光通信的制作方法

专利名称：光通信的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光通信系统，尤其涉及一种具有主供应臂和备用供应臂的受保护 的光通信系统。
背景技术：
在所谓的无源光网络或PON中，多个终端通过具有以树形结构排列的多个分路器 结点的分配网连接到供应臂。供应臂通常由沿着光路排列的首端形成，并且在长距离PON 的情况下，可以包括中继器。出于故障耐受性的目的，已知提供了也连接到分配网的备用供 应臂。备用供应臂复制主供应臂的功能，使得如果在主供应臂中发生故障则备用供应臂能 够接管。然而，当备用供应臂接管时，通常要求备用供应臂执行初始化例程。该初始化例程 能够涉及能够非常消耗时间的测距处理。

发明内容
根据本发明，提供了一种光通信系统的操作方法，所述光通信系统具有多个终 端；主网络臂，该主网络臂具有用于在工作状态下与终端通信的主首端单元；备用网络臂， 该备用网络臂具有被设置为使得在主网络臂发生故障的情况下能够与终端通信的备用首 端单元，主网络臂和备用网络臂分别具有主中继器和备用中继器，至少所述备用中继器对 来自备用首端单元的信号进行响应，使得备用中继器能够被测距，所述方法包含以下步骤 在主首端单元处执行测距处理，以获取用于调度从终端进行的发送的同步信息；在备用首 端单元处执行测距处理，以获取关于备用中继器的同步信息；以及检测到在主网络臂发生 故障的情况下，使用在主首端单元处获得的同步信息中的至少一部分以及关于备用中继器 的同步信息，以把从终端进行的发送调度到备用首端单元。因为连同关于备用中继器的同步信息一起使用了在主首端单元处获得的同步信 息的至少一部分，所以备用首端单元能够快速地同步终端以使得这些终端能够使用时分复 用协议与首端单元通信。此外，因为在备用首端执行测距处理以获取关于备用中继器的同 步信息，所以当主网络臂在工作时能够执行该测距，由此进一步减少如果发生从主网络臂 到备用网络臂的切换所造成的中断。


本发明的其他方面在权利要求中明确。下面将通过示例并参照以下附图进一步描 述本发明，其中图Ia示出了根据本发明的光网络；图Ib示出了图Ia中所示的OLT的细节；图2示出了用于在图1的光网络中进行通信的下行帧结构；图3示出了上行帧结构；图4是图1的光网络中使用的中继器的框图5示出了图4的中继器的更详细的功能块；以及图6例示了另一实施方式。
具体实施例方式图Ia示出了受保护的光通信系统10，其具有用于向在此被称为0NU14的多个终端 或光学ONU分配光信号的分配网12。在正常工作期间，信号由主供应臂16提供给分配网。 然而，备用供应臂18经过光分路器20也连接到分配网，使得如果主供应臂中发生故障则备 用供应臂能够代替提供信号给分配网。主供应臂16具有也被称为光学线终端或OLT的首端22，该首端22用于为ONU 14 生成光信号以及接收来自ONU 14的光信号。沿着在分配网和OLT之间延伸的光路26设置 用于补偿数据沿着光路的损耗和退化的中继器24。在本示例中，光路是光纤路径，通常用单 模光纤形成。中继器通常距OLT很大距离，例如距离至少50km或至少100km。分配网具有以树形结构排列、用于将来自OLT的信号分配到ONU的多个分路器结 点27。在本示例中，分配网12具有连接到主路径的第一无源光分路器，其将来自主路径的 输入光分配到多个分支路径，每一个分支路径连接到各自的进一步的分路器。尽管图Ia中 的进一步的分路器被示出为双路分路，但是这些分路器通常具有8路分路，提供到256个 ONU的连接。另外，还可以提供其它级的分路(未示出)，使得更大数量的ONU能够连接到 OLT。各个ONU被提供有用于以短数据突发的形式在上行方向向OLT发送信号的光源 28。ONU各个被设置为响应于来自OLT的调度指令或“授权”发送数据突发，并且通常在没 有授权时抑制发送数据。图Ib中更详细地示出了 OLT。OLT具有光学级(optical stage) 29，其用于向分配 网发送光信号以及从分配网接收光信号；后接口 30，其用于与外部网络通信；调度级31，其 用于控制从ONU进行的发送；以及实现为管理模块32的元件管理器或EM，其用于控制OLT 工作的一个或更多个方面。管理模块32被设置为基于光通信系统的性能的各个指标产生状态数据，以及将 该数据传递到后接口以便进行外部传输。指标的示例可以包括所接收的光信号的信号幅 度、或由OLT的管理模块自动进行的本地测试的结果。管理模块还被设置为经过后接口接 收外部命令信号，以及响应于这些外部信号执行指定的动作。