專(zhuān)利名稱(chēng)：支持epon無(wú)線接入的mac協(xié)議幀結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖-無(wú)線混合寬帶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種光纖-無(wú)線混合寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的支持EPON無(wú)線接入的MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)的不斷增長(zhǎng)，寬帶接入網(wǎng)服務(wù)成為IT產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。尤其是，隨著VoIP (IP網(wǎng)絡(luò)上傳送語(yǔ)音)、IPTV (IP電視)、VoD (視頻點(diǎn)播)和網(wǎng)絡(luò)會(huì)議等新型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的發(fā)展，用戶(hù)對(duì)接入網(wǎng)的帶寬能力和靈活的接入方式提出了更高的要求。EPON(以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))是一種點(diǎn)到多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光接入網(wǎng)技術(shù)。與目前用戶(hù)普遍使用的ADSL(非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線)技術(shù)相比，EPON具有顯著的接入帶寬優(yōu)勢(shì)和數(shù)據(jù)透明性。WiFi (Wireless Fidelity)，即IEEE802. 11協(xié)議，是一種短程無(wú)線傳輸技術(shù)。目前，WiFi作為一種優(yōu)秀的無(wú)線接入網(wǎng)技術(shù)，已經(jīng)在局域網(wǎng)領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。因此，光纖-無(wú)線混合寬帶接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)EPON的無(wú)線寬帶接入方式，既能利用了EPON的帶寬優(yōu)勢(shì)，又吸收了 WiFi的靈活接入優(yōu)勢(shì)，從而讓用戶(hù)在享受高速光纖帶寬的同時(shí)，還能真正實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公和娛樂(lè)，滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化的需求。然而由于光纖-無(wú)線混合寬帶接入網(wǎng)是近年來(lái)提出的新型光通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，IEEE802. 3ah定義的EPON層次模型和IEEE802. 11定義的WLAN層次參考模型有一定的區(qū)別，因此現(xiàn)有的EPON有線接入MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)不再適用于光纖-無(wú)線混合寬帶接入網(wǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)EPON的寬帶無(wú)線接入服務(wù)。目前，從各類(lèi)文獻(xiàn)中，已經(jīng)查閱到的與本發(fā)明最接近的已有技術(shù)是由江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文《基于EPON MAC協(xié)議無(wú)線接入的研究》(柳林鋒，2010)中提出的MAC層無(wú)線接入?yún)f(xié)議方案，然而該方案設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮無(wú)線接入所需要的OAM管理幀的設(shè)計(jì)，因此不能高效合理的支持EPON的寬帶無(wú)線接入服務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有支持EPON無(wú)線接入的MAC協(xié)議技術(shù)的不能EPON的實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)線接入、實(shí)用性較差的不足，本發(fā)明提供一種高效合理的支持EPON的寬帶無(wú)線接入服務(wù)、實(shí)用性良好的支持EPON無(wú)線接入的MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種支持EPON無(wú)線接入的MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)，所述MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)包括MAC控制幀，用于避免來(lái)自不同無(wú)線接入終端的上行數(shù)據(jù)流在復(fù)用時(shí)發(fā)生沖突，解決共享光纖的上行沖突問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)OLT和ONU之間無(wú)線數(shù)據(jù)的有效傳輸和實(shí)現(xiàn)EPON無(wú)線接入的啟動(dòng)注冊(cè)、時(shí)隙分配和時(shí)間同步；OAM管理幀，用于在光纖-無(wú)線混合寬帶接入網(wǎng)中，完成OLT和ONU之間無(wú)線業(yè)務(wù)的分析、預(yù)測(cè)和配置； EPON數(shù)據(jù)幀，滿(mǎn)足IEEE802. 11無(wú)線傳輸?shù)膮f(xié)議要求，通過(guò)ONU邏輯鏈路標(biāo)識(shí)和無(wú)線用戶(hù)終端標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)廣播式下行傳輸。