CN114567827A - 确定无源光网络传输时延的方法 - Google Patents
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Abstract
一种确定无源光网络PON传输时延的方法。光网络单元ONU包括第一模块和第二模块,第一模块通过第一光分配网络ODN与所述OLT通信,第二模块通过第二ODN与所述OLT通信;第一模块时间完成与OLT的时间同步;第二模块接收所述OLT发送的时间同步消息,时间同步消息中包括第一时间戳;ONU将第二模块时间设置为第一时间戳标识的时间;ONU根据第一模块时间和第二模块时间确定所述第一时间差,第一时间差等于时间同步消息从OLT到第二模块的传输时延。通过该方法,ONU的第二模块不需要进行开窗测距,就可以获得OLT到ONU的传输时延,进而可以获得均衡时延,避免了开窗对其它ONU的业务影响,减少了开窗测距带来的时延。
Description
技术领域
本申请涉及光通信领域,更具体地,涉及一种无源光网络(Passive OpticalNetwork,PON)***中测距相关的方法和装置。
背景技术
无源光网络(Passive Optical Network,PON)技术是一种点到多点的光纤接入技术。PON***可以包括光线路终端(Optical Line Terminal,OLT)、光分配网络(OpticalDistribution Network,ODN)和至少一个光网络单元(Optical Network Unit,ONU)。OLT通过ODN与多个ONU连接。
OLT一个PON口下的所有ONU采用时分复用的方式,在OLT指定的时刻,通过ODN向OLT发送上行数据。OLT必须通过测距(ranging)对每一个ONU与OLT之间的距离进行精确测定,以便控制每个ONU发送上行数据的时刻。OLT在测距的过程中需要开窗,即Quiet Zone,暂停其他ONU的上行发送通道。由于在开窗期间,OLT不授权其它ONU发送上行数据,因此会对其它ONU所传送的业务数据造成传输时延。
目前,越来越多的业务场景对PON***提出了低时延的技术诉求,如5G业务场景,光传送网(optical transport network,OTN)专线业务场景等。如何减少开窗测距带来的业务时延,成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提出一种确定PON***传输时延的方法,及实现该方法的装置和***。
第一方面,本申请提出一种确定无源光网络PON传输时延的方法。光网络单元ONU包括第一模块和第二模块,第一模块通过第一光分配网络ODN与所述OLT通信,第二模块通过第二ODN与所述OLT通信;第一模块时间完成与OLT的时间同步;第二模块接收所述OLT发送的时间同步消息,时间同步消息中包括第一时间戳,第一时间戳标识OLT的计数器数值为K时刻的OLT时间;第二模块的计数器数值为K时,ONU将第二模块时间设置为第一时间戳标识的时间;ONU根据第一模块时间和第二模块时间确定所述第一时间差,第一时间差等于同一时刻下第二模块时间与OLT时间的差值,第一时间差等于时间同步消息从OLT到第二模块的传输时延。通过第一方面所述的方法,ONU的第二模块不需要进行开窗测距,就可以获得OLT到ONU的传输时延,进而可以获得均衡时延。由于不需要开窗测距,第二模块可以更快的完成注册上线流程;由于不需要开窗,不需要暂停其他ONU的上行发送通道,因此可以减少对其它ONU的业务影响;类似的,其它ONU的第二模块也无需进行开窗测距,同样也减少了对该ONU的业务影响。当第二模块所传送的业务为实时业务或时延敏感型业务时,避免了由于开窗测距造成的时延。
在第一方面的一种可能的实现方式中,第二模块接收的时间同步消息中还包括所述LT的超帧计数值K,第一时间戳标识的时间为OLT的超帧计数器数值等于K时刻的OLT时间;第二模块的超帧计数器数值等于K时,ONU将第二模块时间设置为第一时间戳标识的时间。
在第一方面的一种可能的实现方式中,ONU通过第一模块和第二模块间的以太报文确定第一时间差;第一模块向第二模块发送第一报文,第一报文包括发送时间戳,发送时间戳为第一模块时间下,第一模块发送所述第一报文时刻的时间,第二模块在接收第一报文时在第一报文中添加接收时间戳,接收时间戳为第二模块时间下,第二模块接收第一报文时刻的时间;ONU确定第二时间差,第二时间差为接收时间戳和发送时间戳的差值;ONU根据第二时间差和以太链路时延确定第一时间差,第一时间差为所述第二时间差与以太链路时延相加的和,以太链路时延为第一模块和第二模块间通过以太链路进行通信的时延。
在第一方面的一种可能的实现方式中,ONU根据第一时间差确定第二模块与OLT通信的均衡时延,如根据如下计算公式确定第二模块与OLT通信的均衡时延EqD2:
EqD2=Teqd-RspTime2-(dt/(n1/(n1+n2))),
其中,Teqd为零距离等效时延,RspTime2为ONU的响应时长,dt为第一时间差,n1为OLT与ONU间通信的下行光的折射率,n2为ONU与OLT间通信的的上行光的折射率。
在第一方面的一种可能的实现方式中,ONU在确定所述第二模块与所述OLT通信的均衡时延之后,第二模块在处理完OLT的请求后,至少等待与均衡时延对应的时长,再向OLT发送上行报文。
在第一方面的一种可能的实现方式中,ONU根据1588时间同步协议测算第一模块和所述二模块间的以太链路时延。
