DE60301018T2 - Verfahren zur Implementierung verschiedener Funktionen inklusive Zugriffsverfahren in einem auf Gigabit Ethernet basiereden passiven optischen Netzwerksystem - Google Patents

Verfahren zur Implementierung verschiedener Funktionen inklusive Zugriffsverfahren in einem auf Gigabit Ethernet basiereden passiven optischen Netzwerksystem Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein passives optisches Netz und insbesondere ein Verfahren zum Implementieren verschiedener Funktionen in einem Gigabit Ethernet-Passive Optical Network (GE-PON) System und eine Struktur eines in demselben verwendeten Ethernet-Frame.
  • Um ein optisches Teilnehmernetz von einer zentralen Vermittlung zu einem Gebäude oder einem üblichen Haus zu konfigurieren, wurden bereits eine Vielzahl von Netzarchitekturen wie z.B. x-Digital Subscriber Line (xDSL), Hybrid Fiber Coax (HFC), Fiber To The Building (FTTB), Fiber To The Curb (FTTC), Fiber To The Home (FTTH) usw. vorgeschlagen. Von diesen Netzarchitekturen kann eine FTTx (x = B, C oder H) in eine aktive FTTx auf der Basis einer Konfiguration eines AON (Active Optical Network) und in eine passive FTTx auf der Basis einer Konfiguration PON (Passive Optical Network) unterteilt werden. Da das PON eine Netzkonfiguration mit einer Punkt-zu-Mehrpunkt Topologie ist, wird es als ein optisches Teilnehmernetz betrachtet, welches in der Zukunft wirtschaftlich sein wird.
  • Das PON ist das optische Teilnehmernetz, das eine verteilte Topologie mit einer Baumstruktur ausbildet, in welchem ein Optical Line Termination (OLT – optischer Leitungsabschluss) und mehrere Optical Network Units (ONU – optische Netzeinheiten) über einen passiven optischen "1 × N" Verteiler verbunden sind. In letzter Zeit wurden in einem International Telecommunication Union – Telecommunication Section (ITU-T) Standard ein Asynchronous Transfer Mode-Passive Optical Network (ATM-PON – passives optisches Netz mit asynchronem Übertragungsmodus) auf der Basis einer Punkt-zu-Mehrpunkt Verbindung in Dokumenten bezüglich ITU-T G.982, ITU-T G.983.1 und ITU-T G.983.3 definiert. Eine weitere Standardisierung für ein GE-PON System auf der Basis einer Punkt-zu-Mehrpunkt Verbindung befindet sich im Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 802.3 ahTF in Arbeit. Das Gigabit Ethernet auf der Basis auf einer Punkt-zu-Mehrpunkt Verbindung und eine Technologie in Verbindung mit einem Medium Access Control (MAC – medienspezifisches Zugangsprotokoll) für das ATM-PON auf der Basis der Punkt-zu-Mehrpunkt Verbindung wurde bereits standardisiert, siehe IEEE 802.3z und ITU-T G.983.1. Beispielsweise offenbart das U.S. Patent No. 5,978,374 mit dem Titel "PROTOCOLL FOR DATA COMMUNICATIONS OVER A POINT-TO-MULTIPOINT PASSIVE OPTICAL NETWORK", erteilt am 2. November 1999 an Ghaibeh et al. eine Technologie in Verbindung mit dem MAC für das ATM-PON im Detail.
  • Eine Struktur eines Standard-Frame für das Gigabit Ethernet auf der Basis der herkömmlichen standardisierten Punkt-zu-Punkt Verbindung ist in 1 dargestellt. Eine schematische Konfiguration eines standardisierten ATM-PON Systems ist in 2 dargestellt. In dem standardisierten Gigabit Ethernet auf der Basis einer Punkt-zu-Punkt Verbindung sind verschiedene Funktionen nicht definiert, die in einem PON System auf der Basis der Punkt-zu-Mehrpunkt Verbindung erforderlich sind. Das ATM-PON wurde zum ersten Mal als eine Form des PON auf der Basis der Punkt-zu-Mehrpunkt Verbindung standardisiert.
  • Gemäß Darstellung in 2 enthält das Standard ATM-PON System einen OLT 10, der an der Wurzel einer Baumstruktur angeordnet ist, und der Teilnehmer eines Zugriffsnetzes mit Information versorgt. Der OLT 10 ist mit einem ODN Optical Distribution Network (ODN – optisches Verteilungsnetz) 16 mit einer Baumtopologie verbunden. Das ODN 16 dient zu Verteilung von Downstream-Daten-Frames, die von dem OLT 10 empfangen wurden, und multiplexiert Upstream-Daten-Frames, um die multiplexierten Daten-Frames an den OLT 10 zu senden. Mehrere ONUs 12a, 12b und 12c empfangen die Downstream-Daten-Frames aus dem ODN 16, um Anschlussbenutzer 14a, 14b und 14c mit den empfangenen Downstream-Daten-Frames zu versorgen. Die ONUs 12a, 12b und 12c senden die Upstream-Daten-Frames von den Anschlussbenutzern 14a, 14b und 14c an das ODN 16. In 2 umfassen die Anschlussbenutzer 14a, 14b und 14c eine Vielzahl von Anschlussgeräten, welche in dem PON verwendet werden können, einschließlich eines Netzabschlusses (NT).
  • Das ATM-PON System gemäß Darstellung in 2 führt eine Downstream- oder Upstream-Paketübertragung von ATM-Zellen in der Form eines Frame mit einer konstanten Größe von 53 Bytes durch. In dem PON mit der in 2 dargestellten Baumstruktur fügt der OLT 10 Downstream-ATM-Zellen in Downstream-Frames ein, die an die ONUs 12a, 12b und 12c zu verteilen sind. Bei dem Upstream-Senden greift der OLT 10 auf von den ONUs 12a, 12b und 12c empfangene Upstream-Daten auf der Basis von Zeitmultiplex (TDM) zu. Zu diesem Zeitpunkt ist der zwischen dem OLT 10 und den ONUs 12a, 12b und 12c angeschlossene ODN 16 eine passive Vorrichtung. Demzufolge vermeidet der OLT 10 das Auslösen einer Datenkollision in der passiven Vorrichtung des ODN 16, indem ein virtuelle Abstandskorrektur unter Verwendung eines Ranging-Algorithmus. Ferner tauschen, wenn der OLT 10 Downstream-Daten an die ONUs 12a, 12b und 12c sendet, der OLT 10 und die ONUs 12a, 12b und 12c einen geheimen Verschlüsselungscode für Sicherheit, und eine Operations, Administration and Maintenance (OAM – Betriebs-, Verwaltungs-und Wartungs Meldung) aus. Ein entsprechendes Datenfeld ist innerhalb einer speziellen oder allgemeinen ATM-Zelle eines Upstream/Downstream-Frame so vorgesehen, dass die OAM Meldung in einem vorbestimmten Zeitintervall ausgetauscht werden kann.
  • Wie es vorstehend beschrieben wurde, konfiguriert das ATM-PON System Upstream- und Downstream-Frames auf der Basis einer ATM-Zelle mit konstanter Größe. Das ATM-PON System verwendet TDM zur Upstream-Paketübertragung in einer Baumstruktur für eine Punkt-zu-Mehrpunkt Verbindung.
  • Mit der Entwicklung der Internettechniken benötigte die Teilnehmerseite eine größere Bandbreite und aus diesem Grunde wird das Gigabit Ethernet System gegenüber einem ATM System bevorzugt. Um eine größere Bandbreite zu erzielen, ist in einem ATM System eine relativ teuere Ausrüstung erforderlich und liefert nur eine eingeschränkte Bandbreitenverbesserung (z.B. 622 Mbps). Ferner muss ein ATM System IP (Internetprotokoll) Pakete segmentieren. Im Gegensatz dazu können in einem Gigabit Ethernet System relativ preiswerte Anlagen verwendet werden, und eine höhere Bandbreite (z.B. 1 Gbps) kann für eine Ende-zu-Ende Übertragung bereitgestellt werden. Demzufolge wird das Gigabit Ethernet System gegenüber dem ATM System für die PON Architektur eines Teilnehmernetzes bevorzugt.
  • In dem Gigabit Ethernet wurden ein MAC Protokoll auf der Basis einer Punkt-zu-Punkt Verbindung und ein Kollisionsvermeidungsverfahren bereits standardisiert, und ein MAC Controllerchip wird allgemein eingesetzt. Eine Standardisierung für eine GE-PON Architektur mit einem MAC Protokoll ist jedoch derzeit in Arbeit. Ferner ist die Punkt-zu-Mehrpunkt Verbindung durch das GE-PON nicht implementiert und ein Format für einen zwischen einem OLT und einer ONU in dem GE-PON zu verwendenden Frame wurde noch nicht definiert.
  • US-6,262,997 B1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes, das eine Zentralstation, die Daten in Daten-Frames auf einem Downstream-Kanal an mehrere Außenstationen rundsendet, die an die zentrale Station einen Upstream-Kanal zurück übertragen. In diesem Netz werden Ranging-Operationen durchgeführt, um Zeittaktanpassungen durchzuführen, welche von den Außenstationen bei deren Sendevorgängen angewendet werden, um unterschiedliche Übertragungsverzögerungen zu kompensieren. Die zentrale Station und die Außenstationen des Kommunikationsnetzes können beispielsweise durch ein Kopfende und ONUs eines fortschrittlichen PON repräsentiert werden. Es wird angenommen, dass die Zähler des Kopfendes und der ONUs synchron jedoch nicht in Phase zueinander sind. Beispielsweise kann eine Synchronisation unter Verwendung eines Synchronisationsreferenzsignals aus dem Kopfende erzielt werden. In einer Start-Ranging-Prozedur sendet das Kopfende ein Ranging-Steuersignal an eine ONU. Die ONU wartet auf die nächste Rücksetzung des ONU-Zählers und erzeugt einen an das Kopfende zu sendenden Ranging-Impuls. Das Kopfende ordnet der Ankunft des Impulses einem Zählwert τ aus dem Kopfendezähler zu. Der Zählwert τ ist gleich der Anzahl von Zählschritten, um welche die Übertragung der ONU verzögert werden sollte, um sicherzustellen, dass ein von der ONU gesendeter Impuls bei einem Zählerwert von Null bei dem ONU Zähler das Kopfende bei einem Zählwert von Null bei dem Kopfendezähler erreicht. Um eine derartige Verzögerung zu bewirken, erzeugt das Kopfende eine an die ONU zu übertragende Meldung, welche die ONU informiert, ein Upstream-Senden um den dementsprechenden Wert τ zu verzögern. Das nächste Mal, an dem der ONU Zähler auf Null gesetzt werden sollte, setzt der ONU Zähler auf einen Zählwert von τ zurück, und erzeugt somit eine Zählverzögerung von τ. Das von dem Kopfende erzeugte Ranging-Steuersignal enthält eine ONU Adresse, welche identifiziert, bei welcher ONU ein Ranging durchzuführen ist. Bei dem Empfang des Ranging-Impulses berechnet das Kopfende den Anteil der erforderlichen Verzögerung, indem die Zeitdifferenz zwischen der tatsächlichen Zeit des Empfangs des Ranging-Impulses und der erforderlichen Zeit für den Empfang ermittelt wird. Dann adressiert das Kopfende dieselbe ONU in einem weiteren Adressenfeld gefolgt von einem Rücksetzwertfeld, welches die Verzögerung τ enthält, so dass anschließende Signale aus der ONU zum erforderlichen Zeitpunkt ankommen. Sobald das Kopfende zufrieden gestellt ist, dass das Ranging einer ONU durchgeführt ist, wird die nächste ONU adressiert. Wenn bei allen ONUs erfolgreich das Start-Ranging durchgeführt ist, kann eine Fein-Ranging, falls erforderlich, und eine Online-Datenübertragung mit einer Feinkorrektur-Ranging enthält fortfahren.
