技术领域
本发明涉及光通信网络的领域。
更具体地，本发明涉及一种用于向光通信网络的用户模块分配点对点通信信道的技术。
本发明具体地但不排他地适用于许多光网络，例如无源光网络或PON，并更具体地适用于实现点对多点信道(“P2MP”)和点对点信道(“PtP”)两者的NG-PON或NG-PON2类型新一代光网络(根据标准ITU-T G.989定义)。
背景技术
在过去几年中，用户对带宽和服务质量需求的不断增长已促使研究人员为光通信网络开发新架构和新协议。
PON架构是一种非常常见的无源点对多点架构，它基本上为远程住宅客户(通常超过几十公里)提供宽带光接入。PON架构的特征是在中心局和被服务的家庭之间没有有源设备，并且在位于网络上游部分的几个用户模块之间共享光纤，以及由于中心局和被服务的家庭之间没有有源设备而借助于消色差耦合器和它的FTTH(光纤到家)变体。
如图1所示，PON网络100通常包括位于中心局(CO)的光线路终端(OLT)10、光学终端机(或CT，代表“信道终端”)的集合CT1到CT4、波长多路复用器11、光纤20、消色差耦合器30、以及远程用户模块(或ONU，代表“光网络单元”)的集合ONU 1至ONU5。包含在终端10内的终端机CT1至CT4和多路复用器11被配置为通过经由消色差耦合器30被动共享的光纤20光学地服务远程用户模块ONU1至ONU5。PON网络100被配置为支持在光学终端机CT1到CT4和用户模块ONU1到ONU5之间实现的多个通信信道。由确定的波长(分别为λ1到λ4)表征的每个信道被分派给终端10的不同光学终端机(CT1到CT4)。这里使用的所有波长都彼此不同并且根据所使用的标准预先定义，并且每一个都是终端10的确定的光学终端机的特征。在用户侧，消色差耦合器30用通信信道的集合(λ1到λ4)为每个用户模块服务，每个用户模块是波长可调的(或灵活的)。
PON网络100实施TWDM协议，该协议包括时分波长复用，允许通过一个单一通信信道传输几个光信号。因此，具有分派(或分配)给光学终端机的确定波长的一个相同信道可以由几个用户模块共享，就像支持波长为λ1的信道的光学终端机CT1为用户模块ONU1和ONU5两者服务的情况一样。这称为点对多点信道或通信。
与传统的点对点架构相比，由于共享光纤，所以PON网络允许减少所需设备(中心局、光纤等)的数量。
下一代PON网络(例如标准NG-PON2)在相同的原始点对多点信道架构中包含点对点通信信道，以便提供超过10G比特/秒的数据速率。点对点信道是用户模块和光学终端机之间的专用通信连接。
如图2所示，网络200不仅包括在TWDM协议(点对多点通信架构)上运行的用户模块和光学终端机，而且还包括在点对点中运行的用户模块和光学终端机。在图2中，点对点光学终端机用CT1'到CT2'表示。波长为λ5和λ6的点对点信道分别分派给CT1'和CT2'，它们连接到第二波长复用器12。第一复用器11和第二复用器12的出口借助于波长组合器25链接，波长组合器25被配置为将源自多路复用器11的波长为λ1至λ4的信道与源自多路复用器12的波长为λ5和λ6的信道组合在光纤20中。不仅服务点对多点用户模块ONU1～ONU5而且服务点对点用户模块ONU1'～ONU2'的消色差耦合器31在光纤20的另一端处连接。每个用户模块ONU1'到ONU2'关联到通信信道的集合(λ1到λ6)并且是波长可调的(或灵活的)。
尽管如此，虽然存在允许固有地管理数据冲突的用于消色差PON网络的点对多点协议，但是因为那些可能会干预上行链路通信方向(即从用户模块ONU朝向光学终端机CT)，因此对于现有的点对点架构并非如此。当至少两个光数据分组占用相同的波长并希望同时访问同一台设备时，我们谈论的是冲突。
