CN1794697A - 以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其中ONU拆分发送处理过程包括：判断逻辑通道上数据包是否需要拆分、判断逻辑通道是否为分片状态、根据判断结果分别进行中间分片数据包、头分片数据包、尾分片数据包或者完整数据分组数据包的生成的处理操作；OLT分片接收处理过程包括：判断逻辑通道缓存是否为分片状态、判断数据包是否为完整数据分组、根据判断结果分别进行分片状态完整数据分组、分片状态非完整分组、非分片状态完整数据分组或者非分片状态非完整分组的接收处理操作。采用该种以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，实现了链路最大利用率，同时提高了网络服务质量，工作性能稳定，***兼容性良好，适用面较为广泛。

Description

以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，特别涉及以太网无源光网络(EPON)领域，具体是指一种以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法。

背景技术

目前常见的EPON***和产品中，上行链路都采用时分复用接入方式，各ONU根据OLT分配的发送时隙(也就是带宽授权或带宽许可，Grant)，通过相应的发送窗口(TransmissionWindow)，将上行的数据分组(或数据帧，Data Frame，包括以太协议分组或以太网帧，EthernetFrame)发送给OLT。

以太协议分组的长度是可变的(或者说不是固定的，通常介于64字节到1518字节范围内)，以太网业务本身也具有一定的突发性，而802.3ah协议中定义的带宽授权的长度也是可变的，对ONU发送的以太协议分组并没有规定拆分(或分割)，所以通常上行链路以太协议分组的传输都是采用组合方式，即ONU在一个发送窗口内连续突发多个以太协议分组，且每个以太协议分组都是连续的、完整的，这种实现方法无疑是最简单的，但由此也带来一个严重的问题：上行链路传输效率受到很大影响，或者说以太协议分组传输的带宽利用率较低。因为在一次发送窗口中，不可能全部发送的以太协议分组的长度总和恰好等于发送窗口的长度，如果当前发送窗口的剩余部分不足以传输下一个待发送以太协议分组，或者说当前发送窗口的“剩余长度”小于下一个待发送以太协议分组的长度，则该以太协议分组只能等待下一个发送窗口，显然这个“剩余长度”被完全浪费了，在最坏的情况的，每个发送窗口都会浪费一个以太协议分组的长度，甚至是以太协议分组的最大长度(也就是最大传输单元MTU：Maximal Transmit Unit，通常1MTU＝1518字节)，显然这对EPON上行链路以太协议分组的传输是非常不利的，同时也影响了EPON***的工作性能和网络服务质量，限制了EPON的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够对上行链路的数据包进行灵活拆分和接收、发送窗口的利用率高、计算难度较小、网络服务质量高、工作性能稳定可靠、兼容性好、适用面较为广泛的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法。

为了实现上述的目的，本发明的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法如下：

该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其主要特点是，包括光线路终端设备OLT和数个光网络单元设备ONU，所述的光线路终端设备OLT的上行链路接口和下行链路接口通过光分布网路和分光器分别与所述的各个光网络单元设备ONU的上行链路接口和下行链路接口相连接，其中的ONU中包括数个彼此独立传输数据包的逻辑通道，OLT中包括与之对应的数个逻辑通道缓存，所述的数据包类型包括完整数据分组、头分片、中间分片和尾分片，所述的上行链路数据分组传输的方法包括ONU拆分发送处理过程和OLT分片接收处理过程，其中的ONU拆分发送处理过程包括以下步骤：

