CN102577181B - 经由下一代光纤-同轴电缆混合网络的无源光网络电缆数据业务接口规范上游代理架构 - Google Patents

经由下一代光纤-同轴电缆混合网络的无源光网络电缆数据业务接口规范上游代理架构 Download PDF

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Abstract

一种设备包括：波分复用器(WDM)；光网络单元(ONU)，其耦合到所述WDM；无源光网络(PON)电缆数据业务接口规范(DOCSIS)上游代理(PDUP)，其耦合到所述ONU且经配置以耦合到同轴电缆；以及下游(DS)光/电(O/E)转换器，其耦合到所述WDM且经配置以耦合到所述同轴电缆。一种设备包括：WDM；光线路终端(OLT)，其耦合到所述WDM；电缆调制解调器终端系统(CMTS)，其经由上游外部物理(PHY)接口(UEPI)耦合到所述OLT；以及DOCSIS和正交幅度调制(QAM)单元，其耦合到所述WDM和所述CMTS。

Description

经由下一代光纤-同轴电缆混合网络的无源光网络电缆数据业务接口规范上游代理架构
本发明要求戴宇新在2009年9月25日递交的发明名称为“经由下一代HFC网络的PON DOCSIS上游架构”的美国临时专利申请61/246,032，和戴宇新在2010年8月13日递交的发明名称为“经由下一代光纤-同轴电缆混合网络的无源光网络电缆数据业务接口规范上游代理架构”的美国非临时专利申请12/855,822的在先申请优先权，所述在先申请的内容以全文引入的方式并入本文本中。
技术领域
本发明涉及通信技术，且具体来说，涉及经由下一代光纤-同轴电缆混合网络的无源光网络电缆数据业务接口规范上游代理架构。
发明背景
混合光纤-同轴电缆(HFC)是由有线电视(TV)运营商采用并组合了光纤和同轴电缆技术的宽带网络。HFC包括点对点(P2P)光纤，其从运营商站点，例如头端或中心局，延伸到光节点(ON)，其经由包括分支的同轴电缆的同轴装置而服务于多个客户或客户站(CPE)。头端包括用于提供电信服务的电话设备、用以接收远距视频信号的圆盘式卫星电视天线，和/或因特网协议(IP)聚合路由器。服务经编码、调制、上变频到射频(RF)载波上，且/或组合到电信号上，并随后使用光发射器从头端转发到ON。光发射器将电信号转换为光调制信号，之后经由光纤缆线例如在P2P拓扑中在下游将信号发送到ON。ON包括光接收器，其将从头端接收到的光信号转换为电信号，所述电信号随后经由同轴装置或同轴电缆而被转发到客户。ON还包括反向/返回路径发射器，其将通信从客户发送到头端。反向/返回发射器将来自客户的电信号转换为光信号，所述光信号随后在上游被转发到头端。
发明内容
在一个实施例中，本发明包含一种设备，所述设备包括波分复用器(WDM)、耦合到WDM的光网络单元(ONU)、耦合到ONU且经配置以耦合到同轴电缆的无源光网络(PON)电缆数据业务接口规范(DOCSIS)上游代理(PDUP)，和耦合到WDM且经配置以耦合到同轴电缆的下游(DS)光/电(O/E)转换器。
在另一实施例中，本发明包含一种设备，所述设备包括WDM、耦合到WDM的光线路终端(OLT)、经由上游外部物理(PHY)接口(UEPI)耦合到OLT的电缆调制解调器终端系统(CMTS)，和耦合到WDM和CMTS的DOCSIS和正交幅度调制(QAM)单元。
在又一实施例中，本发明包含一种设备，所述设备包括至少一个处理器，所述至少一个处理器耦合到存储器且经配置以经由同轴装置从多个客户设备接收电突发信号，其中所述电突发信号包括前导和多个DOCSIS媒体接入控制(MAC)帧，且其中所述DOCSIS MAC帧中的每一者包括一分组数据单元(PDU)，将上游突发封装在以太网帧的净荷部分中，且在光载波信道上在上游将以太网帧传输到OLT。
从结合附图和所附权利要求书进行的以下详细描述将更清楚地理解这些和其它特征。
附图简述
为了更完整地理解本发明，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述，其中相同参考标号表示相同部分。
图1是标准HFC的一实施例的示意图。
图2是经修改的HFC的一实施例的示意图。
图3是PON DOCSIS上游代理架构的一实施例的示意图。
图4是标准DOCSIS协议栈的一实施例的示意图。
图5是经修改的DOCSIS协议栈的一实施例的示意图。
