TW201304436A - 對ｅｐｏｎ ｍａｃ流量進行分速率的方法以及物理層晶片 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種用於對通信鏈路上的乙太網無源光網路(EPON)介質訪問控制(MAC)流量進行分速率的方法、物理層(PHY)晶片以及一種用於對下行乙太網無源光網路(EPON)介質訪問控制(MAC)流量進行分速率的方法。實施例示出了，根據物理介質的可用帶寬和/或傳輸能力對EPON MAC流量進行分速率。在PHY層中對EPON MAC流量執行分速率。執行分速率的PHY層可位於支持端到端EPON MAC鏈路的通信路徑中的任何地方。由於分速率在PHY層中執行，在EPON MAC鏈路任一端的EPON MAC層無法知曉正在執行分速率，使得EPON MAC層會按常規實施方式，依據IEEE標準繼續操作。

Description

對EPON MAC流量進行分速率的方法以及物理層晶片
本發明涉及乙太網無源光網路(EPON)通信。
無源光網路(PON)為單根共用的光纖，利用廉價的光分路器將單根光纖分成分離的多股以分別饋入單個用戶。乙太網PON(EPON)是基於乙太網標準的PON。EPON可提供通往基於乙太網的IP設備的簡單的、易於管理的連結，該IP設備既可以位於用戶端，也可以位於中心局(central office)。與其它的吉比特乙太網介質一樣，EPONS也非常適合於攜帶分組流量。
現有的EPON光鏈路終端(OLT)實施EPON MAC層。EPON MAC可提供各種包處理能力、服務品質(QoS)功能和管理功能。
為了保證對EPON MAC功能的最充分的利用，需要EPON MAC從OLT到光網格單元(ONU)是端到端的。這意味著在OLT和ONU間必須使用按標準定義的EPON MAC資料速率(1Gbps或10Gbps)。但是，實踐中，OLT和ONU間的物理介質(其包括，例光纖同軸電纜混合網路)並不總是保持EPON MAC的全數據速率。因此，需要在上行或下行流量中對EPON MAC通信鏈路進行分速率(sub-rating)。
根據本發明的一個方面，提供一種用於對通信鏈路上的乙太網無源光網路(EPON)介質訪問控制(MAC)流量進行分 速率的方法，所述方法包括：從第一EPON MAC層接收具有包佇列長度值的第一控制幀；增加所述第一控制幀中的所述包佇列長度值；發送具有所述增加的包佇列長度值的所述第一控制幀到第二EPON MAC層；從所述第二EPON MAC層接收具有傳輸時隙值的第二控制幀；減小所述傳輸時隙值；以及轉發具有所述減小的時隙傳輸值的所述第二控制幀到所述第一EPON MAC層。
優選地，所述第一控制幀是由IEEE802.3ah或IEEE802.3av定義的報告多點控制協定資料單元(MPCPDU)。
優選地，所述第二控制幀是由IEEE802.3ah或IEEE802.3av定義的門多點控制協定資料單元(MPCPDU)。
優選地，所示第一EPON MAC層位於光網路單元(ONU)中。
優選地，所述第二EPON MAC層位於光鏈路終端(OLT)中。
優選地，所述增加步驟包括，根據所述通信鏈路實際支援的資料速率和指定的運行EPON MAC資料速率中的至少一個，上變換所述包佇列長度值。
優選地，所述指定的運行EPON MAC資料速率是10G-EPON的10Gbps和1G-EPON的1Gbps中的一個。
優選地，根據所述增加的包佇列長度值確定所述傳輸時隙值。
優選地，所述減小步驟包括，根據所述通信鏈路實際支援的資料速率和指定的運行EPON MAC資料速率中的至少一個，下變換所述傳輸時隙值。
優選地，所述減小步驟包括，以與所述包佇列長度值的所述上變換成反比的方式，下變換所述傳輸時隙值。
優選地，所述方法還包括：以所述指定的運行EPON MAC資料速率從所述第一EPON MAC層接收資料包；及以所述通信鏈路所述實際支援的資料速率在所述通信鏈路上發送所述資料包。
優選地，所述第一和第二EPON MAC層是由IEEE802.3av定義的10G-EPON MAC層或由IEEE802.3ah定義的1G-EPON MAC層。
優選地，所述通信鏈路包括同軸電纜。
優選地，所述通信鏈路包括光纖鏈路。
優選地，所述通信鏈路包括混合光纖同軸電纜混合(HFC)網路。
優選地，所述方法在PHY層執行。
優選地，所述PHY層將光網路單元(ONU)連接到所述通信鏈路。
優選地，所述PHY層位於同軸介質轉換器(CMC)中，所述同軸介質轉換器位於光網路單元(ONU)和光鏈路終端 (OLT)之間。
優選地，所述PHY層是EPON MAC層或同軸PHY層。
優選地，所述方法在PHY設備中執行。
根據本發明的一個方面，提供一種物理層(PHY)晶片，所述物理層晶片包括：介質訪問控制(MAC)介面，用於與第一乙太網無源光網路(EPON)MAC層進行通信；攔截模組，用於攔截來自所述第一EPON MAC層的第一控制幀和增加所述第一控制幀中的包佇列長度值；收發模組，用於發送所述第一控制幀到第二EPON MAC層。
優選地，所述收發模組還用於，從所述第二EPON MAC層接收第二控制幀，且所述攔截模組還用於，攔截所述第二控制幀和減小所述第二控制幀中的傳輸時隙值。
