WO2023156580A1 - Procédés et dispositifs de traitement de données descendantes pour réseaux optique passifs en cascade - Google Patents

Procédés et dispositifs de traitement de données descendantes pour réseaux optique passifs en cascade Download PDF

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WO2023156580A1
WO2023156580A1 PCT/EP2023/054006 EP2023054006W WO2023156580A1 WO 2023156580 A1 WO2023156580 A1 WO 2023156580A1 EP 2023054006 W EP2023054006 W EP 2023054006W WO 2023156580 A1 WO2023156580 A1 WO 2023156580A1
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WO
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layer
data
level
encapsulation
transmission
Prior art date
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PCT/EP2023/054006
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English (en)
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Gael Simon
Philippe Chanclou
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Orange
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/30—Definitions, standards or architectural aspects of layered protocol stacks
    • H04L69/32—Architecture of open systems interconnection [OSI] 7-layer type protocol stacks, e.g. the interfaces between the data link level and the physical level
    • H04L69/322—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q11/0067—Provisions for optical access or distribution networks, e.g. Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GE-PON), ATM-based Passive Optical Network (A-PON), PON-Ring
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q2011/0064—Arbitration, scheduling or medium access control aspects

Definitions

  • the invention is in the field of optical telecommunications (fiber optics) and access networks of the "passive optical network” type (PON, "Passive Optical Network”).
  • a Passive Optical Network refers to a Layer 1 fiber optic transport principle used in optical service networks (FTTx, "Fiber To The x"). It is characterized by a passive point-to-multipoint fiber architecture (several users share the same optical fiber and there is no active equipment between the exchange and the subscribers).
  • ITU International Telecommunications Union
  • PON network standards including GPON (ITU-T G.984 standard), XGS-PON (ITU-T G.9807 standard), NG-PON2 (ITU-T G. 989), HS-PON (ITU-T G.9804 standard), etc.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • the optical line terminal, or OLT (Optical Line Terminal) at the operator's exchange connects the optical network units, or ONU ("Optical Network Unit") deployed at the customers.
  • OLT optical Line Terminal
  • ONU optical Network Unit
  • the low cost of PONs, their maturity and their point-to-multipoint topology make them interesting for applications beyond the framework of FTTH ("Fiber To The Home"): FTTR ("fiber to the room", deployment of a optical network within the home to connect, for example, the home gateway with the Wifi access points in each room), POL (“Passive optical LAN”: optical LAN for companies – LAN: “Local Ara Network”), FTTM (“ Fiber to the machine: use of PON technology to connect the machines of a factory/warehouse/... to the network), etc.
  • FTTR a natural solution to achieve FTTR/POL/FTTM would be to cascade PON technologies.
  • a first stage of PON would connect the central office of the operator equipped with an OLT to the dwelling equipped with an ONU in a home gateway, and a second stage of PON would distribute the signal in the different rooms in the home with a second OLT in the home gateway and rooms equipped with ONUs.
  • this assumes the deployment of heavy equipment (in the functional sense) in the customer's home, such as an OLT functionality added in the home gateway, and equipment providing ONU functionality in the various rooms.
  • PON technologies are based on a specific protocol stack, required to manage the specific PON (point-to-multipoint) topology, allowing the transparent encapsulation and decapsulation of classic Ethernet frames.
  • ITU's PON technologies use the TC ("Transmission Convergence") layer which has several functions performed in series, including the encapsulation of data or management flows in GEM frames ("Gigabit-capable passive optical network Encapsulation Method"), then GTC (“Gigabit-capable passive optical network Transmission Convergence”), which are then encoded and scrambled. The headers of these frames make it possible to manage the "switching" of the frames, and the priorities associated with the services.
  • the binary sequence obtained is transposed into the analog (electrical) domain and is used to modulate the optical carrier which thus carries the information.
  • the optical signal is then received, and the received binary sequence is in turn "scrambled", decoded, and decapsulated.
  • the headers of the frames that carry the routing information then make it possible to route the traffic to the correct destination with the associated priority.
  • the protocol stack is traversed in both directions of transmission (from the OLT to the ONU for the downlink traffic, and vice versa for the uplink).
  • Cascading several PON trees involves doing this at each stage of the cascade, which represents very cumbersome operations for equipment located outside the operator's central office.
  • the fact that these operations are carried out on electronic cards outside the domain controlled by the operator (the exchange), also limits the miniaturization of equipment, this last point being important in certain scenarios such as domestic use. This also implies an energy cost which is then charged to the user.
  • One of the aims of the invention is to remedy these drawbacks of the state of the art.
  • the invention improves the situation with the aid of a method of transmitting data in a downlink optical signal, implemented in a first optical line terminal of a first passive optical network, the data being received at the level of a service layer, then successively processed by the service layer, a transport layer and a physical layer, then transmitted at the level of the physical layer, the method comprising, at the level of the service layer, a processing of the data relating to at least one sub-layer of the transport layer, called encapsulation, before transmission of the processed data to the transport layer.
  • data is encapsulated in sub-layers of the transport layer by processing at the service layer.
  • the data then undergoes the traditional processing of the transport layer and the physical layer.
  • the method according to the invention can be seen as consisting in moving part of the protocol stack from the second PON to the first PON. More precisely, the service layer, as well as the part of the transport layer located above a cutout, are moved from the OLT of the second PON to the OLT of the first PON, to be processed there at the level of the service layer which is above the transport layer, without the transport layer of the first OLT being modified.
  • the data frames are transmitted with this encapsulation by the first OLT, are received by an optical signal by an ONU of the first PON.
  • the data frames recovered by the ONU after popping are transmitted to the second OLT serving the second PON, directly at the level of the sub-layer just below the cutout.
  • the second OLT does not need to perform any processing related to the sublayer (or sublayers) of the transport layer above the cutout.
  • the second OLT only has to apply to these frames a processing relating to the remaining sub-layer (or to the remaining sub-layers) located below the cutout of the transport layer, i.e. that is, the processing of the sub-layers which have not been encapsulated by the first OLT (which include in particular all the sub-layers of the physical layer). This reduces by as much the processing that the second OLT must perform before transmitting the data frames to a second ONU of the second PON.
  • the division between the encapsulated sub-layers and the non-encapsulated sub-layers can be determined according to the processing capacities of the second OLT, or other criteria such as for example the available computing resources or the available power supply.
  • the term "encapsulation” generally designates any processing carried out in the transport layer in order to prepare a data frame for its processing by the physical layer, that is to say in the direction of descent of the protocol stack, from the so-called high layers to the so-called low layers.
  • Processing of the transport layer in the downstream direction includes, for example, depending on the sub-layer concerned, fragmentation, encryption ("encryption”), embedding ("embedding”) of OAM information ( Operation Administration & Maintenance), scrambling, etc.
  • This transmission method is completely transparent for the ONUs of the first PON and for the ONUs of the second PON, and allows a reduction in processing within the second OLT, which translates into savings in terms of required computing power and energy needed.
  • the encapsulation relates to all the sub-layers of the transport layer.
  • the method comprises, for data frames intended for the second ONU, and prior to processing at the level of the transport layer and at the level of the physical layer, an encapsulation of the data frames in the entire transportation layer.
  • the second OLT when the cutout is between the physical layer and the transport layer, i.e. with an encapsulation, by the first OLT, of the entire transport layer, the second OLT no longer has any processing to perform at the transport layer for data frames, and can forward them directly to its physical layer. This minimizes the processing that the second OLT must perform for the data frames intended for ONUs of the second PON.
  • the transmission method comprises, at the level of the service layer and prior to the encapsulation, another encapsulation relating to at least one sub-layer of the transport layer.
  • this third OLT can also save processing at the service and transport layers.
  • the frames intended for an ONU of this third PON are encapsulated a first time according to a cutout of the transport layer specific to the third PON, then encapsulated a second time according to a cutout of the own transport layer at the second PON.
  • the cutouts of the protocol stack for encapsulation may be different from one PON cascade stage to another.
  • the invention is not limited to two or three cascaded passive optical networks.
  • the frames intended for an ONU of this N-th PON can be encapsulated N-1 times according to the successive cuts of the transport layer of each of the PONs, starting with the cut of the N -th PON and ending with that of the second PON.
  • the second OLT of the second PON saves processing relating to the encapsulated sub-layers, since they have already been carried out at the level of the first OLT.
  • This lightens the equipment hosting the second OLT which is particularly advantageous in the case where this equipment is located at a customer of the operator of the first PON.
  • this lightening facilitates the integration of the second OLT with the ONU of the first PON in a single and same hardware equipment FGW (for Fiber Gateway, or fiber gateway), which may be an optical network gateway, such as for example a modified home or professional Internet access gateway.
  • FGW for Fiber Gateway, or fiber gateway
  • the choice of the sub-layers which are encapsulated in the downward direction is made according to a breakdown of the protocol stack which determines the part of this stack which is functionally deported from the second PON to the OLT of the first PON. Therefore, the cutout determines a link of complementarity between the first and the second OLT.
  • the ONU functionality of the integrated equipment detects the presence or absence of the encapsulation at the level of the service layer. In the event of the presence of an encapsulation, this means that the frame is intended to continue its path towards the second PON which is cascaded to the first PON. If there is no encapsulation, this means that the frame has the ONU function as its destination, or more precisely has as its final destination an item of equipment connected to a local network served by the ONU, for example a domestic Wi-Fi network.
  • the invention also relates to a device for transmitting data in a downlink optical signal, comprised in a first optical line terminal of a first passive optical network, the data being received at the level of a service layer, then successively processed by the service layer, a transport layer and a physical layer, then transmitted at the level of the physical layer, the device comprising receivers, transmitters, a processor and a memory coupled to the processor with instructions intended to be executed by the processor for, at the level of the service layer, data processing relating to at least one sub-layer of the transport layer, called encapsulation, before transmission of the processed data to the transport layer.
  • This device capable of implementing in all its embodiments the transmission method which has just been described, is intended to be implemented in an optical line terminal serving optical network units through a first passive optical network, at least one of which is connected to another optical network terminal serving other optical network units through a second passive optical network.
  • the transmission device further comprises a first unit for managing the configurations, failures, performance, and security of the first passive optical network, and a second unit for managing the configurations, failures, performance, and security of the second passive optical network.
  • This device capable of implementing in all its embodiments the downlink transmission method which has just been described, is intended to be implemented in an optical network gateway, such as for example a "fiber" gateway d access to the Internet, domestic or professional.
  • an optical network gateway such as for example a "fiber" gateway d access to the Internet, domestic or professional.
  • the invention further relates to a system cascaded passive optical networks for the transmission of downlink data, comprising a transmission device, such as that which has just been described, connected to a plurality of downlink transmission devices such as the one which has just been described, through the first passive optical network, at least one such downlink transmission device being connected to a plurality of optical network units through a second passive optical.
  • the invention also relates to a computer program comprising instructions which, when these instructions are executed by a processor, lead the latter to implement the steps of the transmission method, which has just been described.
  • the invention also relates to an information medium readable by an optical network terminal, and comprising instructions of a computer program as mentioned above.
  • the invention also relates to a computer program comprising instructions which, when these instructions are executed by a processor, lead the latter to implement the steps of the downlink transmission method, which has just been described.
  • the invention also relates to an information medium readable for example by a fiber gateway for Internet access, and comprising instructions of a computer program as mentioned above.
  • the processing operations relating to sub-layers of the transport layer are omitted. These processing operations will be carried out further upstream at the level of the OLT of the first PON.
  • This lightens the equipment hosting the second OLT which is particularly advantageous in the case where this equipment is located at a customer of the operator of the first PON.
  • FGW for Fiber Gateway, or fiber gateway
  • FGW optical network gateway
  • the choice of the sub-layers which are not decapsulated in the upstream direction is made according to a breakdown of the protocol stack which determines the part of this stack which is functionally deported from the second PON to the OLT of the first PON. Therefore, the cutout determines a link of complementarity between the first and the second OLT.
