用于EPoC的时分双工的制作方法
【专利说明】用于EPoC的时分双工
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2012年8月10日提交的、申请号为61/681，808的，以及2012年8月23日提交的、申请号为61/692，610的美国临时申请的优先权，这两个申请转让给本申请的受让人，它们的说明书在此通过引用方式并入本文中。
[0003]本申请与2013年5月8日提交的、序列号为13/890，115的共同未决美国专利申请相关，该申请转让给本申请的受让人，且在此通过弓I用方式直接并入本文中。
技术领域
[0004]本发明涉及一种通信系统，尤其涉及通过基于同轴电缆的接入网进行的扩展以太网无源光网络(EPON)协议。
【背景技术】
[0005]EPON
[0006]EPON是一种启用以太网无源光网络的IEEE 802.3协议规范。无源光网络(Passive Optical Network, PON)使用光分配网(Optical Distribut1n Network, 0DN)，所述光分配网通常利用无源光纤电缆和无源分光器形成一种点对多点拓扑结构。EPON通常经由运营商/服务提供商(Operator/Service Provider，0SP)部署作为接入网，以向因特网的主干网提供高速访问和为寻求严格的服务质量(Quality of Service，QoS)服务水平协议(Service Level Agreement, SLA)合约的中到大型企业提供业务服务，包括低延迟、低抖动和有保证的吞吐量。通常，在前端有光线路终端(Optical Line Terminal,0LT)(例如位于OSP的中心办公室位置)，并且在一个或多个用户端设备(Customer PremiseEquipment, CPE)中的每一个用户端设备末端处有光网络单元(Optical Network Unit，0NU)。EPON OLT的服务组通常包含多达16?32个0NU。前端的OLT可通过ODN点对多点发送下行(DS)消息，在CPE末端的ONU可通过ODN多点对点地发送信息到0LT。OLT产生为串行二进制比特流(bitstream)形式的下行消息，这些比特流被转换成光信号(例如，由所谓的“数字”激光产生的00K开关键控脉冲)，所述光信号传输到光纤电缆上，并进入0DN，以到达在CPE末端的每个0NU。ODN通常包含无源光学组件，因此相同的光信号基本上到达所有的0NU。然而，由于ODN的拓扑结构(例如光纤的长度和分光器的位置)，在ODN内的所有分支中普遍存在传输时间的差别，经常导致在所有的ONU中光信号的到达时间相异以及到达幅度相异。
[0007]OLT以某恒定的EPON数据速率，如IGbps或lOGbps，产生下行串行比特流。如果没有消息要下行发送，OLT将在数据流量之间传输空闲(IDLE)字符。因此，EPON下行流量是一种以某恒定的EPON数据速率的连续的比特流。
[0008]上行(US)传输通过ONU形成为一种串行的二进制比特流，但通常不是连续的，因此来自多个ONU的上行流量受OLT协调，以便确保来自各ONU的非连续的、所谓的突发(burst)传输不冲突(在时间上重叠)，以及OLT将观测到来自不同ONU的突发传输以可预见的顺序和可预见的时间(在时间抖动的某容许度内)有序地顺序到达，这种方法通常被称作时分多址(TDMA)。
[0009]当前指出三种版本的EPON:
[0010]IGbps对称式(之前的802.3ah修改版);
[0011]1Gbps 对称式(802.3av_2009 修改版);和
[0012]非对称式IGbps 上行，1Gbps 下行(802.3av_2009)。
[0013]上行(US)流量对于IGbps和1Gbps的数据速率二者通常使用相同的波长。下行(DS)流量对于IGbps和1Gbps的数据速率通常使用不同的光波长。可推理出，有意于支持对称式和非对称式上行/下行数据速率。
[0014]由于EPON的上行流量和下行流量使用不同的波长，比特流可通过ODN以两个方向同时且独立地被传输(即全双工模式)。这种特殊的双工策略被称作波分双工(WDD)，或者更普遍地称作频分双工(FDD)。OLT可专用和存取下行波长，且OLT可独立于下行而协调/安排上行波长的使用。
