专利名称：基于gpon的光桥接器设备及其测距方法
技术领域：
本发明涉及GPON (Gi gab it-capable Passive Optical Networks，吉比特无源光网络)距离扩展和线路调试的技术，特别是涉及一种基于GPON的光桥接器设备及其测距方法。
背景技术：
GPON技术起源于1995年开始逐渐形成的ATMPON技术标准，PON是英文“无源光网络”的缩写。而GPON (Gigabit-Capable PON)最早由FSAN组织于2002年9月提出，ITU-T 在此基础上于2003年3月完成了 ITU-T G. 984. 1和G. 984. 2的制定，2004年2月和6月完成了 G. 984. 3的标准化。从而最终形成了 GPON的标准族。基于GPON技术的设备基本结构与已有的PON类似，也是由局端的OLT (光线路终端)，用户端的0NT/0NU (光网络终端或称作光网络单元)，连接前两种设备由单模光纤(SM fiber)和无源分光器(Splitter)组成的 ODN(光分配网络)以及网管系统组成。但目前的PON(Passive Optical Networks，无源光网络)光模块支持 20KM(Kilo Meter,千米)的距离，并且PON系统的设备互通联调时缺少线路上的调试的技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的PON系统仅支持20KM的距离且缺少线路调试技术的缺陷，提供一种基于GPON的光桥接器设备及其测距方法。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种基于GPON的光桥接器设备，其特点在于，其包括PON下行传输层分析模块，用于对GPON MAC的下行部分的重用；信息与事件分析模块，用于分析本设备需要的具体的事件和信息，该信息与事件分析模块包括GP0N事件分析子模块、下行信息分析子模块和GPON分析处理子模块，其中 GPON分析处理子模块用于计算本设备的全局逻辑距离，以及上行每个突发Burst帧的窗 Π ；上行帧分析和重建模块，用于在信息与事件分析模块得到重建的上行时序后获取、分析和重建上行帧，该上行帧分析和重建模块包括一上行帧头搜寻子模块，用于上行帧头的定位和状态计数、收数据包计数和异常计数。较佳地，所述PON下行传输层分析模块还用于下行帧的解出，译码，帧头分析， PLOAM的解析和上行BWMAP的解析。较佳地，所述下行信息分析子模块还用于建立分配号与ONU对应表，以便基于ONU 对各个ONU的状态和数据进行统计和分析。较佳地，所述GPON事件分析子模块还用于采集功率水平变化的信息，以便控制本地的ONU光模块。较佳地，所述信息与事件分析模块还包括一上行时序计算模块，用于在计算了每个上行突发Burst帧的基础上重建上行的时序。较佳地，所述上行帧分析和重建模块还包括一 OLT光模块和CPA控制子模块，用于计算CPA的复位时刻和OLT光模块的复位时刻。较佳地，所述上行帧分析和重建模块还包括一物理线路出错检测子模块，用于数据奇偶校验的检验。较佳地，所述上行帧分析和重建模块还包括一上行帧重建子模块，用于根据上行帧头搜寻子模块对帧头的定位和上行时序计算子模块来重建上行的数据帧时刻和补偿导码。本发明的另一技术方案为一种前述的基于GPON的光桥接器设备的测距方法，其特点在于，其包括以下步骤S1、所述下行信息分析子模块采集上行空口信息包，得到上行突发Burst帧参数， 包括保护长度，导码模式，帧定界符的模式和预分配tpM _值；&、在ONU序列号请求之前，采集下行的扩展Burst长度信息包，记录调整的导码长度；S3、ONU序列号请求；、、所述下行信息分析子模块采集下行的分配ONU标识号信息包和建立各个下级 ONU的状态；S5、所述GPON事件分析子模块分析下行的测距请求事件，把该事件内的ONU作为目标0NU，并且开始计数器，从测距请求事件中得到测距上行发送授权开始时刻tranging
Sstart >S6、利用上行帧头搜寻子模块，当上行找到测距回复帧帧头的时间点，结束计数器，设定计数器值是tAe ；S7、所述下行信息分析子模块对目标ONU采集下行的测距时间信息包，得到分配的均衡时延tEqD，通过下式计算本设备的全局逻辑距离tgto，tgblr = tAG-tpre EqD+tEqD-tranging_ Sstart,计算的单位是比特；重复S5-S7步骤，得到以各个ONU为目标而计算到的本设备的全局逻辑距离，放在ONU测距表内；&、所述GPON分析处理子模块基于和参数上行带宽映射，计算搜索上行的数据包的窗口，公式如下tdlmt p = tgto+tSstart，计算单位是比特，上行带宽映射内含上行授权传输容器开始时刻tSstot，tdlmt p是测距完后正常工作时上行帧定界符的时刻。较佳地，步骤&中若没有扩展Burst长度信息包，则导码长度根据G984. 2规范计
