CN103248433A - 同轴电缆以太网无源光网络省电模式的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于同轴电缆以太网无源光网络省电模式的系统和方法。根据用户流量特征，EPOC省电模式允许EPOC同轴网络单元（CNU）进入睡眠模式。睡眠模式可包括下电EPOC CNU的一个或多个模块，包括射频（RF）发送/接收电路和相关的电路。在实施方式中，根据光线路终端（OLT）的指令或根据其自身的决定，EPOC CNU可进入睡眠模式。实施方式进一步包括系统和方法，其允许EPOC CNU在进入睡眠模式时，与服务的同轴媒体转换器（CMC）保持同步。

Description

同轴电缆以太网无源光网络省电模式的系统和方法
相关专利的交叉引用
本申请主张享有于2012年2月3日提交的美国临时申请第61/594,787号以及于2012年3月30日提交的美国非临时申请第13/436,100号的优先权，其内容通过对其引用结合于此。
技术领域
本公开大体上涉及以太网。
背景技术
无源光网络（PON）为单个共享的光纤，其使用廉价的分路器将单个光纤分为提供给单个用户的单独绞合线。以太网PON（EPON）为基于以太网标准的PON。EPON在用户住处以及交换局两者为基于以太网的IP设备提供简单且易于管理的连接。与其他千兆比特以太网介质一样，EPON非常适合于承载分组流量（packetized traffic）。同轴电缆以太网无源光网络（EPOC，Ethernet Passive Optical Network Over Coax）是能够在同轴网络上实现EPON连接的网络。
发明内容
（1）一种同轴电缆以太网无源光网络（EPOC）同轴网络单元（CNU），包括：
以太网无源光网络（EPON）媒体访问控制（MAC）模块，被配置为接收控制消息，所述控制消息包含进入睡眠模式的指令；
流量检测模块，被配置为响应于所述控制消息确定所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元处的用户流量的流量特征；以及
功率管理器模块，被配置为根据所确定的所述流量特征确定功率分布并且根据所述功率分布控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的一个或多个模块。
（2）根据（1）所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，其中，所述流量特征表示以下各项中的一项或多项：存在上行数据流量、不存在上行数据流量、存在下行数据流量、不存在下行数据流量、存在主动连接多播组、以及上行带宽容量使用率。
（3）根据（2）所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，进一步包括：
射频（RF）模块，被配置为将所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元耦接至同轴电缆，包括：
RF发送（TX）电路，被配置为将第一RF信号发送在所述同轴电缆上；和
RF接收（RX）电路，被配置为从所述同轴电缆接收第二RF信号；
数模转换器（DAC），耦接至所述RF发送电路；以及
模数转换器（ADC），耦接至所述RF接收电路。
（4）根据（3）所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，其中，所述流量特征表示不存在上行数据流量，并且其中，所述功率管理器模块被配置为将所述RF发送电路和所述数模转换器下电长达所述睡眠模式定义的持续时间。
（5）根据（3）所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，其中，所述流量特征表示不存在下行数据流量，并且其中，所述功率管理器模块被配置为将所述RF接收电路和所述模数转换器下电长达所述睡眠模式定义的持续时间。
（6）根据（3）所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，其中，所述流量特征表示上行带宽容量使用率低于预定的阈值，并且其中，所述功率管理器模块被配置为将所述RF发送电路、所述数模转换器、所述RF接收电路和所述模数转换器下电长达所述睡眠模式定义的持续时间。
（7）根据（3）所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，进一步包括：
EPOC PHY模块，耦接在所述以太网无源光网络媒体访问控制模块和所述射频模块之间，
其中，所述流量特征表示上行带宽容量使用率低于预定的阈值，并且其中，所述功率管理器模块被配置为控制所述EPOC PHY从而减小以下各项中的一项或多项：（a）用于进行上行传输的频率子载波的数量；（b）用于进行上行传输的频率子载波的频率；（c）用于进行上行传输的调制阶数；以及（d）用于进行上行传输的符率。
（8）根据（3）所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，进一步包括：
EPOC PHY模块，耦接在所述以太网无源光网络媒体访问控制模块和所述射频模块之间，以及
其中，所述射频模块进一步包括导频恢复模块，所述导频恢复模块被配置为从所述第二RF信号中提取导频音并且将所述导频音提供给所述EPOC PHY模块。
（9）根据（1）所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，进一步包括：
物理层（PHY）模块，被配置为将所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元耦接至用户网络接（UNI），
其中，所述流量检测模块被配置为通过监测所述物理层模块内的比特流，确定所述用户流量的流量特征。
