專利名稱：基于gpon的光橋接器設備及其測距方法
技術領域：
本發明涉及GPON (Gi gab it-capable Passive Optical Networks，吉比特無源光網絡)距離擴展和線路調試的技術，特別是涉及一種基于GPON的光橋接器設備及其測距方法。
背景技術：
GPON技術起源于1995年開始逐漸形成的ATMPON技術標準，PON是英文“無源光網絡”的縮寫。而GPON (Gigabit-Capable PON)最早由FSAN組織于2002年9月提出，ITU-T 在此基礎上于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的標準化。從而最終形成了 GPON的標準族。基于GPON技術的設備基本結構與已有的PON類似，也是由局端的OLT (光線路終端)，用戶端的0NT/0NU (光網絡終端或稱作光網絡單元)，連接前兩種設備由單模光纖(SM fiber)和無源分光器(Splitter)組成的 ODN(光分配網絡)以及網管系統組成。但目前的PON(Passive Optical Networks，無源光網絡)光模塊支持 20KM(Kilo Meter,千米)的距離，并且PON系統的設備互通聯調時缺少線路上的調試的技術。
發明內容
本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中的PON系統僅支持20KM的距離且缺少線路調試技術的缺陷，提供一種基于GPON的光橋接器設備及其測距方法。本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的一種基于GPON的光橋接器設備，其特點在于，其包括PON下行傳輸層分析模塊，用于對GPON MAC的下行部分的重用；信息與事件分析模塊，用于分析本設備需要的具體的事件和信息，該信息與事件分析模塊包括GP0N事件分析子模塊、下行信息分析子模塊和GPON分析處理子模塊，其中 GPON分析處理子模塊用于計算本設備的全局邏輯距離，以及上行每個突發Burst幀的窗 Π ；上行幀分析和重建模塊，用于在信息與事件分析模塊得到重建的上行時序后獲取、分析和重建上行幀，該上行幀分析和重建模塊包括一上行幀頭搜尋子模塊，用于上行幀頭的定位和狀態計數、收數據包計數和異常計數。較佳地，所述PON下行傳輸層分析模塊還用于下行幀的解出，譯碼，幀頭分析， PLOAM的解析和上行BWMAP的解析。較佳地，所述下行信息分析子模塊還用于建立分配號與ONU對應表，以便基于ONU 對各個ONU的狀態和數據進行統計和分析。較佳地，所述GPON事件分析子模塊還用于采集功率水平變化的信息，以便控制本地的ONU光模塊。較佳地，所述信息與事件分析模塊還包括一上行時序計算模塊，用于在計算了每個上行突發Burst幀的基礎上重建上行的時序。較佳地，所述上行幀分析和重建模塊還包括一 OLT光模塊和CPA控制子模塊，用于計算CPA的復位時刻和OLT光模塊的復位時刻。較佳地，所述上行幀分析和重建模塊還包括一物理線路出錯檢測子模塊，用于數據奇偶校驗的檢驗。較佳地，所述上行幀分析和重建模塊還包括一上行幀重建子模塊，用于根據上行幀頭搜尋子模塊對幀頭的定位和上行時序計算子模塊來重建上行的數據幀時刻和補償導碼。本發明的另一技術方案為一種前述的基于GPON的光橋接器設備的測距方法，其特點在于，其包括以下步驟S1、所述下行信息分析子模塊采集上行空口信息包，得到上行突發Burst幀參數， 包括保護長度，導碼模式，幀定界符的模式和預分配tpM _值；&、在ONU序列號請求之前，采集下行的擴展Burst長度信息包，記錄調整的導碼長度；S3、ONU序列號請求；、、所述下行信息分析子模塊采集下行的分配ONU標識號信息包和建立各個下級 ONU的狀態；S5、所述GPON事件分析子模塊分析下行的測距請求事件，把該事件內的ONU作為目標0NU，并且開始計數器，從測距請求事件中得到測距上行發送授權開始時刻tranging
Sstart >S6、利用上行幀頭搜尋子模塊，當上行找到測距回復幀幀頭的時間點，結束計數器，設定計數器值是tAe ；S7、所述下行信息分析子模塊對目標ONU采集下行的測距時間信息包，得到分配的均衡時延tEqD，通過下式計算本設備的全局邏輯距離tgto，tgblr = tAG-tpre EqD+tEqD-tranging_ Sstart,計算的單位是比特；重復S5-S7步驟，得到以各個ONU為目標而計算到的本設備的全局邏輯距離，放在ONU測距表內；&、所述GPON分析處理子模塊基于和參數上行帶寬映射，計算搜索上行的數據包的窗口，公式如下tdlmt p = tgto+tSstart，計算單位是比特，上行帶寬映射內含上行授權傳輸容器開始時刻tSstot，tdlmt p是測距完后正常工作時上行幀定界符的時刻。較佳地，步驟&中若沒有擴展Burst長度信息包，則導碼長度根據G984. 2規范計
