CN103843269A - 多波长无源光网络中的不正当光网络单元规避 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在OLT中实施的用于减少PON中来自流氓ONU的负面影响的方法，包括使用处理器确定所述不正当ONU违反预定参数进行传输，以及向多个ONU发送至少一个消息将传输波长从第一波长改变到第二波长。

Description

多波长无源光网络中的不正当光网络单元规避
相关申请案交叉申请
本发明要求于2011年8月3日由罗远秋等人递交的发明名称为“多波长无源光网络中的不正当光网络单元规避”的第61/514762号美国临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中，如全文再现一般。
背景技术
无源光网络（PON）是一种点到多点、光纤到驻地的网络架构，在该网络架构中，使用无电源分光器使得单根光纤能够服务多个驻地。PON可以由位于服务提供商的中心局的光线路终端（OLT）和靠近终端用户的多个光网络单元（ONU）组成。与点到点架构相比，PON减少了所需光纤和中心局设备的数量。然而，因为多个ONU可以在光纤上共享相同的波长，所以一个ONU出现问题可能会给其余的PON造成困扰。
发明内容
在一项实施例中，本发明包括在OLT中实施的用于减少PON中来自不正当ONU的不利影响的方法，包括使用处理器确定所述不正当ONU违反预定参数进行传输，以及向多个ONU发送至少一个消息将传输波长从第一波长改变到第二波长。
在另一项实施例中，本发明包括一种网络单元，包括多波长收发器，用于以多个波长向多个ONU传输信号和接收来自所述ONU的信号，以及耦合所述多波长收发器的逻辑单元，其中所述逻辑单元用于当所述逻辑单元确定其中一个ONU在预定义参数之外传输时通过所述多波长收发器向所述ONU发送波长更改命令。
在另一项实施例中，本发明包括一种用于减轻不正当ONU对PON性能的影响的系统，包括OLT和多个共享传输波长的ONU，其中所述OLT用于当检测到其中一个ONU进行预定义参数之外的操作时向所述ONU发送更改波长通知。
结合附图和权利要求书，可从以下的详细描述中更清楚地理解这些和其他特征。
附图说明
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是根据本发明的实施例的PON的实施例的示意图。
图2是根据本发明的一项实施例的用于不正当ONU规避的多波长PON系统的示意图。
图3是根据本发明的实施例的图示用于不正当ONU规避的方法的协议图。
图4是图示网络单元的实施例的示意图，该网络单元可以是通过网络传输和处理数据的任何设备。
具体实施方式
最初应理解，尽管下文提供一个或多个实施例的说明性实施方案，但可使用任意数目的当前已知或现有的技术来实施所公开的系统和/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，而是可以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。
本发明公开了系统、方法和装置，用于减轻多波长PON系统中的不正当ONU受损。不正当ONU可以是一个以不符合PON系统的正常参数的方式传输数据的ONU。由于PON在上行方向具有共享介质，所以不正当ONU会威胁到PON上的一些或全部上行传输。这样会产生干扰来中断PON上的一些或所有其他ONU的通信。由PON OLT支配的，具有发射器波长可调性的ONU可将PON上的上行通信转移到不同的波长以避免来自不正当ONU的干扰。
在实施例中，利用PON下行信道指示行为正规（即，正当）的ONU更改它们在其上传输的上行通信波长。这样孤立了不正当ONU并最小化或减少不正当ONU对PON系统的损伤，因为不正当ONU可继续在原来的波长上传输而其他ONU在新的波长上传输。所公开的方法、系统和装置可能也适用于任意配备具有可调波长发射器的ONU的PON。
图1示出了根据本发明的实施例的PON100的一项实施例。PON100可包括OLT110、多个ONU120以及光分配网络（ODU）130。PON100是一个不需要任何有源部件在OLT110和ONU120之间分配数据的通信网络。相反，PON100使用ODN130中的无源光部件在OLT110和ONU120之间分配数据。合适的PON100的示例包括由国际电联电信标准化部门（ITU-T）G.983标准定义的异步传输模式PON（APON）和宽带PON（BPON）、由ITU-T G.984标准定义的千兆比特PON（GPON）、由电气和电子工程师学会（IEEE）802.3ah标准定义的以太网PON（EPON）、以及波分复用（WDM）PON（WDM-PON），所有这些内容以引入方式并入，如全文再现一般。
OLT110可以是用于同ONU120和另一网络（未图示）进行通信的任何设备。具体而言，OLT110可作为另一网络和ONU120之间的中介。例如，OLT110可将从网络接收的数据转发到ONU120，并且将从ONU120接收的数据转发到另一网络。尽管OLT110的具体配置可根据PON100的类型而变化，但在实施例中，OLT110可包括一个发射器和一个接收器。当另一网络在使用一个不同于PON100中使用的通信协议的协议时，例如，以太网或同步光网络/同步数字体系（SONET/SDH），OLT110可包括一个将该另一网络的数据转换成PON协议的转换器。该转换器还可将PON的数据转换成其他网络的协议。本文中所述的OLT110通常放置在中心位置，例如中心局，但也可放置在其他位置。
