TW201220731A

TW201220731A - System and method for scheduling timeslots for transmission by optical nodes in an Optical Network

Info

Publication number: TW201220731A
Application number: TW100112465A
Authority: TW
Inventors: Veen Doutje T Van; Lind Van Wijngaarden Adriaan J De; Dusan Suvakovic
Original assignee: Alcatel Lucent Usa Inc
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2012-05-16
Also published as: EP2559179A1; KR20130001308A; WO2011130036A1; JP2013524726A; CN102845005A; CN102845005B; US20110255866A1; US8326152B2; TWI469543B; EP2559179B1; KR101446909B1; JP5524408B2

Description

201220731 六、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係有關光纖網路，尤係有關將被動光纖網路中之光節點的傳輸排程之系統及方法。【先前技術】存取網路提供亦自網路使用者至網路邊緣之連接。不 ^ 同類型的存取網路包括數位用戶線路、混合光纖同軸纜線 (Hybrid Fiber Coax ;簡稱HFC )、以及較新的光纖到家 (fiber to home )。光纖到家通常採用被動光纖網路（ Passive Optical Network;簡稱 PON)，該 PON 具有被安裝在網路使用者的房宅之光纖網路單元（Optical Network Unit ;簡稱ONU )，該等ONU被耦合到中心局（central office )或網路供應商之一光纖線路終端模組（Optical Line Terminal ;簡稱 OLT )。 c 被動光纖網路包括各種協定，其中包括非同步傳輸模式被動光纖網路（ΑΤΜ-PON;簡稱ΑΡΟΝ)、寬頻被動光纖網路（Broadband ΡΟΝ;簡稱ΒΡΟΝ)、以太網路被動光纖網路（Ethernet-PON ;簡稱EPON )、以及超高速被動光纖網路（Gigabit-PON ;簡稱GPON ) 。ΑΡΟΝ係基於非同步傳輸模式（ATM )協定，而ΒΡΟΝ協定係基於ΑΡΟΝ以及對波長分割多工（WD Μ )及其他特徵的增添支援。EP ON 係述於電機及電子工程師協會（IEEE) 8 02.3具有碰撞偵測的載波感應多重接取（Carrier Sense Multiple Access 201220731 with Collision Detection ;簡稱 CSMA/CD)接取方法及貫體層規格（Access Method and Physical Layer Specifications ) 。EPON利用具有可變長度以太網路訊框之網際網路通訊協定（Internet Protocol ;簡稱IP )。 GPON係述於ITU-T G.984超高速被動光纖網路（GPON) 標準，且支援ATM、IP、及分時多工（Time Division Multiplexed ;簡稱TDM )協定（諸如同步光纖網路（ SONET )及同步數位階層（SDH ))，可選擇ATM、以太網路及 GPON封裝方法（GPON Encapsulation Method:簡稱GEM )訊框。由於網路使用者需要更高的頻寬，所以 P ON協定正轉移支援較高的資料速度。EP ON協定要求1 Gb/s ( Gb/s:十億位元/秒）資料速率，而現行GPON標準要求高達2.5 Gb/s的速率。此外，百億位元以太網路被動光纖網路（10 Gigabit Ethernet PON ;簡稱 10G-EPON 是 IEEE 8 02.3 av中之一新興的標準，要求1〇 Gb/s的工作速率。也正在開發諸如WDM-PON等的額外之PON技術。由於PON的拓撲，下行（亦即，自〇LT至ONU )及上行（亦即，自ONU至OLT )的傳輸模式是不同的。在下行方向中，該OLT在一連續模式（Continuous Mode;簡稱 CM )下將1 X N本質之一光信號廣播到各〇NU »該等ONU 自該光信號擷取以其爲被定址的目標之資料框。在上行方向中，一光偶合器（optical coupler)將該等ONU傳輸的光信號聚集到一光纖或通道，因而該等ONU必須共用上行通道容量。爲了避免碰撞且促進頻寬共用，各ONU在被分 201220731 配的時槽期間以光叢發信號（optical burst )非同步地傳輸。因爲該OLT與各ONU間之距離是不相同的，所以該 OLT接收的光叢發信號之相位在每一封包中是不同的，且該0LT接收的該等光叢發信號有不同的功率位準。在某些應用中，曾經觀測到大約20分貝（dB )的範圍。例如，在 ITU-T Recommendation G.984.2 中，界定了 15 分貝差動光程損耗（differential optical path loss )。在該相同的標 ^ 準中，上行傳輸器的平均輸出功率（mean launched power )之最大變異被界定爲5分貝。