NO306138B1 - Sentralstasjon for et passivt optisk nettverksystem - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører et passivt optisk nettverk, og mer spesielt en sentralstasjon til bruk i et slikt nettverk.

Denne søkeren har utviklet et bittransportsystem (BTS)

til bruk i et TPON (telefoni på passivt optisk nettverk) nettverk. I dette bittransportsystemet kringkaster en sentralstasjon tidsdelt multippel aksess (TDMA) rammer til alle terminalenhetene på nettverket. De utsendte rammene omfatter både trafikkdata og kontrolldata. Hver terminalénhet gjenkjenner og besvarer en passende adressert del av dataene i den kringkastede rammen, og ignorerer resten av rammen.

I retningen oppstrøms sender hver terminalénhet i et forhåndsbestemt tidsintervall, og dataene fra de forskjellige terminalenhetene sammenstilles ved sentralen til en TDMA ramme med forhåndsbestemt format.

Hver TDMA-ramme omfatter typisk et hode som inneholder bits vedrørende systemfunksjoner så som grov eller fin kalibrering, fulgt av et antall basisrammer som bærer trafikkdata. I den foretrukne utførelsesformen beskrevet nedenfor, er hver basisramme 2496 bits lang, inneholder 2352 trafikkbits fulgt av 144 kontrollbits. Kontrollbitsene kan benyttes av sentralstasjonen, for eksempel til å styre tidsinnstilling og amplitude av utsendelsen fra terminalenhetene på nettverket. De passende kontrolldata genereres av en CPU i sentralstasjon. På sendersiden av sentralstasjonen er det derfor nødvendig å sammenstille kontroll og trafikkdata fra forskjellige kilder for å danne basisrammene. En tilsvarende funksjon er påkrevd for returdata, ettersom det er nødvendig å splitte de mottatte rammene til trafikk- og kontrolldata.

Typiske tidligere kjente arrangementer er beskrevet i EP-A-253,381, US-A-4,498,169 og US-A-4,823,312. EP-A-253,381 omtaler en sentralstasjon av den type som fremgår av den innledende del av det vedføyde patentkrav 1, mens US-A-4,498,169 beskriver en sentralstasjon slik som definert i den innledende del av det vedføyde patentkrav 6.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebrakt en sentralstasjon for et passivt optisk nettverkssystem innrettet for å sende nedstrøms TDMA-rammer og motta oppstrøms TDMA-rammer, hvor hver TDMA-ramme innbefatter flere basisrammer og hver basisramme omfatter flere trafikkbits og flere kontrollbits, hvor sentralstasjonen omfatter en datamottaker (5) som omfatter en kontrollprosessor tilpasset til å motta kontrolldata, et kontrolldatabuffer tilpasset til å tilveiebringe en parallell kontrolldatainngang til kontrollprosessoren, et trafikkgrensesnitt for å motta trafikkdata, og en seriell-til-parallell-omformer for å motta innkommende TDMA-rammer. Sentralstasjonen ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at seriell-til-parallell-omformeren er innrettet for å kringkaste rammene til kontrolldatabufferet og til trafikkgrensesnittet, idet kontrolldataene som mottas av kontrolldatabufferet, tilsvarer kontrolldata-delen av en mottatt basisramme, og trafikkdataene som mottas av trafikkgrensesnittet, tilsvarer trafikkdata-delen av en mottatt basisramme, og ved at data-mottakeren videre omfatter en synkroniseringsanordning for å synkronisere kontrolldatabufferet og trafikkgrensesnittet med den totale rammestruktur, for å taktstyre kontrolldatabufferet (13, 14) slik at bare kontroll-delen av hver basisramme innmates dit, og for å taktstyre trafikkgrensesnittet slik at bare trafikkdelen av hver basisramme innmates dit.

Foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer således en struktur for datamottakerne og senderne inne i sentralstasjonen, som ideelt er tilpasset til sammenfletting (interleaving) av kontroll- og trafikkdata innen TDMA-rammen, og muliggjør bruk av slike rammestrukturer uten at det er påkrevd med komplekse multipleksere eller demultipleksere. Tidligere har bruk av slike multipleksere eller demultipleksere i inngangs-og utgangs-trinnene vært en flaskehals som begrenset systemets ytelse vesentlig.

Trafikkgrensesnittet er typisk grensesnittet til en sentral eller svitsj som håndterer telefontrafikk.

