CN104363531A - 一种无源光网络成帧方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种设备，其包括光线路终端(OLT)，所述OLT经配置以耦合到多个光网络单元(ONU)且将多个下游帧传输到所述ONU，其中所述下游帧中的每一者包括多个前向错误校正(FEC)代码字及多个额外的未经FEC编码的字节，其中包括受到标头错误控制(HEC)代码保护的同步信息。本发明提供一种设备，其包括处理单元，所述处理单元经配置以将控制数据、用户数据或这两个数据设置成下游帧中的多个FEC代码字，且将物理同步序列(PSync)、超帧结构及无源光网络识别符(PON-ID)结构设置成下游帧中的多个额外的未经FEC编码的字节，所述设备还包括传输单元，所述传输单元经配置以在125微秒窗内在下游帧中传输FEC代码字及额外的未经FEC编码的字节。

Description

一种无源光网络成帧方法和设备
本发明要求罗远秋等人于2009年12月16日递交的发明名称为“HEC保护XG-PON1下游帧同步模式”的美国临时专利申请61/287,024及罗远秋等人于2010年9月17日递交的发明名称为“标头错误控制保护万兆比特无源光网络下游帧同步模式”的美国非临时专利申请12/884,566的在先申请优先权，该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，确切地说，涉及标头错误控制保护万兆比特无源光网络下游帧同步模式。
发明背景
无源光网络(PON)是一种用于经由“最后一英里”提供网络接入的系统。PON是点对多点网络，其包括中央局处的光线路终端(OLT)、光分配网络(ODN)，及客户驻地处的多个光网络单元(ONU)。在一些PON系统，例如千兆比特PON(GPON)系统中，以大约2.5千兆比特/秒(Gbps)的速度广播下游数据，以大约1.25Gbps的速度传输上游数据。但是，预计PON系统的带宽能力会随着业务需求的增加而增加。为了满足增加的业务需求，有些新近出现的PON系统，例如下一代接入(NGA)系统，经过重新配置，以更高的带宽，例如大约十Gbps，来传送数据帧，且可靠度及效率得到了改良。
发明内容
在一个实施例中，本发明包含一种设备，其包括OLT，所述OLT经配置以耦合到多个ONU，且将多个下游帧传输到所述ONU，其中所述下游帧中的每一者包括多个前向错误校正(FEC)代码字及多个额外的未经FEC编码的字节，其中包括受到标头错误控制(HEC)代码保护的同步信息。
在另一实施例中，本发明包含一种设备，其包括处理单元，所述处理单元经配置以将控制数据、用户数据或这两个数据设置成下游帧中的多个FEC代码字，且将物理同步序列(PSync)、超帧结构及无源光网络识别符(PON-ID)结构设置成下游帧中的多个额外的未经FEC编码的字节，所述设备还包括传输单元，所述传输单元经配置以在125微秒窗内在下游帧中传输FEC代码字及额外的未经FEC编码的字节。
在又一实施例中，本发明包含一种方法，其包括在ONU处实施同步状态机，所述同步状态机包括多个下游帧的寻找状态、预同步状态及同步状态，其中所述下游帧中的每一者包括物理同步块(PSBd)，所述物理同步块包括物理同步(PSync)模式、超帧结构及PON-ID结构，其中所述超帧结构包括超帧计数器及保护所述超帧结构的第一HEC，且其中所述PON-ID结构包括PON-ID及保护所述PON-ID结构的第二HEC。
根据结合附图及权利要求书进行的以下详细描述，将更清楚地理解这些及其它特征。
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及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PON的一实施例的示意图。
图2是帧的一实施例的示意图。
图3是帧的一部分的一实施例的示意图。
图4是帧的一部分的另一实施例的示意图。
图5是同步状态机的一实施例的示意图。
图6是PON成帧方法的一实施例的流程图。
图7是经配置以实施PON成帧方法的设备的一实施例的示意图。
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
首先应理解，尽管下文提供一个或一个以上实施例的说明性实施方案，但可使用任何种技术，不管是当前已知还是现有的，来实施所揭示的系统及/或方法。本发明决不应限于下文所说明的说明性实施方案、图式及技术，包含本文所说明并描述的示范性设计及实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内加以修改。
