具有无发射器的客户驻地设备和自适应通信调度的光学接入网络

摘要

本发明涉及具有无发射器的客户驻地设备和自适应通信调度的光学接入网络，所述接入网络包括：接入设备，具有输出多个光学通信信号对的光学接口模块，光学通信信号对中的每个光学通信信号对包括经调制的光学发送信号和未经调制的光学接收信号，每个光学通信信号对具有不同波长。客户驻地设备(CPE)包括用于接收用于多个光学通信信号对中的任何光学通信信号对的经调制的光学发送信号和未经调制的光学接收信号的光学接口模块。光学接口模块包括用于将经调制的光学发送信号解调成传入符号的接收模块以及具有光学调制器和反射光学器件的发送模块，光学调制器和反射光学器件用于根据数据信号调制未经调制的光学接收信号并且反射经调制的光学接收信号以向接入设备传达传出数据符号。

权利要求

1.一种用于通信的方法，包括：

利用路由器的路由部件执行路由协议以与对等路由设备通信路由信息；

利用所述路由部件维护根据所述路由信息描述网络的拓扑的路由信息；

对耦合至具有基于所述路由信息的转发信息的所述路由部件的多个转发部件进行编程，其中所述转发信息通过相应的转发部件控制网络分组的转发；

利用在接口卡的光学接口上执行的调度器调度通过多个客户驻地设备CPE的上游通信，其中所述接口卡安装在所述转发部件中的一个部件内，以及所述多个客户驻地设备耦合至所述光学接口；

利用所述光学接口并且根据所述调度将未经调制的光学接收信号输出至所述CPE，用于通过所述多个CPE的上游通信；以及根据所述调度从所述CPE接收所述上游通信并且根据所述路由信息路由所述上游通信。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述CPE的每个CPE中接收所述光学接收信号的经反射的版本，其中从对应的所述CPE的每个CPE中接收的所述光学接收信号的相应经反射的版本输送来自所述CPE的经调制的数据符号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中根据所述调度输出所述未经调制的光学接收信号包括输出所述未经调制的光学接收信号以使从所述CPE接收的所述光学接收信号的所述经反射的版本在不同的未来时隙处接收。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中调度通过多个CPE的上游通信包括根据用于所述CPE的每个CPE的反射延迟时间调度来自所述CPE的每个CPE的所述上游通信的定时。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其中调度通过多个CPE的上游通信包括基于通过所述光学接口输出到所述CPE的所述未经调制的光学接收信号的往返延迟时间来调度来自所述CPE中的每个CPE的所述上游通信，从而所述CPE传输的输出符号在不同通信时隙到达所述路由器。

6.根据权利要求2或3所述的方法，还包括：

利用所述路由器并且从所述多个CPE接收传输数据的请求；以及

响应于传输数据的所述请求调度来自所述CPE中的每个CPE的所述上游通信。

7.根据权利要求2或3所述的方法，还包括：

将由所述路由器传输的所述光学接收信号分割成多个光学接收信号；以及将所述多个光学接收信号的相应一个信号传输至所述多个CPE中的每个CPE。

8.根据权利要求2或3所述的方法，还包括在所述光学接口上执行多个调度器，所述调度器基于用于去往所述CPE的所述未调制光学接收信号的对应往返延迟时间来调度来自所述多个CPE中的每个CPE的上游通信。

9.根据权利要求2或3所述的方法，还包括利用所述光学接口将经调制的光学传输信号输出至所述CPE，例如其中所述经调制的光学传输信号的波长不同于所述未经调制的光学接收信号的波长。

10.一种接入路由器，包括：

路由部件，用于执行路由协议以与对等路由设备通信路由信息，其中所述路由部件维护根据所述路由信息描述网络的拓扑的路由信息；

多个转发部件，耦合至所述路由部件，其中所述转发部件中的每个部件存储用于通过转发部件控制网络分组的转发的转发信息；

多个光学接口，耦合至所述转发部件，以从耦合至所述光学接口的多个客户驻地设备CPE接收上游通信，其中所述光学接口的每个接口包括在所述光学接口上执行的一个或多个调度器，其中每个所述调度器被配置为：调度通过多个CPE的上游通信，其中所述多个客户驻地设备耦合至相应的光学接口；以及在所述光学接口上并且根据所述调度将未经调制的光学接收信号输出至所述CPE，用于通过所述多个CPE的上游通信；以及其中所述多个转发部件根据所述调度从所述CPE接收所述上游通信并且根据所述路由信息路由所述上游通信。

11.根据权利要求10所述的接入路由器，其中所述光学接口的每个接口从相应的所述CPE的每个CPE中接收所述光学接收信号的经反射的版本，其中从对应的所述CPE的每个CPE中接收的所述光学接收信号的相应经反射的版本输送来自所述CPE的经调制的数据符号。

12.根据权利要求11所述的接入路由器，其中所述调度器的每个调度器输出所述未经调制的光学接收信号以使从所述CPE接收的所述光学接收信号的所述经反射的版本在不同的未来时隙处接收。

13.根据权利要求11或12所述的接入路由器，其中所述调度器的每个调度器根据用于所述CPE的每个CPE的反射延迟时间调度来自所述CPE的每个CPE的所述上游通信的定时。

14.根据权利要求10-12中的任一项所述的接入路由器，其中所述调度器的每个调度器基于通过所述接入路由器输出到所述CPE的所述未经调制的光学接收信号的往返延迟时间来调度来自所述CPE中的每个CPE的所述上游通信，从而所述CPE传输的输出符号在不同通信时隙到达所述接入路由器。

15.根据权利要求10-12中的任一项所述的接入路由器，其中所述调度器的每个调度器从所述多个CPE接收传输数据的请求，并且响应于传输数据的所述请求调度来自所述CPE中的每个CPE的所述上游通信。

说明书

具有无发射器的客户驻地设备和自适应通信调度的光学接入

网络

[0001] 本申请是申请日为2013年12月13日、申请号为201310687139.3、发明名称为“具有无发射器的客户驻地设备和自适应通信调度的光学接入网络”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及计算机网络，并且更具体地涉及用于客户驻地设备的接入网络。