第二方面,本申请提出一种PON***设备。该设备包括第一模块和第二模块;第一模块,用于通过第一ODN完成与光线路终端OLT的测距和时间同步;第二模块,用于通过第二ODN接收OLT发送的时间同步消息,时间同步消息中包括第一时间戳,所述第一时间戳标识所述OLT的计数器数值为K时刻的OLT时间;第二模块的计数器数值为K时,将第二模块时间设置为第一时间戳标识的时间;确定第一时间差,第一时间差等于同一时刻下第二模块时间与OLT时间的差值,第一时间差等于时间同步消息从OLT到第二模块的传输时延。
在第二方面的一种可能的实现方式中,第二模块接收的时间同步消息中还包括OLT的超帧计数值K,第一时间戳标识的时间为OLT的超帧计数器数值达到K时的OLT时间;第二模块,还用于在第二模块的超帧计数器数值等于K时,将第二模块时间设置为第一时间戳标识的时间。
在第二方面的一种可能的实现方式中,第一模块,还用于向第二模块发送第一报文,第一报文包括发送时间戳,发送时间戳为第一模块时间下,第一模块发送第一报文时刻的时间;第二模块,还用于在接收第一报文时在第一报文中添加接收时间戳,接收时间戳为第二模块时间下,第二模块接收第一报文时刻的时间;确定第二时间差,第二时间差为接收时间戳和发送时间戳的差值;根据第二时间差和以太链路时延确定第一时间差,第一时间差为第二时间差与以太链路时延相加的和,以太链路时延为第一模块和第二模块间通过以太链路进行通信的时延。
在第二方面的一种可能的实现方式中,第二模块,还用于根据第一时间差确定第二模块与OLT通信的均衡时延,如根据如下计算公式确定第二模块与OLT通信的均衡时延EqD2:
EqD2=Teqd-RspTime2-(dt/(n1/(n1+n2))),
其中,Teqd为零距离等效时延,RspTime2为第二模块的响应时长,dt为第一时间差,n1为OLT与ONU间通信的下行光的折射率,n2为第二模块与OLT间通信的的上行光的折射率。
在第二方面的一种可能的实现方式中,第二模块,还用于在处理完OLT的请求后,至少等待与均衡时延对应的时长,再向所述LT发送上行报文。
在第二方面的一种可能的实现方式中,第二模块根据1588时间同步协议测算第一模块和第二模块间的以太链路时延。
在第二方面的一种可能的实现方式中,第一模块包括处理器、存储器、PON媒体访问控制(medium access control,MAC)芯片,收发器和时间控制模块,第二模块也包括处理器、存储器、PON媒体访问控制(medium access control,MAC)芯片,收发器和时间控制模块;第一模块处理器用于控制第一模块完成测距和时间同步,第一模块PON MAC芯片用于在第一模块处理器的控制下,完成与OLT间的数据转发,第一模块收发器用于通过第一ODN与OLT进行通信,第一模块时间控制模块用于控制第一模块时间;第二模块收发器用于通过第二ODN与OLT通信,第二模块PON MAC芯片用于在第二模块处理器的控制下,完成与OLT间的数据收发,第二模块处理器用于对接收到的所述时间同步消息进行处理,在第二模块的计数器数值为K时,将第二模块时间设置为第一时间戳标识的时间,第二模块时间控制模块用于根据第二模块处理器的设定控制第二模块时间;第二模块处理器还用于根据第一模块时间和第二模块时间确定第一时间差。
在第二方面的一种可能的实现方式中,第一模块还包括以太MAC芯片,第二模块还包括以太MAC芯片,第一模块以太MAC芯片和第二模块以太MAC芯片通过以太链路互通;第一模块处理器还用于通过第一模块以太MAC芯片向第二模块以太MAC芯片发送第一报文;第二模块以太MAC芯片用于将第一报文转发至第二模块处理器处理;第二模块处理器,还用于在第一报文中添加接收时间戳,接收时间戳为所述第二模块时间下,第二模块接收第一报文时刻的时间;确定第二时间差,第二时间差为接收时间戳和发送时间戳的差值;根据第二时间差和以太链路时延确定第一时间差,第一时间差为第二时间差与以太链路时延相加的和,以太链路时延为第一模块和第二模块间通过以太链路进行通信的时延。
在第二方面的一种可能的实现方式中,第二模块处理器还用于根据ONU响应时长,零距离等效时延和第一时间差,确定所述第二模块与所述OLT通信的均衡时延。
第三方面,本申请提供一种PON通信***,该PON***包括OLT和第一或第二方面所述的ONU。
第四方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行如第一方面所述的方法。
第五方面,本申请提供一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行如第一方面所述的方法。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种PON***架构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种PON***测距原理示意图;
图3为本申请实施例提供的一种PON***组网结构示意图;
图4为本申请实施例提供的一种PON***时间同步示意图;
图5为本申请实施例提供的一种ONU设备结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。
