ITMI961064A1 - Metodo di strutturazione dell'informazione digitale trasportabile in entrambe le direzioni su una rete ottica passiva (pon) in un sistema - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale a nome:

Campo di applicazione dell'Invenzione

La presente invenzione concerne la strutturazione dell’ informazione digitale trasmessa, in entrambe le direzioni, su di una rete ottica passiva (Passive Optical Network o PON), all’ interno di un sistema di accesso PON a larga banda, operante, nella direzione utente-centrale, ad accesso multiplo per divisione di tempo (Time Division Multiple Access o brevemente TDMA), in maniera tale da consentire il trasporto in modo particolarmente efficiente di flussi informativi numerici, relativi a differenti tipologie di servizi.

I differenti tipi di servizi si possono classificare genericamente in due classi:

servizi Broad-Band (a larga banda) trasportati secondo meccanismi asincroni standard (pacchetti, detti celle, ATM di 53 byte)

servizi Narrow-Band (a banda stretta) trasportati secondo modalità1 di trasmissione sincrone (SDH)

La rete di accesso è comunemente individuata da una o più interfacce di collegamento (di tipo V) in centrale e da vari tipi di interfacce (di tipo S) per i terminali di utente, normalmente attestate ad apparati posti in prossimità degli utenti.

Gli apparati che vengono utilizzati allo scopo anzidetto nella rete di accesso, e che costituiscono il cosiddetto sistema di accesso PON, sono rappresentati da una terminazione di linea (Optical Line Termination, o brevemente OLT), generalmente collocata o posta in prossimità di una centrale di commutazione, e da una pluralità di unità di rete (Optical Network Unit, o brevemente ONU), tipicamente piazzate in prossimità degli utenti, collegate alla stessa OLT attraverso una rete ottica passiva, secondo uno schema come quello illustrato in Fig. 1 .

La rete ottica passiva, che costituisce la cosiddetta infrastruttura di rete d’ accesso, ha tipicamente una struttura ad albero, ovverosia punto-multipunto, dove la radice e' connessa alla OLT e i rami terminali a ciascuna ONU, ed è composta da spezzoni di fibra ottica interconnessi da componenti ottici passivi, detti power splitter/combiners, che permettono di suddividere sulle uscite o ricorri binare i segnali ottici che si presentano ai propri ingressi.

L’ invenzione trova applicazione generale nelle reti numeriche di telecomunicazione, e più in particolare nell’ ambito delle reti numeriche per servizi integrati a larga banda, ovvero ad elevato bit rate, basate sull’ utilizzo della modalità di trasporto ATM, e brevemente indicate come B-ISDN.

In particolare l' invenzione riguarda un metodo di strutturazione e di trasporto, attraverso sistemi di accesso PON a larga banda, di contenitori di trasporto, definiti nell’ ambito dei sistemi di trasmissione a gerarchia numerica sincrona o SDH (Synchronous Digital Hierarchy), per il trasporto di informazioni numeriche relative a connessioni telefoniche o a servizi integrati a banda stretta.

Per il trasporto dei servizi multimediali digitali nella rete B-ISDN è specificato I’ uso del formato di trasporto e di commutazione a pacchetto ATM (Asynchronous Transfer Mode), in cui i flussi informativi che attraversano la rete sono suddivisi in blocchi di informazione di ampiezza limitata e costante, ognuno dei quali è trasportato da un pacchetto, o cella, di 53 ottetti (byte), di cui 48 bytes, rappresentanti il cosiddetto “payload” di ciascuna cella, sono destinati al trasporto dei suddetti blocchi dì informazione, mentre i primi cinque ottetti (bytes), complessivamente rappresentanti una prima porzione di cella denominata “header”, identificano il flusso informativo a cui la cella appartiene (in altri termini l’indirizzo di destinazione delle informazioni trasportate nella porzione di payload della cella).

Per minimizzare i costi del sistema di accesso PON e ottimizzare le prestazioni in termini di jitter (rumore di fase dei sincronismi), è opportuno che la velocità nominale di linea nella direzione downstream, ovvero dalla centrale-utente, sia uguale alla velocità nominale specificata per i sistemi di trasmissione della gerarchia sincrona o Synchronous Digital Hyerarchy (SDH), e quindi pari ad un multiplo di 155.52 MHz.

Per garantire il trasporto efficiente dei nuovi servizi multimediali, quali ad esempio la televisione interattiva, le cui caratteristiche richiedono una capacita' o banda numerica molto maggiore nella direzione dalla centrale verso l' utente (downstream), nella quale viaggia il segnale digitale audio visuale, rispetto a quella nella direzione opposta (upstream), nella quale devono essere trasportati soltanto i controlli dell’utente, i sistemi di accesso PON devono avere una più grande capacità di trasporto nella direzione downstream che nella direzione opposta.

La capacità di trasporto nella direzione downstream deve garantire il supporto di flussi numerici relativi a servizi multimediali per un numero di utenti che permetta di rendere accettabili i costi della componentistica optoelettronica che deve essere necessariamente impiegata per la trasmissione ottica sulla rete PON: tale numero e' individuato essere di almeno 500 utenti.