根據本發明的一個方面，提供一種電腦程式產品，所述電腦程式產品包括具有記錄在其中的電腦程式邏輯的電腦可用的硬體介質，當所述電腦邏輯由處理器執行時，可根據一種方法，對通信鏈路上的乙太網無源光網路(EPON)介質訪問控制(MAC)流量進行分速率，所述方法包括：從第一EPON MAC層接收具有包佇列長度值的第一控制幀；增加所述第一控制幀中的所述包佇列長度值；發送具有所述增加的包佇列長度值的所述第一控制幀到第二EPON MAC層； 從第二EPON MAC層接收具有傳輸時隙值的第二控制幀；減小所述傳輸時隙值；以及轉發帶有所述減小的時隙傳輸值的所述第二控制幀到所述第一EPON MAC層。
根據本發明的一個方面，提供一種對下行乙太網無源光網路(EPON)介質訪問控制(MAC)流量進行分速率的方法，所述方法包括：接收幀；確定所述接收的幀是資料幀還是控制幀；如果所述接收的幀是控制幀且已超過控制幀閾值，則丟棄所述接收的幀；及如果所述接收的幀是資料幀且已超過資料幀閾值，則丟棄所述接收的幀。
優選地，所述方法進一步包括：如果所述接收的幀是控制幀且沒有超過所述控制幀閾值，則發送所述接收的幀到幀緩衝器；如果所述接收的幀是資料幀且沒有超過所述資料幀閾值，則發送所述接收的幀到所述幀緩衝器。
優選地，所述控制幀閾值大於所述資料幀閾值。
此處包含的並且形成部分說明書的附圖闡述了本發明，並與說明書一起進一步用於解釋本發明的原則以及使相關領域的技術人員能夠製造和使用本發明。
將參照附圖描述本發明。通常地，以相應的標號中最左邊的數字代表性地表明元件首次出現的附圖。
1.EPON-EPOC混合網路實施例
圖1示出了根據本發明實施例的、示例性的乙太網無源光網路(EPON)-基於同軸電纜的乙太網無源光網路(EPOC)混合網路架構。如圖1所示，示例性的網路架構100包括光鏈路終端(OLT)102、可選的無源光分路器106、包括同軸介質轉換器(CMC：Coaxial Media Converter)122的通信節點110、可選的放大器116、可選的同軸分路器118、同軸網路單元(CNU)122和多個用戶媒體設備124。
OLT102位於網路的中心局(CO：central office)處，且連接到光纖鏈路104。OLT102可實施DOCSIS(電纜資料服務介面規範)仲介層(DML)，該DOCSIS仲介層可使OLT102提供網路元件(例如，CMC、CMU、光網路單元(ONU))的DOCSIS保障和管理。此外，OLT102可實施EPON介質訪問控制(MAC)層(例如，IEEE802.3ah或IEEE802.3av)。
可選地，無源分路器106可用於將光纖鏈路104分成多個光纖鏈路108。這樣可使處於不同地理區域的多個用戶能夠由相同的OLT102以點對多點的拓撲結構提供服務。
通信節點110可作為網路的EPON側與EPOC側之間的橋。因此，節點110從網路的EPON側連接到光纖鏈路108a，且從網路的EPOC側連接到同軸電纜114。實施例中，通信節點110包括同軸介質轉換器(CMC)112，CMC112實現了EPON到EPOC的橋接和轉換(反之亦然)。
CMC112執行從EPON到EPOC的物理層(PHY)轉換，且反之亦然。實施例中，CMC112包括連接到光纖鏈路108的第一介面(未在圖1中顯示)，用於從OLT102接收第一光信號並生成具有第一物理層(PHY)編碼的第一位元流。實施例中，第一PHY編碼是EPON PHY編碼。CMC112還包括連接到第一介面的PHY轉換模組(未在圖1中顯示)，用於執行第一位元流的PHY層轉換並生成具有第二PHY編碼的第二位元流。實施例中，第二PHY編碼為EPOC PHY編碼。再者，CMC112包括連接到PHY轉換模組和同軸電纜114的第二介面(未在圖1中顯示)，用於從第二位元流生成第一射頻(RF)信號並通過同軸電纜114發送第一射頻信號。
在EPOC到EPON的轉換中(即，在上行通信過程中),CMC112的第二介面用於從CNU122接收第二RF信號並從該第二RF信號生成具有第二PHY編碼(例如，EPOC PHY編碼)的第三位元流。CMC112的PHY轉換模組用於執行第三位元流的PHY層轉換，以生成具有第一PHY編碼的第四位元流(例如，EPON PHY編碼)。隨後，CMC112的第一介面用於從第四位元流生成第二光信號，並通過光纖鏈路108發送第二光信號至OLT102。
可選地，放大器116和第二分路器118可放置於通信節點110與CNU122之間的路徑中。在同軸電纜114通過第二光分路器118分路之前，放大器116放大同軸電纜114上的RF信號。第二光分路器118將同軸電纜114分成多個同軸電纜120，用以在同軸電纜上為數個處於相同或不同地理區域的用戶提 供服務。
CNU122通常位於網路的用戶端。實施例中，CNU122實施EPON MAC層，由此端到端的EPON MAC鏈路由OLT102終止。因此，CMC112使能OLT102與CNU122之間的端到端保障、管理和服務品質(QoS)功能。CNU122還可提供GigE(吉比特乙太網)和100M乙太網埠以將用戶媒體設備124連接到網路。因此，CNU122使能各種服務的閘道集成，該各種服務包括VOIP(IP語音)、MoCA(同軸電纜多媒體聯盟)、HPNA(家居電話線聯網聯盟)、Wi-Fi(Wi-Fi聯盟)等。在物理層，CNU122可執行從同軸電纜到另一介質的物理層轉換，同時保留EPON MAC層。
根據實施例，根據所需服務或用於網路的基礎設施，可在OLT102和CNU122之間的路徑中的任何位置進行EPON-EPOC轉換，用以提供各種服務配置。例如，CMC112可以不集成在節點110中，而是集成在OLT102中、放大器116中、或被集成在位於OLT102和CNU122間的光網路單元(ONU)(未在圖1中顯示)中。
