专利名称：基于同轴电缆的以太网无源光网络的物理层连接和调谐的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及以太网。
背景技术：
无源光网络(PON)是使用廉价光分路器而将单根光纤分成向单独的用户馈送的分离股线的单个共享光纤。以太网PON (EPON)是基于以太网标准的PON。EPON在用户驻地以及交换中心提供至基于以太网的IP设备的简单的、容易管理的连接性。与其他吉位以太网媒体相同，EPON良好适合传送分组通信量。以太网无源光网络(EPON)是使得能够实现经由同轴电缆网络的EPON连接性的网络。
发明内容
根据本发明的一个实施方式，提供一种用于对基于同轴电缆的以太网无源光网络(EPOC)网络中的同轴电缆链路进行调谐的方法，包含:发送第一以太网无源光网络(EPON)媒体访问控制(MAC)消息到光线路终端(OLT);从所述OLT接收第二 EPON MAC消息，所述第二 EPON MAC消息指定第一预留上行时隙；从所述第二 EPON MAC消息生成经修改的EPONMAC消息，所述第二 EPON MAC消息基于所述第一预留上行时隙指定第二预留上行时隙；发送所述经修改的EPON MAC消息到同轴电缆网络单元(CNU);在所述第二预留上行时隙内从所述CNU接收调谐突发；以及基于所述接收的调谐突发发送调谐消息到所述CNU。其中，所述第一 EPON MAC消息是多点控制协议(MPCP)报告消息。其中，所述第一 EPON MAC消息包括所述第一预留上行时隙的期望长度。其中，所述第一预留上行时隙的所述期望长度基于源自所述CNU的所述调谐突发的预期长度确定。其中，所述第二 EPON MAC消息是多点控制协议(MPCP)选通消息。其中，从所述第二 EPON MAC消息生成所述经修改的EPON MAC消息包含:用所述CNU的MAC目的地地址代替所述第二 EPON MAC消息的MAC目的地地址；以及将所述第二EPON MAC消息标记为维护消息。其中，生成所述经修改的EPON MAC消息进一步包含:在所述经修改的EPON MAC消息中添加物理层(PHY)索引。其中，所述PHY索引标识(identify)分配给所述CNU的活动PHY链路。其中，所述PHY索引标识测试PHY链路。其中，该方法进一步包含:基 于所述接收的调谐突发测量幅度、相位和误码率中的至少一个。
其中，所述调谐消息包括对在所述CNU的上行传输时间、上行传输功率、上行子频带配置和上行位加载速率中的一个或多个进行的调整。其中，该方法进一步包含:发送PHY消息到所述CNU，所述PHY消息指示所述CNU向所述OLT注册。根据本发明的另一个实施方式，提供一种同轴电缆媒体转换器(CMC)，包含:以太网无源光网络(EPON)媒体访问控制(MAC)模块，所述EPON MAC模块被配置为发送第一 EPONMAC消息到光线路终端(0LT)，从所述OLT接收第二 EPON MAC消息，所述第二 EPON MAC消息指定第一预留上行时隙，并从所述第二 EPON MAC消息生成经修改的EPON MAC消息，所述第二 EPON MAC消息基于所述第一预留上行时隙指定第二预留上行时隙；以及基于同轴电缆的以太网无源光网络(EPOC)物理层(PHY)模块，所述EPOC PHY模块被配置为发送所述经修改的EPON MAC消息到所述同轴电缆网络单元(CNU)。其中，所述EPOC PHY模块被进一步配置为在所述第二预留上行时隙内从所述CNU接收调谐突发，并基于所述接收的调谐突发发送调谐消息到所述CNU。其中，所述EPOC PHY模块被进一步配置为基于所述接收的调谐突发测量幅度、相位和误码率中的至少一个。其中，所述调谐消息包括对在所述CNU的一个或多个上行传输时间、上行传输功率、上行子频带配置和上行位加载速率进行的调整。其中，所述第一 EPON MAC消息是多点控制协议(MPCP)报告消息，并且其中，所述第EPON MAC消息是多点控制协议(MPCP)选通消息。根据本发明的又一实施方式，提供一种用于将基于同轴电缆的以太网无源光网络(EPOC)网络中的同轴电缆链路调谐的方法，包含:将从同轴电缆网络单元(CNU)前往光线路终端(OLT)的第一以太网无源光网络(EPON)媒体访问控制(MAC)消息拦截，所述第一EPON MAC消息在由所述OLT分配的预留上行时隙内发送；以及在所述预留上行时隙的剩余时间段发送调谐消息到所述CNU。其中，所述调谐消息包括对在所述CNU的上行传输时间、上行传输功率、上行子频带配置和上行位加载速率中的一个或多个进行的调整。其中，所述第一 EPON MAC消息是响应于源自所述OLT的MPCP广播或直接发现选通消息的多点控制协议(MPCP )注册请求消息。
本文中所包括的并形成本说明书的一部分的附图示出了本发明，并与本描述一起用来进一步解释本发明的原理，并使相关领域技术人员能够制作并使用本发明。图1示出了示例混合以太网无源光网络(EPON)-基于同轴电缆的以太网无源光网络(EPOC)的网络架构。图2示出了另一示例混合EP0N-EP0C网络架构。图3示出了根据本发明实施方式的混合EP0N-EP0C网络的示例EPOC部分。图4示出了 EPON光网络单元(ONU)发现过程。图5示出了根据本发明实施方式的示例下行发现过程。图6示出了根据本发 明的实施方式的示例下行突发。
图7示出了根据本发明实施方式的示例上行同轴电缆网络单元(CNU) PHY发现过程。图8示出了根据本发明实施方式的另一示例上行CNU PHY发现过程。图9示出了根据本发明实施方式的示例上行CNU PHY调谐过程。图10示出了根据本发明实施方式的另一示例上行CNU PHY调谐过程。图11示出了根据本发明实施方式的示例CNU媒体访问控制(MAC)发现过程。图12示出了根据本发明实施方式的另一示例CNU MAC发现过程。图13示出了可以用来实施本发明的各方面的示例计算机系统。将参考附图描述本发明。一般地，其中元件首先出现的附图通常由相应参考标号中的最左边数字表不。
