DE102006025918A1 - Method for transmitting signals in systems with point-to-multipoint connections - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das in einem bidirektionalen Übertragungssystem mit Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen einen Betrieb mit unterschiedlichen Datenraten in einer und in beiden Übertragungsrichtungen erlaubt. In Downstream-Richtung werden von einer zentralen Netzeinheit zu einer Vielzahl von Teilnehmer-Netzeinheiten innerhalb von Downstreat-Rahmen jeweils Downstream-Signale mit mindestens zwei unterschiedlichen Bitraten übertragen. In Upstream-Richtung werden innerhalb von Upstream-Rahmen Upstream-Signale mit mindestens zwei unterschiedlichen Bitraten übertragen. Die erfindungsgemäßen Realisierungen des mehrbitratigen Betriebs lassen sich insbesondere auf passive optische Netze anwenden, bei denen in Downstream-Richtung kontinuierlich Zeitmultiplex-Signale in Downstream-Rahmen und in Upstream-Richtung Bursts in Upstream-Rahmen übertragen werden. Dazu sind erfindungsgemäß nur geringfügige Änderungen der im Standard G.984.5 angegebenen Rahmenstrukturen notwendig.The invention relates to a method that allows operation in a bidirectional transmission system with point-to-multipoint connections at different data rates in one and in both transmission directions. In the downstream direction, downstream signals are transmitted from a central network unit to a plurality of subscriber network units within downstreat frames, each having at least two different bit rates. In the upstream direction upstream signals are transmitted with at least two different bit rates within upstream frames. The realizations of the multi-bit-rate operation according to the invention can be applied in particular to passive optical networks in which in the downstream direction continuous time-division multiplex signals are transmitted in the downstream frame and in the upstream direction bursts in the upstream frame. For this purpose, according to the invention, only minor changes to the frame structures specified in standard G.984.5 are necessary.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Signalen in Systemen mit Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a method for transmitting signals in Systems with point-to-multipoint connections according to the preamble of claim 1.

Die Netztopologie einer Punkt-zu-Multipunkt-Verbindung findet insbesondere Anwendung im Bereich der optischen Zugangsnetze, den so genannten „Access-Netzwerken" („access" engl. für Zugang). Diese Zugangsnetze sind üblicherweise rein passiv ausgelegt und werden daher als PONs (engl. für „passive optical network") bezeichnet. Kennzeichnend für ein PON ist, dass eine zentrale Vermittlungs- und Management-Einheit („optical line termination", abgekürzt OLT), im Folgenden als optische zentrale Netzeinheit bezeichnet, zu/von mehreren optischen Teilnehmer-Netzeinheiten („optical network unit", abgekürzt ONU) gleichzeitig Daten überträgt/empfängt. Die Verbindung erfolgt dabei über einen optischen Sternkoppler (engl. „splitter") mit dem Aufteilungsverhältnis 1:N (N = Anzahl der Teilnehmer).The Network topology of a point-to-multipoint connection finds particular Application in the field of optical access networks, the so-called "access networks" ("access"). These access networks are common purely passive designed and are therefore as PONs (English for "passive optical network ") designated. Characteristic of a PON is that a centralized switching and management unit ( "Optical line termination ", abbreviated OLT), hereinafter referred to as optical central network unit, to / from multiple optical network units (abbreviated to ONU) simultaneously transmits / receives data. The Connection takes place via an optical star coupler (splitter) with the distribution ratio 1: N (N = number of participants).

Der Datenfluss in einem PON erfolgt demnach in beiden Übertragungsrichtungen zwischen der zentralen Netzeinheit OLT als Netzabschluss auf der Seite des übergeordneten Netzes oder der Weitverkehrsstrecke und den zahlreichen Teilnehmer-Netzeinheiten als Netzabschlüsse auf der Teilnehmerseite. Der Signalfluss von der optischen zentralen Netzeinheit OLT zu den optischen Teilnehmer-Netzeinheiten Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi wird als Downstream bezeichnet. Die Übertragungsrichtung von der Teilnehmerseite zur OLT wird als Upstream bezeichnet. In Downstream-Richtung erfolgt die Übertragung in einem ersten „Wellenlängenkanal" im Zeitmultiplex-Broadcast-Mode als kontinuierlicher Datenstrom. In Upstream-Richtung erfolgt die Übertragung in einem zweiten Wellenlängenkanal im Zeitmultiplexbetrieb burstweise. Über festgelegte Übertra gungsprotokolle teilt die OLT den Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi mit, wann gesendet darf. Der Aufbau der Übertragungsprotokolle ist für PONs mit einer Bitrate im Gigabit-Bereich in dem ITU-T Standard G.984.3: „Gigabit-capable Passive Optical Networks (G-PON): Transmission convergence layer specification" festgelegt.Of the Data flow in a PON thus takes place in both directions of transmission between the central network unit OLT as a network termination on the Side of the parent Network or the long-distance route and the numerous subscriber network units as network terminations on the participant page. The signal flow from the optical central Network device OLT to the Optical Subscriber Network Units Subscriber Network Units ONUi is called downstream. The transmission direction of the Participants page to OLT is called upstream. Downstream the transfer takes place in a first "wavelength channel" in the time-division broadcast mode as continuous Data stream. In the upstream direction, the transmission takes place in a second Wavelength channel in Time-multiplexing burstwise. Via defined transmission protocols the OLT informs the subscriber network units ONUi when sent may. The structure of the transmission protocols is for Gigabit-rate PONs in the ITU-T standard G.984.3: "Gigabit-capable Passive Optical Networks (G-PON): Transmission convergence layer specification ".

Die höchste zurzeit in dem genannten Standard definierte Datenrate beträgt 2,5 GBit/s. Netzbetreiber fordern jedoch eine Weiterentwicklung des Standards zu höheren Datenraten hin, um dem mit der Zeit stets wachsenden Bedarf nach größerer Bandbreite gerecht zu werden. Gerade in so genannten XL-PONs, die gegenüber bislang standardisierten PONs wesentlich verbesserte Teilnehmerzahlen erlauben, ist eine Erhöhung der Datenrate zu beispielsweise 10 GBit/s wichtig, um den einzelnen Teilnehmern noch genügend Bandbreite für unterschiedliche Dienste garantieren zu können. Bei einer Änderung der Datenrate im PON ist es derzeit notwendig, alle Netzelemente auszutauschen. In dieser Zeit ist kein Betrieb des Netzes möglich. Der Übergang zu höheren Datenraten ist demnach für einen Netzbetreiber sowohl mit hohen Kosten als auch mit großem organisatorischem Aufwand verbunden. Es wird daher nach Lösungen gesucht, den Betrieb von Systemen mit Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen flexibler zu gestalten, um den Wünschen der Netzbetreiber nachzukommen, eine Vielzahl von Diensten für unterschiedliche Teilnehmer anbieten zu können und um beispielsweise eine Aufrüstung eines solchen Systems zu höheren Datenraten hin zu erleichtern.The highest currently defined in the above standard data rate is 2.5 Gbit / s. Network operators, however, demand further development of the standard to higher Data rates, in order to meet the ever-increasing demand for greater bandwidth to meet. Especially in so-called XL-PONs, which compared to previously standardized PONs allow significantly improved subscriber numbers, is one increase For example, the data rate at 10 Gb / s is important to the individual Participants still enough Bandwidth for to guarantee different services. In case of a change The data rate in the PON currently requires all network elements exchange. During this time, no operation of the network is possible. The transition to higher Data rates are therefore for a network operator with both high costs and large organizational Effort connected. It is therefore looking for solutions, the operation systems with point-to-multipoint connections more flexible to the wishes the network operator to comply with a variety of services for different To offer participants and, for example, an upgrade of such a system to higher ones Data rates.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein im Hinblick auf unterschiedliche Dienste flexibleres Verfahren zur Übertragung von Signalen innerhalb eines Übertragungssystems mit Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen anzugeben.task The invention is therefore one with regard to different Services more flexible method of transmitting signals within a transmission system specify with point-to-multipoint connections.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the patent claim 1 solved.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen, das in einem Übertragungssystem mit Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen einen Betrieb mit unterschiedlichen Datenraten erlaubt. In Downstream-Richtung werden von einer zentralen Netzeinheit zu einer Vielzahl von Teilnehmer-Netzeinheiten innerhalb von Downstream-Rahmen jeweils Downstream-Signale mit mindestens zwei unterschiedlichen Bitraten übertragen. In Upstream-Richtung werden innerhalb von Upstream-Rahmen Upstream-Signale mit mindestens zwei unterschiedlichen Bitraten übertragen. Der mehrbitratige Betrieb kann vorteilhaft unabhängig voneinander nur in eine Übertargungsrichtung (Downstream-Richtung oder Upstream-Richtung) erfolgen oder in beide Übertragungsrichtungen erfolgen.According to the invention is a Method proposed in a transmission system with point-to-multipoint connections allows operation with different data rates. Downstream are from a central network entity to a plurality of subscriber network entities within downstream frames, respectively downstream signals with at least transmit two different bit rates. Upstream becomes upstream signals within upstream frames transmitted with at least two different bit rates. The multi-bit rate Operation can be beneficial independently only in a Überertargungsrichtung (downstream direction or upstream direction) or in both directions of transmission.

