專利名稱：用于在以太無源光網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸控制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以太無源光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。更具體地，本發(fā)明涉及用于在以太無源光網(wǎng)絡(luò)中控制傳輸以降低由來自不同節(jié)點(diǎn)的激光噪聲所引起的干擾。
背景技術(shù)：
為了與增長的因特網(wǎng)通信量相適應(yīng)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用了光纖和相關(guān)的光傳輸設(shè)備以便顯著地增加骨干網(wǎng)的容量。但是，對應(yīng)的接入網(wǎng)容量的增長還不能與骨干網(wǎng)容量的增長相匹配。甚至利用諸如數(shù)字用戶線路(DSL)和有線調(diào)制解調(diào)器(CM)的寬帶解決方案，由當(dāng)前接入網(wǎng)造成的有限帶寬在向終端用戶分發(fā)高帶寬時也會產(chǎn)生嚴(yán)重的瓶頸。
在當(dāng)前所開發(fā)的不同的技術(shù)中，以太無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)是下一代接入網(wǎng)最好的候選方案之一。EPON將普遍采用的以太網(wǎng)技術(shù)和不昂貴的無源光器件結(jié)合在一起。因此，它們提供了以太網(wǎng)的簡單和可擴(kuò)展性以及無源光器件的低成本和大容量。特別地，由于光纖的高帶寬，EPON能夠同時容納寬帶語音、數(shù)據(jù)和視頻通信量。使用DSL或者CM技術(shù)很難提供這種集成服務(wù)。而且，EPON更適合因特網(wǎng)協(xié)議(IP)通信量，因?yàn)橐蕴珟苤苯臃庋b具有不同大小的原始IP包，然而ATM無源光網(wǎng)絡(luò)(APON)使用固定大小的ATM信元，并且因此需要分組分段和重組。
通常，EPON在網(wǎng)絡(luò)的“第一英里”中使用，其在服務(wù)提供商的中央局和商務(wù)或者居住用戶之間提供連接。邏輯上，第一英里是點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，其中中央局服務(wù)多個用戶。在EPON中可以使用樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中一根光纖將中央局連接到無源光分路器，其將下行光信號劃分和分配到用戶，并且合并來自用戶的上行光信號(見圖1)。
在EPON中的傳輸通常在光線路終端(OLT)和光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)之間執(zhí)行(見圖2)。OLT一般位于中央局中并且將光接入網(wǎng)連接到城市骨干，其通常是屬于因特網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)或者本地交換運(yùn)營商的外部網(wǎng)絡(luò)。ONU既可以位于路邊也可以位于終端用戶的位置，并且能提供寬帶語音、數(shù)據(jù)和視頻服務(wù)。ONU通常連接到1對N(1×N)無源光耦合器，其中N是ONU的數(shù)量，并且無源光耦合器通常通過單個光鏈路連接到OLT。(注意，可以重疊多個光分路器/耦合器來容納更多的ONU)。這種配置可以顯著地節(jié)省EPO N要求的光纖數(shù)量以及硬件數(shù)量。
EPON中的通信可以劃分為下行通信量(從OLT到ONU)和上行通信量(從ONU到OLT)。在下行方向中，由于1×N無源光耦合器的廣播特性，下行數(shù)據(jù)幀由OLT廣播到所有的ONU，并且隨后由它們的目的地ONU進(jìn)行提取。在上行方向上，ONU需要共享信道容量和資源，因?yàn)橹挥幸粋€鏈路將無源光耦合器和OLT連接起來。
相應(yīng)地，EPON通常采用一些仲裁機(jī)制來避免數(shù)據(jù)沖突并且提供對上行光纖信道容量的公平共享。這是通過向每個ONU分配傳輸時隙來實(shí)現(xiàn)的。ONU通常對其從用戶接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存直到ONU的本地時間達(dá)到其傳輸時隙的開始時間。當(dāng)輪到該ONU時，該ONU以信道的全速將所有存儲的幀“突發(fā)”到OLT。
設(shè)計EPON中的一個問題是由來自不同ONU的激光噪聲引起的數(shù)據(jù)傳輸中的干擾。ONU中的激光發(fā)射器甚至在沒有數(shù)據(jù)傳輸時也產(chǎn)生自然發(fā)射噪聲。因此，如果ONU的激光器在傳輸時隙之間保持開啟，則其自然發(fā)射噪聲可以損害另一個ONU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的信號質(zhì)量。當(dāng)來自多個緊密放置的ONU的噪聲與來自遠(yuǎn)方的ONU的數(shù)據(jù)發(fā)生干擾時，這種損害會惡化。
通過將激光器在其不傳輸數(shù)據(jù)信號時關(guān)掉，可以避免激光噪聲問題。這可以通過使用激光器控制信號來完成，該控制信號在數(shù)據(jù)鏈路層中產(chǎn)生并且在物理層中接收。
但是，經(jīng)由幾個子層發(fā)送控制信號破壞了基本的分層原則，即層或者子層只能向其緊鄰的相鄰層或者子層發(fā)送信號。注意，在一個ONU中，數(shù)據(jù)鏈路層包括媒體接入控制(MAC)客戶子層、多點(diǎn)MAC控制子層以及MAC子層。進(jìn)一步，物理層包括協(xié)調(diào)子層、吉比特媒體獨(dú)立接口(GMII)、物理編碼子層(PCS)、物理介質(zhì)附加(PMA)子層以及物理介質(zhì)相關(guān)(PMD)子層。在這種環(huán)境中，激光器控制信號通常由MAC控制子層產(chǎn)生并且由PMD子層接收，因此繞過了MAC控制子層和PMD子層之間的子層。