具体实施例方式1.示例混合EP0N-EP0C网络架构图1示出了根据本发明实施方式的混合以太网无源光网络(EPON)-基于同轴电缆的以太网无源光网络(EPOC)的示例网络架构100。如在图1中示出，示例网络架构100包括光线路终端(OLT) 102、可选的无源光分路器106、包括同轴电缆媒体转换器(CMC)的通信节点110、可选的放大器116、可选的同轴电缆分路器118、同轴电缆网络单元(CNU) 122以及多个用户媒体装置124。0LT102位于网络的交换中心`(CO)，并且耦接到光纤线路104。0LT102可以实施DOCSIS (电缆数据服务接口规范)中介层(DML)，其允许0LT102提供网络部件(例如CMC、CMU、光网络单元(ONU))的DOCSIS配置和管理。另外，OLT102实施EPON媒体访问控制(MAC)层(例如 IEEE 802.3ah)。可选地，无源分路器106可以用来将光纤线路104分成多条光纤线路108。这允许在点到多点拓扑中不同地理区域中的多个用户由相同的0LT102服务。通信节点110用作网络的EPON端和EPOC端之间的转换器。因此，节点110从网络的EPON端耦接到光纤线路108a，并从网络的EPOC端耦接到同轴电缆114。在实施方式中，通信节点110包括允许EPON至EPOC (反之亦然)转换的同轴电缆媒体转换器(CMC) 112。CMCl 12执行从EPON至EPOC (反之亦然)的物理层(PHY)转换。在实施方式中，CMC112包括第一接口(在图1中没有示出)，该第一接口耦接到光纤线路108，被配置为从0LT102接收第一光信号并生成具有第一物理层(PHY)编码的第一位流。在实施方式中，第一 PHY编码是EPON PHY编码。CMCl 12还包括PHY转换模块(在图1中没有示出)，该PHY转换模块耦接到第一接口，被配置为执行第一位流的PHY层转换，从而生成具有第二 PHY编码的第二位流。在实施方式中，第二 PHY编码是EPOC PHY编码。此外，CMCl 12包括第二接口(在图1中没有示出)，该第二接口耦接到PHY转换模块和同轴电缆114，被配置为从第二位流生成第一射频频率(RF)信号并经由同轴电缆114传输第一 RF信号。在EPOC至EPON转换中(SP，在上行通信中)，CMC112的第二接口被配置为从CNU122接收第二 RF信号，并生成具有第二 PHY编码(例如EPOC PHY编码)的第三位流。CMC112的PHY转换模块被配置为执行第三位流的PHY层转换，从而生成具有第一 PHY编码(例如EPONPHY编码)的第四位流。随后，CMC112的第一接口被配置为从第四位流生成第二光信号，并经由光纤线路108传输第二光信号到0LT102。可选地，放大器116和第二分路器118可以设置在通信节点110和CNU122之间的路径中。放大器116放大同轴电缆114上的RF信号，之后第二分路器118将同轴线缆进行分路。第二分路器118将同轴电缆114分成多条同轴电缆120，从而允许经由同轴电缆服务在相同或不同的地理邻近区域内的若干用户。CNU122—般位于网络的用户端。在实施方式中，CNU122实施EPON MAC层，并因此以0LT102终止端对端EPON MAC链路。因此，CMC112使得能够在0LT102和CNU122之间执行端对端配置、管理和服务质量(QoS)功能。CNU122还提供范围在IOMbpiTlOGbps之间的多个以太网接口，从而将用户媒体装置124连接到网络。另外，CNU122使得能够为包括VOIP (经由IP的语音传输)、MoCA (同轴电缆多媒体联盟)、HPNA (家庭电话线网络联盟)、W1-Fi (W1-Fi联盟)等的各种服务实现网关集成。在物理层，CNU122可以执行从同轴电缆到另一媒体的物理层转换，同时保持EPON MAC层。根据实施方式，EP0N-EP0C转换可以在0LT102和CNU122之间路径中的任何地方发生，从而根据所需服务或网络可用的基础设施提供各种服务配置。例如，代替集成在节点110内，CMCl 12可以集成在0LT102内、在放大器116内，或在位于0LT102和CNU122之间的光网络单元(ONU)(在图1中没有示出)中。图2示出了根据本发明实施方式的另一示例混合EP0N-EP0C网络架构200。特别地，示例网络架构200使得能够同时实现FTTH (光纤到户)和多居住者建筑物EPOC服务配置。示例网络架构200包括与上面参考示例网络架构100描述相似的部件,包括位于CO集线器中的0LT102、无源分路器106、CMCl 12以及一个或多个CNU122。0LT102、分路器106、CMC112和CNU122以与上面参考图1描述相同的方式操作。CMC112位于例如多居住者建筑物204的地下室中。这样，网络的EPON端尽可能远地延伸到用户，其中网络的EPOC端仅提供CMC112和位于多居住者建筑物204的个别房间中的CNU单元122之间的短距离同轴电缆连接。另外，示例网络架构200包括光网络单元(0NU)206。0NU206通过由光纤线路104和108c构成的全光纤链路耦接到0LT102。0NU206使得FTTH能够服务于房屋202，允许光纤线路108c到达房屋202的生活空间的边界(例如，房屋202的外墙上的盒子)。因此，示例网络架构200使得操作员能够使用相同的OLT服务于ONU和SLU。这包括对于光纤和同轴电缆用户使用单个接口的端到端配置、管理和QoS。另外，示例网络架构200允许消除在终端用户侧使用媒体单元来管理用户并使用OLT来管理媒体单元的常规两层管理架构。I1.示例同轴电缆EPOC链路图3示出了混合EP0N-EP0C网络的EPOC部分的示例实施300。示例实施300可以是在图1中描述的示例EP0N-EP0C网络100的EPOC部分的实施方式，或是在图2中描述的示例EP0N-EP0C网络200的EPOC部分的实施方式。如在图3中示出，EPOC部分包括经同轴电缆网络304连接的EPOC CMC112和EPOC CNU122。EPOC CMCl 12包括光收发器308 ;串行器-解串行器(SERDES)模块310 ；EP0C PHY模块312，在实施方 式中包括CMC接口现场可编程门阵列(FPGA) 314和子频带分割复用(SDM，空分复用)FPGA316 ;控制器模块318 ;模数转换器(ADC) 322 ;数模转换器(DAC) 320 ；以及包括RF发射(TX)电路336和RF接收(RX)电路338的射频(RF)模块326。