[发明专利]数字通信网中的同步

说明书

本发明一般涉及数字通信网中数据同步的方法与装置。

在无源光学网上的电话(TPON)中，来自单一头端或中央台(交换机)的数据是作为时分多路复用(TDM)数据帧流在分支光纤网上在下游方向上“广播”到通常在客户房屋中的多个光学网单元(ONU)或终端上的。

采用TPON作为例子，测距是使ONU例如利用时分多址联接(TDMA)协议能将数据向上游传输而不受其它ONU传输的数据破坏的已知过程。实际上测距补偿了ONU与头端之间传输时间上的差别以防止由来自头端的请求引起的来自ONU的数据在头端上的冲突。

在本申请人的欧洲专利EP318332B1中描述了包含测距过程的数字通信网中，特别是在TPON中，管理数据传输的系统。在该专利所描述的系统中，上游与下游方向上的带宽是配置成“复帧”的，包括80个基本帧(用于携带数据与内务信息)与两个基本帧(测距时隙)用于测距。欧洲专利说明书0618444A考虑一种类似的系统，然而其中来自外部台的粗测距信号是在完整的复帧的持续时间中在低幅度上传输的，但在主台上只在其它外部台不传输数据的测距窗口期间抽样。欧洲专利说明书061443A讨论为这一目的采用准过抽样测距位模式。

在本说明书中，在为了清楚起见必要时，名词“帧”与“时隙”是可以互换地使用的。

在测距过程中，确定头端与各ONU之间的往返时间，并在各ONU上加上可编程的传输时间延迟使得所有ONU实际上具有相同的往返时间。通常，该过程需要精确到一个数据位以内。

测距一般采用两种形式：粗测距与精密测距。两种形式的测距使用专用的测距时隙(在TPON中，测距时隙代表小于系统可利用的带宽的2.5％)。粗测距通常在头端与ONU之间能开始“在线”数据通信之前进行。一旦完成了粗测距，例如对于TPON达到50ns的精度，便起动使精度达到5ns(1位周期以内)以内的精确测距。然后在正常“在线”通信期间继续进行精确测距来补偿光学系统中的漂移。在本专利说明书的上下文中，“在线”包括通信网的用户之间有可能用诸如电话、传真、电视等通信时。“脱线”通信包括诸如通信网的部件之间诸如粗测距等系统管理通信。诸如采用专用控制信道的精确测距等系统管理通信在在线操作期间也是可能的。然而，在诸如所需要的ONU或头端脱线时，在线通信是不可能的。

实践中粗测距过程通常还包含初始“调平”过程以便在ONU上建立适当的光功率级。为了调平的目的，响应来自头端的信号，ONU在低光功率上在一系列测距时隙中的每一个中发送一个脉冲，并提高其光功率直到头端接收到在其动态范围内的脉冲为止。只在此时才起动粗测距过程。调平与测距的组合能导致同一ONU使用测距时隙许多次来调节其光功率并得到正确的延时。为了方便起邮，除非另加说明，对起动时的粗测距应认为包含调平。

以TPON为例，对于具有128个ONU及实现包含121.95ns的82个基本帧的10ms持续时间复帧(在各复帧中只分配给测距两个基本帧)的PON，所有ONU的测距将占用5.12秒，假定四个测距时隙测距一个ONU。虽然5秒左右不算一个长的时间，如果认为这一时间表示网络故障时间或“静区”，可认为这是在PON物理重新配置或头端崩溃之后与可以重新建立通信之前可观的时间量。

最近，通过在PON的一条或多条光纤支线中加入光放大级而扩展了PON概念。超级PON能具有比标准PON远得多的工作半径，并能服务大约3500个OUN。

将上述测距示例的值用来测距超级PON，测距将占用140秒左右。然而在计入超级PON的更大工作半径及因此产生的更大往返延时时，实际上超级PON的测距将会占用长得多的时间。事实上本申请人已揭示测距超级PON中所有ONU可占用长达一个小时，这作为静区是完全不能接受的。

按照第一方面，本发明提供了包括一个中央台与多个外部台的通信网，这些外部台采用时分多址联接(TDMA)在上游信道上发送信号到中央台，而采用时分复用(TDM)在下游信道上接收来自中央台的信号，其中各外部台具有定时装置，用于在其传输上作用一个该台的测距操作所确定的定时调整，以补偿从外部台到中央台的不同传输延时，以及其中该网络可在下述模式中操作：

在操作模式中，在其中外部台以具有多个包含业务数据的帧及至少一个为测距操作保留的帧的帧结构向中央台传输；

其特征在于，该网络可在下述模式中操作：