因此，当用户模块请求建立点对点通信时(例如，当它是网络中引入的新用户模块时)，它可能(因为不存在适合此特定通信信道类型的冲突管理协议)无意中通过另一点对点用户模块已经使用的点对点信道发射，这将成为冲突的根源。
提供在具有冲突管理的PON网络中使用点对点通信信道的可能性的已知解决方案基于WDM(代表“波分复用”)光学系统技术，通常也称为WDM-PON网络。这些基于波长选择性数据传输。该解决方案包括对于每个用户模块使用具有不同波长的点对点信道，然后每个用户模块都具有专用的点对点信道，直到光线路终端。这种WDM-PON技术对用户侧施加使用彩色波长解复用器的影响，这意味着对于网络的每个用户使用具有不同波长的专用信道。换言之，这种解决方案基于将点对点信道预定义地分配给不同用户模块(这也称为用户模块的预定义着色)，这不是最佳的。此外，这种解决方案假设消除上文讨论的消色差PON架构(因此消除使用消色差耦合器)，这会因为已经安装的消色差PON基础设施库存而造成问题。
因此，提供一种用于在PON网络中分配点对点信道的技术可能特别令人关注，该技术允许避免冲突的发生，所述PON网络基于点对多点通信架构。
发明内容
在本发明的特定实施例中，提供了一种用于向光通信网络的用户模块分配点对点信道的方法，所述网络包括用户模块和光学终端机，并且支持点对多点信道和多个点对点信道，一个相同的点对点信道被分派给一个单一的光学终端机，所述方法是对于称为请求者用户模块的用户模块实现的，并且包括以下步骤：
-检测由所述多个点对点信道中的点对点信道传送的预定可用性信号；
-向所述请求者用户模块分配称为可用点对点信道的点对点信道，通过该信道传送所述预定可用性信号。
因此，本发明基于一种新方案，该方案包括通过对由点对点信道传送的来自光学终端机的信号的简单分析，在光通信网络的所述多个点对点信道中找到可用的点对点信道。因此，本发明旨在在检测到源自可用光学终端机的预定可用性信号时，将多个点对点信道中的可用点对点信道分配给光网络的用户模块。因此，该方案避免了分配不可用的点对点信道，从而防止在同一信道上发生光数据冲突。这种方案还具有适用于共享点对多点信道和点对点信道两者的光分配网络的优点，通过将它们通过至少一根相同的光纤传送到确定的点。
根据该方法的特定实施方式，所述检测步骤包括验证是否在所述多个点对点信道中的第一点对点信道上检测到所述预定可用性信号的步骤，和：
-在肯定验证的情况下，向所述请求者用户模块分配所述第一点对点信道；
-在否定验证的情况下，验证是否在所述多个点对点信道中的第二点对点信道上检测到所述预定可用性信号。
因此，通过避免执行覆盖所有点对点信道的详尽扫描，降低了用户模块的能量消耗。
根据该方法的实施方式的变体，所述检测步骤包括在所述多个点对点信道中的每个点对点信道上验证是否检测到所述预定可用性信号的步骤，并且
-在对于所述多个点对点信道中的一个单一点对点信道的肯定验证的情况下，向所述请求者用户模块分配所述单一点对点信道；
-在对于所述多个点对点信道中的点对点信道集合的肯定验证的情况下，作为预定通信质量标准的函数向所述请求者用户模块分配所述点对点信道集合之中选择的点对点信道。
网络的点对点信道的详尽扫描允许提供分配具有足够通信质量水平的点对点信道的可能性。在特定实现中，分配给请求者用户模块的是所述集合中具有最高通信质量水平的点对点信道。
根据本发明的特定方面，所述检测步骤在属于包括以下各项的组的条件出现时被触发：
-检测用于分配点对点信道的请求；
-检测光学终端机的故障；
-扣除光学终端机的维护；
-在网络中引入新的用户模块；
-在网络中引入新的光学终端机；
-检测点对点信道更改请求；
-检测所述多个点对点信道中的点对点信道中所涉及的网络的、用户模块和光学终端机之间的低于预定阈值的通信质量水平。
在最后一种情况下，这允许将点对点信道重新分配给通信质量不足的点对点信道中涉及的用户模块。