Per servire adeguatamente almeno 500 utenti, si deduce in base a tipici profili di servizio e di traffico, che la capacita’ netta nella direzione downstream deve essere almeno pari alla capacita' del livello 4 della gerarchia SDH, pari a 599.04 Mb/s.

Nella direzione upstream la capacita' netta può' essere inferiore, ma almeno pari a un quarto di quella downstream, in modo da garantire il trasporto di flussi simmetrici relativi a servizi a banda stretta, e, in futuro, il trasporto di comunicazioni multimediali bidirezionali.

Ulteriori requisiti che devono essere soddisfatti vengono dalle caratteristiche del protocollo TDMA utilizzato nel sistema PON: in esso lo stesso segnale ottico emesso dalla terminazione OLT giunge, attraverso la PON, a tutte le unità di rete ONU, mentre, nella direzione opposta, i segnali ottici emessi da ciascuna ONU si uniscono sulla PON per formare un unico segnale ottico ricevuto dalla OLT.

Utilizzando il protocollo TDMA, la trasmissione da parte di ciascuna unità di rete ONU viene comandata solo in ben definiti intervalli temporali, in modo da evitare che, in un medesimo istante, possano sovrapporsi (e quindi cancellarsi a vicenda) i segnali provenienti da due o più ONU diverse.

Il comando di abilitazione, o "permit", di trasmissione in ciascun intervallo temporale, detto "slot", viene generato e trasmesso dalla OLT a tutte le ONU: la struttura del segnale numerico trasmesso dalla OLT deve essere quindi in grado di trasportare tale "permit", in ciascuno slot della struttura di trasmissione downstream.

Nella direzione upstream (ONU verso OLT) il segnale ricevuto dalla OLT e' composto da una sequenza di segnali, in corrispondenza di ciascuno' slot, provenienti da differenti ONU. Il segnale corrispondente a un certo slot, detto "burst", può’ avere ampiezza differente da quello precedente e da quello successivo, cosi' come anche la sua fase di bit può' essere differente, proprio per il fatto che ciascun burst, possibilmente generato da una ONU differente da quella che genera il burst precedente o da quella che genera il burst successivo, segue un percorso differente lungo la PON: il meccanismo di compensazione del ritardo, detto ranging, riesce a far si' che ciascun burst cada con una certa precisione all'interno dello slot, ma tale precisione e' solo dell'ordine di qualche bit: Garantire la continuità' di fase a livello di bit tra un burst e il successivo e' praticamente impossibile per il periodo di bit considerato per un sistema d'accesso PON a larga banda, dove il periodo di bit e' non superiore a 5 nanosecondi.

A causa di quanto sopra si determina una discontinuità' di fase tra un burst e l'altro. Il ricevitore della OLT deve quindi essere in grado di ricostruire correttamente ciascun burst, amplificandolo nella maniera adeguata e utilizzando la fase di campionamento di bit (o fase di clock di bit) corretta per ciascun burst. Queste due operazioni, recupero dell'ampiezza e recupero della fase di campionamento, proprio per le discontinuità’ tra un burst e l'altro, necessitano di un certo periodo temporale, pari a decine di bit, tra un burst e l'altro: la struttura di trasmissione upstream, per ciascuno slot, deve quindi essere tale per cui il campo, detto payload, riservato al trasporto dell'informazione utile sia preceduto da un numero adeguato di bit, comunemente chiamati "preambolo", per permettere la corretta effettuazione delle due operazioni prima menzionate a cui si deve premettere un ulteriore campo, detto Guardia, durante il quale e' inibita la trasmissione da qualunque ONU, per evitare che, a causa delle imprecisioni tra le temporizzazioni delle diverse ONU, possa accadere che la fine della trasmissione di una certa ONU si sovrapponga all'inizio della trasmissione di un' altra ONU.

Un ulteriore requisito viene dalle necessita' degli operatori della rete di telecomunicazioni, quando vogliano utilizzare i sistemi di accesso PON a larga banda nell’ ambito dei cablaggio di aree di utenza residenziale o di utenza affari di piccole dimensioni (detta "small business").

In questo caso diventa fondamentale, per minimizzare i costi di esercizio e manutenzione, la condivisione della nuova infrastruttura e del sistema di accesso a larga banda tra i nuovi servizi multimediali, per i quali è necessario il supporto del formato ATM asincrono, e i più tradizionali servizi a banda stretta (tra i quali il servizio telefonico e' il piu' diffuso), tipicamente trasportati, alle interfacce dei nodi di commutazione tradizionali (N-LEX), attraverso flussi numerici sincroni. In altri termini si presenta la necessità di stabilire modalità' che rendano possibile il trasporto di flussi -sincroni, cosi' come quello di flussi ATM, attraverso il medesimo sistema operante sulla nuova infrastruttura ottica (PON) della rete di accesso.

