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1、10申请公布号CN101960744A43申请公布日20110126CN101960744ACN101960744A21申请号200980107516322申请日2009022412/074,69220080305USH04B10/20200601H04J3/0020060171申请人阿尔卡特朗讯美国公司地址美国新泽西州72发明人AL阿达梅基I哈德齐克DT范温PJ温泽74专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人王茂华刘静54发明名称用于双速无源光网络的系统和方法57摘要在双速无源光网络中，光线路终端OLT传输具有10GB/S分块和25GB/S分块的通信信号。10GB/S分块包括10G数。
2、据信号和25G时钟信号，使得25G既有光网络终端ONT的PLL可以在10GONT接收数据时保持锁定。25G时钟信号包括幅度大于10G数据信号的1比特尖峰信号。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010090386PCT申请的申请数据PCT/US2009/0011412009022487PCT申请的公布数据WO2009/110967EN2009091151INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图8页CN101960745A1/1页21一种无源光网络，包括至少一个光线路终端；以第一速度操作的至少一个第一光网络终端；以低于所述第一速度的第二速度操。
3、作的至少一个第二光网络终端；其中，所述至少一个光线路终端传输包括至少一个第一速度分块和至少一个第二速度分块的数据信号，其中，所述至少一个第一速度分块包括可由所述至少一个第二光网络终端处理以提取第二速度时钟信号的信号。2如权利要求1的无源光网络，其中所述至少一个第一分块包括第一速度数据信号和第二速度时钟信号。3如权利要求2的无源光网络，其中所述第二速度时钟信号的幅度大于所述第一速度数据信号的幅度。4如权利要求3的无源光网络，其中所述第二速度时钟信号的所述幅度大于所述第一速度数据信号的所述幅度的四倍。5如权利要求2的无源光网络，其中所述至少一个第一光网络终端包括检测电路，所述检测电路确定阈值并将所。
4、述第一速度分块与所述阈值进行比较以提取所述第一速度数据信号。6如权利要求5的无源光网络，其中所述检测电路包括平均电路，所述平均电路使用所述第一速度分块的至少部分平均确定所述阈值。7如权利要求1的无源光网络，其中所述至少一个光线路终端包括包含组合器的信号生成器，所述组合器的第一输入包括第一速度数据信号，所述组合器的第二输入包括所述第二速度时钟信号。8如权利要求7的无源光网络，其中所述信号生成器进一步包括衰减器，所述衰减器控制所述第一速度数据信号与所述第二速度时钟信号的比率。9如权利要求7的无源光网络，其中所述信号生成器进一步包括AND门，所述AND门的第一输入包括所述第一速度数据信号，所述AND。
5、门的第二输入包括所述第二速度时钟信号。10如权利要求9的无源光网络，其中所述组合器的所述第二输入包括所述AND门的输出。权利要求书CN101960744ACN101960745A1/5页3用于双速无源光网络的系统和方法技术领域0001本发明涉及无源光网络，并且更具体地涉及基于ITUTG984标准的具有双速能力的10GB/S吉比特/秒无源光网络。背景技术0002目前的GB/S无源光网络GPON的标准操作速度为25GB/S。然而，正在为操作速度为10GB/S的GPON研发标准，这将需要升级现有网络。升级网络的直接方式是将光线路终端OLT从25GB/S升级到10GB/S，并继而升级每个订户的光网络终。
6、端ONT有时称为光网络单元ONU。然而，这种方式可能过于昂贵。此外，在所有订户都升级完毕之前，网络可能经历停机时间，可能是几天到几个星期的时间段。0003一个备选的升级场景可以是，首先将OLT升级到10GB/S，但是提供向后兼容性，使得既有ONT可以与新的OLT互操作。由此，新的OLT也必须配置为在25GB/S既有速度下运行。这种系统被认为是已准备好在10GB/S下运行，却还不是在10GB/S下运行。ONT的升级仅在订户请求升级时才会发生，而一些订户从未请求升级，并且由此将仅保有针对25GB/S而配置的设备。0004由此，在升级期间的某个阶段，PON系统将包括双速OLT即，能够在10GB/S或。
