CN1983881B

CN1983881B - 无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复

Info

Publication number: CN1983881B
Application number: CN200610146894.0A
Authority: CN
Inventors: 罗杰·多尔顿
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: CN1976260A; CN1976260B; CN1983881A

Abstract

一种用于无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的系统、方法和计算机可读的介质，其使光接收机能够恢复来自光网络单元的输入数据流的时钟相位，包括从用于光网络单元的早先的数据流时钟恢复中收集相位数据，和提供收集的相位数据作为用于后来的用于光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟。

Description

无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复

相关申请的交叉引用

本专利申请涉及临时专利申请第60/740,099号，于2005年11月28日提交(案卷号139476)，题目为“Burst Mode Optical Receiver(突发模式光接收机)”，并且主张其全部利益，这里通过参考合并其全部内容。

背景技术

基于无源光网络(PON)的接入系统，如在国际电信联盟(ITU)吉比特无源光网络(GPON)标准(G.984)和ITU宽带无源光网络(BPON)标准(G.983)中所规定的那些，需要前导码以允许在上行信号上进行时钟恢复。

当前，在时钟相位定位器(CPA)或时钟数据恢复(CDR)设备能够多迅速地从输入数据流中恢复正确的时钟相位和由设备所消耗的功率值之间存在着折衷。为了减少功率消耗，使用了更长的前导码。MAC辅助的时钟恢复的首要好处是减小了前导码，其减少了开销并因此增加了可用于承载业务量的上行带宽的百分比。

在PON上的每个光网络单元(ONU)在其数据流和在光线路终端(OLT)上的本地参考时钟之间具有近似恒定的相位关系，其在中短时间周期上保持基本恒定。当埋入地下的光纤改变了温度时该相位关系发生改变。由于大地的温度相当地稳定，且当确实变化时其变化非常缓慢，因此ONU和OLT之间的相位关系对于每次在若干小时期间的所有实际目的来说保持恒定。因此所需要的是能够利用这个恒定相位关系的无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复。更明确地，本发明允许PON媒体接入控制器(MAC)在任何时候(如在来自特定ONU的早先单元的测距期间)从上行中接收单元时保持这个恒定的相位关系信息，这个相位关系信息将用于作为初始相位关系值而提供给CPA/CDR，所述初始相位关系值将非常地接近于优化的相位值，从而减少用于CPA/CDR获取锁定所需的时间量。

发明内容

当前，各种特定地为PON应用开发的CPA和CDR架构允许快速的相位获取，但要以高的功率消耗和占空比失真(DCD)容限的降低为代价。DCD容限的降低进一步增加了所需要的前导码，因为来自光路的数据流需要额外的时间来到达稳定。

PON是回路定时的，因此上行数据与OLT的本地参考时钟在频率上是匹配的。这允许使用CPA来代替CDR。由于CPA不使用模拟锁相环(PLL)，因此其通常更快。CPA通过使用是数据时钟速率整数倍的时钟从数据中恢复时钟。较高速率时钟的不同边沿被分频降回到数据时钟速率以提供多个时钟，每个时钟都处于数据速率，但相互之间处于不同的相位。接下来的任务是通过PON MAC选择这些时钟或相位节拍(phase tap)中哪个最接近比特周期的中心以允许数据的可靠恢复。

当前，CPA必须判定哪个相位节拍是正确的，且逻辑序列对照数据评估每个节拍以判定哪个相位最接近比特周期的中心。在不同ONU和OLT之间的相位中的变化受ONU和OLT之间的物理距离和光纤的温度的影响。在本发明中，PON MAC从来自特定ONU的早先传输中取回选定的相位节拍且将其提供给CPA。CPA使用早先的节拍作为其用于判定新的相位节拍的出发点。由于相位随着时间改变得非常缓慢，早先的节拍很可能是正确的选择，但如果不是，正确的节拍仅是一个增量的差距。因此CPA不需要遍历逻辑树多于两层来判定正确的节拍，这将充分地减少CPA获取相位锁定所需的时间量。

