
在对这一实施例的一种变化中，光收发器是可插入的收发器并且配置成向多模或者单模光纤中发送光信号以及从多模或者单模光纤接收光信号。
在对这一实施例的一种变化中，ONU芯片包括直接附接到电路板的管芯而无需常规芯片封装。
在对这一实施例的一种变化中，该ONU还包括耦合到ONU芯片并且配置成表明ONU的状态的一个或者多个LED。
附图说明
图1图示了PON，其中中心局和多个客户通过光纤和无源光分路器来耦合(现有技术)。
图2图示了常规EPON配置，其中ONU由单独电源供电(现有技术)。
图3图示了根据本发明一个实施例的EPON配置，其中ONU由家用网络网关供电。
图4A图示了根据本发明一个实施例的示例ONU的前视图。
图4B图示了根据本发明一个实施例的示例ONU的侧视图。
图4C图示了根据本发明一个实施例的示例ONU的后视图。
图5图示了根据本发明一个实施例的ONU的示例布置。
图6图示了根据本发明一个实施例的ONU的示例布置。
具体实施方式
提供下文描述以使本领域技术人员能够实现和利用本发明并且该描述是在具体应用及其要求的背景中提供的。本领域技术人员将容易清楚对公开的实施例的各种修改，并且这里限定的一般原理可以应用于其它实施例和应用而不脱离本发明的精神实质和范围(例如一般无源光网络(ONU)架构)。因此，本发明并非限于所示实施例，而是将赋予以与这里公开的原理和特征一致的最广范围。
无源光网络拓扑
图1图示了无源光网络，该网络包括通过光纤和无源光分路器来耦合的中心局和多个客户(现有技术)。无源光分路器102和光纤将客户耦合到中心局101。无源光分路器102可以驻留于终端用户位置附近以使初始光纤部署成本最小化。中心局101可以耦合到外部网络103，比如由因特网服务提供商(ISP)运营的城域网。虽然图1图示了树状拓扑，但是PON也可以基于其它拓扑，比如逻辑环或者逻辑总线。注意：虽然在本公开内容中许多例子基于EPON，但是本发明的实施例不限于EPON而可以应用于各种PON，比如ATMPON(APON)。
具有常规ONU的EPON配置
图2图示了部署常规ONU的EPON配置(现有技术)。在图2中，OLT 200向ONU 210和212广播下游数据。尽管两个ONU均接收下游数据的相同副本，但是各ONU仅有选择地转发去往它的对应客户(在这一例子中为客户220和222)的数据。注意在这一例子中各客户配备有家用网络网关，该网关可以是与对应ONU通信的以太网交换机。一般而言，在本地侧上，ONU与一件客户驻地设备(CPE)通信，该客户驻地设备(CPE)可以包括家用网络网关、吉比特以太网(GbE)交换机或者其它电信设备。
下游光信号由光分路器202划分。光分路器202也作为用于来自不同ONU的上游信号的组合器来工作。各ONU接收下游光信号并且基于各分组的LLID来取回去往它的对应客户的数据。
ONU通过通信链路耦合到它的对应客户。例如，ONU 210通过通信链路230耦合到客户220的家用网络网关。通信链路230可以是光链路(比如光纤)或者电链路(比如铜线缆或者绞合线)。此外，ONU 210包括用于向客户220发送信号以及从客户220接收信号的收发器接口232。类似地，客户220的家用网络网关包括用于与ONU 210通信的收发器接口234。
客户220的家用网络网关从ONU 210接收信号并且经由不同链路如链路240和242向客户220的驻地网络的不同部件递送信号。驻地网络部件的例子包括桌面型计算机、膝上型计算机和IP电话。
客户220和222的家用网络网关分别配置有电源260和262。此外，ONU 210和212也分别配备有它们自己的电源250和252。这些电源向ONU提供功率以实现它们的操作。
