CN102148647B - 实现吉比特无源光网络gpon距离拉远的方法、装置与系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法、装置与系统，所述GPON的光线路终端OLT与光网络单元ONU之间设置两个装置，其中第一装置通过光纤连接到OLT上，第二装置通过光纤连接到ONU上；所述方法包括：第一装置获取第二装置与ONU之间的环路时延T2，所述T2中包含第二装置与ONU之间的往返路径时延Tdelay1；第一装置根据T2获取等待时延T3；第一装置接收到OLT发送的一序列号请求，并经过T3后，向OLT返回与所述序列号请求相应的序列号响应。该方案使得OLT进行距离测量时，屏蔽了两个单板之间的距离，从而突破了GPON协议定义的OLT的最大逻辑距离的限制，实现了更长距离的GPON拉远。

Description

实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法、装置与系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法、装置与系统。

背景技术

无源光网络（Passive Optical Network,PON）技术是目前应用最广泛的光纤到户（FiberTo The Home,FTTH）技术之一。现有的PON包括宽带无源光网络（Broadband Passive OpticalNetwork,BPON）、吉比特无源光网络（Gigabit-capable Passive Optical Network,GPON）和以太无源光网络（Ethernet Passive Optical Network,EPON）。

PON系统最基本的组成包括：光线路终端（Optical Line Terminal,OLT）、光网络单元（Optical Network Unit,ONU）和光分配网（Optical Distribution Network,ODN）等部分。OLT和无源光分路器之间由主干光纤连接，光分路器实现一点对多点的光功率分配，通过多个分支光纤连接到多个ONU。OLT和ONU之间的主干光纤、无源光分路器和分支光纤统称为ODN。其中，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（Time Division Multiple Address,TDMA）复用方式，各ONU只在OLT指定的时隙发送上行数据流。下行方向采用时分复用（Time Division Multiplexing,TDM）广播方式，OLT向各ONU发送下行数据流，并用特定的标识来指示各时隙是属于哪个ONU的，载有所有ONU的下行数据流的光信号在ODN的光分路器处被分成若干份，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数据，并丢弃其他时隙的数据。

在PON系统中，OLT从发送下行数据流开始到接收到ONU发送的上行数据流时所等待的时间为T，那么将OLT所能容忍的等待时间T的最大值，换算成光纤的公里数，即为协议定义的OLT的最大逻辑距离。目前在GPON标准中定义GPON支持的最大逻辑距离为60Km，即ONU（Optical Network Unit，光网络单元）/ONT（Optical Network Terminal，光网络终端）与OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）之间的距离最长为60Km，ONU间的最大差分距离（即不同ONU之间的距离差）为20km。如果将GPON系统拉远到超过协议规定的最大逻辑距离，OLT在上述规定的时间T内将接收不到ONU发送的上行数据流，导致OLT无法正常接收上行数据流。

发明内容

本发明实施例提出一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法、装置与系统，通过在光线路终端OLT与光网络单元ONU之间设置两个装置，其中第一装置通过光纤连接到OLT上，第二装置通过光纤连接到ONU上，使得OLT进行距离测量时，屏蔽了两个装置之间的距离，解决了将GPON系统的OLT和ONU之间的距离拉远到超过协议规定的最大逻辑距离时，导致OLT无法正常接收上行数据流的问题。

一方面，本发明实施例提供一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法，所述GPON的光线路终端OLT与光网络单元ONU之间设置两个装置，其中第一装置通过光纤连接到OLT上，第二装置通过光纤连接到ONU上；所述方法包括：第一测量过程：第一装置获取第二装置与ONU之间的环路时延T2，所述T2中包含第二装置与ONU之间的往返路径时延Tdelay1；以及第二测量过程：第一装置接收OLT发送的一序列号请求，根据T2获取等待时延T3；经过T3后，向OLT返回与所述序列号请求相应的序列号响应；其中，T2=T1+Tdelay1；所述T1为ONU的处理时延；T3=T2–random_delay+start_time2-start_time1；random_delay为ONU在测距阶段产生的随机延时，start_time1，是在所述第一测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间，start_time2，是在所述第二测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间。

另一方面，本发明实施例还提供一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的装置，所述装置通过光纤连接到光线路终端OLT上；所述GPON系统的光网络终端ONU还通过光纤连接一第二装置，所述装置包括：第一测距单元，用于执行第一测量过程，具体包括：获取所述第二装置与ONU之间的环路时延T2，所述T2中包含所述第二装置与ONU之间的往返路径时延Tdelay1；第二测距单元，用于执行第二测量过程，具体包括：接收OLT发送的一序列号请求，根据T2获取等待时延T3，经过T3后，向OLT返回与所述序列号请求对应的序列号响应；其中，T2=T1+Tdelay1；所述T1为ONU的处理时延；T3=T2–random_delay+start_time2-start_time1；random_delay为ONU在测距阶段产生的随机延时，start_time1，是在所述第一测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间，start_time2，是在所述第二测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间。