在PON系统中，可使用FEC方案来校正多个帧中的错误。根据FEC方案，所传输的帧可包括多个FEC代码字，所述代码字可包括多个数据块及奇偶校验块。接着，可使用“状态机”将对应于FEC代码字的每一定量的块对准或“锁定”在例如ONU或OLT处的缓冲器、成帧器或存储器位置中。可在逐个检测了FEC代码字的数据块及奇偶校验块并验证了块的顺序与FEC代码字的预期块顺序匹配之后锁定FEC代码字。否则，当检测到块是无序的时，可在块的顺序中的第二个块的位置重新开始所述过程，检测并锁定正确的块顺序。
本文中揭示的是一种用于支持PON系统，例如万兆PON(XGPON)中的传输同步及错误检测/校正的系统及方法。所述系统及方法使用一种在PON中支持FEC方案并提供传输同步的成帧机制。可在多个传输窗内，例如在大约125微秒的时间周期中传输帧，其中每一传输窗可包括用于错误检测/校正的整数个多个FEC代码字。传输窗还可包括额外或附加的字节，可用于进行传输同步。附加的字节可包括帧同步及/或时间同步，且可能未经FEC编码(例如，不受到FEC保护)，因此可能不通过FEC方案加以处理。实际上，附加的字节还可包括HEC编码，其可提供对于帧中的同步信息的错误检测/校正。
图1说明PON 100的一个实施例。PON 100包括一OLT 110、多个ONU 120及一ODN 130，ODN 130可耦合到OLT 110及ONU 120。PON 100可为不需要任何有效组件来在OLT 110与ONU 120之间分配数据的通信网络。实际上，PON 100可使用ODN 130中的无源光组件来在OLT 110与ONU 120之间分配数据。PON 100可为NGA系统，例如万兆比特GPON(或XGPON)，其可具有约十Gbps的下游带宽及至少约2.5Gbps的上游带宽。合适的PON 100的其它实例包含由国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)G.983标准界定的异步传递模式PON(APON)及宽带PON(BPON)、由ITU-TG.984标准界定的GPON、由电气与电子工程师协会(IEEE)802.3ah标准界定的以太网PON(EPON)、IEEE 802.3av标准中描述的万兆比特EPON，及波分多路复用(WDM)PON(WPON)，其全部以全文引用的方式并入本文中。
在一实施例中，OLT 110可为经配置以与ONU 120及另一网络(未图示)通信的任何装置。具体来说，OLT 110可充当其它网络与ONU 120之间的媒介物。举例来说，OLT 110可将从网络接收到的数据转发到ONU 120，且将从ONU 120接收到的数据继续转发到其它网络上。虽然OLT 110的具体配置可依据PON 100的类型而变化，但在一实施例中，OLT 110可包括发射器及接收器。当其它网络正在使用与PON 100中所使用的PON协议不同的网络协议，例如以太网或同步光联网(SONET)/同步数字体系(SDH)时，OLT 110可包括将所述网络协议转换为PON协议的转换器。OLT 110转换器还可将PON协议转换成所述网络协议。OLT 110可通常位于中央位置，例如中央局，但也可位于其它位置。
在一实施例中，ONU 120可为经配置以与OLT 110及客户或用户(未图示)通信的任何装置。具体来说，ONU 120可充当OLT 110与客户之间的媒介物。举例来说，OLT 120可将从OLT 110接收到的数据转发给客户，且将从客户接收到的数据继续转发到OLT 110上。虽然ONU 120的具体配置可依据PON 100的类型而变化，但在一实施例中，ONU 120可包括经配置以将光信号发送到OLT 110的光发射器，及经配置以从OLT 110接收光信号的光接收器。另外，ONU 120可包括为客户将光信号转换为例如以太网协议的信号等电信号的转换器，及可发送及/或接收去往客户装置的电信号的第二发射器及/或接收器。在一些实施例中，ONU 120及光网络终端(ONT)是类似的，因此在本文中可互换使用这些术语。通常，ONU可位于分散的位置，例如客户驻地，但也可位于其它位置。
在一实施例中，ODN 130可为数据分配系统，其可包括光纤缆线、耦合器、分离器、分配器及/或其它设备。在一实施例中，光纤缆线、耦合器、分离器、分配器及/或其它设备可为无源光组件。具体来说，光纤缆线、耦合器、分离器、分配器及/或其它设备可为不需要任何电力来在OLT 110与ONU 120之间分配数据信号的组件。或者，ODN 130可包括一个或多个处理设备，例如光放大器。ODN 130可通常以图1中所示的分支配置从OLT 110延伸到ONU120，但也可以任何其它点对多点配置来配置。
