CN105763285B - Twdm‑pon系统的onu及时钟同步方法 - Google Patents

Twdm‑pon系统的onu及时钟同步方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种TWDM‑PON系统的ONU及时钟同步方法，涉及光纤通信领域。该ONU包括一个无源的波分复用WDM器件、多个光电转换器件、一个多选二的交叉电路、MAC电路、CDR电路和PLL电路，WDM器件将ONU接收到的合波光信号，分波到各波长独自对应的光通道上去，每个波长的光信号通过与该波长对应的光通道独立输出；ONU接收到的多波长合波光信号分波后，输出的每个波长的光信号各自通过一个独立的光电转换器件，实现光信号到电信号的转换，输出的每一路光通道各对应一个光电转换器件。本发明能灵活选择TWDM‑PON的逻辑OLT端口中4个物理端口中的一个做为时钟源，且不影响数据通信，数据通道和时钟恢复通道分离。

Description

TWDM-PON系统的ONU及时钟同步方法
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，具体是涉及一种TWDM-PON系统的ONU及时钟同步方法。
背景技术
TWDM-PON(Time and Wavelength Division Multiplexed Passive OpticalNetwork，时分和波分复用无源光网络)技术在每根光纤提供四对或更多波长，每对波长可提供2.5Gbps或10Gbps对称或非对称速率的双向传输能力，在2012年，FSAN(Full ServiceAccess Network，全业务接入网)将TWDM-PON技术定为NG-PON2(Next Generation PassiveOptical Network，下一代无源光网络)架构实施的方案选择。
目前，TWDM-PON采用4个XG-PON(10-Gigabit-capable Passive OpticalNetwork，10吉比特容量无源光网络)承载在不同的波长上堆叠而成，可以与现有GPON(Gigabit-Capable PON，吉比特以太网无源光网络)/XG-PON在同一个ODN中实现共存；TWDM-PON提供下行40Gbps、上行10Gbps速率的接入能力，其中每个ONU(Optical NetworkUnit，光网络单元)上行峰值速率2.5Gbps，下行峰值速率10Gbps，国际标准组织ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication StandardizationSector，国际电信联盟电信标准化部门)和FSAN已完成对TWDM-PON的标准化，对应G.989系列标准，目前已发布TWDM-PON总体技术要求标准G.989.1、物理层技术要求标准G.989.2和TC(Transmission Convergence，传输汇聚)层技术要求标准G.989.3。
TWDM-PON系统中，为达到每PON(Passive Optical Network，无源光网络)口下行40Gbps，上行10Gbps的接入能力，TWDM-PON采用波分复用技术，每个TWDM-PON的一个OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)端口由4个承载在不同的波长上的PON MAC(MediumAccess Control，介质访问控制)堆叠而成。一个波长通道对应一个物理MAC。这4个物理MAC组成一个逻辑上的PON MAC。每个波长每个波长下行提供10Gbps速率的传输能力，上行提供2.5Gbps速率的传输能力。这样，每个TWDM-PON口提供下行4x10G，上行4x2.5G的上行接入能力。
同GPON、XGPON系统一样，TWDM ONU需要在OLT的PON口下被发现、测距、激活；所不同的是，在GPON或XGPON系统中，GPON或XGPON每个PON口对应一个物理MAC，同一个ONU一般只能在一个PON注册、授权及配置业务；而在TWDM系统中，一个OLT PON口对应4个波长通道MAC，ONU和波长通道并不是一一对应关系，ONU并不和OLT某个特定的波长通道MAC关联。OLT可以根据需要，例如节能需要、避免拥塞、流量均衡或充分利用带宽等，调整ONU的上下行波长，使ONU工作到PON口下的特定的波长通道MAC上。
时钟恢复是在物理层实现，通过CDR(Clock Data Recovery，时钟数据恢复)将上层电信号中的时钟信息恢复出来，并采用PLL(Phase Locked Loop，锁相环)对其进行跟踪保持等等功能。上游设备的选择可以根据用户的需要指定恢复电路的时钟，也可以根据时钟携带的时钟标签SSM(Synchronization Status Message，同步状态信息)，自动选择时钟等级最高的电路，进行时钟恢复。TWDM-PON也是一种的以太网设备，其时钟恢复也采用上述方式。
在电信服务运营商网络中，以太网已经逐步取代PDH(Plesiochronous DigitalHierarchy，准同步数字系列)以及SONET(Synchronous Optical Network，同步光纤网络)/SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列)传输网。
