JP2013514683A

JP2013514683A - １０ギガビットの受動光ネットワークにおいてヘッダ誤り制御により保護される下りフレームの同期パターン

Info

Publication number: JP2013514683A
Application number: JP2012543456A
Authority: JP
Inventors: ユアンチウ・ルオ; ジェイ・フランク・エフェンバーガー
Original assignee: ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2030-12-06
Also published as: HUE040203T2; CN104363531B; CA2784543A1; KR20120089361A; KR101358768B1; BR112012014620A2; CN102549954B; US20110142437A1; AU2010333484B2; RU2531874C2; JP5669030B2; RU2012130006A; MX2012006957A; EP3447947A1; US20130272706A1; AU2010333484A1; US8724994B2; PL2499770T3; WO2011072578A1; PL2955868T3

Abstract

複数の光ネットワークユニット(ONU)に結合し、ONUに複数の下りフレームを送信するように構成された光回線終端装置(OLT)を含み、複数の下りフレームのそれぞれが、複数の前方誤り訂正(FEC)符号語と、ヘッダ誤り制御(HEC)符号によって保護される同期情報を含む複数の追加のFEC符号化されていないバイトとを含む装置を提供する。制御データ、ユーザデータ、または両方を下りフレームの中の複数のFEC符号語に配置し、物理同期シーケンス(PSync)、スーパーフレーム構造、および受動光ネットワーク識別子(PON-ID)構造を下りフレームの中の複数の追加のFEC符号化されていないバイトの中に配置するように構成された処理ユニットと、125マイクロ秒ウィンドウ内で下りフレームの中のFEC符号語および追加のFEC符号化されていないバイトを送信するように構成された送信ユニットとを含む、装置を提供する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、Yuanqiu Luo他により2009年12月16日に出願され、「HEC Protected XG-PON1 Downstream Frame Sync Pattern」という名称の米国仮特許出願第61/287,024号、およびその全体が複製されるように参照により組み込まれている、Yuanqiu Luo他により2010年9月17日に出願され、「Header Error Control Protected Ten Gigabit Passive Optical Network Downstream Frame Synchronization Pattern」という名称の米国非仮特許出願第12/884,566号に基づく優先権を主張する。

本発明は、通信技術に関し、詳細には、ヘッダ誤り制御により保護される10ギガビットの受動光ネットワークの下りフレーム同期パターンに関する。

受動光ネットワーク(PON)は、「ラストマイル」のネットワークアクセスを提供するための1つのシステムである。PONは、中央局にある光回線終端装置(OLT)、光アクセス分配網(ODN)、および顧客宅内にある複数の光ネットワークユニット(ONU)から構成される、ポイントツーマルチポイントのネットワークである。ギガビットPON(GPON)システムのような一部のPONシステムでは、下りデータは、毎秒約2.5ギガビット(Gbps)でブロードキャストされ、上りデータは約1.25Gbpsで送信される。しかしながら、サービスの需要が増加するにつれてPONシステムの帯域幅の能力は、向上することが期待されている。サービスの増大する需要に対応するために、次世代アクセス(NGA)システムのような、一部の新たなPONシステムが、信頼性および効率を向上させてより高帯域幅で、例えば約10Gbpsでデータフレームを運ぶよう再構成されつつある。

1つの実施形態では、この開示は、複数のONUに結合し、複数の下りフレームをONUに送信するように構成されたOLTを備える装置を含み、下りフレームのそれぞれが、複数の前方誤り訂正(FEC)符号語と、ヘッダ誤り制御(HEC)符号によって保護される同期情報を含む複数の追加のFEC符号化されていないバイトとを含む。

別の実施形態では、この開示は、制御データ、ユーザデータ、または両方を下りフレームの中の複数のFEC符号語に配置し(arrange)、物理同期シーケンス(PSync)、スーパーフレーム構造、受動光ネットワーク識別子(PON-ID)構造を下りフレームの中の複数の追加のFEC符号化されないバイトの中に配置するように構成された処理ユニットと、FEC符号語および追加のFEC符号化されていないバイトを125マイクロ秒のウィンドウ内の下りフレームで送信するように構成された送信ユニットとを備える装置を含む。

さらに別の実施形態では、この開示は、ONUで複数の下りフレームに対してHunt State(ハント状態)、Pre-Sync State(同期前状態)、およびSync State(同期状態)を含む同期状態機械を実行するステップを含み、下りフレームのそれぞれが、物理同期(PSync)パターン、スーパーフレーム構造、およびPON-ID構造を含む物理同期ブロック(PSBd)を含み、スーパーフレーム構造がスーパーフレームカウンタ、およびスーパーフレーム構造を保護する第1のHECを含み、PON-ID構造がPON-ID、およびPON-ID構造を保護する第2のHECを含む、方法を含む。

添付の図面および特許請求の範囲と併せて次の詳細な説明から、これらの特徴および他の特徴はより明確に理解されるであろう。

この開示をより完全に理解するために、同様の参照符号が同様の部分を表わす添付の図面および詳細な説明と関連して、次の簡単な説明を参照されたい。

PONの一実施形態の概略図である。フレームの一実施形態の概略図である。フレームの一部分の一実施形態の概略図である。フレームの一部分の別の実施形態の概略図である。同期状態機械の一実施形態の概略図である。 PONフレーミング方法の一実施形態のフローチャートである。 PONフレーミング方法を実行するように構成された装置の一実施形態の概略図である。汎用コンピュータシステムの一実施形態の概略図である。

以下に1つまたは複数の実施形態の例示的実施を提供するが、開示するシステムおよび/または方法は、現在知られているまたは存在しているいかなる数の技術を使用しても実施できることを、最初に理解すべきである。本開示は、例示的な設計、および本明細書で図示して説明する実施など、例示の実施、図面、および以下に説明する技術に決して限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲、それらの等価物の完全な範囲と併せた範囲内で変更することができる。