  • GB 2,349,315 A betrifft eine Verzögerungsanpassungseinheit, die aus einer Vielzahl von Datenblöcken bestehende Upstream-Daten, die einer Verzögerungsanpassung an diesen vornehmen, in Abhängigkeit von Verzögerungsanpassungsbefehlen durchführt, die von der Upstream-Vorrichtung gesendet werden. Ein Downstream-Empfänger innerhalb der Verzögerungsanpassungseinheit empfängt Information, welche Datenblöcke erteilt sind oder nicht erteilt sind, zusammen mit einer Ausgleichsverzögerungs-Aktualisierungsanforderung, die die Verzögerungsanpassungseinheit auffordert, den derzeitigen Ausgleichsverzögerungsparameter zu aktualisieren, der darin mit den spezifizierten neuen gespeichert ist, eine Verzögerungsanpassungssteuerung innerhalb der Verzögerungsanpassungseinheit führt eine Verzögerungsanpassung gemäß dem neuen Ausgleichsverzögerungsparameter abhängig davon durch, ob die Übertragung jedes nachfolgenden Datenblockes erteilt ist oder nicht erteilt ist. Wenn eine Ausgleichsverzögerungs-Aktualisierungsanforderung unmittelbar vor einem erteilten Datenblock detektiert wird, manipuliert die Verzögerungsanpassungssteuerung das Schutzbitfeld des Blockes, um die Verzögerungszeit in einer bitweisen Art anzupassen. Wenn eine Ausgleichsverzögerungs-Aktualisierungsanforderung unmittelbar vor einem nicht erteilten Datenblock detektiert wird, wendet die Verzögerungsanpassungssteuerung den neu spezifizierten Ausgleichsverzögerungsparameter voll auf den nächsten erteilten Block an. Ein Upstream-Sender innerhalb der Verzögerungsanpassungseinheit sendet die erteilten Upstream-Datenblöcke an die Upstream-Vorrichtung, wobei jeder Block eine durch die Verzögerungsanpassungssteuerung angepasste Verzögerungszeit besitzt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des vorgenannten Bedarfs entwickelt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Datenverkehr in einem GE-PON System effektiver während des Ranging-Prozesses des Systems anzupassen.
  • Die Erfindung ist durch die unabhängigen Ansprüche definiert. Ausführungsformen der Erfindung sind durch die unabhängigen Ansprüche gegeben.
  • Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Implementieren verschiedener Funktionen in einem GE-PON System bereitzustellen.
  • Es ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Frame-Format bereitzustellen, das in der Lage ist, effektiv Gigabit Ethernet Verkehr in einem GE-PON System zu realisieren.
  • Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Implementieren verschiedener Funktionen wie z.B. Anfangs-ONU-Registrierung, Spät-ONU-Registrierung, Ranging und dynamische Bandbreitenzuweisung in einem GE-PON System zu implementieren.
  • Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Frame-Format bereitzustellen, das in der Lage ist, alle Typen eines Schicht-2 Verkehrs wie z.B. des Ethernets, eines ATM, usw. in einem GE-PON System unterzubringen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die vorstehende Aufgabe durch die Bereitstellung eines Verfahrens zum Implementieren verschiedener Funktionen in einem GE-PON System mit einem OLT, einem ODN mit einem optischen Splitter als passiver Vorrichtung und mehreren ONUs gelöst werden, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    • a) Zulassen, dass der OLT periodisch ein Synchron-Signal an jede von der Vielzahl von ONUs nach einer Anfangsansteuerung so sendet, dass jede ONU mit dem OLT in Reaktion auf das periodisch gesendete Synchron-Signal synchronisiert wird;
    • b) Zulassen, dass die mit dem OLT synchronisierte ONU einen Anfangs-Registrieranforderungs-Frame und eine in einem Erteilungs-Frame enthaltene Sendezeitlänge identifiziert und der ONU erlaubt, den Anfangs-Registrieranforderungs-Frame an den OLT nach einer Zufallsverzögerung zu senden, um eine Kollision von Anfangs-Registrieranforderungs-Frames zu vermeiden, die von den ONUs zu der Sendezeit des Anfangs-Registieranforderungs-Frame gesendet werden;
    • c) Zulassen, dass der OLT den Anfangs-Registieranforderungs-Frame empfängt, um eine Differenz zwischen einer vorhergesagten Frame-Ankunftszeit und einer tatsächlichen Frame-Ankunftszeit zu berechnen, wobei die vorhergesagte Frame-Ankunftszeit aus der Sende-Anfangszeit des Anfangs-Registieranforderungs-Frame, der in dem Erteilungs-Frame angezeigt wird, vorausgesagt wird, und Zulassen, dass der OLT eine Round Trip Tip (RTT – Umlaufzeit) unter Verwendung eines Zufallsverzögerungswertes berechnet; und
    • d) Zulassen, dass der OLT die eine ONU-Registrierung anfordernde ONU in einer ONU-Liste nach der Berechnung der RTT registriert, der ONU eine neue ONU-Kennung gibt und einen Registrierantwort-Frame, der die neue ONU-Kennung und die RTT enthält, an die die ONU-Registrierung anfordernde ONU sendet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Implementieren verschiedener Funktionen in einem GE-PON System bereitgestellt, das einen OLT, ein ODN mit einem optischen Splitter als passive Vorrichtung und mehrere ONUs umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    • a) Zulassen, dass der OLT und die ONUs synchron mit dem OLT auf der Basis von Synchron-Signalen Daten senden und empfangen;
    • b) Zulassen, dass wenigstens eine ONU, die neu unter den ONUs angesteuert ist, mit einem Synchron-Signal eines Downstream-Sendevorgangs synchronisiert wird;
    • c) Zulassen, dass die ONU in Synchronisation mit dem Synchron-Signal einen Sende-Anfangszeit eines Spät-Registrieranforderungs-Frame und eine in einem Erteilungs-Frame enthaltene Sendezeitlänge identifiziert und den Spät-Registrieranforderungs-Frame an den OLT zu einem Sendezeitpunkt des Spät-Registrieranforderungs-Frame sendet;
    • d) Zulassen, dass der OLT den Spät-Registrieranforderungs-Frame empfängt, um eine Differenz zwischen einer vorhergesagten Frame-Ankunftszeit und einer realen Frame-Ankunftszeit zu berechnen, wobei die vorhergesagte Frame-Ankunftszeit aus der Sende-Anfangszeit des Spät-Registrieranforderungs-Frame vorhergesagt wird, der in dem Erteilungs-Frame angezeigt wird, und Zulassen, dass die OLT eine RTT unter Verwendung eines Zufallsverzögerungswertes berechnet; und
    • e) Zulassen, dass der OLT die eine Spät-ONU-Registrierung anfordernde ONU in einer ONU-Liste nach einer Berechnung der RTT registriert, der ONU eine neue ONU-Kennung gibt, und einen die neue ONU-Kennung und die RTT enthaltenden Registrierantwort-Frame an die die Spät-ONU-Registrierung anfordernde ONU sendet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Implementieren verschiedener Funktionen in einem GE-PON System bereitgestellt, das einen OLT, ein ODN mit einem optischen Splitter als passive Vorrichtung und mehrere ONUs umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    • a) Zulassen, dass der OLT Erteilungs-Frames an die ONUs sendet, um einen durch eine externe Schwankung verursachten Fehler zu korrigieren, wobei jeder Erteilungs-Frame Information bezüglich einer Kennung einer ONU mit einer Ranging-Möglichkeit, einer Erteilungsanfangszeit und einer Erteilungszeitlänge enthält;
    • b) Zulassen, dass die ONU den Erteilungs-Frame empfängt, um einen Ranging-Anforderungs-Frame an die OLT bei einer nächsten Ranging-Erteilungsanfangszeit zu senden; und
    • c) Zulassen, dass der OLT den Ranging-Anforderungs-Frame empfängt, um einen Fehler unter Verwendung einer Differenz zwischen einer vorhergesagten Frame-Ankunftszeit und einer realen Frame-Ankunftszeit zu berechnen, wobei die vorhergesagte Frame-Ankunftszeit aus der Sendeanfangszeit des Ranging-Anforderungs-Frame vorhergesagt wird, der in dem Erteilungs-Frame angezeigt wird, und Zulassen, dass der OLT den Ranging-Antwort-Frame mit einem Fehlerkorrekturwert auf der Basis des berechneten Fehlers an die das Ranging anfordernde ONU sendet.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Implementieren verschiedener Funktionen in einem GE-PON System bereitgestellt, das einen OLT, ein ODN mit einem optischen Splitter als passive Vorrichtung und mehrere ONUs umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    • a) Zulassen, dass der OLT Erteilungs-Frames an die ONUs sendet, um eine Bandbreitenzuteilungsanforderung zu erteilen, wobei jeder Erteilungs-Frame Information bezüglich der Anzahl registrierter ONUs, eine Kennung einer ONU mit einer Bandbreitenanforderungsmöglichkeit, einen periodischen Ranging-Korrekturwert, eine Erteilungszeitverschiebung und eine Sendezeitlänge enthält;
    • b) Zulassen, dass die ONU den Erteilungs-Frame empfängt, um einen Bandbreitenzuteilungsanforderungs-Frame zu senden, der Information bezüglich einer Größe von Puffern bei einer Sendereserve bei einem nächsten Bandbreitenzuweisungsanforderungszeitpunkt an die OLT enthält; und
    • c) nach dem Senden des Bandbreitenzuweisungsanforderungs-Frame, Zulassen, dass die ONU den Erteilungs-Frame empfängt, und Daten bezüglich der Sendereserve für die Sendezeitlänge auf der Basis der Sendezeitlängeninformation für die OLT sendet.
