CN104769890B

CN104769890B - 具有灵活的标称上行比特率的有每秒10吉比特能力的无源光网络系统

Info

Publication number: CN104769890B
Application number: CN201380056000.7A
Authority: CN
Inventors: 丹尼斯·安德烈耶维奇·霍季姆斯基; 袁立权; 张德智
Original assignee: ZTE Corp; ZTE USA Inc
Current assignee: ZTE Corp; ZTE USA Inc
Priority date: 2012-10-27
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2018-05-15
Anticipated expiration: 2033-10-25
Also published as: CN104769890A

Abstract

描述了通过使指定的突发前导码和带宽映射分配记录格式相对于目标ONU的标称上行比特率不变，在同一无源光网络(PON)系统上适应具有不同标称上行比特率的光网络单元(ONU)的技术、装置和系统。所公开的技术、装置和系统允许提供给终端用户的较低比特率的服务无缝演变为较高比特率的服务，而无需升级中央局设备。此外，它们还能够避免无意间将高上行比特率的ONU连接到较低上行比特率网络的不利后果。

Description

具有灵活的标称上行比特率的有每秒10吉比特能力的无源光网络系统

技术领域

所公开的实施例涉及用于在无源光网络中实现数据通信的系统、装置和技术，并且具体涉及具有灵活的标称上行比特率的有每秒10吉比特能力的无源光网络系统。

背景

无源光网络(PON)是基于点对多点(P2MP)拓扑的光网络体系结构，其中，单个光纤和多个无源分支点被用于提供数据通信服务。PON系统可帮助用户通过服务提供商的通信设施访问电信、信息、娱乐、以及因特网的其他资源。PON系统通常包括被称作“光线路终端”(OLT)的中心节点，其可经由无源光分配网络(ODN)与单个或多个被称作“光网络单元”(ONU)的用户节点连接。OLT常常位于服务提供商的通信设施(中央局)。ONU可位于接入用户场所处或附近。

概述

下面描述的是，通过使突发前导码规范和带宽映射分配格式相对于目标ONU的标称上行比特率不变，在同一灵活的无源光网络(PON)系统上适应不同标称上行比特率的光网络单元(ONU)的技术、装置和系统。所公开的技术、装置和系统还可避免无意间将高上行比特率的ONU连接到较低上行比特率网络的不利后果。

根据下面描述的一些实现，在有每秒10吉比特能力的无源光网络(PON)系统中适应不同标称上行比特率的光网络单元(ONU)的方法包括：提供在下行方向上的统一突发前导码规范和统一格式带宽映射分配；以及，根据相应ONU的标称上行比特率，调整ONU的突发前导码。

在一些实现中，通过重复指定的统一突发前导码，形成具有基础上行比特率的S倍的标称上行比特率的ONU的突发前导码。

在一些实现中，通过将指定的统一突发前导码中的每个0和每个1分别替换为预定义的S比特0模式和预定义的S比特1模式，形成具有基础上行比特率的S倍的标称上行比特率的ONU的突发前导码。

在一些实现中，分隔符比特模式相对于ONU的标称上行比特率保持不变。

根据下面描述的一些实现，在有每秒10吉比特能力的无源光网络(PON)系统中适应具有不同标称上行比特率的光网络单元(ONU)的方法包括：根据ONU的相应标称上行比特率，解释独立ONU的带宽映射分配；以及，通过分析每个独立ONU的关联突发前导码，确定每个独立ONU的标称上行比特率。

在一些实现中，带宽映射分配记录的开始时间(StartTime)参数指向上行突发内的参考时刻的固定设置，该固定设置相对于目标ONU的标称上行比特率是不变的。

在一些实现中，带宽映射分配记录的许可大小(GrantSize)参数确定根据固定大小的字的上行突发的大小，所述字的大小相对于目标ONU的标称上行比特率是不变的。

在一些实现中，许可大小参数的两个未使用比特被用作偏移，以增大有效开始时间参数值的粒度。

根据下面描述的一些实现，光网络单元(ONU)被配置成：接收在下行方向上的统一突发前导码规范和统一格式带宽映射分配；以及，根据ONU的标称上行比特率，调整ONU的突发前导码。

