EPON接入业务的往返时间同步方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种EPON接入业务的往返时间同步方法，该方法考虑到了不同光纤的特性及电路转换特性，将调整时间细分为数据在光纤的传播时延以及数据在电路上的时延，电路时延主要包括光电转换、串并转换以及协议处理与解析的时间等。相比较现有的时间同步方法，增加了在光线路终端和光网络单元的Serdes进行串/并转化的时间，提高了下行传输时延的精确度，从而为光网络单元提供精确的调整时间，提高EPON接入业务的往返时间同步的精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通信
，特别是涉及一种EPON接入业务的往返时间同步方法和系统。
技术介绍
EPON系统由局端设备OLT(OpticalLineTerminal，光线路终端)、用户端设备ONU(OpticalNetworkUnit，光网络单元)以及光分配网ODN(OpticalDistributionNetwork，光分配网)组成。其通过SNI(SerialNetworkInterface，串行网络接口)与业务节点相连，通过UNI(UserNetworksinterface，用户网络侧接口)与用户设备相连。其中，OLT设备位于局端，ONU设备位于用户端，ODN由光纤和光分路器/耦合器等无源器件组成。一个OLT下可以连接多个ONU，使得一个OLT接口的光纤传输带宽可以由多个ONU共享，节省了大量的光纤铺设成本。OLT到ONU为下行方向，反之为上行方向。EPON采用单纤波分复用技术(下行波长1490nm，上行波长1310nm)，下行采用纯广播的通信方式，上行采用时分复用(TDM)技术。如图8所示，EPON下行采用广播方式，经过光网络单元(ODN)数据到达光网络单元(ONU)，ONU根据ONU-ID识别分发给自己的数据。在上行方向，由于共用一根光纤，ONU的上行数据采用TDMA方式，在同一时刻只能有一个ONU发送数据到达光线路终端(OLT)，否则会导致上行数据冲突。为了避免上行数据冲突，EPON的协议中规定通过时延补偿的方式将所有ONU的逻辑距离补偿到同一水平。由于每个ONU到达OLT的距离不同，信号在光纤中传输的时间也不同，因此，必须测出每个ONU与OLT之间的逻辑距离，以便计算出每个ONU的补偿时延(EqD)。在注册阶段将相应的时延下发给ONU。ONU以下行数据为基准，根据所分配的补偿时延对上行数据进行延时，保证每个ONU的上行数据不冲突。EPON通常采用带内开窗测距法进行测距，当一个ONU需要测距时，OLT向该ONU发送测距请求，同时命令其它ONU停止发送上行业务，在上行时隙中打开一个测距窗口供这个ONU使用。ONU发送一个回应测距请求的上行帧，OLT通过内部计数器测出从发出命令到接收到ONU响应的延时，得到该ONU的环路时延值(Rtd)，进而算出均衡时延值，通过下行帧分配给ONU，ONU收到此消息之后进入正常的操作状态。OLT下发测距请求经传输时延之后到达ONU，响应时间ResponseTime为ONU处理注册报文的时间。Sstart为OLT指定ONU开始上传响应的时刻，EPON测距中一般设为0。Pre-assignedEqD为预置补偿时延，是OLT根据最近ONU设定的值，目的是保证最近的ONU能以正确的相位到达OLT，提高带宽利用率，测距完成之后ONU进入上线状态时会清除该值。ONU处理完报文之后，等待Pre_EqD及Sstart之后，发送响应帧，经上行传输时延到达OLT，OLT通过计算得出该ONU的Rtd。假设数据上下行传输时延分别为Tpd_u、Tpd_d，则Rtd＝Tpd_d+ResponseTime+Pre-assignedEqD+Sstart+Tpd_u。如图9和图10所示，由于不同的ONU与OLT之间的距离不等，因此每个ONU的Rtd不同，为了保证上行数据相位相同，OLT会为每个ONU计算一个EqD，使所有的ONU的Rtd与EqD之和为一个固定值，这个值又称为补偿往返循环时延(Teqd)。零距离EqD即为Teqd，是OLT根据最远光纤长度设定的一个值，其大于等于逻辑距离最远的ONU，是同一PON口下所有ONU在时延补偿之后的往返时延，同一PON口下的ONU满足：Teqd＝Rtd(n)+EqD(n)，EqD(n)＝Teqd-Rtd(n)。