Xg-pon1和ng-pon2 twdm-pon系統(tǒng)中的下行前向糾錯(cuò)開(kāi)-關(guān)控制的方法和裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】XG-P0N1和NG-P0N2 TWDM-PON系統(tǒng)中的下行前向糾錯(cuò)開(kāi)-關(guān)控制的方法和裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)?jiān)谠?5U.S.C.§ 119(e)下要求于2013年2月25日提交的、序號(hào)為61/769，057、題目為““Method And Apparatus of Downstream Forward Error Correct1nOn-Off Control in XG-PONland NG-P0N2 TffDM-PON Systems”美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，通過(guò)引用將其整體并入本文。
[0003]背景
[0004]本申請(qǐng)涉及在單波長(zhǎng)通道和多波長(zhǎng)通道的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)、設(shè)備和技術(shù)。
[0005]無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)是基于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(P2MP)技術(shù)的光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在點(diǎn)多多點(diǎn)(P2MP)技術(shù)中，單光纖和多個(gè)無(wú)源分支點(diǎn)用來(lái)提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)。PON系統(tǒng)可以便于用戶利用服務(wù)提供者的通信設(shè)施訪問(wèn)因特網(wǎng)的電信、信息、娛樂(lè)以及其他資源。PON系統(tǒng)可以包括稱為光線路終端(OLT)的中央節(jié)點(diǎn)，其可以通過(guò)無(wú)源光配線網(wǎng)絡(luò)(ODN)處于與單個(gè)或多個(gè)稱為光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)的用戶節(jié)點(diǎn)的連接中。ONU可以位于訪問(wèn)用戶的處所處或訪問(wèn)用戶的處所附近。OLT可以位于訪問(wèn)提供者的通信設(shè)施處(中心局)。在基于時(shí)分復(fù)用/時(shí)分多址(TDM/TDMA)原理的傳統(tǒng)PON系統(tǒng)中，諸如G.984G-P0N或G.987XG-P0N，OLT對(duì)單下行波長(zhǎng)和單上行波長(zhǎng)進(jìn)行操作。通過(guò)ODN連接到OLT的多個(gè)ONU共享相同的下行波長(zhǎng)和相同的上行波長(zhǎng)。
[0006]以9.95328Gb/s的下行線路速率和2.48832Gb/s的上行線路速率操作的G.987XG-P0N系統(tǒng)具有指定的XG-P0N1。以9.95328Gb/s的下行和上行的對(duì)稱線路速率操作的G.987XG-P0N系統(tǒng)具有指定的XG-P0N2。9.95328Gb/s的標(biāo)稱簡(jiǎn)化形式是10G，而2.48832Gb/s的標(biāo)稱簡(jiǎn)化形式是2.5G。
[0007]在多波長(zhǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中(Mff-PON)，每個(gè)對(duì)專有下行波長(zhǎng)和專有上行波長(zhǎng)進(jìn)行操作的多個(gè)OLT通過(guò)波長(zhǎng)多路轉(zhuǎn)換器(WD)連接到同一個(gè)0DM，并且通過(guò)該ODM連接到多個(gè)0NU。與給定的OLT相關(guān)的一個(gè)下行波長(zhǎng)和一個(gè)上行波長(zhǎng)的組合形成雙向波長(zhǎng)通道。多個(gè)下行波長(zhǎng)到達(dá)每個(gè)ONU ;然而每個(gè)ONU能夠只接收和處理一個(gè)下行波長(zhǎng)并且在任何給定的時(shí)間只生成一個(gè)上行波長(zhǎng)。ONU可以被設(shè)計(jì)為對(duì)特定的一對(duì)下行波長(zhǎng)和上行波長(zhǎng)進(jìn)行操作，在該情況中它是固定的ONU ;或者它可以能夠及時(shí)改變其下行波長(zhǎng)和上行波長(zhǎng)，在該情況中它是可調(diào)的ONU。
