[发明专利]分布式控制型被动光网络系统与频宽控制方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种分布式控制型被动光网络系统(Distributed Controlled Passive Optical Network System)与频宽控制(Bandwidth Control)方法。

背景技术

现行的网络接取(Network Access)技术主要是以异步数字用户线 (Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL)以及缆线调制解调器(Cable Modem)等技术为主。近年来，有越来越多的光纤到府(Fiber To The Home， FTTH)的接取网络建置在进行中。被动光网络(Passive Optical Network， PON)是近年来快速发展的一种宽频接取网络，其网络结构为一树状拓扑 (Tree-Based Topology)，树的一端是一个局端设备(Terminal Device)， 称为局端(Optical Line Terminal，OLT)，树的另一端包含多个分枝，分 枝的尽头为用户设备，称为客户端(Opt ical Network Unit，ONU)。被动 光网络的局端与客户端之间的连接所使用的光元件都是不需要供电的被 动元件。被动光网络的下行封包传送(Downlink Packet Transmission)采 用广播(Broadcast)的方式进行，意即由局端送出的封包可被所有客户端 所接收。

上行封包传送(Uplink Packet Transmission)则采用分时多任务 (Time Division Multiple Access，TDMA)的方式。被动光网络中必须有 适当的控制机制来避免两个以上的客户端同时送出封包而造成碰撞 (Collision)。为了增进网络使用效率，通常是使用动态频宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation，DBA)的方式来分派给每一客户端可用的频宽。

分时多任务的被动光网络的频宽分配方式基本上是由局端对客户端 进行轮询(Polling)或由客户端利用回传(Piggyback)的方式于上传封包 的末尾将积存未送完的数据库存量夹带回报给局端。然而由于局端与客户 端之间的距离可长达30公里，每次轮询单是信号(Signalling)来回传递 时间就高达数百个微秒(μsec)，此外即便是使用回传方式，在多用户同时 上线的情形下，同一个客户端其相邻两次状态回报间隔也会高达数个毫秒 (msec)。

分布式控制型的被动光网络最常见的方法为使用多重存取/碰撞侦测 (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，CSMA/CD)技术。 图1是分布式控制型的被动光网络的一个范例结构图。图1的范例结构中， 下传(Downstream)数据由波长λ2载送，信号于星状耦合器(Star Coupler， SC)101处进行分光，以广播方式传送至所有客户端。上传数据(Upstream Data)由波长λ₁载送，并于星状耦合器101处将信号同时往局端以及所有 客户端进行广播，因此其它客户端可由监听波长λ₁得知是否有其它用户端 正在进行上行数据传送。若有则避开以免碰撞发生。

此种方式仍然可能发生多个客户端发现无人上传数据而同时启动而 造成碰撞。当此种情形发生时，各个客户端使用指数后退(Exponential Backoff)算法来进行随机延迟，以解决碰撞问题。

图2是另一分布式控制型的被动光网络的一个范例结构图。图2的范 例中，最大的特点为在远程节点(Remote Node)201处增加了N个2×2分光 器。分光器k的一个输出将客户端k的上行数据送往局端，而另一个输出 将信号分送至下一个客户端k+1。因此每一客户端可由监听得知上一个客 户端是否正在进行数据上传的动作，当上一个客户端传完数据时再进行数 据传送，以避免碰撞的发生。也就是说每一客户端必须听到上一个客户端 有数据上传，然后进行等待，直到侦测到上一个客户端传完后才可进行本 身的传送动作。

由于客户端是客户终端设备(Customer Premises Equipment，CPE)， 客户端有权决定何时开机与何时关机，所以图2的被动光网络中客户端k 若关机，则客户端k+1将听不到客户端k有任何数据传送，因此会持续等 待，如此可能造成整个网络的数据皆无法上传。