图6是成帧方案的一实施例的示意图。
图7是上游传输方法的一实施例的流程图。
图8是通用计算机系统的一实施例的示意图。
具体实施方式
最初应理解，尽管下文提供一个或一个以上实施例的说明性实施方案，但可使用任何数目的技术，不管是当前已知还是现有的，来实施所揭示的系统和/或方法。本发明决不应限于下文所说明的所述说明性实施方案、图式和技术，包含本文所说明并描述的示范性设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其均等物的完整范围内修改。
PON系统可使用QAM RF覆盖来递送广播视频，所述广播视频常被称作混合以太网协议(IP)电视(IPTV)。举例来说，Verizon的FIOS系统使用混合IPTV架构将三网合一业务递送到客户，所述三网合一业务可包括捆绑的家庭通信业务，例如，电视业务、因特网，和/或电话。可例如使用约1550纳米(nm)波长下的下游光信号经由PON光分配网络(ODN)递送QAM视频业务。另外，PON可使用时分多路复用(TDM)递送因特网数据、IP语音(VoIP)，和/或按需视频(VOD)服务。然而，混合IPTV架构可基于PON拓扑，其中每一PON支持有线数量的用户，且其可能难以扩展到更多用户。举例来说，每一PON不可服务于超过约32个视频终端用户。因而，需要额外的PON来将视频服务提供给更多客户，其可能增加在部署和操作支持方面的成本。
图1展示传统或标准的HFC 100，其通常可用于将QAM视频服务和因特网、VoIP和/或VOD服务提供给例如住宅位置处的多个客户。HFC 100可包括头端110和多个ON 120，所述多个ON 120可经由P2P拓扑中的多个对应的光纤缆线115而耦合到头端110。每一ON 120还可经由例如住宅位置处的多个对应的同轴装置125而耦合到多个客户设备130，例如线缆调制解调器(CM)和/或机顶盒(STB)。
头端110可经配置以使用例如RF载波处的QAM以电信号格式调制视频服务，将电信号转换为光信号，且经由对应的光纤缆线115在下游将光信号广播到ON 120。另外，头端110可使用DOCSIS协议经由光纤缆线115将因特网和/或其它IP服务(例如，数据、视频，和/或VoIP)传输到ON 120。QAM视频服务、因特网服务和/或其它IP服务可在例如在约1,550nm下的下游波长信道上从头端110传输到ON 120(由头端110与ON 120之间的实线表示)。
ON 120可经配置以接收光信号，将其汇聚为对应的电信号，且将电信号传输到同轴电缆装置中。另外，ON 120可经配置以在例如在约1,310nm下的上游波长信道上经由对应的光纤缆线115在上游将可包括因特网、数据和/或其它通信的光信号传输到头端110(由头端110与ON 120之间的虚线表示)。
客户设备，例如CM和/或STB可经配置而以电信号格式经由同轴装置125从对应的ON 120接收IP服务、视频服务和/或系统控制数据。CM/STB可解调或处理所接收的电信号以将所述服务提供给与客户设备130相关联的客户或终端用户。CM/STB还可调制数据并以电信号的格式经由同轴装置125将数据从客户设备130发送到ON 120。所述数据可对应于上载的因特网数据、用户请求、用户设定，和/或系统控制数据。
本文所揭示的是一种用于改进QAMRF视频PON覆盖(混合IPTV)架构，例如以将视频和数据服务提供给更多终端用户，减少系统成本或实现以上两个目的的系统和设备。所述系统可使用PUDP架构，其可使用TDM PON方案，且可基于星形或点对多点(P2MP)PON ODN拓扑。PDUP架构可组合DOCSIS协议和TDM PON方案以扩展同轴装置来服务更大数目的终端用户。因而，DOCSIS协议可用于调度经由TDM PON从多个CM到头端的上游传输。
PDUP架构中的P2MP ODN可将视频服务(例如，QAM视频服务)递送给比不支持同轴装置扩展的标准混合IPTV架构多的终端用户。PDUP架构还可例如通过针对多个系统运营商(MSO)使用统一的接入网络，例如PON，来支持更多的终端用户和/或服务，而提供比标准HFC架构更具缩放性的RF返回，并减少网络部署和操作成本。另外，所述系统可使用DOCSIS协议和来自ON的同轴装置的实质上整个带宽，例如约五千兆比特每秒(Gbps)来为MSO的住宅和商业服务提供组合平台。