Rassegna deH'arte nota

Una prima alternativa per trasportare flussi sincroni attraverso un sistema di trasmissione, quando questo è esclusivamente basato sul formato ATM, è quella di convertire i flussi dedicati ai servizi a ‘ banda stretta, tipicamente strutturati alle interfacce dei nodi commutazione tradizionali come segnali numerici con velocità nominale 2048 Kb/s, conformi alla raccomandazione ITUT G.704, quando le interfacce siano di tipo plesiocrono (PDH), o come moduli di trasporto tributario TU-12, conformi alla raccomandazione ITU-T G.784, quando le interfacce siano di tipo sincrono (SDH), in flussi ATM, attraverso il metodo di adattamento conosciuto come ATM Adaptation Layer 1 (AAL1), definito nella Raccomandaz. ITU-T 1.371

Al riguardo si veda la domanda di brevetto italiana nr. MI95A 001 607 a nome della stessa Richiedente che descrive una forma preferenziale di implementazione del suddetto metodo di adattamento AAL1 .

La funzione di adattamento è svolta dalle cosiddette unità Inter-Working Unit (IWU), che appunto consentono di collegare i sistemi di trasmissione o commutazione sincroni o plesiocroni ai sistemi di commutazione e trasmissione a larga banda, basati sulla modalità ATM.

una seconda alternativa per trasportare i flussi sincroni attraverso un sistema di trasmissione, quando questo è esclusivamente basato su tecnologie ATM, è quella di utilizzare gli insegnamenti di cui alla domanda di brevetto italiana nr. MI92A 001807 a nome della stessa Richiedente che descrive una unità cosiddetta cellizzatore/decellizzatore, ossia una unità idonea a convertire flussi sincroni in un traffico strutturato in celle ATM e viceversa.

In Figura 2 e' mostrata la configurazione di riferimento di un sistema di accesso PON a larga banda e le sue connessioni verso la centrale a banda stretta (N-LEX) e i terminali a banda stretta (N-TE), quando la struttura di trasmissione del sistema PON consenta esclusivamente il trasporto di celle ATM: appare chiaramente la necessita' di utilizzare una IWU tra il nodo di commutazione a larga banda (B-LEX) a cui e’ connessa la OLT, e quello a banda stretta (N-LEX), cosi' come tra la ONU e i terminali a banda stretta (N-TE): dal lato ONU, per convertire il flusso ATM in segnale a banda stretta e viceversa, e1 mostrata alternativamente la possibilità' di utilizzare una unita' NT2. Questa alternativa comunque non modifica le risultanze, in termini di costi, della soluzione, che in questo caso sposta sull'utente, a cui spetta l'acquisto della unita1 NT2, i costi aggiuntivi correlati alla soluzione.

La soluzione di cui invece si vuole permettere la realizzazione e’ mostrata nella successiva Figura 3. In essa appare chiaramente che la OLT e' collegata direttamente sia al nodo di commutazione a larga banda, sia a quello tradizionale attraverso le opportune interfacce, cosi1 come la ONU e' collegata direttamente sia ai terminali a larga banda, sia a quelli a banda stretta. In questa maniera i costi e gli oneri aggiuntivi di esercizio e manutenzione relativi alle unita' IWU, sono del tutto evitati.

Ciò' non toglie che il sistema di accesso PON a larga banda, al di là . delle considerazioni di compatibilizzazione dei due tipi di traffici, ATM (a larga banda) e a banda stretta, debba essere sempre in grado di assicurare la massima flessibilità ed efficienza, garantendo la dovuta qualità' di servizio, senza dover ricorrere a ulteriori e complesse funzionalità' aggiuntive.

La società Northern Telecom presentò allEuropean Workshop on ATM Development and Implementation”, in Maggio 1993, una struttura di trasporto (organizzazione delle informazioni digitali da trasmettere attraverso una PON) basata su di una trama da 125 μs, suddivisa in un numero di "slots" temporali di lunghezza variabile, destinabili al traffico sincrono, seguiti da un rimanente numero di slots di lunghezza fissa capaci di trasportare celle ATM (ciascuna di 53 byte), destinabili a flussi ATM relativi a servizi a larga banda.

Questa struttura di trasporto è intrinsecamente poco flessibile e da origine a problemi indotti dall’ inevitabile “clusterizzazione” del traffico ATM, ovvero del raggruppamento dei flussi ATM in una porzione ristretta della struttura di trasporto.

Il fenomeno di clusterizzazione induce una distorsione del traffico ATM, di solito misurata in termini di Cell Delay Variation (variazione del ritardo di trasmissione della cella rispetto al ritardo subito dalle altre celle, precedenti o successive, appartenenti alla stessa connessione o flusso ATM), e quindi degrada la qualità' del servizio, come percepita dall'utente finale, ovvero come recepita dal terminale d'utente.