7、25GB/S下传输的OLT以及高级订户和既有订户即，其ONT在10GB/S下运行的订户和其ONT在25GB/S下运行的订户的混合体。在这种网络中，双速OLT可以通过在速度之间切换来向既有ONT或高级ONT进行传输。0005为了提供双速传输，使用的帧格式具有连续的10G和25G分块。双速传输的问题在于，例如在10G分块期间，既有ONT未接收数据，但是必须将其锁相环PLL保持在锁定状态，即，其必须将恢复的时钟保持稳定和不变，以便它们可以在25G分块开始时接收数据。在25G分块期间，既有ONT正在接收数据，同时高级ONT将恢复的时钟保持锁定。如果这两种分块使用最常用的不归零开关键控NRZOOK调制格。
8、式，则既有接收机在10G分块期间将时钟保持锁定将会因固有的相位模糊性存在于比标称信号快整数倍的每个信号中而变得不可能。0006需要一种能够在无源光网络中提供双速传输的系统、方法和计算机可读介质。发明内容0007在本公开的一个方面中，提供了一种无源光网络，包括至少一个光线路终端；以第一速度操作的至少一个第一光网络终端；以低于所述第一速度的第二速度操作的至少一个第二光网络终端；其中，所述至少一个光线路终端传输包括至少一个第一速度分块和至少一个第二速度分块的数据信号；其中，所述至少一个第一速度分块包括可由所述至少一个第二光网络终端处理以提取第二速度时钟信号的信号。0008在本公开的一个方面中，提供了。
9、一种在双速无源光网络上传递数据的方法，包括生成包括至少一个第一分块和至少一个第二分块的传输信号；以及传输所述传输信号；其说明书CN101960744ACN101960745A2/5页4中所述至少一个第一分块包括第一速度的第一数据信号和第二速度的时钟信号；其中所述至少一个第二分块包括所述第二速度的第二数据信号。0009在本公开的一个方面中，提供了一种光线路终端，包括信号生成器，该信号生成器生成包括第一速度的第一数据信号和第二速度的定时信号的信号。0010在本公开的一个方面中，提供了一种光网络终端，包括信号接收机；提取电路，其处理由所述信号接收机接收的已接收信号并将第一速度数据信号与第二速度定时信。
10、号分离。0011在本公开的一个方面中，提供了一种操作光网络终端的方法，包括接收包括具有第一幅度和第一信号速率的数据信号和具有大于所述第一幅度的第二幅度和第二信号速率的时钟信号的信号；并将所述数据信号与所述时钟信号分离。附图说明0012现在，将仅通过示例方式参考特定实施方式和附图来描述本发明，其中0013图1示意性地示出了无源光网络；0014图2示意性地示出了双速帧格式；0015图3示意性地示出了既有ONT的频率响应；0016图4示出了25G尖峰信号；0017图5示出了具有25G尖峰信号和10G数据信号的传输信号；0018图6示出了对应于图5中传输信号的所测量眼图；0019图7示意性地示出了用于。
11、生成图5中传输信号的电路；0020图8示意性地示出了本公开一个实施方式的线路编码；0021图9示意性地示出了本公开另一实施方式的线路编码；0022图10示意性地示出了与图9的线路编码对应的所测量眼图；0023图11示意性地示出了在应用阈值检测之前和之后的传输信号；0024图12示意性地示出了用于并入有尖峰信号的提升的ELEVATED数据信号级别的眼图；0025图13示出了图12中眼图的扩展视图；以及0026图14示意性地示出了用于使用调制阈值来检测数据信号的电路。具体实施方式0027图1中示意性地示出了GPON10，该GPON10包括高级OLT12，该高级OLT12具有能够生成双速传输诸如，2。
12、5GB/S的基本速度和诸如10GB/S的较高速度的信号生成器19。传输在分光器13处被接收，继而被传送至各ONT14、15、16和17。ONT14、15、16和17可以是配置为以基本速度接收数据的既有ONT，或者配置为以较高速度接收数据的高级ONT。出于本示例的目的，ONT14、15被视为既有ONT，而ONT16、17被视为高级ONT。在上文描述中，基本速度被描述为25GB/S25G，而较高速度将被描述为10GB/S10G，当然，本领域技术人员能够理解，在双速网络中也可以提供其他速度。0028在图2中，示出了帧格式20，其可以由OLT12在双速光网络10上传输。首先，OLT12以25G传输物理。
13、层开销21，其由所有的ONT14、15、16和17读取。此开销使用与既有说明书CN101960744ACN101960745A3/5页5ONT使用的线路码相同的线路码进行编码，并且包含针对10G分块和25G分块的指针。0029在开销21之后，以10GB/S的速度传输10G分块22。所有的高级ONT16、17接收此分块并根据地址读取数据。在此期间，既有ONT14、15并不接收数据，但是必须将其PLL保持锁定。003010G分块之后是25G分块23，其由既有ONT14、15接收，同时，高级ONT必须将其PLL保持锁定。在25G分块22期间保持高级ONT16、17的锁定相对简单，并且仅需要运转周期为。