這兩個數字導致上行接收器上的20分貝之最大功率差異。功率位準的此種差異在該 OLT的光接收器中產生了問題。因此，需要補償被動光纖網路的光纖線路終端模組中被接收的光叢發信號間之變異。【發明內容】 c 量測對應於來自複數個光節點的每一光節點的輸入光叢發信號之信號強度。可在該等光節點的系統啓動、組態設定/安裝時，且/或在該等光節點的某些操作間隔上，執行該等量測。基於該等量測的該等光節點之信號強度資訊被儲存在記憶體中。於將該等光節點排程以供傳輸時，回應該被儲存之信號強度資訊而決定一較佳傳輸順序。在一實施例中，爲了減少各連續光叢發信號間之信號強度位準的差異而決定該較佳順序。 201220731 【實施方式】第1圖是一被動光纖網路（PON) 100的一實施例之一示意方塊圖。P0N 100包含一光纖線路終端模組（0LT ) 102及複數個光纖網路單元（0NU ) 104。一光纖鏈路108 將0LT 102耦合到一光偶合器模組106。光偶合器模組106 將光纖鏈路108分割成1 X N條存取鏈路110。在一實施例中，該光偶合.器包括一被動光束分離器（beam splitter) /偶合器或一或多個串接光束分離器/偶合器。 —般而言，0LT 102被設置在一中心局或網路供應商，且將P0N 100耦合到一都會網路或諸如廣播網路、網際網路、或分時多工（Time Division Multiplexed ;簡稱 TDM )網路等的廣域網路。在一實施例中，一網際網路服務供應商或區域電信業者（local exchange carrier)或其他服務供應商將諸如語音、視訊、及資料服務等的寬頻通訊服務經由P0N 100提供給網路使用者。P0N 100可實施諸如 ΑΡΟΝ、ΒΡ0Ν、ΕΡ0Ν、GP0N、及 10G-EPON標準等的標準化通訊技術。一般而言，該等0NU 104被設置在網路使用者房宅或接近房宅，諸如路邊（curb )或中央建築物位置等，且被連接到最終使用者終端設備或最終使用者網路。該等0NU 1〇4可包括光纖網路終端設備（0NT )及其他光節點，其傳輸光叢發信號或光封包之。於操作時，0LT 102將光資料信號下行廣播到光纖鏈路1 08。光偶合器模組1 06將該廣播光信號分割到該等存取 -8- 201220731 鏈路110。因爲光偶合器模組106不執行交換’所以該光信號被廣播到光偶合器模組1〇6服務的所有ONU 104 »因此’ 由該等ONU 104過濾掉以其爲目標之任何信號。每一 0NU 104自該廣播光信號恢復資料框，且決定哪些資料框被定址到其各別的最終使用者。只進一步處理被定址到該0NU 104的最終使用者之資料框，且捨棄其餘的資料框。因爲至特定ONU 1 04之下行頻寬可能隨著時間而改變，所以該 Q 等ONU 1 04最好是應能夠在時間上及大小上處理任意下行時槽中之資料框。在上行方向中，該等ONU 104將光信號傳輸到光偶合器模組1 06，光偶合器模組1 06然後將該等光信號合併到光纖鏈路108。因爲該等ONU 104共用光纖鏈路108，所以必須採用排程方法以避免封包碰撞，且促進該等ONU 104間之頻寬共用。在一實施例中，該等ONU 1 04被分別指定了一預定時槽以供傳輸。當一 ONU 104沒有要被傳輸之資料 (2 時，該〇NU 104之預定時槽將保持空的或閒置。在另一實施例中，當一ONU 104有要被傳輸之資料時，該ONI； 104 向OLT 102要求一傳輸時槽。OLT 102將給ONU 104之時槽排程，且將具有指定的開始時間及時槽的持續時間之一允許（grant )訊息傳輸到ONU 1 04。於決定頻寬分配時，OLT 102考慮各種因素。例如，語音話務等的某些類型的話務需要較固定的上行頻寬。因而對於語音話務而言’ OLT 102可將一固定頻寬分配提供給ONU 1 04。此外’某些類別的資料服務（例如，dS i ) 201220731 可能也需要要相對固定的上行位元率。然而，諸如網際網路存取等的其他類型之資料話務可能需要可變的上行位元率。在一實施例中，OLT 102使用一或多種話務排程槪念在該等ONU 1 04間執行動態頻寬分配（Dynamic Bandwidth Allocation ;簡稱DBA )。例如，在GΡΟN標準中，描述了狀態回報及無狀態回報的兩種類型之動態頻寬分配。在無狀態回報DBA中，OLT 102將小量的額外頻寬持續地分配給每一 ONU 104。當ONU 104沒有要被傳輸的話務時，該 ONU 104在其被分配的時槽期間傳輸閒置框。相反地，當 ONU 104有要被傳輸的話務時，該ONU 104在其被分配的時槽期間傳輸資料框。當OLT 102觀測到一ONU 104在其被分配的額外時槽期間傳輸資料框而不傳輸閒置框時， OLT 102增加對該ONU之頻寬分配。當OLT 102觀測到一特定ONU正傳輸閒置框時，OLT 102減少分配給該特定ONU 之頻寬。在狀態回報DBA中，OLT 102輪詢一ONU 104，要求與資料佇列或緩衝器有關的資訊。ONU 104傳輸其中包括不同的話務佇列的量度之一報告訊息。在考慮到各種話務類型的服務等級協議以及這些話務在該等ONU 104中之佇列的情況下，OLT 1 02決定如何將多餘的時槽分配給該等 ONU 104。在另一例子中，各EPON協定實施一種類似於狀態回報DBA機制之DBA機制。OLT 102輪詢各ONU 104，要求該等ONU 104的佇列狀態資訊，且回應該資訊而授予頻寬。 201220731 也可在本發明中實施其他的DBA方法。