CN103026678B - 混合正交频分复用时域复用无源光网络 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设备，其包括时域复用（TDM）信道到正交频分复用（OFDM）信道或有界正交调幅（QAM）信道的HOT PON转换器，该转换器用于经由光纤耦合到光线路终端（OLT）并且经由点对多点同轴电缆耦合到多个网络终端（NT）并且用于使用OFDM信道或有界QAM信道将TDM数据从所述OLT传输到所述对应的NT，其中TDM数据的所述OFDM信道或有界QAM信道传输保留了端对端（E2E）TDM无源光网络（PON）协议、业务提供，以及服务质量（QoS）。

Description

混合正交频分复用时域复用无源光网络
本发明要求2010年8月6日戴宇新递交的发明名称为“混合正交频分复用时域复用无源光网络”的第61/371,408号美国临时专利申请案以及2011年8月5日戴宇新递交的发明名称为“混合正交频分复用时域复用无源光网络”的第US13/204,286号美国专利申请案的在先申请优先权，所述在先申请的内容以引入的方式并入本文本中。
技术领域
本发明大体上涉及网络通信，具体而言涉及无源光网络。
背景技术
在过去的二十到三十年内，同轴电缆线路已广泛地部署在世界各地。虽然出现了基于时域复用(TDM)无源光网络(PON)的光纤到户(FTTH)架构，但是由于此类***的成本相对较高，所以同轴电缆线路目前仍然服务于许多宽带三网融合客户。同轴电缆具有约5千兆比特/秒(Gbps)的数字带宽，这对于宽带接入需求而言通常已足够。传统电缆接入的一个问题在于其可能不具有足够满足当前或未来用户需求的令人满意的数据接入方案。例如，有线数据传输业务接口规范(DOCSIS)标准用于在北美洲和欧洲提供数据接入。DOCSIS标准的上游数据速率限于大约100兆比特/秒(Mbps)，例如具有通道绑定的DOCSIS 3.0，其由许多(例如，从大约100个到大约500个)电缆调制解调器共享。由于历史原因，例如，为了支持遗留***和/或节约新基础设施上的投资成本，在可以预见的未来在这些地区仍会将DOCSIS用作电缆数据接入方案。TDM PON可提供比同轴电缆***高得多的数据速率。例如，以太网PON(EPON)可向大约32名共享客户提供大约1Gbps的上游和下游对称带宽，而GPON对大约32名共享客户可支持2.5Gbps的下游带宽和1.25Gbps的上游带宽。因此，TDM PON对于亚洲和中国等非DOCSIS地区而言是更有吸引力的数据接入方法。
发明内容
在一项实施例中，本发明包括一种设备，所述设备包括TDM信道到正交频分复用OFDM信道或有界正交调幅QAM信道的HOT PON转换器，该转换器用于经由光纤耦合到光线路终端OLT并且经由点对多点同轴电缆耦合到多个网络终端NT，并且用于使用OFDM信道或有界QAM信道将TDM数据从OLT传输到对应的NT，所述转换器包括下游光接收器RX以及时钟数据恢复CDR模块、PON MAC帧处理器、QAM/OFDM编码模块和调帧器，以及RF上转换模块，它们用于将下游信号从TDMPON OLT转换到HOT PON NT，其中TDM数据的OFDM信道或有界QAM信道传输保留了端对端E2ETDM无源光网络(PON)协议、业务提供，以及服务质量QoS。
在另一项实施例中，本发明包括一种网络部件，所述网络部件包括：接收器，其用于从OLT接收TDM PON下游数据并且从多个NT接收OFDM或有界QAM上游数据；转换器，其用于移除TDM PON线路编码，并且对TDM PON下游帧进行封装，并将其转换为OFDM或有界QAM下游数据，并且对OFDM或有界QAM上游数据进行封装，并将其转换为TDM PON上游帧，所述转换器包括下游光接收器RX以及时钟数据恢复CDR模块、PON MAC帧处理器、QAM/OFDM编码模块和调帧器，以及RF上转换模块，它们用于将下游信号从TDM PON OLT转换到HOT PONNT；以及射频RF发射器，其用于将OFDM或有界QAM下游数据发送到对应的NT和光发射器，以将TDM PON上游数据发送到OLT。
在又一项实施例中，本发明包括一种网络设备实施的方法，所述方法包括：从OLT接收TDM光信号，用处理器对TDM光信号进行处理以移除TDM PON线路代码，并且在TDM PON帧中提取TDM数据，用处理器进行处理以使用OFDM或有界QAM对TDM PON帧进行封装，通过HOT PON转换器的下游光接收器RX以及时钟数据恢复CDR模块、PONMAC帧处理器、QAM/OFDM编码模块和调帧器，以及RF上转换模块将下游信号从TDM PON OLT转换到HOT PON NT，以及将OFDM或有界QAM处理过的TDM PON帧经由同轴电缆发送到多个NT。