调度级31被配置为生成授权，该授权控制从不同ONU进行的发送。从OLT发送的 授权包含针对给定ONU在相对于集中时间(centralisedtime)(尽管在其他协议中，数据发 送是相对于控制信号的本地到达时间而定时的)的预定时间发送数据达预定时间间隔的 指令。时钟单元33被设置为允许调度级对授权进行定时，使得在分路器光路合并处来 自一个ONU的上行突发与来自其他ONU的突发相冲突或交叠的风险基本上不存在(或风险 降低)。因此，调度级对ONU发送进行调度，使得以无源光网络或PON中正常进行复用的方 式，远离时域地交织数据的结点进行定时功能，该定时功能是时域地交织来自不同ONU的 数据所必要的。OLT能够接着使用TMDA(Time Division MultiplexedAccess 时分多址) 协议从各个ONU存取数据。
各个ONU具有各自的定时单元34，其用于测量响应于来自OLT的指令而发送数据 突发的时间。各个ONU 14将正常地连接到客户设备，诸如电话设备或其他通信设备(未示 出)，并且各个ONU 14将被设置为缓冲来自客户设备的数据，以在上行方向在正确时间发 送该数据。ONU各具有与其关联的、由OLT发布的地址或标识，并且OLT被设置为发送将给定 数据与给定地址相关联的广播指令。各个ONU被设置为监视来自OLT的广播信息，以捕获 目的地为该ONU的数据，并且向正确的客户设备转发所捕获的数据。考虑从不同ONU的通过时间(transittime)，0LT，尤其是其调度级被设置为实施 “测距”处理，其中调度级指示所选择的ONU在接收到指令后的指定时间之后或在接收到指 令后立即返回信号。调度级被设置为计算往返程时间，即，发送指令和返回信号到达之间所 经过的时间。对于不同0UN，往返程时间将通常不同。因此，基于各个往返程时间，OLT被设 置为针对各个ONU计算不同的延迟偏移量(delay offset)(也称为均衡延迟)。延迟偏移 量被计算为使得从ONU的通过时间加上针对该ONU的延迟偏移量的和对于各个ONU是相同 的。调度级被设置为向各ONU发送各自的延迟偏移量。各个ONU能够接着将其对授权的响 应延迟相关的延迟偏移量，使得ONU对OLT响应似乎这些ONU位于距OLT相同距离处(在 替代实施方式中，当向网络元件发送授权时，调度级可以简单地直接考虑相关的往返程时 间)。调度级能够访问存储单元35以便按照测距表的 形式把各个偏移量(或各个往返程 时间)与相关ONU的标识相关联地存储。测距处理通常在光学系统启动时在初始化阶段执 行。除了提供延迟偏移量，测量往返程时间使得调度级将针对ONU的给定授权的发送 与需要接收来自该ONU的响应的时间适当地定时或同步。中继器中合并有“虚拟”ONU(下面将进一步给出细节)，使得中继器能够以与真实 ONU相同的方式被OLT寻址。具体地，中继器被配置为使得其能够被以与真实ONU相同的方 式测距，以及具有由OLT确定的往返程时间和延迟偏移量。另外，在使用以共用波长进行发 送的公共光源向OLT在光域中重发信号之前，中继器执行至少将入射的上行光信号转换至 电域的传统功能。备用供应臂具有与主供应臂相同的部件，即备用中继器36、以及备用OLT 37，各 个部件通过备用光路38连接到分配网。备用OLT具有与主OLT对应的用于执行相应功能 的部件。类似地，主中继器和备用中继器彼此具有用于执行对应功能的相应部件。返回图la，主OLT和备用OLT通常位于不同的地理位置，彼此分开例如超过1km， 使得它们各自的供应路径能够遵循不同的路由。因为主OLT和备用OLT在地理上是分离的， 所以主OLT和备用OLT各在各自的后接口 30连接到核心电信网络以便向光学系统传递数 据流和从光学系统传递数据流。主OLT和备用OLT连接到公共路由器39，该公共路由器39 能够选择性地将业务流路由到备用供应臂和主供应臂。在电信网络中设置有在中央管理器 单元40中实现的运行支撑系统或0SS，中央管理器单元40通过网络连接到各个0LT，以至 少部分地基于从OLT接收的状态数据控制各个OLT的运行。中央管理器单元还可操作地连 接到公共路由器，以控制业务流被导向两个OLT中的哪一个。在正常运行中，S卩，在不存在不能被快速纠正的故障时，备用供应臂闲置，主供应 臂从分配网传送业务流以及向分配网传送业务流。然而，响应于所接收的指示主供应臂中的故障的状态数据，中央管理器单元40被设置为在切换处理中关闭主供应臂，激活备用供 应臂，并且当激活备用供应臂时，把业务流引导向备用供应臂。