专利名称：具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光纤网络设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种被动式光纤网络(Passive Optical Network, PON)设备， 尤其涉及一种具备显示联机状态及逻辑链路标识(Logical Link Identifiers, LLID)的被动式光纤网络设备。
背景技术：
随着全球因特网的急剧成长，传统网络已无法满足高速信息传输应用的 需求。光电产业技术的成熟及产品应用的多样化，适时为急剧成长的全球因 特网提供大量频宽。与传统电缆传输方式相比，光纤传输具有容量大、损耗 小、防电磁干扰能力强等特性，因此，随着光纤传输的成本逐步下降，网络 光纤化是必然的发展趋势，各种以光纤为主的宽带网络(FTTx)技术竟相 出现。FTTx技术主要用于接入网络光纤化，范围从区域电信机房局端设备 到用户终端i殳备，重要的局端i殳备为包括光线^各终端 (Optical Line Terminal, OLT)、用户终端设备为光网络单元(Optical Network Unit, ONU) 或光网络终端(Optical Network Terminal, ONT)。光纤拓朴主要有两种方式，第一种方式是以光纤直接连接，属于点对点 (Point to Point, P2P)形式的拓朴，具有工作简单、容易管理、光纤频宽(专 属)专有等特性，因光纤使用量多，所以成本投资较大；第二种方式是PON 技术，实体拓朴图如图l所示，属点对多点 (Point to Multi-Point, P2MP ) 形式的拓朴，用光分路器(Optical Splitter) 101将来自OLT100的光路分成 多路送往客户端的ONU102,其光纤使用量较少，节省建置维护的成本，因 此在光纤拓朴中以PON技术最被看好。目前PON市场中，在局端的OLT上，对于ONU联机状态与身分识别 的信息，主要是通过登入OLT管理软件界面来获取。此种方式造成仅具备 管理权限的人员才能登入OLT取得ONU联机状态与身分识别的信息，而位于维护第一线上的一般维护人员要获取该信息则须透过具备管理权限的人 员才得以进行设备维护。如此一来不但维护过程繁瑣及管理不便，亦无法在断线状况发生后立即获取并处置。 一般客户端的ONU上仅提供基本的联机 状态灯号显示，无法提供更进一步的身分识别信息供网管人员参考。所以当 系统有问题时，徒增检测的困难，实非优良的设计，而亟待加以改良。为配合PON系统未来大量使用后，能更容易管理与维护此系统，本案 发明人鉴于上述惯用技术所衍生的各项待解决问题，有必要发明能方便检测 并能显示联机状态与逻辑链路标识的PON设备。发明内容本发明为 一种具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光纤网络设 备，目的在于通过多点控制协议与逻辑链路标识的特性，结合可编程逻辑器网络设备，解决以往在被动式光纤网络系统中，被动式光纤网络设备无法显 示联机状态及逻辑链路标识的问题。为达到上述目的，本发明提出一种具备显示联机状态及逻辑链路标识的 被动式光纤网络设备，其中该被动式光纤网络设备是指光线路终端及光网络 单元，以下分别针对光线路终端及光网络单元的组成与信号接收流程作进一 步说明。在光线路终端中，分别由光路、电路、光收发模块、多工/解多工器、 光线路终端系统单芯片、中央处理器、可编程逻辑器件及显示单元所组成， 并依联机状态及逻辑链路标识信号判定联机状态及身分识别。当光线路终端 经由光路的光纤收到光信号时，会将光信号传送至光收发模块用以执行光信 号和差动信号之间的转换，并经由多工/解多工器将转换后的差动信号解多 任务成为接口信号送至光线路终端系统单芯片，光线路终端系统单芯片会将 接口信号转换为数据包信号以便进行封包处理，在封包处理的组/解数据包 之过程中，可获取联机状态信号与逻辑链路标识信号，并将这两个信号传送 至中央处理器编码处理，之后输出对应数个状态信号至可编程逻辑器件，可 编程逻辑器件根据所接收的数个状态信号进行i奪码、逻辑运算并产生对应的触发信号用以触发显示单元，达到光线路终端能显示联机状态与逻辑链路标iK的功岁丈。