СТРУКТУРА СИНХРОНИЗАЦИИ ФРЕЙМА НИСХОДЯЩЕГО КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ДЕСЯТИГИГАБИТНОЙ ПАССИВНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СЕТИ ЗАЩИЩЕННОЙ КОНТРОЛЕМ ОШИБОК В ЗАГОЛОВКЕ Российский патент 2014 года по МПК H04L1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологиям передачи данных и, в частности, к Структуре Синхронизации фрейма нисходящего канала десятигигабитной пассивной оптической сети с защищенной контролем ошибок в заголовке.

Уровень техники

Пассивная оптическая сеть (PON) представляет собой систему для предоставления сетевого доступа через "последнюю милю". PON представляет собой точку для многоточечной сети, состоящей из терминала оптической линии (OLT) в центральном офисе оптической распределительной сети (ODN) и множества модулей оптической сети (ONU) в помещениях клиентов. В некоторых системах PON, таких как гигабитные системы PON (GPON), данные нисходящей передачи передают данных в режиме широковещательной передачи со скоростью приблизительно 2,5 гигабит в секунду (Гбит/с), в то время как данные восходящей передачи передают со скоростью приблизительно 1,25 Гбит/с. Однако возможности по полосе пропускания систем PON, как ожидается, будут увеличены, поскольку требования к услугам повышаются. Для удовлетворения повышенных требований к услугам некоторые появляющиеся системы PON, такие как системы доступа следующего поколения (NGA), переконфигурируют для транспортирования фреймов данных с улучшенной надежностью и эффективностью при больших полосах пропускания, например, около десяти Гбит/с.

Раскрытие изобретения

В одном варианте осуществления раскрытие включает в себя устройство, содержащее OLT, выполненное с возможностью соединения с множеством ONU и передачи множества фреймов по нисходящему каналу передачи данных в ONU, в котором каждый из фреймов нисходящего канала передачи данных содержит множество кодовых слов прямой коррекции ошибок (FEC), и множество дополнительных не-FEC кодированных байтов, которые содержат информацию синхронизации, которая защищена кодом контроля ошибок в заголовке (НЕС).

В другом варианте осуществления раскрытие включает в себя устройство, содержащее модуль обработки, выполненный с возможностью размещения данных управления, данных пользователя или обоих во множестве кодовых слов FEC в фрейме нисходящей передачи данных и размещения физической последовательности синхронизации (PSync), структуры суперфрейма и структуры идентификатора пассивной оптической сети (PON-ID), во множестве дополнительных не-FEC кодированных байтов в фрейме нисходящей передачи данных, и модуля передачи, выполненного с возможностью передачи FEC кодовых слов, и дополнительных не-FEC кодированных байтов в фрейме нисходящей передачи данных, в пределах окна размером 125 микросекунд.

В еще одном, другом варианте осуществления, раскрытие включает в себя способ, содержащий воплощение в ONU конечного автомата синхронизации, который содержит состояние Hunt, состояние Pre-Sync и состояние Sync для множества фреймов нисходящей передачи данных, в котором каждый из фреймов нисходящей передачи данных содержит блок физической синхронизации (PSBd), содержащий структуру физической синхронизации (PSync), структуру суперфрейма и структуру PON-ID, в которой структура суперфрейма содержит счетчик суперфрейма и первый НЕС, защищающий структуру суперфрейма, и в котором PON-ID структура содержит PON-ID, и второй НЕС, защищающий структуру PON-ID.

Эти и другие свойства будут теперь более понятны из следующего подробного описания изобретения, которое следует рассматривать совместно с приложенными чертежами и формулой изобретения.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания данного описания теперь делается ссылка на следующее краткое описание, которое следует рассматривать совместно с приложенными чертежами и подробным описанием, на которых одинаковые номера ссылочных позиций представляют одинаковые элементы.

На фиг.1 показана схема варианта осуществления PON.

На фиг.2 показана схема варианта осуществления фрейма.

На фиг.3 показана схема варианта осуществления области фрейма.

На фиг.4 показана схема другого варианта осуществления области фрейма.

На фиг.5 показана схема варианта осуществления конечного автомата синхронизации.

На фиг.6 показана блок-схема последовательности операций варианта осуществления способа выработки PON.

На фиг.7 показана схема варианта осуществления устройства, выполненного с возможностью реализации способа формирования фрейма PON.

На фиг.8 показана схема варианта осуществления универсальной вычислительной системы.

Осуществление изобретения

Следует понимать вначале, что хотя иллюстративное воплощение одного или больше вариантов осуществления предусмотрены ниже, раскрытые системы и/или способы могут быть воплощены с использованием любого количества технологий, как известных в настоящее время, так и существующих. Раскрытие никоим образом не должно ограничиваться иллюстративными воплощениями чертежей и представленными ниже технологиями, включающими в себя примерные конструкции и варианты воплощения, иллюстрируемые и описанные здесь, но может быть модифицировано в пределах объема приложенной формулы изобретения вместе с полным объемом ее эквивалентов.

В системах PON ошибки во множестве фреймов могут быть скорректированы, используя схему FEC. В соответствии со схемой FEC, переданные фреймы могут содержать множество кодовых слов FEC, которые могут содержать множество блоков данных, и блоки проверки на четность. Каждое количество блоков, которое соответствует кодовому слову FEC, может быть затем совмещено или "синхронизировано" с использованием "конечного автомата", например, в буфере, фреймере или в определенном месте в запоминающем устройстве в ONU или OLT. Кодовое слово FEC может быть синхронизировано после обнаружения один за другим его блоков данных и блоков проверки на четность и проверки, что последовательность блоков соответствует ожидаемой последовательности блоков кодового слова FEC. В противном случае, когда обнаруживают блок, находящийся не в последовательности, процесс может быть запущен снова во втором блоке в последовательности блоков, для обнаружения и синхронизации правильной последовательности блоков.