[0015]OLT 利用 EPON 的多点控制协议(Multipoint Control Protocol，MPCP)来协调和安排TDMA上行突发传送。MPCP协议依靠由OLT观察和测量到的恒定的往返时间(Round-Tr1 Time, RTT)。OLT可测量每一个ONU的不同RTT，但是该RTT必须保持差不多的恒定(在某容许度内)。MPCP消息包括有助于OLT的RTT测量的时戳。每一个ONU通过设置其时钟计数值为OLT时戳的计数值来维持自己的MPCP时钟，OLT时戳的计数值嵌入在从OLT接收到的下行MPCP消息中。由于每个ONU的光纤可具有变化的长度，所以不同ONU的MPCP时钟不必要被同步化。RTT包含下行行程和上行行程，下行行程和上行行程可以是不同的(例如，不同的波长可以以不同的速度在光纤上传播)。OLT将观察/测量RTT，但也可知晓(例如，被配置用于)或假定，将RTT进行某分数分割(例如，50%:50%)为分开的下行链路延迟和上行链路延迟。
[0016]ONU持有以各种队列去往OLT的流量，所述各种队列通常与特定服务流(例如，具有类似分类的有序以太网帧序列)有关，且通过OLT分配的逻辑链路标识符(LLID)来识另lj。ONU以MPCP报告(MPCP REPORT)消息的形式报告它们的各种上行队列的状态(如充满度)。OLT接收来自ONU的这种报告，接着OLT的MAC控制客户端(aka调度器)安排来自各种ONU的各种队列的上行流量，接着以MPCP门控(MPCP GATE)消息的形式分发TDMA授权给特定的0NU。所有的上行流量用这种方式被安排或授权，甚至是报告消息也必须经由下行中的门控消息被授权。门控消息授权一个开始时间(StartTime)和长度。当ONU的MPCP时钟到达门控-指定的开始时间，ONU从门控指定的LLID队列开始以恒定的EPON数据速率上行传输，持续时间等于门控指定的长度。门控指定的授权产生一定整数数量的第二层有效载荷字节的上行传输(精确的字节数为ONU发射器和OLT接收器所知)，通常相当于可变大小的以太网帧的一定整数数量。
[0017]OLT的调度器安排授权，确保OLT会观察到来自多个ONU的突发传输有序地顺序到达，以可预测的顺序和可预测的时间到达(在时间抖动的一定容忍度内)。OLT的调度器了解，授权将取决于每个特定ONU的RTT。例如，OLT可下行传输两个门控消息，所述两个门控消息携带相同的开始时间和相同的短授权长度，去往两个不同的0NU，一个ONU有Ikm有效光纤长度，另一个ONU有20km有效光纤长度；需了解，后续的上行传输将不会相互重叠/冲突，因为它们的RTT不同(也就是，来自更远处ONU的上行传输将在来自近处ONU之后到达)。
[0018]总之，EPON协议是围绕基于FDD同步的US和DS光纤传输的假设而设计:
[0019]a)将串行比特流从传输设备的第二层递送至传输设备的第一层；
[0020]b)串行的比特流通过发射器(Tx)的第一层经历恒定的处理延迟；
[0021]c)串行的比特流通过ODN经历恒定的传播延迟；
[0022]d)串行的比特流通过接收设备的第一层经历恒定的处理延迟；
[0023]e)接收的串行比特流递送至接收器(Rx)的第二层；
[0024]f)从ONU Tx第二层到OLT Rx第二层，对于指定的串行位，引起恒定的US链路延迟，
[0025]g)从OLT Tx第二层到ONU Rx第二层，对于指定的串行位，引起恒定的DS链路延迟，
[0026]h)如通过OLT观察/测量到，位对位地，US+DS链路延迟总计为恒定的RTT。
[0027]还有其他PON规范，例如APON，BPON和GP0N，与EPON有很多相同的特征，因此本公开也可适用于它们。
[0028]HFC接入网
[0029]一个公开可用的混合光纤同轴(HFC)电缆系统概述(例如幻灯片5&6)可在以下找到:
[0030]http://www.1eee802.0rg/3/epoc/public/marl2/schmitt_01_0312.pdfo HFC 电缆接入网通常通过多系统运营商(MSO)部署，这些多系统运营商是操作多种H