  • Die vorstehende Aufgabe, Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in welchen:
  • 1 eine Ansicht ist, die einen Aufbau eines Standard Frame im Gigabit Ethernet darstellt;
  • 2 eine Ansicht ist, die eine Konfiguration eines ATM-PON (Asynchronous Transfer Mode-Passive Optical Network) System ist;
  • 3 eine Ansicht ist, die eine Konfiguration eines GE-PON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) System gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 4 eine Ansicht ist, welche eine Konfiguration eines Ethernet-Frame mit variabler Länge als eine Basisform von Daten darstellt, die zwischen einem OLT (Optical Line Termination) und mehreren ONUs (Optical Network Units) in einem GE-PON System gemäß der vorliegenden Erfindung zu senden und zu empfangen sind;
  • 5 eine Ansicht ist, die eine Konfiguration eines Paketformats darstellt, in welchem der Typ des Pakets einer Ethernet-PDU (Packet Data Unit) entspricht;
  • 6 eine Ansicht ist, die eine Konfiguration eines Paketformats darstellt, in welchem der Typ des Pakets einer ATM-PDU entspricht;
  • 7 eine Ansicht ist, welche eine Konfiguration eines Formates eines Registrieranforderungs-Frame für eine ONU-Registrieranforderung unter PON-Funktions-Steuer-Frames darstellt;
  • 8 eine Ansicht ist, welche eine Konfiguration eines Formates eines Registrierantwort-Frame für eine ONU-Registrierantwort unter PON-Funktions-Steuer-Frames darstellt;
  • 9 eine Ansicht ist, welche eine Konfiguration eines Formates eines Ranging-Anforderungs-Frame für eine Ranging-Anforderung unter PON-Funktions-Steuer-Frames darstellt;
  • 10 eine Ansicht ist, die eine Konfiguration eines Formates eines Ranging-Antwort-Frame für eine Ranging-Antwort unter PON-Funktions-Steuer-Frames darstellt;
  • 11 eine Ansicht ist, welche eine Konfiguration eines Formates eines Bandbreitenzuteilungsanforderungs-Frame für eine Bandbreitenzuteilungsanforderung unter PON-Funktions-Steuer-Frames darstellt;
  • 12 eine Ansicht ist, die eine Konfiguration eines Formates eines für die Erteilung zu verwendenden Frame und eine Gelegenheit zum Senden von Upstream-Daten unter PON-Funktions-Steuer-Frames darstellt;
  • 13 eine Ansicht ist, die eine Konfiguration eines Formates eines OAM (Operations, Administrations and Maintenance)-Frame unter PON-Funktions-Steuer-Frames darstellt;
  • 14 eine Ansicht ist, die eine Anfangs-ONU-Registrierungsprozedur erläutert;
  • 15 eine Ansicht ist, die eine Prozedur zum Korrigieren eines Synchronfehlers aufgrund von Upstream- und Downstream-Sendevorgangsverzögerung unter Verwendung einer Umlaufzeit darstellt;
  • 16 eine Ansicht ist, die eine Spät-ONU-Registrierungsprozedur erläutert;
  • 17 eine Ansicht, die einer Anfangs-Ranging-Prozedur erläutert; und
  • 18 eine Ansicht ist, die eine dynamische Bandbreitenzuweisungsprozedur erläutert.
  • Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden dieselben oder ähnlichen Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, selbst wenn sie in unterschiedlichen Zeichnungen dargestellt sind. Ferner wird in der nachstehenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung eine detaillierte Beschreibung bekannter Funktionen und Konfigurationen, die hierin enthalten sind, unterlassen, wenn eine derartige Diskussion für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist.
  • 3 ist eine Ansicht, die schematisch eine Konfiguration eines GE-PON Systems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Das in 3 dargestellte GE-PON umfasst einen OLT 20, ein ODN 26 mit einem optischen Teiler als eine passive Vorrichtung, ONUs 22a, 22b und 22c und Anschlussnutzer 24a, 24b und 24c. Eine Anschlussstruktur zwischen Komponenten, die in dem in 3 dargestellten GE-PON System enthalten ist, ist ähnlich der zwischen Komponenten, die in dem in 2 dargestellten ATM-PON System enthalten sind. Das in 3 dargestellte GE-PON System kann einen OLT 20 und maximal 32 ONUs in einer Baumstruktur enthalten. Hier ist das Maximum von 32 ONUs auf der Basis einer Abstands- und Leistungsbudgetanalyse zwischen dem OLT 20 und entsprechenden ONUs festgelegt. Die ONUs 22a, 22b und 22c sind innerhalb eines Optical Fiber Distribution Housing (OFDH – Faseroptik-Verteilungsgehäuses) in einem Gebäude und Appartementkomplex oder nahe am Eingang einer unabhängigen Neubaugebietes, falls erforderlich, eingebaut. Die ONUs 22a, 22b und 22c bieten verschiedene Dienste wie z.B. ADSL (Asynchronous Digital Subscriber Line)-Dienste. Der OLT 20 empfängt Daten von einem Backbone-Netz. Ferner verteilt der OLT 20 die empfangenen Daten auf die ONUs 22a, 22b und 22c über das ODN 22 oder greift auf von den ONUs 22a, 22b und 22c gesendete Daten auf der Basis von TDM zu. Die vorliegende Erfindung ist so ausgelegt, dass der OLT 20 im Wesentlichen eine Schicht-2 Vermittlungsfunktion für eine MAC-Hardwareadresse ausführt, und die ONUs 22a, 22b und 22c Schicht-2 und Schicht-3 Internetprotokollvermittlungs/Router-Funktionen ausführen.
  • Das in 3 dargestellte GE-PON stellt die QoS (Quality of Services) von Upstream/Downstream-Daten sicher und hält in geeigneter Weise eine konstante Ebene in einer PON Architektur aufrecht. Das GE-PON System kodiert Daten so, dass eine ONU 22j (j = a, b oder c als eine natürliche Zahl und i ≠ j) keine an eine spezielle ONU 22i gerichtete Daten lesen kann, d.h., eine ONU kann keine an eine andere ONU gerichtete Daten lesen. Das GE-PON System führt eine OAM-Funktion so aus, dass Daten zwischen dem OLT 20 und den ONUs 22a, 22b und 22c gesendet werden können, wenn ein physikalischer Fehler bei einer Kommunikation bewirkt wird. Nachdem ein Paket das ODN 26 passiert, können die Abstände zwischen dem OLT 20 und den entsprechenden ONUs 22a, 22b und 22c unterschiedlich sein. Demzufolge führt das GE-PON System eine Ranging-Funktion durch, um virtuelle Abstände zwischen dem OLT 20 und den ONUs 22a, 22b und 22c so gleich einzustellen, dass eine Datenkollision in dem ODN 26 nicht bewirkt wird, wenn Upstream-Pakete gesendet werden.
  • Gemäß Darstellung in 3 konfiguriert das GE-PON System Upstream- und Downstream-Frames als Ethernet-Frames mit variabler Länge. Das GE-PON System verwendet TDM für die Upstream-Senden auf der Basis einer Baumstruktur einer Punkt-zu-Mehrpunkt Verbindung. In dieser Ausführungsform wird eine Struktur eines Formates für einen Ethernet-Frame mit variabler Länge verwendet, welcher in der Lage ist, effektiv einen Gigabit Ethernet Verkehr in dem GE-PON System zu realisieren. Das GE-PON System führt verschiedene Funktionen bezüglich Ethernet-Frames mit variabler Länge aus, d.h., Anfangs-ONU-Registrierung, Spät-ONU-Registrierung, Ranging, und dynamische Bandbreitenzuteilung.
  • Zuerst wird der Aufbau des Formats des Ethernet-Frame mit variabler Länge im Detail unter Bezugnahme auf die 4 bis 13 beschrieben. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen für entsprechende Feldnamen und Positionen in dem Ethernet-Frame variabler Länge möglich sind.
  • 4 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration des Ethernet-Frame mit variabler Länge darstellt, welcher das Format der zwischen dem OLT 20 und den ONUs 22a, 22b und 22c in dem GE-PON System zu sendenden und empfangenden Daten gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Wie es in 4 dargestellt ist, umfasst der Ethernet-Frame mit variabler Länge ein 1-Byte SOP-(Start Of Paket)-Feld 30, ein 2-Bit-Pakettyp-Feld 32, einen PON-Vorspanninhalts-Feld 34, und ein PDU-(Paket Date Unit)-Feld 36. Das SOP-Feld 30 ist ein Feld, in welchem SOP-Information aufgezeichnet ist, die den Start eines Pakets anzeigt. Das Pakettyp-Feld 32 ist ein Feld, in welchem für eine Identifizierung des aufgezeichneten Pakettyps notwendige Information aufgezeichnet ist. Das PON-Vorspanninhalts-Feld 34 ist ein Feld, in welchem PON-Vorspanninhalte gemäß dem Typ des Pakets aufgezeichnet sind. Das PDU-Feld 36 ist ein Feld, in welchem Paketdaten gemäß dem Pakettyp aufgezeichnet sind.
  • In dieser Ausführungsform umfasst der Pakettyp einen Ethernet-PDU-Paket, ein ATM-PDU-Paket, ein PON-spezifisches Paket für die Realisierung von PON-Funktionen usw.
  • 5 ist eine Ansicht, die ein Paketformat darstellt, in welchem der Pakettyp einer Ethernet-PDU entspricht. Gemäß 5 enthält ein Ethernetdaten-Frame ein SOP-Feld 40 und ein Pakettyp-Feld 41, wobei der Pakettyp der Ethernet-PDU entspricht. Der Ethernetdaten-Frame umfasst ein PON-Vorspanninhalts-Feld 34 und ein Ethernet-PDU-Feld 46. Das PON-Vorspanninhalts-Feld 34 umfasst ein 6-Bit Nulldaten-Feld 42, ein 1-Byte ONU-Kennungsfeld 43, ein 2-Byte Längenfeld 44 und ein 2-Byte HCS-(Head Check Sum – Vorspannprüfsumme)-Feld 45. Gemäß Darstellung in 5 werden zwei Bits "00" in dem Pakettyp-Feld 41 des Ethernetdaten-Frame aufgezeichnet, wobei der Typ des Pakets der Ethernet-PDU entspricht. Wenn der OLT 20 ein Downstream-Paket sendet, wird eine das Ziel des Paketes angebende ONU in dem in dem PON-Vorspanninhalts-Feld 34 enthaltenen ONU-Kennungsfeld 43 aufgezeichnet.
  • Wenn die ONUs 22a, 22b und 22c Upstream-Pakete übertragen, wird eine die Quelle jedes Pakets anzeigende ONU-Kennung in dem in 5 dargestellten ONU-Kennungsfeld 43 aufgezeichnet. Eine Ethernet PDU-Länge und eine Vorspannlänge enthaltende Gesamtlängeninformation wird in dem Längenfeld 44 aufgezeichnet. Ein Byte für eine CRC (Cyclic Redundancy Check – Zyklische Redundanzprüfung) wird in dem HCS-Feld 45 so aufgezeichnet, dass ein Vorspannfehler, mit Ausnahme des Ethernet PDU-Feldes 46 geprüft werden kann.