Здесь раскрыты система и способ для поддержки синхронизации передачи и обнаружения/коррекции ошибок в системах PON, таких как 10-гигабитная PON (XGPON). Система и способ используют механизм кадрирования, который поддерживает схему FEC и обеспечивает синхронизацию при передаче в PON. Фреймы могут быть переданы в пределах множества окон передачи, например, в периоды времени приблизительно 125 микросекунд, где каждое из окон передачи может содержать целочисленное кратное кодовых слов FEC для обнаружения/коррекции ошибок. Окно передачи также может содержать дополнительные или добавочные байты, которые можно использовать для синхронизации передачи. Добавочные байты могут содержать синхронизацию фрейма и/или синхронизацию времени и могут не быть кодированы FEC (например, не защищены FEC), и, поэтому, могут не обрабатываться по схеме FEC. Вместо этого дополнительные байты также могут содержать кодирование НЕС, которое может обеспечивать обнаружение/коррекцию ошибок для информации синхронизации во фреймах.

На фиг.1 иллюстрируется один вариант осуществления PON 100. PON 100 содержит OLT 110, множество ONU 120 и ODN 130, которые могут быть соединены с OLT 110 и ONU 120. PON 100 может представлять собой сеть передачи данных, которая не требует, чтобы какие-либо активные компоненты распределяли данные между OLT 110 и ONU 120. Вместо этого в PON 100 могут использовать пассивные оптические компоненты в ODN 130, для распределения данных между OLT 110 и ONU 120. PON 100 может представлять собой системы NGA, такие как десятигигабитные GPON (или XGPON), которые могут иметь полосу пропускания нисходящей передачи данных приблизительно десяти Гбит/с и полосу пропускания восходящей передачи данных, по меньшей мере, приблизительно 2,5 Гбит/с. Другие примеры соответствующих PON 100 включают в себя асинхронный режим передачи PON (APON) и широкополосный PON (BPON), определенные Сектором стандартизации телекоммуникаций Международного союза электросвязи (ITU-T) стандарт G 983, GPON, определенный по стандарту ITU-T G 984, Ethernet PON (EPON), определенный стандартом Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, ИИЭР (IEEE) 802.3 ah, 10-гигабитный EPON, как описано в стандарте IEEE 802.3 av, и мультиплексированный с разделением по длине волны (WDM) PON (WPON), все из которых представлены здесь по ссылке, как если бы они были воспроизведены здесь полностью.

В варианте осуществления OLT 110 может представлять собой любое устройство, которое выполнено с возможностью обмена данными с ONU 120 и другой сетью (не показана). В частности OLT 110 может действовать как посредник между другой сетью и ONU 120. Например, OLT 110 может передавать данные, принятые из сети, в ONU 120 и передавать данные, принятые из ONU 120, в другую сеть. Хотя конкретная конфигурация OLT 110 может изменяться в зависимости от типа PON 100, в варианте осуществления OLT 110 может содержать передатчик и приемник. Когда другая сеть использует сетевой протокол, такой как Ethernet или синхронную оптическую сеть (SONET)/синхронную цифровую иерархию (SDH), которые отличаются от протокола PON, используемого в PON 100, OLT 110 может содержать преобразователь, который преобразует сетевой протокол в протокол PON. Преобразователь OLT 110 может также преобразовывать протокол PON в сетевой протокол. OLT 110 может обычно размещаться в центральном местоположении, таком как центральный офис, но может быть также расположен в других местах расположения.

В варианте осуществления ONU 120 может представлять собой любые устройства, которые выполнены с возможностью связи с OLT 110 и потребителем или пользователем (не показаны). В частности, ONU 120 могут действовать как посредники между OLT 110 и потребителем. Например, ONU 120 могут передавать данные, принятые из OLT 110, клиенту, и передавать данные, принятые от клиента, в OLT 110. Хотя конкретная конфигурация ONU 120 может изменяться в зависимости от типа PON 100, в варианте осуществления, ONU 120 могут содержать оптический передатчик, выполненный с возможностью передачи оптических сигналов в OLT 110, и оптический приемник, выполненный с возможностью принимать оптические сигналы из OLT 110. Кроме того, ONU 120 могут содержать преобразователь, который преобразует оптический сигнал в электрические сигналы для клиента, такие как сигналы в протоколе Ethernet, и второй передатчик и/или приемник, который может передавать и/или принимать электрические сигналы в устройство клиента. В некоторых вариантах осуществления ONU 120 и терминалы оптической сети (ONT) аналогичны и, таким образом, здесь используются взаимозаменяемые термины. ONU могут обычно быть расположены в распределенных местах положения, таких как помещения для клиентов, но могут также быть размещены в других местах расположения.

В варианте осуществления ODN 130 может представлять собой систему распределения данных, которая может содержать оптоволоконные кабели, соединители, разветвители, распределители и/или другое оборудование. В варианте осуществления оптоволоконные кабели, соединители, разветвители, распределители и/или другое оборудование могут представлять собой пассивные оптические компоненты. В частности, оптические оптоволоконные кабели, соединители, разветвители, распределители и/или другое оборудование могут представлять собой компоненты, которые не требуют какого-либо питания для распределения сигналов данных между OLT 110 и ONU 120. В качестве альтернативы, ODN 130 может содержать один или множество оборудования обработки, такого как оптические усилители. ODN 130 может обычно продолжаться от OLT 110 до ONU 120 в разветвленной конфигурации, как показано на фиг.1, но, в качестве альтернативы, могут быть выполнены в любой другой конфигурации от одной точки к множеству точек.

В варианте осуществления, OLT 110 или ONU 120 или оба могут быть выполнены с возможностью воплощения схемы FEC для контроля ошибок или уменьшения ошибок передачи. Как часть схемы FEC, данные могут быть скомбинированы с кодом коррекции ошибок, который может содержать избыточные данные, перед передачей. Например, данные и код коррекции ошибок могут быть инкапсулированы или могут быть кадрированы в кодовое слово FEC, которое может быть принято и может быть декодировано другим компонентом PON. В некоторых вариантах осуществления кодовое слово FEC может содержать код коррекции ошибок и может быть передано с данными, без модификации битов данных. Когда принимают код с коррекцией ошибок, по меньшей мере, некоторые из ошибок в переданных данных, такие как ошибки битов, могут быть обнаружены и могут быть скорректированы без необходимости передачи дополнительных данных. Передача кода коррекции ошибок, в дополнение к данным, может занимать, по меньшей мере, некоторую часть полосы пропускания канала, и, следовательно, может уменьшить доступную полосу пропускания для данных. Однако схема FEC может использоваться для обнаружения ошибок вместо специализированного обратного канала информации, для уменьшения сложности схемы обнаружения ошибок, затрат или их обоих.