因此需要一種方法和裝置來有效地控制ONU的激光傳輸而不經(jīng)由多個子層發(fā)送控制信號。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實(shí)施例提供了在無源以太光網(wǎng)絡(luò)中便利傳輸控制的系統(tǒng)，其中無源以太光網(wǎng)絡(luò)包括中央節(jié)點(diǎn)和至少一個遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，并且其中遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。在操作期間，系統(tǒng)通過在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的物理層接收一個從遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路層傳來的字開始工作，其中該字可以是數(shù)據(jù)字或者空閑字。系統(tǒng)然后在允許發(fā)射器發(fā)射該字之前將該字延遲一段預(yù)先確定的時間量，從而提供了用于將發(fā)射器開啟或者關(guān)閉的時間。系統(tǒng)還基于接收到的字的內(nèi)容來開啟或者關(guān)閉發(fā)射器。
在該實(shí)施例的變形中，基于該接收到的字的內(nèi)容開啟或關(guān)閉該發(fā)射器涉及如果該發(fā)射器當(dāng)前是關(guān)閉電源的并且如果該接收到的字是數(shù)據(jù)字，則開啟該發(fā)射器。
在該實(shí)施例的變形中，基于該接收到的字的內(nèi)容開啟或者關(guān)閉該發(fā)射器涉及如果該發(fā)射器當(dāng)前是開啟電源的并且如果連續(xù)接收到的空閑字的數(shù)目等于或者大于預(yù)先確定的數(shù)目，則關(guān)閉該發(fā)射器。
在該實(shí)施例的變形中，將字延遲一段預(yù)先確定的時間量涉及將該字緩存在先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列中；將該緩存在FIFO隊(duì)列中的每個字以規(guī)則的時間間隔向FIFO隊(duì)列的頭部移位；以及以規(guī)則的時間間隔移除FIFO隊(duì)列頭部的字。
在該實(shí)施例的變形中，系統(tǒng)基于激光器開啟時間、自動增益控制(AGC)時間以及數(shù)據(jù)和時鐘恢復(fù)(CDR)時間確定該字需要被延遲的時間量。
在該實(shí)施例的變形中，如果該接收到的字是數(shù)據(jù)字，則系統(tǒng)暫時地禁止該數(shù)據(jù)鏈路層緊接在該物理層正接收的當(dāng)前數(shù)據(jù)幀之后立即發(fā)送另一個數(shù)據(jù)幀，從而允許在數(shù)據(jù)幀之間插入足夠數(shù)目的空閑字。
在該實(shí)施例的變形中，如果在該物理層接收到有足夠數(shù)目的連續(xù)空閑字，則系統(tǒng)允許該數(shù)據(jù)鏈路層向該物理層發(fā)送另一個數(shù)據(jù)幀。
圖1表示以太無源光網(wǎng)絡(luò)，其中中央局和多個用戶通過光纖和無源光分路器相連接(現(xiàn)有技術(shù))。
圖2表示處于正常操作模式中的EPON(現(xiàn)有技術(shù))。
圖3表示橋接的以太區(qū)段(現(xiàn)有技術(shù))。
圖4A表示在EPON中利用點(diǎn)到點(diǎn)仿真的下行通信量傳輸(現(xiàn)有技術(shù))。
圖4B表示在EPON中利用點(diǎn)到點(diǎn)仿真的上行通信量傳輸(現(xiàn)有技術(shù))。
圖5A表示EPON中的傳輸時隙的結(jié)構(gòu)(現(xiàn)有技術(shù))。
圖5B表示來自多個ONU的上行數(shù)據(jù)突發(fā)傳輸(現(xiàn)有技術(shù))。
圖6表示從數(shù)據(jù)鏈路層產(chǎn)生激光器控制信號來控制屬于物理層的激光器(現(xiàn)有技術(shù))。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的基于緩存的從數(shù)據(jù)鏈路層接收到的字來控制激光發(fā)射器的處理。
圖8A表示了描述根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例對從數(shù)據(jù)鏈路層接收到的字進(jìn)行緩存而無需向數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送信號以進(jìn)行幀間隔控制的處理的流程圖。
圖8B表示了描述根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例對從數(shù)據(jù)鏈路層接收到的字進(jìn)行緩存并且向數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送信號以進(jìn)行幀間隔控制的處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
給出以下描述以便本領(lǐng)域任何熟練的技術(shù)人員能夠制造并使用本發(fā)明，并且以下的描述是在特定應(yīng)用和其要求的上下文中提供的。對于公開的實(shí)施例的多種修改對于本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員來說將是明顯的，并且這里所定義的一般原理可以被應(yīng)用于其它實(shí)施例和應(yīng)用，而不背離本發(fā)明的精神和范圍(例如，一般無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)體系)。因此，本發(fā)明并不意在限制于示出的實(shí)施例，而是符合與這里公開的原理和特征相一致的最大的范圍。
在詳細(xì)描述中所述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和過程通常存儲于計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，可以是能夠存儲代碼和/或數(shù)據(jù)以由計算機(jī)系統(tǒng)使用的任何設(shè)備或介質(zhì)。這包括，但不限于，專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、半導(dǎo)體存儲器、諸如磁盤驅(qū)動器、磁帶、CD(光盤)和DVD(多功能數(shù)字光盤或者數(shù)字視頻光盤)的磁和光存儲設(shè)備，以及嵌入于傳輸介質(zhì)中的計算機(jī)指令信號(具有或者不具有將信號調(diào)制于其上的載波)。