背景技术

[0003] 各种类型的设备连接到服务提供方网络以接入由基于分组的数据网络、比如因特网、企业内联网和虚拟专用网络(VPN)提供的服务。例如许多计算机利用服务提供方网络的固定的通信链路、比如光学、数字用户线或者基于线缆的连接来接入基于分组的服务。相似地，无线设备、比如蜂窝或者移动智能电话和功能电话、平板计算机和膝上型计算机利用移动连接、比如服务提供方网络的蜂窝无线电接入网络来接入基于分组的服务。在一些情况下，接入网络利用光纤以提供在客户驻地设备(CPE)与上游接入设备之间的高速点到点连通。

[0004] 以这一方式，服务提供方网络通常提供广泛接入网络基础设施以向服务提供方网络接入设备提供基于分组的数据服务以提供对所供应的服务的接入。接入设备、比如高速聚合路由器经常位于CPE上游的服务提供方网络的边缘，并且通常提供用于管理订户会话的锚。接入设备通常提供用于标识订户流量的机制并且应用订户策略以基于每订户来管理订户流量，因为这样的流量通过服务提供方核心网络边界。

发明内容

[0005] 一般而言，描述一种提供对当前接入网络的限制的全面解决方案的接入网络。如这里进一步描述的那样，这些技术可以允许服务提供方利用现有光学基础设施而又关于基础设施达到显著程度的统计复用增益(“stat mux增益”)。这又可以允许服务提供方跨比当前接入网络允许的订户显著更多的订户摊销与接入网络的高端部件关联的成本。

[0006] 在一个示例中，描述一种诸如接入路由器的接入设备，该接入设备提供能够通过公共光学接口与多个不同客户驻地设备(CPE)光学通信的光学接口。接入路由器可以例如使用波分复用通过无源光学网络与CPE通信。这样，由接入路由器的公共光学接口服务的CPE集合可以使用不同波长来与接入路由器通信。也就是说，在这一示例中，路由器的光学接口在用于不同CPE集合的特定波长向CPE发送经调制的光学通信。N端口(例如40端口)梳形滤波器可以例如用于向一个或者多个CPE的相应下游集合波分复用在每个波长的经调制的光学信号、由此通过接入路由器的公共光学接口提供并行下游通信。

[0007] 另外，描述了用于在接入网络内并入低成本、无光学发射器的CPE的技术。例如除了向每个CPE输出经调制的光学发送信号之外，接入路由器的光学接口输出在波长中的每个波长的单独、未经调制的光学载波以由CPE用于后续上游通信。如这里说明的那样，CPE中的每个CPE可以并入将反射光学器件用于上游通信的专门化光学接口。CPE中的每个CPE根据订户设备连接到的梳形滤波器的端口来接收在特定波长的未经调制的光学载波、用将上游发送的任何数据来调制光学载波、并且将处于调制形式的光学载波向接入路由器上游反射。在一些情况下，未经调制的光学载波可以在与它的关联的经调制的光学发送信号不同的波长。

[0008] 以这一方式，多个CPE即使CPE无光学发射器(例如激光器)仍然能够通过接入路由器的单个光学接口实现与接入路由器双向通信。另外，每个CPE可以利用宽带调制器、即对波长相对不灵敏的调制器以调制从接入路由器接收的上游光学载波信号。这样，每个CPE无需包括为特定波长定制的专门化接口部件并且可以避免与基于激光器的发送器关联的成本。这样，可以实现如下低成本CPE，可以容易向订户部署这些CPE而不考虑或者无需配置在接入网络内使用的梳形滤波器的特定波长或者端口。以这一方式，可以实现提供高速、双向光学通信的低成本、低复杂性、高可扩展性的接入网络。

[0009] 在一些示例中，接入网络还可以将分光器用于与接入路由器的光学接口提供的不同波长中的每个波长关联的光学通信。例如梳形滤波器的每个端口可以连接到分光器以便向多个不同CPE提供用于用于该波长的上游和下游光学信号，用于在相同波长通信。接入路由器的光学接口提供用于多个调度器的执行环境，一个调度器用于耦合到光学接口的梳形滤波器的相应每个端口、即一个调度器用于相应每个波长。每个调度器动态服务于对于在给定的波长通信的CPE集合、即由分光器耦合到梳形滤波器的公共端口的CPE集合的数据传输请求、由此允许接入网络动态调度数据传输以便利用原本未使用的通信带宽。

[0010] 在一个示例中，一种网络系统包括：接入设备，包括输出多个光学通信信号对的光学接口模块，光学通信信号对中的每个光学通信信号对包括经调制的光学发送信号和未经调制的光学接收信号，光学通信信号对中的每个光学通信信号对具有不同波长；以及客户驻地设备(CPE)，包括用于接收用于多个光学通信信号对中的任何光学通信信号对的经调制的光学发送信号和未经调制的光学接收信号的光学接口模块，其中光学接口模块包括用于将经调制的光学发送信号解调成传入符号的接收模块以及具有光学调制器和反射光学器件的发送模块，光学调制器和反射光学器件用于根据数据信号来调制未经调制的光学接收信号，并且反射经调制的光学接收信号以向接入设备传达传出数据符号。

[0011] 在另一示例中，一种方法包括：用接入设备的光学接口模块输出多个光学通信信号对，光学通信信号对中的每个光学通信信号对包括经调制的光学发送信号和未经调制的光学接收信号，光学通信信号对中的每个光学通信信号对具有不同波长；并且用客户驻地设备(CPE)的光学接口接收光学通信信号对中的任何光学通信信号对的经调制的光学发送信号和未经调制的光学接收信号；

[0012] 用CPE的光学接口将经调制的光学发送信号解调成传入符号；用CPE的光学接口根据数据信号调制未经调制的光学接收信号以产生传出数据符号的经调制的光学接收信号；以及用CPE的光学接口向接入设备反射回经调制的光学接收信号以向接入设备传达传出数据符号。

[0013] 在另一示例中，一种接入设备包括：多个接口；以及交换机结构，用于在多个接口之间转发网络分组，其中接口中的至少一个接口包括输出多个光学通信信号对的光学接口模块，并且其中光学通信信号对中的每个光学通信信号对包括用于向相应客户驻地设备(CPE)发送传出符号的经调制的光学发送信号和用于从相应CPE接收传入符号的未经调制的光学接收信号。

