專利名稱：使用載波偵聽多址接入/沖突檢測(cè)協(xié)議的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光接入網(wǎng)系統(tǒng)中的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，具體為使載波偵聽多址接入/沖突檢測(cè)(CSMA/CD)協(xié)議能用于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)上行多址接入控制的光環(huán)回配置，屬于光纖通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光接入網(wǎng)中，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)能經(jīng)濟(jì)有效和透明地傳輸高速數(shù)據(jù)而被作為光接入網(wǎng)的首選方案。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)由與主干網(wǎng)或城域網(wǎng)相接口的光線路終端、與用戶駐地網(wǎng)相接口的光網(wǎng)絡(luò)單元以及中間的無(wú)源光分配網(wǎng)組成。其中，無(wú)源光分配網(wǎng)由一根饋線光纖，一個(gè)用作無(wú)源光分路器的1×N光纖耦合器和N根配線光纖組成。饋線光纖連接光線路終端和光纖耦合器，N根配線光纖連接光纖耦合器和N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元。
以太網(wǎng)由于成本低廉、技術(shù)成熟可靠、易于組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已在局域網(wǎng)中得到大量普及。2000年底第一英哩以太網(wǎng)聯(lián)盟提出基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，并促成電子電氣工程師協(xié)會(huì)于2000年12月開始制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)將以太網(wǎng)的應(yīng)用范圍從局域網(wǎng)擴(kuò)展至接入網(wǎng)。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中1×N光纖耦合器隔離了各光網(wǎng)絡(luò)單元的上行信號(hào)，若不采取一定的措施，各光網(wǎng)絡(luò)單元必須通過(guò)光線路終端轉(zhuǎn)發(fā)才能接收到其它光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出的信號(hào)。由于接入網(wǎng)的覆蓋范圍大于局域網(wǎng)的覆蓋范圍，光網(wǎng)絡(luò)單元至光線路終端的距離所造成的信號(hào)傳播時(shí)延大于CSMA/CD協(xié)議正常工作的時(shí)延要求。所以在電子電氣工程師協(xié)會(huì)制定的基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)中只采用了時(shí)分多址接入這一種上行多址接入方式，而完全摒棄了現(xiàn)有以太網(wǎng)使用的CSMA/CD協(xié)議。
由于未沿用CSMA/CD協(xié)議，電子電氣工程師協(xié)會(huì)不得不在現(xiàn)有以太網(wǎng)的分層功能上增添了多點(diǎn)控制協(xié)議和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)仿真等功能以適應(yīng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的物理拓?fù)?，造成了基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有以太網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)不能完全兼容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于使無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)能繼續(xù)沿用CSMA/CD協(xié)議作為其上行多址接入控制協(xié)議，從而不必增加多點(diǎn)控制協(xié)議和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)仿真等功能，保持與現(xiàn)有以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的兼容，有利于基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的快速、低成本開發(fā)。