無源光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1表示了無源光網(wǎng)絡(luò)，其中中央局和多個用戶通過光纖和無源光分路器連接到一起(現(xiàn)有技術(shù))。如圖1所示，多個用戶通過光纖和無源光分路器102連接到中央局101。無源光分路器102可以位于終端用戶位置附近，以便使得初始光纖鋪設(shè)成本最小。能夠?qū)⒅醒刖?01連接到外部網(wǎng)絡(luò)103，例如由因特網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)運(yùn)營的城域網(wǎng)。注意，雖然圖1示出了一種樹形結(jié)構(gòu)，PON還可以基于其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如環(huán)形和總線形。
EPON的正常操作模式圖2表示了處于正常操作模式的EPON(現(xiàn)有技術(shù))。為了允許ONU在任何時刻都能加入EPON，通常EPON具有兩個操作模式正常操作模式和發(fā)現(xiàn)(初始化)模式。正常操作模式包括常規(guī)上行數(shù)據(jù)傳輸，并且允許OLT向所有初始化的ONU分配傳輸機(jī)會。
如圖2所示，在下行方向，OLT 201向ONU 211、ONU 212和ONU213廣播下行數(shù)據(jù)。盡管所有ONU都可以接收到下行數(shù)據(jù)的相同拷貝，但是每個ONU僅將去往其自身的數(shù)據(jù)選擇性地分別轉(zhuǎn)發(fā)到其相應(yīng)的用戶221、用戶222以及用戶223。
在上行方向，OLT 201首先根據(jù)ONU的服務(wù)級別協(xié)議向每個ONU調(diào)度和分配傳輸時隙。當(dāng)不在其傳輸時隙中時，ONU通常對從它的用戶接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。當(dāng)其調(diào)度的傳輸時隙到達(dá)時，ONU在所分配的傳輸時隙中傳輸緩存的用戶數(shù)據(jù)。
因?yàn)槊總€ONU根據(jù)OLT的調(diào)度按照順序傳輸上行數(shù)據(jù)，所以可以有效地利用上行鏈路的容量。但是，為了讓調(diào)度適當(dāng)?shù)毓ぷ?，OLT需要發(fā)現(xiàn)和初始化新加入的ONU。在發(fā)現(xiàn)期間，OLT可以收集對傳輸調(diào)度關(guān)鍵的信息，例如ONU的往返時間(RTT)、其媒體接入控制(MAC)地址、其服務(wù)級別協(xié)議等。(注意，在某些情況下，OLT可能已經(jīng)知道了服務(wù)級別協(xié)議)。
通用以太網(wǎng)要求圖3表示了橋接的以太區(qū)段(現(xiàn)有技術(shù))。IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)允許以太區(qū)段操作于點(diǎn)對點(diǎn)的模式中。在點(diǎn)對點(diǎn)以太區(qū)段中，鏈路連接兩個主機(jī)，或者一個主機(jī)和以太網(wǎng)橋。點(diǎn)對點(diǎn)模式在諸如吉比特以太網(wǎng)的交換以太網(wǎng)中是一種通常的操作模式。
當(dāng)多個以太網(wǎng)主機(jī)需要互相通信時，以太網(wǎng)橋通常在多個點(diǎn)對點(diǎn)以太區(qū)段之間進(jìn)行連接和交換以允許區(qū)段間通信。如圖3所示，以太網(wǎng)橋310具有多個端口。點(diǎn)對點(diǎn)區(qū)段321、322和323分別連接到端口311、312和313。如果區(qū)段322上的主機(jī)向區(qū)段321上的主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，則數(shù)據(jù)幀將由以太網(wǎng)橋根據(jù)其目的地以太(MAC)地址從端口312轉(zhuǎn)發(fā)到端口311。一般地，網(wǎng)橋不會將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)回到其到達(dá)的端口。EPON中的點(diǎn)對點(diǎn)仿真(PtPE)在EPON中，因?yàn)閺腛NU到OLT的上行傳輸是點(diǎn)對點(diǎn)通信，所以EPON的操作理想地遵守由IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)定義的點(diǎn)對點(diǎn)以太網(wǎng)操作。但是，EPON結(jié)構(gòu)沒有自動地滿足橋接的點(diǎn)對點(diǎn)以太網(wǎng)的要求如果將EPON上行鏈路連接到以太網(wǎng)橋端口，并且在那個端口接收所有的上行通信量，則連接到相同EPON上的不同ONU的用戶將不能夠互相通信。位于OLT內(nèi)的以太網(wǎng)橋不會在上行數(shù)據(jù)間進(jìn)行交換，因?yàn)樗鼈兪窃谙嗤丝诮邮盏?。這種配置迫使相同EPON內(nèi)的ONU之間的數(shù)據(jù)通信量在第三層(網(wǎng)絡(luò)層)進(jìn)行處理，并且由位于EPON之外的設(shè)備(例如，OLT連接的IP路由器)進(jìn)行交換。這是一種非常低效的遞送EPON內(nèi)流量的方法。
為了解決這個問題，并且保證EPON與其它以太網(wǎng)絡(luò)的無隙集成，附加到EPON介質(zhì)的設(shè)備理想地具有額外的能夠仿真點(diǎn)對點(diǎn)介質(zhì)的子層。這個子層稱為協(xié)調(diào)子層(RS)，并位于數(shù)據(jù)鏈路層以下以保持現(xiàn)有的在IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)中定義的以太MAC操作。RS的操作依賴于用對于每個ONU唯一的標(biāo)記來標(biāo)示以太網(wǎng)幀。這些標(biāo)記稱為邏輯鏈路標(biāo)識符(LLID)且位于每幀之前的前導(dǎo)中。
