CN102056035A - 时分多址无源光网络光线路终端系统 - Google Patents

时分多址无源光网络光线路终端系统 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于广播业务的TDMA(时分多址)PON(无源光网络)OLT(光线路终端)系统，包括：分组处理器，利用从外部节点或ONT(光网络终端)接收的数据的报头信息(分组报头的IP地址、以太网帧的MAC(多访问控制)地址等等)确定根据帧类型(单播、多播、和广播帧)和交换机输出端口的信息，并将该信息附加到帧的报头部分以产生第二数据；交换机，根据传输方式复制第二数据预定次数并根据标识码将第二数据传送到对应目的输出端口；M个TDMA PON MAC处理器，移除添加到第二数据的标识码并将第二数据变换成TDMA PON帧；和M个光收发器，将TDMA PON帧变换成光信号并将光信号传送到ONT。

Description

时分多址无源光网络光线路终端系统
本申请是申请日为2006年12月11日、申请号为200610064235.2、发明名称为“用于广播业务的时分多址无源光网络光线路终端系统”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2005年12月9日在韩国知识产权局提交的的韩国专利申请No.10-2005-0121026、和2006年3月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2006-0029083的优先权，在此一并引入其内容以作参考。
技术领域
本发明涉及一种用于无源光网络(PON)系统中的广播业务的系统，更具体地涉及能够通过单一光缆同时进行广播和通信业务的时分多址(TDMA)PON光线路终端(OLT)系统。
背景技术
网络企业已经在能够在一个网络中处理广播、声音、和数据的三合一业务(TPS)中作出了大量投资。
对于OLT中的光网络终端(ONT)需要更多的下行带宽，以便利用光纤到户(FTTH)网络向用户提供诸如因特网协议电视(IPTV)的广播业务。
在超高速因特网网络中，下行业务量比上行业务量更大。因此，如果额外提供了广播业务，则下行业务量与上行业务量的比率严重不对称。
然而，在ITU-T G.984.1～2中推荐的吉比特PON(GPON)系统中，下行业务量与上行业务量的比率可以在1∶1和1∶4之间的范围内。在IEEE 802.3ah中标准化的以太网PON(EPON)系统的情况下，下行业务量与上行业务量的比率是1∶1。
因此，在当前的TDMA PON系统和当前的网络结构中，由于所预见的上行速度和下行速度的严重不对称，使网络效率降低。这增加了OLT设备的开销。
在TDMA-PON中使用的用来解决该问题的多播方法会延迟频道的改变，因而引起用户的不便。此外，使用附加的波分复用的广播方法需要昂贵的光收发器和昂贵的光放大器来仅仅提供广播信号。
发明内容
本发明提供一种用于广播业务的时分多址(TDMA)无源光网络(PON)光线路终端(OLT)系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于广播的TDMA PON OLT系统的发射机，包括：分组处理器，基于第一数据的报头确定是否将第一数据作为广播、多播、或单播而接收，并添加用于确定输出端口的标识码以产生第二数据；交换机，将第二数据复制预定次数并根据标识码将第二数据传送到对应输出端口；M个TDMA PON MAC处理器，移除添加到第二数据的标识码并将第二数据变换成TDMA PON帧；和M个光收发器，将TDMA PON帧变换成光信号并将光信号传送到ONT。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于广播业务的TDMA PON OLT系统的接收机，包括：M个光接收机，接收具有突发模式特性的光信号，该光信号是从ONT传送的并从该光信号中提取数据；M个TDMA PON MAC处理器，从所提取的数据中恢复TDMA PON帧；交换机，复用所恢复的TDMA PON帧；和分组处理器，从复用帧中恢复以太网帧数据和分组数据之一。
根据本发明的另一个方面，提供了一种具有不对称光链路速度的TDMAPON OLT系统，所述不对称光链路速度包括下行光链路速度A和上行光链路速度A/n，其中连接到分组处理器的TDMA PON MAC处理器数目M小于或等于n。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明的示范性实施例，本发明的上述和其他的特点将变而更加显而易见，其中：
图1是图解了在现有的TDMA PON OLT系统中传送帧的方法的视图；以及
图2是图解了根据本发明的用于提供诸如IPTV的广播业务的TDMA PONOLT系统的配置的视图。
具体实施方式
以下将参考附图描述本发明的优选实施例。
图1是图解了在现有的时分多址(TDMA)无源光网络(PON)光线路终端(OLT)系统中传送帧的方法的视图。
