СТРУКТУРА КАДРА ПАССИВНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СЕТИ (PON) Российский патент 2023 года по МПК H03M13/03 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ

[1] Эта заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 62/827,598, поданной 1 апреля 2019 г. компанией Futurewei Technologies, Inc. и озаглавленной «Структура кадра пассивной оптической сети (PON)», которая включена в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

[2] Раскрытые варианты осуществления относятся к оптическим сетям в целом и структуре кадра PON в частности.

Уровень техники

[3] Оптические сети - это сети, которые используют световые волны или оптические сигналы для передачи данных. Источники света, такие как лазеры, формируют оптические сигналы; модуляторы модулируют оптические сигналы данными для формирования модулированных оптических сигналов; и различные компоненты передают, распространяют, усиливают, принимают и обрабатывают модулированные оптические сигналы. В оптических сетях реализуются различные формы мультиплексирования для достижения высокой пропускной способности. Оптические сети реализуют центры обработки данных, городские сети, PON, магистральные сети и другие приложения.

Сущность изобретения

[4] Первый аспект относится к способу, содержащему формирование кадра PON, содержащего множество кодовых слов FEC, кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово, а первое кодовое слово содержит PSB; и передачу кадра PON.

[5] Второй аспект относится к способу, содержащему прием кадра PON, содержащего множество кодовых слов FEC, кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово, а первое кодовое слово содержит PSB; и обработку кадра PON.

[6] В первой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому или второму аспекту как таковому, кадр PON имеет длительность около 125 мкс.

[7] Во второй форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта, кадр PON содержит 360 кодовых слов FEC с длиной кодового слова 17 280 бит, в результате чего длина кадра PON составляет 6 220 800 бит, а линейная скорость составляет около 49,7664 G.

[8] В третьей форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта, кадр PON содержит 360 кодовых слов FEC с длиной кодового слова 17 408 бит, в результате чего длина кадра PON составляет 6 266 880 бит, а линейная скорость - 50,13504 G.

[9] В четвертой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта кадр PON содержит 370 кодовых слов FEC с длиной кодового слова 17 408 бит, в результате чего длина кадра PON составляет 6 440 960 бит, а линейная скорость составляет около 51,52768 G.

[10] В пятой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта, кодовые слова FEC являются кодовыми словами LDPC FEC.

[11] В шестой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта каждое из кодовых слов LDPC FEC содержит полезную нагрузку и проверку на четность, при этом кодовые слова LDPC FEC реализуют LDPC (17 280, 14 208) на основе материнского кода LDPC (17 664, 14 592) и сокращают 14 592 бита в полезной нагрузке на 384 бит, чтобы получить 14 208 бит, и при этом кодовые слова LDPC FEC обеспечивают скорость FEC около 82,22%.

[12] В седьмой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта каждое из кодовых слов LDPC FEC содержит полезную нагрузку и проверка четности, при которой кодовые слова LDPC FEC реализуют LDPC (17 280, 14 464) на основе материнского кода LDPC (17 664, 14 592), укорачивают 14 592 бита в полезной нагрузке на 128 бит, чтобы получить 14 464 бит, и выкалывают из 3 072 битов в проверках четности 256 битов для получения 2 816 битов, при этом кодовые слова LDPC FEC обеспечивают скорость FEC около 83,70%.

[13] В восьмой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта кадр PON содержит целое число кодовых слов FEC.

[14] В девятой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта, упомянутое целое число делится на 2 и 5.

[15] В десятой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта упомянутое целое число равно 360.

[16] В одиннадцатой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта упомянутое целое число равно 370.

[17] В двенадцатой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта первое кодовое слово находится в начале кадра PON.

[18] В тринадцатой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта, кадр PON является нисходящим кадром PON, и при этом PSB является PSBd.

[19] В четырнадцатой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта, длина PSB превышает 192 битов.

[20] В пятнадцатой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта, кадр PON является восходящим кадром PON, и при этом PSB является PSBu.

[21] В шестнадцатой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта восходящий кадр PON обеспечивает линейную скорость, которая равна 1/n линейной скорости нисходящего потока, где n - положительное целое число.

[22] В семнадцатой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта восходящий кадр PON обеспечивает линейную скорость, которая составляет 1/2 от соответствующей линейной скорости нисходящего потока.

[23] В восемнадцатой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта восходящий кадр PON обеспечивает линейную скорость, которая составляет 1/5 от соответствующей линейной скорости нисходящего потока.

[24] В девятнадцатой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта, PSBu содержит преамбулу, при этом преамбула содержит шаблон, который повторяется несколько раз и при этом шаблон длиннее 64 бит.

[25] В двадцатой форме реализации способа согласно первому аспекту как таковому, любой предыдущей форме реализации первого аспекта, второму аспекту как таковому или любой предыдущей форме реализации второго аспекта, шаблон составляет 128 бит.

[26] Третий аспект относится к устройству, сконфигурированному для выполнения первого аспекта как такового, любой предыдущей формы реализации первого аспекта, второго аспекта как такового или любой предыдущей формы реализации второго аспекта.

[27] В первой форме реализации устройства согласно третьему аспекту как такового устройство представляет собой OLT.

[28] Во второй форме реализации устройства согласно третьему аспекту как такового устройство представляет собой ONU.

[29] Четвертый аспект относится к компьютерному программному продукту, содержащему исполняемые компьютером инструкции, хранящиеся на не кратковременном носителе, которые при выполнении процессором заставляют устройство выполнять первый аспект как таковой, любую предыдущую форму реализации первого аспекта, второго аспекта как таковой, или любой предыдущей формы реализации второго аспекта.

