專利名稱：用于無源光網(wǎng)的傳輸可變長度幀的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無源光網(wǎng)(PON)通信方法及其裝置，更加特別地涉及PON通信方法和系統(tǒng)，其中多個終端通過一個父裝置、一個耦合器以及多個子裝置相互通信。
背景技術(shù)：
作為一種實(shí)現(xiàn)光纖到戶(FTTH)的有前途的解決方案，以低成本分支光纖的采用無源耦合器的無源光網(wǎng)(PON)方法引起人們的注意。
通常，把異步傳輸模式(ATM)應(yīng)用于PON方法的ATM-PON已經(jīng)成為發(fā)展的主題。ATM-PON把例如有終端提供的可變長的網(wǎng)際協(xié)議(IP)幀這樣的信息轉(zhuǎn)換為ATM信元，并且通過PON傳送該ATM信元。
但是在常規(guī)的ATM-PON方法中，由于可變長的異步信息被轉(zhuǎn)換為ATM信元，ATM信元的額外開銷部分與該信息相比如此之大，使得通過PON傳輸?shù)男畔⑿瘦^低。
這需要常規(guī)的PON具有實(shí)現(xiàn)ATM層接口的復(fù)雜協(xié)議和功能。
另外，由于用戶終端所連接的PON子裝置必需具有把由用戶終端所發(fā)送的IP幀轉(zhuǎn)換為要通過ATM-PON傳送的ATM信元，因此子裝置的成本非常高。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明的一般目的是提供解決上述一個或多個問題的一種新型和有用的通信方法及其系統(tǒng)。
本發(fā)明的其它和更加具體的目的是提供使用具有能夠以低成本獲得的簡單功能的子裝置有效傳輸信息的一種PON通信方法和系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一種通過PON通信的方法，其中多個子裝置通過耦合器連接到一個父裝置，其中包括所述父裝置把一個時間周期指定給每個子裝置的步驟；父裝置把所指定的時間周期通知給每個子裝置的步驟；以及當(dāng)接收到基準(zhǔn)信號之后經(jīng)過指定的時間周期，每個子裝置把存儲在其中的可變長的幀發(fā)送到父裝置的步驟。
每個子裝置在根據(jù)基準(zhǔn)信號和時間周期由父裝置所指定的時間傳送可變長度的幀。由于可變長度的幀，即異步信息，可以原樣通過PON傳輸，因此不需要把該異步信息分為多個子幀，并且把一個標(biāo)頭附加在每個子幀上。相應(yīng)地，可以增加PON的上行信道的效率。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種上文所述的方法，其中父裝置復(fù)用要被發(fā)送到子裝置的可變長度的幀，并且把復(fù)用的幀發(fā)送到子裝置。
由于父裝置把一個復(fù)用幀傳送到多個子裝置，在該復(fù)用幀中可變長度的幀被復(fù)用，并且一個基準(zhǔn)信號被附加在該復(fù)用幀的前部，還可以增加PON的下行信道的效率。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于PON的子裝置，其中多個子裝置通過耦合器連接到一個父裝置，其中包括一個基準(zhǔn)信號檢測單元，其檢測由父裝置所發(fā)送的基準(zhǔn)信號；復(fù)用單元，其復(fù)用由多個連接到子裝置的終端所發(fā)送的可變長度的幀；以及發(fā)送單元，其在從檢測到基準(zhǔn)信號開始經(jīng)過由父裝置所指定的時間周期之后，把復(fù)用的幀發(fā)送到父裝置。
上述子裝置實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明通過PON通信的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于PON的父裝置，其中多個子裝置通過一個耦合器連接到一個父裝置，其中包括復(fù)用幀產(chǎn)生單元，其通過復(fù)用要發(fā)送到子裝置的可變長度的幀，并且把一個基準(zhǔn)信號附加到該復(fù)用幀的前部，而產(chǎn)生一個復(fù)用幀，其中該復(fù)用幀被發(fā)送到子裝置。
上述父裝置實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明通過PON進(jìn)行通信的方法。
從下文結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中本發(fā)明的其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1為示出PON系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的父裝置和子裝置的方框圖；圖3A-3F為示出由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PON系統(tǒng)所利用的幀格式的示意圖；圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的父裝置的信道處理單元的方框圖；圖5為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的父裝置的幀切換單元的方框圖；圖6為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的父裝置的控制單元的方框圖；圖7為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的子裝置的PON終端單元的方框圖；圖8為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的子裝置的終端處理單元的方框圖；圖9為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)合實(shí)現(xiàn)下行鏈路復(fù)用幀的父裝置的復(fù)用幀復(fù)用電路和子裝置的復(fù)用幀分離電路的方框圖；圖10為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制標(biāo)頭產(chǎn)生電路的方框圖；圖11為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的預(yù)定信息的示意圖；圖12為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)合實(shí)現(xiàn)上行鏈路復(fù)用幀的父裝置的復(fù)用幀分離電路和子裝置的復(fù)用幀復(fù)用電路的方框圖；圖13為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例當(dāng)父裝置和子裝置開始PON通信時的PON通信的順序圖；圖14為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例當(dāng)父裝置從子裝置收集幀累計信息時的PON通信的順序圖；圖15為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例當(dāng)父裝置從子裝置收集幀累計信息時的PON通信的流程圖；