根据本发明的特定方面，该方法还包括在分配可用点对点信道的步骤之后，通过所述可用点对点信道向所述可用点对点信道所分派到的光学终端机传输用于使用所述可用点对点信道的查询的步骤。
以这种方式，将请求者用户模块与其建立点对点通信的意图通知到与分配可用点对点信道有关的光学终端机。
根据本发明的特定方面，请求者用户模块内部或请求者用户模块外部的实体执行分配点对点信道的步骤。
因此，点对点信道的分配既可以由请求分配的用户模块本身来实现，也可以由专用的外部装置来实现。
在本发明的另一个实施例中，提供了一种用于向光通信网络的用户模块分配点对点信道的方法，所述网络包括用户模块和光学终端机，并且支持点对多点信道和多个点对点信道，一个相同的点对点信道被分派给一个单一的光学终端机，所述方法是对于称为可用光学终端机的所述多个的光学终端机实现的，并且包括以下步骤：
-通过称为可用点对点信道的分派给所述可用光学终端机的点对点信道，朝向所述用户模块发射预定可用性信号；和
-对源自称为请求者用户模块的用户模块的用于使用可用点对点信道的查询进行排队。
在光学终端机侧，可用性信号的发射向已经接收到该信号的用户模块通知，有关的点对点信道可用并且可能将该点对点信道分配给该用户模块。
根据特定的特征，该方法还包括以下步骤，在接收到用于使用可用点对点信道的查询时：
-停止在所述可用点对点信道上发射所述预定可用性信号；
-验证在所述可用点对点信道上建立所述请求者用户模块和所述可用光学终端机之间的点对点通信的可行性。
停止由光学终端机发射预定的可用性信号意味着：它不再可用并且它启动在相关信道上建立点对点通信。
根据特定特征，该方法还包括以下步骤：
-在肯定验证的情况下，在所述可用点对点信道上建立所述请求者用户模块和所述可用光学终端机之间的点对点通信；
-在否定验证的情况下，通过所述可用点对点信道重新发射所述预定可用性信号。
因此，在成功的情况下，光学终端机有效地通过相关信道建立点对点通信。在失败的情况下，预定可用性信号的重新发射意味着点对点通信的建立没有成功并且相关光学终端机保持可用。
根据本发明的特定方面，所述预定可用性信号包括属于包含以下各项的组的信息：
-代表与可用点对点信道相关联的参考编号的信息；
-代表与可用点对点信道相关联的波长的信息；
-代表与可用点对点信道相关联的频率的信息；
-代表与可用点对点信道相关联的调制速率的信息。
根据本发明的特定实施方式，所述预定可用性信号被连续地发射。这样的实现允许确保请求分配点对点信道的用户模块接收所述预定可用性信号。
根据实施方式的变体，所述预定可用性信号被不连续地发射。这种变体允许减少光学终端机的能量消耗。
在本发明的另一实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括程序代码指令，当所述程序在计算机上执行时，用于实现上述方法(在其不同实施例中的任一个中)。
在本发明的另一实施例中，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序包括可由计算机执行以实现上述方法的指令集(在其不同实施例中的任一个中)。
在本发明的另一实施例中，提供了一种用于向光通信网络的用户模块分配点对点信道的装置，所述网络包括用户模块和光学终端机，并且支持点对多点信道和多个点对点信道，一个相同的点对点信道被分派给一个单一的光学终端机，所述装置，对于称为请求者用户模块的用户模块，包括：
-用于检测由所述多个点对点信道中的点对点信道传送的预定可用性信号的部件；
-用于向所述请求者用户模块分配称为可用点对点信道的点对点信道的部件，通过该信道传送所述预定可用性信号。
有利地，在其不同实施例中的任一者中，所述分配装置包括用于在如前所述的分配方法中实现由此执行的检测和分配步骤的部件。