在光网络单元中，包括由光路、电路、光收发模块、光网络单元系统单 芯片、中央处理器、可编程逻辑器件及显示单元所组成；根据逻辑链路标识 信号判定身分识别。其组件组成及信号处理流程与光线路终端大同小异，在 此不再赘述，以下仅就差异之部分作说明。在组件组成方面，光网络单元光 收发模块，采用较便宜的1.3um波长的激光，用以降低客户端设备的成本。 另外，光网络单元系统单芯片整合多工/解多工器，简化光网络单元的硬件 架构。因此，在信号接收流程中，光收发模块直接将转换后的差动信号送至 光网络单元系统单芯片，由光网络单元系统单芯片内的多工/解多工器转换 成接口信号。在本发明较佳实施例中，可编程逻辑器件为一复合式可编程逻辑器件， 光线路终端的显示单元为由矩阵发光二极管或是液晶显示器所组成；光网络 单元的显示单元则由至少一个发光二极管所组成。在点对多点的网络架构中，含有本发明的被动式光纤网络设备，在位于 局端的光线路终端可获取光通讯设备联机状态与身分识别，而位于客户端的 光网络单元则能显示本身的逻辑链路标识，以便提供局端的网络管理人员排 解网络故障所需的身分识别信息。当光网络单元联机发生问题时，局端网络 管理人员能经由使用者提供的光网络单元身分识别信息，观察与之连接的光 线路终端显示单元所提供的联机状态，进一步判别问题所在。为进一步对本发明有更深入的说明，根据以下附图，
，及具体 实施例来详细i兌明如下。
图1是PON系统中点对多点网络实体拓朴实施例示意图。 图2是PON系统中点对多点网络数据包传递实施例示意图。 图3是PON系统中ONU间的数据包传递实施例示意图。 图4是PON系统中ONU自动发现程序实施例示意图。图5是本发明PON设备应用于OLT的示意图。图6是本发明PON设备应用于ONU的示意图。图7是本发明PON设备应用于OLT的显示方式实施例示意图。图8是本发明PON设备应用于ONU的显示方式实施例示意图。图9是本发明PON设备应用于OLT与ONU的显示方式实施例示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。本发明主要是提出一种具备显示联机状态及逻辑链路标识的PON设 备，如前所述PON系统主要为一种P2MP形式的拓朴，以下配合
PON系统中，LLID在数据包传递过程内所扮演的角色，并对ONU如何借 由多点控制协议(Multi-Point Control Protocol, MPCP )取得OLT所分配的 LLID做简单说明。首先，将通过图2来对PON系统中的数据包传递过程进行说明，在此 图中包含一个局端设备OLT201、 一个光分路器203、四个客户端i殳备 ONU205及四个使用者208共同组成一个典型的PON系统，其中使用者208 代表与ONU连接的装置，例如计算机、手持式个人数字助理等装置。由 于PON为P2MP形式的拓朴，因此OLT传递下载数据包至各个使用者是以 广播的方式传递，OLT201传递下载数据包202经过光分路器203将光信号 分成多路下载数据包204传递至所有ONU205,每个ONU205会根据多路下 载数据包204内的LLID识别是否为自己的下载数据包并仅接收属于自己的 下栽数据包206,接着将属于自己的下载数据包206传递给每个使用者208, 其中LLID是ONU205加入该PON时由OLT201所分配。当各个使用者208 经由ONU205上传数据给OLT201时，因各个使用者的上传数据包207会汇 集到同一条光纤中，因此要采用分时多任务(Time-Division Multiplexing, TDM )或是波长多任务(Wavelength Division Multiplexing, WDM )的方式 传输以避免多个上传数据包207产生碰撞。