Hver oppstrøms TDMA-ramme omfatter fortrinnsvis en hodedel foran de flere basisrammene, og kontrolldatabufferet er da tilpasset til å lese kontrolldata fra seriell-til-parallell-omformeren både gjennom hodedelen og deretter gjennom delene av basisrammene som utgjør kontrollbitene. Hodedelen omfatter fortrinnsvis en fase-1 kalibreringsdel, og kontrolldatabufferet er da innrettet for å fange inn kalibreringspulser mottatt i fase-1 kalibreringsdelen.

Denne strukturen finnes å være spesielt fordelaktig når rammene omfatter en hodedel benyttet til systemkontroll-funksjoner såvel som kontrollbits forbundet med hver av basisrammene. Den foreliggende oppfinnelsen gjør det mulig å fange inn og behandle begge disse datatypene ved bruk av samme maskinvare, hvorved kostnaden forbundet med denne maskinvaren senkes, og videre forenklede kontrollprosedyrene. Det er funnet spesielt fordelaktig når hodedelen omfatter fase-1 kalibreringspulser, siden det da er mulig å fange inn og behandle disse pulsene uten at det er nødvendig med ytterlige-re maskinvare.

Fase-1 kalibreringspulser benyttes til grovinnstilling av sendertidene fra terminalenhetene for å kompensere for deres ulike sløyfeforsinkelser. Dette er beskrevet i nærmere detalj i EP-B-495,855.

Kontrolldatabufferet omfatter fortrinnsvis et par minnebuffere forbundet i parallell mellom seriell-til-parallell omformeren og de respektive inngangene til kontrollprosessoren. Når et av minnebufferne blir skrevet til fra seriell-til-parallell-omformeren, så leser kontrollprosessoren data fra de andre av minnebufferne. Minnebufferne er fortrinnsvis videolinje-minnebufre.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en sentralstasjon for et passivt optisk nettverksystem tilpasset til å sende nedstrøms TDMA-rammer og motta oppstrøms TDMA-rammer, hvor hver TDMA-ramme innbefatter flere basisrammer og hver basisramme omfatter flere trafikkbits og flere kontrollbits, hvor sentralstasjonen omfatter en datasender som omfatter en kontrollprosessor innrettet for å sende kontrolldata, et kontrolldatabuffer tilpasset til å motta en parallell kontrolldatastrøm fra kontrollprosessoren, et trafikkgrense snitt, innrettet for å sende trafikkdata, og en parallell-til-seriell-omformer tilpasset til å sende utgående TDMA-rammer. Sentralstasjonen ifølge dette andre aspekt av oppfinnelsen kjennetegnes ved at kontrolldatabufferets utganger og trafikkgrensesnittet er forbundet i parallell som inngang til parallell-til-seriell-omformeren for å tilveiebringe de riktige kontroll- og trafikk-deler i en basisramme, idet kontrolldataene tilveiebringes av kontrolldatabufferet tilsvarende kontrolldata-delen i en sendt basisramme, og trafikkdataene tilveiebringes av trafikkgrensesnittet tilsvarende trafikkdata-delen av en sendt basisramme, og ved at datasenderen videre omfatter en synkroniseringsanordning for å synkronisere kontrolldatabufferet, og trafikkgrensesnittet med den totale rammestruktur, for å taktstyre kontrolldatabufferet slik at bare kontrolldelen av hver basisramme utmates derfra, og for å taktstyre trafikkgrensesnittet slik at bare trafikkdelen av hver basisramme utmates derfra.

Hver nedstrøms TDMA-ramme omfatter fortrinnsvis en hodedel foran de flere basisrammene, og kontrolldatabufferet skriver da data til parallell-til-seriell-omformeren både i løpet av hodedelen og deretter i løpet av de delene av basisrammene som omfatter kontrollbitene.

Hodedelen omfatter fortrinnsvis en systemdiagnostisk del, og kontrolldatabufferet er da innrettet for å sende ut systemdiagnostiserende pulser i den systemdiagnostiske delen.

Akkurat som på mottakersiden er det funnet særlig fordelaktig å benytte et kontrolldatabuffer både for kontroll-delene av basisrammene og for hodedelen, så tilsvarende fordeler følger ved bruk av en analog struktur på sendersiden. Hodedelen i rammene nedstrøms kan omfatte pulser som sendes ut på nettverket for å overvåke nettverkets tilstand. Mer spesielt kan disse systemdiagnostiserende pulsene ha form av en optisk tidsdomene reflektometri (OTDR) probe, dannet av kodede pulser med en passende autokorrelasjonsfunksjon. Utsending av slike pulser gjør det for eksempel mulig å oppdage feil i det fiberoptiske nettverket.