圖2示出了根據本發明實施例的、另一示例性的EPON-EPOC混合網路架構200。特別地，典型網路架構200使能同步FTTH(光纖到戶)和多租戶建築EPOC服務配置。
示例性的網路架構200包括上述示例網路架構100中類似的部件，包括位於CO集線器中的OLT102、無源分路器106、CMC112和一個或多個CNU122。OLT102、分路器106、CMC112和CNU122以與上面關於圖1的方式相同的方式進行 操作。
CMC112例如位於多租戶建築204的地下室中。因此，網路的EPON側盡可能延伸到用戶，而網路的EPOC側僅在CMC112和位於多租戶建築204的個人公寓的CNU單元122間提供短的同軸連接。
此外，示例性的網路架構200包括光網路單元(ONU)206。ONU206通過全光纖鏈路連接到OLT102，全光纖鏈路包括光纖鏈路104和108c。ONU206能夠提供FTTH服務到家庭202，使光纖鏈路108c到達家庭202的生活空間的邊界(例如，家庭202外牆上的盒子)。
相應地，示例性的網路架構200可使操作員能利用同一OLT給ONU和CNU提供服務。這包括端到端保障、管理、和同時用於光纖和同軸電纜用戶的單個介面的QoS。此外，示例性的網路架構200消除了常規的兩層管理架構，常規兩級管理架構在終端用戶側使用介質單元(media cell)來管理用戶，和利用OLT來管理介質單元。
2.基於端到端EPON MAC的光纖同軸電纜混合(HFC)網路
圖3示出了根據本發明實施例的、光鏈路終端(OLT)和同軸電纜網路單元(CNU)之間的示例性的端到端分層通信架構300。示例性的架構300可通過CMC112實現OLT102和CNU122間的兩路EPON-EPOC通信。
如圖3所示，OLT102和CNU122通過光纖同軸電纜混合(HFC)網路進行連接。HFC網路包括光纖鏈路302、CMC112 和同軸電纜304。本領域的技術人員應瞭解，圖3中的HFC網路僅用作示例。實際中，HFC網路可包括其他元件，其他元件包括放大器、分路器等。光纖鏈路302和同軸電纜304均包括一個或多個連接在網路元件之間的鏈路/電纜。
OLT102實施EPON PHY層306和EPON MAC層310。CNU122實施同軸電纜PHY層308和EPON MAC層310。CMC112位於OLT102和CNU122之間，且僅在OLT102和CNU122之間的PHY級處執行轉換，反之亦然。特別地，CMC112在EPOM PHY和同軸電纜PHY之間進行轉換，反之亦然。
通過同時在OLT102和CNU122實施相同的EPON MAC層310，示例網路架構300可使EPON MAC以端到端的方式(即，從OLT102到CNU122)被使用，從而在光纖同軸電纜混合(HFC)網路上充分利用EPON MAC的包處理能力、QoS功能、和管理功能和管理功能。
圖4示出了根據本發明實施例的、光鏈路終端(OLT)和同軸網路單元(CNU)之間的另一示例性端到端分層通信架構400。
與示例性架構300類似，示例性架構400可通過CMC112實現OLT102和CNU122間的兩路EPON-EPOC通信。再者，示例性架構400可使EPON MAC以端到端的方式(即，從OLT102到CNU122)被使用。
如圖4所示，OLT102和CNU122實施相同的層2(L2)功能402，層2包括EPON MAC層。但是，由於OLT102和 CNU122連接到不同的物理媒介(即，光纖與同軸電纜)，OLT102和CNU122實施不同的物理層(PHY)(層1)。
CMC112位於OLT102和CNU122之間，並僅在OLT102和CNU122之間的PHY級實施轉換，反之亦然。特別地，CMC112將具有OLT102的PHY編碼(例如，EPON PHY編碼)的第一位元流轉換成具有CNU122的PHY編碼(例如，EPOC PHY編碼)的第二位元流，反之亦然。相應地，CMC112的轉換不會影響或改變由層2以及以上的層產生的接收位元流中的任何幀，包括由OLT102或CNU122處實施的EPON MAC層產生的任何幀。換而言之，包含在第一位元流和第二位元流中的資料包具有相同的MAC層。實施例中，MAC層是EPON MAC層(例如，IEEE802.3ahMAC層)。
實施例中，CMC112包括兩個物理層(PHY)，分別實施第一和第二PHY棧，第一PHY棧用於通過光纖鏈路傳輸原始比特，而第二PHY棧用於通過同軸電纜傳輸原始比特。通常，第一PHY棧匹配由OLT102使用的PHY棧，而第二PHY棧匹配由CNU122使用的PHY棧。實施例中，第一PHY棧配置成EPON PHY棧，而第二PHY棧配置成同軸電纜PHY棧。此外，CMC112包括兩路轉換模組，用於調整由第一PHY棧接收的引入位元流，用以通過第二PHY棧進行傳輸，反之亦然。
實施例中，如圖4所示，第一PHY棧包括兩個子層404和406。子層404執行光纖鏈路上的功率相關的傳輸功能，包括確定和設置傳輸功率等級。子層406執行鏈路編碼功能，包 括確定由第一PHY從光纖鏈路302接收的輸入位元流的鏈路編碼率、解除(stripping)輸入位元流的鏈路編碼、和增加鏈路編碼到從第一PHY輸出的位元流。實施例中，第一PHY使用8b/10b的鏈路編碼。