Ein solcher Mischbetrieb beispielsweise innerhalb eines PONs bietet vielfache Vorteile. Die Aufrüstung eines PONs von einer ersten niedrigeren Datenrate zu einer zweiten höheren Datenrate wird wesentlich vereinfacht. Es ist möglich, ein Netz zunächst mit geringeren Datenraten aufzubauen und erst zu einem späteren Zeitpunkt eine Aufrüstung für höhere Bandbreiten durchzuführen. Auch eine schrittweise Aufrüstung ist möglich. Betriebsunterbrechungen sind auf diese Weise nicht mehr notwendig. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Netzbetreiber wesentlich flexibler auf die Wünsche der Kunden eingehen kann. Benötigt ein Teilnehmer beispielsweise einen Dienst, für den vorteilhaft eine hohe Datenrate verwendet werden soll, so kann nun dieser Teilnehmer mit einer entsprechend geeigneten Netzeinheit ausgerüstet werden, unabhängig davon, mit welcher Datenrate die anderen Teilnehmer im PON ausgerüstet sind. Ein flexibler Betrieb eines PONs mit unterschiedlichen Datenraten birgt demnach wirtschaftlich vielfache Vorteile.Such a mixed operation, for example, within a PON offers many advantages. Upgrading a PON from a first lower data rate to a second higher data rate is greatly simplified. It is possible to set up a network initially with lower data rates and only later to upgrade for higher bandwidths. Even a gradual upgrade is possible. Business interruptions are no longer necessary in this way. Another advantage is that the network operator can respond much more flexibly to the wishes of the customers. If a subscriber requires, for example, a service for which a high data rate is to be advantageously used, then this subscriber can now be equipped with a suitably suitable network unit, irrespective of the data rate with which the other subscribers in the PON are equipped. The flexible operation of a PON with different data rates thus has many economic advantages.

In zwei Ausführungsvarianten wird ein mehrratiger Betrieb innerhalb eines Übertragungssystems mit Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen nur in einer Übertragungsrichtung angegeben, während in der anderen Übertragungsrichtung die Signale nur mit einer Bitrate übertragen werden. Diese Variante eines Mischbetriebs ist insbesondere im Zusammenhang mit einer schrittweisen Aufrüstung eines bidirektionalen Übertragungssystems vorteilhaft.In two variants becomes a multi-rate operation within a transmission system with point-to-multipoint connections only in a transmission direction stated while in the other direction of transmission the signals are only transmitted at a bit rate. This variant a mixed operation is particularly associated with a gradual arming a bidirectional transmission system advantageous.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird der Mischbetrieb in Downstream-Richtung derart realisiert, dass die zentrale Netzeinheit den Downstream-Rahmen in mindestens zwei Zeitblöcke aufteilt, in denen jeweils die Downstream-Signale einer übertragen werden. Jede Teilnehmer-Netzeinheit erkennt anhand einer innerhalb jedes Zeitblocks übermittelten Synchronisationsinformation selbständig die Downstream-Signale der jeweiligen Bitrate. Auf diese Weise wird das Übertragungsformat geringfügig erweitert. Änderungen des Downstream-Rahmens müssen insbesondere im Hinblick auf die Empfänger der Teilnehmer-Netzeinheiten vorgenommen werden. Den Empfängern der Teilnehmer-Netzeinheiten muss mittels einer Synchronisationsinformation signalisiert werden, wann ein neuer Zeitblock beginnt, so dass er sich auf die entsprechende Bitrate einstellen kann.In an advantageous embodiment is the mixing operation in the downstream direction is realized such that the central network entity the downstream frame in at least two Splits time blocks, in each of which the downstream signals are transmitted one. Each subscriber network unit recognizes based on a transmitted within each time block synchronization information independent the downstream signals of the respective bit rate. This way will the transmission format slight extended. amendments of the downstream framework have to in particular with regard to the recipients of the subscriber network units be made. The recipients the subscriber network units must by means of synchronization information be signaled when a new time block begins, so he can adjust to the appropriate bit rate.

In einem passiven optischen Netz wird der Mischbetrieb in Downstream-Richtung vorteilhaft dadurch realisiert, dass jeder Zeitblock über einen Steuerblock mit einem Synchronisationsfeld verfügt. Das Synchronisationsfeld enthält in eigenen Feldern vorgegebene Bitfolgen, die einem Empfänger einer Teilnehmer-Netzeinheit zur Erkennung der jeweiligen Bitrate dienen, so dass sich der Empfänger auf die Downstream-Signale einer bestimmten Bitrate aufsynchronisieren kann. Ferner enthält das Synchronisationsfeld Zeiger für die Lage des Zeitblocks innerhalb des Downstream-Rahmens oder die Lage des Zeitblocks im Vergleich zu einem Zeitblock eines folgenden Downstream-Rahmens. Diese Zeitangaben werden vorteilhaft bitratenunabhängig gestaltet.In a passive optical network is the mixing operation in the downstream direction Advantageously realized that each time block over a Control block has a synchronization field. The synchronization field contains Bit strings predefined in own fields, which are assigned to a receiver of a Subscriber network unit for detecting the respective bit rate, so that the receiver to synchronize to the downstream signals of a particular bit rate can. Further contains the synchronization field pointer for the location of the time block within of the downstream framework or the location of the time block in comparison at a time block of a following downstream frame. These times will be advantageous bitrate independent designed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante wird der Mischbetrieb in Upstream-Richtung derart realisiert, dass zentralen Netzeinheit innerhalb des Downstream-Rahmens den Teilnehmer-Netzeinheiten eine Bitrateninformation mitteilt und dass jede Teilnehmer-Netzeinheit die Upstream-Signale mit diesen zuvor zugewiesenen Bitraten aussendet. Damit steuert die zentrale Netzeinheit auch den Mischbetrieb in Upstream-Richtung. Jedes Upstream-Signal kann mit einer anderen Bitrate übertragen werden, so dass innerhalb des Übertragungssystems maximale Flexibilität erreicht wird.In A further advantageous embodiment variant is the mixing operation realized in the upstream direction such that central network unit within the downstream framework to the Subscriber Network Units Bit rate information notifies and that each subscriber network unit sends the upstream signals at these previously assigned bitrates. Thus, the central network unit also controls the mixed operation in Upstream direction. Each upstream signal can transmit at a different bit rate so that within the transmission system maximum flexibility is reached.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante wird der Mischbetrieb in Upstream-Richtung für ein passives optisches Netz realisiert. Dabei ist zu beachten, dass vor Inbetriebnahme des PONs die zentrale Netzeinheit zuerst den Upstream-Rahmen derart konfiguriert, dass anschließend jede Teilnehmer-Netzeinheit an die zentrale Netzeinheit neben einer Seriennummer ihre Bitrateninformation übermitteln kann. Dabei legt die zentrale Netzeinheit in einem PLOAMd-Feld des Steuerblocks des Downstream-Rahmens die Länge der Präamble des Upstream-Overheads bitratenunabhängig fest, so dass diese für jede Bitrate annähernd gleich lang ist. Jede der Teilnehmer-Netzeinheiten meldet innerhalb eines PLOAMu-Feldes des Steuerblocks des Upstream-Rahmens ihre Seriennummer und ihre von der Sendeeinheit unterstützte Bitrate. Während des PON-Betriebs weist die zentrale Netzeinheit jeder Teilnehmereinheit vorzugsweise innerhalb der Bandbreitenzuteilungsstruktur des Steuerblocks des Downstream-Rahmens die Bitrate für jedes Upstream-Signal, d.h. jeden Burst zu, wobei die Start- und Stopzeiger des Bursts mit bitratenunabhängigen Zeitwerten angegeben werden. Auf diese Weise wird vorteilhaft durch eine geringfügige Erweiterung des Standards G.984.5 ein mehrbitratiger Betrieb Upstream-Richtung erreicht.In A particularly advantageous embodiment variant is the mixing operation in the upstream direction for realized a passive optical network. It should be noted that before commissioning the PON, the central network unit first configures the upstream frame such that afterwards each subscriber network unit to the central network unit adjacent to one Serial number can transmit their bit rate information. It lays down the central network unit in a PLOAMd field of the control block of the Downstream frame the length the preamble the upstream overhead bitrate independent, so that this for each bitrate almost the same is long. Each of the subscriber network units reports within one PLOAMu field of the control block of the upstream frame their serial number and their bitrate supported by the sending unit. During the PON operation points the central network unit of each subscriber unit preferably within the bandwidth allocation structure of the control block of the downstream frame the bitrate for each upstream signal, i. every burst to, with the start and end Stop pointer of the burst given with bitrate-independent time values become. In this way it will be advantageous by a slight extension of the G.984.5 standard, a multi-bit operation upstream reached.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Beschreibung der Erfindung erfolgt in Anlehnung an den Standard G.984.5 und unter Zuhilfenahme der Figuren.The Description of the invention is based on the standard G.984.5 and with the help of the figures.