Схема FEC может содержать модель конечного автомата, которая может использоваться для синхронизации кодового слова FEC, например, определения, правильно ли выровнены множество принимаемых блоков, которые представляют кодовое слово FEC, соответственно, или находятся ли они в правильной последовательности. Синхронизация кодового слова FEC или проверка выравнивания блоков FEC могут потребоваться для корректного получения данных и кода коррекции ошибок. Например, OLT 110, ONU 120 или оба могут содержать процессор FEC, который может представлять собой аппаратные средства, такие как схема, или программное обеспечение, которое воплощает модель конечного автомата. Процессор FEC может быть соединен с соответствующими приемниками и/или дефреймерами в OLT 110 или ONU 120, и может использовать аналогово-цифровое преобразование, модуляцию и демодуляцию, линейное кодирование и декодирование или их комбинации. Кодовое слово FEC, содержащее принятые блоки, также может быть синхронизировано в определенном местоположении в запоминающем устройстве или в буфере, соединенном с процессором FEC и приемником.

Как правило, данные нисходящей передачи данных в системах PON, могут быть переданы во множестве фреймов - контейнера передачи GPON (GTC), например, на уровне GTC, в пределах множества соответствующих фиксированных временных окон, например, размером приблизительно 125 микросекунд. Фрейм GTC может содержать блок физического управления нисходящей передачей данных (PCBd) и полезную нагрузку GTC (например, данные пользователя), которая может не содержать время или информацию времени суток (ToD). Однако для установления синхронизации при передаче PON, информация ToD или любая другая информация синхронизации может потребоваться в переданных фреймах. В одном варианте осуществления OLT 110 может быть выполнен с возможностью передачи информации о ToD и/или любую другую информацию синхронизации в ONU 120, например, в фрейме нисходящей передачи данных в соответствующем окне передачи. Фрейм нисходящей передачи данных может также поддерживать схему FEC для обнаружения и коррекции ошибок. В соответствии с этим окно передачи может содержать кодовые слова FEC, которые могут содержать код данных и код коррекции ошибок, и информацию времени или ToD. В частности, окно передачи может содержать целочисленное кратное кодовых слов FEC и множество дополнительных или добавочных байтов, которые могут не быть кодированы FEC, и, поэтому, могут не обрабатываться или могут не быть защищены от ошибок с использованием схемы FEC. Дополнительные или добавочные байты могут использоваться для предоставления времени (например, ToD) и/или информации синхронизации для передач PON и могут также содержать кодирование НЕС, которое может использоваться для обнаружения и/или коррекции каких-либо ошибок в данных синхронизации.

Например, OLT 110 может передавать данные по нисходящему каналу передачи данных в множестве фреймов - контейнеров передачи XGPON (XGTC) в пределах соответствующих временных окон размером приблизительно 125 микросекунд или любых временных окон любой фиксированной длительности времени. Фрейм XGTC (и соответствующее временное окно) могут составлять полезную нагрузку, которая содержит кодовые слова FEC, например, приблизительно 627 кодовых слов FEC, используя кодирование Рида-Соломона (RS) (248, x) FEC (например, x равно приблизительно 216 или приблизительно 232). Кроме того, фрейм XGTC (и соответствующее временное окно) могут содержать дополнительные байты (например, в PCBd), например, приблизительно 24 байта, которые содержат данные синхронизации и/или временной синхронизации, и кодирование НЕС, как подробно описано ниже.

На фиг.2 иллюстрируется вариант осуществления фрейма 200, который может содержать кодированное управление FEC и/или данные пользователя, и не-FEC кодированную информацию синхронизации. Например, фрейм 200 может соответствовать фрейму GTC или XGTC, например, после OLT 110 в ONU 120, и могут быть переданы в пределах фиксированного временного окна. Фрейм 200 может содержать первую область 210 и вторую область 211. Первая область 210 может соответствовать GTC или XGTC PCBd или заголовку и может содержать информацию времени или синхронизации, такую как структура PSync, ToD, другую информацию синхронизации времени и/или синхронизацию фрейма или их комбинации. В частности, информация времени или синхронизации может не быть кодирована FEC и может быть ассоциирована с кодированием НЕС в первой области 210, и может использоваться для обнаружения/коррекции множества ошибок битов, которые могут возникать в первой области 210. Первая область 210 более подробно описана ниже. В варианте осуществления фрейм 200 может соответствовать фрейму GTC или XGTC, который кодирован с использованием RS (248, x), и, таким образом, первая область 210 может содержать приблизительно 24 байта. Хотя первая область 210 предшествует второй области 211 на фиг.2, в других вариантах осуществления первая область 210 может быть расположена в других местах положения фрейма 200, таких как после второй области 211.

Вторая область 211 может соответствовать полезной нагрузке GTC или XGTC и может содержать множество кодовых слов, которые могут быть кодированы FEC. Например, вторая область 211 может содержать целочисленное кратное кодовых слов FEC. Полезная нагрузка GTC или XGTC может содержать полезную нагрузку 212 (Plend) нисходящей передачи, карту 214 полосы пропускания восходящей передачи (US BWmap), по меньшей мере, одну операцию физического уровня, поле 216 администрирования и технического обслуживания (PLOAM), и полезную нагрузку 218. Plend 212 может содержать множество подполей, включая в себя отрезок В (Blen) и код проверки циклической избыточности (CRC). Blen может обозначать длину US BWmap 214, например, в байтах. CRC может использоваться для проверки присутствия ошибок в принятом фрейме 200, например, в ONU 120. Например, фрейм 200 может быть отброшен в случае неудачного CRC. В некоторых системах PON, которые поддерживают передачу данных в асинхронном режиме передачи (ATM), подполя могут также включать в себя подполе отрезка (Alen), которое обозначает длину полезной нагрузки ATM, которая может содержать часть фрейма 200. US BWmap 214 может содержать массив блоков или подполей, каждый из которых может содержать одно выделение полосы пропускания для отдельного контейнера передачи (ТС), который может использоваться для администрирования выделением полосы пропускания при восходящей передаче на уровне GTC. ТС может быть объектом транспортирования на уровне GTC, который может быть выполнен с возможностью передачи информации более высокого уровня от входа на выход, например, от OLT в ONU. Каждый блок в BWmap 214 может содержать множество подполей, таких как идентификатор выделения (Alloc-ID), флаги, время начала (SStart), время остановки (SStop), CRC или их комбинации.