  • the cut in the up direction may differ from the cut in the down direction. There may also be a cutout in only one of the two directions of transmission.
  • the term “decapsulation” generally designates any processing carried out in the transport layer on data after processing by the physical layer, that is to say in the direction of the rise of the protocol stack, layers say low to the so-called high layers.
  • Processing of the transport layer in the upstream direction includes, for example, depending on the sub-layer concerned, descrambling ("unscrambling"), retrieval of OAM information (“PLOAM parsing”), decryption, reassembly , etc.
  • PONs the term “optical burst” is used for the upstream direction, rather than the term “optical signal”, reserved for the downstream direction.
  • the uplink transmission method comprises, at the encapsulation level, before the transmission of the data to the service layer of the transmission stack, a formatting of the data in an Ethernet frame and an insertion into the Ethernet frame of information indicative of the encapsulation.
  • information indicative of the level of encapsulation can also be inserted into the Ethernet frames.
  • the missing processing according to the sub-layer(s) of the transport layer is not performed in the OLT of the second PON but is deported to the OLT of the first PON.
  • the detection of missing processing consists in verifying that the data is not in an Ethernet or OMCI format.
  • a first way of detecting that a processing operation is missing is to check in which format the data is delivered by the transport layer. Indeed, according to the prior art, the data expected per service layer must be in Ethernet or OMCI (ONU Management and Control Interface) format. If they are not in Ethernet or OMCI format, this means that their processing is not finished.
  • Ethernet or OMCI ONU Management and Control Interface
  • the detection of missing processing consists in verifying that Ethernet frames containing the data include information indicative of an encapsulation.
  • a second way of detecting that a processing operation is missing is based on prior formatting of the data into Ethernet frames, performed upstream in the OLT of the second PON, at the encapsulation level.
  • the OLT of the second PON inserts in a determined field of each Ethernet frame information indicating the presence of encapsulation, and optionally information indicating the level of encapsulation.
  • the OLT of the first PON receives the data at the output of its transport layer, they are all in the form of Ethernet frames (or OMCI messages), whether they originate from the first or the second PON.
  • Data frames from an ONU of the first PON and not from the second PON do not include information indicative of encapsulation, i.e. indicative of missing processing. It is therefore possible to distinguish these data frames from the data frames originating from an ONU of the second PON, which themselves include in a field the information indicative of a missing processing operation.
  • the missing processing detected relates to all the sub-layers of the transport layer.
  • the first OLT decapsulates the entire transport layer of the frame twice: a first time, following the passage of the frame in an optical burst through the first PON, then a second time, to compensate the absence of decapsulation after its passage in a prior optical burst, through the second PON.
  • the OLT of the first PON performs all the processing of the transport layer, which the OLT of the second PON no longer has to perform.
  • this third OLT can also save processing at the level of the service and transport layers, according to a breakdown of the sub-layers of the transport layer, which may be different from one PON stage to another.
  • This device capable of implementing in all its embodiments the uplink transmission method which has just been described, is intended to be implemented in an optical network gateway, such as for example a "fiber" gateway d access to the Internet, domestic or professional.
  • an optical network gateway such as for example a "fiber" gateway d access to the Internet, domestic or professional.
  • This device capable of implementing in all its embodiments the reception method which has just been described, is intended to be implemented in an optical line terminal serving optical network units through a first passive optical network, at least one of which is connected to another optical network terminal serving other optical network units through a second passive optical network.
  • the reception device further comprises a first unit for managing the configurations, failures, performance, and security of the first passive optical network, and a second unit for managing the configurations, failures, performance, and security of the second passive optical network.
  • the reception device further comprises a first unit for managing the uplink bandwidth allocation of the first passive optical network, and a second unit for managing the uplink bandwidth allocation of the second optical network passive.
  • the optical line terminal of the first passive optical network which manages the uplink bandwidth allocation of the passive optical networks of each stage of the cascade.
  • the offset of this function in the first optical line terminal thus lightens the optical line terminals of the second stage of the cascade, while allowing synchronized and harmonized management of all the passive optical networks of the cascade.
  • the invention further relates to a system cascaded passive optical networks for the reception of uplink data, comprising a reception device such as that which has just been described, connected to a plurality of uplink transmission devices such as the one which has just been described, through the first passive optical network, at least one such uplink transmission device being connected to a plurality of optical network units through a second passive optical.
  • the invention also relates to a computer program comprising instructions which, when these instructions are executed by a processor, lead the latter to implement the steps of the uplink transmission method, which has just been described.
  • the invention also relates to an information medium readable for example by a fiber gateway for Internet access, and comprising instructions of a computer program as mentioned above.
  • the invention also relates to a computer program comprising instructions which, when these instructions are executed by a processor, lead the latter to implement the steps of the reception method, which has just been described.
  • the invention also relates to an information medium readable by an optical network terminal, and comprising instructions of a computer program as mentioned above.
  • the programs mentioned above may use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code, such as in partially compiled form, or in n any other desirable shape.
  • a medium may comprise a storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or even a magnetic recording means.
  • a storage means such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or even a magnetic recording means.
  • Such a storage means can for example be a hard disk, a flash memory, etc.
  • an information medium can be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which can be conveyed via an electrical or optical cable, by radio or by other means.
  • a program according to the invention can in particular be downloaded from an Internet-type network.
  • an information medium can be an integrated circuit in which a program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the methods in question.
  • optical network gateway implementing the method of transmitting data in a downlink optical signal, and the method of transmitting data in an uplink optical burst, according to aspects of the invention.
  • PON technologies are based on a specific protocol stack, required to manage the specific PON (point-to-multipoint) topology, allowing the transparent encapsulation and decapsulation of classic Ethernet frames.
  • the ITU's PON technologies for example, use the TC (Transmission Convergence) layer, which has several functions performed in series, including the encapsulation of data or management flows in GEM (Gigabit-capable passive optical network) frames. Encapsulation Method), then GTC (Gigabit-capable passive optical network Transmission Convergence), which are then encoded and scrambled. Since GEM and GTC relate to G-PON technology, other PON technologies (XGS-PON, HS-PON, etc.) have similar functions with other names.
  • the headers of these frames make it possible to manage the "switching" of the frames, and the priorities associated with the services.
  • the binary sequence obtained is transposed into the analog (electrical) domain and is used to modulate the optical signal which thus carries the information.
  • the optical signal is then received, and the received binary sequence is in turn “descrambled”, decoded, and de-encapsulated.
  • the headers of the frames that carry the routing information then make it possible to route the traffic to the correct destination with the associated priority.
  • the protocol stack is traversed in both directions of transmission (from the OLT to the ONU for the downlink traffic, and vice versa for the uplink).
  • This table is not exhaustive, and presents as an example some of the sub-layers of the TC layer for the case of a G-PON according to the ITU standard.
  • the different layers and sub-layers of the protocol stack standardized at the IEEE are another example and are summarized in the following table (upper layers first: Network layer LAN & CSMA/CD layers L3 Data link layer Mac Client L2 Data link layer OAM (optional) L2 Data link layer MULTIPOINT MAC CONTROL (MPCP) L2 Data link layer MAC - MEDIA ACCESS CONTROL L2 physical layer RECONCILIATION sublayer L1 physical layer PHYSICAL CODING SUBLAYER (including optional Forward Error Correction) L1 physical layer PHYSICAL MEDIUM ATTACHMENT (PMA) L1 physical layer PMD layer L1
  • the different layers and sub-layers are grouped into 3 groups of layers corresponding respectively to a physical layer denoted L1, a transport denoted L2 and a service layer denoted L3.
  • the layers of the ITU and IEEE standards have equivalent functions and the rest of the document is based on those of the ITU standard, for simplicity.
  • the data transmitted by an upstream transmitter arrive at the OLT denoted OLT1, for example in the form of Ethernet frames.
  • the data of such an Ethernet Td frame are successively processed by the L3, L2 and L1 layers of the OLT1, then are transmitted in the form of a downlink optical signal, in the first level PON denoted PON1, which serves a plurality of ONU for example through an optical coupler, whose ONU denoted ONU1a, which receives the optical signal at the level of the L1 layer.
  • the optical signal received by the ONU1a is then processed successively by the layers L1, L2 and L3.
  • the Td frame is recovered and ready to be delivered to the second level PON denoted PON2, if its final destination is served by the PON2.
  • the same processing operations as in the OLT1 are then applied to the data of the frame Td by the OLT2, which transmits the data in a second optical signal in the PON2. Then this second optical signal transports in the PON2 the data of the frame Td to a plurality of ONUs including the ONU denoted ONU2a, which applies the same processing to them as the ONU1a.
  • the frame Td is recovered and can continue its progress towards its final destination.
  • This first aspect corresponds to a particular embodiment where the entire L3 layer and the entire L2 layer, i.e. the entire service layer and the entire transport layer, are remote from the OLT2 to the OLT1, in both directions of transmission.
  • the OLT1 checks the final destination of the Td frame.
  • L3 layer processing corresponds for example to the routing of Ethernet frames or OMCI information to the L2 layer of the OLT.
  • L2 layer processing corresponds, for example, to the fragmentation of an Ethernet or OMCI information frame into GEM frames, to their encryption, to fragmentation into GTC frames, to the onboarding of administration and management to the OLT or the ONUs, scrambling of the frames and their synchronization before sending the electrical signal thus generated to the optical transmitter.
  • the processing operations of the L1 layer correspond, for example, to the emission of an optical signal from an electrical signal by means of an optical transmitter, to the propagation in the optical fiber, and to the detection of the optical signal by a photoreceptor which transforms the optical signal into an electrical signal.
  • OMCI information or OMCI messages, are signaling frames exchanged between an OLT and the ONUs of the same PON, for managing the configurations, faults, performance, and security of the PON system.
  • the L3 layer of the OLT1 is modified and, in addition to the processing of L3 layer, the L3 layer of the OLT1 encapsulates the Td frame in the L2 layer, before delivering it to the L2 layer.
  • the L2 layer of the OLT1 is not modified and encapsulates the Td frame again, then delivers it to the L1 layer, which is not modified either.
  • the data of the Td frame is received in a first optical signal by the ONU1a, at the L1 layer.
  • the optical signal processed successively by the layers L1, L2 and L3.
  • the frame Td' which is recovered differs from the frame Td in that it has already undergone the processing operations of the L2 layer of the OLT2 in advance. It is already “encapsulated” in the L2 layer, and it is ready to be delivered directly to the L1 layer of the modified OLT2 of PON2, without processing at the L3 and L2 layers.
  • the OLT2 is therefore lightened, since it can be devoid of the components necessary for the processing of the L2 and L3 layers.
  • the data of the Td' frame is then transmitted in a second optical signal in the PON2.
  • This second optical signal transports in the PON2 the data of the frame Td′ to a plurality of ONUs, including the ONU2a, which applies the same processing to them as the ONU1a.
  • the frame which is recovered is the frame Td, and not the frame Td′. It should be noted however that the data of the two frames are the same, only their formats differ.
  • a frame Tm In the up direction, when a frame Tm arrives at the L3 layer of the ONU2a, it successively undergoes the processing of the L3, L2, L1 layers as in the prior art.
  • the data of the Tm frame are then transmitted in a first optical burst going up the PON2 to the L1 layer of the OLT2 which is modified.
  • the frame Tm′ which is delivered by the OLT2 in the up direction (as in the down direction moreover) has not undergone any processing at the level of the layers L2 and L3.
  • the ONU1a receiving the frame Tm' processes it successively at the level of the layers L3, L2 and L1 as in the prior art, and transmits the data comprised in the frame in an optical burst in the direction of the OLT1.
  • L1, L2 and L3 layers When a data burst is received by an OLT from the ONUs (upstream direction), they are successively processed by the L1, L2 and L3 layers.