本申请实施例的技术方案可以应用于各种无源光网络***,例如,下一代PON(next-generation PON,NG-PON)、NG-PON1、NG-PON2、千兆比特PON(gigabit-capable PON,GPON)、10吉比特每秒PON(10gigabit per second PON,XG-PON)、对称10吉比特无源光网络(10-gigabit-capable symmetric passive optical network,XGS-PON)、以太网PON(Ethernet PON,EPON)、10吉比特每秒EPON(10gigabit per second EPON,10G-EPON)、下一代EPON(next-generation EPON,NG-EPON)、波分复用(wavelength-divisionmultiplexing,WDM)PON、时分波分堆叠复用(time-and wavelength-divisionmultiplexing,TWDM)PON、点对点(point-to-point,P2P)WDM PON(P2P-WDM PON)、异步传输模式PON(asynchronous transfer mode PON,APON)、宽带PON(broadband PON,BPON),等等,以及25吉比特每秒PON(25gigabit per second PON,25G-PON)、50吉比特每秒PON(50gigabit per second PON,50G-PON)、100吉比特每秒PON(100gigabit per secondPON,100G-PON)、25吉比特每秒EPON(25gigabit per second EPON,25G-EPON)、50吉比特每秒EPON(50gigabit per second EPON,50G-EPON)、100吉比特每秒EPON(100gigabit persecond EPON,100G-EPON),以及其他速率的GPON、EPON等。
图1为一种PON***架构示意图,如图1所示,PON***100包括至少一个OLT 110、至少一个ODN 120和多个ONU 130。其中,OLT 110为PON***100提供网络侧接口,ONU 130为PON***100提供用户侧接口,与ODN 120相连。如果ONU 130直接提供用户端口功能,则称为光网络终端(Optical Network Terminal,ONT)。为了便于描述,下文所提到的ONU130统指可以直接提供用户端口功能的ONT和提供用户侧接口的ONU。ODN 120是由光纤和无源分光器件组成的网络,用于连接OLT 110设备和ONU 130设备,用于分发或复用OLT 110和ONU130之间的数据信号。
在该PON***100中,从OLT 110到ONU 130的方向定义为下行方向,而从ONU 130到OLT 110的方向定义为上行方向。在下行方向,OLT 110采用时分复用(Time DivisionMultiplexing,TDM)方式将下行数据广播给该OLT 110管理的多个ONU 130,各个ONU 130只接收携带自身标识的数据;而在上行方向,多个ONU 130采用时分多址(Time DivisionMultiple Access,TDMA)的方式与OLT 110进行通信,每个ONU 130按照OLT 110为其分配的时域资源发送上行数据。采用上述机制,OLT 110发送的下行光信号为连续光信号,而ONU130发送的上行光信号为突发光信号。
该OLT 110通常位于中心局(Central Office,CO),可以统一管理至少一个ONU130,并在ONU 130与上层网络之间传输数据。具体来说,该OLT 110可以充当ONU 130与所述上层网络(比如因特网、公共交换电话网络(Public Switched Telephone Network,PSTN)之间的媒介,将从上层网络接收到的数据转发到ONU 130,以及将从ONU 130接收到的数据转发到该上层网络。该OLT 110的具体结构配置可能会因该PON***100的具体类型而异,比如,在一种实施例中,该OLT 110可以包括发射机和接收机,该发射机用于向ONU 130发送下行连续光信号,该接收机用于接收来自ONU 130的上行突发光信号,其中该下行光信号和上行光信号可以通过该ODN 120进行传输,但本发明实施例不限于此。
该ONU 130可以分布式地设置在用户侧位置(比如用户驻地)。该ONU 130可以为用于与OLT 110和用户进行通信的网络设备,具体而言,该ONU 130可以充当OLT 110与用户之间的媒介,例如,ONU 130可以将从该OLT 110接收到的数据转发到用户,以及将从该用户接收到的数据转发到OLT 110。
该ODN 120可以是一个数据分发网络,可以包括光纤、光耦合器、分光器或其他设备。在一个实施例中,该光纤、光耦合器、分光器或其他设备可以是无源光器件,具体来说,该光纤、光耦合器、分光器或其他设备可以是在OLT 110和ONU 130之间分发数据信号时不需要电源支持的器件。具体地说,以光分路器(Splitter)为例,该光分路器可以通过主干光纤连接到OLT 110,并分别通过多个分支光纤连接到多个ONU 130,从而实现OLT 110和ONU130之间的点到多点连接。另外,在其他实施例中,该ODN 120还可以包括一个或多个处理设备,例如,光放大器或者中继设备(Relay device)。另外,ODN 120具体可以从OLT 110延伸到多个ONU 130,但也可以配置成其他任何点到多点的结构,本发明实施例不限于此。