PONシステムでは、FEC方式を使用して複数のフレームの誤りを訂正することができる。FEC方式によれば、送信されるフレームは、複数のFEC符号語を含むことができ、これらは複数のデータブロックと、パリティブロックとを含むことができる。FEC符号語に対応するブロックの各量は、例えばONUまたはOLTにおいてバッファ、フレーム、またはメモリ場所で、「状態機械」を使用して調整される(aligned)、または「ロックされる(locked)」ことが可能である。FEC符号語は、そのデータブロックおよびパリティブロックを1つずつ検出し、ブロックのシーケンスがFEC符号語の予想ブロックシーケンスと一致することを確認した後に、ロックすることができる。その他の場合、シーケンス外としてブロックが検出されるとき、正しいブロックシーケンスを検出してロックするために、ブロックのシーケンスの第2のブロックでプロセスを再起動(restart)することができる。

本明細書では、10ギガビットのPON(XGPON)のようなPONシステムにおける伝送同期および誤り検出/訂正をサポートするためのシステムおよび方法を開示する。このシステムおよび方法は、FEC方式に対応するフレーミングメカニズムを使用し、PONにおける伝送同期を提供する。フレームは、例えば約125マイクロ秒の時間周期など、複数の伝送ウィンドウ内で送信することができ、各伝送ウィンドウは、誤り検出/訂正のための整数倍のFEC符号語を含むことができる。伝送ウィンドウは、伝送同期に使用することができる追加のまたは余分のバイトを含むこともできる。余分のバイトは、フレーム同期および/または時間同期を含むことができ、FEC符号化されない(例えば、FECによって保護されない)場合があり、したがって、FEC方式によって処理されない場合がある。その代わりとして、余分のバイトは、HEC符号化を含むこともでき、これはフレームの中の同期情報に対して誤り検出/訂正を提供することができる。

図1は、PON100の1つの実施形態を示す。PON100は、1つのOLT110と、複数のONU120と、このOLT110およびこのONU120に結合することができる1つのODN130とを含む。PON100は、OLT110とONU120との間でデータを配信するためにアクティブ構成要素を必要としない通信ネットワークであることが可能である。代わりにPON100は、ODN130の受動光構成要素を使用して、OLT110とONU120との間でデータを配信することができる。PON100は、約10Gbpsの下り帯域幅、および少なくとも約2.5Gbpsの上り帯域幅を有することができる10ギガビットのGPON(またはXGPON)のようなNGAシステムであることが可能である。好適なPON100の他の例には、国際電気通信連合電気通信標準化部門(ITU-T)のG.983標準規格によって規定された非同期転送モードPON(APON)および広帯域PON(BPON)、ITU-T G.984標準規格によって規定されたGPON、米国電気電子学会(IEEE)の802.3ah標準規格によって既定されたイーサネット（登録商標）PON(EPON)、IEEE 802.3av標準規格に記述される10ギガビットのEPON、および波長分割多重(Wavelength Division Multiplexed、WDM)PON(WPON)を含み、これらのすべては、全体として複製されるように参照により本明細書に組み込まれる。

一実施形態では、OLT110は、ONU120および別のネットワーク(図示せず)と通信するように構成されたいかなるデバイスとすることもできる。具体的にはOLT110は、他のネットワークとONU120との間で仲介役(intermediary)として働くことができる。例えば、OLT110は、ネットワークから受信したデータをONU120へ転送し、ONU120から受信したデータを他のネットワークへ転送することができる。OLT110の特定の構成は、PON100の型によって変化する可能性があり、一実施形態ではOLT110は、送信機および受信機を含むことができる。他のネットワークが、イーサネット（登録商標）または同期光ネットワーク(Synchronous Optical Networking、SONET)/同期デジタルハイアラーキ(Synchronous Digital Hierarchy、SDH)のようなPON100で使用されるPONプロトコルとは異なる、ネットワークプロトコルを使用しているとき、OLT110は、ネットワークプロトコルをPONプロトコルに変換する変換器を含むことができる。OLT110の変換器は、PONプロトコルをネットワークプロトコルに変換することもできる。OLT110は、中央局のように、一般に中央位置に配置することができるが、他の位置に配置することもできる。

一実施形態では、ONU120は、OLT110および顧客もしくはユーザ(図示せず)と通信するように構成されたいかなるデバイスとすることもできる。具体的にはONU120は、OLT110と顧客との間で仲介役として働くことができる。例えば、ONU120は、OLT110から受信したデータを顧客へ転送し、顧客から受信したデータをOLT110へ転送することができる。ONU120の特定の構成は、PON100の型によって変化する可能性があるが、一実施形態ではONU120は、光信号をOLT110へ送信するように構成された光送信機と、OLT110から光信号を受信するように構成された光受信機とを含むことができる。さらにONU120は、イーサネット（登録商標）プロトコルの信号など、光信号を顧客のために電気信号に変換する変換器と、顧客装置へ電気信号を送信および/または受信することができる第2の送信機および/または受信機を含むことができる。一部の実施形態では、ONU120および光ネットワーク終端装置(ONT)は同様であり、したがって、これらの用語は本明細書では区別なく使用されている。ONUは、一般に顧客宅内など、分散された位置に配置されている可能性があるが、他の場所にも同様に配置することができる。