  • the processing of the L1 layer corresponds for example to the conversion of the optical signal received into an electrical signal by means of an optical receiver, then electrically amplified.
  • L2 layer processing corresponds, for example, to the "unscrambling" of the binary sequence received, to the extraction of administration and management information from the ONU, to the reconstruction of GEM frames from GTC frames, decrypting GEM frames, or assembling GEM frames to reform SDU frames (composed of Ethernet frames or OMCI messages).
  • L3 layer processing corresponds, for example, to routing Ethernet or OMCI frames to their destination, indicated by the "destination MAC" address in the case of an Ethernet frame, or to the management entity of the OMCI, in the second case.
  • the data of the frame Tm' are then transmitted in a second optical burst going up the PON1 as far as the L1 layer of the OLT1, which is also modified at the level of its L3 layer. Indeed, in the OLT1, after having undergone the processing of the L1 and L2 layers as in the prior art, when the data of the frame Tm' are delivered to the L3 layer, the latter must determine whether they originate from the PON1 or PON2 which is a cascade of PON1.
  • This determination can be made, in a first mode of operation, by judging that the shape of the frames does not correspond to Ethernet frames or OMCI messages normally received at the L3 layer in the prior art, or when transmitted by PON 1 only.
  • the OLT1 determines that the shape of the frames is abnormal, and considers that this means that the frames originate from the PON2 and have not completed their processing.
  • the frame Tm′ which is delivered by the OLT2 in the upstream direction undergoes an encapsulation in Ethernet frames at the level of the OLT2 before reaching the ONU1a.
  • the headers of these Ethernet frames allow the Tm' frame to be routed to an OLT1 module in the L3 layer (illustrated in the by a rectangle denoted L2 in the rectangle denoted L3) performing the L2 layer processing not performed by the OLT2, after having undergone the processing of the L1 and L2 layers of the OLT1.
  • the OLT1 therefore subjects the Tm' frames again to the processing operations of the L2 layer in the upstream direction, which have not been performed by the OLT2, and outputs the Tm frame, and not the frame Tm'. It should be noted however that the data of the frames Tm and Tm' are the same, only their formats differ.
  • This second aspect corresponds to a more general embodiment, where the entire L3 layer is offset but not the L2 layer which is partially offset, from OLT2 to OLT1, and where the part of the L2 layer which is offset is different depending on the direction of transmission.
  • L2d′ the set of offset L2 layer sub-layers
  • L2d the set of L2 layer sub-layers which are not offset
  • the L2d' layer comprises the upper sub-layer of the ITU protocol stack called "Service Adaptation”
  • the L2d layer comprises the lower layers of the ITU protocol stack called "Framing” and "PHY Adaptation”.
  • the cutout of the offset is therefore between the "Service Adaptation” and "Framing" sub-layers.
  • the OLT2 of PON2 which is in cascade with PON1 does not perform the processing relating to the “Service Adaptation” sub-layer. It is the OLT2 of PON1 that performs them.
  • the L3 layer encapsulates the Td frame in the L2d' layer, before delivering it to the L2 layer.
  • the frame Td' which is recovered from the ONU1a, is delivered directly to the L2d layer of the OLT2.
  • the set of offset L2 layer sub-layers is denoted L2m′, and the set of L2 layer sub-layers that are not offset is denoted L2m.
  • the L2m' layer comprises the upper sub-layers of the ITU protocol stack called "Service Adaptation” and "Framing”
  • the L2m layer comprises the lower layer of the ITU protocol stack called "PHY Adaptation”.
  • the cutout of the offset is therefore between the "Framing” and "PHY Adaptation” sub-layers.
  • the OLT2 of PON2 which is in cascade with PON1 does not perform the processing relating to the “Service Adaptation” and “Framing” sub-layers. It is the OLT2 of PON1 that performs them.
  • the OLT2 of the PON2 which is in cascade with the PON1, it is at the output of the L2m layer of the OLT2 that the frame Tm′ is delivered directly to the L3 layer of the ONU1a.
  • the L3 layer performs on this data a second time the processing of the L2d' layer, and delivers the frame Tm at the output of the L3 layer .
  • the advantages of this second embodiment are similar to those of the first embodiment: the OLT2 is simplified because it no longer has to perform certain processing operations relating to the service layer and to part of the transportation.
  • the passive optical networks in cascade can use different speeds and use protocol stacks of different standards (ITU for one and IEEE for the other, for example).
  • the device 100 can be included in, or be, an optical line terminal such as for example OLT1.
  • the device 100 comprises a downlink data frame receiver 101 Td, an uplink data frame transmitter 102 Tm, a downlink data optical signal transmitter 103 (Td'), an optical data burst receiver 104 uplinks S(Tm'), a processing unit 130, equipped for example with a microprocessor ⁇ P, and controlled by a computer program 110, stored in a memory 120 and implementing the transmission and reception methods according to the invention.
  • a computer program 110 stored in a memory 120 and implementing the transmission and reception methods according to the invention.
  • the code instructions of the computer program 110 are for example loaded into a RAM memory, before being executed by the processor of the processing unit 130.
  • the device 100 can be composed of two distinct devices 100d and 100m (not illustrated), the device 100d comprising the components necessary in the down direction, and the device 100m comprising the components necessary in the up direction.
  • optical network gateway implementing the method of transmitting data in a downlink optical signal, and the method of transmitting data in an uplink optical burst, according to aspects of the invention.
  • the device 200 can be included in, or be, an optical network gateway, that is to say a home or professional Internet access gateway, combining ONU functionality and OLT functionality, such as for example the FGW gateway.
  • an optical network gateway that is to say a home or professional Internet access gateway, combining ONU functionality and OLT functionality, such as for example the FGW gateway.
  • the device 200 includes a downlink data optical signal receiver 201 S(Td'), an uplink data optical burst transmitter 202, a downlink data optical signal transmitter 203 (Td) , an uplink data optical burst receiver 204 S(Tm), a unit (ONU1a) implementing an ONU functionality, a unit (OLT2) implementing an OLT functionality.
  • the device 200 also comprises a processing unit 230, equipped for example with a microprocessor ⁇ P, and controlled by a computer program 210, stored in a memory 220 and implementing the transmission methods according to the invention. On initialization, the code instructions of the computer program 210 are for example loaded into a RAM memory, before being executed by the processor of the processing unit 230.
  • the device 200 is separated into two distinct hardware entities.
  • the first entity is a device 200a which comprises the ONU functionality, that is to say the elements 201, 202 and ONU1a of the device 200, in addition to a processing unit, equipped for example with a microprocessor ⁇ P , and controlled by a computer program, stored in a memory.
  • the second entity is a device 200b which comprises the OLT functionality, that is to say the elements 203, 204 and OLT2 of the device 200, in addition to a processing unit, equipped for example with a microprocessor ⁇ P , and controlled by a computer program, stored in a memory.
  • a processing unit equipped for example with a microprocessor ⁇ P , and controlled by a computer program, stored in a memory.
  • each of the devices 200a and 200b has an interface at the level of the service layer (L3) in order to exchange data frames between them, for example an Ethernet interface.
  • L3 level of the service layer
  • the device 200 (respectively each of the devices 200a and 200b), can be composed of two distinct devices for the descending and ascending directions, 200d and 200m (respectively 200ad, 200bd, 200am, 200bm, not illustrated), the device 200d (respectively 200ad , 200bd) comprising the necessary components in the down direction, and the device 200m (respectively 200am, 200bm) comprising the necessary components in the up direction.
  • FIGS. 4 and 5 can be hardware or software. These figures illustrate only one particular way, among several possible, of carrying out the method detailed above, in relation to the preceding figures. Indeed, the technique of the invention is carried out either on a reprogrammable calculation machine (a PC computer, a DSP processor or a microcontroller) executing a program comprising a sequence of instructions, or on a dedicated calculation machine (for example a set of logic gates like an FPGA or an ASIC, or any other hardware module).
  • a reprogrammable calculation machine a PC computer, a DSP processor or a microcontroller
  • a dedicated calculation machine for example a set of logic gates like an FPGA or an ASIC, or any other hardware module.
  • the corresponding program (that is to say the sequence of instructions) can be stored in a removable storage medium (such as for example a USB key , a floppy disk, a CD-ROM or a DVD-ROM) or not, this storage medium being partially or totally readable by a computer or a processor.
  • a removable storage medium such as for example a USB key , a floppy disk, a CD-ROM or a DVD-ROM

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Abstract

L'invention concerne un procédé de transmission descendante de données, mis en oeuvre dans un équipement (FGW) à la frontière entre un premier réseau optique passif (PON1) et un second réseau optique passif (PON2) et comprenant une pile protocolaire de réception et une pile protocolaire d'émission, les données étant reçues dans premier signal optique descendant en provenance du premier réseau optique passif (PON1), au niveau d'une couche physique (L1) de la pile de réception, puis traitées successivement dans la pile de réception par la couche physique (L1), une couche de transport (L2) et une couche de service (L3).

Description

Procédés et dispositifs de traitement de données descendantes pour réseaux optique passifs en cascade 1. Domaine de l'invention
L'invention se situe dans le domaine des télécommunications optiques (fibre optique) et des réseaux d’accès de type « réseau optique passif » (PON, "Passive Optical Network").
Un réseau optique passif, ou PON, désigne un principe de transport de niveau 1 en fibre optique utilisé dans les réseaux de desserte optique (FTTx, "Fiber To The x"). Il est caractérisé par une architecture fibre point-multipoint passive (plusieurs usagers partagent une même fibre optique et il n'y a pas d'équipement actif entre le central et les abonnés).
Il existe différents standards ITU (International Telecommunications Union) de réseau PON, parmi lesquels GPON (standard ITU-T G.984), XGS-PON (standard ITU-T G.9807), NG-PON2 (standard ITU-T G.989), HS-PON (standard ITU-T G.9804), etc., ainsi que différents standards IEEE ("Institute of Electrical and Electronics Engineers"), tels que E-PON, 10GE-PON, 50GE-PON, etc.
2. Etat de la technique antérieure
Dans ce contexte, le terminal de ligne optique, ou OLT, ("Optical Line Terminal") au central de l’opérateur relie des unités de réseau optique, ou ONU ("Optical Network Unit") déployés chez les clients. Le faible coût des PON, leur maturité et leur topologie point-à-multipoint les rends intéressants pour des applications dépassant le cadre du FTTH ("Fiber To The Home") : FTTR ("fiber to the room", déploiement d’un squelette optique au sein du domicile pour relier par exemple la passerelle domestique avec les points d’accès Wifi dans chaque pièce), POL ("Passive optical LAN" : LAN optique pour les entreprises – LAN: "Local Ara Network"), FTTM ("Fiber to the machine : utilisation de la techno PON pour raccorder les machines d’une usine/entrepôt/… au réseau), etc.
A ce jour, une solution naturelle pour réaliser du FTTR/POL/FTTM serait de cascader les technologies PON. Dans le cas du FTTR par exemple, un premier étage de PON relierait le central de l’opérateur équipé d’un OLT à l’habitation équipée d’un ONU dans une passerelle domestique, et un second étage de PON distribuerait le signal dans les différentes pièces du logement avec un second OLT dans la passerelle domestique et des pièces équipées d’ONUs. Cependant, cela suppose le déploiement d’équipements lourds (au sens fonctionnel) dans le domicile du client, comme par exemple une fonctionnalité d'OLT ajoutée dans la passerelle domestique, et des équipements offrant une fonctionnalité d'ONU dans les différentes pièces.