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明將傳統(tǒng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)中用作無(wú)源光分路器的1×N光纖耦合器換成N×N光纖耦合器，并用(N-2)/2根光纖跳線對(duì)光纖耦合器在光線路終端側(cè)的端口進(jìn)行光信號(hào)環(huán)回配置，將一部分上行光信號(hào)環(huán)回到各光網(wǎng)絡(luò)單元處，使光網(wǎng)絡(luò)單元與光網(wǎng)絡(luò)單元之間的信號(hào)傳播路徑由“光網(wǎng)絡(luò)單元→光線路終端→光網(wǎng)絡(luò)單元”變?yōu)椤肮饩W(wǎng)絡(luò)單元→光纖耦合器→光網(wǎng)絡(luò)單元”，以減小光網(wǎng)絡(luò)單元與光網(wǎng)絡(luò)單元之間的信號(hào)傳播時(shí)延，從而使載波偵聽多址接入/沖突檢測(cè)(CSMA/CD)協(xié)議能繼續(xù)用于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)的上行多址接入控制。
本發(fā)明具體的光信號(hào)環(huán)回配置如下N×N光纖耦合器的光網(wǎng)絡(luò)單元側(cè)的N個(gè)端口仍通過(guò)N根配線光纖與N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元相連；光纖耦合器的光線路終端側(cè)的一個(gè)端口通過(guò)饋線光纖與光線路終端相連，一個(gè)端口被終結(jié)，其余的N-2個(gè)端口通過(guò)(N-2)/2根光纖跳線兩兩相連。這樣，各光網(wǎng)絡(luò)單元之間通過(guò)光纖耦合器直接建立了物理通道，大大減小了光網(wǎng)絡(luò)單元與光網(wǎng)絡(luò)單元之間的信號(hào)傳播時(shí)延。
此時(shí)能否使用CSMA/CD作為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的上行多址接入控制協(xié)議將不再受饋線光纖長(zhǎng)度的影響，而只受功率預(yù)算和配線光纖長(zhǎng)度等的影響。
約為上行光信號(hào)功率1/N的光功率被上行傳給光線路終端；約為上行光信號(hào)功率(N-2)/N2的光功率被環(huán)回給各光網(wǎng)絡(luò)單元?？蓾M足一般應(yīng)用情況下的光功率預(yù)算要求。
配線光纖的最大長(zhǎng)度可表示為最大長(zhǎng)度＝最大往返時(shí)延/(4×單位傳播時(shí)延)， (1)其中“單位傳播時(shí)延”為光在光纖中的單位傳播時(shí)延，“最大往返時(shí)延”為信號(hào)在兩個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元之間的最大往返時(shí)延。最大往返時(shí)延取決于電子電氣工程師協(xié)會(huì)802.3標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的“時(shí)隙(slotTime)”和“填充比特(jamSize)”這兩個(gè)參數(shù)最大往返時(shí)延＝(時(shí)隙-填充比特)/比特率。
(2)按電子電氣工程師協(xié)會(huì)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)802.3的規(guī)定，jamSize為32比特，當(dāng)比特率為100Mbit/s和1000Mbit/s時(shí)slotTime分別為512和4096比特。典型地取光在光纖中的單位傳播時(shí)延為5μs/km，由(1)和(2)式計(jì)算可知當(dāng)上行速率為100Mbit/s時(shí)最大長(zhǎng)度約為240m；當(dāng)上行速率為1000Mbit/s時(shí)最大長(zhǎng)度約為200m。需說(shuō)明的是當(dāng)上行速率為1000Mbit/s時(shí)應(yīng)工作于載波擴(kuò)展模式，人為地在比slotTime短的幀后添加一個(gè)載波擴(kuò)展域，使得幀長(zhǎng)等于4096比特。另外，可使用幀突發(fā)機(jī)制來(lái)防止在傳送大量短幀時(shí)因載波擴(kuò)展而引起的效率損失及性能的明顯下降。
本發(fā)明的原理和配置都很簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。使基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)能夠沿用CSMA/CD作為其上行多址接入控制協(xié)議，保持與現(xiàn)有以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的兼容，這將有利于利用成熟的以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)設(shè)備的快速、低成本開發(fā)。