作为切换处理的一部分，中央管理器40被配置为指示主0LT，尤其是其管理级，向 中央管理器40返回包含调度级的存储器中所存储的测距表的副本的消息。中央管理器40 接着将该测距表转发到备用0LT，备用OLT的管理模块在本地调度级的存储器中存储该测 距表。然后，备用OLT能够在初始化阶段使用测距表中的信息，由此减少当被激活时由备用 OLT进行全部测距处理的需要。0NU, 0LT、中继器和中央管理器单元各个将在包括能够对至少一个存储器进行访 问的一个或更多个处理器的硬件中实现。更详细地，主OLT处的测距表包含针对位于中继器的虚拟ONU以及那些连接到分 配网的“真实”ONU的往返程延迟。备用OLT的调度级被设置为预计算针对全部ONU的往返 程延迟并且创建自己的测距表。这将减少对发送更新值到ONU的需要。备用OLT能够这样 做是因为位于主中继器和备用中继器的各个虚拟ONU与各个“真实”ONU具有大致相同的相 对延迟(加上或减去小的固定偏移量，如果中继器是共置的，则该小的固定偏移量能够忽 略)。由于备用OLT已经确定了到备用中继器的虚拟ONU的往返程延迟，所以备用OLT能 够简单地计算 到连接到分配网的ONU的往返程延迟。接着，不发送新值到0NU，而是它能够 调整其自身的定时以匹配在ONU中已经注册的定时，因此加速了保护转换处理。或者，备用 OLT可以发送新测距延迟到全部ONU而不需要经过完整测距处理(通常需要数秒的处理)。 分析上，这些考虑能够表示为以下设到主中继器的往返程延迟是Dmv，以及到相应“真实” ONU的往返程延迟是D (j)。 其中(j)对应于真实ONUj。主OLT测量Dmv和D (j)，因而能够经过PON管理系统传递该信 息到后备OLT。后备OLT测量到后备VONU的往返程延迟，设该值为Dsv。由此，后备OLT能够通过 使用以下的简单公式(见图la)计算到所有真实ONU的往返程延迟DsHj)Dsr(J) = Dsv+Dmr(J)-Dfflv+ δ其中，δ是主VONU和后备VONU与真实ONU之间的固定测距偏移量。关于处理δ 存在三种选择1、VONU被共置，使得δ小于测距容差，因此能够忽略δ。2、可以在PON安装时(和/或当主供应臂处于工作状态时)测量δ，接着在后备 PON VONU或其关联的OLT中存储该δ。3、在初次转换到后备路径时后备OLT测量针对一个真实ONU的D (j)，(假设j = 1)，接着计算 δ = (Dsr(J)-Dsv)-(Dmrij0-Dmv)o各个主中继器和备用中继器的沿着他们各自从分配网的光路的位置对于确定在 备用OLT的初始化中执行哪个步骤而言是非常重要的。这是因为由于ONU的光源的制造过 程中的容差，ONU未必以正好相同的波长进行发送。这些光源总体上在指定的波长范围内 工作，通常在1260nm到1360nm，使得波长跨越至少IOnm或至少IOOnm的范围。沿着光路的 色散以及所引起的群延迟变化可以因此原则上改变当主供应臂和备用供应臂之间发生切 换时从ONU到ONU的往返程时间的差。然而，中继器有效地修复ONU之间的传播延迟的差 异，因为中继器以共用波长重发信号。结果，如果主中继器和备用中继器与分配网等的距离充分接近相等，即，如果S充分小，则色散的效果能够忽略。能够通过基于指定波长范围、 传输介质的色散属性、和通信协议的定时容差的简单计算，来确定是否满足此条件。
因此可以通过在终端或备用中继器上进行涉及往返程时间测量的测距操作，来确 定恒定的定时偏移量S (主中继器优选地已经被测距以便在正常工作状态下使用)。在备 用中继器上进行测距操作具有的优点是这能够在主供应臂工作时进行，由此减少从主供应 臂到备用供应臂切换的停机时间。 为了理解本系统中如何提升定时容差，考虑上行和下行方向的数据如何传输是有 帮助的。上行和下行数据各被排列为在帧结构中排列的一系列信元。在图2中示出了用于 由OLT发送的下行业务流的帧结构的示例。帧50包括多个顺序排列的数据信元或时隙52 和报头56，各数据信元或时隙52具有用于承载客户设备想要的业务流数据的数据有效净 荷54，该报头56包括用于限定信息的类型的协议专用字段，诸如用于针对给定数据信元所 要送到的ONU的标识的标识符字段(各个ONU被设置为将有效净荷中的数据转发给客户设 备，而报头中的数据通常不如此转发)。信令信元58被提供在帧内的预定位置的一些数据 信元之间(在本示例中，各个帧提供两个信令信元和54个数据信元)。信令信元(在一些 协议中还被称为PLOAM或“物理层工作、管理和维护”信元)包含来自OLT的调度指令(还 被称为“授权”)，该调度指令使一个或更多个指定的ONU在各个指定时间发送指定数量的 上行数据信元。