  • 6 ist eine Ansicht, die ein Paketformat darstellt, wobei der Typ des Pakets einer ATM-PDU entspricht. Gemäß 6 umfasst ein ATM Daten-Frame ein SOP-Feld 50 und ein Pakettyp-Feld 51, wobei der Pakettyp die ATM-PDU ist. Der ATM Daten-Frame umfasst ein PON-Vorspanninhalts-Feld 34 und ein ATM-PDU-Feld 56. Das PON-Vorspanninhalts-Feld 34 umfasst ein 6-Bit-Nulldaten-Feld 52, ein 1-Byte ONU-Kennungsfeld 53, ein 2-Byte Längen-Feld 54 und ein 2-Byte HCS-Feld 55. Gemäß Darstellung in 6 werden 2 Bits "01" in dem Pakettyp-Feld 51 des ATM Daten-Frame aufgezeichnet, wobei der Pakettyp der ATM-PDU entspricht. Wenn der OLT 20 ein Downstream-Paket sendet, wird eine das Ziel des Pakets angebende ONU-Kennung in dem ONU-Kennungsfeld 53 aufgezeichnet, das in dem PON-Vorspanninhalts-Feld 34 enthalten ist. Wenn die ONUs 22a, 22b und 22c Upstream-Pakete senden, wird eine die Quelle jedes Paketes angebende ONU-Kennung in dem in 6 dargestellten ONU-Kennungsfeld 53 aufgezeichnet. Eine ARM-PDU-Länge und eine Vorspannlänge enthaltende Gesamtlängeninformation wird in dem Längenfeld 54 aufgezeichnet. Ein Byte für eine CRC (Cyclic Redundancy Check) wird in dem HCS-Feld 45 so aufgezeichnet, dass ein Vorspannfehler, mit Ausnahme des ATM PDU-Feldes 46 geprüft werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der für die Ausführung von PON-Funktionen auf der Basis einer Punkt-zu-Mehrpunkt Verbindung zwischen dem OLT 20 und den ONUs 22a, 22b und 22c erforderliche Pakettyp das PON spezifische Paket. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen in dem GE-PON System zu implementierende Funktionen für die Unterstützung einer Punkt-zu-Mehrpunkt Verbindung eine Anfangs-ONU-Registrierung, Spät-ONU-Registrierung, Ranging und dynamische Bandbreitenzuteilung. Für die Durchführung der PON-Funktionen erforderliche Pakete weisen Frame-Formate auf, (hierin nachstehend als PON-Funktionssteuer-Frames bezeichnet) die in den 7 bis 10 dargestellt sind. Zwei Bits "11", die den Typ des Pakets anzeigen, sind in Pakettyp-Feldern 61, 71, 81 und 91 innerhalb der PON-Funktionssteuer-Frames aufgezeichnet.
  • Anschließend werden die PON-Funktionssteuer-Frames im Detail unter Bezugnahme auf die 7 bis 10 beschrieben. Es dürfte sich verstehen, dass die PON-Funktionssteuer-Frames, die in 7 bis 10 dargestellt sind, nicht das in dem in 5 dargestellten Ethernet Daten-Frame enthaltene Ethernet-PDU Feld und das in dem in 6 dargestellten ATM Daten-Frame enthaltene ATM-PDU Feld enthalten.
  • 7 ist eine Ansicht, die ein Format eines Registrieranforderungs-Frame für eine ONU-Registrieranforderung zwischen PON-Funktions-Steuer-Frames enthält. Der Registrieranforderungs-Frame entspricht einem zu verwendenden Upstream-Paket, wenn eine von den ONUs 22a, 22b und 22c ihre eigene Registrierung bei dem OLT 20 nach dem Erhalt einer Erlaubniserteilung, den Registrieranforderungs-Frame aus dem OLT 20 zu senden, anfordert.
  • Gemäß 7 umfasst der Registrieranforderungs-Frame ein SOP-Feld 60, ein Pakettyp-Feld 61, ein 6-Bit Steuerfeld 62, ein temporäres 6-Byte ONU-Kennungsfeld 63, ein 3-Byte Zufallsverzögerungsfeld 64 und ein 2-Byte HCS-Feld 65. Eine Sechs Bit Steuertypinformation, die zur Durchführung einer PON-Funktion erforderlich ist, ist in dem Steuertyp-Feld 62 des in 7 dargestellten Registrieranforderungs-Frame aufgezeichnet. Ein einer Registrieranforderung entsprechender Steuertyp gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist als ein Wert von "2" (binäre Daten von 000010) definiert. Daher ist der Wert von "2 (= Binärdaten von 000010)" in dem Steuertyp-Feld 62 des Registrieranforderungs-Frame aufgezeichnet. Wenn die Registrierung einer entsprechenden ONU angefordert wird, wird eine temporäre ONU Kennung in dem temporären ONU Kennfeld 63 des Registrieranforderungs-Frame aufgezeichnet. Die temporäre ONU Kennung umfasst eine 6-Byte Ethernet MAC Hardwareadresse. Drei Bytes an Zufallsverzögerungsinformation sind in dem Zufallverzögerungsfeld 64 so aufgezeichnet, dass eine Kollision zwischen den Paketen vermieden wird. Wenn jedoch eine Spät-Registrierung angefordert wird, werden Nulldaten von "0" in dem Zufallsverzögerungsfeld 64 aufgezeichnet, da die Zufallsverzögerungsinformation nicht verwendet wird. Zwei Bytes für CRC (Cyclic Redundancy Check) werden in dem HCS- Feld 65 aufgezeichnet, so dass ein Fehler in dem Registrieranforderungs-Frame geprüft werden kann.
  • 8 ist eine Ansicht, die ein Format eines Registrieranforderungs-Frame für eine ONU Registrierantwort unter PON-Funktionssteuer-Frames darstellt. Der Registrierantwort-Frame entspricht einem Downstream-Paket, das anzuwenden ist, wenn der OLT 20 eine entsprechende ONU über ein Registrierungsergebnis nach der Registrierung der entsprechenden ONU informiert.
  • Gemäß 8 umfasst der Registrierantwort-Frame ein SOP-Feld 70, ein Pakettyp-Feld 71, ein 6-Bit Steuertyp-Feld 72, ein temporäres 6-Byte ONU-Kennungsfeld 73, ein 1-Byte Registrierungs-ONU-Kennungsfeld 74, ein 3-Byte RTT Feld 75 und ein 2-Byte HCS-Feld 76. Sechs Bit Steuertypinformation, die für die Durchführung einer PON-Funktion erforderlich sind, sind in dem Steuertyp-Feld 72 des in 8 dargestellten Registrierantwort-Frame gespeichert. Ein der Registrierantwort gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechender Steuertyp ist als ein Wert von "3 (= binäre Daten von 000011)" definiert. Daher ist der Wert von "3 (= binäre Daten von 000011)" in dem Steuertyp-Feld 72 des Registrierantwort-Frame aufgezeichnet. Wenn die Registrierung einer entsprechenden ONU angefordert wird, wird eine temporäre ONU-Kennung in dem temporäre ONU-Kennungsfeld 73 des Registrierantwort-Frames aufgezeichnet, und eine durch den ONU 20 vergebene ONU-Kennung in dem Registrierungs-ONU-Kennungsfeld 74 aufgezeichnet. Eine Rundlaufzeit zwischen dem OLT 20 und der entsprechenden ONUs 22a, 22b und 22c wird in dem RTT Feld 75 aufgezeichnet. Zwei Bytes für CRC sind in dem HCS-Feld 76 aufgezeichnet, so dass ein Fehler in dem Registrierantwort-Frame geprüft werden kann.
  • 9 ist eine Ansicht, die ein Format eines Ranging-Anforderungs-Frame für eine ONU Registrierantwort unter PON-Funktionssteuer-Frames darstellt. Der Ranging-Anforderungs-Frame entspricht einem Upstream-Paket, das anzuwenden ist, wenn eine von den ONUs 22a, 22b, 22c ein Ranging zu der OLT 20 nach dem Erhalt einer Erlaubniserteilung, den Registrieranforderungs-Frame aus dem OLT 20 zu senden, anfordert.
  • Gemäß 9 umfasst der Ranging-Anforderungs-Frame ein SOP-Feld 80, ein Pakettyp-Feld 81, ein 6-Bit Steuertyp-Feld 82, ein 1-Byte ONU-Kennungsfeld 83 und ein 2-Byte HCS-Feld 84. Sechs Bit Steuertypinformation, die für die Durchführung einer PON-Funktion erforderlich sind, sind in dem Steuertyp-Feld 82 des in 9 dargestellten Ranging-Anforderungs-Frame gespeichert. Ein der Ranging-Anforderung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechender Steuertyp ist als ein Wert von "3 (= binäre Daten von 0000100)" definiert. Daher ist der Wert von "4 (= binäre Daten von 0000100)" in dem Steuertyp-Feld 82 des Ranging-Anforderungs-Frame aufgezeichnet. Eine Kennung der das Ranging anfordernden ONU ist in dem ONU-Kennungsfeld 83 aufgezeichnet. Zwei Bytes für CRC sind in dem HCS-Feld 84 aufgezeichnet, so dass ein Fehler in dem Ranging-Anforderungs-Frame geprüft werden kann.
  • 10 ist eine Ansicht, die ein Format eines Ranging-Anwort-Frame für eine Ranging-Antwort unter PON-Funktionssteuer-Frames darstellt. Der Ranging-Anwort-Frame entspricht einem Downstream-Paket, das anzuwenden ist, wenn der OLT 20 eine entsprechende ONU über ein Ranging-Ergebnis informiert.
  • Gemäß 10 enthält der Ranging-Anwort-Frame ein SOP-Feld 90, ein Pakettyp-Feld 91, ein 6-Bit Steuertyp-Feld 92, ein 1-Byte ONU-Kennungsfeld 93, ein 3-Byte Fehlerkorrekturfeld und ein 2-Byte HCS-Feld 84. Sechs Bit Steuertypinformation, die für die Durchführung einer PON-Funktion erforderlich sind, sind in dem Steuertyp-Feld 92 des in 10 dargestellten Ranging-Anwort-Frame gespeichert. Ein der Ranging-Antwort gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechender Steuertyp ist als ein Wert von "5 (= binäre Daten von 0000101)" definiert. Daher ist der Wert von "5 (= binäre Daten von 0000101)" in dem Steuertyp-Feld 92 des Ranging-Anwort-Frame aufgezeichnet. Eine Kennung der das Ranging anfordernden ONU ist in dem ONU-Kennungsfeld 93 des Ranging-Anwort-Frame aufgezeichnet und ein 3-Byte Fehlerkorrekturwert ist in dem Fehlerkorrekturwertfeld 94 nach dem Ranging aufgezeichnet. Zwei Bytes für CRC sind in dem HCS-Feld 95 aufgezeichnet, so dass ein Fehler in dem Ranging-Anforderungs-Frame geprüft werden kann.
  • 11 ist eine Ansicht, die ein Format eines Bandbreitenzuteilungsanforderungs-Frame für eine Bandbreitenzuteilungsanforderung unter PON-Funktionssteuer-Frames darstellt. Der Bandbreitenzuteilungsanforderungs-Frame entspricht einem Upstream-Paket, das anzuwenden ist, wenn eine von den ONUs 22a, 22b, 22c eine Bandbreitenzuteilungsanforderung bei der OLT 20 nach dem Erhalt einer Erlaubniserteilung, den Bandbreitenzuteilungsanforderungs-Frame aus dem OLT 20 zu senden, anfordert.