一実施形態では、ODN130は、データ配信システムとすることができ、これは光ファイバケーブル、カプラ、スプリッタ、分配器、および/または他の機器を含むことができる。一実施形態では、光ファイバケーブル、カプラ、スプリッタ、分配器、および/または他の機器が、受動光構成要素である可能性がある。具体的には、光ファイバケーブル、カプラ、スプリッタ、分配器、および/または他の機器は、OLT110とONU120との間でデータ信号を分配するための電力を必要としない構成要素とすることができる。あるいはODN130は、光増幅器など、1つまたは複数の処理機器を含むことができる。ODN130は、図1に示すように、一般にOLT110からONU120へ分岐構成で拡張することができるが、あるいは他のポイントツーマルチポイント構成で構成されることも可能である。

一実施形態では、OLT110、ONU120、または両方は、伝送の誤りを制御または削減するために、FEC方式を実行するように構成することができる。FEC方式の一部として、データは、冗長データを含むことができる誤り訂正符号と組み合わせた後に、送信することができる。例えばデータおよび誤り訂正符号をFEC符号語にカプセル化する、またはフレーム化することができ、これを別のPON構成要素が受信し、復号することができる。一部の実施形態では、FEC符号語は、誤り訂正符号を含むことができ、データビットを変更することなくデータと共に送信されることが可能である。誤り訂正符号が受信されるとき、ビット誤りなど、送信されたデータの中の誤りの少なくとも一部は、追加データを送信することなく、検出および訂正することができる。データに加えて誤り訂正符号を送信すると、チャネル帯域幅の少なくとも一部を消費する可能性があり、したがってデータに利用できる帯域幅を減少させる可能性がある。しかしながら、専用バックチャネルの代わりに誤り検出にFEC方式を使用して、誤り検出方式の複雑さ、コスト、または両方を低減することができる。

FEC方式は、FEC符号語をロックするために使用することができる状態機械モデルを含むことができ、例えば、FEC符号語を表す複数の受信ブロックが、適切に、または正しいシーケンスで並べられているかどうかを判断する。データおよび誤り訂正符号を正しく取得するために、FEC符号語をロックする、またはFECブロックの配列(alignment)を確認することが必要である場合がある。例えば、OLT110、ONU120、または両方は、FECプロセッサを含むことができ、これは、回路などのハードウェア、または状態機械モデルを実行するソフトウェアであることが可能である。FECプロセッサは、OLT110またはONU120において対応する受信機および/またはデフレーマ(deframer)に結合することができ、アナログからデジタルへの変換、変調および復調、伝送路符号化(line coding)および複合化、あるいはその組合せを使用することができる。受信したブロックを含むFEC符号語は、メモリ場所またはFECプロセッサおよび受信機に結合されたバッファでロックされることも可能である。

一般に、PONシステムの下りデータは、複数のGPON伝送コンテナ(GTC)フレームで、例えばGTCレイヤで、例えば約125マイクロ秒の複数の対応する固定時間ウィンドウ内で伝送されることが可能である。GTCフレームは、時間または時刻(ToD)情報を含まない可能性がある下り物理制御ブロック(PCBd)およびGTCペイロード(例えばユーザデータ)を含む可能性がある。しかしながら、PON伝送同期を確立するためには、ToD情報または何らかの他の同期情報が伝送されるフレーム中に必要とされる可能性がある。一実施形態では、OLT110は、例えば下りフレームの対応する伝送ウィンドウで、ToD情報および/または他の何らかの同期情報をONU120に送信するように構成することができる。下りフレームは、誤り検出および訂正に関してFEC方式に対応することもできる。したがって、伝送ウィンドウは、FEC符号語を含むことができ、これはデータと、誤り訂正符号と、時間またはToD情報とを含むことができる。具体的には、伝送ウィンドウは、整数個のFEC符号語と、FEC符号化されることのない、したがって、FEC方式を使用して誤りから処理されるまたは保護されることがない複数の余分なバイトまたは追加バイトとを含むことができる。追加のバイトまたは余分なバイトを使用して、PON伝送の時間(例えばToD)および/または同期情報を提供することができ、また、同期データ中の誤りを検出するおよび/または訂正するために使用することができるHEC符号化を含むこともできる。

例えば、OLT110は、約125マイクロ秒の対応する時間ウィンドウもしくは任意の固定長の時間ウィンドウ内に複数のXGPON伝送コンテナ(XGTC)フレームで下りデータを送信することができる。XGTCフレーム(および対応する時間ウィンドウ)は、例えばリードソロモン(RS)(248,x)FEC符号化(例えば、xは約216または約232に等しい)を使用する約627個のFEC符号語など、FEC符号語を含むペイロードを含むことができる。さらにXGTCフレーム(および対応する時間ウィンドウ)は、以下に詳細に説明するように、同期および/または時間同期データおよびHEC符号化を含む追加のバイト、例えば約24バイトを(例えばPCBdに)含むことができる。

図2は、フレーム200の一実施形態を示しており、FEC符号化された制御データおよび/またはユーザデータと、FEC符号化されていない同期情報とを含むことができる。例えばフレーム200は、例えばOLT110からONU120への下りでGTCまたはXGTCフレームに対応することができ、固定時間ウィンドウ内で送信されることが可能である。フレーム200は、第1の部分210と第2の部分211を含むことができる。第1の部分210は、GTCもしくはXGTCのPCBdまたはヘッダに対応することができ、PSyncパターン、ToD、他の時間および/またはフレーム同期情報、あるいはその組合せなど、時間または同期情報を含むことができる。詳細には、時間または同期情報は、FEC符号化されない場合があり、第1の部分210においてHEC符号化と関連付けられることが可能であり、HEC符号化を使用して、第1の部分210において発生する可能性がある複数のビット誤りを検出/訂正することができる。第1の部分210について、以下により詳細に説明する。一実施形態では、フレーム200は、RS(248,x)を使用して符号化されるGTCまたはXGTCフレームに対応することができ、したがって第1の部分210は、約24バイトを含むことができる。図2では第1の部分210は第2の部分211の前にくるが、他の実施形態では第1の部分210は、第2の部分211の後に続くなど、フレーム200の他の位置に配置することができる。

