CN1331531A - 异步转移模式令牌环网 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种ATM(异步转移模式)令牌环网。在ATM令牌环网中,通过特殊的信元调度算法,既满足了电路仿真业务和数据业务对不同服务质量的要求,也解决了环网中各个通信节点在带宽占有上的不公平性,使得环网的带宽资源在环网上各个通信节点之间实时、动态、平等地共享。ATM令牌环网技术适合用来构建宽带综合业务接入网,尤其是宽带窄带一体化业务的综合接入平台。

Description

异步转移模式令牌环网

本发明涉及宽带接入平台技术，尤其是一种适合于实时/非实时业务混合接入的ATM令牌环网。

在传统的窄带接入平台中，一般使用SDH环或SPDH(准SDH)环来连接OLT与各个ONU，形成物理环形拓扑，如图1所示。但OLT与各个ONU之间通过预先定义的链路(如一条或多条E1)连接，在逻辑上形成星形拓扑，如图2所示。OLT与各个ONU之间通过专用的连接交换数据，各个连接的带宽资源之间不共享。由于这种结构无法实现带宽资源的共享即无法实现统计复用，因此也就不适合于作为突发性很强的非实时业务的接入平台。

令牌技术在数据通信领域中使用较为广泛，如令牌环、令牌总线等。通过令牌技术，可以避免某个或某些通信节点长期占用网络资源，解决了各个通信节点在占有网络资源上的公平性问题。但这些技术(令牌环和令牌总线)一方面是面向数据通信的，无法满足实时业务对实时性的要求，同时这些技术属于局域网技术，无法满足覆盖较大地理范围的要求，不适合作为要求覆盖较大地理范围宽带综合业务接入平台。

ATM技术是一种面向连接的技术。在建立ATM连接之前需要构建一个数学模型来精确描述业务的特征。但实际上，由于单个数据业务流量的变化是一个非平稳的随机过程，很难用一个数学模型来比较精确地描述其流量特征。所以在接入层面上，面向连接ATM技术不太适合于突发性很强的数据业务通信的需求。尤其是在基于ATM的环网中，由于业务模型选用的不恰当会导致下面两个问题，一是带宽资源的浪费，二是网络资源在上下游节点之间分配的不公平性。所以单纯的ATM技术也不适合于作为综合业务接入平台。

本发明的目的在于综合窄带接入平台环网技术、令牌技术和ATM技术的各自特点，在充分考虑传统窄带业务(电路仿真)和数据业务的不同业务模式以及它们对QOS(服务质量)的不同要求的前提下，取长补短，构建适合于宽带综合业务的接入平台。在这个综合业务的接入平台上，既可以提供对传统窄带实时业务的良好支持(享有等同于专线的服务质量)，同时也可以最大程度地满足数据业务高度突发性的要求。

本发明的上述目的是通过在ATM环网中引入令牌信元，通过令牌信元实现环网带宽资源在环网上各个通信节点之间实时、动态、平等地共享，同时配合以针对传统窄带业务(电路仿真)和数据业务对QOS(服务质量)不同要求而设计的信元发送调度算法，在确保传统窄带业务(电路仿真)服务质量的同时，最大程度地迎合了数据通信的高度随机、高度突发的特征。

本发明的优越性在于在充分考虑传统窄带业务(电路仿真)和数据通信在各自业务模式以及它们对QOS(服务质量)要求上的巨大差异，通过在ATM环网中引入令牌技术，构建了一个基于ATM技术的令牌总线网络，同时配合一定的信元发送调度算法，在确保传统窄带业务(电路仿真)享有等同于专线连接的服务质量(低时延和低时延抖动)的同时，使得环网的带宽资源(除去窄带业务占用的部分)在环上的各个通信节点之间实时、动态、平等地共享，最大程度地迎合了数据业务高度随机、突发的业务特性，从而获得了最大的统计增益，保证环网的利用率总是保持最高。