又一方面，本发明实施例还提供一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的系统，所述系统包括：光线路终端OLT，光网络单元ONU，以及位于所述OLT和所述ONU之间的两个装置，其中第一装置通过光纤连接到OLT上，第二装置通过光纤连接到ONU上；所述第二装置，用于接收所述OLT下发的第一序列号请求，将所述序列号请求所在的下行GPON传输汇聚帧DGTC的复帧号插入到上行空闲码流中环回给所述第一装置；并将所述ONU返回的第一序列号响应转发给所述第一装置；所述第一装置，用于在第一测量过程中，根据所述第二装置环回所述复帧号的时间以及接收到所述第一序列号响应的时间，获取第二装置与ONU之间的环路时延T2，所述T2中包含第二装置与ONU之间的往返路径时延Tdelay1；以及在第二测量过程中，接收OLT发送的第二序列号请求，根据T2获取等待时延T3，经过T3后，向OLT返回第二序列号响应；其中，T2=T1+Tdelay1；所述T1为ONU的处理时延；T3=T2–random_delay+start_time2-start_time1；random_delay为ONU在测距阶段产生的随机延时，start_time1，是在所述第一测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间，start_time2，是在所述第二测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间。

本发明实施例通过在光线路终端OLT与光网络单元ONU之间设置两个装置，其中第一装置通过光纤连接到OLT上，第二装置通过光纤连接到ONU上，使得OLT进行距离测量时，屏蔽了近端单板到远端单板之间的距离，解决了将GPON系统的OLT与ONU之间的距离拉远到超过协议规定的最大逻辑距离时，导致OLT无法正常接收上行数据流的问题，从而突破了GPON协议定义的OLT的最大逻辑距离的限制，实现了更长距离的GPON拉远。

附图说明

图1为本发明实施例的组网模式图；

图2为本发明实施例的方法整体流程图；

图3为本发明实施例的距离测量过程的消息交互示意图；

图4为本发明实施例GPON上行数据突发接收的方法流程图；

图5a为本发明实施例GPON上行数据突发接收的消息交互示意图之一；

图5b为本发明实施例GPON上行数据突发接收的消息交互示意图之二；

图6a为本发明实施例防止缓存溢出的原理示意图；

图6b为本发明实施例近端单板对GEM帧的缓存和切片重组方法流程图；

图7a为本发明实施例DBRu上报的方法流程图；

图7b为本发明实施例DBRu的计算过程原理图；

图8为本发明实施例装置的功能框图之一；

图8a为图8中第一测距单元801的细化功能框图；

图9为本发明实施例装置的功能框图之二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提出一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法、装置与系统，图1为本发明实施例的组网模式图，如图1所示，本发明实施例的GPON系统包括：OLT、光分配网（Optical Distribution Network,ODN）、第一装置、第二装置以及ONU组成，其中OLT和ONU之间的主干光纤、无源光分路器和分支光纤统称为ODN。具体连接关系为：所述OLT和无源光分路器之间由主干光纤连接，光分路器实现一点对多点的光功率分配，通过多个分支光纤连接到第一装置，所述第一装置与第二装置相连接，每个第二装置分别与一个或多个ONU连接。

本发明实施例在OLT与ONU之间设置两个装置，其中第一装置通过光纤连接到OLT上，第二装置通过光纤连接到ONU上，通过两个装置来干预OLT测距过程，仅向OLT反映OLT到第一装置的距离以及第二装置到ONU的距离，而隐藏了两个装置之间的距离，从而突破了GPON协议定义的OLT的最大逻辑距离的限制，实现了更长距离的GPON拉远。

实施例1：

本实施例提供一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法，该方法的实现基于图1的组网模式，即在OLT与ONU之间设置两个装置，其中第一装置通过光纤连接到OLT上，第二装置通过光纤连接到ONU上。图2为该方法的整体流程图，如图2所示，该方法包括：

S201、第一装置获取第二装置与ONU之间的环路时延T2，所述T2中包含第二装置与ONU之间的往返路径时延Tdelay1；

可选地，S201包括：所述第一装置接收所述第二装置通过上行空闲码流环回的复帧号，所述复帧号为所述第二装置从另一序列号请求所在的下行GPON传输汇聚帧DGTC中提取的复帧号；所述第一装置根据所述第二装置环回所述复帧号的时间以及接收到的与所述另一序列号请求对应的另一序列号响应的时间，获得所述第二装置与ONU之间的环路时延T2。

S202、第一装置根据T2获取等待时延T3；

S203、第一装置接收到OLT发送的一序列号请求，并经过T3后，向OLT返回与所述序列号请求相应的序列号响应。

S201～S203共同完成了OLT的距离测量过程，OLT实际测得的距离为OLT到第一装置的距离以及第二装置到ONU的距离之和，而隐藏了两个装置之间的距离。

可选地，考虑到本实施例第二装置的上行数据突发接收问题，该方法还包括：所述第二装置获得所述OLT为第一装置分配的均衡时延eqd，并根据所述eqd预测所述ONU的上行突发数据到达时刻；所述第二装置根据预测的所述上行突发数据到达时刻，提前复位突发时钟数据恢复BCDR。

