專利名稱：一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)是一種利用光纖實(shí)現(xiàn)用戶寬帶接入的技術(shù)。現(xiàn)有的接入網(wǎng)技術(shù)主要基于銅線，如電纜調(diào)制解調(diào)器(cable modem)及非對(duì)稱用戶數(shù)字線(ADSL)，其速率無法進(jìn)一步提高，存在一個(gè)帶寬瓶頸。隨著多媒體和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，光纖到戶將會(huì)解決這一帶寬瓶頸，其中無源光網(wǎng)絡(luò)就是光纖到戶的最重要的實(shí)現(xiàn)方式。
目前無源光網(wǎng)絡(luò)包括有異步傳輸模式無源光網(wǎng)絡(luò)APON(ITU-T建議G.983)、基于千兆以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)EPON(IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.3ah)和千兆比無源光網(wǎng)絡(luò)GPON(ITU-T建議G.984)。
如圖1所示，在現(xiàn)有PON中，一種的典型無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為EPON，其數(shù)據(jù)鏈路層采用以太網(wǎng)封裝格式(見IEEE std 802.3ahTM-2004)，直接將以太網(wǎng)封裝用于無源光網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層傳輸。具體幀格式沿用千兆以太網(wǎng)封裝格式，為了同原以太網(wǎng)協(xié)議特別是IEEE 802.1D網(wǎng)橋協(xié)議的兼容，在預(yù)同步頭(preamble)域處進(jìn)行修改，新增了字節(jié)定義以用于無源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理層識(shí)別。如圖所示，預(yù)同步頭中的兩字節(jié)用于PON tag標(biāo)記模式(mode)比特用于標(biāo)識(shí)該幀是否屬于多播幀；邏輯鏈路標(biāo)識(shí)LLID用于對(duì)發(fā)送或接收該幀的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU物理層進(jìn)行識(shí)別。具體的識(shí)別規(guī)則為，
下行單播為mode＝0，LLID＝ONUi廣播為mode＝1，LLID＝全1上行單播為mode＝0，LLID＝ONUi廣播為mode＝1，LLID＝ONUi本方案的缺點(diǎn)是IP分組封裝效率低，及不支持標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)。首先，在無源光網(wǎng)絡(luò)PON傳輸中并不需要12字節(jié)的源和目的介質(zhì)訪問控制(MAC)層地址識(shí)別，只需要對(duì)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的物理層ID進(jìn)行識(shí)別即可。第二，在以太網(wǎng)封裝中不直接支持標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)，要支持標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)則必須在封裝的IP分組頭和MAC分組頭之間嵌入標(biāo)簽。第三，原用于幀定界識(shí)別的預(yù)同步碼被用于物理層ID識(shí)別，影響幀定界識(shí)別效果，而且其中相當(dāng)一部分字節(jié)被預(yù)留造成浪費(fèi)。第四，現(xiàn)有幀定界識(shí)別方式依靠幀起始字節(jié)定界，其定界性能不如幀頭校驗(yàn)同步搜索方式，如異步傳輸模式(ATM)封裝和通用成幀格式(GFP)封裝。第五，按照以太封裝格式，一個(gè)IP分組只能被封裝入一個(gè)以太分組中，封裝效率較低。
如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)方案還有基于ATM的無源光網(wǎng)絡(luò)APON，其數(shù)據(jù)鏈路層封裝方式沿用原有的ATM封裝(見ITU-T G.983)。本技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于，ATM封裝采用了幀頭同步校驗(yàn)搜索定界方式，其幀定界性能較好，而且定長(zhǎng)幀簡(jiǎn)化了光網(wǎng)絡(luò)單元ONU物理層的識(shí)別。
本方案的缺點(diǎn)主要包括第一，由于ATM屬于定長(zhǎng)封裝(53字節(jié))，因此對(duì)于變長(zhǎng)IP分組的封裝效率較低。第二，其頭部字節(jié)用于存放虛通道標(biāo)識(shí)VPI和虛電路標(biāo)識(shí)VCI，占用了有限的空間。第三，ATM封裝不直接支持標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)需要在VPI/VCI和標(biāo)簽之間進(jìn)行映射。第四，所有物理層開銷和控制信令開銷均在幀內(nèi)隨幀攜帶，占用了有效的帶寬空間。
如圖3所示，現(xiàn)有技術(shù)方案還有基于GEM(GPON封裝模式)封裝的無源光網(wǎng)絡(luò)GPON，其數(shù)據(jù)鏈路層封裝方式采用GEM封裝(見ITU-T G.984.3)。
