CN102907020A - 光网络中的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本文公开了在光网络系统中在上游方向上用于时间分发的方法和装置。选择的时间参考帧和该帧基于光线路终端(OLT)的实时时钟的计算时戳值的信息从OLT经光分发网络(ODN)发送到光网络单元(ONU)。在时间参考帧从OLT经ODN发送到ONU时，ONU基于按ONU的实时时钟形成的时间参考，记录帧的到达时间。计算在到达时间与时戳值之间的时差，之后向OLT通知计算的时差。OLT根据时差调整OLT的实时时钟。

Description

光网络中的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于光网络系统中的时间分发的方法和装置，并且具体地说，涉及在诸如具有吉比特能力的无源光网络(GPON)等无源光网络(PON)内的时间分发。
背景技术
在分层移动电信网络中，网络的回程部分包括在网络的核心网络与在整个分层网络的边缘的小子网络之间的中间链路。例如，当与基站通信的用户设备构成本地子网络时，在基站与世界上其它地方之间的连接始于到电信供应商的网络的核心的回程链路。诸如GPON等提供多种接入方法的光网络是称为GPON无线电接入网络(GPON RAN)的适合移动回程解决方案。
在GPON RAN中，蜂窝回程单元(CBU)收集和分发来自基站的所有种类的业务。典型的接口类型包括以太网（用于数据服务）和El/Tl（用于话音服务的TDM）。包括在GPON中的光线路终端(OLT)和光分发网络(ODN)聚集从光网络单元(ONU)（即，CBU）到电信供应商的核心网络的业务。
GPON RAN中的重要功能之一是将实时时钟信息通过GPON回程部分从核心网络分发到基站。
GPON系统中用于日时(ToD)的分发的现有技术解决方案是一种方法，其中，在传送汇聚层中定义事务，并且在管理层中引入管理实体。方法能够提供少于1μs的相位准确度，这对于移动回程应用是足够的。提及的方法和其它现有技术方法利用OLT的实时时钟源来调整ONU的实时时钟。因此，现有技术方法只在下游方向上，即，在时间从OLT分发到ONU时起作用。
在诸如基于CDMA的蜂窝网络等当前蜂窝通信网络中，OLT和基站能够在地理上分开。例如，城域网(MAN)能够连接在OLT与基站之间，这使得获得OLT的实时时钟源变得困难或昂贵，例如，如果需要安装新的GPS/BITS（全球定位系统/建筑物综合定时供给）。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于在上游方向上的时间分发（即，从ONU向OLT分发时间）的方法和装置。
上述目的借助于根据独立权利要求的方法和装置而得以实现。
根据本发明的第一方面，提供了一种在光网络单元(ONU)中用于光网络系统中的时间分发的方法。光网络系统还包括光线路终端(OLT)。方法包括从OLT接收选择的时间参考帧和时间参考帧的时戳值的信息的步骤。随后从OLT接收时间参考帧，之后，ONU记录按ONU的实时时钟形成的时间参考帧的到达时戳值。方法还包括计算时间参考帧的到达时戳值与接收时戳值之间的时差的步骤。最后，ONU将时差通知OLT。
根据本发明的第二方面，提供了一种在光网络单元(ONU)中用于时间分发的装置。装置适用于被包括在光网络系统中，光网络系统还包括光线路终端(OLT)。装置包括配置成从OLT接收选择的时间参考帧和时间参考帧的时戳的信息的接收器。它还包括配置成从OLT接收时间参考帧的接收器和配置成记录按ONU的实时时钟形成的时间参考帧的到达时戳值的记录单元。配置成计算在时间参考帧的到达时戳值与接收时戳值之间的时差的计算单元也被包括在装置中。另外，配置成将时差通知OLT的通知单元被包括在装置中。