在利用光纤到户(FTTH)网络将数据传送到用户的方法中，标准化了诸如以太网PON(EPON)和吉比特PON(GPON)的TDMA PON技术。在从OLT到光网络终端(ONT)的数据信号的下行传输期间，TDMA PON使用连续模式传输技术作为现有的光传输技术。然而，在从ONT到OLT的数据信号的上行传输期间，TDMA PON使用突发模式传输技术来传送从每个ONT接收的分组数据。
现在将描述从OLT 100向ONT 120至ONT 130的传输的下行业务量。OLT100的分组处理器101处理从外部节点或从ONT 120至ONT 130接收的L3至L7层的数据，并将处理的帧传送到TDMA PON媒体访问控制(MAC)处理器102和104。
在具有数据处理性能A的分组处理器连接到具有A/m的链路速度的TDMAPON MAC处理器的情况下，M个TDMA PON MAC处理器102和104被复用并且彼此连接以减少元件数。TDMA PON MAC处理器102和104根据GPON和EPON的标准建议将具有逻辑链路标识符(LLID)或光网络单元(ONU)ID的TDMA PON帧传送到光收发器103和105。
光收发器103和105将电信号变换成光信号，并根据标准建议通过光线路将光信号传送到分路器140。分路器140根据标准建议在分路范围内将每个光信号分路成k个光信号，并将该k个光信号传送到ONT 120至ONT 130。
ONT 120至ONT 130的光收发器121至131将光信号变换成电信号，并将电信号传送到TDMA PON MAC处理器122至132。TDMA PON MAC处理器122至132从电信号中提取数据以恢复从OLT 100传送的TDMA PON帧。
TDMA PON MAC处理器122至132根据GPON和EPON的标准建议，将所恢复的TDMA PON帧变换成以太网帧并将以太网帧传送到桥接器123至133。桥接器123至133将以太网帧传送到目的用户设备。
现在将描述从ONT 120至130向OLT 100发送的上行信号。ONT 120至130的桥接器123至133将从用户设备接收的以太网帧传送到TDMA PON MAC处理器122至132。
TDMA PON MAC处理器122至132将以太网帧变换成TDMA PON帧，并且只有当在OLT 100的控制下允许向TDMA PON MAC处理器122至132传输帧时，才将TDMA PON帧传送到光收发器121至131。
光收发器121至131将电信号变换成光信号，并且只有当允许帧传输时才传送光信号，并且当不允许帧传输时拦截光信号，以便防止ONT 120至130中的信号干扰。这样的信号传输方法被称作突发模式。
分路器140将从k个ONT接收的信号进行复用，并将复用信号传送到OLT100的光收发器103。
光收发器103从以突发模式传送的光信号中提取数据，并将所提取的数据传送到TDMA PON MAC处理器102。
TDMA PON MAC处理器102根据标准建议处理帧并将所处理的帧传送到分组处理器101。分组处理器101处理从最大数目为M个的TDMA PON MAC处理器102和TDMA PON MAC处理器104传送的分组，并将处理的分组传送到上行链路或PON的目的端口。
比起现有的网络，需要更多下行带宽来利用FTTH网络给用户提供诸如IPTV的广播业务。在超高速的因特网中，下行业务量比上行业务量更繁重。如果附加地提供了广播业务，则下行业务量与上行业务量的比率愈加不对称。在不对称的TDMA PON系统中，由于不对称的业务量特性，不能有效地使用网络资源。由此，增加了设备和设施的开销。
在现有的TDMA PON系统中，由于带宽的限制，没有将需要许多带宽的广播帧传送到所有的PON用户。然而，通过使用因特网组管理协议(IGMP)进行多播而将IPTV广播业务提供给所有的PON用户，或利用使用与数据通信信号分离的波长的波分复用方法而将该业务进行广播。
由于频道改变延迟，多播会引起用户的不便。利用波分复用方法的广播方式额外要求只用于广播信号的昂贵的光接收机和昂贵的光放大器，因此增加了构造现有的TDMA PON系统的开销。
图2是图解了根据本发明实施例的用于提供诸如IPTV的广播业务的TDMAPON OLT系统的配置的视图。
根据本实施例的TDMA PON OLT系统包括分组处理器201、交换机202、TDMA PON MAC处理器203和205、和光收发器204和206。在TDMA PON OLT系统中，将传输方式分类成从OLT向ONT的下行传输和从ONT向OLT的上行传输。
OLT 200的分组处理器201在下行方向处理从ONT 220至230或从外部节点接收的L3至L7层的数据，产生包括有关目的TDMA PON端口和帧标识的信息的内部帧，并将该内部帧传送到交换机202。
分组处理器201在上行方向从最大数目为M个的TDMA PON MAC处理器203和205接收的数据中恢复帧，并根据分组报头或以太网报头的地址信息，将这些帧传送到上行链路或TDMA PON端口。