从结合附图和所附权利要求书进行的以下详细描述将更清楚地理解这些和其它特征。
附图说明
为了更完整地理解本发明，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述，其中相同参考标号表示相同部分。
图1是基于TDM PON(EPON和/或GPON)的HOT PON的实施例的示意图。
图2是基于EPON的HOT PON的另一项实施例的示意图。
图3是基于千兆比特PON(GPON)的HOT PON的一项实施例的示意图。
图4是基于组合式EPON和GPON的HOT PON的一项实施例的示意图。
图5是HOT PON转换器的一项实施例的示意图。
图6是HOT PON帧的一项实施例的示意图。
图7是HOT PON通信信道的一项实施例的示意图。
图8是HOT PON数据转发方法的一项实施例的流程图。
图9是网络单元的一项实施例的示意图。
图10是通用计算机***的一项实施例的示意图。
具体实施方式
最初应理解，尽管下文提供一个或一个以上实施例的说明性实施方案，但可使用任何数目的技术，不管是当前已知还是现有的，来实施所揭示的***和/或方法。本发明决不应限于下文所说明的所述说明性实施方案、图式和技术，包括本文所说明并描述的示范性设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其均等物的完整范围内修改。
虽然TDM PON被视为更加高级的光纤接入技术，但是同轴电缆仍然广泛地应用于最后一英里宽带接入。同轴电缆具有基本上高于双绞线的带宽，并且在过去的二十或三十年中被广泛地采用。由于FTTH的成本相对较高，所以将现有的同轴电缆线路的带宽与TDM PON技术结合起来进行的充分利用，可作为当前满足当前带宽需求的经济方法。
将至少一部分TDM PON业务扩展到现有的同轴电缆线路中可预期获得TDM PON***的一些优势，并且同时保留至少一部分同轴电缆线路的基础设施。然而，将TDM PON业务扩展到同轴电缆线路中也是充满挑战的。
本文揭示了用于建立混合OFDM TDM PON的***和方法。混合OFDM TDM PON可将TDM PON协议(例如，对于EPON、千兆比特PON(GPON)，或其他PON类型)扩展到具有相关宽带OFDM技术或有界QAM信道的同轴电缆。因此，TDM PON协议、供应、QoS，以及业务可准确无误地扩展到同轴电缆线路。将来，混合OFDM TD PON也可向FTTH提供平滑的迁移路径。本文中也将混合OFDM TDM PON称作HOT PON。
图1描绘了基于TDM PON(EPON和/或GPON)的HOT PON 120的实施例。HOT PON 120可包括NGB聚合网络121、多个EPON OLT 122、多个HOT PON转换器单元124，以及多个网络终端(NT)128。EPON OLT122可，例如，在边缘，耦合到NGB聚合网络121，并且每个EPON OLT122都可经由光纤123耦合到对应的HOT PON O/E单元124。每个HOTPON O/E单元124可经由同轴电缆线路127耦合到多个NT 128。HOT PON120的部件可如图1所示进行布置。
HOT PON转换器单元124可用于将同轴电缆线路127上的EPONQoS以及EPON的供应扩展到客户端，例如，NT 128。HOT PON转换器单元124可实施OFDM方案或有界QAM信道来扩展TDM协议，并且允许从EPON OLT 122到NT 128以及相关客户的E2E QoS和供应。PON协议可能非常清楚OFDM方案或有界QAM方案，且下文将对OFDM方案或有界QAM方案进行更详细的描述。NT 128可以是客户设备，其用于经由同轴电缆线路127以电信号的形式从对应的HOT PON O/E单元124中接收客户数据、业务，和/或***控制数据。NT 128可对接收到的电信号进行解调或处理，以提供数据/业务给关联于NT 128的客户或终端用户。NT 128也可对数据进行调制，并且以电信号的形式经由同轴电缆线路127将数据从客户(例如，客户通信装置)发送到HOT PON转换器单元124。
在一项实施例中，从EPON OLT 122中发送的数据可包括活动图像专家组(MPEG)单路节目传输流(SPTS)、IP多播、EPON控制数据或帧。可基于HOT PON转换器单元124对EPON帧进行处理。转发到NT128的数据可包括IP多播、以太网、EPON控制，和/或OFDM数据或帧。图1中的HOT PON 120是基于EPON的HOT PON，但如同下文进一步描述的，类似的架构可用于其他类型的TDM PON，例如，基于GPON的HOTPON。