第二PHY棧包括子層408、410、412和414。子層408執行鏈路編碼和包成幀功能，包括確定由第二PHY從同軸電纜304接收的輸入位元流的鏈路編碼率、解除輸入位元流的鏈路編碼、和增加鏈路編碼到從第二PHY輸出的位元流。實施例中，第二PHY使用64b/66b的鏈路編碼。此外，子層408可執行成幀功能，包括增加成幀比特到來自第二PHY的輸出位元流和去除由第二PHY接收的輸入位元流的成幀比特。成幀比特可確定位元流中的資料包的起始與終止。
子層410可執行前向糾錯(FEC)功能，包括增加內部和/或外部FEC比特到來自第二PHY的輸出位元流，FEC糾正(correct)、以及解除由第二PHY接收的輸入位元流的FEC比特。
子層412執行子帶分複用(Sub-Band Division Multiplexing)功能，包括確定子帶發送來自第二PHY的輸出位元流、將輸出位元流分成多個子帶(將在下面參照圖5做進一步描述)、確定子帶的寬度、和裝配(assembing)由第二PHY在多個子帶上接收的位元流以生成輸入位元流。根據實施例，子層412可實施例如子帶分複用(SDM)、小波正交頻分複用(OFDM)、和離散小波多音(DWMT)中的任何一個。
子層414執行同軸電纜上與功率相關的傳輸功能。子 層414可以是專有子層或是其他可由標準機構採用的子層。
CMC112的第一PHY和第二PHY連同CMC112的可選的其他模組(例如，第一和第二PHY之間的鏈結或介面模組)一起形成兩路轉換模組，兩路轉換模組可調整由第一PHY接收的輸入位元流，用於由第二PHY進行傳輸，反之亦然。實施例中，由第一PHY在光纖鏈路上接收的輸入位元流由第一PHY棧的子層404和406進行處理以生成中間位元流。隨後中間位元流由第二PHY棧的子層408、410、412和414進行連續地處理以生成輸出位元流，用於由第二PHY在同軸電纜上進行傳輸。以類似的方式調整由第二PHY在同軸電纜上接收的輸入位元流，用以由第一PHY在光纖鏈路上進行傳輸。
本領域的技術人員應瞭解，上述對示例架構300和400的描述僅用作舉例，而不是對本發明的實施例的限制。例如，在其他實施例中，層1(PHY)和層2(MAC)棧和子層可用於執行上述的介質轉換功能。
3.分速率(sub-rating)EPON MAC流量的實施例
上面論述了使EPON MAC能在HFC網路上以端到端的方式被使用的實施例。這些實施例使得EPON MAC層的包處理能力、QoS功能和管理功能在HFC網路上被充分利用。
IEEE標準為EPON MAC定義了兩種資料速率(上行或下行)。這兩種資料速率是10Gbps(10G-EPON，IEEE802.3av)和1Gbps(1G-EPON,IEEE802.3ah)。因此，要端到端地運行EPON MAC，OLT和CNU處的EPON MAC層必須使用這兩 種資料速率中的一種。
實際上，HFC網路可能無法支援EPON MAC全數據速率。例如，在一些HFC網路中，網路的EPOC部分(例如，CMC和CNU間的同軸電纜)可能沒有足夠的帶寬(由於有限的頻譜或雜訊損傷)以支援EPON MAC全數據速率。在其他情況下，成本因素迫使低成本收發器不能支持例如在OLT、CMC或CNU處使用EPON MAC全數據速率。相應地，要在網路上持續運行EPON MAC端到端(每個標準規範，EPON MAC本身未經修改)，必須根據物理介質的可用帶寬和/或傳輸能力對EPON MAC流量進行分速率(sub-rate)。
如以下將進一步描述的實施例，根據物理介質的可用帶寬和/或傳輸能力，對EPON MAC流量進行分速率。在PHY層中執行EPON MAC流量的分速率。PHY層可在支持端到端EPON MAC鏈路的通信路徑中的任何地方執行分速率，例如，在CNU或CMC中。由於在PHY層中執行分速率，在EPON MAC鏈路的任一端的EPON MAC層沒有發現正在執行分速率，從而繼續依據它通常遵守的IEEE標準進行操作。
以下將參照具有與圖3中的上述架構類似的架構的HFC網路，對實施例進行描述，例如，基於此處的教導，本領域的技術人員應瞭解，實施例不限於該示例架構。此外，實施例不局限於在HFC網路中使用。例如，實施例可應用于任何在上行或下行需要EPON MAC流量分速率的基於EPON MAC的網路。例如，實施例可應用於非混合EPON網路，在非混合EPON網路中，在OLT或ONU的網路元件的限制使EPON MAC流量分速率成為必要(例如，可使用低成本的2/3×10Gbps雷射器代替10Gbps雷射器以運行10G-EPON)。
圖5示出了根據本發明實施例的、分速率上行EPON MAC流量的示例性過程500。參照具有與圖3中的上述架構類似的架構的示例性HFC網路，對示例性過程500進行描述。具體地，示例性HFC網路包括OLT102、CMC112和CNU122。OLT102使用EPON MAC層310和EPON PHY層306。CMC112在EPON PHY和同軸電纜PHY之間執行轉換，反之亦然。CNU122使用同軸電纜PHY層308和EPON MAC層310。由於CNU122實施EPON MAC層，CNU對於OLT來說，正如ONU一樣。可由包含在實施分速率的PHY中的處理器執行示例性過程500。
