无源光网络系统及其使用方法

专利名称：无源光网络系统及其使用方法
技术领域：
本发明涉及多个光网络单元共享光传输线路的无源光网络系统的 构成及使用方法。
背景技术：
为了通过通信网收发大容量的图像信号和数据，通信网的高速，宽 带化在将用户接入通信网的访问网中也被推进，并正在实现导入国际电信联盟电信远程通信标准化组织(以下称为ITU-T)的建议G984.卜3 等中规定的无源光网络系统(passive Optical Network system:以下称 PON)。 PON是如下的系统，将接入高位通信网的光线路终端(Optical line Terminator:以下称作OLT)和容纳多个用户终端(PC或者电话)的光 网络单元(Optical Network Unit:以下称作ONU)，通过由基干光纤、光 分路器、多个分支光纤构成的无源光网络进行连接。具体地说，以如 下方式进行通信，将来自连接在各ONU的终端(PC等)的信号，以光信 号从分支光纤通过光分路器在基干光纤中光学(时分)复用并送到OLT， OLT对来自各ONU的信号进行通信处理并发送给高位通信网，或者发 送给连接在OLT上的其他ONU等。各ONU，例如在G984.1的8及9章的规定中，将从OLT开始的 基干光纤和分支光纤合计的光纤长度(传输距离)在(K20km、 20 40km、 40 60kra的范围内任意设定。也就是说，各ONU和OLT之间的传输 延迟不同，因此即使各ONU发送信号，在基干光纤上从各ONU输出 的光信号之间也有可能冲突 干扰。为此，例如使用G984.3的10章 中规定的测距技术，在进行OLT和ONU之间的距离测定后，调整各 ONU的输出信号的延迟，以便使各ONU宛如与OLT等距(例如20km) 设置。然后，OLT在决定了允许向各ONU发送的信号带宽、和与各OLT之间的距离是等距离的前提下，指定向各ONU的发送时刻以便来 自各ONU的光信号在基干光纤上不冲突*干扰。另外，在来自各ONU 的信号的开头上附加有分界符，以便OLT可以识别处理在基干光纤中 复用的来自ONU的信号，该分界符为，例如G.984.2的8.8.3章中所规 定，对由最大12字节构成的防止干扰用的保护时间、用于OLT内接收 器的信号识别阈值的决定及时钟抽出的引导程序(preamble)、接收信号 的区分进行识别。但是，即使如上所述避开光信号之间的冲突，由于实际的光纤长 度互不相同，因此在OLT中接收的来自各ONU的光信号的接收电平 也大不相同。为此，在OLT中采用的构成是，在每次接收来自各ONU 的光信号时，使用光信号的引导程序，来测定接收的光信号的接收电 平，并将OLT内的接收器的信号识别阈值和时钟相位调整为与该ONU 对应，之后接收来自各ONU的信号。另外，如特开2002-57627号公 报(专利文献l)所公开的那样，也可以采用如下构成，即代替对信号识 别阈值进行调整，在测定接收信号电平之后，使用光放大器将接收信 号放大到规定的电平之后接收信号。PON的开发 导入始于如64kbit/秒的低速信号，正在推进导入更 高速度的BPON(Broadband PON:宽带PON)和处理2.4Gbit/秒程度的 信号的GPON(Gigabit PON)。并且，今后要求实现可处理10Gbit/秒到 40Gbit/秒的信号的高速PON。并且，这些PON,从处理过去的固定长 度信号变为也处理突发状的可变长度信号(突发信号)。如上所述，接收来自各ONU的被复用的光信号的OLT突发信号 接收电路，由于光信号的接收电平有很大的差异，因此，要求可对应 于该差异的宽的动态范围、和如可在短时间内正确接收来自各ONU的 光信号那样的高速随动性的二者。但是，例如，如果光信号的传输速 度是1.2Gbit/秒，则为了在OLT的接收电路中在数字节的短时间内实 现进行接收信号的信号识别阈值决定和时钟调整的高速随动性，就要 求实现使用以光信号传输速度的数倍以上的速度(4Gbit/秒到10Gbit/秒 程度)动作的高速设备的接收电路。该倾向在今后的更高速化中也是一样的。这种使用了可以对应高速的传输速度的设备的接收电路，经济 的供给是很难的。当然，如果不对接收电路进行高速化，而采用加长 在突发信号前面的引导程序，并缓慢地与来自各ONU的信号随动的构 成，则作为接收器的随动性所要求的性能被缓和。但是，如果加长引导程序，则在来自各ONU的信号传输中可使用的额定带宽减少，带宽使用效率降低。也就是说，与将系统速度高速化的目的背道而驰。并 且，在导入如专利文献1的放大器的构成中，接收电路的构成变得简 单一些，但由于接收的光信号的接收电平需要测定这一情况没有变， 成为利用使用了有源元件的放大器的构成，所以，很难实现由无源元件构成的PON的经济化。 发明内容本发明的目的在于提供一种具备解决上述课题的构成的PON。也 就是说，提供一种带宽使用效率优良的P0N，其可通过经济的构成接 收高速的突发(burst)信号，并通过消除或者縮短来自各ONU的引导程 序，来增加可从各ONU发送的信号。i:述课题通过具备如下构成来解决，即在PON的系统启动时或使 用中追加新的ONU时，OLT根据每个ONU的接收信号的大小，从预 先设定的多个候补阈值中选择对接收信号的识别适当的阈值并存储， 在PON的使用中，OLT对应于对各ONU发出信号的发送许可的情况， 每当发送来光信号的ONU变化时，对接收电路设定预先存储的对应该 ONU的阈值，并接收光信号。