专利名称：无源光网中系统延时的大范围调整方法及电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光通信技术，更确切地说是涉及一种在光通信系统接入中，用于远端突发控制的方法，以解决长距离光纤受环境因素等影响导致传输延时变化时，进行系统延时调整的方法。
ATM无源光纤网(A-PON，参考G.983设计，指A-PON或者是IP-PON，因A-PON与IP-PON的原理完全相同，本申请文件只就A-PON进行说明，也应涵盖IP-PON)，由近端和远端构成，一种比较好的接入手段是由一个近端带多个远端，一个近端与多个远端间连接有长距离光纤。
在A-PON系统中，近端与多个远端间数据的传输是依据系统时钟完成的，包括由近端产生时钟源，经下行光纤无源分支分送到各远端；各远端使用该时钟，产生上行发送数据；在近端，又使用同一时钟接收来自各远端的突发数据。
测距技术是A-PON中的一项关键技术，测距就是通过增加补偿延时，来补偿各远端到近端间的距离差别，该距离差别也就是从近端到某个远端，再从该远端到近端的环路延时。各远端经过延时补偿后，可以实现上行时分复用和动态带宽调度。每个远端在第一次加入系统时，都需经过测距获得其补偿延时值。但随着通信系统的实际运行，光纤和相关器件受温度和产品老化等因素的影响，该补偿延时值是需要作调整的。
在A-PON系统中，每个远端都需要从近端获得参考时标，也就是近端的下行帧信号，并在此参考时标上加上自身经测距获得的补偿延时值就是每个远端的发送时标。光通信系统在运行中，该补偿延时值是需要变化的，需要变化的主要原因是温度对光纤的影响，此外还有器件老化的影响等，对补偿延时值作相应调整就是用于补差这种变化的。
在A-PON系统中，从近端至各远端的数据传送(下行)是连续的广播过程；而各远端至近端的数据传送(上行)是一个突发的时分复用过程，远端每发送一个数据包，需要获得由近端统一分配的发送包许可。
A-PON光通信系统的帧结构分为上行帧结构和下行帧结构。下行帧结构由56个信元组成，每个信元含53个字节，上行帧结构由53个包组成，每个包占56个字节，上行帧与下行帧具有相等的帧长度，均为2968个字节。但，由于上行帧的每个包都要带一个头，用于近端突发时钟恢复等，同时由于上行帧的各个包是来自不同的远端，又由于A-PON光通信系统是在上行直接进行光合路，所以上行各个包之间必须有保护间隔，上述诸项原因导致上行帧比下行帧少3个包。
A-PON的基本工作过程是近端通过下行每一帧(每一下行帧中含有三种包，即业务包、公务信息包和发送许可包)发送53个发送包许可，该发送包许可经系统下行广播到各个远端，这53个发送包许可与上行帧中的53个数据包一一对应。近端所发的53个发送包许可都是带有ID的，每个远端也有自己的ID，如果近端所发的某发送许可的ID与本远端站的ID相同，则远端判断该发送许可是自己的。近端从发送各发送包许可时开始计时，经过各远端的延时补偿，在经过相同的时间后，每个远端在对应许可内发的数据包应同时到达近端。即，从近端发许可到近端收到各远端数据包的时间应该是相同的，也就是说，在近端接收各远端数据的时候，是在固定的窗口位置上进行接收的，如果在固定的窗口位置上不能进行正常接收，则判断环路延时发生了变化，系统会在下行公务控制信息中通知相应的远端，要求其调整延时补偿以适应近端，这就是无源光网中系统延时的适时调整。
由于环路延时的差别，要使各远端经相同的时间到达近端，必须让各远端在收到近端的发送包许可后，经过补偿延时后再发送。该补偿延时就是通常所说的每一远端的测距值或者补偿延时值。由于测距值可以设置，因而可以通过设置不同的测距值来补偿环路延时的差别。
因此，各远端在第一次加入光通信系统时，通过系统测距获得测距值，随着系统的实际运行，该测距值需要变化以适应变化的环路延时。
现行的对补偿延时值作相应调整的技术方案是一远端在第一次测完距后获得补偿延时值，该补偿延时值将不再变化并被反复使用，直至重新进行测距时才会又产生一个新的补偿延时值。该远端从近端获得的发送包许可也需经过该固定的补偿延时后，用于控制向近端发送数据包。同时，该上行的数据还送到一个缓冲队列，从该缓冲队列中引出一个抽头发送至近端，如果补偿延时值需要调整，则通过调整中间抽头在队列中的位置实现。