[30] Любой из вышеупомянутых вариантов осуществления может быть объединен с любым из других вышеупомянутых вариантов осуществления для создания нового варианта осуществления. Эти и другие особенности будут более понятны из следующего подробного описания, рассматриваемого вместе с сопроводительными чертежами и формулой изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[31] Для более полного понимания этого раскрытия теперь сделана ссылка на следующее краткое описание, взятое в связи с прилагаемыми чертежами и подробным описанием, в котором одинаковые номера позиций представляют одинаковые части.

[32] Фиг. 1 - схематическая диаграмма PON.

[33] Фиг. 2 - схематическая диаграмма нисходящего кадра PON согласно варианту осуществления раскрытия.

[34] Фиг. 3 - схематическая диаграмма кодового слова согласно варианту осуществления раскрытия.

[35] Фиг. 4 - схематическая диаграмма кодового слова согласно другому варианту осуществления раскрытия.

[36] Фиг. 5 - схематическая диаграмма восходящего кадра PON согласно варианту осуществления раскрытия.

[37] Фиг. 6 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ передачи кадров PON согласно варианту осуществления раскрытия.

[38] Фиг. 7 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ передачи кадров PON согласно другому варианту осуществления раскрытия.

[39] Фиг. 8 - схематическая диаграмма устройства согласно варианту осуществления изобретения.

Подробное описание

[40] Вначале следует понимать, что, хотя ниже представлена иллюстративная реализация одного или нескольких вариантов осуществления, раскрытые системы и/или способы могут быть реализованы с использованием любого количества методов, известных в настоящее время или существующих. Раскрытие никоим образом не должно ограничиваться иллюстративными реализациями, чертежами и технологиями, проиллюстрированными ниже, включая иллюстративные структуры и реализации, проиллюстрированные и описанные здесь, но может быть изменено в пределах объема прилагаемой формулы изобретения вместе с полным объемом их эквивалентов.

[41] Применяются следующие сокращения:

ASIC: специализированная интегральная схема

BCH: Боз - Чаудхури - Хоквенгем

CO: центральный офис

CPU: центральный процессор

DSP: цифровой сигнальный процессор

EO: электрический в оптический

FEC: прямая коррекция ошибок

FPGA: программируемая вентильная матрица

G: гигабит в секунду

HEC: гибридная коррекция ошибок

ID: идентификатор

ITU-T: Сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи

LDPC: малая плотность поверки четности

ODN: оптическая распределительная сеть

OE: преобразование оптических сигналов в электрические

OLT: терминал оптической линии

ONU: блок оптической сети

PHY: физический интерфейс

PON: пассивная оптическая сеть

PSBd: блок физической синхронизации для нисходящего потока

PSBu: блок физической синхронизации для восходящего потока

PSync: последовательность физической синхронизации

P2MP: точка-многоточка

RAM: оперативная память

RF: радиочастота

ROM: постоянная память

RX: блок приема

SFC: счетчик суперкадров

SRAM: статическая RAM

TCAM: троичная память с адресацией по содержимому

TX: блок передачи

мкс: микросекунды.

[42] Фиг. 1 - схематическая диаграмма PON 100. PON 100 содержит OLT 110, ONU 120 и ODN 130, который связывает OLT 110 с ONU 120. PON 100 - это сеть связи, которая может не требовать активных компонентов для распределения данных между OLT 110 и ONU 120. Вместо этого PON 100 может использовать пассивные оптические компоненты в ODN 130 для распределения данных между OLT 110 и ONU 120.

[43] OLT 110 обменивается данными с другой сетью и ONU 120. В частности, OLT 110 является посредником между другой сетью и ONU 120. Например, OLT 110 пересылает данные, полученные из другой сети, в ONU 120 и пересылает данные, полученные от ONU 120, в другую сеть. OLT 110 содержит передатчик и приемник. Когда другая сеть использует сетевой протокол, отличный от протокола, используемого в PON 100, OLT 110 содержит преобразователь, который преобразует сетевой протокол в протокол PON и наоборот. OLT 110 обычно расположен в центральном месте, таком как CO, но он также может быть расположен в других подходящих местах.

[44] ODN 130 - это сеть распределения данных, которая содержит оптоволоконные кабели, соединители, разветвители, распределители и другие подходящие компоненты. Компоненты включают в себя пассивные оптические компоненты, которым не требуется питание для распределения сигналов между OLT 110 и ONU 120. ODN 130 простирается от OLT 110 до ONU 120 в конфигурации ветвления, как показано, но ODN 130 может быть сконфигурирован в любой другой подходящей конфигурации P2MP.

[45] ONU 120 связываются с OLT 110 и клиентами и действуют как посредники между OLT 110 и клиентами. Например, ONU 120 пересылают данные от OLT 110 клиентам и пересылают данные от клиентов к OLT 110. ONU 120 содержат оптические приемопередатчики, которые принимают оптические сигналы от OLT 110, преобразуют оптические сигналы в электрические сигналы и предоставляют электрические сигналы клиентам. Приемопередатчики также принимают электрические сигналы от клиентов, преобразуют электрические сигналы в оптические сигналы и передают оптические сигналы в OLT 110. ONU 120 и ONT похожи, и эти термины могут использоваться взаимозаменяемо. ONU 120 обычно расположены в распределенных местах, таких как помещения клиента, но они также могут быть расположены в других подходящих местах.