圖4A表示了EPON中利用點(diǎn)對點(diǎn)仿真進(jìn)行的下行通信量傳輸(現(xiàn)有技術(shù))。在PtPE模式中，OLT 400具有多個MAC端口(接口)，其中每一個對應(yīng)一個ONU。當(dāng)從MAC端口431下行發(fā)送以太幀時，OLT400中的協(xié)調(diào)子層440插入與MAC端口431相關(guān)聯(lián)的LLID 461。盡管該幀通過無源光耦合器廣播到每個ONU，但只有位于具有匹配LLID(此例中為具有LLID 461的ONU 451)的ONU中的協(xié)調(diào)子層模塊會接收該幀，并且將其傳送到其數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。其它ONU(具有LLID 462的ONU 452和具有LLID 463的ONU 453)中的MAC子層通常不會接收到該幀。相應(yīng)地，這就如同該幀通過點(diǎn)對點(diǎn)的鏈路發(fā)送到目的地ONU一樣。
圖4B表示了在EPON中利用點(diǎn)對點(diǎn)仿真進(jìn)行的上行通信量傳輸(現(xiàn)有技術(shù))。在上行方向，ONU 451將其所分配的LLID 461插入到每個傳輸?shù)膸那皩?dǎo)中。相應(yīng)地，OLT 400的協(xié)調(diào)子層440將該幀散播到MAC端口431。
在多個ONU之間共享上行鏈路在EPON中，多個ONU通常共享一個用于傳輸上行數(shù)據(jù)的鏈路，因?yàn)樵诠夥致菲骱蚈LT之間只存在一個鏈路。為了協(xié)調(diào)這個時間共享的傳輸，OLT向每個ONU分配傳輸時隙。實(shí)現(xiàn)這種時間共享的傳輸機(jī)制的一個問題是由其它ONU的激光噪聲引起的對一個ONU所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的干擾。
激光發(fā)射器，當(dāng)加電時，甚至在沒有數(shù)據(jù)傳輸時也產(chǎn)生自然發(fā)射噪聲。如果ONU的激光發(fā)射器在其不進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)時沒有關(guān)閉，則來自多個ONU的累積的噪聲會干擾另一個ONU的數(shù)據(jù)傳輸。如果產(chǎn)生噪聲的ONU比傳輸數(shù)據(jù)的ONU更靠近光分路器，則該干擾會更嚴(yán)重。
一個解決該干擾問題的方法是在傳輸時隙間關(guān)閉激光器。圖5A表示了EPON中傳輸時隙的結(jié)構(gòu)(現(xiàn)有技術(shù))。包含在傳輸時隙內(nèi)的上行數(shù)據(jù)突發(fā)除了其數(shù)據(jù)載荷外還包括幾個部分。如圖5A所示，時隙可以包含激光器開啟時段501、自動增益控制(AGC)時段502、時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)時段503、數(shù)據(jù)/空閑載荷504以及激光器關(guān)閉時段505。注意，因?yàn)榧す馄魍ǔ２粫⒖涕_啟或關(guān)閉，當(dāng)針對所分配的時隙計算合適的開啟或者關(guān)閉激光器的時間時，應(yīng)該考慮激光器響應(yīng)時間。
圖5B表示了來自多個ONU的上行數(shù)據(jù)突發(fā)傳輸(現(xiàn)有技術(shù))。如圖5B所示，五個ONU 521到ONU525與OLT 500進(jìn)行通信。分別由ONU 521和522傳輸?shù)纳闲袛?shù)據(jù)突發(fā)541和542共享相同的上行鏈路。當(dāng)ONU 521傳輸數(shù)據(jù)突發(fā)541時，ONU 522到ONU 525內(nèi)的激光器是關(guān)閉的。當(dāng)完成數(shù)據(jù)傳輸后，ONU 521關(guān)閉其激光器以允許ONU 522傳輸數(shù)據(jù)突發(fā)542。
ONU傳輸控制為了在所分配的時隙到達(dá)時開啟激光器以及在傳輸完成時關(guān)閉激光器，可以簡單地從數(shù)據(jù)鏈路層產(chǎn)生激光器開啟/關(guān)閉控制信號以控制屬于物理層的激光器。這是因?yàn)镺NU的本地時鐘基于IEEE802.3ah標(biāo)準(zhǔn)通常位于數(shù)據(jù)鏈路層，并且因此適合由數(shù)據(jù)鏈路層來檢測傳輸時隙的開始和結(jié)束。但是，這個方法違反了基本的分層原則，即層或者子層僅可以向其緊鄰的層或子層發(fā)送信號。
圖6表示了從數(shù)據(jù)鏈路層產(chǎn)生激光器控制信號來控制屬于物理層的激光器(現(xiàn)有技術(shù))。如圖6中所示，OSI模型分層包括物理層612、數(shù)據(jù)鏈路層614、網(wǎng)絡(luò)層616、傳輸層618、會話層620、表示層622以及應(yīng)用層624。EPON設(shè)備主要在物理層612和數(shù)據(jù)鏈路層614內(nèi)進(jìn)行操作。基于IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，EPON中的數(shù)據(jù)鏈路層614包括LLC/MAC客戶子層622、多點(diǎn)MAC控制子層628和MAC子層630；并且物理層包括協(xié)調(diào)子層636、GMII接口638、PCS子層640、PMA子層642、PMD子層644、媒體相關(guān)接口(MDI)646以及物理介質(zhì)648(光纖)。特別地，物理層設(shè)備(PHY)通常實(shí)現(xiàn)了PCS、PMA和PMD子層。
激光器開啟/關(guān)閉控制信號650通常在多點(diǎn)MAC控制子層628產(chǎn)生并且被發(fā)送至PMD子層644，以便開啟或者關(guān)閉激光器。這種信令機(jī)制，盡管簡單，違反了通常子層不能經(jīng)由多個層/子層發(fā)送信號的分層原則。一種避免這種對分層違反的方法是消除穿越多個子層的激光器控制信號650。