综上所述，A-PON光通信系统，目前各远端实现上行数据发送的快一拍或慢一拍(一拍相当于上行串行数据的一个比特)，是通过调整中间抽头在缓冲队列中的位置来实现的。但由于远端是在上行电路的最高频率下进行队列缓存的，缓存频率越高、队列越长，则其实现电路越复杂。又由于队列长度不能做长，所以补偿延时值的可调范围就比较小。
本发明的目的是设计一种无源光网中系统延时的大范围调整方法及电路，应用于上行与下行之间的许可传递过程，解决延时值调整，使得系统延时处于一种弹性的调整状态中，而可在很大范围内补偿环路延时的变化。解决延时值调整主要集中在远端电路设计上。
实现本发明目的的技术方案是这样的一种无源光网中系统延时的大范围调整方法，其特征在于包括以下处理步骤A.远端从近端下行帧中分解出至少包括发送许可包信息与当前环路延时变化的公务信息，并将发送许可包信息存储在先进先出(FIFO)许可存储器中；B.根据当前环路延时变化的公务信息控制正常或加快或放慢读取先进先出(FIFO)许可存储器中存储的发送许可包信息，进行上行数据的正常或加快或放慢发送。
所述的加快或放慢读取先进先出(FIFO)许可存储器中存储的发送许可包信息，是加快或放慢相当于上行串行数据一个比特的一拍。
所述的加快或放慢读取先进先出(FIFO)许可存储器中存储的发送许可包信息，是加快或放慢相当于上行串行数据两个比特的或两拍。
所述的步骤A中，远端从近端下行帧中分解出全部53个发送许可包信息，并在许可写入信号的控制下全部写入所述的先进先出(FIFO)许可存储器中。
所述的步骤B进一步包括远端以下行帧的帧头信号为参考时标，加上经测距获得的延时补偿值，再根据当前环路延时变化的公务信息形成上行发送时标；在该上行发送时标时刻，从所述的先进先出(FIFO)许可存储器中读取存储的发送许可包信息；在读取存储的发送许可包信息是本远端的发送许可时发送上行数据包。
所述的根据当前环路延时变化的公务信息形成上行发送时标，进一步包括在所述的当前环路延时没有变化时，每隔一个上行数据包的时长，正常形成上行发送时标；在所述的当前环路延时变大时，加快一拍或两拍形成所述的上行发送时标；在所述的当前环路延时变小时，放慢一拍或两拍形成所述的上行发送时标。
还包括在远端每一次测距后，用测得的补偿延时值对所述的远端进行初始化。
实现本发明目的的技术方案还可以是这样的一种无源光网中系统延时的大范围调整电路，包括完成下行帧同步并获得帧头信号的下行同步模块，从下行帧中分解出业务数据包、除发送许可外的其它公务信息包和发送许可包的解复用模块，完成公务信息的接收与发送的CPU接口模块，和完成上行发送数据与公务信息复接的复用模块，其特征在于还包括有许可分析模块、先进先出(FIFO)发送许可存储器模块和突发延时控制模块许可分析模块从所述的解复用模块中接收含有发送许可的包，并在所述CPU接口模块的许可写入信号的控制下全部写入先进先出(FIFO)发送许可存储器模块中；所述的突发延时控制模块在CPU接口模块的许可读出信号的控制下发送复用模块输出的上行数据。
本发明的无源光网中系统延时的大范围调整方法，是基于先进先出(FIFO)的突发控制方法，通过在上行部分和下行部分的许可数据传递过程中引入先进先出技术，使系统补偿延时值的可调整范围成为先进先出的范围，只要FIFO不空不满即可，而使系统补偿延时值的调整范围大大增加。在诸如长距离光纤受温度影响导致延时变化的情况下，可有效解决大范围的延时补偿值的适时调整问题。
下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术。
图1是基于先进先出的突发控制逻辑结构及流程示意图。
实现先进先出突发控制的装置包括近端与远端两侧的装置，解决补偿延时值的调整问题主要集中在远端的电路设计上，远端电路部分又分上行电路和下行电路两大部分。
参见图1，基于先进先出突发控制的远端，其中下行部分完成的主要功能是从接收光模块中恢复出信号，经过帧同步，分解出属于自己的数据包，从而完成下行的数据传送；上行部分完成的主要功能是组成接收包，增加开销，形成上行包格式，经过上行突发控制发送到突发光模块，再由突发光模块发送出去，从而完成上行的数据传送。
基于先进先出突发控制的远端，其逻辑结构主要包括下行同步模块101、解复用模块102、UTOPIA接口103、CPU接口模块104、许可分析模块105、许可FIFO模块106、突发延时控制模块107、复用模块108和UTOPIA接口109，图中带箭头的粗线表示数据流及其流向。