圖16為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例當(dāng)父裝置從子裝置收集幀累計信息時的PON通信的順序圖；圖17為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的父裝置用于向子裝置保證最小速率的幀交換單元及其外圍單元的方框圖；圖18為控制表130的一個例子；圖19為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的幀交換處理單元1010的輸入處理的流程圖；圖20為示出幀交換處理單元1010的優(yōu)先輸出處理的流程圖；圖21為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的父裝置的幀中斷處理單元和子裝置的幀再現(xiàn)處理單元的方框圖；圖22為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)頻帶動態(tài)控制的父裝置和子裝置的方框圖；圖23為示出IGMP的操作的示意圖；圖24為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)傳送(multicast)濾波的父裝置和子裝置的第一例子的方框圖；圖25為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)傳送濾波的父裝置和子裝置的第二例子的方框圖；圖26為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)本地通信的父裝置和子裝置的第一例子的方框圖；以及圖27為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的幀控制電路3030的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將給出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述。
圖1為示出無源光網(wǎng)(PON)的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。父裝置1和2具有連接到主干網(wǎng)3的上行信道，并且實(shí)現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)的各種通信。父裝置1和2進(jìn)一步具有分別通過耦合器4a-4n連接到多個子裝置5a-5x，...，6a-6x的下行信道。父裝置1和2在上行信道和下行信道之間交換幀。每個子裝置5a-5x和6a-6x在父裝置1與連接到各個子裝置的多個終端7a1-7ai、7x1-7xj、8a1-8ak和8x1-8xl之間傳送幀。
圖2為示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的父裝置1和子裝置5a的方框圖。下面將首先描述把由終端提供的幀通過子裝置和父裝置傳送到主干網(wǎng)的上行信道。
圖2中所示的子裝置5a包括PON終端單元40、終端處理單元50和子裝置處理單元60。
終端處理單元50接收由多個終端所發(fā)送的幀，并且通過過濾在連接到子裝置本身的終端之間交換的幀而僅僅識別要傳送到主干網(wǎng)或其它子裝置的幀。
由于耦合器4a由多個子裝置5a-5x所共享，因此PON終端單元40必須等待一段時間，在該時間中僅僅該P(yáng)ON終端單元40可以通過上行信道把幀發(fā)送到父裝置1，以避免幀的沖突。
在圖2中所置的父裝置1包括幀切換(SW)單元10、控制單元20以及信道處理單元30a-30x。信道處理單元30a接收由多個子裝置5a-5x通過1-N耦合器4a發(fā)送的幀，識別要發(fā)送到主干網(wǎng)或連接到父裝置1的其它子裝置的幀，并且把該幀傳送到幀切換單元10。幀切換單元10具有根據(jù)幀的目標(biāo)切換從信道處理單元30a-30x接收的幀，并且把該幀發(fā)送到各個目標(biāo)的功能。
接著，下面將說明把由主干網(wǎng)所提供的幀通過父裝置和子裝置傳送到終端的下行信道。父裝置1接收由主干網(wǎng)所提供的幀，并且如果該幀尋址到連接該父裝置1下面的子裝置的一個終端，則把該幀傳送到該幀尋址到的子裝置的PON終端單元40。
信道處理單元30a通過耦合器4a把該幀發(fā)布到多個子裝置5a-5x。子裝置5a的PON終端單元40讀取該幀的地址，并且如果該幀的尋址到子裝置5a或者連接到子裝置5a的一個終端，則把該幀發(fā)送到終端處理單元50。
圖3A-3F為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的幀格式的示意圖。
圖3A示出在兩個終端之間或者在一個終端與一個子裝置之間交換的幀(在下文中稱為“用戶幀”)的幀格式。該用戶幀包括(i)表示用戶幀的頭部的分隔符，(ii)包括目標(biāo)地址、發(fā)送者地址和控制信息的幀標(biāo)頭，以及(iii)包含可變長的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)字段。在用戶幀的未尾附加一個用于糾錯的糾錯序列(CRC)。
該幀格式符合IEEE和RFC這樣的標(biāo)準(zhǔn)。例如前序和間隔這樣的信號存在于兩個連續(xù)幀之間，用于表示幀的分隔。
圖3B示出從父裝置通過下行鏈路傳送到子裝置的下行鏈路復(fù)用幀的格式。下行鏈路復(fù)用幀包括頭部時序控制字段(head timingcontrol field)，隨后接著尋址到各個子裝置的可變長的多個用戶幀。頭部時序控制字段包括同步模式和控制標(biāo)頭。頭部時序控制字段和下一個頭部時序控制字段之間循環(huán)時間(頭部時序循環(huán))例如被固定在3.5毫秒。由于該用戶幀是可變長度的，因此被復(fù)用的用戶幀的數(shù)目也是可變的。
圖3C示出從子裝置通過上行鏈路信道傳送到父裝置的上行鏈路復(fù)用幀的幀格式。上行鏈路復(fù)用幀包括頭部時序控制字段，隨后接著從多個子裝置發(fā)送的可變長的復(fù)用用戶幀。該頭部時序控制字段包括同步模式和控制標(biāo)頭。頭部時序控制字段和下一個頭部時序控制字段之間的循環(huán)時間(頭部時序循環(huán))例如被固定在3.5毫秒。
把每個子裝置的時序信息通知給父裝置的控制字段C1-Cn被提供在每個用戶幀的前部。該控制字段C1-Cn隨后接著由每個子裝置所發(fā)送的復(fù)用的用戶幀。該控制字段C1-Cn被提供到由子裝置發(fā)送的每個幀，以把子裝置的控制信息通知給父裝置，或者響應(yīng)由父裝置發(fā)送的控制命令。由于用戶幀是可變長度的，因此復(fù)用的用戶幀的數(shù)據(jù)也是可變的。
圖3B中所示的下行鏈路復(fù)用幀和圖3C中所示的上行鏈路復(fù)用幀通過共享波長而復(fù)用。
圖3D為示出圖3B和3C中所示的頭部時序控制字段的細(xì)節(jié)的示意圖。頭部時序控制字段包括頭部時序信號、子裝置號、所檢測的延遲時間、多個指定的頻帶以及命令字段。
圖3E為示出圖3D所示的指定頻帶的示意圖。
圖3F為示出包含在圖3C中所示的上行鏈路復(fù)用幀中的控制字段C1-Cn的示意圖?？刂谱侄蜟1-Cn包括一個幀頭部時序信號和一個響應(yīng)幀，其例如表示關(guān)于存儲在每個子裝置中的用戶幀的信息。
圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的信道處理單元30a-30x的方框圖。