在一些要求严格时钟同步的应用，包括无线基站以及TDM(Time DivisionMultiplex，时分复用)电路仿真CES(Circuit Emulation Service，电路仿真业务)等应用，都需要通过以太网来进行高精度时钟同步。标准解决办法是同步以太网，2006年，国际电信联盟在其G.8261中描述了同步以太网概念。2007年，在G.8262中对同步以太网性能要求进行了标准化。
参见图1所示，目前常用的TWDM-PON系统的ONU的工作原理是：从TWDM-PON局端设备(OLT)发送过来的包含λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长的合波光信号，通过光纤进入TWDM-PON系统的ONU中的可调谐光波长滤波器，该滤波器根据远端设备提供的波长通道选择信号：从λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长光信号中，选择其中一个波长的光信号，输出到ONU中的光电转换器件，最终通过光电转换后输出对应波长的电信号，给远端设备中的后一级电路进行处理。总而言之，TWDM-PON系统的ONU的工作机理就是：在多波长光合波信号中，选择出其中一个波长光信号，并最终通过光电转换完成电信号的还原。
由于TWDM-PON的一个OLT端口是4个PON MAC，4个PON MAC连接的同步以太网上游设备是4个，也就是一个TWDM-PON的OLT端口有4个时钟源，而TWDM-PON系统的ONU通过可调谐光波长滤波器，选择局端设备(OLT)发送过来的包含λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长的合波光信号，根据波长通道选择信号，可调谐光波长滤波器从λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长光信号中，选择其中一个波长λx的光信号，输出到ONU中的光电转换器件，也就是ONU实际恢复出的这个波长的时钟，而OLT端口有4个时钟，如果根据实际工程使用，需要同步到λx以外的时钟，或者根据SSM时钟等级发现其余3个波长有比λx的时钟等级高的通道，采用可调谐光波长滤波器的方案是无法实现的。因此，传统TWDM-PON系统的ONU存在无法实现灵活选择OLT的物理端口时钟源的缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种TWDM-PON系统的ONU及时钟同步方法，能够在ONU端灵活选择TWDM-PON的逻辑OLT端口中4个物理端口中的一个做为时钟源，并且不影响数据通信，数据通道和时钟恢复通道分离。
本发明提供一种TWDM-PON系统的ONU，该ONU包括一个无源的波分复用WDM器件、多个光电转换器件、一个多选二的交叉电路、介质访问控制MAC电路、时钟数据恢复CDR电路和锁相环PLL电路，WDM器件将ONU接收到的合波光信号，分波到各波长独自对应的光通道上去，每个波长的光信号通过与该波长对应的光通道独立输出；ONU接收到的多波长合波光信号分波后，输出的每个波长的光信号各自通过一个独立的光电转换器件，实现光信号到电信号的转换，输出的每一路光通道各对应一个光电转换器件；
所述ONU的数据通道和时钟通道分离，按数据通道选择和时钟通道选择信号，通过多选二的交叉电路，分别选择数据信号的电信号和时钟信号对应的电信号；选择的数据信号对应的电信号提供到ONU的MAC电路，选择的时钟信号对应的电信号提供到ONU的CDR电路和PLL电路。
在上述技术方案的基础上，所述ONU接收到的合波光信号包含λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长，合波光信号通过光纤进入TWDM-PON系统的ONU中的WDM器件，该WDM器件将λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长的合波光信号分波到各波长独自对应的光通道上去：波长为λ1的光信号输出到第一光通道上去，波长为λ2的光信号输出到第二光通道上去，波长为λ3的光信号输出到第三光通道上去，波长为λ4的光信号输出到第四光通道上去，然后再通过各光通道上分别连接的光电转换器件转换成多路电信号，每路电信号对应一个波长光信号：波长为λ1的光信号转换成第一电信号，波长为λ2的光信号转换成第二电信号，波长为λ3的光信号转换成第三电信号，波长为λ4的光信号转换成第四电信号。
在上述技术方案的基础上，所述ONU按数据通道选择信号和时钟通道选择信号，通过一个多选二的交叉电路，分别选择第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号中选择出所需光波长信号所对应的电信号，对应选择出数据信号和时钟信号的电信号；选择出的数据信号对应的电信号提供到ONU的MAC电路，选择出的时钟信号对应的电信号提供到ONU的CDR电路和PLL电路，实现时钟通道按要求同步一个TWDM-PON OLT端口的4个时钟源中的一个。
本发明还提供一种基于上述ONU的TWDM-PON系统的时钟同步方法，包括以下步骤：
WDM器件将ONU接收到的合波光信号，分波到各波长独自对应的光通道上去，每个波长的光信号通过与该波长对应的光通道独立输出；ONU接收到的多波长合波光信号分波后，输出的每个波长的光信号各自通过一个独立的光电转换器件，实现光信号到电信号的转换，输出的每一路光通道各对应一个光电转换器件；