为了解决单环网络的可靠性与安全性问题，ATM令牌环网支持双向双环组网方式。

本发明的这些和其他的目的、优点及特征将通过结合附图对本发明的实施例的描述而得到进一步说明。在这些附图中：

图1是通过SDH或PSDH链路，OLT与ONU构成环形网络拓扑图；

图2是通过预先定义的专用链路，OLT与ONU构成了星形拓扑图；

图3是在ATM令牌环网中，ONU与OLT之间通过预先定义的连接，构成逻辑星形网络图；

图4是在ONU中存在三个ATM信元缓存队列；

图5是令牌信元的检测流程图；

图6是利用逻辑运算检测令牌信元的流程图；

图7是利用比较法检测令牌信元的流程图；

图8是令牌转发与信元发送调度算法实现框图；

图9所示为OLT中令牌信元的生成、管理。

图10所示为OLT与ONU组成双向双环网络的情况。

图11所示为当某段通信链路发生故障时，环网的自愈保护情况。

图12所示为当某个节点设备发生部分故障时的自愈保护情况。

本发明综合了环网技术、令牌技术和ATM技术，提出了一种适合于实时/非实时业务混合接入的ATM令牌环网技术。

ATM令牌环网的物理拓扑结构如图1所示，在本发明中，OLT与各个ONU之间通过预先定义的ATM链路连接，形成逻辑星形拓扑，如图3所示。OLT与ONU之间的连接既可以是VP(虚通道)连接，也可以是VC(虚信道)连接。

在本发明中，OLT的基本功能是将环外信元导入环内，同时将环内信元导出环外，同时还负责整个环网的管理与配置。

OLT从环外的ATM交换机或其它设备接收ATM信元，将不属于OLT节点的而属于环上各个ONU节点的ATM信元向环内转发。一般情况下，在转发之前，OLT需要进行VPI/VCI翻译。

OLT从环内接收信元，将不属于OLT节点的ATM信元转发给环外的ATM交换机或其它设备。一般情况下，在转发之前，OLT需要进行VPI/VCI翻译。这一翻译过程是上面翻译过程的逆过程。

同时，OLT还负责令牌信元的生成、管理与维护。在本发明中，为了避免环网中上下游节点在带宽分配上的不公平性，引入了令牌信元，令牌信元是VPI/VCI或GFC为特定值的信元。在环网初始化阶段，OLT负责生成令牌信元并将其***到环网中，并启动一个定时器。在正常情况下，在一个可以预期的时间内(定时器不超时)，OLT将检测到一个令牌信元，并再次生成一个令牌信元且将其***到令牌环网内，同时复位定时器。如果定时器超时，仍未检测到令牌信元，则认为令牌信元在环内丢失，要再次生成一个令牌信元并将其***到环网中，同时复位定时器。为了防止由于设备故障和比特误码等原因在环网内意外地生成了令牌信元，而造成在环网内同时存在两个或两个以上的令牌信元，OLT还需要进行令牌信元删除的操作，即在一段时间内，即使当OLT检测到令牌信元时也不向环内***令牌信元，这样就可以避免在环内同时存在多个令牌信元。令牌删除操作可以有三种触发方式，一种是周期性地触发，另外一种是根据从ONU接收到的特定的告警信息触发，第三种是通过管理台命令人为地触发。在进行令牌删除操作之后，OLT要负责生成并向环网内***令牌信元。

在本发明中，为了提高令牌环网在轻载时的效率，同时降低在环网重载时的平均等待时间，引入了最大长度指示信元。在最大长度指示信元的净荷域中包含了ONU节点在一次持有令牌信元期间所允许发送的由本节点产生的非实时业务信元最大个数的二进制编码信息即Max_Length值。例如，二进制编码信息的长度可以为16bit，则Max_Length共有9种取值可能，其对应的二进制编码信息见表1。实际上后8bit信息是前8bit信息的拷贝。通过这种方式可以对二进制编码信息提供冗余保护。