[0008]多波長(zhǎng)TffMD-PON系統(tǒng)在ITU-T G.989的建議系列的架構(gòu)內(nèi)被標(biāo)準(zhǔn)化。G.989系統(tǒng)應(yīng)該支持每個(gè)雙向波長(zhǎng)通道的下行線路速率和上行線路速率的以下組合:
[0009]10G下行和10G上行
[0010]10G下行和2.5G上行
[0011]2.5G下行和2.5G上行
[0012]涉及10G下行線路速率的線路速率組合的TWDM-PON通道的規(guī)范應(yīng)該基于G.987XG-P0N規(guī)范得到。
[0013]ODN特征在于最大光纖距離和最大分光比，最大光纖距離即OLT和最遠(yuǎn)的ONU之間的光纖總長(zhǎng)，最大分光比即由于在ODN中遇到的分支設(shè)備，由OLT傳輸?shù)牡竭_(dá)ONU的光功率(假設(shè)沒(méi)有衰減)最小部分。取決于最大光纖距離和最大分光比兩者的ODN的總衰減確定ODN的損耗預(yù)算。對(duì)于正確操作的無(wú)源光系統(tǒng)，ODN損耗預(yù)算應(yīng)該與OLT和ONU收發(fā)機(jī)的光功率預(yù)算是均衡的，其可以被確定為收發(fā)機(jī)的最差情況的平均光發(fā)射功率和最差情況的接收機(jī)的靈敏度之間的差，其為表征接收機(jī)能夠以其進(jìn)行操作的接收到的光功率的最小值的參數(shù)。接收機(jī)的操作能力通常根據(jù)接收到的數(shù)字信號(hào)的誤碼率(BER)量化:通常是，在其臨界區(qū)域的接收到的光信號(hào)越弱，接收到的數(shù)字信號(hào)的BER越高。因此，接收機(jī)的靈敏度不以絕對(duì)項(xiàng)來(lái)測(cè)量，而是相對(duì)于特定的參考BER等級(jí)來(lái)測(cè)量。參考BER等級(jí)一般設(shè)置在10 和10 12之間。
[0014]前向糾錯(cuò)(FEC)是提高不可靠介質(zhì)上的數(shù)據(jù)通信的可靠性的知名技術(shù)。它廣泛地應(yīng)用在數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)系統(tǒng)中。其實(shí)，為了實(shí)現(xiàn)FEC，數(shù)據(jù)源(S卩，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信中的發(fā)射機(jī)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)中的寫(xiě)入器)將冗余添加到要發(fā)送或要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中。當(dāng)數(shù)據(jù)由通信鏈路上的接收機(jī)或由存儲(chǔ)設(shè)備的讀取器恢復(fù)時(shí)，冗余允許解碼器檢測(cè)和恢復(fù)可能在傳輸或存儲(chǔ)過(guò)程中已被破壞的一些數(shù)據(jù)。經(jīng)歷成功恢復(fù)的錯(cuò)誤數(shù)可以被量化并且取決于由數(shù)據(jù)源添加的冗余量。
[0015]在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中的FEC改進(jìn)了接收到的數(shù)字信號(hào)的BER，并且因此，允許稍微不敏感(并且因此不貴)的接收機(jī)的使用，以均衡給定的ODN的損耗預(yù)算。可選擇地，F(xiàn)EC可以被看作是改進(jìn)OLT和ONU收發(fā)機(jī)對(duì)的光功率預(yù)算的工具。然而，F(xiàn)EC的使用導(dǎo)致通過(guò)光通信鏈路發(fā)送冗余信息所需的數(shù)字帶寬形式的傳輸開(kāi)銷的成本的增加。
[0016]在以1G下行線路速率和2.5G上行線路速率操作的G.987XG-P0N1系統(tǒng)中，ONU接收機(jī)的靈敏度被指定在BER == 10 3的高參考等級(jí)，表明在FEC應(yīng)用之后，F(xiàn)EC的使用將有效BER減小到10 12的所需的等級(jí)。如果使用高冗余的FEC碼，這樣的BER的減小是可能的。對(duì)于這樣的高冗余的FEC碼，ITU-T建議G.987.3指定理德-所羅門(mén)碼RS (248，216)，其是普通的RS (255，223)碼的縮短形式。碼的縮短(截短)形式的使用允許碼字的大小在系統(tǒng)數(shù)據(jù)路徑的寬度上的對(duì)準(zhǔn)以及簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。RS(248，216)碼屬于系統(tǒng)線性循環(huán)分組碼族。對(duì)于有用數(shù)據(jù)的每216個(gè)符號(hào)(字節(jié))，添加32字節(jié)的冗余信息(奇偶校驗(yàn)字節(jié))。