对OLT而言,各个不同的ONU到OLT的逻辑距离不相等,光信号在光纤上的传输时间不同,到达各ONU的时刻不同。同时,OLT与ONU的往返延迟(Round Trip Delay,RTD)也会随着时间和环境的变化而变化。为了保证每一个ONU向OLT发送的上行数据在ODN光纤汇合后,***指定的时隙,彼此间不发生碰撞,且不要间隙太大,OLT必须通过测距(ranging)对每一个ONU与OLT之间的距离进行精确测定,以便控制每个ONU发送上行数据的时刻。OLT在ONU第一次注册时就会启动测距功能,获取ONU的往返延迟RTD,计算出每个ONU的物理距离,并根据ONU的物理距离指定合适的均衡时延(Equalization Delay,EqD)参数。OLT在测距的过程中需要开窗,即Quiet Zone,暂停其他ONU的上行发送通道。OLT通过为ONU指定EqD,使得各个ONU发送的数据帧同步,保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突。相当所有ONU都在同一逻辑距离上,在对应的时隙发送数据即可,从而避免上行信元发生碰撞冲突。
GPON的测距是在ONU注册阶段完成的,在ONU收到OLT发送的SN请求消息时,ONU等待一定的应答时间之后,返回一个SN应答消息。OLT在收到此应答消息并验证合法之后,给该ONU分配一个ONU-ID,ONU收到分配的ONU-ID之后进入测距状态。
OLT计算并分配均衡时延的原理如图2所示。假设OLT在T1时刻向ONU发送测距请求,同时命令其它ONU停止发送上行业务,在上行时隙中打开一个测距窗口供这个ONU使用。ONU在T2时刻收到该测距请求,并在进行内部处理后,在T3时刻发送一个回应测距请求的上行帧,OLT在T4时刻收到该回应测距请求的上行帧。那么OLT可以根据T4和T1计算获得该ONU的RTD。图1中的零距离等效时延Teqd,是OLT根据最远光纤长度设定的一个值,其大于等于逻辑距离最远的ONU的RTD。为保证OLT同一个PON接口所连接的所有ONU的上行数据相位相同,OLT根据如下原则为OLT同一PON接口下的所有ONU分配EqD,其中i表示ONU编号:
Teqd=RTD(i)+EqD(i) (1)
EqD(i)=Teqd-RTD(i) (2)
后续ONU在处理完OLT的请求后,须先等待EqD时间,再发送上行数据或上行帧,这样能保证OLT同一PON口下的所有ONU的上行数据相位相同。
基于测距过程确定的EqD(i),OLT和ONU间还需要进行时间同步。首先需要说明的是,ONU内部各PON模块和OLT内部分别有时间控制模块进行计时,在没有进行时间同步的情况下,同一时刻下,ONU的时间和OLT的时间可能是不相同的,甚至ONU内部各PON模块间的时间也可能是不同的。一个比较好理解的例子是,同一时刻,北京时间是18点,伦敦时间是10点。因此本申请中采用ONU时间或OLT时间等类似的描述,表示不同设备或模块的计时。
ITU G.984.3标准定义了一种时间同步方案。该方案中,OLT向第i个ONU发送时间同步消息,其中携带OLT的时间戳Tsend(i),第i个ONU在收到时间同步消息后,根据EqD(i)计算获得时间同步消息的传输时延,将ONU的本地时间Trecv(i)设置为Tsend(i)+时间同步消息的传输时延,即
Trecv(i)=Tsend(i)+(Teqd-EqD(i)-RspTime(i))*(nd/(nd+nu)) (3)
其中,EqD(i)为第i个ONU测距后确定的均衡时延,RspTime(i)为第i个ONU的响应时长(如图1中的T3-T2的时长),nd为下行波长的折射率,nu为上行波长的折射率,(Teqd-EqD(i)-RspTime(i))*(nd/(nd+nu))为根据EqD(i)计算获得时间同步消息的传输时延。
本领域技术人员需要理解的是,为突出重点,本申请实施例中所描述的测距和时间同步流程可能对某些消息流程进行了概略描述;如具体实现中,OLT发送的时间同步消息中还可以携带Tsend(i)时刻所对应的OLT的超帧计数值,第i个ONU在收到时间同步消息后,在ONU的超帧计数值等于时间同步消息中的OLT的超帧计数值时,将ONU的本地时间Trecv(i)设置为Tsend(i)+时间同步消息的传输时延。
图3为适用于本申请各实施例的一种***架构。图3所示的***架构为图1所示***架构的进一步细化。图3中所示的OLT,ODN和ONU分别为图1中OLT 110,ODN 120和ONU 130的具体实施例。图3中,每个ONU包括两个PON模块,ONU-PON-0和ONU-PON-1,ONU-PON-0和ONU-PON-1通过不同的ODN分别与OLT通信;OLT也包括两个PON模块,OLT-PON-0和OLT-PON-1,ONU-PON-0通过ODN-0与OLT-PON-0通信,ONU-PON-1通过ODN-1与OLT-PON-1通信。ONU的两个PON模块分别在所连接的OLT的PON模块进行注册,即ONU-PON-0通过ODN-0在OLT-PON-0进行注册,ONU-PON-1通过ODN-1在OLT-PON-1进行注册。ONU-PON-0和ONU-PON-1相当于两个虚拟的ONU,通过不同的ODN与OLT进行通信。当一个ONU需要测距时,OLT向该ONU发送测距请求的同时,还命令其它ONU停止发送上行业务,因此测距过程会对进行测距的ONU和其它ONU所传输的业务的实时性造成影响。由于ONU-PON-0和ONU-PON-1通过不同的ODN网络与OLT通信,现有技术中,OLT需要分别对ONU-PON-0和ONU-PON-1进行测距。即每一个ONU的每一个PON模块都需要进行测距,测距造成的时延问题会更加突出。