可选地，考虑到本实施例第一装置和第二装置所使用的带宽地图不一致的问题，该方法还包括第一装置根据自身的带宽地图来重新组帧的步骤，具体包括：所述第一装置对上行数据进行光传送网OTN解映射；从解映射数据中提取出GPON封装模式帧GEM进行缓存；所述第一装置获取自身的带宽地图；根据自身的带宽地图，从所述缓存中获取所述带宽地图规定长度的数据并重新组成上行GPON传输汇聚帧UGTC。例如，当收到的GEM帧的长度大于所述第一装置自身的带宽地图所规定的长度时，所述第一装置对所述GEM帧进行切片，为切片后的GEM帧重新生成GEM头，并根据所述GEM头重新组成UGTC帧。

可选地，考虑到本实施例第一装置有可能出现的缓存溢出问题，该方法还包括对缓存所占用的容量进行控制的步骤，具体包括：所述第一装置为自身的缓存设置一个水线阈值level_cfg；当缓存水线高于level_cfg时，在缓存入口处将GEM空闲帧GEM_idle删除。

可选地，考虑到本实施例DBRu的上报需要反映多方缓存占用情况的问题，该方法还包括DBRu的生成与上报的步骤，具体包括：所述第一装置根据自身的缓存占用情况以及所述ONU的缓存占用情况，生成上行动态带宽报告DBRu；所述第一装置将所述DBRu携带于所述UGTC帧中发送给所述OLT，使所述OLT根据所述DBRu下发带宽地图。

本实施例的方法在OLT与ONU之间设置两个装置，其中第一装置通过光纤连接到OLT上，第二装置通过光纤连接到ONU上，通过两个装置来干预OLT测距过程，仅向OLT反映OLT到第一装置的距离以及第二装置到ONU的距离，而隐藏了两个装置之间的距离，从而突破了GPON协议定义的OLT的最大逻辑距离的限制，实现了更长距离的GPON拉远。

实施例2：

本实施例提供一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法，并具体实现了实施例1中的距离测量过程。距离测量是测量OLT和ONU间逻辑距离的过程，现有的GPON协议规定了距离测量的一般原理。通过距离测量可对ONU上行突发传输进行精确定时，从而保证上行突发无冲突的、有序的到达OLT。距离测量可以在ONU激活流程中完成，也可以在ONU处于业务状态时进行。

本发明实施例的测距过程不同于现有GPON协议中所规定的一般距离测量过程，现有的测距过程所反映的是OLT与ONU之间的实际距离，本发明实施例在OLT和ONU之间增加了两个装置，其中第一装置设置在OLT侧，通过光纤与OLT连接，也可以表述为，第一装置耦合到OLT上；第二装置设置在ONU侧，通过光纤与ONU相两连接，也可以表述为，第二装置耦合到ONU上，通过测距过程隐藏了两个装置之间的距离，只向OLT反馈OLT与第一装置之间的距离以及第二装置与ONU之间的距离。这样，即使OLT和ONU之间的距离超过了60KM，OLT也无法感知到，ONU也不会因为物理距离过大而不能上线。

本实施例的两个装置可以分别为两块单板，其中设置在OLT侧的为近端单板，设置在ONU侧的为远端单板，下面以两块单板为例详细说明GPON距离拉远的流程，但是本申请并不局限与所述两个设备为单板。

图3为本发明实施例的距离拉远过程的消息交互示意图，如图3所示，本发明实施例的距离测量过程由两个回合组成，第一个回合并不向OLT返回响应消息；第二个回合才由近端单板向OLT返回响应消息。通过发送的请求消息和返回的响应消息的时间差，OLT就能够获知OLT与ONU之间的距离，通过近端单板对延时的特殊处理，可以隐藏近端单板和远端单板之间的距离。

具体地，在第一个回合中，OLT发送sn_request1，近端单板、远端单板以及ONU都会收到该消息；远端单板提取该消息所在的DGTC的复帧号，将该复帧号插入到上行帧空闲码流中发送给近端单板，当近端单板收到从远端单板环回的与sn_request1对应的复帧号时启动一个计数器；ONU经过ONU的处理时延T1后发送sn_response1；近端单板接收到ONU响应的sn_response1报文时停止计数，此时计数器的值为T2，它表示了远端单板与ONU之间的环路时延。