笪弁。較佳地，步驟S7中選擇第一個目標ONU計算而來的本設備的全局邏輯距離作為步驟S8中的計算的根據，或者通過求平均的方法給出本設備的，并且剔除異常的目標ONU計算而來的本設備的全局邏輯距離tgto。本發明的積極進步效果在于本發明實現了更長距離的PON系統，通過多個PON光橋接器的層疊，能達到40或60KM。本發明除了延長PON的距離，還在PON中增加了分析和管理功能，通過光橋接器對于各個ONU的精確測距和狀態的監測，能有效地發現出錯的PON 設備，包括 ONU(Optical Network Unit，光網絡單元)和 OLT(Optical Line ^Terminal，光線路終端)和各個線路時延抖動的監測。
在產品應用上，本發明延長了 PON距離；在測試儀器應用上，本發明增強開發分析，線路聯調和監控。
圖1為本發明的光橋接器設備的具體結構組成圖。圖2為本發明的測距方法的狀態轉移流程圖。圖3為本發明的計算全局邏輯距離的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。如上文所述，因為光模塊的一條光路徑傳輸距離有限，所以光橋接器設備的距離的延長是通過光電和電光轉換得以使用多個光路徑。但是根據PON的上行突發Burst幀特點，上行實現光電和電光需要精確地知道突發Burst幀的時刻，同時作為一個橋接設備，上行必須補償有損的導碼，以利繼續往OLT傳輸。本發明正是基于這一思想，通過檢測OLT和 ONU之間的測距過程，建立橋接器自己的全局邏輯距離，通過計算解決了預算上行幀時刻的問題，從而可以有效地控制突發光電轉換設備CPA (Clock Phase Aligner,時鐘相位定位器)和OLT光模塊，例如CPA復位時刻。由于正確地譯出上行突發幀，所以也可以有效地補償光電轉換損失的導碼。為便于理解本發明，從設備的構造和測距方法的工作原理兩方面進行介紹。(一 )本設備的具體構造如圖1所示，在左右兩側，本設備的OLT光模塊連接下一級的ONU光模塊，ONU光模塊連接上級的OLT光模塊。中間部分示出了本設備包括的幾大模塊，分別為PON下行傳輸層分析模塊、信息與事件分析模塊和上行幀分析和重建模塊。其中，PON下行傳輸層分析模塊是對GPON MAC (Medium Access Control，媒體訪問控制)的下行部分的重用，主要的功能有下行幀的解出，譯碼，幀頭分析，PLOAM(Physical Layer Operations,Administration and Maintenance，物理層操作管理禾口維護)的角軍析禾口上行BWMAP (Bandwidth map，帶寬映射)的解析。在PON下行傳輸層分析模塊基礎上，信息與事件分析模塊主要用來分析本設備需要的具體的事件Event和信息Message，主要的作用是1、分析GPON的事件，由GPON事件分析子模塊實現；2、分析GPON的下行信息，由下行信息分析子模塊實現，建立分配號ALL0CID與ONU 對應表，以便基于ONU對各個ONU的狀態和數據進行統計和分析。3、對下文工作原理中提到的事件和信息后進行內在過程的分析，由GPON分析處理子模塊實現，主要包括以下功能a、計算本設備的全局邏輯距離主要以上面的事件和信息與上行幀分析和重建模塊反饋實際幀頭時刻。b、上行每個突發Burst幀的窗口 ；C、采集功率水平變化的信息，以便有效地控制本地的ONU光模塊。本GPON分析處理子模塊的功能和主要涉及的事件和信息在工作原理部分詳細介紹。4、及在計算了每個上行突發Burst幀的基礎上重建上行的時序，由上行時序計算子模塊實現。而上行幀分析和重建模塊，就是在信息與事件分析模塊得到重建的上行時序后獲取，分析和重建上行幀，具體功能如下a、計算CPA的復位時刻和OLT光模塊的復位時刻，由OLT光模塊和CPA控制子模塊實現；b、上行幀頭的精確定位和狀態計數，收數據包計數和異常計數，由上行幀頭搜尋子模塊實現；C、數據奇偶校驗的檢驗，由物理線路出錯檢測子模塊實現；d、根據上行幀頭搜尋子模塊對幀頭的定位和上行時序計算子模塊來重建上行的數據幀時刻和補償導碼，由上行幀重建子模塊實現。可以對上面描述的信息和事件本身或參數或檢測到的出錯做觸發條件，采集上下行的原始數據到外部內存，以便進一步的分析。