在本发明中，OLT根据网络的负荷情况，通过最大长度指示信元向各个ONU节点发布在持有令牌期间，所允许发送的由本节点产生的非实时业务信元最大个数信息。当网络负荷较轻时，使用较大的Max_Length值，以提高网络效率，当网络负荷较重时，使用较小的Max_Length值，以降低平均等待时间。

在本发明中，***有一个隐含默认的Max_Length值，即在ONU上电/复位后且没有收到最大长度指示信元之前，***所默认的Max_Length值。

在本发明中，ONU的基本功能是从上游节点接收ATM信元，截留属于本节点的ATM信元，同时根据一定的算法***由本节点产生的实时业务信元、非实时业务信元和转发从上游节点接收的但不属于本节点的ATM信元。

在ONU内，存在自然形成的三个ATM信元缓存队列，如图4所示。在ONU内部的信元调度算法如下：

1)优先发送实时业务信元，即在任何情况下，只要实时业务队列中有信元等待发送，则下一个ATM信元周期就被实时业务信元队列抢占，直到实时业务队列为空；

2)在实时业务信元队列为空的前提下，优先发送转发队列中的ATM信元，即只要实时业务信元队列为空且转发队列中有信元等待发送，则下一个ATM信元周期就被转发队列抢占，直到转发队列为空；

3)在实时业务队列和转发队列都为空的前提下，且本ONU节点持有令牌信元，那么本ONU节点最多可以发送Max_Length个由本节点生成的非实时业务信元，

ONU节点参与对令牌信元的维护。如果当一个ONU节点接收到由上游节点转发的令牌信元，而此时非实时业务信元队列为空，那么该ONU节点立即生成一个令牌信元且向下游节点发送。如果在非实时业务队列中有信元等待发送，那么该ONU节点将暂时持有令牌信元，即暂时不向下游节点发送令牌信元。只有在下列两种情况下，当前ONU节点才生成且向下游节点发送令牌信元。

1)非实时业务队列为空，即已经将非实时业务信元队列中的信元全部发送完毕(在持有令牌信元期间，发送的非实时业务信元总数不超过Max_Lengt个：

2)非实时业务队列为非空但该ONU节点在持有令牌信元期间已经发送了Max_Length个非实时业务信元；

如果ONU节点在持有令牌信元期间，又接收到一个令牌信元，则说明在环网上存在两个或两个以上的信元，ONU需要向OLT报告这一事件，以便OLT发起删除令牌信元的操作过程。

在本发明中，为了保证令牌环网的效率，及时检测并向下游节点发送令牌信元，对令牌信元的检测、生成和发送采用硬件而不采用软件的方法实现。在高速网络中，采用软件分析的方法是不可取的。因为用软件来接收、分析和发送一个令牌信元的时间起码是毫秒级，对于STM-1而言，1毫秒就意味着367个信元，对于STM-4而言，1毫秒就意味着1467信元，所以必须用硬件完成而不能采用软件分析的方法实现。下面给出检测令牌信元和发送令牌信元的硬件实现方法。

如图5所示，在物理层芯片与ATM层芯片之间的UTOPIA接口上，利用时钟信号和SOC(Start of Cell)信号，将信元头中的VPI/VCI和GFC字段锁存，直到下一个信元到来(由SOC标志)而使之刷新。

有两种不同的方法检测当前接收的信元是否是令牌信元，一种是逻辑运算法，另一种是比较法。

在比较法中，通过微处理器接口，预先将令牌信元的VPI/VCI值或GFC值放置到一个24位组或4位组的寄存器中，然后将正在接收信元的VPI/CVI值或GFC值与寄存器中的值进行比较。如果相等，说明当前正在接收的信元是令牌信元，将令牌信元指示位置“1”。在当前信元周期结束后，令牌信元指示位将恢复到状态“0”，直到下一个令牌信元到达时，令牌信元指示位才重新变为“1”。如果两者不相等，则说明当前正在接收的信元不是令牌信元。