Les technologies PON se basent sur une pile protocolaire spécifique, requise pour gérer la topologie spécifique du PON (point-à-multipoint), permettant d’encapsuler et décapsuler de façon transparente les trames Ethernet classiques. Les technologies PON de l’ITU emploient la couche TC ("Transmission Convergence") qui possèdent plusieurs fonctions exécutées en série, parmi lesquelles l’encapsulation des flux de données ou de management dans des trames GEM ("Gigabit-capable passive optical network Encapsulation Method"), puis GTC ("Gigabit-capable passive optical network Transmission Convergence"), qui sont ensuite encodées et brouillées. Des entêtes de ces trames permettent de gérer « l’aiguillage » des trames, et les priorités associées aux services. La séquence binaire obtenue est transposée dans le domaine analogique (électrique) et sert à moduler la porteuse optique qui transporte ainsi l’information. Le signal optique est ensuite réceptionné, et la séquence binaire reçue est à son tour "débrouillée", décodée, et décapsulée. Les entêtes des trames qui transportent les informations d’aiguillage permettent alors d’aiguiller le trafic vers la bonne destination avec la priorité associée.
La pile protocolaire est traversée dans les deux sens de la transmission (de l’OLT vers l’ONU pour le trafic descendant, et inversement pour le sens montant). Mettre en cascade plusieurs arbres PON implique de faire ceci à chaque étage de la cascade, ce qui représente des opérations très lourdes pour un équipement situé hors du central de l'opérateur. Le fait que ces opérations soient effectuées sur des cartes électroniques en dehors du domaine contrôlé par l’opérateur (le central), limite également la miniaturisation des équipements, ce dernier point étant important dans certains scénarios comme par exemple un usage domestique. Cela implique également un coût énergétique qui se voit alors imputé à l’utilisateur.
Un des buts de l'invention est de remédier à ces inconvénients de l'état de la technique.
3. Exposé de l'invention
Sens descendant
L'invention vient améliorer la situation à l'aide d'un procédé d'émission de données dans un signal optique descendant, mis en œuvre dans un premier terminal de ligne optique d'un premier réseau optique passif, les données étant reçues au niveau d'une couche de service, puis traitées successivement par la couche de service, une couche de transport et une couche physique, puis émises au niveau de la couche physique, le procédé comprenant, au niveau de la couche de service, un traitement des données relatif à au moins une sous-couche de la couche de transport, dit encapsulation, avant transmission des données traitées à la couche de transport.
Selon ce procédé, les données sont encapsulées dans des sous-couches de la couche de transport par un traitement au niveau de la couche de service. Les données subissent ensuite les traitements classiques de la couche de transport et de la couche physique.
Ainsi, si ces données sont destinées à un deuxième PON en cascade du premier PON, les traitements que l'OLT de ce deuxième PON doit appliquer aux données sont allégés. En effet, lorsque ces données sont reçues par un ONU du premier PON, après les traitements successifs de la couche physique, de la couche de transport et de la couche de service, elles sont dans un format comportant déjà les traitements effectués par l'OLT du premier PON, et qui sont relatifs à la couche de transport. L'OLT du deuxième PON n'a plus qu'à compléter avec les traitements qui n'ont pas été effectués dans l'OLT du premier PON.
On comprend que le procédé selon l'invention peut être vu comme consistant à déplacer une partie de la pile protocolaire depuis le second PON vers le premier PON. Plus précisément, la couche de service, ainsi que la partie de la couche de transport se trouvant au-dessus d'une découpe, sont déplacées depuis l'OLT du second PON vers l'OLT du premier PON, pour y être traitées au niveau de la couche de service qui est au-dessus de la couche de transport, sans que la couche de transport du premier OLT soit modifiée.
Ainsi, les trames de données sont émises avec cette encapsulation par le premier OLT, sont reçues par dans un signal optique par une ONU du premier PON. Les trames de données récupérées par l'ONU après dépilement sont transmises au second OLT desservant le second PON, directement au niveau de la sous-couche juste au-dessous de la découpe.
Le second OLT n’a besoin d'effectuer aucun traitement relatif à la sous-couche (ou aux sous-couches) de la couche de transport se trouvant au-dessus de la découpe. Le second OLT n'a plus qu'à appliquer à ces trames un traitement relatif à la sous-couche restante (ou aux sous-couches restantes) se trouvant au-dessous de la découpe de la couche de transport, c’est-à-dire le traitement des sous-couches qui n'ont pas été encapsulées par le premier OLT (qui comprennent notamment toutes les sous-couches de la couche physique). Ceci allège d'autant les traitements que le second OLT doit effectuer avant d'émettre les trames de données vers une seconde ONU du second PON.
La découpe entre les sous-couches encapsulées et les sous-couches non encapsulées peut être déterminée en fonction des capacités de traitement du second OLT, ou d'autre critères tels que par exemple les ressources de calcul disponibles ou l’alimentation énergétique disponible.
Par commodité dans ce document, le terme "encapsulation" désigne généralement tout traitement effectué dans la couche de transport afin de préparer une trame de donnée à son traitement par la couche physique, c’est-à-dire dans le sens de descente de la pile protocolaire, des couches dites hautes vers les couches dites basses. Les traitements de la couche de transport dans le sens descendant incluent par exemple, selon la sous-couche concernée, de la fragmentation, du cryptage ("encryption"), de l'embarquement ("embedding") d'informations d’OAM (Operation Administration & Maintenance), du brouillage ("scrambling"), etc.
Ce procédé d'émission est entièrement transparent pour les ONU du premier PON et pour les ONU du second PON, et permet une diminution des traitements au sein du second OLT, ce qui se traduit par des économies en termes de puissance de calcul requise et d'énergie nécessaire. Ceci est avantageux car ce second OLT, qui est à la racine du second PON, n'est pas situé dans un central de l'opérateur mais plutôt chez un client où se trouve l'ONU, dans un équipement matériel qui peut être soit connecté physiquement à l'ONU du client, soit intégré avec l'ONU du client.
Selon un aspect du procédé d'émission, l'encapsulation est relative à toutes les sous-couches de la couche de transport.
Autrement dit, selon cet aspect, le procédé comprend, pour des trames de données destinées à la seconde ONU, et préalablement aux traitements au niveau de la couche de transport et au niveau de la couche physique, une encapsulation des trames de données dans toute la couche de transport.
Ainsi, lorsque la découpe se trouve entre la couche physique et la couche de transport, c’est-à-dire avec une encapsulation, par le premier OLT, de toute la couche de transport, le second OLT n'a plus aucun traitement à effectuer au niveau de la couche de transport pour les trames de données, et peut les transmettre directement à sa couche physique. Ceci allège au maximum les traitements que le second OLT doit effectuer pour les trames de données destinées à des ONU du second PON.
Selon un aspect le procédé d'émission comprend, au niveau de la couche de service et préalablement à l'encapsulation, une autre encapsulation relative à au moins une sous-couche de la couche de transport.
Ainsi, si plus de 2 PON sont disposés en cascade, c’est-à-dire si la seconde ONU du second PON est connectée à un troisième OLT à la racine d'un troisième PON, ce troisième OLT peut également faire l'économie de traitements au niveau des couches de service et de transport. Dans l'OLT du premier PON, les trames destinées à une ONU de ce troisième PON sont encapsulées une première fois selon une découpe de la couche de transport propre au troisième PON, puis encapsulées une deuxième fois selon une découpe de la couche de transport propre au deuxième PON. En effet, les découpes de la pile protocolaire pour l'encapsulation peuvent être différentes d'un étage de cascade de PON à un autre.
L'invention ne se limite pas à deux, ou trois réseaux optiques passifs en cascade. Ainsi, si N PON sont disposés en cascade, les trames destinées à une ONU de ce N-ième PON peuvent être encapsulées N-1 fois selon les découpes successives de la couche de transport de chacun des PON, en commençant par la découpe du N-ième PON et en finissant par celle du second PON.
L'invention concerne aussi un procédé de transmission descendante de données, mis en œuvre dans un équipement à la frontière entre un premier réseau optique passif et un second réseau optique passif et comprenant une pile protocolaire de réception et une pile protocolaire d'émission, les données étant reçues dans premier signal optique descendant en provenance du premier réseau optique passif, au niveau d'une couche physique de la pile de réception, puis traitées successivement dans la pile de réception par la couche physique (L1), une couche de transport (L2) et une couche de service (L3), le procédé comprenant :
  • au niveau de la couche de service, une détection d'une encapsulation des données relativement à au moins une sous-couche (L2d') de la couche de transport (L2),
  • une transmission des données encapsulées, depuis la pile de réception vers la pile d'émission, directement à un niveau (L2d) immédiatement inférieur à l'au moins une sous-couche de transport, dit niveau d'encapsulation, sans traitement relatif à l'au moins une sous-couche de transport,
  • des traitements successifs dans la pile d'émission jusqu'à une couche physique (L1), à partir du niveau d'encapsulation,
  • une émission des données dans un second signal optique descendant, vers le second réseau optique passif (PON2).
Grâce à l'encapsulation des trames qui est réalisée dans le premier OLT du premier PON, le second OLT du second PON fait l'économie des traitements relatifs aux sous-couches encapsulées, puisqu'ils ont déjà été effectués au niveau du premier OLT. Ceci allège l'équipement hébergeant le second OLT, ce qui est particulièrement avantageux dans le cas où cet équipement est localisé chez un client de l'opérateur du premier PON. De plus, comme une ONU du premier PON est déjà localisée au même endroit, cet allègement facilite l'intégration du second OLT avec l'ONU du premier PON dans un seul et même équipement matériel FGW (pour Fiber Gateway, ou passerelle fibre), qui peut être une passerelle de réseau optique, telle que par exemple une passerelle domestique ou professionnelle d'accès à Internet, modifiée.
Le choix des sous-couches qui sont encapsulées dans le sens descendant est fait en fonction d'une découpe de la pile protocolaire qui détermine la partie de cette pile qui est déportée fonctionnellement depuis le second PON vers l'OLT du premier PON. De ce fait, la découpe détermine un lien de complémentarité entre le premier et le second OLT.
Selon ce procédé de transmission descendante, la fonctionnalité ONU de l'équipement intégré détecte au niveau de la couche de service la présence ou l'absence de l'encapsulation. En cas de présence d'une encapsulation, cela signifie que la trame est destinée à poursuivre son chemin vers le second PON qui est cascadé au premier PON. En cas d'absence d'encapsulation, cela signifie que la trame a comme destination la fonction ONU, ou plus exactement a comme destination finale un équipement connecté à un réseau local desservi par l'ONU, par exemple un réseau Wi-Fi domestique.
L'invention concerne aussi un dispositif d'émission de données dans un signal optique descendant, compris dans un premier terminal de ligne optique d'un premier réseau optique passif, les données étant reçues au niveau d'une couche de service, puis traitées successivement par la couche de service, une couche de transport et une couche physique, puis émises au niveau de la couche physique, le dispositif comprenant des récepteurs, des émetteurs, un processeur et une mémoire couplée au processeur avec des instructions destinées à être exécutées par le processeur pour, au niveau de la couche de service, un traitement des données relatif à au moins une sous-couche de la couche de transport, dit encapsulation, avant transmission des données traitées à la couche de transport.
Ce dispositif, apte à mettre en œuvre dans tous ses modes de réalisation le procédé d'émission qui vient d'être décrit, est destiné à être mis en œuvre dans un terminal de ligne optique desservant des unités de réseau optique au travers d'un premier réseau optique passif, dont au moins une est connectée à un autre terminal de réseau optique desservant d'autres unités de réseau optique au travers d'un second réseau optique passif.
Selon un aspect le dispositif d'émission comprend en outre une première unité pour la gestion des configurations, des pannes, des performances, et de la sécurité du premier réseau optique passif, et une seconde unité pour la gestion des configurations, des pannes, des performances, et de la sécurité du second réseau optique passif.
