CN101127566A - 无源光网络中的上行时隙冲突检测方法及光线路终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源光网络中的上行时隙冲突检测方法，该方法包括：光线路终端OLT检测光网络终端ONT的上行时隙是否存在时隙冲突。本发明还公开了一种光线路终端，包括光接收机、光发射机、控制单元，并进一步包括检测单元。另外，本发明还提供了一种检测单元。本发明能够在较低系统成本的情况下实现无源光网络中的上行时隙冲突检测。

Description

无源光网络中的上行时隙冲突检测方法及光线路终端

技术领域

本发明涉及无源光网络技术，尤其涉及无源光网络中的上行时隙冲突检测方法及光线路终端。

背景技术

无源光网络(Passive Optical Network，PON)技术是一种点对多点传送的光接入技术，参见图1所示的PON系统结构，PON系统主要包括光线路终端(Optical Line Terminator，OLT)、光分配网络(Optical DistributionNetwork，ODN)和光网络单元(Optical Network Unit，ONU)这三部分。其中，一个OLT可以连接一个或者多个ODN；一个ODN又可以连接一个或者多个ONU；ODN用于将OLT下行的数据通过光分路传输到各个ONU，并将ONU的上行数据通过汇聚传输到OLT。若ONU能够同时提供以太网(Ethernet)用户端口或者普通电话业务(Plain Old Telephone Service，POTS)用户端口等用户端口功能，则称为光网络终端(Optical Network Terminator，ONT)。本文为便于描述，将ONU、ONT统一称为ONT。

图2、图3所示分别为PON下行数据传输示意图、PON上行数据传输示意图，一般情况下，OLT的下行数据通过时分复用(Time DivisionMultiplex，TDM)的方式广播传输到ONT，各个ONT根据标识接收属于自己的下行信息；ONT的上行数据通过时分多址(Time Division MultiplexAddress，TDMA)的方式传输到OLT，各个ONT在OLT指定的时隙内采用突发模式发送光信号，进行上行数据传输。

当系统中的某个ONT发生故障，未在OLT指定的时隙内打开激光器发送光信号时，上行时隙将会产生时隙冲突。比如，参见图4所示，发生故障的ONT所发出的光信号可能会与其它正常ONT所发出的光信号产生叠加，从而使得OLT无法正确地解析出正常ONT的上行数据。另外，当某一ONT长发光时，将会导致同一PON物理接口下的所有用户均无法正常使用，以至于系统崩溃。因此，无源光网络中的上行时隙冲突的检测对于网络可靠性来说显得尤为重要。

现有的上行时隙冲突检测是通过在ONT上增加保护电路实现的，该保护电路用于监测ONT上的光发射机、及发射机控制器，其中，发射机控制器用于为光发射机提供使能信号，在该ONT的上行发送时隙内使能信号有效，光发射机发光。一旦光发射机的发光持续时间超过OLT分配给它的时隙长度，或者发射机控制器发送使能信号的时间超出分配时隙长度时，保护电路就会发出故障指示信号关闭光发射机。

但是，一个OLT可以连接多个ODN，一个ODN又可以连接多个ONT，ONT的数量极为庞大，如果在每个ONT都增加保护电路，那么势必容易造成系统成本的急剧增加，也不便于系统的运营和维护。另外，采用ONT自身检测的方法，ONT在检测到故障时会自动关闭光发射机，而此时OLT却无法判断ONT无上行数据传输的原因，在某种程度上也增加了系统运营和维护的复杂度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无源光网络中的上行时隙冲突检测方法、光线路终端及检测单元，降低上行时隙冲突检测的成本。