信令信元还包含用于同步信息以允许ONU实现同步的专用字段。提供用于测距、 误差控制、安全和涉及维护功能的信息的附加字段。用于管理信令、业务流传输和网络操作 的其他方面的已知协议的示例包括ITU标准G983. 1和G983. 4。在上行方向，通过下行信令信元指示0NU，各自在适当时间发送上行数据信元，使 得来自不同ONU的信元以交织方式在结点集合，以形成下行帧结构，如图3所示。在信元之 间提供防护带59以允许定时不规则。可见以上提到的定时容差是通过防护带提供的，因为 如果存在的定时不规则大于由防护带所提供的定时不规则，则相继的信元可能交叠。即，在 不存在备用中继器时，可能因为主供应臂和备用供应臂的各自路径长度的差异，使得不同 驻地之间的通过时间偏移量沿着备用供应臂而改变(相对于当信号沿着主供应臂传递时 的偏移量)到这样的程度，使得当备用供应臂接管时来自不同终端(曾被主首端适当地测 距)的信元交叠。换句话说，通过时间偏移量中的变化将超过信元之间的防护带时间(防 护带时间被理解为信元之间首端所允许的考虑了定时误差或波动的时间，结果是信元之间 的实际时间很可能根据这些定时误差或波动而变化)。为了减少由于色散效应引起的切换 时信元交叠的可能性，因此使一方面的光分配网与另一方面的备用中继器和首端中继器之 间的路径长度的差相对于终端的波长的跨度(即最大波长差)充分小是有帮助的。然而， 色散独立于首端和中继器之间的路径长度，因为中继器将以不同波长接收来自不同终端的 传送信号，但以共用波长重发这些传送信号。在本示例中，防护带长度为约6ns。在针对1260nm到1360nm的波长范围的50km的标准单模光纤(SMF28)上的群延迟变化是约6. 3ns。因此，与PON电子设备的时间分辨率 大致相同，因此不给ONU电子设备中的诸如定时漂移的其他因素(打算将防护带用于该因 素)留下余地。
期望群延迟变化应小于针对时间分辨率而分配的最大值的 20%，以为诸如以上 提到的其他因素留下余地。由于延迟变化随着长度线性缩放，所以期望在切换时群延迟变 化被安全地忽略，各个中继器和光分配网之间的最大路径长度差应是约10km。S卩，中继器应 该在+/_5km之内的程度下与光分配网开始(即具有其第一光分路器)的点等距。应注意，需要在任何情况下测距备用中继器，以为了使备用中继器的OLT能够与 其谈话并检查其正常工作。在切换之前应该完全起作用，使得切换能够快速。从以上讨论 中，明显地如果图中所示的“德尔塔距离” δ是在 0.6m和 IOkm之间，则仅仅需要测距 一个真实ONU以能够计算针对全部ONU的新测距表。这将减少切换延迟。应注意，仅仅需要考虑针对上行方向的取决于波长的测距延迟，因为 1260nm-1360nm的波长范围仅仅应用于上行方向(从OLT的下行发送是在1490nm波长)。相继的信元可以来源于或不来源于相同的0NU。尽管图3的帧结构示为一系列相 继的信元，但是例如如果一个或更多个ONU未被指示发送数据，则一些信元可以被省略。由 相继的帧形成的信号流可以表现为间隔开的数据突发(各 由一个或更多个信元形成)，而 不是连续信号。上行数据信元各具有有效净荷54和报头56，类似于下行数据信元的方式。然而， 上行方向中的协议专用字段将通常不同于下行方向中的协议专用字段，上行方向中的协议 专用字段并且包括针对ONU序列号；加密密钥；以及奇偶校验(纠错)的各个字段。另外， 报头包括针对管理信息的一个或更多个管理字段。图4示出了主中继器的更详细的视图(备用中继器具有相应部件)。中继器包括 总体上按照传统中继器工作的中继器模块102、以及用于进行涉及中继器模块102的管理 功能的管理模块104。中继器模块102包括电子模块106，以及各个上行和下行光电接口 108、110，各个光电接口 108、110用于将到达的光信号转换至电域以及将来自电子模块106 的电信号转换为光信号(即上行接口从和向OLT接收和发送光信号，而下行接口从和向ONU 接收和发送信号)。在工作中，来自OLT的下行信号被转换至电域以及在被转换回光域并 向ONU发送之前通过电子模块106进行处理。电子模块被设置为对信号脉冲进行重塑、重 定时、以及重放大(或至少执行这些任务中的一些)，以补偿信号在沿光纤路径行进时的损 耗和失真。由此，中继器模块再现、重复或以其它方式再生光信号中的至少部分信息内容。 电子模块106还执行针对下行业务流的再生功能，但作为此再生的一部分，电子模块106被 设置为使来自不同ONU的数据的幅度至少部分地统一，以补偿来自不同ONU的信号由于到 中继器的路径距离不同而有可能遭受不同量的衰减这一事实。