在一实施例中，OLT 110、ONU 120或这两者可经配置以实施FEC方案来控制或减少传输错误。FEC方案的一部分内容是，可在传输之前将数据与错误校正码组合，错误校正码可包括冗余数据。举例来说，可将数据及错误校正码封装或成帧为FEC代码字，可由另一PON组件来接收及解码所述代码字。在一些实施例中，所述FEC代码字可包括错误校正码，且可与数据一起传输，不修改数据比特。当接收到错误校正码时，无需传输额外数据，即可检测并校正所传输的数据中的至少一些错误，例如比特错误。除了数据之外还传输错误校正码，这样可能会消耗至少一些信道带宽，因此可能会减少可供数据使用的带宽。但是可对错误检测使用FEC方案而不是专用的反向信道，这样可减少错误检测方案的复杂度、成本或这两个方面。
FEC方案可包括状态机模型，可用于锁定FEC代码字，例如确定代表FEC代码字的多个接收到的块是否准确地对准或顺序正确。要正确地获得数据及错误校正码，可能必须锁定FEC代码字或验证FEC块的对准。举例来说，OLT110、ONU 120或这两者可包括FEC处理器，所述处理器可为硬件，例如电路，或实施状态机模型的软件。FEC处理器可耦合到OLT 110或ONU 120处的对应接收器及/或解帧器，且可使用模/数转换、调制及解调、线性编码及解码或以上方案的组合。还可将包括接收到的块的FEC代码字锁定于耦合到FEC处理器及接收器的存储器位置或缓冲器。
通常可在例如大约125微秒的多个对应固定时间窗内，在多个GPON传送器(GTC)帧中，例如在GTC层处，传输PON系统中的下游数据。GTC帧可包括下游物理控制块(PCBd)及GTC有效负载(例如，用户数据)，其可能并不包括时间或日时间(ToD)信息。但是，为了建立PON传输同步，可能在传输的帧中需要ToD信息或任何其它同步信息。在一实施例中，OLT 110可经配置以例如在对应传输窗中、在下游帧中将ToD信息及/或任何其它同步信息传输到ONU 120。下游帧还可支持用于错误检测及校正的FEC方案。因此，传输窗可包括FEC代码字，FEC代码字可包括数据及错误校正码及时间或ToD信息。具体来说，传输窗可包括整数多个FEC代码字及可能未经FEC编码的多个附加或额外字节，因此可能不使用FEC方案处理或保护以免于出现错误。额外或附加字节可用于提供PON传输的时间(例如，ToD)及/或同步信息，且还可包括可用于检测及/或校正同步数据中的任何错误的HEC编码。
举例来说，OLT 110可在大约125微秒的对应时间窗或任何固定长度的时间窗内在多个XGPON传送器(XGTC)帧中传输下游数据。XGTC帧(及对应的时间窗)可包括有效负载，有效负载中包括FEC代码字，例如使用里德－所罗门(RS)(248,x)FEC编码(例如，x等于大约216或大约232)的大约627个FEC代码字。此外，XGTC帧(及对应的时间窗)可包括额外的字节(例如，在PCBd中)，例如大约24个字节，包括如下文详细描述的同步及/或时间同步数据及HEC编码。
图2说明帧200的一实施例，其可包括经FEC编码的控制及/或用户数据及未经FEC编码的同步信息。举例来说，帧200可对应于GTC或XGTC帧，例如从OLT 110到ONU 120的下游，且可在固定的时间窗内传输。帧200可包括第一部分210及第二部分211。第一部分210可对应于GTC或XGTC PCBd或标头，且可包括时间或同步信息，例如PSync模式、ToD、其它时间及/或帧同步信息或以上各项的组合。具体来说，时间或同步信息可能未经FEC编码，且可与第一部分210中的HEC编码相关联，所述HEC编码可用于检测/校正可能在第一部分210中出现的多个比特错误。下文更详细地描述第一部分210。在一实施例中，帧200可对应于使用RS(248,x)编码的GTC或XGTC帧，因此第一部分210可包括大约24个字节。虽然在图2中第一部分210是在第二部分211前面，但是在其它实施例中，第一部分210可位于帧200的其它位置，例如在第二部分211后面。