第2の部分211は、GTCまたはXGTCペイロードに対応することができ、FEC符号化することができる複数の符号語を含むことができる。例えば、第2の部分211は、整数個のFEC符号語を含むことができる。GTCまたはXGTCペイロードは、ペイロード長ダウンストリーム(Payload Length downstream、Plend)212、アップストリーム帯域幅マップ(Upstream Bandwidth map、US BWmap)214、少なくとも1つの物理層運用・管理・保守(Physical Layer Operations, Administration and Maintenance、PLOAM)フィールド216、およびペイロード218を含むことができる。Plend212は、B長(B length、Blen)および巡回冗長検査(CRC)など、複数のサブフィールドを含むことができる。Blenは、US BWmap214の長さを例えばバイトで示すことができる。CRCは、受信したフレーム200に誤りがないかを確認するために、例えばONU120において使用することができる。例えば、CRCが不合格になるとき、フレーム200を廃棄することができる。同期転送モード(ATM)通信をサポートする一部のPONシステムでは、サブフィールドは、ATMペイロードの長さを示すA長(Alen)サブフィールドを含むこともでき、これがフレーム200の一部を含むことができる。US BWmap214は、数多くのブロックまたはサブフィールドを含むことができ、そのそれぞれが、個々の伝送コンテナ(TC)への単一帯域幅の割当てを含むことができ、GTC層における上り帯域幅割当てを管理するためにこれを使用することができる。TCは、例えばOLTからONUなど、入力から出力へ上位レイヤの情報を運ぶように構成することができるGTC層におけるトランスポートエンティティとすることができる。BWmap214中の各ブロックは、割当て識別子(Alloc-ID)、フラグ、開始時間(SStart)、停止時間(SStop)、CRC、またはその組合せなど、複数のサブフィールドを含むことができる。

PLOAMフィールド216は、PLOAMメッセージを含むことができ、これがOLTからONUへ送信され、システムのイベントによってトリガされる運用・管理・保守(OAM)関連のアラームまたは閾値超過アラートを含むことができる。PLOAMフィールド216は、ONU識別子(ONU-ID)、メッセージ識別子(Message-ID)、メッセージデータ、およびCRCなど、複数のサブフィールドを含むことができる。ONU-IDは、アドレスを含むことができ、これをONUの1つに割り当てることができ、そのONUによって使用されて、その対象とするメッセージを検出することができる。Message-IDは、PLOAMメッセージのタイプを示すことができ、メッセージデータは、PLOAMメッセージのペイロードを含むことができる。CRCは、受信したPLOAMメッセージに誤りがないかを検証するために使用することができる。例えば、CRCが不合格になるとき、PLOAMメッセージを廃棄することができる。フレーム200は、様々なONUに対応する様々なPLOAM216を含むことができ、これらは様々なONU-IDによって識別することができる。ペイロード218は、ブロードキャストデータ(例えばユーザデータ)を含むことができる。例えばペイロード218は、GPONカプセル化方法(GPON Encapsulation Method、GEM)のペイロードを含むことができる。

図3は、下りGTCまたはXGTCフレームの中など、FEC符号化されていない同期情報を含む可能性があるフレーム部分300の一実施形態を示している。例えばフレーム部分300は、フレーム200の第1の部分210に対応することができる。フレーム部分300は、PSyncフィールド311と、秒単位のToD(ToD-Sec)フィールド315と、ナノ秒単位のToD(ToD-Nanosec)フィールド321とを含むことができる。一実施形態では、フレーム部分300は、約24バイトを含むことができ、PSyncフィールド311、ToD-Secフィールド315、およびナノ秒単位のToDフィールド321のそれぞれは、約8バイトを含むことができる。さらにPSyncフィールド311、ToD-Secフィールド315、およびToD-Nanosecフィールド321は、対応するフィールドにおける誤りを検出/訂正するために使用することができるHEC符号化を含むことができる。

PSyncフィールド311は、PSyncパターン312と、HECフィールド314とを含むことができる。PSyncパターン312は、ONUにおいて、例えば受信機に結合されたデータフレーマで使用されて、下りフレーム部分300(またはフレーム200)の始まりを検出し、それに従って同期を確立することができる。例えば、PSyncパターン312は、スクランブルされることがない固定パターンに対応することができる。HECフィールド314は、PSyncフィールド311の誤り検出および訂正を提供することができる。例えばHEC314は、生成多項式および単一パリティビットを有するBose and Ray-Chaudhuri(BCH)符号に対応する複数のビットを含むことができる。一実施形態では、PSyncパターン312は約51ビットを含むことができ、HECフィールド314は約13ビットを含むことができる。

ToD-Secフィールド315は、秒フィールド316と、予約済み(Rev)フィールド318と、第2のHECフィールド320とを含むことができる。秒フィールド316は、秒の単位のフレームと関連するToDの整数部分を含むことができ、予約済みフィールド318は、予約されることが可能である、または使用されないことが可能である。第2のHEC320は、実質的にHEC314と同様に構成することができ、ToD-Secフィールド315の誤り検出および訂正を提供することができる。一実施形態では、秒フィールド316は、約48ビットを含むことができ、予約済みフィールド318は、約3ビットを含むことができ、第2のHECフィールド320は、約13ビットを含むことができる。