( 二 )本設備的測距方法工作原理本設備通過精確地測距，使得上行的突發Burst幀重新生成，進行PON設備的分析監控測試和當做光橋接器使用。本方法核心在于是測距，即估算本設備全局邏輯距離和計算上行突發Burst幀的窗口。下面步驟1)到4)主要獲取參數和每個ONU狀態。步驟幻到7)進行測距，見圖 2狀態轉移圖。步驟8)是基于前面步驟的結果計算上行的幀時序。步驟1)利用下行信息分析子模塊采集上行空口信息包Upstreamjkerhead，得到如下的上行突發Burst幀參數如下保護guard長度，導碼preamble模式，幀定界符 delimiter的模式和預分配、6 _值(Equalization Delay，均衡時延)；步驟2、在ONU序列號SN請求之前，采集下行的擴展Burst長度信息包ExtendecL Burst_Length,記錄調整的導碼ft~eamble長度。如果沒有該信息包，導碼I^eamble長度根據G984. 2規范計算，G984. 2規范為本領域的公知常識，在此不做贅述；步驟3) ONU序列號SN請求；步驟4)利用下行信息分析子模塊采集下行的分配ONU標識號ID信息包Assigru 0NU_ID,建立各個下級ONU的狀態；步驟幻前述GPON事件分析子模塊分析下行的測距請求事件Ranging—Request，把該事件內的ONU作為目標0NU，并且開始計數器.。此時刻參考示意圖3中的時間點A。從測距請求事件中得到測距上行發送授權開始時刻tranging Sstart ；步驟6)當上行找到測距回復幀krial_Number_ONU幀頭的時間點C，利用上行幀頭搜尋子模塊來實現，結束計數器，計數器值是tAe ；步驟7)下行信息分析子模塊對目標的ONU采集下行的測距時間信息包Ranging_ Time得到分配的均衡時延t_，通過下式計算本設備的全局邏輯距離，其示意圖見圖 3 tgblr — ^AG~^pre_EqD+^EqD~^ranging_Sstart ；計算的單位是比特；重復5)-7)步驟，得到以各個ONU為目標而計算到的本設備的
7全局邏輯距離，放在ONU測距表內。本領域技術人員一般可以選擇第一個目標ONU計算而來的本設備的全局邏輯距離作為下面步驟的計算的根據。同時也可以通過求平均的方法給出本設備的(GlcAal Logic Reach，全局邏輯距離)，并且剔除異常的目標ONU 計算而來的本設備的全局邏輯距離；步驟8) GPON分析處理子模塊基于和參數上行帶寬映射BWMAP，計算搜索上行的數據包的窗口如下tdlmt_p 一 tgblr+tsstart ；計算單位是比特；BWMAP內含上行授權傳輸容器T-CONT(Transmission Container)開始時刻tSstot，tdlmt p是測距完后正常工作時上行幀定界符delimiter時刻。由上可知，由于橋接器設計過程中，已經對OLT和ONU的一些過程作了監控(即前文中的信息和事件分析)，所以在橋接器的基礎上，把OLT和ONU之間的各種類型的上下行幀做采集，從而可以實現在PON系統中對OLT和ONU設備進行分析。該功能大大加速了不同廠家OLT和ONU建立互通的速度，也可以有效地分析開發中的問題。綜上所述，本發明不僅擴展了 GPON系統的距離，而且也可以當做測試分析儀器使用。而目前的GPON的設備，一般就是普通的0NU，只有20KM的覆蓋范圍，而本發明不僅當做普通ONU使用，也可以增加使用距離，也可以作為PON的測試分析儀器使用。本設備適合各種 PON 系統，包括 EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太網無源光網絡)，GPON寸寸。另外，外部內存可以對上下行的數據做各種條件下的數據采集，并且對采集的包做了相關的分析。進一步通過軟件對原始數據的分析和整理，能有效地進行PON系統的開發測試。雖然以上描述了本發明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種基于GPON的光橋接器設備，其特征在于，其包括PON下行傳輸層分析模塊，用于對GPON MAC的下行部分的重用；信息與事件分析模塊，用于分析本設備需要的具體的事件和信息，該信息與事件分析模塊包括GP0N事件分析子模塊、下行信息分析子模塊和GPON分析處理子模塊，其中GPON 分析處理子模塊用于計算本設備的全局邏輯距離，以及上行每個突發Burst幀的窗口 ；上行幀分析和重建模塊，用于在信息與事件分析模塊得到重建的上行時序后獲取、分析和重建上行幀，該上行幀分析和重建模塊包括一上行幀頭搜尋子模塊，用于上行幀頭的定位和狀態計數、收數據包計數和異常計數。