Kontrolldatabufferet omfatter fortrinnsvis et par minnebuffere forbundet i parallell mellom parallell-til-seriell omformeren, og respektive utganger på kontrollprosessoren. Når ett av minnebufferne skriver data til parallell-til-seriell-omformeren, så skriver kontrollprosessoren data til det andre av minnebufferne. Minnebufferne er fortrinnsvis videolinje-minnebufre.

En sentralstasjon i henhold til den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i større detalj med referanse til figurene i de vedføyde tegninger, hvor:

Fig. IA er et blokkdiagram som viser et TPON nettverk,

Fig. IB er et diagram som viser strukturen i en oppstrøms

TDMA ramme,

Fig. 2 er et blokkdiagram av en sentralstasjon,

Fig. 3 er et blokkdiagram av et datamottakertrinn,

Fig. 4 er et blokkdiagram av et datasendertrinn, og

Fig. 5a-5G er tidsdiagrammer for kretsene i figurene 3 og 4.

Et TPON nettverk omfatter en sentralstasjon 1, et antall terminalenheter 2, og et passivt optisk fibernettverk 3 som forbinder sentralstasjonen 1 med terminalenhetene 2. Selv om det for klarhetens skyld kun er vist tre terminalenheter, vil i praksis mange flere terminalenheter være forbundet til en enkelt sentralstasjon. Sentralstasjonen er typisk plassert i en lokal telefonsentral, og terminalenhetene 2 er typisk abonnentutstyr i private hjem eller forretningsbygg, eller telefonbokser i nærheten av den lokale telefonsentralen.

Sentralstasjonen 1 kringkaster data over fibernettverket 3 som tidsdelt multippel aksess (TDMA) rammer med et forhåndsbestemt format. Rammene omfatter kontrollkanaler adressert til spesifikke terminalenheter 2 for å regulere, blant andre parametere, amplitude og tidsinnstilling for de optiske signalene sendt ut på fibernettverket 3 av terminalenhetene 2.

I oppstrøms retningen sender hver terminalénhet 2 data i et forhånds bestemt tidsintervall, hvilke data sammenstilles til en TDMA ramme ved sentralstasjonen 1. Siden TPON nettverket er synkront ved drift, er det nødvendig å regulere tidsinnstillingen til terminalenhetene både for å kompensere for de ulike forsinkelsene forbundet med terminalenhetenes forskjellige posisjoner på fibernettverket 3, og for å korrigere for enhver variasjon av forsinkelse og amplitude som for eksempel kan skyldes lokale variasjoner i nettverkets temperatur. Figur IB viser formatet til returrammen. Trafikkdata sendes til sentralstasjonen i 80 basisrammer BF1... BF80. Basisrammene Bl.... BF80 følger etter en hodedel H som omfatter en fase-2 kalibreringsdel R, 720 biter lang. Hver terminalénhet 2 er tilpasset til å sende ut på fibernettverket en kalibreringsbit tidsinnstilt til å ankomme en forhåndsbestemt posisjon innen kalibreringsseksjonen R. Sentralstasjonen 1 bestemmer fasen for hver ankommende kalibreringspuls, og sender påfølgende kontrollsignaler til de respektive terminalenhetene 2 for å forsinke eller fremskynde tidsinnstillingen til utsendelsen fra den aktuelle terminalenheten2for å minimalisere faseforskyvningen mellom de mottatte data fra denne terminalenheten og ønsket posisjon for denne informasjonen innen returrammestrukturen. Figur 2 viser strukturen i sentralstasjonen 1. De innkommende optiske signalene mottas av et inngangstrinn 4 som omfatter en konvensjonell fotoelektrisk detektor. Utgangen fra inngangstrinnet 4 er forgrenet, og går både til et signalgjenvinningstrinn 5 og til en A/D sampler 6. Sampleren6opererer under kontroll av hoved CPU 7 for å sample enhver valgt del av de innkommende signalene. Utgangen fra sampleren 6 endres til en datastrøm med lengre ordlengde og lavere bitrate av en omformer 8. Bruk av sampleren 6 beskrives i nærmere detalj i EP-B-502,004.

Signalgjenvinningstrinnet omfatter en datamottaker som vist i større detalj i figur 3.

Den serielle inngangsstrømmen av data tilføres en seriell-til-parallell omformer 11. Utgangen fra seriell-til-parallell omformeren 11 videreformidles via en 8-bit bred databuss med en datarate på 2,56 Mbyte/s.