为达到上述目的，本发明提供的上行时隙冲突检测方法如下：

光线路终端OLT检测上行时隙是否发生时隙冲突。

其中，所述检测包括：

A、OLT采样上行时隙的瞬时光功率；

B、OLT判断采样得到的瞬时光功率是否超过该上行时隙的正常上行光功率，如果是，则确定在该上行时隙发生时隙冲突；否则，确定该上行时隙正常。

所述上行时隙为分配给光网络终端ONT的上行时隙时，

步骤B所述判断包括：OLT判断采样得到的瞬时光功率是否超过该ONT的正常上行光功率。

所述上行时隙为未分配给ONT的上行时隙时，

步骤B所述判断包括：OLT判断采样得到的瞬时光功率是否大于无光信号时的光功率。

步骤A所述采样为周期性采样。

设置判断门限，

步骤B所述判断包括：OLT判断得到的瞬时光功率超过正常上行光功率的次数是否达到设置的判断门限。

所述步骤B之前进一步包括：OLT保存ONT的正常上行光功率。

步骤B所述确定发生时隙冲突之后进一步包括：

C、OLT确定发生故障的ONT。

所述步骤C包括：

OLT将发生时隙冲突的上行时隙及其前后相邻时隙的ONT作为一组，并对该组中的ONT逐个停止上行数据发送，如果其中一个ONT停止发送上行数据时，所述发生时隙冲突的上行时隙正常，则确定该被停止发送上行数据的ONT为发生故障的ONT。

所述步骤C包括：

OLT改变发生时隙冲突的上行时隙及其前后相邻时隙ONT的上行发送时隙的相对位置，并确定在上行通信过程中仍然发生时隙冲突的时隙所对应的ONT为发生故障的ONT。

所述步骤C之后进一步包括：关闭发生故障的ONT。

所述步骤C之后进一步包括：恢复发生故障的ONT到正常状态。

该方法进一步包括：OLT在测距或正常工作过程中实时更新上行时隙的正常上行光功率。

本发明还提供了一种光线路终端，包括用于接收光信号的光接收机、用于发射光信号的光发射机、以及用于控制光接收机和光发射机的控制单元，该光线路终端OLT进一步包括：检测单元，其中，