注意ONU连接到运营商的接入网并且一般由运营商提供和安装。向ONU提供单独电源已经使ONU的布置成为对运营商的一个挑战。为了避免使用长的电源线(power cord)，优选将ONU布置于更接近电源出口的地点。这一条件可能难以满足、尤其是对于其中ONU布置于客户的驻地以外的情况。运营商关于ONU的布置的另一考虑是光纤的保护。虽然通常由光纤护套保护，但是光纤仍然易受机械损害，比如强烈牵引和剧烈弯曲。此外，光纤连接器易受环境因素如极端温度和灰尘所致的损害。
由网关供电的ONU
为了克服这些问题，本发明的实施例提供一种可以由家用网络网关或者其它类型的CPE供电由此无需单独电源的ONU。作为例子，图3图示了根据本发明一个实施例的EPON配置，该配置运用由家用网络网关供电的ONU。
在图3的上部中所示场景中，由电源340供电的客户320的家用网络网关具有通过它的收发器接口334提供电功率这一能力。在一个实施例中，收发器接口334是能够发送电功率的以太网接口或者具有以太网供电功能(PoE)。通过通信链路330和收发器接口332向ONU 310递送电功率。在一个实施例中，通信链路330是标准以太网线缆，并且收发器接口332是具有PoE功能的以太网接口。
在图3的下部中所示场景中，由电源342供电的客户322的家用网络网关不具有通过它的收发器接口336提供电功率这一能力。在一个实施例中，收发器模块336是无PoE功能的普通以太网接口。换言之，客户322的家用网络网关无PoE功能。为了向ONU 312提供电功率，在一个实施例中，PoE适配器338耦合家用网络网关的收发器接口336和ONU 312的收发器接口339。PoE适配器338接收来自收发器接口336的通信信号和来自电源344的电功率并且通过收发器接口339向ONU 312同时发送它们。在一个实施例中，收发器接口339是具有PoE功能的以太网接口。
图4A-图4C图示了根据本发明一个实施例的由家用网络网关供电的示例ONU。图4A图示了由家用网络网关供电的ONU的前视图。在图4A中，可壁装的固定装置400的前侧包括暴露以太网接口403的开口402。以太网接口403被配置成使用以太网线缆从家用网络网关接收以太网信号和电功率。在一个实施例中，以太网接口403是RJ45插座。固定装置400的前侧也包括表明ONU状态的成组LED404。在一个实施例中，ONU的状态包括功率状态和ONU操作模式。在一个实施例中，固定装置400通过螺丝405装配于壁中。
图4B图示了ONU的侧视图，该侧视图示出了附接到固定装置400的后侧上的电路板406。在一个实施例中，电路板406是印刷电路板(PCB)。光收发器408附接到电路板406。光收发器408包括光纤410，该光纤通过光纤连接器412耦合到运营商侧上的光纤、即EPON光纤。光收发器408通过连接器412向OLT发送光信号以及从OLT接收光信号。收发器408能够同时发送和接收。也就是说，收发器408可以向相同光纤中发送上游信号以及从该光纤接收下游信号，其中两个信号有两个波长，并且其中光纤可以是单模或者多模光纤。
图4C图示了ONU的后视图，该后视图示出了除了光收发器408之外ONU芯片414、闪存416和功率管理模块418也附接到电路板406。ONU芯片414耦合到以太网接口403和光收发器408并且进行主要ONU功能，比如基于各分组的LLID来提取为本地客户指定的数据以及针对上游数据的传输调度。注意在一个实施例中，ONU芯片414包括用于存储下游和上游数据的必需缓存器并且可以基于预定或者由用户配置的服务水平协议(SLA)来实施队列管理方案。闪存416通过串行外围接口(SPI)耦合到ONU芯片414。串行闪存416存储ONU芯片414在启动时加载的程序和初始引导配置。注意OLT可以通过带内控制和管理信道来更新闪存416内的内容。因此，ONU可以基于OLT发送的信息来进行网络管理。功率管理模块418被配置成从以太网接口403接收电功率并且向收发器408和ONU芯片414供应电功率。ONU芯片414和功率管理模块418耦合到表明ONU状态的LED 404。