Altre proposte per la struttura di trasporto sono emerse nel corso del progetto di ricerca RACE 2024 BAF e sono descritte nel libro " Access to B-ISDN via Passive Optical Networks" edito da Wileys & Sons Ltd. hanno caratteristiche che non consentono di soddisfare i requisiti prima esposti nella loro globalita': la· prima non consente il trasporto di flussi sincroni nelle condizioni di capacita' netta (almeno superiore a 599.04 Mb/s), e velocita' di trasmissione in linea (multipla di 155.52 Mb/s) prima indicate, perche' e' basata su di una struttura che contempla una struttura di slot composta, per la trasmissione in entrambe le direzioni, da 3 bytes di preambolo e 53 bytes di campo utile, dedicato al trasporto di celle ATM. Quando la velocita' di linea e' pari a un qualsiasi multiplo di 155.52 Mb/s, e in particolare a 622.08 Mb/s, velocita' di trasmissione in linea del livello 4 della gerarchia SDH, la capacita1 netta e' pari a 53/56 (rapporto tra il campo utile e la struttura completa) della velocita' di linea, ovvero a 588.75 Mb/s, valore inferiore a 599.04 Mb/s, ovvero alla capacita' prima indicata come necessaria per garantire il supporto di un numero adeguato di utenti. Per di piu' un qualsiasi multiplo intero della durata di uno slot di 56 bytes, pari a 720 ns, non può' corrispondere esattamente a un periodo di 125 microsecondi, e quindi la struttura proposta non può' trasportare facilmente i sincronismi necessari per il trasporto del traffico sincrono.

Scopi dell'Invenzione

Principale scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo di strutturazione dell 'informazione digitale trasportata in entrambe le direzioni di una rete ottica passiva (PON), tale da eliminare sia la necessità di impiegare unità IWU ai capi del sistema di accesso PON a larga banda, sia essa costituita da da soluzioni idonee ad implementare detto metodo di adattamento AAL1 che costituita da detta unità di cellizzazione/decellizazione.

Altro scopo è quello di consentire un’ottimizzazione dell’ efficienza di trasporto delle celle ATM, evitando fenomeni derivanti dalla “clusterizzazione" del traffico ATM, raggiungendo una capacita' adeguata al numero di utenti che si intendono servire, e utilizzando come velocita' di trasmissione in linea un multiplo di 155.52 Mb/s.

Sommario dell'Invenzione

Questi scopi e vantaggi sono ottenuti grazie al metodo secondo l'invenzione di strutturazione per il trasporto di informazioni digitali, da trasferire attraverso uno stesso sistema di accesso PON a larga banda, costituito da un’ Unita1 di Terminazione di Linea Ottica o OLT e da una pluralità' di Unita’ di Terminazione di Rete Ottica o ONU, utilizzante per la interconnessione delle predette unita' una rete ottica passiva, e funzionante nella direzione da ONU a OLT secondo un protocollo ad accesso multiplo per divisione di tempo (TDMA), caratterizzato dal fatto che consiste:

nel definire, In funzione della velocità di linea, una trama di trasmissione, per entrambe le direzioni di trasmissione downstream ed upstream, ovvero rispettivamente da OLT verso ONU e da ONU verso OLT, avente una durata costante;

ciascuna di dette trame essendo costituita, in entrambe le direzioni di trasmissione, da un numero intero N di slots, in maniera tale che sia sempre valida una relazione uno ad uno tra ciascuno slot facente parte della struttura di trama downstream e ciascuno slot facente parte della struttura di trama upstream;

ciascuno slot, nelia direzione downstream, contenendo m biacchi fondamentali, essendo m un numero intero maggiore di 1 , ciascuno dei quali è costituito da un campo utile di 53 bytes, e da un campo ausiliario di un singolo byte, detti campi utile e ausiliario essendo mutualmente disposti tra loro, all’ interno dello slot, in modo predefinito e costante;

ciascuno slot, nella direzione upstream, essendo costituito da un campo di guardia di j bytes, da un campo di preambolo di L bytes e da un campo utile di 53 bytes;

la velocita' di trasmissione in linea nella direzione upstream essendo uguale ovvero essendo esattamente sottomultipla della velocita' di trasmissione in linea downstream.

In altre parole, il metodo secondo l'invenzione consiste nel definire, come mostrato ad esempio in Fig. 4, una struttura di trama fondamentale di durata nominale pari esattamente a 125 microsecondi, e una multitrama costituita da un certo numero k, multiplo di quattro, di trame fondamentali, per quanto riguarda sia la trasmissione “downstream”, cioè la trasmissione ottica in modalità “broadcast” attraverso la rete ottica passiva (PON) dalla terminazione di linea ottica (OLT) verso una pluralità di unità di Terminazione di Rete Ottica (ONU) (simbolicamente il flusso OLT→ONU), sia la trasmissione upstream, cioè' quella in direzione opposta, basata su di un protocollo di tipo TOMA.

Ciascuna trama fondamentale è composta esattamente da un numero N intéro di “slots” temporali, ciascuno dei quali essendo a sua volta composto da un multiplo intero m, possibilmente non superiore a quattro, di un blocco fondamentale, come mostrato in Fig. 5, prendendo ad esempio m = 3.