[46] PON 100 может быть совместим с различными стандартами, которые обеспечивают различные линейные скорости. Например, ITU-T G.987.3, январь 2014 г. («G.987.3»), обеспечивает линейную скорость 10G, а другие стандарты обеспечивают 1G, 12,5G, 25G, 50G и другие линейные скорости. G.987.3 определяет, что OLT 110 и ONU 120 обмениваются данными друг с другом с использованием кадров PON длиной 125 мкс. Эта длина применима и к другим стандартам. Можно умножить длину кадра PON 125 мкс на соответствующую линейную скорость, чтобы получить количество битов на кадр PON. Например, линейная скорость 10G обеспечивает 1 244 160 бит на кадр PON, а линейная скорость 50G обеспечивает 6 220 800 бит на кадр PON.

[47] Кроме того, стандарты обычно разделяют кадры PON на кодовые слова, которые позже могут обрабатываться матрицей проверки на четность. Однако после разделения кадров PON на кодовые слова в стандартах могут остаться дополнительные неиспользуемые биты. Следовательно, существует потребность в структурах кадров PON, которые разумно используют биты таким образом, чтобы их можно было масштабировать для различных линейных скоростей.

[48] В данном документе раскрыты варианты осуществления структуры кадра PON. В вариантах осуществления предусмотрены кадры PON, содержащие первые кодовые слова. Первые кодовые слова содержат PSB. Варианты осуществления обеспечивают различные преимущества. Во-первых, варианты осуществления разумно используют биты таким образом, чтобы можно было масштабировать их до нескольких ключевых линейных скоростей. Во-вторых, длины PSB могут регулироваться, и количество кодовых слов и длины кодовых слов не зависят от длин PSB. В-третьих, кадры PON содержат целые числа кодовых слов независимо от связанных с ними линейных скоростей. В-четвертых, длины кодовых слов подходят для параллельной реализации. Хотя обсуждаются кадры PON, те же принципы применяются к оптическим сетям, отличным от PON, и к структурам данных, отличным от кадров.

[49] Фиг. 2 является схематической диаграммой нисходящего кадра 200 PON согласно варианту осуществления раскрытия. Нисходящий поток относится к направлению от OLT 110 к ONU 120. Нисходящий кадр 200 PON может обеспечивать линейную скорость 50G.

[50] Нисходящий кадр 200 PON содержит кодовое слово 1 205, кодовое слово 2 210, кодовое слово 359 215 и кодовое слово 360 220. Многоточие между кодовым словом 2 210 и кодовым словом 239 215 указывает наличие кодовых слов 3-358. Каждое кодовое слово 205-220 составляет 17 280 бит или имеет длину кодового слова 17 280 бит, так что кодовое слово 1 205 равно 1-17 280 битам; кодовое слово 2 210 - это 17 281-34 560 бит; кодовое слово 359 215 - это биты 6 186 241-6 203 520; а кодовое слово 360 220-6 203 521-6 220 800 бит. Кодовые слова 205-220 могут реализовывать FEC и, следовательно, быть кодовыми словами FEC.

[51] Кодовое слово 1 205 содержит PSBd 225, полезную нагрузку 230 и проверку 235 на четность. PSBd 225 регулируется по длине и описан ниже. Полезная нагрузка 230 содержит данные, например данные пользователя, которые OLT 110 желает передать в ONU 120. Проверка 235 четности содержит биты, которые обеспечивают точную передачу данных. Например, PSBd 225 составляет 256 бит, полезная нагрузка 230 составляет 13952 (14 208-256) бита, а проверка 235 на четность - 3 072 бита. В этом случае 256 бит PSBd 225 расширяются из 192 битов, разрешенных в G.987.3. Кодовое слово 360, 220 содержит полезную нагрузку 240, аналогичную полезной нагрузке 230 в кодовом слове 1 205, и содержит проверку 245 четности, аналогичную проверке 235 четности в кодовом слове 1 205. Однако кодовое слово 360, 220 не содержит PSBd, аналогичного PSBd 225 в кодовом слове 1 205. Аналогично, ни одно из оставшихся кодовых слов 210-215 не содержит PSBd. Таким образом, в нисходящем кадре 200 PON только кодовое слово 1 205 содержит PSBd 225, а остальные кодовые слова 210-220 не зависят от PSBd, поэтому PSBd 225 является единственным PSBd или PSB в нисходящем кадре 200 PON. Это отличается от других подходов, в которых PSBd 225 находится за пределами кодового слова 1 205 и предшествует всем кодовым словам 205-220.

[52] PSBd 225 содержит PSync 250, структуру 255 SFC и структуру 260 PON-ID. PSync 250 содержит фиксированный 64-битный шаблон, который ONU 120 используют для достижения выравнивания на границе PHY нисходящего потока. Структура 255 SFC описана ниже. Структура PON-ID 260 описана ниже. Например, PSync 250 составляет 128 бит, структура 255 SFC - 64 бита, а структура 260 PON-ID - 64 бита. В этом случае 128 битов PSync 250 расширяются по сравнению с 64 битами, разрешенными в G.987.3.

[53] Структура 255 SFC содержит счетчик 265 суперкадров и поле 270 HEC. Счетчик 265 суперкадров содержит значение, которое увеличивается на единицу по сравнению с предыдущим нисходящим кадром PON. Когда значение достигает своего максимума, то есть всех единиц, OLT 110 устанавливает его в 0 в следующем нисходящем кадре PON. Поле 270 HEC представляет собой комбинацию кода BCH, работающего с 63 начальными битами структуры 255 SFC, и одного бита четности. Например, счетчик 265 суперкадров составляет 51 бит, а поле 270 HEC - 13 бит.

[54] Структура 260 PON-ID содержит PON-ID 275 и поле 280 HEC. PON-ID 275 устанавливается посредством OLT 110 по его усмотрению, и его значение по умолчанию - все нули. Поле 280 HEC представляет собой комбинацию кода BCH, работающего с 63 начальными битами структуры 260 PON-ID, и одного бита четности. Например, PON-ID 275 составляет 51 бит, а поле 280 HEC - 13 бит.

