專利名稱：以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernet Passive Optical Network，簡(jiǎn)寫為EPON)中，實(shí)現(xiàn)帶寬控制的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
參見圖1，EPON系統(tǒng)采用一個(gè)局端設(shè)備-光纖線路終端11(Optical lineTerminal，簡(jiǎn)稱OLT)通過(guò)光分配網(wǎng)12連接多個(gè)遠(yuǎn)端設(shè)備-光網(wǎng)絡(luò)單元13(OpticalNet Unit，簡(jiǎn)稱ONU)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)(圖中示出一個(gè)OLT連接3個(gè)ONU)，是一種樹形分支系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。OLT側(cè)至ONU側(cè)的下行方向數(shù)據(jù)流(DownStream)如圖1A中所示，下行數(shù)據(jù)流1、2、3以廣播方式流向三個(gè)ONU分支，經(jīng)ONU1、ONU2、ONU3再分流到相應(yīng)的用戶端14；ONU側(cè)至OLT側(cè)的上行方向數(shù)據(jù)流(UpStream)如圖1b中所示，三個(gè)用戶14的數(shù)據(jù)分別經(jīng)過(guò)相應(yīng)的ONU1、ONU2、ONU3后，再匯總流向OLT側(cè)。從圖中可以看出，系統(tǒng)傳輸帶寬由多個(gè)ONU共享，因此EPON系統(tǒng)需要根據(jù)用戶需求對(duì)線路中上下行帶寬進(jìn)行管理控制(根據(jù)帶寬控制機(jī)制)，以保障各支路的帶寬權(quán)益，并防止上行數(shù)據(jù)鏈路發(fā)生沖突。
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外EPON設(shè)備提供商普遍采用的帶寬控制策略是只對(duì)ONU的上行帶寬進(jìn)行控制，對(duì)各ONU的下行帶寬則不進(jìn)行控制，是按需提供的。這種從技術(shù)角度出發(fā)的基本考慮，其目的是為了防止EPON系統(tǒng)上行共享鏈路時(shí)發(fā)生沖突。但是從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的角度來(lái)看，這樣的控制策略對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是十分不方便的。
由于以太網(wǎng)接入數(shù)據(jù)上下行流向的不平衡性，實(shí)際上下行帶寬管理是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的下行廣播式的帶寬管理策略使運(yùn)營(yíng)商無(wú)法控制各用戶業(yè)務(wù)單元的下行流量分配；難于將下行流量與用戶計(jì)費(fèi)相聯(lián)系；更為嚴(yán)重的是該策略無(wú)法防止某ONU侵占其它ONU的帶寬利益?；谝陨戏治?，傳統(tǒng)帶寬控制策略無(wú)法有效保障EPON用戶的根本利益，難以滿足電信運(yùn)營(yíng)商的基本管理需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，通過(guò)采用這種簡(jiǎn)潔方便的MAC層帶寬控制方案，不僅能防止EPON系統(tǒng)各ONU上行數(shù)據(jù)的沖突，和按與各ONU用戶簽定的帶寬協(xié)議來(lái)管理各ONU的上行帶寬，還能有效控制各ONU的下行帶寬分配，為運(yùn)營(yíng)商提供一種靈活可靠的帶寬管理手段。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是這樣的一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，是在由OLT、光分配網(wǎng)和多個(gè)ONU組成的以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行上下行方向的帶寬控制，其特征在于包括A.取各ONU的上下行用戶帶寬協(xié)議，將各ONU上下行用戶帶寬協(xié)議換算成一固定周期內(nèi)各ONU的上下行帶寬授權(quán)內(nèi)容；B.OLT將各ONU的下行帶寬授權(quán)內(nèi)容保存在OLT側(cè)下行時(shí)分控制器的下行授權(quán)寄存器中，和將各ONU的上行帶寬授權(quán)內(nèi)容分別封裝成MAC控制幀格式的含有OLT側(cè)時(shí)間標(biāo)簽值的帶寬授權(quán)幀，發(fā)送給對(duì)應(yīng)ONU側(cè)并保存在對(duì)應(yīng)ONU側(cè)上行發(fā)送控制器的上行授權(quán)寄存器中；C.OLT側(cè)緩存各ONU的下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，由OLT側(cè)的下行時(shí)分控制器根