Il blocco fondamentale e' a sua volta composto da un campo utile di 53 bytes e da un campo ausiliario costituito da un singolo byte.

In questa maniera il numero totale di byte inclusi in un trama risulta essere dato dalla seguente formula:

NTOT = N * m * 54 (1) Considerando una velocita' di trasmissione in linea di 622.080 Mb/s, ovvero al livello 4 della gerarchia SDH (4 x 155.52 Mb/s), il numero NTOT risulta dalla seguente equazione:

(2)

Sostituendo nella (1) il valore 9720, quando si scelga m = 3, risulta che il numero N, ovvero il numero di slot contenuti nella trama, e' esattamente pari a 60.

Questo originale approccio dell’invenzione consente quindi di utilizzare componenti commerciali e facilmente reperibili, per la generazione delle velocita1 di linea, in quanto sviluppati per le velocità di trasmissione in linea standard della gerarchia SDH.

Sempre considerando gli stessi valori fino ad ora utilizzati, alla velocita' di linea di 622.08 Mb/s corrisponde, utilizzando la struttura di trasporto proposta, una capacita' netta data dalla seguente espressione:

Cnetta = 622.08 x campo utile/ (campo utile campo ausiliario) = 610.56 Mb/s

Questa capacita' netta e' ben al di sopra della capacita' netta di 599.04 Mb/s, indicata prima come quella richiesta per servire adeguatamente il numero di utenti supportati dal sistema.

In ogni caso, il campo utile di 53 bytes di ciascun blocco di ciascuno slot può alternativamente contenere:

o una cella ATM;

o un contenitore di trasporto tributario TU-12, come definito nella raccomandazione G.709;

o una cella (detta nel seguito F3mp) contenente informazioni di esercizio e manutenzione.

Ciascuna trama ha una durata standard di 125 μs e, a differenza degli approcci noti, essa è suddivisa in un numero intero N di slots della stessa lunghezza, all’interno dei quali i blocchi e i campi sono organizzati secondo una sequenza predefinita e identica per ciascuno slot.

L'inizio della trama e' identificato dalla presenza, nel primo blocco del primo slot della trama stessa, di una cella F3t. Questa cella e' contraddistinta da un Header specifico, diverso da quello di tutte le altre celle che possono essere trasportate in ogni altro slot della trama.

L'inizio di ogni multitrama e' identificato dalla presenza, nel primo blocco del primo slot della prima trama della multitrama stessa, di una cella F3mt. Questa cella e' contraddistinta da un Header specifico, diverso da quello di tutte le altre celle che possono essere trasportate in ogni altro slot della trama, cosi' come diversa dalla cella F3t.

Pertanto il lato ricevente dell'informazione cosi' strutturata, ovvero ciascuna ONU, sara' in grado di identificare l'inizio di ogni trama e di multitrama attraverso una procedura cosiddetta di allineamento di trama, basata sul riconoscimento delle sunnominate celle F3t e F3mt e di conseguenza di recuperare il sincronismo di trama e di multitrama.

Questa “totale” periodicità della struttura di trama dell’invenzione consente di trasportare, utilizzando lo stesso sistema d'accesso PON a larga banda, flussi a larga banda (ATM) e flussi a banda stretta (attraverso i moduli di trasporto tributario TU-12) senza necessità di adattare i flussi a -banda stretta all'interno di flussi ATM, attraverso le unita' IWU prima menzionate. '

Altra possibilità offerta dalla struttura oggetto dell’invenzione è la possibilità' di inserire nel campo utile flussi di diversa natura con la massima flessibilità'. In altri termini, ciascuno degli N slots può contenere, ad esempio, nella parte di payload dei campo utile del primo blocco fondamentale, un contenitore di trasporto tributario TU-12, mentre i campi utili degli altri blocchi fondamentali dello stesso slot possono contenere celle ATM, cosicché il flusso a banda stretta, rappresentato in questo caso dal contenitore di trasporto tributario TU-12, può essere “distribuito” all'interno di ciascuna trama evitando una “clusterizzazione” di questo traffico ad esemplo all'inizio di ciascuna trama, con sostanziali benefici in termini di riduzione della Celi Delay Variation causata dalla presenza di tali flussi a banda stretta frapposti alle celle ATM.

La periodicità della struttura di trasporto, garantita dalla presenza di una trama e di una multitrama, consente di inserire ed estrarre i contenitori TU-12 in maniera periodica e sincrona al riferimento a 8 KHz ( il cui periodo e' proprio di 125μs) e ai suoi sottomultipli, legati al sincronismo di trama e multitrama.