Lorsque deux réseaux optiques passifs sont cascadés, selon l'invention et contrairement à la technique antérieure, c'est le terminal de ligne optique du premier réseau optique passif qui gère les configurations, pannes, performances, et sécurité des réseaux optiques passifs de chaque étage de la cascade. Le déport de cette fonction dans le premier terminal de ligne optique allège ainsi les terminaux de ligne optique du second étage de la cascade, tout en permettant une gestion synchronisée et harmonisée des messages OMCI (ONU Management and Control Interface) circulant dans tous les réseaux optiques passifs de la cascade.
L'invention concerne également un dispositif de transmission descendante de données, compris dans un équipement à la frontière entre un premier réseau optique passif et un second réseau optique passif et comprenant une pile protocolaire de réception et une pile protocolaire d'émission, les données étant reçues dans premier signal optique descendant en provenance du premier réseau optique passif, au niveau d'une couche physique de la pile de réception, puis traitées successivement dans la pile de réception par la couche physique, une couche de transport et une couche de service, le dispositif comprenant des récepteurs, des émetteurs, un processeur et une mémoire couplée au processeur avec des instructions destinées à être exécutées par le processeur pour :
  • au niveau de la couche de service, une détection d'une encapsulation des données relativement à au moins une sous-couche de la couche de transport,
  • une transmission des données encapsulées, depuis la pile de réception vers la pile d'émission, directement à un niveau immédiatement inférieur à l'au moins une sous-couche de transport, dit niveau d'encapsulation, sans traitement relatif à l'au moins une sous-couche de transport,
  • des traitements successifs dans la pile d'émission jusqu'à une couche physique, à partir du niveau d'encapsulation,
  • une émission des données dans un second signal optique descendant, vers le second réseau optique passif.
Ce dispositif, apte à mettre en œuvre dans tous ses modes de réalisation le procédé de transmission descendante qui vient d'être décrit, est destiné à être mis en œuvre dans une passerelle de réseau optique, telle que par exemple une passerelle "fibre" d'accès à Internet, domestique ou professionnelle.
L'invention concerne encore un système de réseaux optiques passifs en cascade pour l'émission de données descendantes, comprenant un dispositif d'émission, tel que celui qui vient d'être décrit, connecté à une pluralité de dispositifs de transmission descendante tels que celui qui vient d'être décrit, au travers du premier réseau optique passif, au moins un tel dispositif de transmission descendante étant connecté à une pluralité d'unités de réseau optique au travers d'un second optique passif.
L'invention concerne aussi un programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé d'émission, qui vient d'être décrit.
L’invention vise aussi un support d'informations lisible par un terminal de réseau optique, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus.
L'invention concerne aussi un programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé de transmission descendante, qui vient d'être décrit.
L’invention vise aussi un support d'informations lisible par exemple par une passerelle fibre d'accès à Internet, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus.
Sens montant
L'invention vient améliorer la situation à l'aide d'un procédé de transmission montante de données, mis en œuvre dans un équipement à la frontière entre un premier réseau optique passif et un second réseau optique passif et comprenant une pile protocolaire de réception et une pile protocolaire d'émission, les données étant reçues au niveau d'une couche physique de la pile de réception dans une première rafale optique montante en provenance du second réseau optique passif, le procédé comprenant successivement :
  • au niveau d'une sous-couche de la couche de transport de la pile de réception, dit niveau d'encapsulation, une transmission des données directement à une couche de service de la pile d'émission, sans traitement par des sous-couches supérieures au niveau d'encapsulation dans la pile de réception,
  • des traitements successifs dans la pile d'émission, par la couche de service, par une couche de transport et par une couche physique,
  • une émission des données dans une seconde rafale optique montante à destination du premier réseau optique passif.
Dans le sens montant, dans l'OLT du second PON, contrairement à la technique antérieure les traitements relatifs à des sous-couches de la couche de transport sont omis. Ces traitements seront effectués plus en amont au niveau de l'OLT du premier PON. Ceci allège l'équipement hébergeant le second OLT, ce qui est particulièrement avantageux dans le cas où cet équipement est localisé chez un client de l'opérateur du premier PON. De plus, comme une ONU du premier PON est déjà localisée au même endroit, cet allègement facilite l'intégration du second OLT avec l'ONU du premier PON dans un seul et même équipement matériel FGW (pour Fiber Gateway, ou passerelle fibre), qui peut être une passerelle de réseau optique, telle que par exemple une passerelle domestique ou professionnelle d'accès à Internet, modifiée.
Le choix des sous-couches qui ne sont pas décapsulées dans le sens montant est fait en fonction d'une découpe de la pile protocolaire qui détermine la partie de cette pile qui est déportée fonctionnellement depuis le second PON vers l'OLT du premier PON. De ce fait, la découpe détermine un lien de complémentarité entre le premier et le second OLT. La découpe dans le sens montant peut différer de la découpe dans le sens descendant. Il peut aussi n'y avoir une découpe que dans un seul des deux sens de transmission.
Par commodité dans ce document, le terme "décapsulation" désigne généralement tout traitement effectué dans la couche de transport sur des données après traitement par la couche physique, c’est-à-dire dans le sens de remontée de la pile protocolaire, des couches dites basses vers les couches dites hautes. Les traitements de la couche de transport dans le sens montant incluent par exemple, selon la sous-couche concernée, du désembrouillage ("unscrambling"), de la récupération des informations d’OAM ("PLOAM parsing"), du décryptage, du réassemblage, etc. Il est à noter que dans le contexte des PON, le terme "rafale optique" est utilisé pour le sens montant, plutôt que le terme "signal optique", réservé au sens descendant.
Selon un aspect, le procédé de transmission montante comprend, au niveau d'encapsulation, avant la transmission des données à la couche de service de la pile d'émission, un formatage en trame Ethernet des données et une insertion dans la trame Ethernet d'une information indicative de l'encapsulation.
Ainsi, le fait que des traitements relatifs à des sous-couches de la couche de transport sont omis est transmis en tant qu'information dans un champ des trames Ethernet. Il sera aisé pour l'OLT du premier PON de distinguer ces trames Ethernet des trames Ethernet en provenance d'un ONU du premier PON, qui elles n'ont pas cette caractéristique.
Optionnellement, une information indicative du niveau de l'encapsulation peut également être insérée dans les trames Ethernet.
L'invention concerne aussi un procédé de réception de données dans une rafale optique montante, mis en œuvre dans un premier terminal de ligne optique d'un premier réseau optique passif, les données étant reçues au niveau d'une couche physique, puis traitées successivement et complètement par la couche physique et par une couche de transport, le procédé comprenant,
  • au niveau d'une couche de service, une détection de traitement manquant aux données, relatif à au moins une sous-couche de la couche de transport, au-dessus d'un niveau dit niveau d'encapsulation,
  • au niveau de la couche de service, un traitement des données relatif à des sous-couches de la couche de transport au-dessus du niveau d'encapsulation, pour obtenir une trame de données.
Le traitement manquant selon la ou les sous-couches de la couche de transport n'est pas effectué dans l'OLT du second PON mais est déporté vers l'OLT du premier PON. Après traitement complet de la trame par la couche de transport, c’est-à-dire après son décapsulage complet, elle est transmise à la couche de service, qui vérifie la présence ou l'absence d'une encapsulation supplémentaire, autrement dit une seconde encapsulation récursive dans la première encapsulation.
En cas d'encapsulation supplémentaire, cela signifie que la trame est en provenance du second PON et que l'OLT doit achever de décapsuler la trame. En cas d'absence d'encapsulation supplémentaire, cela signifie que la trame est originaire du premier PON et que son traitement par la couche de transport est complètement terminé.
Selon un aspect du procédé de réception, la détection de traitement manquant consiste à vérifier que les données ne sont pas sous un format Ethernet ou OMCI.
Une première façon de détecter qu'un traitement est manquant est de vérifier dans quel format les données sont délivrées par la couche de transport. En effet, selon la technique antérieure, les données attendues par couche de service doivent être au format Ethernet ou OMCI (ONU Management and Control Interface). Si elles ne sont pas au format Ethernet ou OMCI, cela signifie que leur traitement n'est pas terminé.
Selon un aspect du procédé de réception, la détection de traitement manquant consiste à vérifier que des trames Ethernet contenant les données comprennent une information indicative d'une encapsulation.
Une deuxième façon de détecter qu'un traitement est manquant repose sur un formatage préalable des données en trames Ethernet, effectué en amont dans l'OLT du second PON, au niveau d'encapsulation. En plus du formatage Ethernet, l'OLT du second PON insère dans un champ déterminé de chaque trame Ethernet une information indiquant la présence de l'encapsulation, et optionnellement une information indiquant le niveau d'encapsulation. Ainsi, lorsque l'OLT du premier PON reçoit les données en sortie de sa couche de transport, elles sont toutes sous forme de trames Ethernet (ou de messages OMCI), qu'elles aient pour origine le premier ou le second PON. Les trames de données provenant d'un ONU du premier PON et ne provenant pas du second PON ne comprennent pas l'information indicative de l'encapsulation, c’est-à-dire indicative d'un traitement manquant. Il est donc possible de distinguer ces trames de données des trames de données en provenance d'un ONU du second PON, qui, elles, comprennent dans un champ l'information indicative d'un traitement manquant.
Selon un aspect du procédé de réception, le traitement manquant détecté est relatif à toutes les sous-couches de la couche de transport.
Autrement dit, selon cet aspect, le premier OLT décapsule toute la couche de transport de la trame à deux reprises : une première fois, suite au passage de la trame dans une rafale optique au travers du premier PON, puis une seconde fois, pour compenser l'absence de décapsulage après son passage dans une rafale optique antérieure, au travers du second PON.
Ainsi, lorsque la découpe dans le sens montant se trouve exactement entre la couche physique et la couche de transport, l'OLT du premier PON effectue tous les traitements de la couche de transport, que l'OLT du second PON n'a plus à effectuer.
Ceci allège au maximum les traitements que le second terminal de ligne optique doit effectuer pour les trames de données en provenance d'ONU du second PON.
Selon un aspect le procédé de réception comprend, suite au traitement relatif aux sous-couches au-dessus du niveau d'encapsulation :
  • au niveau de la couche de service, une autre détection de traitement manquant aux données, relatif à au moins une sous-couche de la couche de transport, au-dessus d'un autre niveau dit autre niveau d'encapsulation,
  • au niveau de la couche de service, un autre traitement des données relatif à des sous-couches de la couche de transport au-dessus de l'autre niveau d'encapsulation, pour obtenir une trame de données.
Ainsi, si plus de 2 PON sont disposés en cascade, c’est-à-dire si la seconde ONU du second PON est connectée à un troisième OLT à la racine d'un troisième PON, ce troisième OLT peut également faire l'économie de traitements au niveau des couches de service et de transport, selon une découpe des sous-couches de la couche de transport, qui peut être différente d'un étage de PON à un autre.
L'invention concerne aussi un dispositif de transmission montante de données, à la frontière entre un premier réseau optique passif et un second réseau optique passif, comprenant une pile protocolaire de réception et une pile protocolaire d'émission, les données étant reçues au niveau d'une couche physique de la pile de réception dans une première rafale optique montante en provenance du second réseau optique passif, le dispositif comprenant des récepteurs, des émetteurs, un processeur et une mémoire couplée au processeur avec des instructions destinées à être exécutées par le processeur pour :
  • au niveau d'une sous-couche de la couche de transport de la pile de réception, dit niveau d'encapsulation, une transmission des données à une couche de service de la pile d'émission, sans traitement par des sous-couches supérieures au niveau d'encapsulation dans la pile de réception,
  • des traitements successifs dans la pile d'émission, par la couche de service, par une couche de transport et par une couche physique,
  • une émission des données dans une seconde rafale optique montante à destination du premier réseau optique passif.
Ce dispositif, apte à mettre en œuvre dans tous ses modes de réalisation le procédé de transmission montante qui vient d'être décrit, est destiné à être mis en œuvre dans une passerelle de réseau optique, telle que par exemple une passerelle "fibre" d'accès à Internet, domestique ou professionnelle.