笪弁。较佳地，步骤S7中选择第一个目标ONU计算而来的本设备的全局逻辑距离作为步骤S8中的计算的根据，或者通过求平均的方法给出本设备的，并且剔除异常的目标ONU计算而来的本设备的全局逻辑距离tgto。本发明的积极进步效果在于本发明实现了更长距离的PON系统，通过多个PON光桥接器的层叠，能达到40或60KM。本发明除了延长PON的距离，还在PON中增加了分析和管理功能，通过光桥接器对于各个ONU的精确测距和状态的监测，能有效地发现出错的PON 设备，包括 ONU(Optical Network Unit，光网络单元)和 OLT(Optical Line ^Terminal，光线路终端)和各个线路时延抖动的监测。
在产品应用上，本发明延长了 PON距离；在测试仪器应用上，本发明增强开发分析，线路联调和监控。
图1为本发明的光桥接器设备的具体结构组成图。图2为本发明的测距方法的状态转移流程图。图3为本发明的计算全局逻辑距离的示意图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。如上文所述，因为光模块的一条光路径传输距离有限，所以光桥接器设备的距离的延长是通过光电和电光转换得以使用多个光路径。但是根据PON的上行突发Burst帧特点，上行实现光电和电光需要精确地知道突发Burst帧的时刻，同时作为一个桥接设备，上行必须补偿有损的导码，以利继续往OLT传输。本发明正是基于这一思想，通过检测OLT和 ONU之间的测距过程，建立桥接器自己的全局逻辑距离，通过计算解决了预算上行帧时刻的问题，从而可以有效地控制突发光电转换设备CPA (Clock Phase Aligner,时钟相位定位器)和OLT光模块，例如CPA复位时刻。由于正确地译出上行突发帧，所以也可以有效地补偿光电转换损失的导码。为便于理解本发明，从设备的构造和测距方法的工作原理两方面进行介绍。(一 )本设备的具体构造如图1所示，在左右两侧，本设备的OLT光模块连接下一级的ONU光模块，ONU光模块连接上级的OLT光模块。中间部分示出了本设备包括的几大模块，分别为PON下行传输层分析模块、信息与事件分析模块和上行帧分析和重建模块。其中，PON下行传输层分析模块是对GPON MAC (Medium Access Control，媒体访问控制)的下行部分的重用，主要的功能有下行帧的解出，译码，帧头分析，PLOAM(Physical Layer Operations,Administration and Maintenance，物理层操作管理禾口维护)的角军析禾口上行BWMAP (Bandwidth map，带宽映射)的解析。在PON下行传输层分析模块基础上，信息与事件分析模块主要用来分析本设备需要的具体的事件Event和信息Message，主要的作用是1、分析GPON的事件，由GPON事件分析子模块实现；2、分析GPON的下行信息，由下行信息分析子模块实现，建立分配号ALL0CID与ONU 对应表，以便基于ONU对各个ONU的状态和数据进行统计和分析。3、对下文工作原理中提到的事件和信息后进行内在过程的分析，由GPON分析处理子模块实现，主要包括以下功能a、计算本设备的全局逻辑距离主要以上面的事件和信息与上行帧分析和重建模块反馈实际帧头时刻。b、上行每个突发Burst帧的窗口 ；C、采集功率水平变化的信息，以便有效地控制本地的ONU光模块。本GPON分析处理子模块的功能和主要涉及的事件和信息在工作原理部分详细介绍。4、及在计算了每个上行突发Burst帧的基础上重建上行的时序，由上行时序计算子模块实现。而上行帧分析和重建模块，就是在信息与事件分析模块得到重建的上行时序后获取，分析和重建上行帧，具体功能如下a、计算CPA的复位时刻和OLT光模块的复位时刻，由OLT光模块和CPA控制子模块实现；b、上行帧头的精确定位和状态计数，收数据包计数和异常计数，由上行帧头搜寻子模块实现；C、数据奇偶校验的检验，由物理线路出错检测子模块实现；d、根据上行帧头搜寻子模块对帧头的定位和上行时序计算子模块来重建上行的数据帧时刻和补偿导码，由上行帧重建子模块实现。