(1)ONU在发送数据包前进行相应的逻辑通道上数据包是否需要拆分的判断操作；

(2)如果需要拆分，则判断该逻辑通道是否为分片状态；

(3)如果是分片状态，则进行中间分片数据包或者尾分片数据包的生成和处理操作；如果不是分片状态，则进行头分片数据包的生成和处理操作，并将该逻辑通道置为分片状态；

(4)如果不需要拆分，则判断该逻辑通道是否为分片状态；

(5)如果是分片状态，则进行尾分片数据包的生成和处理操作，并将该逻辑通道置为非分片状态；如果不是分片状态，则进行完整数据分组数据包的生成的处理操作；

其中的OLT分片接收处理过程包括以下步骤：

(1)OLT在接收到数据包后判断与该逻辑通道相对应的逻辑通道缓存是否为分片状态；

(2)如果是分片状态，则进行数据包是否为完整数据分组的判断操作；

(3)如果是完整数据分组，则进行分片状态完整数据分组的接收处理操作，并将该逻辑通道缓存置为非分片状态；如果不是完整分组，则进行分片状态非完整分组的接收处理操作；

(4)如果不是分片状态，则进行数据包是否为完整数据分组的判断操作；

(5)如果是完整数据分组，则进行非分片状态完整数据分组的接收处理操作，并将该逻辑通道缓存置为非分片状态；如果不是完整分组，则进行非分片状态非完整分组的接收处理操作。

该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法的进行逻辑通道上数据包是否需要拆分的判断操作包括以下步骤：

(1)将该逻辑通道上的当前发送窗口剩余长度与当前待发送数据包的长度进行比较；

(2)如果当前发送窗口剩余长度大于当前待发送数据包的长度，则返回不需要拆分的结果；

(3)否则，返回需要拆分的结果。

该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法的头分片数据包的生成和处理操作包括以下步骤：

(1)从当前待发数据包中取出当前发送窗口剩余长度的数据，生成头分片数据包；

(2)将该逻辑通道置为分片状态；

(3)当前待发数据包的长度减去当前发送窗口的剩余长度后的结果作为新的当前待发数据包的长度。

该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法的中间分片数据包的生成和处理操作包括以下步骤：

(1)从当前待发数据包中取出当前发送窗口剩余长度的数据，生成中间分片数据包；

(2)当前待发数据包的长度减去当前发送窗口的剩余长度后的结果作为新的当前待发数据包的长度。

该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法的尾分片数据包的生成和处理操作包括以下步骤：

(1)将当前待发数据包中的全部剩余数据生成尾分片数据包；

(2)将该逻辑通道置为非分片状态。

该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法的完整数据分组数据包的生成和处理操作为：

将当前待发数据包中的全部数据生成完整数据分组数据包。

该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法的分片状态完整数据分组的接收处理操作包括以下步骤：

(1)丢弃该逻辑通道缓存中所有已存的数据；

(2)接收该完整数据分组数据包；

(3)将该逻辑通道缓存置为非分片状态。

该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法的分片状态非完整数据分组的接收处理操作包括以下步骤：

(1)判断该数据包的类型；

(2)如果该数据包为头分片，则丢弃该逻辑通道缓存中所有已存的数据，接收该头分片数据包，将该逻辑通道缓存置为分片状态；

(3)如果该数据包为尾分片，则接收该尾分片数据包，将该逻辑通道缓存置为非分片状态；

(4)如果该数据包为中间分片，则接收该中间分片数据包，将该逻辑通道缓存置为分片状态。

该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法的非分片状态完整数据分组的接收处理操作包括以下步骤：

(1)接收该完整数据分组数据包；

(2)将该逻辑通道缓存置为非分片状态。

该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法的非分片状态非完整分组的接收处理操作包括以下步骤：

(1)判断该数据包是否为头分片；

(2)如果是头分片，则接收该头分片数据包，将该逻辑通道缓存置为分片状态；

(3)否则丢弃该数据包。

采用了该发明的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，由于对EPON***上行链路上需要发送的数据分组进行“非固定”拆分(Disassemble，或者叫拆卸)，即一个数据分组可以拆分成两个或多个分片(Segment，或者叫片断)分别进行发送，并且能够根据ONU发送窗口中数据分组传输的实际情况来决定是否需要拆分、拆分成几个分片以及具体拆分长度，而并非事先确定，然后OLT再对接收到的数据(包括完整的数据分组和拆分后的分片)进行重组(Assemble，或装配)，还原出本来的数据分组，从而实现了对上行链路发送窗口的最大效率的利用，同时计算难度较小；不仅如此，该方法提高了网络服务质量，而且使得整个EPON***的工作性能稳定可靠，***兼容性良好，适用面较为广泛。

