УСТРОЙСТВО ОТКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАТЧИКА
DEVICE FOR DISCONNECTION OF TRANSMITTER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству отключения передатчика и, в частности, относится к устройству отключения оптического передатчика для интеграции с оконечным узлом оптической сети. Оно также относится к оконечному узлу оптической сети, включающему в себя устройство отключения передатчика, пассивной оптической сети, включающей в себя такой оконечный узел оптической сети, и способу функционирования устройства отключения передатчика.
Предшествующий уровень техники
По мере того как потребители требуют каналы связи с все большей пропускной способностью, волоконно-оптические сети связи телекоммуникационных компаний становятся все ближе к конечным пользователям. Распространение оптических сетей связи ближе к пользователю, так что оптическая сеть замещает более традиционную медную абонентскую линию, известно как “оптическое волокно до точки X” (FFTx). Волоконно-оптическая сеть может быть протянута до стойки, которая обслуживает свое окружение. В качестве альтернативы, она может быть протянута до пункта обслуживания нескольких абонентов. Сеть, основывающаяся на оптическом волокне, может быть также протянута до здания, либо до дома или работы конечного пользователя. Эти типы архитектур оптических сетей могут быть реализованы с использованием пассивной оптической сети.
Пассивная оптическая сеть имеет архитектуру “точка-множество точек”, в которой оптические разветвители используются таким образом, чтобы отдельное оптическое волокно обслуживало множество конечных пользователей. Пассивная оптическая сеть включает в себя оконечный узел оптической линии (OLT), содержащийся в телефонном коммутаторе или центральном офисе или расположенной на улице стойке, например, по меньшей мере один оптический разветвитель и оконечный узел оптической сети (ONT) в помещении конечного пользователя. Оптические волокна используются для соединения оконечного узла оптической линии с оконечными узлами оптической сети. Таким образом, нисходящие сигналы транслируются на все из оконечных узлов оптической сети, которые подсоединены к оконечному узлу оптической линии через пассивную оптическую сеть. Восходящие сигналы в типичном случае основываются на схеме связи с множественным доступом с временным разделением каналов (TDMA). Таким образом, конечному пользователю требуется получить свою временную квоту использования оптической среды, с тем чтобы только один конечный пользователь мог осуществлять передачу в любой заданный момент времени. Конфигурация пассивной оптической сети является выгодной в плане стоимостной эффективности, поскольку для обслуживания нескольких конечных пользователей требуется минимальное количество сетевого оборудования.
Тем не менее, поскольку восходящая связь по пассивной оптической сети разделяется по времени с использованием TDMA, то если один оконечный узел оптической сети не подчинится выделенному ему временному слоту передачи и пошлет непрерывный или несинхронизированный свет (т.е. вне выделенного ему временного слота, назначенного функциональным блоком планирования из состава оконечного узла оптической линии), это серьезно нарушит или сделает невозможной восходящую связь для остальных оконечных узлов оптической сети. Данный сценарий, при злонамеренном конечном пользователе, иногда упоминается как “непослушный ONT”. Непослушный оконечный узел оптической сети может функционировать несколькими путями для нарушения связи по пассивной оптической сети.
Непослушный ONT может иметь непрерывный источник света, подсоединенный к волоконно-оптическому соединителю, который обычным образом подсоединяет оконечный узел оптической сети к пассивной оптической сети. Это затем может быть использовано для нарушения связи для остальных оконечных узлов оптической сети. В качестве альтернативы, программное или аппаратное обеспечение непослушного ONT может эксплуатироваться так, чтобы побуждать его испускать свет непрерывным образом или испускать несинхронизированный свет.
Сущность изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство отключения оптического передатчика для управления оптическим передатчиком, содержащее модуль слежения и модуль отключения, при этом модуль слежения выполнен с возможностью определять, по меньшей мере, когда оптический передатчик является активным, а модуль отключения выполнен с возможностью подсоединяться ко входу активации оптического передатчика и прерывать сигнал активации, подаваемый в оптический передатчик, по меньшей мере, когда модулем слежения определено, что оптический передатчик активен вне предопределенного интервала времени.
Это является выгодным, поскольку устройство отключения передатчика света может быть интегрировано в оконечный узел оптической сети и, следовательно, с низким риском несанкционированного вмешательства. Устройство согласно настоящему изобретению будет работоспособным, даже если оконечному узлу оптической сети не удается реагировать или отвечать на управляющие сообщения. Более того, поскольку модуль отключения подсоединен ко входу активации оптического передатчика, для злонамеренного конечного пользователя будет крайне трудно обойти отключающее устройство.