附图简述

当结合附图参考以下本发明各方面的详细说明时，本发明的前述实现以及另外的实现将因此被更清楚地理解。贯穿几个附图视图的相同参考编号是指对应的部分。

图1描绘根据本申请的一些实现的示例性PON系统。

图2描绘根据本申请的一些实现的、上行物理同步块(PSBu)的基于标准的格式。

图3描绘根据本申请的一些实现的、构建用于ONU的PSBu字段的一种方式，所述ONU以更高的四倍标称上行速率操作，所述PSBu在时间方面是不变的持续时间而在比特方面是四倍长度的比特。

图4示出根据本申请的一些实现的、带宽映射(BWmap)的基于标准的格式。

图5示出根据本申请的一些实现的、利用开始时间和许可大小参数的基于标准的多路访问控制。

图6示出在基于标准的多路访问控制的现有技术扩展下的潜在冲突机制。

图7示出根据本申请的一些实现的、在所公开的恒定带宽映射格式扩展下的避免冲突。

图8示出根据本申请的一些实现的、仅恒定地重映射带宽映射的字段以用于高上行比特率的ONU的解释的一种方式。

图9示出根据本申请的一些实现的、如何能够在所公开的恒定带宽映射格式扩展下维持4字节粒度的突发分配。

详细描述

图1描绘根据本申请的一些实现的示例性PON系统，该PON系统包括OLT 110；多个ONU 120和130，这两个ONU 120和130具有不同的标称上行比特率；以及，包括光馈入线光纤或干线光纤140、分束器150、和多个分配光纤160的ODN。PON系统在同一点对多点光学分配网络(ODN)上适应多个ONU。ODN包括P2MP光纤基础设施，其中无源分支点可通过光分束器或其他类似的无源光学装置表示。无源ODN设备可被部署在街道机箱、壁橱、地下设施孔、电缆室、以及其他装置内，并且不需要电力，几乎不需要维护。

在一些实现中，与给定ODN上的同一OLT通信的全部ONU以相同的标称上行比特率操作。为确保不同ONU的上行传输之间不存在冲突，采用介质访问协议。根据基于标准的时分多路复用(TDM)/时分多址(TDMA)PON系统，诸如在ITU-T介绍序列号G.987/G.988中定义的XG-PON1，其中标称下行比特率为9.95328Gbit/s(简写为10G)并且标称上行比特率为2.48832Gbit/s(简写为2.5G)，预定义的时间段被同步划分为125毫秒的物理层(PHY)帧，并且对于上行链路的多路访问通过生成并广播每个上行PHY帧的带宽映射(带宽映射)实现。

图4示出根据本申请的一些实现的基于标准的格式的带宽映射(带宽映射)。如图4所示，带宽映射是包含多个分配记录的数据结构。虽然带宽映射的尺寸是动态建立和通信的，但每个分配记录具有固定长度并且包含至少三个字段：

·上行传输许可的接收方的标识符(已知为“分配ID(Alloc-ID)”参数)；

·关于获得许可的上行传输何时开始的时间的规范(已知为“开始时间”参数)；以及

·允许传输许可的接收方发送的有效载荷的大小(已知为“许可大小”参数)。

图5示出根据本申请的一些实现的具有开始时间参数和许可大小参数的基于标准的多路访问控制。在XG-PON1中，125毫秒的上行PHY帧可容纳38880字节。开始时间参数为具有0到9719之间的值的16比特整数字段，并且是指对应于上行PHY帧内4字节字的边界的参考点。如果一个ONU或相同的ONU被许可多个连续的传输机会，则只有第一分配记录包含非默认的开始时间参数。在这种情况下，所有后续传输被假定为在先前的传输结束时立即开始。非默认的许可大小参数存在于分配记录中，并且其将特定上行传输所获得许可的有效载荷的大小定义为4字节的字的数量。许可大小参数为可采用值0、1、和4…9718的16比特整数字段。