在OLT 102將時槽排程之後，各ONU 104然後在其被排程的時槽期間將光叢發信號傳輸到OLT 102。OLT 102自該等ONU 104接收各種光叢發信號。然而，由於如於此述及的該等ONU 104與OLT 102間之不同的距離，所以OLT 1 02所偵測到的該等光叢發信號在各時槽中有不同的功率位準。 Q 在第1圖之所示例子中，來自不同的ONU 104之該等光叢發信號112有不同的信號強度。此種變異迫使OLT 102在每一時槽上調整其光接收器，以便補償該等不同的光功率。在沒有此種調整之情況下，OLT 102可能在一弱信號中將"一"解譯爲"零"，或者可能在一強信號中將"零"解譯爲" 一”。該調整期間發生在每一光叢發信號開始時，且有時被稱爲自動增益控制（Automatic Gain Control;簡稱AGC )期間。在該AGC期間，OLT 102回應輸入信號之信號強 c 度而調整輸入放大器之增益因數。在一實施例中，一自動增益控制器構成回授迴路，用來將通常爲轉換阻抗放大器 (transimpedance amplifier)的一放大器之增益持續地調整至一預定信號強度。也可能需要在一時槽開始時進行其他的調整，例如，一時脈及資料恢復（Clock and Data Recovery ;簡稱CDR )功能此時執行用於時脈恢復及位元同步之頻率調整。調整所需之總期間被稱爲接收器之安頓時間（settling time)。當所需的資料位元速率增加時，光接收器必須在較短的安頓時間內（例如，GPON中之40 -11 - 201220731 奈秒內）取得高動態範圍。第2圖是一光叢發信號1+50的一訊框結構的一實施例之 —示意方塊圖。光叢發信號150在時槽170中傳輸。在各光叢發信號150之間有時需要一保護間隔154。該光叢發信號框包含添加信號152及酬載160。在一實施例中，添加信號 1 52包含一AGC位元序列1 56及一 CDR位元序列158。該AGC 及CDR位元序列提供了 OLT 102的安頓時間期間用於自動增益以及時脈及資料恢復程序之位元序列。當資料速率增加時，光接收器的安頓時間需要足夠地快速，以避免增加該AGC及CDR位元序列的所需添加信號。此外，光接收器的所需AGC期間之減少可導致較少的添加信號，且增加資料速率。第3圖是PON 100中之光叢發信號排程的一實施例之一示意方塊圖。在一實施例中，該等ONU 104在不相同排序的時槽170中傳輸光叢發信號150。在第3圖所示之實施例中，該等光叢發信號的持續時間是不同的，但是在其他實施例中，該等光叢發信號可具有固定的持續時間。如第3a 圖所示，該等ONU 104典型排程以傳輸，而不考慮該等光叢發信號的信號強度。然而，此種排程將導致各連續光叢發信號150間之信號強度的寬廣變異，因而光接收器需要更長之安頓時間。在第3b圖所示之實施例中，該等ONU 1〇4根據來自該等ONU 104的光叢發信號之相關聯的信號強度而排程傳輸光叢發信號150。於開機時，諸如ONU 104的組態時，或者 201220731 在操作期間定期地，量測來自ONU的一或多個光叢發信號之信號強度，且將信號強度資訊儲存在0LT 102中。該信號強度可包括諸如以電壓或安培表示的大小値、或功率位準。該信號強度可包括一段時間中之平均値或平均量測値，或者該信號強度係針對單一光叢發信號。該信號強度可包括來自一 0NU的各光叢發信號的功率之變異數、或功率之預期或標準差。該信號強度亦可包括用來指示與該等 Q ONU 104相關聯的光叢發信號的各別功率之其他指定値（諸如排行）。如第3b圖所示，於決定將該等光叢發信號傳輸到各ONU 104的時槽之排程時，決定該等時槽的順序的因素中之一因素是信號強度資訊。在一實施例中，OLT 102將時槽指定給該等ONU 104,以便減少各連續光叢發信號的信號強度間之差異。在第3c圖所示之另一實施例中，在下一排程週期176 中，使第一排程週期174中之排程的順序相反。OLT 102在 C 以每隔一個或連續的排程週期中以相反的順序將該等〇NU 104排程以供傳輸，以便減少兩個排程週期174與176間之信號強度轉變。該第一排程週期中之各光叢發信號的信號強度是按照近似遞升次序，且在下一或連續的排程週期中被反向爲按照近似遞降次序。在一實施例中，光叢發信號的信號強度之一量度是功率。OLT 102決定來自該等ONU 104的光叢發信號之功率，然後根據光叢發信號的功率位準而將排程最佳化。例如，假定：來自ONl^之光叢發信號被量測爲具有功率Pi，來 -13- 201220731 自〇NU2之光叢發信號被量測爲具有功率P2，來自ONU3之光叢發信號被量測爲具有功率P3，來自onu4之光叢發信號被量測爲具有功率p4，且來自〇NU5之光叢發信號被量測爲具有功率P5。決定該等功率位準間之差異，且根據功率位準Pi而將該等ONU排程。例如，指定時槽，以便減少該等光叢發信號的連續功率位準之差異，例如，在各連續時槽中指定具有類似或相等功率位準之光叢發信號》在另一例子中，考慮該AGC模組之增益率。例如，藉由將該等時槽排程成將各連續信號強度的差異最小化，則該AGC模組的增益之增加/減少率在時間上將遵循一更近似的線性軌跡。因此，將該等光叢發信號最佳地排程，以避免AGC增益步進比該線所界定的最大値陡峋。更一般性而言，對於界定該AGC模組的增益在時間上的最大增加或減少率之一任意曲線而言，不需要在比針對特定工作點界定的最大値高的速率下改變AGC增益之光叢發信號排程是最佳的。在另一實施例中，於排程時，將考慮一或多個ONU 104的信號強度之變異。例如，當一ONU 104傳送具有信號強度的大變異的光叢發信號時，可能難以決定該ONU之最佳排程。