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CN1325204A - 一种无源光网络传输系统及其时延控制方法 - Google Patents

一种无源光网络传输系统及其时延控制方法 Download PDF

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CN1325204A CN 00119795 CN00119795A CN1325204A CN 1325204 A CN1325204 A CN 1325204A CN 00119795 CN00119795 CN 00119795 CN 00119795 A CN00119795 A CN 00119795A CN 1325204 A CN1325204 A CN 1325204A
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Abstract

本发明公开了一种基于时分多址技术的无源光纤网络传输系统及其时延控制方法。局端设备PONC根据系统定位信号产生突发时隙定位信号,检测远端设备PONR突发时隙信号并给出系统定位原点与远端设备PONR突发时隙的相对距离,通过远端设备PONR突发时隙相对距离得到远端设备PONR的系统定位延时长度,远端设备PONR通过系统定位延时长度调整突发时隙信号的发送时间,避免突发时隙信号之间的冲突。

Description

一种无源光网络传输系统及其时延控制方法
本发明属于光纤通信领域，具体涉及无源光网络传输系统(Passive OpticalNetwork，简称PON)及其时延控制方法，更具体地说，涉及一种基于时分多址接入技术(TDMA)的无源光网络传输的系统及其时延控制方法。
现有技术中，典型的时延控制方法有如下三种：
第一种如美国专利5341365和5469440所述，时延控制采用基于TDMA技术的绝对时延控制算法。上行数据流复帧由时延控制帧(HEAD)和有效数据帧(BF)构成。时延控制帧用于时延测试，当远端设备PONR收到时延测试命令后，远端设备PONR在时延控制帧中发送一个时延测试脉冲串，局端设备PONC通过检测该时延测试脉冲串来确定该远端设备PONR的环路延时，通过对远端设备PONR进行延时补偿避免远端设备PONR的有效数据帧发生冲突。在该时延控制算法中，局端设备PONC和远端设备PONR之间需要建立一个复杂的控制过程，由于复帧长度过长导致电路结构复杂和系统可靠性减低，同时复帧长度也会对传输距离提出限制。
第二种如美国专利5299044所述，时延控制采用基于TDMA技术的载波时延控制算法。上行数据流复帧仅由有效数据帧构成，时延控制通过一个调制于有效数据帧上的低频信号进行。在该时延控制算法中，由于引入低频调制信号，不可避免的引入调制和解调过程，信号处理过程很复杂，实现难度较大。
第三种如中国专利98113186所述，时延控制采用基于TDMA技术的相对时延控制算法。上行数据流复帧由有效数据帧构成，时延控制通过有效数据帧的帧头进行。在该时延控制算法中，由于测距信号在局端设备PONC和远端设备PONR之间流动，并通过局端设备PONC和远端设备PONR控制时延计数器得到相对环路延时，所以局端设备PONC和远端设备PONR之间需要建立一个复杂的控制过程，系统可靠性较低且实现过程比较复杂。
本发明的目的是提供一种基于时分多址接入技术的无源光网络传输系统及其时延控制方法，以保证系统对时延的适应性，从而使时延控制方法功能覆盖面更广，提高系统的可靠性，实现更加简单。
本发明是这样实现一种基于TDMA接入技术的无源光网络传输系统的：
所述系统包括一个PON局端设备(PONC)、光纤配线网(ODN)、PON远端设备(PONR)和PON系统管理单元(PSU)；