图2描绘了另一个基于EPON的HOT PON 200的一项实施例。EPON HOT PON 200可包括EPON OLT 210、HOT PON转换器220，以及多个EPON NT 230。EPON OLT 210可经由单光纤215耦合到HOT PON转换器220。在EPON OLT 128与HOT PON转换器220之间没有分光器。HOT PON转换器220可经由点对多点同轴电缆225耦合到HOT PON NT230。EPON HOT PON 200的部件与HOT PON 120的对应部件的配置类似。EPON HOT PON 200可支持的逻辑EPON NT 230达32,768个左右。
EPON OLT 210使用EPON协议来传输数据。EPON OLT 210可位于中心局。HOT PON转换器220可将EPON帧转换为频域，所述频域以电(例如，RF)信号的形式在同轴电缆225上传输。HOT PON转换器220可对TDM PON媒体接入控制(MAC)帧进行封装，所述帧在同轴电缆225上使用电信号进行传输。在OFDM或有界QAM方案中，不同的HOT PON NT 230可共享频带，但是不需要HOT PON转换器220处的时间调度。TDM协议可能非常清楚在EPON OLT 210处的OFDM方案或有界QAM方案，但是TDM协议可能并不知道在HOT PON转换器220处的OFDM方案或有界QAM方案。HOT PON转换器220可位于远离EPONOLT 210的域中。
位于EPON OLT 210与HOT PON转换器220之间的光纤215可不包括任何分离器，因此光纤215可达到的距离大于标准的20公里(km)PON距离。例如，光纤215可从EPON OLT 210携带TDM PON信号到HOT PON转换器220的距离大约等于70km或大于70km。随后，HOT PONNT 230可接收包括了TDM PON MAC帧和业务的RF信号。HOT PON NT230可以是这样的EPON ONT，其中光收发器由装配有OFDM或QAM解调器的电收发器取代。
图3描绘了基于GPON的HOT PON 300的一项实施例。GPONHOT PON 300可包括GPON OLT 310、HOT PON转换器320，以及多个HOT PON NT 330。GPON OLT 310可经由单根点对点光纤315耦合到HOTPON转换器320。HOT PON转换器320可经由同轴电缆325耦合到HOTPON NT 330。GPON HOT PON 300的部件与HOT PON 120的对应部件的配置类似。GPON HOT PON 200可支持的HOT PON NT 330达128个左右。
GPON OLT 310可以是使用GPON协议来传输数据的TDM PONOLT。GPON可具有的带宽基本上大于EPON的带宽。例如，GPON数据以约为2.5Gbps的下游速率和约为1.25Gbps的上游速率进行传输。GPONHOT PON转换器320可类似于EPON HOT PON转换器220。然而，GPONHOT PON转换器320可处理GPON GEM帧，而非EPON以太网帧。GPONOLT 310可位于中心局，而HOT PON转换器320可位于远离GPON OLT310的域。位于GPON OLT 310与HOT PON转换器320之间的光纤315可不包括任何分离器，并且因此可达到大约70km或更大的范围。GPONNT 330可类似于EPON NT 230，但是GPON NT 330可处理GPON帧，而非EPON帧。
图4描绘了基于组合式EPON和GPON的HOT PON 400的一项实施例。组合式EPON和GPON HOT PON 400可包括类似于上述HOTPON的EPON HOT PON和GPON HOT PON。EPON HOT PON和GPONHOT PON可共享相同的同轴电缆，但是是在不同的频带上。组合式EPON和GPON HOT PON 400可包括EPON OLT 410、GPON OLT 412、HOT PON转换器420、多个EPON HOT PON NT 430，以及多个GPON HOT PON NT432。每个EPON OLT 410和GPON OLT 412都可分别经由对应的单光纤415和416耦合到HOT PON转换器420。