下行同步模块101，完成帧的同步，下行数据经过该模块，可以确定出一帧的开始位置，以便在后续处理中获得数据包。
解复用模块102，对下行帧中所含的三种信息包进行分离，包括分离出正常承载的业务信息包，即接收数据，并将其送至UTOPIA接口103；分离出带有除发送许可以外的其它公务控制信息，并将其送至CPU接口模块104；分离出带有发送许可的信息包，将其送至许可分析模块105。
UTOPIA接口103，是标准的ATM信元接口，输出接收数据。
CPU接口模块104，完成公务控制信息的接收(来自解复用模块102)与发送(送往复用模块108及许可FIFO模块106、突发延时控制模块107)。
许可分析模块105，从解复用模块102中接收含有发送许可的包，并将全部53个发送许可包都写入许可FIFO模块106。
许可FIFO模块106，在CPU接口模块104的许可写入FIFO信号控制下存储全部53个发送许可包信息。
复用模块108，完成发送数据(来自UTOPIA接口109)和公务信息(来自CPU接口模块)的复接。
UTOPIA接口109，是标准的ATM信元接口，输出待发送数据。
突发延时控制模块107，在CPU接口模块104的从FIFO读出许可信号控制下从FIFO模块106中读取发送许可，如果该发送许可是自己的，则控制发送一个由复用模块108输出的数据包；如果该发送许可不是自己的，则不发送。
突发延时控制模块107从许可FIFO模块106中读取发送许可的时间是受CPU接口模块104控制的，可以提前一拍或滞后一拍或两拍。在环路延时没有变化的情况下，该模块每隔56个字节的时长(该时长对应上行帧结构53个包的一个包的长度)从许可FIFO模块106中读取一个发送许可。
在环路延时有变化的情况下，分环路延时变大和变小两种情况来考虑假设近端至某远端的当前环路延时变大一拍，近端在接收该远端数据包的时候，会出现接收数据包相对于固定窗口位置晚了一拍，此时近端会通过下行控制信息通知该远端，要求远端加快一拍发送数据以补偿环路延时，该远端CPU在处理完该信息后，由CPU接口模块104控制突发延时控制模块107，加快一拍从许可FIFO模块106中读取发送许可，即加快一拍发送数据包；假设近端至某远端的当前环路延时变小一拍，近端在接收该远端数据包的时候，会出现接收数据包相对于固定窗口位置早了一拍，此时近端会通过下行控制信息通知该远端，要求远端放慢一拍发送数据以补偿环路延时，该远端CPU在处理完该信息后，由CPU接口模块104控制突发延时控制模块107，放慢一拍从许可FIFO模块106中读取发送许可，即放慢一拍发送数据包。
本发明的基于FIFO的突发控制方法是近端通过下行部分将发送许可送到远端；下行部分和上行部分通过FIFO突发控制连接来传递发送许可；下行部分从下行数据中分解出发送许可，并写入许可FIFO；下行电路生成一个参考时标，该时标是基于帧的结构，也就是帧头信号，上行部分从下行部分获得帧头信号，加上测距获得的延时补偿值和经调整的延时补偿值，形成上行发送的包起时信号，也就是上行发送包的时标；在每个包的该时标时刻根据从许可FIFO中读出的许可是否是自己的许可，来决定是否发送一个数据包。
各远端在第一次测距时，根据补偿延时值初始化各自的FIFO结构，系统开始工作；如果需要放慢一拍发送数据包，则产生慢一拍的上行包时标，读许可FIFO也慢一拍；如果需要加快一拍发送数据包，则产生快一拍的上行包时标，读许可FIFO也快一拍。由于数据的传递过程是基于包的结构，发送包可以提前一拍或者退后一拍，且在APON的上行信号中，包与包之间留有保护时间，所以可以实现快发或慢发一拍，使系统可以通过每次进行一拍或者二拍的调整来补偿近端与远端之间的延时变化而不影响正常业务数据的传递。
发送时标是远端系统延时的具体体现。系统在开始工作时，首先要初始化存储了发送许可的FIFO。然后一边写FIFO一边读FIFO，FIFO中所缓存数据的多少表明了系统延时的大小。初始化后的FIFO，在正常情况下，一定存储有发送许可，即FIFO不空，加快或放慢一拍或两拍后所形成的上行发送时标还是读取发送许可包，包随时标快或慢一拍。