根据本发明的第三方面，提供了一种在光线路终端(OLT)中用于光网络系统中的时间分发的方法。光网络系统还包括光网络单元(ONU)。方法包括选择下游帧作为时间参考帧和基于OLT的实时时钟的时间参考来计算时间参考帧的时戳值的步骤。方法中包括将时间参考帧和时戳值通知ONU的步骤。另外，方法包括将时间参考帧发送到ONU和从ONU接收在ONU中按ONU的实时时钟形成的帧的到达时戳值与时戳值之间的时差的信息的步骤。另外，方法包括基于接收的时差来调整OLT的实时时钟的步骤。
根据本发明的第四方面，提供了一种在光线路终端(OLT)中用于时间分发的装置。装置适用于被包括在光网络系统中，光网络系统还包括光网络单元(ONU)。装置包括配置成选择下游帧作为时间参考帧的选择单元和配置成基于OLT的实时时钟的时间参考来计算时间参考帧的时戳值的计算单元。另外，装置包括配置成将时间参考帧和时戳值通知ONU的通知单元。配置成发送时间参考帧到ONU的传送器也被包括在装置中。另外，装置包括配置成从ONU接收在ONU中按ONU的实时时钟形成的帧的到达时戳值与时戳值之间的时差的信息的接收器和配置成基于接收的时差来调整OLT的实时时钟的调整单元。
本发明的实施例的优点是它们提供了在GPON移动回程中在上游方向上分发时间的可能性。
本发明的实施例的另一优点是它们提供从ONU发送相位同步准确度少于1μs的日时信息到OLT的可能性。
本发明的实施例的另一优点是在基站广泛部署的GPS/BITS设备能够直接在GPON移动回程中再用。
结合附图阅读下面的详细描述时，将明白本发明的实施例的其它优势和特性。
附图说明
为了更好的理解，参考本发明的以下图形和优选实施例。
图1以示意图方式示出作为移动回程解决方案的GPON，包括其中可实现本发明的OLT、ODN和若干ONU。
图2是在OLT和ONU中执行的根据本发明的实施例的方法的流程图。
图3是在OLT和ONU中执行的根据本发明的实施例的方法的流程图，其中，时差记录在OMCI中。
图4是示出根据本发明的一实施例的ONU中的装置的示意框图。
图5是示出根据本发明的实施例的OLT中的装置的示意框图。
具体实施方式
在下面的描述中，为便于说明而不是限制，陈述了特定的细节，例如特殊的步骤顺序，信令协议和装置配置以便提供本发明的详尽理解。本领域的技术人员将明白，在脱离这些特定细节的其它实施例中可实践本发明。在图形中，类似的标号表示类似的单元。
另外，本领域的技术人员将理解，本文下面说明的部件和功能可使用结合按照程序工作的微处理器或通用计算机起作用的软件和/或使用专用集成电路(ASIC)来实现。也将理解，虽然主要以方法和装置的形式描述本发明，但本发明也可在计算机程序产品中及在包括计算机处理器和耦合到处理器的存储器的系统中实施，其中存储器编码有可执行本文公开功能的一个或多个程序。
本文中通过参照特殊的示例情形描述本发明。具体而言，在与具有吉比特能力的无源光网络(GPON)有关的非限制性通用上下文中描述本发明的实施例。但应注意的是，本发明及其示范实施例也可在所有同步PON系统中应用。
在诸如基于CDMA的蜂窝网络等当前蜂窝通信网络中，许多用户设备和几乎所有基站配有诸如GPS/BITS（全球定位系统/建筑物综合定时供给）等实时时钟源。更仔细查看GPON移动回程解决方案的拓扑显示，ONU（即，蜂窝回程单元）大部分通常与基站物理安装在一起。因此，ONU具有对诸如基站的GPS/BITS等实时时钟源的访问权。然而，应理解，如果ONU不具有对基站的实时时钟源（即，外部时钟）的访问权，则它能够配有内部时钟源，例如，GPS盒，或者实时时钟硬件能够嵌在ONU中。
图1示出作为移动回程解决方案的GPON。光网络10在基站11与基站控制器12之间传输业务。光网络10包括其中可实现本发明的光线路终端(OLT) 13、光分发网络(ODN) 14和若干光网络单元（ONU1、ONU2 ...ONUi）15。本发明提供用于在无源光网络中的上游方向上的时间分发（即，从ONU 15向OLT 13分发时间）的方法和装置。