發(fā)送幀檢測電路350接收由幀切換單元10所提供的用戶幀(輸入幀)，并且把該輸入幀傳送到復(fù)用幀復(fù)用電路340。傳送幀檢測電路350具有在下文中描述的IGMP中央單元。IGMP中央單元識別從連接到與父裝置連接的子裝置接收的HMR，并且通過提供終端的地址和該終端要加入的多點(diǎn)發(fā)送組，把子裝置設(shè)置執(zhí)行到該終端的多點(diǎn)發(fā)送。
復(fù)用幀復(fù)用電路340復(fù)用該輸入幀，并且把一個頭部時序控制字段附加在復(fù)用輸入幀的前部，以形成如圖3B中所示的下行鏈路復(fù)用幀。該復(fù)用幀復(fù)用電路340然后把下行鏈路復(fù)用幀傳送到編碼電路330。
編碼電路330使用光邏輯電平來編碼該下行鏈路復(fù)用幀，并且把該下行鏈路復(fù)用幀傳送到E/O電路320。
E/O電路320把電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并且把光信號發(fā)送到光復(fù)用電路310a。
光復(fù)用電路310a使用不同的波長把該發(fā)送光信號與所接收的光信號相復(fù)用，并且把復(fù)用的光信號發(fā)送到耦合器4a-4x。
另一方面，由耦合器4a-4x所發(fā)送的光信號被提供到光分離電路310B。僅僅所接收的光信號被從該發(fā)送光信號中分離，并且傳送到O/E電路360。
O/E電路360把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并且把該電信號傳送到解碼電路370。
解碼電路370檢測該電信號(復(fù)用幀)的分隔符和幀標(biāo)頭，并且把該復(fù)用幀傳送到一個復(fù)用幀分離電路380。
復(fù)用幀分離電路380把用戶幀與頭部時序控制字段相分離。該復(fù)用幀分離電路380僅僅把用幀傳送到一個接收幀檢測電路390，并且終止該頭部時序控制字段。
該接收幀檢測電路390檢測由復(fù)用幀分離電路380所分離的用戶幀是否被破壞并且檢測用戶幀的分類。該用戶幀進(jìn)一步被傳送到幀切換單元10。
在該接收幀檢測電路390中提供的統(tǒng)計電路3910檢量每個子裝置的有效幀比率，并且保存每個子裝置的有效幀比率的記錄。該有效幀比率是由子裝置傳送的幀尺寸與父裝置所設(shè)置的幀尺寸的比率。
圖5為示出根據(jù)本實(shí)施例的父裝置的幀開關(guān)單元10的方框圖。每個輸入處理單元110-1至110-N接收由多個子裝置通過電路處理單元30a-30x所提供的幀以及由連接到主干網(wǎng)3的信道所提供的幀。
由輸入處理單元110-1至110-N所接收的用戶幀被根據(jù)在用戶幀的幀標(biāo)頭所表示的目標(biāo)地址、發(fā)送方地址字段和控制信息傳送到多個輸出處理單元120-1至120-N。用于交換用戶幀的控制表130和幀緩沖器140連接到幀交換單元100。
幀緩沖器140是暫時存儲從輸入處理單元110輸入的用戶幀的存儲器電路。幀交換單元100把從輸入處理單元110傳送的用戶幀暫時存儲在幀緩沖器140中，直到通過參照控制表130把該用戶幀傳送到在用戶幀的目標(biāo)地址字段和控制信息字段所表示的目標(biāo)為止。如果需要的話，目標(biāo)地址字段和控制信息字段被根據(jù)控制表130而修改。
每個輸出處理單元120-1至120-N僅僅獲取尋址到它自身的存儲在幀緩沖器140中的用戶幀，并且把該用戶幀發(fā)送到耦合器或者主干網(wǎng)。
圖6為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制單元20的方框圖。CPU200是執(zhí)行存儲在ROM210中的程序的處理電路。該CPU200使用RAM210作為工作存儲區(qū)。
圖7為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PON終端單元40的方框圖。下行鏈路復(fù)用幀被通過圖7中所示的方框圖的上部傳送，并且上行鏈路復(fù)用幀被通過圖7中所示的方框圖的下部傳送。
光分離電路410b僅僅選擇從耦合器接收的光信號，并且把該光信號傳送到O/E電路460。該O/E電路460把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并且把該電信號傳送到解碼信號470。該O/E電路460把基本時鐘信號從光信號中分離出來，并且把該基本時鐘信號分離地傳送到解碼電路470。
解碼電路470對該編碼信號解碼(例如4B/5B代碼或者8B/10B代碼)，通過識別頭部時序控制字段而檢測圖3B中所示的下行鏈路復(fù)用幀的頭部位置，并且把該信號傳送到復(fù)用幀分離電路480。
該復(fù)用幀分離電路480分離跟隨在頭部時序控制字段之后的用戶幀，并且把用戶幀傳送到終端處理單元50。復(fù)用幀分離電路480讀取包含在頭部時序控制字段中的控制標(biāo)頭，并且如果需要的話把該控制標(biāo)頭傳送到復(fù)用幀分析處理電路490。
復(fù)用幀分析處理電路490執(zhí)行補(bǔ)充處理，從而耦合器可以成功地發(fā)送和/或接收該光信號。補(bǔ)充處理例如包括把子裝置本身的上行鏈路通信的時序信息通知給父裝置，并且補(bǔ)償在耦合器的間隔(測距功能)。在包含于頭部時序控制字段中的控制標(biāo)頭表示一個命令并且需要復(fù)用幀分析處理電路490對父裝置作出響應(yīng)的情況下，復(fù)用幀分析處理電路490把該響應(yīng)(或者任何必要的信息)傳送復(fù)用幀復(fù)用電路440。
另一方面，由終端處理單元50所接收的用戶幀被復(fù)用幀復(fù)用電路440所復(fù)用。根據(jù)作為基準(zhǔn)的頭部時序控制字段，把該復(fù)用的用戶幀在由父裝置指定的時序傳送到編碼電路430。
編碼電路430對由復(fù)用幀復(fù)用電路440所提供的上行鏈路復(fù)用幀進(jìn)行編碼，并且把編碼的信號傳送到E/O電路420。E/O電路420把電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并且把該光信號傳送到光復(fù)用電路410a。在使用不同的波長進(jìn)行復(fù)用之后，該光信號被傳送到與接收光信號所用的光纖相同的光纖。根據(jù)作為基準(zhǔn)的頭部時序控制字段，在指定給子裝置的時序執(zhí)行傳輸。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的終端處理單元50的方框圖。傳輸幀處理電路530接收從圖7中所示的復(fù)用幀分離電路480發(fā)送的用戶幀，確定該用戶幀尋址到哪一個提供有終端處理單元50的子裝置或者連接到該子裝置的終端，并且把用戶幀傳送到本地切換電路520。如果用戶幀尋址到其它子裝置或者連接到其它子裝置的終端，則該發(fā)送幀處理電路530忽略該用戶幀。
但是，如果用戶幀被廣播，則該發(fā)送幀處理電路530把該用戶幀看作為尋址到提供有發(fā)送幀處理電路530的子裝置本身，并且把用戶幀傳送到本地切換電路520。尋址到提供有該發(fā)送幀處理電路530的子裝置的用戶幀還被發(fā)送到命令分析電路550。
提供到發(fā)送幀處理電路530的濾波器單元確定廣播的用戶幀是否尋址到連接提供有該發(fā)送幀處理電路530的子裝置的任何終端，并且把尋址到該終端的多點(diǎn)傳送的用戶幀通過本地切換電路520而傳送。
本地切換電路520把用戶幀傳送到被尋址的作為所連接目標(biāo)的終端的物理終端電路510。該物理終端電路510把用戶幀傳送到所尋址的終端。