光收发器308可以包括数字式光接收器，被配置为经由耦接到CMCl 12的光缆302接收光信号，并从该光信号产生电子数据信号。光缆302可以是将CMCl 12连接到OLT (例如0LT102)的EPON网络的一部分。光收发器307还可以包括数字式激光器，以从电子数据信号产生光信号，并经由光缆302传输该光信号。SERDES模块310执行光收发器308和EPOC PHY312之间的并行到串行和串行到并行数据转换。从光收发器308接收到的电子数据从并行转换成串行，以由EPOC PHY312进一步处理。同样，来自EPOC PHY312的电子数据从并行转换成串行，以由光收发器308传输。EPOC PHY模块312可选与CMC112的其他模块形成双向PHY转换模块。在下行方向上(即，通信量传输到EPOC CNU122), EPOC PHY312执行从EPOC PHY到同轴电缆PHY的PHY级转换和下行通信量的频谱成形。例如，CMC接口 FPGA314可以执行线路编码功能、前向纠错(FEC)功能和成帧功能，从而将EPON PHY编码数据转换成同轴电缆PHY编码数据。SDM FPGA316可以执行SDM功能，包括确定用于下行传输的子载波、确定子载波的宽度和频率、选择调制顺序以进行下行传输以及将下行通信量分成多个流以分别经由多个子载波中的相应子载波传输。在上行方向上(即从EPOC CNU122接收通信量)，EP0C PHY312执行通信量组合和从同轴电缆PHY到EPOC PHY的PHY级转换。例如，SDM FPGA316可以将经由多个子载波接收的流组合从而生成单个流。然后，CMC接口 FPGA314可以执行线路编码功能、FEC功能和成帧功能，从而将同 轴电缆PHY编码数据转换成EPON PHY编码数据。包括由EPOCPHY312执行的功能的CMC112的示例性实施和操作的详细描述可以在于2010年9月9日提交的美国申请第12/878，643号中找到，其全部内容通过引用结合于本文中。本领域技术人员基于本文中的教导会理解到，如上面描述的SDM可以包括经由多个载波传输/接收数据的传输技术中的任一种，包括多载波技术(例如正交频分复用(OFDM)VjW^ 0FDM、离散小波多音(DWMT))，或具有信道捆合(channel bonding)的单载波技术(例如多捆合正交幅度调制(QAM)信道技术)。控制器模块318提供EPOC PHY312的软件配置、管理和控制，包括CMC接口FPGA314和SDM FPGA316。另外，控制器模块318向服务于CMCl 12的OLT注册CMCl 12 在实施方式中，控制器模块318是包括EPON MAC模块的ONU芯片。DAC320和ADC322位于EPOC PHY312和RF模块326之间的数据路径中，并分别提供EPOC PHY312和RF模块326之间的数模和模数的数据转换。RF模块326允许CMC112经由同轴电缆网络304传输/接收RF信号。在其他实施方式中，RF模块326可以在CMC112外部。RF TX电路336包括RF发射器和相关电路(例如，混频器、频率合成器、压控振荡器(VC0)、锁相环(PLL)、功率放大器(PA)、模拟滤波器、匹配网络等)。RF TX电路338包括RF接收器和相关电路(例如混频器、频率合成器、VCO、PLL、低噪声放大器(LNA)、模拟滤波器等)。EPOC CNU122 包括 RF 模块 326、DAC320、ADC332、EPOC PHY 模块 328、EPOC MAC 模块332以及PHY模块334，RF模块326包括RFTX电路336和RF RX电路338，EPOC MAC模块 332 包括 SDM FPGA316 和 CNU 接口 FPGA330。
以上已经关于EPOC CMCl 12 描述了 RF 模块 326、DAC320、ADC322 和 SDM FPGA316。因此，处理下行通信量(即从CMC112接收的通信量)和上行通信量(即，传输到CMC112的通信量)中的操作对于本领域的普通技术人员基于本文中的教导是显而易见的。CNU 接口 FPGA330 提供 SDM FPGA316 和 EPON MAC332 之间的接口。这样，CNU 接口 FPGA330可以执行同轴电缆PHY级解码功能，包括线路解码和FEC解码。EPON MAC模块332实施EPON MAC层，包括接收和处理EPON操作、管理和维护(OAM)消息的能力，该消息可以由OLT发送并由CMCl 12转发到CNU122。另外，EPON MAC332与可以实施以太网PHY层的PHY模块334相接。PHY模块334使得能够实现经由用户网络接口(UNI) 306 (例如以太网电缆)物理传输到已连接的用户设备。II1.用于EPOC的示例注册过程EPON标准定义用于纯EPON网络的ONU注册规程。该规程仅是MAC级规程，因此不足以使得能够进行EPOC网络的适当操作。具体地，EPOC网络的同轴电缆部分需要自动协商，以确定同轴电缆链路频谱、链路带宽和功率级，并在CMC和CNU之间建立精确定时。例如，在EPON网络中，链路被设计为工作在IGbps或lOGbps。在EPOC网络中，同轴电缆链路可能局限于较低带宽，这需要在可以使用该链路之前发现。因此，该自动协商必须发生，并且同轴电缆链路必须在MAC层发现发生之前准备好使用。另外，该自动协商必须不违反管理MAC级交互的EPON标准。在下文中，提供用于EPOC的示例注册规程。这些规程被提供用于说明性目的，而并不限制本发明的实施方式。如在下面进一步说明，所描述规程符合EPON标准。该规程涵盖初始CMC注册，包括CMC (例如CMCl 12)和OLT (例如0LT102);经由EPOC网络的同轴电缆链路的PHY级发现和连接，包括CMC (例如CMC112)和CNU (例如CNU122);以及经由EPOC网络的MAC级发现和连接，包括OLT (例如0LT102)和CNU (例如CNU122)。这样，该规程可以用来完全使EPOC网络为用户通信量准备就绪。另外，该规程或其变形可以用来使得能够周期性维护EPOC网络的同轴电缆链路，由此维护经由同轴电缆链路的合适通信状况。