ToD-Nanosecフィールド321は、ナノ秒フィールド322と、第2の予約済み(Rev)フィールド324と、第3のHECフィールド326とを含むことができる。ナノ秒フィールド322は、ナノ秒の単位のフレームと関連するToDの少数部分を含むことができ、第2の予約済みフィールド324は、予約されることが可能である、または使用されないことが可能である。第3のHEC326は、実質的にHEC314と同様に構成することができ、ToD-Nanosecフィールド321の誤り検出および訂正を提供することができる。一実施形態では、ナノ秒フィールド322は、約32ビットを含むことができ、第2の予約済みフィールド324は、約19ビットを含むことができ、第3のHECフィールド326は、約13ビットを含むことができる。

図4は、FEC符号化されていない同期情報を含むことができるフレーム部分400の別の実施形態を示している。例えばフレーム部分400は、下りGTCまたはXGTCフレームの中のPSBdに対応することができる。PSBd410は、PSyncパターン412と、スーパーフレーム構造414と、PON-ID構造420とを含むことができる。一実施形態では、フレーム部分200またはPSBdは、約24バイトを含むことができ、PSyncパターン412、スーパーフレーム構造414、およびPON-ID構造420のそれぞれは、約8バイトを含むことができる。さらに、スーパーフレーム構造414、PON-ID構造420のそれぞれは、対応するフィールド中の誤りを検出/訂正するために使用することができるHEC符号化を含むことができる。

PSyncパターン412は、フレーム中のPSBdの始まりを検出するために使用することができ、約64ビットを含むことができる。PSyncパターン412をONUが使用して、下りフレームの境界でフレームをそろえることができる。PSyncパターン412は、0xC5E5 1840 FD59 BB49など、固定パターンを含むことができる。スーパーフレーム構造414は、スーパーフレームカウンタ416とHEC符号418とを含むことができる。スーパーフレームカウンタ416は、スーパーフレーム構造414の最上位の約51ビットに対応することができ、送信される下りフレームのシーケンスを指定することができる。各下り(XGTCまたはGTC)フレームについては、スーパーフレームカウンタ416は、前に送信された下りフレームよりも大きい値を含むことができる。スーパーフレームカウンタ316が最大値に達するとき、その後の下りフレームにおけるその後のスーパーフレームカウンタ316は、約ゼロに設定することができる。HEC符号418は、スーパーフレーム構造414の最下位の約13ビットに対応することができ、上述のHECフィールドと実質的に同様に構成されることが可能である。HEC符号418は、フレームのヘッダの約63の初期ビット上で動作するBCH符号と、単一パリティビットの組合せとすることができる。

PON-ID構造420は、PON-ID422と第2のHEC符号424とを含むことができる。PON-ID422は、PON-ID構造420の約51ビットに対応することができ、HEC符号は、残りの約13ビットに対応することができる。PON-ID422は、保護切り換えイベントを検出する、またはセキュリティキーを生成するために、OLTによって設定され、ONUによって使用されることが可能である。第2のHEC符号424は、上述のHECフィールドと実質的に同様に構成することができる。具体的には、HEC符号418は、スーパーフレームカウンタ416中の誤りを検出/訂正するために使用することができ、第2のHEC符号424は、PON-ID422中の誤りを検出/訂正するために使用することができる。

FEC符号化されないことが可能である下りフレームの複数の余分なバイトに同期情報をカプセル化することができるので、フレーム部分300またはフレーム部分400で説明するように、余分なバイトの同期情報にHEC符号を追加して、ONUにおいて同期情報に十分なまたは許容できる誤り検出/訂正能力を提供することができる。このHEC符号化方式は、複数の場合において効率的な誤り検出/訂正を提供することができる。例えば、ONUが休止しやすい状況にある場合、ONUは一定の期間毎に(例えば約10マイクロ秒毎に)OLTと再ロック(re-lock)することができる。したがって、ロックを誤った場合、FEC符号化されていない余分なバイト(例えば約24バイト)に複数の誤りが発生することがある。しかしながら、余分なバイトにHEC符号化を使用して誤りが回避される、またはその理由を説明される確率が実質的に高くなる。

例えば、PON下り伝送において約1e-03のビット誤り率(BER)の場合、上述のHECフィールドのような、下りフレームの対応する約8バイトのフィールド内に約13ビットを含むHEC符号を使用して、対応する8バイトのフィールドで最大約3ビットの誤りを検出し、最大約2ビットの誤りを訂正することができる。この場合、HEC方式を使用後に対応する約8バイトのフィールドで約3ビットの誤りを取得する確率は実質的に小さく、例えば約0.0039パーセントに等しい可能性がある。HEC方式を使用して3ビットの誤りを検出することができるが、これを訂正することができない。さらに、HEC方式を使用後に対応する約8バイトのフィールドで約4ビットの誤りまたはそれ以上を取得する確率は、約0.0001パーセントに等しい可能性がある。しかしながら、HEC方式を使用して約2つのエラービットまたはそれ未満を取得する可能性は、実質的に高く、例えば約99.996パーセントに等しい可能性がある。2つのビット誤りは、HEC方式を使用して検出され、訂正されることが可能である。

フレームロックプロセスの間、フレームは、受信フレームの中の少なくとも約2つの訂正可能PSyncパターンを用いて効率的に検証されることが可能である。例えば、PSyncパターン312のような少なくとも約2つのPSyncパターンが、例えば2つのその後に続く約8バイトのフィールドで正常に受信され、検出された場合、ONUは、下りフレームを正常にロックすることができる。例えばHECフィールド314で2つの対応するHEC符号を使用して、2つの連続したPSyncパターンを正常に検出する確率は実質的に高く、例えば約99.996パーセントの2乗、すなわち約99.992パーセント(例えば99.996%^2=99.992パーセント)に等しい可能性がある。このように、図2、3、および4で説明するように、HEC符号化を含む約24の余分なバイトを使用して、ONUは下りフレームを実質的に高レベルの確実性(例えば約99.992パーセント)で正常にロックすることができるようになる可能性がある。