另一方面，物理終端電路510接收有用戶終端所發(fā)送的用戶幀，如果該用戶幀不是用于連接到相同子裝置的終端之間的內(nèi)部通信，則存儲該用戶幀，并且把所存儲的用戶幀發(fā)送到本地切換電路520。物理終端電路510把所存儲的用戶幀的幀尺寸通知給命令分析電路550。
當(dāng)尋址到子裝置的用戶幀被提供于子裝置中的發(fā)送幀處理電路530所檢測時，提供于子裝置中的命令分析電路550分析在包含于用戶幀中的控制字段、發(fā)送方地址字段、以及數(shù)據(jù)字段中表示的信息，并且執(zhí)行下文中所述的各種處理。如果要返回任何響應(yīng)，則該命令分析電路550產(chǎn)生一個用戶幀，并且把該用戶幀傳送到接收幀處理電路540。
本地切換電路520把從物理終端電路510接收的用戶幀傳送到該接收幀處理電路540。接收幀處理電路540接收從本地切換電路520和/或命令分析電路550傳送的幀，并且把該幀傳送到圖7中所示的復(fù)用幀復(fù)用電路440。
接收幀處理電路540被提供有一個IGMP識別單元，其讀取從連接到提供有接收幀處理電路540的子裝置的終端接收的HMR。該IGMP識別單元把該終端的地址和在HMR中表示的多點(diǎn)傳送組登記在濾波器電路中。
圖9為示出結(jié)合實(shí)現(xiàn)下行鏈路復(fù)用幀的生成的復(fù)用幀復(fù)用電路340和復(fù)用幀分離電路480的方框圖。在復(fù)用幀復(fù)用電路340中，復(fù)用幀時序產(chǎn)生電路3420把循環(huán)時間等于頭部時序控制字段的循環(huán)時間的時序信號提供給時序控制電路3410。
下行鏈路復(fù)用幀的循環(huán)時間由時序信號所確定。圖3B中所示的頭部時序控制字段被與該時序信號相同步地從控制標(biāo)頭產(chǎn)生電路3440中讀出。在由圖5中所示的一個輸出處理單元，例如120-1，提供一個用戶幀的情況下，該用戶幀被附加在頭部時序控制字段的未尾，在其上附加表示兩個連續(xù)幀之間的分隔的一個信號(分隔符)，并且傳送。如果沒有由輸出處理單元所提供的幀，則由IDLE模式產(chǎn)生電路3430提供一個空閑模式。
如果輸出處理單元120-1把存在要被傳送的用戶幀的情況通知給復(fù)用幀復(fù)用電路340，則復(fù)用幀復(fù)用電路340確定該用戶幀是否足夠短以便于在傳送用戶幀的時序中傳送。如果該用戶幀足夠短，則該用戶幀在附加到一個分離信號上之后被傳送。
該輸出處理單元120-1把存在要傳送的用戶幀的情況和該用戶幀的幀尺寸通知給時序控制電路3410。時序控制電路3410通過判斷該用戶幀是否足夠短而控制傳送用戶幀的時序，并且要求該輸出處理單元120-1在該時序控制電路3410可以傳送的時間中傳送該用戶幀。
除了上述處理之外，由輸出處理單元120-1所提供的用戶幀被存儲在該時序控制電路3410的緩沖器中。無論該用戶幀的尺寸如何，緩沖的用戶幀都被傳送。當(dāng)提供下一個時序信號時，用戶幀的傳輸被暫時停止。用戶幀的剩余部分在提供下一個時序的頭部時序控制字段之后發(fā)送。按照這種方式可以增加PON通信的效率。
選擇器電路3450響應(yīng)來自時序控制電路3410的指示選擇IDLE模式產(chǎn)生電路3430、控制標(biāo)頭產(chǎn)生電路3440以及輸出處理單元120-1中的一個，并且把所選擇的一個電路的用戶幀提供到時序控制電路3410。
控制標(biāo)頭產(chǎn)生電路3440的構(gòu)造如圖10中所示?？刂茦?biāo)頭包括這樣的信息，例如給予連接到PON的各個子裝置的指令、提供到連接該子裝置的各個終端的控制信息、控制整個網(wǎng)絡(luò)的PON層的控制信息、PON層的狀態(tài)的信息、以及父裝置和子裝置之間的診斷信息。
序列控制電路34410首先根據(jù)由時序控制電路3410所提供的時序，把由同步模式單元34420所提供的頭部時序控制字段的同步模式傳送到時序控制電路3410。然后，序列控制電路34410傳送在命令/控制/通知表34430中提供的信息。
在該命令/控制/通知表34430中提供的信息包括這樣的信息，例如由控制單元20中的CPU200所執(zhí)行的軟件程序設(shè)置的預(yù)定信息、在父裝置和子裝置之間交換的信息、以及由父裝置所獲得用于檢查接收條件的信息。在命令/控制/通知表34430中提供的信息還被CPU200所執(zhí)行的軟件程序動態(tài)地改變，以執(zhí)行各種控制。
如圖11中所示，該預(yù)定信息包括子裝置號、延遲時間、指定的頻帶和命令。通過要求該子裝置發(fā)送統(tǒng)計信息，并且測量到父裝置1從子裝置接收響應(yīng)為止的時間段，當(dāng)由父裝置1設(shè)置該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時，測量該延遲時間。父裝置把所測量的延遲時間通知給子裝置，從而子裝置可以更加精確地確定發(fā)送該用戶幀的時序。
圖9的左側(cè)示出PON終端單元40的復(fù)用幀分離電路480的方框圖。復(fù)用幀時序檢測電路4810檢測由時序控制電路3410所產(chǎn)生的下行鏈路復(fù)用幀的頭部時序控制字段的同步模式，并且確定在該頭部時序控制字段之后的幀是否為一個有效幀。有效幀意味著一個在頭部時序控制字段之后的非空閑模式的信號，其由在前部的幀分離代碼和在后部的幀結(jié)束代碼所分離。根據(jù)設(shè)計復(fù)用幀復(fù)用電路340的方式，該頭部時序控制字段可以插入在幀分離代碼和幀結(jié)束代碼之間。
子裝置的檢測電路347通過檢測包含在頭部時序控制字段中作為同步模式的唯一模式而檢測該頭部時序控制字段。該唯一模式必須從該編碼電路330不可能由于編碼的結(jié)果而產(chǎn)生的模式中選擇。所檢測的信號被傳送到提供于復(fù)用幀分離電路480中的復(fù)用幀時序檢測電路4810。
例如，子裝置可以通過在恒定的周期時間中檢查是否已經(jīng)一次或多次連續(xù)檢測到該唯一模式而確定是否已經(jīng)建立下鏈路復(fù)用幀。類似地，當(dāng)已經(jīng)建立下行鏈路復(fù)用幀時(子裝置已經(jīng)定期地檢測到該唯一模式)，子裝置可以檢查是否已經(jīng)一次或多次連續(xù)檢測到該唯一模式而確定該下行鏈路復(fù)用幀是否被釋放。
有效下行鏈路復(fù)用幀被傳送到提供于圖8中所示的終端處理單元50中的發(fā)送幀處理單元530。頭部時序控制字段的控制標(biāo)頭被發(fā)送到復(fù)用幀標(biāo)頭分析電路4820。復(fù)用幀標(biāo)頭分析電路4820把包含在頭部時序控制字段的控制標(biāo)頭中的信息傳送到復(fù)用幀分析處理電路490。
圖12為示出實(shí)現(xiàn)上行復(fù)用幀的一個電路，其中包括復(fù)用幀分離電路380和復(fù)用幀復(fù)用電路440。圖12中所示的操作基本上與實(shí)現(xiàn)圖9中所示的下行鏈路復(fù)用幀的電路相同。復(fù)用幀時序檢測電路3810的時序由來自下行復(fù)用幀的幀時序(頭部時序控制字段)的相位差而確定。