在逻辑运算法中，首先将寄存器中各个与令牌信元的VPI/VCI字段或GFC字段中为“0”对应的位取反后，再进行逻辑“与”操作。如果“与”操作的结果为“1”，则说明当前正再接收的信元是令牌信元，将令牌信元指示位置“1”。在当前信元周期结束后，令牌信元指示位才恢复到状态“0”。如果“与”操作的结果不为“1”。则说明当前正在接收的信元不是令牌信元，保持令牌信元指示位的状态不变(状态“0”)。

例如当令牌信元的的VPI/VCI值等于0X04/0X1234，检测令牌信元的逻辑运算可以用公式(1)表示。 $\stackrel{-}{y}=x^{24}+x^{23}+x^{22}+x^{21}+x^{20}+\stackrel{}{\stackrel{-}{x^{19}}}+x^{18}+x^{17}+$ $x^{16}+x^{15}+x^{14}+\stackrel{-}{x^{13}}+x^{12}+x^{11}+\stackrel{-}{x^{10}}+x^9+---\left(1\right)$ $x^8+x^7+\stackrel{-}{x^6}+\stackrel{-}{x^5}+x^4+\stackrel{-}{x^3}+x^2+x$

其中，y表示结果，即图5中的令牌信元指示位。如果，y＝“1”，则表明当前的信元是令牌信元，如果y＝“0”，则表明当前信元不是令牌信元。x²⁴表示VPI字段的最高有效位(即MMB)，x¹⁷则表示VPI字段的最低有效位(LMB)。同样，x¹⁶与x分别表示VCI字段的最高有效位和最低有效位。而“+”则表示“或”运算。

如果令牌信元的VPI/VCI值为其它值，只要将上面的公式作相应改变即可。

如果在一个实际的***中，只使用部分VPI/VCI字段，那么公式(1)中只要去除相应的位即可，而在比较法中，只要使无效位不参与比较即可。

令牌信元的检测算法可以参见图5、图6以及图7。

在本发明中，检测到令牌信元后，即当令牌信元指示位由状态“0”变为状态“1”时，如果此时非实时业务队列为空，则立即生成并向下游节点发送一个令牌信元。如果非实时业务队列不空，则等待机会发送非实时业务信元，同时对发送的非实时业务信元记数(通过发送计数器)，一旦非实时业务队列为空，或在持有令牌信元期间发送的非实时业务信元已经达到Max_Length个，则立即生成并向下游节点发送一个令牌信元，同时复位发送计数器，为下一次发送非实时业务信元做准备。

图8给出了令牌生成以及信元发送调度算法的实现方法。

在本发明中，令牌信元生成器担负两个功能，一个是负责令牌信元的生成(实际上只生成5个字节的信元头，而净荷域可以用任何内容填充)，另一个是负责生成恰当的握手信号，即当需要向下游节点发送令牌信元时，将发送请求/CLAV置为有效信号(/CLAV为“1”时，表示有信元要发送)。仲裁逻辑将在1个信元周期内，将与其相对应的应答信号/ENB置为有效(/ENB为“0”时，)，允许其发送令牌信元。当CLAV和/ENB同时有效(即CLAV＝“1”、/ENB＝“0”)时，且当SOC为“1”时，开始输出信元头的第一个字节，然后顺序发送后续字节。直到令牌信元发送完毕。在令牌信元发送完毕之前的几个时钟周期内，令牌信元生成器将/CLAV置为无效状态(即/CLAV＝“0”)，避免发送两个或两个以上的令牌信元。