图2展示下一代(NG)或改进的HFC 200的一实施例，其可用于例如以较低的部署和操作成本将QAM视频服务和因特网、VoIP和/或VOD服务提供给比HFC 100更大数目的客户。HFC 200可包括头端210和多个ON 220，所述多个ON 220可经由P2MP拓扑中的多个光纤缆线215而耦合到头端210。另外，HFC 200可包括经由多个对应的同轴装置225而耦合到ON 220的多个客户设备230。HFC 200的组件可经配置以类似于HFC 100的对应组件进行操作，例如将视频服务、因特网服务和/或其它服务发送到ON 220和客户设备230，且传输来自客户设备230和ON 220的上游通信。然而，如下文详细描述，HFC 200的至少一些组件可经修改以支持以较低的系统成本与标准HFC 100相比的QAM视频服务到更大数量的客户设备的扩展。HFC 200还可例如针对MSO在单一平台上提供系统的RF带宽容量的更佳使用和组合的住宅和商业服务。
基于P2MP技术，头端210可经由PON耦合到ON 220，PON可包括头端210中的OLT、ON 220中的多个ONU，和头端210与ON 220之间的ODN。PON可经配置以针对上游通信实施时分多址(TDMA)，且因而PON可为由国际电信联盟(ITU)电信标准化部门(ITU-T)G.984标准界定的千兆比特PON(GPON)，或由电气与电子工程师协会(IEEE)802.3ah标准界定的以太网PON(EPON)。或者，PON可为下一代接入(NGA)系统，例如由IEEE802.3av标准界定的10Gbps GPON(XGPON)、10千兆比特EPON、由ITU-TG.983标准界定的异步传输模式PON(APON)，或宽带PON(BPON)，其全部以全文引入的方式并入本文中。
ODN可包括光纤缆线215和耦合器、分离器、分配器和/或其它设备的任何组合。光纤缆线215、耦合器、分离器、分配器和/或其它设备可为无源光组件，例如其不需要任何电力来操作。或者，ODN可包括一个或多个有源组件，例如光放大器。
ODN可例如使用至少一个分离器218以星形拓扑或分支配置从头端210扩展到ON 220，如图2中所示。举例来说，分离器218可将约32个ON 220耦合到头端210。此P2MP拓扑可允许以比HFC 100的P2P拓扑的情况更低的系统成本扩展ON 220的数量，且因此扩展所服务的客户设备的数量。然而，在经修改的HFC 200中，头端210还可经配置以在例如在约1,490nm下的第二下游波长信道上传输数据、因特网和/或其它服务。在图2中，在头端210与ON 220之间，下游信道由实线表示，且上游信道由虚线表示。第二下游波长信道中的数据可在ODN中被发送到ON 220中的ONU，其可充当用于服务，例如用于客户设备230、商业客户和/或其它客户的分配站点。因此，HFC 200可提供单一或共同平台来提供住宅服务(例如，由客户设备230)和商业服务(例如，由ON 220处的ONU)。将视频服务分配给第一下游波长信道(例如，在约1,550nm下)且将其它数据、因特网和/或IP服务分配给第二下游波长信道(例如，在约1,490nm下)可提供更大的带宽容量来用于在PON中输送视频服务，且在同轴电缆扩展的情况下，可提供比普通的TDM PON更大量的终端用户，且因此允许系统的RF带宽容量的更佳使用，例如，在约五Gbps下。因此，视频服务可扩展到附接到同轴电缆扩展部分的更多的ON 220和更多的客户设备230，例如，比使用当前TDM PON技术可支持的视频终端用户的数量多约十倍。此还可实现比图1中的标准HFC架构更具缩放性的RF返回。
用于每一ON 220和其对应的客户设备230的第一下游波长信道(例如，在约1,550nm下)、第二下游波长信道(例如，在约1,490nm下)，和上游波长信道(例如，在约1,310nm下)可经由头端210与分离器218之间的相同光纤缆线215(例如，主干光纤)进行输送，且因此可能需要一种机制来分离对应于不同ON 220的不同信道。因而，可基于PDUP来配置HFC 200的组件以使用TDM方案和DOCSIS协议来处理对应于不同ON 200和其对应的客户设备230的上游波长信道，如下文所描述。