在本发明的另一实施例中，提供了一种包含在光通信网络中的光学终端机，所述网络包括用户模块和光学终端机，并且支持点对多点信道和多个点对点信道，一个相同的点对点信道被分派给一个单一的光学终端机，所述终端机包括：
-用于通过称为可用点对点信道的分派给所述可用光学终端机的点对点信道、朝向所述用户模块发射预定可用性信号的部件；和
-用于对源自称为请求者用户模块的用户模块的用于使用可用点对点信道的查询进行排队的部件。
有利地，在其不同实施例中的任一者中，光学终端机包括用于在如前所述的分配方法中实施由其执行的发射和排队步骤的部件。
附图说明
通过阅读作为指示性和非限制性示例提供的以下描述并从附图中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：
图1已经结合现有技术进行了描述，示意性地表示传统的PON TWDM通信网络；
图2已经结合现有技术进行了描述，示意性地表示基于点对多点传输模式(TWDM)和点对点传输模式(WDM)两者的PON通信网络；
图3呈现了其中实施根据本发明的特定实施例的方法的光通信网络的简化图；
图4是根据本发明的方法的特定实施例的流程图；
图5呈现了以通用方式示出用户模块和网络的光学终端机之间的方法的进展的事件图；
图6呈现了在本发明的上下文中使用的预定可用性信号的结构的示例；
图7呈现了根据本发明的特定实施例的应用服务器的结构。
具体实施方式
在本文件的所有图中，相同的元件和步骤由相同的附图标记表示。
在以下描述中，考虑在PON类型光接入网络中实现本发明的示例。当然，本发明不限于该特定示例，并且可以应用于实现多个点对点信道的任何光通信网络。
图3呈现了其中实现了根据本发明的特定实施例的分配方法的光通信网络300的示意性示例。例如，它可能由基于点对多点传输模式(TWDM)和点对点传输模式(WDM)两者的PON网络组成。为了简化描述，这里仅在图中表示了与点对点通信相关的网络部分。
这种光网络300包括三个光学终端机P2P_CT1、P2P_CT3、P2P_CT4、波长复用器110、光纤200、消色差耦合器310，以及三个用户模块P2P_ONU1、P2P_ONU2、P2P_ONU3。包括在终端350内的光学终端机P2P_CT1、P2P_CT3、P2P_CT4和多路复用器110被配置为借助于光纤200并经由消色差耦合器310光学地服务于远程用户模块。光网络300在此被配置为支持具有波长λ1、λ2、λ3和λ4的四个点对点光信道的集合，分别具有光学终端机P2P_CT1、P2P_CT2、P2P_CT3、P2P_CT4的特性。
通常，不同的点对点信道被分派给网络的每个光学终端机，并且每个用户模块与点对点信道的集合(或子集)相关联。因此，通过“分派”，应该理解的是，所考虑的信道是明确关联的，也就是说被分配给光学终端机用于建立确定的点对点通信，而通过“关联”，应该理解的是，所考虑的信道暂时与光模块相关联，以在分配阶段本身之前执行检测可用点对点信道的阶段。实际上，为了避免对光学终端机和用户模块两者使用相同的术语“分配”，术语“分派”在本文中专用于光学终端机，而术语“分配”在本文中专用于点对点用户模块。
在此处所示的特定示例中将考虑，光学终端机P2P_CT1和P2P_CT4分别为用户模块P2P_ONU1和P2P_ONU2服务。当光学终端机已经经由预先分派给它的点对点信道参与与点对点用户模块的点对点通信时，它就被称为在服务中，因此，它处于无法将其点对点信道分配给另一点对点用户模块的不可用状态。
反过来，光学终端机P2P_CT2没有连接到多路复用器110；因此，它也被视为不可用。相比之下，光学终端机P2P_CT3是可用的。因此，分派给它的具有波长λ3的点对点信道是被认为可用的点对点信道，并且能够被分配给用户模块，以便经由该信道建立点对点通信。