第二部分211可对应于GTC或XGTC有效负载，且可包括多个可能经FEC编码的代码字。举例来说，第二部分211可包括整数多个FEC代码字。GTC或XGTC有效负载可包括有效负载长度下游(Plend)212、上游带宽图(USBWmap)214、至少一个物理层操作、管理与维护(PLOAM)字段216及有效负载218。Plend 212可包括多个子字段，包含B长度(Blen)及循环冗余校验(CRC)。Blen可指示US BWmap 214的长度，例如以字节为单位。CRC可用于例如在ONU 120处验证接收到的帧200中是否存在错误。举例来说，当CRC失败时，可丢弃帧200。在一些支持异步传送模式(ATM)通信的PON系统中，子字段还可包含A长度(Alen)子字段，其指示ATM有效负载的长度，所述ATM有效负载可包括帧200的一部分。US BWmap 214可包括块或子字段的阵列，其中的每一者可包括对单个传送器(TC)的单个带宽分配，可用于管理GTC层中的上游带宽分配。TC可为GTC层中的输送实体，其可经配置以将较高层信息从输入端传送到输出端，例如从OLT到ONU。BWmap 214中的每一块可包括多个子字段，例如分配识别符(Al loc-ID)、旗标、开始时间(SStart)、停止时间(SStop)、CRC或以上各项的组合。
PLOAM字段216可包括PLOAM消息，所述消息可从OLT被发送到ONU，且包含操作、管理与维护(OAM)相关告警或由系统事件触发的阈值越限告警。PLOAM字段216可包括多个子字段，例如ONU识别符(ONU-ID)、消息识别符(消息ID)、消息数据及CRC。ONU-ID可包括地址，所述地址可被指派给ONU中的一者，且可由所述ONU用来检测其预期消息。消息ID可指示PLOAM消息的类型，且消息数据可包括PLOAM消息的有效负载。CRC可用来验证接收到的PLOAM消息中是否存在错误。举例来说，当CRC失败时，可丢弃PLOAM消息。帧200可包括对应于不同ONU的不同PLOAM 216，所述不同ONU可由不同ONU-ID指示。有效负载218可包括广播数据(例如，用户数据)。举例来说，有效负载218可包括GPON封装方法(GEM)有效负载。
图3说明可包括未经FEC编码的同步信息的例如在下游GTC或XGTC帧中的帧部分300的实施例。举例来说，帧部分300可对应于帧200的第一部分210。帧部分300可包括PSync字段311、以秒为单位的ToD(ToD-Sec)字段315及以毫微秒为单位的ToD(ToD-Nanosec)字段321。在一实施例中，帧部分300可包括大约24个字节，其中PSync字段311、ToD-Sec字段315及以毫微秒为单位的ToD字段321中的每一者可包括大约八个字节。此外，PSync字段311、ToD-Sec字段315及ToD-Nanosec字段321中的每一者可包括HEC编码，其可用于检测/校正对应字段中的错误。
PSync字段311可包括PSync模式312及HEC字段314。可在ONU处，例如在耦合到接收器的数据成帧器处使用PSync模式312，检测下游帧部分300(或帧200)的开头且相应地建立同步。举例来说，PSync模式312可对应于可能未经加扰的固定模式。HEC字段314可提供用于PSync字段311的错误检测及校正。举例来说，HEC 314可包括对应于博斯及里德－查德瑞(BCH)代码的多个比特，其具有生成多项式及单个奇偶校验比特。在一实施例中，PSync模式312可包括大约51个比特，且HEC字段314可包括大约13个比特。
ToD-Sec字段315可包括秒字段316、预留(Rev)字段318及第二HEC字段320。秒字段316可包括以秒为单位的与帧相关联的ToD的整数部分，预留字段318可被预留，或者可能不被使用。第二HEC 320的配置方式可大致类似于HEC 314，且可提供对ToD-Sec字段315的错误检测及校正。在一实施例中，秒字段316可包括大约48个比特，预留字段318可包括大约三个比特，第二HEC字段320可包括大约13个比特。
ToD-Nanosec字段321可包括毫微秒字段322、第二预留(Rev)字段324及第三HEC字段326。毫微秒字段322可包括以毫微秒为单位的与帧相关联的ToD的小数部分，且第二预留字段324可被预留，或者可能不被使用。第三HEC 326的配置方式可大致类似于HEC 314，且可提供对ToD-Nanosec字段321的错误检测及校正。在一实施例中，毫微秒字段322可包括大约32个比特，第二预留字段324可包括大约19个比特，第三HEC字段326可包括大约13个比特。
图4说明帧部分400的另一实施例，其可包括未经FEC编码的同步信息。举例来说，帧部分400可对应于下游GTC或XGTC帧中的PSBd。PSBd 410可包括PSync模式412、超帧结构414及PON-ID结构420。在一实施例中，帧部分200或PSBd可包括大约24个字节，其中Psync模式412、超帧结构414及PON-ID结构420中的每一者可包括大约八个字节。此外，超帧结构414及PON-ID结构420中的每一者可包括HEC编码，可用于检测/校正对应字段中的错误。