在用于ONU的相位数据中的变化发生得非常缓慢，且主要由光纤温度的改变造成。此外，过采样粒度能够相当的高，从而若干接近比特周期中心的节拍值提供无错的接收。这两点观察得出由MAC提供的信息比初始的近似好的多的结论。事实上，由MAC提供的相位在没有前导码时也能够用于时钟恢复，且CPA能够在数据接收期间分析相位以了解是否保证了在节拍选择中的微小改变。因此，本发明能够潜在地将用于时钟恢复的前导码减小到零，这代表在系统性能中的显著提升。应该注意到即便利用标准光学，主动的CPA将提供更好的DCD容限且需要更小的前导码以允许光学的稳定。本发明的一个另外特性提供在测距期间收集的相位信息。

在本发明的一个实施方式中，无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复方法使光接收机能够恢复来自光网络单元的输入数据流的时钟相位，该方法包括：收集来自早先的用于光网络单元的数据流时钟恢复的相位数据；并提供收集的相位数据作为用于后来的来自光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟。该方法还可以包括：在预先确定的间隔之后评估相位数据以判定最接近比特周期中心的相位节拍；在提供早先收集的相位数据的同时评估相位数据以判定最接近比特周期中心的相位节拍；或在提供早先收集的相位数据之后评估相位数据以判定最接近比特周期中心的相位节拍。此外，该方法可以包括：存储收集的相位数据；将收集的相位数据链接到光网络单元；产生收集的相位数据和光网络单元的初始值查找表，其中收集和提供发生在媒体接入控制器处。此外，相位数据可以在测距期间收集。

在本发明的另一个实施方式中，计算机可读的介质包括用于如下的指令：评估相位数据以恢复早先的来自光网络单元的输入数据流的时钟相位以判定最接近在输入数据流中比特周期中心的相位节拍；将评估的相位数据链接到光网络单元；和，提供链接的相位数据作为用于后来的用于光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟。该计算机可读的介质还可以包括用于如下的指令：收集评估的相位数据；存储评估的相位数据；以及，产生评估的相位数据和光网络单元的初始值查找表，其中评估发生在预先确定的间隔之后，与提供先前收集的相位数据同时或在提供先前收集的相位数据之后。

在又一个实施方式中，用于无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的系统包括存储器，和可通信地连接到存储器的媒体接入控制器，该媒体接入控制器适于：评估早先的来自光网络单元的数据流时钟恢复的相位数据以判定最接近在数据流中比特周期中心的相位节拍；将评估的相位数据存储在存储器中；以及，提供存储的相位数据作为后来的来自光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟。其中媒体接入控制器适于：将评估的相位数据链接到光网络单元；适于从用于光网络单元的早先的数据流时钟恢复中收集相位数据；以及，适于产生评估的相位数据和光网络单元的初始值查找表。

附图说明

图1描述了依照本发明优选实施方式的无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第一方法流程图；

图2描述了依照本发明优选实施方式的无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第二方法流程图；

图3描述了依照本发明优选实施方式的无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第三方法流程图；

图4描述了依照本发明优选实施方式的无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第四方法流程图；

图5描述了依照本发明优选实施方式的无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第一软件流程图；

图6描述了依照本发明优选实施方式的无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第二软件流程图；

图7描述了依照本发明优选实施方式的无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第一系统；

图8描述了依照本发明优选实施方式的无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第二系统；

具体实施方式

现在参考图1，描述了无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的方法10的第一流程图。通过收集12来自早先的用于光网络单元的数据流时钟恢复的相位数据，并提供14收集的相位数据作为用于后来的用于光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟，该方法使光接收机能够来恢复用于来自光网络单元的输入数据流的时钟相位。该方法通过软件、硬件、固件、和/或软件、硬件、和/或固件的组合来实现。