（10）根据（1）所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，其中，所述控制消息包括操作、管理、和维护（OAM）消息。
（11）一种用于在同轴电缆以太网无源光网络（EPOC）同轴网络单元（CNU）内节省电力的方法，包括：
接收控制消息，所述控制消息包含进入睡眠模式的指令；
响应于所述控制消息，确定所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元处用户流量的流量特征；
根据所确定的所述流量特征确定功率分布；以及
根据所述功率分布控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的一个或多个模块。
（12）根据（11）所述的方法，其中，所述流量特征表示以下各项中的一项或多项：存在上行数据流量、不存在上行数据流量、存在下行数据流量、不存在下行数据流量、存在主动连接多播组、以及上行带宽容量使用率。
（13）根据（12）所述的方法，其中，所述流量特征表示不存在上行数据流量，并且其中，所述控制包括将所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的射频（RF）发送（TX）电路和数模转换器（DAC）下电长达所述睡眠模式定义的持续时间。
（14）根据（12）所述的方法，其中，所述流量特征表示不存在下行数据流量，并且其中，所述控制包括将所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的射频（RF）接收（RX）电路和模数转换器（ADC）下电长达所述睡眠模式定义的持续时间。
（15）根据（12）所述的方法，其中，所述流量特征表示上行带宽容量使用率低于预定的阈值，并且其中，所述控制包括将所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的射频（RF）发送（TX）电路、数模转换器（DAC）、RF接收（RX）电路和模数转换器（ADC）下电长达所述睡眠模式定义的持续时间。
（16）根据（12）所述的方法，其中，所述流量特征表示上行带宽容量使用率低于预定的阈值，并且其中，所述控制包括执行以下各项中的一项或多项：（a）减少用于进行上行传输的频率子载波的数量；（b）降低用于进行上行传输的频率子载波的频率；以及（c）降低用于进行上行传输的调制阶数。
（17）根据（11）所述的方法，其中，确定流量特征包括：
根据可配置的标准，检查数据包，以便根据一个或多个数据包选择类型确定所述流量特征。
（18）一种用于在同轴电缆以太网无源光网络（EPOC）同轴网络单元（CNU）中节省电力的方法，包括：
监测所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元中的上行数据流量；
比较所述上行数据流量的数据速率和可用上行带宽容量；
根据所述上行数据流量的数据速率和所述可用上行带宽容量的所述比较，选择所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的功率分布；以及
控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元进入所述功率分布。
（19）根据（18）所述的方法，其中，所述上行数据流量的数据速率低于所述可用上行带宽容量的预定阈值，并且其中，控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元包括：
控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的物理层（PHY）模块以便减小所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元用于进行上行传输的频率子载波的数量。
（20）根据（18）所述的方法，其中，所述上行数据流量的数据速率低于所述可用上行带宽容量的预定阈值，并且其中，控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元包括：
控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的物理层（PHY）模块以便减小所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元用于进行上行传输的频率子载波的频率。
（21）根据（18）所述的方法，其中，所述上行数据流量的数据速率低于所述可用上行带宽容量的预定阈值，并且其中，控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元包括：
控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的物理层（PHY）模块以便减小所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元用于进行上行传输的调制阶数。
附图说明
包含在本文中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本公开，并且与具体实施方式一起进一步用于解释本公开的原理并且使相关领域的技术人员能够实现和使用本公开。
图1示出了示例性混合以太网无源光网络（EPON）-同轴电缆以太网无源光网络（EPOC）网络架构；
图2示出了另一个示例性混合EPON-EPOC网络架构；
图3示出了根据本公开的一个实施方式的混合EPON-EPOC网络的一个示例性EPOC部分；
图4示出了根据本公开的一个实施方式的EPOC省电模式；
图5示出了根据本公开一个实施方式的具有睡眠模式的示例性EPOC同轴网络单元（CNU）；
图6示出了根据本公开的一个实施方式的示例性CNU RF模块；
图7示出了根据本公开的一个实施方式在EPOC CNU内省电的方法的处理流程图；
图8示出了根据本公开的一个实施方式在EPOC CNU内省电的方法的另一个处理流程图。