从预先设定的多个候补阈值中的阈值选择采用了如下构成，在 ONU进入通常使用之前实施的测距(距离修正)过程中，将在接收器可 以接收信号的候补阈值，以根据规定规则的顺序赋予接收电路，并进 行测距，将测距成功的阈值作为对应于该ONU的阈值进行存储。另外，越是来自距离远的ONU的信号在光纤中的损失越大，所以 接收的光信号的电平变小，而且，由于在与OLT和ONU之间的距离 成比例的延迟时间后被接收，所以在测距过程中，也可以采用如下构成，即在测距的开始以大的阈值等待来自ONU的光信号，对应于经过 时间切换为小的阈值等待光信号。根据这种构成，即使不普遍地对预 先设定的多个候补阈值进行测试，也可以在短时间内从测距成功的准确率更高的候补阈值中搜索到适当的阈值，还可以縮短PON或ONU 的启动时间。根据本发明，可以提供一种带宽使用效率优良的PON，可通过经 济的构成接收高速的突发信号，并可以放大从各ONU发送的信号。


图1是表示使用PON的光访问网的构成例的网络构成图； 图2是表示从OLT到ONU的光信号的构成例的帧构成图； 图3是表示从ONU到OLT的光信号的构成例的帧构成图； 图4是表示PON的动作时序的一个例子的时序图； 图5是表示PON的动作例子(l)的说明图； 图6是表示OLT的构成例的方框图；图7是表示设定在OLT所具备的阈值存储部的候补阈值的例子的 说明图；图8是表示OLT所具备的接收电路的构成例的方框图； 图9是表示OLT所具备的带宽设定部的构成例的方框图； 图IO是表示OLT所具备的阈值管理部和阈值存储部的构成例的方 框图；图11是表示阈值管理部所具备的阈值选择运算部动作例的动作流 程图；图12是表示阈值存储部所具备的测距时阈值表的构成例的存储器 构成图；图13是表示PON的动作例子(2)的说明图；图14是表示阈值存储部所具备的使用中阈值表的构成例的存储器 构成图；图15是表示PON的动作例子(3)的说明图。
具体实施方式
下面，使用附图，以ITU-T建议G984中规定的GPON的构成和 动作为例子，详细说明本发明的PON的构成和动作。图1是表示使用PON的光访问网的构成例的网络构成图。图2和 图3分别是表示从OLT到ONU的光信号和从ONU到OLT的光信号 的构成的帧构成图。图4是表示PON的动作时序的一例的时序图，图 5是表示PON的动作例的说明图。如图1所示，访问网1为，通过PON10连接高位通信网的公众通 信网(PSTN)/互联网20(下面有时称为高位网)和用户终端(Tel: 400、 PC: 410等)并进行通信的网络。PON10具备与高位网20连接的OLT(下面 有时称为母站(親局))200、容纳用户终端(电话(Te1)400、 PC410等)的多 个ONU(下面有时称作子站(子局))300，并通过由基干光纤110、光分 路器100和多个分支光纤120构成的无源光网络连接OLT200和各 ONU30，进行高位网20和用户终端400、 410之间的通信、或者用户 终端400、 410之间的通信。根据建议G984， ONU300最多可以与64 台OLT200连接。在图1中，图示了 5台ONU300，分别表示离OLT200 的光纤长度不同的状态。在该图中表示的例子是，将ONU300-1设置 在离OLT200的光纤长度是lkm、 ONU300-2设置在离OLT200的光纤 长度是10km、 ONU300-3设置在离OLT200的光纤长度是20km、 ONU300-4设置在离OLT200的光纤长度为10km、 ONU300-n设置在 离OLT200的光纤长度为15km的距离。将从OLT200到各ONU300的信号称作下行信号130，如图2(a) 所示，在125ps的帧内，由控制信号、和向各ONU300的信号被时分 复用的帧有效负载1904构成，该控制信号由帧同步图形1901、PLOAM 区域1902、准许指示区域(US Bandwidth MAP)1卯3构成，并同文广播 给各ONU。各ONU300根据控制信号判断接收信号是否是给自己的信 号，进行下面要说明的根据控制信号的各种动作，或者将信号发送给 目的地终端400、 410。另一方面，从各ONU300到OLT200的信号称作上行信号150,如 图3所示，在由包括PLOAM区域1203、嵌入(cue)长度区域1204的控 制信号、和包含来自该ONU的终端400、 410的信号的可变长度帧有 效负载1205构成的突发数据2000中，附加了由用于OLT200识别处理 来自各ONU300的突发数据的引导程序2101、和分界符2102构成的 突发开销(overhead)2100。另夕卜，在引导程序2101前面所示的保护时间 1617，是用于分离来自各ONU的发送信号的无信号(光信号关闭状态) 区域，在建议G984.3中，规定该保护时间1617和突发开销2100的合 计为最大12字节。如图1所示，ONU300-1的上行信号150-1 、ONU300-2 的上行信号150-2、 ONU300-3的上行信号150-3、 ONU300-4的上行信 号150-4、 ONU300-n的上行信号150-n，在通过光分路器100之后， 在基干光纤110上被时分复用成为复用光信号140并到达OLT200。另 外，ONU300和OLT200之间的光纤长度不同，因此，如图所示，复用 光信号140成为来自各ONU的光信号电平不同的信号被时分复用的形 式。