本發(fā)明的一個實(shí)施例在物理層引入了用于從數(shù)據(jù)鏈路層接收到的每個字的預(yù)先確定的延遲量。在此方法中，通過觀察所延遲的字，物理層可以確定何時存在需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并且可以具有足夠的時間來開啟激光器以及對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行準(zhǔn)備。類似地，物理層可以確定何時不存在需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并且可以相應(yīng)地關(guān)閉激光器。為了實(shí)現(xiàn)上述地延遲機(jī)制，可以使用先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列來緩存每個字。
圖7表示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例基于緩存的從數(shù)據(jù)鏈路層接收到的字來控制激光發(fā)射器的處理。如圖7的頂部所示，從數(shù)據(jù)鏈路層接收到的數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)幀744和750。跟隨在幀744之后的是用于可選前向糾錯(FEC)奇偶校驗(yàn)位746和分組間間隔(IPG)748的空間。類似地，跟隨在幀750之后的是可選前向糾錯空間752和IPG空間754。注意，可以在FIFO隊(duì)列之前或者之后實(shí)現(xiàn)FEC編碼器。因此，F(xiàn)EC空間746和FEC空間752可以包含用于在前幀的FEC奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)(如果FEC編碼在FIFO隊(duì)列之前實(shí)現(xiàn))，或者包含空閑(如果FEC編碼在FIFO隊(duì)列之后實(shí)現(xiàn))。
通常，F(xiàn)EC空間的長度是在前幀長度的函數(shù)。在所示的例子中，F(xiàn)EC空間746取決于幀744的長度，并且FEC空間752取決于幀750的長度。此外，對于IPG存在要求的最小大小。例如，IEEE 802.3ah標(biāo)準(zhǔn)定義IPG是12個字長。另一方面，F(xiàn)EC是可選的。
當(dāng)字到達(dá)物理層時，將它們存儲在具有預(yù)先確定的延遲的FIFO緩沖器710中。在存儲到FIFO緩沖器710的尾部之后，每個字以規(guī)則的時間間隔向FIFO緩沖器710的頭部進(jìn)行移位。
為了確定何時開啟或者關(guān)閉激光器，理想地，系統(tǒng)監(jiān)控所收到的字的內(nèi)容。當(dāng)所收到的字是數(shù)據(jù)字并且激光器當(dāng)前電源關(guān)閉時，系統(tǒng)開啟激光器。然后，將接收到的字存儲在FIFO緩沖器710中。理想地，由FIFO緩沖器710引入的全部延遲，當(dāng)與由物理層引入的其它延遲合并時足夠容納激光器開啟時段740以及同步時段742。注意，同步時段742可以包括自動增益控制(AGC)時段和時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)時段，其允許OLT準(zhǔn)備接收上行數(shù)據(jù)。
跟隨在幀744之后的FEC空間746容納了用于幀744的FEC奇偶校驗(yàn)比特。因?yàn)镕EC編碼可以在FIFO隊(duì)列之前或者之后實(shí)現(xiàn)，從數(shù)據(jù)鏈路層接收到的FEC空間746可以包含已編碼的FEC奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)或者可以僅包含空閑。在FEC空間746之后，IPG空間748確保在幀744(包括對應(yīng)的FEC空間768)和后續(xù)幀752之間存在一個最小的間隔。在圖7所示的例子中，IPG空間748小于激光器開啟時段740和同步時段742之和。因此，系統(tǒng)不會在對應(yīng)IPG空間748的時段期間關(guān)閉激光器。
類似地，幀750、其對應(yīng)FEC空間752和IPG空間754在它們到達(dá)物理層時被存儲在FIFO緩沖器710中。系統(tǒng)僅當(dāng)物理層已經(jīng)接收到足夠大數(shù)量的連續(xù)IPG空閑字時才會關(guān)閉激光器。理想地，用于關(guān)閉激光器所需的連續(xù)IPG空閑字的最小數(shù)目足夠容納激光器開啟時段740和/或同步時段742，以便在當(dāng)數(shù)據(jù)字跟隨這些空閑字之后時允許激光器有足夠時間開啟。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，系統(tǒng)可以要求FIFO緩沖器710僅包含IPG空閑字以關(guān)閉激光器。通過這種方法，可以確保有足夠的時間來開啟激光器并為下個數(shù)據(jù)字提供了同步時間。如圖7中所示，在FEC空間752中的最后一個字離開FIFO緩沖器710后，F(xiàn)IFO緩沖器710僅包含IPG空閑字。此刻，系統(tǒng)關(guān)閉激光器，其在激光器關(guān)閉時段754之后完全關(guān)閉。注意，如果不使用FEC，在幀750的最后的數(shù)據(jù)字離開FIFO緩沖器710后只要FIFO緩沖器710僅包含IPG空閑字，系統(tǒng)就可以關(guān)閉激光器。
在ONU接近于OLT的一些情況下，OLT可以需要低于用于同步的默認(rèn)AGC和CDR時間。相應(yīng)地，這種ONU中的系統(tǒng)會縮短由FIFO緩沖器710引入的延遲以反映縮短的同步時段，并且降低傳輸開銷。總之，系統(tǒng)可以為了更大的靈活性而重新配置FIFO緩沖器710的延遲。