據(jù)下行授權(quán)寄存器保存的下行帶寬授權(quán)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)各ONU下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的下行發(fā)送控制；D.ONU側(cè)緩存各ONU的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，由各ONU側(cè)的上行發(fā)送控制器根據(jù)上行授權(quán)寄存器保存的上行帶寬授權(quán)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)各ONU上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的上行發(fā)送控制。
本發(fā)明的技術(shù)方案，利用固定周期內(nèi)的時(shí)分復(fù)用手段實(shí)現(xiàn)EPON系統(tǒng)對(duì)上下行共享鏈路帶寬的分配和控制。上行方向，該方案利用以太網(wǎng)MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀傳遞時(shí)鐘同步消息及帶寬授權(quán)消息，時(shí)分控制各ONU上行發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)發(fā)送；下行方向，該方案在OLT端為各ONU配置數(shù)據(jù)的多隊(duì)列緩存，利用MAC地址與ONU ID的轉(zhuǎn)換表查到目的ONU_ID，并利用時(shí)分控制器控制下行發(fā)送多隊(duì)列的入隊(duì)列及出隊(duì)列操作，實(shí)現(xiàn)下行帶寬控制。
本發(fā)明方法經(jīng)濟(jì)有效地根據(jù)各ONU的帶寬協(xié)議管理控制EPON系統(tǒng)各ONU的雙向帶寬。
本發(fā)明的技術(shù)方案用下行帶寬授權(quán)消息配置下行發(fā)送寄存器，利用該發(fā)送寄存器控制下行發(fā)送起始時(shí)間點(diǎn)及發(fā)送時(shí)長(zhǎng)，通過(guò)對(duì)下行出隊(duì)列操作的時(shí)分控制，實(shí)現(xiàn)下行帶寬控制。各ONU按照接收到的帶寬授權(quán)配置上行發(fā)送寄存器，實(shí)現(xiàn)上行帶寬控制。
利用MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀，實(shí)現(xiàn)授權(quán)消息的下行傳遞；帶寬授權(quán)幀含有時(shí)間標(biāo)簽值，用于實(shí)現(xiàn)各ONU側(cè)與OLT側(cè)的系統(tǒng)時(shí)鐘同步。
本發(fā)明的技術(shù)方案，帶寬管理的方式集中易控，只需在各OLT側(cè)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)上下行帶寬的配置與管理；OLT側(cè)與各ONU側(cè)各自獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)對(duì)上下行帶寬的時(shí)分控制，即上行與下行帶寬的配置管理可以相互獨(dú)立地進(jìn)行。
本發(fā)明采用的上下行帶寬控制方法能夠充分利用線路資源，在低成本的EPON平臺(tái)上提供可靠的上下行連接通道，同時(shí)為電信運(yùn)營(yíng)商提供簡(jiǎn)潔方便的上下行帶寬管理方式，確保接入網(wǎng)段運(yùn)營(yíng)收費(fèi)的合理性，即接入網(wǎng)用戶所享受的帶寬能與其付費(fèi)保持正比。
本發(fā)明的方法能提高接入網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)EPON系統(tǒng)上下行共享帶寬的控制和管理能力，保障EPON用戶的帶寬權(quán)益。


圖1是多業(yè)務(wù)EPON(MS-EPON)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖1A中示出下行數(shù)據(jù)流方向，圖1B中示出上行數(shù)據(jù)流方向；圖2是多業(yè)務(wù)EPON(MS-EPON)系統(tǒng)的上下行帶寬分配示意圖，圖2A中示出下行帶寬分配，圖2B中示出上行帶寬分配，圖2C中示出實(shí)施帶寬分配的一個(gè)多業(yè)務(wù)EPON(MS-EPON)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；圖3是OLT向ONU傳遞帶寬授權(quán)信息(循環(huán)周期Tms時(shí)間內(nèi)各ONU占用時(shí)隙的信息)的消息格式；圖4是時(shí)鐘同步原理圖，圖4A中示出ONU側(cè)與OLT側(cè)時(shí)鐘同步的原理性框圖，圖4B中示出ONU計(jì)數(shù)器值的校正過(guò)程；圖5是上行帶寬控制原理圖，圖5A中示出在一個(gè)發(fā)送周期內(nèi)的上行帶寬授權(quán)，圖5B中示出OLT側(cè)到ONU側(cè)的上行帶