现在参考图2，描述了无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的方法20的流程图。该方法使光接收机能够恢复用于来自光网络单元的输入数据流的时钟相位。该方法包括：收集22来自早先的用于光网络单元的数据流时钟恢复的相位数据；和提供24收集的相位数据作为用于后来的用于光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟。该方法还可以包括：在预先确定的间隔之后评估26相位数据以判定最接近比特周期中心的相位节拍；存储28收集的相位数据；将收集的相位数据链接到30光网络单元；和产生32收集的相位数据和光网络单元的初始值查找表，其中收集和提供发生在媒体接入控制器。该方法通过软件、硬件、固件、和/或软件、硬件、和/或固件的组合来实现。

现在参考图3，描述了无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的方法40的第三流程图。该方法使光接收机能够恢复用于来自光网络单元的输入数据流的时钟相位。该方法包括：收集42来自早先的用于光网络单元的数据流时钟恢复的相位数据；提供44收集的相位数据作为用于后来的用于光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟；和在提供早先收集的相位数据的同时评估46相位数据以判定最接近比特周期中心的相位节拍。该方法通过软件、硬件、固件、和/或软件、硬件、和/或固件的组合来实现。

现在参考图4，描述了无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的方法50的第四流程图。该方法使光接收机能够恢复用于来自光网络单元的输入数据流的时钟相位。该方法包括：收集52来自早先的用于光网络单元的数据流时钟恢复的相位数据；提供54收集的相位数据作为用于后来的用于光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟；和在提供早先收集的相位数据之后评估56相位数据以判定最接近比特周期中心的相位节拍。该方法通过软件、硬件、固件、和/或软件、硬件、和/或固件的组合来实现。

现在参考图5，描述了无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第一软件流程图60。计算机可读的介质包括用于如下的指令：评估62相位数据以从早先的来自光网络单元的输入数据流中恢复时钟相位以判定最接近在输入数据流中比特周期中心的相位节拍；将评估的相位数据链接64到光网络单元；和提供66链接的相位数据作为用于后来的用于光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟。MAC和存储器之间的信息传输经由无线协议、有线协议和无线协议和有线协议的组合中的至少一个而发生。这些步骤通过软件实现，但在其他实施方式中，这些步骤可以通过硬件、固件、和/或软件、硬件、和/或固件的组合来实现，而不偏离本发明的范围。

现在参考图6，描述了无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第二软件流程图70。计算机可读的介质包括用于如下的指令：评估72相位数据以从早先的来自光网络单元的输入数据流中恢复时钟相位以判定最接近在输入数据流中比特周期中心的相位节拍；将评估的相位数据链接74到光网络单元；提供76链接的相位数据作为用于后来的用于光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟；收集78评估的相位数据；存储80评估的相位数据；和产生82评估的相位数据和光网络单元的初始值查找表。MAC和存储器之间的信息传输经由无线协议、有线协议和无线协议和有线协议的组合中的至少一个而发生。这些步骤通过软件实现，但在其他实施方式中，这些步骤可以通过硬件、固件、和/或软件、硬件、和/或固件的组合来实现，而不偏离本发明范围。

现在参考图7，描述了无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第一系统90。该系统包括存储器92，和可通信地连接到存储器的媒体接入控制器94。该媒体接入控制器适于：评估96来自早先的用于光网络单元的数据流时钟恢复的相位数据以判定最接近在数据流中比特周期中心的相位节拍；将评估的相位数据存储98在存储器中；和提供100存储的相位数据102作为用于后来的用于光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟。MAC和存储器之间的信息传输经由无线协议、有线协议和无线协议和有线协议的组合中的至少一个而发生。在这个图中实现的步骤通过软件、硬件、固件、和/或软件、硬件、和/或固件的组合来实现。系统90能够用于实现图1-6中所描述的功能。