在本发明中，仲裁逻辑的主要功能是在高优先级发送队列中有发送请求时(即/CLAV＝“1”时)，将低优先级的发送队列的发送请求屏蔽。逻辑仲裁的功能可以用下面的算法表示：

if(/CLAV－1＝1){

CLAV－1＝1；
CLAV－2＝CALV－3＝CLAV－4＝0；
}
if(/CLAV－1＝0 & /CLAV－2＝1){
CLAV－2＝1；
CLAV－1＝CLAV－3＝CLAV－4＝0；
}
if(/CLAV－1＝0 & /CLAV－2＝0 & /CLAV－3＝1){
CLAV－3＝1；
CLAV－1＝CALV－2＝CLAV－4＝0；
}
if(/CLAV－1＝0 & /CLAV－2＝0 & /CLAV－3＝0 & /CLAV－4＝1){
CLAV－4＝1；
CLAV－1＝CALV－2＝CLAV－3＝0；
}
other{
CLAV－1＝CALV－2＝CLAV－3＝CLAV－4＝0；
}

注，“1”表示有信元发送，而“0”表示没有信元要发。/CLAV－1、/CLAV－2、/CLAV－3、/CLAV－4分别与CLAV－1、CLAV－2、CLAV－3、CLAV－4对应。

相应地，当CLAV－1有效时，且/ENB－1有效时(即当/ENB－1＝“0”)，置ENB－1有效(即ENB－1＝“0”)，当CLAV－2有效时，且/ENB－2有效时(即当/ENB－2＝“0”)，置ENB－2有效(即ENB－2＝“0”)，当CLAV-3有效时，且/ENB－3有效时(即当/ENB－3＝“0”)，置ENB－3有效(即ENB－3＝“0”)，当CLAV-4有效时，且/ENB－4有效时(即当/ENB－4＝“0”)，置ENB-4有效(即ENB－4＝“0”)。用一个公式来表示就是：

ENB－X＝(！CLAV－X)OR/ENB－X，X＝1、2、3、4；

ENB－Y＝“1”，Y≠X；

令牌信元指示位信号由两个作用，一个用令牌信元指示位来复位发送计数器(逻辑高电平“1”有效)，这样可以保证在检测到每一个新的令牌信元时，发送计数器总是为0。另外一个作用是当/CLAV－4信号无效时(/CLAV－4＝“0”，表示当前没有非实时业务信元要发送)，启动向下游节点发送令牌信元过程。

发送计数器利用信号ENB－4、/CLAY－4和SOC来对发送的非实时信元进行记数。当发送计数器溢出时，利用计数器溢出信号启动向下游节点发送令牌信元的过程。发送计数器的溢出门限通过微处理器接口来设置，门限取决于当前的Max_Length。

图9给出了在本发明中，OLT令牌信元生成、管理与维护的实现框图。

在***初始化之前，环内没有令牌信元，因此，在OLT通过***控制线，生成并***一个令牌信元。不管在何种情况下，当OLT向下游节点发送一个令牌信元时，都利用SOC与/CLAV－1信号启动定时器。

当OLT检测到令牌信元时，令牌信元指示位将由无效状态变为有效状态，即由状态“0”变为状态“1”，利用这一跃变过程，触发向下游节点发送令牌信元的过程。此时，定时器将被重新启动，避免了定时器超时。如果在规定的时间内，OLT未能检测到令牌信元，将导致定时器超时，这意味着令牌信元在环网内丢失。利用定时器超时信息，触发向下游节点发送令牌信元的过程，保证环网内有令牌信元存在。为了防止在令牌环网内同时存在两个或两个以上的令牌信元，通过***控制线，在一段时间内禁止向下游节点发送令牌信元，即将定时器超时指示位和令牌信元指示位屏蔽。然后再通过另一个根***控制线，强制向环网内发送一个令牌信元。上面的机制可以保证在环网内有且只有一个令牌信元。

图9中的仲裁逻辑单元的功能与图8中的仲裁逻辑单元的功能相似，这里不再赘述。

在某些非关键性的应用中，由上述技术元素所构成的单纤单环令牌网络以及足以敷用，但对于某些关键性的应用如电信网络中，由于单环网络低可靠性这一先天固有的缺陷，导致这一技术在这些应用中无法使用。为了提高可靠性，可以采用如图10所示的双向双环网络。