寬控制原理框圖；圖6是下行帶寬控制原理圖，圖6A中示出下行帶寬控制原理，圖6B中示出下行帶寬的分配結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明采用雙向時(shí)分控制策略在EPON點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的系統(tǒng)中，定義數(shù)據(jù)傳輸周期T；根據(jù)運(yùn)營(yíng)商與各ONU用戶之間的帶寬協(xié)議，將每個(gè)發(fā)送周期分段成若干時(shí)隙(定義為帶寬授權(quán)，具體包括授權(quán)起始時(shí)刻與授權(quán)大小即時(shí)長(zhǎng))，并規(guī)定各ONU只能在自己的授權(quán)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。由于運(yùn)營(yíng)商與各ONU用戶之間達(dá)成的帶寬協(xié)議，其上下行帶寬可能對(duì)稱但更可能是不對(duì)稱的，本發(fā)明技術(shù)方案支持上下行相互獨(dú)立的帶寬授權(quán)方式。
為實(shí)現(xiàn)雙向時(shí)分控制策略，首先需要通過(guò)網(wǎng)管界面獲取各ONU的上下行用戶帶寬協(xié)議。其次，在OLT側(cè)的CPU中，利用系統(tǒng)軟件將各ONU用戶帶寬協(xié)議換算成各ONU的上下行帶寬授權(quán)。然后通過(guò)EPON管理通道，將上下行帶寬授權(quán)保存在OLT側(cè)下行時(shí)分控制器的現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)芯片的授權(quán)寄存器中。接下來(lái)，在OLT側(cè)，一方面由FPGA芯片將各ONU上行帶寬授權(quán)封裝成各MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀，發(fā)送給相應(yīng)ONU，由ONU側(cè)的上行授權(quán)寄存器FPGA芯片接收并保存；另一方面，EPON系統(tǒng)在OLT側(cè)緩存各ONU的下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，并利用OLT側(cè)的下行授權(quán)寄存器實(shí)現(xiàn)EPON的下行發(fā)送控制。在各ONU側(cè)，緩存各ONU的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，并利用各ONU側(cè)的上行授權(quán)寄存器實(shí)現(xiàn)PON內(nèi)數(shù)據(jù)流的發(fā)送控制。
此外，為了保證各ONU的步調(diào)一致，需要同步各ONU的時(shí)鐘，使之與OLT時(shí)鐘相一致。
綜上所述，本發(fā)明方案需要完成帶寬授權(quán)計(jì)算、EPON系統(tǒng)時(shí)鐘同步、帶寬授權(quán)信息傳遞、數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)分控制等子任務(wù)。下面以在多業(yè)務(wù)EPON系統(tǒng)(Multi-Service EPON，簡(jiǎn)稱為MS-EPON，可支持傳統(tǒng)電路業(yè)務(wù)E1與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在千兆以太網(wǎng)上同時(shí)傳輸?shù)南到y(tǒng))上，實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案為例，并結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明方案中的各子任務(wù)。
帶寬授權(quán)計(jì)算子任務(wù)EPON系統(tǒng)將ONU用戶帶寬協(xié)議轉(zhuǎn)換為帶寬授權(quán)的過(guò)程稱為帶寬授權(quán)計(jì)算過(guò)程。本發(fā)明在OLT側(cè)CPU中，通過(guò)系統(tǒng)軟件，利用制定在協(xié)議中的各ONU的帶寬分配表計(jì)算出各ONU的上下行帶寬授權(quán)，包括發(fā)送的授權(quán)起始時(shí)間Tn和授權(quán)長(zhǎng)度Gn(n指某一個(gè)ONU)。
參見圖2，說(shuō)明了MS-EPON系統(tǒng)的雙向帶寬分配方案。MS-EPON系統(tǒng)中，上下行帶寬分配相互獨(dú)立，為運(yùn)營(yíng)商與業(yè)務(wù)客戶在商討帶寬協(xié)議時(shí)提供了靈活性。MS-EPON系統(tǒng)軟件根據(jù)帶寬協(xié)議分別計(jì)算出各ONU的上下行帶寬授權(quán)。在下行方向帶寬授權(quán)的計(jì)算中，專門為帶寬授權(quán)等管理信息(圖2A中的控制幀)以及其它廣播式的數(shù)據(jù)幀(圖2A中廣播數(shù)據(jù)幀)分配了廣播帶寬，而上行方向各ONU發(fā)出的廣播幀仍占用本ONU數(shù)據(jù)通道。MS-EPON系統(tǒng)正是通過(guò)帶寬授權(quán)的方式，為各ONU的數(shù)據(jù)傳輸分別提供獨(dú)立的邏輯鏈路通道，并保障該邏輯鏈路通道的大小與用戶帶寬協(xié)議的一致性。