将参考附图来描述本公开。通常，部件首先出现的示图通常由相应的参考数字中最左边的数字表示。
具体实施方式
图1示出了根据本公开的一个实施方式的示例性混合以太网无源光网络（EPON）-同轴电缆以太网无源光网络（EPOC）网络架构100。如图1中所示，示例性网络架构100包括光线路终端（OLT）102、可选的无源分路器106、包括同轴媒体转换器（CMC）的通信节点110、可选的放大器116、可选的同轴分路器118、同轴网络单元（CNU）122、以及多个用户媒体装置124。
OLT102位于网络的交换局（CO）并且与光纤线路104耦接。OLT102可实现DOCSIS（有线电缆数据业务接口规范）中介层（DML），其允许OLT102向网络元件（例如，CMC、CMU、光网络单元（ONU））提供DOCSIS供应和管理。此外，OLT102实现EPON媒体访问控制（MAC）层（例如，IEEE802.3ah）。
可选地，无源分路器106可用于将光纤线路104分成多个光纤线路108。这就允许按照点对多点拓扑，由相同的OLT102为不同地理区域的多个用户提供服务。
通信节点110用作网络的EPON侧和EPOC侧之间的转换器（或交换机/转发器）。因此，节点110自网络的EPON侧耦接到光纤线路108a，并且自网络的EPOC侧耦接到同轴电缆114。在一个实施方式中，通信节点110包括同轴媒体转换器（CMC）112，其允许从EPON到EPOC（反之亦然）进行重复和转换。
CMC112执行从EPON到EPOC（反之亦然）的物理层（PHY）转换。在一个实施方式中，CMC112包括第一接口（图1中未显示），该接口与光纤线路108耦接，被配置为从OLT102中接收第一光信号并且生成具有第一物理层（PHY）编码的第一比特流。在一个实施方式中，第一PHY编码为EPON PHY编码。CMC112也包括PHY转换模块（图1中未显示），该模块与第一接口耦接，被配置为执行第一比特流的PHY层转换，以便生成具有第二PHY编码的第二比特流。在一个实施方式中，第二PHY编码为EPOC PHY编码。而且，CMC112包括第二接口（图1中未显示），该接口与PHY转换模块以及同轴电缆114耦接，被配置为从第二比特流中生成第一射频（RF）信号并且在同轴电缆114上传输该第一RF信号。
在EPOC到EPON转换中（即，在进行上行通信时），CMC112的第二接口被配置为从CNU122接收第二RF信号并从中生成具有第二PHY编码（例如，EPOC PHY编码）的第三比特流。CMC112的PHY转换模块被配置为执行第三比特流的PHY层转换，以便生成具有第一PHY编码（例如，EPON PHY编码）的第四比特流。随后，CMC112的第一接口被配置为从第四比特流中生成第二光信号并且在光纤线路108上将第二光信号发送给OLT102。
可选地，放大器116和第二分路器118可位于通信节点110和CNU122之间的路径。在由第二分路器118分离之前，放大器116对同轴电缆114上的射频信号进行放大。第二分路器118将同轴电缆114分成多个同轴电缆120，从而允许相同或不同的地理附近区域内的数个用户的同轴电缆服务。
CNU122通常位于网络的用户终端。在一个实施方式中，CNU122实现EPON MAC层，从而端接与OLT102的端对端EPON MAC链路。因此，CMC112能够在OLT102和CNU122之间实现端对端供应、管理和服务质量（QoS）功能。CNU122也提供范围在10Mbps和10Gbps之间的多个以太网接口，以便将用户媒体装置124连接至网络。此外，CNU122实现了对于包括VOIP（网络电话）、MoCA（同轴电缆多媒体联盟）、HPNA（家庭电话线网络联盟）、Wi-Fi（Wi-Fi联盟）等各种服务的网关集成。在物理层，CMC112可进行从同轴到另一个介质的物理层转换，同时保持EPON MAC层。
根据实施方式，可在OLT102和CNU122之间的路径内的任何位置进行EPON-EPOC转换，以便根据所需服务或网络可用的基础设施来提供各种服务配置。例如，CMC112可集成在OLT102内、放大器116内、或位于OLT102和CNU122之间的光网络单元（ONU）（图1中未显示）内，而非集成在节点110内。
图2示出了根据本公开的一个实施方式的另一个示例性混合EPON-EPOC网络架构200。尤其地，示例性网络架构200同时实现FTTH（光纤到户）和多租户建筑EPOC服务配置。
示例性网络架构200包括与参考上面示例性网络架构100所描述的相似元件，包括位于CO集线器内的OLT102、无源分路器106、CMC112、以及一个或多个CNU122。OLT102、分路器106、CMC112、以及CNU122按照与上面参考图1所描述的方式相同的方式进行操作。
CMC112例如位于多租户建筑204的地下室。同样，网络的EPON侧尽可能远地延伸到用户，网络的EPOC侧仅仅在CMC112和位于多租户建筑204的个人公寓内的CNU单元122之间提供较短的同轴连接。
此外，示例性网络架构200包括光网络单元（ONU）206。ONU206通过包括光纤线路104和108c的全光纤链路与OLT102耦接。ONU206实现对于家庭202的FTTH服务，允许光纤线路108c到达家庭202生活空间的边界（例如，家庭202外壁上的盒体）。
因此，示例性网络架构200使操作人员能够使用同一个OLT为ONU和CNU两者提供服务。这包括利用针对光纤和同轴用户两者的单个接口进行的端对端供应、管理和QoS。此外，示例性网络架构200允许消除常规两层管理架构，该两层管理架构在终端用户侧使用媒体单元（media cell）管理用户并且使用OLT管理媒体单元。
图3示出了混合EPON-EPOC网络的EPOC部分的示例性实现方式300。示例性实现方式300可为图1中所描述的示例性EPON-EPOC网络100的EPOC部分的一个实施方式，或者可为上面图2中所描述的示例性EPON-EPOC网络200的EPOC部分的一个实施方式。如图3中所示，EPOC部分包括经由同轴网络304连接的EPOC CMC112和EPOC CNU122。