ONU120可以是用于与OLT110以及客户或用户（未图示）进行通信的任何设备。具体而言，ONU120可作为OLT110与客户之间的中介。例如，ONU120可将从OLT110接收的数据转发到客户，并且将从客户接收的数据转发到OLT110上。尽管ONU120的具体配置可根据PON100的类型而变化，但在实施例中，ONU120可包括用于将光信号发送到OLT110的光发射器。另外，ONU120可包括用于接收来自OLT110的光信号的光接收器以及用于为客户将光信号转换为电信号的转换器，例如异步传输模式（ATM）或以太网协议中的信号。ONU120还可包括可将电信号发送给客户设备的第二发射器和/或可接收到达客户设备的电信号的第二接收器。在一些实施例中，ONU120和光网络终端（ONT）类似，因此这两个术语在本文中可互换使用。ONU120通常可放置在分配位置，例如，客户驻地，但也可放置在其他位置。
ODN130是一个数据分配系统，包括光纤电缆、耦合器、分离器、分配器和/或其他设备。在实施例中，所述光纤电缆、耦合器、分离器、分配器和/或其他设备是无源光组件。具体而言，所述光纤电缆、耦合器、分离器、分配器和/或其他设备可以是不需要任何电能在OLT110和ONU120之间分配数据信号的部件。应注意的是，在一些实施例中，光纤电缆可以用任何光传输介质替换。在一些实施例中，ODN130可包括一个或多个光放大器。ODN130通常以图1所示的分支配置从OLT110延伸到ONU120，但另一种选择是由本领域的普通技术人员确定配置。
图2是根据本发明的一项实施例的用于不正当ONU规避的多波长PON系统200的示意图。PON200可包括OLT210、分离器260以及多个ONU220、230、240、250。OLT210、分离器260以及ONU220、230、240、250可如图2所示连接和布置。OLT210可包括逻辑部件212以及多波长光收发器214。OLT210可在下行和上行方向接收和传输多个波长。ONU220、230、240、250中的每个ONU可分别包括双路复用器226、236、246、256，接收器224、234、244、254，逻辑部件222、232、242、252，以及可调发射器228、238、248、258。ONU接收器224、234、244、254是可调的或固定的。OUN双路复用器226、236、246、256可包括单级分离器、波分复用（WDM）复用器/解复用器，或者多级分离器和/或WDM复用器/解复用器。
逻辑部件212可用于监控从ONU220、230、240、250接收的信号以及确定一个或多个ONU是否未合理运行（即，是否是不正当ONU）。如果逻辑部件212确定ONU没有合理运行并且受到由共享相同波长信道的其他ONU传输的信号的干扰，则逻辑部件212可将通知发送到与不正当ONU共享波长信道的所有ONU以将它们的传输波长更改为不同的波长。没有必要确定那些共享相同波长的ONU220、230、240、250中的哪个ONU是不正当ONU。相反，只要检测到共享波长的信道上的性能降低就足够了。通常，不正当ONU不会对来自OLT的命令作出响应并且不会更改其上行传输波长（如果改变，不正当ONU可以被分配给自己的波长信道或关闭）。如此，与不正当ONU共享相同波长的ONU可以在更改之后处于与不正当ONU不同的波长上。因此，不正当ONU传输在传输波长更改之后可能不会受到其他ONU的传输的干扰。确定一个或多个共享相同波长的ONU是否是不正当ONU的方法是现有技术中为大家所熟知的方法，但该方法可能包括确定所接收的信号是否降低到期望值以下或确定未检测到上行信号。
多波长光收发器214可包括一个光发射器和一个光接收器。该光发射器可以是用于通过多种光波长发射光信号的任何设备。在实施例中，可调光发射器可以是可调波长激光器，例如，半导体激光器或气体激光器。例如，该光发射器可以是激光二极管、异质结激光器、量子阱激光器、量子级联激光器、分布反馈（DFB）激光器，或它们的组合。光通道可以是在国际电联电信标准化部门（ITU-T）G.694.1中描述的密集WDM（DWDM）信道、在ITU-TG.694.2中描述的粗WDM（CWDM）信道，或其他光通道。在实施例中，光信号的波长可以在近红外范围（例如，从大约0.7微米（μ）到大约1μm）和/或短波红外范围（例如，大于或等于约1μm）中变化。例如，当承载在光纤270中的一个光纤中的光信号具有等于约1625毫微米（nm）的波长时，来自光发射器210的信号的波长从约1618nm（或约195300千兆赫（GHz））到约1632nm（或约183700GHz）之间变化。来自光发射器的信号可以是相干信号，每个相干信号在足够长的持续时间内具有基本恒定相位，例如，通过有限的或基本上不中断的传输。在一些实施例中，可以在多波长光收发器214中使用在多个波长信道上发射多个信号的单个激光器。在替代性实施例中，可以使用大量单个波长激光器而不是可调波长激光器以多个不同波长传输信号。