A.初始CMC注册在可以发现CNU (例如由CMC发现PHY级或由OLT发现MAC级)之前，OLT必须发现服务于CNU的CMC。图4示出了 EPON ONU发现过程400。EPON ONU发现过程400可以由OLT用来发现任何光纤连接的0NU。如以上在图3中所描述的，CMC包括ONU芯片，因此可以由OLT使用过程400来发现。过程400可以由OLT (例如0LT102)或CMC (例如CMCl 12)执行。过程400使用作为EPON MAC级消息的MPCP (多点控制协议)消息。如在图4中示出，过程400开始于步骤402，该步骤包括OLT广播MPCP发现选通消息。发现选通消息指定发现时间窗口。在步骤404中，在等待随机时间量之后(为了避免与也尝试注册的其他ONU冲突)，CMC传输注册请求消息到0LT。注册请求消息含有CMC的MAC地址。在从CMC接收到注册请求消息之后，OLT注册CMC并向CMC分配逻辑链路标识符(LLID)0然后，在步骤406中，OLT以注册消息向CMC发送所分配的LLID。然后，OLT以选通消息或注册消息分离地授予CMC传输时隙。在步骤408中，CMC通过在所分配的时隙中发送注册确认消息进行响应。在这点上，CMC注册并且在CMC和OLT之间建立逻辑链路。随后，在步骤410和412中，在OLT和CMC之间通信OAM消息，在步骤410和412结束，在步骤414，OLT经由EPOC网络的同轴电缆部分对CMC进行配置以用于下行操作。例如，OLT可以向CMC的EP0CPHY模块(例如EPOC PHY312)配置合适的PHY级通信参数。B.同轴电缆发现和连接—旦经由EPOC网络的同轴电缆部分对CMC进行配置来用于下行操作，那么CMC可以开始发现任何同轴电缆连接的CNU，并建立与希望注册的任何CNU的PHY链路。在实施方式中，该阶段可以包括CNU发现CMC的存在所经由的下行发现过程、CMC发现CNU的存在所经由的上行发现过程以及CMC调谐源自CNU的上行突发所经由的上行调谐过程。i)下行发现下行发现由CNU用来发现服务CMC的存在。图5示出了根据本发明实施方式的示例下行发现过程500。示例过程500被提供仅仅用于示意性目的，而并不受限于本发明的实施方式。过程500可以由CMC (例如CMCl 12)和CNU (例如CNU122)执行。
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如在图5中示出，过程500开始于步骤502，该步骤包括CMC传输导频音(pilottone)。导频音以CNU熟悉的频率(例如，偏离基带频率2MHz)传输。在相同或在不同时间，在步骤504中，CMC经由EPOC网络的同轴电缆部分广播PHY同步帧。如在下面进一步描述，导频音允许CNU定位同步帧，该同步帧向CNU提供下行信道的PHY特性。在实施方式中，PHY同步帧是CMC经由EPOC网络的同轴电缆部分传输的下行突发的一部分。下行突发可以是周期性的(例如，以2ms周期重复)，并可以是大小固定的或可变的。在另一实施方式中，PHY同步帧以专用RF信道发送。例如，在多信道系统中，PHY同步可以在单信道或多信道上发送。图6示出了根据本发明实施方式的示例下行突发600。示例下行突发600仅为说明的目的提供并且不是限制性的。如在图6中示出，示例下行突发600包括同步帧和数据帧。在实施方式中，同步帧包括保护段符号(其包括无传输)和PHY报头符号。在实施方式中，PHY报头符号使用固定低位加载速率(例如，每子频带I位)。数据帧包括MAC净荷符号。在实施方式中，MAC净荷符号使用可变的、更高位加载速率。在实施方式中，如在图6中示出，同步帧包括4个保护段符号和28个PHY报头符号。数据帧包括2016个MAC净荷符号。每个符号的持续时间是1024ns。然而，如本领域技术人员基于本文中的教导所理解的，保护段符号、PHY报头符号和/或MAC净荷符号的数目可以在其他实施方式中是不同的，并且也可以在下行突发之间变化。符号的持续时间也可以不同于1024ns。在实施方式中，同步帧用来提供关于数据帧的信息，从而在下行突发中跟进(follow)。例如，同步帧可以包括关于数据帧中的有源子频带的信息和用于有源子频带中的每个的位加载的信息。因为同步帧以低位加载速率传输，所以连接到CMC的任何CNU可以解码同步帧并确定下行信道的PHY特性。下行PHY特性由CNU的EPOC PHY (例如EPOCPHY328)用来正确地解调下行信道。另外，在另一实施方式中，同步帧可以用来向CNU提供上行信道描述，该描述定义上行信道频谱、子频带数目和每子频带的位加载速率。CNUEPOC PHY可以使用该信息来用于随后至CMC EPOC PHY (例如EPOC PHY312)的上行传输。在实施方式中，在CNU，CNU执行包括步骤506、508和510的过程，以发现CMC的存在。具体地，在检测到RF功率的存在之后，在步骤506中，CMC以特定载波频率搜索由CMC传输的导频音。如果没有发现导频音，那么，在步骤508中，CNU调整RF调谐器载波频率，并然后尝试在步骤506中，再次为新载波频率定位导频音。一旦发现导频音，那么CNU进行到步骤510，该步骤包括检测下行突发的同步帧。在实施方式中，CNU使用导频音来确定同步帧的载波频率。CNU周期性检查同步帧的存在直至发现。ii)上行发现上行发现允许CMC检测同轴电缆连接的CNU的存在。在实施方式中，上行发现可以在EPON MAC级发生(例如使用MPCP/0AM消息)，或在同轴电缆PHY级发生(例如，使用EPOCPHY消息)。图7示出了根据本发明实施方式的示例上行发现过程700。示例过程700仅为说明性目的而提供，并且不限制本发明的实施方式。过程700可以由OLT (例如0LT102)、CMC(例如CMCl 12)和CN U (例如CNU122)执行。过程700是EPON MAC级发现过程。在实施方式中，过程700接续在上面图5中描述的下行发现过程500。特别地，在过程500的步骤510中，CNU检测到同步帧之后，CNU进行到步骤710，该步骤包括等待接收U⑶(上行信道描述符)消息和MPCP发现选通消息。在相同时间或在不同时间，在步骤702中，OLT广播U⑶消息。U⑶消息是定义上行子频带(例如频率、边界等)的MPCP级消息。