EPOC CMC112包括光收发器308、串行器和解串器（SERDES）模块310、EPOC PHY模块312（在一个实施方式中，包括CMC接口现场可编程门阵列（FPGA）314和子频带频分复用（SDM）FPGA316）、控制器模块318、模数转换器（ADC）322、数模转换器（DAC）320、以及射频（RF）模块326（包括RF发送（TX）电路336和RF接收（RX）电路338）。
光收发器308可包括数字光接收器，该数字光接收器被配置为在与CMC112耦接的光纤电缆302上接收光信号并且从中产生电数据信号。光纤电缆302可为连接CMC112和OLT（例如，OLT102）的EPON网络的一部分。光收发器308也可包括数字光学激光器，以便从电数据信号中产生光信号并且通过光纤电缆302发送该光信号。
SERDES模块310在光收发器308和EPOC PHY312之间进行并行到串行和串行到并行的数据转换。从光收发器308中接收的电数据从串行转换成并行，以便进一步由EPOC PHY312进行处理。同样，来自EPOC PHY312的电数据从并行转换成串行，以便由光收发器308进行传输。
EPOC PHY模块312（可选地与CMC112的其他模块一起）形成双向PHY转换模块。在下行方向（即，要传输至EPOC CNU122的流量），EPOC PHY312执行从EPON PHY到同轴PHY的PHY水平转换以及下行流量的光谱整形。例如，CMC接口FPGA314可执行线路编码功能、前向纠错（FEC）功能、以及成帧功能，以便将EPON PHY编码的数据转换成同轴PHY编码的数据。SDM FPGA316可执行SDM功能，包括确定用于进行下行传输的子载波、确定子载波的宽度和频率、选择用于进行下行传输的调制阶数、以及将下行流量分成多个数据流，每个数据流用于传输到子载波中的各个子载波上。在上行方向（即，从EPOC CNU122接收的流量），EPOC PHY312执行流量组装以及从同轴PHY到EPON PHY的PHY级别转换。例如，SDM FPGA316可对多个子载波上接收的流进行组装，以便生成单个流。然后，CMC接口FPGA314可执行线路编码功能、FEC功能、以及成帧功能，以便将同轴PHY编码的数据转换成EPON PHY编码的数据。在2010年9月9日提交的美国申请第12/878,643号，可找出示范性实现方式和CMC112操作的详细描述，包括EPOC PHY312所执行的功能，其全部内容通过引用结合于此。
根据本文中的教导，本领域的技术人员会理解的是，上述SDM可包括在多个载波上发送/接收数据的任何一种传输技术，例如包括多载波技术，例如，正交频分复用（OFDM）、小波OFDM、离散小波多音复用（DWMT），或者利用通道绑定的单载波技术，例如，多个绑定的正交幅度调制（QAM）通道。
控制器模块318提供EPOC PHY312（包括CMC接口FPGA314和SDM FPGA316）的软件配置、管理、以及控制。此外，控制器模块318向服务于CMC112的OLT注册该CMC112。在一个实施方式中，控制器模块318为ONU芯片，其包括EPON MAC模块。
DAC320和ADC322位于EPOC PHY312和RF模块326之间的数据路径内，并且在EPOC PHY312和RF模块326之间分别提供数模和模数数据转换。在一个实施方式中，RF模块326对SDM FPGA316所形成的多个子载波执行脉冲幅度调制（PAM）编码。
RF模块326允许CMC112通过同轴网络304发送/接收RF信号。在其他实施方式中，RF模块326可位于CMC112的外部。RF模块326设置同轴电缆114上的操作频率和RF功率电平。RF TX电路336包括RF发送器和相关的电路（例如，混合器、频率合成器、压控振荡器（VCO）、锁相环（PLL）、功率放大器（PA）、模拟滤波器、匹配网络、RF功率电平检测、自动增益控制（AGC）等等）。RF RX电路338包括RF接收器和相关的电路（例如，混合器、频率合成器、VCO、PLL、低噪声放大器（LNA）、自动增益控制（AGC）、模拟滤波器等等）。
EPOC CNU122包括RF模块326（包括RF TX电路336和RF RX电路338）、DAC320、ADC322、EPOC PHY模块328（包括SDM FPGA316和CNU接口FPGA330）、EPOC MAC模块332、以及PHY模块334。
RF模块326、DAC320、ADC322、以及SDM FPGA316可类似于上述关于EPOC CMC112的描述。因此，省略处理下行流量（即，从CMC112中接收的流量）和上行流量（即，要被发送给CMC112的流量）时所进行的操作，根据本文中的教导，对本领域中的技术人员而言，这应显而易见。
CNU接口FPGA330在SDM FPGA316和EPON MAC332之间提供接口。同样，CNU接口FPGA330可执行同轴PHY水平解码功能，包括线路解码和FEC解码。EPON MAC模块332实现EPON MAC层，包括能够接收和处理EPON操作、管理和维护（OAM）消息，这些消息可由OLT发送并且由CMC112转发给CNU122。此外，EPON MAC332与PHY模块334接口，该PHY模块334可实现以太网PHY层。PHY模块334能够实现在用户网络接口（UNI）306（例如，以太网电缆）上至所连接的用户设备的物理传输。
图4示出了根据本公开的一个实施方式的EPOC省电模式。在包括OLT400、EPOC CMC112、以及三个EPOC CNU122a至122c的混合EPON-EPOC网络内，相对于示例性场景400，示出了EPOC省电模式。OLT400和CMC112经由光纤电缆302连接，该光纤电缆可为EPON网络的一部分。CMC112分别经由同轴电缆304a至304c连接至EPOC CNU122a至122c。例如，可实现图3中如上所述的EPOC CMC112。实现图3中如上所述的EPOC CNU122a至122c。