应当理解，这里讨论的用户模块和光学终端机的数量(以及因此点对点信道的数量)是有意限制的，仅出于教学描述的目的，以免使图和相关描述过载。实际上，在不脱离本发明的情况下，可以考虑更多的设备件。
图4表示根据本发明的分配方法的特定实施例的流程图。该流程图包括用于实现该方法的主要步骤，每次发起对于将点对点信道分配给网络的用户模块的请求时应用这些步骤。其中一些步骤由称为网络的可用终端机的光学终端机执行，而其他步骤由称为网络的请求者的用户模块执行。为了便于理解本发明，这些步骤也以事件图的形式表示在图5中，说明该方法的进展。
如在下文中更详细地讨论的，该方法基于一种新方案，该方案包括在检测到由该信道传送的预定可用性信号时、在网络的点对点信道集合之中寻找可用的点对点信道。
在请求向用户模块分配网络300所支持的点对点信道集合之中的点对点信道时，初始化该方法。这里考虑在网络300中引入新的用户模块P2P_ONU3。这个新的用户模块P2P_ONU3光学地连接到消色差耦合器310，以便它与波长为λ1、λ2、λ3和λ4的网络的点对点信道的集合相关联(但仍未分配给这些点对点信道中的任一个)。
在
应当注意，如果网络的几个光学终端机可用，则这些光学终端机中的每一个都经由分派给它的点对点信道发射预定可用性信号。
根据实施方式的变体，根据预定义的排序，预定可用性信号由光学终端机不连续地发射。这使得与发射相关的光学终端机能够降低其能量消耗。
不管由光学终端机实现的发射模式(连续或不连续)，只要没有从用户模块接收到使用查询，就发射可用性信号(如稍后结合步骤440所述)。因此，光学终端机P2P_CT3被搁置，等待源自已接收到预定可用性信号的用户模块的使用点对点信道的查询。
在
因此，在该特定实施方式中，每个点对点信道由用户模块探测，直到后者检测到可用性信号。在检测到可用性信号后，停止探测，并且传送可用性信号的点对点信道被看作要分配给用户模块的可用点对点信道。该特定实施方式旨在探测减少数量的点对点信道，以便降低用户模块的能耗。这是信道探测的特定实施方式，并且在不脱离本发明的上下文的情况下当然可以考虑其他实施方式。例如，在另一特定实施方式中，可以认为用户模块继续对所有点对点信道进行穷举探测，并验证是否为每个探测到的点对点信道检测到预定可用性信号。那么，可能会出现两种情况。在对于一个单一点对点信道的肯定验证的情况下，将该单一点对点信道分配给用户模块。在对于点对点信道集合的肯定验证的情况下，将根据预定的通信质量标准从所述点对点信道集合之中选择的点对点信道(例如，具有所述集合中最高点对点通信质量水平的点对点信道)分配给用户模块。
还需要注意的是，步骤410和420可以依次激活，即光学终端机发射410的步骤，然后是用户模块检测的步骤，或者步骤410和420也可以同时激活。
在
在
使用查询由图5中的箭头B实现。
需要注意的是，当用户模块P2P_ONU3在点对点信道λ3上检测到可用性信号时，用户模块P2P_ONU3在该点对点信道λ3上传输使用查询必须调谐的波长，通过识别其上传送可用性信号的点对点信道λ3(标准中预定义的波长)来隐式确定，或借助于可用性信号中包含的信息来显式确定(其原理将在后面参考图6详述)。
在
验证建立点对点通信的可行性的过程包括使用点对点信道λ3(例如图5中的箭头C和D实现)在光学终端机P2P_CT3和用户模块P2P_ONU3之间交换一个或几个查询。此过程基于预定义的点对点通信开始协议，并旨在稳定两台设备之间的点对点连接性。
在(与用户模块P2P_ONU3建立点对点通信的可行性的)肯定验证的情况下，将点对点信道λ3分配给用户模块P2P_ONU3被认为是成功的，并且建立点对点信道λ3上的点对点通信(