Es zeigenIt demonstrate

1 ein Blockschaltbild eines passiven optischen Netzes in Verbindung mit Skizzen der Rahmenstrukturen des Upstream- und Downstream-Signals 1 a block diagram of a passive optical network in conjunction with sketches of the frame structures of the upstream and downstream signal

2 eine Skizze der erfindungsgemäßen Downstream-Rahmenstruktur 2 a sketch of the downstream frame structure according to the invention

In 1 ist in einem Blockschaltbild der prinzipielle Aufbau eines PONs illustriert. Das PON dient hier als Beispiel für ein bidirektionales Übertragungssytem mit Punkt-zu-Multipunktverbindung. In Downstream-Richtung werden kontinuierlich Zeitmultiplex-Signale (im Folgenden auch als Downstream-Signale DS bezeichnet) von einer zentralen Netzeinheit OLT zu einer Vielzahl von Teilnehmer-Netzeinheiten ONU1, ONU2, ... ONUN übertragen. In Upstream-Richtung erfolgt die Signalübertragung im Burstbetrieb von den Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi (i = 1, 2, ... N) zu der zentralen Netzeinheit. Um eine fehlerlose Übertragung der optischen Downstream-Signale und der Bursts (im Folgenden auch als Upstream-Signale US bezeichnet) zu gewährleisten, werden Übertragungsprotokolle nach dem Standard G.984.3 verwendet. Bei den Übertragungsprotokollen handelt es sich um Datenrahmen, die sich im Wesentlichen in zwei Teile untergliedern: einen ersten Header-Teil mit Steuerungsinformationen und einen Payload-Teil, der die eigentliche Nutzlast enthält. Es wird zwischen Upstream-Rahmen und Downstream-Rahmen unterschieden, wobei die Downstream-Signale kontinuierlich innerhalb der Downstream-Rahmen und die Upstream-Signale innerhalb der Upstream-Signale übertragen werden. Beide Rahmen sind 125 μs lang. Der genaue Aufbau der Upstream- und Downstream-Rahmen ist Kap. 8 des Standards G.984.3 zu entnehmen. In 1 sind nur die für die Erfindung relevanten Rahmenstrukturen gezeigt.In 1 is a block diagram illustrating the basic structure of a PONs. The PON serves as an example of a bidirectional transmission system with point-to-multipoint connection. In the downstream direction, time division multiplexed signals (hereinafter also referred to as downstream signals DS) are continuously transmitted from a central network unit OLT to a plurality of subscriber network units ONU1, ONU2, ... ONUN. In the upstream direction, the signal transmission in the burst mode of the subscriber network units ONUi (i = 1, 2, ... N) to the central network unit. To ensure a faultless transmission of the optical To ensure downstream signals and the bursts (also referred to as upstream signals US hereinafter), transmission protocols according to the standard G.984.3 are used. The transmission protocols are data frames which are essentially divided into two parts: a first header part with control information and a payload part containing the actual payload. A distinction is made between upstream frames and downstream frames, wherein the downstream signals are transmitted continuously within the downstream frames and the upstream signals within the upstream signals. Both frames are 125 μs long. The exact structure of the upstream and downstream frames is Chap. 8 of the G.984.3 standard. In 1 only the framework structures relevant to the invention are shown.

In Downstream-Richtung sendet die OLT kontinuierlich Downstream-Signale im Format der Downstream-Rahmen an alle ONUi aus. Der Header oder Steuerblock PCBd (PCDd = Physical Control Block downstream) jedes Downstream-Rahmens enthält unterschiedliche Felder. In 1 ist nur eine Auswahl dieser im Standard G.984.3 definierten Felder angegeben. Das erste Feld innerhalb des Steuerblocks PSync (= Physical Synchronization field) dient zur Synchronisation der Teilnehmer-Netzeinheit ONU auf die Datenrate der von der zentralen Netzeinheit OLT ausgesendeten Downstream-Signale. Die Logik-Einheit jeder ONU kann die in PSync angegebene Bitfolge nutzen, um den Anfang des Downstream-Rahmens festzustellen und um sich auf die empfangende Datenrate aufzusynchronisieren. Das Feld PLOAMd (= Physical Layer Operations Administration Maintenance downstream) stellt Informationen über das PON-Management in Downstream-Richtung zur Verfügung. Über das Feld US BW map (= Upstream bandwidth map) werden der Teilnehmer Netzeinheit ONU Steuerbefehle für die Aussendung der Burst-Signale in Upstream-Richtung zugewiesen. Für jede Teilnehmer Netzeinheit (ONU1 bis ONUN) eines Netzzugangs (Access 1 bis Access N) werden innerhalb des Feldes US BW map Informationen über die Burstlänge, Burstanfang und Burstende usw. übermittelt.In the downstream direction, the OLT continuously transmits downstream downstream format signals to all ONUi. The header or control block PCBd (PCDd = physical control block downstream) of each downstream frame contains different fields. In 1 only a selection of these fields defined in standard G.984.3 is given. The first field within the control block PSync (= physical synchronization field) serves to synchronize the subscriber network unit ONU to the data rate of the downstream signals transmitted by the central network unit OLT. The logic unit of each ONU can use the bit string specified in PSync to determine the beginning of the downstream frame and to lock onto the receiving data rate. The field PLOAMd (= Physical Layer Operations Administration Maintenance downstream) provides information about PON management in the downstream direction. The US BW map field (= upstream bandwidth map) is used to assign the subscriber network unit ONU control commands for the transmission of the burst signals in the upstream direction. For each subscriber network unit (ONU1 to ONUN) of a network access (Access 1 to Access N), information about the burst length, burst start and end of burst etc. is transmitted within the field US BW map.

In Upstream-Richtung werden die Burst-Signale der Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi in die Upstream-Rahmen gepackt. In den in 1 skizzierten Upstream-Rahmen sind beispielsweise Steuerinformationen und Nutzlast der ONU1 und ONU2 enthalten. Die Anordnung oder Zuweisung dieser Daten, wurde den Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi mittels der BW map im Downstream-Rahmen von der OLT mitgeteilt. Während einer Burst-Übertragung einer ONU (hier beispielsweise ONU1) kann die ONU bis zu vier Typen von Steuerinformationen im Header übertragen. Dazu gehören u.a. die Felder PLOu (= Physical Layer overhead upstream) und PLOAM (= Physical Layer operations, administration and management upstream).In the upstream direction, the burst signals of the subscriber network units ONUi are packed in the upstream frames. In the in 1 Outlined frames outlined include, for example, control information and payload of ONU1 and ONU2. The arrangement or assignment of this data has been communicated to the subscriber network units ONUi by means of the BW map in the downstream frame from the OLT. During a burst transmission of an ONU (here, for example, ONU1), the ONU can transmit up to four types of control information in the header. These include the fields PLOu (= physical layer overhead upstream) and PLOAM (= physical layer operations, administration and management upstream).

Erfindungsgemäß kann ein Betrieb mit unterschiedlichen Datenraten in beiden Übertragungsrichtungen erfolgen, d.h. dass die zentrale Netzeinheit OLT sowohl Signale mit einer ersten als auch mindestens einer zweiten Datenrate senden und empfangen kann und die Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi eben falls für mindestens zwei Datenraten ausgelegt sind und sowohl Signale mit einer ersten als auch Signale mit mindestens einer zweiten Datenrate senden und empfangen können. Erfindungsgemäß soll aber auch ein Betrieb mit unterschiedlichen Datenraten für nur eine Übertragungsrichtung möglich sein, d.h. dass unabhängig voneinander die Sende- und Empfangseinheiten in nur einer Richtung aufeinander abgestimmt sind. Ein Mischbetrieb in Upstream-Richtung würde demnach bedeuten, dass die Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi Signale mit unterschiedlichen Datenraten senden und die zentrale Netzeinheit OLT Signale mit diesen unterschiedlichen Datenraten empfängt. In diesem Fall könnte der Downstream-Betrieb mit nur einer Datenrate erfolgen. Ein Mischbetrieb in Downstream-Richtung würde bedeuten, dass die zentrale Netzeinheit Signale mit unterschiedlichen Datenraten sendet, während die Teilnehmer-Netzeinheiten nur Signale mit diesen unterschiedlichen Datenraten empfangen können. Der Einfachheit wegen wird der mehrbitratige Betrieb im Folgenden für jede Übertragungsrichtung getrennt beschrieben. Die folgenden Beispiele sind vorzugsweise auf passive optische Netze bezogen, sind aber grundsätzlich auch auf andere Übertragungssysteme mit Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen erweiterbar.According to the invention can Operation with different data rates in both directions of transmission take place, i. that the central network unit OLT both signals send with a first as well as at least a second data rate and the subscriber network units ONUi just in case for at least two data rates are designed and both signals with a first as well as send signals with at least a second data rate and can receive. According to the invention but also an operation with different data rates for only one transmission direction possible be, i. that independent from one another the transmitting and receiving units in only one direction are coordinated. A mixed operation in the upstream direction would accordingly mean that the subscriber network units ONUi signals with different Send data rates and the central network unit OLT signals with these receives different data rates. In this case could be the downstream operation done with only one data rate. A mixed operation in the downstream direction would mean, that the central network unit signals with different data rates sends while the Subscriber Network Units only signals with these different ones Can receive data rates. Of the Because of simplicity, the multi-bit rate operation will be described below for each transmission direction described separately. The following examples are preferable Basically, they are based on passive optical networks with other transmission systems Extend point-to-multipoint connections.

