专利名称：使用载波侦听多址接入/冲突检测协议的无源光网络的制作方法
技术领域：
本发明涉及光接入网系统中的无源光网络，具体为使载波侦听多址接入/冲突检测(CSMA/CD)协议能用于无源光网络接入系统上行多址接入控制的光环回配置，属于光纤通信领域。
背景技术：
光接入网中，无源光网络能经济有效和透明地传输高速数据而被作为光接入网的首选方案。无源光网络由与主干网或城域网相接口的光线路终端、与用户驻地网相接口的光网络单元以及中间的无源光分配网组成。其中，无源光分配网由一根馈线光纤，一个用作无源光分路器的1×N光纤耦合器和N根配线光纤组成。馈线光纤连接光线路终端和光纤耦合器，N根配线光纤连接光纤耦合器和N个光网络单元。
以太网由于成本低廉、技术成熟可靠、易于组网等优点，已在局域网中得到大量普及。2000年底第一英哩以太网联盟提出基于以太网的无源光网络接入系统，并促成电子电气工程师协会于2000年12月开始制定相应的标准将以太网的应用范围从局域网扩展至接入网。无源光网络中1×N光纤耦合器隔离了各光网络单元的上行信号，若不采取一定的措施，各光网络单元必须通过光线路终端转发才能接收到其它光网络单元发出的信号。由于接入网的覆盖范围大于局域网的覆盖范围，光网络单元至光线路终端的距离所造成的信号传播时延大于CSMA/CD协议正常工作的时延要求。所以在电子电气工程师协会制定的基于以太网的无源光网络的标准中只采用了时分多址接入这一种上行多址接入方式，而完全摒弃了现有以太网使用的CSMA/CD协议。
由于未沿用CSMA/CD协议，电子电气工程师协会不得不在现有以太网的分层功能上增添了多点控制协议和点对点仿真等功能以适应无源光网络点对多点的物理拓扑，造成了基于以太网的无源光网络与现有以太网的体系结构不能完全兼容。
发明内容
本发明的目的在于使无源光网络能继续沿用CSMA/CD协议作为其上行多址接入控制协议，从而不必增加多点控制协议和点对点仿真等功能，保持与现有以太网体系结构的兼容，有利于基于以太网的无源光网络设备的快速、低成本开发。
为实现这样的目的，本发明将传统无源光网络接入系统中用作无源光分路器的1×N光纤耦合器换成N×N光纤耦合器，并用(N-2)/2根光纤跳线对光纤耦合器在光线路终端侧的端口进行光信号环回配置，将一部分上行光信号环回到各光网络单元处，使光网络单元与光网络单元之间的信号传播路径由“光网络单元→光线路终端→光网络单元”变为“光网络单元→光纤耦合器→光网络单元”，以减小光网络单元与光网络单元之间的信号传播时延，从而使载波侦听多址接入/冲突检测(CSMA/CD)协议能继续用于无源光网络接入系统的上行多址接入控制。
本发明具体的光信号环回配置如下N×N光纤耦合器的光网络单元侧的N个端口仍通过N根配线光纤与N个光网络单元相连；光纤耦合器的光线路终端侧的一个端口通过馈线光纤与光线路终端相连，一个端口被终结，其余的N-2个端口通过(N-2)/2根光纤跳线两两相连。这样，各光网络单元之间通过光纤耦合器直接建立了物理通道，大大减小了光网络单元与光网络单元之间的信号传播时延。
此时能否使用CSMA/CD作为无源光网络的上行多址接入控制协议将不再受馈线光纤长度的影响，而只受功率预算和配线光纤长度等的影响。
约为上行光信号功率1/N的光功率被上行传给光线路终端；约为上行光信号功率(N-2)/N2的光功率被环回给各光网络单元。可满足一般应用情况下的光功率预算要求。
配线光纤的最大长度可表示为最大长度＝最大往返时延/(4×单位传播时延)， (1)其中“单位传播时延”为光在光纤中的单位传播时延，“最大往返时延”为信号在两个光网络单元之间的最大往返时延。最大往返时延取决于电子电气工程师协会802.3标准中规定的“时隙(slotTime)”和“填充比特(jamSize)”这两个参数最大往返时延＝(时隙-填充比特)/比特率。