PSync模式412可用于检测帧中的PSBd的开头，且可包括大约64个比特。ONU可使用PSync模式412在下游帧边界上对准帧。PSync模式412可包括固定模式，例如0xC5E5 1840 FD59 BB49。超帧结构414可包括超帧计数器416及HEC代码418。超帧计数器416可对应于超帧结构414的大约51个最高有效比特，且可指定所传输的下游帧的顺序。对于每一下游(XGTC或GTC)帧，超帧计数器416可包括大于先前传输的下游帧的值。当超帧计数器316达到最大值时，可将后续下游帧中的后续超帧计数器316设置成大约为零。HEC代码418可对应于超帧结构414的大约13个最低有效比特，且其配置方式可大致类似于上述HEC字段。HEC代码418可为对帧标头的大约63个初始比特进行操作的BCH代码与单个奇偶校验比特的组合。
PON-ID结构420可包括PON-ID 422及第二HEC代码424。PON-ID 422可对应于PON-ID结构420的大约51个比特，且HEC代码可对应于其余的大约13个比特。PON-ID 422可由OLT设置且由ONU使用来检测保护倒换事件或用于生成安全密钥。第二HEC代码424的配置可大致类似于上述HEC字段。具体来说，HEC代码418可用来检测/校正超帧计数器416中的错误，且第二HEC代码424可用来检测/校正PON-ID 422中的错误。
由于可将同步信息封装在下游帧中未经FEC编码的多个附加字节中，所以如在帧部分300或帧部分400中所述，可将HEC代码添加到附加字节中的同步信息，以在ONU处提供用于同步信息的充分或可接受的错误检测/校正能力。在多种情况下，此HEC编码方案可提供高效的错误检测/校正。举例来说，当ONU处于深度休眠情形时，ONU可在每个特定时间周期(例如，每大约10微秒)重新锁定到OLT。因此，在假锁定的情况下，在未受FEC编码的附加字节(例如，大约24个字节)中，可能会出现多个错误。但是，使用附加字节中的HEC代码，防止或解决这些错误的概率可能相当高。
举例来说，在PON下游传输中的大约1e-03的比特错误率(BER)的情况下，可使用包括下游帧中的对应大约八个字节的字段内的大约13个比特的HEC代码，例如上述HEC字段，来检测对应八个字节的字段中的多达大约三个比特错误，且校正其中的多达大约两个比特错误。在此情况下，在使用HEC方案后获得对应大约八个字节的字段中的大约三个比特错误的概率可能相当小，例如大约等于0.0039％。使用HEC方案，可检测到这三个比特错误但可能无法加以校正。此外，在使用HEC方案后获得对应大约八个字节的字段中的大约四个或四个以上比特错误的概率可能大约等于0.0001％。但是，使用HEC方案获得大约两个或不到两个错误比特的几率可能相当高，例如大约等于99.996％。使用HEC方案可检测到这两个比特错误并加以校正。
在帧锁定过程期间，可用接收到的帧中的至少大约两个可校正PSync模式来高效地验证帧。举例来说，如果已经例如在两个连续的大约八个字节的字段中接收到并正确地校正至少大约两个PSync模式，例如PSync模式312，则ONU可成功地锁定下游帧。使用例如HEC字段314中的两个对应HEC代码来正确地检测到两个连续PSync模式的概率可能相当高，例如大约等于99.996％的二次方或大约99.992％(例如99.996％2＝99.992％)因此，如图2、图3及图4所述使用包括HEC编码的大约24个附加字节，可让ONU能够以相当高水平的确定性(例如，大约99.992％)成功地锁定下游帧。
此外，在ONU处建立假锁的几率可能需要检测到包括相同固定模式(例如，包括相同比特错误)的两个连续PSync字段。当在这两个PSync模式中可能都存在大约四个比特错误时，发生此情形的可能性最大。通过64*63*62*61/(1*2*3*4)或大约1/635,376％当中的一个二项式系数，可计算出接收到两个对应大约64个比特中的相同大约四个比特(或帧中的大约24个附加字节)的概率。因此，获得两个假PSync模式的几率可能等于大约0.0001％的二次方或大约1e-12％。因此，建立假锁的几率可能大约等于(1/635376)x(1e-12)的乘积或大约5e-19％，这个几率可以忽略不计。在重新锁定的相对深度休眠的情形下，例如大约每十微秒，此情形可对应于大约每1.7e16秒发生一次假锁，这是可容忍的。
图5说明同步状态机500的实施例，其可由ONU用来同步下游传输帧，例如帧200。同步状态机500可使用下游帧中的可能未经FEC编码的PSync模式，例如PSync模式312或PSync模式412。PSync模式可位于下游帧的一部分中，例如PSBd、帧部分300或第一部分210。在一些实施例中，PSync模式可受到HEC代码，例如HEC字段314保护。