在PON10中，因OLT200和各ONU300之间的传输距离不同， 因此，在使用开始时或追加ONU时执行称作测距的动作，以便使来自 ONU300的上行信号150在基千光纤110上不冲突 干扰。具体地说， 如图4所示，当从OLT200对某ONU300(例如ONU# 1: 300-1 )使用准 许指示区域1903发送测距请求(Ranging request) 310-1信号时， ONU300-1在接收该请求(Request)信号310-1之后，在仅延迟规定的时 间的时刻，将测距响应(Ranging response)信号311-1发送给OLT200。 OLT200根据测距请求(Ranging request)信号310-1的发送时刻和测距响 应(Rangingresponse)信号311-1的接收时刻的差，判断到ONU300-1的 距离，之后求出如可视为该OLT300-1宛如设置在规定的距离(例如 20km)那样的延迟量，并通过使用了 PLOAM区域1902的测距时间信 息(Rangingtimemessage)312-l通知该延迟量。在ONU300-1中，将该 延迟量设定在装置内以备之后的动作(通信)。如图4所示，对其他的 ONU300也反复同样的控制，如图5所示，可视为各ONU300被设置在离OLT200相同的传输距离，并执行以后的使用。后面会详细叙述，在本发明的PON20中，在上述的测距期间，利 用从各ONU300接收的测距响应(Ranging response)信号311，从预先设 定在OLT200内的多个接收信号的候补识别阈值内，选择可以正确接收 来自各ONU300的光信号的阈值并进行存储，在以后的PON20的动作 中，在接收来自各ONU300的信号时，接收电路使用该存储的阈值，确实地接收光信号，并进行通信。具体地说，当测距结束并开始OLT200和各ONU300之间的通信(信 号的收发)时，OLT200根据来自各ONU的请求和预先通过契约等决定 的控制参数，进行决定向各ONU300允许发送的信号的量(带宽)的动态 带宽分酉己(Dynamic Bandwidth Assignment:下面称DBA)。具体地说， 使用准许指示区域1903并根据在图2(b)中所示的控制信号2001，以字 节单位指定对各ONU300允许发送信号的时刻。在该图中， TCONTID2002是分配带宽的对象的标识符，Start2003是包含除去 PLOAM区域1203的一部分的控制信号、和有效负载1205的信号的突 发数据的发送开始时刻，End2004表示突发数据2000的发送结束时刻。 这里，TCONT是在ONU300的内部可以实施带宽分配的单位。在ITU-T 建议中，可对ONU300设定多个TCONT，上行发送许可时刻的指定对 每个该TCONT进行。另夕卜，在本实施例中，以各ONU300有1个TCONT 的设定进行说明。图5表示在进行DBA之后的PON的动作例子，由于有效使用上 行信号的带宽，因此来自各ONU300的上行信号150相互不冲突，而 且，不相隔很远地被时分复用并在OLT200中被接收。在图2(b)和图5 的例子中表示的情况是，来自ONLW1(300-1)的上行信号150-1是100 到150的50字节，来自ONl^2(300-2)的上行信号150-2是170到200 的30字节，来自ONlM3(300-3)的上行信号150-3是220到250的30 字节，还有，来自ONl^n(300-n)的上行信号150-n是270到300的30 字节，在基干光纤I10上，各光信号电平以不同的状态进行时分复用， 并在OLT200被接收。另外，在该图中，作为各上行信号150表示了由上述DBA决定的带宽突发数据的发送位置，先前说明的突发开销2100 和保护时间，设置在这些上行信号150之间(各上行信号150的前面)。 本发明为，在保护时间内将OLT200的接收电路的阈值设定为与之后进 行光接收的ONU对应存储的阈值，由此正确接收光信号并进行通信， 并缩短突发开销2100和保护时间，实现有效利用上行信号的带宽。下面，使用附图进一步详细说明OLT的构成和动作。图6是表示 OLT的构成例的方框图。OLT200，如图6a所示，包括作为与高位网20进行信号收发的 接口的网IF201;暂存与高位网20或ONU300进行收发的信号的包缓 存器202;对收发信号进行通信处理(交换或信号转换等)的通信处理部 203;组合在图2中所示的下行信号130的下行帧组合部204;将电信 号转换为光信号的E/0部210;与基干光纤110连接并通过无源光网络 与ONU300进行光信号收发的WDM(波分复用)滤波器206;经由WDM 滤波器206接收来自ONU300的光信号的接收电路220;从图3所示 的上行信号150的突发数据2000中分离控制信号和来自ONU的终端 400、 410等的信号的帧分解部205;控制OLT整体的控制部230。另 外，接收电路220包括将接收的光信号转换为电信号的0/E部221; 根据将光信号的ON/OFF状态通过O/E部221进行了转换的电信号， 使用如后述的存储的阔值，对信号进行识别(0/1的判断)的识别部(以下 称ATC(Automatic Threshold Control:自动阈值控制)部)222;从接收信号 抽出时钟并进行相位调整的时钟抽出部223;检测前面说明的表示信号 的区分的分界符(图3， 2102)的分界符检测部224，接收电路220输出 从来自各ONU300的上行信号150中除去了突发开销2100的突发数据 2000。