[55] Во-первых, нисходящий кадр 200 PON содержит 360 кодовых слов 205-220, и каждое кодовое слово 205-220 составляет 17 280 битов. Пока PSBd 225 не увеличивается значительно, например, сверх 17 280 битов, за вычетом количества битов, необходимых для полезной нагрузки 230, и количества битов, необходимых для проверки 235 на четность, количества кодовых слов 205-220 и длины кодовые слова 205-220 не зависят от длины PSBd 225. Это связано с тем, что PSBd 225 находится внутри кодового слова 1 205, так что увеличение или уменьшение его длины не влияет на количество бит, доступных для кодовых слов 205-220. Напротив, если PSBd 225 находился за пределами кодового слова 1 205, например, если PSBd 225 предшествовал кодовому слову 1 205, то увеличение его размера уменьшило бы количество бит, доступных для кодовых слов 205-220 и, таким образом, уменьшило бы количество кодовых слов 205- 220 или их длины.

[56] Во-вторых, нисходящий кадр 200 PON содержит целое число кодовых слов 205-220 независимо от связанной с ним линейной скорости. Например, как показано, если нисходящий кадр 200 PON реализует линейную скорость 50G, то нисходящий кадр 200 PON содержит 360 кодовых слов 205-220 по 17 280 бит каждое. Однако, если нисходящий кадр 200 PON реализует линейную скорость 10G, то нисходящий кадр 200 PON содержит 72 кодовых слова по 17 280 бит каждое. Если нисходящий кадр 200 PON реализует линейную скорость 12,5G, то нисходящий кадр 200 PON содержит 90 кодовых слов по 17 280 бит каждое. Если нисходящий кадр 200 PON реализует линейную скорость 25G, то нисходящий кадр 200 PON содержит 180 кодовых слов по 17 280 бит каждое. Числа 72, 90, 180 и 360 являются целыми числами, где 72 - это 360/5, 90 - это 360/4, а 180 - это 360/2.

[57] В-третьих, длина в 17 280 битов кодовых слов 205-220 подходит для параллельной реализации, поскольку 17 280 битов кратно 128. Параллельная реализация - это возможность разделять высокоскоростные данные на несколько параллельных путей для обработки. Тогда каждый параллельный путь может проходить с приемлемо низкой скоростью.

[58] Фиг. 3 - схематическая диаграмма кодового слова 300 согласно варианту осуществления раскрытия. Кодовое слово 300 может реализовывать кодовые слова 210-220 в нисходящем кадре 200 PON на фиг. 2. Кодовое слово 300 содержит полезную нагрузку 310 и проверку 320 на четность.

[59] Кодовое слово 300 основано на материнском коде для линейной скорости 25G, как описано в публикации Mark Laubach, et al., «LDPC Adjustments from Motion #6, Chicago», опубликовано 14 мая 2018 г. Материнским кодом является LDPC (17 664, 14 592), который указывает кодовые слова LDPC, содержащие 17 664 бита; 14 592 бита полезной нагрузки; и, таким образом, 3 072 бита проверки четности. Однако кодовое слово 300 укорачивает 14 592 битов полезной нагрузки материнского кода на 384 бита, чтобы получить 14 208 битов для полезной нагрузки 310; таким образом также сокращает общее количество 17 664 бит на 384 бита, чтобы получить 17 280 бит для кодового слова 300; и поддерживает 3 072 бита для проверки 320 четности. Таким образом, кодовое слово 300 реализует LDPC (17 280, 14 208). Разделив 14 208 на 17 280, получаем скорость FEC 82,22%. LDPC - это тип FEC, поэтому кодовые слова LDPC или кодовые слова, реализующие LDPC FEC, могут называться кодовыми словами LDPC FEC.

[60] Фиг. 4 - схематическая диаграмма кодового слова 400 согласно другому варианту осуществления раскрытия. Кодовое слово 400 может реализовывать кодовые слова 210-220 в нисходящем кадре 200 PON на фиг. 2. Кодовое слово 400 содержит полезную нагрузку 410 и проверку 420 на четность.

[61] Кодовое слово 400 основано на материнском коде LDPC (17 664, 14 592), описанном выше. Однако кодовое слово 400 укорачивает 14 592 битов полезной нагрузки материнского кода на 128 бит, чтобы получить 14 464 бит для полезной нагрузки 410, выкалывает из 3 072 битов проверки четности материнского кода 256 бит, чтобы получить 2 816 бит для проверки четности 420, и таким образом также сокращает общее количество 17 664 бит на 384 бит (128 бит+256 бит), чтобы получить 17 280 бит для кодового слова 400. Выколоть - значит изъять и, таким образом, укоротить. Таким образом, кодовое слово 400 реализует LDPC (17 280, 14 464). Разделив 14 464 на 17 280, получаем скорость FEC 83,70%.

[62] Те же самые концепции, приведенные выше, могут применяться к другим схемам кодовых слов. Например, можно предположить, что нисходящий кадр 200 PON сохраняет длину 125 мкс, количество кодовых слов является целым числом для нескольких ключевых линейных скоростей и, таким образом, заканчивается на 0, чтобы делиться на 2 и 5, и кодовые слова содержат количество битов, которые могут быть умножены на 256, чтобы реализовать материнский код LDPC (17 664, 14 592). Имея целое число кодовых слов для нескольких ключевых линейных скоростей, схемы масштабируются для этих линейных скоростей. В таблице 1 показаны три схемы кодовых слов, которые следуют этим предположениям.