[0014] 在另一示例中，一种方法包括：用接入设备的光学接口模块向多个客户驻地设备(CPE)输出多个光学通信信号对，光学通信信号对中的每个光学通信信号对包括用于向CPE中的一个或者多个CPE的相应集合发送传出符号的经调制的光学发送信号和用于从CPE的相应集合接收传入符号的未经调制的光学接收信号；从CPE接收如CPE调制并且反射回的光学接收信号；并且解调光学接收信号以恢复CPE发送的传入符号。

[0015] 该方法还可以包括针对光学通信信号对中的每个光学通信信号对(i)通过经调制的光学发送信号调度去往CPE的下游通信；以及(ii)通过光学接收信号调度来自CPE的上游通信。

[0016] 该方法还可以包括基于用于接入设备向CPE输出的未经调制的光学接收信号的往返延迟时间来调度来自CPE的上游通信，因此CPE发送的输出符号在不同通信时隙到达接入设备。

[0017] 该方法还可以包括向网络转发恢复的传入符号作为基于分组的通信。

[0018] 作为另一示例，一种客户驻地设备包括用于从接入设备接收经调制的光学发送信号和未经调制的光学接收信号的光学接口模块，其中光学接口模块包括：接收模块，用于将经调制的光学发送信号解调成传入符号；以及具有光学调制器和反射光学器件的发送模块，光学调制器和反射光学器件用于根据数据信号调制未经调制的光学接收信号并且反射经调制的光学接收信号以向接入设备传达传出数据符号。

[0019] 这里描述的技术可以提供某些优点。例如这些技术可以允许服务提供方跨比当前接入网络允许的CPE显著更多的CPE摊销与高端接入路由器关联的成本。换而言之，可以应用这些技术，从而接入路由器向服务提供方提供显著程度的统计复用增益(“stat mux增益”)。服务提供方因此可以能够利用现有无源基础设施以支持对于大量订户(例如数以万计)的高带宽、突发通信要求而无需服务提供方扩建附加基础设施。

[0020] 另外，可以在利用可以在接入网络内容易部署并且维护的低成本、低复杂性CPE之时实现这里描述的优点。另外，可以利用接入网络的现有、无源光学部件、由此提供高速连通而无需与对广阔接入网络的批发更新关联的高费用。

[0021] 在附图和以下描述中阐述本发明的一个或者多个实施例的细节。本发明的其它特征、目的和优点将从说明书和附图以及从权利要求中清楚。

附图说明

[0022] 图1是图示根据这里描述的技术的示例网络系统的框图。

[0023] 图2是图示根据本公开内容的一种或者多种技术的图1的光学接入网络的一个示例的示意图。

[0024] 图3是图示图2的客户驻地设备的示例的框图。

[0025] 图4是图示光学接入网络的第二示例的示意图。

[0026] 图5是图示作为距离的函数的下游和上游光学信号的示例距离定时图。

[0027] 图6是图示具有光学接口部件的示例接入路由器的框图，该光学接口部件利用多个入口调度器。

[0028] 图7是图示用于这里描述的网络系统的分布式锁相环(PLL)的一个示例的框图。

具体实施方式

[0029] 图1是图示根据这里描述的技术的示例网络系统10的框图。如图1的示例中所示，网络系统10包括耦合到公用网络22的服务提供方网络20。服务提供方网络20作为向订户设备18A、18B(这里为“订户设备18”)提供基于分组的网络服务的专有网络操作。订户设备18A可以例如是个人计算机、膝上型计算机或者与订户关联的其它类型的计算设备。订户设备18B可以例如包括移动电话、例如具有3G无线卡的膝上型或者桌面型计算机、具有无线能力的上网本、视频游戏设备、寻呼机、智能电话、个人数据助理(PDA)等。订户设备18中的每个订户设备可以运行多种软件应用、比如字处理和其它办公支持软件、web浏览软件、用于支持语音呼叫的软件、视频游戏、开视频会议和电子邮件以及其它软件应用。

[0030] 在图1的示例中，服务提供方网络20包括接入网络27，该接入网络具有接入路由器(AR)36和向订户设备18A提供对聚合网络24的接入的客户驻地设备(CPE)38。在一些示例中，AR 36可以包括路由器，该路由器维护在订户设备18A与聚合网络24之间的路由信息。AR 36例如通常包括用于向通向聚合网络24的更高速度上行中聚合从一个或者多个CPE 38的输出的宽带远程接入服务器(BRAS)功能。另外，AR 36提供用于订户设备18A的活跃会话锚定点。在这一意义上，AR 36可以维护会话数据并且作为用于与订户设备18A建立的通信会话的终结点操作，这些订户设备当前经由聚合网络24接入公用网络22的基于分组的服务。

[0031] CPE 38可以通过支持各种协议的物理接口、例如支持ATM协议的ATM接口与AR 36通信。CPE 38可以包括作为在客户设备、比如订户设备18B与服务提供方设备之间的划分点操作的交换机、路由器、网关或者另一终端。在一个示例中，CPE 38可以包括数字用户线接入复用器(DSLAM)或者其它切换设备。订户设备18A中的每个订户设备可以利用点到点协议(PPP)、比如在ATM之上的PPP或者在以太网之上的PPP(PPPoE)以与CPE 38通信。例如使用PPP，订户设备18之一可以请求接入聚合网络24并且提供登录信息、比如用户名和口令以用于由策略服务器(未示出)认证。其它实施例除了DSL线之外还可以使用其它线路、比如线缆、在T1、T3之上的以太网或者其它接入链路。

[0032] 如图1中所示，服务提供方网络20可以包括无线电接入网络25，该无线电接入网络具有经由无线电信号向订户设备18B提供接入聚合网络24的接入路由器(AR)28和CPE 32。例如CPE 32可以连接到一个或者多个无线的无线电或者基站(未示出)以与订户设备18B无线交换分组化的数据。CPE 32可以包括向AR 28聚合从无线的无线电接收的分组化的数据的交换机、路由器、网关或者另一终端。然后向服务提供方的聚合网络24并且最终向公用网络22传达分组化的数据。