如图10所示，在每个ONU中需要两块接口板。OLT和ONT通过双向双环网络连接起来。外环为顺时针方向，而内环为逆时针方向。在正常情况下，只有一个环处于工作状态，另一个环处于备用状态。在图10中，数据流沿着实线所指示的路径前进。虚线表示备用的数据通道。两块接口板之间通过标准的UTOPIA接***换数据。

如图11所示，当某段通信链路发生故障时，OLT和ONU设备侦知此事件，触发自愈保护进程，其结果就是如图10所示的重新形成的两个闭合环路。

在这种仅仅是链路故障的情况下，每个ONU节点的业务都不受影响。

另外一个可能发生的情况是某个节点发生故障(如断电、火灾等)。在这种情况，仍可以通过自愈保护保证其它ONU节点的业务不受影响。

另外一个可能发生的情况是某个ONU节点中的一块接口板发生故障，这时，内外环也都无法工作。在这种情况下也可以通过自愈保护，保证业务(包括故障节点)不受影响。

本发明具备下面一些特点：

1.对传统的窄带业务(电路仿真)提供了专用连接的服务质量；

传统的窄带业务(这里指E1/E3电路仿真业务)的一个基本特征是双向链路的对称性，即来话速率和去话速率严格相等。这意味着在环网中，ONU节点下载的实时业务速率与***的实时业务速率相等。所以在没有***ONU节点所产生的非实时业务信元之前，环网的业务速率只会减小而不会增加。窄带业务信元的***是在环上信元转发之前，而数据业务信元的***是在环上信元转发之后，所以在环网内，只要信元一旦进入环内，信元就不会丢失。而实时窄带业务信元总是优先***环网内，且在环网内不被丢失。

2.环网的带宽资源在各个ONU的非实时业务之间动态、实时、公平共享；

环网的带宽资源除了实时业务占用的部分外，剩下的其它带宽资源在各个ONU单元之间实时、动态、公平地共享。当其它ONU节点没有非实时业务信元要发送时，要发送非实时业务信元的节点可以占用剩下的所有带宽资源。当存在两个或两个以上的ONU单元要发送非实时业务信元时，带宽资源被这些ONU节点公平地共享，与节点的位置无关。这是因为在环网中使用了令牌技术，解决了公平性问题。

3.适宜于实时业务与非实时业务的混合接入；

特点1说明了ATM令牌环网可以接入实时业务，而特点2说明ATM令牌环网适宜用来接入突发性很强的数据业务即非实时业务。

4.环网的效率高、性能优越；

在ATM令牌环网中，采用硬件完成令牌信元的检测、发送。所以令牌信元的检测与转发很快，避免了由于这些问题而导致令牌环网效率的降低。同时根据网络的负荷情况，动态地调整Max_Length，通过增大Max_Length值，提高环网在轻载时的效率，同时通过减小Max_Length值，降低了在网络重载时的平均等待时间。

5.***可靠性高

通过构建双向双环网络，可以提供自愈保护，在ONU节点或通信链路发生故障的情况下，各个节点业务不受影响。

表1最大允许发送的信元个数与Max_Length二进制编码信息之间的对应关系

允许发送最大个数	Max_Length值(16进制)
		1	0X0101H
2	0X020XH
		4	0X0404H
8	0X0808H
		16	0X1010H
32	0X2020H
		64	0X4040H
128	0X8080H
		256	0X0000H

虽然本发明的优选实施例已经进行了表示和说明，但是，应当知道，本领域的技术人员可以在不背离本发明的精神的条件下进行变化和变型，本发明的范围由权利要求书限定。

Claims (17)