HOT PON转换器420可经由多个同轴电缆425耦合到多个EPON HOT PON NT 430以及GPON HOT PONNT 432。EPON HOT PON NT 430以及GPON HOT PON NT 432可共享相同的同轴电缆425。组合式EPON和GPON HOT PON 400的部件与HOTPON 120的对应部件的配置类似。组合式EPON和GPON HOT PON 400可支持的逻辑EPON HOT PON NT 430达32,768个左右，并且可支持的GPON HOT PON NT 432达128个左右。在其他实施例中，组合式EPON和GPON HOT PON 400可包括更多的EPON OLT 410和/或GPON OLT412，所述EPON OLT 410和/或GPON OLT 412可经由多根对应的光纤共享HOT PON转换器420。
在从HOT PON迁移到FTTH的情况下，针对对应于EPON OLT410的光纤415，HOT PON转换器420可由分离器422取代，针对对应于GPON OLT 412的光纤416，HOT PON转换器420可由分离器424取代。分离器422可将EPON OLT 410耦合到所有对应的EPON NT 430，分离器424可将GPON OLT 412耦合到所有对应的GPON NT 432，例如经由光纤电缆。可将已安装的GPON HOT PON NT以及EPON HOT PON NT变为对应的GPON NT和EPON NT，方法是分别用对应的插头小型可插拔式(SFP)GPON收发器和SFP EPON收发器来取代***式GPON HOT PON电收发器和EPON HOT PON电收发器。
TDM信号可包括分配到不同的NT的多个不同的时隙。每个时隙都可包括用于对应的EPON NT 430(在EPON OLT 410的情况下)的以太网数据或用于对应的GPON NT 432(在GPON OLT 412的情况下)的千兆比特无源光网络封装方法(GEM)数据。随后，HOT PON转换器420可使用OFDM或有界QAM在多个不同的频道上将以太网和/或GEM帧重新分配到对应的NT。随后，TDM到OFDM转换器420可在点对多点同轴电缆区段中再次使用TDM PON调度协议，而不是为同轴电缆设计另一个调度协议。所传输的数据仍可包括TDM PON MAC帧，所述帧可由对应的NT以类似于TDM PON的方式进行处理，即，使用TDM协议进行处理。此外，HOT PON转换器420可在专用的或预定的频道上将视频广播从OLT转发到NT，例如，平行于以太网和GEM帧。
图5描绘了可用于EPON HOT PON 200、GPON HOT PON 300，或组合式EPON和GPON HOT PON 400中的HOT PON转换器500的一项实施例。因此，HOT PON转换器500可经由一根光纤耦合到至少一个TDMPON OLT 501，并经由一根同轴电缆耦合到多个HOT PON(HP)NT 530。如上文所述，TDM PON OLT 501可以是EPON OLT和/或GPON OLT，而HP NT 530可以是EPON HP NT和/或GPON HP NT。
HOT PON转换器500可包括下游光接收器(RX)以及时钟数据恢复(CDR)模块502、PON MAC帧处理器504、QAM/OFDM编码模块和调帧器506，以及RF上转换模块508，它们可用于将下游信号从TDMPON OLT 501转换到HP NT 530。HOT PON转换器500也可包括上游突发模式接收器以及CDR模块510、QAM/OFDM解码模块512、第二PONMAC帧处理器514，以及上游光发射器(TX)516，它们可用于将上游信号从HP NT 530转换到TDM PON OLT 501。分光器522可在耦合到TDMPON OLT 501的光纤处对下游和上游信号进行结合/分离。电分离器532也可在耦合到HP NT 530的同轴电缆处对下游和上游信号进行结合/分离。可使用硬件来实施HOT PON转换器500的部件，在一些实施例中也可使用软件来实施。
来自TDM PON OLT 501的下游光信号可由能够提取时钟信息的光RX和CDR模块502来接收。随后，信号中的已提取的TDM数据可在以太网(对于EPON)或GEM(对于GPON)帧中由PON MAC帧处理器504来处理。随后，所述帧被转发到QAM/OFDM编码模块和调帧器506，以实施QAM和/或OFDM方案。随后，RF上转换模块508在频域中以电RF信号格式来传输所述数据。来自HP NT 530的上游电信号可由实施CDR的突发RX和CDR模块510来接收。随后，信号中的QAM和OFDM数据可由QAM/OFDM解码模块512基于QAM和OFDM方案进行处理。随后，已解调的数据可经第二PON MAC帧处理器514的处理而获得TDMPON MAC帧。随后，TDM数据可作为光信号由上游光TX 516传输到TDMPON OLT 510。由于HOT PON的架构，HOT PON转换器500中的上游光TX 516可以在连续模式而非突发模式下进行操作。