因此，可在一排程週期終止時將該ONU 1 04排程，或者根據平均信號強度及變異數而將該〇Νϋ 1 04排程。在第3c圖所示之實施例中，由於各週期間之順序的顛倒，所以一 ONU 1 04的各光叢發信號之到達時間間隔（ inter-arrival time)將改變。在第3d圖所示之一替代實施 201220731 例中，將該等時槽排序，以便提供一排程週期中之各光叢發信號的遞升次序及遞降次序信號強度位準。第一及最後時槽中之該等光叢發信號具有相對較低的信號強度，而在該週期的.大約中間部分將具.有.1較高信號強度.的光叢發信號排程。此種方式可在無須顛倒順序之情形下串接各排程週期。例如，如第3d圖所示，係按照〇NU2、〇NU4、ONU3、 ONU5、及ONUii順序將時槽指定給該等節點。也可按照 Q 與上述順序相反的順序將該等光節點排程。在替代實施例中，可將該等光節點排程爲onu2、onu5、onu3、onu4 、及〇NU 1，或按照相反的順序排程。此種遞升及遞降信號強度位準之排程方法可對各時槽進行較公平的分配，這是因爲該等ONU在每一週期中有類似的順序、_ 第3e圖示出將該等時槽170排序而在一排程週期174中提供各光叢發信號的先大約遞降次序然後大約遞升次序的信號強度位準之一實施例。與第3d圖所示之例子類似，此 (2, 種方式可在無須顛倒時槽順序之情形下串接各排程週期。第一及最後時槽中之該等光叢發信號具有較高的信號強度，而在該週期的大約中間部分將具有較低信號強度的光叢發信號排程。例如，在第3e圖中，係按照ONU3、〇NU4、 ONU2、ONUi、及ONU5之順序將時槽指定給該等節點。也可按照與上述順序相反的順序將該等光節點排程。在替代實施例中，可將該等光節點排程爲〇NU3、ONLh、ONU2、 ONU4、及ONU5，或按照相反的順序排程。

第3f圖示出將未被分配的時槽排程之一實施例。〇LT -15- 201220731 102可將較長期間的未被分配的時間178排程在一排程週期之內、排程在一排程週期之後、或在各排程週期之間。將未被分配的時間排程，以便諸如減少低話務期間之PON能耗，或啓動發現或測定（ranging)週期。這些未被分配的時間1 78可對應於一部分訊框期間、一完整訊框期間、或多個訊框期間。在未被分配的時間178期間，該OLT通常在該AGC上設定一最大增益。因此，爲了減少AGC之安頓時間，在一實施例中，將具有較低信號強度的光叢發信號排程在未被分配的時間1 7 8之後。但是在另一實施例中，如果該AGC被設定在一中間等級的增益，則將具有一近似平均信號強度的另一光叢發信號排程在未被分配的時間 1 7 8之後。雖然第3a-f圖只示出排程週期174、176中之五個時槽，但是我們應可了解：可在一週期內排程額外的時槽中的更多的光叢發信號。例如，在某些現行標準中，超過4000 個時槽出現在一排程週期中，例如，ITU-T 984.3容許125 微秒的一訊框期間中有高達4095個時槽。隨著光叢發信號數目的增加，一週期中可得到各光叢發信號的信號強度位準間之更平緩的轉變或斜率。第3b-e圖所示之排程週期174及176可包含一或多個訊框期間或部分訊框期間。例如，在一實施例中，每一排程週期1 74及176對應於一訊框期間。在另一例子中，〇LT 102可一訊框期間內將兩個或更多個時槽指定給〇NU。因此，排程週期174及176中之各ONU的排序在一訊框期間內 201220731 重複一或多次。在另一實施例中，排程週期174及176包含多個訊框期間。例如，一訊框期間之長度可能不足以將所需數目的ONU排程於一排程週期174、176中。此時，排程週期174可包含諸如三個訊框期間，且排程週期176包含三個額外的訊框期間。在另一實施例中，排程週期174、176 包含一些部分訊框期間，例如，需要一個半訊框期間將排程週期174中之該等光叢發信號排序，然後需要將另外一 Q 個半訊框期間用於排程週期1 76。因此，排程週期1 74、 1 76可對應於多個訊框期間或部分訊框期間。第3b至3 f圖所示之時槽的排程例示了根據信號強度量測以減少光接收器的安頓時間而對各ONU排程之數個模式。藉由將各光節點的傳輸排程以減少一排程週期內之各光叢發信號的連續信號強度，即可使該自動增益控制器有各光叢發信號間之較小轉變，因而減少總安頓時間。此外’ 視該光接收器的實施例以及該等〇Νϋ的信號強度量測而定 G ，不同於第3b至3f圖所示之那些模式或排序的基於信號強度之其他光叢發信號模式或排序可能有利於減少安頓時間〇第4圖是將一光纖網路中之各光節點的傳輸排程的一方法180的一實施例之一邏輯流程圖。在步驟182中’量測來自複數個光節點的光叢發信號或光封包之信號強度’且將信號強度資訊儲存在一記億體中。該等光節點包括光纖網路終端模組、光纖網路單元、或傳輸光叢發信號或封包之其他光節點。於組態設定或開機時量測信號強度’此外 -17- 201220731 ，於正常操作期間週期地或根據要求而量測信號強度，以便決定隨著時間經過的任何變異。在步驟1 84中，根據記憶體中儲存之相關聯的信號強度資訊而將用於傳輸之時槽指定給該等光節點。第5圖是一光纖線路終端1 02的一實施例之一示意方塊圖。雖然本說明書中說明了 PON 102中之光纖線路終端，但是也可以各種類型的光纖網路中之接收光封包或叢發信號的其他類型之光節點實施類似的實施例。OLT 102包含一傳輸器部分2 00、一接收器部分2 02、以及一媒體存取控制（Media Access Control:簡稱MAC)層模組 204。