Схема 1 Схема 2 Схема 3 Количество кодовых слов: 360 360 370 Количество блоков кодовых слов: 67.5 68 68 Размер блоков (бит): 256 256 256 Линейная скорость (G): 49.7664 50.13504 51.52768 Скорость FEC 1 (%): 82.22 82.35 82.35 Скорость полезной нагрузки 1 (G): 40.92 41.29 42.43 Скорость FEC 2 (%): 83.70 83.82 83.82 Уровень полезной нагрузки 2 (G): 41.65 42.02 43.19

Таблица 1. Схемы кодовых слов

Схема 1 демонстрирует реализацию кодовых слов 300, 400 в нисходящем кадре 200 PON. В частности, нисходящий кадр 200 PON содержит 360 кодовых слов 205-220. Каждое кодовое слово 205-220 может содержать 67,5 блоков кодовых слов по 256 бит каждый, что дает 17 280 бит для каждого кодового слова 205-220 и 17 280×360 = 6 220 800 бит для нисходящего кадра 200 PON или длину кадра PON в 6 220 800 бит. Результирующая линейная скорость составляет 6 220 800 бит/125 мкс = 49,7664 Гбит/с, что соответствует фактической линейной скорости 50 Гбит/с. Скорость FEC 1 относится к кодовому слову 300, которое реализует LDPC (17 280, 14 208) и дает скорость FEC 82,22%. Соответствующая скорость полезной нагрузки 1 - это линейная скорость x скорость FEC 1, или 49,7664 Гбит/с x 82,22% = 40,92 Гбит/с. Скорость FEC 2 относится к кодовому слову 400, которое реализует LDPC (17 280, 14 464) и дает скорость FEC 83,70%. Соответствующая скорость полезной нагрузки 2 - это линейная скорость x скорость FEC 2, или 49,7664 Гбит/с x 83,70% = 41,65 Гбит/с.

[63] Схема 2 аналогична схеме 1. Однако вместо 67,5 блоков кодовых слов, как в схеме 1, схема 2 использует 68 блоков кодовых слов, что дает 17 408 бит для каждого кодового слова и 6 266 880 бит для нисходящего кадра PON. Результирующая линейная скорость составляет 50,13504G, результирующая скорость FEC 1 составляет 82,35%, результирующая скорость полезной нагрузки 1 составляет 41,29G, результирующая скорость FEC 2 составляет 83,82%, а результирующая скорость полезной нагрузки 2 составляет 42,02G.

[64] Схема 3 аналогична схеме 2. Однако вместо 360 кодовых слов, как в схеме 2, схема 3 использует 370 кодовых слов, что дает 6 440 960 бит для нисходящего кадра PON. Результирующая линейная скорость 51,52768G, результирующая скорость FEC 1 составляет 82,35%, результирующая скорость полезной нагрузки 1 составляет 42,43G, результирующая скорость FEC 2 составляет 83,82%, а результирующая скорость полезной нагрузки 2 составляет 43,19G.

[65] Фиг. 5 является схематической диаграммой восходящего кадра 500 PON согласно варианту осуществления раскрытия. Восходящий поток относится к направлению от ONU 120 к OLT 110. Восходящий кадр 500 PON может обеспечивать линейную скорость, которая равна 1/n соответствующей линейной скорости нисходящего потока, где n - положительное целое число. Например, восходящий кадр 500 PON обеспечивает линейную скорость, которая составляет 1/2 линейной скорости нисходящего потока или 1/5 линейной скорости нисходящего потока.

[66] Восходящий кадр 500 PON содержит кодовое слово 1 505, кодовое слово 2 510, кодовое слово n-1 515 и кодовое слово n 520. Многоточие между кодовым словом 2 510 и кодовым словом n-1 515 указывает наличие кодовых слов 3-(n-2). Каждое кодовое слово 505-520 составляет 17 280 бит, так что кодовое слово 1 505 - это биты 1-17 280; кодовое слово 2 510 - это биты 17 281-34 560; и так далее. Кодовые слова 505-520 могут реализовывать FEC и, следовательно, быть кодовыми словами FEC.

[67] Кодовое слово 1 505 содержит PSBu 525, полезную нагрузку 530 и проверку 535 на четность. PSBu 525 регулируется по длине и описан ниже. Полезная нагрузка 530 содержит данные, например данные пользователя, которые ONU 120 желает передать в OLT 110. Проверка 535 на четность содержит биты, которые обеспечивают точную передачу данных. Например, PSBu 525 имеет m битов; полезная нагрузка 530 составляет 14208 - m бит; и проверка 535 на четность составляет 3 072 бита. Кодовое слово n 520 содержит полезную нагрузку 540, аналогичную полезной нагрузке 530 в кодовом слове 1 505, и содержит проверку 545 четности, аналогичную проверке 535 четности в кодовом слове 1 505. Однако кодовое слово n 520 не содержит PSBu, аналогичного PSBu 525 в кодовом слове 1 505. Аналогично, ни одно из оставшихся кодовых слов 510-515 не содержит PSBu. Таким образом, в восходящем кадре 500 PON только кодовое слово 1 505 содержит PSBu 525, а остальные кодовые слова 510-520 не зависят от PSBu, поэтому PSBu 525 является единственным PSBu или PSB в восходящем кадре 500 PON. Это отличается от других подходов, в которых PSBu 525 находится за пределами кодового слова 1 505 и предшествует всем кодовым словам 505-520.