OLT400包括多个单播队列（包括队列402、404、以及406）、多个多播队列（包括队列408）和广播队列410。单播队列指定给目的地为特定的ONU/CNU的单播流量。例如，队列402、404、以及406分别储存目的地为CNU122a、122b、以及122c的单播流量。多播队列指定用于多播流量，该流量传输给选择多播组。多播组包括多个ONU和/或CNU，其用户已经同意接收多播流量。广播队列410指定用于广播流量，该流量通常发送给网络中的每个ONU/CNU。此外，OLT400包括调度器/整形器，其从不同的队列中接收流量并且调度通过光纤线路302的流量传输。
为了进行说明，假设经由CMC112将上行流量发送给OLT400并且从OLT400接收下行流量，CNU122a是活动的。目的地为CNU122a的单播流量储存在OLT400的单播队列402内。假设CNU122b仅从OLT400中接收下行多播流量。CNU122b正接收的下行多播流量储存在OLT400的多播队列408内。假设CNU122c以较低的带宽使用率进行操作。例如，CNU122c的流量可包括路由或网络管理流量，而不包括或包括较少的用户流量。
如图4中所示，EPOC省电模式包括唤醒时间和下电时间。在实施方式中，唤醒时间和下电时间是可编程的，并且可针对特定的CNU定期重复，只要流量状态对于该特定的CNU保持相同。在唤醒时间中，所有这三个CNU122a至122c完全上电，包括其所有的发送和接收电路（例如，DAC320、ADC322、RF TX电路336、以及RF RX电路338）。在OLT400内，所有的单播队列402、404、以及406继续将其单播流量转发给调度器/整形器，以便传输给各个CNU。
在下电时间，一个或多个CNU122a至122c可进入睡眠模式。睡眠模式可以逐CNU变化，并且可由OLT400和/或由CNU本身触发。在一个实施方式中，OLT400确定CNU122a至122c中的哪个应当进入睡眠模式。例如，OLT400可分析来自各CNU的一个或多个上行流量和下行流量，以便确定CNU的上行流量是否满足睡眠模式条件（例如，没有上行用户流量、较低的上行带宽使用率，等等）。
如果CNU满足睡眠模式条件，OLT400确定针对该CNU合适的睡眠模式并且经由控制消息指示该CNU进入睡眠模式。控制消息可为EPONOAM消息，指示CNU进入睡眠模式长达预定的持续时间。在另一个实施方式中，同一个睡眠模式用于所有适合于睡眠的CNU。在另一个实施方式中，根据在CMC112和/或OLT400处观察的来自CNU的流量，CMC112可调节下行数据速率和/或频谱。例如，鉴于（其观察到的或OLT400观察到的）下行流量负荷较低，CMC112可降低下行信道的数据速率（次额定，sub-rating）。可替换地或附加地，CMC112可减小调制阶数、传输功率、或减小下行频谱的量，以便节省电力。同样，如果CMC112确定上行流量较低，那么可降低上行数据速率（例如，从10G减小到1G）。较低的转换速率以及减小上行激光的传输功率的能力也节省了电力。
例如，在场景400中，OLT400可确定仅接收多播流量的CNU122b和具有较低的带宽使用率的CNU122c适合于进入睡眠模式。因此，OLT400可指示CNU122b和122c进入睡眠模式。在一个实施方式中，CNU122b的睡眠模式包括下电DAC320和RF TX电路336达预定的持续时间。CNU122c的睡眠模式包括下电DAC320和RF TX电路336以及ADC322和RF RX电路338达预定的下电时间。
在下电时间内，OLT400假设CNU112b和112c已经进入睡眠模式，因此停止将目的地为CNU122b和122c的单播流量转发给调度器/整形器用于传输给CNU112b和112c。相反，OLT400在单播队列404和406内缓冲单播流量，直到下一个唤醒时间周期。同样，发送给由OLT400提供服务的所有ONU/CNU的广播流量在广播队列410内排队，直到下一个唤醒时间周期。然而，在该下电时间内，继续发送多播流量。在另一个实施方式中，CMC112也停止转发目的地为已经进入睡眠模式的CNU122b和122c的单播流量。
在另一个实施方式中，OLT400确定CNU122a至122c中的哪个应当进入睡眠模式并且仅仅通过规定下电时间和唤醒时间，指示适合于睡眠的CNU进入睡眠模式。适合于睡眠的CNU从OLT400接收睡眠模式指令，因此对是否进入规定的睡眠模式以及在睡眠模式的下电时间内下电哪些元件做出自治决定。例如，在接收到睡眠模式指令时，CNU122b可决定其是否可下电其RF RX电路。在示例场景400中，由于CNU122b正接收多播流量，所以CNU122b决定仅仅下电其DAC320和RF TX电路336，并且保持其ADC322和RF RX电路338上电。DAC320和EPOC PHY328之间的任何SERDES通道也可被断电。此外，RF TX电路336外面的任何调制逻辑也可断电。
可替换地或附加地，通过分析每个CNU自身的上行和下行流量并且确定流量特征，可按照每个CNU来单独执行睡眠模式的适当性。根据流量特征，如果满足睡眠模式条件，那么每个CNU选择一个合适的睡眠模式并且进入所选的睡眠模式。在一个实施方式中，CNU通知CMC112，其打算进入所选的睡眠模式。然后，CMC112可缓冲目的地为该CNU的下行流量长达下电时间持续时间。可替换地，CNU通知OLT400，其缓冲目的地为CNU的单播流量。在用户侧，PHY模块334、EPON MAC332以及EPOC PHY328保持上电，以便从UNI306中接收任何上行用户流量。在EPON MAC332或EPOC PHY328内缓冲上行用户流量，（例如）直到下一个唤醒时间。
图5示出了根据本公开的一个实施方式具有睡眠模式特征的示例性EPOC CNU500。示例性CNU500用于进行阐述，并不具有限制性。如图5中所示，示例性CNU500包括与上述图3中的EPOC CNU122相似的元件。此外，CNU500包括功率管理器模块502和流量检测模块504。