Поля 216 PLOAM могут содержать сообщение PLOAM, которое может быть передано из OLT в ONU и включать в себя сигналы тревоги или предупреждения пересечения порогового значения службы эксплуатации администрирования и технической поддержки (ОАМ), инициируемые событиями в системе. Поле 216 PLOAM может содержать множество подполей, таких как идентификатор ONU (ONU-ID), идентификатор сообщения (Message-ID), данные сообщения и CRC. ONU-ID может содержать адрес, который может быть назначен одному из ONU и может использоваться этим ONU, для обнаружения его предполагаемого сообщения. Message-ID может обозначать тип сообщения PLOAM, и данные сообщения могут содержать полезную нагрузку сообщения PLOAM. CRC может использоваться для проверки присутствия ошибок в принятом сообщении PLOAM. Например, сообщение PLOAM может быть отброшено в случае неудачного CRC. Фрейм 200 может содержать разные PLOAM 216, которые соответствуют разным ONU, которые могут быть обозначены разными ONU-ID. Полезная нагрузка 218 может содержать данные широковещательной передачи (например, данные пользователя). Например, полезная нагрузка 218 может содержать полезную нагрузку метода инкапсуляции GPON (GEM).

На фиг.3 иллюстрируется вариант осуществления области 300 фрейма, который может содержать не-FEC кодированную информацию синхронизации, такую, как фрейм GTC или XGTC нисходящей передачи. Например, область 300 фрейма может соответствовать первой части 210 фрейма 200. Участок 300 фрейма может содержать поле 311 PSync, ToD во втором (ToD-Sec) поле 315 и поле 321 ToD в наносекундах (ToD-Nanosec). В варианте осуществления участок 300 фрейма может содержать приблизительно 24 байта, где каждое из поля 311 PSync, поля 315 ToD-Sec и поля 321 ToD в наносекундах может содержать приблизительно восемь байтов. Кроме того, каждое из поля 311 PSync, поля 315 ToD-Sec и поля 321 ToD-Nanosec может содержать кодирование НЕС, которое может использоваться для обнаружения/коррекции ошибок в соответствующем поле.

Поле 311 PSync может содержать структуру 312 PSync и поле 314 НЕС. Структура 312 PSync может использоваться в ONU, например, в фреймере данных, соединенном с приемником, для обнаружения начала участка 300 фрейма нисходящего потока (или фрейма 200) и установления соответствующей синхронизации. Например, структура 312 PSync может соответствовать фиксированной структуре, которая не может быть скремблирована. Поле 314 НЕС может обеспечивать обнаружение ошибок и коррекцию для поля 311 PSync. Например, НЕС 314 может содержать множество битов, которые соответствуют коду Боуза и Рэя-Чаудхури (ВСН) с полиномиальным генератором и одним битом проверки на четность. В варианте осуществления структура 312 PSync может содержать приблизительно 51 битов, и поле 314 НЕС может содержать приблизительно 13 битов.

Поле 315 ToD-Sec может содержать секундное поле 316, зарезервированное (Rev) поле 318 и второе поле 320 НЕС. Секундное поле 316 может содержать целочисленную часть ToD, ассоциированную с фреймом в единицах секунд, и зарезервированное поле 318 может быть зарезервировано или может не использоваться. Второе НЕС 320 может быть выполнено, по существу, аналогично НЕС 314 и может обеспечить обнаружение и коррекцию ошибок для поля 315 ToD-Sec. В варианте осуществления поле 316 секунд может содержать приблизительно 48 битов. Зарезервированное поле 318 может содержать приблизительно три бита, и второе поле 320 НЕС может содержать приблизительно 13 битов.

Поле 321 ToD-Nanosec может содержать наносекундное поле 322, второе, зарезервированное (Rev) поле 324 и третье поле 326 НЕС. Наносекундное поле 322 может содержать дробную часть ToD, ассоциированную с фреймом в единицах наносекунд, и второе зарезервированное поле 324 может быть зарезервировано или может не использоваться. Третий НЕС 326 может быть выполнен, по существу, аналогично НЕС 314 и может обеспечивать обнаружение и коррекцию ошибок для поля 321 ToD-Nanosec. В варианте осуществления наносекундное поле 322 может содержать приблизительно 32 бита, второе зарезервированное поле 324 может содержать приблизительно 19 битов и третье поле 326 НЕС может содержать приблизительно 13 битов.

На фиг.4 иллюстрируется другой вариант осуществления области 400 фрейма, который может содержать не-FEC кодированную информацию синхронизации. Например, область 400 фрейма может соответствовать PSBd в фрейме GTC или XGTC нисходящего потока. PSBd 410 может содержать структуру 412 PSync, структуру 414 суперфрейма и структуру 420 PON-ID. В варианте осуществления участок 200 фрейма или PSBd может содержать приблизительно 24 байта, где каждая из структуры 412 PSync, структуры 414 суперфрейма и структуры 420 PON-ID может содержать приблизительно восемь байтов. Кроме того, каждая из структуры 414 суперфрейма и структуры 420 PON-ID может содержать кодирование НЕС, которое может использоваться для обнаружения/коррекции ошибок в соответствующем поле.