用于一个或相同ONU的连续上行传输机会的序列被称作“突发”。由于PON系统内不同ONU可以实质上变化的光功率水平、但略微不同的频率和不同的相位来发送，每个突发必须通过已知为“上行物理同步块”(PSBu)的专用二进制序列引导，以便允许OLT接收器调整功率水平，恢复信号的时钟和相位，并适当地描述突发。如图2所示，PSBu由前导码和分隔符组成。前导码和分隔符在对PON上的全部ONU的广播通信中的一组突发配置(burstprofile)的运行时间内被指定。在G.987XG-PON1系统中的前导码在长度、模式、和重复计数方面被指定；分隔符在长度和模式方面被指定。突发的前导码和分隔符的传输在带宽映射分配记录中指定的开始时间参数的值之前。

在PON系统的一些实现中，ONU的标称上行比特率可被增大到例如9.95328Gbit/s(或10G)，因为G.987XG-PON1系统标准的突发配置规范机制和带宽映射格式均已被设计调整成10G标称上行比特率。在这种情况下，如果PON上的所有ONU均继续以相同的、即便更高的标称上行比特率操作，前导码和分隔符规范机制以及带宽映射格式仍然满足需要，然而，分配记录内的开始时间参数和许可大小参数的范围则需要进行调整。

如图4所示，G.987XG-PON1的带宽映射格式的当前10G扩展需要16比特的开始时间参数，以采用0到38879之间的值，并且参考对应于4字节字的边界的125毫秒帧内的参考点。在当前10G扩展中的许可大小参数采用最高至38878的值，并将特定上行传输的获得许可的有效载荷的大小定义为4字节字的数量。应注意，从2.5G上行ONU和10G上行ONU方面来看，这些扩展暗示着开始时间参数的一个且相同的非零数值应当定义上行PHY帧内的不同参考点。但是只要不同标称上行比特率的ONU未在同一PON上混合，则各个解释之间的差异不导致冲突。然而，如果一个且相同的PON确实具有以不同标称上行比特率操作并将开始时间参数的相同值进行不同解释的ONU，则可发生业务冲突。图6示出在基于标准的多路访问控制的现有技术扩展下的潜在冲突的机制。如果由于技术人员或不谨慎的用户意外出错而将高上行比特率的ONU附接到较低比特率的网络，则在同一PON上以不同标称上行比特率操作的ONU的存在可以是故意或意外的。在这种情况下，所附接的高上行比特率的ONU将有效地表现为类似于对同一PON上的合法ONU造成干扰的恶意装置。

图7示出根据本申请的一些实现的在所公开的恒定带宽映射格式扩展下的冲突避免。为了信息、通信和娱乐服务向较高数据率的无缝迁移，期望以灵活的方式支持不同标称上行比特率的ONU在同一PON系统上。本申请公开了支持这种灵活系统同时维持恒定的突发配置规范机制和带宽映射格式的技术、装置和系统。

假设灵活比特率的PON系统的全部ONU(除了基础比特率的ONU)均知晓其相应的标称上行比特率，这些标称上行比特率可根据相对于基础上行比特率的加速因子S来表示。例如，如果基础上行比特率被定义为2.5G，则以5G标称上行比特率操作的ONU具有加速因子S＝2，而以10G标称上行比特率操作的ONU具有加速因子S＝4。为维持向后兼容性，基础比特率的ONU被认为对于本申请公开的方法不可知。

OLT接收器的时钟和数据恢复(CDR)模块应当能够处理从基础上行比特率到与PON上的ONU当中的最大加速因子相关联的标称上行比特率的标称上行比特率的范围。

为在包括基础速率的ONU的一个或多个灵活上行速率的ONU内支持多个标称上行比特率的ONU，突发配置规范方法和带宽映射分配记录格式应当保持与常规XG-PON1系统的突发配置规范方法和带宽映射分配记录格式相同。通过具有加速因子S>1的ONU对突发配置和带宽映射格式字段进行的解释可被指定。在单位时间内表达的突发前导码和分隔符的持续时间应相对于加速因子保持不变。因此，以比特计算的PSBu总体长度应当为指定基础速率PSBu的长度的S倍。