第一个回合涉及到的时间有：

T1=random_delay+pre_eqd+fixed_delay+response_time+start_time1；

T2=T1+Tdelay1；

其中所述T1为ONU的处理时延，T2为远端单板与ONU之间的环路时延，Tdelay1为远端单板与ONU之间的往返路径时延。

T1和T2中涉及到的时间有：

random_delay，为随机延时。具体为ONU在测距阶段产生的随机延时，由于该随机延时每次都会变化，这样会导致OLT看到的ONU的距离也会不断变化；因此，为了保持测量距离的稳定，OLT在测距时会去除这个随机时延；

pre_eqd，为预分配均衡时延。具体为ONU在测距阶段设置的预分配均衡延时；在完成测距之后，将由OLT指配给ONU一个均衡时延eqd；

fixed_delay，ONU的固定延时，与ONU芯片的特性有关；

response_time，ONU的响应时间，与ONU的软件处理能力有关；

start_time1，用于指示ONU带宽分配时隙的开始时间，该时间由OLT在下发给ONU的BWmap（带宽地图）中告知ONU；BWmap指示了每个ONU上行发送的开始时间和结束时间，非固定带宽模式下带宽地图会不断变化（如每125us变化一次）；

Tdelay1，为ONU与远端单板间的往返路径时延。

具体地，在第二个回合中，OLT发送sn_request2，近端单板根据T2获取等待时延T3，在经过等待时延T3后直接向OLT返回sn_response2。OLT根据发送的sn_request2与接收的sn_response2之间的时间差来获得测距结果。第二个回合涉及到的时间有：

T3=T2–random_delay+start_time2-start_time1；

其中：start_time2是第二个回合中sn_request2中的BWmap携带的开始时间，由于此时的BWmap已经和之前下发的BWmap不同，所以要使用最新下发的开始时间start_time2；为了简化处理，可以在T3中将random_delay减去，发送sn_response2报文时将其random_delay域的值填充为0；T3也可以不减random_delay而将其值填充到sn_response2中的random_delay域中。最终OLT看到的延时为：T3+Tdelay2，Tdelay2为OLT与近端单板间的往返路径时延。另当start_time1与start_time2相同，且random_delay域的值为0时，T3与T2的值相等。

本实施例的距离测量方法，通过环回复帧号抵消两块中继单板间的距离，并由近端单板直接向OLT返回测距结果，向OLT隐藏了近端单板和远端单板之间的距离，突破了GPON协议定义的OLT的最大逻辑距离的限制，实现了更长距离的GPON拉远。

实施例3：

本实施例提供一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法，并具体实现了实施例1中的上行突发数据接收过程。本实施例的两个装置可以分别为两块单板，其中设置在OLT侧的为近端单板，设置在ONU侧的为远端单板，下面以近端单板和远端单板为例对本实施例的工作原理进行详细说明，但是本申请并不局限与所述两个设备为单板。

在GPON拉远过程中，OLT测得OLT到近端单板的距离和远端单板到ONU的距离之后，远端单板需要接收ONU发送的上行数据，由于GPON的上行数据都是突发的，因此需要远端单板预先知道突发时间，以便能够提前复位BCDR（Burst Clock Data Recovery，突发时钟数据恢复），以锁定接收的上行突发数据。

图4为本发明实施例GPON上行数据突发接收的方法流程图，如图4所示，该方法包括：

S401、近端单板与OLT进行测距，获得OLT为近端单板分配的eqd；

S402、远端单板旁路接收近端单板的eqd，并根据eqd预测ONU的上行突发数据到达时刻；

S403、远端单板根据预测的突发数据到达时刻，提前复位BCDR，以锁定上行突发数据。

图5a为本发明实施例GPON上行数据突发接收的消息交互示意图之一。如图5a所示，近端单板对OLT的sn_request和测距请求ranging_request进行响应，OLT通过assign_eqd消息分配Eqd给近端单板，该eqd值被远端单板接收。

图5b为本发明实施例GPON上行数据突发接收的消息交互示意图之二，如图5b所示，前述实施例的测距过程已使OLT感觉不到近端单板和远端单板之间的距离，相当于两块板的物理位置重叠。根据Eqd的定义，远端ONU发送的数据，将在DGTC帧头延迟T4后到达远端单板，T4=start_time+eqd，其中start_time为DGTC帧包含的BWmap中提供给ONU的开始时间，eqd为OLT提供给近端单板的eqd。据此，远端单板可以精确的预测上行突发数据的到达的时刻，从而能提前复位BCDR，以实现更快锁定所接收的上行突发数据。

本实施例的方法通过在近端单板上测距，以获得近端单板的Eqd，并将获取的Eqd透传到远端单板，从而实现远端单板对GPON上行突发数据到达时刻的精确预测。

实施例4：

本实施例提供一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法，并具体实现了实施例1中近端单板根据自身的带宽地图来重新组帧的过程，以及重新组帧后有可能导致的缓存溢出问题。本实施例的两个装置可以分别为两块单板，其中设置在OLT侧的为近端单板，设置在ONU侧的为远端单板，下面以近端单板和远端单板为例对本实施例的工作原理进行详细说明，但是本申请并不局限与所述两个设备为单板。

在远端单板进行了上行数据的突发接收以后，远端单板将上行突发接收的数据进行比特复制，并采用光传送网OTN映射后传递给近端单板。然后近端单板将数据进行解映射后发送给OLT。