Naturalmente, la posizione di ciascun flusso a banda stretta, trasportato attraverso tale contenitore TU-12, nel campo utile di uno o dell’altro degli m blocchi di uno o piu' degli n slot in cui è suddivisa una trama, pur essendo di principio indifferente, risulterà per comodità' di realizzazione ripetitiva in tutte le trame.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalle rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione delle figure

Le caratteristiche strutturali e funzionali ed ulteriori vantaggi in termini in termini prestazioni del metodo secondo la presente invenzione risulteranno meglio comprensibili dalla descrizione esemplificativa e non limitativa data nel segito, in unione alle allegate figure in cui:

La Figura 1, già descritta, mostra lo schema di riferimento topologico di un sistema di accesso PON a larga banda;

la Figura 2 mostra la Configurazione di riferimento di un sistema di accesso PON a larga banda con struttura di trasporto capace di trasportare soltanto flussi ATM

la Figura 3 mostra la configurazione resa possibile dala soluzione oggetto dell'invenzione, ovvero quando la struttura di trasporto e' capace di trasportare sia flussi ATM, sia flussi sincroni relativi a servizi a banda stretta

la Figura 4 mostra la struttura di trasporto basata su trama fondamentale, multitrama e numero intero N, quando tale numero secondo l'invenzione e' pari a 60 slot contenuti nella trama fondamentale: la stessa struttura e' utilizzata sia per la trasmissione downstream, sia per quella upstream;

la Figura 5 mostra la composizione dello slot nella struttura di trasporto downstream, quando il numero m di blocchi fondamentali e’ pari a 3, in accordo all'invenzione:

la Figura 6 mostra la composizione dello slot nella struttura di trasporto upstream, in accordo all'invenzione.

Descrizione detagliata di una forma preferenziale di realizzazione

Facendo riferimento agli schemi funzionali della Fig. 2, già descritta, relativo ad una configurazione di riferimento di tipo noto di un sistema di accesso a larga banda e allo schema della Fig. 3 che mostra la configurazione di riferimento di un sistema di accesso secondo la presente invenzione, è possibile trarre immediate valutazioni e identificare in termini pratici le differenze di architettura ed i vantaggi offerti dal nuovo sistema rispetto a quello preesistente.

In un sistema basato sulla cellizzazione in fase di trasmissione e la decellizzazione in fase di ricezione dì unità tributarie, come schematizzato in Fig. 2, un flusso informativo organizzato come una trama STM-1 conforme alle specifiche e norme internazionali, proveniente ad esempio da una centrale telefonica o da un nodo di commutazione a banda stretta (N-LEX), viene elaborato all’ interno della “Interworking Unit" IWU, producendo un flusso numerico organizzato in moduli di trasporto tributario TU-12 che vengono quindi cellizzati prima di essere forniti ad un’unità di commutazione locale a larga banda B-LEX. Dalla centrale a larga banda B-LEX, attraverso la interfaccia a larga banda Vb, il flusso informativo, completamente costituito da celle ATM, è inviato all’unità OLT e da questa trasmesso (broadcast) verso le ONU attraverso la rete ottica passiva PON.

Naturalmente, nel senso inverso, l’unità locale di commutazione a larga banda B-LEX riconosce i pacchetti di dati cellizzati (celle ATM) relativi a informazioni pertinenti al traffico Narrow-Band e smista tali pacchetti così riconosciuti all’"lnterworking Unit” IWU, la quale procede ad un’operazione inversa, ovvero di decellizzazione dei dati formattati, e quindi ad una ricostruzione delle unità tributarie e/o una definitiva ricostruzione del segnale a banda stretta che viene inviato alla centrale di commutazione N-LEX.

Al contrario, nel caso del sistema dell’invenzione, il traffico asincrono a larga banda di celle ATM, proveniente dall’unità locale di commutazione a larga banda B-LEX è fornito alla OLT assieme ai flusso sincrono, formattato in unità tributarie, proveniente direttamente dalla centrale di commutazione a banda stretta N-LEX, i due flussi sono multiplati tra loro e trasmessi dall’OLT attraverso la PON verso le ONU senza che il flusso sincrono debba subire preventivamente un procedimento di cellizzazione.

In senso opposto, il flusso informativo a larga banda (celle ATM) ed il flusso informativo a banda stretta (TU-12), multiplati sulla stessa struttura di trasmissione, sono direttamente smistati dalla OLT, il primo verso la centrale locale di commutazione a larga banda B-LEX ed il secondo verso la centràle locale di commutazione a banda streta N-LEX, anche in questo caso senza la necessità di decellizzare il flusso informativo relativo ai servizi a banda stretta.

Anche sul lato utente, i due flussi multiplati, l’uno relativo al traffico a larga banda (celle ATM) e l’altro relativo ai traffico a banda stretta (TU-12) possono preferibilmente e vantaggiosamente essere smistati a livello della stessa ONU.

Il flusso di celle ATM è Istradato verso l' unità di terminazione di rete B-NT-1 e da questa all’ unità utente B-NT-2, la quale provvede a sua volta al correto instradamento del traffico a larga banda verso l'uno o l’altro terminale d'utente B-TE.

L’altro traffico informativo può essere indirizzato diretamente a livello ONU verso una terminazione di rete di accesso, lato utente, NT e da questa attraverso un normale doppino telefonico all’apparecchio utente N-TE (ad esempio il telefono).