(2)按电子电气工程师协会以太网标准802.3的规定，jamSize为32比特，当比特率为100Mbit/s和1000Mbit/s时slotTime分别为512和4096比特。典型地取光在光纤中的单位传播时延为5μs/km，由(1)和(2)式计算可知当上行速率为100Mbit/s时最大长度约为240m；当上行速率为1000Mbit/s时最大长度约为200m。需说明的是当上行速率为1000Mbit/s时应工作于载波扩展模式，人为地在比slotTime短的帧后添加一个载波扩展域，使得帧长等于4096比特。另外，可使用帧突发机制来防止在传送大量短帧时因载波扩展而引起的效率损失及性能的明显下降。
本发明的原理和配置都很简单，易于实现。使基于以太网的无源光网络接入系统能够沿用CSMA/CD作为其上行多址接入控制协议，保持与现有以太网体系结构的兼容，这将有利于利用成熟的以太网技术进行基于以太网的无源光网络接入系统设备的快速、低成本开发。
图1所示为本发明使用CSMA/CD作为上行多址接入控制协议的无源光网络的系统框图。
具体实施例方式
图1所示为本发明所提出的能使用CSMA/CD作为上行多址接入控制协议的无源光网络的系统框图。图中的光纤耦合器为N×N光纤耦合器。N×N光纤耦合器在光网络单元一侧的N个端口仍通过N根配线光纤与N个光网络单元相连。在光纤耦合器的光线路终端一侧，光纤耦合器的一个端口连接到馈线光纤，并通过馈线光纤与光线路终端相连，一个端口被终结，其余的端口两两通过光纤跳线相互连接。经过这样的光信号环回配置，各光网络单元发出的波长为λu的上行光信号在光纤耦合器处除了有一部分上传给光线路终端外，还有一部分会沿光纤跳线被环回通过光纤耦合器的光网络单元侧的各个端口下传给各光网络单元。这样，系统中的光网络单元除了接收光线路终端发出的波长为λd的下行光信号外，还能收到其它光网络单元发出的波长为λu的上行光信号，从而能通过CSMA/CD协议实现上行多址接入控制。
由于光纤跳线的长度可配置为相同的，经过不同光纤跳线环回的光信号的时延差将只取决于光纤耦合器内部耦合光路光程的差异。而一般光纤耦合器内部耦合光路光程的差异非常小，实验表明其对环回光信号质量的影响可以忽略。
权利要求
1.一种使用载波侦听多址接入/冲突检测协议的无源光网络，其特征采用N×N光纤耦合器并对光纤耦合器在光线路终端侧的端口进行光信号环回配置，光纤耦合器在光网络单元侧的N个端口通过N根配线光纤与N个光网络单元相连，在光纤耦合器的光线路终端一侧，光纤耦合器的一个端口通过馈线光纤与光线路终端相连，一个端口被终结，其余的端口两两通过光纤跳线相互连接，这样的光信号环回配置使各光网络单元发出的上行光信号在光纤耦合器处除了有一部分上传给光线路终端外，还有一部分沿光纤跳线被环回通过光纤耦合器的光网络单元侧的各个端口下传给各光网络单元，光网络单元除了接收光线路终端发出的下行光信号外，还能收到其它光网络单元发出的上行光信号，从而能通过载波侦听多址接入/冲突检测协议实现上行多址接入。
全文摘要
本发明涉及一种使用载波侦听多址接入/冲突检测协议的无源光网络，将传统无源光网络接入系统中用作无源光分路器的1×N光纤耦合器换成N×N光纤耦合器，并用(N－2)/2根光纤跳线对光纤耦合器在光线路终端侧的端口进行光信号环回配置，将一部分上行光信号环回到各光网络单元处，使光网络单元之间的信号传播路径由“光网络单元→光线路终端→光网络单元”变为“光网络单元→光纤耦合器→光网络单元”，大大减小了光网络单元之间的信号传播时延，从而使载波侦听多址接入/冲突检测(CSMA/CD)协议能继续用于无源光网络接入系统的上行多址接入控制。本发明原理和配置简单，易于实现，适用于成本低廉的宽带光接入系统。
文档编号H04B10/20GK1564487SQ20041001770
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月15日 优先权日2004年4月15日
发明者季晓飞, 范戈 申请人:上海交通大学