电连接到中继器模块102的管理模块104被设置为监视涉及中继器模块的管理或 工作的一些属性，以及向OLT报告该结果作为管理数据。管理数据的示例包括以下中的一 个或更多个的细节来自ONU的输入光功率；来自OLT的输入光功率；发送到ONU的信号的 功率电平；发送到OLT的信号的功率电平；电源电压；在一个或更多个位置的温度；以及误 差特性。另外地或替换地，管理数据可以包括根据一个或更多个被监视的属性的值而生成 的警报信号。管理模块104被设置为使用与ONU使用的通信协议相同的通信协议与OLT通信。 具体地，对于下行方向的通信，管理模块被设置为以与各个ONU接收光域的信号流的副本 的方式类似的方式监视电域的信号流的副本以及读取目的地为该管理模块的数据信元。对于上行方向的通信，管理模块104被设置为再次以与ONU类似的方式把数据信元插入到电 域的数据流中，根据来自OLT的调度指令正确地定时。由此，管理模块104能够被看作虚拟 ONU或0NU，使得采用在OLT已存在的功能以与中继器通信。管理模块104包括存储器112，其用于存储作为监视中继器模块的结果而获得的 管理数据；输入114，其用于从OLT接收下行信号流的副本；输出116，其用于把数据插入到 上行信号流；定时级118，其用于控制数据在上行信号流的定时；以及控制器级120，其用于 控制管理模块104的操作。控制器级120被可操作地耦合到电子模块106和/或上行和下 行光电接口 108和110中的一个或两个，以进行收集用于存储在存储器112中的管理数据 所必需的监视功能。控制器级120被配置为读取来自OLT的信令信元，以及响应于信令信元中的调度 指令，以在调度指令中所指定的时间发送一个或更多个数据信元。数据信元的发送定时由 定时级118管理，定时级118包括时钟单元119，其使用数据流中的过渡(transition)和信 令信元中的同步信息与位于OLT的主时钟同步。帧同步是由控制器级通过监视信令信元中 的帧同步信号来实现的。管理模块具有短时缓冲器121，其用于将数据的发送延迟可调节 的偏移延迟时间。 控制器级120对信令信元中的偏移信号进行响应以将缓冲器延迟调整到偏移信号中指定 的延迟时间。真实ONU 14还各具有可调缓冲器(未示出)。这使得OLT调整各个ONU的可 调缓冲器以及管理模块的类似缓冲器，以把不同路径长度进而从各个ONU和中继器的通过 时间考虑在内。在设置阶段，通常执行测距功能以计算针对各个ONU以及针对中继器的所 需的偏移延迟时间的值。在针对中继器进行的测距功能中，测距指令被用与该中继器的地址相对应的地址 进行广播，管理模块响应于该测距指令而发送返回消息。OLT接着根据返回消息的到达时间 计算往返程时间，由此确定针对中继器的管理模块的所需的偏移值(根据往返程时间还能 够推断中继器到OLT的光路距离)。关于各个0NU，执行相应的测距功能。控制器级还对缓冲器调整信号(在信令信元的预定字段内发送)作出响应，该缓 冲器调整信号指示控制器级调整缓冲器延迟，以补偿在正常工作期间通过时间中的小的变 化，从而保持同步。为了发送管理数据，控制器级120被设置为从存储器112提取所需的数据以及将 该数据传递到短期缓冲器121，从该短期缓冲器121该数据被插入到一个或更多个数据信 元的报头中，具体地插入到报头的协议专用管理字段中。尽管管理数据可以被简单地插入 到数据信元的有效净荷中，但是通过把该数据插入到管理专用字段中，能够使用已存在的 与OLT相关联的管理功能以便管理真实0NU。除了来自OLT的协议专用指令，管理模块还可以接收目的地为该管理模块的一个 或更多个数据信元中的监管或其他维护指令(维护指令不需要针对PON的操作协议)。维 护指令可以例如指示中继器改变输出到ONU和/或至OLT的光功率，或控制中继器工作的 其他属性。中继器可以包括冗余电子模块或其冗余部件，或用于故障容差的诸如冗余光电 接口的其他部件。在这种情形下，管理模块将被配置为执行切换功能，响应于来自OLT的故 障指令切换中继器，使得中继器使用一个或更多个冗余部件。管理模块配置为根据PON的操作协议对来自OLT的其他指令进行响应。例如，管理模块其内永久存储有序列号(例如在制造过程中写入只读存储器上)，在初始化阶段，管 理模块将该序列号发送到OLT，使得OLT能够为管理模块分配标识符(管理模块将牢记的 那个标识符)，使得例如当通过来自OLT的调度指令被给予上行带宽时，以类似于ONU的方 式，能够使用该标识符通过OLT寻址到该管理模块。