進(jìn)一步，所述MAC控制幀包含5個(gè)控制幀，用于在OLT和融合型ONU之間進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)的交互，它們是授權(quán)幀、報(bào)告幀、注冊(cè)請(qǐng)求幀、注冊(cè)幀和注冊(cè)確認(rèn)幀。各個(gè)控制幀的長(zhǎng)度都為72字節(jié)。再進(jìn)一步，所述OAM管理幀包含的控制和狀態(tài)信息用于測(cè)試、管理和診斷已經(jīng)被激活的OAM功能的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路，OAM管理幀的長(zhǎng)度為72字節(jié)到15 字節(jié)。更進(jìn)一步，所述EPON數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度為72字節(jié)到15 字節(jié)。所述MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)還包括MAC協(xié)議層，所述MAC協(xié)議層包括MAC控制子層、OAM管理子層和MAC子層，MAC協(xié)議層位于數(shù)據(jù)鏈路層的下部，介于邏輯鏈路控制子層和物理層之間。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為本發(fā)明提出一種適合EPON寬帶無(wú)線接入的MAC協(xié)議，將WLAN中相關(guān)的MAC控制幀、OAM管理幀和數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)內(nèi)容添加到現(xiàn)有的EPON有線接入MAC幀結(jié)構(gòu)中去，融合成適合EPON無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)腗AC幀結(jié)構(gòu)，以適用于ONU的軟件體系，實(shí)現(xiàn)EPON的寬帶無(wú)線接入的目的。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在在現(xiàn)有的EPON MAC幀格式的基礎(chǔ)上，通過(guò)添加WLAN中相關(guān)的MAC控制幀、OAM管理幀和數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)內(nèi)容組成的適合EPON無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)腗AC幀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了 EPON的寬帶無(wú)線接入。而且，本發(fā)明所涉及的幀結(jié)構(gòu)內(nèi)容是立足于現(xiàn)有EPON MAC幀格式的研究成果基礎(chǔ)上，不存在不可克服的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。因此具有相當(dāng)好的應(yīng)用前景。


圖1是MAC控制幀結(jié)構(gòu)部分中授權(quán)(GATE)幀結(jié)構(gòu)圖；圖2是MAC控制幀結(jié)構(gòu)部分中報(bào)告(REPORT)幀結(jié)構(gòu)圖；圖3是MAC控制幀結(jié)構(gòu)部分中注冊(cè)請(qǐng)求(REGISTER_REQ)幀結(jié)構(gòu)圖；圖4是MAC控制幀結(jié)構(gòu)部分中注冊(cè)(REGISTER)幀結(jié)構(gòu)圖；圖5是MAC控制幀結(jié)構(gòu)部分中注冊(cè)確認(rèn)(REGISTER_ACK)幀結(jié)構(gòu)圖；圖6是OAM管理幀結(jié)構(gòu)圖；圖7是EPON數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖；圖8是MAC協(xié)議工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖8，一種支持EPON無(wú)線接入的MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)，所述MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)包括MAC控制幀，用于避免來(lái)自不同無(wú)線接入終端的上行數(shù)據(jù)流在復(fù)用時(shí)發(fā)生沖突，解決共享光纖的上行沖突問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)OLT和ONU之間無(wú)線數(shù)據(jù)的有效傳輸和實(shí)現(xiàn)EPON無(wú)線接入的啟動(dòng)注冊(cè)、時(shí)隙分配和時(shí)間同步；OAM管理幀，用于在光纖-無(wú)線混合寬帶接入網(wǎng)中，完成OLT和ONU之間無(wú)線業(yè)務(wù)的分析、預(yù)測(cè)和配置；
EPON數(shù)據(jù)幀，滿(mǎn)足IEEE802. 11無(wú)線傳輸?shù)膮f(xié)議要求，通過(guò)ONU邏輯鏈路標(biāo)識(shí)和無(wú)線用戶(hù)終端標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)廣播式下行傳輸。圖1是MAC控制幀結(jié)構(gòu)部分中授權(quán)(GATE)幀結(jié)構(gòu)圖。授權(quán)幀的作用是為所有未注冊(cè)和單一的已注冊(cè)的ONU分配發(fā)送授權(quán)。前導(dǎo)碼中包含LLID和SSID，其中LLID是EPON系統(tǒng)分配給各個(gè)ONU的一種邏輯鏈接的數(shù)學(xué)標(biāo)識(shí)，不同ONU通過(guò)LLID進(jìn)行區(qū)別，每個(gè)ONU只在屬于自己的邏輯鏈路上與OLT進(jìn)行通信；SSID是EPON無(wú)線接入系統(tǒng)分配給無(wú)線用戶(hù)終端的一種數(shù)學(xué)標(biāo)識(shí)，同樣道理不同無(wú)線用戶(hù)通過(guò)SSID進(jìn)行區(qū)別。