L'invention concerne également un dispositif de réception de données dans une rafale optique montante, compris dans un premier terminal de ligne optique d'un premier réseau optique passif, les données étant reçues au niveau d'une couche physique, puis traitées successivement et complètement par la couche physique et par une couche de transport, le dispositif comprenant des récepteurs, des émetteurs, un processeur et une mémoire couplée au processeur avec des instructions destinées à être exécutées par le processeur pour :
  • au niveau d'une couche de service, une détection de traitement manquant aux données, relatif à au moins une sous-couche de la couche de transport, au-dessus d'un niveau dit niveau d'encapsulation,
  • au niveau de la couche de service, un traitement des données relatif à des sous-couches de la couche de transport au-dessus du niveau d'encapsulation, pour obtenir une trame de données.
Ce dispositif, apte à mettre en œuvre dans tous ses modes de réalisation le procédé de réception qui vient d'être décrit, est destiné à être mis en œuvre dans un terminal de ligne optique desservant des unités de réseau optique au travers d'un premier réseau optique passif, dont au moins une est connectée à un autre terminal de réseau optique desservant d'autres unités de réseau optique au travers d'un second réseau optique passif.
Selon un aspect, le dispositif de réception comprend en outre une première unité pour la gestion des configurations, des pannes, des performances, et de la sécurité du premier réseau optique passif, et une seconde unité pour la gestion des configurations, des pannes, des performances, et de la sécurité du second réseau optique passif.
Lorsque deux réseaux optiques passifs sont cascadés, selon l'invention et contrairement à la technique antérieure, c'est le terminal de ligne optique du premier réseau optique passif qui gère les configurations, pannes, performances, et sécurité des réseaux optiques passifs de chaque étage de la cascade. Le déport de cette fonction dans le premier terminal de ligne optique allège ainsi les terminaux de ligne optique du second étage de la cascade, tout en permettant une gestion synchronisée et harmonisée des messages OMCI (ONU Management and Control Interface) circulant dans tous les réseaux optiques passifs de la cascade.
Selon un aspect, le dispositif de réception comprend en outre une première unité pour la gestion de l'allocation de bande passante montante du premier réseau optique passif, et une seconde unité pour la gestion de l'allocation de bande passante montante du second réseau optique passif.
Lorsque deux réseaux optiques passifs sont cascadés, selon l'invention et contrairement à la technique antérieure, c'est le terminal de ligne optique du premier réseau optique passif qui gère l'allocation de bande passante montante des réseaux optiques passifs de chaque étage de la cascade. Le déport de cette fonction dans le premier terminal de ligne optique allège ainsi les terminaux de ligne optique du second étage de la cascade, tout en permettant une gestion synchronisée et harmonisée de tous les réseaux optiques passifs de la cascade.
L'invention concerne encore un système de réseaux optiques passifs en cascade pour la réception de données montantes, comprenant un dispositif de réception tel que celui qui vient d'être décrit, connecté à une pluralité de dispositifs de transmission montante tels que celui qui vient d'être décrit, au travers du premier réseau optique passif, au moins un tel dispositif de transmission montante étant connecté à une pluralité d'unités de réseau optique au travers d'un second optique passif.
L'invention concerne aussi un programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé de transmission montante, qui vient d'être décrit.
L’invention vise aussi un support d'informations lisible par exemple par une passerelle fibre d'accès à Internet, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus.
L'invention concerne aussi un programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé de réception, qui vient d'être décrit.
L’invention vise aussi un support d'informations lisible par un terminal de réseau optique, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus.
Les programmes mentionnés ci-dessus peuvent utiliser n’importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n’importe quelle autre forme souhaitable.
Les supports d'informations mentionnés ci-dessus peuvent être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, un support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique.
Un tel moyen de stockage peut par exemple être un disque dur, une mémoire flash, etc.
D'autre part, un support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Un programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
Alternativement, un support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel un programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution des procédés en question.
4. Présentation des figures
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante de quelques modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre de simple exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels :
La présente de façon schématique deux réseaux optiques passifs connectés en cascade, selon la technique antérieure,
La présente de façon schématique deux réseaux optiques passifs connectés en cascade, selon un premier aspect de l'invention,
La présente de façon schématique deux réseaux optiques passifs connectés en cascade, selon un deuxième aspect de l'invention,
La présente un exemple de structure d'un terminal de réseau optique, mettant en œuvre le procédé d'émission de données dans un signal optique descendant, et le procédé de réception de données dans une rafale optique montante, selon des aspects de l'invention,
La présente un exemple de structure d'une passerelle de réseau optique, mettant en œuvre le procédé de transmission de données dans un signal optique descendant, et le procédé de transmission de données dans une rafale optique montante, selon des aspects de l'invention.
5. Description détaillée d'au moins un mode de réalisation de l'invention
Les technologies PON se basent sur une pile protocolaire spécifique, requise pour gérer la topologie spécifique du PON (point-à-multipoint), permettant d’encapsuler et décapsuler de façon transparente les trames Ethernet classiques. Les technologies PON de l’ITU, par exemple, emploient la couche TC (Transmission Convergence) qui possèdent plusieurs fonctions exécutées en série, parmi lesquelles l’encapsulation des flux de données ou de management dans des trames GEM (Gigabit-capable passive optical network Encapsulation Method), puis GTC (Gigabit-capable passive optical network Transmission Convergence), qui sont ensuite encodées et brouillées. GEM et GTC étant relatifs à la technologie G-PON, les autres technologies PON (XGS-PON, HS-PON, etc.) possèdent des fonctions similaires possédant d’autres noms. Des entêtes de ces trames permettent de gérer « l’aiguillage » des trames, et les priorités associées aux servies. La séquence binaire obtenue est transposée dans le domaine analogique (électrique) et sert à moduler le signal optique qui transporte ainsi l’information. Le signal optique est ensuite réceptionné, et la séquence binaire reçu est à son tour « dé-brouillée », décodée, et dé-encapsulée. Les entêtes des trames qui transportent les informations d’aiguillage permettent alors d’aiguiller le trafic vers la bonne destination avec la priorité associée.
La pile protocolaire est traversée dans les deux sens de la transmission (de l’OLT vers l’ONU pour le trafic descendant, et inversement pour le sens montant).
Les différentes couches et sous-couches de la pile protocolaire normalisée à l'ITU sont résumées dans le tableau suivant (couches supérieures en premier) :
SDU layer L3
TC layer Service Adaptation Frame Fragmentation / Assembly L2
TC layer Service Adaptation Ethernet - GEM L2
TC layer Service Adaptation OMCI - GEM L2
TC layer Service Adaptation GEM Encryption / Decryption L2
TC layer Service Adaptation GEM - GTC L2
TC layer Framing OAM Embedding / Parsing L2
TC layer Framing PLOAM Embedding / Parsing L2
TC layer PHY Adaptation FEC Encaps / Decaps L2
TC layer PHY Adaptation Scrambling / Descrambling L2
TC layer PHY Adaptation Synchro, Delineation L2
PMD layer L1
Ce tableau n'est pas exhaustif, et présente en guise d'exemple quelques-unes des sous-couches de la couche TC layer pour le cas d'un G-PON selon la norme ITU.
Les différentes couches et sous-couches de la pile protocolaire normalisée à l'IEEE sont un autre exemple et sont résumées dans le tableau suivant (couches supérieures en premier :
Network layer LAN & CSMA/CD layers L3
Data link layer MAC Client L2
Data link layer OAM (optionnal) L2
Data link layer MULTIPOINT MAC CONTROL (MPCP) L2
Data link layer MAC - MEDIA ACCESS CONTROL L2
Physical layer RECONCILIATION sublayer L1
Physical layer PHYSICAL CODING SUBLAYER (including optional Forward Error Correction) L1
Physical layer PHYSICAL MEDIUM ATTACHMENT (PMA) L1
Physical layer PMD layer L1
Ce tableau n'est pas exhaustif, et présente en guise d'exemple quelques-unes des couches et sous-couches pour le cas d'un 10GE-PON selon la norme IEEE.
Par simplicité dans la suite du document, quelle que soit la pile protocolaire, comme indiqué dans les tables ci-dessus, les différentes couches et sous-couches sont regroupées en 3 groupes de couches correspondant respectivement à une couche physique notée L1, une couche de transport notée L2 et une couche de service notée L3. Les couches des normes ITU et IEEE ont des fonctions équivalentes et la suite du document se base sur celles de la norme ITU, par simplicité.
La illustre deux réseaux optiques passifs disposés en cascade, selon la technique antérieure.
Dans le sens descendant, les données émises par un émetteur en amont arrivent à l'OLT noté OLT1, par exemple sous forme de trames Ethernet. Les données d'une telle trame Ethernet Td sont traitées successivement par les couches L3, L2 et L1 de l'OLT1, puis sont émises sous forme de signal optique descendant, dans le PON de premier niveau noté PON1, qui dessert une pluralité d'ONU par exemple au travers d'un coupleur optique, dont l'ONU noté l'ONU1a, qui reçoit le signal optique au niveau de la couche L1. Le signal optique reçu par l'ONU1a est ensuite traité successivement par les couches L1, L2 et L3. En sortie de la couche L3 de l'ONU1a, la trame Td est récupérée et prête à être délivrée au PON de deuxième niveau noté PON2, si sa destination finale est desservie par le PON2.
Si tel est le cas, les mêmes traitements que dans l'OLT1 sont alors appliqués aux données de la trame Td par l'OLT2, qui émet les données dans un deuxième signal optique dans le PON2. Ensuite ce deuxième signal optique transporte dans le PON2 les données de la trame Td jusqu'à une pluralité d'ONU dont l'ONU noté ONU2a, qui leur applique le même traitement que l'ONU1a. En sortie de la couche L3 de l'ONU2a, la trame Td est récupérée et peut continuer sa progression vers sa destination finale.
Dans le sens montant, les opérations décrites ci-dessus sont effectuées en sens inverse pour une trame Tm.
La présente de façon schématique deux réseaux optiques passifs connectés en cascade, selon un premier aspect de l'invention.
Ce premier aspect correspond à un mode de réalisation particulier où la couche L3 en entier et la couche L2 en entier, c’est-à-dire la couche de service en entier et la couche de transport en entier, sont déportées de l'OLT2 vers l'OLT1, dans les deux sens de transmission.
Dans le sens descendant, lorsqu'une trame Td arrive à l'OLT1 au niveau de la couche L3, l'OLT1 vérifie la destination finale de la trame Td. Deux cas se présentent : soit la destination finale de la trame Td est desservie par le PON2 qui est en cascade du PON1, soit elle ne l'est pas. Dans ce dernier cas, les données de la trame Td subissent les traitements classiques des couches L3, L2 et L1 selon la technique antérieure.
Lorsque les données sont émises par un OLT vers des ONU (sens descendant), elles sont traitées successivement par les couches L3, L2 et L1. Les traitements de la couche L3 correspondent par exemple à l’aiguillage des trames Ethernet ou d’informations d’OMCI vers la couche L2 de l’OLT. Les traitements de la couche L2 correspondent par exemple à la fragmentation d’une trame Ethernet ou d’information d’OMCI en trames GEM, à leur cryptage, à la fragmentation en trames GTC, à l’embarquement des informations d’administration et de management à destination de l’OLT ou des ONU, au brouillage des trames et à leur synchronisation avant l’envoi du signal électrique ainsi généré sur l’émetteur optique. Les traitements de la couche L1 correspondent par exemple à l’émission d’un signal optique à partir d’un signal électrique par le biais d’un émetteur optique, à la propagation dans la fibre optique, et à la détection du signal optique par un photorécepteur qui transforme le signal optique en signal électrique.