不同于将OLT经由共享的光纤耦合到多个ONU的其他一些***，只有一个光链路可经由对应的光纤在HOT PONTDM到HOT PON转换器500与TDM PON OLT 501之间延伸。因此，HOT PON转换器500不需要在突发模式下进行操作即可例如间歇性地发送上游信号到TDMPON OLT 501。相反，HOT PON转换器500可用于使用连续的传输模式在“开启”状态下对上游信号进行操作，这样可改进上游信号的质量并减少误差。
此外，EPON HOT PON 200、GPON HOT PON 300，或组合式EPON和GPON HOT PON 400***可只具有冲突域，即，点对多点同轴电缆区段中的冲突。冲突不可能发生在HOT PON架构中的光纤区段中。其他构造可具有两个冲突域，其中冲突可发生在点对多点光纤网络中以及点对多点同轴电缆网络中。
图6描绘了EPON HOT PON帧700的一项实施例，所述帧可由HOT PON转换器在CDR之后从EPON OLT中接收并移除EPON线路代码，并且随后使用OFDM方案或有界QAM信道进行封装，并且在下游方向上发送。EPON帧700也可由HOT PON转换器进行封装，并且在上游方向上发送到OLT。具体而言，EPON帧700可包括以太网数据。因此，EPON帧700可包括EPON帧头710以及以太网帧720。EPON帧头710可包括帧间隔(IFG)711、未使用的字段712(例如，包括大约2比特)、逻辑链路标识(LLID)定界符的起始(SLD)713(例如，包括大约1比特)、第二未使用的字段714(例如，包括大约2比特)、LLID715(例如，包括大约2比特)，以及循环冗余码校验(CRC)716(例如，包括大约2比特)。EPON帧头710也可包括目的地址(DA)721(例如，包括大约6比特)、源地址(SA)722(例如，包括大约6比特)、链路跟踪(LT)723(例如，包括大约2比特)、净负荷724(例如，其可包括从大约46比特到大约1500比特的任意大小)，以及帧校验序列(FCS)725(例如，包括大约4比特)。以太网帧720可包括以太网数据，可使用TDM方案将所述数据分配到多个NT。例如，以太网帧720可包括对应于不同NT的多个后继字段或槽。EPON帧头710中的字段可以是典型的EPON字段，并且可基于EPON TDM协议对以太网帧的字段进行配置。
图7描绘了EPON HOT PON 200、GPON HOT PON 300，或组合式EPON和GPON HOT PON 400中支持的多重HOT PON通信信道800的一项实施例。HOT PON通信信道800可包括一个或多个OFDM上游(US)信道810或有界QAM信道、视频(例如，QAM视频)信道820，以及一个或多个OFDM下游(DS)信道830或有界QAM信道。OFDM或有界QAM US信道810的范围可从大约5兆赫到大约300兆赫(MHz),并且其可由HOT PON转换器从多个NT处接收。OFDM或有界QAM DS信道830的范围可从大约700MHz到大约1,000MHz，并且其可由HOTPON转换器传输到NT。视频信道820的范围可从大约300MHz到大约700MHz，并且其也可由HOT PON转换器传输到NT。需在三个信道之间维持带间隙以避免串扰或干扰。在一些实施例中，HOT PON转换器或同轴电缆可包括一个或多个滤波器以适当地传输/接收不同的信道。
同轴电缆回波延迟大约为几微秒(μs)。如果使用OFDM调度，那么要求OFDM符号长度足够长，使得循环前缀(CP)长于电缆中的回波延迟。上述频带中的OFDM子信道数目可以是几千，例如大约2000个OFDM子信道。所得的OFDM帧可以相对较长，例如，大约几百μs，这可能不足以传输相对较短的EPON帧，例如，在EPON的情况下最小为大约64字节。如果在HOT PON架构中使用了有界QAM信道，那么可使用基本上较短的帧来更加有效地传输短的EPON帧。在上述频带中，可将大约20、128或256个信道绑定起来，以提供大约1Gbps的带宽。