在子裝置的復(fù)用幀復(fù)用電路440中的發(fā)送時序存儲器電路4410存儲關(guān)于作為延遲時間提供在預(yù)定信息的第三項(xiàng)中的通過下行鏈路發(fā)送時序以及子裝置的發(fā)送尺寸的信息。發(fā)送幀緩沖器電路4430包括暫時存儲由圖8中所示的接收幀處理電路540所提供的用戶幀的幀緩沖器以及存儲由圖7中所示的復(fù)用幀分析處理電路所提供的控制信息(圖3C中所示的控制信息C1-Cn)的控制信息緩沖器。發(fā)送幀緩沖器電路4430響應(yīng)來自發(fā)送時序控制電路4420的請求，通過連續(xù)地獲取存儲在控制信息緩沖器中的控制信息Cn和存儲在幀緩沖器中的用戶幀而發(fā)送一個上行鏈路復(fù)用幀。
圖13為當(dāng)開始PON通信時父裝置和子裝置之間的PON通信的順序圖。父裝置1在下行鏈路復(fù)用幀的頭部時序控制字段的控制標(biāo)頭中指定子裝置5a，并且要求子裝置5a建立同步。類似地，父裝置1一個接一個地指定子裝置5b-5x，并且要求它們建立同步。當(dāng)子裝置5x在被啟動之后所接收的下行鏈路復(fù)用幀的頭部時序控制字段中檢測到同步模式并且建立同步時，它通過在上行鏈路復(fù)用幀的頭部時序控制字段中作出表示，而把該子裝置5x已經(jīng)建立同步的情況通知給父裝置1。
使用關(guān)于子裝置5x的同步的信息，父裝置1測量子裝置5x的延遲時間，并且通過在頭部時序控制字段的控制標(biāo)頭中提供一個命令，而發(fā)送該命令，以設(shè)置子裝置5x的發(fā)送時序和發(fā)送頻帶(幀尺寸)。當(dāng)子裝置5x使用上行鏈路復(fù)用幀的頭部時序控制字段響應(yīng)由父裝置1所發(fā)送的命令時，建立父裝置1與子裝置5x之間的通信。
如上文所述，本發(fā)明通過原樣地傳送由信息源所提供的異步信息而提高PON通信網(wǎng)絡(luò)的效率。盡管本發(fā)明利用時間共享復(fù)用方法來避免上行信道中的數(shù)據(jù)沖突，但是可以通過擴(kuò)展時間共享的單位以及在該時間共享單位中復(fù)用的多個異步信息而提高根據(jù)本發(fā)明的PON通信網(wǎng)絡(luò)的效率。
另外，異步信息被轉(zhuǎn)換為可變長的幀，以簡化子裝置的功能。也就是說，由于可變長幀被在時域復(fù)用單元中原樣復(fù)用。因此子裝置僅僅需要例如時域復(fù)用PON(從子裝置到父裝置)的結(jié)束功能以及從復(fù)用信息尋址到該子裝置本身的幀的分離功能這樣的功能，并且相應(yīng)地大大地簡化了該子裝置。
圖14為示出收集幀累計信息的順序的順序圖，以及圖15為示出收集幀累計信息的處理的流程圖。父裝置1使用定期發(fā)送到子裝置的下行鏈路復(fù)用幀的控制標(biāo)頭把上行鏈路時序(從上行鏈路復(fù)用幀的頭部時序控制字段到由子裝置所發(fā)送的復(fù)用用戶幀的延遲時間)通知給每個子裝置5a-5x(步驟S10)。該信息被以該頭部時序周期的10至100倍的循環(huán)時間中傳送。
每個子裝置得知它自身的上行鏈路時序和上行鏈路幀尺寸并且存儲它們。每個子裝置5a-5x在復(fù)用幀復(fù)用電路440中存儲由連接到子裝置的終端所傳送的幀。每個子裝置使用上行鏈路復(fù)用幀的控制信息(C1-Cn)把所存儲的幀的幀尺寸通知給父裝置1(步驟S14)。
父裝置1的復(fù)用幀復(fù)用電路340通過讀取上行鏈路復(fù)用幀的控制信息(C1-Cn)得知由每個子裝置5a-5x所要求的上行鏈路幀尺寸，并且把要在下一個定期時序信號中提供的上行鏈路幀尺寸確定為分配給每個子裝置(步驟S16)。
每個子裝置5a-5x在由父裝置1所分配的上行鏈路時序中把存儲在其自身中的大小為由父裝置1所分配的上行鏈路幀尺寸的用戶幀傳送到父裝置1(步驟S18)。
如上文所述，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的PON可以有效地復(fù)用在每個子裝置5a-5x中累積的用戶幀，因?yàn)槊總€子裝置5a-5x把所要求的上行鏈路幀尺寸通知給父裝置1，并且父裝置1確定分配給每個子裝置的上行鏈路幀尺寸。
圖16為示出收集幀累計信息的順序圖。父裝置1把所分配的上行鏈路時序和上行鏈路幀尺寸通知給每個子裝置5a-5x(步驟S20和S24)。每個子裝置在所分配的上行鏈路時序把所分配的上行鏈路幀尺寸的用戶幀傳送到父裝置1(步驟S22和S26)。
如果由統(tǒng)計電路3910所測量的每個子裝置5a-5x的有效幀速率比預(yù)定上限(例如80％)大預(yù)定的倍數(shù)(例如兩倍)，則父裝置1的復(fù)用幀復(fù)用電路340增加所分配的上行鏈路幀尺寸(步驟S28)。有效幀速率使實(shí)際由子裝置所傳送的幀尺寸與由父裝置1所分配的上行鏈路幀尺寸的百分比。如果有效幀速率比預(yù)定下限(例如20％)大預(yù)定的倍數(shù)(例如兩倍)，則父裝置1的復(fù)用幀復(fù)用電路340減小分配給子裝置的上行鏈路幀尺寸。根據(jù)在下行鏈路復(fù)用幀的頭部時序控制字段中的指示，上行鏈路幀尺寸被增加或減小。
可以通過僅僅控制父裝置1而動態(tài)地改變頻帶(幀尺寸)，這導(dǎo)致用戶幀的有效復(fù)用。
圖17為幀交換單元100及其外圍單元的方框圖，其使得父裝置保證子裝置的最小速率。在幀交換單元100中的幀交換處理單元1010按照由控制表130所指示的次序交換由多個輸入處理單元110-1至110-N所提供的用戶幀。幀緩沖器140具有輸入緩沖器1420和輸出緩沖器1410。輸入緩沖器1420是對應(yīng)于每個輸入處理單元110-1至110-N的用戶幀等待隊列，其中用戶幀等待由幀交換處理單元1010所執(zhí)行的調(diào)度處理。輸出緩沖器1410是由幀交換處理單元1010所調(diào)度的另一個用戶幀的等待隊列，其中被調(diào)度的用戶幀等待被傳送到每個輸出處理單元120-1至120-N。
圖18為控制表130的一個例子在控制表130中，輸出處理單元被根據(jù)目標(biāo)地址、發(fā)送方地址和控制類型而分配到每個輸入處理單元。在括號中的數(shù)字是在提供給每個輸出處理單元的輸出緩沖器的隊列號。
圖19為示出幀交換處理單元1010的輸入處理的流程圖。幀交換處理單元1010接收從輸入處理單元120所傳送的用戶幀，并且把該用戶幀存儲在為每個輸入處理單元所提供的輸入緩沖器1420中(步驟S30)。
接著，交換處理單元1010確定用戶幀是否被存儲在提供給每個輸入處理單元的輸入緩沖器1420中，并且分離位于用戶幀頭部的用戶幀(步驟S32)。交換處理單元1010通過把在以前步驟中分離的用戶幀的幀標(biāo)頭與控制表130相比較而分配一個輸出處理單元(步驟S34)，并且把用戶幀傳送到對應(yīng)于輸出處理單元的輸出緩沖器1410(步驟S36)。
通過這種方式，在輸出緩沖器1410中，其數(shù)目在圖18中所示的括號中表示的用戶幀等待于該隊列中。如果每個輸出隊列具有數(shù)目等于子裝置的數(shù)目或者連接到子裝置的終端數(shù)目的用戶幀，則可以通過同樣允許每個輸出隊列輸出而保證每個輸出隊列的最小輸出速率。另外，可以在由定時器所測量的固定循環(huán)時間從每個輸出隊列輸出用戶幀。
圖20為示出幀交換處理單元1010的優(yōu)先輸出處理的流程圖。當(dāng)輸出緩沖器1410的輸出時間到來時(S40)，則幀交換處理單元1010確定一個用戶幀時否被存儲在輸出緩沖器1410的最高優(yōu)先級的輸出隊列中(S42)。如果一個用戶幀存在于該隊列中(S44)，則該用戶幀被傳送到輸出處理單元(S46)。步驟S42被重復(fù)。如果沒有用戶幀被存儲(S44)，則接著執(zhí)行步驟S48。