圖2A、2B中，MS-EPON系統(tǒng)，每周期(1ms)將電路業(yè)務(wù)E1的傳輸固定在0ms及500ms處，即在0ms及500ms處提供了兩個(gè)授權(quán)，用于傳輸以太網(wǎng)幀格式的E1數(shù)據(jù)包。MS-EPON系統(tǒng)再通過(guò)在接收端增加平滑抖動(dòng)措施(緩存不同周期數(shù)據(jù))，就可以充分保障E1業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)質(zhì)量(QOS)。每周期(1ms)為普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)ONU1 DATA1至ONU1 DATA32的傳輸提供了32個(gè)授權(quán)，用于對(duì)應(yīng)傳輸32個(gè)普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。圖2C中示意出，OLT側(cè)至ONU側(cè)不同距離位置處的ONU1、ONU2、ONU3間，在互相獨(dú)立的邏輯傳輸通道21中進(jìn)行上下行數(shù)據(jù)傳輸。
時(shí)鐘同步子任務(wù)EPON上行為多點(diǎn)到一點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方式，每個(gè)ONU發(fā)送時(shí)隙與OLT分配的時(shí)隙一致是防止各個(gè)ONU上行數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞的基礎(chǔ)，因此，ONU側(cè)的時(shí)鐘應(yīng)與OLT側(cè)的時(shí)鐘同步。本方案采用了以時(shí)間標(biāo)簽值為核心的時(shí)鐘同步技術(shù)周期性地提取OLT側(cè)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的值(定義為時(shí)間標(biāo)簽值)，將之傳遞給各ONU；ONU側(cè)接收到時(shí)間標(biāo)簽值后，調(diào)整本地時(shí)鐘與時(shí)間標(biāo)簽值一致，完成與OLT的時(shí)鐘同步。
參見圖4，圖中示出通過(guò)時(shí)間標(biāo)簽法實(shí)現(xiàn)EPON系統(tǒng)時(shí)鐘同步的原理。圖4A中，EPON系統(tǒng)OLT側(cè)，OLT時(shí)鐘源41通過(guò)本地晶振產(chǎn)生OLT時(shí)鐘，如頻率為125Mhz，頻偏±50ppm。同樣，ONU側(cè)，ONU時(shí)鐘源48也產(chǎn)生與OLT時(shí)鐘同頻的本地時(shí)鐘，頻率為125Mhz。因?yàn)閮啥说臅r(shí)鐘會(huì)存在偏差，所以需要校正，EPON的系統(tǒng)時(shí)鐘同步就是完成該校正功能的。
EPON系統(tǒng)時(shí)鐘同步采用時(shí)間標(biāo)簽值方式在每個(gè)基本的MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀中增加4字節(jié)的時(shí)間標(biāo)簽值，時(shí)間標(biāo)簽值是在OLT側(cè)，在帶寬授權(quán)幀生成器45的控制下，在控制幀出管理隊(duì)列44的時(shí)刻由硬件即時(shí)添加進(jìn)去的(步驟43)，添加內(nèi)容為當(dāng)時(shí)本機(jī)(OLT)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器42的值。當(dāng)ONU收到來(lái)自O(shè)LT的含有該時(shí)間標(biāo)簽值的帶寬授權(quán)幀時(shí)(通過(guò)步驟46)，即時(shí)調(diào)整本地ONU時(shí)鐘計(jì)數(shù)器47，使之與帶寬授權(quán)幀的時(shí)間標(biāo)簽值一致，完成時(shí)鐘校正。
在圖4B中，ONU收到第一個(gè)時(shí)間標(biāo)簽值時(shí)的計(jì)數(shù)器47的值為15189，收到的時(shí)間標(biāo)簽值為15203，所以將ONU的計(jì)數(shù)器47值置為15203。ONU收到第二個(gè)時(shí)間標(biāo)簽值時(shí)的計(jì)數(shù)器值為20200，收到的時(shí)間標(biāo)簽值為20203，所以將ONU的計(jì)數(shù)器值置為20203，依此類推。圖中15189、20200、25205是校正前ONU時(shí)鐘計(jì)數(shù)器47的值，15203、20203、25203是校正后ONU時(shí)鐘計(jì)數(shù)器47的值。
帶寬授權(quán)信息傳遞子任務(wù)該過(guò)程包括上下行帶寬授權(quán)信息自O(shè)LT側(cè)CPU傳遞到OLT側(cè)FPGA芯片的過(guò)程①，以及上行帶寬授權(quán)信息自O(shè)LT側(cè)FPGA傳遞到ONU側(cè)FPGA的過(guò)程②。本方案中，過(guò)程①利用EPON OAM MAC控制幀(幀類型標(biāo)識(shí)符＝0x8809，網(wǎng)管通道)承載上下行帶寬授權(quán)信息；過(guò)程②則利用EPONMAC控制幀(幀類型標(biāo)識(shí)符＝0x8808)承載上行帶寬授權(quán)信息。