ONU可例如使用软件、硬件或这两者来实施同步状态机500。同步状态机500可在寻找状态510下开始，其中可执行在所有可能对准(例如，比特及/或字节对准)方面对PSync模式的搜索。如果找到正确的PSync模式，则同步状态机500可转变为Pre-Sync状态520，其中可执行对在最后检测到的PSync模式之后相隔固定时间长度(例如，大约125微秒)的第二PSync模式的搜索。如果未在Pre-Sync状态520下成功地找到第二PSync模式，则同步状态机500可从Pre-Sync状态520返回到寻找状态510。如果在Pre-Sync状态520下成功地找到第二PSync模式，则同步状态机500可转变成Sync状态530。如果达到Sync状态530，则同步状态机500可宣布下游帧被成功同步，随后可开始对帧进行处理。在一实施例中，如果ONU检测到M个连续的不正确的PSync字段或模式(M是整数)，则同步状态机500可宣布下游帧的同步不成功，且返回到寻找状态510。举例来说，M可大约等于五。
图6说明成帧方法600的一实施例，例如OLT可在将例如XGTC或GTC帧等下游帧发送到ONU之前使用此方法将下游帧成帧。下游帧可包括可经FEC编码的控制及/或用户数据，及/或可能未经FEC编码的同步及/或时间数据。但是，可使用HEC代码在下游帧中保护同步及/或时间数据中的至少一些。在框610处，可将控制数据、用户数据或这两者(控制/用户数据)封装到下游帧中的整数多个FEC代码字中。举例来说，可将控制/用户数据转换成可位于XGTC或GTC有效负载部分中的多个FEC代码字。举例来说，控制/用户数据可包括Plend、多个PLOAM字段或消息、用户有效负载或以上各项的组合。
在框620处，可在下游帧中没有FEC编码的多个其余字节中封装同步/时间数据及对应的HEC代码。举例来说，同步数据可位于XGTC或GTC的PCBd或PSBd部分中。同步/时间数据可包括多个同步元素，例如PSync模式、ToD、PON ID或以上各项的组合。同步/时间数据还可包括同步/时间元素，例如ToD、PON ID及/或PSync模式中的至少一些的对应HEC代码或字段。在框630处，可在下游帧中传输包括控制/用户数据的FEC代码字及包括同步/时间数据及对应的HEC代码的其余字节。方法600随后可结束。
图7说明可经配置以实施PON成帧方法600的设备700的实施例。所述设备可包括处理单元710及传输单元720，其可经配置以实施方法600。举例来说，处理单元710及传输单元720可对应于硬件、固件及/或经安装以运行硬件的软件。处理单元710可经配置以如上文在步骤610及620中所述，将控制数据、用户数据或这两者设置成下游帧中的多个FEC代码字，且在下游帧中的多个额外的未经FEC编码的字节中设置同步信息。同步信息可包括PSync字段311、ToD-Sec字段315及ToD-Nanosec字段321。或者，同步信息可包括PSync模式412、超帧结构414及PON-ID结构420。处理单元710可接着将FEC代码字及额外的未经FEC编码的字节转发给传输单元720。传输单元720可经配置以在固定时间窗，例如大约125微秒内，在下游帧中传输FEC代码字及额外的未经FEC编码的字节。在其它实施例中，处理单元710及传输单元720可组合成单个组件，或者可包括多个子组件，其可实施方法600。
可在任何通用网络组件上，例如在具有足以处置所施加的必要工作负载的处理能力、存储器资源及网络吞吐量能力的计算机或网络组件实施上述网络组件。图8说明适合于实施本文中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(其可称为中央处理器单元或CPU)，其与存储器装置、输入/输出(I/O)装置810及网络连接装置812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。处理器802可实施为一个或一个以上CPU芯片，或者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，用于数据的非易失性存储，且用作溢流数据存储装置，前提是RAM 808的大小不足以保持所有工作数据。次要存储装置804可用于存储程序，当选择这些程序来执行时，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，其存储器容量通常较小。RAM 808用于存储易失性数据且可能用于存储指令。