本发明实施例的近端单板和远端单板间的双向传输速率均为3.1104Gbps，等于GPON下行GTC速率，GPON协议规定上行GTC速率为1.5552Gbps，其余1.5552Gbps空闲；由于GPON的上行带宽为下行带宽的一半，为了保持上下行数据传输的同步，需要对上行数据进行bit复制。

带宽地图规定了GEM数据的长度，由于非固定带宽模式下带宽地图会不断变化（如每125us变化一次），同一时刻不同距离的设备收到的带宽地图自然不一样。由于两个单板距离很收到的带宽地图不一样，这样会导致近端单板收到的带宽地图不能适配来自远端单板的Tcont（Transmission Container，传输容器），即不能够直接将解映射后的数据包直接发送给OLT，而是要进行带宽地图的适配处理后，重新组帧发送。

具体地，近端单板必须从远端单板的Tcont中解出GEM帧进行缓存，再根据自身收到的带宽地图从缓存中读出适当长度的数据进行发送。为了避免GEM帧的长度大于自身收到的带宽地图，需要对GEM进行切片，切片后需要重新生成GEM头，并根据GEM头重新组成UGTC帧。由于切片会减少缓存出口的有效带宽，因此需要防止由于切片而造成缓存溢出。

针对切片造成的缓存溢出问题，本发明实施例的解决方法是给缓存fifo设置一个水线阈值level_cfg，并利用增删GEM_idle（GEM空闲帧）来动态调节缓存中存储的数据量，防止缓存溢出。GEM_idle是一种特殊的GEM帧，GPON协议规定：没有数据发送时就发送这种空闲帧；缓存读空了但还有带宽地图未用完时，也要发送GEM_idle帧，直到带宽地图用完时才停止发送。

图6a为本发明实施例防止缓存溢出的原理示意图。具体地，当缓存水线高于level_cfg时，在缓存入口处将GEM_idle删除；当缓存读空时向剩余带宽中填充GEM_idle。

图6b为近端单板对GEM帧的缓存和切片重组的方法流程图，如图6b所示

S601、近端单板对上行数据进行OTN解映射后，提取出GPON封装模式帧GEM进行缓存；

S602、近端单板根据自身的带宽地图，从缓存中读出带宽地图规定长度的数据并重新组成UGTC。

其中，S602具体包括：当收到的GEM帧的长度大于近端单板自身收到的带宽地图所规定的长度时，近端单板对GEM帧进行切片，为切片后的GEM帧重新生成GEM头，根据GEM头生成UGTC帧。

S603、近端单板为自身的缓存设置一个水线阈值level_cfg；当缓存水线高于level_cfg时，在缓存入口处将GEM_idle删除。

本实施例方法在近端单板处根据自身的带宽地图将GEM帧进行缓存和切片重组，以实现UGTC帧与近端单板带宽地图的匹配；通过设定缓存水线阈值以及增删GEM_idle，防止缓存溢出，并实现了缓存的数据以较均匀的流量顺畅转发。

实施例5：

本实施例提供一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法，并具体实现了实施例1中的DBRu的生成与上报过程。本实施例的两个装置可以分别为两块单板，其中设置在OLT侧的为近端单板，设置在ONU侧的为远端单板，下面以近端单板和远端单板为例对本实施例的工作原理进行详细说明，但是本申请并不局限与所述两个设备为单板。

为了使OLT能够下发合适的带宽地图，本实施例的近端单板需要进行DBRu的上报，由于近端单板和远端ONU中都有tcont缓存，用于存储GEM帧，上报给OLT的DBRu（Dynamic Bandwidth Report upstream，上行动态带宽报告）需要同时反映这两处缓存的状况，以使OLT下发适当的带宽地图，防止缓存溢出。

图7a为本发明实施例DBRu上报的方法流程图，如图7a所示：

S701、近端单板根据自身的缓存占用情况以及ONU的缓存占用情况，生成上行动态带宽报告DBRu；

S702、将所述DBRu携带于所述UGTC帧中发送给所述OLT，使所述OLT根据所述DBRu下发适当的带宽地图。

可选地，S701包括：所述近端单板根据自身的缓存水线值生成本地的DBRu值，并接收所述ONU发送的DBRu值；将本地的DBRu值与所述ONU发送的DBRu值进行加权求和，生成需要上报给OLT的DBRu值。

本发明实施例的近端单板包含两个缓存：tcont缓存，用于存储近端单板的GEM帧；DBRu缓存，用于存储远端ONU上报的DBRu的值。本发明实施例的DBRu上报方法是将近端单板的tcont缓存fifo的水线进行非线性编码（编码后的值与原值不是线性关系）生成的值和近端单板的DBRu缓存输出的DBRu值进行加权平均，即：

DBRu_out＝DBRu_onu*n+DBRu_local*m；

图7b显示了DBRu的计算过程。其中，DBRu_onu为从DBRu缓存中读出的值，DBRu_local为本地缓存fifo水线值除以粒度再进行非线性编码后的值，m和n为权重，m+n=1。