如图3所示，假设指定基础速率前导码长度为P_b比特并且指定基础速率分隔符长度为D_b比特，则具有加速因子S(在本例中为4)的ONU分别获得P_s比特的速率指定的前导码长度和D_s比特的速率指定的分隔符长度，如下所示：

P_s＝S x P_b+(S-1) x D_b

D_s＝D_b

在本申请的一些实现中，速率指定的前导码是通过将指定基础比特率前导码模式重复填满P_s长度的字段所需的次数来构造的。在本申请的一些实现中，指定基础比特率前导码模式中的每个零被替换为已知的S比特模式，并且指定基础比特率前导码模式中的每个一被替换为另一个已知的S比特模式。速率指定的分隔符为可与指定基础比特率的分隔符保持相同的比特模式。

另外，为在一个或多个灵活上行速率的ONU中支持多个标称上行比特率的ONU，开始时间参数的长度、范围和语义应保持与常规XG-PON1系统中的那些相同，也就是说，开始时间参数应具有0…9719的范围，并且其值指向均匀分布在上行PHY帧内的9720个参考点。鉴于基础上行比特率的ONU可在两个参考点之间发送4个字节，具有加速因子S的ONU可在相同的时间间隔内发送4 x S个字节。许可大小参数的值保持了常规XG-PON1系统中的长度和语义，也就是说，许可大小参数指定获得许可的传输有效载荷大小的4字节字的长度。在一些实现中，许可大小参数的范围被扩展以允许值0、1、和4…(9720 x S-2)。在一些其他实现中，许可大小参数的范围被设置成与常规XG-PON1系统的许可大小参数的范围相同，并且其使用16比特许可大小字段的2个最高有效比特来提供对开始时间参数的较粗粒度的补偿。这个2比特字段可规定在0到3范围的4字节字内的偏移，使得具有加速因子S>1的ONU必需适用于带宽映射分配记录的开始时间参数，以获得突发的有效开始时间参数。图9示出根据本申请的一些实现的、如何可在所公开的恒定带宽映射格式扩展下维持4字节粒度的突发分配。如果具有加速因子S>1的一个且相同ONU被许可多个连续的传输机会，则偏移字段可以只在第一分配记录中有意义，并且在后续的连续分配记录中可被设置成默认值并被忽略。

尽管上文描述了特定实施例，应当理解，其并非旨在将本发明限制于这些特定的实施例。相反，本发明包括在所附权利要求的精神和范围内的替换形式、修改和等价物。文中提到的多个特定细节是为了提供本文所呈现主题的透彻理解。但对于本领域的普通技术人员显而易见的是，该主题可在没有这些特定细节的情况下实践。在其他实例中，未详述熟知的方法、步骤、组件和电路，以避免不必要地模糊实施例的方面。

尽管术语第一、第二等可在本文用于描述各种元素，但这些元素不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于使元素彼此区分。例如，第一排列标准可被称为第二排列标准，并且类似地，第二排列标准可被称为第一排列标准，而不脱离本发明的范围。第一排列标准和第二排列标准均为排列标准，但它们不是相同的排列标准。

在本文中的本发明描述中使用的术语仅用于描述特定实施例，并且并非旨在限制本发明。如在本发明的描述中和所附权利要求使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还应当理解，如在本文使用的术语“和/或”是指并包含关联列表项中的一个或多个的任何和全部可能的组合。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(include)”、“包括(including)”、“包含(comprise)”和/或“包含(comprising)”规定所述特征、操作、元素、和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、操作、元素、组件、和/或它们的组的存在或添加。

如本文所用的，术语“如果”可被解释为表示根据上下文的“当前述条件为真时”或“在前述条件为真时”或“响应于确定前述条件为真”或“根据前述条件为真的确定”或“响应于检测到前述条件为真”。类似地，短语“如果确定前述条件为真”或“如果前述条件为真”或“当前述条件为真时”可被解释为表示根据上下文的“在确定前述条件为真时”或“响应于确定前述条件为真”或“根据前述条件为真的确定”或“当检测到前述条件为真时”或“响应于检测到前述条件为真”。