在PON正常工作期间，对于0LT，管理模块看上去乎与其他各个ONU —样，以及由此能够使用信令信元中的调度指令邀请管理模块来发送数据。由此，当需要来自管理模块的 管理数据时，能够以正常方式调度管理模块，以在图3的帧结构中的其他空时隙中发送一 个或更多个数据信元。尽管在以上实施方式中描述了同步PON系统，但是涉及异步系统的协议也是可以 的。例如，OLT可以简单地发送针对ONU的指令，以在指定延迟之后发送数据，该延迟是从 该ONU接收到指令开始测量的，而不是相对于绝对时间。当然，管理模块将需要适应于给定 PON使用的具体协议。中继器24、36可以被用作波长转换器，例如通过将光电接口 108、110设置为使得 由上行和下行接口之一在一个波长接收到的光被上行和下行接口中的另一个以不同波长 发送。图5更详细地示出了图4的中继器24、36的一个实施方式，其中与图4中的部件 相对应的部件被给予了相应的附图标记。中继器模块102是基于已有的中继器模块(例如 Zenko制造的ZB2G5REPT)，具有用于恢复下行信号流中的时钟信号和数据的时钟和数据恢 复单元209、以及用于使用来自时钟和数据恢复单元209的时钟信号再生上行数据的处理 单元211。然而，在或(OR)门213对下行数据和来自管理模块104的数据进行或运算，而不 是像传统中继器中那样将来自接口 110的下行数据简单地馈送给处理单元。这使得来自管 理模块的数据被插入下行方向的信号流中。管理模块连接到时钟和数据恢复单元209，以获 得上行连续波信号的副本。延迟级可以设置在管理模块和处理单元之间，以模拟由于中继 器下游的附加光纤长度(以及由此带来的通过时间)所引起的真实ONU中期望的延迟。通过在保护路径中继器和PON分路器之间采用光学的或电的切换(switching)， 和/或通过在中继器的OLT侧引入光学的或电的切换，以上方案可以扩展到N:M保护切换。 在此连接中，图6示出了多个供应臂16、18通过光电切换单元200或路由器各可连接到多 个光分配网(0Dm、0DNL)之一的光通信系统。各个ODN能够被看作子Ρ0Ν。转接单元具有 多个上行光电接口 108a、108b，光电接口 108a、108b各用于从各自供应臂接收光数据和发 送光数据到各个供应臂。还提供了多个下行光电接口 110a、110b，光电接口 IlOaUlOb各用 于从光分配网接收光数据和发送光数据到光分配网。广义开关(generalised swith)202被 提供在上行和下行光电接口之间，使得各个给定供应臂连接到所选择的一个光分配网。广 义开关响应于来自虚拟ONU的信号工作，这种类型的广义开关可以出现在图Ia的各个中继 器中，其能够经过供应臂之一的首端与中央管理器(未示出)通信。由此，能够通过公共备 用供应臂保护多个光分配网。在此处的情况下，N个主PON由M个后备PON保护，但是在正 常情况下可以使用全部N+M个PON承载业务流，其中当或者由于故障或者出于维护目的而 需要时，M从0增加。如在之前的实施方式中，虚拟ONU连接到上行接收机RX的电输出(经过时钟和数 据恢复或CDR电路)，使得虚拟ONU能够访问电域中的信号流。虚拟ONU的输出连接到电域中的上行发射机TX，使得虚拟ONU能够发送信号到首端。提供以下附加评论。图5中的中继器对应于图1所示的中继器24、26。来自OLT的连续(CW)下行光信号被转换为电形式，其中以通常方式执行时钟和数据恢复(⑶R =Clock and Data Recovery)。 时钟和数据恢复使得中继器起到3-R光学再生器的功能，对输入数据执行重放大、重塑和 重定时。所恢复的时钟也被与接收机突发检查信号一起用于同步用于再生上行数据的突发 模式(BM=Burst-Mode)的串行器/解串器(SERDES)。图5所示的PON发送率是针对工作在 下行2.488Gbps以及上行正好为此速率一半的GPON系统的。来自中继器的CW下行光信号 传送简单的时分多址(TDMA =Time-Division-Multiple-Access)信号，该TDMA信号是经过 分配网中的功率分路器发送到ONU的。TDMA信号传送ONU专用地址、定时信息、管理数据、 以及有效净荷数据。来自ONU的BM光(或数据包)通过分路器网络扇入，以避免数据冲突 的方式到达中继器。该无冲突扇入是通过PON协议实现的，该PON协议测量往返程延迟并 且根据需要为各个ONU分配唯一时隙(以及上行容量)。该协议还利用了光纤中光的几乎 理想的单向发送属性，该属性允许发送和接收同时进行。因为在中继器中上行信号和下行信号是被电分离的，所以我们还可以将相同的多 址技术原理应用于中继器的电域。