为解决开窗测距带来的时延问题,本申请提出一种不需要开窗的测距方案,该方案可以应用于如图3所示的PON网络架构。下面基于图4,对本申请所提出的测距方案进行描述。图4为OLT和ONU间通信的时序示意图。OLT所对应的横轴代表OLT的时间轴;ONU-PON-0所对应的横轴代表ONU-PON-0的时间轴;ONU-PON-1所对应的横轴代表ONU-PON-1的时间轴。ONU-PON-0为图3中任一ONU的其中一个PON模块,ONU-PON-1为该ONU的另外一个PON模块。OLT包括两个PON模块,OLT-PON-0和OLT-PON-1。ONU的各PON模块和OLT的各PON模块的连接关系如图3所述。
步骤1、ONU上电后,ONU-PON-0完成与OLT-PON-0的测距和时间同步。ONU-PON-0上维护的时间与OLT-PON-0的时间一致。ONU-PON-0与OLT-PON-0可以参照ITU标准定义方法进行测距和时间同步。如假设OLT-PON-0向ONU-PON-0发送时间同步消息,时间同步消息中携带Ts0时刻的时间戳,ONU-PON-0在一定的传输延迟(如dt0)后收到该时间同步消息,根据公式(3)可知,
dt0=(Teqd-EqD(0)-RspTime(0))*(nd/(nd+nu)) (4)
其中,EqD(0)为ONU-PON-0对应的均衡时延,RspTime(0)为ONU-PON-0的响应时长。
ONU-PON-0基于dt0和时间同步消息中的Ts0完成与OLT-PON-0的时间同步,在Tr0时刻,ONU-PON-0时间与OLT-PON-0时间均为Ts0+dt0;其中Tr0时刻,ONU-PON-0的超帧计数值与时间同步消息中OLT-PON-0的超帧计数值相同。
需要说明的是,图4中Ts0并非指OLT-PON-0发送时间同步消息时刻的时间戳,而是指OLT-PON-0发送的时间同步消息中所携带的时间戳;Tr0并非指ONU-PON-0接收到时间同步消息时刻的时间戳,而是ONU-PON-0完成时间同步消息时刻的时间戳(如Tr0对应ONU-PON-0的超帧计数值等于时间同步消息中超帧计数值的时刻)。
步骤2、OLT通过OLT-PON-1向ONU-PON-1发送时间同步消息,时间同步消息中携带OLT-PON-1的时间戳Ts1。ONU-PON-1在经过dt1的传输延迟后,接收OLT下发的时间同步消息,记录同步消息中包含的时间戳Ts1,并以Ts1为基准,进行后续的计时或时间维护;具体地,在ONU-PON-1的超帧计数值与时间同步消息中OLT-PON-1的超帧计数值相同的时刻,如Tr1时刻,ONU-PON-1将ONU-PON-1时间设定为Ts1,而此时OLT-PON-1时间为Ts1+dt1。因此,ONU-PON-1并没有真正完成与OLT-PON-1的时间同步,同一时刻下,ONU-PON-1时间与OLT时间之间存在一个差值dt1。由于ONU-PON-0完成了与OLT的时间同步(OLT-PON-0与OLT-PON-1时间同步),因此,同一时刻下,ONU-PON-0时间与ONU-PON-1时间的差值也是dt1。需要说明的是,Ts0和Ts1在时间上不分先后。OLT可以先向ONU-PON-0发送时间同步消息,也可以先向ONU-PON-1发送时间同步消息,无论哪种情况,ONU-PON-0与ONU-PON-1两个模块按照步骤1和步骤2处理时间同步消息后,ONU-PON-0时间与ONU-PON-1时间的时差为dt1,即相同时刻下
ONU-PON-0时间-ONU-PON-1时间=dt1 (6)
如步骤1中所述,dt1的具体数值可以通过如下公式表达
dt1=(Teqd-EqD(1)-RspTime(1))*(nd/(nd+nu)) (7)
其中,EqD(1)为ONU-PON-1对应的均衡时延,RspTime(1)为ONU-PON-1的响应时长。
通过公式7可以看出,dt1和EqD(1)具备一定的等量关系,如果可以获知dt1,就可以通过公式6计算获得EqD(1);即,不需要通过开窗测距的方法就可以获知EqD(1),大大减少了ONU-PON-1上线注册的时间延迟。
需要说明的是,图4中Ts1并非指OLT-PON-1发送时间同步消息时刻的时间戳,而是指OLT-PON-1发送的时间同步消息中所携带的时间戳;Tr1并非指ONU-PON-1接收到时间同步消息时刻的时间戳,而是ONU-PON-1完成时间同步消息时刻的时间戳。
步骤3、ONU-PON-0向ONU-PON-1发送1588报文。所谓1588,指IEEE 1588协议定义的时钟同步协议标准,此标准的目的是为了精确地把***中分散、独立运行的时钟同步起来;1588报文指符合此协议的时间同步报文。ONU-PON-0发出的1588报文中包括发发送时间戳,发送时间戳用于指示发送1588报文的时刻,ONU-PON-0时间Ts2。ONU-PON-1接收1588报文后在该1588报文中写入接收时间戳,接收时间戳用于指示接收1588报文的时刻,ONU-PON-1时间Tr2。根据公式6可知,ONU-PON-0发送1588报文的时刻Ts2,ONU-PON-1的本地时间应该是Ts2-dt1。假设1588报文从ONU-PON-0发送到ONU-PON-1的传输时间为dt2,则接收时间戳和发送时间戳的差值可以通过如下公式表示
Ts2-Tr2=Ts2-(Ts2-dt1+dt2)=dt1-dt2 (8)