在一个实施方式中，EPON MAC模块332被配置为接收控制消息，该消息包含进入睡眠模式的指令。控制消息可包括来自OLT的EPONOAM消息。睡眠模式可规定下电时间和唤醒时间周期。此外，睡眠模式可规定在下电时间要下电的特定CNU元件。响应于控制消息，EPON MAC332可经由控制信号510将睡眠模式指令传送给功率管理器模块502。可替换地、或附加地，EPON MAC332将睡眠模式指令传送给流量检测模块504。
在一个实施方式中，当接收到控制信号510时，功率管理器模块502与流量检测模块504通信，并且指示流量检测模块504分析CNU500处的流量并确定预定的流量特征。在一个实施方式中，功率管理器模块502和流量检测模块504被配置为经由双向接口508进行通信。在另一个实施方式中，功率管理器模块502被配置为按照控制信号510内所包含的睡眠模式指令行动，无需依靠流量检测模块504。
流量检测模块504经由双向接口506与PHY模块334连接。PHY模块334被配置为将CNU500耦接至UNI306。同样，流量检测模块504可被配置为监测PHY模块334内的比特流。通过监测PHY模块334内的比特流，流量检测模块504可确定通过CNU500的上行和下行用户流量的流量特征。然后，流量检测模块504经由接口508将所确定的流量特征传送给功率管理器模块502。流量特征可例如包括但不限于：存在上行数据流量、不存在上行数据流量、存在下行数据流量、不存在下行数据流量、存在/不存在主动连接多播组（active joined multicast group）、以及上行带宽容量使用率（例如，平均上行数据速率和上行带宽容量的比率）中的一个或多个。在一个实施方式中，流量检测包括数据包检查，以便根据选择的数据包类型，确定流量活性。例如，根据数据包，而非根据管理/控制帧，可确定流量活性。根据实施方式，用于确定数据包活性的数据包类型是可配置的。
功率管理器模块502被配置为根据从流量检测模块504接收的流量特征，确定功率分布（power profile）。除了控制消息内规定的唤醒时间和下电时间以外，功率分布也可规定在睡眠模式的下电时间内CNU500的一个或多个模块下电。然后，功率管理器模块502根据所确定的功率分布，控制CNU500，该功率分布可包括将CNU500的一个或多个模块下电。根据不同的实例场景，功率管理器模块502可根据流量特征确定功率分布。例如，非限制性地，功率管理器模块502可执行以下示范性实例场景。
当流量特征表示在CNU500处不存在上行数据流量时，功率管理器模块502可被配置为下电CNU500的RF TX电路336和DAC320长达睡眠模式所定义的持续时间。在一个实施方式中，功率管理器模块502分别使用控制信号514和516控制RF TX电路336和DAC320。也可使用针对RF TX电路336和RF RX电路338的各自单独控制，以便彼此独立地控制RF TX电路336和RF RX电路338。
当流量特征表示不存在下行数据流量时，功率管理器模块502可被配置为下电RF RX电路338和ADC322长达睡眠模式所限定的持续时间。在一个实施方式中，功率管理器模块502分别使用控制信号514和518控制RF RX电路338和ADC322。
当流量特征表示上行带宽容量使用率低于预定的阈值时，功率管理器模块502可被配置为下电RF TX电路336、DAC320、RF RX电路338和ADC322中的一个或多个长达睡眠模式所限定的持续时间。在另一个实施方式中，其中，流量特征表示上行带宽容量使用率低于预定的阈值，功率管理器模块502可被配置为使用控制信号512（例如，经由SDM FPGA316）控制EPOC PHY328从而减小以下各项中的一个或多个：（a）用于进行上行传输的频率子载波的数量；（b）用于进行上行传输的频率子载波的频率；（c）用于进行上行传输的调制阶数；以及（d）发送器的符率。这些步骤单独地或共同地减少了CNU500用于进行上行传输所使用的传输功率。
在另一个实施方式中，CNU500可独立地确定是否进入睡眠模式，无需OLT控制消息指示这样做。在这个实施方式中，流量检测模块504和功率管理器模块502可依然进行如上所述的操作，以便根据CNU500处的用户流量，酌情选择和进入睡眠模式。
要注意的是，在各种情况下，优选地，将CMC112一直保持通电。这是因为CMC112为数个CNU提供服务，其中的某些CNU可能继续活动。此外，CMC112需要保持向OLT注册其所服务的CNU。而且，在实施方式中，CMC112为进入睡眠模式的CNU提供保持模式（hold overmode）。保持模式允许进入睡眠模式的CNU即使下电其RF TX/RX电路也保持与CMC112同步。同样，CNU唤醒时，可立即开始将流量发送给CMC112或从其接收流量，无需等待其定时恢复电路（例如，PLL）锁定CMC时钟，该锁定通常需要较长的时间。
如上面图4中所示，在睡眠模式的下电时间内，OLT400停止将单播流量发送给确定适合于睡眠模式的CNU。随着广播流量也停止，进入睡眠模式的CNU没有到达其的流量。在保持模式中，CMC112继续以规定的频谱频率将导频音发送给进入睡眠模式的CNU。下面会进一步进行描述的CNU可被配置为独立于其RF TX/RX电路，提取导频音，从而在睡眠模式期间保持与CMC112同步。
图6示出了根据本公开的一个实施方式的示例性CNU RF模块600。示例性CNU RF模块600用于进行阐述，而非进行限制。如图6中所示，RF模块600包括RF TX电路336、RF RX电路338、双工器602、以及导频恢复模块606。RF TX电路336和RF RX电路可类似于以上图3中所描述的。在发送和接收的时隙内，双工器602被配置为分别将RF TX电路336和RF RX电路338与同轴电缆耦接。
导频恢复模块606与RF RX电路338的输入端子604耦接。同样，导频恢复模块606可被配置为接收与RF RX电路338相同的下行RF信号。同样，即使在睡眠模式中下电RF RX电路338，使用导频恢复模块606，可在CNU和CMC之间保持同步。