在说明OLT与ONU之间的数据包传递过程后，接下来将通过图3来对PON系统中ONU间的数据包传递过程进行说明，由图中可得知此PON系 统是由一个局端设备OLT304、 一个光分路器203及三个客户端设备ONU300 所组成，其中ONU300包含一个媒体存取控制(Media Access Control, MAC ) 端口 301及点对点仿真器302,而在OLT304中则包含一个点对点仿真器 305、三个分别与ONU300对应的媒体存取控制端口 306及以太网桥接器 307。当ONU—A300名炎传送一数据包至ONU一B300时，数据会经由士某体存取 控制端口 301及点对点仿真器302附上端口号与LLID后，封装成一数据包 303并经由光纤传送，再经过光分i 各器203进入OLT304的点对点仿真器305 解析LLID,接着送至对应的媒体存取控制端口 306，并经由以太网桥接器 307转送数据包至ONU一B300于OLT内所对应的士某体存取控制端口 306附 上ONU—B的端口号，再经由点对点仿真器305附上ONU—B300的LLID后， 以广纟番方式送出数据包308,而ONU一A300与ONU—C300的点对点仿真器 302收到数据包308会在判断其LLID后，将不属于自己的数据包308舍弃。由上述两种数据包传递过程的说明可得知，LLID在P2MP拓朴架构内 的点对点模拟中，扮演着身分识别的角色，在PON中LLID是由局端的OLT 所分配，并根据MPCP告知客户端的ONU，因此，下面将通过图4以PON 系统中ONU自动发现程序来说明ONU如何借由MPCP取得OLT所分配得 LLID。 ONU自动发现程序是根据正EE802.3ah规范，以MPCP通讯协议来 达到ONU的自动发现，从图中可得知整个ONU自动发现程序包含了发现 数据包401、允许注册时隙402、随才几延迟403、注册i青求凄t据包404、响应 注册数据包405、确i人数据包406、注册确认数据包407等数据包传递流程， 首先OLT广播发现数据包401,其中带着OLT允许注册时隙402,告诉新 加入的ONU什么时候可以注册，新加入的ONU收到后，在进入允许注册 时隙402之后，为了避免多个新加入的ONU同时注册导致碰撞，因此要随 机延迟一段时间403,接着再发出注册请求数据包404向OLT注册，OLT 在允许注册时隙402内收到注册请求数据包404后，会发出内含分配给该 ONU的LLID的响应注册数据包405至ONU,接着OLT再发出标准的确认 数据包406,最后ONU回传注册确i人数据包407给OLT,至此完成ONU 的自动发现。基于已知技术PON系统中PON设备普遍存在的缺陷， 一旦客户端反应 网络联机发生中断，局端的网络管理人员必须登入与之相连的OLT管理界 面才能获取客户端联机状态，并做进一步处置。故本发明提出一种具备显示联机状态及逻辑链路标识的PON设备，主 要是提供网络管理人员可借由OLT的显示单元获取客户端状态，免去登入 管理界面的繁瑣过程，而一般用户也能借由ONU的显示单元获取经由OLT 所获得的LLID，以提供网络管理人员检测时所需的身分识别信息。请参阅图5及图6，为本发明一种具备显示联机状态及逻辑链路标识的 PON设备，如图5所示为PON设备应用于OLT500的示意图，主要是由电 路501、光路502、光收发模块503、多工/解多工器504、 OLT系统单芯片 505、中央处理器507、可编程逻辑器件508及显示单元509等组件所组成。 其中，光收发模块503用以执行光信号与差动信号之间的转换；多工/解多 工器504，用以执行差动信号与接口信号之间的转换，其中接口信号为十位 接口 (Ten Bit Interface, TBI)、千兆位i某体独立接口 (Gigabit Media Independent Interface, GMII)及精简接口的讯号格式，其中的精简接口包括 十位精简接口 ( Reduced TBI ， RTBI)和千兆位媒体独立精简接口 ( Reduced GMII, RGMII) ; OLT系统单芯片505，为符合IEEE802.3ah规范，用来处 理PON系统的媒体存取控制(Media Access Control, MAC)、动态频宽配 置(Dynamic Bandwidth Allocation, DBA)、运4亍管理维护(Operations, Administration and