圖3顯示了帶寬授權(quán)幀的幀格式。帶寬授權(quán)幀由OLT側(cè)FPGA芯片產(chǎn)生并發(fā)送，在ONU端接收并終結(jié)于ONU側(cè)FPGA芯片。帶寬授權(quán)幀是ONU獲取上行帶寬授權(quán)信息的途徑，它采用MAC控制幀的結(jié)構(gòu)，包括了通用以太網(wǎng)幀格式中所有的域。帶寬授權(quán)幀含有下列信息8個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)碼，含廣播LLID(Logical LinkIdentification，為邏輯鏈路標(biāo)識(shí)，是通過(guò)帶寬控制策略在EPON平臺(tái)上建立的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)邏輯鏈路通道的標(biāo)識(shí))或ONU LLID(ONUID+0x00)，在OLT側(cè)建立有以太網(wǎng)目的MAC地址與目的ONU_ID的對(duì)應(yīng)表，通過(guò)硬件查表的方式可獲得對(duì)應(yīng)ONU的LLID號(hào)，并寫入前導(dǎo)碼中；6個(gè)字節(jié)的源MAC(介質(zhì)訪問(wèn)控制層，是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)子層)，是OLT MAC地址；6個(gè)字節(jié)的目的MAC，是廣播地址或目的ONU MAC地址；2個(gè)字節(jié)的唯一的類型標(biāo)識(shí)符0x8808，用于進(jìn)行幀類型標(biāo)識(shí)(EPONOAM MAC控制幀)；2個(gè)字節(jié)的MAC操控代碼0x0002，用于區(qū)分不同的EPON MAC控制幀；4個(gè)字節(jié)的時(shí)間tag(timestamp)，是授權(quán)幀發(fā)出的時(shí)間標(biāo)簽值。
帶寬授權(quán)幀中含有的授權(quán)內(nèi)容，包括1個(gè)字節(jié)的授權(quán)數(shù)/flag域(包括3個(gè)比特的num_grant，表示相應(yīng)OUN的授權(quán)數(shù)；3個(gè)比特的reserved是預(yù)留位，后兩個(gè)比特discovery和report是其它用途的標(biāo)志位，包括是否為初始化授權(quán)的標(biāo)志及是否需要帶寬請(qǐng)求幀的標(biāo)志)，相應(yīng)的針對(duì)每一個(gè)ONU分配兩個(gè)E1授權(quán)，為E1授權(quán)時(shí)長(zhǎng)1(E1_G1)、E1授權(quán)起始時(shí)間1(E1_T1)、E1授權(quán)時(shí)長(zhǎng)2(E1_G2)、E1授權(quán)起始時(shí)間2(E1_T2)，和針對(duì)每一個(gè)ONU分配兩個(gè)數(shù)據(jù)授權(quán)，為數(shù)據(jù)授權(quán)時(shí)長(zhǎng)1(data_G1)、數(shù)據(jù)起始時(shí)間1(data_T1)、數(shù)據(jù)授權(quán)時(shí)長(zhǎng)2(data_G2)、數(shù)據(jù)起始時(shí)間2(data_T2)。
利用上述MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘同步及授權(quán)消息的下行傳遞。每次授權(quán)更新發(fā)生時(shí)，MS-EPON系統(tǒng)給每個(gè)在線的ONU分別發(fā)送一個(gè)帶寬授權(quán)幀。
數(shù)據(jù)緩存子任務(wù)由于采用時(shí)分控制策略，各ONU只能在自己的授權(quán)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。因此，上行方向EPON系統(tǒng)需要在ONU側(cè)緩存數(shù)據(jù)；下行方向，EPON系統(tǒng)需要在OLT側(cè)為各ONU建立數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列。OLT側(cè)分別緩存各ONU的下行數(shù)據(jù)，利用前導(dǎo)碼中的LLID實(shí)現(xiàn)入隊(duì)列操作；和通過(guò)OLT側(cè)的下行時(shí)分控制器實(shí)現(xiàn)下行出隊(duì)列操作的時(shí)分控制，實(shí)現(xiàn)下行帶寬控制。
數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)分控制子任務(wù)該任務(wù)是EPON系統(tǒng)帶寬控制策略的核心。上行方向，各ONU接收到帶寬授權(quán)幀后，按照授權(quán)配置上行授權(quán)寄存器，并利用該寄存器控制上行發(fā)送起始時(shí)間點(diǎn)及發(fā)送時(shí)長(zhǎng)。下行方向，OLT用下行帶寬授權(quán)消息配置下行授權(quán)寄存器，并控制各緩存隊(duì)列的出隊(duì)列時(shí)間點(diǎn)及時(shí)長(zhǎng)。