根据本发明的基本概念，选择的时间参考帧和基于OLT 13的实时时钟的该帧的计算时戳值的信息从OLT 13经ODN 14发送到ONU 15。信息记录在ONU 15中。在时间参考帧从OLT 13经ODN 14发送到ONU 15时，ONU 15基于按ONU 15的实时时钟形成的时间参考，记录帧的到达时间。计算在到达时间与时戳值之间的时差，之后向OLT 13通知计算的时差。OLT 13根据时差来调整OLT 13的实时时钟。
图2示出根据本发明的一实施例的在OLT 13和ONU 15中的方法的流程图。在步骤20中，OLT选择将用作时间参考帧的下游帧N。时间参考帧N包含帧计数器字段。
应提及的是，选择时间参考帧的过程能够在网络中以不同时间间隔执行，例如，每24小时执行，其中，帧计数器每37小时清零。无论何时新ONU已在GPON中激活，时间参考帧选择过程便也能够执行。
在下一步骤21中，OLT预测时间参考帧N的第一比特离开OLT的确切日时TsendN。比特的离开被定义为在表示比特的光信号越过作为OLT与ODN之间边界的光连接器或接合处时。日时是基于OLT的实时时钟源的时间参考。OLT随后在步骤22中计算时戳值TstampN，其是基于帧N的预测的TsendN。
时戳值TstampN指时间参考帧N的第一比特到达具有零均衡延迟和零响应时间的假想ONU的确切日时。比特到达ONU被定义为在表示比特的光信号越过作为ODN与ONU之间边界的光连接器或接合处时。
计算表示如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE004
零距离均衡延迟Teqd等于在OLT位置的下游与上游帧之间的偏移。OLT调整每个ONU的均衡延迟，使得对于所有ONU，在OLT的上游帧的开始在下游帧开始后Teqd秒发生。n 1310是1310nm波长的光在ODN中的折射率，并且n 1490是1490nm波长的光在ODN中的折射率。注意，上述值全部涉及光接口，并且OLT负责补偿所有其内部延迟。
接着，在步骤23中，时戳值TstampN和在时间参考帧N中的帧计数器字段的实际帧计数器值CtrValueN在OLT本地存储。此外，OLT在步骤24中将选择的时间参考帧（即实际帧计数器值CtrValueN）和时戳值TstampN通知一个或多个ONU。在一个实施例中，这能够通过经ONU管理和控制接口(OMCI)发送值来执行。在步骤25中，ONU接收时戳值TstampN和帧计数器值CtrValueN。
接着，在步骤26中，OLT将下游时间参考帧N发送到ONU。在步骤27中，ONU接收时间参考帧N，并且之后在步骤28中，它记录帧的到达时间TrecvN。帧的到达时间是基于根据ONU的实时时钟源的时间参考。帧的到达时间TrecvN是时间参考帧N的第一比特到达ONU的确切日时。光信号到达ONU被定义为在表示比特的光信号越过作为ODN与ONU之间边界的光连接器或接合处时。
另外，在步骤29中，ONU计算在帧N的到达时间与时戳值之间的时差，这表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
随后，在步骤30中，ONU将计算的时差Tdiff通知OLT。在步骤31中，OLT接收计算的时差。在下一步骤32中，OLT根据接收的时差调整OLT的实时时钟。
在其流程图在图3中示出的本发明的实施例中，将计算的时差Tdiff通知OLT的步骤30包括在OMCI管理信息库(OMCI MIB)中记录时差的步骤30a。在步骤30b中，ONU将诸如属性值更改(AVC)等OMCI指示发送到OLT，指示时差参数记录在OMCI MIB中并准备就绪，可供读取。在步骤31a中，OLT接收例如AVC等OMCI指示，并且向ONU的OMCI MIB查询31b时差Tdiff参数。在步骤30c中，ONU接收查询。