ONU的数据通道和时钟通道分离，按数据通道选择和时钟通道选择信号，通过多选二的交叉电路，分别选择数据信号的电信号和时钟信号对应的电信号；选择的数据信号对应的电信号提供到ONU的介质访问控制MAC电路，选择的时钟信号对应的电信号提供到ONU的时钟数据恢复CDR电路和锁相环PLL电路。
在上述技术方案的基础上，所述ONU接收到的合波光信号包含λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长，合波光信号通过光纤进入TWDM-PON系统的ONU中的WDM器件，该WDM器件将λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长的合波光信号分波到各波长独自对应的光通道上去：波长为λ1的光信号输出到第一光通道上去，波长为λ2的光信号输出到第二光通道上去，波长为λ3的光信号输出到第三光通道上去，波长为λ4的光信号输出到第四光通道上去，然后再通过各光通道上分别连接的光电转换器件转换成多路电信号，每路电信号对应一个波长光信号：波长为λ1的光信号转换成第一电信号，波长为λ2的光信号转换成第二电信号，波长为λ3的光信号转换成第三电信号，波长为λ4的光信号转换成第四电信号。
在上述技术方案的基础上，所述ONU按数据通道选择信号和时钟通道选择信号，通过一个多选二的交叉电路，分别选择第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号中选择出所需光波长信号所对应的电信号，对应选择出数据信号和时钟信号的电信号；选择出的数据信号对应的电信号提供到ONU的MAC电路，选择出的时钟信号对应的电信号提供到ONU的CDR电路和PLL电路，实现时钟通道按要求同步一个TWDM-PON OLT端口的4个时钟源中的一个。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明将TWDM-PON系统的ONU接收到的多波长光信号，通过一个WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)器件，分波到各波长独自对应的光通道上去，然后再通过各光通道上分别连接的光电转换器件，转换成多路电信号，每路电信号对应一个波长光信号，最后在远端设备提供的波长通道选择信号的控制下，经过一个多选二的电子开关模块，数据通道根据OLT分配的波长，选择对应波长对应的电信号给到ONU的MAC层，而时钟选择根据选择原则，选择对应的波长的电信号给到CDR电路，进行时钟恢复。本发明能够在ONU端灵活选择TWDM-PON的逻辑OLT端口中4个物理端口中的一个做为时钟源，并且不影响数据通信。
(2)本发明将TWDM-PON技术中远端ONU内的数据通道和时钟通道分离，从而实现按需要选择时钟。
附图说明
图1是传统TWDM-PON系统的ONU的时钟恢复原理框图。
图2是本发明实施例中TWDM-PON系统的ONU的时钟恢复原理框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图2所示，本发明实施例提供一种TWDM-PON系统的ONU，该ONU包括一个无源的WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)器件、多个光电转换器件、一个多选二的交叉电路、MAC(Medium Access Control，介质访问控制)电路、CDR(Clock DataRecovery，时钟数据恢复)电路和PLL(Phase Locked Loop，锁相环)电路。
本发明实施例还提供一种基于上述ONU的TWDM-PON系统的时钟同步方法，包括以下步骤：
WDM器件将ONU接收到的合波光信号，分波到各波长独自对应的光通道上去，即每个波长的光信号通过与该波长对应的光通道独立输出；ONU接收到的多波长合波光信号分波后，输出的每个波长的光信号各自通过一个独立的光电转换器件，实现光信号到电信号的转换，即输出的每一路光通道各对应一个光电转换器件；
TWDM-PON系统的ONU的数据通道和时钟通道分离，按数据通道选择和时钟通道选择信号，通过多选二的交叉电路，分别选择数据信号的电信号和时钟信号对应的电信号；选择的数据信号对应的电信号提供到ONU的MAC电路，选择的时钟信号对应的电信号提供到ONU的CDR电路和PLL电路。
本发明采用一个无源的WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)器件，加上多个光电转换器件、一个多选二的交叉电路，实现TWDM-PON系统的ONU中的数据通道和时钟通道的分离，从而实现时钟通道按要求同步一个TWDM-PON OLT端口的4个时钟源中的一个。
从图2中可以看出，从TWDM-PON局端OLT设备发送过来的包含λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长的合波光信号通过光纤进入TWDM-PON系统的ONU中的WDM器件，该WDM器件将λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长的合波光信号分波到各波长独自对应的光通道上去，即波长为λ1的光信号输出到光通道1上去，波长为λ2的光信号输出到光通道2上去，波长为λ3的光信号输出到光通道3上去，波长为λ4的光信号输出到光通道4上去，然后再通过各光通道上分别连接的光电转换器件转换成多路电信号，每路电信号对应一个波长光信号，即波长为λ1的光信号转换成电信号1，波长为λ2的光信号转换成电信号2，波长为λ3的光信号转换成电信号3，波长为λ4的光信号转换成电信号4。