分离器260可以是将光信号分离成多个实质上完全相同的光信号的任何设备。例如，分离器260可以是1：n光耦合器（例如，1:2或1:3光耦合器）。在实施例中，分离器260可将来自OLT210的传输信号传向ONU220、230、240、250。分离器260还可以将从ONU220、230、240、250接收的信号组合到单个光传输介质上以向OLT210发送。分离器260可以包括通过ODN分配的单个分离器或多个分离器。ODN（未示出）可由单级分离器260或波分复用（WDM）复用器/解复用器，或多级分离器和/或WDM复用器/解复用器组成。
可以提供ONU双路复用器226、236、246、256用于在相同端口上接收和传输信号。根据实施方式，ONU接收器224、234、244、254可以是可调的或固定的。ONU发射器228、238、248、258用于能够将波长调整为多个波长的任意一个。ONU发射器228、238、248、258可与上述多波长发射器214光发射器类似。
当不正当ONU220、230、240、250违反正常参数或在另一ONU220、230、240或250的传输时隙中在PON200传输光功率时，相同波长中的上行信道会遇到性能恶化。在最坏的情况下，OLT110无法检测来自波长的任何预期的上行信号，并且在该波长中的上行传输被堵塞。例如，在图2中，ONU1220和ONU3240都在上行传输中采用波长λb。如果ONU3240在分配给ONU3240的时隙之外不断向OLT210发送信号，则OLT210无法接收来自ONU1220的传输。波长λb中来自任意其他ONU的传输也会受损。
如上所述，大多数不正当ONU通过连续地发送来自不正当ONU的发射器的不受控制的信号来干扰或堵塞上行通信。在图2所示的系统中，可以采用ONU发射器波长可调性减轻不正当ONU受损。更改上行通信信道可最终将上行传输转移到不同的波长，并且可以减轻不正当ONU的信号干扰。
一旦OLT210检测到不正当行为，可以进行以下步骤以减少或缓和问题。OLT210可通过下行信道向受影响的ONU220、230、240、250发送通知或消息，通知受影响的ONU220、230、240、250将它们的上行波长更改为不同的波长（或多个不同波长）。该消息可包括到一些或所有ONU220、230、240、250的广播消息或可包括多个单播消息，其中ONU220、230、240、250中的每个ONU接收自己的单播消息。受影响的ONU220、230、240、250可按照OLT210指示调整它们的发射器波长。在一些实施例中，波长更改响应可从ONU220、230、240、250发送到OLT210。在合理适应时间之后或在接收波长更改响应之后，OLT210可通过常规操作掌握新上行波长中的受影响的ONU220、230、240、250的传输。
为了做出上行波长更改决策，OLT210可能对上行波长可用性和ONU波长可调性所知甚多。如果所有受影响的ONU220、230、240、250都使用相同的下行波长，一个下行广播消息可能足够承载上行波长更改命令。在受影响的ONU220、230、240、250处于多个下行波长信道的情况下，每个下行波长信道可能为实现通知目的而需要一个广播消息。
来自ONU220、230、240、250的波长更改响应是可选的。当受影响的ONU220、230、240、250支持部分波长可调性，来自ONU220、230、240、250的响应通知OLT210可能达到ONU220、230、240、250的实际波长。实际波长是根据ONU220、230、240、250的有限波长可调性由ONU220、230、240、250进行的最大努力。
一旦上行波长更改完成，OLT210可以开始常规操作。注意的是，ONU220、230、240、250测距时间可能会因为上行波长更改而更改。在多数情况下，窗口漂移（DOWi）的阀值能够处理该问题。当测距时间更改超过该阀值时，可能需要重新测距以更新ONU220、230、240、250均衡延迟。在重新测距之后，受影响的ONU220、230、240、250能够通过新波长与OLT210进行通信。
图3是根据本发明的实施例的图示用于不正当ONU规避的方法300的协议图。在步骤306，OLT302可检测不正当ONU行为。在步骤308，OLT302可向共享相同波长的每个ONU304传输上行波长更改命令，在该波长上，检测到不正当ONU行为。不以不正当方式操作的ONU304会将它们的上行传输波长更改为由OLT302分配的新波长。在步骤310，ONU304可选地向OLT302传输波长更改响应。OLT302可以在进行常规操作316之前等待不正当ONU规避持续时间312。不正当ONU规避持续时间312可以是一个规定的时间段或可以是接收来自ONU304的波长更改响应消息的时间。在步骤314，OLT通过向ONU304发送上行传输分配继续常规操作。在合理适应时间之后或在接收来自ONU304的波长更改响应消息之后，OLT302可通过常规操作将在下行信道中的上行带宽分配消息发送给受影响的ONU用于在新上行波长中的操作。
发送图3所示的上行波长更改命令和波长更改响应主要有三种方法。第一种方法是带内帧字段和内嵌结构的内嵌信道。示例包括千兆比特PON（GPON）和10G-PON（XG-PON）中的内嵌操作、管理和维护（OAM）以及以太网PON（EPON）和10千兆比特EPON（10GEPON）中的逻辑链路标识（LLID）。第二种方法是控制消息信道。示例包括G-PON和XG-PON1中的物理层OAM（PLOAM）消息以及EPON和10GEPON中的多点控制协议（MPCP）消息。表1给出了上行波长更改的PLOAM消息的示例。表2示出了波长更改响应物理层操作和维护（PLOAM）消息。