MAC 層模組204執行各種第2層（L2 )功能，例如，定址、網路處理、話務管理、及封包訊框化（packet framing )。 MAC層模組204包含諸如微處理器、微控制器、數位信號處理器、微電腦、中央處理單元、場可程式閘陣列、可程式邏輯裝置、狀態機、邏輯電路、類比電路、數位電路、及/或根據電路的硬編碼及/或操作指令而操縱信號（類比及/或數位信號）之任何裝置等的一或多個處理裝置。 MAC層模組2 04包含係爲一內部記憶體或一外部記憶體之一記憶體。MAC層模組204之該記憶體可以是一單一記憶體裝置或複數個記憶體裝置。此種記憶體裝置可以是唯讀記憶體、隨機存取記憶體、揮發性記憶體、非揮發性記憶體、靜態記憶體、動態記億體、快閃記億體、快取記憶體、及/或儲存數位資訊之任何裝置。MAC層模組204可經由狀態機、類比電路、數位電路、及/或邏輯電路而實施 -18- 201220731 其功能中之一或多個功能’儲存對應的操作指令之該記憶體可被嵌入其中包含該狀態機、類比電路、數位電路、及 /或邏輯電路的該電路內，或在該電路外部。mac層模組 2 〇4可執行該內部記憶體及/或外部記憶體儲存的硬編碼及/或軟體及/或操作指令，以便執行本發明述及的步驟及/或功能。可以單一或一或多個積體電路實施MAC層模組 2 04。 C 當OLT 102產生目標爲一ONU 104之一封包訊框時， OLT 102插入對應於該ONU 104之一MAC位址。雖然該訊框經由PON 100而被廣播到每一 ONU 104，但是只有具有匹配的MAC位址之ONU 104接受該訊框，且將該訊框傳送到其本身的MAC層，以供進一步的處理。該MAC層分析該訊框，且檢驗訊框標頭（header)，並且捨棄目標不是該 ONU之內容。對於上行話務而言，每一 ONU 104將其MAC 位址插入被傳輸的訊框的前置碼（preamble )中，以供 Q OLT 1 02的MAC層模組204識別來源。 MAC層模組2〇4包含一排程模組206，該排程模組206 將被耦合到OLT 1〇2的該等ONU 104之傳輸排程’例如’ 將時槽指定給該等ONU 104。該MAC層模組被耦合到—信號強度記憶體208。信號強度記憶體2〇8是一內部或外部記億體，用以儲存與來自各〇NU 104的光叢發信號的功率量測有關之資訊。記憶體2〇8可以是單一記憶體裝置或複數個記億體裝置。該記億體裝置可以是唯讀記憶體、隨機存取記億體、揮發性記億體、非揮發性記憶體、靜態記憶體 -19- 201220731 、動態記憶體、快閃記憶體、快取記憶體、及/或儲存數位資訊之任何裝置。於操作中，OLT 102產生資料框，且將該等資料框傳輸到傳輸器部分200中之資料串化器212。資料串化器212 將該等資料框格式化爲一序列的二進位資料位元，以供連續模式傳輸。雷射模組2 1 4根據該等資料位元而調變一雷射，以便產生一光信號。一可選擇使用之放大器216放大 .該光信號，且將該被放大的光信號傳送到波長分割多工器 (\¥〇1^1)218。\¥〇\1218將該信號下行傳送到光纖鏈路108 〇在上行方向中，WDM 218將來自該等ONU 104之光信號傳送到接收器部分202。光偵測器220偵測輸入的光叢發信號，且將該等光信號轉換爲電信號。爲了補償光叢發信號的相位變化及振幅變化，在接收器部分2 02中實施一叢發信號模式自動增益控制（AGC )模組224以及一叢發信號模式時脈及資料恢復（Burst Mode Clock and Data Recovery;簡稱BM-CDR)模組226。叢發信號模式AGC模組224根據輸入信號的信號強度而將該輸入信號之增益調整到一預定電壓位準或範圍。時脈及資料恢復部分226自叢發信號模式AGC模組224接收被調整的電信號，且擷取二進位資料。信號強度fl測模組2 2 8量測與輸入光叢發信號相關聯的信號強度。在一實施例中，信號強度量測模組228與光偵測器220介接，且量測光叢發信號之信號強度或光叢發 201220731 信號的被轉換的電信號之信號強度。在另一實施例中，如第5圖中之虛線所示，信號強度量測模組228與ΒΜ-CDR模組226介接，且以將於下文中參照第l〇b圖而更詳細地說明之方式根據位元寬度而估計信號強度。量測信號強度的其他實施例也是可行的。光叢發信號之信號強度資訊然後被儲存在信號強度記億體208中。排程模組206回應該信號強度資訊而將被耦合到OLT 102之該等ONU 104的傳輸排程 C 。第6圖是將一光纖網路中之各光節點的傳輸排程的一方法3 00的一實施例之一邏輯流程圖。在步驟3 02中，爲複數個ONU 104量測輸入光叢發信號之信號強度。該等ONU 104的基於該信號強度量測之信號強度資訊被儲存在記億體中。當將各ONU 104排程以供傳輸時，在步驟304中，回應該被儲存之信號強度資訊而決定一較佳傳輸順序。在一實施例中，決定可減少連續光叢發信號間之信號強度的差異之該較佳順序。在一實施例中，如同前文中參照第3c圖所述的，第一排程週期中之各光叢發信號的信號強度是按照近似遞升次序，且在連續的排程週期中被反向爲按照近似遞降次序。在另一實施例中，如同前文中參照第3d圖所述的，各光叢發信號的信號強度是按照信號強度位準之近似遞升次序及遞降次序。在另一實施例中，如同前文中參照第3e圖所述的，各光叢發信號的信號強度是按照信號強度位準之近似遞降次序及接續的遞升次序。在其他實施例中，可決定將該實施例中之連續光叢發信號間之信號強度 -21 - 201220731 的差異最佳化之光叢發信號信號強度位準之額外的或不同的順序。在步驟3 06中，該等ONU 104然後被排程而在對應於第一排程週期中被決定的順序之時槽中傳輸。第7圖是量測光叢發信號的信號強度的一方法3 2 0的一實施例之一邏輯流程圖。在步驟322中，量測被耦合到一 OLT 102的複數個ONU 104中之每一ONU的一或多個輸入叢發信號之信號強度。係在該被動光纖網路中之新的ONU 1 04之系統啓動、組態設定/安裝時，執行該等量測。在 ^ 1 步驟324中，週期性地更新信號強度量測。OLT 102可設定更新一ONU 1 04的信號強度量測之一預定間隔或期間。該預定間隔可隨著時間的經過而改變，或可按照ONU 1 04的狀況而改變。在實際實施例中，排程模組206根據信號強度資訊，且根據諸如一或多個DBA、頻寬限制、服務品質 (Quality of Service;簡稱QoS)、及服務等級協議（