附图说明

图1为本发明的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法中的数据包的组成示意图。

图2为本发明的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法中进行多个逻辑通道数据包发送的状态示意图。

图3为本发明的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法中的ONU处理模块工作示意图。

图4(a)、(b)分别为本发明的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法中不分片和分片两种发送方式下的OLT处理模块工作示意图。

图5为本发明的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法中的ONU拆分发送处理过程的流程图。

图6为本发明的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法中的OLT分片接收处理过程的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，首先介绍一些专业术语，如下表所示：

PON	Passive Optical Network	无源光网络
			EPON	Ethernet Passive Optical Network	以太网无源光网络
MPCP	Multi-Point Control Protocol	多点控制协议
			FTTH	Fiber To The Home	光纤到户
FTTB	Fiber To The Building	光纤到楼
			OLT	Optical Line Terminal	光线路终端
ONU	Optical Network Units	光网络单元
			POS	Passive Optical Splitter	无源分光器
ODN	Optical Distribution Network	光分布网络
			MAC	Media Access Control	媒体接入控制
SNI	Service Node Interface	业务节点接口
			UNI	User Network Interface	用户网络接口
OAM	Operations Administration Maintenance	操作管理维护
				Ethernet	以太网
	Frame	帧，或包、报文，本文不做区分
				Data Frame	数据帧，或数据分组，本文不做区分
	Ethernet Frame	以太网帧，或以太协议分组，本文不做区分
				Ethernet Service、Ethernet Data	以太网业务、以太网数据，本专利中等同于以太网帧
	MPCP Frame	多点控制协议帧
				Assemble	重组、装配
	Disassemble	拆分、拆卸
				Segment、Fragment	拆分成的分片、片断

1.EPON***基本构成

一套典型的EPON***主要由3部分构成：光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)、光分布网络(Optical Distribution Network，ODN)和光网络单元/光网络终端(Optical NetworkUnits/Terminal，ONU/ONT)。其中：OLT位于局端，负责分配和控制信道的连接，并对整个EPON网络进行实时监控、管理及维护；ONU/ONT位于用户端(或者说用户驻地侧)，实现用户终端的接入；ODN由无源分光器(Passive Optical Splitter，POS，又叫无源光纤分支器、无源光分路器)和光纤线路构成，实现OLT和各ONU之间的网络连接，802.3ah工作组EFM(Ethernet in the First Mile Study)确定无源分光器的分光比在1∶16到1∶128之间。ONU与ONT的区别在于ONT直接位于用户端，而ONU与用户间还有其它的网络，但在本专利族中不做区分，一律用ONU表示。

EPON采用树形拓扑结构，OLT位于根节点，通过ODN与各个ONU相连，光纤线路单一且共享，并使用成本低廉的无源分光器，把信号从单一光纤分散至独立的用户，之所以被称呼为“无源光网络”是因为有别于传统的电信机房局端及客户端的连接，这其中并没有一个有源电子设备装置介于该接入网络之间，这样的优势大大的简化了网络***的操作、维护及成本，另一个优点为相比于一个点对点的光纤网络中，其所使用的光纤并不需要很多。

2.EPON***基本原理

EPON***使用波分复用技术(WDM：Wavelength Division Multiplexer)，上下行信号分别使用不同的波长、但在同一根光纤中传送，速率对称(均为1Gbit/s)，传输距离可达20km。从OLT到ONU的方向称为下行方向(或下行链路，Downstream Link)，反之称为上行方向(或上行链路，Upstream Link)。

下行链路，OLT以单发送复制广播(SCB：Single Copy Broadcast)的方式向所有的ONU发送以太协议分组(也就是以太网帧)。通过发现和注册过程(Discovery and Registeredprocess)，OLT给成功完成注册的ONU分配LLID(Logical Link ID，逻辑链路标识)，一个ONU至少支持一个LLID，然后OLT把下行发送的以太网帧的目的ONU的LLID放在帧前导符(Preamble)中。待帧数据到达ONU后，所有ONU都会根据前导符中所含的LLID和自己的LLID进行判断，以决定是否接收该帧，这样就保证了只有目的ONU会正确接收该帧。