ONU在处理完OLT的请求时须先等待EqD时间，这样能保证同一PON口下的所有ONU的相位相同。如图11所示，EPON数据传输时延图中：t1为OLT的发送电路处理和电/光转化时间，t2为OLT到ONU的光纤传输时间，t3为ONU的接收电路处理和光/电转化时间，t4为ONU处理报文的时间，t5为ONU发送电路处理和电/光转化时间，t6为ONU到OLT的光纤传输时间，t7为OLT接收电路和光/电转化时间，t1、t3、t4、t5及t7之和称为设备响应时间。目前时间同步方案中，ONU的调整时间计算方式为：Δt＝t1+t2+t3＝(Teqd-EqD-t4)/2(设定t1+t2+t3＝t5+t6+t7)。其中Teqd和EqD是局端通过PLOAM消息下发到ONU的，t4是ONU处理报文的时延。在实际测试过程中，由于t4不是精确值，可能会引入一定的误差，通常会是±2us。根据传输时延调整时间，目前传输光纤长度实现一般的计算如下：OLT下发下行帧，经过下行时延Ttd_d之后到达ONU，ONU处理完报文之后，等待补偿时延EqD之后发送回应帧，经过上行传输时延Ttd_u之后到达OLT。现有的光纤长度计算公式如下：Ttd_d+Ttd_u+Tresponse+EqD＝Teqd(1)Ttd_d:Ttd_u＝n1490:n1310(2)L＝Ttd_d*Vodn_d＝Ttd_u*Vodn_u(3)其中Teqd、EqD是局端通过PLOAM消息下发到ONU的，Tresponse为ONU处理测距请求报文的时间，一般设定为35us，Ttd_d、Ttd_u为OLT与ONU之间的上下行数据传输时延，若只考虑光纤中的传输时延时，两者之间与上下行波长相关，Vodn_u、Vodn_d为光在上下行光纤中的传播速度，由公式1、2、3可计算出传输光纤的长度L。利用此公式进行计算时，会有一定的误差，这是因为将电路的延迟特性也当作光纤的传播时延进行计算。数据在无源光网络中通信时，传输时延既包括数据在光纤中的传播时延，也包括数据在电路上的时延，电路时延主要包括光电转换、串并转换以及协议处理与解析的时间等。其中光纤的传播时延是跟折射率有关的，可以用来计算光纤的长度。而电路时延部分是跟光路折射率无关的，在进行光纤长度计算时，将这部分作为光纤往返时延的一部分会引起误差。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种降低误差EPON接入业务的往返时间同步方法和系统。一种EPON接入业务的往返时间同步方法，包括：获取下行数据在光线路终端的MAC层进行协议封装的第一时间、在光线路终端的Serdes进行串/并转化的第二时间、经所述光线路终端的光模块进行电/光转化的第三时间、经所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种EPON接入业务的往返时间同步方法，包括：获取下行数据在光线路终端的MAC层进行协议封装的第一时间、在光线路终端的Serdes进行串/并转化的第二时间、经所述光线路终端的光模块进行电/光转化的第三时间、经所述光网络单元的光模块进行光/电转化以及数据、时钟恢复的第四时间、经所述光网络单元的Serdes进行串/并转化的第五时间、经所述光网络单元的MAC层进行协议解析的第六时间以及光网络单元处理报文的第七时间；获取上行数据在光网络单元的MAC层进行协议封装的第八时间、在光网络单元的Serdes进行串/并转化的第九时间、经光网络单元的光模块进行电/光转化的第十时间、经所述光线路终端的光模块进行光/电转化的第十一时间、经所述光线路终端的Serdes进行串/并转化的第十二时间以及经所述光线路终端的MAC层进行协议解析的第十三时间；获取所述光线路终端的补偿往返循环时延，并根据所述补偿往返循环时延、所述第一时间至所述第十三时间、以及下行数据经下行光纤传输到所述光网络单元的第十四时间与上行数据经上行光纤传输到所述光线路终端的第十五时间的比值，计算所述第十四时间和所述第十五时间；根据所述第一时间至第六时间以及所述第十四时间计算下行数据的下行传输时延，当所述光网络单元接收到所述光线路终端的消息时，根据所述下行传输时延对所述光线路终端分配的时间进行调整以实现时间同步，所述下行传输时延为所述第一时间至第六时间以及所述第十四时间的总和。...