Maintenance, OAM )及数据力口密(Security)的系统单芯 片，用以执行前述接口信号与数据包信号转换及組/解数据包，并于组/解数 据包的过程中，获取联机状态信号及LLID信号；中央处理器507，接收OLT 系统单芯片505所传送的联机状态及逻辑链路标识信号506,经编码处理后 输出对应数个状态信号；可编程逻辑器件508,为复合式可编程逻辑器件， 接收数个状态信号且对这些状态信号译码、逻辑运算产生对应的触发信号； 显示单元509，为液晶显示器或发光二极管(Light-Emitting Diode, LED) 所组成，接收对应的触发信号用以触发显示单元509显示该PON设备的联同颜色的灯号及明灭来显示32个ONU的联机状态与LLID。如图5所示，OLT500经由光路502接收来自光纤所传递的光信号，该 光信号进入光收发模块503内部的放大器、滤波器及译码器成为差动电信号 后，再经由多工/解多工器504将差动电信号转换为TBI或GMII信号，传送 至符合正EE802.3ah规范的OLT系统单芯片505,该OLT系统单芯片505 负责处理MPCP协议并将联机状态及逻辑链路标识信号506传送至中央处 理器507，中央处理器507接收OLT系统单芯片505所传送的联机状态及逻 辑链路标识信号506经过编码处理后，传送数个状态信号至可编程逻辑器件 508,可编程逻辑器件508接收该中央处理器507所输出的数个状态信号且 对这些状态信号译码、逻辑运算后输出至显示单元509,最后显示单元509 根据可编程逻辑器件508所译码、逻辑运算后所输出的信号显示联机状态与 身分识别。如图6所示，为PON设备应用于ONU600的示意图，主要是由电路602 、 光^各601、光收发^i块603、 ONU系统单芯片604、中央处理器606、可编 程逻辑器件607及显示单元608所组成；其中各组件的功用与前述的OLT 大同小异，因此不再赘述，仅就差异的部分做说明。在ONU600中，ONU 系统单芯片604整合多工/解多工器，因此，ONU系统单芯片604用以执行 差动信号与接口信号之间的转换及组/解数据包，并在执行组/解数据包过程 中获取LLID后，将逻辑链路标识信号605传送至中央处理单元606。另外， 在显示单元608中是以五个LED组成的LED列，以灯号的熄灭表示32.种 LLID的变化。光信号经由光路602传送至光收发模块603后，该光信号进入光收发模 块603内部的放大器、滤波器及译码器成为差动电信号后，传送至符合 IEEE802.3ah规范的ONU系统单芯片604,并经由ONU系统单芯片604内 部的多工/解多工器将差动电信号转换为TBI或GMII信号后，传送至々某体存 取控制器负责处理MPCP并将逻辑链路标识信号605传送至中央处理器 606,中央处理器606接收ONU系统单芯片604所传送的逻辑链路标识信号 605经过编码处理后，传送数个状态信号至可编程逻辑器件607，可编程逻 辑器件607接收该中央处理器606所输出的数个状态信号且对该些状态信号 译码、逻辑运算后输出至显示单元608,最后显示单元608根据可编程逻辑器件607所译码、逻辑运算后所输出的信号显示身分识别。本发明的PON设备中OLT的显示方式，请参阅图7，为方便表示，我 们在图中以不同网点形式代表不同颜色的LED及状态，其中局端的OLT700 的显示单元系矩阵LED701,该矩阵LED701共有32个LED,编号由左至 右由上至下分别被标示为1-32，每个LED分别用来表示一个对应的ONU,实际上可以依照不同的需求而有不同的设计，其中绿灯702代表联^/L正常、 绿灯闪烁703代表数据包传送中、红灯704代表未联机或无法联机及灯号熄 灭705代表未分配联机；编号21、编号25、编号29亮红灯704代表这三台 编号的ONU无法联机。本发明PON设备中ONU的显示方式，请参阅图8，客户端ONU800的 显示单元系由5个LED801所组成，5个LED由上至下依序为编号4、编号 3、编号2、编号l、编号O,分别代表2的4次方、2的3次方、2的2次 方、2的1次方、2的0次方，用以显示32种LLID。