图8描绘了可用于EPON HOT PON 200、GPON HOT PON 300，以及组合式EPON和GPON HOT PON 400等HOT PON的HOT PON数据转发方法900的一项实施例。HOT PON数据转发方法900可使用OFDM方案或有界QAM信道将TDM PON协议(例如，对于EPON、GPON，或其他PON类型)扩展到同轴电缆线路，并且该方法可在HOT PON转换器上实施。HOT PON数据转发方法900可用于处理下游数据，并将下游数据从OLT转发到NT。
方法900可起始于块910，此处TDM光信号可接收自OLT(例如，EPON或GPON OLT)。这可通过使用光RX CDR模块502来实现。在块920，可对TDM光信号进行处理以在以太网或GEM帧中提取TDMPON帧(例如，EPON或GPON TDM)。这可通过使用PON MAC帧处理器504来实现。在块930，可使用OFDM方案或有界QAM对封装的TDM帧进行处理、调制以及封装。这可通过使用QAM/OFDM编码模块以及调帧器506或QAM/OFDM编码模块602来实现。在块940，OFDM或有界QAM封装的TDM PON帧可作为电信号经由同轴电缆传输到多个NT。这可通过使用RF上转换模块508或606来实现。随后，方法900结束。类似的转发方法也可由HOT PON转换器实施，以对上游数据进行处理并将其从NT转发到OLT，例如，使用HOT PON转换器500的上游信号处理部件来实现。上游数据转发方法可包括HOT PON数据转发方法900的相反步骤。
图9描绘了网络单元1000的一项实施例，网络单元1000可以是通过HOT PON输送和处理数据的任何装置。例如，网络单元1000可位于上文所描述的任何网络部件中，例如，在HOT PON转换器、OLT，以及NT中的任何一者处。网络单元1000可包括一个或多个入端口或单元1010，所述入端口或单元1010耦合到接收器(Rx)1012以用于从其他网络部件接收信号和帧/数据。网络单元1000可包括逻辑单元1020，用于确定将包发送到哪些网络部件。逻辑单元1020可使用硬件、软件或这两者来实施。网络单元1000还可包括一个或多个出端口或单元1030，所述出端口或单元1030耦合到发射器(Tx)1032以用于将信号和帧/数据传输到其他网络部件。接收器1012、逻辑单元1020以及发射器1032也可实施或支持动态配置和转发方法900，以及业务可达性转发方案900和/或1000。可如图9所示对网络单元1000的部件进行布置。
上述网络部件可在任何通用网络部件上实施，例如计算机或特定网络部件，其具有足够的处理能力、存储资源和网络吞吐能力来处理其上的必要工作量。图10描绘了典型的通用网络部件1100，其适用于实施本文本所揭示的部件的一项或多项实施例。网络部件1100包括处理器1102(可称为中央处理器单元或CPU)，其与包括以下项的存储装置通信：辅助存储器1104、只读存储器(ROM)1106、随机存取存储器(RAM)1108、输入/输出(I/O)装置1110，以及网络连接装置1112。处理器1102可作为一个或多个CPU芯片实施，或者可为一个或多个专用集成电路(ASIC)的一部分。
次要存储装置1104通常由一个或一个以上磁盘驱动器或磁带驱动器组成，且用于数据的非易失性存储，且用作溢流数据存储装置，前提是RAM 1108的大小不足以保持所有工作数据。次要存储装置1104可用于存储程序，当选择此些程序来执行时，将所述程序加载到RAM 1108中。ROM 1106用于存储在程序执行期间读取的指令以及可能的数据。ROM1106为非易失性存储装置，其存储器容量相对于辅助存储器1104的较大存储器容量而言通常较小。RAM 1108用于存储易失性数据，还可能用于存储指令。对ROM 1106和RAM 1108两者的存取通常比对次要存储装置1104的存取快。
揭示至少一个实施例，且所属领域的技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征的变化、组合和/或修改在本发明的范围内。因组合、整合和/或省略所述实施例的特征而产生的替代实施例也在本发明的范围内。在明确陈述数值范围或限制的情况下，应将此些表达范围或限制理解为包括属于明确陈述的范围或限制内的类似量值的重复范围或限制(例如，从约1到约10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。举例来说，每当揭示具有下限Rl和上限Ru的数值范围时，具体是揭示属于所述范围的任何数字。