幀交換處理單元1010檢查一個用戶幀是否被存儲在輸出緩沖器1410中的輸出隊列的下一個優(yōu)先級隊列中(S48)。如果在該隊列中有一個用戶幀(S50)，則該幀交換處理單元1010進(jìn)一步檢查是否存在具有下一個優(yōu)先級的任何隊列(S54)。如果存在下一個優(yōu)先級的隊列，則重復(fù)步驟S48。如果沒有存在具有下一個優(yōu)先級的隊列，則該處理結(jié)束。
在上述實(shí)施例中，每個輸出隊列具有一個優(yōu)先級。如果多個輸出隊列具有相同的優(yōu)先級，則輸出用戶幀的輸出隊列具有最低優(yōu)先級。相應(yīng)地，具有相同優(yōu)先級的任何輸出隊列可以具有發(fā)送權(quán)。
由于根據(jù)本發(fā)明的每個用戶幀是可變長的，因此頻帶取決于用戶幀的幀尺寸。如果用戶幀的幀尺寸更長，則用戶幀可能具有較寬的頻帶。在下一個實(shí)施例中，即使具有較長幀尺寸的用戶幀被傳送，具有較高優(yōu)先級的用戶幀也可以中斷具有較長幀尺寸但優(yōu)先級較低的用戶幀的傳送。如果要求中斷具有較高優(yōu)先級的用戶幀，則具有較長幀尺寸的用戶幀的傳送被中斷，并且首先傳送具有較高優(yōu)先級的用戶幀。在具有較高優(yōu)先級的用戶幀被傳送之后，具有較低優(yōu)先級的用戶幀的剩余部分被傳送。相應(yīng)地，保證以最小速率對高優(yōu)先級用戶幀的傳送。
如上文所述，較低優(yōu)先級用戶幀的傳送被較高優(yōu)先級的用戶幀所中斷。如果當(dāng)該較高優(yōu)先級用戶幀被傳送時要求傳送一個更高優(yōu)先級的用戶幀，則中斷該較高優(yōu)先級用戶幀的傳送，并且傳送該更高優(yōu)先級的用戶幀。在更高優(yōu)先級的用戶幀傳送結(jié)束之后，傳送該較高優(yōu)先級用戶幀的剩余部分。在該較高優(yōu)先級用戶幀的傳送結(jié)束之后，接著傳送較低優(yōu)先級的用戶幀的剩余部分。這稱為嵌套傳送。
圖21為實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級傳送處理的電路的方框圖。幀中斷處理單元920實(shí)現(xiàn)幀傳送的中斷，以及幀恢復(fù)單元910實(shí)現(xiàn)把中斷的幀恢復(fù)為原始的用戶幀。該幀中斷處理單元920被提供在該幀交換單元100中，并且緊接著在用戶幀被傳送到輸出處理單元110之前執(zhí)行幀中斷處理。幀恢復(fù)單元910被提供在圖8中所示的發(fā)送幀處理電路530中。
在幀中斷處理單元920中，提供數(shù)目與每個上行鏈路復(fù)用幀和下行鏈路復(fù)用幀的嵌套數(shù)目相等的緩沖器9202，并且中斷的用戶幀的剩余部分被存儲在該緩沖器中。幀恢復(fù)單元910具有數(shù)目與緩沖器9202的數(shù)目相等的緩沖器9102，即與每個上行鏈路復(fù)用幀和下行鏈路復(fù)用幀的嵌套數(shù)目相等。
在已經(jīng)根據(jù)連接到幀交換處理單元1010的控制表130中執(zhí)行的幀交換處理中，在輸出緩沖器1410的多個隊列中的第一用戶幀被傳送到幀中斷處理單元920，并且存儲在緩沖器9202中。緩沖器9202傳送被存儲在較高優(yōu)先級緩沖器中的用戶幀。
如果沒有用戶幀被存儲在較高優(yōu)先級緩沖器中，則存在在較低優(yōu)先級緩沖器中的用戶幀被傳送。如果當(dāng)存在在較低優(yōu)先級的緩沖器中的用戶幀被傳送時，有一個用戶幀被存儲在較高優(yōu)先級的緩沖器中，則幀中斷處理單元920把一個中斷標(biāo)志設(shè)置在較高優(yōu)先級緩沖器9202的用戶幀的頭部，該幀中斷處理單元920中斷較低優(yōu)先級的幀的傳送，并且開始傳送存儲在較高優(yōu)先級緩沖器中的幀。在較高優(yōu)先級的幀的傳送結(jié)束之后，重新開始已經(jīng)被中斷的較低優(yōu)先級的幀的剩余部分。該處理由一個時序控制單元9203所控制。
如果幀恢復(fù)單元910的分離代碼識別電路9101在接收用戶幀時檢測到中斷標(biāo)志，則該分離代碼識別電路9101選擇具有比存儲所接收用戶幀的緩沖器的優(yōu)先級更高的緩沖器，得知一個新的用戶幀被接收，并且存儲一個用戶幀的傳送被中斷的情況。當(dāng)新用戶幀的接收結(jié)束時，中斷的用戶幀的存儲內(nèi)容被取回，并且通過把所接收的用戶幀傳送到中斷的緩沖器而恢復(fù)具有較低優(yōu)先級的用戶幀。時序控制單元9103控制該處理。
圖22為示出實(shí)現(xiàn)頻帶動態(tài)控制的電路結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖22中，與圖2中所示相同的部件用相同的標(biāo)號來表示。相同的部件的描述被省略。在子裝置5a中提供的終端LAN端口觀察單元2030檢查該終端(例如7a1)是否被開啟，以及該終端的LAN端口是否具有要傳送的幀數(shù)據(jù)，并且使用上行鏈路復(fù)用幀的控制標(biāo)頭來把檢查結(jié)果通知給父裝置。
在父裝置1中的電源狀態(tài)觀察單元2010根據(jù)該檢查結(jié)果把預(yù)定頻帶(上行鏈路)分配給存儲要傳送的用戶幀的終端。該電源狀態(tài)觀察單元2010進(jìn)一步把最小固定頻帶(上行鏈路)分配給被開啟但是沒有要傳送的用戶幀的終端，并且不把上行鏈路頻帶分配給被關(guān)閉的終端。頻帶改變控制單元2020控制電源觀察單元2010的時序，以在固定的循環(huán)時間中把頻帶分配給每個終端。
如上文所述，父裝置1可以改變分配給連接每個子裝置的終端的上行鏈路頻帶，并且相應(yīng)地有效復(fù)用用戶幀。
通過這種方式，多點(diǎn)傳送服務(wù)是一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，其中在由多個終端所構(gòu)成的多點(diǎn)傳送組中的一個終端所發(fā)送的用戶幀被自動傳送到在該多點(diǎn)傳送組中的所有終端。
在下行鏈路幀被TDM(時域復(fù)用)所復(fù)用的ATM-POM的情況中，每個TDM信道被分配給一個終端，并且該子裝置得知那一個TDM信道被分配給連接到該子裝置的終端。該子裝置僅僅把一個多點(diǎn)傳送幀傳送到在多點(diǎn)傳送組中的終端，并且不把該多點(diǎn)傳送幀傳送到不是該多點(diǎn)傳送組的一個成員的終端。
在本發(fā)明的情況中，其中可變長的用戶幀被在下行鏈路復(fù)用幀中復(fù)用，但是終端不一定被分配到一個信道。由于子裝置不知道哪一個終端連接到該子裝置本身，因此該子裝置不能夠通過識別哪一個終端是多點(diǎn)傳送組的成員而傳送該多點(diǎn)傳送幀。
下面將參照圖23描述互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議(IGMP)的操作。要加入該多點(diǎn)傳送組的終端7a1通過路由器9r把一個請求發(fā)送到作為主機(jī)的上級服務(wù)器9s。該上級服務(wù)器9s響應(yīng)該請求的接收，通過路由器9r對該終端7a1作出應(yīng)答，并且開始把多點(diǎn)傳送幀發(fā)布到路由器9r。
響應(yīng)該多點(diǎn)傳送幀的接收，路由器9r把一個查詢消息，主機(jī)成員資格查詢(HMQ)，發(fā)送到路由器9r之下的所有終端。要加入該多點(diǎn)傳送組的終端7a1響應(yīng)該查詢消息HMQ的接收，把表示該終端7a1要加入哪一個多點(diǎn)傳送組的一個報告消息，主機(jī)成員報告(HMR)，傳送到路由器9r。路由器9r得知該終端7a1要加入哪一個多點(diǎn)傳送組，并且開始把該多點(diǎn)傳送組的多點(diǎn)傳送幀發(fā)布到該終端7a1。