通常，在EPON中，OLT管理多個ONU。EPON標準因此規定，OLT指定時隙，在該時隙過程中ONU進行傳輸。具體的，EPON標準規定了用於分配傳輸時隙給ONU的機制。機制包括由ONU執行的“報告”(“Report“)操作和由OLT執行的“門”(“Gate“)操作。在報告操作中，ONU(具有要發送的包)生成和發送報告MPCPDU(多點控制協定資料單元)(報告幀)到OLT。報告幀包括在ONU處的包佇列長度的指示。作為對報告幀的應答，OLT生成和發送門MPCPDU(門幀)到ONU。門幀包括時間戳、傳輸起始時間和傳輸時隙。根據指定的運行EPON MAC資料速率(例如，1Gbps或10Gbps)和報告幀中指示的包佇列長度，OLT確定傳輸時隙。通常，規定傳輸時隙以16ns的時間量子(time quanta)為增量(16ns 是以1Gbps的速率在EPON中傳送2位元組的時間)。
實施例利用上述EPON標準分配機制。具體地，如圖5所示，過程500開始於CNU122的EPON MAC層310，該CNU122生成和發送報告幀到同軸電纜PHY層308以用於傳輸。報告幀包括包佇列長度值，該包佇列長度值是包佇列長度在EPON MAC層310處表現出來的值，且報告幀的目的地是OLT102。報告幀通過MAC-PHY介面轉發。
在報告幀在同軸電纜304上進行傳輸之前，同軸PHY層308攔截來自EPON MAC310的報告幀，並基於同軸電纜304上實際支援的資料速率在報告幀中上變換(即，按比例增長)包佇列長度值。實施例中，根據指定的運行EPON MAC資料速率與電纜304上實際支援的資料速率的比值(上變換比率)對包佇列長度值進行上變換。例如，如果指定的運行EPON MAC的資料速率是1Gbps，而實際支援的資料速率是333Mbps，則包佇列長度值乘以因數3。基於此處的教導，本領域的技術人員應瞭解，根據實施例可採用其他的方式對包佇列長度值進行上變換。實施例中，同軸電纜PHY層308包括用於與EPON MAC310進行通信的MAC介面(未在圖5中顯示)、以及執行對報告幀的攔截並在報告幀在同軸電纜304上進行傳輸之前對包佇列長度值進行上變換的攔截模組(未在圖5中顯示)。
實施例中，PHY層308根據同軸電纜304任一端處的收發器的一個或多個發送/接收資料速率、同軸電纜304的可用帶寬、電纜304上的調製效率和同軸電纜304的測量傳輸品質 (例如，SNR)，確定同軸電纜304上實際支援的資料速率。根據此處的教導，本領域的技術人員應瞭解，還可利用其他的參數或測量值確定同軸電纜304上實際支援的資料速率。實施例中，同軸電纜PHY層308包括資料速率確定模組(未在圖5中顯示)，用於確定上述的同軸電纜304上實際支援的資料速率。
在報告幀中上變換包佇列長度後，同軸PHY308發送報告幀到OLT102。報告幀由CMC112轉發到OLT102。在OLT102處，報告幀由EPON PHY306接收並再轉發到EPON MAC310。
EPON MAC310接收報告幀，並依據EPON標準按照通常的方式對報告幀進行處理。具體地，EPON MAC310根據報告幀確定傳輸起始時間和傳輸時隙，並生成具有所確定的起始時間和傳輸時隙的時戳門幀(time-stamped Gate frame)。根據指定的運行EPON MAC的資料速率(例如，1Gbps或10Gbps)和報告幀中的上變換的包佇列長度值，確定傳輸時隙。當EPON MAC310確定起始時間時，還可計算OLT102和CNU122之間的RTT(round trip time：往返時延)。根據EPON標準，利用門和報告操作，可測量RTT。
然後，EPON MAC310發送門幀到CNU122(即，ONU發起報告幀)。門幀通過CMC112由EPON PHY306發送到同軸PHY308。
在CNU122處，同軸電纜PHY308在門幀轉發到EPON MAC310前對其進行攔截、下變換門幀中指示的傳輸時隙值、以及再轉發門幀到EPON MAC310。實施例中，通過與用於上 變換報告幀中的包佇列長度值的上變換比率成反比的比率(下變換比率)，同軸電纜PHY308下變換傳輸時隙。換而言之，上變換比率與下變換比率的乘積等於一(1)。實施例中，與執行包佇列長度的上轉換的攔截模組相同的(或不同的)攔截模組執行這些步驟。
通過上述過程，為CNU122傳輸其資料包而分配的傳輸時隙是足夠長的，使得所有的包能夠在網路中任何其他的預定ONU在同一物理介質上開始與PLT102進行傳輸之前到達OLT102。如果物理介質支援EPON MAC全數據速率，鏈路任一端處的EPON MAC層310在相同的條件下進行操作。換而言之，EPON MAC層310僅全EPON MAC資料速率進行傳輸，且不會以任何方式降速率(down-rate)其流量。實際上，在CNU122處，EPON MAC310並不知道上變換的佇列包長度值的傳輸時隙已被OLT102許可(grant)，以至於假定更小的傳輸時隙值對其可用的情況下，以EPON MAC全數據速率進行傳輸。
當CNU122的EPON MAC層310從同軸PHY層308接收門幀時，EPON MAC層310依據EPON標準並按照其通常的方法處理門幀，使其正常地遵守。具體地，EPON MAC層310根據包含在門幀中的時間戳更新時間戳寄存器、根據包含在門幀中的起始時間更新時隙開始寄存器(slot start register)、根據包含在門幀中的下變換傳輸時隙值更新時隙長度寄存器(slot length register)。隨後，EPON MAC層310等待所分配的起始時間以開始資料包傳輸。
當到達所分配的開始時間時，EPON MAC層310以指定的運行EPON MAC資料速率(例如，1Gbps或10Gbps)開始資料包的傳輸。