具体而言，特定揭示所述范围内的以下数字：R＝Rl+k*(Ru-Rl)，其中k为从1％到100％范围内以1％递增的变量，即，k为1％、2％、3％、4％、7％、……、70％、71％、72％、……、97％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，还特定揭示由如上文所定义的两个R数字定义的任何数值范围。相对于权利要求的任一元素使用术语“任选地”意味着所述元素是需要的，或者所述元素是不需要的，两种替代方案均在所述权利要求的范围内。使用例如包括、包括和具有等较广术语应被理解为提供对例如由……组成、基本上由……组成以及大体上由……组成等较窄术语的支持。因此，保护范围不受上文所陈述的描述限制，而是由所附权利要求书界定，所述范围包括所附权利要求书的标的物的所有均等物。每一和每个权利要求作为进一步揭示内容并入说明书中，且所附权利要求书是本发明的实施例。所述揭示内容中的参考的论述并不是承认其为现有技术，尤其是具有在本申请案的在先申请优先权日期之后的公开日期的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以引用的方式并入本文中，其提供补充本发明的示范性、程序性或其它细节。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，所揭示的***和方法可以许多其它特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性的而非限制性的，且本发明不限于本文所给出的细节。举例来说，各种元件或组件可在另一***中组合或集成，或某些特征可省略或不实施。
另外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、***、子***和方法可与其它***、模块、技术或方法组合或整合。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项目也可以电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、装置或中间组件间接地耦合或通信。改变、替代和更改的其它实例可由所属领域的技术人员确定，且可在不脱离本文所揭示的精神和范围的情况下作出。

Claims (20)

1.一种无源光网络设备，其包括：
时域复用TDM信道到正交频分复用OFDM信道或有界正交调幅QAM信道的HOT PON转换器，该转换器用于经由光纤耦合到光线路终端OLT并且经由点对多点同轴电缆耦合到多个网络终端NT，并且用于使用OFDM信道或有界QAM信道将TDM数据从所述OLT传输到对应的NT，所述转换器包括下游光接收器RX以及时钟数据恢复CDR模块、PONMAC帧处理器、QAM/OFDM编码模块和调帧器，以及RF上转换模块，它们用于将下游信号从TDM PON OLT转换到HOT PON NT，
其中TDM数据的所述OFDM信道或有界QAM信道传输保留了端对端E2E TDM无源光网络PON协议、业务提供，以及服务质量QoS。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述光纤并不包括分离器，并且具有至少70公里的范围。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述OLT和NT交换多个以太网PON EPON帧，并且其中所述EPON帧使用TDM信道在所述OLT与所述HOT PON转换器之间输送，并且使用OFDM信道或有界QAM信道在所述HOT PON转换器与所述NT之间输送。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述OLT和NT交换多个千兆比特PONGPON封装方法GEM帧，并且其中所述GEM帧使用TDM信道在所述OLT与所述HOT PON转换器之间输送，并且使用OFDM信道或有界QAM信道在所述HOT PON转换器与所述NT之间输送。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述HOT PON转换器包括：第一分离器，其用于将以太网PON EPON OLT耦合到对EPON帧进行交换的多个EPON NT；以及第二分离器，其用于将千兆比特PON GPON OLT耦合到对千兆比特PON GPON封装方法GEM帧进行交换的多个GPONNT。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述HOT PON转换器进一步包括用于将上游信号从所述NT转换到所述OLT的突发接收器以及CDR模块、QAM/OFDM解码模块、第二TDM PON MAC帧处理器，以及上游光发射器。