图3展示可用于NG HFC，例如NG HFC 200的PDUP架构300的一实施例。因此，NG HFC可包括头端310，其可例如如上文所描述的星形或分支ODN配置经由P2MP拓扑中的多个光纤缆线315而耦合到多个ON 320。虽然在图3中展示一个ON 320，但NG HFC可包括任何数量的ON 320。ON320还可经由多个对应的同轴装置325而耦合到多个客户设备330。PDUP架构300中的组件可实质上配置成类似于HFC 200的组件。具体来说，头端310可包括DOCSIS和边缘QAM(EQAM)单元312、耦合到DOCSIS和QAM单元312的第一分离器313(例如，WDM)、耦合到第一分离器313的OLT 314，和耦合到OLT 314和DOCSIS和EQAM单元312的CMTS 316。ON 320可包括第二分离器321(例如，WDM)、耦合到第二分离器321的ONU 322、也耦合到第二分离器321的DS O/E转换器324，和耦合到ONU 322和DS O/E转换器324的PDUP 326。
DOCSIS和EQAM单元312可经配置以使用QAM调制视频和数据服务，且在RF载波上以电信号格式上变频视频和数据服务。DOCSIS和EQAM单元312还可包括或可耦合到O/E信号转换器(未图示)，O/E信号转换器可将电信号转换为光信号。因此，QAM视频服务可在例如在约1,550nm下的光载波上从DOCSIS和EQAM单元312输送到复用器/解复用器313，其可被广播给ON 320。另外，DOCSIS和EQAM单元312可使用DOCSIS协议来支持HFC基础结构上的相对高速数据传递，例如以在有线TV(CATV)系统上提供因特网接入(例如，有线因特网)。DOCSIS协议可例如针对上游和/或下游信道增加传输速度，且可支持IP输送，例如IP版本6(IPv6)。
OLT 314可为系统中的PON的一部分，且可为经配置以与ON 320和任选地其它网络(未图示)通信的任何装置。OLT 314可充当其它网络与ON 320之间的媒介物。举例来说，OLT 314可将从网络接收到的数据转发到ON 320，且将从ON 320接收到的数据转发到其它网络上。虽然OLT 314的具体配置可依据PON的类型而变化，但在一实施例中，OLT 314可包括发射器和接收器。在其它网络正使用与PON中所使用的PON协议不同的网络协议时，OLT314可包括将所述网络协议转换为PON协议的转换器。OLT转换器还可将PON协议转换成所述网络协议。
第一分离器313可经配置以分离并重新引导从DOCSIS和EQAM单元312朝向ON 320的第一下游波长信道(例如，在约1,550nm下)和从ON 320到OLT 314的上游波长信道(例如，在约1,310nm下)。另外，第一分离器313可重新引导从OLT 314到ON 320的第二波长信道(例如，在约1,490nm下)。在一实施例中，第一分离器313可包括波分复用器/解复用器，其可经配置以分离不同的波长信道并将其重新引导到其对应的组件。
CMTS 316可经配置以接收并处理来自OLT 314的上游数据、因特网和/或其它服务。所述数据和/或服务可从客户设备330中的CM传输，且可由OLT 314接收并从光信号格式转换为电信号格式。OLT 314可随后经由UEPI将数据和/或服务转发到CMTS 316。CMTS 316可实施DOCSIS协议栈以处理接收到的数据和/或服务，如下文更详细地描述，且随后将经处理的信息发送到更高的网络层。
第二分离器321可经配置以分离并重新引导从头端310到DS O/E转换器324的第一下游波长信道以及从客户设备330和ONU 322到头端310的上游波长信道。另外，第二分离器321可重新引导从头端310到ONU 322的第二波长信道。类似于第二分离器313，第二分离器321可包括波分复用器/解复用器，其可经配置以分离不同的波长信道并将其重新引导到其对应的组件。
ONU 322可为经配置以与LT 314以及客户设备和/或另一客户或用户(未图示)通信的任何装置。具体来说，ONU 322可充当OLT 314与客户之间的媒介物。举例来说，ONU 322可将从OLT 314接收到的数据转发到客户，且将从客户接收到的数据转发到OLT 314上。虽然ONU 322的具体配置可依据PON的类型而变化，但在一实施例中，ONU 322可包括经配置以将光信号发送到OLT 314的光发射器和经配置以从OLT 314接收光信号的光接收器。另外，ONU 322可为不与客户设备330相关联的其它客户，例如商业客户提供本地TDM PON服务。