随后，在步骤704中，OLT广播MPCP发现选通消息。如上面提到，发现选通消息指定发现时间窗口。如在图7中示出，CMC允许UCD帧和发现选通消息到达CNU。一旦CNU接收到U⑶消息和MPCP发现选通消息，那么其进行到步骤712。在步骤712中，CNU在通过发送CNU MAC注册请求消息706 (MPCP级消息)到CMC来响应发现选通消息之前，等待随机偏移。在实施方式中，CNU MAC注册请求包括CNU的MAC地址、CNU希望注册的LLID的数目以及MPCP时间戳。在实施方式中，因为CMC和CNU之间的同轴电缆链路尚未被调谐，所以CNU使用低位加载速率(例如每子频带I位)来发送CNU MAC注册请求消息706到CMC。随后，CNU进行到步骤714，在该步骤中，CNU等待预定时间段，以接收MPCP直接发现选通消息。如果在预定时间段内未接收到直接发现选通消息，那么CNU认为CNU MAC注册请求消息未被CMC接收到并返回步骤710，在下个发现窗口自此重复上面描述的过程。在实施方式中，在没有成功接收到直接发现选通消息重复“η”次之后，CNU在返回到步骤710之前在步骤716中调整其传输(Tx)功率。一旦接收到直接发现选通消息，那么CNU进行到如以下参考图9所描述的进一步处理。在CMC，当CMC从CNU成功接收CNU MAC注册请求消息时，CNU已发现CNU。CMC使用CNU消息中的MPCP时间戳和消息的接收时间，来确定表示CMC和CNU之间的传播时间的时间差。然后，CMC将该时间差、MAC地址和源自CNU消息的LLID信息包括在OAM消息中，该OAM消息在步骤708中被发送到0LT。在实施方式中，CMC以自CNU接收CNU MAC注册请求消息的时间的固定延迟，将光纤上的OAM消息释放到OLT。该固定延迟允许OLT正确测量至CNU的往返时间(RTT)以及直接发现CNU，如在下面参考图9进一步描述。图8示出了根据本发明实施方式的另一示例上行发现过程800。示例过程800仅为说明性目的而提供，并且不限制本发明的实施方式。过程800可以由OLT(例如0LT102)、CMC (例如 CMCl 12)和 CNU (例如 CNU122)执行。过程800是EPON MAC级发现过程。在实施方式中，过程800接续在上面图5中描述的下行发现过程500。具体地，在过程500的步骤510中CNU检测到同步帧之后，CNU进行到步骤810，该步骤包括等待接收PHY发现选通消息。在相同时间或不同时间，在步骤802中，OLT广播用于MAC发现的MPCP发现选通消息。如在上面提到，发现选通消息指定发现时间窗口。CMC拦截源自OLT的MPCP发现选通消息并生成PHY发现选通消息，在步骤804中，该PHY发现选通消息被广播到同轴电缆连接的CNU。PHY发现选通指定与由MPCP发现选通消息指定的发现时间窗口对应的发现时间窗口。这样，EPON MAC操作不受在CMC和CNU之间执行的PHY级过程影响。先前已发现PHY的CNU忽略PHY发现选通。否则，一旦CNU接收PHY发现选通消息，那么其进行到步骤812。在步骤812中，CNU在通过发送PHY发现帧806到CMC来响应PHY发现选通消息之前，等待随机偏移。在实施方式中，PHY发现帧806是固定大小帧，并包括CNU的MAC地址。在另一实施方式中，PHY发现帧806以低位加载速率(例如，每子频带I位)传输，从而增强CMC正确接收它的机会。随后，CNU进行到步骤814，在该步骤中，CNU等待预定时间段，以接收PHY报头消息。如果在预定时间段 内未接收到PHY报头消息，那么CNU认为PHY报头消息未被CMC接收到并返回步骤810，在下个PHY发现窗口自此重复上面描述的过程。在实施方式中，在没有成功接收PHY报头消息重复“η”次之后，CNU在返回至步骤810之前，在步骤816中调整其传输(Tx)功率和/或符号偏移。一旦接收到PHY报头消息，那么CNU进行到如在下面参考图10描述的进一步处理。在CMC，当CMC从CNU成功接收PHY发现帧时，CMC已发现CNU PHY。在步骤808中，CMC将PHY报头消息寻址到CNU。PHY报头消息通过向CNU分配PHY链路ID通知其已发现该CNU。iii)上行调谐上行调谐允许CMC调谐同轴电缆连接的CNU的上行传输时间、传输功率和/或子频带配置，以增强性能。在实施方式中，上行调谐包括CMC从源自CNU的上行突发测量一个或多个参数(例如相位、幅度、错误率等)，并发送PHY命令到CNU，以基于测量值适当调整一个或多个传输参数(例如传输时间、传输功率、子频带配置等)。由于上行信道通常由其他服务CNU使用，因此上行调谐必须在预留上行时隙中执行，如在下面进一步描述。图9示出了根据本发明实施方式的示例上行调谐过程900。示例过程900仅为说明性目的而提供，并且不是本发明的实施方式的限制。过程900可以由OLT(例如0LT102)、CMC (例如 CMCl 12)和 CNU (例如 CNU122)执行。在实施方式中，过程900接续上面在图7中描述的上行发现过程700。具体地，在过程700的步骤714中，CNU进入等待时期，其中CNU等待接收MPCP直接发现选通消息。当CNU处于该状态时，在步骤902中，OLT发送直接发现选通消息到CNU。直接发现选通消息是前往CNU的单播消息，请求CNU在指定注册时隙中向OLT注册。如果直接发现选通消息被CNU接收，那么CNU进行到步骤912，在该步骤中，CNU经由通向OLT的同轴电缆发送MPCP注册请求消息904。然后，CNU进行到步骤914，以等待从OLT接收MPCP注册消息。另一方面，CMC从CNU接收MPCP注册请求消息，并代替转发MPCP注册请求消息到OLT上，CMC捕获MPCP注册请求消息并使用注册时隙(或其剩余)对CNU进行上行调谐。具体地，在步骤906中，CMC发送单播PHY调整消息到CNU。PHY调整消息可以包括对上行传输功率、传输时间、子频带配置和/或在CNU的位加载的微调调整。微调调整可以基于由CNU进行的CMC上行传输的先前测量值。在实施方式中，PHY调整消息在源自CMC的下行突发的同步帧中发送。在步骤914中，等待MPCP注册消息的CNU接收PHY调整消息，并进行到步骤916，在该步骤中，CNU根据在PHY调整消息中含有的微调调整来调整其传输参数。