本方案的主要缺點(diǎn)包括第一，封裝方式相當(dāng)復(fù)雜，雖然封裝效率較高，但實(shí)現(xiàn)成本太大。第二，其有效載荷中采用對(duì)IP分組進(jìn)行二次封裝，先將IP分組進(jìn)行以太封裝(GEM)或ATM封裝，然后再封裝入GEM的有效載荷中，造成帶寬進(jìn)一步浪費(fèi)。第三，GEM封裝不直接支持標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)需要經(jīng)過ATM封裝VPI/VCI和標(biāo)簽之間的映射過程或通過以太封裝和IP封裝之間的標(biāo)簽添加。第四，其物理層開銷和其他控制信令開銷仍然采用幀內(nèi)隨幀攜帶，占用有效帶寬。
以上三種技術(shù)現(xiàn)已有了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，也有部分產(chǎn)品問世，但它們都共同存在數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP)分組封裝效率低，不支持標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)，服務(wù)質(zhì)量較差等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種直接支持標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)，采用專門的控制幀實(shí)現(xiàn)控制開銷，采用幀頭校驗(yàn)同步搜索進(jìn)行幀確定的無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，包括數(shù)據(jù)上行傳輸時(shí)，整個(gè)傳輸循環(huán)劃分為多個(gè)時(shí)隙，每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元占用一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)時(shí)隙中包含一個(gè)預(yù)同步頭以及至少一個(gè)使用標(biāo)簽進(jìn)行定界的幀。
所述在上行傳輸?shù)拿總€(gè)時(shí)隙中使用預(yù)同步頭鎖定、提取光接收機(jī)的同步時(shí)鐘，調(diào)整光接收機(jī)的接收功率。
所述每個(gè)幀中包括
長(zhǎng)度域，以字節(jié)為單位表示當(dāng)前幀的長(zhǎng)度，其表示范圍包括從長(zhǎng)度域開始至幀結(jié)束的所有域長(zhǎng)度；協(xié)議或類型域，表示當(dāng)前幀所攜帶分組的協(xié)議或者類型；標(biāo)簽或光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符域，在上行傳輸時(shí)該域中至少包含標(biāo)簽，用于標(biāo)示幀內(nèi)分組標(biāo)簽和標(biāo)簽交換路徑，在下行傳輸時(shí)該域中至少包含光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符，用于標(biāo)示下行方向幀光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符；幀頭同步校驗(yàn)域，用于對(duì)幀頭進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)并進(jìn)行幀定界；數(shù)據(jù)域，用于承載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分組數(shù)據(jù)，包含至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分組，每個(gè)分組前設(shè)有一個(gè)校驗(yàn)字節(jié)。
所述每個(gè)幀中還可以包括一個(gè)幀校驗(yàn)序列，用于對(duì)整個(gè)幀進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)。
所述使用標(biāo)簽進(jìn)行幀定界的過程包括通過循環(huán)冗余校驗(yàn)確定幀頭的位置，通過幀長(zhǎng)度域所標(biāo)示的幀長(zhǎng)度確定幀的起始和結(jié)束；每個(gè)幀的數(shù)據(jù)域中所有分組均使用標(biāo)簽或光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符域中的同一標(biāo)簽，各分組的路徑均為該標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的同一個(gè)標(biāo)簽交換路徑；光線路終端通過對(duì)接收到的上行發(fā)送幀中的分組進(jìn)行標(biāo)簽交換路徑的識(shí)別進(jìn)行幀定界，根據(jù)接收到幀的絕對(duì)時(shí)間判斷接收幀所屬的光網(wǎng)絡(luò)單元。
在一個(gè)幀中可對(duì)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行分組封裝，所有分組具有同一標(biāo)簽，屬于同一個(gè)標(biāo)簽交換路徑。
接收時(shí)對(duì)于多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分組封裝，通過使用每個(gè)分組前的校驗(yàn)字節(jié)對(duì)分組進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)分組的校驗(yàn)和同步定界。
數(shù)據(jù)上行傳輸時(shí)，在兩個(gè)相鄰時(shí)隙間設(shè)置保護(hù)帶寬，保護(hù)帶寬的寬度設(shè)定由物理層參數(shù)和線速率共同決定。