如果該終端7a1要離開該多點(diǎn)傳送組，則終端7a1把一個離開消息發(fā)送到路由器9r。該路由器9r響應(yīng)對該離開消息的接收，把一個查詢消息，對組特定的查詢(GSQ)，傳送到多點(diǎn)傳送組的成員，以檢查是否有任何其它成員保留在該多點(diǎn)傳送組中。如果除了傳送該離開消息的終端7a1之外還有其它成員(例如8a1)存在于該多點(diǎn)傳送組中，則其它成員8a1把一個報告發(fā)送到該路由器9r。
圖24為示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例實(shí)施多點(diǎn)傳送濾波的父裝置和子裝置的方框圖。與圖2中相同的部件由相同的標(biāo)號所表示，并且省略對共同部件的描述。當(dāng)終端7a1把一個用于加入多點(diǎn)傳送組的請求通過子裝置5a和父裝置1發(fā)送到上級服務(wù)器9s，則父裝置1的IGMP中央單元2110(包含在圖4中所示的發(fā)送幀檢測電路350中)識別表示該請求的用戶幀的發(fā)送方地址(終端7a1的地址)以及該終端7a1要加入的多點(diǎn)傳送組的地址。濾波器信息發(fā)送單元2120(包含在發(fā)送幀檢測電路350中)把該終端地址和多點(diǎn)傳送組地址作為圖11中所示的預(yù)定信息傳送到子裝置5a。子裝置5a的濾波器信息接收單元2140(包含在復(fù)用幀分析處理電路490中)通過分析該預(yù)定信息，識別該終端地址和多點(diǎn)傳送組地址，并且把這兩個地址傳送到濾波器單元2130(包含在圖8中所示的發(fā)送幀處理電路530中)。
相應(yīng)地，濾波器單元2130僅僅把由路由器所發(fā)送的多點(diǎn)傳送幀傳送到其地址被作為多點(diǎn)傳送組地址而登記的終端(例如7a1)，并且不把該多點(diǎn)傳送幀傳送到其它終端(多點(diǎn)傳送濾波)。根據(jù)本實(shí)施例的PON通信系統(tǒng)除了濾波器單元2130之外不需要把其它部件添加到此裝置中以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)傳送濾波。
圖25為根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)傳送濾波的父裝置和子裝置的方框圖。與圖2中所示相同的部件由相同的標(biāo)號所表示，并且將省略對它們的說明。子裝置5a的IGMP識別單元2210(包含在圖8中所示的接收幀處理電路540中)識別表示要加入該多點(diǎn)傳送組的請求的用戶幀的發(fā)送方地址(終端7a1的地址)以及多點(diǎn)傳送組的地址，并且把該終端地址和多點(diǎn)傳送組地址發(fā)送到濾波器單元2230(包含在發(fā)送幀處理電路530中)。
相應(yīng)地，子裝置5a的濾波器把多點(diǎn)傳送幀發(fā)送到其地址被作為多點(diǎn)傳送組地址而登記的終端(例如7a1)，并且不把該多點(diǎn)傳送幀傳送到其它終端(多點(diǎn)傳送濾波)。根據(jù)本實(shí)施例的子裝置需要具有復(fù)雜的IGMP識別單元2210以及濾波器單元2230，但是不需要父裝置來傳送預(yù)定信息，這導(dǎo)致更加有效地使用父裝置與子裝置之間的頻帶。
在圖24和圖25中所示的結(jié)構(gòu)中，如圖父裝置1僅僅把由連接到子裝置5a的終端所發(fā)送的上行鏈路復(fù)用幀返回到子裝置5a，則該終端可以與連接到該子裝置5a的另一個終端和/或連接到與父裝置1相連接的一個子裝置的另一個終端進(jìn)行通信(本地通信)這在下行鏈路復(fù)用幀具有比上行鏈路復(fù)用幀的頻帶大N倍的頻帶的情況下是需要的。
在終端處理單元50的發(fā)送幀處理電路530(圖8)中的濾波器單元2130和2230需要檢查目標(biāo)地址和發(fā)送方地址，以確定是否要發(fā)送一個幀，并且如果發(fā)送方地址是該子裝置本身或者連接到該子裝置的終端，則不傳送該幀。
圖26為根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)本地通信的父裝置和子裝置方框圖。與圖2中相同的部件由相同的參考標(biāo)號所表示。省略對共同部件的描述。幀發(fā)送電路3010和幀接收電路3020的操作分別包括在上文中所述的發(fā)送操作和接收操作。幀控制電路3030是通過把上行鏈路復(fù)用幀返回到每個子裝置實(shí)現(xiàn)本地通信的電路。
圖27為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的幀控制電路3030的方框圖。濾波器電路3010具有發(fā)送方登記表30311。如果所接收用戶幀的目標(biāo)地址與登記在發(fā)送方登記表30311中的一個發(fā)送方地址相匹配，則所接收的用戶幀被作為本地通信幀傳送到一個本地幀緩沖器3032。
在這種情況中，即使所接收用戶幀的發(fā)送方地址與登記在地址登記表30311中的一個發(fā)送方地址相匹配，則所接收的用戶幀的發(fā)送方地址與在發(fā)送方地址登記表30311中提供的子裝置號相同，所接收的用戶幀被交換否則被廢除。該用戶幀用于在連接到子裝置的終端之間的本地通信中發(fā)送。通過廢除無用的用戶幀，可以避免PON通信量的不必要增加。
存儲于用于本地通信的本地幀緩沖器中的幀與(通過幀切換單元10)從外部接收的幀復(fù)用，并且作為下行鏈路復(fù)用幀通過一個發(fā)送幀時序調(diào)節(jié)電路3033作為下行鏈路復(fù)用幀而傳送。幀時序緩沖器3034是當(dāng)從本地幀緩沖器3032傳送另一個幀時，暫時存儲來自幀切換單元10的幀的一個緩沖器。
在上述實(shí)施例中，復(fù)用幀時序檢測電路4810對應(yīng)于參考信號檢測單元；該復(fù)用幀復(fù)用電路440對應(yīng)于復(fù)用單元；該光復(fù)用電路410a對應(yīng)于發(fā)送單元；該復(fù)用幀復(fù)用電路340對應(yīng)于復(fù)用幀產(chǎn)生單元；復(fù)用幀復(fù)用電路440對應(yīng)于累計幀尺寸通知單元；統(tǒng)計電路3910對應(yīng)于幀尺寸調(diào)節(jié)單元；IGMP中央單元2110對應(yīng)于多點(diǎn)傳送管理單元；濾波器單元2130對應(yīng)于濾波單元；IGMP識別單元2210對應(yīng)于多點(diǎn)傳送識別單元；時序控制單元9203對應(yīng)于中斷管理單元；時序控制單元9103對應(yīng)于恢復(fù)控制單元；幀控制電路3030對應(yīng)于幀返回單元；所接收幀濾波電路3031對應(yīng)于所接收幀濾波單元；終端LAN端口觀察單元2030對應(yīng)于終端觀察單元；以及電源狀態(tài)觀察單元2010對應(yīng)于頻帶分配單元。
在上文描述本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例。本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，而是可以作出各種變型和改變而不脫離本發(fā)明的范圍。
本申請基于2001年11月19日遞交的日本專利申請No.2001-353754，其全部內(nèi)容被包含于此以供參考。
權(quán)利要求