  • Gemäß 11 umfasst der Bandbreitenzuteilungsanforderungs-Frame ein SOP-Feld 100, ein Pakettyp-Feld 101, ein 6-Bit Steuertyp-Feld 102, ein 1-Byte ONU-Kennungsfeld 103, 2-Byte Warteschlangenlängenfeld 104 und ein 2-Byte HCS-Feld 105. Sechs Bit Steuertypinformation, die für die Durchführung einer PON-Funktion erforderlich sind, sind in dem Steuertyp-Feld 102 des in 9 dargestellten Bandbreitenzuteilungsanforderungs-Frame gespeichert. Ein der Bandbreitenzuteilungsanforderung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechender Steuertyp ist als ein Wert von "6 (= binäre Daten von 0000110)" definiert. Daher ist der Wert von "6 (= binäre Daten von 0000110)" in dem Steuertyp-Feld 102 des Bandbreitenzuteilungsanforderungs-Frame aufgezeichnet. Eine Kennung der die Bandbreitenzuteilung anfordernden ONU ist in dem ONU-Kennungsfeld 103 des Bandbreitenzuteilungsanforderungs-Frame aufgezeichnet und Information, die eine Größe von Puffern der Sendereserve in der die Bandbreitenzuteilung anfordernden ONU ist in dem Warteschlangenfeld 104 aufgezeichnet. Zwei Bytes für CRC sind in dem HCS-Feld 104 aufgezeichnet, so dass ein Fehler in dem Ranging-Anforderungs-Frame geprüft werden kann.
  • 12 ist eine Ansicht, die ein Format eines Frame darstellt, der für die Erteilung einer Gelegenheit zu verwenden ist, um Upstream-Daten unter den PON-Funktionssteuer-Frames zu senden. Hierin nachstehend wird der Frame, der für die Erteilung einer Gelegenheit zu verwenden ist, um Upstream-Daten unter PON-Funktionssteuer-Frames zu senden, als ein Erteilungs-Frame bezeichnet. Der in 12 dargestellte Erteilungs-Frame entspricht einem Downstream-Paket, das anzuwenden ist, wenn der OLT 20 einer entsprechenden ONU die Gelegenheit erteilt, die Upstream-Daten zu senden.
  • Gemäß 12 umfasst der Erteilungs-Frame ein SOP-Feld 110, ein Pakettyp-Feld 111, ein 6-Bit Steuertyp-Feld 112, ein 1-Byte Feld 113, das die Anzahl der ONUs angibt, ein 1-Byte ONU-Kennungsfeld 114, ein 1-Byte Erteilungstyp-Feld 115, ein 3-Byte Erteilungszeitverschiebungs-Feld 116, ein 3-Byte Erteilungszeitlängen-Feld 117, ein 3- Byte Feld eines periodisches Ranging-Korrekturwertes 118 und ein 2-Byte HCS-Feld 119. Das 1-Byte ONU-Kennungsfeld 114, das 1-Byte-Erteilungstyp-Feld 115, das 3-Byte Erteilungszeitverschiebungs-Feld 116, das 3-Byte Erteilungszeitlängen-Feld 117 und das 3-Byte Feld periodischer Ranging-Korrekturwerte 118 sind als ONU Zuteilungsinformation 108 definiert. Die ONU Zuteilungsinformation 108 in dem Erteilungs-Frame existiert für jede ONU.
  • Sechs Bit Steuertypinformation, die für die Durchführung einer PON-Funktion erforderlich sind, sind in dem Steuertyp-Feld 112 des in 9 dargestellten Erteilungs-Frame gespeichert. Ein einer Antwort auf die Ranging-Anforderung entsprechender Steuertyp gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist als ein Wert von "1" (binäre Daten von 000001)' definiert. Daher ist der Wert von "1 (= Binärdaten von 000001)" in dem Steuertyp-Feld 112 des Erteilungs-Frame aufgezeichnet. Information, welche die Anzahl der ONUs anzeigt, welcher der OLT 20 die Möglichkeit erteilt, Upstream-Daten zu übertragen, ist in dem Feld 113 des Erteilungs-Frame aufgezeichnet. Eine den Erteilungs-Frame empfangende ONU verwendet die die Anzahl der ONUs anzeigende Information, um eine Paketlänge zu erhalten. Eine Kennung der den Erteilungs-Frame empfangenden ONU ist in dem ONU-Kennungsfeld 114 aufgezeichnet und Erteilungstypinformation ist in dem Erteilungsfeld 115 aufgezeichnet. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Erteilungstyp als "1 (00000001)", welcher eine Erteilung einer Anfangs-Registrieranforderung anzeigt, als 2 (00000010)", welcher eine Erteilung einer Spät-Registrieranforderung anzeigt, als 3 (00000011)", welcher eine Erteilung einer Ranging-Anforderung anzeigt, als 4 (00000100)", welcher eine Erteilung einer Anfangs-Registrieranforderung anzeigt, oder als 5 (00000101)", welcher eine Erteilung einer Datenanforderung anzeigt, definiert. Information, die einen Punkt anzeigt, wann eine ONU mit der Datenübertragung startet, ist in dem Erteilungszeitverschiebungs-Feld 116 aufgezeichnet. Information, die eine Sendezeitlänge anzeigt, ist in dem Erteilungszeitlängen-Feld 117 aufgezeichnet. Ein periodischer Ranging-Korrekturwert ist in dem periodischen Ranging-Korrekturwertfeld 118 aufgezeichnet. Zwei Bytes für CRC sind in dem HCS-Feld 119 aufgezeichnet, so dass ein Fehler in dem Erteilungs-Frame geprüft werden kann.
  • 13 ist eine Ansicht, die ein Format eines OAM-(Operations, Administration and Maintenance)-Frame unter den PON-Funktionssteuer-Frames darstellt. Der OAM- Frame entspricht einem zu verwendendem Paket, um dem OLT 20 und den ONUs 22a, 22b und 22c zu ermöglichen, miteinander zu kommunizieren.
  • Gemäß 13 umfasst der OAM-Frame ein SOP-Feld 120, ein Pakettyp-Feld 121, ein 6-Bit Steuertyp-Feld 122, ein 1-Byte ONU-Kennungsfeld 123, und ein 2-Byte HCS-Feld 124. Sechs Bit Steuertypinformation, die für die Durchführung einer PON-Funktion erforderlich sind, sind in dem Steuertyp-Feld 122 des in 13 dargestellten OAM-Frame gespeichert. Ein Steuertyp für Operationen, Verwaltung an Wartung ist als ein Wert von "7 (= binäre Daten von 0000111)" definiert. Daher ist der Wert von "7 (= binäre Daten von 0000111)" in dem Steuertyp-Feld 122 des OAM-Frame aufgezeichnet. OAM-Inhalte sind in dem OAM-Inhalts-Feld 123 aufgezeichnet. Zwei Bytes für CRC sind in dem HCS-Feld 95 aufgezeichnet, so dass ein Fehler in dem Ranging-Anforderungs-Frame geprüft werden kann.
  • In den Ausführungsformen der vorliegend beschriebenen Erfindung führt das GE-PON System verschiedene Funktionen wie z.B. Anfangs-ONU-Registrierung, Spät-ONU-Registrierung, Ranging, dynamische Bandbreitenzuteilung, usw. in Verbindung mit Ethernet-Frames variabler Länge durch.
  • 14 ist eine Ansicht, welche eine Anfangs-ONU-Registrierungsprozedur erläutert. 15 ist eine Ansicht, die eine Prozedur zum Korrigieren eines Synchronfehlers aufgrund von Upstream- und Downstream-Sendevorgangsverzögerungen unter Verwendung einer Rundlaufzeit darstellt. 16 ist eine Ansicht, welche eine Spät-ONU-Registrierungsprozedur darstellt. 17 ist eine Ansicht, die eine Anfangs-Ranging-Prozedur darstellt. 18 ist eine Ansicht, die eine dynamische Bandbreitenzuteilungsprozedur darstellt.
  • Ein in den 14 bis 18 dargestelltes Synchron-Signal "sync" ist ein Signal für die Anpassung einer Zyklusperiode zwischen dem OLT 20 und den ONUs 22a, 22b und 22c und das Synchron-Signal "sync" wird periodisch von dem OLT 20 gesendet. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Zyklusperiode zwischen Synchron-Signalen "sync" bevorzugt auf 2 ms eingestellt. Der Grund für die Einstellung der Zyklusperiode zwischen den Synchron-Signalen "sync" auf 2 ms ist folgender: Wenn die Zyklusperiode kürzer ist, nimmt der Overheadanteil zu. Ferner ist, wenn die Zyklusperiode länger ist, das Zugriffszeitintervall aus den entsprechenden ONUs länger. Somit kann sich die QoS verschlechtern und die OAM-Funktion kann nicht korrekt durchgeführt werden. Somit ist die Zyklusperiode zwischen den Synchron-Signalen "sync" als Kompromiss zwischen Overhead und QoS festgelegt. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Synchron-Signal "sync" nicht durch ein spezielles Frame-Format definiert, sondern kann durch ein Frame-Format mit einem spezifischen Bitmuster impiementiert werden.
  • Anfangs-ONU-Registrierungsprozedur
  • Zuerst wird die Anfangs-ONU-Registrierungsprozedur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf 14 beschrieben.
  • Gemäß 14 sendet der OLT 20 periodisch (d.h., alle 2 ms) Synchron-Signale "sync" an die ONUs 22i und 22j nach einer Anfangsansteuerung. Die ONUs 22i und 22j (hier ist i oder j gleich a, b oder c als eine natürliche Zahl und i ≠ j) werden mit dem OLT 20 als Reaktion auf eines der Synchron-Signale (sync) synchronisiert, die periodisch durch den OLT 20 gesendet werden. Die in Synchronisation mit dem OLT 20 befindlichen ONUs 22i und 22j warten auf den Erteilungs-Frame. Die ONOs 22i und 22j prüfen, ob der Wert des Erteilungstyp-Feldes 115 in dem in 12 dargestellt Erteilungs-Frame auf einen Wert von "1 (00000001)" gesetzt ist, der die Erteilung einer Anfangs-Registrieranforderung anzeigt. Wenn der Wert des Erteilungsfeldes 115 auf den Wert von "1 (00000001)" gesetzt ist, was die Erteilung der Anfangs-Registrieranforderung anzeigt, identifizieren die ONUs 22i und 22j eine Sendeanfangszeit des Anfangs-Registrieranforderungs-Frame und eine Sendezeitlänge, welche in dem Erteilungszeitverschiebungs-Feld 116 bzw. dem Erteilungszeitlängen-Feld 117 aufgezeichnet sind. Die ONU 22i oder 22j sendet den Registrieranforderungs-Frame als den in 7 dargestellten Anfangs-Registrieranforderungs-Frame an den OLT 20 nach einer zufälligen Verzögerung, um eine Kollision der von den ONUs 22i und 22j gesendeten Anfangs-Registrieranforderungs-Frames zu einem Sendezeitpunkt des Anfangs-Registrieranforderungs-Frames zu vermeiden. Wenn der Anfangs-Registrieranforderungs-Frame gesendet ist, zeichnen die ONUs 22i oder 22j die Ethernet MAC Hardwareadresse mit 6 Bytes als die temporäre ONU-Kennung in dem temporären ONU-Kennungsfeld 63 von 7 auf, um anzuzeigen, welche ONU den Anfangs-Registrieranforderungs-Frame sendete. Ferner zeichnete die ONU 22i oder 22j einen Zufallsverzögerungswert RD(x) (x = i oder j) aus 3 Bytes auf, der für die Berechnung einer RTT erforderlich ist, die in dem in 7 dargestellten Zufallverzögerungsfeld 64 aufgezeichnet wird.