For å forhindre lese/skrive-konflikter, er det tilveiebrakt to 2-ports parallelle linjeminne-bufre (videolinje- minner) for kontrollprosessoren 12, som har DMA aksess til begge bufferne. Når data skrives fra omformeren 11 til et gitt buffer, så settes et flagg slik at prosessoren leser fra det andre av bufferne 13, 14.

Det er tilveiebrakt et sentralgrensesnitt som omfatter en 8-bit bred FIFO tilpasset til å frembringe åtte parallelle, utgående trafikkstrømmer Tl... T8 fra sentralen.

Ved bruk kringkastes hver innkommende basisramme BF både til kontrollprosessor-bufferne 13, 14, og til sentralgrensesnittet 15. Funksjonene til bufferne 13, 14 og grensesnittet 15 er synkronisert med den totale rammestrukturen, og tidsinnstilt slik at kontrollbufferne kun leser kontrolldelen av hver basisramme, og sentralgrensesnittet 15 kun leser trafikkdelen. De passende aktiveringssignalene genereres av en tidsinnstillingsenhet låst til sentralens klokke.

På sendersiden av sentralstasjonen benyttes en tilsvarende struktur, vist i figur 4. Kontrolldata fra kontrollprosessoren 12' tilføres via bufre 13', 14' til en parallell8-bit buss. Trafikkdata tilføres bussen fra et sentralgrensesnitt 15 ' . På utgangssiden av bussen danner en parallell-til-seriell omformer 11' en seriell datastrøm. Som på mottakersiden synkroniseres tidsinnstillingen til kontroll-prosessorens bufre og sentralgrensesnittet for å frembringe trafikk- og kontrolldata i de tiltenkte delene av hver utgående basisramme BF. Bitrekkefølgen i utgangsrammen skrambles ved bruk av en skrambler S. En passende skrambler er beskrevet i EP-B-318,335.

Figurene 5a-5g viser tidsdiagrammer for aktiveringssignalene til kontrollbufferne og sentralgrensesnittet. Figur5a viser CPU interruptet som har den samme 10 ms perioden som de mottatte TDMA rammene. Figur 5b viser tidsinnstillingen til rekkesvitsjen som svitsjer vekselvis mellom de to videolinjeminnene til databufferet i senderen under kontroll av tidsinnstillingsenheten. Figur 5c viser aktiveringssignalet for bufferet: signalet aktiverer når det er lavt. Det er tidsinnstilt først til å være lavt ved den delen av hodedelen som svarer til fase-1 kalibreringsperioden.

deretter aktiveres bufferet mot enden av hver basisramme for å fange inn kontrolldata forbundet med den aktuelle basisrammen. Som vist i figur 5d, har aktiveringssignalet for det andre videolinje-minnet samme struktur, men med et faseskift på en rammelengde. Hodedelen benyttes til systemdiagnose. Et kodet signal sendes ut på fibernettverket, og tilstanden til nettverket kan analyseres ved bruk av OTDR teknikker.

Figurene 5e-5g viser tidsinnstillingen til data-mottakeren. Strukturen er generelt analog med den benyttet på sendersiden, men med en faseoffset på 250 mikrosekunder, som svarer til sløyfeforsinkelsen for hele nettverkssystemet. Når mottaks-bufferne er aktivert i hodedelen, innfanger de fase-1 kalibreringspulser til bruk ved regulering av tidsinnstillingen av sendinger fra terminalenhetene som beskrevet ovenfor.

Claims (10)

1. Sentralstasjon for et passivt optisk nettverkssystem innrettet for å sende nedstrøms TDMA-rammer og motta oppstrøms TDMA-rammer, hvor hver TDMA-ramme innbefatter flere basisrammer og hver basisramme omfatter flere trafikkbits og flere kontrollbits, hvor sentralstasjonen omfatter en datåmottaker (5) som omfatter en kontrollprosessor (12) tilpasset til å motta kontrolldata, et kontrolldatabuffer (13, 14) tilpasset til å tilveiebringe en parallell kontrolldatainngang til kontrollprosessoren (12), et trafikkgrensesnitt (15) for å motta trafikkdata, og en seriell-til-parallell-omformer (11) for å motta innkommende TDMA-rammer,karakterisert vedat seriell-til-parallell-omf ormeren (11) er innrettet for å kringkaste rammene til kontrolldatabufferet (13, 14) og til trafikkgrensesnittet (15), idet kontrolldataene som mottas av kontrolldatabufferet (13, 14) tilsvarer kontrolldata-delen av en mottatt basisramme, og trafikkdataene som mottas av trafikkgrensesnittet (15), tilsvarer trafikkdata-delen av en mottatt basisramme, og ved at datamottåkeren (5) videre omfatter en synkroniseringsanordning for å synkronisere kontrolldatabufferet (13, 14) og trafikkgrensesnittet (15) med den totale rammestruktur, for å taktstyre kontrolldatabufferet (13, 14) slik at bare kontroll-delen av hver basisramme innmates dit, og for å taktstyre trafikkgrensesnittet (15) slik at bare trafikkdelen av hver basisramme innmates dit.