并且，控制部230包括存储各种控制数据和实现各种功能的 控制程序的存储器322;执行这些控制程序并执行OLT200整体控制的 CPU231;收发用于外部的维护装置(未图示)和PON20的维护 使用的 数据的1/0233，详细情况后面叙述，但如图6b所示，控制部230形成 进行如下的各种控制的功能块进行测距的距离测定部241;对用于识 别设定在接收电路220的ATC部222中的、来自ONU300的接收光信号的阈值进行管理的阈值管理部242和阈值存储部243;进行DBA的 带宽设定部244等。上述构成的OLT200，如下动作。(1) 在PON的系统启动时或新的ONU300的设置时，OLT200进行 使用距离测定部241的测距。另外，略去距离测定部241的详细说明， 但其通过控制部230所具备的CPU231和存储器232所具备的程序， 进行先前使用图4所说明的那种信号的收发和动作。OLT200在距离测 定部241实施测距的过程中，和阈值管理部242联动，从预先设定在 阈值存储部243中的接收信号的多个候补识别阈值中， 一边以规定的 顺序和时刻切换阈值的值， 一边通过对ATC222进行设定，来使之可 以正确接收来自成为测距对象的ONU300的测距响应(Ranging response)(图4: 311)(下面有时称作测距成功)，并将该测距成功时的阈 值作为该ONU的接收信号的阈值存储在阈值存储部243中。(2) 当通过距离测定部241的测距结束时，OLT200的带宽设定部 244，考虑存储在从各ONU300接收的嵌入长度区域(图3:1204)的ONU 等待发送的信号量、和预先根据契约等设定的通信量(traffic)条件(例 如，该ONU或者每个TCONT的最低保证带宽和最大带宽)，进行DBA， 并对各ONU通过准许指示区域(图2(b))通知信号(突发数据2000)的发 送时刻。各ONU300在所指示的时刻对OLT200发送上行信号150，所 以对OLT200的接收电路220输入来自各ONU300的上行信号150被 时分复用的光复用信号140(参照图5)。(3) OLT200在上述的DBA动作过程中，存储着在几时可以从哪个 ONU300接收上行信号150，所以带宽设定部243和阈值管理部242联 动，在接收来自任意的ONU300的上行信号150之前的保护时间内， 将预先以测距结果存储在阈值存储部243中的该ONU300的接收信号 的阈值设定到ATC222，并接收该上行信号150。每当被时分复用为光 复用信号140的上行信号150的发送元ONU300变更时，实施该处理。如果执行如上所述的构成和动作，则即使接收电路没有利用高速 (高价的)设备，也可以接收来自ONU300的光信号。并且，即使将附加在如先前所说明的突发数据2000前面的引导程序区域2101和分界区 域2102縮短(或者取消)，也可以正确接收突发数据2000，因此，通过 将这个縮短的量的字节分配给收纳来自ONU300的信号的帧有效负载 1205，由此可以有效利用带宽。这里，说明识别接收信号的阈值的设定例子。图7是表示设定在 阈值存储部243中的候补阈值例子的说明图。识别接收信号的最佳阈值是1电平的电压和0电平的电压的中位 点，如果将O电平的电压视作OV，则最佳阈值是1电平电压的一半的 值。这里，例如将OLT200的接收信号的电平可变动的动态范围估计为， 作为光纤和光分路器的损耗的偏差的15dB、作为ONU的发送功率的 偏差的5dB，合计20dB。这个20dB的动态范围相当于100倍的振幅 差，因此，如果将接收的光信号在接收器内从10mV转换为1000mV 电压地构成0/E部221，则必须使设定在ATC222的阈值在5mV到 500mV之间变化。设定在ATC222中的阈值和理想的阈值之间的设定 误差，越是振幅大的信号越是被容许，因此，使预先准备的多个候补 阈值的值不以线性比例设定，而是如图7所示，以指数函数的比例进 行设定比较合理。在本实施例中为如下构成，即将阈值Vl设为5mV、 阈值Vll设为50mV、阈值V21设为500mV，其间的电压通过指数函 数进行插补，将V1 V21的21个阈值作为候补预先设定在阈值存储部 243中。另外，上述说明是一个例子，根据光纤IIO、 120和光分路器 100的特性(损耗)和O/E部221的转换特性，动态范围变动，并且根据 PON所容许的信号的误码率，准备的候补阈值的数量和各候补值的插 补关系能变动，所以不在本实施例中进行限定。图8是表示了 OLT的接收电路220的构成例子的方框图，表示了 O/E部221和ATC220的构成例子。0/E部221，将连接在高压偏置源2210的ADP(雪崩光电二极 管)2211通过高压反向偏置并接收的光信号，通过雪崩效果放大并转换 为电流。通过该放大作用，即使在超过1Gbit/秒的高速信号作为-30dBm 程度的微弱的光信号被输入的情况下，也可以正确识别数据。被转换的电流，通过由电阻2212和放大器2213构成的TIA(转阻放大器)2214 被转换为电压。从阈值管理部242赋予的阈值，通过D/A转换器2220 转换为模拟电压2222并赋予放大器2221，来自TIA2214的电压和该 模拟电压2222比较，并输出被识别为O或1的信号。