[发明专利]在以太网无源光网络中提供多个光段

说明书

技术领域

本发明涉及用于通信网络的架构。更具体地，本发明涉及一种用于在以太网无源光网络中提供多个光段(optical segment)的方法和设备。

背景技术

为了跟上不断增长的因特网业务，已经广泛地部署了光纤和光传输设备，以充分地增加骨干网络的容量。然而，在骨干网络中的容量增长的同时，接入网络中的容量并没有相应增长。尽管存在例如数字用户线(DSL)和线缆调制解调器(CM)的改进的宽带接入解决方案，但在向端用户递送高带宽中，由当前的接入网络所提供的有限带宽依然是严重的瓶颈。

在当前正在开发的不同技术中，以太网无源光网络(EPON)是用于下一代接入网络的最佳候选之一。EPON将无处不在的以太网技术与廉价的无源光器件结合。它们在提供了无源光器件的高容量和成本效率的同时提供了以太网的简单性和可扩放性。由于光纤的高带宽，EPON可同时承载宽带语音、数据和视频业务。利用DSL或CM技术难于提供这类综合服务。另外，EPON更适用于因特网协议(IP)业务，这是因为以太网帧可以以不同的尺寸来封装原始的IP分组。相比而言，ATM无源光网络(APON)使用固定尺寸的ATM信元并且需要分组分段和重组。

典型地，EPON驻留于网络的“第一英里”内，该“第一英里”提供了服务提供商的中心局(central office)和商业或居民订户之间的连接性。该第一英里网络通常是逻辑的点对多点网络，其中中心局服务于多个订户。在典型的树状拓扑EPON中，一根光纤将中心局耦合到无源光耦合器/分路器，该无源光耦合器/分路器对下行光信号进行划分并将其分发到用户(订户)。该耦合器/分路器也将来自订户的上行信号进行合并(参见图1)。

EPON中的传输通常位于光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)之间(参见图2)。OLT通常驻留于中心局并且将光接入网络耦合到外部网络(例如运营商网络)。ONU可以位于路边处或端用户位置处，并且可提供宽带语音、数据和视频服务。ONU通常耦合到一乘N(1×N)无源光耦合器，该一乘N无源光耦合器通过单个光链路耦合到OLT(注意，多个光耦合器可以被级联)。该配置可以获得在光纤数目和硬件数量方面的显著节省。

EPON内的通信可以被划分成下行业务(从OLT到ONU)和上行业务(从ONU到OLT)。在上行方向上，ONU共享信道容量和资源，因为仅有一条将无源光耦合器耦合到OLT的链路。在下行方向上，由于1×N无源光耦合器的广播属性，分组将由OLT广播到所有的ONU并且随后由这些分组的目的地ONU来提取。根据IEEE802.3ah标准，每个网络设备都分配有逻辑链路ID(LLID)。在OLT处首先处理下行分组，其中分组接收其目的地的LLID，并且接着被传送到ONU。尽管分组被广播到所有的ONU，但仅允许具有的LLID与分组所携带的LLID匹配的ONU接收分组。因此，OLT通过将合适的LLID附加到分组来切换分组。注意到在期望广播或多播的特定情况下，OLT将相应的广播/多播LLID附加到下行数据，从而允许多个ONU来接收该分组。

设计可扩放、成本效率的EPON时的一个挑战是提供尽可能多的ONU。基于当前的IEEE 802.3ah标准，一个OLT可提供多达256个LLID。然而，所有的256个ONU驻留于同一个光网络段中是不太可能的。这是因为光分路器处发生的损耗和光功率预算限制了树状拓扑EPON中的ONU的数量。典型的光分路器可具有多达32个端口。具有更高端口数量(例如1 28或256个)的单个光分路器或多个分路器的级联配置不可避免地招致相当高的损耗并且给光传输只留下很少的功率预算。

解决高支线损耗的一种方法是在每个ONU中针对上行传输使用高功率激光器。可选地，系统可以使用光学放大。不幸的是，与这些解决方案中的任意一个相关的成本可能高得惊人。

因此，需要一种在EPON中提供数量增加的ONU而不引起成本显著提高的方法和设备。

发明内容

本发明的一个实施方式提供了一种在以太网无源光网络(EPON)中提供多个光段的系统，其中所述EPON包括中央节点和多个远端节点，并且其中所述远端节点驻留于多个光段中。在操作期间，所述系统通过将下行数据广播到光段而将所述数据从中央节点发送到远端节点。另外，在分配给驻留于一光段内的远端节点的上行传输时段期间，所述系统选择性地允许该光段与中央节点通信，由此在EPON内提供多个光段并且因此提供数目增加的远端节点。