表1：上行波长更改PLOAM消息
八位字节 内容
1-2 广播
3 消息类型ID
4 序列号
5～a ONU Tx波长
(a+1)～b ONU Tx新波长
(b+1)～40 预留或填充
41-48 消息完整性校验
表2：波长更改响应PLOAM消息
八位字节 内容
1-2 分配的ONU-ID
3 消息类型ID
4 序列号
5～a 指示的ONU Tx波长
(a+1)～b 实际ONU Tx波长
(b+1)～40 预留或填充
41-48 消息完整性校验
第三种方法是数据信道。在G-PON和XG-PON1中，特殊的GPON封装模式（GEM）或XGPON封装模式（XGEM）端口可以由ONU管理控制接口（OMCI）为实现这一目的而配置。在EPON和10GEPON中，LLID可以针对这一目的进行设计。
可以在2011年4月8日由罗等人递交的发明名称为“多波长无源光网络中的波长指示”的第61/473439号美国专利申请案中获得关于发送上行波长更改命令和波长更改响应的方法的其他详细信息，该申请内容以引入方式并入本文本中，如全文再现一般。还可以在ITU-T建议G.984.3和G.987.3以及IEEE标准802.3ah和802.3av中获得其他详细信息，所有这些内容以引入方式并入本文本中，如全文再现一般。
图4图示了网络单元400的实施例，该网络单元可以是通过网络传输和处理数据的任意设备。例如，网络单元400可对应于或可位于OLT或ONU，例如上述OLT210或ONU220、230、240、250。网络单元400可以包含一个或多个入端口或单元410，所述入端口或单元耦合到接收器（Rx）412，用于从其他网络部件接收信号和帧/数据。网络单元400可以包括逻辑单元420，用于确定将数据发送到哪些网络组件。逻辑单元420可以使用硬件、软件或这两者来实施。网络单元400还可以包括一个或多个出端口或单元430，所述出端口或单元耦合到发射器（Tx）432，用于将信号和帧/数据传输到其他网络组件。接收器412、逻辑单元420以及发射器432还可实施或支持上述不正当ONU规避方法300。网络单元400的组件可以如图4所示进行布置。
本发明公开至少一项实施例，且所属领域的普通技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征作出的变化、组合和/或修改均在本发明公开的范围内。因组合、合并和/或省略所述实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明的范围内。应当理解的是，本发明已明确阐明了数值范围或限制，此类明确的范围或限制应包括涵盖在上述范围或限制（如从大约1至大约10的范围包括2、3、4等；大于0.10的范围包括0.11、0.12、0.13等）内的类似数量级的迭代范围或限制。例如，每当公开具有下限Rl和上限Ru的数值范围时，具体是公开落入所述范围内的任何数字。具体而言，特别公开所述范围内的以下数字：R=R1+k*(Ru–R1)，其中k为从1%到100%范围内以1%递增的变量，即，k为1%、2%、3%、4%、7%、…、70%、71%、72%、…、97%、96%、97%、98%、99%或100%。此外，还特此公开了，上文定义的两个R值所定义的任何数值范围。除非另有说明，否则使用术语约摂是指随后数字的±10%。相对于权利要求的某一要素，术语“可选择”的使用表示该要素可以是“需要的”，或者也可以是“不需要的”，二者均在所述权利要求的范围内。使用如“包括”、“包含”和“具有”等较广术语应被理解为提供对如“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述的限制，而是由所附权利要求书定义，所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。每项和每条权利要求作为进一步公开的内容并入说明书中，且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本中，其提供补充本发明的示例性、程序性或其他细节。
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，本发明所公开的系统和方法可以以许多其他特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。
此外，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、子系统和方法可以与其他系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦接或直接耦接或通信的其他项也可以采用电方式、机械方式或其他方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦接或通信。其他变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离本文精神和所公开的范围的情况下确定。