2. Sentralstasjon ifølge krav 1,karakterisert vedat hver oppstrøms TDMA-rammene omfatter en hodedel foran de flere basisrammene, og at kontrolldatabufferet (13, 14) er tilpasset til å lese kontrolldata fra seriell-til-parallell omformeren (11) både gjennom hodedelen og deretter gjennom delene av basisrammene som utgjør kontrollbitene.

3. Sentralstasjon ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat hodedelen omfatter en fase-1 kalibreringsdel, og at kontrolldatabufferet (13, 14) er innrettet for å fange inn kalibreringspulser mottatt i fase-1 kalibreringsdelen.

4. Sentralstasjon ifølge et hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert vedat kontrolldatabufferet omfatter et par minnebuffere (13, 14) forbundet i parallell mellom seriell-til-parallell-omformeren (11) og respektive innganger på kontrollprosessoren (12), slik at når ett av minnebufferne (13) skrives til fra seriell-til-parallell-omf ormeren (11), så har kontrollprosessoren (12) data fra det andre av minnebufferne (14).

5. Sentralstasjon ifølge krav 4,karakterisert vedat minnebufferne (13, 14) er videolinje-minnebufre.

6. En sentralstasjon for et passivt optisk nettverkssystem tilpasset til å sende nedstrøms TDMA-rammer og motta oppstrøms TDMA-rammer, hvor hver TDMA-ramme innbefatter flere basisrammer og hver basisramme omfatter flere trafikkbits og flere kontrollbits, hvor sentralstasjonen omfatter en datasender som omfatter en kontrollprosessor (12') innrettet for å sende kontrolldata, et kontrolldatabuffer (13', 14') tilpasset til å motta en parallell kontrolldatastrøm fra kontrollprosessoren, et trafikkgrensesnitt (15'), innrettet for å sende trafikkdata, og en parallell-til-seriell-omformer (11') tilpasset til å sende utgående TDMA-rammer, karakterisert vedat kontrolldatabufferets (13', 14') utganger og trafikkgrensesnittet (15') er forbundet i parallell som inngang til parallell-til-seriell-omformeren (11') for å tilveiebringe de riktige kontroll- og trafikk-deler i en basisramme, idet kontrolldataene tilveiebringes av kontrolldatabufferet (13', 14') tilsvarende kont roildata-delen i en sendt basisramme, og trafikkdataene tilveiebringes av trafikkgrensesnittet (15') tilsvarende trafikkdata-delen av en sendt basisramme, og ved at datasenderen videre omfatter en synkroniseringsanordning for å synkronisere kontrolldatabufferet (13', 14'), og trafikkgrensesnittet (15') med den totale rammestruktur, for å taktstyre kontrolldatabufferet (13', 14') slik at bare kontrolldelen av hver basisramme utmates derfra, og for å taktstyre trafikkgrensesnittet (15') slik at bare trafikkdelen av hver basisramme utmates derfra.

7. Sentralstasjon ifølge krav 6,karakterisert vedat hver nedstrøms TDMA-ramme omfatter en hodedel foran de flere basisrammene, og at kontrolldatabufferet (13' 14') skriver data til parallell-til-seriell-omformeren (11')både i løpet av hodedelen og deretter i løpet av de delene av basisrammene som omfatter kontrollbitene.

8. Sentralstasjon ifølge krav 7,karakterisert vedat hodedelen omfatter en systemdiagnostisk del, og at kontrolldatabufferet (13', 14') innrettet for å sende ut systemdiagnostiske pulser i den systemdiagnostiske delen.

9. Sentralstasjon ifølge et hvilket som helst av kravene 6 til 8, karakterisert vedat kontrolldatabufferet omfatter et par minnebuffere (13', 14') forbundet i parallell mellom parallell-til-seriell omformeren (11') og respektive utganger på kontrollprosessoren (12'), slik at når ett av minnebufferne skriver data til parallell-til-seriell-omformeren (11'), så skriver kontrollprosessoren (12') data til det andre av minnebufferne.

10. Sentralstasjon ifølge krav 9,karakterisert vedat minnebufferne (13', 14') er videolinje-minnebuffere.