现在参考图8，描述了无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的第二系统110。该系统包括存储器112，和可通信地连接到存储器的媒体接入控制器114。该媒体接入控制器适于：评估116来自早先的用于光网络单元的数据流时钟恢复的相位数据以判定最接近在数据流中比特周期中心的相位节拍；将评估的相位数据120存储118在存储器中；提供122存储的相位数据作为用于后来的用于光网络单元的输入数据流的初始值相位时钟；将评估的相位数据链接124到光网络单元；从早先的用于光网络单元的数据流时钟恢复中收集126相位数据；和产生128评估的相位数据和光网络单元的初始值查找表。MAC和存储器之间的信息传输经由无线协议、有线协议和无线协议和有线协议的组合中的至少一个而发生。在这个图中实现的步骤通过软件、硬件、固件、和/或软件、硬件、和/或固件的组合来实现。

虽然本发明的系统的示例性实施方式已在附图中举例说明且在前面的详细描述中描述，应该理解本发明不限于所公开的实施方式，而是能够在不偏离如下面权利要求所阐明和定义的本发明精神的情况下进行许多重新安排、修改和替换。例如，本发明的能力能够通过一个或更多的媒体接入控制器、光网络单元或光线路终端来全部和/或部分地实现。同样，这些能力可以以当前方式或分布式的方式在，或经由，任何能够提供、发送和/或接收时钟信号和/或相位数据的设备上实现。进一步，尽管在特定方式中图示了，各种模块或方框可以在不偏离当前发明范围的情况下进行重新定位。例如，由媒体接入控制器和存储器实现的功能性可以是自包含(self-contained)的。更进一步，尽管在特定方式中图示和/或描述了，为了实现本发明，更多或更少数目的媒体接入控制器、光网络单元、光线路终端和存储器能够应用于本发明，以向本发明提供额外的已知特征，和/或使得本发明更加高效。同样，在这样的模块或方框之间的通信能够经由蜂窝电话、具有外部无线能力(如无线网卡)或内部无线能力(如802.11或802系列中其他的)的计算机、支持互联网协议的电话和/或任何能够发送和接收信息的设备而发生。

Claims

1.一种用于无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的方法，支持光接收机恢复用于来自光网络单元的输入的数据流的时钟相位，所述方法包括：

收集来自光网络单元的早先数据流时钟恢复的相位数据；

在所述收集的同时或之后评估所述相位数据；以及

提供收集的相位数据作为来自光网络单元的后续输入数据流的初始值相位时钟，其中：

所述早先数据流时钟恢复通过使用是数据时钟整数倍的更高速率的时钟而获得；

评估相位数据包括评估来自光网络单元的早先数据流时钟恢复的相位数据以判定最接近比特周期中心的相位节拍，其中所述判定包括将所述更高速率时钟的不同边沿分频降回以提供多个时钟，每个时钟都处于数据速率，但相互之间处于不同的相位，以及选择这些时钟中哪个最接近比特周期的中心；以及

提供收集的相位数据包括：提供收集的包含所述早先数据流时钟恢复的相位节拍的相位数据，以作为来自光网络单元的后续输入数据流的初始值相位时钟。

2.根据权利要求1所述的方法，包括将收集的相位数据链接到光网络单元。

3.一种用于无源光网络媒体接入控制器辅助的时钟恢复的设备，支持光接收机恢复用于来自光网络单元的输入的数据流的时钟相位，所述设备包括：

用于收集来自光网络单元的早先数据流时钟恢复的相位数据的装置；

用于在所述收集的同时或之后评估所述相位数据的装置；以及

用于提供收集的相位数据作为来自光网络单元的后续输入数据流的初始值相位时钟的装置，其中：

用于评估相位数据的装置包括用于评估来自光网络单元的早先数据流时钟恢复的相位数据以判定最接近比特周期中心的相位节拍的装置，其中所述判定包括将所述更高速率时钟的不同边沿分频降回以提供多个时钟，每个时钟都处于数据速率，但相互之间处于不同的相位，以及选择这些时钟中哪个最接近比特周期的中心；以及

用于提供收集的相位数据的装置包括用于提供收集的包含所述早先数据流时钟恢复的相位节拍的相位数据以作为来自光网络单元的后续输入数据流的初始值相位时钟的装置。

4.根据权利要求3所述的设备，包括用于将收集的相位数据链接到光网络单元的装置。