在兩個連續(xù)數(shù)據(jù)幀之間預(yù)留正確大小的FEC空間和IPG空間是非常重要的。FEC空間和IPG空間的預(yù)留可以在數(shù)據(jù)鏈路層或者物理層中完成。在第一種情況下，數(shù)據(jù)鏈路層(例如，多點(diǎn)MAC控制子層)負(fù)責(zé)檢測數(shù)據(jù)幀邊界并且插入用于FEC奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)和IPG的所需空間。相應(yīng)地，物理層中的傳輸控制機(jī)制不需要向數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送關(guān)于何時傳輸數(shù)據(jù)幀以及何時停止傳輸?shù)男盘枴?br>
在第二種情況下，數(shù)據(jù)鏈路層不負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)幀之間插入用于FEC和IPG的空間。相反，物理層負(fù)責(zé)檢測數(shù)據(jù)幀邊界并且插入用于FEC和IPG的所需空間。相應(yīng)地，物理層理想地向數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送關(guān)于何時傳輸數(shù)據(jù)幀以及何時停止傳輸?shù)男盘枴?br>
圖8A表示了描述根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例對從數(shù)據(jù)鏈路層接收到的字進(jìn)行緩存而無需向數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送信號以進(jìn)行幀間隔控制的處理的流程圖。該系統(tǒng)通過從數(shù)據(jù)鏈路層接收字(步驟810)開始工作。然后，該系統(tǒng)確定接收到的字是數(shù)據(jù)字還是空閑字(步驟812)。
如果接收到的字是數(shù)據(jù)字，則系統(tǒng)將空閑長度計數(shù)器設(shè)置為0(步驟813)?？臻e長度代表了連續(xù)空閑的數(shù)目并且用于確定激光器是否應(yīng)被關(guān)閉。系統(tǒng)然后確定激光器是否是開啟的(步驟814)。如果激光器是關(guān)閉的，則系統(tǒng)開啟激光器(步驟816)。否則，系統(tǒng)直接執(zhí)行將FIFO緩沖器中的第一個字移除(步驟840)。接著，系統(tǒng)將FIFO緩沖器中的字向緩沖器的頭部移位(步驟841)，并且將接收到的數(shù)據(jù)字附加到FIFO緩沖器的尾部(步驟842)。然后，系統(tǒng)準(zhǔn)備接收下一個來自數(shù)據(jù)鏈路層的字(步驟810)。
如果接收到的字是空閑字，則系統(tǒng)首先將空閑長度計數(shù)器加1(步驟820)。接著，系統(tǒng)確定激光器當(dāng)前是否是開啟的，并且空閑長度是否大于延遲限度，該限度被定義為激光器開啟時段和同步時間之和(步驟852)。如果兩個條件都滿足，則系統(tǒng)關(guān)閉激光器(步驟854)，并且將FIFO緩沖器中的第一個字移除(步驟840)。否則，系統(tǒng)不改變激光器當(dāng)前的狀態(tài)，并且直接執(zhí)行將FIFO緩沖器中的第一個字移除(步驟840)。
圖8B表示了描述根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例對從數(shù)據(jù)鏈路層接收到的字進(jìn)行緩存并且向數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送信號以進(jìn)行幀間隔控制的處理的流程圖。系統(tǒng)通過從數(shù)據(jù)鏈路層接收字(步驟860)開始工作。然后，系統(tǒng)確定接收到的字是數(shù)據(jù)字還是空閑字(步驟862)。
如果接收到的字是數(shù)據(jù)字，則系統(tǒng)將空閑長度計數(shù)器設(shè)置為0(步驟864)，并且暫時禁止數(shù)據(jù)鏈路層緊接在正接收的當(dāng)前幀之后立即發(fā)送背靠背幀(步驟866)。(基于IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，這可以通過將載波監(jiān)聽信號設(shè)置為“真”來實(shí)現(xiàn)。該載波監(jiān)聽信號在設(shè)置為“真”時，允許當(dāng)前數(shù)據(jù)幀完成來自數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸，并且防止數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀)。然后，系統(tǒng)確定激光器是否是開啟的(步驟870)。如果激光器是關(guān)閉的，則系統(tǒng)開啟激光器(步驟872)。否則，系統(tǒng)移除在FIFO緩沖器頭部的第一個字(步驟874)。接著，系統(tǒng)將FIFO緩沖器中的字向緩沖器頭部方向移位(步驟876)，并且將接收到的字附加到FIFO緩沖器的尾部(步驟878)。然后，系統(tǒng)準(zhǔn)備從數(shù)據(jù)鏈路層接收下一個字(步驟860)。
如果接收到的字是空閑字，則系統(tǒng)首先將空閑長度計數(shù)器加1(步驟880)。然后，系統(tǒng)確定連續(xù)空閑字的數(shù)目(空閑長度)是否等于或者大于最小幀間隔(步驟882)。(注意，該最小幀間隔理想地包括用于FEC奇偶校驗(yàn)位(如果使用FEC)的空間和默認(rèn)IPG空間)。如果是等于或者大于最小幀間隔，則系統(tǒng)允許數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送下一個幀(步驟884)。(基于IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，這可以通過將載波監(jiān)聽信號設(shè)置為“假”來實(shí)現(xiàn))。否則，系統(tǒng)確定激光器當(dāng)前是否是開啟的，并且確定空閑長度是否大于延遲限度，該限度被定義為激光器開啟時段和同步時間之和(步驟886)。如果兩個條件都滿足，則系統(tǒng)關(guān)閉激光器(步驟888)，并且移除FIFO緩沖器中的第一個字(步驟874)。否則，系統(tǒng)不會改變激光器的當(dāng)前狀態(tài)，并且直接執(zhí)行將FIFO緩沖器中的第一個字移除(步驟874)。