这样，如果采用 将阈值赋予放大器2221并识别接收信号的构成，则即使不附加先前所 述的用于实现电平测定电路等的高速(高价)设备，也可以提供ATC222。也就是说，可以通过经济的构成来接收高速的突发光信号。 图9是表示OLT的带宽设定部244的构成例子的方框图。 在OLT200中，将根据与具备各ONU300的用户的契约决定的通 信量条件(最低保证带宽、最大容许带宽、优先度等)，从外部的维护 装置(未图示)通过1/0233预先设定在控制部230中。具体地说，在带 宽设定部244屮，设定在进行向各ONU的带宽分配等的DBA处理的 带宽分配部2440中。另外，也可以采用的构成为，将这些通信量条件 的设定包含在来自各ONU300的信号中，使用通过上行突发帧分解部 205分离的控制信号并进行设定。另一方面，从各ONU300以称作 TCONT的带宽分配单位通知等待发送的信号的量的嵌入长度报告，由 嵌入长度报告区域(图3: 1204)通知，所以，这个嵌入长度报告经由上 行突发帧分解部205，输入带宽分配部2440。在带宽分配部2440中， 使用这些每一 ONU(或者其中的TCNOT)的发送等待信号量和通信量 条件，并根据例如特开2001-292148(专利文献2)中表示的DBA的算法， 计算分配给各ONU300的带宽(准许发送的帧有效负载的大小长度)。 另外，DBA算法可根据PON的请求条件变化，所以不限定在上述算法 中。开始/结束(Start/End)决定部2441，根据计算的每一 ONU(或者 TCONT)的长度(Length)，在考虑保护时间和突发开销2100的长度的基 础上，以字节单位决定各突发数据2000的发送开始(Start)时刻和发送 结束(End)时刻，以使来自各ONU300的上行信号150在基干光纤110 上不冲突 干扰，并将其和该突发数据的标识符TCONTID —起存储 在指示表2442中。另外，采用了如下构成，即在系统启动时或设置新 的ONU300时，进行如前面所说明那样的测距，上述DBA的突发数据的发送时刻设定被中止，但表示该情况的信号也由开始/结束(Start/End) 决定部2441生成。上述TCONTID、开始(Start)、结束(End)的值和测距的有无，被发 送给下行帧组合部204，并使用下行信号130的准许指示区域1903等 控制信号通知各ONU300。在各ONU300中，根据接收的控制信号在 所指定的时间内，将包含突发数据2000的上行信号150向OLT200发 送。而且，上述TCONTID、开始(Start)、结束(End)的值和测距的有无， 也被发送给阈值管理部242，用于如后面所述的对本发明的ATC222的 阈值设定。图10是表示OLT的阈值管理部242和阈值存储部243的构成例子 的方框图。阈值管理部242，包括对测距实施中的时间(字节数)进行计数的 测距窗口计数器2421;计数对某ONU300执行的测距次数的测距次数 计数器2422;使用来自距离测定部241或带宽设定部244的控制信号、 及上述2个计数器2421和2422的值，从预先设定在阔值存储部243 的多个阈值中选择适当阈值的阈值选择运算部2420;将根据该运算部 2420的指示从阈值存储部243中选择的阈值输出到ATC222的选择器 2423。并且，阈值存储部243的构成为，具备预先存储在测距时使 用的多个候补阈值的测距时阈值表2430;存储在测距时对应各 ONU300地从多个候补阈值中选择的接收信号的识别阈值的使用中阈 值表2431。在测距时阈值表2430中，如图7所示，对应于PON20决 定的多个候补阈值，通过监视控制部230的1/0233预先从维护终端(未 图示)进行设定，使用中阈值表2431为，在实施了测距时，阈值管理部 242从多个候补阈值中，对每一 ONU设定可以正确接收上行信号150 的阈值。另外，在本实施例中，采用了具备存储阈值的2种表的构成， 但在使用中，设定于接收电路220的阈值只要存储在某种存储装置就 可以，不限定于本实施例的构成。图11是表示阈值选择运算部242的动作例子的动作流程图，图12 是表示测距时阈值表2403的构成例子(候补阈值的设定例子)的存储器构成图。并且，图13是表示测距时设定在ATC222的阈值和测距的动 作例子的PON20的动作说明图。下面说明本发明的OLT200利用测距， 对从各ONU300接收的光信号的信号识别选择适当阈值的动作。测距本身，例如G984.3等建议中所规定、并如先前使用图4所说 明的那样，在PON的使用开始时或有追加新的ONU300的情况下实施， 通过OLT200正确接收来自各ONU300的测距响应(Ranging response) 信号311来实施。对某ONU300的测距为，在停止从各ONU300的信 号发送的基础上，在规定期间内搜索(接收)来自该ONU的测距响应 (Ranging response)信号311 。另外，在本实施例中，考虑距离OLT200 20km的ONU300即使发送测距响应(Ranging response)信号311， OLT200中仍可接收的延迟时间，使该规定期间最大为250ps。当然， 该规定期间依赖于PON的构成，不限定于这个值。并且，直到测距成 功为止以规定的间隔反复执行，在本实施例中采用了反复进行对某 ONU的测距直到在lm秒成功为止的构成。