[0033] 聚合网络24包括会话管理、移动性管理和传送服务以支持由订户设备18B接入公用网络22。AR 28提供用于订户设备18B的活跃会话锚定点。与AR 36类似，AR 28可以维护会话数据并且作为用于与订户设备18B建立的通信会话的终结点操作，这些订户设备当前经由聚合网络24接入基于公用网络22的基于分组的服务。在通过引用将全部内容结合于此、标题为MOBILE GATEWAY HAVING REDUCED FORWARDING STATE FOR ANCHORINGMOBILE SUBSCRIBERS的美国专利申请13/248,834中描述管理用于移动设备的订户会话的高端移动网关设备的示例。

[0034] 聚合网络24提供向公用网络22的数据服务接入并且可以例如包括通用分组无线电服务(GPRS)核心分组交换网络、GPRS核心电路交换网络、基于IP的移动多媒体核心网络或者另一类型的传送网络。聚合网络24通常包括一个或者多个分组处理节点(“PPN”)19、比如内部路由器和交换机以及用于为穿越聚合网络24的移动流量提供安全服务、负荷平衡、记账、深度分组检查(DPI)和其它服务的装置(appliance)。在通过接入网络27或者无线电接入网络25认证并且建立网络接入之后，订户设备18中的任何订户设备可以开始与公用网络22交换数据分组而这样的分组穿越AR 28、36和PPN 19。

[0035] 在一些示例中，接入网络27和无线电接入网络25中的一个或者多个接入网络可以包括光学接入网络。例如AR 36可以包括经由光纤线缆连接到一个或者多个CPE或者光学网络单元(ONU)的光学线路终端(OLT)。在这一情况下，AR 36可以使用光学发射器、即激光器和调制器将来自聚合网络24的电信号转换成光学信号。AR 36然后通过一个或者多个光纤线缆向充当光学接入网络的终结点的CPE发送经调制的光学信号。作为一个示例，CPE 38将从AR 36接收的经调制的光学信号转换成电信号用于通过铜线缆向订户设备18A传输。作为一个示例，CPE 38可以包括位于邻域中的交换机或者能够向多个订户设备18A提供接入的办公或者公寓社区。在其它示例、比如光纤到户(FTTH)中，CPE 38可以包括直接位于单家庭驻地或者能够在驻地向一个或者多个订户设备18A提供接入的个别企业的网关。在无线电接入网络25的情况下，CPE可以连接到无线的无线电或者基站并且将经调制的光学信号转换成电信号以用于经由无线信号向订户设备18B传输。

[0036] 一般而言，光学接入网络可以是有源光学网络或者无源光学网络(PON)。在有源光学网络的情况下，接入网络25、27包括带电分路器，该分路器被配置用于将光学载波信号划分成多个信号并且向具有关联订户设备的特定CPE路由信号中的每个信号，这些订户设备请求由光学载波信号传送的数据。有源光学网络可能难以部署，因为它们需要功率源以划分并且路由光学载波信号。

[0037] 如这里描述的那样，接入网络25、27可以提供对当前接入网络的限制的全面解决方案。这些技术可以允许服务提供方网络20利用接入网络25、27的现有光学基础设施而又关于基础设施实现大幅统计复用增益(“stat mux增益”)。这又可以允许服务提供方跨越比当前接入网络允许的订户更显著的多的订户摊销与接入网络的高端部件关联的成本。

[0038] 在一个示例中，AR 28、36提供各自能够通过公共光学接口与多个不同客户驻地设备(CPE)光学通信的光学接口。接入路由器36可以例如使用波分复用通过无源光学网络与CPE 38通信。这样，由接入路由器36的公共光学接口服务的CPE 38可以使用不同波长来与接入路由器36通信。也就是说，在这一示例中，接入路由器36的光学接口以针对不同CPE的特定波长向订户设备18A发送经调制的光学通信。N端口(例如40端口)梳形滤波器可以例如用于向相应下游CPE 38波分复用每个波长的经调制的光学信号、由此通过接入路由器36的公共光学接口提供并发的下游通信。

[0039] 另外，描述用于在接入网络25、27内并入低成本、无光学发射器的CPE 32、38的技术。例如除了向CPE 38中的每个CPE输出经调制的光学发送信号之外，接入路由器36的光学接口输出波长中的每个波长的单独、未经调制的光学载波以由CPE 38用于后续上游通信。如这里说明的那样，CPE 38中的每个CPE可以并入将反射光学器件用于上游通信的专门化光学接口。CPE 38中的每个CPE根据CPE连接到的梳形滤波器的端口接收特定波长的未经调制的光学载波、用将上游发送的任何数据调制光学载波并且以调制形式向接入路由器36上游反射光学载波。在一些情况下，未经调制的光学载波可以在与它的关联的经调制的光学发送信号不同的波长。

[0040] 以这一方式，多个CPE 38即使CPE无光学发射器(例如激光器)仍然能够通过接入路由器的单个光学接口实现与接入路由器36双向通信。另外，CPE 38中的每个CPE可以利用宽带调制器、即对波长相对不灵敏的调制器以调制从接入路由器36接收的上游光学载波信号。这样，订户设备18A中的每个订户设备无需包括为特定波长定制的专门化接口部件并且可以避免与基于激光器的发送器关联的成本。这样，可以实现如下低成本CPE 38，这些低成本CPE可以被容易地部署给订户，而不考虑或者无需配置在接入网络27内使用的梳形滤波器的具体波长或者端口。无线电接入网络25的AR 28和CPE 32可以用相似方式工作。以这一方式，可以实现提供高速、双向光学通信的低成本、低复杂性、高可扩展性的接入网络。

[0041] 在一些示例中，如图4中进一步所示，接入网络25、27还可以将分光器用于与接入路由器28、36的光学接口提供的不同波长中的每个波长关联的光学通信。例如梳形滤波器的每个端口可以连接到分光器以便向多个不同CPE提供用于该波长的上游和下游光学信号用于在相同波长通信。每个分光器将光学载波信号划分成具有向每个CPE的均匀功率分布的多个信号。在一个示例中，每个无源分路器服务于多达32个CPE。分光器产生的光学信号中的每个光学信号向它们的相应CPE输送完全相同的数据，并且CPE继而丢弃它们的关联订户无兴趣接收的流量。