2.如權利要求1所述的基于GPON的光橋接器設備，其特征在于，所述PON下行傳輸層分析模塊還用于下行幀的解出，譯碼，幀頭分析，PLOAM的解析和上行BWMAP的解析。
3.如權利要求1所述的基于GPON的光橋接器設備，其特征在于，所述下行信息分析子模塊還用于建立分配號與ONU對應表，以便基于ONU對各個ONU的狀態和數據進行統計和分析。
4.如權利要求1所述的基于GPON的光橋接器設備，其特征在于，所述GPON事件分析子模塊還用于采集功率水平變化的信息，以便控制本地的ONU光模塊。
5.如權利要求1所述的基于GPON的光橋接器設備，其特征在于，所述信息與事件分析模塊還包括一上行時序計算模塊，用于在計算了每個上行突發Burst幀的基礎上重建上行的時序。
6.如權利要求1所述的基于GPON的光橋接器設備，其特征在于，所述上行幀分析和重建模塊還包括一 OLT光模塊和CPA控制子模塊，用于計算CPA的復位時刻和OLT光模塊的復位時刻。
7.如權利要求1所述的基于GPON的光橋接器設備，其特征在于，所述上行幀分析和重建模塊還包括一物理線路出錯檢測子模塊，用于數據奇偶校驗的檢驗。
8.如權利要求5所述的基于GPON的光橋接器設備，其特征在于，所述上行幀分析和重建模塊還包括一上行幀重建子模塊，用于根據上行幀頭搜尋子模塊對幀頭的定位和上行時序計算子模塊來重建上行的數據幀時刻和補償導碼。
9.一種如權利要求1所述的基于GPON的光橋接器設備的測距方法，其特征在于，其包括以下步驟、S1、所述下行信息分析子模塊采集上行空口信息包，得到上行突發Burst幀參數，包括保護長度，導碼模式，幀定界符的模式和預分配tpM _值；&、在ONU序列號請求之前，采集下行的擴展Burst長度信息包，記錄調整的導碼長度；、S3、ONU序列號請求；、、所述下行信息分析子模塊采集下行的分配ONU標識號信息包和建立各個下級ONU 的狀態；&、所述GPON事件分析子模塊分析下行的測距請求事件，把該事件內的ONU作為目標 0NU,并且開始計數器，從測距請求事件中得到測距上行發送授權開始時刻tranging Sstart ；、56、利用上行幀頭搜尋子模塊，當上行找到測距回復幀幀頭的時間點，結束計數器，設定計數器值是tAe ；、57、所述下行信息分析子模塊對目標ONU采集下行的測距時間信息包，得到分配的均衡時延^id，通過下式計算本設備的全局邏輯距離 tgblr' tgblr = tAG-tpre_EqD+tEqD-tranging_Sstart, 算的單位是比特；重復步驟，得到以各個ONU為目標而計算到的本設備的全局邏輯距離 Igblr‘ 放在ONU測距表內；&、所述GPON分析處理子模塊基于和參數上行帶寬映射，計算搜索上行的數據包的窗口，公式如下tdlmtp = tgto+tSstart，計算單位是比特，上行帶寬映射內含上行授權傳輸容器開始時刻tSstot，tdlmt p是測距完后正常工作時上行幀定界符的時刻。
10.如權利要求9所述的基于GPON的光橋接器設備的測距方法，其特征在于，步驟& 中若沒有擴展Burst長度信息包，則導碼長度根據G984. 2規范計算。
11.如權利要求9所述的基于GPON的光橋接器設備的測距方法，其特征在于，步驟S7 中選擇第一個目標ONU計算而來的本設備的全局邏輯距離作為步驟S8中的計算的根據，或者通過求平均的方法給出本設備的，并且剔除異常的目標ONU計算而來的本設備的全局邏輯距離tgto。
全文摘要
本發明公開了基于GPON的光橋接器設備及其測距方法，通過檢測OLT和ONU之間的測距過程，建立橋接器自己的全局邏輯距離，通過計算解決了預算上行幀時刻的問題，從而可以有效地控制突發光電轉換設備CPA和OLT光模塊，例如CPA復位時刻。由于正確地譯出上行突發幀，所以也可以有效地補償光電轉換損失的導碼。本發明實現了更長距離的PON系統，通過多個PON光橋接器的層疊，能達到40或60KM。本發明除了延長PON的距離，還在PON中增加了分析和管理功能，通過光橋接器對于各個ONU的精確測距和狀態的監測，能有效地發現出錯的PON設備，包括ONU和OLT和各個線路時延抖動的監測。
文檔編號H04B10/14GK102377507SQ20101025232
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月13日 優先權日2010年8月13日
發明者沈衛杰, 陳慶洪 申請人:新嶠網絡設備(上海)有限公司