圖1所示為本發(fā)明使用CSMA/CD作為上行多址接入控制協(xié)議的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為本發(fā)明所提出的能使用CSMA/CD作為上行多址接入控制協(xié)議的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)框圖。圖中的光纖耦合器為N×N光纖耦合器。N×N光纖耦合器在光網(wǎng)絡(luò)單元一側(cè)的N個(gè)端口仍通過(guò)N根配線光纖與N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元相連。在光纖耦合器的光線路終端一側(cè)，光纖耦合器的一個(gè)端口連接到饋線光纖，并通過(guò)饋線光纖與光線路終端相連，一個(gè)端口被終結(jié)，其余的端口兩兩通過(guò)光纖跳線相互連接。經(jīng)過(guò)這樣的光信號(hào)環(huán)回配置，各光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出的波長(zhǎng)為λu的上行光信號(hào)在光纖耦合器處除了有一部分上傳給光線路終端外，還有一部分會(huì)沿光纖跳線被環(huán)回通過(guò)光纖耦合器的光網(wǎng)絡(luò)單元側(cè)的各個(gè)端口下傳給各光網(wǎng)絡(luò)單元。這樣，系統(tǒng)中的光網(wǎng)絡(luò)單元除了接收光線路終端發(fā)出的波長(zhǎng)為λd的下行光信號(hào)外，還能收到其它光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出的波長(zhǎng)為λu的上行光信號(hào)，從而能通過(guò)CSMA/CD協(xié)議實(shí)現(xiàn)上行多址接入控制。
由于光纖跳線的長(zhǎng)度可配置為相同的，經(jīng)過(guò)不同光纖跳線環(huán)回的光信號(hào)的時(shí)延差將只取決于光纖耦合器內(nèi)部耦合光路光程的差異。而一般光纖耦合器內(nèi)部耦合光路光程的差異非常小，實(shí)驗(yàn)表明其對(duì)環(huán)回光信號(hào)質(zhì)量的影響可以忽略。
權(quán)利要求
1.一種使用載波偵聽多址接入/沖突檢測(cè)協(xié)議的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，其特征采用N×N光纖耦合器并對(duì)光纖耦合器在光線路終端側(cè)的端口進(jìn)行光信號(hào)環(huán)回配置，光纖耦合器在光網(wǎng)絡(luò)單元側(cè)的N個(gè)端口通過(guò)N根配線光纖與N個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元相連，在光纖耦合器的光線路終端一側(cè)，光纖耦合器的一個(gè)端口通過(guò)饋線光纖與光線路終端相連，一個(gè)端口被終結(jié)，其余的端口兩兩通過(guò)光纖跳線相互連接，這樣的光信號(hào)環(huán)回配置使各光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出的上行光信號(hào)在光纖耦合器處除了有一部分上傳給光線路終端外，還有一部分沿光纖跳線被環(huán)回通過(guò)光纖耦合器的光網(wǎng)絡(luò)單元側(cè)的各個(gè)端口下傳給各光網(wǎng)絡(luò)單元，光網(wǎng)絡(luò)單元除了接收光線路終端發(fā)出的下行光信號(hào)外，還能收到其它光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出的上行光信號(hào)，從而能通過(guò)載波偵聽多址接入/沖突檢測(cè)協(xié)議實(shí)現(xiàn)上行多址接入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用載波偵聽多址接入/沖突檢測(cè)協(xié)議的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，將傳統(tǒng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)中用作無(wú)源光分路器的1×N光纖耦合器換成N×N光纖耦合器，并用(N－2)/2根光纖跳線對(duì)光纖耦合器在光線路終端側(cè)的端口進(jìn)行光信號(hào)環(huán)回配置，將一部分上行光信號(hào)環(huán)回到各光網(wǎng)絡(luò)單元處，使光網(wǎng)絡(luò)單元之間的信號(hào)傳播路徑由“光網(wǎng)絡(luò)單元→光線路終端→光網(wǎng)絡(luò)單元”變?yōu)椤肮饩W(wǎng)絡(luò)單元→光纖耦合器→光網(wǎng)絡(luò)單元”，大大減小了光網(wǎng)絡(luò)單元之間的信號(hào)傳播時(shí)延，從而使載波偵聽多址接入/沖突檢測(cè)(CSMA/CD)協(xié)議能繼續(xù)用于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)的上行多址接入控制。本發(fā)明原理和配置簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，適用于成本低廉的寬帶光接入系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04B10/20GK1564487SQ20041001770
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月15日
發(fā)明者季曉飛, 范戈 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)