上行链路可以采用多种接入技术：频分多址复用(FDMA)、时分多址复用(TDMA)、波分多址复用(WDMA)、码分多址复用(CDMA)等。其中时分多址复用相对于其它复用技术有几个明显的优势：全部ONU只需要一个OLT转发器；整个EPON***上行链路只需要一个波长；技术简单，成本低廉。现有的EPON***和产品几乎都是使用时分复用接入技术。时分复用的工作原理是：OLT安排好各ONU发送上行信号的时隙，并发出时隙分配帧(也就是MPCP Gate帧，内含给ONU分配的带宽授权或带宽许可)；ONU接收并解析此带宽授权，根据OLT分配给自己的时隙，通过上行发送窗口，向OLT发送上行信号、传输业务数据，这样众多的ONU就可以共享上行信道和有限的带宽。

在下行方向，OLT提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向，OLT提供千兆以太网(Gigabit Ethernet，GE)业务节点接口(Service Node Interface，SNI)。将来10Gbit/s的以太网技术标准定型后，OLT也会支持类似的高速接口。为了支持其他流行的协议，OLT还可支持ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口标准。OLT还可通过支持E1接口来实现传统的TDM话音的接入。在EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的主要功能。此外EPON还需通过已定义的接口与电信管理网相连，进行配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及计费管理，完成操作维护管理(Operations Administrationand Maintenance，OAM)功能。

3.EPON***关键技术

由于EPON的上行信道采用时分多址(TDMA)接入方式，各ONU的上行数据以突发方式通过共同的无源光网络传输到OLT，多点接入以及各ONU与OLT之间的距离差异，导致各ONU的发送数据延时不同(20km光纤传输时延可达0.1ms)，OLT接收信号功率也各不相同，因此要求OLT接收激光器能实现突发接收，OLT必须能在很短的时间内(几个比特)实现相位的同步，进而接收数据；为了防止数据时域碰撞，还必须引入测距和时延补偿技术实现全网时隙同步，使数据按带宽分配的指定时隙到达。下行方向因为是连续的比特流，所以ONU的接收激光器不需要快速重新调整。

准确测量各个ONU到OLT的距离，并精确调整ONU的发送时延，可以减小ONU发送窗口间的间隔，从而提高上行信道的利用率并减小时延。另外，测距技术必须支持ONU的即插即用，测距过程应充分考虑整个EPON的配置情况，例如，若***在工作时加入新的ONU，此时的测距就不应对其它ONU有太大的影响。

4、多点控制协议(MPCP)

EPON***通过一条共享光纤将多个数据终端设备(DTE：Data Terminal Equipment)连接起来，其拓扑结构为不对称的基于无源光分路器的树形分支结构。多点控制协议(MPCP：Multi-Point Control Protocol)就是使这种拓扑结构适用于以太网的一种控制机制，该协议位于MAC控制子层，EPON作为EFM(Ethernet in the First Mile Study)讨论标准的一部分，就是建立在MPCP基础上的。MPCP涉及的内容包括ONU的自动发现(Discovery)和注册(Registered)、OLT对上行带宽的分配和带宽授权的分发、ONU周期性上报缓存队列拥塞情况以便OLT进行动态带宽分配等。P2P(Point to Point，点对点)仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件，通过给每个数据帧增加一个LLID(Logical Link ID，逻辑链路标识)并替换帧前导符(Preamble)中的2个字节，它可使P2MP(Point to Multi-Point，点对多点)网络拓扑对于高层来说表现为多个点对点链路的集合。在点到多点拓扑中的每个ONU都包含一个MPCP的实体，用以和OLT中的MPCP实体相互通信。

EPON将拓扑结构中的根节点认为是主设备，即OLT，将位于边缘部分的多个节点认为是从设备，即ONU。MPCP在点对多点的主从设备之间规定了一种控制机制，以协调数据有效地发送和接收。***运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个ONU发送，位于OLT的高层负责处理发送的定时和不同ONU的拥塞报告，从而优化PON***内部的带宽分配。