Es soll zuerst ein Betrieb mit unterschiedlichen Datenraten in Upstream-Richtung betrachtet werden.It should first operate with different data rates in the upstream direction to be viewed as.

Dieser Fall tritt beispielsweise ein, wenn eine Aufrüstung der Upstream-Bitrate in einem PON erfolgen soll. In diesem Beispiel wird zunächst die zentrale Netzeinheit OLT durch eine Version ersetzt, die zusätzlich zu Signalen mit einer ersten aktuellen Bitrate auch Signale mit einer zweiten höheren Bitrate empfangen kann. Anschließend werden eine, mehrere oder alle Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi gegen solche ausgetauscht, die entweder nur die höhere Bitrate unterstützen oder entsprechend der OLT eine zweite oder mehrere Bitraten unterstützen. Prinzipiell braucht nur die OLT für mehrere Bitraten und eine ONU für die im Folgenden beschriebenen Übertragungsprotokolle ausgelegt sein. Alle anderen Teilneh mer-Netzeinheiten ONUi können nach wie vor dem Standard entsprechen.This For example, case occurs when upgrading the upstream bitrate to be done in a PON. In this example, first the central network unit OLT replaced by a version in addition to Signals with a first current bit rate also signals with a second higher Bitrate can receive. Subsequently, one, several or all subscriber network units ONUi exchanged for those that either only the higher one Support bitrate or support a second or more bitrates according to the OLT. In principle needs only the OLT for several bitrates and an ONU for the transmission protocols described below be designed. All other subscriber units ONUi can after as before the standard.

Nach dem Austausch der Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi müssen diese zuerst notwendige Steuerinformationen bezüglich der von ihnen unterstützten Datenraten der OLT melden. Dies geschieht üblicherweise während der Betriebsaufnahme, und wird auch als „Serial Number Acquisition" bezeichnet. Der Meldungssprozess der Seriennummer der ONU wird von der OLT kontrolliert. Die Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi antworten auf Nachrichten, die von der OLT initialisiert oder veranlasst wurden. Damit eine Meldung einer ONU korrekt erfolgt, konfiguriert die OLT zuerst über den Downstream-Rahmen den Upstream-Rahmen aller Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi. Dazu verwendet die OLT das PLOAMd-Feld im Steuerteil PCDd des Downstream-Rahmens. Das PLOAM-Feld existiert sowohl im Upstream- als auch im Downstream-Rahmen und stellt Informationen über das PON-Management wie z.B. den Ablauf des Ranging oder die Aktivierung einer ONU zur Verfügung. Innerhalb des PLOAMd-Feldes existiert eine so genannte Downstream-Nachricht Upstream-Overhead, die den Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi unter anderem mitteilt, welche Anzahl von Preamble-Bytes oder -Bits in Upstream-Richtung verwendet werden soll. Diese Nachricht wird (in der Regel) per Broadcast an alle Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi gesendet. Die Präambel ist eine Bitfolge zu Beginn eines Bursts, der von einer ONU gesendet wird, und befindet sich innerhalb des PLOu-Feldes (PLOu = Physical Layer Overhead upstream) des Upstream-Rahmens. Die Präambel dient dazu, dass sich der Empfänger der OLT auf die Datenrate und Amplitude des Upstream-Bursts einstellen kann. Somit ist eine Adaptierung auf unterschiedliche Signalstärken und Phasenlagen gegeben. Die Festlegung der Präambellänge innerhalb der Upstream-Overhead-Nachricht erfolgt im Standard G.984.3 in Bits der jeweiligen Upstreamdatenrate, d.h. die zeitliche Länge ist bitratenabhängig bei gleichen Werten. Erfindungsgemäß soll die Definition der zeitlichen Länge der Präambel für einen Burst bitratenunabhängig erfolgen. Bei einer Angabe der Präambel in Bits würde eine ONU, die eine höhere Bitrate unterstützt eine kürzere Präambel senden, d.h. die Adaptionszeit würde mit steigender Bitrate abnehmen. Dies wäre unvorteilhaft, weil der Empfänger einer OLT eine bestimmte Zeitdauer braucht, um sich auf die Bitrate zu synchronisieren. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Präambel bitratenunabhängig zeitlich gleich lang zu definieren, da die Adaptionsdauer eines Burstmode-Empfängers auf neue Amplitudenwerte zumeist nicht mit der Übertragungsbitrate steigt. Erfindungsgemäß werden nun die Werte in der Upstream-Overhead-Nachricht des PLOAMd-Feldes des Downstream-Rahmens als Zeitwerte definiert. Die Einheit für die in den Upstream-Overhead-Nachrichten angegebenen Zeitwerte beträgt beispielsweise (1/2488) μs, das entspricht der Übertragungsdauer eines Bits bei 2488 MBit/s.After the exchange of subscriber network units ONUi these must first necessary Report tax information regarding the data rates they support to OLT. This is usually done during startup, and is also referred to as "Serial Number Acquisition." The ONU serial number notification process is controlled by the OLT, and the ONUi subscriber network units respond to messages initialized or initiated by the OLT When an ONU is correctly reported, the OLT first configures the upstream frame of all subscriber network units ONUi via the downstream frame, for which the OLT uses the PLOAMd field in the control part PCDd of the downstream frame.The PLOAM field exists both in the upstream as well as in the downstream frame and provides information about the PON management such as the progress of ranging or the activation of an ONU Within the PLOAMd field exists a so-called Downstream Message Upstream Overhead, which informs the subscriber network units ONUi Among other things, it tells you what number of upstream preamble bytes or bits to use. This message is (usually) broadcast to all subscriber network units ONUi. The preamble is a bit sequence at the beginning of a burst sent by an ONU and is located within the PLOu field (Physical Layer Overhead upstream) of the upstream frame. The preamble is to allow the receiver of the OLT to adjust to the data rate and amplitude of the upstream burst. Thus, an adaptation to different signal strengths and phase angles is given. The preamble length within the upstream overhead message is defined in standard G.984.3 in bits of the respective upstream data rate, ie the time length is bit rate dependent for the same values. According to the invention, the definition of the time length of the preamble for a burst should be bitrate-independent. Given an indication of the preamble in bits, an ONU that supports a higher bit rate would send a shorter preamble, ie, the adaptation time would decrease with increasing bit rate. This would be unfavorable because the receiver of an OLT needs a certain amount of time to synchronize to the bit rate. It is therefore proposed according to the invention that the preamble is defined to be equal in time, irrespective of the bit rate, since the adaptation period of a burst mode receiver usually does not rise to new amplitude values with the transmission bit rate. According to the invention, the values in the upstream overhead message of the PLOAMd field of the downstream frame are now defined as time values. The unit for the time values given in the upstream overhead messages is, for example, (1/2488) μs, which corresponds to the transmission time of one bit at 2488 Mbit / s.

In einem geplanten Amendment des Standards G.984.3 ist innerhalb des PLOAMd-Feldes des Downstream-Rahmens zusätzlich zur Downstream-Nachricht Upstream-Overhead eine Downstream-Nachricht „Extended Burst Length" vorgesehen. Auch bei Verwendung dieser Extended Burst Length Nachricht wird die Präambel erfindungsgemäß bitratenunabhängig zeitlich gleich lang definiert.In A proposed amendment to the G.984.3 standard is within the PLOAMd field of the downstream frame in addition to the downstream message Upstream overhead provided a downstream message "Extended Burst Length." Also When using this Extended Burst Length message, the preamble according to the invention bitratenunabhängig time defined the same length.

Nach der Konfiguration der Präambel eines Bursts meldet eine neu hinzugefügte ONU ihre Seriennummer der zentralen Netzeinheit OLT. Dazu verwendet die ONU beispielsweise die niedrigste von ihr unterstützte Bitrate oder in einem anderen Beispiel mehrere von ihr unterstützte Bitraten in aufeinander folgenden PLOAMu-Nachrichten. Neben der Seriennummer soll erfindungsgemäß auch die von der ONU unterstützten Bitraten der OLT mitgeteilt werden. Dies kann beispielsweise durch ein geeignetes Schema von Seriennummern innerhalb des PLOAMu-Feldes mit der Upstream-Nachricht Serial_number_ONU erfolgen oder durch eine zusätzliche neu zu definierende Upstream-Nachricht des PLOAMu-Feldes, die in der Initialisierungsphase der ONU der Nachricht Serial_number_ONU nachfolgt. Die OLT extrahiert anschließend die Seriennummer und Bitraten einer ONU und ist nun, basierend auf dieser Information, bereit, während des PON-Betriebs weitere Nachrichten von der ONU zu empfangen.To the configuration of the preamble of a burst, a newly added ONU reports its serial number central network unit OLT. For example, the ONU uses this the lowest supported by her Bit rate or, in another example, multiple bitrates supported by it in consecutive PLOAMu messages. Next to the serial number should also according to the invention supported by the ONU Bit rates of the OLT. This can be done, for example a suitable scheme of serial numbers within the PLOAMu field with the upstream message Serial_number_ONU done or by an additional to be redefined upstream message of the PLOAMu field, which in the initialization phase of the message ONU Serial_number_ONU follows. The OLT then extracts the Serial number and bitrates of an ONU and is now based on this Information, ready, while PON operation to receive further messages from the ONU.