由PON局端设备(PONC)将输入信号进行时分复用，并将复用后的电信号调制为光信号，该下行信号通过光纤配线网(ODN)分配到各PON远端设备(PONR)，PON远端设备(PONR)通过分接将本PONR的信号分离出来；
PON远端设备(PONR)将输入信号进行突发复接，并将复接后的突发时隙电信号调制为光信号，所有PON远端设备(PONR)的突发时隙信号通过ODN进行异源光信号合成，将合成后的上行信号送给各PON局端设备(PONC)，PON局端设备(PONC)通过突发分接将本所有PON远端设备(PONR)的信号分离出来；
为了在ODN进行异源光信号合成时避免不同PON远端设备(PONR)的突发光信号发生冲突，PON远端设备(PONR)突发光信号的时延需要加以控制，时延控制功能通过PON系统管理单元(PSU)控制该PONR的系统定位延时控制器来实现。
如上所述的系统中，由远端设备(PONR)发送到局端设备(PONC)的上行信号，其复帧结构由有效数据帧(BF#Ts)构成，每个有效数据帧由开销和信码组成，为了避免有效数据帧(BF#Ts)的碰撞，有效数据帧(BF#Ts)之间必需留有必要的保护间隔。
如上所述的无源光网络传输系统的PON局端设备(PONC)包括：
用于实现均匀电光转换功能的电光转换器，用于实现突发光电转换功能的光电转换器，用于实现均匀复接功能的复接器，用于实现突发分接功能的分接器，用于对PON局端设备(PONC)进行管理的局端微控制单元和用于进行碰撞检测的碰撞检测器；
其中，电光转换器和光电转换器与光纤配线网(ODN)相连，局端微控制单元的一端与PON系统管理单元(PSU)相连，另一端通过控制总线与分接器、碰撞检测器和复接器相连，光电转换器将接收信号分别送往分接器和碰撞检测器，复接器将信号送往电光转换器。
如上所述的无源光网络传输系统的PON远端设备(PONR)包括：
用于实现突发电光转换功能的电光转换器，用于实现均匀光电转换功能的光电转换器，用于实现突发复接功能的复接器，用于实现均匀分接功能的分接器，用于对PON远端设备(PONR)进行管理的微控制单元和用于对系统上行定位进行延时控制的系统定位延时控制器；
其中，电光转换器和光电转换器与光纤配线网(ODN)相连，远端微控制单元的一端与PON系统管理单元(PSU)相连，另一端通过控制总线与分接器、系统定位延时控制器和复接器相连，光电转换器将接受信号传送给分接器，分接器输出信号给系统定位延时控制器，系统定位延时控制器输出信号给复接器，复接器信号送往电光转换器。
本发明提出的时延控制方法采用相对时延控制方法，通过PON系统管理单元(PSU)控制PON远端设备(PONR)的系统定位延时控制器来实现，它包括以下步骤：
1、定义系统定位长度L为复帧长度；
2、PON系统管理单元(PSU)发送读取命令给局端微控制单元；
3、碰撞检测器对第Ts个PONR突发时隙信号进行检测；
4、局端微控制单元从碰撞检测器中读取检测结果，并应答给PON系统管理单元(PSU)；
5、PON系统管理单元(PSU)对检测进行判断分析；
6、PON系统管理单元(PSU)将判断结果传送给远端微控制单元；
7、远端微控制单元通过系统定位延时控制器对系统的上行延时进行控制。
实施本发明的基于时分多址接入技术的无源光网络传输系统及其时延控制方法，通过碰撞检测器的检测碰撞结果，通过系统定位延时控制器进行延时控制，避免在现有技术中PONC和PONR之间复杂的时延控制过程，系统结构简单，减低了设计成本，提高了系统的可靠性。
下面结合附图和具体实施例来对本发明作进一步详细的说明。
图1是无源光网络传输系统的构成示意图；
图2是现有技术中绝对时延控制方法数据流复帧结构示意图；
图3是本发明所用的上行信号的复帧结构示意图；
图4是本发明所用的无源光网络局端设备PONC结构示意图；
图5是本发明所用的无源光网络远端设备PONR结构示意图；
图6是本发明所用的时延控制流程示意图。