  • In Antwort auf den Anfangs-Registrieranforderungs-Frame berechnet der OLT 20 eine Differenz zwischen einer vorhergesagten Frame-Ankunftszeit t1 und einer realen Frame-Ankunftszeit t2, wobei die vorhergesagte Frame-Ankunftszeit t1 aus der Sende-Anfangszeit des in dem Erteilungs-Frame angezeigten Anfangs-Registrieranforderungs-Frame vorhergesagt wird. Ferner berechnet der OLT 20 die RTT unter Verwendung des Zufallsverzögerungswertes RD(x) (x = i oder j), die in dem Zufallsverzögerungsfeld 64 des Anfangs-Registrieranforderungs-Frame durch die ONU 22i oder 22j aufgezeichnet ist. Die RTT besitzt eine DD-(Downstream-Verzögerungs)-Zeit und eine DU-(Upstream-Verzögerungs)-Zeit. Die RTT ist ein Wert von (der realen Frame-Ankunftszeit t2 – der vorhergesagten Frame-Ankunftszeit t1 – dem Zufallsverzögerungswert RD(x)). Nach dem Berechnen der RTT registriert der OLT 20 die die ONU-Registrierung anfordernden ONUs 22i und 22j in einer ONU-Liste. Der OLT 20 vergibt an die ONUs 22i und 22j neue ONU-Kennungen. Der OLT 20 zeichnet die temporäre ONU-Kennung, d.h., die Ethernet MAC Hardwareadresse, die durch die die ONU-Registrierung anfordernde ONU eingestellt wird, in dem temporären ONU-Kennungsfeld 73 des in 8 dargestellten Registrierantwort-Frame auf. Der OLT 20 sendet eins neue ONU-Kennung in dem Registrierungs-ONU-Kennungsfeld 74 auf. Der OLT 20 zeichnet die für eine Korrektur einer Upstream- oder Downstream-Sende-RTT zu verwendende berechnete RTT in dem RTT-Feld 75 auf. Zwei Bytes für CRC werden in dem HCS-Feld 65 aufgezeichnete, so dass ein Fehler in dem Registrierantwort-Frame geprüft werden kann.
  • Der OLT 20 sendet den in 8 dargestellten Registrierantwort-Frame einschließlich der neuen ONU-Kennung und der RTT an eine entsprechende ONU 22x (x = i oder j). Wenn die entsprechenden ONU 22x (x = i oder j) den in 8 dargestellten Registrierantwort-Frame empfängt, korrigiert sie einen Synchronfehler aufgrund der DD und UD unter Verwendung der RTT in dem von dem OLT 20 empfangenen Registrierantwort-Frame gemäß Darstellung in 15. Die ONU 22x korrigiert den Synchronfeh ler durch Verarbeiten eines Synchron-Signalempfangspunktes als einen Punkt, was die RTT schneller als den Punkt macht, wenn sie tatsächlich das Synchron-Signal empfängt.
  • Der OLT 20 sendet kontinuierlich den Anfangsregistrierungserteilungs-Frame für eine konstante Periode (z.B. mehrere zehn Male), so dass die ONUs 22i und 22j genügend Gelegenheiten für die Anfangsregistrierung haben. Wenn jedoch die ONU nicht ihre eigene Anfangsregistrierung durchgeführt hat, kann sie ihre eigene Registrierung unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Spät-ONU-Registrierungsprozedur durchführen.
  • Spät-ONU-Registrierungssprozedur
  • Die Spät-ONU-Registrierungsprozedur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. Die Spät-ONU-Registrierungsprozedur gibt einer neuen ONU eine Spät-Registrierungsmöglichkeit, während der OLT 20 und die ONUs 22a, 22b und 22c miteinander kommunizieren.
  • Gemäß 16 sendet der OLT 20 periodisch in 12 dargestellte Synchron-Signale "sync" und in 12 dargestellte Downstream-Erteilungsinformation. Die bestehenden ONUs 22m empfangen die Downstream-Erteilungsinformation und senden Upstream-Information (reale Teilnehmerdaten).
  • Wenn eine neue ONU 22m neben den bestehenden ONUs angesteuert wird, wird die neue ONU 22n mit dem OLT 20 in Antwort auf eines von dem OLT 20 in Reaktion auf eines von periodisch von dem OLT 20 gesendeten Synchron-Signalen "sync" synchronisiert. Die mit dem OLT 20 in Synchronisation befindliche ONU 22n wartet auf den in 12 dargestellten Erteilungs-Frame. Die ONU 22n prüft einen Wert des Erteilungstyp-Feldes 115, der in dem in 12 dargestellten Erteilungs-Frame enthalten ist. Wenn der Wert des Erteilungstyp-Feldes 115 auf den Wert von "2 (00000010)" gesetzt ist, was die Erteilung der Spät-Registrieranfarderung anzeigt, identifiziert die ONU 22n eine Sende-Anfangszeit des Spät-Registrieranforderungs-Frame und eine Sendezeitlänge, welche in dem Erteilungszeitverschiebungs-Feld 116 bzw. dem Erteilungszeit längen-Feld 117 aufgezeichnet sind. Die ONU 22n sendet den Registrieranforderungs-Frame als den in 7 dargestellten Spät-Registrieranforderungs-Frame an den OLT 20 zu der Sendezeit des Spät-Registrieranforderungs-Frame. Wenn der Spät-Registrieranforderungs-Frame gesendet wird, zeichnet die ONU 22n die Ethernet MAC Hardwareadresse aus sechs Bytes als die temporäre ONU-Kennung in dem temporären ONU-Kennungsfeld 63 auf, um anzuzeigen, welche ONU den Spät-Registrieranforderungs-Frame sendete. Nachdem die ONU 22n einen Zufallsverzögerungswert von "0" in dem Zufallsverzögerungsfeld 64 aufgezeichnet hat, wird der Spät-Registrieranforderungs-Frame gesendet. Da der Spät-Registrieranforderung im Unterschied zu der Anfangs-Registrieranforderung keine hohe Bandbreite zugeteilt werden kann, wird der Zufallsverzögerungswert nicht verwendet.
  • Wenn mehrere ONUs gleichzeitig neu angesteuert werden und eine Frame-Kollision zwischen den gesendeten Spät-Registrierungs-Frames verursacht wird, können die Registrierantwort-Frames aus dem OLT 20 nicht an die die Spät-Registrierung anfordernden ONUs gesendet werden. Wenn eine ONU den Registrierantwort-Frame nicht empfängt, sendet die ONU den Spät-Registrieranforderungs-Frame für eine vorbestimmte Anzahl von Malen für ihre eigene Spät-Registrierung unter Verwendung eines Zufalls-Back-off-Algorithmus erneut, empfängt den Spät-Registriererteilungs-Frame und sendet den Spät-Registrieranforderungs-Frame und vermeidet damit eine Frame-Kollision. Wenn die ONU den Spät-Registrieranforderungs-Frame sendet, zeichnet sie die 6-Byte Ethernet MAC Hardwareadresse als die temporäre ONU-Kennung in dem temporären ONU-Kennungsfeld 63 auf, um anzuzeigen, welche ONU den Spät-Registrieranforderungs-Frame sendete. Die ONU zeichnet einen 3-Byte Zufallsverzögerungswert in dem Zufallsverzögerungsfeld 64 auf. Ferner zeichnet die ONU den 3-Byte Zufallsverzögerungswert in dem Zufallsverzögerungsfeld 64 auf.
  • Wenn der OLT 20 den Spät-Registrieranforderungs-Frame ohne irgendeine Frame-Kollision empfängt, berechnet der OLT 20 die RTT unter Verwendung einer Differenz zwischen einer vorhergesagten Frame-Ankunftszeit t3 und einer realen Frame-Ankunftszeit t4, wobei die vorhergesagte Frame-Ankunftszeit t3 aus der Sendeanfangszeit des Spät-Registrieranforderungs-Frame vorhergesagt wird, die in dem Erteilungs-Frame angezeigt wird. Die RTT besitzt einen Wert von (der realen Frame-Ankunftszeit t4 – der vorhergesagten Frame-Ankunftszeit t3). Nach der Berechnung der RTT registriert der OLT 20 die die Spät-Registrierung anfordernde ONU in einer ONU-Liste. Der OLT 20 gibt der ONU 22n eine neue ONU-Kennung. Danach sendet der OLT 20 den Registrierantwort-Frame, der die neue ONU enthält, an die die Spät-Registrierung anfordernde ONU 22n. Der OLT 20 zeichnet die temporäre ONU-Kennung, d.h., die durch die ONU 22n eingestellte Ethernet MAC Hardwareadresse, welche die Spät-Registrierung anforderte, in dem temporären 6-Byte ONU-Kennungsfeld 73 des in 8 dargestellten Registrierantwort-Frame so auf, dass die die Spät-Registrierung anfordernde ONU 22n den Registrierantwort-Frame empfangen kann. Der OLT 20 zeichnet die neue ONU-Kennung in dem Registrierungs-ONU-Kennungsfeld 74 auf. Der OLT 20 zeichnet die berechnete RTT, die zum Korrigieren einer Upstream- und Downstream-Sende-RTT zu verwenden ist, in dem 3-Byte RTT-Feld 75 auf.
  • Wenn die die Spät-Registrierung anfordernde ONU 22n den in 8 dargestellten Registrierantwort-Frame empfängt, korrigiert sie einen Synchronfehler aufgrund der DD und UD unter Verwendung der RTT in dem von dem OLT 20 gemäß Darstellung in 15 empfangenen Registrierantwort-Frame.