Структуру 412 PSync можно использовать для обнаружения начала PSBd во фрейме, и она может содержать приблизительно 64 бита. Структура 412 PSync может использоваться собственным ONU для выравнивания фрейма на границе фрейма нисходящего потока. Структура 412 PSync может содержать фиксированную структуру, такую как 0xC5E5 1840 FD59 ВВ49. Структура 414 суперфрейма может содержать счетчик, 416 суперфрейма и код 418 НЕС. Счетчик 416 суперфрейма может соответствовать старшим, значащим приблизительно 51 биту структуры 414, суперфрейма и может устанавливать последовательность передаваемых фреймов по нисходящему потоку. Для каждого фрейма нисходящего потока (XGTC или GTC) счетчик 416 суперфрейма может содержать большее значение, чем предыдущий переданный фрейм по нисходящему потоку. Когда счетчик 316 суперфрейма достигает максимального значения, последующий счетчик 316 суперфрейма в последующем фрейме нисходящего потока может быть установлен приблизительно равным нулю. Код 418 НЕС может соответствовать младшим значащим приблизительно 13 битам в структуре 414 суперфрейма и может быть выполнен, по существу, аналогично полям НЕС, описанным выше. Код 418 НЕС может представлять собой комбинацию кода ВСН, который работает приблизительно при 63 исходных битах заголовка фрейма и один бит проверки на четность.

Структура 420 PON-ID может содержать PON-ID 422 и второй код 424 НЕС. PON-ID 422 может соответствовать приблизительно 51 биту структуры 420 PON-ID, и код НЕС может соответствовать остальным приблизительно 13 битам. PON-ID 422 может быть установлен OLT и может использоваться ONU, для обнаружения события переключения защиты или для генерирования ключа безопасности. Второй код 424 НЕС может быть выполнен, по существу, аналогично полям НЕС, описанным выше. В частности, код 418 НЕС может использоваться для обнаружения/коррекции ошибок в счетчике 416 суперфрейма, и второй код 424 НЕС может использоваться для обнаружения/коррекции ошибок в PON-ID 422.

Поскольку информация синхронизации может быть инкапсулирована во множестве дополнительных байтов в фреймах нисходящего потока, которые могут не быть кодированы FEC, код НЕС может быть добавлен к информации синхронизации в дополнительных байтах, как описано на участке 300 фрейма или на участке 400 фрейма для обеспечения достаточной или приемлемой возможности обнаружения/коррекции ошибок для информации синхронизации в ONU. Такая схема кодирования НЕС может обеспечить эффективное обнаружение/коррекцию ошибок во множестве случаев. Например, когда ONU представляет собой быстро спящее содержание, ONU может повторно блокироваться каждый определенный период времени (например, приблизительно каждые 10 микросекунд) для OLT. При этом множество ошибок может возникать в не-FEC кодированных дополнительных байтах (например, приблизительно 24 байтах) в случае фальшивого блокирования. Однако может быть, по существу, высокая вероятность, что ошибки будут предотвращены или будут учтены, благодаря использованию кодирования НЕС в дополнительных байтах.

Например, в случае скорости ошибки битов (BER) приблизительно 1e-03 при передаче нисходящего потока PON, код НЕС, который содержит приблизительно 13 битов в пределах соответствующего поля приблизительно восемь байтов во фрейме нисходящего потока, таком как поля НЕС, описанные выше, может использоваться для обнаружения вплоть до приблизительно трех ошибок битов и до коррекции вплоть до приблизительно двух битов ошибок в соответствующем модуле из восьми байтов. В этом случае, вероятность получения приблизительно трех ошибок битов в соответствующем поле приблизительно восемь байтов после использования схемы НЕС может быть, по существу, малой, например, равной приблизительно 0,0039 процентов. Три ошибки битов могут быть обнаружены, но не могут быть скорректированы с использованием схемы НЕС. Кроме того, вероятность получения приблизительно четырех ошибок битов или больше в соответствующем поле размером приблизительно восемь байтов после использования схемы НЕС может быть равна приблизительно 0,0001 процента. Однако шанс получения приблизительно двух битов ошибок или меньше, используя схему НЕС, может быть достаточно высоким, например, равным приблизительно 99,996 процентов. Ошибки двух битов могут быть обнаружены и корректированы, используя схему НЕС.

Во время процесса синхронизации фрейма фрейм может быть эффективно удостоверен, используя, по меньшей мере, приблизительно две корректируемые структуры PSync в принятом фрейме. Например, ONU может успешно фиксировать фрейм нисходящего потока, если, по меньшей мере, приблизительно две структуры PSync, такие как структура PSync 312, были приняты и обнаружены корректно, например, в двух следующих полях размером приблизительно восемь байтов. Вероятность корректного обнаружения двух последующих структур PSync, используя два соответствующих кода НЕС, например, в поле НЕС 314, по существу, может быть достаточно высокой, например, равной приблизительно 99,996 процентов во второй степени или приблизительно 99,992 процента (например, 9,.996%^∧2=99,992 процента). Таким образом, используя приблизительно 24 дополнительных байтов, которые содержат кодирование НЕС, как описано со ссылкой на фиг.2, 3 и 4, можно обеспечить для ONU возможность успешной синхронизации фрейма нисходящей передачи при достаточно высоком уровне определенности (например, приблизительно 99,992 процента).

Кроме того, шанс установления фальшивой синхронизации в ONU может потребовать обнаружения двух последовательных полей PSync, которые содержат одинаковую фиксированную структуру (например, содержат одинаковые ошибки битов). Такая ситуация вероятнее всего может возникнуть, когда может возникнуть приблизительно четыре ошибки битов в обеих структурах PSync. Вероятность приема одинаковых приблизительно четырех битов в двух соответствующих приблизительно 64 битах (или приблизительно 24 дополнительных байтах во фрейме) может быть рассчитана с помощью биномиального коэффициента, который представляет собой один из 64*63*62*61/(1*2*3*4) или приблизительно 1/635,376 процента. При этом шанс получения двух фальшивых структур PSync может быть равен приблизительно 0,0001 процентам, во второй степени или о 1e-12 процентов. Таким образом, шанс установления фальшивой синхронизации может быть приблизительно равен произведению (1/635376)×(1e-12) или приблизительно 5е-19 процентов, чем можно пренебречь. При относительно быстро спящем содержании или при повторной синхронизации, например, приблизительно каждые десять микросекунд такая ситуация может соответствовать одной фальшивой синхронизации, возникающей приблизительно через каждые 1,7e16 секунды, и это может быть допустимым.