要說(shuō)明的是圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7中的前導(dǎo)碼格式內(nèi)容和功能都與圖1中的前導(dǎo)碼相一致，因此不要重復(fù)敘述。授權(quán)數(shù)目/標(biāo)識(shí)包含了具體的授權(quán)數(shù)目和其他信息，一個(gè)授權(quán)幀最多容納4個(gè)授權(quán)數(shù)目。授權(quán)起始時(shí)間表示可以何時(shí)打開(kāi)ONU的激光器。授權(quán)長(zhǎng)度表示ONU傳輸無(wú)線數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)隙長(zhǎng)度。圖2是MAC控制幀結(jié)構(gòu)部分中報(bào)告(REPORT)幀結(jié)構(gòu)圖。報(bào)告幀的作用是在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)向OLT報(bào)告ONU的本地隊(duì)列信息。隊(duì)列長(zhǎng)度為2字節(jié)，因此最多可以上報(bào)8個(gè)隊(duì)列，該域表示的是發(fā)送無(wú)線隊(duì)列數(shù)據(jù)所需要的發(fā)送窗口大小。同時(shí)隊(duì)列集數(shù)目完全依賴(lài)所上報(bào)的隊(duì)列數(shù)。圖3是MAC控制幀結(jié)構(gòu)部分中注冊(cè)請(qǐng)求(REGISTER_REQ)幀結(jié)構(gòu)圖。注冊(cè)請(qǐng)求幀的作用是對(duì)未注冊(cè)的融合型ONU的注冊(cè)請(qǐng)求的響應(yīng)；同時(shí)對(duì)已注冊(cè)的ONU的取消注冊(cè)請(qǐng)求的響應(yīng)。Flags域標(biāo)識(shí)表明是未注冊(cè)O(shè)NU的注冊(cè)請(qǐng)求還是已注冊(cè)O(shè)NU的取消注冊(cè)請(qǐng)求。懸掛授權(quán)是向OLT表明可以授權(quán)的緩存容量，如果某個(gè)授權(quán)超過(guò)了該緩存容量，則該授權(quán)將會(huì)被丟棄。圖4是MAC控制幀結(jié)構(gòu)部分中注冊(cè)(REGISTER)幀結(jié)構(gòu)圖。注冊(cè)幀的作用是對(duì)所請(qǐng)求的未注冊(cè)O(shè)NU的注冊(cè)，包含了對(duì)該ONU分配獨(dú)立的LLID和對(duì)無(wú)線用戶(hù)終端分配獨(dú)立的SSID。分配端口將攜帶所分配的LLID和SSID，一旦與OLT的響應(yīng)端口相匹配，那么相應(yīng)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪壿嬫溌肪徒⑵饋?lái)了。圖5是MAC控制幀結(jié)構(gòu)部分中注冊(cè)確認(rèn)(REGISTER_ACK)幀結(jié)構(gòu)圖。注冊(cè)確認(rèn)幀的作用是向OLT確認(rèn)注冊(cè)過(guò)程。Flags域標(biāo)識(shí)表明注冊(cè)過(guò)程是失敗的還是成功的。圖6是OAM管理幀結(jié)構(gòu)圖。OAM管理幀的作用主要是完成無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)鏈路的性能檢測(cè)、異常通知和遠(yuǎn)端環(huán)回等功能。類(lèi)型域占2個(gè)字節(jié)，為16進(jìn)制的88-09，表明是慢協(xié)議幀；當(dāng)子類(lèi)型域?yàn)?時(shí)代表的是OAM報(bào)文。編碼域的長(zhǎng)度為8位，當(dāng)其值為00時(shí)，標(biāo)識(shí)的是信息幀；當(dāng)值為01時(shí)，標(biāo)識(shí)的是事件指示幀；當(dāng)值為02時(shí)，標(biāo)識(shí)的是變量請(qǐng)求幀；當(dāng)值為03時(shí)，標(biāo)識(shí)的是變量響應(yīng)幀；當(dāng)值為04時(shí)，標(biāo)識(shí)的是回環(huán)控制幀。圖7是EPON數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明中的適合EPON寬帶無(wú)線接入的數(shù)據(jù)幀與普通的以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)相比，在幀內(nèi)容上主要是多了幀控制(FC)、預(yù)留時(shí)間(DT)、序列控制(SC)和功率控制(PC)等字段。幀控制(FC)域包含了協(xié)議版本、幀類(lèi)型、子類(lèi)型、功率管理和WPA加密等比特內(nèi)容。預(yù)留時(shí)間(DT)域是采用RTS/CTS協(xié)議(Request To Send/Clear ToSend)即請(qǐng)求發(fā)送/允許發(fā)送協(xié)議時(shí)所產(chǎn)生的退守定時(shí)值。序列控制(SC)域是用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)幀片段進(jìn)行重組，同時(shí)丟棄重復(fù)的數(shù)據(jù)幀。功率控制(PC)域包含了動(dòng)態(tài)功率控制(DFS)和發(fā)射功率控制(TPC)等字段內(nèi)容。圖8是MAC協(xié)議工作流程圖，其中(a)為MAC發(fā)送數(shù)據(jù)流程，(b)為MAC接收數(shù)據(jù)流程。本發(fā)明中的MAC協(xié)議層包括三個(gè)子層MAC控制子層、OAM管理子層和MAC子層，而 MAC協(xié)議層位于數(shù)據(jù)鏈路層的下部，介于邏輯鏈路控制子層(LLC)和物理層(PHY)之間。