Naturalmente, secondo lo schema della Fig. 2 l’unità B-NT-2 potrebbe eventualmente contenere una circuiteria di cellizzazione/decellizzazione del traffico a banda stretta (proveniente da un apparecchio telefonico o da un terminale ISDN), tale requisito non sarebbe necessario nel caso di un’organizzazione della rete di accesso secondo l’invenzione come illustrata in Fig. 3.

Un esempio di struturazione dei dati in una trama e in una muititrama secondo il metodo dell'invenzione è schematizzato nelle Figg. 4, 5 e 6.

Secondo la realizzazione preferita illustrata, ciascuna trama fondamentale di 9720 bytes è suddivisa in 60 slots di identica durata, ciascuno composto da 354 bytes.

La Fig. 5 e 6 mostrano infine la strutturazione o contenuto di ciascuno slot di 162 bytes, rispettivamente nelle direzioni downstream e upstream.

Ciascuno dei tre blocchi fondamentali di 54 bytes contiene un byte di preambolo, rispettivamente PR1, PR2 e PR3, seguito da un campo utile di 53 bytes.

Questo campo utile di 53 bytes può essere una cella ATM, definita quindi da una parte iniziale di 5 bytes comunemente denominata “header”, seguita da una porzione o sequenza di 48 bytes, comunemente definita porzione di “payload”.

Secondo l'invenzione, il primo dei tre "payloads” di uno o piu' dei 60 slot in cui è suddivisa una trama fondamentale di 9720 bytes è dedicato a contenere i dati corrispondenti ad una trama di un modulo di trasporto tributario (TU-12) mentre gli altri due gruppi possono contenere due celle ATM o una cella ATM ed una cella per dati di servizio F3mp.

In ogni caso, i tre byte di preambolo PR1, PR2 e PR3 sono sfattati per trasmettere il cosiddetto comando di “permit” che abilita una particolare ONU a trasmettere i dati verso la OLT (upstream transmission) nei comuni sistemi funzionanti secondo uno schema di accesso multiplato per divisione di tempo (TDMA). L’allocazione di uno dei tre gruppi per la trasmissione di traffico a banda stretta TU-12 nell’ambito dell’organizzazione a multitrama secondò l’invenzione può essere permanente o semipermanente, prestabilita comunque a livello di centrale di commutazione o di OLT.