圖6示出了根據本發明實施例的、上行EPON MAC流量的示例性流程600。示例性流程600發生在圖5中所示的過程已被執行之後，參照與上面圖3和圖5中的HFC網路相同的HFC網路對示例性流程600進行描述。
示例性流程600示出了從CNU122的EPON MAC310層發送到OLT102的EPON MAC層310的EPON MAC流量的相同片段。EPON MAC流量片段可以是單個EPON MAC資料包或具有多個EPON MAC資料包的資料包流。
在EPON MAC層310和CNU122的同軸電纜PHY層308之間，EPON MAC流量片段位於圖6中片段602的時閾中，以指定的運行EPON MAC資料速率(例如，1Gbps或10Gbps)進行傳輸。如上，EPON MAC層310在操作中假定由OLT102分配的時隙等於包含在門幀中的下變換的傳輸時隙。
在CNU122的同軸電纜PHY層308和CMC112的同軸電纜PHY層308之間，EPON MAC流量片段位於圖6中片段602的時閾中，該EPON MAC流量片段以同軸電纜304實際支援的資料速率進行傳輸。如上，同軸電纜304的實際支援的資料速率可能低於指定的運行EPON MAC資料速率。但是，由於同軸PHY層308已預先上變換發送到OLT102的報告幀中的包佇列長度值，同軸PHY308獲得更多的時間通過同軸電纜304發送EPON MAC流量片段到CMC112。
CMC112以同軸電纜304實際支援的資料速率通過同軸電纜304接收EPON MAC流量片段。但是，CMC112必須以指定的運行EPON MAC資料速率通過光纖鏈路302重新發送EPON MAC流量片段。由於同軸電纜304實際支援的資料速率低於指定的運行EPON MAC資料速率，CMC112不能立即重新發送所接收的EPON MAC流量片段。相應地，實施例中，CMC112緩衝所接收的EPON MAC流量片段，且在預定的延遲後開始以指定的EPON MAC資料速率通過光纖鏈路302傳送EPON MAC流量片段。根據實施例，緩衝可在同軸PHY層308或在CMC112的EPON PHY306中執行。
光纖鏈路302上的EPON MAC流量片段的傳輸發生在圖6中的片段606的時域中。如上，傳輸是以指定的運行EPON MAC資料速率完成的。圖6中的示例性的段608示出了光纖鏈路302上的整個流量格式。例如圖6中的片段608描繪了整個流量圖樣，由於在CMC112的緩衝，空閒週期後面是使用週期。通常，光纖鏈路302的使用百分比大約等於下變換比率，下變換比率用於對CNU122的同軸電纜PHY308處的分配傳輸時隙值進行下變換。
基於此處的教導，本領域的技術人員應瞭解，上述實施例的一個或多個步驟可在沿著CNU122的EPON MAC層310和OLT102的EPON MAV層310之間的端到端EPON MCA鏈路的不同的實體處執行。例如，在上述實施例中，分速率過程(即，佇列包長度值的上變換、傳輸時隙值的下變換等)被描述成在CNU122的同軸PHY層308中執行。但是，本發明不 僅僅局限於此。例如，分速率過程的一個或多個步驟可在CMC112的同軸PHY308、在CMC112的EPON PHY306、或在兩者中執行(作為在CNU122的同軸PHY層308中執行的附加或替代)。
再者，基於此處的教導，本領域的技術人員應瞭解，上述實施例能以自適應的方式實施，從而適應條件的變化(例如，傳輸品質、雜訊等)。例如，實施例中，週期性地確定同軸電纜304實際支援的資料速率，分速率過程相應地進行調整。
在其他方案中，HFC網路結構是這樣的，CMC112分別通過同軸電纜304連接到多個CNU122，以及通過光纖鏈路304連接到OLT102。相應地，上述的實施例在每個單獨的CNU122的同軸電纜PHY層308中實施。在不同CNU中實施的實施例獨立進行操作，每個操作分別基於連接CNU到CMC112的各自的同軸電纜304。因此，不同的CNU能以不同的上行資料速率傳輸到CMC112。
圖7是根據本發明示例性實施例的、用於分速率EPON MAC流量的方法的過程流程圖700。過程700可在PHY層中實施。PHY層可以是在上述示例性實施例中描述的同軸電纜PHY層，或是其他介質類型的PHY層(例如，光PHY層，如EPON PHY)。PHY層可以是連接ONU到EPON或到EPON/EPOC混合(即，HFC)網路的PHY。或者，PHY層可設在位於EPON/EPOC網路中的ONU和OLT之間的AMC中。過程700還可由多個位於網路中的不同位置的PHY層執行。
過程700開始於步驟702，步驟702包括，從第一EPON MAC層接收具有包佇列長度值的第一控制幀。實施例中，第一控制幀是報告MPCPDU(報告幀)。第一EPON MAC層可以是ONU的MAC層。
步驟704包括，增加第一控制幀中的包佇列長度值。實施例中，步驟704包括，基於連接到PHY層的物理介質上實際支援的資料速率上變換包佇列長度值。實施例中，根據指定的運行EPON MAC資料速率與介質上實際支援的資料速率的比率(上變換比率)上變換包佇列長度值。
隨後，步驟706包括，發送具有增加的包佇列長度值的第一控制幀到第二EPON MAC層。實施例中，第二EPON MAC層位於管理ONU的OLT中。
步驟708包括，從第二EPON MAC層接收具有傳輸時隙值的第二控制幀。實施例中，第二控制幀是門MPCPDU(門幀)。
步驟710包括，減小包含在第二控制幀中的傳輸時隙值。實施例中，步驟710包括，採用與用於在步驟704中上變換第一控制幀的包佇列長度值的上變換比率成反比的比率(下變換比率)，下變換傳輸時隙值。