На фиг.5 иллюстрируется вариант осуществления конечного автомата 500 синхронизации, который может использоваться, например, в ONU для синхронизации передаваемого в нисходящей передаче фрейма, такого как фрейм 200. Конечный автомат 500 синхронизации может использовать структуру PSync в фрейме нисходящей передачи, который может не быть кодированным FEC, такой как структура 312 PSync или структура 412 PSync. Структура PSync может быть размещена на участке фрейма нисходящей передачи, таком как PSBd, участка 300 фрейма или на первом участке 210. В некоторых вариантах осуществления структура PSync может быть защищена кодом НЕС, таким как поле 314 НЕС.

Конечный автомат 500 синхронизации может быть воплощен с помощью ONU, например, используя программное обеспечение, аппаратные средства или их комбинации. Конечный автомат 500 синхронизации может начинаться в состоянии 510 Hunt, где может быть выполнен поиск структуры PSync во всех возможных вариантах совмещения (например, совмещение по биту и/или по байту). Если будет найдена корректная структура PSync, тогда конечный автомат 500 синхронизации может перейти к состоянию 520 Pre-Sync, где может быть выполнен поиск второй структуры PSync, которая следует за последней обнаруженной структурой PSync через фиксированную длительность времени (например, приблизительно через 125 микросекунд). Если вторая структура PSync не будет найдена успешно в состоянии 520 Pre-Sync, то конечный автомат 500 синхронизации может вернуться из состояния 520 Pre-Sync обратно в состояние 510 Hunt. Если вторая структура PSync будет успешно найдена в состоянии 520 Pre-Sync, то конечный автомат синхронизации 500 синхронизации может перейти к состоянию 530 Sync. Если будет достигнуто состояние 530 Sync, конечный автомат 500 синхронизации может декларировать успешную синхронизацию кадра нисходящей передачи, и может начаться следующая обработка фрейма. В варианте осуществления, если ONU обнаруживает М последовательных неправильных полей PSync или структур (М представляет собой целое число), тогда конечный автомат 500 синхронизации может декларировать неуспешную синхронизацию кадра нисходящей передачи и вернуться обратно в состояние 510 Hunt. Например, М может быть равно приблизительно пяти.

На фиг.6 иллюстрируется вариант осуществления способа 600 формирования фрейма, который может использоваться, например, OLT для формирования фрейма нисходящей передачи, такого как XGTC или фрейма GTC перед отправкой фрейма нисходящей передачи в ONU. Фрейм нисходящей передачи может содержать управление и/или данные пользователя, которые могут быть кодированы FEC, и данные синхронизации и/или времени, которые могут не быть кодированы FEC. Однако, по меньшей мере, некоторые из данных синхронизации и/или времени могут быть защищены в фрейме нисходящей передачи, используя код НЕС. В блоке 610 данные управления, данные пользователя или оба (данные управления/пользователя) могут быть инкапсулированы в целочисленное кратное кодовых слов FEC в фрейме нисходящей передачи. Например, данные управления/пользователя могут быть преобразованы в множество кодовых слов FEC, которые могут быть размещены на участке полезной нагрузки XGTC или GTC. Например, данные управления/пользователя могут содержать Plend, множество полей или сообщений PLOAM, полезную нагрузку пользователя или их комбинации

В блоке 620 данные синхронизации/времени и соответствующий код НЕС могут быть инкапсулированы в множество оставшихся байтов, без кодирования FEC в фрейме нисходящей передачи. Например, данные синхронизации могут быть размещены на участке XGTC или GTC PCBd, или PSBd. Данные синхронизации/времени могут содержать множество элементов синхронизации, таких как структура PSync, ToD, PON ID или их комбинации. Данные синхронизации/времени могут также содержать соответствующий код НЕС или поле для, по меньшей мере, некоторых из элементов синхронизации/времени, таких как структура ToD, PON ID и/или PSync. В блоке 630 кодовые слова FEC, которые содержат данные управления/пользователя и оставшиеся байты, которые содержат данные синхронизации/времени и соответствующий код НЕС, могут быть переданы, например, в ONU, в фрейме нисходящей передачи. Способ 600 может затем закончиться.

На фиг.7 иллюстрируется вариант осуществления устройства 700, которое может быть выполнено с возможностью воплощения способа 600 формирования фрейма PON. Устройство может содержать модуль 710 обработки и модуль 720 передачи, который может быть выполнен с возможностью воплощения способа 600. Например, модуль 710 обработки и модуль 720 передачи могут соответствовать аппаратным средствам, встроенному программному обеспечению и/или программному обеспечению, установленному для работы аппаратных средств. Модуль 710 обработки может быть выполнен с возможностью размещения данных управления, данных пользователя или обоих в множестве кодовых слов FEC в фрейме нисходящей передачи и размещения информации синхронизации в множестве дополнительных не-FEC кодированных байтов в фрейме нисходящей передачи, так, как описано на этапах 610 и 620 выше. Информация синхронизации может содержать поле 311 PSync, поле 315 ToD-Sec и поле 321 ToD-Nanosec. В качестве альтернативы, информация синхронизации может содержать структуру 412 PSync, структуру 414 суперфрейма и структуру 420 PON-ID. Модуль 710 обработки может затем перенаправлять кодовые слова FEC и дополнительные не-FEC кодированные байты в модуль 720 передачи. Модуль 720 передачи может быть выполнен с возможностью передачи кодовых слов FEC и дополнительных не-FEC кодированных байтов в фрейме нисходящей передачи, в пределах окна с фиксированным временем, например, приблизительно 125 микросекунд. В других вариантах осуществления модуль 710 обработки и модуль 720 передачи могут быть скомбинированы в один компонент или могут содержать множество подкомпонентов, которые могут воплощать способ 600.