在一个实施方式中，导频恢复模块606被配置为仅仅从下行频谱中提取位于已知频率的导频音608。导频音提供来自CMC的参考时钟信号。在一个实施方式中，通过过滤已知频率的下行频率，可从下行频谱中提取导频音608，无需对所过滤的信号进行采样。因此，若有必要，可将ADC322下电。
导频恢复模块606将导频音608提供给CNU的EPOC PHY328。EPOC PHY328将导频音608用作其定时恢复模块（例如，PLL）要锁定的参考时钟。同样，即使下电RF TX电路336和RF RX电路338两者并且没有数据流量到达CNU，EPOC PHY328仍与CMC处对应其的EPOCPHY312保持同步。
图7为根据本公开的一个实施方式在EPOC CNU内省电的方法的处理流程图700。如图7中所示，处理700开始于步骤702，其包括接收控制消息，该消息包含进入睡眠模式的指令。在一个实施方式中，控制消息包括OLT所发送的EPON OAM消息。在一个实施方式中，控制消息由CNU的EPON MAC模块接收。在另一个实施方式中，通过RF PHY通道，从CMC发送控制消息。一旦在CNU处接收，那么CNU就立即开始丢弃下行频谱。因此，能够在CNU处快速打开/关闭下行通道。在一个实施方式中，根据下行LLID，CMC可逐个数据包地使用这个控制消息。
然后，处理700继续至步骤704，其包括响应于控制消息，确定EPOCCNU处用户流量的流量特征。在一个实施方式中，由CNU的流量检测模块执行步骤704。流量特征可例如包括但不限于：存在上行数据流量、不存在上行数据流量、存在下行数据流量、不存在下行数据流量、存在/不存在主动连接多播组、以及上行带宽容量使用率中的一个或多个。
然后，处理700继续至步骤706，其包括根据所确定的流量特征，确定功率分布。在一个实施方式中，由CNU的功率管理器模块执行步骤706。功率分布确定下电时间和唤醒时间，并且规定在下电时间内要下电的CNU的一个或多个模块。
最后，处理700在步骤708处终止，其包括根据功率分布，控制EPOCCNU的一个或多个模块。在一个实施方式中，由CNU的功率管理器模块执行步骤708，并且该步骤包括根据所确定的功率分布，下电一个或多个模块。在一个实施方式中，流量特征表示不存在上行数量流量，并且步骤708进一步包括下电EPOC CNU的射频RF TX电路和DAC长达睡眠模式所限定的下电时间。在另一个实施方式中，流量特征表示不存在下行数量流量，并且步骤708进一步包括下电EPOC CNU的RF RX电路和ADC长达睡眠模式所限定的下电时间。
在又一个实施方式中，流量特征表示上行带宽容量使用率低于预定的阈值，并且步骤708进一步包括EPOC CNU下电RF TX电路、DAC、RFRX电路和ADC中的一个或多个长达睡眠模式所限定的下电时间。可替换地，在上行带宽容量使用率低于预定的阈值时，步骤708进一步包括执行以下各项中的一个或多个：（a）减小用于进行上行传输的频率子载波的数量；（b）减小用于进行上行传输的频率子载波的频率；（c）减小用于进行上行传输的调制阶数；以及（d）减小发送器的符率。
图8为根据本公开的一个实施方式在EPOC CNU内省电的另一种方法的处理流程图800。可独立于上面图7中所述的处理700，由EPOC CNU执行处理800。因此，可同时或在不同的时间执行处理700和800。
如图8中所示，处理800开始于步骤802，其包括监测EPOC CNU的上行数据流量。在一个实施方式中，由CNU的流量检测模块执行步骤802。流量检测模块可通过使CNU和UNI接口的、EPOC CNU的PHY模块监测比特流。
然后，处理800继续至步骤804，其包括将上行数据流量的数据速率和可用上行带宽容量进行比较。在一个实施方式中，也由EPOC CNU的流量检测模块执行步骤804。通过这种比较，如果在步骤806中检测到较低的带宽使用状况（例如，上行数据流量的数据速率低于可用的上行带宽容量的预定阈值），那么处理800继续至步骤808。否则，处理800返回步骤802。
步骤808包括通过比较上行数据流量的数据速率和可用的上行带宽容量，选择EPOC CNU的功率分布。在一个实施方式中，由EPOC CNU的功率管理器模块执行步骤808。在一个实施方式中，根据上行数据流量的数据速率和可用的上行带宽容量的比率，可选择不同的功率分布。功率分布可包括一个或多个传输重新配置，以便减少用于进行上行传输的电力量。
最后，处理800在步骤810处终止，其包括控制EPOC CNU进入所选的功率分布。在一个实施方式中，由EPOC CNU的功率管理器模块执行步骤810。在一个实施方式中，步骤810可包括以下各项中的一个或多个：（a）控制EPOC CNU的EPOC PHY模块，以便减小用于由EPOC CNU进行上行传输的频率子载波的数量；（b）控制EPOC PHY模块，以便减小用于由EPOC CNU进行上行传输的频率子载波的频率（由于更低频率上的衰减更小，所以相比于较高频率，在更低频率上传输所需的功率通常较低，这可减少功率消耗）；（c）控制EPOC PHY模块，以便减小由EPOCCNU用于进行上行传输的调制阶数；以及（d）控制EPOC PHY，以便减小发送器的符率（symbol rate）。
要注意的是，在实施方式中，EPOC CNU可执行处理800，并且选择进入睡眠模式，无需通知OLT。例如，EPOC CNU可选择减小其上行数据速率，以便节省电力，而无需通知OLT。通过混合EPON-EPOC网络的EPOC部分次额定EPON MAC流量的系统和方法，实现了该灵活性，而端对端EPON MAC链路并未意识到该次额定。在2011年6月17日提交的美国专利申请第13/163,283中，可找出这些次额定系统和方法的详细描述，其全部内容通过引用结合于此。
上面已经在功能性构件的帮助下，描述了实施方式，这些功能性构件阐述实施其特定的功能和关系。为了便于进行描述，在本文中已经任意地限定这些功能性构件的界限。只要适当地执行其特定的功能和关系，就可限定替换的界限。