[0017]由于在下行方向上，將FEC應(yīng)用到系統(tǒng)上的所有ONU以考慮最壞情況的ODN損耗，ITU-TG.987的建議系列指定下行FEC始終開(kāi)啟。根據(jù)G.987.3，條款10.3，“上行和下行方向上，對(duì)OLT和ONU兩者，F(xiàn)EC支持是強(qiáng)制的。在下行方向上，F(xiàn)EC始終是開(kāi)啟的；在上行方向上，F(xiàn)EC的使用是在OLT的動(dòng)態(tài)控制之下進(jìn)行的。”
[0018]由于在下行方向上，將FEC應(yīng)用到系統(tǒng)上的所有ONU以考慮最壞情況的ODN損耗，ITU-TG.987的建議系列指定下行FEC始終開(kāi)啟。根據(jù)G.987.3，條款10.3，“上行和下行方向上，對(duì)于OLT和ONU兩者，F(xiàn)EC支持是強(qiáng)制的。在下行方向上，F(xiàn)EC始終是開(kāi)啟的；在上行方向上，F(xiàn)EC的使用是在OLT的動(dòng)態(tài)控制之下進(jìn)行的?！?br>[0019]XG-PONl系統(tǒng)以9.95328Gb/s的下行線路速率操作，每125微秒傳輸155520字節(jié)大小的PHY幀。PHY幀由24字節(jié)的物理同步塊(PSBd)和627個(gè)RS(248，216)碼字的序列組成，每個(gè)碼字是248個(gè)字節(jié)長(zhǎng)。因此，F(xiàn)EC之后的XG-PONl下行鏈路的有效容量是8.667648Gb/s或約為線路速率的87.1 %。在XG-PON系統(tǒng)被標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)間(2010)，認(rèn)為這個(gè)有效容量足以用于預(yù)想的應(yīng)用。然而，XG-PONl尤其是基于XG-PONl的NG-P0N2TWDM-P0N系統(tǒng)的最新出現(xiàn)的應(yīng)用可能要求低分光率，但是最高的可能容量。使用低所需分光率，這樣的應(yīng)用不在最差的情況ODM的損耗下操作，并且，因此，改進(jìn)功率預(yù)算不在是優(yōu)先考慮的事。在這樣的情形中，引起FEC的開(kāi)銷可能成為不必要的負(fù)擔(dān)。然而，始終開(kāi)啟的限制和XG-PONl中缺乏下行FEC開(kāi)-關(guān)控制使該開(kāi)銷不可避免。
[0020]使用動(dòng)態(tài)FEC控制的已知的問(wèn)題是開(kāi)啟和關(guān)閉FEC涉及使用不同的速度執(zhí)行的過(guò)程:將FEC奇偶校驗(yàn)字節(jié)復(fù)用到要輸出的數(shù)據(jù)流上或?qū)⑵媾夹ｒ?yàn)字節(jié)從要輸出的數(shù)據(jù)流移除可以瞬間起效(單個(gè)PHY幀的時(shí)間尺度)。然而，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)路徑的速率可能需要具有擴(kuò)展的反饋回路的流-控制操作，并且是較慢的。例如，在XG-PONl的情況中，XGTC成幀數(shù)據(jù)路徑(XG-P0N協(xié)議棧的下一個(gè)更高的子層)以每幀135432字節(jié)的速率處理數(shù)據(jù)。支持FEC的開(kāi)-關(guān)控制和使在給定的PHY幀開(kāi)始的FEC無(wú)效應(yīng)該是可能的，XGTC數(shù)據(jù)路徑將必須轉(zhuǎn)變?yōu)橐悦繋?55496字節(jié)的速率處理數(shù)據(jù)。
[0021]這樣的過(guò)程速率的差異已導(dǎo)致FEC的開(kāi)-關(guān)調(diào)節(jié)可能不是無(wú)損耗的操作的認(rèn)識(shí)。因此支持下行FEC的開(kāi)-關(guān)控制和使用單比特的FEC指示的ITU-T建議G.984.3 "G-PONTC層規(guī)范”強(qiáng)調(diào)(G.984.3 (2008)，條款13.2.3.1)注意FEC的激活和去激活并不意指‘月艮務(wù)中的’操作。在轉(zhuǎn)換期間的行為