Benché l'invenzione sia stata descritta con riferimento ad una sua forma preferita di realizzazione, deve essere inteso che essa non è da considerare limitata a tale forma di realizzazione ma si estende a coprire tutte quelle varianti che risultano evidenti ad un tecnico del settore senza con ciò fuoriuscire dal suo ambito di tutela.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di strutturazione per ii trasporto di informazioni digitali, da trasferire attraverso uno stesso sistema di accesso PON a larga banda, costituito da un' Unita' di Terminazione di Linea Ottica o OLT e da una pluralità' di Unita' di Terminazione di Rete Ottica o ONU, utilizzante per la interconnessione delle predette unita' una rete ottica passiva, e funzionante nella direzione da ONU a OLT secondo un protocollo ad accesso multiplo per divisione di tempo (TDMA), caratterizzato dal fatto che consiste: nei definire, in funzione della velocità di linea, una trama di trasmissione, per entrambe le direzioni di trasmissione downstream ed upstream, ovvero rispettivamente da OLT verso ONU e da ONU verso OLT, avente una durata costante: ciascuna di dette trame essendo costituita, in entrambe le direzioni di trasmissione, da un numero intero N di slots, in maniera tale che sia sempre valida una relazione uno ad uno tra ciascuno slot facente parte della struttura di trama downstream e ciascuno slot .facente parte della struttura di trama upstream; ciascuno slot, nella direzione downstream, contenendo m blocchi fondamentali, essendo m un numero intero maggiore di 1 , ciascuno dei quali è costituito da un campo utile di 53 bytes, e da un campo ausiliario di un singolo byte, detti campi utile e ausiliario essendo mutualmente disposti tra loro, all’ interno dello slot, in modo predefinito e costante; ciascuno slot, nella direzione upstream, essendo costituito da un campo di guardia di j bytes, da un campo di preambolo di L bytes e da un campo utile di 53 bytes; la velocita' di trasmissione in linea nella direzione upstream essendo uguale ovvero essendo esattamente sottomultipla della velocita' di trasmissione in linea downstream.
2. 2. Metodo come alla rivendicazione 1 in cui il campo utile di 53 bytes e' sempre costituito da una intestazione di 5 bytes, detta header, e da una parte di trasporto di informazione digitale, di 48 bytes, detta payload, caratterizzato dal fatto che alla parte di intestazione, o header, del campo utile del primo blocco fondamentale del primo slot di ciascuna trama, e' assegnato un valore ben determinato, sempre differente da quelli che sono usati per le intestazioni dei campi utili di tutti gli altri blocchi fondamentali, ma conforme, per quanto riguarda il quinto byte, a quanto definito, negli standard relativi alia composizione della cella ATM, per il cosiddetto campo di Header Error Correction, essendo il campo utile cosi1 ottenuto stato definito cella F3t.
3. 3. Metodo come alla rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che gli m byte ausiliari di ciascuno slot sono utilizzati per trasportare dalla OLT alle ONU i comandi di abilitazione, o "permit", alla trasmissione della ONU abilitata nel corrispondente slot della struttura di trama upstream.
4. 4. Metodo secondo le rivendicazioni 1e 2, in cui è definita una multitrama composta da un numero intero k, multiplo di quattro, di .dette trame, e alla parte di intestazione, o header, del campo utile del primo blocco fondamentale del primo slot della prima trama di ciascuna multi-trama, e' assegnato un valore ben determinato, sempre differente da quelli che sono usati in tutte le altre parti di intestazione del campo utile di tutti gli altri blocchi fondamentali, ma conforme, per quanto riguarda il quinto byte, a quanto definito negli standard relativi alla composizione della cella ATM per il cosiddetto campo di Header Errar Correction, essendo il campo utile cosi' ottenuto stato definito cella F3mt.
5. 5. Metodo secondo le rivendicazioni 1 e 2, in cui il campo utile di detti blocchi fondamentali è dedicato al trasporto di prime informazioni digitali, organizzate come celle ATM di 53 bytes, utilizzate nell'ambito delle reti numeriche a larga banda (B-ISDN), mentre il campo utile di uno e soltanto uno di detti m blocchi fondamentali di uno o piu’ di detti slot e' dedicato al trasporto di seconde informazioni digitali, relative a sorgenti di segnale a banda stretta, organizzate in flussi numerici di velocita' nominale pari a 1544 Kb/s o 2048 Kb/s, o in moduli di trasporto tributario di primo livello (TU-11 o TU-12) come definiti nell'ambito della gerarchia digitale sincrona (SDH), inserendo nella parte di intestazióne, o header, del sudddetto campo utile un valore ben determinato, sempre differente, da tutti quelli che sono usati in tutte le altre parti di intestazione del campo utile di tutti gli altri blocchi fondamentali, i quali trasportano celle ATM, ma conforme, per quanto riguarda il quinto byte, a quanto definito negli standard relativi alla composizione della cella ATM per il cosiddetto campo di Header Errar Correction, e nella parte di payload una trama di un flusso numerico o di un modulo di trasporto tributario di primo livello TU-12 o TU-11 ; nella struttura di trasmissione upstream il campo utile dello slot, in corrispondenza di ciascuno slot della struttura di trama downstream, nel quale il campo utile di uno e soltanto uno degli m blocchi fondamentali sia dedicato al trasporto di dette seconde informazioni digitali, e' dedicato al trasporto di dette seconde informazioni digitali, in maniera tale che ci sia sempre uguaglianza tra il numero complessivo di blocchi fondamentali dedicati a dette seconde informazioni digitali nella struttura di trama downstream, e il numero complessivo di campi utili degli slot dedicati a dette seconde informazioni digitali nella struttura di trama upstream.
6. 6. Il metodo secondo la rivendicazione 1 , in cui la velocità di trasmissione in linea downstream è di 622.080 Mbit/s, pari a quella definita per il livello 4 della gerarchia SDH, come definito nella Racc. ITU-T G.709, e la trama e' composta da 9720 bytes e ha una durata di 125 μβ, quindi con un sincronismo di trama o "frame repetition rate" di 8 KHz.
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 1 , in cui ciascuno slot nella struttura downstream è composto da 162 bytes e contiene tre blocchi fondamentali, dove quindi m è uguale a 3.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7 in cui, a ciascuno slot della struttura di trasmissione downstream corrisponde uno slot nella trasmissione upstream composto da 81 bytes, essendo la velocita' di trasmissione di bit upstream pari esattamente ad un mezzo della velocita1 di trasmissione downstream, ovvero essendo di 311 .04 Mb/s.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui il campo utile del primo di detti tre blocchi fondamentali di uno o piu' dei 160 slot della trama, essendo destinato alla trasmissione di dette seconde informazioni digitali, mentre il secondo ed il terzo blocco sono riservati alla trasmissione di dette prime informazioni digitali.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun campo ausiliario è disposto all’ interno di un blocco fondamentale prima del campo utile di 53 bytes.
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui dette seconde informazioni digitali sono costituite da un modulo di trasporto tributario TU-12, come definito nella raccomandazione G.709.
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il campo utile di uno dei blocchi fondamentali di uno o piu’ slots e' contraddistinto da un header specifico, differente da tutti gli altri utilizzati, e il suo payload e' dedicato al trasporto di informazioni di esercizio e manutenzione relative al sistema di accesso PON a larga banda.
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui il payload del campo utile del primo blocco fondamentale del primo slot di ciascuna trama, all’header del quale blocco e' assegnato un valore particolare, e1 dedicato al trasporto' di informazioni di esercizio e manutenzione relative al sistema di accesso PON a larga banda.