可选地，权重随着Tcont缓存fifo水线的情况进行动态调整，水线越高，本地计算的DBRu结果的比重越大，透传远端ONU的DBRu所占的比重越小。因为，水线越高，表明本地缓存溢出的可能性越大，提高本地计算的DBRu值的权重使得最终的DBRu更大程度的反映本地缓存的状况，从而让OLT分配更多的带宽地图，避免缓存溢出。

本实施例的方法在进行DBRu上报时考虑了近端单板与ONU的缓存情况，将两个缓存生成的DBRu值进行赋权相加，通过动态调整加权系数得到最终上报的DBRu值，从而能够兼顾近端单板和ONU中缓存的变化，以获得适当的带宽地图。

实施例6：

本实施例提供一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的装置，所述装置通过光纤连接到光线路终端OLT上；所述GPON系统的光网络终端ONU还通过光纤连接一第二装置。本实施例的装置通过与设置于ONU一侧的第二装置交互，实现了前述实施例所述的吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法。

本实施例的两个装置可以分别为两块单板，其中设置在OLT侧的为近端单板，设置在ONU侧的为远端单板，下面以近端单板和远端单板为例对本实施例的工作原理进行详细说明，但是本申请并不局限与所述两个设备为单板。

图8为该装置的功能框图之一。如图8所示，该装置80包括：第一测距单元801，用于获取所述第二装置与ONU之间的环路时延T2，所述T2中包含所述第二装置与ONU之间的往返路径时延Tdelay1；第二测距单元802，用于根据T2获取等待时延T3，在接收到OLT发送的一序列号请求，并经过T3后，向OLT返回与所述序列号请求对应的序列号响应。

图8a为第一测距单元的一种细化功能框图。如图8a所示，可选地，第一测距单元801具体包括：复帧号接收单元8011，用于接收所述第二装置通过上行空闲码流环回的复帧号，所述复帧号为第二装置从另一序列号请求所在的下行GPON传输汇聚帧DGTC中提取的复帧号；第一时延获取单元8012，用于根据所述第二装置环回所述复帧号的时间以及接收到与所述另一序列号请求对应的序列号响应的时间，获得第二装置与ONU之间的环路时延T2。

图9为该装置的功能框图之二。如图9所示，可选地，为了实现根据自身带宽地图重新组帧的过程，该装置90在装置80的基础之上还包括：OTN解映射单元901，用于对上行数据进行光传送网OTN解映射；UGTC解帧缓存单元902，用于从解映射数据中提取出GPON封装模式帧GEM进行缓存；带宽地图提取单元903，用于获取自身的带宽地图；UGTC成帧单元904，用于根据自身的带宽地图，从所述缓存中获取所述带宽地图规定长度的数据并重新组成上行GPON传输汇聚帧UGTC。

可选地，UGTC成帧单元904，具体用于当收到的GEM帧的长度大于所述近端单板自身收到的带宽地图所规定的长度时，对所述GEM帧进行切片，为切片后的GEM帧重新生成GEM头，并根据所述GEM头重新组成UGTC帧。

再次参考图9，可选地，为了避免缓存溢出，该装置90还包括：缓存控制单元905，用于为自身的缓存设置一个水线阈值level_cfg；当缓存水线高于level_cfg时，在缓存入口处将GEM空闲帧GEM_idle删除。

可选地，为了实现DBRu的上报，UGTC成帧单元904还包括：DBRu生成单元，用于根据自身的缓存占用情况以及所述ONU的缓存占用情况，生成上行动态带宽报告DBRu；DBRu上报单元，用于将所述DBRu携带于所述UGTC帧中发送给所述OLT，使所述OLT根据所述DBRu下发带宽地图。

本实施例装置的详细工作原理已经在前述实施例中进行了阐述。本实施例的装置通过与远端单板的交互来干预OLT测距过程，仅向OLT反映OLT到近端单板的距离以及远端单板到ONU的距离，而隐藏了近端单板到远端单板的距离，从而突破了GPON协议定义的OLT的最大逻辑距离的限制，实现了更长距离的GPON拉远。

实施例7：

本实施例提供一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的系统，再次参考图1，所述系统包括：光线路终端OLT，光网络单元ONU，以及位于所述OLT和所述ONU之间的两个装置，其中第一装置通过光纤连接到OLT上，第二装置通过光纤连接到ONU上。

所述第二装置，用于接收所述OLT下发的第一序列号请求，将所述序列号请求所在的下行GPON传输汇聚帧DGTC的复帧号插入到上行空闲码流中环回给所述第一装置；并将所述ONU返回的第一序列号响应转发给所述第一装置；所第一装置，用于根据所述第二装置环回所述复帧号的时间以及接收到所述第一序列号响应的时间，获取第二装置与ONU之间的环路时延T2，所述T2中包含第二装置与ONU之间的往返路径时延Tdelay1；根据T2获取等待时延T3，在接收到OLT发送的第二序列号请求并经过T3后，向OLT返回第二序列号响应。