无源光网络传输系统如图1所示，它包括一个PON局端设备(PONC)1、光纤配线网(ODN)2、PON远端设备(PONR)3和PON系统管理单元(PSU)4，多个PON远端设备(PONR)3通过光纤配线网(ODN)2与一个PON局端设备(PONC)1相连；PON系统管理单元(PSU)4通过系统管理接口与PON局端设备(PONC)1和PON远端设备(PONR)3相连。
图2是中国专利98113186中采用的上行信号的数据流复帧结构，它由帧头HEAD和一系列的有效数据帧BF#1,BF#2,…,BF#Ts构成，其长度L=10ms。
图3给出了本发明所提出的由远端设备(PONR)发送到局端设备(PONC)的上行信号，其复帧结构由一系列的有效数据帧BF#1,BF#2,…,BF#Ts构成，其长度L=125us。
如图4所示，局端设备(PONC)1的具体连接方式为：电光转换器101和光电转换器102与光纤配线网(ODN)2相连，局端微控制单元105与PON系统管理单元(PSU)4相连，光电转换器102将接收的突发电信号数据包分别送往分接器104和碰撞检测器106用于突发分接和碰撞检测，局端微控制单元105通过控制总线与分接器104、碰撞检测器106和复接器103相连，复接器103将复接好的下行电信号数据包送往电光转换器101用于电光转换。
如图5所示，远端设备(PONR)的具体连接方式为：电光转换器301和光电转换器302与光纤配线网(ODN)2相连，远端微控制单元305与PON系统管理单元(PSU)4相连，分接器304输出系统定位信号控制系统定位延时控制器306，系统定位延时控制器306输出系统再定位信号控制复接器303，远端微控制单元305通过控制总线与分接器304、系统定位延时控制器306和复接器303相连，复接器303将复接好的上行突发电信号数据包送往电光转换器301用于电光转换。
对于第Ts个PONR的时延控制是通过以下步骤实现的，其流程图由图6所示：
1．定义系统定位长度L为复帧长度，系统定位原点由PON局端设备(PONC)1产生，并通过下行复帧传送给PON远端设备(PONR)3，系统中各单元都参照系统定位原点进行工作，对系统中各单元的定位可以通过其与系统定位原点的相对距离N来描述，N不大于L；
2．PON系统管理单元(PSU)4命令局端微控制单元105读取第Ts个PONR碰撞状态消息；
3．碰撞检测器106对第Ts各PONR突发时隙信号进行检测。如果检测到该信号，则碰撞检测器106输出第Ts个PONR突发时隙信号处于时延控制状态和第Ts个PONR突发时隙信号与系统定位原点的相对距离N(Ts),N(Ts)不大于系统定位长度L；如果没有检测到该信号，则碰撞检测器106输出第Ts个PONR突发时隙信号处于时延碰撞状态。碰撞检测器106的检测的对象为PONR突发时隙信号的时隙地址，其长度为8比特，采用自校验码型用于检错纠错，周期为系统定位长度L。
4．局端微控制单元105从碰撞检测器106中读取第Ts个PONR的碰撞状态，并将碰撞状态应答给PON系统管理单元(PSU)4。
5．如碰撞状态为时延控制，PON系统管理单元(PSU)4分析该PONR的当前系统定位延时长度M(Ts)，该M(Ts)不大于系统定位长度L且其值为前次M(Ts)与系统定位长度L和该PONR相对距离的差值之和；同时PSU(4)将当前M(Ts)传送给该PONR的远端微控制单元305，远端微控制单元305通过系统定位延时控制器306控制系统的上行定位延时，使上行处于激活状态。
6．如碰撞状态为时延碰撞，PON系统管理单元(PSU)4向系统中的其它PONR的远端微控制单元305广播该消息，远端微控制单元305通过系统定位延时控制器306关闭系统的上行定位，使上行处于去激活状态。
7．当处于激活状态，通过对系统定位进行延时，发送突发时隙信号；当处于去激活状态，通过对系统定位进行锁定，不发送突发时隙信号。