请参阅图1至图6所示，该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，包括光线路终端设备OLT和数个光网络单元设备ONU，所述的光线路终端设备OLT的上行链路接口和下行链路接口通过光分布网路和分光器分别与所述的各个光网络单元设备ONU的上行链路接口和下行链路接口相连接，其中的ONU中包括数个彼此独立传输数据包的逻辑通道，OLT中包括与之对应的数个逻辑通道缓存，所述的数据包类型包括完整数据分组、头分片、中间分片和尾分片，所述的上行链路数据分组传输的方法包括ONU拆分发送处理过程和OLT分片接收处理过程，其中的ONU拆分发送处理过程包括以下步骤：

(1)ONU在发送数据包前进行相应的逻辑通道上数据包是否需要拆分的判断操作，该判断操作包括以下步骤：

(a)将该逻辑通道上的当前发送窗口剩余长度与当前待发送数据包的长度进行比较；

(b)如果当前发送窗口剩余长度大于当前待发送数据包的长度，则返回不需要拆分的结果；

(c)否则，返回需要拆分的结果；

(2)如果需要拆分，则判断该逻辑通道是否为分片状态；

(3)如果是分片状态，则进行中间分片数据包或者尾分片数据包的生成和处理操作；如果不是分片状态，则进行头分片数据包的生成和处理操作，并将该逻辑通道置为分片状态；该中间分片数据包的生成和处理操作包括以下步骤：

(a)从当前待发数据包中取出当前发送窗口剩余长度的数据，生成中间分片数据包；

(b)当前待发数据包的长度减去当前发送窗口的剩余长度后的结果作为新的当前待发数据包的长度；

该尾分片数据包的生成和处理操作包括以下步骤：

(a)将当前待发数据包中的全部剩余数据生成尾分片数据包；

(b)将该逻辑通道置为非分片状态；

该头分片数据包的生成和处理操作包括以下步骤：

(a)从当前待发数据包中取出当前发送窗口剩余长度的数据，生成头分片数据包；

(b)将该逻辑通道置为分片状态；

(c)当前待发数据包的长度减去当前发送窗口的剩余长度后的结果作为新的当前待发数据包的长度；

(4)如果不需要拆分，则判断该逻辑通道是否为分片状态；

(5)如果是分片状态，则进行尾分片数据包的生成和处理操作，并将该逻辑通道置为非分片状态；如果不是分片状态，则进行完整数据分组数据包的生成的处理操作；该尾分片数据包的生成和处理操作与前述的过程相同；

该完整数据分组数据包的生成和处理操作为：将当前待发数据包中的全部数据生成完整数据分组数据包。

其中的OLT分片接收处理过程包括以下步骤：

(1)OLT在接收到数据包后判断与该逻辑通道相对应的逻辑通道缓存是否为分片状态；

(2)如果是分片状态，则进行数据包是否为完整数据分组的判断操作；

(3)如果是完整数据分组，则进行分片状态完整数据分组的接收处理操作，并将该逻辑通道缓存置为非分片状态；如果不是完整分组，则进行分片状态非完整分组的接收处理操作；该分片状态完整数据分组的接收处理操作包括以下步骤：

(a)丢弃该逻辑通道缓存中所有已存的数据；

(b)接收该完整数据分组数据包；

(c)将该逻辑通道缓存置为非分片状态；

该以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法的分片状态非完整数据分组的接收处理操作包括以下步骤：

(a)判断该数据包的类型；

(b)如果该数据包为头分片，则丢弃该逻辑通道缓存中所有已存的数据，接收该头分片数据包，将该逻辑通道缓存置为分片状态；

(c)如果该数据包为尾分片，则接收该尾分片数据包，将该逻辑通道缓存置为非分片状态；

(d)如果该数据包为中间分片，则接收该中间分片数据包，将该逻辑通道缓存置为分片状态；

(4)如果不是分片状态，则进行数据包是否为完整数据分组的判断操作；

(5)如果是完整数据分组，则进行非分片状态完整数据分组的接收处理操作，并将该逻辑通道缓存置为非分片状态；如果不是完整分组，则进行非分片状态非完整分组的接收处理操作；该非分片状态完整数据分组的接收处理操作包括以下步骤：