检测单元用于接收来自光接收机的光信号，在上行时隙采样光信号的瞬时光功率，并将采样得到的瞬时光功率与该上行时隙的正常上行光功率进行比较。

当所述瞬时光功率超过正常上行光功率时，所述检测单元进一步用于向控制单元发送时隙冲突指示。

所述控制单元进一步用于产生使能信号，该使能信号用于控制检测单元进行采样。

所述检测单元包括：光电转换器、条件电路、峰值探测器、采样门、积分器、比较单元、存储单元和数模转换器；其中，

光电转换器，用于接收来自光接收机的光信号，将收到的光信号转换为电流信号，并将得到的电流信号发送给条件电路；

条件电路，用于接收来自光电转换器的电流信号，将收到的电流信号转换为电压信号，并将得到的电压信号发送给峰值探测器；

峰值探测器，用于接收来自条件电路的电压信号，提取收到的电压信号的峰值电压，并将提取到的峰值电压发送给采样门；

采样门，用于接收来自峰值探测器的峰值电压，对收到的峰值电压进行采样锁定得到采样信号，并将得到的采样信号发送给积分器；

积分器，用于接收来自采样门的采样信号，对收到的采样信号进行积分得到上行时隙的瞬时光功率，并将得到的瞬时光功率发送给比较单元；

比较单元，用于接收来自积分器的瞬时光功率，并将得到的瞬时光功率与所述上行时隙的正常上行光功率进行比较；

存储单元，用于存储ONT的正常上行光功率，并将ONT的正常上行光功率发送给数模转换器；

数模转换器，用于将来自存储单元的正常上行光功率转换为模拟形式，并将转换后的正常上行光功率发送给比较单元。

当所述瞬时光功率超过正常上行光功率时，所述比较单元进一步用于向控制单元发送时隙冲突指示。

另外，本发明还提供了一种检测单元，该检测单元包括：光电转换器、条件电路、峰值探测器、采样门、积分器、比较单元、存储单元和数模转换器；其中，

光电转换器，用于接收来自光接收机的光信号，将收到的光信号转换为电流信号，并将得到的电流信号发送给条件电路；

条件电路，用于接收来自光电转换器的电流信号，将收到的电流信号转换为电压信号，并将得到的电压信号发送给峰值探测器；

峰值探测器，用于接收来自条件电路的电压信号，提取收到的电压信号的峰值电压，并将提取到的峰值电压发送给采样门；

采样门，用于接收来自峰值探测器的峰值电压，对收到的峰值电压进行采样锁定得到采样信号，并将得到的采样信号发送给积分器；

积分器，用于接收来自采样门的采样信号，对收到的采样信号进行积分得到上行时隙的瞬时光功率，并将得到的瞬时光功率发送给比较单元；

比较单元，用于接收来自积分器的瞬时光功率，并将得到的瞬时光功率与所述上行时隙的正常上行光功率进行比较；

存储单元，用于存储ONT的正常上行光功率，并将ONT的正常上行光功率发送给数模转换器；

数模转换器，用于将来自存储单元的正常上行光功率转换为模拟形式，并将转换后的正常上行光功率发送给比较单元。

由此可见，本发明实现了在OLT上检测上行时隙是否发生时隙冲突，而无需在每个ONT都增加保护电路，降低了上行时隙冲突检测的成本。另外，本发明在检测到上行时隙发生了冲突之后，OLT还可进一步确定发生故障的ONT，并采取相应的解决措施，以避免再次发生时隙冲突，便于系统的运营和维护。

附图说明

图1为无源光网络系统结构示意图。

图2为无源光网络中的下行数据传输示意图。

图3为无源光网络中的上行数据传输示意图。

图4为无源光网络中的上行时隙冲突示意图。

图5为本发明实施例中的上行时隙冲突检测方法流程图。

图6为本发明中的光线路终端结构示意图。

图7为本发明实施例中的检测单元结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：OLT检测上行时隙是否发生时隙冲突。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

参见图5所示，本发明提供的上行时隙冲突检测方法可以包括以下步骤：

步骤501：OLT采样上行时隙的瞬时光功率。

步骤502：OLT判断采样得到的瞬时光功率是否超过该上行时隙的正常上行光功率，如果是，则执行步骤503；否则，执行步骤504。

步骤503：确定在该上行时隙发生时隙冲突，并结束本流程的处理。

步骤504：确定该上行时隙正常。

其中，步骤501所述采样可以为周期性采样，采样周期根据实际情况进行设置，比如以数比特为周期。在某个上行时隙，OLT可以在一次判断出瞬时光功率超过该上行时隙的正常上行光功率时，即确定该上行时隙发生时隙冲突。但是，为了保证判断的准确性，OLT也可以预先设置判断门限，比如将判断门限设置为3次，在某个上行时隙，OLT判断得到的瞬时光功率超过该上行时隙的正常上行光功率的次数是否达到设置的判断门限，如果是，则确定在该上行时隙发生了时隙冲突；否则，确定该上行时隙正常。

步骤502所述的判断包括以下两种情况：

1)当采样的上行时隙为分配给ONT的上行时隙时，OLT判断采样得到的瞬时光功率是否超过该ONT的正常上行光功率，如果超过，则确定该ONT所对应的上行时隙发生时隙冲突；否则，确定该上行时隙正常。

这时，OLT需要预先保存各个ONT的正常上行光功率，对于各个ONT的正常上行光功率，OLT可通过测量得到。OLT在某个ONT的指定上行时隙内采样得到瞬时光功率后，查找与该ONT对应的正常上行光功率，并对二者进行比较判断。

2)当上行时隙为未分配给任何ONT的上行时隙时，OLT判断采样得到的瞬时光功率是否大于无光信号时的光功率，也就是说，对于未分配给任何ONT的上行时隙，OLT检测在该上行时隙是否存在瞬时光功率，如果存在，则确定该上行时隙发生时隙冲突；否则，确定该上行时隙正常。

对于上行时隙的正常上行光功率，OLT可在测距或正常工作过程中进行实时更新。

另外，OLT在确定发生时隙冲突之后，还可进一步确定是哪个ONT发生了故障，未在指定时隙内打开光发射机，导致时隙冲突。OLT确定发生故障ONT的方法有很多种，比如，OLT将发生时隙冲突的上行时隙及其前后相邻时隙的ONT作为一组，并对该组中的ONT逐个停止上行数据发送，如果其中一个ONT停止发送上行数据时，所述发生时隙冲突的上行时隙正常，则确定该被停止发送上行数据的ONT为发生故障的ONT。或者，OLT改变发生时隙冲突的上行时隙及其前后相邻时隙ONT的上行发送时隙的相对位置，并确定在上行通信过程中仍然发生时隙冲突的时隙所对应的ONT为发生故障的ONT。

确定了发生故障的ONT后，可对该故障ONT采取相应的措施，以避免再次发生时隙冲突，比如，关闭该故障ONT的光发射机；或者，恢复发生故障的ONT到正常状态，从而防止发生故障的ONT对PON系统中其它正常ONT上行数据传输产生不良影响。