其中,dt2为ONU内部ONU-PON-0和ONU-PON-1两个模块间的以太链路时延或以太链路传输时间,可以提前预置在ONU软件中。因此,ONT根据1588报文中的接收时间戳和发送时间戳,可以计算获得dt1,并进一步获得EqD(1)。后续ONU-PON-1将EqD(1)作为与OLT通信的均衡时延,即发送上行消息前至少等待EqD(1)对应的时长。需要说明的是,可以通过1588时间同步协议提前测算ONU-PON-0和ONU-PON-1两个模块间的以太链路时延;如ONU-PON-0和ONU-PON-1首先完成时间同步,然后ONU-PON-0向ONU-PON-1发送1588报文,ONU-PON-0和ONU-PON-1在发送或接收的1588报文中写入发送或接收的时间戳,ONU计算ONU-PON-1的接收时间戳和ONU-PON-0的发送时间戳的差值,该差值即为以太链路时延。还需要说明的是,ONU-PON-1确定均衡时延后,ONU-PON-1还需要修改本地维护的时间,确保与OLT保持时间同步;ONU-PON-1可以通过dt1修改本地时间,也可以重新通过时间同步流程与ONU-PON-0或OLT完成时间同步。
图4中通过发送以太报文的方式获取ONU-PON-0时间与ONU-PON-1时间的时差dt1,本领域技术人员可以理解的是,还可以通过其它方式获取ONU-PON-0时间与ONU-PON-1时间的时差。比如在同一时刻让ONU-PON-0和ONU-PON-1同时上报当前时间,或通过中断触发的方式获取ONU-PON-0时间和ONU-PON-1时间。
可见,通过图4所述的方法,ONU-PON-1不需要进行开窗测距,就可以获得OLT到ONU的传输时延dt1,进而获得均衡时延EqD(1)。ONU1的ONU-PON-1模块不需要开窗测距,ONU-PON-1可以更快的完成注册上线流程,由于不需要开窗,不需要暂停其他ONU的上行发送通道,因此可以减少对其它ONU的业务影响;类似的,其它ONU的ONU-PON-1模块也无需进行开窗测距,同样也减少了对ONU1的ONU-PON-1模块的业务影响。当ONU-PON-1模块所传送的业务为实时业务或时延敏感型业务时,避免了由于开窗测距造成的时延。
本申请所提出的免开窗测距的方案,可以减少PON网络业务传输的时延。ONU中的两个PON模块分别通过不同的ODN(或称之为不同的通道,第一通道和第二通道)与OLT进行通信:OLT在第一通道(如ODN-0)内完成ONT的测距,第二通道(如ODN-1)不需要进行开窗测距。第一通道为一个需要进行测距的通信通道,第一通道的通信可以基于GPON、XG-PON、XGS-PON、TWDM-PON、EPON、10G EPON等通信协议;第二通道为不需要测距的通信通道,第二通道的通信可以基于GPON、XG-PON、XGS-PON、TWDM-PON、EPON、10G EPON等通信协议。
本发明还提供一种网络设备,该网络设备为图3中所示的ONU。
如图5所示,该网络设备500包括两个模块,第一模块501和第二模块502,分别对应如上实施例中的ONU-PON-0和ONU-PON-1,如第一模块501对应ONU-PON-0,第二模块502对应ONU-PON-1。第一模块501中包括处理器5011、存储器5012、PON媒体访问控制(mediumaccess control,MAC)芯片5013,收发器5014,,时间控制5015和以太MAC芯片5016等模块。类似的,第二模块502中包括处理器5021、存储器5022、PON媒体访问控制(medium accesscontrol,MAC)芯片5023,收发器5024,时间控制模块5025和以太MAC芯片5026等模块。
处理器5011和5021可以采用通用的中央处理器(Central Processing Unit,CPU),微处理器,应用专用集成电路ASIC,或者至少一个集成电路,用于执行相关程序,处理器5011和处理器5021控制第一模块和第二模块完成如上实施例中的业务逻辑,如步骤1中,处理器5011确定Ts0+dt0为接收到同步消息的绝对时间,并将该绝对时间设定到时间控制模块5015,时间控制模块5015以此时间为基准进行第一模块后续的时间维护;步骤2中,处理器5021确定Ts1,并将Ts1设定到时间控制模块5025,时间控制模块5025以此时间为基准进行第二模块后续的时间维护;步骤3中,处理器5025获取1588报文的发送时间戳和接收时间戳,并根据公式7和公式8计算确定第二模块的均衡时延。
存储器5012和5022可以是只读存储器(Read Only Memory,ROM),静态存储设备,动态存储设备或者随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)。存储器5012和5022可以存储操作***和其他应用程序。在通过软件或者固件来实现本发明实施例提供的技术方案时,用于实现本发明实施例提供的技术方案的程序代码保存在存储器5012和5022中,并由处理器5011和5021来执行。
PON MAC芯片5013和5023分别在处理器5011和5021的控制下,负责与OLT间的PON用户面数据转发。PON MAC芯片5013和5023可以包括物理编码子层和MAC控制子层。
在一实施例中,处理器5011内部可以包括存储器5012,处理器5021内部可以包括存储器5022。在另一实施例中,处理器5011和存储器5012是两个独立的结构,处理器5021和存储器5022是两个独立的结构。
在一实施例中,处理器5011和处理器5021是两个独立的处理器,存储器5012和5022是两个独立的存储器。在另一实施例中,处理器5011和处理器5021物理上是同一个处理器,存储器5012和5022物理上是同一个存储器。
在一实施例中,处理器5011和MAC芯片5013可以是两个独立的结构,处理器5021和MAC芯片5023可以是两个独立的结构。在另一实施例中,处理器5013中可以包括MAC芯片5013,处理器5023中可以包括MAC芯片5023。