Claims (6)

1、一种无源光网络传输系统，包括一个PON局端设备PONC(1)、光纤配线网ODN(2)、PON远端设备PONR(3)和PON系统管理单元PSU(4)；由PON局端设备PONC(1)将下行信号通过光纤配线网ODN(2)分配到各PON远端设备PONR(3)，PON远端设备PONR(3)通过分接将本PONR的信号分离出来；
PON远端设备PONR(3)将上行信号送给各PON局端设备PONC(3)，
PON局端设备PONC(1)通过突发分接将所有PON远端设备PONR(3)
的信号分离出来；
PON系统管理单元PSU(4)用于对不同PON远端设备PONR(3)的突发光信号进行时延控制；
其特征在于：所述的由远端设备PONR(3)发送到局端设备PONC(1)的上行信号，其上行数据流复帧由有效数据帧构成，每个有效数据帧由开销和信码组成，有效数据帧之间留有保护间隔。
2、如权利要求1所述的无源光网络传输系统，其特征在于：所述局端设备PONC(1)包括电光转换器(101)，光电转换器(102)，复接器(103)，分接器(104)，局端微控制单元(105)和碰撞检测器(106)；其中，光电转换器(102)接收来自光纤配线网ODN(2)的信号，并将转换后的电信号分别送往分接器(104)和碰撞检测器(106)，局端微控制单元(105)的一端与PON系统管理单元PSU(4)相连，另一端通过控制总线与分接器(104)、碰撞检测器(106)和复接器(103)相连，复接器(103)将信号送往电光转换器(101)，再由电光转换器(101)将转换后的光信号送往光纤配线网ODN(2)。
3、如权利要求1所述的无源光网络传输系统，其特征在于：所述远端设备PONR(3)包括电光转换器(301)，光电转换器(302)，复接器(303)，分接器(304)，远端微控制单元(305)和系统定位延时控制器(306)；
其中，远端微控制单元(305)的一端与PON系统管理单元PSU(4)相连，另一端通过控制总线与分接器(304)、系统定位延时控制器(306)和复接器(303)相连，光电转换器(102)接收来自光纤配线网ODN(2)的信号，并将转换后的电信号送往分接器(304)，分接器(304)输出信号给系统定位延时控制器(306)，系统定位延时控制器(306)输出信号给复接器(303)，复接器(303)将信号送往电光转换器(301)，再由电光转换器(301)将转换后的光信号送往光纤配线网ODN(2)。
4、一种通过权利要求1所述的系统实现时延控制的方法，其特征在于它是通过以下步骤实现的：1)定义系统定位长度L为复帧长度；2)PON系统管理单元PSU(4)发送读取命令给局端微控制单元(105)；3)碰撞检测器(106)对第Ts个PONR突发时隙信号进行检测；4)局端微控制单元(105)从碰撞检测器(106)中读取检测结果，并应答给PON系统管理单元PSU(4)；5)PON系统管理单元PSU(4)对检测结果进行判断；6)PON系统管理单元PSU(4)将判断结果传送给远端微控制单元(305)；7)远端微控制单元(305)通过系统定位延时控制器(306)对系统的上行延时进行控制。
5、如权利要求4所述的时延控制的方法，其特征在于：所述步骤3)中碰撞检测器(106)对第Ts个PONR突发时隙信号进行检测是通过以下步骤实现的：(1)碰撞检测器(106)对PONR突发时隙信号的时隙地址进行检测；(2)如果碰撞检测器(106)检测到第Ts个PONR突发时隙信号，碰撞检测器(106)输出第Ts个PONR突发时隙信号处于时延控制状态和第Ts个PONR突发时隙信号与系统定位原点的相对距离N(Ts)；(3)如果碰撞检测器(106)没有检测到第Ts个PONR突发时隙信号时，碰撞检测器(106)输出第Ts个PONR突发时隙信号处于时延碰撞状态。
6、如权利要求4所述的时延控制的方法，其特征在于：所述步骤7)中系统定位延时控制器(306)对系统的上行延时进行控制是这样实现的：(1)如果第Ts个PONR突发时隙信号处于时延控制状态，系统定位延时控制器(306)激活第Ts个PONR突发时隙信号；(2)如果第Ts个PONR突发时隙信号处于时延碰撞状态，系统定位延时控制器(306)去激活第Ts个PONR突发时隙信号。
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