Сетевые компоненты, описанные выше, могут быть воплощены в сетевом компоненте общего назначения, таком как компьютер или сетевой компонент с достаточной мощностью обработки, ресурсами памяти и пропускной способностью по сети, для обработки необходимой рабочей нагрузки, подаваемой на него. На фиг.8 иллюстрируется типичный сетевой компонент 800 общего назначения, пригодный для воплощения одного или больше вариантов осуществления компонентов, раскрытых здесь. Сетевой компонент 800 включает в себя процессор 802 (который может называться центральным процессорным устройством или CPU), который выполнен с возможностью связи с запоминающими устройствами, включающими в себя вторичный накопитель 804, постоянное запоминающее устройство (ROM) 806, оперативное запоминающее устройство (RAM) 808, устройства 810 ввода-вывода (I/O) и устройства 812 подключения к сети. Процессор 802 может быть воплощен как одна или больше микросхем CPU, или может представлять собой часть из одной или больше специализированных интегральных схем (ASIC).

Вторичный накопитель 804 обычно состоит из одного или больше приводов дисков или ленточных приводов и используется в качестве энергонезависимого накопителя данных и, как устройство накопления данных переполнения, если RAM 808 будет недостаточно большим для содержания всех рабочих данных. Вторичный накопитель 804 может использоваться для сохранения программ, которые загружают в RAM 808, когда такие программы выбирают для исполнения. ROM 806 используется для сохранения инструкций и, возможно, данных, которые считывают во время выполнения программы. ROM 806 представляет собой энергонезависимое запоминающее устройство, которое обычно имеет малую емкость памяти относительно большей емкости памяти вторичного накопителя 804. RAM 808 используется для сохранения энергозависимых данных и, возможно, для сохранения инструкций. Доступ, как к ROM 806, так и к RAM 808, обычно осуществляется быстрее, чем ко вторичному накопителю 804.

По меньшей мере, был раскрыт один вариант осуществления и варианты, комбинации и/или модификации варианта (вариантов) осуществления и/или свойств варианта (вариантов), выполненных специалистом в данной области техники, находятся в пределах объема раскрытия. Альтернативные варианты осуществления, которые будут получены в результате комбинирования, интегрирования и/или исключения свойств варианта (вариантов) осуществления, также находятся в пределах объема раскрытия. В случае, когда множество диапазонов или ограничений указаны в явном виде, такие явно выраженные диапазоны или ограничения следует понимать, как включающие в себя итеративные диапазоны или ограничения или подобные значения, находящиеся в пределах явно установленных диапазонов или ограничений (например, от приблизительно 1 до приблизительно 10 включает себя 2, 3, 4 и т.д.; больше чем 0,10 включает в себя 0,11, 0,12, 0,13 и т.д.). Например, всякий раз, когда цифровой диапазон с нижним пределом r и верхним пределом R_u, раскрыт, любое число, находящееся в пределах этого диапазона, в частности, раскрыто. В частности, следующие числа в пределах диапазона, в частности, раскрыты: R=R₁+k*(R_u-R₁), где k представляет собой переменную в диапазоне от 1 процента до 100 процентов с последовательным приращением 1 процент, то есть k равняется 1 процент, 2 процента, 3 процента, 4 процента, 5 процентов, …, 50 процентов, 51 процент, 52 процента, …, 95 процентов, 96 процентов, 97 процентов, 98 процентов, 99 процентов или 100 процентов. Кроме того, любой цифровой диапазон, определенный двумя числами R, как определено в выше, также, в частности, раскрыт. Использование термина "в случае необходимости" в отношении любого элемента пункта формулы изобретения означает, что элемент требуется, или, в качестве альтернативы, элемент не требуется, причем обе альтернативы находятся в пределах объема пункта формулы изобретения. Использование широких терминов, таких как «содержит», «включает в себя» и «имеющий», следует понимать, как обеспечивающие поддержку для более узких терминов, таких как «состоящий из», «состоящий, по существу, из» и «составленный по существу из». В соответствии с этим, объем защиты не ограничивается описанием, представленным выше, но определен следующей формулой изобретения, и этот объем включает в себя все эквиваленты предмета изобретения формулы изобретения. Каждый пункт формулы изобретения вставлен здесь как дополнительное раскрытие описания, и пункты формулы изобретения представляют собой вариант (варианты) осуществления настоящего раскрытия. Обсуждение ссылки в раскрытии не является допущением, что оно представляет собой предшествующий уровень техники, в частности, любая ссылка, которая имеет дату публикации после даты приоритета данной заявки. Раскрытие всех патентов, заявок на патент и публикаций, цитируемых в раскрытии, таким образом, представлено здесь по ссылке, в той степени, что они обеспечивают примерные, процедурные или другие детали, дополняющие раскрытие.

В то время как несколько вариантов осуществления были предоставлены в настоящем раскрытии, следует понимать, что раскрытые системы и способы могут быть воплощены во многих других конкретных формах, без выхода за пределы сущности или объема настоящего раскрытия. Настоящие примеры следует рассматривать, как иллюстрацию, а не как ограничение, и изобретение не ограничено представленными здесь деталями. Например, различные элементы или компоненты могут быть скомбинированы или интегрированы в другую систему, или определенные свойства могут быть исключены или не воплощены.

Кроме того, технологии, системы, подсистемы и способы, описанные и иллюстрируемые в различных вариантах осуществления, как дискретные или отдельные, могут быть скомбинированы или интегрированы с другими системами, модулями, технологиями или способами, без выхода за пределы объема настоящего раскрытия. Другие элементы, показанные или описанные, как соединенные или непосредственно соединенные, или связанные друг с другом, могут быть опосредованно соединены или связаны через некоторый интерфейс, устройство или промежуточный компонент, электрически, механически или по-другому. Другие примеры изменений, замен и переделок могут быть установлены специалистом в данной области техники и могут быть выполнены без выхода за пределы сущности и объема, раскрытого здесь.

Изобретение относится к технологиям передачи данных. Технический результат изобретения заключается в улучшении надежности и эффективности передачи фреймов данных. Устройство, содержащее терминал оптической линии (OLT), выполненный с возможностью соединения с множеством модулей оптической сети (ONU) и передачи множества фреймов нисходящей передачи в ONU, в котором каждый из фреймов нисходящей передачи содержит множество кодовых слов прямой коррекции ошибок (FEC) и множество дополнительных не-FEC кодированных байтов, которые содержат информацию синхронизации, защищенную кодом управления ошибками заголовка (НЕС). 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство связи, содержащее:
терминал оптической линии (OLT), выполненный с возможностью соединения с множеством модулей оптической сети (ONU) и передачи множества фреймов нисходящей передачи на ONU,
при этом каждый из фреймов нисходящей передачи содержит множество кодовых слов прямой коррекции ошибок (FEC) и множество дополнительных не-FEC кодированных байтов, содержащих информацию о синхронизации, защищенную кодом контроля ошибок заголовка (НЕС).