Входом активации может быть вход источника питания или вход сигналов данных или вход включения/отключения для оптического передатчика. Это является выгодным в том плане, что отключающее устройство может прерывать сигнал, который активирует оптический передатчик, без необходимости полагаться на корректное функционирование каких-либо других компонентов для деактивации оптического передатчика.
Модуль отключения может быть выполнен с возможностью прерывать сигнал активации, подаваемый на вход активации, когда модулем слежения определено, что сигнал активации активен в течение периода времени, большего, чем упомянутый предопределенный период времени. Это является выгодным, поскольку для восходящей связи по пассивной оптической сети, например, используется множественный доступ с временным разделением каналов, и, следовательно, ожидается, что оптический передатчик будет активен только в течение ограниченных периодов времени. Если же оптический передатчик будет осуществлять передачу в течение времени, большего, чем предопределенное время, то в отношении него может быть сделан вывод о том, что он осуществляет передачу не в назначенном ему временном слоте, и он может быть соответственным образом отключен.
Устройство отключения оптического передатчика может содержать фильтр верхних частот. Это является выгодным, поскольку для отключения оптического передатчика непослушного оконечного узла оптической сети можно использовать предельно простую и недорогую электронику.
Упомянутый предопределенный интервал времени может представлять собой период времени, в пределах которого оптическому передатчику разрешено осуществлять передачу, основывающийся на временном слоте способа доступа к каналу, при этом модуль отключения выполнен с возможностью прерывать сигнал активации, если он имеет место вне этого временного слота. Это является выгодным, поскольку устройство отключения оптического передатчика может иметь полный контроль над оптическим передатчиком для гарантирования надежности пассивной оптической сети.
Устройство отключения оптического передатчика может быть интегрировано в оконечный узел оптической сети из состава пассивной оптической сети.
Модуль слежения может быть выполнен с возможностью отслеживать сигналы, принимаемые оконечным узлом оптической сети, для определения упомянутого предопределенного интервала времени. Это является выгодным, поскольку для модуля слежения не требуется предварительного программирования, так как он может сам определить упомянутый предопределенный интервал времени. А именно, модуль слежения может быть выполнен с возможностью определять границы фреймов и выделенный временной слот, в котором разрешена передача.
Согласно второму аспекту изобретения предлагается оконечный узел оптической сети, содержащий оптический передатчик и генератор сигнала активации, при этом оптический передатчик приспособлен для передачи света по приему сигнала активации от генератора сигнала активации, и устройство отключения оптического передатчика, содержащее модуль слежения и модуль отключения, при этом модуль слежения выполнен с возможностью определять, по меньшей мере, когда оптический передатчик является активным, а модуль отключения подсоединен ко входу активации оптического передатчика и выполнен с возможностью прерывать сигнал активации, подаваемый в оптический передатчик, по меньшей мере, когда модулем слежения определено, что оптический передатчик активен вне предопределенного интервала времени.
Согласно третьему аспекту изобретения предлагается способ управления оптическим передатчиком, выполненным с возможностью активации сигналом активации, содержащий этапы, на которых отслеживают, по меньшей мере, когда передатчик является активным; определяют, является ли оптический передатчик активным вне предопределенного интервала времени; и прерывают сигнал активации, подаваемый в оптический передатчик, если оптический передатчик является активным вне предопределенного интервала времени.
Это является выгодным, поскольку способ позволяет проверять, осуществляет ли оптический передатчик передачу, когда он не должен этого делать, и если это так, прерывать сигнал, который побуждает его осуществлять передачу.
Перечень чертежей
Далее, исключительно в качестве примера, следует подробное описание настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых
Фиг.1 - пассивная оптическая сеть,
Фиг.2 - первый вариант осуществления настоящего изобретения,
Фиг.3 - структура модуля слежения и модуля отключения, показанных на Фиг.2,
Фиг.4 - второй вариант осуществления настоящего изобретения,
Фиг.5a, 5b и 5c - различные сигналы активации, которые могут быть приняты устройством отключения оптического передатчика,
Фиг.6 - логическая блок-схема работы устройства отключения оптического передатчика.