然后，CNU返回至步骤714，自此重复上面描述的以上过程，直到CMC确定上行调谐完成。具体地，在CMC确定CNU上行调谐完成时，在步骤910中，CMC允许由CNU在步骤908中发送的注册请求消息(响应于源自OLT (没有在图9中示出)的随后直接发现选通消息)，以行进到0LT。一旦接收到注册请求消息，OLT发送注册消息到CNU，这允许CNU离开步骤914并进行到如在下面参考图11描述的进一步处理。图10示出了根据本发明实施方式的另一示例上行调谐过程1000。示例过程1000仅为说明性的目的而提供，并且不是本发明的实施方式的限制。过程1000可以由OLT (例如 0LT102)、CMC (例如 CMC112)和 CNU (例如 CNU122)执行。在实施方式中，过程1000接续上面在图8中描述的上行发现过程800。具体地，在过程800的步骤814中，CNU进入等待时期，在该等待时期中，CNU等待接收PHY报头消息。一旦接收到PHY报头消息，那么CNU进行到过程1000的步骤1012，在该步骤中，CNU等待MPCP维护-标记选通消息的接收。如在上面提到，上行调谐必须在预留上行时隙中执行，以不干扰由其他服务CNU进行的上行传输。为了预留上行时隙，在示例过程1000中，在步骤1002中，CMC发送MPCP报告消息到OLT。MPCP报告消息请求预定长度的上行时隙以由CMC使用。响应于MPCP报告消息，在步骤1004中，OLT发送MPCP选通消息到CMC。MPCP选通消息授予为CMC预留的上行时间窗口。CMC通过改变到CNU MAC地址和/或LLID的目的地地址和/或LLID并调整已授予的上行时间窗口来修改MPCP选通消息，从而调谐在CMC和CNU之间的RTT。另外，CMC标记MPCP选通消息为维护消息，并在该消息中添加标识CNU PHY被调谐的PHY索弓丨。CMC (使用其EPOC PHY模块)然后在步骤1006中发送已修改的MPCP选通消息到CNU。在实施方式中，然后，CMC可以在预留上行时间窗口期间发送由CMC上行生成的空闲位或包到0LT。在另一实施方式中，为PHY调谐分配预定LLID。OLT轮询该LLID，好像其正期望源自LLID的响应。CMC拦截该轮询，以为连接到其的任何CNU执行PHY调谐。该实施方式的一个优点在于，当多个CMC存在于相同的OLT端口上时,相同时隙可以由每个CMC用来微调其CNU，由此显著降低维护开销。在CNU，经修改的MPC选通消息被CNU的EPOC PHY模块基于其维护标记来拦截(并且不被转发到CNU的EPON MAC模块)。CNU然后进行到步骤1014，在该步骤中，CNU在经修改的MPCP选通消息 中指定的上行时间窗口中传输PHY调谐突发1008到CMC。CNU然后进行到步骤1016，以等待从CMC接收单播PHY调整消息。
CMC (使用其EPOC PHY模块)基于源自CNU的PHY调谐突发，测量一个或多个参数(例如相位、幅度、错误率等)，并然后在步骤1010中，发送单播PHY调整消息到CNU，从而基于测量值适当调整一个或多个传输参数(例如传输时间、传输功率、子频带配置等)。在实施方式中，由CMC执行的该处理专门在PHY级完成(例如，由CMC的EPOC PHY模块完成)。在实施方式中，过程1000可以重复多于一次，直到CNU调谐到进入服务。C.MAC发现和连接一旦CMC和CNU之间的PHY链路已如上述建立并调谐，那么CMC允许CNU向OLT注册和/或由OLT发现。在一个实施方式中，如在下面进一步描述，OLT已获悉CNU的MAC地址，并且该过程完成MPCP发现并允许CNU的EPON MAC向OLT注册。在另一实施方式中，还没有发生OLT和CNU之间的MAC级通信，并且该过程允许CNU的EPON MAC被OLT发现并向OLT注册。图11示出了根据本发明实施方式的示例发现过程1100。示例过程1100仅为说明性目的而提供，并且不是本发明的实施方式的限制。过程1100可以由OLT (例如0LT102)、CMC (例如 CMCl 12)和 CNU (例如 CNU122)执行。在实施方式中，过程1100接续上面在图9中描述的上行调谐过程900。具体地，在过程900的步骤910中，CMC允许源自CNU的注册请求消息在PHY调谐的结束传送到0LT。注册请求消息含有CNU的MAC地址。 一旦接收到注册请求消息，OLT注册CNU并向其分配LLID。然后，在步骤1102中，OLT在注册消息中发送所分配的LLID到CNU。然后，OLT分离地在选通消息中或在注册消息中授予CNU传输时隙。在步骤1104中，CNU通过在所分配的时隙中发送注册确认消息来响应。在这点上，CNU被注册并且在CNU和OLT之间建立逻辑链路。CNU进行到步骤1110，从而处理任何进入的OAM发现消息。
随后，在步骤1106和1108中，在OLT和CNU之间通信OAM消息，从而执行OAM发现，在步骤1106和1108的结束，OLT和CNU之间的EPON MAC链路准备好进行用户通信量的通信。图12示出了根据本发明实施方式的示例发现过程1200。示例过程1200仅为说明性目的而提供，并且不是本发明的实施方式的限制。过程1200可以由OLT (例如0LT102)、CMC (例如 CMCl 12)和 CNU (例如 CNU122)执行。在实施方式中，过程1200接续上面在图10中描述的上行调谐过程1000。具体地，在过程1000的步骤1010中，CMC发送单播PHY调整消息到CNU，以在CNU调整一个或多个上行传输参数。一旦CNU上行传输在CMC示出可接受性能，那么CMC在步骤1202中发送PHY消息到CNU，指示CNU尝试与OLT连接。PHY消息由CNU PHY模块(例如EPOC ΡΗΥ328)接收，该CNU PHY模块现在开始允许EPON MAC消息传送到CNU的EPON MAC模块(例如EPONMAC332)。随后，在步骤1204中(例如，在下个EPON发现窗口中)，OLT广播发现选通消息。CNU的EPON PHY允许发现选通消息到达CNU的EPON MAC。在步骤1206中，CNU的EPON MAC通过在发现选通消息中指定的时隙内以随机偏移发送带有时间戳的注册请求消息来响应。在实施方式中，由于注册请求消息以随机偏移传输，因此该消息由CNU用全报头突发(与同步脉冲一起)传输，从而允许CMC PHY确定突发的开始。