數(shù)據(jù)上行傳輸時(shí)，光線路終端根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)單元的業(yè)務(wù)情況和總體資源使用情況動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙。
所述時(shí)隙的分配包括開始時(shí)間分配和發(fā)送長(zhǎng)度分配。
每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元在達(dá)到規(guī)定的開始時(shí)間時(shí)，媒質(zhì)接入控制模塊打開物理層設(shè)備及激光器進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；當(dāng)達(dá)到規(guī)定的發(fā)送長(zhǎng)度時(shí)，媒質(zhì)接入控制模塊關(guān)閉物理層設(shè)備和激光器，保證不同光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出的數(shù)據(jù)不會(huì)產(chǎn)生沖突。
數(shù)據(jù)下行傳輸時(shí)，采用廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)，光網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)據(jù)傳輸使用單獨(dú)的幀結(jié)構(gòu)、不劃分固定時(shí)隙。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法具有對(duì)有效帶寬的占用小、可進(jìn)行精確的幀定界、封裝方式簡(jiǎn)單、IP分組封裝效率高、直接支持標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1所示為EPON(IEEE 802.3ah)中的幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為APON/BPON(ITU-T G.983系列)中的幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為GPON(ITU-T G.984系列)中的幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示為無源光網(wǎng)絡(luò)的一般拓?fù)浜驮O(shè)備示意圖；圖5所示為無源光網(wǎng)絡(luò)一般協(xié)議分層示意圖；圖6所示為傳輸循環(huán)及光網(wǎng)絡(luò)單元時(shí)隙組成圖；圖7所示為光網(wǎng)絡(luò)單元時(shí)隙內(nèi)單個(gè)幀的結(jié)構(gòu)圖；圖8所示為單個(gè)幀中標(biāo)簽/光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符域結(jié)構(gòu)圖；圖9所示為單個(gè)幀中數(shù)據(jù)域結(jié)構(gòu)圖；圖10所示為為幀定界過程示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心是獲得一種數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)封裝方法，該方法需具有較高的IP分組封裝效率；能夠支持標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)；能夠進(jìn)行光網(wǎng)絡(luò)單元的尋址；能夠保證極高的發(fā)送正確率；提供幀頭同步搜索定界方式，幀定界快而且效率高；物理層開銷和信令開銷使用專門的控制幀實(shí)現(xiàn)。此外本方法還需提供光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)時(shí)鐘同步和功率調(diào)整信號(hào)，能夠使得光線路終端(OLT)有充分時(shí)間進(jìn)行時(shí)鐘同步和接收功率調(diào)整以適應(yīng)不同光網(wǎng)絡(luò)單元的發(fā)送功率。
具體一點(diǎn)講，本發(fā)明結(jié)合無源光網(wǎng)絡(luò)特殊的拓?fù)浜兔劫|(zhì)接入控制模式，即共享介質(zhì)和時(shí)分復(fù)用多址接入，提出一種簡(jiǎn)單無源光網(wǎng)絡(luò)鏈路層(SPDL)封裝技術(shù)，用于在基于標(biāo)簽交換的無源光網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)鏈路層封裝。
對(duì)于上行方向每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元在整個(gè)發(fā)送傳輸循環(huán)中占用一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙，相鄰兩個(gè)時(shí)隙之間可留有保護(hù)帶寬，保護(hù)帶寬的寬度由具體的物理層參數(shù)和線路速率確定；在發(fā)送傳輸循環(huán)中，時(shí)隙的分配由光線路終端根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)單元的業(yè)務(wù)情況和總體資源情況動(dòng)態(tài)分配；時(shí)隙的分配分為開始時(shí)間分配和發(fā)送長(zhǎng)度分配(或結(jié)束時(shí)間分配)組成；每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元在其自身發(fā)送時(shí)隙開始時(shí)由媒質(zhì)接入控制模塊負(fù)責(zé)打開物理層設(shè)備及激光器進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