Подробное описание
На Фиг.1 показан пример пассивной оптической сети 1, используемой для сетевых архитектур “оптическое волокно до точки X”. Пассивная оптическая сеть 1 содержит оконечный узел 2 оптической линии (OLT), соединенный со множеством оконечных узлов 3, 4, 5, 6 оптической сети (ONT). Выходной сигнал 7 из оконечного узла оптической линии разветвляется разветвителем 8 так, что оконечный узел 2 оптической линии оказывается соединенным с каждым из оконечных узлов 3, 4, 5, 6 оптической сети. Нисходящая связь, т.е. от оконечного узла 2 оптической линии к одному из оконечных узлов 3, 4, 5, 6 оптической сети, осуществляется в отношении всех из оконечных узлов оптической сети. Таким образом, каждый оконечный узел 3, 4, 5, 6 оптической сети должен сбрасывать сообщения, которые ему не предназначаются. Восходящая связь в типичном случае реализуется с использованием схемы множественного доступа, такой как множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA). Это позволяет каждому из оконечных узлов оптической сети посылать сообщения в предопределенном временном слоте. Это позволяет избежать коллизий, когда отдельные оптические линии связи сходятся в разветвителе 8. Однако если один из оконечных узлов 3, 4, 5, 6 оптической сети не подчиняется своему временному слоту, связь может быть нарушена для остальных узлов. Более того, если оптический передатчик одного из оконечных узлов оптической сети постоянно активен, это может обусловить невозможность связи для остальных узлов.
Фиг.2 показывает вариант осуществления устройства 10 отключения оптического передатчика (OTDD), интегрированного в оконечный узел оптической сети пассивной оптической сети. Устройство 10 отключения оптического передатчика интегрировано с оптическим передатчиком 14 (OT), который содержит лазерный диод. Отключающее устройство 10 содержит модуль 11 слежения (MM) и модуль 12 отключения (DM). Модуль 11 слежения подсоединен к одной из линий 13, 17, 19 активации, по которой в оптический передатчик 14 подаются сигналы активации. В частности, модуль слежения подсоединен к линии 17 активации, по которой в оптический передатчик 14 подаются сигналы данных. При поступлении сигналов данных по линии активации 17 оптический передатчик 14 испускает свет в соответствии с этими сигналами. Хотя в этом варианте осуществления сигналы активации представляют собой сигналы данных, сигналом активации может быть сигнал, переносимый по линии 13 ко входу включения/отключения оптического передатчика 14, которым передатчик включается и отключается, либо сигнал, переносимый по линии 19, по которой к оптическому передатчику подается электропитание. Лазерный диод 14 подключен к волоконно-оптическому кабелю 15, который соединяет оконечный узел оптической сети с пассивной оптической сетью 1. Модуль 12 отключения подсоединен ко входу 16 активации лазера 14 через выходную линию 18. Таким образом, устройство 10 отключения оптического передатчика размещено на линии 17 активации для лазера 14, что затрудняет несанкционированное вмешательство. В частности, устройство 10 отключения оптического передатчика размещается таким образом, чтобы оно располагалось между устройством генерирования сигнала активации, которым подается сигнал активации, и оптическим передатчиком 14.
1
1
2
Форма устройства 10 отключения передатчика света показана на Фиг.3. В этом варианте осуществления модуль 11 слежения и модуль 12 отключения представляют собой RC-цепь, содержащую первый резистор 20 (R), конденсатор 21 (C) и второй резистор 22 (R). Первый резистор 20 принимает сигналы активации из линии 17. Конденсатор 21 подсоединен к выходной линии 18 из отключающего устройства 10. Первый резистор 20 и конденсатор 21 соединены последовательно. Второй резистор 22 подсоединен между землей 23 и выходной линией 18. Первый резистор 20, конденсатор 21 и второй резистор 22 образуют фильтр верхних частот. Величины первого резистора 20, конденсатора 21 и второго резистора 22 выбираются так, чтобы сигнал активации, подаваемый на вход 16 активации, прерывался, если лазер остается включенным (т.е. испускает свет) в течение времени, превышающего предопределенное время. Предопределенный интервал времени в данном варианте осуществления представляет собой длительность временного слота TDMA, которая представляет собой время, в течение которого оконечному узлу оптической сети разрешено осуществлять передачу, и в типичном случае равна 125 микросекунд. Таким образом, сигнал активации (т.е. сигнал данных), который имеет место (т.е. переносит данные) в течение времени, превышающего по длительности временной слот, считается нарушающим восходящую связь по пассивной оптической сети. Величины первого резистора 20, конденсатора 21 и второго резистора 22 также выбираются из тех соображений, чтобы отключающее устройство 10 имело высокое полное сопротивление по отношению к сигналу активации, с тем чтобы он не нарушал согласование полных сопротивлений этой линии 17. В настоящем варианте осуществления величиной первого резистора 20 является 10 кОм, величиной конденсатора 21 является 1 нФ и величиной второго резистора 22 является 16 кОм.