在(与用户模块P2P_ONU3建立点对点通信的可行性的)否定验证的情况下，算法返回到方法的步骤410并且光学终端机P2P_CT3再次进行点对点信道λ3上的预定可用性信号的发射。在此之前，光学终端机P2P_CT3可以向用户模块P2P_ONU3发送点对点信道λ3分配失败的查询，以便通知其分配点对点信道λ3最终没有成功，并且此信道再次可用。
在请求分配网络中新引入的用户模块的可用点对点信道时，对上述确定方法进行初始化。在这种情况下，这是特定的应用示例，并且该方法可以在出现或发生以下事件(非穷举列表)之一时实现：
-检测光学终端机的故障；
-光学终端机的预编程维护；
-在网络中引入新的用户模块；
-在网络中引入新的光学终端机；
-检测点对点信道更改请求；
-检测在点对点通信中涉及的网络的用户模块和光学终端机之间的低于预定阈值的通信质量水平。
分配可用点对点信道的请求可以由终端的光学终端机或用户模块、或由另一台设备、例如由网络300的管理模块(独立于光学终端机的用户模块)发起。
图6图示了根据本发明的可用性信号600的示意性示例。可用性信号600包括报头字段610、有用数据字段620(例如以32位编码)和保护字段630。报头字段610例如在NRZ(代表“不返回到零”)类型调制中以32位编码，并包含可用性信号的光学终端机发射器的标识符、和代表此处传送的信号类型的信息，即可用性信号。有用数据字段620包括与其上传送可用性信号的可用点对点信道相关的信息，即与相关点对点信道相关联的波长、或与相关点对点信道相关联的频率、或相关点对点信道的参考编号、或者与相关点对点信道相关联的调制速率。保护字段630包含应用使用纠错码针对报头610和有用数据620字段的错误的保护编码所必需的数据。
例如，根据本发明的可用性信号可以以低频时钟信号(通常在1MHz的范围内)的形式传输，其签名允许将其与通过网络300传输的其他已知信号区分开来。
图7呈现了实现根据本发明的分配方法的装置700的简化结构(例如上文参照图4至图6描述的特定实施例)。该装置700包括随机存取存储器730(例如RAM存储器)、配备有例如处理器并由存储在只读存储器720(例如ROM存储器或硬盘)中的计算机程序驱动的处理单元710。在初始化时，计算机程序的代码指令在被处理单元710的处理器执行之前例如被加载到随机存取存储器730中。这样的计算机程序使得能够执行上文描述的图4的算法的步骤的一部分(步骤420、430、440、460)，如果由用户模块内部的智能实体执行的话，或者上文描述的图4的算法的步骤的其他部分(410、450)，如果由光学终端机执行的话。
在一种变型中，可能认为它实际上是用户模块和光学终端机外部的智能实体，其承担完成将点对点信道分配给相关用户模块的步骤。更具体地，可以认为正是这个外部实体(例如位于中心局CO中)根据上述原理启动图6的算法，并发送用于分别执行专用于光学终端机和用户模块的步骤的命令。
该图7仅图示了用于执行参考图4上文详述的不同算法的许多方式中的特定方式。事实上，本发明的技术是无差别地执行的：
-在执行包含指令序列的程序的可重新编程的计算机器上(PC计算机、DSP处理器或微控制器)，或
-在专用计算机器上(例如逻辑门的集合，如FPGA或ASIC或任何其他硬件模块)。
在本发明设置在可重新编程的计算机器上的情况下，相应的程序(即指令序列)可以存储在存储介质中，无论是否可移除(如软盘、CD-ROM或DVD-ROM)，该存储介质可部分或全部由计算机或处理器读取。
机译： 用于将点对点信道分配给光通信网络的用户模块，相应的计算机程序产品，存储介质和设备的方法
机译： 用于将点对点信道分配给光通信网络的用户模块，计算机程序产品，存储介质和相应设备的方法
机译： 为光通信网络的用户模块分配点对点信道的方法，计算机程序产品，存储介质和相应设备