，當(dāng)發(fā)送時(shí)間達(dá)到規(guī)定的發(fā)送長(zhǎng)度或結(jié)束時(shí)間時(shí)，媒質(zhì)接入控制模塊關(guān)閉物理層設(shè)備和激光器，這時(shí)發(fā)送結(jié)束，不同光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出的數(shù)據(jù)不會(huì)產(chǎn)生沖突；每個(gè)時(shí)隙由一個(gè)預(yù)同步頭和不少于一體幀組成，預(yù)同步頭的設(shè)置由物理層參數(shù)決定；時(shí)隙中預(yù)同步頭的作用是提供“0”、“1”連續(xù)二進(jìn)制碼流以便于光線路終端光接收機(jī)進(jìn)行時(shí)鐘鎖定和提取，并且光線路終端的光接收機(jī)可以借此調(diào)整最佳接收功率；
時(shí)隙中每個(gè)幀包含長(zhǎng)度域，用于以字節(jié)為單位表示當(dāng)前幀的長(zhǎng)度，包括從長(zhǎng)度域開始至幀結(jié)束的所有域長(zhǎng)度；復(fù)合協(xié)議/類型域，用于表示當(dāng)前幀所攜帶分組的協(xié)議或者類型；復(fù)合標(biāo)簽/光網(wǎng)絡(luò)單元識(shí)別符域，用于表示當(dāng)前幀中分組所屬標(biāo)簽交換路徑和光網(wǎng)絡(luò)單元識(shí)別符；幀頭同步校驗(yàn)域，用于對(duì)幀頭進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)并進(jìn)行幀定界；數(shù)據(jù)域，用于承載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP)分組數(shù)據(jù)，可以包含多個(gè)IP分組；可選幀校驗(yàn)序列，用于對(duì)整個(gè)幀進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)。
對(duì)于下行方向數(shù)據(jù)傳輸采用廣播連續(xù)發(fā)送，因此無固定的時(shí)隙，只有單獨(dú)的幀結(jié)構(gòu)。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖4所示為無源光網(wǎng)絡(luò)的一般拓?fù)浜驮O(shè)備示意圖。
本發(fā)明提供的無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層分組封裝方法，用于在光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元之間傳送鏈路層數(shù)據(jù)。如圖4所示的無源光分配網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的一端接有多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元，另一端為一個(gè)光線路終端。數(shù)據(jù)上行傳輸時(shí)為多點(diǎn)到一點(diǎn)模式，數(shù)據(jù)下行傳輸為一點(diǎn)到多點(diǎn)模式。
圖5所示為無源光網(wǎng)絡(luò)一般協(xié)議分層示意圖。
如圖5所示，數(shù)據(jù)鏈路層位于網(wǎng)絡(luò)層和物理層中間，提供分組封裝格式，用于物理層傳輸和接收功能，提供簡(jiǎn)單的媒質(zhì)接入控制功能。
圖6所示為傳輸循環(huán)及光網(wǎng)絡(luò)單元時(shí)隙組成圖。
如圖6所示，本發(fā)明中用于光網(wǎng)絡(luò)單元上行發(fā)送的時(shí)隙和整個(gè)上行傳輸循環(huán)之間的關(guān)系為整個(gè)傳輸循環(huán)分成若干時(shí)隙，每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元可以占用一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙用于幀的發(fā)送；時(shí)隙由光線路終端根據(jù)動(dòng)態(tài)帶寬分配方案進(jìn)行分配；信令在每個(gè)傳輸時(shí)隙開始前將分配結(jié)果通知各光網(wǎng)絡(luò)單元，在通知中必須明確所分配給光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送時(shí)隙的絕對(duì)開始時(shí)間和發(fā)送長(zhǎng)度(或結(jié)束時(shí)間)，以防止不同光網(wǎng)絡(luò)單元的發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞沖突。
為了保持光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元之間的時(shí)間同步，光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元之間引入測(cè)距和同步機(jī)制。
當(dāng)達(dá)到發(fā)送開始時(shí)間時(shí)，光網(wǎng)絡(luò)單元打開物理層設(shè)備和激光器，將在緩存中的IP分組進(jìn)行鏈路層封裝并交付物理層進(jìn)行碼流轉(zhuǎn)換，最后送入發(fā)送機(jī)并在通信鏈路中進(jìn)行發(fā)送。
當(dāng)達(dá)到發(fā)送長(zhǎng)度或達(dá)到發(fā)送結(jié)束時(shí)間時(shí)，光網(wǎng)絡(luò)單元關(guān)閉物理層設(shè)備和激光器，避免同其他光網(wǎng)絡(luò)單元的發(fā)送時(shí)隙碰撞沖突。每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元能在所分配時(shí)隙中發(fā)送完整的幀而不經(jīng)過分拆，避免產(chǎn)生錯(cuò)誤。