CMC接收注册请求消息，并在步骤1208中，在自接收该消息的时间的固定延迟接收到OLT的注册请求消息。固定延迟允许OLT正确测量到CNU的往返时间(RTT)。随后，OAM发现可以如上面关于过程1000的步骤1106和1108描述发生，然后用户通信量可以开始在CNU和OLT之间流动。D.同轴电缆PHY周期性维护随着由于温度和干扰导致同轴电缆段上的状况改变，需要例如上行的周期性调谐。在实施方式中，周期性维护可以仅需要上行传输的相位和幅度的重测量。在另一实施方式中，周期性调谐可以可替换或另外需要调整位加载、传输功率、传输时间和/或停用/启用上行子频带。根据实施方式，周期性维护在用户通信量之间在不丢失任何用户数据的情况下执行。在实施方式中，周期性维护由CMC周期性触发，或基于由CMC做出的测量值周期性触发，该测量值包括例如但不限于误码率、相位误差、幅度误差等。在实施方式中，使用与在连接所使用的相同PHY调谐过程(例如过程1000)来执行周期性调谐。具体地，周期性调谐开始于CMC控制器(例如控制器318)发送MPCP报告消息到0LT，以预留上行时隙。MPCP报告消息请求预定长度的上行时隙，以由CMC使用。上行时隙的长度经选择为对于源自被调谐的CNU的预期PHY调谐突发足够大。在实施方式中，PHY调谐突发大小取决于要执行的调谐和由CMC对该突发上做出的测量类型。例如，更准确的误码率测量需要更大突发。响应于MPCP报告消息，OLT发送MPCP选通消息到CMC。MPCP选通消息授予为CMC预留的上行时间窗口。CMC通过将目的地地址改变成维护下的CNU的MAC地址，并调整已授予的时间窗口以调谐在CMC和CNU之间的RTT，来修改MPCP选通消息。另外，CMC将MPCP选通消息标记为维护消息，并在该消息中添加与分配到CNU的当前活动的PHY索引不同的新PHY索引。CMC然后发送经修改的MPCP选通消息到CNU。在实施方式中，然后，CMC可以在预留的上行时间窗口期间向上行发送空闲位到OLT。 在CNU，已修改 的MPCP选通消息被CNU的EPOC PHY模块基于其维护标记拦截(并且不转发到CNU的EPON MAC模块)。CNU然后进行到发送PHY调谐突发到受到经修改的MPCP选通消息指示的CMC。CMC从CNU接收PHY调谐突发，并基于PHY调谐突发根据需要进行测量。CMC然后将测量值与新PHY索引关联，代替CNU的当前活动的PHY索引。通过这样做，CMC可以发送PHY调整消息到CMC，指示其在不增加损失用户数据的风险，同时在活动的PHY索引上测试传输参数的情况下为新的PHY索引调整上行传输参数。CMC可以按需要在新PHY索引上对源自CNU的一个或多个上行调谐突发进行测量，同时用户通信量在活动的索引上继续流动，而不受正在进行的维护影响。一旦在新PHY索引上实现可接受的上行性能(用新的上行传输配置)，那么CMC指示CNU将用户通信量切换到新PHY索引，该索引变为CNU的活动PHY索引。IV.示例计算机系统环境对相关领域技术人员显而易见的是，本文中所描述的本发明的各种元素和特征可以以使用模拟和/或数字电路的硬件实施、以通过由一个或多个通用或专用处理器执行指令的软件实施，或作为硬件和软件的组合来实施。为了完整性，提供通用计算机系统的以下描述。本发明的实施方式可以以硬件实施，或作为软件和硬件的组合来实施。因此，本发明的实施方式可以在计算机系统或其他处理系统的环境中实施。这样的计算机系统1300的示例在图13中示出。在图1至图3中示出的模块可以在一个或多个计算机系统1300上执行。此外，在图4、图5和图7-图12中示出的过程的每个步骤可以在一个或多个计算机系统1300上实施。计算机系统1300包括一个或多个处理器，例如处理器1304。处理器1304可以是专用或通用数字信号处理器。处理器1304连接到通信基础设施1302 (例如总线或网络)。根据该示例性计算机系统描述各种软件实施。在阅读本描述之后，怎样使用其他计算机系统和/或计算机架构实施本发明变得对相关领域技术人员是显而易见的。计算机系统1300还包括主存储器1306，优选随机存取存储器(RAM)，并且还包括辅助存储器1308。辅助存储器1308可以包括例如硬盘驱动器1310和/或代表软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器等的可移除存储驱动器1312。可移除存储驱动器1312以已知的方式从可移除存储单元1316读取和/或写入可移除存储单元1316。可移除存储单元1316代表由可移除存储驱动器1312读取或由可移除存储驱动器1312写入的软盘、磁带、光盘等。相关领域技术人员理解到，可移除存储单元1316包括其中存储有计算机软件和/或数据的计算机可用存储媒体。在可替换实施方式中，辅助存储器1308可以包括允许计算机程序或其他指令加载入计算机系统1300中的其他类似工具。这样的工具可以包括例如可移除存储单元1318和接口 1314。这样工具的示例可以包括程序盒式存储器与盒式存储器接口(例如在视频游戏装置中所发现的那些)、可移除存储器芯片(例如EPROM或PR0M)和关联插槽、指状驱动器和USB端口以及允许软件和数据从可移除存储单元1318传送到计算机系统1300的其他可移除存储单元1318和接口 1314。计算机系统1300还可以包括通信接口 1320。通信接口 1320允许软件和数据在计算机系统和外部装置之间传送。通信接口 1320的示例可以包括调制解调器、网络接口(例如以太网卡)、通信端口 、PCMCIA插槽和卡等。经通信接口 1320传送的软件和数据是信号的形式，该信号可以是电子信号、电磁信号、光信号或能够由通信接口 1320接收的其他信号。这些信号经通信路径1322提供到通信接口 1320。通信路径1322传送信号并可以使用导线或电缆、光纤、电话线路、蜂窝电话链路、RF链路和其他通信信道来实施。如本文中所使用的，术语“计算机程序媒体”和“计算机可读媒体”用来一般表示有形存储媒体(例如可移除存储单元1316和1318)，或安装在硬盘驱动器1310中的硬盘。这些计算机程序产品是用于向计算机系统1300提供软件的工具。