此外，ONU 322可经配置以经由PDUP 326从客户设备330中的CM接收电信号，且将所述信号转换为光信号，所述光信号可在上游波长信道中被发送到头端310。来自CM的电信号可包括既定用于CMTS 316的数据和/或服务。由于多个ON 320中的多个ONU 322可例如根据P2MP拓扑在相同的上游波长信道上发送用于不同客户设备的数据和/或服务，所以每一ON 320中的PDUP 326可经配置以实施在ODN上使用TDM PON来用于上游调度，如下文所描述。因而，ON 320可充当HFC中的PDUP，其适当地调度去往头端310的上游传输。ON 320和ONU 322可通常位于分布式位置处，例如客户和/或商业场所，但也可位于其它位置处。
DS O/E转换器324可经配置以将第一下游波长信道中的光信号转换为电信号，所述电信号可被转发到客户设备330。电信号可携载QAM视频服务和/或其它数据服务，例如DOCSIS系统控制和三网合一服务。举例来说，可分别由客户设备330中的STB和CM经由同轴装置325接收QAM视频服务和其它因特网或IP服务。可例如由头端310的组件使用DOCSIS方案适当地调度既定用于不同ON 320和/或不同客户设备330的第一下游波长信道中的不同数据和/或服务。
图4说明标准或传统的DOCSIS协议栈400的一实施例，其可经实施以处理传统或标准HFC，例如HFC 100中的下游和/或上游传输的数据和/或服务。DOCSIS协议栈400可包括可实施于头端，例如头端110处的CMTS中的第一栈410，和可实施于客户设备，例如客户设备130处的CM中的第二栈430。在第一栈410和第二栈430的底部处，可经由HFC中的ON 441，例如ON 120来建立通信。
ON 441执行光信号到电信号的转换。具体来说，ON 441可汇聚CMTS与CM之间的光下游和/或上游信号。
第一栈410可在顶部包括第一IP层412，其对应的帧可由第一IEEE 802.2逻辑链路控制(LLC)层414且随后由第一DOCSIS安全层416封装。对于下游传输，对应于第一DOCSIS安全层416的帧可由第一DOCSIS DS MAC层418和后面的第一DS传送器(TC)层422封装，且根据第一DC物理介质相关(PMD)层424在第一光纤缆线443上进行传输。对于上游传输，对应于第一DOCSIS安全层416的帧可由第一DOCSIS上游(US)MAC层420封装，且根据第一US PMD层426在光纤缆线443上进行接收。可针对所传输的下游业务实施从栈的顶部的较高逻辑层级(例如，第一IP层412)到栈的底部的较低物理层级(例如，第一DS PMD层424)的层，其类似于用于国际标准组织(ISO)协议栈的层。因此，第一栈410可经实施以将数据和/或业务从逻辑帧或包格式(例如，IP包)发送到物理光信号，其可被转发到ON 441。类似地，从ON 441接收到的上游光信号可从栈的底部的较低物理层级(例如，第一US PMD 426)到栈的较高逻辑层级进行处理。因此，第一栈410可经实施以将接收到的数据和/或服务从物理光信号转换为逻辑帧或包格式。
类似地，第二栈430可在顶部包括第二IP层432，其对应帧可由第二IEEE802.2LLC层434且随后由第二DOCSIS安全层436封装。对于下游传输，对应于第二DOCSIS安全层436的帧可由第二DOCSIS DS MAC层438和后面的第二DC TC层442封装，且根据第二DS PMD层444在同轴电缆445上进行传输。对于上游传输，对应于第二DOCSIS安全层436的帧可由第二DOCSIS US MAC层440封装，且根据第二US PMD层446在光纤缆线445上进行接收。可针对所传输的上游业务实施从栈的顶部到栈的底部且针对所接收的下游业务从栈的底部到栈的顶部的第二层，其类似于用于第一栈410的层。
如在上游传输的情况下中典型的是，呈QAM和/或四相相移键控(QPSK)格式的上游电信号可经由同轴装置从CM传输到ON 441。上游电信号可在ON 441处被转换为对应的电信号，且随后经由光纤缆线442被传输到CMTS，可在那里处理DOCSIS US MAC层420。在此情况下，可实施DOCSIS协议且可以对ON 441透明的方式在CMTS和/或CM中相应地处理信号/帧。
图5说明经修改的DOCSIS协议栈500的一实施例，其可经实施以处理NG或经修改的HFC，例如HFC 200中的下游和/或上游传输的数据和/或服务。具体来说，DOCSIS协议栈500可用于支持HFC PON中的可布置在P2MP拓扑中的多个ON(或ONU)，以适当地调度从不同ON到头端的上游传输。DOCSIS协议栈500可经布置以允许每一ON(或ONU)充当PDUP，所述PDUP可知道DOCSIS协议栈且相应地处理CMTS与CM之间的信号/帧，或可将包含前导的整个上游突发封装在从CM到CMTS的TDM PON帧中。