也应提及的是，为跟踪ONU的实时时钟的所有可能修改，ONU能够设成无论何时Tdiff更改，便触发OMCI AVC事件。例如，如果ONU已失去外部时钟源，并且在自由模式中运行，则外部时钟恢复。在此情况下，ONU将调整其实时时钟。OLT将通过相应地调整其实时时钟来处理此事件。
为在ONU 15中执行用于时间分发的方法步骤25-30，根据本发明的实施例，适用于在光网络系统10中使用的ONU 15中的装置400如图4所示布置。装置包括配置成从OLT接收选择的时间参考帧N（即，实际帧计数器值CtrValueN）和时间参考帧的时戳的信息的接收器420。接收器420也配置成从OLT接收时间参考帧。装置400中包括的记录单元430配置成记录按ONU的实时时钟形成的时间参考帧的到达时戳值。此外，装置400包括配置成计算在时间参考帧的到达时戳值与接收时戳值之间的时差的计算单元440。另外，装置包括配置成将时差通知OLT的通知单元450。在本发明的一个实施例中，通知单元450配置成在OMCI MIB中记录时差。在又一实施例中，通知单元450配置成将例如AVC等指示时差记录在OMCI MIB中的OMCI指示发送到OLT，并且配置成从OLT接收时差的查询。
为在OLT中执行用于时间分发的方法步骤20-26和31-32，根据本发明的实施例，适用于在光网络系统10中使用的OLT 13中的装置500如图5所示布置。装置500包括配置成选择下游帧作为时间参考帧N的选择单元520。它还包括配置成基于OLT的实时时钟的时间参考来计算时间参考帧的时戳值的计算单元530。装置500还包括配置成将时间参考帧和时戳值通知ONU的通知单元540。配置成发送时间参考帧到ONU的传送器550也被包括在装置500中。此外，接收器560被包括在装置500中，接收器560配置成从ONU接收在ONU中按ONU的实时时钟形成的帧的到达时戳值与时戳值之间的时差的信息。另外，装置500包括配置成基于接收的时差来调整OLT的实时时钟的调整单元580。在本发明的一个实施例中，接收器配置成接收OMCI指示，其指示时差记录在OMCI管理信息库(OMCI MIB)中。另外，装置500包括配置成向OMCI MIB查询时差的查询单元570。
应注意的是，图4和5所示的单元可通过诸如处理电路410和510等物理或逻辑实体，使用结合按照程序工作的微处理器或通用计算机起作用的软件，和/或使用专用集成电路(ASIC)来实现。
本发明不限于上述优选实施例。各种备选、修改和等效物可使用。因此，上述实施例不应视为限制由所附权利要求书定义的本发明的范围。

Claims (18)

1. 一种在光网络单元ONU (15)中用于光网络系统(10)中的时间分发的方法，其中所述光网络系统还包括光线路终端OLT (13)，所述方法包括以下步骤：
-从所述OLT接收(25)选择的时间参考帧和所述时间参考帧的时戳值的信息，
-从所述OLT接收(27)所述时间参考帧，
-记录(28)按所述ONU的实时时钟形成的所述时间参考帧的到达时戳值，
-计算(29)在所述时间参考帧的到达时戳值与接收时戳值之间的时差；以及
-将所述时差通知(30)所述OLT。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中将所述时差通知所述OLT的步骤包括在光网络终端管理和控制接口管理信息库OMCI MIB中记录(30a)所述时差。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中将所述时差通知所述OLT的步骤包括发送(30b)指示所述时差记录在OMCI MIB中的OMCI指示到所述OLT。
4. 根据前面权利要求任一项所述的方法，其中将所述时差通知所述OLT的步骤包括从所述OLT接收(30c)所述时差的查询。