さらに、ONUで誤ったロックを確立する可能性から、同じ固定パターンを含む(例えば同じビット誤りを含む)その後の2つのPSyncフィールドを検出することが必要である場合がある。このような状況は、両方のPSyncパターンに約4ビットの誤りがあるときに最も発生しやすい可能性がある。2つの対応する約64ビット(または、フレーム中の約24の余分なバイト)中に同じ約4ビットを受信する確率は、2項係数によって計算することができ、すなわち64*63*62*61/(1*2*3*4)に1つ、つまり約1/635,376パーセントである。このように、2つの誤ったPSyncパターンの可能性は、約0.0001パーセントの2乗、すなわち約1e-12パーセントに等しいとすることができる。したがって、誤ったロックを確立する可能性は、積(l/635376)×(1e-12)、すなわち約5e-19パーセントにほぼ等しいとすることができ、これは無視できるものである。再ロックを比較的休止しやすい状況(fast-sleeping context)、例えば約10マイクロ秒毎では、この状態は、約1.7e16秒毎に1つの誤ったロックが発生することに相当する可能性があり、許容することができる。

図5は、例えばONUによって使用されて、フレーム200のような下り送信フレームを同期することができる同期状態機械500の一実施形態を示している。同期状態機械500は、PSyncパターン312またはPSyncパターン412のような、FEC符号化されない可能性がある下りフレームでPSyncパターンを使用することができる。PSyncパターンは、PSBd、フレーム部分300、または第1の部分210など、下りフレームの一部に配置することができる。一部の実施形態では、PSyncパターンは、HECフィールド314のようなHEC符号によって保護することができる。

同期状態機械500は、例えばソフトウェア、ハードウェア、または両方を使用して、ONUに実装されることが可能である。同期状態機械500は、Hunt State(ハント状態)510から始まることがあり、すべての考えられる配列(例えば、ビットおよび/またはバイトの配列)でPSyncパターンの探索を行うことができる。正しいPSyncパターンが見つけられる場合、同期状態機械500はPre-Sync State(同期前状態)520に移行し、固定時間長の差で(例えば約125マイクロ秒の差で)最後に検出されたPSyncパターンに続く第2のPSyncパターンの探索を行うことができる。Pre-Sync State 520で第2のPSyncパターンがうまく見つけられない場合、同期状態機械500はPre-Sync State 520からHunt State 510に戻ることができる。Pre-Sync State 520で第2のPSyncパターンがうまく見つけられる場合、同期状態機械500はSync State 530に移行することができる。Sync State 530に到達する場合、同期状態機械500は下りフレームの同期の成功を宣言することができ、その後フレーム処理が始まる可能性がある。一実施形態では、ONUがM個の連続した不正PSyncフィールドまたはパターン(Mは整数)を検出する場合、同期状態機械500は、下りフレームの同期が成功しなかったことを宣言し、Hunt State 510に戻ることができる。例えばMは、約5に等しい場合がある。

図6は、フレーミング方法600の一実施形態を示しており、これを例えばOLTが使用して、XGTCまたはGTCフレームなどの下りフレームをフレーム化した後に、下りフレームをONUに送信することができる。下りフレームは、FEC符号化することができる制御データおよび/またはユーザデータと、FEC符号化することができない同期データおよび/または時間データとを含むことができる。しかしながら、同期データおよび/時間データの少なくとも1部は、HEC符号を使用して下りフレームの中で保護することができる。ブロック610では、制御データ、ユーザデータ、または両方(制御/ユーザデータ)を、下りフレームにおいて整数個のFEC符号語にカプセル化することができる。例えば、制御/ユーザデータは、XGTCまたはGTCペイロード部分に配置することができる複数のFEC符号語に変換することができる。例えば、制御データ/ユーザデータは、Plend、複数のPLOAMフィールドまたはメッセージ、ユーザペイロード、またはその組合せを含むことができる。

ブロック620では、同期/時間データおよび対応するHEC符号は、下りフレームにおいてFEC符号化することなく複数の残りのバイトでカプセル化されることが可能である。例えば、同期データは、XGTCまたはGTCのPCBdまたはPSBd部分に配置することができる。同期/時間データは、PSyncパターン、ToD、PON ID、またはその組合せなど、複数の同期要素を含むことができる。また同期/時間データは、ToD、PON ID、および/またはPSyncパターンなど、同期/時間要素の少なくとも一部に対応するHEC符号またはフィールドを含むことができる。ブロック630では、制御/ユーザデータを含むFEC符号語、および同期/時間データを含む残りのバイト、および対応するHEC符号は、下りフレームにおいて例えばONUに送信することができる。この方法600は、その後終了することができる。

図7は、PONフレーミング方法600を実行するように構成することができる装置700の一実施形態を示す。この装置は、方法600を実行するように構成することができる処理ユニット710および送信ユニット720とを含むことができる。例えば処理ユニット710および送信ユニット720は、ハードウェア、ファームウェア、および/またはハードウェアを動作させるためにインストールされたソフトウェアに対応することができる。処理ユニット710は、ステップ610および620で上述するように、下りフレームの中の制御データ、ユーザデータ、または両方を複数のFEC符号語に配置し、下りフレームの中の複数の追加のFEC符号化されていないバイトの同期情報を配置するように構成することができる。同期情報は、PSyncフィールド311と、ToD-Secフィールド315と、ToD-Nanosecフィールド321とを含むことができる。あるいは、同期情報は、PSyncパターン412と、スーパーフレーム構造414と、PON-ID構造420とを含むことができる。処理ユニット710は、次いでFEC符号語および追加のFEC符号化されていないバイトを送信ユニット720に転送することができる。送信ユニット720は、固定時間ウィンドウ内、例えば約125マイクロ秒で、下りフレームの中のFEC符号語および追加のFEC符号化されていないバイトを送信するように構成することができる。他の実施形態では、処理ユニット710および送信ユニット720は、単一構成要素に結合することができる、または、方法600を実行することができる複数のサブ構成要素を含むことができる。