14、4N的PLL，其中N是25G信号的运转周期。0031然而，10G分块使用的线路码更加复杂。10G分块使用的线路码不能是传统NRZ码，而是25G友好的码，虽然仍以10GB/S传输数据。在本公开的一个实施方式中，线路码设计为使得对于既有ONT14、15，其看似25GB/S数据，该数据可能是无意义的数据，但仍是时钟可以可靠地从其恢复的数据，而对于高级ONT16、17而言，其看似有意义的10GB/S数据信号。0032网络10，并且更具体地，OLT使用的线路码可以被设计为利用既有ONT的已知特性。具体地，既有ONT包括宽带光接收机具有1550NM为RF视频覆盖预留的波长的可能波长块、互阻抗放大器TIA、。
15、后面跟有二进制检测器的限幅放大器和设计为恢复25GHZ的标称时钟的PLL。组合的两个放大器的带宽略低于25GHZ，并且通常，高于25GHZ的所有分量被完全抑制。0033图3示出了既有接收机的典型频率响应30。已通过在若干点处测量响应并用直线将测量的数据点连接而构建了曲线31，通过使用测量的点对类型II契比雪夫滤波器进行内插即，便于仿真的数学模型而构建了曲线32。0034图4示出了根据本公开一个实施方式的、在构建25G友好的信号时使用的原理。图表41是10GB/S信号42，其中每8个比特重复导频尖峰43，其间没有信号44。由此，信号42可以视为置于125GHZ网格处的10GB/S脉冲串。当这种信。
16、号通过参照图3进行描述的仿真滤波器时，所得到的信号是图表45中示出的125GHZ正弦曲线46。在由二进制检测器检测时，信号46看似125GHZ方波，其具有以25GB/S传输的比特的交替1010模式。这对于在既有接收机处维持稳定的锁定而言是理想的，但是这种信号不携带任何信息。0035信号42的变体在图5的图表51中示出为信号52。在信号52中，导频尖峰53之间的间隔54已用于传输与导频尖峰具有相同持续时间但幅度却小得多的10GB/S数据比特。图5的图表55示出了在信号52通过低通滤波器之后所得到的信号56。信号56失真，但仍包含将25GB/S接收机维持锁定所必需的可检测的125GHZ分量。003。
17、6信号52包括导频尖峰，其后跟随有7比特数据。图6中示出了这种信号的眼图。在图7中示出了可以在OLT12的信号生成器19中用于生成信号的电路70，该电路70包括提供给组合器求和器77的10G数据信号支路75。在下方支路中，AND与门71具有来自10G数据信号支路75和25G时钟信号支路76的输入即，包括25G导频尖峰，AND门71的输出被提供给组合器77。0037在不存在25G尖峰时，AND门71的输出被强制归零，而在存在尖峰时，该输出被强制为10G信号级别。电路的上方支路75总是位于10G信号级别。该支路中的衰减器74允许调节10G眼图高度和导频尖峰高度之间的比率。25G支路和10G支路中的。
18、相位延迟72、73分别用于调节延迟，使得导频尖峰与到达组合器77的实际信号对准。组合器77的输出说明书CN101960744ACN101960745A4/5页6提供了如上述图2所示帧格式20的第一分块22的10G信号。0038如果如图8所示使用8比特码字80对10G信号进行编码，即，如果其1个比特81被强置为1的码字是与导频尖峰一致的比特，则生成保证每8个比特一个尖峰的信号，如图6的眼图中所示。在这种情况下，AND门71起到了通过PASSTHROUGH元件的作用，并且由此是可选的。0039然而，不需要每8个比特就存在导频尖峰。取决于用在既有接收机处的PLL类型，系统可能能够承受偶尔的尖峰丢失。。
19、在一个实施方式中，对应于导频尖峰位置的比特位置不需要总是强置为1，并且由此可以用于数据。例如，如果使用图9的线路码90，其中允许15个数据比特92，则保证每16个比特有一个导频尖峰。然而，两个受保证的尖峰之间的标称尖峰不会总是存在，即，如果在标称尖峰位置传输的数据是0的话。在图10中，示出了使用图9的线路编码的眼图。将图10的眼图与图6的眼图相比较，会发现，图6中的尖峰61总是1，而图10中间处的尖峰有时是标称尖峰高度101，有时是0102。如果对10G数据进行扰频的话导致为0或为1的概率几乎均等，约50的16比特时段在8比特网格处包含尖峰，而另外的50不包含中间尖峰。以此方式，可以减少编码开。