67已經(jīng)僅以示例說明和描述的目的給出了本發(fā)明實(shí)施例的前述描述。它們并不旨在將本發(fā)明窮盡或者限制到所公開的形式。因此，許多修改和變形對于本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員來說是明顯的。此外，以上公開并不旨在限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍通過所附權(quán)利要求書來定義。
權(quán)利要求
1.一種用于在以太無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)中控制傳輸?shù)姆椒?，該以太無源光網(wǎng)絡(luò)包括中央節(jié)點(diǎn)和至少一個遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，其中遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，該方法包括在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的該物理層接收一個從該遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層傳來的字，其中該字可以是數(shù)據(jù)字或者空閑字；在允許發(fā)射器發(fā)射該字之前將該字延遲一段預(yù)先確定的時間量，從而提供用于開啟或關(guān)閉該發(fā)射器的時間；以及基于該接收到的字的內(nèi)容開啟或關(guān)閉該發(fā)射器。
2.根據(jù)權(quán)利要求0所述的方法，其中基于該接收到的字的內(nèi)容開啟或關(guān)閉該發(fā)射器涉及如果該發(fā)射器當(dāng)前是關(guān)閉電源的并且如果該接收到的字是數(shù)據(jù)字，則開啟該發(fā)射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求0所述的方法，其中基于該接收到的字的內(nèi)容開啟或者關(guān)閉該發(fā)射器涉及如果該發(fā)射器當(dāng)前是開啟電源的并且如果連續(xù)接收到的空閑字的數(shù)目等于或者大于預(yù)先確定的數(shù)目，則關(guān)閉該發(fā)射器。
4.根據(jù)權(quán)利要求0所述的方法，其中將該字延遲一段預(yù)先確定的時間量涉及將該字緩存在先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列中；將該緩存在FIFO隊(duì)列中的每個字以規(guī)則的時間間隔向該FIFO隊(duì)列的頭部移位；以及以規(guī)則的時間間隔移除該FIFO隊(duì)列頭部的字。
5.根據(jù)權(quán)利要求0所述的方法，進(jìn)一步包括基于激光器開啟時間、自動增益控制(AGC)時間以及數(shù)據(jù)和時鐘恢復(fù)(CDR)時間確定該字需要被延遲的時間量。
6.根據(jù)權(quán)利要求0所述的方法，其中如果該接收到的字是數(shù)據(jù)字，則該方法進(jìn)一步包括暫時地禁止該數(shù)據(jù)鏈路層緊接在該物理層正接收的當(dāng)前數(shù)據(jù)幀之后立即發(fā)送另一個數(shù)據(jù)幀，從而允許在數(shù)據(jù)幀之間插入足夠數(shù)目的空閑字。
7.根據(jù)權(quán)利要求0所述的方法，其中如果在該物理層接收到足夠數(shù)目的連續(xù)空閑字，則該方法進(jìn)一步包括允許該數(shù)據(jù)鏈路層向該物理層發(fā)送另一個數(shù)據(jù)幀。
8.一種用于在以太無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)中控制傳輸?shù)难b置，該以太無源光網(wǎng)絡(luò)包括中央節(jié)點(diǎn)和至少一個遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，其中遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，該裝置包括接收機(jī)制，被配置用來在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的該物理層接收一個從該遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層傳來的字，其中該字可以是數(shù)據(jù)字或者空閑字；延遲機(jī)制，被配置用來在允許發(fā)射器發(fā)射該字之前將該字延遲一段預(yù)先確定的時間量，從而提供用于開啟或關(guān)閉該發(fā)射器的時間；以及控制機(jī)制，被配置用來基于該接收到的字的內(nèi)容開啟或關(guān)閉該發(fā)射器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中當(dāng)基于該接收到的字的內(nèi)容開啟或關(guān)閉發(fā)射器時，如果該發(fā)射器當(dāng)前是關(guān)閉電源的并且如果該接收到的字是數(shù)據(jù)字，該控制機(jī)制被配置用來開啟該發(fā)射器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中當(dāng)基于該接收到的字的內(nèi)容開啟或者關(guān)閉該發(fā)射器時，如果該發(fā)射器當(dāng)前是開啟電源的并且如果連續(xù)接收到的空閑字的數(shù)目等于或者大于預(yù)先確定的數(shù)量，則該控制機(jī)制被配置用來關(guān)閉該發(fā)射器。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中當(dāng)將該字延遲一段預(yù)先確定的時間量時，該延遲機(jī)制被配置用來將該字緩存在先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列中；將該緩存在FIFO隊(duì)列中的每個字以規(guī)則的時間間隔向該FIFO隊(duì)列的頭部移位；以及以規(guī)則的時間間隔移除該FIFO隊(duì)列頭部的字。