(a)接收该完整数据分组数据包；

(b)将该逻辑通道缓存置为非分片状态。

该非分片状态非完整分组的接收处理操作包括以下步骤：

(a)判断该数据包是否为头分片；

(b)如果是头分片，则接收该头分片数据包，将该逻辑通道缓存置为分片状态；

(c)否则丢弃该数据包。

在实际应用当中，首先对于ONU来说，需要有以下实现：

EPON协议中一个数据分组必须连续发送，如果ONU将数据分组拆分为多个分片，OLT按原有的协议是无法识别多个分片的，必须提供额外的信息，使接收端可以正确的识别分片。

图1中所示的是，如果一个数据分组被拆分传输，至少会生成一个头分片和一个尾分片，其中头分片包含完整分组真正的分组头，尾分片包含完整分组真正的分组尾；除了头分片和尾分片，还有可能会生成一个或多个中间分片，中间分片既不包含真正的分组头也不包含真正的分组尾。一个完整分组被分割为多个分片后，每个分片都添加帧间隙和前导码发送。

一个数据分组也可能不经分片，直接作为一个完整分组发送。

如前所述，接收方收到的一个分片可能是下列四种基本类型中的一种：

(1)完整分组，包含了一个完整的数据分组；

(2)头分片，只包含了真正的分组头；

(3)中间分片，既不包含真正的分组头也不包含真正的分组尾；

(4)尾分片，只包含了真正的分组尾。

以上四种状态至少需要2比特表示，举例如下表所示：

比特0	比特1	描述
			0	0	完整分组，包含了一个完整的分组。
0	1	头分片，只包含了真正的分组头。
			1	0	中间分片，既不包含真正的分组头也不包含真正的分组尾。
1	1	尾分片，只包含了真正的分组尾。

为了让接收方能正确的处理分片，发送方必须将每个分片的状态随分片一起发送给接收方。

请参阅图2所示，一个ONU中，数据分组可以按照来源、目的等信息区分为多个逻辑通道，各逻辑通道可以单独设定为允许拆分传输或禁止拆分传输。属于同一逻辑通道的分组不可乱序，下一分组必须等前一分组全部发送后再发送，分组之间不能交错发送；而属于不同逻辑通道的分组可以交错发送。

多个逻辑通道之间通过优先级、权重等机制进行调度，当一个逻辑通道被选中后，就可以向线路上发送数据，ONU上行链路的发送处理模块框图请参阅图3所示。

图中画出了一条允许进行拆分发送的逻辑通道(逻辑通道1)和一条禁止进行拆分发送的逻辑通道(逻辑通道2)，一个ONU可以有一到多个逻辑通道，每个通道都可以独立的允许或禁止拆分发送。允许拆分发送的逻辑通道数据分组首先进入分片模块，根据当前带宽授权情况，决定是否需要拆分并生成分片状态信息，分片状态信息和分片数据一起发送给成帧模块。禁止拆分发送的逻辑通道数据分组直接发送给成帧模块。成帧模块将分片状态信息添加到帧数据中一起发送出去。多个逻辑通道之间通过优先级、权重等机制由调度器进行调度。

对于OLT来说，相应的需要采用以下实现：

在不采用分片发送方式时，上行方向由多个ONU时分复用，但各个ONU只发送完整的分组，OLT每次会收到一个完整的分组，这时的处理流程通常如图4(a)所示。从光纤接收到的完整分组可以直接进行后续处理。

在采用拆分发送方式时，OLT可能会交错接收到多个不同逻辑通道发来的分片，如前述图3所示。OLT必须能区分各逻辑通道的分片，将分片拼装为完整分组以后才能下一步处理。为拼装完整分组，需要给每个允许拆分发送的逻辑通道设立一个单独的缓存，用于暂存分片数据，当接收到一个完整帧时，再从缓存中取出，做下一步处理。而所有禁止拆分发送的逻辑通道可以共享一个缓存。

OLT接收处理模块如图4(b)所示，模块包含(n+2)个缓存，其中缓存0～缓存n供允许拆分的逻辑通道使用，缓存(n+1)供禁止拆分的逻辑通道使用。OLT最大支持(n+1)个允许拆分的逻辑通道，支持数量不限的禁止拆分的逻辑通道。