Сигнал 13 активации (т.е. данных) содержит высокоскоростные данные, соответствующие, например, 1,25 Гбит/с, и, следовательно, имеет форму высокочастотных периодов логической 1 и логического 0. Отключающее устройство 10 согласно данному варианту осуществления имеет пропускную способность, меньшую указанной, и, следовательно, импульсы игнорируются этим устройством, и только когда оптический передатчик постоянно включен, модуль 12 отключения будет прерывать сигнал активации и, тем самым, отключать оптический передатчик 14. Следует понимать, что компоненты отключающего устройства по Фиг.3 выбираются для соответствия скорости передачи данных, с тем чтобы устройство могло надежно работать при 2,5 Гбит/с или 10 Гбит/с, например.
Отключающее устройство 10 по Фиг.2 и 3 выполнено с возможностью отключать оптический передатчик 14, если сигнал активации имеет место в течение времени, превосходящего предопределенное время. Таким образом, отключающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может эффективно предотвращать нарушения в пассивной оптической сети, обусловленные непослушным оконечным узлом оптической сети, у которого постоянно включен лазер.
На Фиг.4 показан второй вариант осуществления устройства 10 отключения оптического передатчика. Используются те же самые ссылочные номера, что присутствовали для обозначения признаков в предыдущем варианте осуществления. Часть оконечного узла 6 оптической сети показана содержащей оптический передатчик 14 в сочетании с оптическим приемником 41 (Rx). Оптический передатчик 14 содержит лазерный диод, хотя он может содержать и другие источники света. Обмен оптическими сигналами, исходящими из передатчика 14 и поступающими в приемник 41, с пассивной оптической сетью осуществляется через объединитель 42. Передатчик 14 и приемник 41 также подсоединены к схеме обработки оконечного узла оптической сети, которая показана на Фиг.4 как схема 43 гигабитной пассивной оптической сети (GPON). Схема 43 GPON подсоединена к лазерному диоду 14 посредством линий 13 и 17 активации (линия подачи питания не показана в этом варианте осуществления). Линия 13 активации представляет собой линию включения/отключения, которая включает и отключает оптический передатчик 14. Линия 17 активации представляет собой линию сигналов данных. Приемник 41 подсоединен к схеме 43 GPON посредством линии 44 приемника. Таким образом, устройство 10 отключения оптического передатчика согласно данному варианту осуществления подключено между схемой 43 GPON и передатчиком 14 и приемником 41. Схема 43 GPON генерирует сигналы активации, и, следовательно, устройство 10 отключения оптического передатчика размещается между генератором сигнала активации и оптическим передатчиком 14.
Устройство 10 отключения оптического передатчика содержит модуль 11 слежения и модуль 12 отключения. Как и в предыдущем варианте осуществления, модуль 11 слежения подсоединен к линии 17 активации. В этом варианте осуществления модуль 11 слежения также подсоединен к линии 44 приемника. Модуль 12 отключения подключен между линией 17 активации и выходной линией 18, которая подсоединена ко входу 16 активации лазера 14.
Модуль 11 слежения выполнен с возможностью отслеживать линию 44 приемника на предмет управляющих сообщений, посылаемых по пассивной оптической сети. В частности, средство 11 слежения извлекает принимаемую оконечным узлом оптической сети информацию, относящуюся к границам фреймов TDMA, подробностям временного слота, выделенного этому конкретному оконечному узлу оптической сети, и задержке на выравнивание для оконечного узла оптической сети. На основе этой информации модуль 11 слежения может предписать модулю 12 отключения прервать линию 17 активации на вход 16 активации для периодов времени вне временного слота для этого конкретного оконечного узла оптической сети. Таким образом, сигнал активации, посылаемый в лазер 14 вне его разрешенного временного слота, будет заблокирован модулем 12 отключения, тем самым отключая лазер 14.
На Фиг.5a, 5b, 5c показаны примеры сигналов активации, принимаемых устройством 10 отключения передатчика света по Фиг.3 и 4. На Фиг.5a-5c временной слот TDMA для конкретного оконечного узла оптической сети представлен временем между штриховыми линиями 50 и 51. Этот временной слот считывается из линии 44 приемника модулем 11 слежения в варианте осуществления по Фиг.4. Предопределенный период времени согласно варианту осуществления по Фиг.3 установлен как период времени между штриховыми линиями 50 и 51, а именно 125 мкс. Специалистам должно быть понятно, что другие периоды времени возможны, так как выбор предопределенного периода времени будет зависеть от конфигурации пассивной оптической сети.