即，我们可以创建虚拟ONU (V-ONU)，其就OLT而言看上去 几乎与真实ONU—样，但不需要任何光发送或光电转换。在下行方向，V-ONU通过监视全部下行信息并且仅提取目的地为该V-ONU的下行 信息而丢弃其余的下行信息，几乎与真实ONU —样工作。全部下行信息在中继器的CW-CDR 模块的输出已经以电的形式可用。在上行方向，V-ONU已经被分配有用于通过PON协议与 OLT通信的精确的时间窗口。因此，它仅仅需要在它要发送光学包的同一时刻将其突发模式 电数据添加到SERDES的输入。以此方式，中继器的V-ONU与PON协议完全同步，就OLT而 言中继器的V-ONU看上去几乎与普通ONU完全一样。因为V-ONU在电域与PON中继器连接，其对PON功耗预算没有影响。中继器V-ONU 可以设置为监视中继器功能(诸如发射机和接收机光功率大小(到/从ONU和0LT)、中继 器温度和电源电压)，执行基本数据差错监视，以及允许在重大网络故障的情况下远程关 闭。(例如，可以针对主网络连接存在两组光电设备以允许双重管理(parenting)以提供网 络弹性)。本发明的至少一个实施方式能够被总结为以下该实施方式涉及受保护的长距离 Ρ0Ν，该PON具有连接到由主馈源和备用馈源来进行馈送的分配网的多个终端，各个馈源包 括首端和中继器。备用首端可访问具有在正常工作中由首端预先获得的数据的测距表，由 此加速在主馈源中出现故障时的切换。在一个实施方式中，中继器其内具有虚拟0NU，使得 备用首端能够对备用中继器进行测距，由此进一步加速了测距处理。主中继器和备用中继 器与分配网充分地等距，使得备用首端执行正常调度而不用关于每个终端执行测距操作， 甚至如果不同终端以稍微不同的波长进行发送。这是使用相对于备用中继器获得的测距信 息来实现的。
权利要求
一种光通信系统的操作方法，所述光通信系统具有多个终端；主网络臂，该主网络臂具有用于在工作状态下与所述终端通信的主首端单元；备用网络臂，该备用网络臂具有被设置为使得在所述主网络臂发生故障的情况下能够与所述终端通信的备用首端单元，所述主网络臂和所述备用网络臂分别具有主中继器和备用中继器，至少所述备用中继器对来自所述备用首端单元的信号进行响应，使得所述备用中继器能够被测距，所述方法包括以下步骤在所述主首端单元处执行测距处理，以获取用于调度从所述终端进行的发送的同步信息；在所述备用首端单元处执行测距处理，以获取关于所述备用中继器的同步信息；以及在检测到所述主网络臂发生故障的情况下，使用在所述主首端单元处获得的所述同步信息中的至少一部分以及关于所述备用中继器的所述同步信息，以把从所述终端进行的发送调度到所述备用首端单元。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，关于所述备用中继器的在所述备用首端处进行 的所述测距处理是在检测到所述主网络中的所述故障之前进行的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，关于所述备用中继器的在所述备用首端处进 行的所述测距处理是在所述主网络臂处于工作状态时进行的。
4.根据以上权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述终端以不同的波长进行发送。
5.根据以上权利要求中任意一项所述的方法，其中，不同终端的波长跨越至少lOnm的 范围。
6.根据以上权利要求中任意一项所述的方法，其中，不同终端的波长跨越至少lOOnm 的范围。
7.根据权利要求1到4中任意一项所述的方法，其中，所述主网络臂和所述备用网络臂 各具有相关联的路径长度，并且，当所述主网络臂处于所述正常工作状态时，所述终端发送 信元，其中在相邻信元之间具有保护带，并且，与所述备用网络臂的所述路径长度有关的波 长差使得在不存在所述备用中继器的情况下，由于所述波长差导致的色散将造成大于所述 保护带的定时不规则。
8.—种光通信系统，该光通信系统具有多个终端；主网络臂，该主网络臂具有用于在 工作状态下与所述终端通信的主首端单元；备用网络臂，该备用网络臂具有被设置为使得 在所述主网络臂发生故障的情况下能够与所述终端通信的备用首端单元；所述主首端单元能够工作以执行测距处理，在该测距处理中获取用于调度从所述终端 进行的发送的同步信息，其中，至少所述备用网络臂具有备用中继器，该备用中继器对来自所述备用首端单元 的信号进行响应，使得能够获取关于所述备用中继器的同步信息；并且其中，所述备用首端单元被设置为能够访问所述主首端单元所获取的所述同步信息中 的至少一些，所述备用首端单元被设置为使用来自所述主首端单元的同步信息和关于所述 备用中继器的同步信息来调度从所述终端进行的发送。