1.一種通過無源光網(wǎng)通信的方法，其中多個子裝置通過耦合器連接到一個父裝置，其中包括所述父裝置把一個時間周期指定給每個子裝置的步驟；所述父裝置把所指定的時間周期通知給每個子裝置的步驟；每個子裝置接收由所述父裝置所發(fā)送的基準(zhǔn)信號的步驟；以及當(dāng)接收到所述基準(zhǔn)信號后經(jīng)過指定的時間段之后，每個子裝置把存儲在其中的可變長的幀發(fā)送到所述父裝置的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述父裝置復(fù)用要被發(fā)送到所述子裝置的可變長度的幀，并且把復(fù)用的幀發(fā)送到所述子裝置。
3.一種用于無源光網(wǎng)的子裝置，其中多個子裝置通過耦合器連接到一個父裝置，其中包括一個基準(zhǔn)信號檢測單元，其檢測由父裝置所發(fā)送的基準(zhǔn)信號；復(fù)用單元，其復(fù)用由多個連接到子裝置的終端所發(fā)送的可變長度的幀；以及發(fā)送單元，其在從檢測到基準(zhǔn)信號開始經(jīng)過由父裝置所指定的時間周期之后，把復(fù)用的幀發(fā)送到所述父裝置。
4.一種用于無源光網(wǎng)的父裝置，其中多個子裝置通過一個耦合器連接到一個父裝置，其中包括復(fù)用幀產(chǎn)生單元，其通過復(fù)用要發(fā)送到所述子裝置的可變長度的幀，并且把一個基準(zhǔn)信號附加到該復(fù)用幀的前部，而產(chǎn)生一個復(fù)用幀，其中所述復(fù)用幀被發(fā)送到所述子裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的子裝置，其中進(jìn)一步包括一個累計幀尺寸通知單元，其把由所述終端發(fā)送的所述可變長度的幀的累計幀尺寸通知給所述父裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的父裝置，其中所述復(fù)用幀產(chǎn)生單元根據(jù)每個子裝置所要求的幀尺寸確定每個子裝置可以發(fā)送到所述父裝置的一個幀的幀尺寸，以及確定每個子裝置可以發(fā)送所述幀的輸出時間，并且把所述幀尺寸和所述輸出時間通知給每個子裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的父裝置，其中進(jìn)一步包括一個幀尺寸調(diào)節(jié)單元，其獲得從子裝置接收的一個幀的幀尺寸與為所述子裝置確定的幀尺寸的比值，并且如果所述比值小于預(yù)定的最小值，則減小對所述子裝置確定的幀尺寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的父裝置，其中如果所述比值大于預(yù)定的最大值，則所述幀尺寸調(diào)節(jié)單元增加為所述子裝置確定的幀尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的父裝置，其中進(jìn)一步包括多點(diǎn)傳送管理單元，其確定是否由通過子裝置連接的終端所發(fā)送的幀是要加入一個多點(diǎn)傳送組的請求，并且把在所述子裝置中提供的濾波單元設(shè)置為把多點(diǎn)傳送幀發(fā)布到所述終端。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的子裝置，其中進(jìn)一步包括濾波單元，其僅僅把多點(diǎn)傳送幀發(fā)送到已經(jīng)加入一個多點(diǎn)傳送組的終端；以及多點(diǎn)傳送識別單元，當(dāng)所述多點(diǎn)傳送識別單元得知由連接到所述子裝置的終端所發(fā)送的幀是要加入所述多點(diǎn)傳送組的請求時，則把所述濾波單元設(shè)置為把所述多點(diǎn)傳送幀發(fā)送到所述終端。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的父裝置，其中進(jìn)一步包括對應(yīng)于各個子裝置的多個輸出隊列，其中要發(fā)送到所述子裝置的所述幀被等同地分配給所述輸出隊列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的父裝置，其中要發(fā)送到所述子裝置的所述幀在固定的周期時間中被從所述輸出隊列輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的父裝置，其中進(jìn)一步包括緩沖器，其數(shù)目等于復(fù)用幀的數(shù)目；中斷管理單元，在第二幀被傳送到所述第二緩沖器時，當(dāng)?shù)谝粠惶峁┑奖鹊诙彌_器優(yōu)先級更高的第一緩沖器，則中斷所述第二幀到所述第二緩沖器的傳送，并且在所述第一幀被傳送到所述第一緩沖器之后重新開始所述第二幀的傳送。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的子裝置，其中進(jìn)一步包括緩沖器，其數(shù)目等于復(fù)用幀的數(shù)目；恢復(fù)控制單元，其響應(yīng)一個中斷標(biāo)志的檢測，把所述中斷標(biāo)志之后的第一幀存儲在比第二緩沖器優(yōu)先級更高的第一緩沖器中，在該第二緩沖器中存儲在所述中斷標(biāo)志之前的第二幀，并且通過在所述第二緩沖器中存儲第二幀的剩余部分而恢復(fù)所述中斷標(biāo)志之前的幀。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的父裝置，其中進(jìn)一步包括一個幀返回單元，其把從其中一個所述子裝置接收的幀返回到所述子裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的父裝置，其中進(jìn)一步包括發(fā)送方登記表，其登記所接收幀的發(fā)送方地址和子裝置號；以及所接收幀濾波單元，如果所述幀的發(fā)送方地址與登記在所述發(fā)送方登記表中的發(fā)送方地址相匹配，則設(shè)置所述幀返回單元以返回所述幀。
17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的子裝置，其中進(jìn)一步包括終端觀察單元，其確定連接到所述子裝置的一個終端是否被開啟，并且把要發(fā)送的幀存儲到所述子裝置，并且把確定的結(jié)果通知給所述父裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求4所述的父裝置，其中進(jìn)一步包括頻帶分配單元，其根據(jù)表示所述終端是否被開啟并存儲一個幀的信息改變分配給一個終端的頻帶。
全文摘要
一種通過無源光網(wǎng)(PON)進(jìn)行通信的方法，其通過使用僅僅具有簡單功能的低成本子裝置提高網(wǎng)絡(luò)的效率。父裝置把復(fù)用幀標(biāo)準(zhǔn)信號提供給子裝置，并且子裝置在從該復(fù)用幀標(biāo)準(zhǔn)信號延遲一段由父裝置所指定的時間段之后原樣地傳送一個作為可變長幀的異步信息。由于該異步信息不需要被分為附加有幀標(biāo)頭的幾塊，因此上行鏈路信道的效率增加。
文檔編號H04B10/20GK1420657SQ0211986
公開日2003年5月28日 申請日期2002年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月19日
發(fā)明者富永進(jìn), 松本昌治, 白井隆光, 平島勝彥, 內(nèi)田和宏, 安部健一, 村上滋春, 河合美惠, 四方清隆 申請人:富士通株式會社