[0042] 在一些示例中，接入路由器28、36的光学接口提供用于多个调度器的执行环境，一个调度器用于耦合到光学接口的梳形滤波器的每个端口、即一个调度器用于每个波长。每个调度器动态服务于对于在给定的波长通信的CPE 32、38集合、即由分光器耦合到梳形滤波器的公共端口的CPE集合的数据传输请求、由此允许接入网络动态调度数据传输以便利用原本未使用的通信带宽。

[0043] 这里描述的技术可以提供某些优点。例如这些技术可以允许服务提供方跨越比当前接入网络允许的CPE明显更多的CPE摊销与高端接入路由器关联的成本。换而言之，可以应用这些技术，从而接入路由器向服务提供方提供显著程度的统计复用增益(“stat mux增益”)。服务提供方因此可以能够利用现有无源基础设施以支持对于大量订户(例如数以万计)的高带宽、突发通信要求而无需服务提供方扩建附加基础设施。

[0044] 另外，可以在利用可以在接入网络内容易部署并且维护的低成本、低复杂性CPE之时实现这里描述的优点。另外，可以利用接入网络的现有、无源光学部件、由此提供高速连通而无需与对广阔接入网络的批量更新关联的高费用。

[0045] 图2是图示根据本公开内容的一种或者多种技术的图1的光学接入网络的一个示例的示意图。图2的接入路由器40和CPE 44A-44N(“CPE 44”)可以例如代表图1的接入路由器28、36和CPE 32、38中的任何接入路由器。

[0046] 在图2中所示示例中，光学接入网络41包括PON，该PON包括在不划分功率的情况下将来自接入路由器40的光学接口43的光学信号划分成不同波长的波分复用(WDM)梳形滤波器42。在这一情况下，可以基于原有光学信号的波长向CPE 44中的具体CPE分割原有光学信号。也就是说，在这一示例中，接入路由器40的光学接口43向CPE 44发送在用于不同CPE 44的特定波长的经调制的光学通信。N端口(例如40端口)梳形滤波器42可以例如用于向相应下游CPE 44波分复用在每个波长的经调制的光学信号、由此通过接入路由器40的公共光学接口43提供并行下游通信。接入路由器40的光学接口43可以包括用于将在不同波长的多个发送光学信号输出到公共光纤线缆中的多个光学发射器、例如激光器，每个光学信号被设置成用于梳形滤波器42的端口42A-45N(“端口45”)中的给定端口并且因此用于与CPE 44中的不同CPE通信的不同波长。在一个示例中，梳形滤波器42能够在40个不同波长之间滤波。在这一情况下，接入路由器40可以包括在不同波长设置的多达40个激光器，并且接入路由器40可以提供多个这样的光学接口以与多达四十个CPE的不同组并行通信。

[0047] 另外，在一个示例中，CPE 44包括接入网络内的低成本、无光学发射器的CPE。也就是说，CPE 44可以在这一示例中利用反射光学器件而不是包括任何光学发射器、比如激光器。例如除了向每个CPE 44输出经调制的光学发送信号之外，接入路由器40的光学接口43还输出在波长中的每个波长的单独、未经调制的光学载波以由CPE 44用于后续上游通信。在一些情况下，未经调制的光学载波可以在与它的关联的经调制的光学发送信号不同的波长。如这里参照图3说明的那样，CPE 44中的每个CPE可以并入将反射光学器件用于上游通信的专门化光学接口。CPE 44中的每个CPE根据CPE连接到的梳形滤波器42的哪个端口45接收在特定波长的未经调制的光学载波。CPE 44中的每个CPE用将上游发送的任何数据调制光学载波，并且CPE的反射光学器件以调制形式向接入路由器40上游反射光学载波。

[0048] 以这一方式，由单个光纤连接到接入路由器40的相同光学接口43的CPE 44中的每个CPE避免需要包括不同波长的发射激光器以生成将流过梳形滤波器42的返回信号。这避免并入发送激光器的任何成本和配置挑战，这些发送激光器支持不同CPE中的不同波长。例如在很高或者很低温度，被设计用于在给定的波长发送的激光器可以变换至不能通过梳形滤波器传递回的不同波长。这样，这些技术避免包括用于每个CPE内的特定波长的热调谐的激光器的任何开销。

[0049] 在这一情况下，接入路由器40的光学接口43包括用于产生N对光学通信信号的N对激光器。N对光学通信信号中的每对光学通信信号包括经调制的光学发送信号和未经调制的光学接收信号，并且N对光学通信信号中的每对光学通信信号具有不同波长并且对应于梳形滤波器42的不同端口45。以这一方式，对于CPE 44中的每个CPE 44，接入路由器40的光学接口43通过梳形滤波器42向与给定的波长关联的CPE 44之一下游传送在给定的波长的传出数据符号。此外，对于CPE 44中的每个CPE，接入路由器40的光学接口43提供在与第一光学信号相同的波长或者不同波长的第二光学信号，以用于从该相同CPE使用CPE的反射光学器件的后续上游通信。在从接入路由器40向CPE 44中的给定的CPE的下游方向上，第二光信号恒定并且未被调制。

[0050] 在CPE有要向接入路由器40发送回的数据时，CPE根据数据信号调制从接入路由器40接收的第二光学信号，并且通过梳形滤波器向接入节点反射回经调制的第二光学信号。
在一些示例中，第二光学信号被设置成在与第一光学信号相同的波长。在这一情况下，第一光学信号和第二光学信号可以通过梳形滤波器42的端口45中的相同端口向CPE传递，并且经调制的第二光学信号通过梳形滤波器42的端口45中的相同端口向接入路由器40传递回。
在其它示例中，第二光学信号被设置成在与第一光学信号不同的波长。在这一情况下，第一光学信号可以通过梳形滤波器42的端口45中之一向CPE传递，并且第二光学信号可以通过与梳形滤波器42不同的第二梳形滤波器的对应端口传递。经调制的第二光学信号可以通过第二梳形滤波器的对应端口向接入路由器40传递回。如果CPE无要向接入路由器40发送回的数据，则可以在CPE终结未经调制的第二光学信号或者以它的未经调制形式反射回接入路由器40。