1.一种ATM令牌环网，由光纤线路终端OLT和光纤网络单元ONU两种不同的功能单元构成，环上有且只有一个OLT单元，其主要功能是负责环外信元的导入和环内信元的导出，同时负责环网的管理与配置，其中OLT的一项重要功能是令牌信元和最大长度指示信元的管理与维护，环上的其它各个ONU单元负责本节点信元的导出，且根据一定的算法***本节点生成的信元和转发不属于本节点的信元，其特征在于，所说的ATM令牌环网包括：

一种在ATM环网中使用的令牌技术；

一种对令牌信元维护、管理策略；

一种在环网内应用的信元发送调度算法；

一种在ONU单元中实现上述信元发送调度算法的方法；

一种令牌信元的检测方法；

一种令牌信元的生成与发送方法；

一种根据环网的负荷轻重，动态调整各个ONU节点在持有令牌信元期间所允许发送非实时业务即数据业务信元个数的策略。

2.根据权利要求1的ATM令牌环网，其特征在于，所说的令牌技术是，在ATM令牌环网中，OLT负责生成、维护令牌信元和最大长度指示信元，各个ONU节点当且仅当接收到令牌信元时，才可以向环网内发送由本节点生成的非实时业务即数据业务信元，ONU在持有令牌信元期间，所发送的非实时业务即数据信元的最大个数由最大长度指示信元决定。

3.根据权利要求1或2的ATM令牌环网，其特征在于，令牌信元是一种以VPI/VCI(虚通道标识符/虚信道标识符)域值或以GFC(通用流量控制)域值为特定值的ATM信元。

4.根据权利要求1或2的ATM令牌环网，其特征在于，最大长度指示信元的净荷域中包含了ONU节点在一次持有令牌信元期间所能发送的非实时业务即数据业务信元最大个数的编码信息。

5.根据权利要求1的ATM令牌环网，其特征在于，所说的对令牌信元维护、管理策略是：

OLT在环网初始化阶段，通过软件控制，向环网内发送一个令牌信元，即令牌信元的***，此后***进入正常工作状态；

在正常工作时，当且仅当OLT从上游检测到令牌信元时，才重新向环内下游节点发送一个令牌信元，即令牌信元的转发；

为了避免令牌信元在环内丢失而导致环网无法正常工作，在OLT内，当向环内发送一个令牌信元时，无论是***还转发，都启动一个定时器，如果定时器超时，仍然未检测到令牌信元，则认为令牌信元在环内丢失；

在确认令牌信元在环内丢失的情况下，利用定时器超时信息触发向环内发送一个令牌信元的过程，即令牌信元的再生，同时向高层报告这一事件；

为了防止定时器非正常超时，在OLT检测令牌信元时需要终止并复位定时器的计时；

同时为了防止由于设备故障或由于传输误码等原因而导致在环内意外地生成了令牌信元，造成在环网内同时存在两个或两个以上的令牌信元，OLT需要进行令牌信元的删除操作，即在一段时间内，即使当OLT检测到令牌信元，也不向环内转发令牌信元，这样就可以删除环内的所有令牌信元；

在经过一段时间后，确信环网内已经不存在令牌信元时，向环网内***一个令牌信元，

OLT可以定期地、人为地或在从ONU收到特定的告警信息时进行令牌信元的删除操作，

在ONU中，当检测到令牌信元时，如果该ONU节点没有非实时业务即数据业务信元要发送，那么立即向下游节点发送一个令牌信元，如果该ONU节点中有非实时业务即数据业务信元在等待发送，那么，该ONU节点将暂时地持有令牌信元，直到将非实时业务队列中的所有信元都发送完毕即非实时业务队列为空时，或非实时业务队列为非空但该ONU节点在持有令牌信元期间发送的非实时业务信元的数量已经达到***当前所允许的最大值时，才向下游节点发送令牌信元，