在每個(gè)傳輸時(shí)隙中，包含一個(gè)預(yù)同步頭(其長(zhǎng)度視不同光網(wǎng)絡(luò)單元接收機(jī)參數(shù)和線路情況不同)，用于光線路終端光接收機(jī)同步時(shí)鐘的鎖定/提取和光線路終端光接收機(jī)的接收功率調(diào)整，預(yù)同步頭的長(zhǎng)度由不同光網(wǎng)絡(luò)單元接收機(jī)參數(shù)和線路情況確定。
在下行發(fā)送中，光線路終端的光發(fā)送機(jī)和光網(wǎng)絡(luò)單元的光接收機(jī)均處于連續(xù)工作階段，其同步時(shí)鐘鎖定和提取可以連續(xù)實(shí)現(xiàn)，接收功率不會(huì)發(fā)生很大變化，因此不需動(dòng)態(tài)的調(diào)整。
而在上行發(fā)送中，各光網(wǎng)絡(luò)單元按照時(shí)隙進(jìn)行發(fā)送，到達(dá)光線路終端的時(shí)間不同，而且各光網(wǎng)絡(luò)單元光發(fā)送機(jī)參數(shù)可能不一致，因此需要光線路終端的接收機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整，即時(shí)鐘的同步鎖定和提取，并且接收功率也必須動(dòng)態(tài)調(diào)整，以達(dá)到最佳接收效果。在每一時(shí)隙中可以包含多個(gè)發(fā)送幀。
圖7所示為光網(wǎng)絡(luò)單元時(shí)隙內(nèi)單個(gè)幀的結(jié)構(gòu)圖。
如圖7所示，每個(gè)幀包括一個(gè)長(zhǎng)度域(2字節(jié))、一個(gè)復(fù)合協(xié)議/類型域(2字節(jié))、一個(gè)復(fù)合標(biāo)簽/光網(wǎng)絡(luò)單元ONU標(biāo)識(shí)符域(4字節(jié))、一個(gè)幀頭循環(huán)冗余校驗(yàn)(1字節(jié))、一個(gè)數(shù)據(jù)域(0-4096字節(jié))、一個(gè)可選的幀尾循環(huán)冗余校驗(yàn)序列(4字節(jié))。
長(zhǎng)度域用于標(biāo)識(shí)整個(gè)幀的長(zhǎng)度，從長(zhǎng)度域開始到幀校驗(yàn)域結(jié)束，可標(biāo)識(shí)從0-65536字節(jié)的長(zhǎng)度幀。
協(xié)議/類型域是一個(gè)復(fù)合標(biāo)識(shí)的域，用于標(biāo)識(shí)所傳送幀承載的上層協(xié)議和幀類型，根據(jù)不同的比特順序或取值空間區(qū)分是表示協(xié)議或類型，其中協(xié)議類型域目前只支持因特網(wǎng)協(xié)議IP協(xié)議，類型域只用于標(biāo)識(shí)是否是控制幀和數(shù)據(jù)幀，其他用于保留未來的擴(kuò)展。
標(biāo)簽/光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符域，是復(fù)合型標(biāo)識(shí)域，用于標(biāo)識(shí)所傳輸上行方向幀內(nèi)分組的標(biāo)簽及標(biāo)簽交換路徑，標(biāo)識(shí)所傳輸下行方向幀的光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符，用于光網(wǎng)絡(luò)單元正確接收屬于自己的幀。
幀頭循環(huán)冗余校驗(yàn)有兩個(gè)作用，一個(gè)是用于對(duì)幀頭進(jìn)行校驗(yàn)并糾錯(cuò)，另一個(gè)是對(duì)幀頭進(jìn)行同步定界。和傳統(tǒng)的使用幀定界符進(jìn)行幀定界的方法相比，這種方式能夠得到更高的定界性能并且不需要對(duì)幀進(jìn)行擾碼。
數(shù)據(jù)域用于對(duì)IP分組進(jìn)行封裝，為了提高封裝效率，一個(gè)幀中的數(shù)據(jù)域可以包含多個(gè)IP分組。在幀的最后可以使用一個(gè)可選的幀校驗(yàn)序列對(duì)整個(gè)幀作循環(huán)冗余校驗(yàn)，以增強(qiáng)幀接收的正確率。
圖8所示為單個(gè)幀中標(biāo)簽/光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符域結(jié)構(gòu)圖。
圖8給出了單個(gè)幀中標(biāo)簽/光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符域結(jié)構(gòu)圖，此域參考32比特的多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)標(biāo)簽頭格式。
在光網(wǎng)絡(luò)單元上行發(fā)送幀中，數(shù)據(jù)域中所傳輸?shù)姆纸M都必須屬于同一個(gè)標(biāo)簽交換路徑，因此具有相同的標(biāo)簽。而由于光線路終端可以根據(jù)所接收到幀的絕對(duì)時(shí)間直接判斷接收幀所屬的光網(wǎng)絡(luò)單元，因此在上行發(fā)送幀中可以不使用光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符，而只需要對(duì)上行發(fā)送幀中的分組進(jìn)行標(biāo)簽交換路徑的識(shí)別，因此在上行發(fā)送幀中只有標(biāo)簽域，其他字節(jié)用于保留。