[0051] 在一些情况下，第一和第二光学信号二者可以经由光纤41A通过相同梳形滤波器42传递。在其它情况下，第一和第二光学信号可以各自通过并联布置的不同梳形滤波器42、
47传递。作为图2上的虚线所示的一个示例，不同梳形滤波器42、47可以用于第一和第二光学信号，因为沿着相同梳形滤波器在相同波长发送第一和第二光学信号二者可能引起干扰，该干扰可能破坏在第一光学信号中承载的数据。在这一示例中，接入路由器40的光学接口模块43可以具有用于耦合到第一光纤41A的第一光学互连49A和用于耦合到第二光纤41B的第二光学互连49B。另外，光学接口43可以被配置用于向第一光纤提供用于每对光学通信信号的经调制的光学发送信号而向第二光纤提供用于每对光学通信信号的未经调制的光学接收信号。作为另一示例，不同梳形滤波器可以当第一和第二光学信号在不同波长被发送、但是去往相同CPE时用于这些信号。

[0052] 以这一方式，接入路由器40的光学接口43可以包括用于为每个波长产生两个光束的两个激光器，一个光束用于向CPE 44中的给定的CPE输送下游信号而一个由CPE用来生成上游信号。虽然这一配置可能需要用于每个CPE的多达两个激光器和用于40端口梳形滤波器42的接入路由器40中的共计多达80个激光器，但是在CPE 44中的任何CPE无需光学发射器、例如激光器。以这一方式，所有CPE 44可以相同、即并不特定于波长。在其它情况下，仅一个激光器可以用来在不同方向上通过使用不同调制方案向CPE 44中的给定的CPE输送下游信号并且在CPE生成上游信号。例如，如果使用不是基于幅度的调制方案、比如调相或者跳频来调制下游光学信号，则CPE可以使用调幅、例如通断键控(OOK)来调制相同光学信号以向接入路由器40生成上游光学信号。

[0053] 在这一示例中，第二光学信号往返从接入路由器40向CPE 44中的给定的CPE行进并且回到接入路由器40。在这一情况下，在接入路由器40与CPE之间的距离可以小于单向点到点光学通信。然而在接入路由器40与CPE 44之间的至少25-30km距离使用当前光纤技术是可实现的。

[0054] 在这一光学网络配置中，接入路由器40无需执行任何上游时隙调度以分配用于从CPE 44中的每个CPE传输的上游带宽。在其中在CPE之间均匀功率分割单个下游光学信号的系统中，在相同时间来自多于一个CPE的上游信号可能引起信号干扰。因此，在该类型的系统中，接入路由器中的调度器负责准予单独时隙，在这些单独时隙中，CPE可以向接入路由器上游发送数据。在许多带宽分配方案中，向CPE中的每个CPE提供固定的时隙以处理最大量的上游数据。然而数据要求可能极为突发，从而在少量数据时间期间导致大量浪费的带宽以便具有用于处理大量数据时间的容量。

[0055] 在图2的所示示例中，减轻这些顾虑，因为CPE 44中的每个CPE使用不同波长光学信号来发送上游数据。在这一情况下，在上游方向上通过梳形滤波器42传递之后，可以通过相同光纤上游发送不同波长光学信号而互不干扰。

[0056] 以这一方式，多个CPE 44即使CPE 44无光学发射器(例如激光器)仍然能够通过单个光学接口43实现与接入路由器40的双向通信。另外，CPE 44中的每个CPE可以利用宽带调制器、即对波长相对不灵敏的调制器以调制从接入路由器40接收的上游光学载波信号。这样，CPE 44中的每个CPE无需包括为特定波长定制的专门化接口部件并且可以避免与基于激光器的发送器关联的成本。这样，可以利用如下低成本CPE 44，可以容易向订户部署这些CPE而不考虑或者无需配置在接入网络内使用的梳形滤波器的具体配置或者端口。以这一方式，可以实现提供高速度、双向光学通信的低成本、低复杂性、高可扩展性的接入网络。

[0057] 图3是图示示例客户驻地设备50的框图，该客户驻地设备可以是图1-2的CPE 32、38或者44中的任何CPE。如图3的示例中所示，CPE 50包括光学接口模块53，该光学接口模块用于从光纤51接收用于由接入路由器的光学接口输出的多对光学通信信号中的任何光学通信信号对的经调制的光学发送信号46和未经调制的光学接收信号47。也就是说，光学接口模块53可以例如耦合到梳形滤波器的端口中的任何端口(即梳形滤波器45的任何端口
45)。光学接口模块53包括接收模块，该接收模块提供光电转换器52，该光电转换器用于将经调制的光学发送信号46解调成传入信号以用于由交换机结构55向订户设备58递送。此外，CPE 50的光学接口53包括发送模块，该发送模块具有光学调制器54和反射光学器件56，该光学调制器和这些反射光学器件用于根据来自订户设备58的电数据信号调制未经调制的光学接收信号47并且反射经调制的光学接收信号48以向接入路由器传达传出数据符号。
虽然出于示例的目的而示出为穿越公共光纤51，但是可以通过单独光纤传达经调制的光学发送信号46和未经调制的光学接收信号47。

[0058] 图4是图示根据本公开内容的一种或者多种技术的图1的光学接入网络的第二示例的示意图。图4的接入路由器60和CPE 66A-66M(“CPE 66”)可以例如代表图1-图3的接入路由器和CPE中的任何接入路由器和CPE。

[0059] 在图4中所示示例中，光学接入网络61包括PON，该PON包括将光学信号划分成不同波长而未划分功率的波分复用(WDM)梳形滤波器62。此外，光学网络61也包括在梳形滤波器62与CPE 66之间的每个光纤上的用于进一步划分光学信号的无源分光器64A-64N(“分光器
64”)。在这一示例中，梳形滤波器62可以经由端口65A-65N(“端口65”)将波长专属光学信号引向N个不同光纤(例如四十)，并且可以将每个光纤上的光学信号分割成去往M个CPE 66的集合的、相同波长的M个不同光学信号。以这一方式，接入网络61将分光器64用于由光学接口63提供的与不同波长中的每个波长关联的光学通信，以便向M个不同CPE的集合提供相同波长的上游和下游光学信号。在一个示例中，与32路分光器64一起使用40端口梳形滤波器
62。以这一方式，接入路由器60的单个光学接口63可以服务于多达1280个CPE。