5. 根据前面权利要求任一项所述的方法，其中所述ONU的实时时钟是内部时钟源或外部时钟源。
6. 根据前面权利要求任一项所述的方法，其中所述ONU的实时时钟是全球定位系统GPS时钟。
7. 一种在光网络单元ONU (15)中用于时间分发的适用于被包括在光网络系统(10)中的装置(400)，所述光网络系统还包括光线路终端OLT (13)，所述装置包括：
接收器(420)，配置成从所述OLT接收选择的时间参考帧和所述时间参考帧的时戳的信息，
接收器(420)，配置成从所述OLT接收所述时间参考帧，
记录单元(430)，配置成记录按所述ONU的实时时钟形成的所述时间参考帧的到达时戳值，
计算单元(440)，配置成计算在所述时间参考帧的到达时戳值与接收时戳值之间的时差；以及
通知单元(450)，配置成将所述时差通知所述OLT。
8. 根据权利要求7所述的装置(400)，其中所述通知单元配置成在光网络终端管理和控制接口管理信息库OMCI MIB中记录所述时差。
9. 根据权利要求7或8所述的装置(400)，其中所述通知单元配置成发送指示所述时差记录在OMCI MIB中的OMCI指示到所述OLT。
10. 根据前面权利要求任一项所述的装置(400)，其中所述通知单元配置成从所述OLT接收所述时差的查询。
11. 根据权利要求7到10任一项所述的装置(400)，其中所述ONU的实时时钟是内部时钟源或外部时钟源。
12. 根据权利要求7到11任一项所述的装置(400)，其中所述ONU的实时时钟是全球定位系统GPS时钟。
13. 一种在光线路终端OLT (13)中用于光网络系统(10)中的时间分发的方法，其中所述光网络系统还包括光网络单元ONU (15)，所述方法包括以下步骤：
-选择(20)下游帧作为时间参考帧，
-基于所述OLT的实时时钟的时间参考，计算(22)所述时间参考帧的时戳值，
-将所述时间参考帧和所述时戳值通知(24)所述ONU，
-将所述时间参考帧发送(26)到所述ONU，
-从所述ONU接收(31)在所述ONU中按所述ONU的实时时钟形成的所述帧的到达时戳值与所述时戳值之间的时差的信息，
-基于接收的时差，调整(32)所述OLT的实时时钟。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中接收所述时差的信息的步骤包括接收(31a)光网络终端管理和控制接口OMCI指示，所述OMCI指示指示所述时差记录在OMCI管理信息库MIB中。
15. 根据权利要求13或14所述的方法，其中接收所述时差的信息的步骤包括向OMCI MIB查询(31b)所述时差。
16. 一种在光线路终端OLT (13)中用于时间分发的适用于被包括在光网络系统(10)中的装置(500)，其中所述光网络系统还包括光网络单元ONU (15)，所述装置包括：
选择单元(520)，配置成选择下游帧作为时间参考帧，
计算单元(530)，配置成基于所述OLT的实时时钟的时间参考，计算(22)所述时间参考帧的时戳值，
通知单元(540)，配置成将所述时间参考帧和所述时戳值通知所述ONU，
传送器(550)，配置成将所述时间参考帧发送到所述ONU，
接收器(560)，配置成从所述ONU接收在所述ONU中按所述ONU的实时时钟形成的所述帧的到达时戳值与所述时戳值之间的时差的信息，
调整单元(580)，配置成基于接收的时差，调整所述OLT的实时时钟。
17. 根据权利要求16所述的装置(500)，其中所述接收器配置成接收光网络终端管理和控制接口OMCI指示，所述OMCI指示指示所述时差记录在OMCI管理信息库MIB中。
18. 根据权利要求16或17所述的装置(500)，还包括：
查询单元(570)，配置成向OMCI MIB查询所述时差。
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