对ROM 806及RAM 808的存取通常都比对次要存储装置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及/或所述实施例的特征的变化、组合及/或修改在本发明的范围内。因组合、整合及/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，应将这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及上限Ru的数值范围时，具体来说是揭示属于所述范围的任何数字。确切地说，具体来说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、包含及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等效物。每一及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。揭示内容中对参考专利的论述并不是承认其为现有技术，尤其是公开日期在本发明的在先申请优先权日期之后的任何参考专利。本发明中所引用的所有专利、专利申请案及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，所揭示的系统及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，各种实施例中描述及说明为离散或单独的技术、系统、子系统及方法可与其它系统、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、替代及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及范围的情况下作出。

Claims (29)

1.一种无源光网络PON成帧设备，其包括：
光线路终端(OLT)，其经配置以耦合到多个光网络单元(ONU)且将多个下游帧传输到所述ONU；
其中所述下游帧中的每一者包括多个前向错误校正(FEC)代码字及多个额外的未经FEC编码的字节，所述多个额外的未经FEC编码的字节包括受到标头错误控制(HEC)代码保护的同步信息。
2.根据权利要求1所述的PON成帧设备，其中所述未经FEC编码的字节的长度是24个字节。
3.根据权利要求2所述的PON成帧设备，其中所述同步信息包括八个字节的物理同步序列、八个字节的超帧结构，及八个字节的无源光网络识别符(PON-ID)结构。
4.根据权利要求3所述的PON成帧设备，其中所述HEC代码包括13个比特的第一HEC代码及13个比特的第二HEC代码，其中所述超帧结构包括51个比特的超帧计数器及所述第一HEC代码，其中所述PON-ID结构包括51个比特的PON-ID及所述第二HEC代码，其中所述第一HEC代码保护所述超帧计数器，且其中所述第二HEC代码保护所述PON-ID。
5.根据权利要求2所述的PON成帧设备，其中所述同步信息包括物理同步(PSync)字段、以秒为单位的日时间(ToD-Sec)字段及以毫微秒为单位的日时间(ToD-Nanosec)字段，且其中所述PSync字段、所述ToD-Sec字段及所述TOD-Nanosec字段中的每一者的长度为八个字节，且受到HEC代码的保护。
6.根据权利要求5所述的PON成帧设备，其中所述Psync字段包括51个比特的PSync序列，其受到第一13个比特的HEC代码的保护，其中所述ToD-Sec字段包括48个比特的秒字段及三个比特的预留字段，其受到第二13个比特的HEC代码的保护，且其中所述ToD-Nanosec字段包括32个比特的毫微秒字段及19个比特的预留字段，其受到第三13个比特的HEC字段的保护。
7.根据权利要求2所述的PON成帧设备，其中FEC代码字的数目等于627个FEC代码字。
8.根据权利要求2所述的PON成帧设备，其中所述FEC代码字是使用里德－所罗门(RS)(248,x)FEC编码来编码的，其中x等于216或232。
9.根据权利要求1所述的PON成帧设备，
其中所述下游帧是万兆比特无源光网络传送器(XGTC)帧，其包括下游物理同步块(PSBd)及XGTC有效负载，
其中所述PSBd包括24个未经FEC编码的字节，
其中所述PSBd包括所述同步信息，且
其中所述XGTC有效负载包括所述FEC代码字。
10.一种无源光网络PON设备，其包括：
光网络单元(ONU)，其经配置以耦合到光线路终端(OLT)且从所属OLT接收多个下游帧；
其中所述下游帧中的每一者包括多个前向错误校正(FEC)代码字及多个额外的未经FEC编码的字节，所述多个额外的未经FEC编码的字节包括受到标头错误控制(HEC)代码保护的同步信息。