DOCSIS协议栈500可包括头端处的CMTS中的第一栈510和客户设备处的CM中的第二栈530。第一栈510和第二栈530可经由例如NG HFC中的ON中的PDUP 541进行通信。第一栈510可经由光纤缆线543耦合到PDUP541，且第二栈530可经由同轴电缆545耦合到PDUP 541。因而，PDUP 541可与第一栈510交换光上游信号，且与第二栈530交换电上游信号。
第一栈510可在顶部包括第一IP层512，其对应的帧可由第一IEEE 802.2LLC层514且随后由第一DOCSIS安全层516封装。对于下游传输，对应于第一DOCSIS安全层516的帧可由第一DOCSIS DS MAC层518和后面的第二DC TC层522封装，且根据第一DS PMD层524在光纤缆线543上进行传输。对于上游传输，对应于第一DOCSIS安全层516的帧可由第一DOCSIS USMAC层520经由UEPI 521在光纤缆线543上进行接收。类似地，第二栈可在顶部包括第二IP层532，其对应帧可由第二IEEE 802.2LLC层534且随后由第二DOCSIS安全层536封装。对于下游传输，对应于第二DOCSIS安全层536的帧可由第二DOCSIS DS MAC层538和后面的第二DC TC层542封装，且根据第二DS PMD层544在同轴电缆545上进行传输。对于上游传输，对应于第二DOCSIS安全层536的帧可由第二DOCSIS US MAC层540封装，且根据第二US PMD层546在光纤缆线545上进行接收。第一层和第二层可以类似方式如在DOCSIS协议栈400中实施，以处理CMTS与CM之间的下游和/或上游信号。
然而，与DOCSIS协议栈400中的US PMD 426不同，DOCSIS协议500中的US PMD层546可由PDUP 541而非CMTS实施，以在同轴电缆545上接收上游业务。US PMD层546可允许PDUP 541从客户设备接收包括数据和/或服务的帧或包，且使用TDM PON来封装所述帧或包以在NG HFC的P2MP拓扑中提供上游调度机制。因此，US PMD层546可用作代理层来在PDUP 541处处理来自CM的上游电信号，例如将电信号转换为对应的上游光信号，所述光信号可在单一信道/光纤中被发送到头端。因此，对应的光信号可在光纤缆线543上进行传输，由UEPI 521接收，且随后通过在CMTS处实施第一DOCSIS US MAC层520来进行处理。
图6说明可由充当PDUP的ON(例如，ON 220或ON 320)使用以适当地调度去往头端的上游传输的成帧方案600的一实施例。举例来说，成帧方案600可实施于PDUP 541中。在ON处，可经由同轴装置从CM接收呈QAM和/或四相相移键控(QPSK)格式的上游突发电信号。上游电突发信号可包括来自不同客户设备的数据和/或服务。
ON可将来自CM的包含DOCSIS MAC帧和前导的上游突发封装在TDMPON上游帧中。因而，DOCSIS MAC帧650可包括US突发前导652、对应于来自客户设备的不同PDU的级联的MAC标头654，和多个MAC标头和数据PDU。举例来说，DOCSIS MAC帧650可包括第一MAC标头(#1)656和对应的第一数据PDU 658，以及第二MAC标头(#2)660和对应的第二数据PDU 662。第一MAC标头656和第一数据PDU 658可对应于第一客户设备，且第二MAC标头660和第二数据PDU 662可对应于第二客户设备。因而，第一MAC标头656和第二MAC标头660可分别指示第一客户设备和第二客户设备。由于PDUP层可充当第二类中继器(或2R再生器)，所以ON可无需包含DOCSIS时序信息。因而，可在无时间同步或复用的情况下在上游封装和转发来自CM的数据。