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中該延遲機(jī)制進(jìn)一步被配置用來基于激光器開啟時間、自動增益控制(AGC)時間以及數(shù)據(jù)和時鐘恢復(fù)(CDR)時間確定該字需要被延遲的時間量。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中如果該接收到的字是數(shù)據(jù)字，則該延遲機(jī)制被進(jìn)一步配置用來暫時地禁止該數(shù)據(jù)鏈路層緊接在該物理層正接收的當(dāng)前數(shù)據(jù)幀之后立即發(fā)送另一個數(shù)據(jù)幀，從而允許在數(shù)據(jù)幀之間插入足夠數(shù)目的空閑字。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中如果在該物理層接收到足夠數(shù)目的連續(xù)空閑字，則該延遲機(jī)制被進(jìn)一步配置用來允許該數(shù)據(jù)鏈路層向該物理層發(fā)送另一個數(shù)據(jù)幀。
15.一種存儲指令的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，當(dāng)該指令由計算機(jī)執(zhí)行時促使計算機(jī)實(shí)施一種用于在以太無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)中控制傳輸?shù)姆椒?，該以太無源光網(wǎng)絡(luò)包括中央節(jié)點(diǎn)和至少一個遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，其中遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，該方法包括在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的該物理層接收一個從該遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層傳來的字，其中該字可以是數(shù)據(jù)字或者空閑字；在允許發(fā)射器發(fā)射該字之前將該字延遲一段預(yù)先確定的時間量，從而提供用于開啟或關(guān)閉該發(fā)射器的時間；以及基于該接收到的字的內(nèi)容開啟或關(guān)閉該發(fā)射器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其中基于該接收到的字的內(nèi)容開啟或關(guān)閉該發(fā)射器涉及如果該發(fā)射器當(dāng)前是關(guān)閉電源的并且如果該接收到的字是數(shù)據(jù)字，則開啟該發(fā)射器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其中基于該接收到的字的內(nèi)容開啟或者關(guān)閉該發(fā)射器涉及如果該發(fā)射器當(dāng)前是開啟電源的并且如果連續(xù)接收到的空閑字的數(shù)目等于或者大于預(yù)先確定的數(shù)目，則關(guān)閉該發(fā)射器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其中將該字延遲一段預(yù)先確定的時間量涉及將該字緩存在先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列中；將該緩存在FIFO隊(duì)列中的每個字以規(guī)則的時間間隔向該FIFO隊(duì)列的頭部移位；以及以規(guī)則的時間間隔移除該FIFO隊(duì)列頭部的字。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其中該方法進(jìn)一步包括基于激光器開啟時間、自動增益控制(AGC)時間以及數(shù)據(jù)和時鐘恢復(fù)(CDR)時間確定該字需要被延遲的時間量。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其中如果該接收到的字是數(shù)據(jù)字，則該方法進(jìn)一步包括暫時地禁止該數(shù)據(jù)鏈路層緊接在該物理層正接收的當(dāng)前數(shù)據(jù)幀之后立即發(fā)送另一個數(shù)據(jù)幀，從而允許在數(shù)據(jù)幀之間插入足夠數(shù)目的空閑字。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，如果在該物理層接收到足夠數(shù)目的連續(xù)空閑字，則該方法進(jìn)一步包括允許該數(shù)據(jù)鏈路層向該物理層發(fā)送另一個數(shù)據(jù)幀。
全文摘要
本發(fā)明的一個實(shí)施例提供了在無源以太光網(wǎng)絡(luò)中便利傳輸控制的系統(tǒng)，其中無源以太光網(wǎng)絡(luò)包括中央節(jié)點(diǎn)和至少一個遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，并且其中遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。在操作期間，系統(tǒng)通過在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的物理層接收一個從遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路層傳來的字開始工作，其中該字可以是數(shù)據(jù)字或者空閑字。然后，系統(tǒng)在允許發(fā)射器發(fā)射該字之前將該字延遲一段預(yù)先確定的時間量，從而提供了用于將發(fā)射器開啟或者關(guān)閉的時間。系統(tǒng)還基于接收到的字的內(nèi)容來開啟或者關(guān)閉發(fā)射器。
文檔編號H04Q11/00GK1823547SQ200480020134
公開日2006年8月23日 申請日期2004年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月15日
發(fā)明者格倫·克雷默, 愛德華·W·博伊德 申請人:泰克諾沃斯公司