Claims (24)

1.一种在光线路终端（OLT）中实施的用于减少来自减少无源光网络（PON）中来自不正当光网络单元（ONU）的不利影响的方法，其特征在于，包括：
使用处理器确定所述不正当ONU违反预定参数进行传输；以及
向多个ONU发送至少一个消息将传输波长从第一波长改变到第二波长。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用处理器确定所述不正当ONU违反预定参数进行传输包括确定所述不正当ONU正在其他ONU的传输时隙中进行传输。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中使用所述处理器确定所述不正当ONU在所分配的时隙之外进行传输包括确定上行信道遇到性能恶化。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用处理器确定所述不正当ONU违反预定参数进行传输包括确定所述不正当ONU正在分配给不正当ONU的传输时隙之外进行传输。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用处理器确定所述不正当ONU违反预定参数进行传输包括确定所述不正当ONU无法检测预期的上行信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将上行波长分配消息发送给多个ONU中的至少一些ONU。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述上行波长分配消息在适应时间到期后发送。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述上行波长分配消息在接收来自ONU的多个波长更改响应之后发送。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在第二波长上发送上行传输分配。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个消息包括单个广播消息。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个消息包括多个单播消息。
12.一种光线路终端（OLT），其特征在于，包括：
多波长收发器，用于以多个波长向多个光网络单元（ONU）传输信号和接收来自所述ONU的信号；以及
耦合所述多波长收发器的逻辑单元，其中所述逻辑单元用于当所述逻辑单元确定其中一个ONU在预定义参数之外传输时通过所述多波长收发器向所述ONU发送波长更改命令。
13.根据权利要求12所述的OLT，其特征在于，所述逻辑单元用于确定当一个ONU正在在另一ONU的传输时隙中进行传输时，其中一个ONU正在在预定义参数之外进行传输。
14.根据权利要求12所述的OLT，其特征在于，所述逻辑单元用于确定当上行信道遇到性能恶化时，其中一个ONU正在在预定义参数之外进行传输。
15.根据权利要求12所述的OLT，其特征在于，所述逻辑单元用于确定当OLT无法检测到预期的上行信号时，其中一个ONU正在在预定义参数之外进行传输。
16.根据权利要求12所述的OLT，其特征在于，所述逻辑单元进一步用于指示所述发射器发送上行波长分配消息到所述多个ONU的至少一些ONU。
17.根据权利要求16所述的OLT，其特征在于，所述逻辑单元进一步包括指示所述发射器在适应时间过期之后发送所述上行波长分配消息。
18.根据权利要求16所述的OLT，其特征在于，所述逻辑单元进一步包括指示所述发射器在所述发射器接收来自所述ONU的波长更改响应之后发送所述上行波长分配消息。
19.根据权利要求12所述的OLT，其特征在于，所述逻辑单元进一步用于指示所述发射器发送上行传输分配。
20.一种用于减轻不正当光网络单元（ONU）对无源光网络（PON）性能的影响的系统，其特征在于，包括：
光线路终端（OLT）；以及
共享上行传输波长的多个ONU，
其中所述OLT用于当检测到其中一个ONU进行预定义参数之外的操作时向所述ONU发送更改波长通知。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述OLT用于确定当一个ONU正在在另一ONU的传输时隙中进行传输时，其中一个ONU正在在预定义参数之外进行操作。
22.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述OLT用于确定当上行信道遇到性能恶化时，其中一个ONU正在在预定义参数之外进行操作。
23.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述OLT用于确定当一个ONU正在在分配给一个ONU的传输时隙中进行传输时，其中一个ONU正在在预定义参数之外进行操作。
24.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述OLT用于确定当OLT无法检测预期的上行信号时，其中一个ONU正在在预定义参数之外进行操作。
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