而在下行發(fā)送幀中，由于是廣播發(fā)送沒有時(shí)隙的限制，有必要指明所發(fā)送幀的目的地(即光網(wǎng)絡(luò)單元)，因此需要攜帶光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符，而在標(biāo)簽交換協(xié)議中通過倒數(shù)第二跳彈出的操作，使得在幀中不再需要攜帶標(biāo)簽域，因此在下行發(fā)送幀中只需攜帶光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符，其他字節(jié)用于保留。
圖9所示為單個(gè)幀中數(shù)據(jù)域結(jié)構(gòu)圖。
圖9給出了光網(wǎng)絡(luò)單元時(shí)隙內(nèi)單個(gè)幀中數(shù)據(jù)域結(jié)構(gòu)圖，為了提高封裝效率，規(guī)定在一個(gè)幀中可以對(duì)多個(gè)IP分組封裝，但所有IP分組必須具有相同的標(biāo)簽，屬于一個(gè)標(biāo)簽交換路徑。由于封裝多個(gè)IP分組，因此需要在接收時(shí)對(duì)分組進(jìn)行定界，在每個(gè)分組前面增加一個(gè)字節(jié)的循環(huán)冗余校驗(yàn)，不僅用于對(duì)分組進(jìn)行校驗(yàn)，同樣可以用來對(duì)分組進(jìn)行同步定界。
圖10所示為幀定界過程示意圖。這里引入幀頭循環(huán)冗余校驗(yàn)的生成多項(xiàng)式，根據(jù)循環(huán)冗余校驗(yàn)的結(jié)構(gòu)確定幀頭的位置，該多項(xiàng)式為g(x)＝x8+x2+x+1，繼而通過幀長(zhǎng)域所標(biāo)識(shí)的幀長(zhǎng)度確定幀的起始和結(jié)束來對(duì)幀進(jìn)行定界。
幀定界的具體過程包括首先開始捕獲狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)搜索一切正確的幀頭校驗(yàn)。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)正確的幀頭校驗(yàn)，系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)同步狀態(tài)，并設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器N1。
進(jìn)入預(yù)同步狀態(tài)后，系統(tǒng)繼續(xù)尋找下一個(gè)正確的幀頭校驗(yàn)。如果連續(xù)地發(fā)現(xiàn)另一個(gè)正確的幀頭校驗(yàn)，則計(jì)數(shù)器N1加1，在計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)設(shè)值δ之前如果發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)錯(cuò)誤的幀頭校驗(yàn)，則進(jìn)入捕獲狀態(tài)；如果連續(xù)發(fā)現(xiàn)δ次正確的幀頭校驗(yàn)，則進(jìn)入同步狀態(tài)，可以宣布能夠正確的進(jìn)行幀定界。
此時(shí)開始處理幀內(nèi)信息，并設(shè)置計(jì)數(shù)器N2，開始記錄連續(xù)不正確的幀頭校驗(yàn)數(shù)量，如果發(fā)現(xiàn)連續(xù)不正確的幀頭校驗(yàn)數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)值α后則重新進(jìn)入捕獲狀態(tài)，同步狀態(tài)丟失。
與此相同，在幀內(nèi)數(shù)據(jù)域的分組定界也使用相同的定界原理。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，包括數(shù)據(jù)上行傳輸時(shí)，整個(gè)傳輸循環(huán)劃分為多個(gè)時(shí)隙，每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元占用一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)時(shí)隙中包含一個(gè)預(yù)同步頭以及至少一個(gè)使用標(biāo)簽進(jìn)行定界的幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，在上行傳輸?shù)拿總€(gè)時(shí)隙中使用預(yù)同步頭鎖定、提取光接收機(jī)的同步時(shí)鐘，調(diào)整光接收機(jī)的接收功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，每個(gè)幀中包括長(zhǎng)度域，以字節(jié)為單位表示當(dāng)前幀的長(zhǎng)度，其表示范圍包括從長(zhǎng)度域開始至幀結(jié)束的所有域長(zhǎng)度；協(xié)議或類型域，表示當(dāng)前幀所攜帶分組的協(xié)議或者類型；標(biāo)簽或光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符域，在上行傳輸時(shí)該域中至少包含標(biāo)簽，用于標(biāo)示幀內(nèi)分組標(biāo)簽和標(biāo)簽交換路徑，在下行傳輸時(shí)該域中至少包含光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符，用于標(biāo)示下行方向幀光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符；幀頭同步校驗(yàn)域，用于對(duì)幀頭進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)并進(jìn)行幀定界；數(shù)據(jù)域，用于承載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分組數(shù)據(jù)，包含至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