[0060] 在这一配置中，可以在M个CPE之间功率分割在每个不同波长的光学信号。因而，接入路由器60的光学接口63提供用于多个调度器的执行环境，一个调度器用于耦合到光学接口63的梳形滤波器62的相应每个端口65、即一个调度器用于N个波长中的相应每个波长。N个调度器中的每个调度器动态服务于对于在特定的给定的波长通信的CPE 66的集合、即由分光器64耦合到梳形滤波器62的公共端口65的CPE 66的集合的数据传输请求、由此允许接入路由器60动态调度上游数据传输以便利用原本未使用的通信带宽。例如参照图4，在光学接口63上执行的第一调度器动态调度来自CPE 66中的每个CPE的上游通信，这些CPE连接到分光器64A并且经由与梳形滤波器的端口65A关联的第一波长与接入路由器60通信。相似地，在光学接口63上执行的第二调度器动态调度来自第二CPE集合(未示出)的上游通信，这些CPE连接到分光器64B并且经由梳形滤波器的端口65B关联的第二波长与接入路由器60通信。

[0061] 在一些情况下，调度器可以基于固定分配方案向CPE 66中的每个CPE分配带宽以适应最高流量情形。在其它情况下，调度器可以基于准备在CPE 66中的每个CPE发送的上游数据的报告或者请求的数量动态分配带宽。调度器中的每个调度器调度(i)通过由光学接口63向连接到梳形滤波器62的该端口的对应CPE集合输出的相应的经调制的光学发送信号的下游通信(即出口调度)；以及(ii)通过由光学接口向连接到梳形滤波器62的给定的端口65的CPE输出的相应的未经调制的光学接收信号的上游通信(即入口调度)二者。调度器基于用于去往CPE的光学接收信号的对应往返延迟时间来调度来自连接到梳形滤波器的给定的端口65的CPE中的每个CPE的上游通信(即来自连接到相同分光器64A和梳形滤波器62的相同端口65A的CPE 66的上游通信)。以这一方式，每个调度器保证在相同波长通信的CPE发送的输出符号在不同通信时隙到达接入路由器60。

[0062] 图5是图示下游和上游光学信号作为距离的函数的的示例距离-定时图。如讨论的那样，CPE中的每个CPE可以执行反射光学器件以通过分光器和梳形滤波器向接入路由器生成向上游的经调制的信号。如以上描述的那样，第二光学信号持续接通并且受在接入路由器的晶体振荡器精确控制。在固定的距离、例如在接入路由器与给定的CPE之间的距离，假设折射率未由于环境考虑、例如温度而改变，将在恒定时间延迟之后向接入路由器反射回具有精确控制的给定的波长的光学信号。以这一方式，用于在给定的波长与CPE集合通信的调度器可以计算何时将从CPE中的每个CPE反射回上游信号，并且可以根据用于CPE中的每个CPE的反射延迟时间分配带宽。

[0063] 在图5的示例中，接入路由器的光学接口在初始时间T1发送在给定的波长的未经调制的光学接收信号。未经调制的光学接收信号在时间T2由第一CPE(CPE#1)接收并且在时间T3由第二CPE接收(CPE#2)接收。在这一示例中，从接入路由器到CPE#1的光纤线缆的长度小于从接入路由器到CPE#2的长度。这样，未经调制的光学接收信号在比时间T2更大的时间T3到达CPE#2。这样，CPE#1和#2调制并且在不同时间、即在这一示例中为T4和T5反射回接收信号。包括由此携带的数据符号的经调制的接收信号在时间T6和T7到达接入路由器。

[0064] 如图5的示例中所示，在接入路由器与第一CPE之间的距离d1，精确控制的光学信号将以(2*d1)/c的往返延迟向接入路由器反射回，其中c是光速。此外，在接入路由器与第二CPE之间的距离d2，精确控制的光学信号将以(2*d2)/c的往返延迟向接入节点反射回。以这一方式，在接入路由器中的调度器可以分配用于第一CPE的上游时隙，从而从分路器到接入路由器的光纤在朝着与精确控制的波长关联的CPE的下游数据传输之后的(2*d1)/c的时间可用。调度器也可以分配用于第二CPE的上游时隙，从而光纤在下游数据传输之后的(2*d2)/c的时间可用于来自第二CPE的上游数据。

[0065] 在接入路由器中的调度器可以使用每个波长光学信号的精确控制以向CPE中的每个CPE调度上游传送时隙。也就是说，对于每个波长，对应调度器维护来自每个CPE的传入通信的前瞻时间表。在构造时间表时，调度器可以先向CPE中的每个CPE分配固定数量的最小保障带宽。在一个示例中，这一固定的带宽可以包括对于给定的波长可用于CPE中的每个CPE的标称带宽的近似10％。这一固定的带宽可以用来发送向接入路由器的上游带宽请求、控制平面信令和任何低延时数据传输。调度器然后可以根据来自CPE中的每个CPE的带宽请求分配剩余带宽。另外，在指派时隙时，调度器可以考虑与CPE中的每个CPE关联的上游反射延迟时间以便构造用于服务于请求的光学时间表。以这一方式，调度器允许CPE竞争剩余带宽、由此实现原本未使用的带宽的统计复用增益。

[0066] 图6是图示提供光学接口的示例接入路由器120的框图，该光学接口能够根据这里描述的原理通过公共光学接口与多个不同客户驻地设备(CPE)光学通信。接入路由器120可以包括路由器、比如图1的接入路由器28、36之一、核心路由器或者其它网络设备。在这一示例中，接入路由器120包括控制单元22，该控制单元包括路由部件126，该路由部件提供用于接入路由器120的控制平面功能。接入路由器120也包括多个转发部件130A-130N(“转发部件130”)和交换机结构128，这些转发部件和该交换机结构共同提供用于转发网络流量的数据平面。转发部件130经由接口卡132接收和发送数据分组。IFC 132是物理接口卡。在其它实施例中，转发部件130中的每个转发部件可以包括更多或者更少IFC。虽然未示出，但是转发部件130可以各自包括中央处理单元(CPU)和存储器。交换机结构128提供用于向转发部件130中的正确转发部件转发引入数据分组用于通过网络传输的高速互连。标题为MULTI-CHASSIS ROUTER WITH MULTIPLEXED OPTICAL INTERCONNECTS的美国专利申请2008/0044181描述一种多机架路由器，在该多机架路由器中使用多级交换机结构、比如3级Clos交换机结构作为高端转发平面以在多机架路由器的多个路由节点之间中继分组。通过引用将美国专利申请2008/0044181的全部内容结合于此。