收发器5014和5024可以包括光发射器和/或光接收器。光发射器可以用于发送光信号,光接收器可以用于接收光信号。光发射器可以通过发光器件,例如气体激光器、固体激光器、液体激光器、半导体激光器、直调激光器等实现。光接收器可以通过光检测器,例如光电检波器或者光电二极管(如雪崩二极管)等实现。收发器5014和5024还可以包括数模转换器和模数转换器。第一模块501通过收发器5014与OLT进行通信,第二模块502通过收发器5024与OLT进行通信。
时间控制5015和5025模块分别负责第一模块和第二模块的时间控制,根据处理器设定的时间,进行计时和时间维护。
以太MAC5016和5026负责第一模块和第二模块间的以太互通,处理器可以直接与以太MAC连接,也可以通过转发器与以太MAC连接。如在步骤3中,第一模块的处理器5011通过以太MAC 5016发送1588报文到第一模块,第二模块的以太MAC 5026接收1588报文后发送处理器5021进行处理。
图5所示的ONU执行如上所述的免测距、确定均衡时延的方法,所带来的有益效果,这里不再赘述。
本发明还提供一种PON***,该***包括上述所述的光线路终端OLT 110和至少一个ONU 130,其中ONU 130具备如5所示的结构和功能。ONU 130包括两个PON模块,OLT也包括两个PON模块。OLT 110和ONU 130的连接关系如图3所示,ONU 130的两个PON模块分别通过不同的ODN与OLT 110的两个PON模块连接。
最后还需要说明,本领域技术人员应该理解,本申请中所述的时间同步,可能存在一定的同步误差或时钟误差或时间误差;如图4步骤1中,ONU的第一模块和OLT的时间同步,并不表示ONU第一模块的时钟与OLT的时钟完全无误差的同步,两者之间的时钟可能存在一定范围内的误差,如微秒级别的误差。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
Claims (20)
1.一种确定无源光网络PON传输时延的方法,其特征在于,包括,
光网络单元ONU的第一模块通过第一光分配网络ODN与所述OLT通信,所述第一模块时间与所述OLT时间同步;
所述ONU的第二模块接收所述OLT发送的时间同步消息,所述第二模块通过第二ODN与所述OLT通信,所述时间同步消息中包括第一时间戳,所述第一时间戳标识所述OLT的计数器数值为K时刻的OLT时间;
所述第二模块的计数器数值为K时,所述ONU将所述第二模块时间设置为所述第一时间戳标识的时间;
所述ONU根据所述第一模块时间和所述第二模块时间确定所述第一时间差,所述第一时间差等于同一时刻下所述第二模块时间与所述OLT时间的差值,所述第一时间差等于所述时间同步消息从所述OLT到所述第二模块的传输时延。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二模块接收的时间同步消息中还包括所述OLT的超帧计数值K,所述第一时间戳标识的时间为所述OLT的超帧计数器数值等于K时刻的OLT时间;所述第二模块的超帧计数器数值等于K时,所述ONU将所述第二模块时间设置为所述第一时间戳标识的时间。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述ONU根据所述第一模块时间和所述第二模块时间确定所述第一时间差,具体包括:
所述第一模块向所述第二模块发送第一报文,所述第一报文包括发送时间戳,所述发送时间戳为所述第一模块时间下,所述第一模块发送所述第一报文时刻的时间,所述第二模块在接收所述第一报文时在所述第一报文中添加接收时间戳,所述接收时间戳为所述第二模块时间下,所述第二模块接收所述第一报文时刻的时间;
所述ONU确定第二时间差,所述第二时间差为所述接收时间戳和发送时间戳的差值;
所述ONU根据所述第二时间差和以太链路时延确定第一时间差,所述第一时间差为所述第二时间差与所述以太链路时延相加的和,所述以太链路时延为所述第一模块和所述第二模块间通过以太链路进行通信的时延。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法,其特征在于,所述方法还包括,所述ONU根据所述第一时间差确定所述第二模块与所述OLT通信的均衡时延。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述ONU根据如下计算公式确定所述第二模块与所述OLT通信的均衡时延EqD2:
EqD2=Teqd-RspTime2-(dt/(n1/(n1+n2))),
其中,Teqd为零距离等效时延,RspTime2为所述ONU的响应时长,dt为所述第一时间差,n1为所述OLT与所述ONU间通信的下行光的折射率,n2为所述ONU与所述OLT间通信的的上行光的折射率。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,所述ONU在确定所述第二模块与所述OLT通信的均衡时延之后,所述方法还包括,
所述第二模块在处理完所述OLT的请求后,至少等待与所述均衡时延对应的时长,再向所述OLT发送上行报文。
7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法还包括,所述ONU根据1588时间同步协议测算所述第一模块和所述第二模块间的以太链路时延。
8.一种PON网络设备,其特征在于包括第一模块和第二模块,
所述第一模块,用于通过第一ODN完成与光线路终端OLT的测距和时间同步;
