一种基于以太网无源光网络的TDM业务实现方法

摘要

本发明提供了一种基于以太网无源光网络的TDM业务实现方法，包括通过无源光纤分支器相互连接的光线路终端和光网络单元所组成的无源光网络系统对TDM业务数据的发送过程和接收过程；所述发送过程中，在发送TDM业务数据前所述光线路终端和光网络单元均对TDM业务数据进行码速调整，再将调整后的两路数据复用成一路，复用后的数据采用以太网帧格式进行数据包封；所述接收过程则先对数据进行解包封，再将解包封后的数据进行解复用、解复用后的数据再进行去调整，形成原先的TDM业务数据；所述TDM业务数据的发送与接收过程中通过从无源光网络的系统时钟同步光线路终端和光网络单元的时钟。使用本发明提供的方法可以在EPON系统中十分方便地提供TDM业务。

说明书

                          技术领域

本发明属于基于以太网无源光网络EPON的接入技术，具体涉及将TDM业务适配到以太网中的方法。

                          技术背景

基于千兆以太网无源光网络EPON系统实现了低成本、远距离的高速接入，被认为是宽带接入的新趋势。EPON系统可高效地实现基于Ethernet的数据业务和语音业务的接入，但对于传统的TDM业务，在EPON系统上实现则有一定难度。目前业界普遍采用电路仿真的方法恢复定时时钟信号，这种方法将TDM业务数据和时钟信息封装成IP数据包，接收时从IP数据包中恢复业务数据和时钟信号。该方法的实现比较困难，成本较高，恢复的时钟精度也不尽如人意，实际使用时也需要IP业务的提供者对TDM业务数据包进行QoS保证。

依据IEEE802.3制定的EPON协议IEEE802.3ah，远端光网络单元ONU的发送和接收都要使用从无源光网络PON提取的线路时钟，以保证ONU中多点控制协议MPCP的测距功能正常实现。由此可知ONU的时钟是与光线路终端OLT同步的。

如果能将TDM业务信号调整到与OLT、ONU的系统时钟同步，则可以以一种简单的方式在EPON系统上实现TDM业务。

                          发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以将TDM数据调整到与EPON系统时钟同步，并适配到Ethernet数据帧中的方法。

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

一种基于以太网无源光网络的TDM业务实现方法，包括通过无源光纤分支器相互连接的光线路终端和光网络单元所组成的无源光网络系统对TDM业务数据的发送过程和接收过程；所述发送过程中，在发送TDM业务数据前所述光线路终端和光网络单元均对TDM业务数据进行码速调整，再将调整后的两路数据复用成一路，复用后的数据采用以太网帧格式进行数据包封；所述接收过程则先对数据进行解包封，再将解包封后的数据进行解复用、解复用后的数据再进行去调整，形成原先的TDM业务数据；所述TDM业务数据的发送与接收过程中通过从无源光网络的系统时钟同步光线路终端和光网络单元的时钟。

上述技术方案中，所述无源光网络的系统时钟为125MHz，且系统时钟在光线路终端采用晶体振荡器产生的本地时钟，在光网络单元则是采用从无源光网络提取的光线路时钟。

所述TDM业务数据原先码速为2.048Mb/S，码速调整后为2.5Mb/S。

码速调整后的两路TDM业务数据按字节复用方式进行复用。

由于TDM业务数据在码速调整后为2.5Mb/S，且要进行两路数据复用，所以系统时钟通过分频器分别产生2.5MHz、5MHz给码速调整和复用使用。

在码速为2.048Mb/S的TDM业务数据调整到2.5Mb/S时，调整后的TDM业务数据的数据帧F长度为224Bit，其中塞入空闲比特S为36Bit，测试比特T为1Bit，判决比特C1和C2和C3为3Bit，调整比特V为1Bit，有效数据比特D为183Bit。

数据帧F的格式如下表所示：

  字节序列    比特说明  1    塞入比特S[0:7]  2    数据比特D[0:7]  3  4  5  6  7    塞入比特S[0:6]判决比特C1  8    数据bit D[0:7]  9  10  11  12  13    塞入比特S[0:6]判决比特C2  14    数据bit D[0:7]  15  16  17  18  19    塞入比特S[0:6]判决比特C3  20    数据bit D[0:7]  21  22  23  24  25    塞入比特S[0:6]测试比特T  26    数据bit D[0:7]  27  28    数据bit D[0:6]调整比特V

上述码速调整后的数据帧F中，调整比特V可用于传送有效数据比特，且其是否传送数据比特受判决比特C1、C2、C3的取值所控制，当判决比特C1和C2和C3的取值均为1时，调整比特V传送的是有效数据比特，当判决比特C1和C2和C3的取值均为0时，调整比特V传送的是空闲比特。

那么可容纳有效信息负荷的允许速率范围是：

TDM数据max＝(183+1)/224×2500000＝2.0535Mbit/s；

TDM数据min＝(183+0)/224×2500000＝2.0424Mbit/s。

所述数据包封时每两个码速调整数据帧F包封成一个以太网帧E。两路经过码速调整后TDM业务数据帧F进行复用，复用按字节交织的方式进行，复用后所形成的复帧MF码流速率为5Mb/S。复帧MF的帧结构如下表所示：

  字节序列  比特说明  1～2  T1、T2塞入比特S[0:7]  3～12  T1、T2数据比特D[0:7]  13～14  T1、T2塞入比特S[0:6]  T1、T2判决比特C1  15～24  T1、T2数据bit D[0:7]  25～26  T1、T2塞入比特S[0:6]  T1、T2判决比特C2  27～36  T1、T2数据bit D[0:7]  37～38  T1、T2塞入比特S[0:6]  T1、T2判决比特C3  39～48  T1、T2数据bit D[0:7]  49～50  T1、T2塞入比特S[0:6]  T1、T2测试比特T  51～56  T1、T2数据bit D[0:7]  T1、T2数据bit D[0:6] T1、T2调整比特V