20、销。0040以上所公开原理的各种变体也是可能的。例如，图6的信号可以翻转，创建凹槽NOTCH而不是尖峰，这对于一些耦合至DC的接收机是有利的。此外，尖峰位置可以以如下方式通过加/减少量10G比特而变化，即，在低通滤波之后，允许恢复支配时钟分量，从而允许25GPLL保持锁定。而且，尖峰可以针对多个比特时间而扩展。例如，可以如图10所示在标称位置处具有尖峰，但是相邻比特也具有与尖峰相同的高度。所有这些变体都可以使用图7的电路来生成，这对于本领域技术人员而言是显然的。0041利用标准25GB/SGPON接收机进行的实验已经证明，各种功率/比特速率/错误率/可靠性权衡是可能的。一个特定类别的实验已经证。
21、明，可以损失每隔一个的尖峰，而只有相对较小的功率损失，这是图9的线路码的基本原理。通常，对既有GPONONT的影响在于，为了使既有接收机保持锁定，尖峰必须增大某个比率。针对宽度为1比特时间、矩形形状的尖峰以及每8比特保证一个尖峰的实验已经证明，这一比率需要为大约5倍或7DB；即，尖峰高度与10G眼图高度之间的比率需要大于7DB。对于不同的尖峰宽度、形状和频率，比率可以不同，但是对于每个调制变体，存在一个下限，低于该下限，接收机便不能可靠锁定。在一个实施方式中，尖峰的幅度通常大于10G数据信号幅度的四倍。如果尖峰较低，则10G信号占主导，而25G接收机将其视为接收机不能锁定的噪声。与非25G友好。
22、的传统10GB/SNRZ信号相比，这代表了7DB的峰值功率损失和约4DB的平均功率损失，并且由此不能与既有接收机向后兼容。0042为了在网络10的高级ONT16、17中检测10GB/S信号，必须建立检测阈值。尽管例如图11中示出的信号111看似多级别信号，但实际信息仅包含在两个级别中。利用示出所检测信号的较低信号113来表明可能的阈值112。显然，所有比特都是可检测和易恢复的。0043使用平坦阈值的准确信号检测通常需要创建干净信号的昂贵且高质量的组件，而实际上并不一定是这样，因为这种组件需要较宽的带宽、较宽的动态范围即，线性和较低的噪声。图12中示出了在使用较低质量组件时可见的效果，即，在导频。
23、尖峰121附近的10G比特122的提升。该效果源于所使用的组件的有限带宽。即，在导频尖峰附近，组件与说明书CN101960744ACN101960745A5/5页7其对增量脉冲做出响应类似地进行响应，并且由此花费了有限时间来解决。感兴趣的区域在图13的扩展视图中示出。重要的是，观察到零电平比特124跨过平坦阈值123，并且因此被错误地检测为1电平比特。在一个实施方式中，使用追踪眼图提升的阈值125，使得可以更可靠地对有问题的比特进行解码。图14示出了可以用来检测10G信号的电路140。下方支路141包括包络检测144，用于获取信号146的运行部分平均并估计眼图的提升。支路141中的移相器142。
24、和放大器143调整阈值位置和级别，而差分放大器145用于将接收的信号146与阈值进行比较。0044尽管在附图中示出且在上文描述中描绘了本发明的实施方式，但是应当理解，本发明并不限于所公开的实施方式，而是能够在不偏离所附权利要求中给出和限定的本发明精神的情况下进行各种重新布置、修改和替换。例如，本发明的能力可以完全和/或部分由一个或多个框、模块、处理器或存储器执行。而且，这些能力可以以当前方式或者以分布式方式、在能够提供和/或接收信息的任何设备上或经由该设备执行。此外，尽管以特定方式进行了描述，但是在不脱离本发明范围的情况下，可以重新定位各种模块或框。此外，尽管以特定方式进行了描述，但是在本发明。
25、中可以利用更多或更少数量的模块和连接，以便完成本发明、为本发明提供附加的已知特征，和/或使本发明更加有效。而且，在各种模块间发送的信息可以经由数据网络、因特网、网际协议网络、无线源和有线源中的至少一个并且经由多个协议来发送。说明书CN101960744ACN101960745A1/8页8图1图2说明书附图CN101960744ACN101960745A2/8页9图3说明书附图CN101960744ACN101960745A3/8页10图4图5说明书附图CN101960744ACN101960745A4/8页11图6图7说明书附图CN101960744ACN101960745A5/8页12图8图9图10说明书附图CN101960744ACN101960745A6/8页13图11说明书附图CN101960744ACN101960745A7/8页14图12图14说明书附图CN101960744ACN101960745A8/8页15图13说明书附图CN101960744A。