Während des PON-Betriebs ist die OLT nun in der Lage, jeder ONU für jeden Burst in Upstream-Richtung die zu benutzende Bitrate zuzuweisen. Dazu werden innerhalb des Downstream-Rahmens innerhalb der Bandbreitenzuteilungsstruktur Upstream BW map die Felder Flags, SStart und SStop gegenüber dem Standard G.984.3 neu belegt. Bei den Feldern SStart und SStop handelt es sich um die Start- und Stopzeiger, die die Lage der Upstream-Zeitschlitze (Bursts) im Upstream-Rahmen angeben. Das Flags-Feld hat die Aufgabe, bestimmte Nachrichten oder Übertragungsbitfolgen der ONU auszulösen oder die Upstream-Übertragungsmethode der ONU (mit/ohne Forward Error Correction FEC) zu steuern. All diese Einstellungen gelten jeweils nur für den innerhalb des BW map-Eintrags definierten Bursts.During the PON operation, the OLT is now able to do every ONU for each one Burst in the upstream direction to assign the bit rate to be used. To do so, within the downstream frame, within the bandwidth allocation structure Upstream BW map the fields Flags, SStart and SStop opposite the Standard G.984.3 newly assigned. The fields SStart and SStop are These are the start and stop pointers that indicate the location of the upstream time slots (Bursts) in the upstream frame. The flags field has the task of certain messages or transmission bit sequences trigger the ONU or the upstream transmission method the ONU (with / without Forward Error Correction FEC) to control. Alles these settings apply only to the one within the BW map entry defined bursts.

Zusätzlich zu den im Standard G.984.3 definierten Aufgaben soll erfindungsgemäß im Flags-Feld die Festlegung der Upstream-Datenrate erfolgen. Die Angaben der Start- und Stopzeiger soll erfindungsgemäß bitratenunabhängig erfolgen. In der derzeitigen Standard-Version G.984.3 werden die Start- und Stopzeiger in Bytes des Upstream-Rahmens angegeben. Der Upstream-Rahmen ist stets 125 μs lang. Werden die Zeiger in Bytes angegeben, so hängt bei gleichen Werten die zeitliche Lage der Bursts im Upstream-Rahmen von der Bitrate ab. So ist der Upstream-Rahmen 19440 Bytes lang in einem PON-System mit einer Datenrate von 1,24416 GBit/s und 38880 Bytes lang in einem PON-System mit einer Datenrate von 2,48832 GBit/s. Dies bedeutet, dass die für gleiche Zeitpunkte erforderlichen Werte der Zeiger mit der Bitrate variieren. Gemäß dieser Erfindung soll die Angabe der Start- und Stoppzeiten eines Bursts nicht mehr in Bytes des Upstream-Rahmens und somit in Abhängigkeit von der aktuellen Bitrate erfolgen sondern bitratenunabhängig in Zeitwerten. Eine Einheit für die Angabe der Burstposition oder auch der zugewiesenen Zeitschlitze beträgt in diesem Fall beispielsweise (8/2488) μs, das entspricht der Übertragungsdauer eines Bytes bei 2488 MBit/s.In addition to the tasks defined in standard G.984.3, according to the invention, the definition of the upstream data rate is to be carried out in the flags field. The information of the start and stop hands should be carried out according to the invention bitrate independent. In the current standard version G.984.3 the start and stop pointers are given in bytes of the upstream frame. The upstream frame is always 125 μs long. If the pointers are specified in bytes, the temporal position of the bursts depends on the same values Upstream frame from the bitrate. Thus, the upstream frame is 19,440 bytes long in a PON system with a data rate of 1.244416 Gbit / s and 38880 byte long in a PON system with a data rate of 2.488832 Gbit / s. This means that the values of the pointers required for the same times vary with the bit rate. According to this invention, the indication of the start and stop times of a burst is no longer in bytes of the upstream frame and thus in dependence on the current bit rate but bitrate independent in time values. A unit for specifying the burst position or the assigned time slots in this case is, for example, (8/2488) μs, which corresponds to the transmission time of one byte at 2488 Mbit / s.

Aus einer bitratenunabhängigen Angabe von Zeitpunkten innerhalb des Upstream-Rahmens folgt vorteilhaft, dass die OLT für gleiche Zeitpunkte gleiche Werte in die BW-Map einsetzen kann, wobei die OLT die Zeitwerte innerhalb eines Upstream-Rahmens immer derart wählt, dass Burst-Kollisionen ausgeschlossen sind. Des weiteren müssen die SStart und Sstop-Felder innerhalb des Feldes BW-Map des Downstream-Rahmens nicht vergrößert werden, wenn mit wachsenden Bitraten die im Standard G.984.3 verwendeten Zeitangaben in Bytes über die maximal mögliche Länge von 65635 Bytes hinausgeht. (Die Felder für Start- und Stopzeiger sind gemäß Standard G.984.3 gerade 16 Bit lang, d.h. ein maximal darstellbarer Wert entspricht 21^6 = 65635).Out a bitrate independent Specifying times within the upstream frame advantageously follows that the OLT for same time points can use the same values in the BW map, where the OLT always selects the time values within an upstream frame such that Burst collisions are excluded. Furthermore, the SStart and Sstop fields within the BW Map field of the downstream frame not be enlarged when with increasing bit rates the times used in standard G.984.3 in bytes over the maximum possible length of 65635 bytes goes out. (The fields for start and stop pointers are according to standard G.984.3 just 16 bits long, i. a maximum representable value corresponds to 21 ^ 6 = 65635).

Im Folgenden soll ein Betrieb mit verschiedenen Datenraten in Downstream-Richtung betrachtet werden. Dabei wird zunächst der Fall betrachtet, dass zunächst die zentrale Netzeinheit OLT gegen eine Variante ausgetauscht wird, die sowohl Downstream-Signale einer ersten als auch mindestens Downstream-Signale einer zweiten Datenrate senden kann. In diesem Fall müssen auch die Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi gegenüber dem Standard erweiterte Übertragungsprotokolle unterstützen können und der Downstream-Rahmen muss verändert werden.in the Following is an operation with different data rates in the downstream direction to be viewed as. First, the case is considered that first the central network unit OLT is exchanged for a variant, which includes both downstream signals of a first and at least downstream signals can send a second data rate. In this case, too the subscriber network units ONUi over the standard extended transmission protocols can support and the downstream framework needs to be changed become.

Gemäß dem Standard G.984.3 ist das Downstream-Signal ein kontinuierlicher Bitstrom. Die Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi synchronisieren sich auf den Downstream-Rahmen auf, indem sie das periodisch und rahmensynchron gesendete Rahmenkennwort PSync (PSync = Physical synchronization field) suchen und anschließend weitere Rahmenkennwörter jeweils im Rahmenabstand. Gemäß dem Standard befindet sich das PSync-Feld am Beginn jedes Downstream-Rahmens zu Beginn des PCDd-Steuerfeldes. Es ist daher erforderlich, dass die Empfänger in den Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi kontinuierlich auf das Downstream-Signal synchronisiert bleiben, um den Rahmenbeginn auszählen zu können.According to the standard G.984.3, the downstream signal is a continuous bitstream. The subscriber network units ONUi synchronize themselves to the downstream frame on, by the periodically and frame synchronously sent frame password PSync (PSync = Physical synchronization field) and then search for more frame passwords each at a frame distance. According to the standard the PSync field is at the beginning of each downstream frame at the beginning of the PCDd control panel. It is therefore necessary that the receiver in the subscriber network units ONUi to remain continuously synchronized to the downstream signal, to count out the beginning of the frame to be able to.