OLT接收到的分片按照不同的逻辑通道进入相应的缓存，当缓存中存有一个完整分组时再从缓存中取出，进行后续处理。

一个分片进入缓存后经过处理，只有接收到完整分组或者按正确顺序到达的多个分片，才认为收到了完整分组。分片必须按头分片、中间分片、尾分片的次序到达才是正确的，其中中间分片可以有多个或没有。

本发明的EPON上行链路数据分组传输方法是一种新的传输方式，首先，它是基于EPON***和网络，是对现有的802.3ah协议定义的EPON上行链路以太协议分组的传输技术的一种扩展和补充；其次，它的出发点是解决EPON上行带宽利用率的问题，所以对所支持的业务类型、EPON线路速率等没有任何限定；第三，它的核心内容是“拆分发送、接收重组”这种传输技术的原理和框架，并不局限于该技术的具体实现的方法和细节，也就是说，即使换一种实现方法，只要还是采用这种技术、基于“拆分-重组”这个原理的，都应当在本发明方法的保护范围内。

本发明的方法中，“数据分组”是一个统称，包括但不限于“以太协议分组”(也就是以太网数据分组，或者叫以太网帧)，这主要是因为本发明的上述拆分和重组技术事实上也并不局限于以太网帧，任何类型的帧其实都可以按照本发明所给出的原理和方法进行拆分和重组，但EPON就是以太网的PON，802.3ah协议并没有定义非以太网业务在EPON***中的传输，或者说在EPON标准协议所定义的范围内，传输的全部都是以太网帧，这也是目前现有的几乎所有EPON***和产品的实际情况，但是即便如此，也不能排除EPON***传输其它类型的数据分组(比如TDM帧)，因而为了扩大本发明方法所适用的范围，前面均使用了“数据分组”这样的称谓，而不是“以太协议分组”，虽然实际上目前进行拆分的都是以太协议分组，但本发明并不排斥对其它类型的数据分组进行拆分，换句话说，本发明的核心思想并不是“拆分什么”，而是是否能够拆分、如何进行拆分、拆分后如何传输、接收后能不能还原、接收如何重组、这样“拆分——发送——接收——重组”会不会影响网络和业务的其它性能、这样设计是否具有可实现性、是否实现预期的收益、等等诸如此类的问题。

采用了上述的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，由于对EPON***上行链路上需要发送的数据分组进行“非固定”拆分(Disassemble，或者叫拆卸)，即一个数据分组可以拆分成两个或多个分片(Segment，或者叫片断)分别进行发送，并且能够根据ONU发送窗口中数据分组传输的实际情况来决定是否需要拆分、拆分成几个分片以及具体拆分长度，而并非事先确定，然后OLT再对接收到的数据(包括完整的数据分组和拆分后的分片)进行重组(Assemble，或装配)，还原出本来的数据分组，从而实现了对上行链路发送窗口的最大效率的利用，同时计算难度较小；不仅如此，该方法提高了网络服务质量，而且使得整个EPON***的工作性能稳定可靠，***兼容性良好，适用面较为广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1、一种以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其特征在于，包括光线路终端设备OLT和数个光网络单元设备ONU，所述的光线路终端设备OLT的上行链路接口和下行链路接口通过光分布网路和分光器分别与所述的各个光网络单元设备ONU的上行链路接口和下行链路接口相连接，其中的ONU中包括数个彼此独立传输数据包的逻辑通道，OLT中包括与之对应的数个逻辑通道缓存，所述的数据包类型包括完整数据分组、头分片、中间分片和尾分片，所述的上行链路数据分组传输的方法包括ONU拆分发送处理过程和OLT分片接收处理过程，其中的ONU拆分发送处理过程包括以下步骤：