Les informations OMCI, ou messages OMCI, sont des trames de signalisation échangées entre un OLT et les ONU d'un même PON, pour la gestion des configurations, des pannes, des performances, et de la sécurité du système PON.
Dans le premier cas, par contre, c’est-à-dire par exemple si la destination finale de la trame Td est l'ONU2a desservie par le PON2, la couche L3 de l'OLT1 est modifiée et, en plus des traitements de couche L3, la couche L3 de l'OLT1 encapsule la trame Td dans la couche L2, avant de la délivrer à la couche L2. La couche L2 de l'OLT1 n'est pas modifiée et encapsule à nouveau la trame Td, puis la délivre à la couche L1, qui n'est pas modifiée non plus.
Ensuite, les données de la trame Td sont reçues dans un premier signal optique par l'ONU1a, au niveau de la couche L1. Le signal optique traité successivement par les couches L1, L2 et L3. En sortie de la couche L3 de l'ONU1a, la trame Td' qui est récupérée diffère de la trame Td en ce qu'elle a déjà subi par anticipation les traitements de la couche L2 de l'OLT2. Elle est déjà "encapsulée" dans la couche L2, et elle est prête à être délivrée directement à la couche L1 de l'OLT2 modifié du PON2, sans traitements aux niveaux des couches L3 et L2. L'OLT2 est donc allégé, car il peut être dépourvu des composants nécessaires aux traitement des couches L2 et L3.
Les données de la trame Td' sont ensuite émises dans un deuxième signal optique dans le PON2. Ce deuxième signal optique transporte dans le PON2 les données de la trame Td' jusqu'à une pluralité d'ONU, dont l'ONU2a, qui leur applique le même traitement que l'ONU1a. En sortie de la couche L3 de l'ONU2a, la trame qui est récupérée est la trame Td, et non la trame Td'. Il est à noter toutefois que les données des deux trames sont les mêmes, seuls leurs formats diffèrent.
Dans le sens montant, lorsqu'une trame Tm arrive au niveau de la couche L3 de l'ONU2a, elle subit successivement les traitements des couches L3, L2, L1 comme dans la technique antérieure. Les données de la trame Tm sont ensuite émises dans une première rafale optique remontant le PON2 jusqu'à la couche L1 de l'OLT2 qui est modifié. En effet, la trame Tm' qui est délivrée par l'OLT2 dans le sens montant (comme dans le sens descendant d'ailleurs) n'a subi aucun traitement au niveau des couches L2 et L3. L'ONU1a recevant la trame Tm' la traite successivement au niveau des couches L3, L2 et L1 comme dans la technique antérieure, et émet les données comprises dans la trame dans une rafale optique en direction de l'OLT1.
Lorsque qu'une rafale de données est reçue par un OLT en provenance des ONU (sens montant), elles sont traitées successivement par les couches L1, L2 et L3. Les traitements de la couche L1 correspondent par exemple à la conversion du signal optique reçu en un signal électrique par le biais d’un récepteur optique, puis amplifié électriquement.
Les traitements de la couche L2 correspondent par exemple au "débrouillage" de la séquence binaire reçue, à l’extraction des informations d’administration et de management en provenance de l’ONU, à la reconstruction des trames GEM à partir des trames GTC, au décryptage des trames GEM, ou à l’assemblage des trames GEM pour reformer les trames SDU (composées de trames Ethernet ou de messages OMCI).
Les traitements de la couche L3 correspondent par exemple à l’aiguillage des trames Ethernet ou OMCI vers leur destination, indiquée par l’adresse "MAC destination" dans le cas d’une trame Ethernet, ou vers l’entité de gestion de l’OMCI, dans le second cas.
Les données de la trame Tm' sont ensuite émises dans une seconde rafale optique remontant le PON1 jusqu'à la couche L1 de l'OLT1, qui est aussi modifié au niveau de sa couche L3. En effet, dans l'OLT1, après avoir subi les traitements des couches L1 et L2 comme dans la technique antérieure, lorsque les données de la trame Tm' sont délivrées à la couche L3, celle-ci doit déterminer si elles ont pour origine le PON1 ou le PON2 qui es cascade du PON1.
Cette détermination peut être réalisée, dans un premier mode de fonctionnement, en estimant que la forme des trames ne correspond pas aux trames Ethernet ou aux messages OMCI normalement reçus à la couche L3 dans la technique antérieure, ou lorsque émis par le PON 1 uniquement. L’OLT1 détermine alors que la forme des trames est anormale, et estime que cela signifie que les trames ont pour origine le PON2 et n’ont pas terminé leur traitement.
Dans un autre mode de réalisation, la trame Tm’ qui est délivrée par l'OLT2 dans le sens montant subit une encapsulation en trames Ethernet au niveau de l’OLT2 avant d’atteindre l’ONU1a. Les en-têtes de ces trames Ethernet permettent d’aiguiller la trame Tm’ vers un module de l'OLT1 dans la couche L3 (illustré dans la par un rectangle noté L2 dans le rectangle noté L3) effectuant les traitements de couche L2 non effectués par l’OLT2, après avoir subi les traitements des couches L1 et L2 de l’OLT1.
Dans ces deux modes de fonctionnement, l'OLT1 fait donc subir aux trames Tm' à nouveau les traitements de la couche L2 dans le sens montant, qui n'ont pas été faits par l'OLT2, et délivre en sortie la trame Tm, et non la trame Tm'. Il est à noter toutefois que les données des trames Tm et Tm' sont les mêmes, seuls leurs formats diffèrent.
La présente de façon schématique deux réseaux optiques passifs connectés en cascade, selon un deuxième aspect de l'invention
Ce deuxième aspect correspond à un mode de réalisation plus général, où la couche L3 est déportée en entier mais pas la couche L2 qui est partiellement déportée, de l'OLT2 vers l'OLT1, et où la partie de la couche L2 qui est déportée est différente selon le sens de transmission.
Dans le sens descendant, l'ensemble des sous-couches de la couche L2 déportées est noté L2d', et l'ensemble des sous-couches de la couche L2 qui ne sont pas déportées est noté L2d.
Par exemple, la couche L2d' comprend la sous-couche supérieure de la pile protocolaire ITU appelée "Service Adaptation", et la couche L2d comprend les couches inférieures de la pile protocolaire ITU appelées "Framing" et "PHY Adaptation". La découpe du déport se trouve donc entre les sous-couches "Service Adaptation" et "Framing". Dans cet exemple, pour les données dans le sens descendant, l'OLT2 du PON2 qui est en cascade du PON1 n'effectue pas les traitements relatifs à la sous-couche "Service Adaptation". C'est l'OLT2 du PON1 qui les effectue.
Par rapport aux traitements subis par les données descendantes d'une trame Td décrits en référence à la , les différences sont les suivantes :
Dans l'OLT1 du PON1, la couche L3 encapsule la trame Td dans la couche L2d', avant de la délivrer à la couche L2.
Dans l'OLT2 du PON2 qui est en cascade du PON1, la trame Td' qui est récupérée de l'ONU1a, est délivrée directement à la couche L2d de l'OLT2.
Dans le sens montant, l'ensemble des sous-couches de la couche L2 déportées est noté L2m', et l'ensemble des sous-couches de la couche L2 qui ne sont pas déportées est noté L2m.
Par exemple, la couche L2m' comprend les sous-couches supérieures de la pile protocolaire ITU appelées "Service Adaptation" et "Framing", et la couche L2m comprend la couche inférieure de la pile protocolaire ITU appelée "PHY Adaptation". La découpe du déport se trouve donc entre les sous-couches "Framing" et "PHY Adaptation". Dans cet exemple, pour les données dans le sens montant, l'OLT2 du PON2 qui est en cascade du PON1 n'effectue pas les traitements relatifs aux sous-couches "Service Adaptation" et "Framing". C'est l'OLT2 du PON1 qui les effectue.
Par rapport aux traitements subis par les données montantes d'une trame Tm décrits en référence à la , les différences sont les suivantes :
Dans l'OLT2 du PON2 qui est en cascade du PON1, c'est en sortie de la couche L2m de l'OLT2 que la trame Tm' est délivrée directement à la couche L3 de l'ONU1a.
Dans l'OLT1 du PON1, après traitement des données de la trame Tm' par la couche L2, la couche L3 effectue sur ces données une deuxième fois les traitements de la couche L2d', et délivre la trame Tm en sortie de la couche L3.
On comprend que les avantages de ce second mode de réalisation sont similaires à ceux du premier mode de réalisation : l'OLT2 est allégé car il n'a plus à effectuer certains traitements relatifs à la couche de service et à une partie de la couche de transport.
Dans les deux cas, les réseaux optiques passifs en cascade peuvent utiliser des débits différents et utiliser des piles protocolaires de normes différentes (ITU pour l'un et IEEE pour l'autre, par exemple).
La présente un exemple de structure d'un terminal de réseau optique, mettant en œuvre le procédé d'émission de données dans un signal optique descendant, et le procédé de réception de données dans une rafale optique montante, selon des aspects de l'invention.
Le dispositif 100 peut être compris dans, ou être, un terminal de ligne optique tel que par exemple OLT1.
Par exemple, le dispositif 100 comprend un récepteur 101 de trames de données descendantes Td, un émetteur 102 de trames de données montantes Tm, un émetteur 103 de signal optique de données descendantes S(Td'), un récepteur 104 de rafale optique de données montantes S(Tm'), une unité de traitement 130, équipée par exemple d'un microprocesseur µP, et pilotée par un programme d'ordinateur 110, stocké dans une mémoire 120 et mettant en œuvre les procédés d’émission et de réception selon l'invention. A l’initialisation, les instructions de code du programme d’ordinateur 110 sont par exemple chargées dans une mémoire RAM, avant d’être exécutées par le processeur de l’unité de traitement 130.
Une telle mémoire 120, un tel processeur de l’unité de traitement 130, sont aptes à, et configurés pour, dans le sens descendant :
  • au niveau de la couche de service (L3) dans le sens descendant des données, un traitement des données relatif à au moins une sous-couche (L2d') de la couche de transport, dit encapsulation descendante, avant transmission des données traitées à la couche de transport (L2),
  • optionnellement, au niveau de la couche de service dans le sens descendant des données, et préalablement à l'encapsulation descendante, une autre encapsulation descendante relative à au moins une sous-couche de la couche de transport,
et pour, dans le sens montant :
  • au niveau de la couche de service dans le sens montant des données, une détection d'un traitement manquant aux données, relatif à au moins une sous-couche (L2m') de la couche de transport, au-dessus d'un niveau dit niveau d'encapsulation montante,
  • au niveau de la couche de service dans le sens montant des données, un traitement des données relatif aux sous-couches (L2m') au-dessus du niveau d'encapsulation montante, dit décapsulation montante, pour obtenir une trame de données,
  • optionnellement, au niveau de la couche de service dans le sens montant des données, dans le cadre de la détection d'un traitement manquant aux données, soit une vérification que les données ne sont pas sous un format Ethernet ou OMCI, soit une vérification que des trames Ethernet contenant les données comprennent une information indicative d'une encapsulation,
  • optionnellement, au niveau de la couche de service dans le sens montant des données, et suite au traitement relatif aux sous-couches au-dessus du niveau d'encapsulation montante, détecter un autre traitement manquant aux données, relatif à au moins une sous-couche de la couche de transport, au-dessus d'un autre niveau dit autre niveau d'encapsulation montante, puis effectuer un autre traitement des données relatif à des sous-couches de la couche de transport au-dessus de l'autre niveau d'encapsulation montante, pour obtenir une trame de données.