Soll ein Betrieb mit verschiedenen Datenraten in Downstream-Richtung unterstützt werden und damit mehrere Bitraten von einer Teilnehmer-Netzeinheit ONU ausgelesen werden, muss sich die ONU auf die jeweils von der OLT verwendete Bitrate aufsynchronisieren. Erfindungsgemäß – wie in 2 dargestellt – unterteilt dazu die OLT den Downstream-Rahmen in zwei oder mehrere Zeitblöcke oder Zeitspannen und sendet innerhalb dieser Zeitspannen mit unterschiedlichen Bitraten. In 2 ist eine erste Datenrate als Bitrate a und eine zweite Datenrate als Bitrate b gekennzeichnet. Alternativ ist auch eine Änderung der Bitrate von Rahmen zu Rahmen möglich. Erkennt allerdings der Empfänger einer ONU den Downstream-Rahmen nicht, weil er beispielsweise nicht für die höhere Downstream-Bitrate des aktuellen Zeitblocks geeignet ist, wirkt sich das empfangene Signal auf die CDR-Einheit (CDR = Clock and Date Recovery) des Empfängers wie Rauschen aus, aus dem keine Phaseninformation extrahierbar ist. Dadurch werden Empfänger, die nicht für die höhere Bitrate ausgelegt sind, in den Abschnitten mit höherer Bitrate die Synchronisation verlieren, sobald die zur Synchronisation notwendige Zeitspanne des Empfängers (beispielsweise einige Tausend Bits) überschritten ist. Daher wird erfindungsgemäß jedem der Zeitblöcke, innerhalb der die OLT mit unterschiedlichen Datenraten sendet, ein in 2 als PSyncBa und PSyncBb bezeichnetes eigenes Synchronisationsfeld vorangestellt, das dafür sorgt, dass ein Empfänger Abschnitte mit höherer Bitrate erkennt. Ein Scrambler gemäß Abschnitt 8.1.2. des Standards G.984.3 arbeitet in jedem Zeitblock individuell.If an operation with different data rates in the downstream direction is to be supported and thus several bit rates are read out by a subscriber network unit ONU, the ONU must be synchronized to the bit rate used by the OLT. According to the invention - as in 2 For this purpose, the OLT divides the downstream frame into two or more time blocks or time periods and transmits within these time periods with different bit rates. In 2 For example, a first data rate is indicated as bit rate a and a second data rate as bit rate b. Alternatively, it is also possible to change the bit rate from frame to frame. However, if the receiver of an ONU does not recognize the downstream frame because it is not suitable for the higher downstream bit rate of the current time block, for example, the received signal affects the CDR (Clock and Date Recovery) unit of the receiver, such as noise from which no phase information is extractable. As a result, receivers that are not designed for the higher bit rate will lose synchronization in the higher bit rate sections as soon as the receiver's synchronization time (eg, several thousand bits) is exceeded. Therefore, according to the invention, each of the time blocks within which the OLT transmits at different data rates is inserted in 2 is preceded by a separate sync field, called PSyncBa and PSyncBb, which causes a receiver to recognize higher-bitrate portions. A scrambler according to section 8.1.2. of the G.984.3 standard works individually in each time block.

Alle Zeitblöcke gemäß der Erfindung sind gleich aufgebaut. Der Aufbau eines Zeitblocks Ba ist in 2 verdeutlicht. Demnach behält jeder Zeitblock Ba die Struktur eines Downstream-Rahmens gemäß Standard G.984.3 bei, d.h. jeder Zeitblock Ba besteht aus einem eigenen Steuerblock Physical Control Block PCDd und einem Payload-Teil. Die Struktur des PCDd-Teils eines Zeitblocks stimmt ebenfalls mit der eines Downstream-Rahmens überein, mit Ausnahme des 4 Bytes langen PSync-Feldes. Dieses Synchronisationsfeld PSyncBa soll erfindungsgemäß ein Präambel-Feld P, ein so genanntes Synchronisationswort SW und zwei weitere Felder F1 und F2 enthalten. Letztere stellen eine Art – Stop- und Startzeiger für die zeitliche Position des betrachteten Zeitblocks auch im Hinblick auf einen folgenden Zeitblock dar.All time blocks according to the invention have the same structure. The construction of a time block Ba is in 2 clarified. Thus, each time block Ba maintains the structure of a downstream frame according to standard G.984.3, ie each time block Ba consists of a separate control block Physical Control Block PCDd and a payload part. The structure of the PCDd part of a time block is also the same as that of a downstream frame except for the 4-byte PSync field. According to the invention, this synchronization field PSyncBa should contain a preamble field P, a so-called synchronization word SW and two further fields F1 and F2. The latter represent a kind of stop and start pointer for the temporal position of the considered time block also with regard to a subsequent time block.

Die Präambel P eines Zeitblocks eines Downstream-Rahmens erfüllt die gleiche Funktion wie die Präambel des PLOu-Feldes des Upstream-Rahmens. Die Präambel P erlaubt dem ONU-Empfänger, sich in jedem Block des Downstream-Rahmens neu zu synchronisieren. Nach einem eventuellen Verlust der Phase des Downstream-Signals in den Abschnitten höherer Bitrate soll sich der Empfänger wieder auf die Phasenlage eines neuen Abschnitts des Downstream-Signals mit für ihn verarbeitbarer Bitrate einzustellen. Das ist notwendig, damit die ONU das folgende Synchronisationswort SW erkennen und anhand dessen wieder ihre Synchronität mit dem Downstream-Rahmen herstellen kann. Eine Adaptierung auf die Signalamplitude ist im Downstream-Betrieb nicht notwendig, da es sich um ein kontinuierliches Signal handelt. Die Präambel P kann eine variable Länge besitzen. Sie kann während des Betriebs von der OLT geändert werden. Die Länge der Präambel P richtet sich nach den Erfordernissen der angeschlossenen Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi. Die OLT erkennt die Erfordernisse jeder ONU aufgrund der zuvor übermittelten Seriennummer oder aufgrund einer die ONU-Eigenschaften angebenden PLOAM-Nachricht (siehe Mischbetrieb in Upstream-Richtung). Erfolgt die Takt- und Datenrückgewinnung am ONU-Eingang mittels Überabtaktung, Speicherung der Abtastwerte und nachträglicher Entscheidung der Phasenlage des Empfangssignals wie in einer älteren Anmeldung angegeben ist, so ist keine Präambel erforderlich und die Präambellänge kann gleich null gesetzt werden.The preamble P of a time frame of a downstream frame performs the same function as the preamble of the PLOu field of the upstream frame. The preamble P allows the ONU receiver to log in to each block of the Resynchronize downstream frame. After a possible loss of the phase of the downstream signal in the higher bit rate sections, the receiver should again adjust to the phase position of a new section of the downstream signal with a bit rate that can be processed by it. This is necessary so that the ONU can recognize the following synchronization word SW and, by virtue of this, restore its synchronicity with the downstream frame. An adaptation to the signal amplitude is not necessary in the downstream mode, since it is a continuous signal. The preamble P may have a variable length. It can be changed by the OLT during operation. The length of the preamble P depends on the requirements of the connected subscriber network units ONUi. The OLT recognizes the requirements of each ONU based on the previously transmitted serial number or a PLOAM message indicating the ONU properties (see mixed upstream operation). If the clock and data recovery at the ONU input by over-sampling, storage of the samples and subsequent decision of the phase position of the received signal as specified in an earlier application, so no preamble is required and the preamble length can be set equal to zero.

Bei dem Synchronisationswort SW handelt es sich im Prinzip um ein „Zeitblock-Rahmenkennwort", das jetzt erfindungsgemäß nicht nur am Beginn jedes Downstream-Rahmens sondern am Beginn jedes Zeitblocks hinter der Präambel P eingesetzt wird. Die Funktionsweise dieses Synchronisationswortes SW entspricht dem Delimiter des PLOu-Feldes des Upstream-Rahmens. Das Synchronisationswort SW enthält ein definiertes Muster einer Bitfolge, das von der ONU erkannt werden muss, um genaue Zeitblockpositionen feststellen zu können. Die Synchronisierung des Empfängers muss mittels dieses Synchronisationswortes erfolgen und abgeschlossen werden. Der Empfänger kann hier nicht auf das nochmalige Auftreten eines Synchronisationswortes im nächsten Zeitblock oder Rahmen warten.at The synchronization word SW is, in principle, a "time block frame password", which according to the invention is not only at the beginning of each downstream frame but at the beginning of each time block behind the preamble P is used. The operation of this synchronization word SW corresponds to the delimiter of the PLOu field of the upstream frame. The synchronization word SW contains a defined pattern of a bit string that must be recognized by the ONU, to be able to determine exact time block positions. The synchronization Recipient must be done and completed by means of this synchronization word become. The recipient can not here on the recurrence of a synchronization word in the next Wait for the time block or frame.

Die beiden dem Synchronisationswort SW folgenden Felder F1 und F2 fungieren als Zeiger für die Lage des Zeitblocks innerhalb eines Downstream-Rahmens oder im Vergleich zu einem anderen Zeitblock, der mit der gleichen Datenrate gesendet wird. Das Feld F1 enthält die Länge des aktuellen Zeitblocks. Es soll verhindern, dass der Empfänger versucht, auch nach Ende des Zeitblocks Daten zu lesen, die aber wegen der geänderten Bitrate nicht erkennbar sind. Das Feld F2 enthält den Abstand zum Beginn des nächsten Zeitblocks gleicher Bitrate oder dessen Differenz zu einer vollen Rahmenlänge. Durch das Feld F2 wird vorteilhaft eine Änderung der Aufteilung der Zeitblöcke auf den Downstream-Rahmen ermöglich ohne dass die Zeitblocksynchronisation verloren geht. Ohne diese Information würde der Empfänger den Beginn des nächsten für ihn bestimmten Zeitblocks in genau einem Rahmen vermuten und bei einer Änderung erst den Synchronisationsverlust erkennen und eine neue Synchronisationswortsuche starten, was zu erheblichen Datenverlusten führen würde. Die werte in den Feldern F1 und F2 werden vorteilhaft wie bei den BW-Map-Zeigern SStart und SStop bitratenunabhängig angegeben, um zu vermeiden, dass bei Erhöhungen der Bitrate die Größe der Felder nicht mehr ausreicht.The both fields F1 and F2 following the synchronization word SW act as a pointer to the Location of the time block within a downstream frame or in comparison to another time block sent at the same data rate becomes. The field F1 contains the length the current time block. It is intended to prevent the recipient from trying to Even after the end of the time block to read data, but because of the amended Bitrate are not recognizable. Field F2 contains the distance to the beginning of the next Time blocks equal bitrate or its difference to a full Frame length. By the field F2 is advantageously a change in the distribution of blocks of time to the downstream framework without the time block synchronization being lost. Without these Information would the recipient the beginning of the next for him certain time blocks in exactly one frame and in case of a change first recognize the loss of synchronization and a new synchronization word search start, which would lead to significant data loss. The values in the fields F1 and F2 become advantageous as with the BW map pointers SStart and SStop bitrate independent in order to avoid that increases in the bit rate the size of the fields no longer sufficient.