分組，每個(gè)分組前設(shè)有一個(gè)校驗(yàn)字節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，每個(gè)幀中還可以包括一個(gè)幀校驗(yàn)序列，用于對(duì)整個(gè)幀進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述使用標(biāo)簽進(jìn)行幀定界的過程包括通過循環(huán)冗余校驗(yàn)確定幀頭的位置，通過幀長(zhǎng)度域所標(biāo)示的幀長(zhǎng)度確定幀的起始和結(jié)束；每個(gè)幀的數(shù)據(jù)域中所有分組均使用標(biāo)簽或光網(wǎng)絡(luò)單元標(biāo)識(shí)符域中的同一標(biāo)簽，各分組的路徑均為該標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的同一個(gè)標(biāo)簽交換路徑；光線路終端通過對(duì)接收到的上行發(fā)送幀中的分組進(jìn)行標(biāo)簽交換路徑的識(shí)別進(jìn)行幀定界，根據(jù)接收到幀的絕對(duì)時(shí)間判斷接收幀所屬的光網(wǎng)絡(luò)單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，在一個(gè)幀中可對(duì)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行分組封裝，所有分組具有同一標(biāo)簽，屬于同一個(gè)標(biāo)簽交換路徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，接收時(shí)對(duì)于多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分組封裝，通過使用每個(gè)分組前的校驗(yàn)字節(jié)對(duì)分組進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)分組的校驗(yàn)和同步定界。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，數(shù)據(jù)上行傳輸時(shí)，在兩個(gè)相鄰時(shí)隙間設(shè)置保護(hù)帶寬，保護(hù)帶寬的寬度設(shè)定由物理層參數(shù)和線速率共同決定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，數(shù)據(jù)上行傳輸時(shí)，光線路終端根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)單元的業(yè)務(wù)情況和總體資源使用情況動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，時(shí)隙的分配包括開始時(shí)間分配和發(fā)送長(zhǎng)度分配。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元在達(dá)到規(guī)定的開始時(shí)間時(shí)，媒質(zhì)接入控制模塊打開物理層設(shè)備及激光器進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；當(dāng)達(dá)到規(guī)定的發(fā)送長(zhǎng)度時(shí)，媒質(zhì)接入控制模塊關(guān)閉物理層設(shè)備和激光器，保證不同光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出的數(shù)據(jù)不會(huì)產(chǎn)生沖突。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，數(shù)據(jù)下行傳輸時(shí)，采用廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)，光網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)據(jù)傳輸使用單獨(dú)的幀結(jié)構(gòu)、不劃分固定時(shí)隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法，主要包括數(shù)據(jù)上行傳輸時(shí)，整個(gè)傳輸循環(huán)劃分為多個(gè)時(shí)隙，每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元占用一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)時(shí)隙中包含一個(gè)預(yù)同步頭以及至少一個(gè)使用標(biāo)簽進(jìn)行定界的幀。本發(fā)明所述的無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)傳輸方法具有對(duì)有效帶寬的占用小、可進(jìn)行精確的幀定界、封裝方式簡(jiǎn)單、IP分組封裝效率高、直接支持標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L7/10GK101039159SQ20061005740
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2006年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者郭勇, 范戈, 俞輝, 惠嫣嬌, 任穎, 趙峻 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 華為技術(shù)有限公司