这个值也是根据PON的构 成和使用方法可变的值，不限定于本实施例的值。-般，OLT200和ONU300之间的距离越短传输延迟越小，并且， 来自ONU300的光信号也不受衰减地以大电平被OLT200接收。也就 是说，在实施测距时，从距离OLT200近的ONU300，信号电平大(高) 的测距响应(Rangingresponse)信号311从测距开始在短时间被接收，而 从距离OLT200远的ONU300，信号电平小(低)的测距响应(Ranging response)信号311从测距开始延迟地被接收。本发明的OLT200利用这 个性质，将1次的测距期间分割为多个区间，使测距开始之后的区间 将大的阈值设定到ATC222并接收测距响应(Ranging response)信号 311，以后每当经过一定时间，将在某区间设定在ATC222的阈值切换 为较小的值，并接收测距响应(Rangingresponse)信号311。然后，反复 测距直到测距成功，在测距成功(正确接收了测距响应(Ranging response) 信号311)的时刻，存储对ATC222设定的阈值，在以后的使用中在接 收来自该ONU300的上行信号150时，对ATC222设定该存储的阈值。具体地说，将250ps的测距区间分割为1个区间12.5ns的20个区间，将对每一区间预先准备的阈值设定到ATC222，并接收来自ONU300 的测距响应(Rangingresponse)信号311，使用图7中说明的候补阈值， 使测距时阈值表2430构成为如图12的存储器构成图所示的那样。也 就是说其构成为，对应于测距次数24300，改变对ATCA220设定的阈 值23402并存储在每一区间24301中。在该图中采用了如下构成，即 测距次数是1~3次时，在测距开始时的最初0 12.5ps(到ONU300的距 离相当于O-lkm)设定最大阈值V21 ，测距时间是12 25ius(到ONU300 的距离相当于1 2km)设定阈值V20，之后，每经过12.5^s(到ONU300 的距离相当于延长lkm)就将阈值的值设定得小。另外，将测距次数设 为1~3次是因为，上行传输通路中存在随机误差，因此通常进行多次 测距(本实施例中是3次)。更详细地说，(l)从带宽设定部244送来是测距的执行还是通常的 使用的指示，因此阈值选择运算部2420，首先在测距开始时(图11: 5000) 通过测距次数计数器2422确认测距次数，并从测距时阈值表2430指 定读出该测距次数的初始设定阈值的地址并读出阈值，除通过选择器 2423对ATC220设定读出的阈值外，还启动计测测距实施中的时间的 测距窗口计数器2421(图11: 5100)。(2)阈值选择运算部2420，每当测距窗口计数器2421计测规定的 时间(区间长的12.5)as)时，指定读出下次设定的阈值的地址并读出新的 阈值，并重新设定到ATC222(图11: 5200， 5300)。在这个过程中，当 接收电路220正确接收测距响应(Rangingresponse)信号311时，距离测 定部241通知测距的成功(图11: 5400)，因此，此时控制阈值存储部 243的各表2430和2431，以便将设置在ATC222的阈值写入使用中阈 值表2431，并对各计数器2421和2422进行复位(图10、图11: 5700)。图13是表示在对某ONU300的测距期间中1802的每一区间12.5ns 设定在ATC222的阈值2222被变更的情况。这里，来自该ONU300的 测距响应(Rangingresponse)信号311，如果能如图示那样在设定有阈值 V19的区间内被接收，则这个V19的值和该ONU的标识符被一起存储 在使用中阈值表2431中。当然，在这个时刻测距结束，图示的V19之后的动作被省略，但在设定在ATC222的阈值和测距响应(Ranging response)信号311的接收时刻没有很好地吻合的情况下，测距没有成 功，所以进入以下步骤。(3) 阈值选择运算部2420，在测距期间实施各区间内的阈值的变更 (图11: 5500)，如果这个期间没有接收到测距成功，则暂时将测距窗 口计数器2421复位，并将测距次数计数器2422增加1，准备下一次测 距开始(图lh 5600)。(4) 阈值选择运算部2420，例如，如果因1~3次的测距没有成功而 不能选择阈值，则在执行下一次测距时，使用测距时阈值表2430内的 第4 6次的阈值(设定在1~3次的阈值以下)，尝试下一次测距。这样，在本实施例中，如果进行了最大63次的测距，则结束某 ONU300的测距，在使用中可以准确接收来自该ONU的上行信号150 的接收电路的阈值，可以从多个候补阈值中选择并进行设定。另外， 测距实施周期即使设为lm秒，最差在63m秒内测距和阈值选择结束， 因此不必长时间等待ONU300的启动。另外，本实施例中说明的测距 期间长度、分割的区间数、各区间中设定的阈值的值、测距的实施周 期和次数，如在图7的说明中所述的那样，可以根据PON20的构成和 所要求的性能进行适当变更，并不限定于这个值。如果采用通过上述的构成和动作将阈值赋予ATC222并识别接收 信号的构成，则即使不附加用于实现电平测定电路等的高速(高价)设 备，也可以提供ATC222，因此可以通过经济的构成接收高速的突发光 信号。