虽然各种附图中的一些示出了特定顺序的许多逻辑阶段，但不依赖于顺序的阶段可被重新排列，并且其他阶段也可被组合或剔除。虽然特别提到了进行一些重新排列或其它分组，但是对于本领域熟练技术人员来说，进行其他的重新排列和分组是显而易见的，因此不再给出穷举性的替换列表。而且，应当认识到，这些阶段可以由硬件、固件、软件或其任意组合来实现。

为了进行说明，前述描述已参考特定的实现进行了描述。然而，以上的说明性论述并不意在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。许多修改和变化鉴于上述教导是可能的。选择和说明实现，以便最好地解释本发明的原理和其实践应用，由此使本领域技术人员能够更好地利用本发明，并且使具有各种改型的各种实施例适合于所考虑的特定使用。实现包括在所附权利要求的精神和范围内的替换形式、修改和等价物。许多特定细节被提到，以便提供本文所呈现主题的透彻理解。但对于本领域的普通技术人员显而易见的是，该主题可在没有这些特定细节的情况下实践。在其他情况下，未详述熟知的方法、步骤、组件和电路，以避免不必要地模糊实现的方面。

Claims

1.一种在有每秒10吉比特能力的无源光网络PON系统中适应不同标称上行比特率的光网络单元ONU的方法，所述方法包括：

提供在下行方向上的统一突发前导码规范和统一格式带宽映射分配；以及

具有不同标称上行比特率的所述ONU在同一PON系统上；根据相应ONU的标称上行比特率，调整所述ONU的突发前导码；

其中，具有基础上行比特率的S倍的标称上行比特率的ONU的上行物理同步块PSBu的长度是指定基础速率PSBu的长度的S倍。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过重复指定的统一突发前导码，形成具有基础上行比特率的S倍的标称上行比特率的ONU的所述突发前导码。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将指定的统一突发前导码中的每个0和每个1分别替换为预定义的S比特0模式和预定义的S比特1模式，形成具有基础上行比特率的S倍的标称上行比特率的ONU的所述突发前导码。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，分隔符比特模式相对于所述ONU的所述标称上行比特率保持不变。

5.一种在有每秒10吉比特能力的无源光网络PON系统中适应具有不同标称上行比特率的光网络单元ONU的方法，所述方法包括：

根据所述ONU的相应标称上行比特率，解释独立ONU的带宽映射分配；以及

具有不同标称上行比特率的所述ONU在同一PON系统上；

通过分析每个独立ONU的关联突发前导码，确定所述每个独立ONU的标称上行比特率，其中，每个独立ONU的关联突发前导码，是根据每个独立ONU的标称上行比特率进行调整的；

6.根据权利要求5所述的方法，其中，带宽映射分配记录的开始时间参数指向上行突发内的参考时刻的固定设置，所述固定设置相对于目标ONU的标称上行比特率是不变的。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，带宽映射分配记录的许可大小参数确定根据固定大小的字的上行突发的大小，所述字的大小相对于目标ONU的标称上行比特率是不变的。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述许可大小参数的两个未使用的比特被用作偏移，以增大有效开始时间参数值的粒度。

9.一种光网络单元ONU，配置成：

接收在下行方向上的统一突发前导码规范和统一格式带宽映射分配；以及

具有不同标称上行比特率的所述ONU在同一PON系统上；

根据所述ONU的标称上行比特率，调整所述ONU的突发前导码；

10.根据权利要求9所述的ONU，其中，通过重复指定的统一突发前导码，形成具有基础上行比特率的S倍的标称上行比特率的所述ONU的所述突发前导码。

11.根据权利要求9所述的ONU，其中，通过将指定的统一突发前导码中的每个0和每个1分别替换为预定义的S比特0模式和预定义的S比特1模式，形成具有基础上行比特率的S倍的标称上行比特率的所述ONU的所述突发前导码。

12.根据权利要求9所述的ONU，其中，分隔符比特模式相对于所述ONU的所述标称上行比特率保持不变。