具体实施方式的以上描述非常完整地显示出本公开的一般性，所以在不背离本公开的一般概念的情况下，通过应用本领域的技术人员的知识，人们可容易地修改和/或调整这种具体实施方式，用于各种应用，无需进行过度的实验。因此，根据本文中提出的教导和指示，这种调整和修改要在所公开的实施方式的等同物的意义和范围内。要理解的是，本文中的措辞或术语用于进行描述，而非用于进行限制，所以根据这些教导和指示，本说明书的措辞或术语要由技术人员解释。
本公开的实施方式的广度和范围不应受到任何上述示范性实施方式的限制，而应仅仅由以下权利要求书和其等同物限定。

Claims (10)

1.一种同轴电缆以太网无源光网络（EPOC）同轴网络单元（CNU），包括：
以太网无源光网络（EPON）媒体访问控制（MAC）模块，被配置为接收控制消息，所述控制消息包含进入睡眠模式的指令；
流量检测模块，被配置为响应于所述控制消息确定所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元处的用户流量的流量特征；以及
功率管理器模块，被配置为根据所确定的所述流量特征确定功率分布并且根据所述功率分布控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的一个或多个模块。
2.根据权利要求1所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，其中，所述流量特征表示以下各项中的一项或多项：存在上行数据流量、不存在上行数据流量、存在下行数据流量、不存在下行数据流量、存在主动连接多播组、以及上行带宽容量使用率。
3.根据权利要求2所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，进一步包括：
射频（RF）模块，被配置为将所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元耦接至同轴电缆，包括：
RF发送（TX）电路，被配置为将第一RF信号发送在所述同轴电缆上；和
RF接收（RX）电路，被配置为从所述同轴电缆接收第二RF信号；
数模转换器（DAC），耦接至所述RF发送电路；以及
模数转换器（ADC），耦接至所述RF接收电路。
4.根据权利要求3所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，其中，所述流量特征表示不存在下行数据流量，并且其中，所述功率管理器模块被配置为将所述RF接收电路和所述模数转换器下电长达所述睡眠模式定义的持续时间。
5.根据权利要求3所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，其中，所述流量特征表示上行带宽容量使用率低于预定的阈值，并且其中，所述功率管理器模块被配置为将所述RF发送电路、所述数模转换器、所述RF接收电路和所述模数转换器下电长达所述睡眠模式定义的持续时间。
6.根据权利要求3所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，进一步包括：
EPOC PHY模块，耦接在所述以太网无源光网络媒体访问控制模块和所述射频模块之间，
其中，所述流量特征表示上行带宽容量使用率低于预定的阈值，并且其中，所述功率管理器模块被配置为控制所述EPOC PHY从而减小以下各项中的一项或多项：（a）用于进行上行传输的频率子载波的数量；（b）用于进行上行传输的频率子载波的频率；（c）用于进行上行传输的调制阶数；以及（d）用于进行上行传输的符率。
7.根据权利要求3所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，进一步包括：
EPOC PHY模块，耦接在所述以太网无源光网络媒体访问控制模块和所述射频模块之间，以及
其中，所述射频模块进一步包括导频恢复模块，所述导频恢复模块被配置为从所述第二RF信号中提取导频音并且将所述导频音提供给所述EPOC PHY模块。
8.根据权利要求1所述的同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元，进一步包括：
物理层（PHY）模块，被配置为将所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元耦接至用户网络接口（UNI），
其中，所述流量检测模块被配置为通过监测所述物理层模块内的比特流，确定所述用户流量的流量特征。
9.一种用于在同轴电缆以太网无源光网络（EPOC）同轴网络单元（CNU）内节省电力的方法，包括：
接收控制消息，所述控制消息包含进入睡眠模式的指令；
响应于所述控制消息，确定所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元处用户流量的流量特征；
根据所确定的所述流量特征确定功率分布；以及
根据所述功率分布控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的一个或多个模块。
10.一种用于在同轴电缆以太网无源光网络（EPOC）同轴网络单元（CNU）中节省电力的方法，包括：
监测所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元中的上行数据流量；
比较所述上行数据流量的数据速率和可用上行带宽容量；
根据所述上行数据流量的数据速率和所述可用上行带宽容量的所述比较，选择所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元的功率分布；以及
控制所述同轴电缆以太网无源光网络同轴网络单元进入所述功率分布。
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