9.根据权利要求8所述的光通信系统，其中，所述备用首端单元被设置为当所述主网 络臂处于所述工作状态时获取关于所述备用中继器的同步信息。
10.根据权利要求8或9所述的光通信系统，其中，所述备用首端被设置为执行关于所述备用中继器的往返程时间测量。
11.一种光通信系统，该光通信系统具有多个终端；主网络臂，该主网络臂用于在工 作状态下与所述终端通信；备用网络臂，该备用网络臂被设置为使得在所述主网络臂发生 故障的情况下能够与所述终端通信，所述主网络臂和所述备用网络臂分别具有用于与所述 终端通信的主首端单元和备用首端单元；所述主首端单元能够工作以执行测距处理，在该测距处理中获取用于同步从所述终端 进行的发送的同步信息，所述主首端单元具有相关联的用于存储所述同步信息的存储器，其中，所述备用首端单元被设置为能够访问所述主首端单元所获取的所述同步信息， 使得在所述主网络臂发生故障的情况下，所述备用首端单元能够使用来自所述主首端单元 的所述同步信息来同步从所述终端进行的发送。
12.根据权利要求11所述的光通信系统，其中，至少所述备用网络臂具有光路，沿着该 光路具有中继器设备，该中继器设备用于接收来自所述终端的光信号，把所接收的信号转 换到电域中，并且以共用波长在光域重发所述信号
13.根据权利要求12所述的光通信系统，其中，所述备用网络臂的所述中继器设备被 设置为使用时分复用协议与所述备用首端通信，所述备用首端被设置为执行测距处理，在 该测距处理中获得用于同步从所述中继器设备进行的发送的同步信息。
14.根据权利要求11到14中任意一项所述的光通信系统，其中，所述同步信息是作为 至少一个往返程时间测量的结果而获得的。
15.根据权利要求14所述的光通信系统，其中，所述备用首端被设置为当所述主网络 臂处于所述正常工作状态时执行关于所述备用中继器的往返程时间测量。
16.根据权利要求15所述的光通信系统，其中，所述备用首端被设置为使用对所述备 用中继器的所述往返程时间测量的结果以同步从所述终端进行的发送。
17.根据权利要求16所述的光通信系统，其中，所述主网络臂被设置为执行关于所述 主中继器的往返程时间测量，并且所述备用首端被设置为能够访问所述往返程时间测量的 结果。
18.根据权利要求11到17中任意一项所述的光通信系统，其中，设置了管理单元，该管 理单元可操作地连接到所述主首端单元和所述备用首端单元，该管理单元用于从所述主首 端取得所述同步信息并且将所述同步信息传递到所述备用首端。
19.一种光通信系统的操作方法，所述光通信系统具有多个终端；主网络臂，该主网 络臂用于在工作状态下与所述终端通信；备用网络臂，该备用网络臂被设置为使得在所述 主网络臂发生故障的情况下能够与所述终端通信，所述主网络臂和所述备用网络臂分别具 有用于与所述终端通信的主首端单元和备用首端单元，所述主网络臂和所述备用网络臂分 别具有主中继器和备用中继器，所述方法包括以下步骤在所述主首端处执行测距处理，以获取用于调度从所述终端进行的发送的同步信息；以及在检测到所述主网络臂发生故障的情况下，在所述备用首端处执行调度功能，以使用 在所述主首端预先获取的所述同步信息中的至少一部分来调度从所述终端进行的发送。
20.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包含以下步骤使用所述备用首端单元 执行关于终端或所述备用中继器的测距操作，以及使用所述测距操作的结果以确定用于调度从所述终端进行的发送的定时偏移量。
全文摘要
本发明涉及受保护的长距离PON，该PON具有连接到分配网的多个终端，该分配网由主馈源和备用馈源进行馈送，各个馈源包括首端和中继器。备用首端可访问具有由主首端预先获得的数据的测距表，由此加速在主馈源出现故障时的切换。在一个实施方式中，中继器其内具有虚拟ONU，使得备用首端能够对备用中继器进行测距，由此进一步加速了测距处理。主中继器和备用中继器与分配网充分地等距，使得备用首端执行正常调度而不用关于各个终端执行测距操作，甚至如果不同终端以稍微不同的波长进行发送。这是使用相对于备用中继器获得的测距信息来实现的。
文档编号H04B10/032GK101836379SQ200880113116
公开日2010年9月15日 申请日期2008年10月23日 优先权日2007年10月24日
发明者彼得·希利 申请人:英国电讯有限公司