[68] PSBu 525 содержит преамбулу 550 и разделитель 555. Преамбула 550 содержит шаблон, который повторяется несколько раз. Кодовое слово 1 505 защищает преамбулу 550. Шаблон регулируется по длине, и поставщики могут варьировать шаблон. Например, шаблон состоит из 64 бита и повторяется 31 раз, поэтому размер преамбулы 550 составляет 64×31 = 1 984 бита. В этом случае 1 984 бита преамбулы 550 соответствуют G.987.3. Вместе преамбула 550 и разделитель 555 содержат данные для OLT 110, чтобы определить наличие PHY-пакета от ONU 120, очертить PHY-пакет и определить тактовую частоту сигнала, чтобы правильно восстановить переданный сигнал.

[69] Восходящий кадр 500 PON может иметь характеристики, аналогичные характеристикам нисходящего кадра 200 PON. Например, во-первых, количество кодовых слов 505-520 и длина кодовых слов 505-520 не зависят от длины PSBu 525. Во-вторых, восходящий кадр 500 PON содержит целое число кодовых слов 505-520 независимо от связанной с ним линейной скорости. В-третьих, длина кодовых слов 505-520 подходит для параллельной реализации.

[70] Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ 600 передачи кадров PON согласно варианту осуществления раскрытия. OLT 110 реализует, или ONU 120 реализуют метод 600. На этапе 610 формируется кадр PON, содержащий множество кодовых слов FEC. Кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово, а первое кодовое слово содержит PSB. В первом примере кадр PON - это нисходящий кадр 200 PON, кодовые слова - это кодовые слова 205-220, первое кодовое слово - это кодовое слово 1 205, а PSB - это PSBd 225. Во втором примере кадр PON - это восходящий кадр 500 PON, кодовые слова - это кодовые слова 505-520, первое кодовое слово - это кодовое слово 1 505, а PSB - это PSBu 525. Наконец, на этапе 620 передается кадр PON. В первом примере OLT 110 передает нисходящий кадр 200 PON в ONU 120. Во втором примере ONU 120 передает восходящий кадр 500 PON в OLT 110.

[71] Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ 700 передачи кадров PON согласно другому варианту осуществления раскрытия. OLT 110 реализует, или ONU 120 реализуют способ 700. На этапе 710 принимается кадр PON, содержащий множество кодовых слов FEC. Кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово, а первое кодовое слово содержит PSB. В первом примере кадр PON - это нисходящий кадр 200 PON, кодовые слова - это кодовые слова 205-220, первое кодовое слово - это кодовое слово 1 205, а PSB - это PSBd 225. Во втором примере кадр PON - это восходящий кадр 500 PON, кодовые слова - это кодовые слова 505-520, первое кодовое слово - это кодовое слово 1 505, а PSB - это PSBu 525. Наконец, на этапе 720 обрабатывается кадр PON.

[72] Фиг. 8 - схематическая диаграмма устройства 800 согласно варианту осуществления раскрытия. Устройство 800 может реализовывать все или часть раскрытых вариантов осуществления, например, OLT 110 и ONU 120. Устройство 800 содержит входные порты 810 и RX 820 для приема данных; процессор, логический блок, блок основной полосы частот или CPU 830 для обработки данных; TX 840 и выходные порты 850 для передачи данных; и память 860 для хранения данных. Устройство 800 также может содержать компоненты OE, компоненты EO или RF-компоненты, подключенные к входным портам 810, RX 820, TX 840 и выходным портам 850 для обеспечения входа или выхода оптических сигналов, электрических сигналов или RF-сигналов. .

[73] Процессор 830 представляет собой любую комбинацию аппаратного обеспечения, промежуточного программного обеспечения, микропрограммного обеспечения или программного обеспечения. Процессор 830 содержит любую комбинацию из одной или нескольких микросхем CPU, ядер, FPGA, ASIC или DSP. Процессор 830 обменивается данными с входными портами 810, RX 820, TX 840, выходными портами 850 и памятью 860. Процессор 830 содержит компонент 870 FEC, который реализует раскрытые варианты осуществления. Таким образом, включение компонента 870 FEC обеспечивает существенное улучшение функциональности устройства 800 и вызывает преобразование устройства 800 в другое состояние. В качестве альтернативы, память 860 сохраняет компонент 870 FEC как инструкции, и процессор 830 выполняет эти инструкции.

[74] Память 860 содержит любую комбинацию дисков, накопителей на магнитной ленте или твердотельных накопителей. Устройство 800 может использовать память 860 в качестве устройства хранения данных переполнения для хранения программ, когда устройство 800 выбирает эти программы для выполнения, и для хранения инструкций и данных, которые устройство 800 считывает во время выполнения этих программ, например, как компьютерный программный продукт. Память 860 может быть энергозависимой или энергонезависимой и может представлять собой любую комбинацию ROM, RAM, TCAM или SRAM. Память 860 в некоторых вариантах осуществления хранит компьютерные инструкции, содержащие компонент 870 FEC.

[75] Компьютерный программный продукт может содержать исполняемые компьютером инструкции, хранящиеся на не кратковременном носителе, например в памяти 860, которые при исполнении процессором, например процессором 830, заставляют устройство выполнять любой из вариантов осуществления.

[76] В некоторых примерах, где устройство 800 содержит OLT, процессор 830 выполняет компонент 870 FEC для формирования кадра пассивной оптической сети (PON), содержащего множество кодовых слов с прямой коррекцией ошибок (FEC), кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово, и первое кодовое слово содержит блок физической синхронизации (PSB), и процессор 830 выполняет компонент 870 FEC для передачи кадра PON.

[77] В некоторых примерах, где устройство 800 содержит ONU, процессор 830 выполняет компонент 870 FEC для приема кадра пассивной оптической сети (PON), содержащего множество кодовых слов с прямой коррекцией ошибок (FEC), кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово, и первое кодовое слово содержит блок физической синхронизации (PSB), и процессор 830 выполняет компонент 870 FEC для обработки кадра PON.