在更多实施例中，集成电路如ONU芯片414、闪存416、功率管理模块418可以直接附接到下层电路板406而无个别封装。也就是说，IC管芯直接附接到电路板406，并且导线键合到电路板上的IC连接和传导区。管芯通常由环氧树脂覆盖。
能够使用递送数据信号的相同以太网线缆从家用网络网关(或者其它类型的CPE)向ONU递送功率提供划界灵活性。运营商现在可以在满足运营商和客户这二者的需要的位置布置划界点，该划界点是运营商的接入网结束并且客户的家用网络开始的点。无需单独电源，可以将ONU布置于向客户隐藏的地点，比如壁内部或者客户的住所以外。在两种情况下，仅向客户暴露ONU的以太网接口。保持ONU远离客户使得更易于让运营商保护和维护ONU。此外，在ONU与家用网络网关之间的隔离也向客户提供升级他的家用网络网关而不打扰运营商的接入网(即EPON)这一能力。
图5图示了根据本发明一个实施例的壁中隐藏的ONU。在图5中，壁500可以是客户驻地的外壁或者内壁。可壁装的固定装置502装配于壁中，其中电路板506嵌入于壁500内部。通过开口504向壁的一个表面暴露以太网接口503。光纤508在壁内部行进并且连接到位于壁500的另一表面的光纤连接器510。注意如果壁500为外壁，则以太网接口503位于内表面，而光纤连接器510位于外表面。利用这一配置，向客户隐藏ONU的多数部分，该客户仅看见固定装置502的前侧，该前侧包括暴露以太网接口503的开口504。注意固定装置502的前侧看上去类似于装配于壁中的常规电话或者以太网插孔。类似于插入电话线，客户可以通过开口504将以太网线缆514便利地插入接口503中。以将他的家用网络网关512连接到ONU。在一个实施例中，以太网线缆是RJ45线缆。在又一实施例中，壁500是外壁，并且向客户住所的外部暴露光纤连接器510，这使运营商能够访问ONU而无需进入客户的住所。在另一实施例中，光纤连接器510可以隐藏于壁中，因此保护连接器510免受潜在的环境损害，比如灰尘和其它污染物。另外，外壁的外表面可以包括用于访问电路板506和光纤508的开口，因此使运营商能够维修或者维护ONU而无需进入客户的住所。
图6图示了根据本发明一个实施例的附接到壁表面的ONU。在图6中，可壁装的固定装置602装配于壁600的表面上，其中电路板604在壁600的外部。光收发器606通过光纤连接器608使用光纤612耦合到运营商的接入网。在一个实施例中，光纤612布置于安全锚定的管道610内部，该管道保护光纤免受意外机械损害。在另一实施例中，光纤612嵌入于壁600内部。
已经仅出于图示和描述的目的而呈现本发明实施例的前文描述。它们并非为了穷举本发明或者使本发明限于公开的形式。因而，本领域技术人员将清楚许多修改和变化。此外，上文公开并非为了限制本发明。本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (18)

1.一种光网络单元ONU，包括:
光接口；
光收发器，耦合到所述光接口，其中所述光收发器被配置成通过所述光接口向光线路终端OLT发送光信号以及从光线路终端OLT接收光信号；
ONU芯片，耦合到所述光收发器并且配置成通过所述光收发器与所述OLT通信；
以太网接口，耦合到所述ONU芯片；
功率管理模块，配置成通过所述以太网接口使用从客户驻地设备CPE递送的功率向所述ONU芯片和所述光收发器提供功率，由此允许所述ONU通过所述以太网接口由所述CPE供电并且为CPU提供无源光网络PON上行链路而无需单独电源；
电路板，所述光收发器、所述ONU芯片和所述功率管理模块附接到所述电路板；以及
可壁装的固定装置，其中所述固定装置的前侧包括用于所述以太网接口的开口，并且其中所述固定装置的后侧保持所述电路板。
2.根据权利要求1所述的ONU，其中所述固定装置安装于壁中，其中所述光接口隐藏于所述壁中，并且其中耦合到所述光接口的光纤在所述壁内部延伸，由此保护所述光接口和所述光纤免受环境和机械损害。