上述のネットワーク構成要素は、コンピュータあるいは十分な処理能力、メモリリソース、およびそこに置かれた必要な作業量を処理するためのネットワークスループット機能を備えたネットワーク構成要素のようないかなる汎用ネットワーク構成要素に実装されることも可能である。図8は、本明細書に開示する構成要素の1つまたは複数の実施形態を実行するために好適な典型的な汎用ネットワーク構成要素800を示す。ネットワーク構成要素800は、二次記憶装置804、リードオンリメモリ(ROM)806、ランダムアクセスメモリ(RAM)808などのメモリデバイス、入力/出力(I/O)デバイス810、およびネットワーク接続デバイス812と通信しているプロセッサ802(中央処理装置すなわちCPUと呼ぶこともある)を含んでいる。プロセッサ802は、1つまたは複数のCPUチップとして実装されることが可能であり、または1つまたは複数の特定用途向け集積回路(ASIC)の一部とすることができる。

二次記憶装置804は、一般に1つまたは複数のディスクドライブまたはテープドライブから構成されており、データの不揮発性記憶装置に、またRAM808がすべての作業データを保持するほど大きくない場合はオーバフローデータの記憶装置として使用される。二次記憶装置804は、プログラムの実行が選択されるときRAM808にロードされるプログラムを格納するために使用することができる。ROM806は、プログラムの実行中に読み取られる命令あるいはデータを格納するために使用される。ROM806は、一般に二次記憶装置804の大メモリ容量に比べて小メモリ容量を有する不揮発性メモリデバイスである。RAM808は、揮発性データを格納する、あるいは命令を格納するために使用される。ROM806およびRAM808へのアクセスは、一般に二次記憶装置804へのアクセスよりも速い。

少なくとも1つの実施形態が開示され、当業者により作成される実施形態および/または実施形態の特徴の変形形態、組合せ形態、および/または変更形態は、本開示の範囲内である。実施形態の特徴を組合せる、一体化する、および/または省略することから生じる代替的実施形態もまた、本開示の範囲内である。数値域または限界が明確に定められる場合、このような明確な範囲または限界は、明確に定められた範囲内に含まれる同じ大きさの繰り返す範囲または限界(iterative ranges or limitations)を含むと理解されるべきである(例えば約1から約10は、2、3、4等を含み、0.10よりも大きいものは、0.11、0.12、0.13等を含む)。例えば、下限値R_lおよび上限値R_uを有する数値域が開示されるときはいつでも、範囲内に入るいかなる数字も具体的に開示される。詳細には、範囲内の次の数字が具体的に開示される:R=R_l+k*(R_u-R_l)、ここでkは、1パーセントずつ増加する1パーセントから100パーセントの範囲の変数であり、すなわちkは1パーセント、2パーセント、3パーセント、4パーセント、5パーセント、…、50パーセント、51パーセント、52パーセント、…、95パーセント、96パーセント、97パーセント、98パーセント、99パーセント、または100パーセントである。さらに、上記で定めた2つのR数値によって定められるいかなる数値も、具体的に開示される。請求手段のいかなる要素に対しても「任意に(optionally)」という用語を使用すると、その要素が要求される、あるいは、その要素が要求されないことを意味し、これらの両方が、特許請求の範囲に記載の範囲内である。含む、含める、有する、のような上位語の使用は、〜からなる、基本的に〜からなる、および実質的に〜から構成される、のような下位語を支援すると理解されるべきである。したがって、保護の範囲は、上記の説明により限定されないが、次の特許請求の範囲によって定められ、その範囲は、特許請求の範囲の対象物のあらゆる等価物を含む。それぞれすべての請求項は、さらなる開示として明細書に組み込まれ、特許請求の範囲は、本開示の実施形態である。本開示における参照についての説明は、それが従来技術であること、特に、本出願の優先日後に公開日を有する任意の参照であるこ
とを認めることではない。本開示において引用されるあらゆる特許、特許出願、および公開物は、これらが本開示を補足する例示、手順、または他の詳細を提供する範囲で、参照により組み込まれる。

いくつかの実施形態を本開示で提供したが、開示したシステムおよび方法は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の多くの特定の形式で実現することができることを理解すべきである。これらの例は、説明であって、限定ではないとみなされなければならず、その目的は、本明細書に記載される詳細に限定されることではない。例えば、様々な要素または構成要素は、別のシステムでは結合するまたは一体化することができ、あるいは一定の機能は、省略する、または実装しないことが可能である。

さらに、様々な諸実施形態で別個の部分からなるまたは分離しているとして記載し、説明した技術、システム、サブシステム、および方法は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステム、モジュール、技術、または方法を用いて組み合わせる、または一体化することができる。互いに結合されている、または直接結合されている、または通信しているとして図示または説明した他の項目は、いくつかのインタフェース、デバイス、または電気的、機械的、もしくは他の方法で中間構成要素を介して間接的に結合される、または通信する場合もある。他の変更形態、代用形態、および代替形態の例が当業者には確認することができ、これらは、本明細書に開示する主旨および範囲から逸脱することなく作成することができる。