(1)ONU在发送数据包前进行相应的逻辑通道上数据包是否需要拆分的判断操作；

(2)如果需要拆分，则判断该逻辑通道是否为分片状态；

(3)如果是分片状态，则进行中间分片数据包或尾分片数据包的生成和处理操作；如果不是分片状态，则进行头分片数据包的生成和处理操作，并将该逻辑通道置为分片状态；

(4)如果不需要拆分，则判断该逻辑通道是否为分片状态；

(5)如果是分片状态，则进行尾分片数据包的生成和处理操作，并将该逻辑通道置为非分片状态；如果不是分片状态，则进行完整数据分组数据包的生成的处理操作；

其中的OLT分片接收处理过程包括以下步骤：

(1)OLT在接收到数据包后判断与该逻辑通道相对应的逻辑通道缓存是否为分片状态；

(2)如果是分片状态，则进行数据包是否为完整数据分组的判断操作；

(3)如果是完整数据分组，则进行分片状态完整数据分组的接收处理操作，并将该逻辑通道缓存置为非分片状态；如果不是完整分组，则进行分片状态非完整分组的接收处理操作；

(4)如果不是分片状态，则进行数据包是否为完整数据分组的判断操作；

(5)如果是完整数据分组，则进行非分片状态完整数据分组的接收处理操作，并将该逻辑通道缓存置为非分片状态；如果不是完整分组，则进行非分片状态非完整分组的接收处理操作。

2、根据权利要求1所述的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其特征在于，所述的进行逻辑通道上数据包是否需要拆分的判断操作包括以下步骤：

(1)将该逻辑通道上的当前发送窗口剩余长度与当前待发送数据包的长度进行比较；

(2)如果当前发送窗口剩余长度大于当前待发送数据包的长度，则返回不需要拆分的结果；

(3)否则，返回需要拆分的结果。

3、根据权利要求2所述的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其特征在于，所述的头分片数据包的生成和处理操作包括以下步骤：

(1)从当前待发数据包中取出当前发送窗口剩余长度的数据，生成头分片数据包；

(2)将该逻辑通道置为分片状态；

(3)当前待发数据包的长度减去当前发送窗口的剩余长度后的结果作为新的当前待发数据包的长度。

4、根据权利要求2所述的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其特征在于，所述的中间分片数据包的生成和处理操作包括以下步骤：

(1)从当前待发数据包中取出当前发送窗口剩余长度的数据，生成中间分片数据包；

(2)当前待发数据包的长度减去当前发送窗口的剩余长度后的结果作为新的当前待发数据包的长度。

5、根据权利要求2所述的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其特征在于，所述的尾分片数据包的生成和处理操作包括以下步骤：

(1)将当前待发数据包中的全部剩余数据生成尾分片数据包；

(2)将该逻辑通道置为非分片状态。

6、根据权利要求2所述的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其特征在于，所述的完整数据分组数据包的生成和处理操作为：

将当前待发数据包中的全部数据生成完整数据分组数据包。

7、根据权利要求1至6中任一项所述的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其特征在于，所述的分片状态完整数据分组的接收处理操作包括以下步骤：

(1)丢弃该逻辑通道缓存中所有已存的数据；

(2)接收该完整数据分组数据包；

(3)将该逻辑通道缓存置为非分片状态。

8、根据权利要求1至6中任一项所述的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其特征在于，所述的分片状态非完整数据分组的接收处理操作包括以下步骤：

(1)判断该数据包的类型；

(2)如果该数据包为头分片，则丢弃该逻辑通道缓存中所有已存的数据，接收该头分片数据包，将该逻辑通道缓存置为分片状态；

(3)如果该数据包为尾分片，则接收该尾分片数据包，将该逻辑通道缓存置为非分片状态；

(4)如果该数据包为中间分片，则接收该中间分片数据包，将该逻辑通道缓存置为分片状态。

9、根据权利要求1至6中任一项所述的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其特征在于，所述的非分片状态完整数据分组的接收处理操作包括以下步骤：

(1)接收该完整数据分组数据包；

(2)将该逻辑通道缓存置为非分片状态。

10、根据权利要求1至6中任一项所述的以太网无源光网络上行链路数据分组传输的方法，其特征在于，所述的非分片状态非完整分组的接收处理操作包括以下步骤：

(1)判断该数据包是否为头分片；

(2)如果是头分片，则接收该头分片数据包，将该逻辑通道缓存置为分片状态；

(3)否则丢弃该数据包。

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