  • Anfangs-Ranging-Prozedur
  • Eine Anfangs-Ranging-Prozedur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
  • Der OLT 20 gibt den über die Anfangs-ONU-Registrierung und die Spät-ONU-Registrierung zu registrierenden ONUs eine Möglichkeit zu einem Anfangs-Ranging. Der OLT 20 und die ONUs 22a, 22b und 22c korrigieren Synchronfehler aufgrund von Upstream- und Downstream-Verzögerungen, wobei jedoch keine Genauigkeitskorrektur eines durch eine externe Veränderung bewirkten Fehlers durchgeführt wird. Zum Korrigieren eines durch eine externe Veränderung bewirkten Fehlers zeichnet der OLT 20 die 1-Byte ONU-Kennung auf, die eine ONU mit einer Ranging-Möglichkeit in dem ONU-Kennungsfeld 114 des in 12 dargestellten Erteilungs-Frames anzeigt. Die OLT 20 zeichnet einen Wert "3 (00000011)" auf, der die Erteilung der Ranging-Anforderung als einen Erteilungstyp in dem Erteilungstyp-Feld 115 anzeigt. Der OLT 20 zeichnet einen periodischen Ranging-Korrekturwert von "0" in dem Feld 118 des periodischen Ranging-Korrekturwertes auf. Der OLT 20 zeichnet eine 3-Byte Erteilungsanfangszeit in dem Erteilungsanfangszeitverschiebungsfeld 116 auf und zeichnet eine 3-Byte Erteilungsanfangszeitlänge in dem Erteilungszeitlängen-Feld 117 auf. Der OLT 20 führt das Downstream-Senden des Erteilungs-Frame mit diesen Aufzeichnungen durch.
  • Die ONU mit einer Upstream-Sendemöglichkeit für die Ranging-Anforderung führt das Upstream-Senden des Ranging-Anforderungs-Frame zu einer nächsten Ranging-Erteilungsanfangszeit durch.
  • Der den Ranging-Anforderungs-Frame empfangende OLT 20 berechnet einen Fehler unter Verwendung einer Differenz zwischen einer vorhergesagten Frame-Ankunftszeit und einer realen Frame-Ankunftszeit, wobei die vorhergesagte Frame-Ankunftszeit aus der Sende-Anfangszeit des in dem Erteilungs-Frame dargestellten Ranging-Anforderungs-Frame vorhergesagt wird. Danach zeichnet der OLT 20 den berechneten Fehler als einen 3-Byte Fehlerkorrekturwert in dem Fehlerkorrekturwertfeld 94 des in 10 dargestellten Ranging-Antwort-Frame auf. Der OLT 20 führt das Downstream-Senden des Ranging-Antwort-Frame mit dem Fehlerkorrekturwert durch. Daher führt, wenn die ONU den in 10 dargestellten Ranging-Antwort-Frame empfängt, diese die Genauigkeitskorrektur des durch die externe Veränderung bewirkten Fehlers unter Verwendung des in dem Fehlerkorrekturwertfeld 94 aufgezeichneten Fehlerkorrekturwertes durch.
  • Nach dem Anfangs-Ranging vergibt der OLT 20 keine zusätzliche dynamische Ranging-Möglichkeit für eine periodische Fehlerkorrektur. Der OLT 20 erhält jedoch einen Fehler unter Verwendung einer Ankunftszeitdifterenz eines in 11 dargestellt Upstream-Bandbreitenzuteilungs-Anforderungs-Frame, der periodisch in der dynamischen Bandbreitenzuweisungsprozedur zu erzeugen ist, welche nachstehend in Verbindung mit 18 beschrieben wird. Der OLT 20 zeichnet den periodischen Ranging-Korrekturwert von drei Bytes in dem Feld 118 des periodischen Ranging-Korrekturwertes eines nächsten Erteilungs-Frames auf und führt das Downstream-Senden des Erteilungs-Frame durch.
  • Dynamische Bandbreitenzuteilungsprozedur
  • Die dynamische Bandbreitenzuteilungsprozedur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 18 beschrieben.
  • Der OLT 20 sendet den in 12 dargestellten Erteilungs-Frame an die entsprechenden registrierten ONUs 22a, 22b und 22c um eine Bandbreitenzuteilungsanforderung zu erteilen. Der OLT 20 zeichnet die Anzahl der registrierten ONUs in dem Feld 113 des in 12 dargestellten Zuteilungs-Frame auf. Der OLT 20 zeichnet eine Kennung einer ONU mit einer Bandbreitenzuteilungsanforderungsmöglichkeit in dem 1-Byte ONU-Kennungsfeld 114 auf. Der OLT 20 zeichnet einen Wert von "4 (00000100)" auf, der die Erteilung der Bandbreitenzuteilungsanforderung in dem 1-Byte Erteilungstyp-Feld 115 anzeigt. Der OLT 20 zeichnet den periodischen Ranging-Korrekturwert in dem 3-Byte Feld 118 des periodischen Ranging-Korrekturwertes auf. Ferner zeichnet der OLT 20 eine Erteilungszeitverschiebung in dem 3-Byte Erteilungszeitverschiebungs-Feld 116 auf. Der OLT 20 zeichnet eine von einer in dem OLT 20 enthaltenen Planungseinrichtung geplante Sendezeitlänge in dem Erteilungszeitlängen-Feld 117 auf. Die Planungseinrichtung berechnet eine ONU-Einheitsendezeitlänge auf der Basis einer Größe von Puffern auf einer von den ONUs bereitzustellenden Sendereserve.
  • Der OLT 20 sendet den in 12 dargestellten Erteilungs-Frame mit der vorstehend beschriebenen Information an die ONUs 22a, 22b und 22c. Dann haben die ONUs 22a, 22b und 22c die Erteilung für die Bandbreitenzuteilungsanforderung.
  • Die ONU mit einer Upstream-Sendemöglichkeit für die Bandbreitenzuweisungsanforderung zeichnet Information, die die Größe der Puffer in der Sendereserve angibt, in dem 2-Byte Warteschlangenfeld 104 des in 11 dargestellten Bandbreitenzuteilungsanforderungs-Frame BW_Request bei einer nächsten Bandbreitenzuteilungsanforderungszeit auf. Die ONU führt das Upstream-Senden des Bandbreitenzuteilungsanforderungs-Frame BW_Request durch. Danach sendet die ONU Daten bezüglich der Sendereserve für die Sendezeitlänge auf der Basis der geplanten Sendezeitlängeninformation.
  • Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, stellt die vorliegende Erfindung ein Frame-Format bereit, welches in der Lage ist, effektiv Gigabit Ethernet Ver kehr in einem GE-PON (Gigabit Ethernet-Passive Optical Network) System zu realisieren, und ein Verfahren zum Implementieren verschiedener Funktionen wie z.B. Anfangs-ONU-Registrierung, Spät-ONU-Registrierung, Ranging und dynamische Bandbreitenzuteilung in dem GE-PON System.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Implementieren verschiedener Funktionen in einem GE-PON-System, wobei das Verfahren umfasst: mit einem OLT (20) Senden von Synchron-Signalen zu einer Vielzahl von ONU (22a, 22b, 22c), so dass jede der Vielzahl von ONU in Reaktion auf eines der Synchron-Signale mit dem OLT synchronisiert wird; Identifizieren einer Sende-Anfangszeit eines Anfangs-Registrierungsanforderungs-Frames durch eine der Vielzahl mit dem OLT synchronisierter ONU, so dass die ONU den Anfangs-Registrierungsanforderungs-Frame zu dem OLT sendet; Berechnen einer Differenz zwischen zwei Frame-Ankunftszeiten durch den OLT, der den Anfangs-Registrieranforderungs-Frame empfängt; und Registrieren der ONU, eine ONU-Registrierung anfordert, die in einer ONU-Liste durch den OLT, so dass der OLT einen Registrierantwort-Frame zu der ONU sendet, die die ONU-Registrierung anfordert, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchron-Signale nach anfänglicher Ansteuerung periodisch gesendet werden; der Schritt des Identifizierens einer Sende-Anfangszeit des Weiteren das Identifizieren einer Sendezeitlänge umfasst, die in einem Erteilungs-Frame enthalten ist; der Anfangs-Registrieranforderungs-Frame nach einer Zufallsverzögerung gesendet wird, um Kollision von Anfangs-Registrieranforderungs-Frames zu vermeiden, die von den ONU zu einer Sendezeit des Anfangs-Registrieranforderungs-Frames gesendet werden; die berechnete Differenz zwischen den zwei Frame-Ankunftszeiten eine Differenz zwischen einer vorhergesagten Frame-Ankunftszeit und einer tatsächlichen Frame-Ankunftszeit ist, wobei die vorhergesagte Frame-Ankunftszeit aus der Sende-Ankunftszeit des Anfangs-Registrieranforderungs-Frames, die in dem Erteilungs-Frame angezeigt wird, vorhergesagt wird, so dass der OLT eine RTT mit dem Zufallsverzögerungswert berechnet; die ONU-Registrierung nach der Berechnung der RTT durchgeführt wird; der OLT der ONU, die die ONU-Registrierung anfordert, eine neue ONU-Kennung zuteilt; und der gesendete Registrierantwort-Frame die neue ONU-Kennung und die berechnete RTT enthält.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren umfasst: Verwenden der RTT, die in dem Registrierantwort-Frame enthalten ist, durch die ONU, die den Registrierantwort-Frame empfängt, zum Korrigieren eines Synchronfehlers aufgrund einer DD und einer UD.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das des Weiteren umfasst: vor Identifizieren der Sende-Anfangszeit des Anfangs-Registrieranforderungs-Frames und der Sendezeitlänge, die in dem Erteilungs-Frame enthalten ist, Feststellen, ob ein Wert eines Erteilungs-Typfeldes auf einen Wert gesetzt ist, der eine Erteilung einer Anfangs-Registrieranforderung anzeigt, durch die ONU.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Anfangs-Registrieranforderungs-Frame eine Ethernet-MAC-Hardwareadresse, die die ONU identifiziert, die die ONU-Registrierung anfordert, als eine temporäre ONU-Kennung enthält.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die RTT einen Wert der Differenz der tatsächlichen Frame-Ankunftszeit, der vorhergesagten Frame-Ankunftszeit und des Zufallsverzögerungs-Wertes hat.