数据包封时每两个码速调整复用帧MF包封成一个Ethernet帧E。因为Ethernet帧必须包含目的地址、源地址、帧长、校验等18Byte，即144Bit，而每个复帧中MF含有塞入空闲比特72bit，2个复帧共有144bit，即18Byte，为了提高传输效率，将复帧MF的帧结构进行调整，重新组合组成94字节Ethernet帧E。调整后Ethernet帧结构如下表所示：

其中F0T1表示TDM支路1的第一复帧；F0T2表示TDM支路2的第一复帧；F1T1表示TDM支路1的第二复帧；F1T2表示TDM支路2的第二复帧。

Ethernet帧中的目的地址DA由系统设定，为TDM业务对端的MAC地址；源地址由系统设定为本端MAC地址。

所述以太网帧通过二层交换机和EPON系统进行传送。

经过码速调整、复用、包封过程，两路TDM业务数据成功地适配到Ethernet帧中，Ethernet帧中的数据与EPON系统时钟同步。

本发明通过EPON协议IEEE802.3ah，使得TDM业务传送过程中，OLT及ONU的时钟同步，满足了TDM业务对定时的严格要求，实现了TDM业务适配在EPON上，使用本发明提供的方法可以在EPON系统中十分方便地提供TDM业务。

                         附图说明

附图1为本发明的原理框图；

附图2为码速调整电路逻辑框图；

附图3为去码速调整电路逻辑框图；

附图4为数据包封帧结构。

                        具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

本发明原理框图如附图1所示。主要在OLT及ONU中设置有码速调整/去调整、复用/解复用和数据包封/解包封等模块。这些模块的工作过程采用IEEE802.3ah协议所规定的时钟源。

本发明包括TDM业务数据的发送过程和接收过程；

发送过程中，在发送TDM业务数据前所述光线路终端和光网络单元均对TDM业务数据进行码速调整，再将调整后的两路数据复用成一路，复用后的数据采用以太网帧格式进行数据包封；

接收过程则先对数据进行解包封，再将解包封后的数据进行解复用、解复用后的数据再进行去调整，形成原先的TDM业务数据；

码速调整模块电路逻辑框图如附图2所示，是一个先进先出的FIFO电路。输入FIFO的数据对应一个写地址；输出FIFO的数据对应一个读地址。写入地址根据TDM业务的时钟信号顺序增加，读出地址根据系统时钟顺序增加，当写入地址和读出地址的差值大于控制门限时，读出地址计数器额外增加一次。读出数据对应帧结构中的调整比特V，同时将帧结构中的控制比特C置1。

输入数据：由串行数据信号、数据有效信号组成。作为TDM数据信号写入Buffer。

输出数据：由串行数据信号、数据有效信号组成。作为调整后信号从Buffer中读出。

写指针：由写地址计数器产生，用于将输入数据写入Buffer的某个地址。

读指针：由读地址计数器产生，用于从Buffer的某个地址读出数据。

读地址计数使能：由地址比较模块产生，用于控制读地址计数器。使能有效时计数器正常工作，技术器顺序增加；使能无效时计数器停止工作，计数值保持原值。

线路时钟：从TDM数据中提取的TDM线路时钟。

系统时钟：对于OLT是本地时钟；对于ONU是PON恢复的线路时钟。

去码速调整模块电路逻辑框图如附图3所示，也是一个先进先出的FIFO电路。由Buffer、数字锁相环、C码检测电路、写地址计数器和读地址计数器组成。输入FIFO的数据对应一个写地址；输出FIFO的数据对应一个读地址。C码检测电路根据控制比特C是否为全1来识别调整比特(V)的有效性，当调整比特V或数据比特D有效时读地址使能信号和系统时钟使能信号有效。读地址使能信号有效时读地址计数器顺序增加。数字锁相环根据系统时钟使能信号恢复TDM数据的时钟。恢复后时钟对读地址计数器进行计数，计数值顺序增加。

输入数据：由串行数据信号、数据有效信号组成。作为TDM数据信号写入Buffer。

输出数据：由串行数据信号、数据有效信号组成。作为读出数据信号从Buffer中读出。

写指针：由写地址计数器产生，用于将输入数据写入Buffer的某个地址。

读指针：由读地址计数器产生，用于从Buffer的某个地址读出数据。

写地址计数使能：由C码检测电路产生，用于控制读地址计数器。当控制比特C全为1或数据比特D有效时，使能信号有效；计数器正常工作，计数器顺序增加；使能无效时计数器停止工作，计数值保持原值。

线路时钟：从数字锁相环恢复的TDM线路时钟。

系统时钟：对于OLT是本地时钟；对于ONU是PON恢复的线路时钟。

复用和解复用模块是两路TDM数据的复用和分解过程，复用时按字节交织的方式进行复用。

数据包封将复用后的TDM数据按Ethernet数据包格式进行包封，增加目的地址、源地址、长度/类型字节和CRC校验字节，包封后数据包格式见附图4所示，包括目的地址DA、共占用6字节，源地址SA，也占用6字节，表示数据长度或/和数据类型的Length/Type，占用2字节，以及占用94字节的TDM数据Payload，最后为占用4字节的校验CRC。

解包封时，所接收的目的地址等于本机MAC地址的数据帧，并从接收的数据帧中提取Payload字段，将有效数据发送给解复用模块进行解复用。