2. Устройство по п.1, в котором каждый из фреймов нисходящей передачи содержит целочисленное количество кодовых слов FEC, а не-FEC кодированные байты имеют длину около 24 байта.

3. Устройство по п.2, в котором информация синхронизации содержит восьмибайтную последовательность физической синхронизации, восьмибайтную структуру суперфрейма и восьмибайтную структуру идентификатора пассивный оптической сети (PON-ID).

4. Устройство по п.3, в котором код НЕС содержит первый код НЕС размером 13 битов и второй код НЕС размером 13 бит, при этом структура суперфрейма содержит счетчик суперфрейма размером 51 бит и первый код НЕС, а структура PON-ID содержит PON-ID размером 51 бит и второй код НЕС, причем первый код НЕС защищает счетчик суперфрейма, а второй код НЕС защищает PON-ID.

5. Устройство по п.2, в котором информация синхронизации содержит поле физической синхронизации (PSync), поле времени суток в секундах (ToD-Sec) и поле времени суток в наносекундах (ToD-Nanosec), при этом каждое поле из поля PSync, поля ToD-Sec и поля TOD-Nanosec имеет длину восемь байтов и защищено кодом НЕС.

6. Устройство по п.5, в котором поле PSync содержит последовательность PSync размером 51 бит, защищенную первым кодом НЕС размером 13 бит поле ToD-Sec содержит поле секунд размером 48 битов и зарезервированное поле размером три бита, защищенное вторым кодом НЕС размером 13 бит, а поле ToD-Nanosec содержит поле наносекунд размером 32 бита и зарезервированное поле размером 19 бит, защищенное третьим полем НЕС размером 13 битов.

7. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью передачи каждого из фреймов нисходящей передачи в пределах окна с фиксированным временем, а количество кодовых слов FEC равно приблизительно 627 кодовым словам FEC.

8. Устройство по п.2, в котором кодовые слова FEC кодированы с использованием кодирования FEC Рида-Соломона (RS) (248, х), где х равно от приблизительно 216 до приблизительно 232.

9. Устройство по п.1, в котором код НЕС представляет собой код Боуза и Рэя-Чаудхури (ВСН) с порождающим полиномом и одним битом проверки на четность.

10. Устройство по п.1,
в котором фрейм нисходящей передачи представляет собой 10-гигабитный фрейм - контейнер передачи пассивной оптической сети (XGTC), содержащий блок физической синхронизации (PSBd) и полезную нагрузку XGTC, при этом
PSBd содержит 24 не-FEC кодированных байтов,
PSBd содержит информацию синхронизации, а
полезная нагрузка XGTC содержит кодовые слова FEC.

11. Устройство связи, содержащее:
модуль обработки, выполненный с возможностью размещения данных управления и/или данных пользователя в множестве кодовых слов FEC прямой коррекции ошибок в фрейме нисходящей передачи данных и размещения последовательности физической синхронизации (PSync), структуры суперфрейма и структуры идентификатора пассивной оптической сети (PON-ID) во множестве дополнительных не-FEC кодированных байтах в фрейме нисходящей передачи данных, и
модуль передачи, выполненный с возможностью передачи FEC кодовых слов и дополнительных не-FEC кодированных байтов в фрейме нисходящей передачи данных в пределах окна размером 125 микросекунд.

12. Устройство по п.11, в котором каждая последовательность PSync, структура суперфрейма и структура PON-ID имеют длину приблизительно восемь байт.

13. Устройство по п.12, в котором PSync содержит 64-битную структуру PSync, a структура суперфрейма содержит 51-битный счетчик суперфрейма и первый 13-битный код контроля ошибок заголовка (НЕС), при этом структура PON-ID содержит 51-битный PON-ID и второй 13-битный код НЕС.

14. Способ связи, содержащий этап, на котором:
выполняют в модуле оптической сети (ONU) конечный автомат синхронизации, содержащий состояние Hunt, состояние Pre-Sync и состояние Sync для множества фреймов нисходящей передачи данных,
при этом каждый из фреймов нисходящей передачи данных содержит блок физической синхронизации (PSBd), содержащий структуру физической синхронизации (PSync), структуру суперфрейма и структуру идентификатора пассивной оптической сети (PON-ID),
причем структура суперфрейма содержит счетчик суперфрейма и первый контроль ошибок заголовка (НЕС), защищающие структуру суперфрейма, а
структура PON-ID содержит PON-ID и второй НЕС, защищающие структуру PON-ID.

15. Способ по п.14, в котором счетчик суперфрейма имеет длину 51 бит и НЕС имеет длину 13 бит, PSBd имеет длину 24 байта, а PON-ID имеет длину 51 бит и второй НЕС имеет длину 13 бит.

16. Способ по п.14, в котором фреймы нисходящей передачи дополнительно содержат прямую коррекцию ошибок (FEC), причем FEC не защищает PSBd.

17. Способ по п.14, в котором в начале работы конечный автомат синхронизации имеет состояние Hunt и выполняет поиск структуры PSync во всех возможных выравниваниях.

18. Способ по п.17, в котором при нахождении корректной структуры PSync ONU переходит в состояние Pre-Sync и выполняет поиск другой структуры PSync, следующей за последней структурой PSync через 125 микросекунд.

19. Способ по п.18, в котором при успешной проверке структуры PSync ONU переходит в состояние Sync, а при нахождении некорректной структуры PSync ONU переходит обратно в состояние Hunt.

20. Способ по п.18, в котором при обнаружении ONU пяти последовательных некорректных структур PSync ONU объявляет о потере физической (PHY) синхронизации фрейма нисходящей передачи и переходит обратно в состояние Hunt.