可以对上面描述的信息和事件本身或参数或检测到的出错做触发条件，采集上下行的原始数据到外部内存，以便进一步的分析。( 二 )本设备的测距方法工作原理本设备通过精确地测距，使得上行的突发Burst帧重新生成，进行PON设备的分析监控测试和当做光桥接器使用。本方法核心在于是测距，即估算本设备全局逻辑距离和计算上行突发Burst帧的窗口。下面步骤1)到4)主要获取参数和每个ONU状态。步骤幻到7)进行测距，见图 2状态转移图。步骤8)是基于前面步骤的结果计算上行的帧时序。步骤1)利用下行信息分析子模块采集上行空口信息包Upstreamjkerhead，得到如下的上行突发Burst帧参数如下保护guard长度，导码preamble模式，帧定界符 delimiter的模式和预分配、6 _值(Equalization Delay，均衡时延)；步骤2、在ONU序列号SN请求之前，采集下行的扩展Burst长度信息包ExtendecL Burst_Length,记录调整的导码ft~eamble长度。如果没有该信息包，导码I^eamble长度根据G984. 2规范计算，G984. 2规范为本领域的公知常识，在此不做赘述；步骤3) ONU序列号SN请求；步骤4)利用下行信息分析子模块采集下行的分配ONU标识号ID信息包Assigru 0NU_ID,建立各个下级ONU的状态；步骤幻前述GPON事件分析子模块分析下行的测距请求事件Ranging—Request，把该事件内的ONU作为目标0NU，并且开始计数器.。此时刻参考示意图3中的时间点A。从测距请求事件中得到测距上行发送授权开始时刻tranging Sstart ；步骤6)当上行找到测距回复帧krial_Number_ONU帧头的时间点C，利用上行帧头搜寻子模块来实现，结束计数器，计数器值是tAe ；步骤7)下行信息分析子模块对目标的ONU采集下行的测距时间信息包Ranging_ Time得到分配的均衡时延t_，通过下式计算本设备的全局逻辑距离，其示意图见图 3 tgblr — ^AG~^pre_EqD+^EqD~^ranging_Sstart ；计算的单位是比特；重复5)-7)步骤，得到以各个ONU为目标而计算到的本设备的
7全局逻辑距离，放在ONU测距表内。本领域技术人员一般可以选择第一个目标ONU计算而来的本设备的全局逻辑距离作为下面步骤的计算的根据。同时也可以通过求平均的方法给出本设备的(GlcAal Logic Reach，全局逻辑距离)，并且剔除异常的目标ONU 计算而来的本设备的全局逻辑距离；步骤8) GPON分析处理子模块基于和参数上行带宽映射BWMAP，计算搜索上行的数据包的窗口如下tdlmt_p 一 tgblr+tsstart ；计算单位是比特；BWMAP内含上行授权传输容器T-CONT(Transmission Container)开始时刻tSstot，tdlmt p是测距完后正常工作时上行帧定界符delimiter时刻。由上可知，由于桥接器设计过程中，已经对OLT和ONU的一些过程作了监控(即前文中的信息和事件分析)，所以在桥接器的基础上，把OLT和ONU之间的各种类型的上下行帧做采集，从而可以实现在PON系统中对OLT和ONU设备进行分析。该功能大大加速了不同厂家OLT和ONU建立互通的速度，也可以有效地分析开发中的问题。综上所述，本发明不仅扩展了 GPON系统的距离，而且也可以当做测试分析仪器使用。而目前的GPON的设备，一般就是普通的0NU，只有20KM的覆盖范围，而本发明不仅当做普通ONU使用，也可以增加使用距离，也可以作为PON的测试分析仪器使用。本设备适合各种 PON 系统，包括 EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)，GPON寸寸。另外，外部内存可以对上下行的数据做各种条件下的数据采集，并且对采集的包做了相关的分析。进一步通过软件对原始数据的分析和整理，能有效地进行PON系统的开发测试。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于GPON的光桥接器设备，其特征在于，其包括PON下行传输层分析模块，用于对GPON MAC的下行部分的重用；信息与事件分析模块，用于分析本设备需要的具体的事件和信息，该信息与事件分析模块包括GP0N事件分析子模块、下行信息分析子模块和GPON分析处理子模块，其中GPON 分析处理子模块用于计算本设备的全局逻辑距离，以及上行每个突发Burst帧的窗口 ；上行帧分析和重建模块，用于在信息与事件分析模块得到重建的上行时序后获取、分析和重建上行帧，该上行帧分析和重建模块包括一上行帧头搜寻子模块，用于上行帧头的定位和状态计数、收数据包计数和异常计数。