可选地，为了实现上行数据的突发接收，本发明实施例的第一装置，还用于与OLT10进行测距，获得OLT为第一装置分配的eqd；本发明实施例的第二装置，还用于获取所述第一装置的eqd，并根据所述eqd预测所述ONU的上行突发数据到达时刻；根据预测的所述突发数据到达时刻，提前复位BCDR。

可选地，为了实现GEM帧的缓存和切片重组，本发明实施例的第二装置，还用于将上行突发接收的数据进行bit复制后，通过OTN映射后传递给第一装置；第一装置，还用于对上行数据进行OTN解映射，提取出GEM帧进行缓存；根据自身的带宽地图从缓存中读出带宽地图规定长度的数据，并重新组成UGTC帧。

具体地，在进行切片重组时，第一装置，用于当收到的GEM帧的长度大于自身收到的带宽地图所规定的长度时，对GEM帧进行切片，为切片后的GEM帧重新生成GEM头。

可选地，为了防止缓存溢出，第一装置，还用于为自身的缓存设置一个水线阈值level_cfg；当缓存水线高于level_cfg时，在缓存入口处将GEM_idle删除。

可选地，为了实现DBRu的上报，第一装置，还用于根据自身的缓存占用情况以及ONU的缓存占用情况，生成DBRu，并将DBRu携带于UGTC帧中，发送给OLT，使OLT根据DBRu下发适当的带宽地图。

本实施例的两个装置可以分别为两块单板，其中设置在OLT侧的为近端单板，设置在ONU侧的为远端单板，下面以近端单板和远端单板为例对本实施例系统下行于上行方向的数据处理流程进行详细说明，但是本申请并不局限与所述两个设备为单板。

该系统下行方向（OLT至ONU方向）数据处理流程为：近端单板将下行方向数据进行OTN映射，通过WDM网络传递到远端单板；远端单板进行OTN解映射后恢复出数据发送给ONU。其中，OTN映射是将GPON帧数据封装到OTU1（Optical Transmission Unit，光传输单元）中。

系统的上行方向（ONU至OLT方向）数据处理流程包括以下步骤：1、远端单板根据旁路提取的带宽地图中获得的Start_time以及旁路接收的近端单板的eqd，预测ONU的上行突发数据到达时刻，提前复位BCDR；2、远端单板将接收后的数据和从下行方向提取的GTC帧复帧号进行组合并进行bit复制；将经过bit复制后的数据进行OTN映射，通过WDM网络传递到近端单板；3、近端单板对接收到的数据进行OTN解映射；根据旁路提取的带宽地图进行UGTC解帧，从中分离出GEM帧，PLOAM，DBRu并进行缓存，如果有必要还需要进行切片重组和增删GEM_idle帧；4、近端单板根据自身的缓存以及ONU的缓存占用情况生成DBRu，根据自身的带宽地图进行UGTC成帧；并将携带有DBRu值得UGTC帧发送给OLT。

本发明实施例的系统在GPON的OLT侧设置近端单板，在GPON的ONU一侧设置远端单板，通过近端单板和远端单板来干预OLT测距过程，仅向OLT反映OLT到近端单板的距离以及远端单板到ONU的距离，而隐藏了近端单板到远端单板的距离，从而突破了GPON协议定义的OLT的最大逻辑距离的限制，实现了更长距离的GPON拉远。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random AccessMemory，RAM）等。

以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的方法，其特征在于，所述GPON的光线路终端OLT与光网络单元ONU之间设置两个装置，其中第一装置通过光纤连接到OLT上，第二装置通过光纤连接到ONU上；所述方法包括：

第一测量过程：所述第一装置获取所述第二装置与ONU之间的环路时延T2，所述T2中包含所述第二装置与ONU之间的往返路径时延Tdelay1；以及

第二测量过程：所述第一装置接收OLT发送的一序列号请求，根据T2获取等待时延T3，经过T3后，向OLT返回与所述序列号请求相应的序列号响应；

其中，T2=T1+Tdelay1；所述T1为ONU的处理时延；

T3=T2–random_delay+start_time2-start_time1；random_delay为ONU在测距阶段产生的随机延时，start_time1是在所述第一测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间，start_time2是在所述第二测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一装置获取所述第二装置与ONU之间的环路时延T2包括：

所述第一装置接收所述第二装置通过上行空闲码流环回的复帧号，所述复帧号为所述第二装置从另一序列号请求所在的下行GPON传输汇聚帧DGTC中提取的复帧号；

所述第一装置根据所述第二装置环回所述复帧号的时间以及接收到的与所述另一序列号请求对应的另一序列号响应的时间，获得所述第二装置与ONU之间的环路时延T2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一装置对上行数据进行光传送网OTN解映射；从解映射数据中提取出GPON封装模式帧GEM进行缓存；

所述第一装置获取自身的带宽地图；根据自身的带宽地图，从所述缓存中获取所述带宽地图规定长度的数据并重新组成上行GPON传输汇聚帧UGTC。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述第一装置根据自身的带宽地图，从所述缓存中读出所述带宽地图规定长度的数据并重新组成UGTC包括：