На Фиг.5a сигнал активации имеет место в течение менее 125 мкс и в пределах временного слота. В этом случае оконечный узел оптической сети не считается непослушным, и модуль 12 отключения не прерывает сигнал активации ни в одном из вариантов осуществления.
На Фиг.5b сигнал активации поддерживается постоянно. В варианте осуществления по Фиг.3 модуль 12 отключения прервет сигнал активации, тем самым отключая оптический передатчик 14, когда сигнал активации имеет место в течение времени, превосходящего предопределенный период времени, т.е. в момент времени 52. Если в более позднее время сигнал активации пропадет, модуль 12 отключения позволит лазеру 14 снова активироваться, и модуль слежения продолжит определять, остается ли лазер активным в течение времени, превосходящего предопределенное время.
В варианте осуществления по Фиг.4 модуль 11 слежения имеет знание о том, когда временной слот TDMA начинается и заканчивается, и, таким образом, предписывает модулю 12 отключения прервать сигнал активации на период времени, предшествующий началу временного слота 50 и после окончания временного слота 51. Если в более позднее время сигнал активации пропадет, модуль отключения продолжает держать лазер 14 в отключенном состоянии в течение предопределенного времени выдержки, которое может быть определено оператором, а затем возобновляется нормальное функционирование, как описывалось выше. Если модуль 12 отключения запрашивается прерывать сигналы 17 неоднократно, модуль отключения приспособлен отключать лазер 14 на постоянной основе. Оконечный узел оптической сети потребуется заменить. Следует понимать, что модуль 12 отключения может альтернативно быть выполнен с возможностью продолжать держать лазер 14 отключенным на предопределенное время выдержки вместо отключения его на постоянной основе или предпринимать другое действие, требующееся сетевому оператору.
На Фиг.5c показан сигнал активации, который остается активным в течение периода времени, меньшего одного временного слота, но имеет место за концом временного слота 51. В варианте осуществления по Фиг.3 сигнал активации не будет прерван, так как сигнал активации не имеет места в течение времени, превосходящего временной слот TDMA. Однако в варианте осуществления по Фиг.4 модуль 11 слежения определит, что оконечный узел оптической сети является непослушным, после того как сигнал активации будет иметь место за концом временного слота 51 и, следовательно, предпишет модулю 12 отключения прервать сигнал активации в момент времени 51.
На Фиг.6 показан способ функционирования устройства 10 отключения оптического передатчика. На этапе 60 средство 11 слежения отслеживает входящие сигналы из пассивной оптической сети в линии 44 приемника. На этапе 61 средство 11 слежения обнаруживает границы фреймов и выделенный временной слот, в котором оконечному узлу оптической сети разрешено осуществлять передачу. В первом варианте осуществления этап 61 предопределяется выбором значений первого резистора 20, конденсатора 21 и второго резистора 22. На этапе 62 задействуется отслеживание того, когда оптический передатчик является активным. В обоих из вышеописанных вариантов осуществления для этого отслеживается линия 17 активации, соответствующая сигналу данных. Тем не менее, следует понимать, что может отслеживаться другая линия 13, 19 активации или выходной сигнал оптического передатчика 14, либо отслеживание может выполняться любым другим подходящим путем. Как показано на этапе 63, модуль 11 слежения определяет, является ли оптический передатчик 14 активным вне предопределенного интервала времени. В первом варианте осуществления это определяется как длительность периода времени, в течение которого оптический передатчик активен. Во втором варианте осуществления модуль слежения имеет знание о том, когда оптический передатчик должен, а когда не должен передавать. Если определено, что передатчик осуществляет передачу вне предопределенного интервала времени, в котором ему разрешено осуществлять передачу, способ переходит к этапу 65. На этапе 65 оптический передатчик 14 отключается путем, например, прерывания сигналов данных, посылаемых в оптический передатчик. Если же оптический передатчик активен только в пределах границ, задаваемых предопределенным интервалом времени, способ возвращается через этап 64 к продолжению отслеживания. На этапе 66 оптический передатчик 14 может быть вновь активирован, и средство 11 слежения продолжит выполнять отслеживание. В качестве альтернативы, оптический передатчик 14 может быть отключен на постоянной основе или повторно активирован по прошествии периода времени выдержки.