7.一种无源光网络部件，其包括：
接收器，其用于从光线路终端OLT接收时域复用TDM无源光网络PON下游数据，并且从多个网络终端NT接收正交频分复用OFDM或有界正交调幅QAM上游数据；
转换器，其用于移除TDM PON线路编码，并且对TDM PON下游帧进行封装，并将其转换为OFDM或有界QAM下游数据，并且对所述OFDM或有界QAM上游数据进行封装，并将其转换为TDM PON上游帧，所述转换器包括下游光接收器RX以及时钟数据恢复CDR模块、PON MAC帧处理器、QAM/OFDM编码模块和调帧器，以及RF上转换模块，它们用于将下游信号从TDM PON OLT转换到HOT PON NT；以及
射频RF发射器，其用于将所述OFDM或有界QAM下游数据发送到对应的NT以及光发射器，以将TDM PON上游数据发送到所述OLT。
8.根据权利要求7所述的网络部件，其中所述光发射器进一步用于使用连续的传输模式来对上游信号进行操作。
9.根据权利要求7所述的网络部件，其中所述TDM PON下游数据包括EPON帧并且所述TDM PON上游数据类似地包括EPON帧，所述EPON帧包括EPON帧头和以太网帧，其中所述EPON帧头包括帧间隔IFG、未使用的字段、逻辑链路标识LLID定界符的起始SLD、第二未使用的字段、LLID、循环冗余码校验CRC、目的地址DA、源地址SA、链路跟踪LT、净负荷，以及帧校验序列FCS，其中所述以太网帧包括对应于不同NT的多个后继字段或槽。
10.根据权利要求7所述的网络部件，其中所述OFDM或有界QAM下游数据包括TDM PON媒体接入控制MAC帧，并且所述OFDM或有界QAM上游数据类似地包括TDM PON媒体接入控制MAC帧，所述TDMPON MAC帧包括以太网帧和/或千兆比特无源光网络封装方法GEM帧中的至少一者。
11.根据权利要求7所述的网络部件，其中所述OFDM或有界QAM下游数据在范围为700兆赫MHz到1000MHz的OFDM或有界QAM下游信道上进行传输，并且其中所述OFDM或有界QAM上游数据在范围为5MHz到300MHz的OFDM或有界QAM上游信道上进行传输。
12.根据权利要求7所述的网络部件，其中所述发射器进一步用于将视频广播数据传输到所述NT，并且其中所述视频广播数据使用QAM来调制。
13.根据权利要求12所述的网络部件，其中所述视频广播数据是在范围为300兆赫MHz到700MHz的QAM视频信道上进行传输。
14.根据权利要求7所述的网络部件，其中所述NT包括的逻辑以太网PON EPON HOT PON NT达32,768个。
15.根据权利要求7所述的网络部件，其中所述NT包括的千兆比特PON GPON HOT PON NT达128个。
16.一种无源光网络设备实施的方法，其包括：
从光线路终端OLT接收时域复用TDM光信号；
用处理器对所述TDM光信号进行处理，以移除TDM无源光网络PON线路代码，并且在TDM PON帧中提取TDM数据；
用处理器进行处理，以使用正交频分复用OFDM或有界正交调幅QAM来封装TDM PON帧，通过HOT PON转换器的下游光接收器RX以及时钟数据恢复CDR模块、PON MAC帧处理器、QAM/OFDM编码模块和调帧器，以及RF上转换模块将下游信号从TDM PON OLT转换到HOTPON NT；以及
经由同轴电缆发送所述OFDM或有界QAM处理过的TDM PON帧到多个网络终端NT。
17.根据权利要求16所述的网络设备实施的方法，其中对所述接收到的TDM PON光信号进行处理以用于时钟数据恢复CDR，并且以提取PON媒体接入控制MAC帧。
18.根据权利要求16所述的网络设备实施的方法，其中使用OFDM和/或有界正交调幅QAM对所述已封装的TDM PON帧进行调制。
19.根据权利要求16所述的网络设备实施的方法，其进一步包括：
从所述NT接收OFDM或QAM电信号；
对所述OFDM或QAM电信号进行处理以获得TDM无源光网络PON帧；以及
经由点对点光纤链路使用光信号将所述TDM PON帧发送到所述OLT，其中使用连续模式上游光发射器来传输所述光信号。
20.根据权利要求19所述的网络设备实施的方法，其中对所述接收到的OFDM或QAM电信号进行解调和处理以用于时钟与数据恢复CDR，并且以提取所述TDM PON帧。
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