计算机程序(也称为计算机控制逻辑)存储在主存储器1306和/或备用存储器1308中。计算机程序也可以经通信接口 1320接收。这样的计算机程序在被执行时使得计算机系统1300能够实施本文所讨论的本发明。具体地，计算机程序在被执行时使得处理器1304能够实施本发明的处理，例如本文中所描述的任一种方法。因此,这种计算机程序表示计算机系统1300的控制器。在使用软件实施本发明的情况下，软件可以存储在计算机程序产品中并且可以利用可移除存储驱动器1312、接口 1314或通信接口 1320加载到计算机系统1300中。在另一实施方式中，本发明的特征主要以使用例如硬件部件(例如，特定用途集成电路(ASIC)以及门阵列)的硬件来实现。用于执行本文中所描述的功能的硬件状态机的实施对于相关领域的普通技术人员也是显而易见的。V.结论以上已经借助于示出特定的功能及其关系的功能块描述了实施方式。为了便于进行描述，任意限定了这些功能构建块的界限。可限定可替换的界限，只要特定功能及其关系被适宜地执行即可。前述具体实施方式
的描述将本发明的总体本质完全传达给本领域的普通技术人员，使得在不背离本发明的总体思想的前提下，本领域的普通技术人员通过应用本领域内的知识在无需过度试验的情况下容易对这种具体实施方式
进行修改和/或适应于各种应用。因此，基于本文中所给出的教导和引导，这样的适应和修改旨在落入已公开的实施方式的等效物的意义和范围内。应理解，本文中的措辞和术语用于描述目的而不用于限制，使得本说明书的术语或措辞由本领域的技术人员根据本教导和引导来解释。本发明的实施方式的外延和保护范围不应受上述示例性实施方式中的任一个限制，但应仅根据以下权 利要求及其等同物来限定。
权利要求
1.一种用于对基于同轴电缆的以太网无源光网络的网络中的同轴电缆链路进行调谐的方法，包含: 发送第一以太网无源光网络(EPON)媒体访问控制(MAC)消息到光线路终端； 从所述光线路终端接收第二 EPON MAC消息，所述第二 EPON MAC消息指定第一预留上行时隙； 从所述第二 EPON MAC消息生成经修改的EPON MAC消息，所述第二 EPON MAC消息基于所述第一预留上行时隙指定第二预留上行时隙； 发送所述经修改的EPON MAC消息到同轴电缆网络单元； 在所述第二预留上行时隙内从所述同轴电缆网络单元接收调谐突发；以及 基于所述接收的调谐突发发送调谐消息到所述同轴电缆网络单元。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一EPON MAC消息包括所述第一预留上行时隙的期望长度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一预留上行时隙的所述期望长度基于源自所述同轴电缆网络单元的所述调谐突发的预期长度确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述第二EPON MAC消息生成所述经修改的EPON MAC消息包含: 用所述同轴电缆网络单元的MAC目的地地址代替所述第二 EPON MAC消息的MAC目的地地址；以及 将所述第二 EPON MAC消息标记为维护消息。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，生成所述经修改的EPONMAC消息进一步包含: 在所述经修改的EPON MAC消息中添加物理层索引。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包含: 基于所述接收的调谐突发测量幅度、相位和误码率中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调谐消息包括对所述同轴电缆网络单元上的上行传输时间、上行传输功率、上行子频带配置和上行位加载速率中的一个或多个进行的调整。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包含: 发送物理层消息到所述同轴电缆网络单元，所述物理层消息指示所述同轴电缆网络单元向所述光线路终端注册。
9.一种同轴电缆媒体转换器,包含: 以太网无源光网络(EPON)媒体访问控制(MAC)模块，所述EPON MAC模块被配置为发送第一 EPON MAC消息到光线路终端，从所述光线路终端接收第二 EPON MAC消息，所述第二EP0NMAC消息指定第一预留上行时隙，并从所述第二 EPON MAC消息生成经修改的EPON MAC消息，所述第二 EPON MAC消息基于所述第一预留上行时隙指定第二预留上行时隙；以及基于同轴电缆的以太网无源光网络(EPOC)物理层模块，所述EPOC物理层模块被配置为发送所述经修改的EPON MAC消息到所述同轴电缆网络单元。
10.一种用于将基于同轴电缆的以太网无源光网络(EPOC)网络中的同轴电缆链路调谐的方法，包含: 将从同轴电 缆网络单元前往光线路终端(的第一以太网无源光网络(EPON)媒体访问控制(MAC)消息拦截，所述第一 EPON MAC消息在由所述光线路终端分配的预留上行时隙内发送；以及 在所述 预留上行时隙的剩余时间段发送调谐消息到所述同轴电缆网络单元。
全文摘要
本发明公开了基于同轴电缆的以太网无源光网络的物理层连接和调谐，其中用于基于同轴电缆的以太网无源光网络(EPOC)的示例注册规程与以太网无源光网络(EPON)标准兼容。该规程涵盖初始同轴电缆媒体转换器(CMC)注册；经由EPOC网络的同轴电缆链路的物理层发现和连接；以及经由EPON网络的媒体访问控制(MAC)级发现和连接。这样，该规程可以用来完全使得EPOC网络为用户通信量准备就绪。另外，该规程或其变形可以用来使得能够周期性维护EPOC网络的同轴电缆链路，由此维护在同轴电缆链路上的合适通信状况。
文档编号H04Q11/00GK103248617SQ20131004410
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月4日 优先权日2012年2月3日
发明者爱德华·W·博伊德, 桑贾伊·戈斯瓦米, 约什·梅尔科 申请人:美国博通公司