如图所示，举例来说当编号4、编号3、编号2及编号1的LED同时亮 起时，代表2的4次方加上2的3次方加上2的2次方加上2的1次方之总 合，所以该ONU的LLID为31，使用者就可以依此很轻松地自行进行对 ONU800的身分识别。以下举一具体例子来说明本发明的PON设备的显示方式，请参阅图4、 图5、图6及图9图，当ONU800加入光纤网络拓朴时，会经由光纤901收 到OLT700所广播的发现数据包401,发现数据包401由连4妻光纤901的ONU 光路602进入光收发才莫块603转换为差动电信号，ONU系统单芯片604接 收该差动点信号并依^t妄收发现数据包401内的允许注册时隙402信息，在进 入允许注册时隙402后再随才几延迟一段时间403后发送注册请求数据包404。注册请求数据包404经由光纤901传送至OLT的光路502进入光收发 模块503转换为差动信号，多工/解多工器504接收差动信号，并将差动信 号转换为TBI或GMII的信号，OLT系统单芯片505接收TBI或GMII信号 处理MPCP的网络协议并配置一编号31的LLID对应至ONU，将编号31 的LLID加入响应注册凄丈据包405中传送至ONU，并显示绿灯闪烁703于矩P车LED701编号31的LED。 OLT在传送响应注册数据包405后延迟一段时 间再传送确认数据包406。ONU经由光纤901收到OLT700所传送的响应注册数据包405后，在 ONU系统单芯片604的点对点仿真器中将LLID从数据包中取出，得到LLID 为编号31后输出逻辑链路标识信号605,并传送注册确认数据包407至 OLT。中央处理器606接收由ONU系统单芯片604输出的LLID后，经译 码处理输出数个状态信号，可编程逻辑器件607接收中央处理器606输出的 数个状态信号后，对数个状态信号译码、逻辑运算产生至少一个触发信号， 显示单元608接收该触发信号，触发编号4、编号3、编号2、编号1的LED。OLT收到注册确认数据包407后，矩阵LED701编号31的LED由绿灯 闪烁703成为绿灯702。若MPCP交互过程失败则矩阵LED701编号31的 LED由#录灯闪烁703成为红灯704。至此，当客户端的用户发现联机中断时，可将ONU800的显示单元801 所显示的信息告知局端的网络管理人员，当网络管理人员接获客户端反馈的 LLID后，可以通过OLT700的显示单元701得知目前编号31的客户端无法 联机而非未联机。虽然本发明的实施例如上所述，但是其并非用以限定本发明，任何熟悉 本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当还 可作一定的变化和改进，因此本发明的专利保护范围须根据本说明书所附的 权利要求所界定者为准。
权利要求
1、一种具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光纤网络设备，该被动式光纤网络设备用以接收来自被动式光纤网络系统的一个以上光网络单元的一光信号，其中该被动式光纤网络设备至少包括一光收发模块，用以执行该光信号与一差动信号之间的转换；一多工/解多工器，用以执行该差动信号与一接口信号之间的转换；一光线路终端系统单芯片，用以执行该接口信号与一数据包信号的转换及组/解数据包，并于组/解数据包的过程中，获取一联机状态信号及一逻辑链路标识信号；一中央处理器，接收该光线路终端系统单芯片所传送的该联机状态信号及该逻辑链路标识信号，经编码处理后输出对应多个状态信号；一可编程逻辑器件，接收对应多个状态信号且对这些状态信号译码、逻辑运算产生对应至少一个触发信号；及一显示单元，接收该至少一个触发信号，触发该显示单元用以显示该被动式光纤网络设备的联机状态与逻辑链路标识；其中，该被动式光纤网络设备与所述光网络单元之间通过多点控制协议进行交互沟通。
2、 如权利要求1所述的具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光 纤网络设备，其中该接口信号为十位接口、千兆位媒体独立接口及精简接口 的信号格式。