Le dispositif 100 comprend également, au niveau de la couche de service (L3) :
  • une unité 180 pour transmettre les trames montantes Tm vers l'émetteur 102, et aiguiller les trames de données descendantes Td en provenance du récepteur 101 vers la couche de transport ou vers l'encapsulation descendante (L2d') en fonction de leur destination,
  • une unité OMCI1 pour la gestion des configurations, des pannes, des performances, et de la sécurité du PON1,
  • une unité OMCI2 pour la gestion des configurations, des pannes, des performances, et de la sécurité du PON2 qui est connecté en cascade au PON1,
  • une unité 190 pour aiguiller les données montantes en provenance de la couche de transport vers l'unité 180, l'unité OMCI1 ou la décapsulation montante (L2m'), en fonction de la détection d'un traitement manquant aux données,
  • une unité DBA2 (pour Dynamic Bandwidth Allocation, ou allocation dynamique de bande passante) pour gérer l'allocation de bande passante montante du PON2.
Le dispositif 100 comprend également, au niveau de la couche de transport (L2) :
  • une unité DBA1 pour gérer l'allocation de bande passante montante du PON1, avec laquelle se coordonne l'unité DBA2.
Le dispositif 100 peut être composé de deux dispositifs distincts 100d et 100m (non illustrés), le dispositif 100d comprenant les composants nécessaires au sens descendant, et le dispositif 100m comprenant les composants nécessaires au sens montant.
La présente un exemple de structure d'une passerelle de réseau optique, mettant en œuvre le procédé de transmission de données dans un signal optique descendant, et le procédé de transmission de données dans une rafale optique montante, selon des aspects de l'invention.
Le dispositif 200 peut être compris dans, ou être, une passerelle de réseau optique, c’est-à-dire une passerelle domestique ou professionnelle d'accès à Internet, combinant une fonctionnalité d'ONU et une fonctionnalité d'OLT, tel que par exemple la passerelle FGW.
Par exemple, le dispositif 200 comprend un récepteur 201 de signal optique de données descendantes S(Td'), un émetteur 202 de rafale optique de données montantes S(Tm'), un émetteur 203 de signal optique de données descendantes S(Td), un récepteur 204 de rafale optique de données montantes S(Tm), une unité (ONU1a) mettant en œuvre une fonctionnalité d'ONU, une unité (OLT2) mettant en œuvre une fonctionnalité d'OLT. Le dispositif 200 comprend également une unité de traitement 230, équipée par exemple d'un microprocesseur µP, et pilotée par un programme d'ordinateur 210, stocké dans une mémoire 220 et mettant en œuvre les procédés de transmission selon l'invention. A l’initialisation, les instructions de code du programme d’ordinateur 210 sont par exemple chargées dans une mémoire RAM, avant d’être exécutées par le processeur de l’unité de traitement 230.
Une telle mémoire 220, un tel processeur de l’unité de traitement 230, sont aptes à, et configurés pour, dans le sens descendant :
  • au niveau de la couche de service (L3) de l'unité ONU1a et dans le sens descendant des données, une détection d'une encapsulation des données relativement à au moins une sous-couche (L2d') de la couche de transport (L2),
  • une transmission des données encapsulées descendantes, depuis l'unité ONU1a vers l'unité OLT2, directement à un niveau (L2d) immédiatement inférieur à l'au moins une sous-couche de transport, dit niveau d'encapsulation, sans traitement relatif à l'au moins une sous-couche de transport,
  • au niveau de la couche de transport (L2) de l'unité OLT2, des traitements successifs jusqu'à une couche physique (L1), à partir du niveau d'encapsulation,
  • au niveau de la couche physique (L1) de l'unité OLT2, une émission des données traitées dans un signal optique de données descendantes S(Td), vers un réseau optique passif (PON2),
et pour, dans le sens montant :
  • au niveau d'une sous-couche (L2m) de la couche de transport (L2) de l'unité OLT2, dit niveau d'encapsulation, une transmission des données (Tm') directement à une couche de service (L3) de l'unité ONU1a, sans traitement dans l'unité OLT2 par des sous-couches supérieures au niveau d'encapsulation,
  • des traitements successifs dans l'unité ONU1a, par la couche de service (L3), par une couche de transport (L2) et par une couche physique (L1),
  • une émission des données traitées dans une rafale optique montante S(Tm') à destination d'un réseau optique passif (PON1),
  • optionnellement, au niveau d'encapsulation, avant la transmission des données (Tm') à la couche de service (L3) de l'unité ONU1a, un formatage en trame Ethernet des données et une insertion dans la trame Ethernet d'une information indicative de l'encapsulation.
Le dispositif 200 comprend également, au niveau de la couche de service (L3) de l'unité ONU1a :
  • une unité 180 pour transmettre les trames de données montantes Tm' vers l'émetteur 202, et recevoir du récepteur 201 les trames de données descendantes Td',
  • une unité OMCI1 pour la gestion des configurations, des pannes, des performances, et de la sécurité du système PON1.
Dans un autre mode de réalisation non illustré, le dispositif 200 est séparé en deux entités matérielles distinctes. La première entité est un dispositif 200a qui comprend la fonctionnalité d'ONU, c’est-à-dire les éléments 201, 202 et ONU1a du dispositif 200, en plus d'une unité de traitement, équipée par exemple d'un microprocesseur µP, et pilotée par un programme d'ordinateur, stocké dans une mémoire.
La deuxième entité est un dispositif 200b qui comprend la fonctionnalité d'OLT, c’est-à-dire les éléments 203, 204 et OLT2 du dispositif 200, en plus d'une unité de traitement, équipée par exemple d'un microprocesseur µP, et pilotée par un programme d'ordinateur, stocké dans une mémoire.
De plus, chacun des dispositifs 200a et 200b possède une interface au niveau de la couche de service (L3) afin de s'échanger entre eux des trames de données, par exemple une interface Ethernet.
Le dispositif 200 (respectivement chacun des dispositifs 200a et 200b), peut être composé de deux dispositifs distincts pour les sens descendants et montant, 200d et 200m (respectivement 200ad, 200bd, 200am, 200bm, non illustrés), le dispositif 200d (respectivement 200ad, 200bd) comprenant les composants nécessaires au sens descendant, et le dispositif 200m (respectivement 200am, 200bm) comprenant les composants nécessaires au sens montant.
Les entités décrites et comprises dans les dispositifs décrits en relation avec les figures 4 et 5 peuvent être matérielles ou logicielles. Ces figures illustrent seulement une manière particulière, parmi plusieurs possibles, de réaliser le procédé détaillé ci-dessus, en relation avec les figures précédentes. En effet, la technique de l’invention se réalise indifféremment sur une machine de calcul reprogrammable (un ordinateur PC, un processeur DSP ou un microcontrôleur) exécutant un programme comprenant une séquence d’instructions, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel).
Dans le cas où l’invention est implantée sur une machine de calcul reprogrammable, le programme correspondant (c'est-à-dire la séquence d’instructions) pourra être stocké dans un médium de stockage amovible (tel que par exemple une clé USB, une disquette, un CD-ROM ou un DVD-ROM) ou non, ce médium de stockage étant lisible partiellement ou totalement par un ordinateur ou un processeur.

Claims (10)

  1. Procédé d'émission de données dans un signal optique descendant, mis en œuvre dans un premier terminal de ligne optique (OLT1) d'un premier réseau optique passif (PON1), les données étant reçues au niveau d'une couche de service, puis traitées successivement par la couche de service (L3), une couche de transport (L2) et une couche physique (L1), puis émises au niveau de la couche physique, le procédé comprenant, au niveau de la couche de service, un traitement des données relatif à au moins une sous-couche de la couche de transport, dit encapsulation, avant transmission des données traitées à la couche de transport.
  2. Procédé d'émission selon la revendication 1, où l'encapsulation est relative à toutes les sous-couches de la couche de transport.
  3. Procédé d'émission selon l'une des revendications 1 à 2, comprenant, au niveau de la couche de service et préalablement à l'encapsulation, une autre encapsulation relative à au moins une sous-couche de la couche de transport.
  4. Procédé de transmission descendante de données, mis en œuvre dans un équipement (FGW) à la frontière entre un premier réseau optique passif (PON1) et un second réseau optique passif (PON2) et comprenant une pile protocolaire de réception et une pile protocolaire d'émission, les données étant reçues dans premier signal optique descendant en provenance du premier réseau optique passif (PON1), au niveau d'une couche physique (L1) de la pile de réception, puis traitées successivement dans la pile de réception par la couche physique (L1), une couche de transport (L2) et une couche de service (L3), le procédé comprenant :
    • au niveau de la couche de service, une détection d'une encapsulation des données relativement à au moins une sous-couche (L2d') de la couche de transport (L2),
    • une transmission des données encapsulées, depuis la pile de réception vers la pile d'émission, directement à un niveau (L2d) immédiatement inférieur à l'au moins une sous-couche de transport, dit niveau d'encapsulation, sans traitement relatif à l'au moins une sous-couche de transport,
    • des traitements successifs dans la pile d'émission jusqu'à une couche physique (L1), à partir du niveau d'encapsulation,
    • une émission des données dans un second signal optique descendant, vers le second réseau optique passif (PON2).
  5. Dispositif (100) d'émission de données dans un signal optique descendant, compris dans un premier terminal de ligne optique (OLT1) d'un premier réseau optique passif (PON1), les données étant reçues au niveau d'une couche de service, puis traitées successivement par la couche de service (L3), une couche de transport (L2) et une couche physique (L1), puis émises au niveau de la couche physique, le dispositif comprenant des récepteurs (101, 104), des émetteurs (102, 103), un processeur (130) et une mémoire (120) couplée au processeur avec des instructions destinées à être exécutées par le processeur pour, au niveau de la couche de service, un traitement des données relatif à au moins une sous-couche de la couche de transport, dit encapsulation, avant transmission des données traitées à la couche de transport.
  6. Dispositif (100) d'émission selon la revendication 5, comprenant en outre une première unité (OMCI1) pour la gestion des configurations, des pannes, des performances, et de la sécurité du premier réseau optique passif (PON1), et une seconde unité (OMCI2) pour la gestion des configurations, des pannes, des performances, et de la sécurité du second réseau optique passif (PON2).
  7. Dispositif (200) de transmission descendante de données, compris dans un équipement (FGW) à la frontière entre un premier réseau optique passif (PON1) et un second réseau optique passif (PON2) et comprenant une pile protocolaire de réception et une pile protocolaire d'émission, les données étant reçues dans premier signal optique descendant en provenance du premier réseau optique passif (PON1), au niveau d'une couche physique (L1) de la pile de réception, puis traitées successivement dans la pile de réception par la couche physique (L1), une couche de transport (L2) et une couche de service (L3), le dispositif comprenant des récepteurs (201, 204), des émetteurs (202, 203), un processeur (230) et une mémoire (220) couplée au processeur avec des instructions destinées à être exécutées par le processeur pour :
    • au niveau de la couche de service, une détection d'une encapsulation des données relativement à au moins une sous-couche (L2d') de la couche de transport (L2),
    • une transmission des données encapsulées, depuis la pile de réception vers la pile d'émission, directement à un niveau (L2d) immédiatement inférieur à l'au moins une sous-couche de transport, dit niveau d'encapsulation, sans traitement relatif à l'au moins une sous-couche de transport,
    • des traitements successifs dans la pile d'émission jusqu'à une couche physique (L1), à partir du niveau d'encapsulation,
    • une émission des données dans un second signal optique descendant, vers le second réseau optique passif (PON2).
  8. Système de réseaux optiques passifs en cascade pour l'émission de données descendantes, comprenant un dispositif d'émission (100) selon la revendication 5 connecté à une pluralité de dispositifs de transmission descendante (200) selon la revendication 7 au travers du premier réseau optique passif (PON1), au moins un dispositif de transmission descendante (200) étant connecté à une pluralité d'unités de réseau optique (ONU2a) au travers d'un second optique passif (PON2).
  9. Programme d'ordinateur (110), comprenant des instructions qui, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé d'émission, selon la revendication 1.
  10. Programme d'ordinateur (210), comprenant des instructions qui, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé de transmission descendante, selon la revendication 4.
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