[78] В некоторых примерах, где устройство 800 содержит OLT, устройство 800 включает в себя модуль кадра, формирующий кадр пассивной оптической сети (PON), содержащий множество кодовых слов с прямой коррекцией ошибок (FEC), кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово, а Первое кодовое слово содержит блок физической синхронизации (PSB) и модуль передатчика, передающий кадр PON. В некоторых вариантах осуществления устройство 800 может включать в себя другие или дополнительные модули для выполнения любого из или комбинации этапов, описанных в вариантах осуществления. Кроме того, предполагается, что любые дополнительные или альтернативные варианты осуществления или аспекты способа, показанные на любых чертежах или изложенные в любой из пунктов формулы изобретения, включают аналогичные модули.

[79] В некоторых примерах, где устройство 800 содержит ONU, устройство 800 включает в себя модуль приемника, принимающий кадр пассивной оптической сети (PON), содержащий множество кодовых слов с прямой коррекцией ошибок (FEC), кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово, а Первое кодовое слово содержит блок физической синхронизации (PSB) и модуль процессора, обрабатывающий кадр PON. В некоторых вариантах осуществления устройство 800 может включать в себя другие или дополнительные модули для выполнения любого из или комбинации этапов, описанных в вариантах осуществления. Кроме того, предполагается, что любые дополнительные или альтернативные варианты осуществления или аспекты способа, показанные на любых чертежах или изложенные в любой из пунктов формулы изобретения, включают аналогичные модули.

[80] В примерном варианте осуществления устройство 800 включает в себя модуль формирования кадра, формирующий кадр пассивной оптической сети (PON), содержащий множество кодовых слов с прямой коррекцией ошибок (FEC), кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово, а первое кодовое слово содержит блок физической синхронизации (PSB) и модуль передачи кадра, передающий кадр PON. В некоторых вариантах осуществления устройство 800 может включать в себя другие или дополнительные модули для выполнения любого из или комбинации этапов, описанных в вариантах осуществления. Кроме того, предполагается, что любой из дополнительных или альтернативных вариантов осуществления или аспектов способа, показанных на любых чертежах или изложенных в любой из пунктов формулы изобретения, включает аналогичные модули.

[81] В примерном варианте осуществления устройство 800 включает в себя модуль приема кадров, принимающий кадр пассивной оптической сети (PON), содержащий множество кодовых слов с прямой коррекцией ошибок (FEC), кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово, а первое кодовое слово содержит блок физической синхронизации (PSB) и модуль обработки кадров, обрабатывающий кадр PON. В некоторых вариантах осуществления устройство 800 может включать в себя другие или дополнительные модули для выполнения любого из или комбинации этапов, описанных в вариантах осуществления. Кроме того, предполагается, что любые дополнительные или альтернативные варианты осуществления или аспекты способа, показанные на любых чертежах или изложенные в любой из пунктов формулы изобретения, включают аналогичные модули.

[82] Термин «около» означает диапазон, включающий ± 10% от следующего числа, если не указано иное. Хотя в настоящем раскрытии предоставлено несколько вариантов осуществления, можно понять, что раскрытые системы и способы могут быть воплощены во многих других конкретных формах, не выходя за рамки сущности или объема настоящего раскрытия. Настоящие примеры следует рассматривать как иллюстративные, а не как ограничительные, и цель не ограничиваться приведенными здесь деталями. Например, различные элементы или компоненты могут быть объединены или интегрированы в другую систему, или определенные функции могут быть опущены или не реализованы.

[83] Кроме того, методики, системы, подсистемы и способы, описанные и проиллюстрированные в различных вариантах осуществления как дискретные или отдельные, могут быть объединены или интегрированы с другими системами, компонентами, технологиями или способами без отклонения от объема настоящего раскрытия. Другие элементы, показанные или обсуждаемые как связанные, могут быть связаны напрямую или могут быть связаны косвенно или связаны через какой-либо интерфейс, устройство или промежуточный компонент, электрически, механически или иным образом. Другие примеры изменений, замен и переделок могут быть установлены специалистом в данной области техники и могут быть выполнены без отклонения от сущности и объема, раскрытых в данном документе.

Изобретение относится к оптическим сетям в целом и структуре кадра пассивной оптической сети (PON) в частности. Техническим результатом является повышение эффективности реализации кадрирования PON. Упомянутый технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе связи пассивной оптической сети кадра PON кадр PON содержит целое число кодовых слов с прямой коррекцией ошибок (FEC) с длиной кодового слова 17280 бит, при этом кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово в начале кадра PON, при этом только первое кодовое слово содержит блок физической синхронизации (PSB). 4 н. и 29 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

1. Способ связи пассивной оптической сети, применяемый в терминале оптической линии, содержащий:

формирование кадра пассивной оптической сети (PON), при этом кадр PON содержит целое число кодовых слов с прямой коррекцией ошибок (FEC) с длиной кодового слова 17280 бит, при этом кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово в начале кадра PON, при этом только первое кодовое слово содержит блок физической синхронизации (PSB); и

передачу кадра PON.

2. Способ связи пассивной оптической сети, применяемый в блоке оптической сети, содержащий:

прием кадра пассивной оптической сети (PON), при этом кадр PON содержит целое число кодовых слов с прямой коррекцией ошибок (FEC) с длиной кодового слова 17280 бит, при этом кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово в начале кадра PON, при этом первое кодовое слово содержит блок физической синхронизации (PSB); и

обработку кадра PON.

3. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором кадр PON имеет длительность 125 микросекунд (мкс).