参见图6所示，光线路终端OLT一般包括用于接收光信号的光接收机、用于发射光信号的光发射机、以及用于控制光接收机和光发射机的控制单元。对应本发明所提供的方法，本发明提供的OLT进一步包括：检测单元，该检测单元用于接收来自光接收机的光信号，在上行时隙采样光信号的瞬时光功率，并将采样得到的瞬时光功率与该上行时隙的正常上行光功率进行比较。

当所述瞬时光功率超过正常上行光功率时，检测单元进一步用于向控制单元发送时隙冲突指示。

控制单元还进一步用于产生使能信号，该使能信号可以是以数比特为周期的周期脉冲信号，在上行时隙内有效，用于控制检测单元进行瞬时光功率的采样。

参见图7所示的检测单元结构示意图，检测单元包括：光电转换器、条件电路、峰值探测器、采样门、积分器、比较单元、存储单元和数模转换器。

其中，光电转换器，用于接收来自光接收机的光信号，将收到的光信号转换为电流信号，并将得到的电流信号发送给条件电路，可为光电二极管等。

条件电路，用于接收来自光电转换器的电流信号，将收到的电流信号转换为电压信号，并将得到的电压信号发送给峰值探测器，可为跨导放大器等。

峰值探测器，用于接收来自条件电路的电压信号，提取收到的电压信号的峰值电压，并将提取到的峰值电压发送给采样门，可为半波整形器等。

采样门，用于接收来自峰值探测器的峰值电压，对收到的峰值电压进行采样锁定得到采样信号，比如，在控制单元产生的使能信号控制下对收到的峰值电压进行采样，并将得到的采样信号发送给积分器，实现上行光信号的瞬时采样，可由场效应晶体管组成。

积分器，用于接收来自采样门的采样信号，并使用收到的采样信号在使能信号时间内对RC时间常数积分器充电，输出的充电电压即为使能信号时间内的光功率，也就是说，对收到的采样信号进行积分得到ONT指定上行发送时隙内的瞬时光功率，然后将得到的瞬时光功率发送给比较单元。

比较单元，用于接收来自积分器的瞬时光功率，并将得到的瞬时光功率与采样的上行发送时隙所对应的ONT的正常上行光功率进行比较。

当所述瞬时光功率超过正常上行光功率时，所述比较单元进一步用于向控制单元发送时隙冲突指示。

存储单元，用于存储ONT的正常上行光功率，可为只读存储器(ROM)或电可编程存储器(EEPROM)等。

由于存储单元中存储的正常上行光功率为数字形式，因此，在比较单元进行比较前，还需要通过D/A数模转换器将数字形式的正常上行光功率转换为模拟形式，然后数模转换器将转换后的正常上行光功率发送给比较单元进行比较。

控制单元在得知发生时隙冲突之后，可采取相应的处理措施以避免再次发生时隙冲突。

可见，本发明能够在较低系统成本的情况下实现上行时隙冲突检测。

以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.无源光网络中的上行时隙冲突检测方法，其特征在于，该方法包括：

光线路终端OLT检测上行时隙是否发生时隙冲突。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测包括：

A、OLT采样上行时隙的瞬时光功率；

B、OLT判断采样得到的瞬时光功率是否超过该上行时隙的正常上行光功率，如果是，则确定在该上行时隙发生时隙冲突；否则，确定该上行时隙正常。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述上行时隙为分配给光网络终端ONT的上行时隙时，

步骤B所述判断包括：OLT判断采样得到的瞬时光功率是否超过该ONT的正常上行光功率。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述上行时隙为未分配给ONT的上行时隙时，

步骤B所述判断包括：OLT判断采样得到的瞬时光功率是否大于无光信号时的光功率。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A所述采样为周期性采样。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，设置判断门限，

步骤B所述判断包括：OLT判断得到的瞬时光功率超过正常上行光功率的次数是否达到设置的判断门限。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B之前进一步包括：OLT保存ONT的正常上行光功率。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤B所述确定发生时隙冲突之后进一步包括：

C、OLT确定发生故障的ONT。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

OLT将发生时隙冲突的上行时隙及其前后相邻时隙的ONT作为一组，并对该组中的ONT逐个停止上行数据发送，如果其中一个ONT停止发送上行数据时，所述发生时隙冲突的上行时隙正常，则确定该被停止发送上行数据的ONT为发生故障的ONT。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