如果ONU节点在持有令牌信元期间，又接收到一个令牌信元，则说明在环网上存在两个或两个以上的信元，ONU需要向OLT报告这一事件。

6.根据权利要求5的ATM令牌环网，其特征在于所说的令牌信元的删除操作可以有三种触发方式，一是周期性地触发，另外一种是当OLT接收到来自ONU的特殊告警信息时触发，第三种是人为地触发，即通过控制台命令，触发这一事件。

7.根据权利要求5的ATM令牌环网，其特征在于，对令牌信元的检测是在物理层芯片与ATM层芯片的接口上检测，并且这个被检测到的令牌信元在ATM层被丢弃。

8.根据权利要求1的ATM令牌环网，其特征在于，在所说的信元发送调度算法中，优先级次序是令牌信元的优先级最高，实时业务的优先级次之，从上游节点接收的但不属于本节点的所有ATM信元的优先级再次之，而本节点生成的非实时业务即数据业务信元的优先级最低。

9.根据权利要求1的ATM令牌环网，其特征在于所说的在ONU单元中实现所述信元发送调度算法的方法，这种方法的核心是作用于物理层芯片与ATM层芯片的接口上的仲裁逻辑单元，其本质是在存在高优先级发送请求时，屏蔽低优先级发送请求，从而保证高优先级信元优先发送。

10.根据权利要求1的ATM令牌环网，其特征在于所说的令牌信元的检测方法是通过硬件来实现快速检测的，具体的方法是在物理层芯片与ATM层芯片的UTOPIA(ATM通用测试与操作接口)接口上利用SOC(信元开始)信号和时钟信号，锁存信元头中的VPI/VCI或GFC字段，然后或进行逻辑运算或采用比较的办法检测令牌信元。

11.根据权利要求1的ATM令牌环网，其特征在于所说的令牌信元的生成与发送方法是，在OLT与ONU中，为了及时向下游节点发送令牌信元，采用硬件的方法快速生成令牌信元，为了简化硬件设计，只要用硬件生成令牌信元的前5个字节即可，而净荷部分可以用任何内容填充；同时令牌信元生成器还负责生成恰当的握手信号即根据需要将相应的信元发送请求置为有效。

12.根据权利要求1的ATM令牌环网，其特征在于所说的动态调整各个ONU节点在持有令牌信元期间所允许发送非实时业务即数据业务信元个数的策略，该策略包括，OLT根据环网的负荷情况或根据收到的各个ONU的特定告警信息，通过最大长度指示信元实时动态地调整每个ONU节点在一次持有令牌信元期间所允许发送的非实时业务信元的最大个数即Max_Length值，Max_Length由最大长度指示信元的净荷域承载。

13.根据权利要求13的ATM令牌环网，其特征在于，最大长度指示信元的接收、理解和相应动作的执行由高层软件完成。

14.如权利要求1所说的的ATM令牌环网，其特征在于在ATM环网内使用令牌信元，OLT负责令牌信元的维护、管理，环上的各个ONU节点当且仅当接收到令牌信元时，才可以发送数目有限的非实时业务即数据业务信元。

15.如权利要求1所说的的ATM令牌环网，其特征在于令牌信元的维护、管理策略，在环网初始阶段，OLT向环网内***令牌信元，在正常工作时，当且仅当OLT检测到令牌信元时，才重新向环内转发令牌信元，同时OLT还可以定期地、人为地或在收到特定的告警信息时进行令牌信元的删除操作，环上各个ONU单元使用并负责转发令牌信元。

16.如权利要求1所说的的ATM令牌环网，其特征在于用硬件快速而方便地生成令牌信元，同时根据需要生成恰当的握手信号(即在需要时发出令牌信元发送请求)，在这种方法中只要产生令牌信元的信元头即可，而净荷部分可以用任何内容填充。

17.如权利要求1所说的ATM令牌环网，其特征在于为了提高***的可靠性与安全性，ATM令牌环网支持双向双环组网方式。当某个节点设备或某段通信链路发生故障时，ATM令牌环网提供自愈保护功能，从而保证通信仍可进行。

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