11.根据权利要求10所述的PON设备，其中所述未经FEC编码的字节的长度是24个字节。
12.根据权利要求11所述的PON设备，其中所述同步信息包括八个字节的物理同步序列、八个字节的超帧结构，及八个字节的无源光网络识别符(PON-ID)结构。
13.根据权利要求12所述的PON设备，其中所述HEC代码包括13个比特的第一HEC代码及13个比特的第二HEC代码，其中所述超帧结构包括51个比特的超帧计数器及所述第一HEC代码，其中所述PON-ID结构包括51个比特的PON-ID及所述第二HEC代码，其中所述第一HEC代码保护所述超帧计数器，且其中所述第二HEC代码保护所述PON-ID。
14.根据权利要求11所述的PON设备，其中FEC代码字的数目等于627个FEC代码字。
15.根据权利要求11所述的PON设备，其中所述FEC代码字是使用里德－所罗门(RS)(248,x)FEC编码来编码的，其中x等于216或232。
16.根据权利要求10所述的PON成帧设备，
其中所述下游帧是万兆比特无源光网络传送器(XGTC)帧，其包括下游物理同步块(PSBd)及XGTC有效负载，
其中所述PSBd包括24个未经FEC编码的字节，
其中所述PSBd包括所述同步信息，且
其中所述XGTC有效负载包括所述FEC代码字。
17.一种无源光网络PON成帧方法，其包括：
在光网络单元(ONU)处实施同步状态机，其包括多个下游帧的寻找状态、预同步状态及同步状态，
其中所述下游帧中的每一者包括物理同步块(PSBd)，其包括物理同步(PSync)模式、超帧结构及无源光网络识别符(PON-ID)结构，
其中所述超帧结构包括超帧计数器及保护所述超帧结构的第一标头错误控制(HEC)，且
其中所述PON-ID结构包括PON-ID及保护所述PON-ID结构的第二HEC。
18.根据权利要求17所述的PON成帧方法，其中所述超帧计数器的长度是51个比特，且所述HEC的长度是13个比特，且其中所述PSBd的长度是24个字节，且其中所述PON-ID的长度是51个比特，且所述第二HEC的长度是13个比特。
19.根据权利要求17所述的PON成帧方法，其中所述下游帧进一步包括前向错误校正(FEC)，且其中所述FEC不保护所述PSBd。
20.根据权利要求17所述的PON成帧方法，其中所述同步状态机在寻找状态下开始，且在所有可能的对准方面搜索所述PSync模式。
21.根据权利要求20所述的PON成帧方法，其中一旦找到正确的PSync模式，所述ONU便转换成所述预同步状态，且寻找在最后PSync模式之后相隔125微秒的另一PSync模式。
22.根据权利要求21所述的PON成帧方法，其中如果所述PSync模式被成功地验证，则所述ONU转变成所述同步状态，且其中如果找到不正确的PSync模式，则所述ONU转变回所述寻找状态。
23.根据权利要求21所述的PON成帧方法，其中如果所述ONU检测到五个连续的不正确的PSync模式，则所述ONU宣布下游物理(PHY)帧同步丢失，且转变回所述寻找状态。
24.一种无源光网络PON成帧方法，包括：
将用户数据封装到下游帧中的整数多个FEC代码字；
在下游帧中未经FEC编码的多个其余字节中封装同步数据及对应的HEC代码；
将所述下游帧传输到光网络单元ONU。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述未经FEC编码的字节的长度是24个字节。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述同步信息包括八个字节的物理同步序列、八个字节的超帧结构，及八个字节的无源光网络识别符(PON-ID)结构。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述HEC代码包括13个比特的第一HEC代码及13个比特的第二HEC代码，其中所述超帧结构包括51个比特的超帧计数器及所述第一HEC代码，其中所述PON-ID结构包括51个比特的PON-ID及所述第二HEC代码，其中所述第一HEC代码保护所述超帧计数器，且其中所述第二HEC代码保护所述PON-ID。
28.根据权利要求25所述的方法，其中FEC代码字的数目等于627个FEC代码字。
29.根据权利要求25所述的方法，其中所述FEC代码字是使用里德－所罗门(RS)(248,x)FEC编码来编码的，其中x等于216或232。
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