Service Level Agreement;簡稱SLA)等的資訊而需要用來計算一新排程之多個訊框期間。因爲通常無法以逐個訊框之方式執行排程，所以係按照一排程更新率執行排程。因此，亦可在決定一新排程之前’先按照類似的或多個排程更新率而週期性地執行信號強度量測。在步驟326中，於被要求時，更新信號強度量測。例如，在發生高位元速率錯誤時’或難以偵測來自—0NU 104之信號時，〇LT 102可要求該信號強度量測模組量測來自特定ON U 104之光叢發信號。第8圖是將一光纖網路中之各光節點的傳輸排程的一 -22- 201220731 方法34〇的一實施例之—邏輯流程圖。在一實施例中，於決定該等〇Νϋ 104的較佳傳輸順序時，可考慮到其他的因素。如前文所述’亦可考慮某些動態頻寬分配技術。例如 ’於排程時’可將優先權提供給諸如語音等的某些類型的通訊。可將較高優先的通訊先排程，以便減少各較高優先的連續光叢發信號間之信號強度位準的差異。然後將較低優先的通訊排程，以便減少各較低優先的連續光叢發信號 Q 間之信號強度位準的差異。於決定各光叢發信號的排程時，也考慮到諸如ONU的頻寬需求、服務等級協議、及公平性等的其他流量工程原則。要考慮的另一因素是在單一 ONU要求一排程週期中之多個時槽時。可連續地將該等時槽排序，或將該等時槽合倂在一光叢發信號內。在替代實施例中，縱然功率位準是相同的，也可爲了頻寬公平性而使該等時槽分離。在第8圖之步驟342中，根據流量工程原則而決定通訊之優先順序。然後在步驟344中，根據一優 c 先等級內之通訊的優先順序以及信號強度位準，而決定 ONU通訊之較佳傳輸順序。然後，根據該較佳傳輸順序，將具有被指定的時槽之被指定的開始時間及持續時間之一或多個允許類型訊息傳輸到一或多個ONU 104。第9a及9b圖是根據通訊優先順序的而將光叢發信號排程且將一優先等級內之連續光叢發信號中之信號強度位準的差異最佳化的一實施例之一示意方塊圖。雖然第9 a及9b 圖中示出兩個優先等級3 50及3 52 ’但是也可包含額外的優先等級。在第9a圖所示之一實施例中，根據近似遞升次序 -23- 201220731 及遞降次序之信號強度位準將每一優先等級3 50、3 52中之各光叢發信號排序。在另一實施例中，根據近似遞降次序及遞升次序之信號強度位準將每一優先等級350、352中之各光叢發信號排序。在第9b圖所示之另一實施例中，根據近似遞降次序之信號強度位準將第一優先等級3 50中之各光叢發信號排序，且根據近似遞升次序之信號強度位準將第二優先等級中之各光叢發信號排序。此種排序也容許串接各排程週期，而無須顛倒各時槽之排序。第l〇a圖是用來接收光叢發信號的一光接收器的一實施例之一示意方塊圖。接收器202包含一光偵測器220、叢發信號模式自動增益控制模組224、以及叢發信號模式時脈及資料恢復模組226。叢發信號模式自動增益控制模組 224 包含一轉換阻抗放大器（Transimpedance Amplifier; 簡稱TIA) 402、一限幅放大器（Limiting Amplifier;簡稱 LA ) 404、以及一自動增益控制器（Automatic Gain ()

Controller;簡稱AGC) 406。AGC 406將一回饋迴路提供給TIA 402，以便將該TIA的輸出調整到一預定信號強度位準或範圍。此外，一信號強度量測模組228被耦合到光偵測器220，且包含一直流儀表400。直流儀表400量測流經光偵測器220的平均光電流。該等信號強度量測値被傳輸到MAC層模組204。雖然本說明書中述及了一直流儀表400 ，但是亦可實施用來量測輸入光叢發信號的信號強度之其他實施例。 -24- 201220731 第1 〇b圖是用來接收光叢發信號的一光接收器的另一實施例之一示意方塊圖。在第1 Ob圖中，信號強度量測模組228包含一 ONU功率估計器408。如美國專利申請案 200 9/02798 86 (本發明特此引用該專利申請案以供參照）所述，ONU功率估計器408介接BM-CDR模組226中之一超取樣模組410，且根據位元寬度而估計一 ONU之信號強度〇於操作中，超取樣模組410在高於輸入信號頻率的一頻率下對來自BM-AG模組224之信號取樣，以便產生一被超取樣的信號。在該信號的前置碼期間，位元緩衝器412 來自超取樣器410之被超取樣位元416儲存一固定時窗（ time window)中。一開始脈波418啓動位元收集，而開始該固定時間期間。該位元緩衝器儲存對應於該前置碼的長度之某些前置碼位元，且捨棄任何先前被儲存的位元。一定界符偵測器偵測用來標示前置碼的終止之起始訊框定界符（Start Frame Delimiter;簡稱SFD)位元。該定界符偵測器觸發一凍結脈波4 1 8，用以使位元緩衝器4 1 2保持該等被儲存之位元，且停止擷取新的輸入位元。