OLT 200的交换机202连接到最大数目为M个的TDMA PON MAC处理器，在下行方向从分组处理器201接收业务量的具有最大量A的带宽的帧，将该帧分类成广播、多播、和单播帧，复制广播帧和并将其传送到所有的m个TDMAPON MAC处理器，将单播帧传送到目的TDMA PON MAC处理器，并且复制多播帧并将其传送到被指定为目的地的TDMA PON MAC处理器。
交换机202在上行方向复用从最大数目为m个的TDMA PON MAC处理器接收的帧并将所复用的帧传送到具有最大分组处理性能A的分组处理器201。
这里，M表示可以通过交换机连接到分组处理器的TDMA PON MAC处理器的数目，并由用户通过测量从TDMA PON MAC处理器接收的上行业务量来确定。如果用户不允许丢失或损坏任何帧，可测量M个TDMA PON MAC处理器的上行数据的传输速度，使得下行方向的最大链路速度(A)除以最大传输速度，从而确定从除法产生的值作为M。
然而，如果用户允许丢失一些低级帧，则可以降低数据传输速度。因此，可以增加m的值从而将更多的TDMA PON MAC处理器连接到分组处理器201。
TDMA PON MAC处理器203和205在下行方向从交换机202接收帧，处理用于TDMA PON下行信号的MAC功能，并将帧传送到光收发器204和206。
TDMA PON MAC处理器203和205在上行方向从光收发器204和206接收信号，处理用于TDMA PON上行信号的MAC功能，和将信号传送到交换机202。
OLT 200的光收发器204和206在下行方向从TDMA PON MAC处理器203和204接收帧，将电信号变换成具有速度A/n的光信号，并将光信号传送到分路器240。这里，n表示下行链路速度与上行链路速度的比率。
由于EPON在下行方向具有1G速度和在上行方向具有1G速度，所以n＝1。在下行方向具有2.5G速度和在上行方向具有1.25G速度的GPON的情况下，n＝2。在变换成光信号期间，必须恰当地调整分路器的数目k个分支的功率(power)。
OLT 200的光收发器204和206在上行方向从以突发方式传送的光信号中提取数据，并将所提取的数据传送到TDMA PON MAC处理器203和205。TDMAPON MAC处理器203和205根据标准建议处理帧并将处理的帧传送到交换机202。
分路器240在下行方向分路具有传输速度A的光信号并将分路的信号传送到ONT 220至230。k表示分路器240的分支数目。分路器240在上行方向复用从ONT 220至230接收的光信号并将所复用的光信号传送到OLT 200的光收发器204和206。
ONT 220至230分别包括光收发器221和231、TDMA PON MAC处理器222和232、以及桥接器223和233。光收发器221和231将光信号变换成电信号并将电信号传送到TDMA PON MAC处理器222和232。
光收发器204和206在上行方向将电信号变换成光信号，只有当允许传输帧时才传送光信号，并拦截光信号，以防止ONT 220至230中的信号干扰。
TDMA PON MAC处理器222和232在下行方向恢复从OLT 200接收的TDMAPON帧，只将传送到TDMA PON MAC处理器222和232的TDMA PON帧变换成以太网帧，并将以太网帧传送到桥接器223和233。TDMA PON MAC处理器222和232将以太网帧变换成TDMA PON帧，并且只有当OLT 200允许向其传送帧时，才将TDMA PON帧传送到光收发器221和231。
桥接器223和233在下行方向处理帧并根据以太网报头的目的地址将帧传送到目的用户设备。桥接器223和233将从目的用户设备接收的帧，即要传送到OLT 200的帧，传送到TDMA PON MAC处理器222和232。
如上所述，在根据本发明的TDMA PON OLT系统中，利用基于TDMA PON的FTTH网络，可以有效地广播诸如IPTV的广播业务。
因此，可以减少在现有的TDMA PON OLT系统中通过提供诸如IPTV的广播业务所引起的转换频道的时间延迟。
而且，在基于TDMA PON的FTTH网络中可以不对称地设置上行和下行的传输速度。因此，可以适应最大数目的用户。作为结果，可以有效地利用网络资源以便在基于TDMA PON的FTTH网络中有效地和经济地提供IPTV业务。
尽管已经结合示范性实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该明白，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上作出各种改变。

Claims (1)

1.一种具有不对称光链路速度的TDMA PON OLT系统，所述不对称光链路速度包括下行光链路速度A和上行光链路速度A/n，
其中连接到分组处理器的TDMA PON MAC处理器数目M小于或等于n。
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