Im Gegensatz zum Mischbetrieb in Upstream-Richtung funktioniert der beschriebene Mischbetrieb in Downstream-Richtung nur, wenn nach Austausch der zentralen Netzeinheit OLT auch die Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi die gegenüber dem Standard erweiterten Übertragungsprotokolle unterstützen können. Dann ist es unerheblich, ob eine ONU nur eine erste niedrigere Bitrate oder nur eine zweite höhere Bitrate oder beide Bitraten unterstützt, da durch die angegebene Konfiguration des Downstream-Rahmens sich jede ONU auf die Bitrate aufsynchronisiert, welche sie unterstützen kann. Befindet sich jedoch noch eine ONU gemäß Standard im Netz, so würde diese dem neuen Betriebsmodus mit Phasen einer höheren Bitrate nicht folgen können und den Anschluss an den Betrieb verlieren. Sind alle Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi in der Lage das gegenüber dem Standard erweiterte Übertragungsprotokoll zu unterstützen, so ist es sofort möglich, eine höhere Datenrate zu nutzen, wenn beispielsweise eine Aufrüstung des PON-Betriebs auf eine höhere Datenrate vorgesehen ist.in the Unlike mixing in the upstream direction, it works described mixed operation in the downstream direction only if after Exchange of the central network unit OLT also the subscriber network units ONUi the opposite Standard extended transmission protocols. Then it does not matter if an ONU only has a first lower bitrate or just a second higher one Bitrate or both bitrates supported, as indicated by the specified Configuration of the downstream frame each ONU is synchronized to the bit rate which they support can. However, if there is still an ONU according to the standard in the network, this would do not follow the new operating mode with higher bit rate phases can and lose connection to the operation. Are all subscriber network units ONUi capable of that opposite the standard extended transmission protocol to support, so it is immediately possible a higher one Use data rate, for example, if an upgrade of the PON operation on a higher data rate is provided.

Im Folgenden wird der Fall eines Mischbetriebs in Downstream-Richtung beschrieben, wenn zunächst die Teilnehmer-Netzeinheiten Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi mit einem Empfangsteil ausgerüstet werden, welches sowohl die gerade verwendete niedrige Bitrate als auch die höhere Bitrate unterstützt, und die zentrale Netzeinheit OLT noch gemäß dem Standard mit nur einer Datenrate arbeitet. In diesem Fall kann der Betrieb bei der niedrigeren Bitrate einfach fortgesetzt werden, ohne dass der Downstream-Rahmen verändert wird. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die höhere Bitrate ein ganzzahliges Vielfaches der niedrigeren Bitrate ist. Dann kann sich die CDR oder PLL des optischen Empfangsmoduls höherer Bitrate auch auf die niedrigere Bitrate aufsynchronisieren, da die zur Taktregenerierung benötigte Phaseninformation auch in den Bitwechseln des langsameren Signals enthalten ist. Der ONU-Empfänger wird das langsamere Signal mit seiner Bitrate abtakten und in einer nachfolgenden Analyse die Downstreambitrate des Signals beispielsweise durch eine Analyse der mittleren Bitwechselfrequenz bestimmen. Durch diese Überab taktung wird jeder Signalwert als eine Folge gleicher Bits gelesen und in einer folgenden Auswertung beispielsweise mittels Mehrheitsentscheid oder Suche nach optimalen (d.h. fehlerminimierenden) Bitpositionen werden die Datenbits des Downstream-Signals gefunden. Eine weitere Möglichkeit zur Erkennung der Bitrate besteht darin, das Rahmenkennwort PSync innerhalb des Downstream-Rahmens und dessen „gedehnte" Varianten (z.B. statt 10110110 wird 1100111100111100 verwendet) zu suchen. Auf diese Weise erkennt der ONU-Empfänger eine halb so große Datenrate. Voraussetzung ist, dass die Empfindlichkeit des ONU-Empfängers auch mit der für die höhere Datenrate erforderlichen höheren Bandbreite ausreichend ist, um ohne Erhöhung der Sendeleistung der OLT die benötigte Reichweite zu erzielen.In the following, the case of a mixing operation in the downstream direction will be described firstly by equipping the subscriber network units ONUi with a receiving part which supports both the currently used low bit rate and the higher bit rate, and the central network unit OLT according to FIG the standard works with only one data rate. In this case, operation at the lower bit rate can be easily continued without changing the downstream frame. This is especially possible if the higher bit rate is an integer multiple of the lower bit rate. Then, the CDR or PLL of the higher-bit-rate optical reception module can also lock onto the lower bit rate because the phase information needed for clock recovery is also included in the bit changes of the slower signal. The ONU receiver will clock the slower signal at its bit rate, and in a subsequent analysis, the downstream bit rate of the signal, for example, by analyzing the middle bit determine the frequency of change. By this overab clocking each signal value is read as a sequence of equal bits and in a subsequent evaluation, for example by majority decision or search for optimal (ie error minimizing) bit positions, the data bits of the downstream signal are found. Another possibility for detecting the bit rate is to search for the frame password PSync within the downstream frame and its "stretched" variants (for example, 1100111100111100 instead of 10110110) .Thus, the ONU receiver detects half the data rate is that the sensitivity of the ONU receiver is sufficient even with the higher bandwidth required for the higher data rate in order to achieve the required range without increasing the transmission power of the OLT.

Sind bei dieser Variante des Mischbetriebs alle Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi ausgetauscht, wird auch die OLT ersetzt und das PON mit der höheren Downstream-Datenrate betrieben. Der Vorteil liegt darin, dass der Austausch der Teilnehmer-Netzeinheiten ONUi langsam erfolgen kann, der Betrieb des PON aber bei der Umrüstung nur für wenige 100 μs unterbrochen wird. Dazu wird vorteilhafterweise eine Protection-OLT mit höherer Downstream-Datenrate verwendet, die ohne Verkehrsunterbrechung hochgerüstet werden kann. Die Umschaltung auf diese und damit auf die höhere Downstream-Datenrate erfolgt mit einer Protection-Umschaltung, die den Betrieb nur für wenige 100 μs unterbricht.are in this variant of mixed operation all subscriber network units ONUi replaced, the OLT is replaced and the PON with the higher downstream data rate operated. The advantage is that the exchange of subscriber network units ONUi can be done slowly, but the operation of the PON in the conversion only for a few 100 μs interrupted becomes. This is advantageously a protection OLT with higher downstream data rate used, which are upgraded without interruption can. Switching to this and thus to the higher downstream data rate takes place with a protection switch that only works for a few 100 μs interrupts.

Claims (10)