一定界符信號 4 1 8將與位元緩衝器4 1 2中之定界符的開始位置有關之資訊提供給"一"計數器414。”一"計數器41 4然後計算自該緩衝器的開始至該定界符開始位置的被儲存的所有邏輯"一”之數目。藉由執行該步驟，即可區分不同的ONU之光傳輸功率位準。由於BM-AG模組224中之類比電子組件TIA 402及 LA 404之頻寬限制，所以光信號之較高功率將導致前置碼 -25- 201220731 工作週期的較大且較長之持續性失真。該失真將被轉換爲在定界符偵測之前的該固定時窗中之前置碼的被超取樣的影像中較大數目的"一"。第10a及10b圖所示之該等信號強度量測模組是可被 OLT 102使用的實施例之兩個例子。亦可以取代這些實施例或增添到這些實施例之方式加入其他類型的信號強度量測模組及回饋。例如’ BM-AG模組224及BM-CDR 226亦可決定與來自一ONU 104的光叢發信號之成功偵測率或易於偵測程度有關之回饋。將該回饋提供給〇NU排程模組206 ，以便決定該ONU 104的未來排程週期中之時槽的排程。接收器部分204中之其他模組亦可提供回饋。例如，一前向錯誤更正（Forward Error Correction;簡稱 FEC)模組可提供與易於偵測的程度以及一光叢發信號被偵測到的錯誤有關之回饋。ONU排程模組206將該回饋用來將該等 ONU 104之排程最佳化。可將時槽之排程最佳化，以便減少一排程週期內之以〇及各排程週期間之連續光叢發信號的信號強度差異，而減少光接收器之安頓時間。藉由減少該安頓時間，即可在不增加光叢發信號訊框的必要AGC添加信號之情形下得到較高的位元速率。更多的訊框可被專用於資料，且/或更多的訊框可被傳輸，因而增加了該網路的可能傳輸率（ throughput)。在本說明書的可能用法中，術語"實質上"及"近似地" 將業界接收的公差提供給其對應的術語及/或各項目間之 -26- 201220731 相關性。此種業界接收的公差範圍自小於百分之一至百分之五十，且對應於（但不限於）組件値、積體電路製程變化、溫度變化、上升及下降時間、及/或熱雜訊。各項目間之此種相關性範猶自百分之幾的差異至量的差異。在本說明書的其他可能用法中，術語"被耦合到"及/或"耦合" 包括各項目間之直接耦合、及/或經由一中間項目（例如 ’ ~項目包括（但不限於）一組件、一元件、一電路、及 Q /或一模組）的各項目間之間接耦合，其中對於間接耦合而言’該中間項目不修改信號的資訊，但是可能調整該信號的電流位準、電壓位準'及/或功率位準。在本說明書的進一步可能用法中，過盈稱合（inferred coupling)( 亦即’以過盈方式將一元件耦合到另一元件）包括與"被稱合到"相同方式的兩個項目間之直接及間接耦合。在本說明書的用法中，術語"可操作的"指示：一項目包含用來執行一或多個所述的或必要的對應之功能之一或多個處理 C 模組、資料、一或多個輸入、一或多個輸出…等等，且可進一步包含至用來執行該等所述的或必要的對應之功能之一或多個其他項目之過盈耦合。在本說明書的其他可能用法中’術語"被耦合到"及/或"耦合”包括各項目間之直接親合 '及/或經由一中間項目（例如，一項目包括（但不限於）一組件、—元件、一電路、及/或—模組）的各項目間之間接親合。在本說明書的進一步可能用法中，過盈稱合（亦即’以過盈方式將一元件耦合到另一元件）包括與”被輔合到"相同方式的兩個項目間之直接及間接耦合。 -27- 201220731 前文中已在例示各實施例的指定功能之性能及關係的一些方法步驟之協助下說明了該等實施例。爲了便於說明 ’已在本說明書中任意地界定了這些功能建構方塊及方法步驟的邊界及順序。亦可界定替代的邊界及順序，只要可適當地執行被界定的功能及關係即可。任何此類替代的邊界或順序因而是在申請專利範圍中陳述的本發明之範圍及精神內。同樣地，亦可在本說明書中任意地界定各流程圖方塊，以便例示某些重要的功能。在所使用的範圍內，該等流程圖邊界及順序可被以其他方式界定，且仍然執行該等某些重要的功能。功能建構方塊以及流程圖方塊及順序的此類替代性界定因而是在申請專利範圍中陳述的本發明之範圍及精神內。對此項技術具有一般知識者當可了解：可以如同例示之方式，或以一或多個分立式組件、網路、系統、執行適當的軟體之資料庫或處理模組等的模組、或以上各項之任何組合實施本發明的該等功能建構方塊、以及其他例示方塊、模組及組件。【圖式簡單說明】第1圖是一被動光纖網路的一實施例之一示意方塊圖，第2圖是一被動光纖網路中之一光叢發信號的一訊框結構的一實施例之一示意方塊圖；第3 a-f圖是一被動光纖網路中之光叢發信號排程的實施例之示意方塊圖； -28- 201220731 第4圖是將一光纖網路中之各光節點的傳輸排程的一方法的一實施例之一邏輯流程圖；第5圖是一光纖線路終端模組的一實施例之一示意方塊圖；第6圖是將一光纖網路中之各光節點的傳輸排程的一方法的一實施例之一邏輯流程圖；第7圖是量測光叢發信號的信號強度的一方法的一實 f 施例之一邏輯流程圖；第8圖是將一光纖網路中之各光節點的傳輸排程的一方法的一實施例之一邏輯流程圖；第9 a及9b圖是一被動光纖網路中之光叢發信號排程的另一實施例之一示意方塊圖；以及第l〇a及10b圖是用來接收光叢發信號的一光接收器的實施例之示意方塊圖。 