[0067] 路由部件126提供控制平面功能，这些控制平面功能用于以路由表或者其它结构的形式存储网络拓扑、执行路由协议以与对等路由设备通信并且维护和更新路由表并且提供管理接口以允许用户接入和配置接入路由器120。控制单元122提供用于路由部件126的操作环境并且可以仅在软件或者硬件中被实施或者可以被实施为软件、硬件或者固件的组合。例如控制单元122可以包括执行软件指令的一个或者多个处理器。在该情况下，路由部件126可以包括各种软件模块或者守护程序(例如一个或者多个路由协议过程、用户界面等)，并且控制单元122可以包括用于存储可执行指令的计算机可读存储介质、比如计算机存储器或者硬盘。

[0068] 路由部件126由专用内部通信链路134连接到转发部件130中的每个转发部件。例如专用链路134可以包括吉比特以太网连接。路由部件126维护描述网络的拓扑的路由信息并且根据路由信息推导转发信息库(FIB)。一般而言，路由信息代表网络的总拓扑。通常，路由信息定义经由距离-矢量路由协议(例如BGP)学习的通过网络通向网络内的目的地/前缀的路由(即下一跳系列)或者定义具有使用链路状态路由协议(例如IS-IS或者OSPF)学习的互连的链路的网络拓扑。对照而言，FIB是基于对网络内的某些路由的选择而生成的并且将分组关键字信息(例如来自分组首部的目的地信息和其它选择信息)映射到一个或者多个特定下一跳并且最终映射到IFC 132的一个或者多个特定输出端口(例如物理接口端口)。路由部件126可以用基数树的形式生成FIB，该基数树具有代表网络内的目的地的叶节点。
美国专利7,184,437提供关于路由器的一个示例实施例的细节，该路由器将基数树用于路由解析，通过完全引用将该专利的内容结合于此。

[0069] 路由部件126向转发部件130中的每个转发部件中传达代表FIB的软件复制的数据以控制流量在数据平面内的转发。这允许更新在转发部件130中的每个转发部件中的存储器(例如RAM)中存储的软件FIB而未劣化接入路由器120的分组转发性能。在一些实例中，路由部件126可以推导用于每个相应转发部件130的单独和不同软件FIB。此外，转发部件130中的一个或者多个转发部件包括专用集成电路(ASIC)(未示出)，转发部件130基于向每个相应转发部件130复制的软件FIB(即软件FIB的硬件版本)用FIB的硬件复制对这些ASIC编程。在接入路由器120中的转发部件130中的每个转发部件可以包括用于调度向IFC 132转发传出分组的一个或者多个出口调度器。

[0070] IFC 132中的一个或者多个IFC可以提供如这里描述的光学接口133、比如图2的光学接口43和图4的光学接口63。接入路由器120的光学接口133中的每个光学接口可以包括用于在多个不同波长通信的多对光学发射器135A-135N、例如激光器。每对光学发射器135A-135N包括输出在波长之一的经调制的光学发送信号的第一光学发射器和输出在波长中的相同波长的未经调制的光学接收信号的第二光学发射器。

[0071] 另外，光学接口中的每个光学接口包括一个或者多个入口调度器。入口调度器可以如以上关于图4和图5描述的那样操作以分配用于与在给定的波长的光学信号关联的CPE的上游带宽和时隙。例如在接入路由器120包括在四十个不同波长控制的四十个光学源的情况下，光学接口可以包括四十个调度器，每个光学源一个调度器。

[0072] 图7是图示用于这里描述的网络系统的分布式锁相环(PLL)的一个示例的框图。在一个示例中，由于CPE使用反射光学器件，则接入路由器的光学接口和CPE作为分布式锁相环操作以紧密管理用于发送和接收光学信号的钟控方案。这可以允许这里描述的接口减少通常原本可以在分配的时隙之间使用的时间延迟(缓冲)，因为接入路由器和CPE可以基于相同的高度地准确时钟操作。在CPE处，可以相移发送时钟以减少在传输时隙之间的间隙为例如仅数皮秒(picosecond)。

[0073] 在图7的示例中，分布式PLL 200包括第一部件211，在该第一部件中，锁相环202在接入路由器的光学接口内操作。PLL 202锁定到从由CPE反射的传入接收信号恢复的CPE发送时钟上。比较器203基于当前CPE发送时钟和接入路由器在向CPE发送未经调制的光学接收信号时使用的主控时钟的比较来输出延迟调整。以这一方式，PLL 202在来自CPE的符号速率上锁定并且与在接入路由器的主控时钟一起向相位检测器比较器203中馈送以确定可以从CPE时钟去除的延迟的数量。CPE包括分布式锁相环的第二部件209，在该第二部件中，CPE的存储装置204存储任何延迟调整，并且相位调整部件206实时调整CPE在调制并且向接入路由器反射回接收信号时使用的恢复的接收时钟。

[0074] 在一些示例中，这里描述的接入网络使用初始化过程，客户驻地设备(CPE)通过该初始化过程向接入路由器注册。例如接入路由器可以周期性地(例如每数秒)输出标识信标(“IDENT”)，在该标识信标期间，耦合到接入路由器的每个CPE在标识时隙的子时隙期间用唯一标识答复。例如可以将标识时隙划分成三十二个子时隙，在这些子时隙期间，耦合到用于给定的波长的给定的分光器的32个CPE中的每个CPE可以向接入路由器注册。在一些示例中，在CPE已经注册并且被指派时隙的情况下，CPE在子时隙期间用数据答复。

[0075] 已经描述本发明的各种实施例。这些和其它实施例在所附权利要求的范围内。