Verfahren zur Übertragung von Signalen in Systemen mit Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen, wobei von einer zentralen Netzeinheit (OLT) Downstream-Signale (DS) in Downstream-Richtung zu einer Vielzahl von Teilnehmer-Netzeinheiten (ONU1, ONU2, ... ONUN) übertragen werden und von den Teilnehmer-Netzeinheiten (ONU1, ONU2, ... ONUN) Upstream-Signale (US) in Upstream-Richtung zu der zentralen Netzeinheit (OLT) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass in Downstream-Richtung innerhalb von Downstream-Rahmen jeweils Downstream-Signale (DS) mit mindestens zwei unterschiedlichen Bitraten übertragen werden und/oder dass in Upstream-Richtung innerhalb von Upstream-Rahmen Upstream-Signale (US) mit mindestens zwei unterschiedlichen Bitraten übertragen werden.Method for transmitting signals in systems with point-to-multipoint connections, wherein from a central network unit (OLT) downstream signals (DS) in the downstream direction to a plurality of subscriber network units (ONU1, ONU2, ... ONUN ) are transmitted and (from the subscriber network units ONU1, ONU2, ... ONUN) upstream signals (US) in the upstream direction (to the central network unit OLT) to be transmitted, characterized in that in the downstream direction within downstream Frames each having downstream signals (DS) of at least two different bit rates are transmitted and / or upstream signals (US) having at least two different bit rates are transmitted in the upstream direction within upstream frames. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Downstream-Richtung innerhalb von Downstream-Rahmen jeweils Downstream-Signale (DS) mit mindestens zwei unterschiedlichen Bitraten übertragen werden und in Upstream-Richtung innerhalb von Upstream-Rahmen Upstream-Signale (US) mit einer Bitrate übertragen werden.Method according to claim 1, characterized, that in the downstream direction within downstream frames respectively downstream signals (DS) be transmitted with at least two different bit rates and in Upstream direction within upstream frame upstream signals (US) at a bit rate become. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Upstream-Richtung innerhalb von Upstream-Rahmen Upstream-Signale (US) mit mindestens zwei unterschiedlichen Bitraten übertragen werden und in Downstream-Richtung innerhalb von Downstream-Rahmen Downstream-Signale (US) mit einer Bitrate übertragen werden.Method according to claim 1, characterized, that in upstream direction within upstream frame upstream signals (US) with at least two different bit rates and in the downstream direction within downstream frame downstream signals (US) at a bit rate become. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Downstream-Richtung die zentrale Netzeinheit (OLT) den Downstream-Rahmen in mindestens zwei Zeitblöcke (Ba, Bb) aufteilt, wobei innerhalb des ersten Zeitblocks (Ba) die Downstream-Signale einer ersten Bitrate (DS1) übertragen werden und innerhalb des zweiten Zeitblocks (Bb) die Downstream-Signale einer zweiten Bitrate (DS2) übertragen werden und dass jede Teilnehmer-Netzeinheit (ONU1, ONU2, ... ONUN) anhand einer innerhalb jedes Zeitblocks (Ba, Bb) übermittelten Synchronisationsinformation die Downstream-Signale der ersten Bitrate (DS1) oder die Downstream-Signale der zweiten Bitrate (DS2) erkennt.Method according to claim 1 or 2, characterized that in the downstream direction, the central network unit (OLT) the downstream frame in at least two time blocks (Ba, Bb), wherein within the first time block (Ba) the downstream signals a first bit rate (DS1) transmitted and within the second time block (Bb) the downstream signals of a second Transfer bit rate (DS2) and that each subscriber network unit (ONU1, ONU2, ... ONUN) by means of a within each time block (Ba, Bb) transmitted Synchronization information the downstream signals of the first bit rate (DS1) or the second bit rate (DS2) downstream signals. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge jedes Zeitblocks (Ba, Bb) variabel ist.Method according to claim 4, characterized in that that the length each time block (Ba, Bb) is variable. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem passiven optischen Netz innerhalb des Downstream-Rahmens jeder Zeitblock (Ba, Bb) innerhalb eines Steuerblocks über ein Synchronisationsfeld (PsyncBa, PSyncBb) verfügt, dass das Synchronisationsfeld (PsyncBa, PSyncBb) mindestens vier Felder umfasst, wobei – das erste Feld eine Präambel (P) umfasst, die einem Empfänger der Teilnehmer-Netzeinheit (ONU) zur Erkennung der jeweiligen Bitrate dient, – das zweite Feld ein Synchronisationswort (SW) umfasst, das zur Synchronisation des Empfängers der Teilnehmer-Netzeinheit (ONU) auf die jeweilige Bitrate dient, – das dritte (F1) und vierte Feld (F2) als Zeiger für die Lage des Zeitblocks innerhalb des Downstream-Rahmens oder im Vergleich zu einem Zeitblock eines folgenden Downstream-Rahmens dienen und die Werte innerhalb der Felder (F1) und (F2) bitratenunabhängig angegeben werden.Method according to claim 4, characterized, that in a passive optical network within the downstream frame each time block (Ba, Bb) within a control block via a Synchronization field (PsyncBa, PSyncBb), that the synchronization field (PsyncBa, PSyncBb) comprises at least four fields, where - the first Field a preamble (P) that includes a recipient the subscriber's network unit (ONU) to recognize the respective bit rate serves, - the second field comprises a synchronization word (SW), which is for synchronization Recipient the subscriber network unit (ONU) to the respective bit rate, - the third (F1) and fourth Field (F2) as a pointer for the location of the time block within the downstream frame or in the Compared to a time block of a subsequent downstream frame and the values within the fields (F1) and (F2) are specified bitrate-independent become. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Downstream-Richtung die zentrale Netzeinheit (OLT) die Downstream-Signale der ersten Bitrate (DS1) innerhalb eines ersten Downstream-Rahmens sendet und die Downstream-Signale der ersten Bitrate (DS2) innerhalb eines zweiten Downstream-Rahmens sendet und dass jede Teilnehmer-Netzeinheit (ONU1, ONU2, ... ONUN) anhand einer innerhalb jedes Downstream-Rahmens übermittelten Synchronisationsinformation die Downstream-Signale der ersten Bitrate (DS1) oder die Downstream-Signale der zweiten Bitrate (DS2) erkennt.Method according to claim 1 or 2, characterized in that in the downstream direction the central network unit (OLT) transmits the first bit rate (DS1) downstream signals within a first downstream frame and transmits the first bit rate (DS2) downstream signals within a second downstream frame and in that each subscriber network unit (ONU1, ONU2, ... ONUN) recognizes the first bit rate downstream signals (DS1) or the second bit rate downstream signals (DS2) on the basis of a synchronization information transmitted within each downstream frame. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Upstream-Richtung von den Teilnehmer-Netzeinheiten (ONU1, ONU2, ... ONUN) die Upstream-Signale mit zuvor von der zentralen Netzeinheit (OLT) innerhalb des Downstream-Rahmens zugewiesenen Bitraten übertragen werden.Method according to claim 1, characterized in that in the upstream direction from the subscriber network units (ONU1, ONU2, ... ONUN) the upstream signals with previously from the central Network Unit (OLT) assigned within the downstream frame Transfer bit rates become. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor Inbetriebnahme die zentrale Netzeinheit (OLT) mittels der Downstream-Signale innerhalb des Downstream-Rahmens den Upstream-Rahmen konfiguriert, indem eine Synchronisationsinformation für jede Bitrate annähernd gleich lang eingestellt wird, dass anschließend jede Teilnehmer-Netzeinheit (ONU1, ONU2, ... ONUN) an die zentrale Netzeinheit (OLT) neben einer Seriennummer ihre Bitrateninformation übermittelt, welche die Bitrate angibt, für die ihre Sendeeinheit ausgebildet ist, und dass im Betrieb die zentrale Netzeinheit (OLT) innerhalb des Downstream-Rahmens jedem von den Teilnehmer-Netzeinheiten (ONU1, ONU2, ... ONUN) ausgesendetem Upstream-Signal die zuvor übermittelte Bitrate zuweist, indem innerhalb des Upstream-Rahmens die Zeitangaben des Upstream-Signals mit bitratenunabhängigen Werten belegt werden.Method according to claim 8, characterized, that in front Installation the central network unit (OLT) by means of the downstream signals configured the upstream frame within the downstream frame, by making synchronization information approximately equal for each bit rate is set long, that each subscriber network unit (ONU1, ONU2, ... ONUN) to the central network unit (OLT) next to a serial number transmit their bit rate information, which indicates the bitrate for which is their transmitting unit, and that operational the central network entity (OLT) within the downstream framework of each of sent out to the subscriber network units (ONU1, ONU2, ... ONUN) Upstream signal the previously transmitted bit rate allocates within the upstream frame the times of the Upstream signals are assigned with bit rate independent values. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem passiven optischen Netz vor Inbetriebnahme die zentrale Netzeinheit (OLT) in einem PLOAMd-Feld des Steuerblocks (PCDd) des Downstream-Rahmens die Länge der Präamble des Upstream-Overheads bitratenunabhängig festlegt und für jede Bitrate annähernd gleich lang einstellt, dass jede der Teilnehmer-Netzeinheiten (ONU1, ONU2, ... ONUN) neben ihrer Seriennummer ihre von der Sendeeinheit unterstützte Bitrate innerhalb des Steuerblocks (PCDu) des Upstream-Rahmens, vorzugsweise innerhalb eines PLOAMu-Feldes übermittelt, und dass während des Betriebs die zentrale Netzeinheit (OLT) jeder Teilnehmereinheit (ONU) vorzugsweise innerhalb der Bandbreitenzuteilungsstruktur (BW-Map) des Steuerblocks (PCBd) des Downstream-Rahmens die Bitrate für jedes Upstream-Signal zuweist, wobei die Start- und Stopzeiger mit bitratenunabhängigen Zeitwerten angegeben werden.Method according to claim 9, characterized, that in a passive optical network before commissioning the central network unit (OLT) in a PLOAMd field of the control block (PCDd) of the downstream frame the length of the preamble of the upstream overhead bitrate independently determines and for approximate each bitrate the same length of time that each of the subscriber network units (ONU1, ONU2, ... ONUN) next to its serial number its supported by the transmitting unit bit rate within the control block (PCDu) of the upstream frame, preferably transmitted within a PLOAMu field, and that while of operation the central network unit (OLT) of each subscriber unit (ONU) preferably within the bandwidth allocation structure (BW map) of the control block (PCBd) assigns the bit rate for each upstream signal to the downstream frame, where the start and stop pointers have bitrate independent time values be specified.
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