EPON系統(tǒng)通過(guò)上述帶寬控制流程，實(shí)質(zhì)上是在基于千兆以太網(wǎng)的PON平臺(tái)上，為各個(gè)ONU提供了相互獨(dú)立、具有雙向帶寬保障的數(shù)據(jù)傳輸通道，并利用時(shí)分控制及分配的帶寬授權(quán)，保證了各ONU數(shù)據(jù)通道的互不干擾。
參見圖5，圖中示出上行帶寬控制原理。圖5B中，上行帶寬授權(quán)消息由OLTCPU 51產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)OLT側(cè)以太網(wǎng)交換機(jī)52進(jìn)入帶寬授權(quán)幀生成器45。帶寬授權(quán)幀生成器45產(chǎn)生上行帶寬授權(quán)，入管理隊(duì)列44后，在步驟43插入由OLT時(shí)鐘計(jì)數(shù)器42產(chǎn)生的時(shí)間標(biāo)簽值，然后將含有該時(shí)間標(biāo)簽值的帶寬授權(quán)幀發(fā)送到ONU端。
ONU側(cè)通過(guò)步驟461接收帶寬授權(quán)幀，并通過(guò)步驟462從接收的帶寬授權(quán)幀中提取出時(shí)間標(biāo)簽值，根據(jù)該時(shí)間標(biāo)簽值修改本地ONU時(shí)鐘計(jì)數(shù)器47，步驟461還同時(shí)將授權(quán)信息保存在上行發(fā)送控制器53的上行授權(quán)寄存器中。另一方面，ONU側(cè)的本地?cái)?shù)據(jù)在以太網(wǎng)接口54中封裝成標(biāo)準(zhǔn)MAC幀，然后在步驟55中加上本ONU的LLID，再在上行發(fā)送緩存器中緩存，在上行發(fā)送控制器53的控制下，上行數(shù)據(jù)在本地時(shí)鐘計(jì)數(shù)器47的值等于上行帶寬授權(quán)中本ONU的授權(quán)起始時(shí)刻(T1或T2)時(shí)方能發(fā)送，直至上行帶寬授權(quán)中的授權(quán)時(shí)長(zhǎng)(G1或G2)結(jié)束后，上行發(fā)送停止。
圖5A中示出OLT側(cè)的這種發(fā)送過(guò)程，OLT向ONU進(jìn)行上行帶寬授權(quán)，在一個(gè)發(fā)送周期Tms中，按上行帶寬授權(quán)，分別在各ONU時(shí)隙，于各授權(quán)起始時(shí)刻至授權(quán)時(shí)長(zhǎng)間，進(jìn)行發(fā)送，從ONU1至ONUn。
參見圖6，圖6A中示出下行帶寬控制原理。下行帶寬授權(quán)消息由OLT CPU 51產(chǎn)生，利用網(wǎng)管通道發(fā)送到OLT側(cè)以太網(wǎng)交換機(jī)52，經(jīng)過(guò)OLT側(cè)以太網(wǎng)交換機(jī)52送到OLT下行時(shí)分控制器61中。來(lái)自業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)接口62的下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也送到OLT側(cè)以太網(wǎng)交換機(jī)52中。
為了實(shí)現(xiàn)下行帶寬控制，首先需要在OLT側(cè)建立以太網(wǎng)幀的MAC地址與目的ONU邏輯鏈路標(biāo)識(shí)(LLID)之間的轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系對(duì)應(yīng)表53。當(dāng)有數(shù)據(jù)需要傳輸時(shí)，OLT側(cè)以太網(wǎng)交換機(jī)52查詢?cè)摫肀憧稍跀?shù)據(jù)幀前導(dǎo)碼中加上目的ONU的LLID。然后，OLT根據(jù)前導(dǎo)碼中的LLID，將相應(yīng)的以太網(wǎng)幀放入對(duì)應(yīng)的ONU數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列中，如圖中所示的多隊(duì)列ONU1(54)，----，ONU32(55)，此外還包括廣播隊(duì)列(56)，用于發(fā)送OLT給各ONU的帶寬配置信息和E1數(shù)據(jù)隊(duì)列(57)，用于發(fā)送電路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。最后，OLT根據(jù)下行時(shí)分控制器61中下行授權(quán)寄存器中存儲(chǔ)的下行帶寬授權(quán)(下行帶寬分配中各個(gè)ONU的帶寬授權(quán)表)控制各隊(duì)列的發(fā)送準(zhǔn)許，將數(shù)據(jù)發(fā)送到下行數(shù)據(jù)鏈路上。按圖6B所示的各個(gè)ONU的下行帶寬授權(quán)分配，保證各隊(duì)列只能在它們的授權(quán)時(shí)間段輸出數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)帶寬控制。在一個(gè)帶寬周期1ms中，各ONU完成一輪上行發(fā)送的周期。