当收到的GEM帧的长度大于所述第一装置自身的带宽地图所规定的长度时，所述第一装置对所述GEM帧进行切片，为切片后的GEM帧重新生成GEM头，并根据所述GEM头重新组成UGTC帧。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一装置为自身的缓存设置一个水线阈值level_cfg；当缓存水线高于level_cfg时，在缓存入口处将GEM空闲帧GEM_idle删除。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一装置根据自身的缓存占用情况以及所述ONU的缓存占用情况，生成上行动态带宽报告DBRu；

所述第一装置将所述DBRu携带于所述UGTC帧中发送给所述OLT，使所述OLT根据所述DBRu下发带宽地图。

7.一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的装置，其特征在于，所述装置通过光纤连接到光线路终端OLT上；所述GPON系统的光网络终端ONU通过光纤连接一第二装置，所述装置包括：

第一测距单元，用于执行第一测量过程，具体包括：获取所述第二装置与ONU之间的环路时延T2，所述T2中包含所述第二装置与ONU之间的往返路径时延Tdelay1；

第二测距单元，用于执行第二测量过程，具体包括：接收OLT发送的一序列号请求，根据T2获取等待时延T3，经过T3后，向OLT返回与所述序列号请求对应的序列号响应；

其中，T2=T1+Tdelay1；所述T1为ONU的处理时延；

T3=T2–random_delay+start_time2-start_time1；random_delay为ONU在测距阶段产生的随机延时，start_time1是在所述第一测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间，start_time2是在所述第二测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一测距单元包括：

复帧号接收单元，用于接收所述第二装置通过上行空闲码流环回的复帧号，所述复帧号为所述第二装置从另一序列号请求所在的下行GPON传输汇聚帧DGTC中提取的复帧号；

第一时延获取单元，用于根据所述第二装置环回所述复帧号的时间以及接收到与所述另一序列号请求对应的序列号响应的时间，获得所述第二装置与ONU之间的环路时延T2。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

光传送网OTN解映射单元，用于对上行数据进行光传送网OTN解映射；

上行GPON传输汇聚帧UGTC解帧缓存单元，用于从解映射数据中提取出GPON封装模式帧GEM进行缓存；

带宽地图提取单元，用于获取自身的带宽地图；

UGTC成帧单元，用于根据自身的带宽地图，从所述缓存中获取所述带宽地图规定长度的数据并重新组成上行GPON传输汇聚帧UGTC。

10.根据权利要求9的装置，其特征在于，

所述UGTC成帧单元，具体用于当收到的GEM帧的长度大于自身收到的带宽地图所规定的长度时，对所述GEM帧进行切片，为切片后的GEM帧重新生成GEM头，并根据所述GEM头重新组成UGTC帧。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

缓存控制单元，用于为自身的缓存设置一个水线阈值level_cfg；当缓存水线高于level_cfg时，在缓存入口处将GEM空闲帧GEM_idle删除。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述UGTC成帧单元还包括：

DBRu生成单元，用于根据自身的缓存占用情况以及所述ONU的缓存占用情况，生成上行动态带宽报告DBRu；

DBRu上报单元，用于将所述DBRu携带于所述UGTC帧中发送给所述OLT，使所述OLT根据所述DBRu下发带宽地图。

13.一种实现吉比特无源光网络GPON距离拉远的系统，其特征在于，所述系统包括：光线路终端OLT，光网络单元ONU，以及位于所述OLT和所述ONU之间的两个装置，其中第一装置通过光纤连接到OLT上，第二装置通过光纤连接到ONU上；

所述第二装置，用于接收所述OLT下发的第一序列号请求，将所述序列号请求所在的下行GPON传输汇聚帧DGTC的复帧号插入到上行空闲码流中环回给所述第一装置；并将所述ONU返回的第一序列号响应转发给所述第一装置；

所第一装置，用于在第一测量过程中，根据所述第二装置环回所述复帧号的时间以及接收到所述第一序列号响应的时间，获取所述第二装置与ONU之间的环路时延T2，所述T2中包含所述第二装置与ONU之间的往返路径时延Tdelay1；以及在第二测量过程中，接收OLT发送的第二序列号请求，根据T2获取等待时延T3，经过T3后，向OLT返回第二序列号响应；

其中，T2=T1+Tdelay1；所述T1为ONU的处理时延；

T3=T2–random_delay+start_time2-start_time1；random_delay为ONU在测距阶段产生的随机延时，start_time1是在所述第一测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间，start_time2是在所述第二测量过程中由OLT指示ONU的带宽分配时隙的开始时间。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，

所述第一装置，还用于与所述OLT进行测距，获得所述OLT为所述第一装置分配的均衡时延eqd；

所述第二装置，还用于获取所述第一装置的均衡时延eqd，并根据所述eqd预测所述ONU的上行突发数据到达时刻；根据预测的所述突发数据到达时刻，提前复位突发时钟数据恢复BCDR。

Images