所述第二模块,用于通过第二ODN接收所述OLT发送的时间同步消息,所述时间同步消息中包括第一时间戳,所述第一时间戳标识所述OLT的计数器数值为K时刻的OLT时间;所述第二模块的计数器数值为K时,将所述第二模块时间设置为所述第一时间戳标识的时间;确定第一时间差,所述第一时间差等于同一时刻下所述第二模块时间与所述OLT时间的差值,所述第一时间差等于所述时间同步消息从所述OLT到所述第二模块的传输时延。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第二模块接收的时间同步消息中还包括所述OLT的超帧计数值K,所述第一时间戳标识的时间为所述OLT的超帧计数器数值等于K时刻的OLT时间;所述第二模块,还用于在所述第二模块的超帧计数器数值等于K时,将所述第二模块时间设置为所述第一时间戳标识的时间。
10.根据权利要求8或9所述的装置,其特征在于,
所述第一模块,还用于向所述第二模块发送第一报文,所述第一报文包括发送时间戳,所述发送时间戳为所述第一模块时间下,所述第一模块发送所述第一报文时刻的时间;
所述第二模块,还用于在接收所述第一报文时在所述第一报文中添加接收时间戳,所述接收时间戳为所述第二模块时间下,所述第二模块接收所述第一报文时刻的时间;确定第二时间差,所述第二时间差为所述接收时间戳和发送时间戳的差值;根据所述第二时间差和以太链路时延确定第一时间差,所述第一时间差为所述第二时间差与所述以太链路时延相加的和,所述以太链路时延为所述第一模块和所述第二模块间通过以太链路进行通信的时延。
11.根据权利要求8-10任一所述的装置,其特征在于,所述第二模块,还用于根据所述第一时间差确定所述第二模块与所述OLT通信的均衡时延。
12.根据权利要求11所述的装置,其特征在于,所述第二模块根据如下计算公式确定所述第二模块与所述OLT通信的均衡时延EqD2:
EqD2=Teqd-RspTime2-(dt/(n1/(n1+n2))),
其中,Teqd为零距离等效时延,RspTime2为所述第二模块的响应时长,dt为所述第一时间差,n1为所述OLT与所述ONU间通信的下行光的折射率,n2为所述第二模块与所述OLT间通信的的上行光的折射率。
13.根据权利要求11或12所述的装置,其特征在于,所述第二模块,还用于在处理完所述OLT的请求后,至少等待与所述均衡时延对应的时长,再向所述OLT发送上行报文。
14.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述第二模块根据1588时间同步协议测算所述第一模块和所述第二模块间的以太链路时延。
15.根据权利要求8-14任一所述的装置,其特征在于,所述第一模块包括处理器、存储器、PON媒体访问控制(medium access control,MAC)芯片,收发器和时间控制模块,所述第二模块也包括处理器、存储器、PON媒体访问控制(medium access control,MAC)芯片,收发器和时间控制模块;
所述第一模块处理器用于控制所述第一模块完成测距和时间同步,所述第一模块PONMAC芯片用于在所述第一模块处理器的控制下,完成与所述OLT间的数据转发,所述第一模块收发器用于通过所述第一ODN与所述OLT进行通信,所述第一模块时间控制模块用于控制所述第一模块时间;
所述第二模块收发器用于通过所述第二ODN与所述OLT通信,所述第二模块PON MAC芯片用于在所述第二模块处理器的控制下,完成与所述OLT间的数据收发,所述第二模块处理器用于对接收到的所述时间同步消息进行处理,在所述第二模块的计数器数值为K时,将所述第二模块时间设置为所述第一时间戳标识的时间,所述第二模块时间控制模块用于根据所述第二模块处理器的设定控制所述第二模块时间;
所述第二模块处理器还用于根据所述第一模块时间和所述第二模块时间确定所述第一时间差。
16.根据权利要求15所述的装置,其特征在于,所述第一模块还包括以太MAC芯片,所述第二模块还包括以太MAC芯片,所述第一模块以太MAC芯片和所述第二模块以太MAC芯片通过以太链路互通;
所述第一模块处理器还用于通过所述第一模块以太MAC芯片向所述第二模块以太MAC芯片发送所述第一报文;
所述第二模块以太MAC芯片用于将所述第一报文转发至所述第二模块处理器处理;
所述第二模块处理器,还用于在所述第一报文中添加接收时间戳,所述接收时间戳为所述第二模块时间下,所述第二模块接收所述第一报文时刻的时间;确定第二时间差,所述第二时间差为所述接收时间戳和发送时间戳的差值;根据所述第二时间差和以太链路时延确定第一时间差,所述第一时间差为所述第二时间差与所述以太链路时延相加的和,所述以太链路时延为所述第一模块和所述第二模块间通过以太链路进行通信的时延。
17.根据权利要求15或16所述的装置,其特征在于,所述第二模块处理器还用于根据ONU响应时长,零距离等效时延和所述第一时间差,确定所述第二模块与所述OLT通信的均衡时延。
18.一种无源光网络PON***,包括ONU和OLT,所述ONU用于执行如权利要求1-6任一所述的方法,以确定与所述OLT通信的均衡时延。
19.一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1-7任一所述的方法。
20.一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1-7任一项述的方法。
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