【技术特征摘要】
1.一种EPON接入业务的往返时间同步方法，包括：
获取下行数据在光线路终端的MAC层进行协议封装的第一时间、在光线路
终端的Serdes进行串/并转化的第二时间、经所述光线路终端的光模块进行电/
光转化的第三时间、经所述光网络单元的光模块进行光/电转化以及数据、时钟
恢复的第四时间、经所述光网络单元的Serdes进行串/并转化的第五时间、经
所述光网络单元的MAC层进行协议解析的第六时间以及光网络单元处理报文的
第七时间；
获取上行数据在光网络单元的MAC层进行协议封装的第八时间、在光网络
单元的Serdes进行串/并转化的第九时间、经光网络单元的光模块进行电/光转
化的第十时间、经所述光线路终端的光模块进行光/电转化的第十一时间、经所
述光线路终端的Serdes进行串/并转化的第十二时间以及经所述光线路终端的
MAC层进行协议解析的第十三时间；
获取所述光线路终端的补偿往返循环时延，并根据所述补偿往返循环时延、
所述第一时间至所述第十三时间、以及下行数据经下行光纤传输到所述光网络
单元的第十四时间与上行数据经上行光纤传输到所述光线路终端的第十五时间
的比值，计算所述第十四时间和所述第十五时间；
根据所述第一时间至第六时间以及所述第十四时间计算下行数据的下行传
输时延，当所述光网络单元接收到所述光线路终端的消息时，根据所述下行传
输时延对所述光线路终端分配的时间进行调整以实现时间同步，所述下行传输
时延为所述第一时间至第六时间以及所述第十四时间的总和。
2.根据权利要求1所述的EPON接入业务的往返时间同步方法，其特征在
于，所述获取所述光线路终端的补偿往返循环时延，并根据所述补偿往返循环
时延、所述第一时间至所述第十三时间、以及下行数据经下行光纤传输到所述
光网络单元的第十四时间与上行数据经上行光纤传输到所述光线路终端的第十
五时间的比值，计算所述第十四时间和所述第十五时间的步骤包括：
获取所述光线路终端的补偿往返循环时延，根据环路时延值与所述第一时
间至第十五时间的关系、所述环路时延值与补偿时延和所述补偿往返循环时延
的关系、以及所述第十四时间与第十五时间的比值，计算所述第十四时间与第

\t十五时间；
其中，环路时延值为所述第一至第十五时间的总和；
所述补偿往返循环时延为所述环路时延值与所述补偿时延的总和；
所述第十四时间与所述第十五时间的比值为：
Todn_d:Todn_u＝n1490:n1310；
其中，Todn_d为第十四时间，Todn_u为第十五时间。
3.根据权利要求1所述的EPON接入业务的往返时间同步方法，其特征在
于，在所述获取所述光线路终端的补偿往返循环时延，并根据所述补偿往返循
环时延、所述第一时间至所述第十三时间、以及下行数据经下行光纤传输到所
述光网络单元的第十四时间与上行数据经上行光纤传输到所述光线路终端的第
十五时间的比值，计算所述第十四时间和所述第十五时间的步骤之后，还包括：
根据所述第一时间至所述第十五时间计算所述光网络单元的环路时延值，
并根据所述补偿往返循环时延和所述环路时延值计算所述光线路终端为所述光
网络单元分配的补偿时延。
4.根据权利要求3所述的EPON接入业务的往返时间同步方法，其特征在
于，计算所述补偿时延的公式为：EqD＝Teqd-(Rtd-Pre_AssignedEqD-Sstart)
其中，Pre_AssignedEqD为所述光线路终端为所述光网络单元预置的补偿时
延，Sstart为光线路终端指定光网络单元开始上传响应的时刻,Teqd为补偿
往返循环时延，Rtd为环路时延值，EqD为补偿时延。
5.根据权利要求1所述的EPON接入业务的往返时间同步方法，其特征在
于，在所述根据所述第一时间至第六时间以及所述第十四时间计算所述光网络
单元的调整时间的步骤之后，还包括：
根据所述补偿往返循环时延、环路时延值以及所述第一时间至第十三时间
计算所述传输光纤的长度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立明，陈华军，郭晓斌，许爱东，卢耿城，张福铮，陈富汉，蒙家晓，袁小凯，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，广州海晟科技有限公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，
类型：发明
国别省市：广东;44