100 PON
110 OLT
120 ONU
130 ODN
200 フレーム
300、400 フレーム部分
500 同期状態機械
600 フレーミング方法

Claims

複数の光ネットワークユニット(ONU)に結合し、複数の下りフレームを前記ONUに送信するように構成された光回線終端装置(OLT)
を含み、
前記下りフレームのそれぞれが、複数の前方誤り訂正(FEC)符号語、およびヘッダ誤り制御(HEC)符号によって保護される同期情報を含む複数の追加のFEC符号化されていないバイトを含む、
装置。
前記下りフレームのそれぞれが、整数個のFEC符号語を含み、前記FEC符号化されていないバイトが約24バイト長である、請求項1に記載の装置。
前記同期情報が、8バイトの物理同期シーケンスと、8バイトのスーパーフレーム構造と、8バイトの受動光ネットワーク識別子(PON-ID)構造とを含む、請求項2に記載の装置。
前記HEC符号が、13ビットの第1のHEC符号と、13ビットの第2のHEC符号とを含み、前記スーパーフレーム構造が、51ビットのスーパーフレームカウンタと、前記第1のHEC符号とを含み、前記PON-ID構造が、51ビットのPON-IDと、前記第2のHEC符号とを含み、前記第1のHEC符号が前記スーパーフレームカウンタを保護し、前記第2のHEC符号が前記PON-IDを保護する、請求項3に記載の装置。
前記同期情報が、物理同期(PSync)フィールドと、秒単位の時刻(ToD-Sec)フィールドと、ナノ秒単位の時刻(ToD-Nanosec)フィールドを含み、前記PSyncフィールド、ToD-Secフィールド、およびTOD-Nanosecフィールドのそれぞれが、8バイトの長さを有し、HEC符号によって保護される、請求項2に記載の装置。
前記PSyncフィールドが、第1の13ビットのHEC符号によって保護される51ビットのPSyncシーケンスを含み、ToD-Secフィールドが、48ビットの第2のフィールドと、第2の13ビットのHEC符号によって保護される3ビットの予約済みフィールドとを含み、前記ToD-Nanosecフィールドが、32ビットのナノ秒フィールドと、第3の13ビットのHECフィールドによって保護される19ビットの予約済みフィールドとを含む、請求項5に記載の装置。
前記下りフレームのそれぞれが、固定時間ウィンドウ内で送信され、FEC符号語の前記数が、約627個のFEC符号語に等しい、請求項2に記載の装置。
前記FEC符号語が、リードソロモン(RS)(248,x)のFEC符号化を使用して符号化され、ここでxは約216または約232に等しい、請求項2に記載の装置。
前記HEC符号が、生成多項式および単一パリティビットを備えたBose and Ray-Chaudhuri(BCH)符号である、請求項1に記載の装置。
前記下りフレームが、下り物理同期ブロック(PSBd)と、XGTCペイロードとを含む10ギガビットの受動光ネットワーク伝送コンテナ(XGTC)フレームであり、
前記PSBdが24のFEC符号化されていないバイトを含み、
前記PSBdが、前記同期情報を含み、
前記XGTCペイロードが、前記FEC符号語を含む、
請求項1に記載の装置。
制御データ、ユーザデータ、または両方を下りフレームの中の複数の前方誤り訂正(FEC)符号語に配置し、物理同期シーケンス(PSync)、スーパーフレーム構造、および受動光ネットワーク識別子(PON-ID)構造を下りフレームの中の複数の追加のFEC符号化されていないバイトの中に配置する処理ユニットと、
125マイクロ秒ウィンドウ内で前記下りフレームにおいて前記FEC符号語および前記追加のFEC符号化されていないバイトを送信するように構成された送信ユニットと
を含む、装置。
前記PSyncシーケンス、前記スーパーフレーム構造、および前記PON-ID構造のそれぞれが、約8バイトの長さを有する、請求項11に記載の装置。
前記PSyncが64ビットのPSyncパターンを備え、前記スーパーフレーム構造が51ビットのスーパーフレームカウンタおよび第1の13ビットのヘッダ誤り制御(HEC)符号を備え、前記PON-ID構造が51ビットのPON-IDおよび第2の13ビットのHEC符号を備える、請求項12に記載の装置。
光ネットワークユニット(ONU)において、複数の下りフレームに対してHunt State、Pre-Sync State、およびSync Stateを含む同期状態機械を実装するステップ
を含み、
前記下りフレームのそれぞれが、物理同期(PSync)パターン、スーパーフレーム構造、および受動光ネットワーク識別子(PON-ID)構造を含む物理同期ブロック(PSBd)を含み、
前記スーパーフレーム構造が、スーパーフレームカウンタ、および前記スーパーフレーム構造を保護する第1のヘッダ誤り制御(HEC)を含み、
前記PON-ID構造が、PON-ID、および前記PON-ID構造を保護する第2のHECを含む、
方法。
前記スーパーフレームカウンタが51ビット長であって、前記HECが13ビット長であり、前記PSBdが24バイト長であり、前記PON-IDが51ビット長であって、前記第2のHECが13ビット長である、請求項14に記載の方法。
前記下りフレームがさらに、前方誤り訂正(FEC)を含み、前記FECが、前記PSBdを保護しない、請求項14に記載の方法。
前記同期状態機械が、前記Hunt Stateから始まり、すべての考えられる配列でPSyncパターンを検索する、請求項14に記載の方法。
正しいPSyncパターンが見つけられると、前記ONUがPre-Sync Stateに移行し、125マイクロ秒の差で前記最後のPSyncパターンに続く別のPSyncパターンを探す、請求項17に記載の方法。
前記PSyncパターンが正常に確認される場合、前記ONUは前記Sync Stateに移行し、不正なPSyncパターンが見つけられる場合、前記ONUは前記Hunt Stateに戻る、請求項18に記載の方法。
前記ONUが、5つの連続する不正なPSyncパターンを検出する場合、前記ONUが下り物理(PHY)フレームの同期の損失を宣言し、前記Hunt Stateに戻る、請求項18に記載の方法。