MAC發(fā)送數(shù)據(jù)的具體工作流程如下步驟1、從LLC層中接收將要發(fā)送的數(shù)據(jù)；步驟2、判斷傳輸信道是否空閑；步驟3、如果信道被占用，那么繼續(xù)等待信道空閑，一旦信道空閑，將數(shù)據(jù)附加MAC 控制信息、OAM管理信息融合成傳輸數(shù)據(jù)幀；步驟4、將傳輸數(shù)據(jù)幀發(fā)送至PHY層。MAC接收數(shù)據(jù)的具體工作流程如下步驟1、從PHY層中接收到傳輸數(shù)據(jù)幀；步驟2、檢測(cè)傳輸數(shù)據(jù)幀中的MAC控制信息、OAM管理信息；步驟3、判斷是否發(fā)生錯(cuò)誤，如果錯(cuò)誤，則重新檢測(cè)；步驟4、如果正確，則去掉傳輸數(shù)據(jù)幀中的MAC控制信息和OAM管理信息；步驟5、將數(shù)據(jù)發(fā)送至LLC層。本實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.一種支持EPON無(wú)線接入的MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)，其特征在于所述MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)包括MAC控制幀，用于避免來(lái)自不同無(wú)線接入終端的上行數(shù)據(jù)流在復(fù)用時(shí)發(fā)生沖突，解決共享光纖的上行沖突問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)OLT和ONU之間無(wú)線數(shù)據(jù)的有效傳輸和實(shí)現(xiàn)EPON無(wú)線接入的啟動(dòng)注冊(cè)、時(shí)隙分配和時(shí)間同步；OAM管理幀，用于在光纖-無(wú)線混合寬帶接入網(wǎng)中，完成OLT和ONU之間無(wú)線業(yè)務(wù)的分析、預(yù)測(cè)和配置；EPON數(shù)據(jù)幀，滿(mǎn)足IEEE802. 11無(wú)線傳輸?shù)膮f(xié)議要求，通過(guò)ONU邏輯鏈路標(biāo)識(shí)和無(wú)線用戶(hù)終端標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)廣播式下行傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的支持EPON無(wú)線接入的MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)，其特征在于所述MAC 控制幀包含5個(gè)控制幀，用于在OLT和融合型ONU之間進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)的交互，它們是授權(quán)幀、報(bào)告幀、注冊(cè)請(qǐng)求幀、注冊(cè)幀和注冊(cè)確認(rèn)幀。各個(gè)控制幀的長(zhǎng)度都為72字節(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的支持EPON無(wú)線接入的MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)，其特征在于所述OAM 管理幀包含的控制和狀態(tài)信息用于測(cè)試、管理和診斷已經(jīng)被激活的OAM功能的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路，OAM管理幀的長(zhǎng)度為72字節(jié)到15 字節(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的支持EPON無(wú)線接入的MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)，其特征在于所述EPON 數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度為72字節(jié)到15 字節(jié)。
5.如權(quán)利要求1 4之一所述的支持EPON無(wú)線接入的MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)還包括MAC協(xié)議層，所述MAC協(xié)議層包括MAC控制子層、OAM管理子層和MAC子層，MAC協(xié)議層位于數(shù)據(jù)鏈路層的下部，介于邏輯鏈路控制子層和物理層之間。
全文摘要
一種支持EPON無(wú)線接入的MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)，包括MAC控制幀，用于避免來(lái)自不同無(wú)線接入終端的上行數(shù)據(jù)流在復(fù)用時(shí)發(fā)生沖突，解決共享光纖的上行沖突問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)OLT和ONU之間無(wú)線數(shù)據(jù)的有效傳輸和實(shí)現(xiàn)EPON無(wú)線接入的啟動(dòng)注冊(cè)、時(shí)隙分配和時(shí)間同步；OAM管理幀，用于在光纖-無(wú)線混合寬帶接入網(wǎng)中，完成OLT和ONU之間無(wú)線業(yè)務(wù)的分析、預(yù)測(cè)和配置；EPON數(shù)據(jù)幀，滿(mǎn)足IEEE802.11無(wú)線傳輸?shù)膮f(xié)議要求，通過(guò)ONU邏輯鏈路標(biāo)識(shí)和無(wú)線用戶(hù)終端標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)廣播式下行傳輸。本發(fā)明高效合理的支持EPON的寬帶無(wú)線接入服務(wù)、實(shí)用性良好。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102572944SQ20121004310
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者樂(lè)孜純, 付明磊, 張 杰 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)