图14是表示在测距实施时所设定的使用中阈值表2431的构成例 子(从候补阈值对每一 ONU300所选择的阈值的设定例子)的存储器构 成图。并且，图15是表示在使用中从ONU300接收的上行信号150、 和设定到ATC222的阈值的关系的一个例子的OLT200的动作说明图。 下面说明，本发明的OLT200在从各ONU300接收上行信号150时， 设定适当的阈值并接收信号的动作。使用中阈值表2431，预先存储了 ONU300的标识符(ONUID24310)和在上述的测距时从多个候补阈值中选择的阈值243 11 ，在该图中表示的是，在接收来自ONU#l~ONU#3的上行信号150时设定到接收电路 220的阈值的值。PON的使用中，如前面说明的那样，OLT200的带宽 设定部244，决定通过DBA对每个ONU300或者TCONT准许发送的 信号的量，并将准许发送的时刻通知给各ONU300，各ONU300根据 这个通知发送上行信号150。在OLT200中，在这些上行信号在基干光 纤110上接收时分复用的复用光信号140时，在识别了是从哪个 ONU300发送的上行信号150的基础上，在上行信号接收前将对该ONU 的接收适当的阈值设定到ATC222，并进行接收。具体地说，带宽设定部244通过DBA对在各ONU300的信号发送 时刻进行突发数据的开始(Start)和结束(End)指定，所以，如果是在测距 中各ONU的延迟量被调整了的使用中，则OLT200的控制部230可知， 可以接收(接收有)哪个时刻、来自哪个ONU300的信号。也就是说，(1) 阈值选择运算部2420，当通过来自带宽设定部344的测距执行 或通常使用的指示、认识是使用中的情况时(图11: 5000)，使未图示 的计时器(计数器)动作，计数在当前时刻接收的信号时刻和帧内的字节 位置，并调查某ONU300(例如ONUW:300-1)的指示的上行信号150是 否到了成为发送结束的结束(End)时刻(图11: 6000)。(2) 阈值选择运算部2420，如果是结束(End)的时亥U，则从带宽设定 部244取得下次接收的上行信号150所指示的TCONTID、开始(Start)、 结束(End)的值，并在识别了是来自哪个ONU的上行信号后，指定读 出下次设定的阈值(例如，对应ONl^2:300-2的阈值V5)的地址，从使 用中阈值表2431读出新的阈值并通过选择器2423重新设定到 ATC222(图11: 6200)。当这个设定结束时，使用取得的End值返回(l) 的步骤(图11: 6300)。图15表示的情况为，按照ONU#1(300-1)、 ONU#2(300-2)、 ONU弁3(300-3)的顺序，通过DBA分配上行信号150，并改变ATC222 的阈值地接收被复用的复用光信号140。当来自ONU弁1(300-1)的上行 信号150的接收结束时，在之后到来的来自ONLW2(300-2)的上行信号150被接收为止的保护时间1617-1内，设定在ATC222的阈值2222从 V17变为V1，成为可以接收来自ON，2(300-2)的上行信号150。卞i来 自ON，21(300-2)的上行信号150的接收结束时，同样，在保护时间 1617-2内，设定在ATC222的阈值2222从V1变为V5，并成为可以接 收之后到来的来自ONU们(300-3)的上行信号150。如果采用通过上述的构成和动作将阈值赋予ATC222并识别接收 信号的构成，则如图15所示，在保护时间内可以设置新的阈值，所以， 不必将由引导程序和分界符构成的突发开销，设定为在建议G984.3中 规定的最大12字节，只要有保护时间和数比特的分界符就可以接收上 行信号。也就是说，可使通过DBA对各ONU分配的带宽仅增加这个 削减的字节量，所以可以有效利用带宽。例如，如果在建议G984.3中 规定的上行信号以1.24416Gbk/秒的速度最大对62个ONU分配带宽的 情况下，假设保护时间和引导程序可以缩短2字节，则在155、 520比 特/帧中，10字节x8比特序节x62个/帧的信号可以分配给有效负载， 可以进一步有效利用约1%的带宽。另外，在使用中，由于温度变化等环境变化和部件特性的老化等 变动因素，OLT和ONU之间的实际传输距离会变动，因此，有时来自 ONU的上行信号从指定的时间偏离地被接收。为此，在测距的过程中， 监视使用中的信号接收时刻的变动，在变动符合时刻的情况下，修正 设定到ONU的延迟量。在这种情况下，接收信号的电平也是根据实际 的传输距离的变动而变动，所以，在产生规定的值以上的延迟修正时， 重新进行上述的候补阈值的选择，并追加重新设定使用中的适当的阈 值的动作就可以。在上述实施例的说明中，以参考ITU-T建议G984.3的GPON为例 子进行了说明，但是在其他的PON，例如参考相同的ITU-T建议G983.1 的BPON、在IEEE802.3规格的64章中规定的以太网(登录商标)PON 和今后推进开发导入的10Gbit/秒以上的高速信号的PON，当然也是适 用的。
权利要求
1. 一种无源光网络系统，通过具有光分路器的光纤网络连接母站和多个子站，其特征在于，上述母站，具备接收电路，使用将分别来自上述多个子站的光信号识别为0或1的阈值，来接收该光信号；和控制部，包括带宽设定部，决定上述多个子站分别发送光信号的时刻，并分别通知给该多个子站；以及阈值管理部，具备多个光信号的候补阈值，将接收分别来自上述多个子站的光信号的阈值，与子站对应地从该多个候补阈值中进行选择并存储，上述控制部，在接收来自任意子站的光信号时，根据上述带宽设定部决定的时刻，当在该子站之前发送光信号的其他子站的光信号发送结束时，将上述阈值管理部存储的该子站对应的阈值设定到上述接收电路。