3、 如权利要求1所述的具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光 纤网络设备，其中该光线路终端系统单芯片符合正EE802.3ah规范，用来处 理被动式光纤网络系统的媒体存取控制、动态频宽配置、运行管理维护及数 据加密。
4、 如权利要求1所述的具备显示联机状态及逻辑《连路标识的被动式光 纤网络设备，其中该联机状态信号为所述光网络单元于所述被动式光纤网络系统中完成所述多点控制协议交互沟通过程后所产生的状态。
5、 如权利要求1所述的具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光 纤网络设备，其中该逻辑链路标识为所述光网络单元加入所述被动式光纤网络系统后，由该#:动式光纤网绍一殳备分派的识别标识。
6、 如权利要求l所述的具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光 纤网络设备，其中该可编程逻辑器件为一复合式可编程逻辑器件。
7、 如权利要求1所述的具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光 纤网络设备，其中该显示单元为一液晶显示器或至少一发光二极管。
8、 如权利要求1所述的具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光 纤网络设备，其中该被动式光纤网络设备为一光线路终端。
9、 一种具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光纤网络设备，该 被动式光纤网络设备用以接收来自被动式光纤网络系统的一光线路终端的 一光信号，其中该被动式光纤网络设备至少包括一光收发模块，用以执行该光信号与一差动信号之间的转换；一光网络单元系统单芯片，用以执行该差动信号与一接口信号之间的转 换及组/解数据包，并在执行组/解数据包过程中，获取一逻辑链路标识信号；一中央处理器，接收该光线路终端系统单芯片所传送的该逻辑链路标识 信号，经编码处理后输出对应多个状态信号；一可编程逻辑器件，接收对应多个状态信号且对该些状态信号译码、逻 辑运算产生对应至少一个触发信号；及一显示单元，接收该至少一个触发信号，触发显示单元用以显示该被动 式光纤网络设备的联机状态与逻辑链路标识；其中，该被动式光纤网络设备与该光线路终端之间通过多点控制协议进 行交互沟通。
10.纤网络设备，其中该光网络单元系统单芯片符合IEEE802.3ah规范的媒体存取控制与多点控制协议，用来与该光线路终端沟通。
11、 如权利要求9所述的具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光 纤网络设备，其中该逻辑链路标识为该被动式光纤网络设备加入被动式光纤 网络系统后，由该光线^各终端分派的识别标识。
12、 如权利要求9所述的具备显示联机状态及逻辑链路标识的^皮动式光纤网络设备，其中该可编程逻辑器件为一复合式可编程逻辑器件。
13、 如权利要求9所述的具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光 纤网络设备，其中该显示单元为一液晶显示器或至少一发光二极管。
14、 如权利要求9所述的具备显示联机状态及逻辑4连^各标识的#:动式光 纤网络设备，其中该被动式光纤网络设备为一光网络单元。
全文摘要
本发明公开了一种具备显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光纤网络设备，目的在于解决以往在被动式光纤网络系统中的设备无法显示联机状态及逻辑链路标识的问题，其通过多点控制协议及逻辑链路标识的特性，结合可编程逻辑器件及显示单元以显示联机状态及逻辑链路标识的被动式光纤网络设备，使被动式光纤网络设备能达到显示联机状态及逻辑链路标识的功效。
文档编号H04B10/08GK101335569SQ20071005779
公开日2008年12月31日 申请日期2007年6月28日 优先权日2007年6月28日
发明者卢天祥 申请人:英保达资讯(天津)有限公司