  6. Verfahren zum Implementieren einer Vielzahl von Funktionen in einem GE-PON-System, wobei das Verfahren umfasst: Senden und Empfangen von Daten durch einen OLT und eine Vielzahl von ONU, die mit dem OLT synchronisiert sind; Synchronisieren wenigstens einer ONU mit einem Synchron-Signal eines Downstream-Sendevorgangs; Identifizieren einer Sende-Anfangszeit eines Registrieranforderungs-Frames durch die ONU, die mit dem Synchron-Signal synchronisiert ist, so dass die ONU den Registrieranforderungs-Frame zu dem OLT zu einer Sendezeit einer Registrieranforderung sendet; Berechnen einer Differenz zwischen zwei Frame-Ankunftszeiten durch den OLT, der den Spät-Registrieranforderungs-Frame empfängt; und Registrieren der ONU, die eine ONU-Registrierung anfordert, in einer ONU-Liste durch den OLT, so dass der OLT einen Registrierantwort-Frame zu der ONU sendet, die die ONU-Registrierung anfordert, dadurch gekennzeichnet, dass: die Daten auf Basis von Synchron-Signalen gesendet und empfangen werden; die synchronisierte wenigstens eine ONU unter der Vielzahl von ONU neu angesteuert wird; der Registrieranforderungs-Frame ein Spät-Registrieranforderungs-Frame ist; der Schritt des Identifizierens einer Sende-Anfangszeit des Weiteren das Identifizieren einer Sendezeitlänge umfasst, die in einem Erteilungs-Frame enthalten ist; die berechnete Differenz zwischen den zwei Frame-Ankunftszeiten eine Differenz zwischen einer vorhergesagten Frame-Ankunftszeit und einer realen Frame-Ankunftszeit ist, wobei die vorhergesagte Frame-Ankunftszeit aus der Sende-Anfangszeit des Spät-Registrieranforderungs-Frames vorhergesagt wird, die in dem Erteilungs-Frame angezeigt ist, so dass der OLT eine RTT mit einem Zufallverzögerungs-Wert berechnet; die ONU-Registrierung nach der Berechnung der RTT durchgeführt wird; der OLT der ONU eine neue ONU-Kennung zuteilt; und der gesendete Registrierantwort-Frame die neue ONU-Kennung und die berechnete RTT umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, das des Weiteren umfasst: Korrigieren eines Synchron-Fehlers aufgrund einer DD und einer UD mit der RTT, die in dem Registrierantwort-Frame enthalten ist, durch die ONU, die den Registrierantwort-Frame empfängt; und Durchführen der folgenden Schritte durch ONU, wenn die ONU den Registrierantwort-Frame nicht empfängt: erneutes Senden des Spät-Registrieranforderungs-Frames mit einer vorgegebenen Häufigkeit zur eigenen Spät-Registrierung mit einem Zufalls-Back-off-Algorithmus, Empfangen eines Spät-Registriererteilungs-Frames, und Durchführen von Upstream-Senden des Spät-Registrieranforderungs-Frames.
  8. Verfahren zum Implementieren einer Vielzahl von Funktionen in einem GE-PON-System, wobei das Verfahren umfasst: Senden von Erteilungs-Frames durch einen OLT (20) zu einer Vielzahl von ONU (22a, 22b, 22c), um einen Fehler zu korrigieren, der durch eine externe Abweichung verursacht wird, wobei jeder Erteilungs-Frame Informationen umfasst, die sich auf eine Kennung einer ONU beziehen, die eine Möglichkeit zum Ranging hat; Senden eines Ranging-Anforderungs-Frames zu dem OLT zu einer nächsten Ranging-Erteilungs-Anfangszeit durch die ONU, die den Erteilungs-Frame empfängt; und Berechnen eines Fehlers unter Verwendung einer Differenz zwischen zwei Frame-Ankunftszeiten durch den OLT, der den Ranging-Anforderungs-Frame empfängt, so dass der OLT einen Ranging-Antwort-Frame, der einen Fehlerkorrekturwert auf Basis des berechneten Fehlers umfasst, zu der ONU sendet, die Ranging anfordert, dadurch gekennzeichnet, dass: jeder Erteilungs-Frame des Weiteren Informationen umfasst, die sich auf eine Erteilungs-Anfangszeit und eine Erteilungs-Zeitlänge beziehen; und die Differenz zwischen den zwei Frame-Ankunftszeiten eine Differenz zwischen einer vorhergesagten Frame-Ankunftszeit und einer realen Frame-Ankunftszeit ist, wobei die vorhergesagte Frame-Ankunftszeit aus einer Sende-Anfangszeit des Ranging-Anforderungs-Frames vorhergesagt wird, die in dem Erteilungs-Frame angezeigt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das des Weiteren umfasst: Durchführen einer Genauigkeitskorrektur des Fehlers, der durch die externe Abweichung verursacht wird, unter Verwendung des Fehlerkorrekturwertes, der in dem Erteilungs-Frame enthalten ist, durch die ONU, die den Erteilungs-Frame empfängt.
  10. Ethernet-Frame variabler Länge, der zwischen einem OLT (20) und einer Vielzahl von ONU (22a, 22b, 22c) in einem GE-PON-System gesendet wird, das nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 arbeitet, wobei der Ethernet-Frame variabler Länge ein Registrieranforderungs-Frame für eine Registrieranforderung ist; und die Struktur des Ethernet-Frames variabler Länge umfasst: ein SOP-Feld (60), in dem Informationen, die einen Anfang eines Paketes anzeigen, aufgezeichnet sind; ein Pakettyp-Feld (61), in dem Informationen aufgezeichnet sind, die zum Identifizieren eines Typs von Paket erforderlich sind; ein Steuertyp-Feld (62), in dem Steuertyp-Informationen aufgezeichnet sind, die zum Durchführen einer PON-Funktion erforderlich sind; ein temporäres ONU-Kennungs-Feld (63), in dem eine temporäre ONU-Kennung aufgezeichnet ist, wenn ONU-Registrierung angefordert wird; ein Zufallsverzögerungs-Feld (64), in dem Zufallsverzögerungsinformationen aufgezeichnet sind, so dass Kollision zwischen ONU-Registrieranforderungs-Paketen vermieden wird; und ein HCS-Feld (65), in dem Informationen für CRC aufgezeichnet sind, so dass ein Fehler in dem Registrieranforderungs-Frame geprüft wird.
  11. Frame nach Anspruch 10, wobei die temporäre ONU-Kennung eine Ethernet-MAC-Hardwareadresse hat.
  12. Frame nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Zufallsverzögerungsinformationen, die in dem Zufallsverzögerungsfeld aufgezeichnet sind, ein Null-Datenwert sind, wenn Spät-Registrierung angefordert wird.
  13. Ethernet-Frame variabler Länge, der zwischen einem OLT (20) und einer Vielzahl von ONU (22a, 22b, 22c) in einem GE-PON-System gesendet wird, das nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 arbeitet, wobei der Ethernet-Frame variabler Länge ein Registrierantwort-Frame für eine Registrierantwort ist; und die Struktur des Ethernet-Frames variabler Länge umfasst: ein SOP-Feld (70), in dem Informationen, die einen Anfang eines Paketes anzeigen, aufgezeichnet sind; ein Pakettyp-Feld (71), in dem Informationen aufgezeichnet sind, die zum Identifizieren eines Typs von Paket erforderlich sind; ein Steuertyp-Feld (72), in dem Steuertyp-Informationen aufgezeichnet sind, die zum Durchführen einer PON-Funktion erforderlich sind; ein temporäres ONU-Kennungs-Feld (73), in dem eine temporäre ONU-Kennung aufgezeichnet ist, wenn ONU-Registrierung angefordert wird; ein Registrierungs-ONU-Kennungs-Feld (74), in dem eine neue ONU-Kennung, die durch den OLT zugeteilt wird, aufgezeichnet ist; ein RTT-Feld (75), in dem eine Round-Trip-Zeit zwischen dem OLT und einer entsprechenden ONU aufgezeichnet ist; und ein HCS-Feld (76), in dem Informationen für CRC aufgezeichnet sind, so dass ein Fehler in der Registrierantwort geprüft wird.
  14. Ethernet-Frame variabler Länge, der zwischen einem OLT (20) und einer Vielzahl von ONU (22a, 22b, 22c) in einem GE-PON-System gesendet wird, das nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9 arbeitet, wobei der Ethernet-Frame variabler Länge ein Ranging-Anforderungs-Frame für eine Ranging-Anforderung ist; und die Struktur des Ethernet-Frames variabler Länger umfasst: ein SOP-Feld (80), in dem Informationen aufgezeichnet sind, die einen Anfang eines Paketes anzeigen; ein Pakettyp-Feld (81), in dem Informationen aufgezeichnet sind, die zum Identifizieren eines Typs von Paket erforderlich sind; ein Steuertyp-Feld (82), in dem Steuertyp-Informationen aufgezeichnet sind, die zum Durchführen einer PON-Funktion erforderlich sind; ein ONU-Kennungs-Feld (83), in dem eine Kennung einer ONU aufgezeichnet ist, die Ranging anfordert; und ein HCS-Feld (84), in dem Informationen für CRC aufgezeichnet sind, so dass ein Fehler in dem Ranging-Anforderungs-Frame geprüft wird.
  15. Ethernet-Frame variabler Länge, der zwischen einem OLT (20) und einer Vielzahl von ONU (22a, 22b, 22c) in einem GE-PON-System gesendet wird, das nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9 arbeitet, wobei der Ethernet-Frame variabler Länge ein Ranging-Antwort-Frame für eine Ranging-Antwort ist; und die Struktur des Ethernet-Frames variabler Länge umfasst: ein SOP-Feld (90), in dem Informationen aufgezeichnet sind, die einen Anfang eines Paketes anzeigen; ein Pakettyp-Feld (91), in dem Informationen aufgezeichnet sind, die zum Identifizieren eines Typs von Paket erforderlich sind; ein Steuertyp-Feld (92), in dem Steuertyp-Informationen aufgezeichnet sind, die zum Durchführen einer PON-Funktion erforderlich sind; ein ONU-Kennungs-Feld (93), in dem eine Kennung einer ONU aufgezeichnet ist, die Ranging anfordert; ein Fehlerkorrekturwert-Feld (94), in dem ein Fehlerkorrekturwert nach dem Ranging aufgezeichnet ist; und ein HCS-Feld (95), in dem Informationen für CRC aufgezeichnet sind, so dass ein Fehler in dem Ranging-Anforderungs-Frame geprüft wird.
  16. Ethernet-Frame variabler Länge, der zwischen einem OLT (20) und einer Vielzahl von ONU (22a, 2b, 22c) in einem GE-PON-System gesendet wird, das nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 arbeitet, wobei der Ethernet-Frame variabler Länge ein Erteilungs-Frame zum Erteilen einer Möglichkeit zum Senden von Upstream-Daten ist; und die Struktur des Ethernet-Frames variabler Länge umfasst: ein SOP-Feld (110), in dem Informationen aufgezeichnet sind, die einen Anfang eines Paketes anzeigen; ein Pakettyp-Feld (111), in dem Informationen aufgezeichnet sind, die zum Identifizieren eines Typs von Paket erforderlich sind; ein Steuertyp-Feld (112), in dem Steuertyp-Informationen aufgezeichnet sind, die zum Durchführen einer PON-Funktion erforderlich sind; ein Feld (113), in dem Informationen aufgezeichnet sind, die die Anzahl von ONU anzeigen, denen der OLT die Möglichkeit erteilt, die Upstream-Daten zu senden; ein ONU-Kennungs-Feld (114), in dem eine Kennung einer ONU aufgezeichnet ist, die den Erteilungs-Frame empfängt; ein Erteilungstyp-Feld (115), in dem Erteilungstyp-Informationen aufgezeichnet sind; ein Erteilungszeitverschiebungs-Feld (116), in dem Informationen aufgezeichnet sind, die einen Punkt anzeigen, zu dem eine ONU Datenübertragung beginnt; ein Erteilungszeitlängen-Feld (117), in dem Informationen aufgezeichnet sind, die eine Sendezeitlänge anzeigen; ein Feld (118) eines periodischen Ranging-Korrekturwertes, in dem ein periodischer Ranging-Korrekturwert aufgezeichnet ist; und ein HCS-Feld (119), in dem Informationen für CRC aufgezeichnet sind, so dass ein Fehler in dem Erteilungs-Frame geprüft wird.
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