最後，步驟712包括，轉發具有減小的時隙傳輸值的第二控制幀到第一EPON MAC層。隨後，第一EPON MAC層基於減小的時隙傳輸值但是以正常的EPON資料速率(1Gbps或10Gbps)開始進行資料傳輸。
如上，IEEE標準為上行和下行通信定義的EPON MAC資料速率都是1Gbps和10Gbps。因此，在HFC網路的EPOC部 分(例如，同軸電纜304)不能維持指定的運行EPON MAC資料速率的情況下，必須分速率(sub-rate)下行EPON MAC流量(和上行EPON MAC流量一樣)。根據實施例，根據物理介質的可用帶寬和/或傳輸能力對下行EPON MAC流量執行分速率。實施例中，在PHY層中對下行EPON MAC流量執行分速率。執行分速率的PHY層可位於支持端到端EPON MAC鏈路的通信路徑中的任何地方。實施例中，在OLT中(在OLT的EPON MAC中或EPON PHY層中)、CMC中、或兩者中對下行EPON MAC流量執行分速率。但是，在一些實施例中，不能在OLT中對EPON MAC流量執行分速率。因此，只能在其他下行處執行分速率，例如，在CMC處。由於是在PHY層中執行分速率，在EPON MAC鏈路任一端的EPON MAC層無法知曉正在執行分速率，從而將按照常規實施方式依據IEEE標準繼續操作。
圖8示出了根據本發明實施例的、分速率下行EPON MAC流量的示例性過程。示例性過程800示出的方案中，僅在CMC對下行EPON MAC流量執行分速率。當在OLT處無法執行分速率時，可使用示例性過程800。如圖8所示，過程800開始於，OLT102通過光纖鏈路302以指定的運行EPON MAC資料速率(例如，1Gbps)發送下行流量。
CMC112接收以指定的運行EPON MAC資料速率(例如，1Gbps)從OLT102發送的下行流量。但是，CMC112將不會以大於同軸電纜304實際支援的資料速率(例如，示例過程800中為500Mbps)在同軸電纜304上進行發送。因此，當 同軸電纜304實際支援的資料速率低於指定的運行EPON MAC資料速率時，必須在CMC112處丟棄下行流量EPON MAC的一部分。
實施例中，如圖8所示，CMC112實施緩衝介質模組(buffer mediator module)802和幀緩衝器804。CMC112接收的幀由緩衝介質802處理，從而確定該幀是丟棄，還是發送到緩衝器804以用於在同軸電纜304進行進一步傳輸。本領域的技術人員應瞭解，該過程還可在逐包(packet-by-packet)級上執行。
在一定條件下，在CMC112的EPON MAC流量的分速率可在CNU122導致無序包(out-of-order packet)。為了解決該問題，時間戳被插入在CMC112發送的包中，且由CNU122提取以按照需要重新排列接收的包。
圖9是根據本發明實施例的、用於分速率下行EPON MAC流量的方法的過程流程圖900。例如，過程900可由緩衝介質模組802執行。
過程900開始於步驟902，步驟902包括，確定接收的幀是資料幀(用戶資料)還是控制幀(MPCP幀)。
如果接收的幀是控制幀，過程900進行到步驟904，步驟904包括，確定是否超過控制幀閾值。實施例中，當達到緩衝器的第一預定義等級時(即，緩衝器被填滿到或超過第一預定義等級)，則超過控制幀閾值。如果已經超過控制幀閾值，控制幀在步驟908中被丟棄。否則，控制幀在步驟910中被發送到幀緩衝器。
以類似的方式，如果接收的幀是資料幀，處理過程900進 行到步驟906，步驟906包括，確定是否超過資料幀閾值。實施例中，當達到緩衝器的第二預定義等級時(即，緩衝器被填滿或超過第二預定義等級)，則超過資料幀閾值。如果已經超過資料幀閾值，資料幀在步驟912中被丟棄。否則資料幀在步驟910中被發送到幀緩衝器。
通常，以比接收資料幀低的資料速率接收控制幀，且控制幀的重要性一般都高於資料幀的重要性。相應地，實施例中，為了確保控制幀被丟棄的頻率小於資料幀被丟棄的頻率，配置緩衝器的第一預定義等級(其確定是否超過控制幀閾值)高於緩衝器的第二預定義等級(其確定是否超過資料幀閾值)。
基於此處的教導，本領域的技術人員應瞭解，可修改過程900以適應除了控制和資料幀外的OAM(操作、管理和維護)幀。或者，OAM幀可被視為過程900中的控制幀。
以上在闡述特定功能和其關係的實現的功能構件的幫助下已經描述實施例。此處，為了描述的便利，這些功能構件的邊界已經確定。只要適當地執行特定的功能和其關係，可以確定替代性的邊界。
特定實施例的前述描述將充分揭示本發明的一般性，以致于通過應用本領域技術人員的知識，在沒有過多的實驗的情況下、其他人可以為各種應用容易地修改和/或適應性調整上述特定的實施例，而不背離本發明的一般概念。因此，基於此處呈現的教導和引導，這些調整和修改應該在公開實施例的含義和等效變換範圍內。應該理解的是，此處的措辭和術語用於說明目的而不是限制目的，從而本說明書的術語或措辭將由技術 人員根據教導和引導作出解釋。
本發明的實施例的寬度和範圍不應該受任一上述示範性實施例的限制，而應該僅僅依照權利要求和它們的等效變換來確定。
相關申請的交叉引用