OLT改变发生时隙冲突的上行时隙及其前后相邻时隙ONT的上行发送时隙的相对位置，并确定在上行通信过程中仍然发生时隙冲突的时隙所对应的ONT为发生故障的ONT。

11.根据权利要求8、9或10所述的方法，其特征在于，所述步骤C之后进一步包括：关闭发生故障的ONT。

12.根据权利要求8、9或10所述的方法，其特征在于，所述步骤C之后进一步包括：恢复发生故障的ONT到正常状态。

13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：OLT在测距或正常工作过程中实时更新上行时隙的正常上行光功率。

14.一种光线路终端，包括用于接收光信号的光接收机、用于发射光信号的光发射机、以及用于控制光接收机和光发射机的控制单元，其特征在于，该光线路终端OLT进一步包括：检测单元，其中，

检测单元用于接收来自光接收机的光信号，在上行时隙采样光信号的瞬时光功率，并将采样得到的瞬时光功率与该上行时隙的正常上行光功率进行比较。

15.根据权利要求14所述的光线路终端，其特征在于，当所述瞬时光功率超过正常上行光功率时，所述检测单元进一步用于向控制单元发送时隙冲突指示。

16.根据权利要求14所述的光线路终端，其特征在于，所述控制单元进一步用于产生使能信号，该使能信号用于控制检测单元进行采样。

17.根据权利要求14所述的光线路终端，其特征在于，所述检测单元包括：光电转换器、条件电路、峰值探测器、采样门、积分器、比较单元、存储单元和数模转换器；其中，

光电转换器，用于接收来自光接收机的光信号，将收到的光信号转换为电流信号，并将得到的电流信号发送给条件电路；

条件电路，用于接收来自光电转换器的电流信号，将收到的电流信号转换为电压信号，并将得到的电压信号发送给峰值探测器；

峰值探测器，用于接收来自条件电路的电压信号，提取收到的电压信号的峰值电压，并将提取到的峰值电压发送给采样门；

采样门，用于接收来自峰值探测器的峰值电压，对收到的峰值电压进行采样锁定得到采样信号，并将得到的采样信号发送给积分器；

积分器，用于接收来自采样门的采样信号，对收到的采样信号进行积分得到上行时隙的瞬时光功率，并将得到的瞬时光功率发送给比较单元；

比较单元，用于接收来自积分器的瞬时光功率，并将得到的瞬时光功率与所述上行时隙的正常上行光功率进行比较；

存储单元，用于存储ONT的正常上行光功率，并将ONT的正常上行光功率发送给数模转换器；

数模转换器，用于将来自存储单元的正常上行光功率转换为模拟形式，并将转换后的正常上行光功率发送给比较单元。

18.根据权利要求17所述的光线路终端，其特征在于，当所述瞬时光功率超过正常上行光功率时，所述比较单元进一步用于向控制单元发送时隙冲突指示。

19.一种检测单元，其特征在于，该检测单元包括：光电转换器、条件电路、峰值探测器、采样门、积分器、比较单元、存储单元和数模转换器；其中，

光电转换器，用于接收来自光接收机的光信号，将收到的光信号转换为电流信号，并将得到的电流信号发送给条件电路；

条件电路，用于接收来自光电转换器的电流信号，将收到的电流信号转换为电压信号，并将得到的电压信号发送给峰值探测器；

峰值探测器，用于接收来自条件电路的电压信号，提取收到的电压信号的峰值电压，并将提取到的峰值电压发送给采样门；

采样门，用于接收来自峰值探测器的峰值电压，对收到的峰值电压进行采样锁定得到采样信号，并将得到的采样信号发送给积分器；

积分器，用于接收来自采样门的采样信号，对收到的采样信号进行积分得到上行时隙的瞬时光功率，并将得到的瞬时光功率发送给比较单元；

比较单元，用于接收来自积分器的瞬时光功率，并将得到的瞬时光功率与所述上行时隙的正常上行光功率进行比较；

存储单元，用于存储ONT的正常上行光功率，并将ONT的正常上行光功率发送给数模转换器；

数模转换器，用于将来自存储单元的正常上行光功率转换为模拟形式，并将转换后的正常上行光功率发送给比较单元。

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