因为FIFO电路设计比较容易控制，同时发送每个包的时间较长，所以通过控制FIFO的深度和预设值，延时调整范围可以做得很大，能完全满足系统设计的要求。其中，FIFO的深度以一个信元为单位，一个信元所对应的时间为56×8×T(T为系统上行速率的一个周期，如为155.52MHz，T为6.4ns左右)。在实际系统的实现过程中，可以将FIFO的深度设为中53×4(称为四个窗口周期，每个窗口周期为53个信元)或者53×2。只要FIFO不空不满，系统就可以进行平调整过渡。
以FIFO深度设成53×2为例，则该FIFO可调整的系统延时范围为(53×2)×(56×8×T)左右，是很容易完全补偿系统正常运行时的延时积累变化的。
本发明的基于FIFO的突发控制的设计方案，经在155M A-PON上模拟，结果表明，不仅方案可行且实现了大范围内补偿环路延时变化的发明目的。
权利要求
1.一种无源光网中系统延时的大范围调整方法，其特征在于包括以下处理步骤A.远端从近端下行帧中分解出至少包括发送许可包信息与当前环路延时变化的公务信息，并将发送许可包信息存储在先进先出(FIFO)许可存储器中；B.根据当前环路延时变化的公务信息控制正常或加快或放慢读取先进先出(FIFO)许可存储器中存储的发送许可包信息，进行上行数据的正常或加快或放慢发送。
2.根据权利要求1所述的一种无源光网中系统延时的大范围调整方法，其特征在于所述的加快或放慢读取先进先出(FIFO)许可存储器中存储的发送许可包信息，是加快或放慢相当于上行串行数据一个比特的一拍。
3.根据权利要求1所述的一种无源光网中系统延时的大范围调整方法，其特征在于所述的加快或放慢读取先进先出(FIFO)许可存储器中存储的发送许可包信息，是加快或放慢相当于上行串行数据两个比特的两拍。
4.根据权利要求1所述的一种无源光网中系统延时的大范围调整方法，其特征在于所述的步骤A中，远端从近端下行帧中分解出全部53个发送许可包信息，并在许可写入信号的控制下全部写入所述的先进先出(FIFO)许可存储器中。
5.根据权利要求1所述的一种无源光网中系统延时的大范围调整方法，其特征在于所述的步骤B进一步包括远端以下行帧的帧头信号为参考时标，加上经测距获得的延时补偿值，再根据当前环路延时变化的公务信息形成上行发送时标；在该上行发送时标时刻，从所述的先进先出(FIFO)许可存储器中读取存储的发送许可包信息；在读取存储的发送许可包信息是本远端的发送许可时发送上行数据包。
6.根据权利要求1、2、3所述的一种无源光网中系统延时的大范围调整方法，其特征在于所述的根据当前环路延时变化的公务信息形成上行发送时标，进一步包括在所述的当前环路延时没有变化时，每隔一个上行数据包的时长，正常形成上行发送时标；在所述的当前环路延时变大时，加快一拍或两拍形成所述的上行发送时标；在所述的当前环路延时变小时，放慢一拍或两拍形成所述的上行发送时标。
7.根据权利要求1所述的一种无源光网中系统延时的大范围调整方法，其特征在于还包括在远端每一次测距后，用测得的补偿延时值对所述的远端进行初始化。
8.一种无源光网中系统延时的大范围调整电路，包括完成下行帧同步并获得帧头信号的下行同步模块，从下行帧中分解出业务数据包、除发送许可外的其它公务信息包和发送许可包的解复用模块，完成公务信息的接收与发送的CPU接口模块，和完成上行发送数据与公务信息复接的复用模块，其特征在于还包括有许可分析模块、先进先出(FIFO)发送许可存储器模块和突发延时控制模块许可分析模块从所述的解复用模块中接收含有发送许可的包，并在所述CPU接口模块的许可写入信号的控制下全部写入先进先出(FIFO)发送许可存储器模块中；所述的突发延时控制模块在CPU接口模块的许可读出信号的控制下发送复用模块输出的上行数据。
全文摘要
本发明涉及一种无源光网中系统延时的大范围调整方法及电路,是基于先进先出(FIFO)的突发控制方法。包括:远端从近端下行帧中分解出发送许可信息与当前环路延时变化信息,并将全部发送许可信息存储在FIFO许可存储器中;远端以下行帧的帧头信号为参考时标,加上经测距获得的延时补偿值,再根据当前环路延时变化信息,或正常或加快或放慢一拍或两拍形成上行发送时标;在上行发送时标时刻,读取存储的发送许可包信息;对于是本远端的发送许可则发送上行数据包。
文档编号H04B10/12GK1388659SQ01118529
公开日2003年1月1日 申请日期2001年5月30日 优先权日2001年5月30日
发明者洪富和 申请人:华为技术有限公司