ON还可使用以太网协议将DOCSIS MAC帧650封装在EPON帧610中。DOCSIS MAC帧650可嵌入到EPON帧610的净荷640中，EPON 610可包括EPON标头612和以太网帧部分614。举例来说，EPON标头612可包括帧间间隙(IFG)621、第一未用字段622、第一逻辑链路身份(LIID)624、第二未用字段626、第二LLID 627，和循环冗余校验(CRC)632。在一实施例中，第一未用字段622和/或第二未用字段626可包括标记来指示净荷640包括DOCSIS MAC帧650。IFG 621可用于对准帧，且CRC 632可用于检测传输错误。以太网帧部分614可包括目的地地址(DA)634、源地址(SA)636、链路轨迹(LT)638、包括DOCSIS MAC帧650的净荷640，和帧校验序列(FCS)642。FCS 642还可用于检测传输错误。
ON可随后将电信号转换为光信号，且因此在上游波长信道中将EPON帧610发送到头端。在头端处，OLT可接收光信号并将其转换为电信号，且处理EPON帧610，且可经由UEPI接口将DOCSIS MAC帧和前导转发到CMTS(例如，CMTS 316)。
图7为上游传输方法700的一个实施例的流程图，其可用于适当地调度来自P2MP PON HFC，例如HFC 200中的多个客户设备的上游传输。上游传输方法700可由充当PDUP的ON(例如，ON 220和ON 320)根据DOCSIS协议栈500来实施。在方框710处，ON可从耦合到ON的客户设备，例如客户设备230或330中的CM，接收电突发信号。电突发信号可包括前导和各自包括至少一个PDU的多个DOCSIS MAC帧。DOCSIS MAC帧可包括指示与PDU中的每一者相关联的客户设备的信息。在方框720处，可使用TDMPON协议将电突发封装在至少一个帧中，例如EPON。所述帧可包括指示与客户设备相关联的ON的信息。在方框740处，所述帧可以对应于接收到的电突发信号的光信号在上游被传输到头端。举例来说，ON处的ONU可在光载波上转换所述电突发信号。方法700随后可结束。
上文所描述的网络组件可实施于任何通用网络组件上，例如具有充分的处理能力、存储器资源和网络吞吐量能力以处理置于其上的必要工作负荷的计算机或网络组件。图8说明适合于实施本文中所揭示的组件的一个或一个以上实施例的典型的通用网络组件800。网络组件800包含处理器802(其可被称作中央处理单元或CPU)，处理器802与存储器装置通信，存储器装置包含次要存储装置804、只读存储器(ROM)806、随机存取存储器(RAM)808、输入/输出(I/O)装置810，和网络连接性装置812。处理器802可实施为一个或一个以上CPU芯片，或可为一个或一个以上专用集成电路(ASIC)的一部分。
次要存储装置804通常由一个或一个以上磁盘驱动器或磁带驱动器组成，且用于数据的非易失性存储，且在RAM 808的大小不足以保持所有工作数据的情况下用作溢出数据存储装置。次要存储装置804可用于存储程序，当选择此些程序来执行时，将所述程序加载到RAM 808中。ROM 806用于存储在程序执行期间读取的指令以及可能的数据。ROM 806为非易失性存储器装置，相对于次要存储装置804的较大存储器容量，其通常具有较小的存储器容量。RAM 808用于存储易失性数据且可能用于存储指令。对ROM 806和RAM 808两者的存取通常比对次要存储装置804的存取快。
揭示至少一个实施例，且所属领域的技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征的变化、组合和/或修改在本发明的范围内。因组合、整合和/或省略所述实施例的特征而产生的替代实施例也在本发明的范围内。在明确陈述数值范围或限制的情况下，应将此些表达范围或限制理解为包含属于明确陈述的范围或限制内的类似量值的重复范围或限制(例如，从约1到约10包含2、3、4等；大于0.10包含0.11、0.12、0.13等)。举例来说，每当揭示具有下限Rl和上限Ru的数值范围时，具体是揭示属于所述范围的任何数字。具体来说，具体揭示处于所述范围内的以下数字：R＝Rl+k*(Ru-Rl)，其中k是范围从百分之1到百分之100的变量，且增量为百分之1，即，k为百分之1、百分之2、百分之3、百分之4、百分之5，…，百分之50、百分之51、百分之52，…，百分之95、百分之96、百分之97、百分之98、百分之99，或百分之100。此外，还特定揭示由如上文所定义的两个R数字定义的任何数值范围。相对于权利要求的任一元素使用术语“任选地”意味着所述元素是需要的，或者所述元素是不需要的，两种替代方案均在所述权利要求的范围内。使用例如包括、包含和具有等较广术语应被理解为提供对例如由……组成、基本上由……组成以及大体上由……组成等较窄术语的支持。