3.根据权利要求2所述的ONU，其中所述壁是客户的驻地的外壁，并且其中可以从所述外壁的外表面访问所述固定装置的后侧，由此允许维修所述ONU而无需进入所述驻地。
4.根据权利要求1所述的ONU，其中所述固定装置可以安装于壁的表面上，并且其中所述光接口耦合到在安全锚定的管道内部延伸的光纤，由此保护所述光纤免受环境和机械损害。
5.根据权利要求1所述的ONU，其中所述以太网接口包括RJ45插座，并且其中所述ONU可以使用RJ45线缆通过所述以太网接口耦合到所述CPE。
6.根据权利要求1所述的ONU，其中所述ONU芯片被配置成通过所述ONU与所述OLT之间的带内管理信道进行网络管理。
7.根据权利要求1所述的ONU，其中所述光收发器是可插入的收发器并且配置成向多模或者单模光纤中发送光信号以及从多模或者单模光纤接收光信号。
8.根据权利要求1所述的ONU，其中所述ONU芯片包括直接附接到所述电路板的管芯而无需常规芯片封装。
9.根据权利要求1所述的ONU，还包括:
一个或者多个LED，耦合到所述ONU芯片并且配置成表明所述ONU的状态。
10.一种无源光网络PON系统，包括:
光线路终端OLT；
光网络单元，所述ONU包括:
光接口；
光收发器，耦合到所述光接口，其中所述光收发器被配置成通过所述光接口向所述OLT发送光信号以及从所述OLT接收光信号；
ONU芯片，通过收发器耦合到所述光收发器并且配置成通过所述光收发器与所述OLT通信；
以太网接口，耦合到所述ONU芯片；
功率管理模块，配置成通过所述以太网接口使用从客户驻地设备CPE递送的功率向所述ONU芯片和所述光收发器提供功率，由此允许所述ONU通过所述以太网接口由所述CPE供电并且为CPU提供无源光网络PON上行链路而无需单独电源；
电路板，所述光收发器、所述ONU芯片和所述功率管理模块附接到所述电路板；以及
可壁装的固定装置，其中所述固定装置的前侧包括用于所述以太网接口的开口，并且其中所述固定装置的后侧保持所述电路板。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述固定装置安装于壁中，其中所述光接口隐藏于所述壁中，并且其中耦合到所述光接口的光纤在所述壁内部延伸，由此保护所述光接口和所述光纤免受环境和机械损害。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述壁是客户的驻地的外壁，并且其中可以从所述外壁的外表面访问所述固定装置的后侧，由此允许维修所述ONU而无需进入所述驻地。
13.根据权利要求10所述的系统，其中所述固定装置可以安装于壁的表面上，并且其中所述光接口耦合到在安全锚定的管道内部延伸的光纤，由此保护所述光纤免受环境和机械损害。
14.根据权利要求10所述的系统，其中所述以太网接口包括RJ45插座，并且其中所述ONU可以使用RJ45线缆通过所述以太网接口耦合到所述CPE。
15.根据权利要求10所述的系统，其中所述ONU芯片被配置成通过所述ONU与所述OLT之间的带内管理信道进行网络管理。
16.根据权利要求10所述的系统，其中所述光收发器是可插入的收发器并且配置成向多模或者单模光纤中发送光信号以及从多模或者单模光纤接收光信号。
17.根据权利要求10所述的系统，其中所述ONU芯片包括直接附接到所述电路板的管芯而无需常规芯片封装。
18.根据权利要求10所述的系统，其中所述ONU还包括:一个或者多个LED，耦合到所述ONU芯片并且配置成表明所述ONU的状态。
CN200880116195.9A 2007-10-01 2008-09-18 壁内光网络单元 Expired - Fee Related CN101861716B (zh)

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