2. 如权利要求1所述的无源光网络系统，其特征在于，上述控制部，在上述无源光网络系统的初始设定时、或者新的子 站接入时，上述阈值管理部根据规定的规则，从上述多个候补阈值中 选择分别对应于上述多个子站的阈值，并进行存储。
3. 如权利要求2所述的无源光网络系统，其特征在于， 上述控制部具备计数器，该计数器计测从上述多个候补阈值选择对应于任意子站的阈值的期间并分为多个区间，当检测到该计数器从 第1区间向第2区间的转换时，从上述多个候补阈值中，将在该第2 区间中设定在上述接收电路的阈值切换设定为在上述第1区间中设定 的阈值以下的阈值，并将接收到来自该子站的光信号的阈值作为对应 于该子站的阈值进行存储。
4. 一种无源光网络系统的使用方法，该无源光网络系统为通过具 有光分路器的光纤网络连接母站和多个子站，其特征在于，上述母站，在上述无源光网络系统初始设定时，对应于上述多个 子站，从多个候补阈值中选择将分别从所连接的上述多个子站接收的光信号识别为0或1的阈值，并进行存储，在使用中，决定上述多个子站分别发送光信号的时刻并分别通知 给该多个子站，在接收来自任意子站的光信号时，根据上述决定的时刻，当在该 子站之前发送光信号的其他子站的光信号发送结束时，将上述存储的 对应于该子站的阈值设定到接收电路，由此接收来自各子站的光信号。
5. 如权利要求4所述的无源光网络系统的使用方法，其特征在于， 上述母站，从多个候补阈值选择并存储在新的子站接入时也将从该子站接收的光信号识别为0或1的阈值，在该子站的使用中，根据 上述决定的时刻，当在该子站之前发送光信号的其他子站的光信号发 送结束时，将上述存储的该子站的阈值设定到上述接收电路，由此接 收来自该子站的光信号。
6. 如权利要求5所述的无源光网络系统的使用方法，其特征在于， 上述母站，将从上述多个候补阈值选择对应于任意子站的阈值的期间分割为多个区间，当经过从第1区间到第2区间的时间时，从上 述多个候补阈值中，将在该第2区间中设定到上述接收电路的阈值切 换设定为在上述第1区间中设定的阈值以下的阈值，并将接收到来自 该子站的光信号的阈值作为对应于该子站的阈值进行存储。
7. —种无源光网络系统，通过具有光分路器的光纤网络连接母站 和多个子站，其特征在于，上述母站包括分别与上述多个子站收发光信号的波分复用滤波器； 接收电路，使用将由经由上述波分复用滤波器的分别来自上述多 个子站的开销、及包括控制信号和主信号的突发数据构成的光信号识 别为0或1的阈值，接收该光信号并输出该突发数据；帧分解电路，将接收的上述突发数据分离为上述控制信号和主信号；帧组合电路，将发往上述多个子站的主信号和控制信号组合为帧 信号；用滤波器发送给上述多个子站；连接高位网和上述母站的网络接口；进行上述母站整体控制的控制部， 上述控制部，具备多个光信号的候补阈值，并对接收分别来自该多个子站的光 信号的阈值与子站对应地从该多个候补阈值中进行选择并存储，决定上述多个子站分别发送光信号的时刻，并通过上述帧组合电 路通知给该多个子站，在接收来自任意子站的光信号时，根据上述决定的时刻，当在该 子站之前发送光信号的其他子站的光信号发送结束时，将上述存储的 对应于该子站的阈值设定到上述接收电路，并接收来自上述多个子站 的光信号。
8. 如权利要求7所述的无源光网络系统，其特征在于，上述控制部包括决定上述多个子站分别发送光信号的时刻并分别通知给该多个子站的带宽设定部；以及阈值管理部，具有上述多个 光信号的候补阈值，对接收分别来自上述多个子站的光信号的阈值与 子站对应地从该多个候补阈值中进行选择并存储，在接收来自任意子站的光信号时，根据上述带宽设定部决定的时当在该子站之前发送光信号的其他子站的光信号发送结朿吋，将 上述阈值管理部存储的对应于该子站的阈值设定到上述接收电路。
9. 如权利要求8所述的无源光网络系统，其特征在于， 上述控制部具备计数器，该计数器计测从上述多个候补阈值选择与任意子站对应的阈值的期间并分为多个区间，当检测到该计数器从 第1区间转换到第2区间时，从上述多个候补阈值中，将在该第2区 间设定到上述接收电路的阈值，切换设定为在上述第1区间设定的阈 值以下的阈值，并将接收到来自该子站的光信号的阈值作为对应于该 子站的阈值进行存储。
全文摘要
提供一种从多个子站到母站的带宽使用效率优秀的无源光网络系统，实现可通过经济的构成接收从多个子站发送给母站的高速突发信号的母站。具体地说，母站具备如下构成，即在系统启动时和使用中追加新的子站时，母站根据每个子站接收信号的大小，从预先设定的多个候补阈值中选择对识别接收信号恰当的阈值并存储，在系统的使用中，母站与对各子站发出准许发送信号的情况对应，每当发送光信号的子站变化时，将预先存储的对应于子站的阈值设定到接收电路，并接收光信号。
文档编号H04L12/44GK101237282SQ20071010875
公开日2008年8月6日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年2月2日
发明者加泽彻, 大平昌辉, 矢岛祐辅 申请人:日立通讯技术株式会社