因此，保护范围不受上文所陈述的描述限制，而是由所附权利要求书界定，所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有均等物。每一和每个权利要求作为进一步揭示内容并入说明书中，且所附权利要求书是本发明的实施例。所述揭示内容中的参考的论述并不是承认其为现有技术，尤其是具有在本申请案的在先申请优先权日期之后的公开日期的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以引用的方式并入本文中，其提供补充本发明的示范性、程序性或其它细节。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，所揭示的系统和方法可以许多其它特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性的而非限制性的，且本发明不限于本文所给出的细节。举例来说，各种元件或组件可在另一系统中组合或集成，或某些特征可省略或不实施。
另外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可与其它系统、模块、技术或方法组合或整合。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项目也可以电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、装置或中间组件间接地耦合或通信。改变、替代和更改的其它实例可由所属领域的技术人员确定，且可在不脱离本文所揭示的精神和范围的情况下作出。
以上描述仅为本发明的一些示范性实施例，而无意限制本发明的范围。可由所属领域的技术人员得到的任何修改或变化应处于本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种无源光网络设备，其包括：
波分复用器WDM；
光网络单元ONU，其耦合到所述WDM；
无源光网络PON电缆数据业务接口规范DOCSIS上游代理PDUP，其耦合到所述ONU且经配置以耦合到同轴电缆；以及
下游光/电转换器，其耦合到所述WDM且经配置以耦合到所述同轴电缆；
其中，所述PDUP经配置以实施DOCSIS协议栈的上游物理介质相关PMD层，以使来自经由所述同轴电缆耦合到所述PDUP的多个客户设备的多个上游传输与所述ONU和与所述ONU对应的客户设备相关联，且其中所述ONU和所述PDUP经配置以调度去往经由点对多点P2MP光纤缆线和所述WDM耦合到所述ONU的混合光纤-同轴电缆头端的所述上游传输，以避免与来自其它ONU的其它传输的冲突；
所述PDUP通过封装上游突发信号到TDM PON 帧中以在P2MP拓扑中实现上行调度机制。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述WDM经由P2MP PON耦合到光线路终端OLT。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述PON包括光分配网络ODN，所述ODN包括PON分离器且其将所述OLT、所述ONU和多个其它ONU耦合于星形配置中，且其中所述OLT、所述ONU和所述其它ONU处于所述ODN的末端处。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述ONU和所述其它ONU使用所述PON将服务提供给多个住宅和商业客户。
5.根据权利要求2所述的设备，其中所述下游光/电转换器从头端DOCSIS和边缘正交幅度调制器EQAM接收第一下游波长信道，且其中所述ONU从所述OLT接收第二下游波长信道，且将上游波长信道发送到所述OLT。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第一下游波长信道包括约1,550纳米下的光信号，所述第二下游波长信道包括约1,490纳米下的光信号，且所述上游波长信道包括约1,310纳米下的光信号。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述ONU支持向包含多个线缆调制解调器和机顶盒的超过32个客户设备的同轴装置扩展。
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