TWDM-PON系统的ONU按数据通道选择信号和时钟通道选择信号，通过一个多选二的交叉电路，分别选择电信号1、电信号2、电信号3和电信号4中选择出所需光波长信号所对应的电信号，对应选择出数据信号和时钟信号的电信号；选择出的数据信号对应的电信号提供到ONU的MAC电路，选择出的时钟信号对应的电信号提供到ONU的CDR电路和PLL电路，实现时钟通道按要求同步一个TWDM-PON OLT端口的4个时钟源中的一个。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (2)

1.一种TWDM-PON系统的ONU，其特征在于：该ONU包括一个无源的波分复用WDM器件、多个光电转换器件、一个多选二的交叉电路、介质访问控制MAC电路、时钟数据恢复CDR电路和锁相环PLL电路，WDM器件将ONU接收到的合波光信号，分波到各波长独自对应的光通道上去，每个波长的光信号通过与该波长对应的光通道独立输出；ONU接收到的多波长合波光信号分波后，输出的每个波长的光信号各自通过一个独立的光电转换器件，实现光信号到电信号的转换，输出的每一路光通道各对应一个光电转换器件；
所述ONU的数据通道和时钟通道分离，按数据通道选择和时钟通道选择信号，通过多选二的交叉电路，分别选择数据信号的电信号和时钟信号对应的电信号；选择的数据信号对应的电信号提供到ONU的MAC电路，选择的时钟信号对应的电信号提供到ONU的CDR电路和PLL电路；
所述ONU接收到的合波光信号包含λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长，合波光信号通过光纤进入TWDM-PON系统的ONU中的WDM器件，该WDM器件将λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长的合波光信号分波到各波长独自对应的光通道上去：波长为λ1的光信号输出到第一光通道上去，波长为λ2的光信号输出到第二光通道上去，波长为λ3的光信号输出到第三光通道上去，波长为λ4的光信号输出到第四光通道上去，然后再通过各光通道上分别连接的光电转换器件转换成多路电信号，每路电信号对应一个波长光信号：波长为λ1的光信号转换成第一电信号，波长为λ2的光信号转换成第二电信号，波长为λ3的光信号转换成第三电信号，波长为λ4的光信号转换成第四电信号；
所述ONU按数据通道选择信号和时钟通道选择信号，通过一个多选二的交叉电路，分别选择第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号中选择出所需光波长信号所对应的电信号，对应选择出数据信号和时钟信号的电信号；选择出的数据信号对应的电信号提供到ONU的MAC电路，选择出的时钟信号对应的电信号提供到ONU的CDR电路和PLL电路，实现时钟通道按要求同步一个TWDM-PONOLT端口的4个时钟源中的一个。
2.一种基于权利要求1所述ONU的TWDM-PON系统的时钟同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
WDM器件将ONU接收到的合波光信号，分波到各波长独自对应的光通道上去，每个波长的光信号通过与该波长对应的光通道独立输出；ONU接收到的多波长合波光信号分波后，输出的每个波长的光信号各自通过一个独立的光电转换器件，实现光信号到电信号的转换，输出的每一路光通道各对应一个光电转换器件；
ONU的数据通道和时钟通道分离，按数据通道选择和时钟通道选择信号，通过多选二的交叉电路，分别选择数据信号的电信号和时钟信号对应的电信号；选择的数据信号对应的电信号提供到ONU的介质访问控制MAC电路，选择的时钟信号对应的电信号提供到ONU的时钟数据恢复CDR电路和锁相环PLL电路；
所述ONU接收到的合波光信号包含λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长，合波光信号通过光纤进入TWDM-PON系统的ONU中的WDM器件，该WDM器件将λ1、λ2、λ3、λ4这4种波长的合波光信号分波到各波长独自对应的光通道上去：波长为λ1的光信号输出到第一光通道上去，波长为λ2的光信号输出到第二光通道上去，波长为λ3的光信号输出到第三光通道上去，波长为λ4的光信号输出到第四光通道上去，然后再通过各光通道上分别连接的光电转换器件转换成多路电信号，每路电信号对应一个波长光信号：波长为λ1的光信号转换成第一电信号，波长为λ2的光信号转换成第二电信号，波长为λ3的光信号转换成第三电信号，波长为λ4的光信号转换成第四电信号；
所述ONU按数据通道选择信号和时钟通道选择信号，通过一个多选二的交叉电路，分别选择第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号中选择出所需光波长信号所对应的电信号，对应选择出数据信号和时钟信号的电信号；选择出的数据信号对应的电信号提供到ONU的MAC电路，选择出的时钟信号对应的电信号提供到ONU的CDR电路和PLL电路，实现时钟通道按要求同步一个TWDM-PONOLT端口的4个时钟源中的一个。
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