[发明专利]具有快速决定阈值设置的PON突发模式接收器

说明书

托马斯S·王(Thomas S.Wong)

凯瑟琳T·黄(Katherine T.Hoang)

技术领域

本发明涉及例如在无源光学网络(PON)中使用的突发模式数字接收器，且确切地说涉及一种从多个光学网络单元(ONU)或其它产生具有未知转变电平的信号的发射器接收每秒千兆位的信号。

背景技术

PON在点对多点通信应用中使用。图1说明PON 10的简单实例。光学线路终端(OLT)12连接到PON的“首端”，且通常位于本地电话交换(中心局)中。OLT12控制对共享的PON的接入，并使PON与更宽的电信网络互连。连接到PON的外部服务的实例可以是电缆电视(CATV)14、因特网网络16(用于VoIP和数据)和任何其它广域网络(WAN)18。连接器总线或交换机19将来自各种服务的信号连接到OLT 12端口。OLT 12使用具有众所周知的格式的串行或并行电信号与总线19通信。

OLT 12管理来自外部来源的传入数据、将所述数据转换成光脉冲并经由一个或一个以上光纤电缆将数据传输到多个光学网络单元(ONU)20，21，22，其是PON的用户端，通常在OLT 12下游至多达10km处。ONU经由电线连接到最终用户23到25。OLT 12还管理从ONU 20到22到外部网络的光学传输。如果光纤一直延伸到住宅或办公建筑，那么将需要光学网络端接(Optical Network Termination，ONT)。端接是ONU还是ONT与本发明无关。

PON是非常高效的，因为在光纤网络中只使用无源分路器28。分路器28将来自OLT 12的光纤电缆34耦合到每个通往ONU 20到22的光纤电缆30到32。在PON系统中，可将来自单个光纤电缆的光信号分路到64个或64个以上的光纤中。

在例如ITU-T-G.984(千兆位PON(Gigabit PON))等各种公开案中描述PON的标准。所有这些可应用的标准都是所属领域的技术人员众所周知的，且以引用的方式并入。

OLT 12中的发射器36使用激光二极管将电数据转换成光脉冲。OLT 12以一种波长将光传输到ONU，且ONU以不同的波长将光传输回到OLT，因此在PON中存在波分多路复用(WDM)。

PON中的接收器38将从ONU接收到的光学信号转换成电信号。

媒体接入控制器(MAC)40控制PON上的通信和数据的格式化(例如，包化、解包化、串行-并行转换等)。在PON上从ONU“向上游”传递到OLT 12的数据通常根据时分多址(TDMA)技术而多路复用，其中使用指配的时隙在时间上分隔数据信道，以免在OLT 12处发生冲突。OLT 12通常使用广播方案将来自外部网络的数据传输到ONU，且具有在传输中指定的目的地地址的特定ONU接着处理所述数据。未定址的ONU忽略所述传输。为了安全性起见使用加密。

使用某一协议标准以包的形式传输来自ONU的数据。已经研发出被称为媒体接入控制(MAC)协议的各种协议来控制ONU的对PON上的共享容量的上游接入。MAC协议可在上游方向上实施TDMA多路复用方案，或者可使用其它基于包的数据传送案，所述方案更加适合于特别高的数据速率或可变速率不对称数据传输。

典型的PON配置并不准许ONU彼此直接通信，且需要MAC 40来确定传输次序和传输时间。

用于GPON的ITU标准中所描述的一种常用类型的MAC协议指定包小区之间最小32位的保护时间以防止冲突，用于位同步的交替的1秒与0秒的44位前同步码，用以指示传入的有效负载数据的开始的20位的定界符，接下来是固定或可变长度的有效负载数据。所述有效负载数据包含地址和主要数据信息。图2中说明此协议的简化版本。

由于每个ONU 20到22与OLT 12相距不同的距离，所以包的往返时间对于每个ONU将是不同的。OLT 12中的MAC 40具有稳定的参考时钟，其用于对传入的数字信号进行处理。由于重要的是来自所有ONU的位都由OLT 12同相地接收，所以MAC 40针对每个ONU引入相位校正以供在传输时使用，使得所有的ONU都具有相同的恒定的均衡的往返延迟。这被称为测距修正(ranging)。

GPON系统中的MAC 40在包突发结束后不久便发布可编程的复位信号，以便使协议序列和其它任何需要复位的电路复位。复位脉冲在前同步码之前不久结束。复位脉冲在数据突发之间的保护时间期间发生。此些MAC是众所周知的，且市场上可购买到。