總之，采用本發(fā)明的方法，可以有效提高線路的利用率，保障PON內(nèi)傳輸?shù)目煽啃?，增?qiáng)帶寬控制和管理的靈活性，為電信運(yùn)營(yíng)商提供真正安全可控的寬帶管理控制方案。
本發(fā)明的方法主要應(yīng)用在基于千兆以太網(wǎng)的EPON系統(tǒng)中，但在其它能夠提供基于以太網(wǎng)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)應(yīng)用的任何網(wǎng)絡(luò)中，也都可以應(yīng)用本發(fā)明的方案設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，是在由OLT、光分配網(wǎng)和多個(gè)ONU組成的以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行上下行方向的帶寬控制，其特征在于包括A.取各ONU的上下行用戶帶寬協(xié)議，將各ONU上下行用戶帶寬協(xié)議換算成一固定周期內(nèi)各ONU的上下行帶寬授權(quán)內(nèi)容；B.OLT將各ONU的下行帶寬授權(quán)內(nèi)容保存在OLT側(cè)下行時(shí)分控制器的下行授權(quán)寄存器中，和將各ONU的上行帶寬授權(quán)內(nèi)容分別封裝成MAC控制幀格式的含有OLT側(cè)時(shí)間標(biāo)簽值的帶寬授權(quán)幀，發(fā)送給對(duì)應(yīng)ONU側(cè)并保存在對(duì)應(yīng)ONU側(cè)上行發(fā)送控制器的上行授權(quán)寄存器中；C.OLT側(cè)緩存各ONU的下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，由OLT側(cè)的下行時(shí)分控制器根據(jù)下行授權(quán)寄存器保存的下行帶寬授權(quán)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)各ONU下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的下行發(fā)送控制；D.ONU側(cè)緩存各ONU的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，由各ONU側(cè)的上行發(fā)送控制器根據(jù)上行授權(quán)寄存器保存的上行帶寬授權(quán)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)各ONU上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的上行發(fā)送控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，其特征在于所述步驟A，是通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)管界面獲取各ONU的上下行用戶帶寬協(xié)議的，和在OLT側(cè)的CPU內(nèi)通過(guò)系統(tǒng)軟件將各ONU用戶帶寬協(xié)議換算成一固定周期內(nèi)各ONU的上下行帶寬授權(quán)內(nèi)容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，其特征在于所述步驟A中，換算上下行帶寬授權(quán)，是將數(shù)據(jù)傳輸周期分成多個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)帶寬授權(quán)，每個(gè)ONU只能在自己的授權(quán)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，其特征在于所述步驟A，所述的各ONU的上下行帶寬授權(quán)內(nèi)容包括發(fā)送各ONU的授權(quán)起始時(shí)間及其授權(quán)長(zhǎng)度，及發(fā)送電路業(yè)務(wù)E1數(shù)據(jù)的授權(quán)起始時(shí)間及其授權(quán)長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，其特征在于所述步驟B，是通過(guò)以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的管理通道和OLT側(cè)以太網(wǎng)交換機(jī)，將各ONU的下行帶寬授權(quán)內(nèi)容發(fā)送并保存在OLT側(cè)下行時(shí)分控制器的授權(quán)寄存器中；所述的帶寬授權(quán)幀是通過(guò)廣播隊(duì)列發(fā)送并保存在ONU側(cè)上行發(fā)送控制器的上行授權(quán)寄存器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，其特征在于所述步驟B中，各ONU的上行帶寬授權(quán)內(nèi)容分別封裝成MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀，是在各ONU的上行帶寬授權(quán)內(nèi)容基礎(chǔ)上再插入OLT側(cè)時(shí)間標(biāo)簽值、各ONU邏輯鏈路標(biāo)識(shí)、OLT的MAC地址、目的ONU的MAC地址后形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，其特征在于插入各ONU邏輯鏈路標(biāo)識(shí)，是從建立在OLT中的以太網(wǎng)目的MAC地址與目的ONU_ID的對(duì)應(yīng)表中，通過(guò)硬件查表方式獲得對(duì)應(yīng)ONU的邏輯鏈路標(biāo)識(shí)，并寫入帶寬授權(quán)幀的前導(dǎo)碼中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，其特征在于插入的OLT時(shí)間標(biāo)簽值，是由OLT時(shí)鐘計(jì)數(shù)器對(duì)OLT時(shí)鐘源計(jì)數(shù)產(chǎn)生的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，其特征在于所述步驟C進(jìn)一步包括在OLT側(cè)為各ONU建立相應(yīng)的緩沖隊(duì)列，分別緩存各ONU的下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；利用MAC地址與ONU_ID的轉(zhuǎn)換表查到目的ONU_ID下行時(shí)分控制器根據(jù)下行授權(quán)寄存器中存儲(chǔ)的下行帶寬授權(quán)內(nèi)容，和根據(jù)查到的目的ONU_ID，控制各ONU的緩沖隊(duì)列的下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的入隊(duì)列及出隊(duì)列操作，進(jìn)行下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，其特征在于所述步驟D進(jìn)一步包括各ONU接收各自的帶寬授權(quán)幀，提取出OLT時(shí)間標(biāo)簽值；修改ONU本地時(shí)鐘計(jì)數(shù)器值與該OLT時(shí)間標(biāo)簽值一致；加有各ONU邏輯鏈路標(biāo)識(shí)的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，緩存在上行發(fā)送緩存器中；在ONU本地時(shí)鐘計(jì)數(shù)器值等于存儲(chǔ)在該ONU側(cè)上行授權(quán)寄存器中帶寬授權(quán)內(nèi)容中該ONU的授權(quán)起始時(shí)刻時(shí)，進(jìn)行發(fā)送，并在授權(quán)時(shí)長(zhǎng)結(jié)束后停止發(fā)送。
全文摘要
一種EPON系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法，是在由OLT和多個(gè)ONU組成的EPON上進(jìn)行上下行方向的帶寬控制。包括將各ONU上下行用戶帶寬協(xié)議換算成一固定周期內(nèi)各ONU的上下行帶寬授權(quán)內(nèi)容；OLT將各ONU的下行帶寬授權(quán)內(nèi)容保存在OLT側(cè)的下行授權(quán)寄存器中，和將各ONU的上行帶寬授權(quán)內(nèi)容分別封裝成MAC控制幀格式的含有OLT側(cè)時(shí)間標(biāo)簽值的帶寬授權(quán)幀，發(fā)送給對(duì)應(yīng)ONU側(cè)并保存在上行授權(quán)寄存器中；OLT側(cè)緩存各ONU的下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，由OLT側(cè)的下行時(shí)分控制器根據(jù)下行授權(quán)寄存器保存的下行帶寬授權(quán)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)各ONU下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的下行發(fā)送；ONU側(cè)緩存各ONU的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，由各ONU側(cè)的上行發(fā)送控制器根據(jù)上行授權(quán)寄存器保存的上行帶寬授權(quán)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)各ONU上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的上行發(fā)送。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1507207SQ02153929
公開日2004年6月23日 申請(qǐng)日期2002年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月6日
發(fā)明者劉冬, 陳雪, 鄧羽, 孫曙和, 李江濤, 劉 冬 申請(qǐng)人:北京格林威爾科技發(fā)展有限公司, 北京郵電大學(xué)