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором кадр PON содержит 360 кодовых слов FEC, в результате чего длина кадра PON составляет 6220800 бит, а линейная скорость составляет 49,7664 гигабита в секунду (G).

5. Способ по любому из пп. 1-3, в котором кадр PON содержит 360 кодовых слов FEC, в результате чего длина кадра PON составляет 6266880 бит, а линейная скорость составляет 50,13504 гигабита в секунду (G).

6. Способ по любому из пп. 1-3, в котором кадр PON содержит 370 кодовых слов FEC, в результате чего длина кадра PON составляет 6440960 бит, а линейная скорость составляет 51,52768 гигабит в секунду (G).

7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором кодовые слова FEC являются кодовыми словами FEC с малой плотностью проверки четности (LDPC).

8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором каждое из кодовых слов LDPC FEC содержит полезную нагрузку и проверку на четность, при этом кодовые слова LDPC FEC реализуют LDPC (17280, 14208) на основе материнского кода LDPC (17664, 14592) и укорачивают 14592 битов в полезной нагрузке на 384 бит для получения 14208 битов, при этом кодовые слова LDPC FEC обеспечивают скорость FEC 82,22%.

9. Способ по любому из пп. 1-7, в котором каждое из кодовых слов LDPC FEC содержит полезную нагрузку и проверку четности, при этом кодовые слова LDPC FEC реализуют LDPC (17280, 14464) на основе материнского кода LDPC (17664, 14592), укорачивают 14592 битов в полезной нагрузке на 128 битов для получения 14464 битов и выкалывают из 3072 битов в проверках четности 256 битов для получения 2816 битов, при этом кодовые слова LDPC FEC обеспечивают скорость FEC 83,70%.

10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором упомянутое целое число делится на 2 и 5.

11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором упомянутое целое число равно 360.

12. Способ по любому из пп. 1-10, в котором упомянутое целое число равно 370.

13. Способ по любому из пп. 1-12, в котором кадр PON является нисходящим кадром PON, а PSB является PSB для нисходящего потока (PSBd).

14. Способ по любому из пп. 1-13, в котором длина PSB превышает 192 бит.

15. Способ по любому из пп. 1-12, в котором кадр PON является восходящим кадром PON, а PSB является PSB для восходящего потока (PSBu).

16. Способ по п. 15, в котором восходящий кадр PON обеспечивает линейную скорость, которая составляет 1/n соответствующей линейной скорости нисходящего потока, где n является положительным целым числом.

17. Способ по п. 16, в котором восходящий кадр PON обеспечивает линейную скорость, которая составляет 1/2 от соответствующей линейной скорости нисходящего потока.

18. Способ по п. 16, в котором восходящий кадр PON обеспечивает линейную скорость, которая составляет 1/5 от соответствующей линейной скорости нисходящего потока.

19. Способ по любому из пп. 1-18, в котором PSBu содержит преамбулу, при этом преамбула содержит шаблон, который повторяется несколько раз, и при этом шаблон длиннее 64 бит.

20. Способ по п. 19, в котором шаблон составляет 128 бит.

21. Устройство связи пассивной оптической сети, применяемое в терминале оптической линии, содержащее:

память, содержащую инструкции; и

один или более процессоров, взаимодействующих с упомянутой памятью, при этом упомянутые один или более процессоров исполняют инструкции для:

формирования кадра пассивной оптической сети (PON), при этом кадр PON содержит целое число кодовых слов с прямой коррекцией ошибок (FEC) с длиной кодового слова 17280 бит, при этом кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово в начале кадра PON, при этом только первое кодовое слово содержит блок физической синхронизации (PSB); и

передачи кадра PON.

22. Устройство по п. 21, в котором упомянутое целое число делится на 2 и 5.

23. Устройство по любому из пп. 21, 22, в котором упомянутое целое число равно 360.

24. Устройство по любому из пп. 21, 22, в котором упомянутое целое число равно 370.

25. Устройство по любому из пп. 21-24, в котором кадр PON является нисходящим кадром PON, а PSB является PSB для нисходящего потока (PSBd).

26. Устройство по любому из пп. 21-25, в котором длина PSB превышает 192 бит.

27. Устройство по любому из пп. 21-24, в котором кадр PON является восходящим кадром PON, а PSB является PSB для восходящего потока (PSBu).

28. Устройство по п. 27, в котором восходящий кадр PON обеспечивает линейную скорость, которая составляет 1/n соответствующей линейной скорости нисходящего потока, где n является положительным целым числом.

29. Устройство по п. 28, в котором восходящий кадр PON обеспечивает линейную скорость, которая составляет 1/2 от соответствующей линейной скорости нисходящего потока.

30. Устройство по п. 28, в котором восходящий кадр PON обеспечивает линейную скорость, которая составляет 1/5 от соответствующей линейной скорости нисходящего потока.

31. Устройство по любому из пп. 21-30, в котором PSBu содержит преамбулу, при этом преамбула содержит шаблон, который повторяется несколько раз, и при этом шаблон длиннее 64 бит.

32. Устройство по п. 31, в котором шаблон составляет 128 битов.

33. Устройство связи пассивной оптической сети, применяемое в блоке оптической сети, содержащее:

память, содержащую инструкции; и

один или более процессоров, взаимодействующих с упомянутой памятью, при этом упомянутые один или более процессоров исполняют инструкции для:

приема кадра пассивной оптической сети (PON), содержащего множество кодовых слов с прямой коррекцией ошибок (FEC), при этом кодовые слова FEC содержат первое кодовое слово, а первое кодовое слово содержит блок физической синхронизации (PSB); и

обработки кадра PON.