本專利申請享有2011年5月5日申請的、申請號為No.61/472,017的美國臨時專利申請的優先權(代理案卷號為No.12/2875.5540000)，且本專利申請與2010年9日申請的、申請號為No.12/878,643的美國臨時專利申請有關，該美國臨時專利申請享有2009年9月9日申請的、申請號為No61/240,935的美國臨時專利申請和2010年2月22日申請的、申請號為No.61/306,745的美國臨時專利申請的優先權，上述全部專利申請以引用的方式整體併入到本申請中。
100‧‧‧網絡架構
102‧‧‧光鏈路終端(OLT)
104‧‧‧光纖鏈路
106‧‧‧無源光分路器
108‧‧‧光纖鏈路
110‧‧‧通信節點
112‧‧‧同軸介質轉換器(CMC)
114‧‧‧同軸電纜
116‧‧‧放大器
118‧‧‧同軸分路器
120‧‧‧同軸電纜
122‧‧‧同軸網絡單元(CNU)
124‧‧‧用戶媒體設備
200‧‧‧網絡架構
202‧‧‧家庭
204‧‧‧多租戶建築
206‧‧‧光網絡單元(ONU)
300‧‧‧端到端分層通信架構
302‧‧‧光纖鏈路
304‧‧‧同軸電纜
306‧‧‧以太網無源光網絡(EPON)物理層(PHY)層
308‧‧‧同軸電纜PHY層
310‧‧‧EPON介質訪問控制(MAC)層
400‧‧‧端到端分層通信架構
402‧‧‧層2(L2)功能
404-414‧‧‧子層
602‧‧‧片段
608‧‧‧片段
802‧‧‧緩衝介質模塊
804‧‧‧幀緩衝器
圖1示出了根據本發明實施例的、示例性的乙太網無源光網路(EPON)-基於同軸電纜的乙太網無源光網路(EPOC)混合網路架構；圖2示出了根據本發明實施例的、另一示例性的EPON-EPOC混合網路架構；圖3示出了根據本發明實施例的、光鏈路終端(OLT)和同軸網路單元(CNU)之間的示例性的端到端分層通信架構；圖4示出了根據本發明實施例的、光鏈路終端(OLT)和同軸網路單元(CNU)間的另一示例性的端到端分層通信架構； 圖5示出了根據本發明實施例的、對上行EPON MAC流量進行分速率的示例性過程；圖6示出了根據本發明實施例的、上行EPON MAC流量的示例性流程；圖7是根據本發明實施例的、用於對上行EPON MAC流量進行分速率的方法的過程流程圖；圖8示出了根據本發明實施例的、對下行EPON MAC流量進行分速率的示例性過程；圖9是根據本發明實施例的、用於對下行EPON MAC流量進行分速率的方法的過程流程圖。
102‧‧‧OLT
112‧‧‧CMC
122‧‧‧CNU
304‧‧‧同軸電纜
306‧‧‧EPON PHY層
308‧‧‧同軸電纜PHY層
310‧‧‧EPON MAC層

Claims (10)

  1. 一種用於對通信鏈路上的乙太網無源光網路(EPON)介質訪問控制(MAC)流量進行分速率的方法，其特徵在於，所述方法包括：從第一EPON MAC層接收具有包佇列長度值的第一控制幀；增加所述第一控制幀中的所述包佇列長度值；發送具有所述增加的包佇列長度值的所述第一控制幀到第二EPON MAC層；從所述第二EPON MAC層接收具有傳輸時隙值的第二控制幀；減小所述傳輸時隙值；以及轉發具有所述減小的時隙傳輸值的所述第二控制幀到所述第一EPON MAC層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所示第一EPON MAC層位於光網路單元(ONU)中。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述第二EPON MAC層位於光鏈路終端(OLT)中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述增加步驟包括，根據所述通信鏈路實際支援的資料速率和指定的運行EPON MAC資料速率中的至少一個，上變換所述包佇列長度值。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中，基於所述增加的包佇列長度值確定所述傳輸時隙值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中，所述減小步驟包括，根據所述通信鏈路實際支援的資料速率和指定的運行EPON MAC資料速率中的至少一個，下變換所述傳輸時隙值。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中，所述減小步驟包括，以與所述包佇列長度值的所述上變換成反比的方式，下變換所述傳輸時隙值。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中，所述方法還包括：以所述指定的運行EPON MAC資料速率從所述第一EPON MAC層接收資料包；以及以所述通信鏈路所述實際支援的資料速率在所述通信鏈路上發送所述資料包。
  9. 一種物理層(PHY)晶片，其特徵在於，包括：介質訪問控制(MAC)介面，用於與第一乙太網無源光網路(EPON)MAC層進行通信；攔截模組，用於攔截來自所述第一EPON MAC層的第一控制幀和增加所述第一控制幀中的包佇列長度值；收發模組，用於發送所述第一控制幀到第二EPON MAC層。
  10. 一種用於對下行乙太網無源光網路(EPON)介質訪問控制(MAC)流量進行分速率的方法，所述方法包括：接收幀；確定所述接收的幀是資料幀還是控制幀；如果所述接收的幀是控制幀且已超過控制幀閾值，則丟棄所述接收的幀；及 如果所述接收的幀是資料幀且已超過資料幀閾值，則丟棄所述接收的幀。
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