2.如权利要求1所述的基于GPON的光桥接器设备，其特征在于，所述PON下行传输层分析模块还用于下行帧的解出，译码，帧头分析，PLOAM的解析和上行BWMAP的解析。
3.如权利要求1所述的基于GPON的光桥接器设备，其特征在于，所述下行信息分析子模块还用于建立分配号与ONU对应表，以便基于ONU对各个ONU的状态和数据进行统计和分析。
4.如权利要求1所述的基于GPON的光桥接器设备，其特征在于，所述GPON事件分析子模块还用于采集功率水平变化的信息，以便控制本地的ONU光模块。
5.如权利要求1所述的基于GPON的光桥接器设备，其特征在于，所述信息与事件分析模块还包括一上行时序计算模块，用于在计算了每个上行突发Burst帧的基础上重建上行的时序。
6.如权利要求1所述的基于GPON的光桥接器设备，其特征在于，所述上行帧分析和重建模块还包括一 OLT光模块和CPA控制子模块，用于计算CPA的复位时刻和OLT光模块的复位时刻。
7.如权利要求1所述的基于GPON的光桥接器设备，其特征在于，所述上行帧分析和重建模块还包括一物理线路出错检测子模块，用于数据奇偶校验的检验。
8.如权利要求5所述的基于GPON的光桥接器设备，其特征在于，所述上行帧分析和重建模块还包括一上行帧重建子模块，用于根据上行帧头搜寻子模块对帧头的定位和上行时序计算子模块来重建上行的数据帧时刻和补偿导码。
9.一种如权利要求1所述的基于GPON的光桥接器设备的测距方法，其特征在于，其包括以下步骤、S1、所述下行信息分析子模块采集上行空口信息包，得到上行突发Burst帧参数，包括保护长度，导码模式，帧定界符的模式和预分配tpM _值；&、在ONU序列号请求之前，采集下行的扩展Burst长度信息包，记录调整的导码长度；、S3、ONU序列号请求；、、所述下行信息分析子模块采集下行的分配ONU标识号信息包和建立各个下级ONU 的状态；&、所述GPON事件分析子模块分析下行的测距请求事件，把该事件内的ONU作为目标 0NU,并且开始计数器，从测距请求事件中得到测距上行发送授权开始时刻tranging Sstart ；、56、利用上行帧头搜寻子模块，当上行找到测距回复帧帧头的时间点，结束计数器，设定计数器值是tAe ；、57、所述下行信息分析子模块对目标ONU采集下行的测距时间信息包，得到分配的均衡时延^id，通过下式计算本设备的全局逻辑距离 tgblr' tgblr = tAG-tpre_EqD+tEqD-tranging_Sstart, 算的单位是比特；重复步骤，得到以各个ONU为目标而计算到的本设备的全局逻辑距离 Igblr‘ 放在ONU测距表内；&、所述GPON分析处理子模块基于和参数上行带宽映射，计算搜索上行的数据包的窗口，公式如下tdlmtp = tgto+tSstart，计算单位是比特，上行带宽映射内含上行授权传输容器开始时刻tSstot，tdlmt p是测距完后正常工作时上行帧定界符的时刻。
10.如权利要求9所述的基于GPON的光桥接器设备的测距方法，其特征在于，步骤& 中若没有扩展Burst长度信息包，则导码长度根据G984. 2规范计算。
11.如权利要求9所述的基于GPON的光桥接器设备的测距方法，其特征在于，步骤S7 中选择第一个目标ONU计算而来的本设备的全局逻辑距离作为步骤S8中的计算的根据，或者通过求平均的方法给出本设备的，并且剔除异常的目标ONU计算而来的本设备的全局逻辑距离tgto。
全文摘要
本发明公开了基于GPON的光桥接器设备及其测距方法，通过检测OLT和ONU之间的测距过程，建立桥接器自己的全局逻辑距离，通过计算解决了预算上行帧时刻的问题，从而可以有效地控制突发光电转换设备CPA和OLT光模块，例如CPA复位时刻。由于正确地译出上行突发帧，所以也可以有效地补偿光电转换损失的导码。本发明实现了更长距离的PON系统，通过多个PON光桥接器的层叠，能达到40或60KM。本发明除了延长PON的距离，还在PON中增加了分析和管理功能，通过光桥接器对于各个ONU的精确测距和状态的监测，能有效地发现出错的PON设备，包括ONU和OLT和各个线路时延抖动的监测。
文档编号H04B10/14GK102377507SQ20101025232
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者沈卫杰, 陈庆洪 申请人:新峤网络设备(上海)有限公司