c 【主要元件符號說明】 100 :被動光纖網路 102 :光纖線路終端模組 104 _·光纖網路單元 106 :光偶合器模組 108 :光纖鏈路 11 0 :存取鏈路 112,150:光叢發信號 1 70 :時槽 -29- 201220731 152 :保護間隔 160 :酬載 156 :自動增益控制位元序列 1 5 8 :時脈及資料恢復位元序列 1 74,1 76 :排程週期 178:未被分配的時間 200 :傳輸器部分 202 :接收器部分 204 :媒體存取控制層模組 206 :排程模組 208 :信號強度記憶體 2 1 2 :資料串化器 2 1 4 :雷射模組 216 :放大器 2 1 8 :波長分割多工器 220 :光偵測器 224 :自動增益控制模組 226 :叢發信號模式時脈及資料恢復模組 228 :信號強度量測模組 3 50,3 50 :優先等級 402 :轉換阻抗放大器 404 :限幅放大器 406 :自動增益控制器 400 :直流儀表 201220731 408 :光纖網路單元功率估計器 4 1 0 :超取樣模組 4 1 2 :位元緩衝器 4 1 8 :開始脈波 420 :凍結脈波 422 :定界符信號 414 :"一”計數器

C

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Claims

201220731 七、申請專利範圍： 1. 一種將來自被動光纖網路中之複數個光纖網路單元的光叢發信號排程之方法，包含下列步驟：量測來自該複數個光纖網路單元的光叢發信號之信號強度；以及根據該等被量測之信號強度而將來自該複數個光纖網路單元的光叢發信號之傳輸排程。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中根據該等被量測之信號強度而將來自該複數個光纖網路單元的光叢發信號之傳輸排程之該步驟包含下列步驟：將該等光纖網路單元進行之傳輸排程，以便減少連續光叢發信號間之信號強度差異。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中根據該等被量測之信號強度而將來自該複數個光纖網路單元的光叢發信號之傳輸排程之該步驟包含下列步驟：在一第一排程週期中將該等光纖網路單元之傳輸排程，以減少該等光叢發信號的連續信號強度之差異；以及在一第二排程週期中按照相反順序將該等光纖網路單元之傳輸排程，以減少該第一排程週期與該第二排程週期間之光叢發信號的連續信號強度之差異。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中根據該等被量測之信號強度而將來自該複數個光纖網路單元的光叢發信號之傳輸排程之該步驟包含下列步驟：在一第一排程週期中將該等光纖網路單元之傳輸排程 -32- 201220731 ，使各光叢發信號具有近似遞升及近似遞降之信號強度位準；以及在一第二排程週期中按照相同的順序將該等光纖網路單元之傳輸排程。 5·如申請專利範圍第1項之方法，其中根據該等被量測之信號強度而將來自該複數個光纖網路單元的光叢發信號之傳輸排程之該步驟包含下列步驟： Q 接收來自該複數個光纖網路單元之傳輸要求；以及將傳輸時槽分配給要求傳輸之該複數個光纖網路單元，以減少連續光叢發信號的信號強度之差異。 6.如申請專利範圍第5項之方法，其中將傳輸時槽分配給該複數個光纖網路單元之該步驟包含下列步驟：決定來自該複數個光纖網路單元的流量之優先等級；以及爲了減少連續光叢發信號的信號強度之差異，且回應 c 來自該複數個光纖網路單元的流量之優先等級，而將傳輸時槽分配給該複數個光纖網路單元。 7 _如申請專利範圍第1項之方法，其中量測來自該複數個光纖網路單元的光叢發信號之信號強度之該步驟包含下列步驟：決定與被連接到一光纖線路終端模組的該複數個光纖網路單元中之每一光纖網路單元相關聯的光叢發信號之功率位準；以及將與該複數個光纖網路單元中之每一光纖網路單元相 -33- 201220731 關聯的光叢發信號之功率位準儲存在該光纖線路終端模組的一記憶體中。 8 . —種光纖線路終端模組，包含：一光傳輸器，該光傳輸器可操作而將光資料傳輸到複數個遠端光纖網路單元（ONU); 一光接收器，該光接收器可操作而自該複數個遠端 ONU接收光資料叢發信號；一媒體存取控制（MAC)模組，該MAC模組包含：一記億體，用以儲存與來自複數個遠端ONU的光叢發信號相關聯之信號強度資訊；以及一排程模組，該排程模組可操作而根據該信號強度資訊將傳輸時槽分配給該等遠端ONU。 9 .如申請專利範圍第8項之光纖線路終端模組，其中該接收器包含： —光偵測器模組，該光偵測器模組可操作而接收光叢發信號，且將該光叢發信號轉換爲一電信號；一信號強度量測模組，用以量測該電信號之信號強度 » 一自動增益控制（AGC )模組，該AGC模組可操作而調整該電信號之增益；以及被耦合到該AGC模組之一時脈及資料恢復模組，該時脈及資料恢復模組可操作而將該電信號轉換爲二進位資料，且將該二進位資料提供給該MAC模組。 10.如申請專利範圍第8項之光纖線路終端模組，其中 -34- 201220731 該排程模組可進一步操作而將傳輸時槽分配給該複數個遠端ONU，以減少與來自該複數個光節點的光叢發信號相關聯的連續信號強度位準之差異。 1 1 .如申請專利範圍第8項之光纖線路終端模組，其中該排程模組可進一步操作而在一第一排程週期中將傳輸時槽分配給該複數個遠端ONU，使各光叢發信號具有近似遞升之信號強度位準及接續的近似遞降之信號強度位準。 Q 12.如申請專利範圍第8項之光纖線路終端模組，其中該排程模組可進一步操作而執行下列步驟：決定來自該複數個ONU的流量之優先等級；以及爲了減少該等光叢發信號的連續信號強度位準之差異，且回應來自該複數個ON U的流量之優先等級，而將傳輸時槽分配給該複數個ONU。 C -35-