CN101317373B - 光网络终端、其端口限速属性配置方法及报文处理方法 - Google Patents

Abstract

一种光网络终端包括通过内部接口相连接的无源光网络协议处理模块和用户网络接口功能模块，还包括与用户网络接口相连接的端口限速模块，所述端口限速模块内存储有端口限速属性，光网络终端利用该端口限速属性对用户网络接口进行流量控制。通过光线路终端的光网络终端管理控制接口OMCI消息对光网络终端进行端口限速属性配置，这样，在光网络终端接收用户网络接口传输的数据时，根据该端口限速属性对用户网络接口进行流量控制。本发明能使光网络终端实现端口限速功能，能防止光网络终端内部接收缓冲器的溢出，防止非法用户发起的拒绝服务攻击。

Description

光网络终端、其端口限速属性配置方法及报文处理方法

本申请要求于2006年4月26日提交中国专利局、申请号为200610060495.2、发明名称为“光网络终端、其端口限速属性配置方法及报文处理方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及PON(Passive Optical Network，无源光网络)领域，尤其涉及一种PON系统中的光网络终端(Optical Network Termination，ONT)、其端口限速属性配置方法及报文处理方法。

背景技术

目前的宽带接入技术主要分为铜线接入技术(例如各种DSL(DigitalSubscriber Line，数字用户线)技术)和光接入技术。由光接入技术实现的接入网称为光接入网(Optical Access Network，OAN)。

PON技术是一种点对多点传送的光接入技术。请参阅图1，其是PON系统示意图。PON系统由OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)、ODN(OpticalDistribute Network，光分布网)和ONU(Optical Network Unit，光网络单元)组成，其中，OLT为OAN提供网络侧接口(Service Node Interface，SNI)，连接一个或者多个ODN；ODN是无源分光器件，ODN将OLT下行的数据通过光分路传输到各个ONU，同样，ODN将ONU的上行数据通过汇聚传输到OLT；ONU为OAN提供用户网络接口(User Network Interface，UNI)，同时与ODN相连，如果ONU同时提供用户端口功能，如ONU提供Ethernet(以太网)用户端口或者POTS(Plain Old Telephone Service，普通老式电话业务)用户端口，则称为ONT，下文中如果没有特别说明，ONU、ONT统一称为ONT。

通用的PON接入技术，OLT的下行流量通过TDM(Time DivisionMultiplexing，时分复用)的方式广播到ONT，各个ONT按需接收需要的流量；ONT的上行流量通过OLT的控制，同一个时刻只允许特定的ONT传输数据，通过TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)的方式传输到OLT。

国际电信联盟(ITU-T)定义了BPON(Broadband Passive Optical Network，宽带无源光网络)技术系列标准和GPON(Giga-bit Passive Optical Network，吉比特无源光网络)技术系列标准。在BPON和GPON标准中，定义了OLT配置和管理ONT的方式。OLT通过OMCI(ONU Management and Control Interface，ONU管理控制接口)通道对ONT进行管理。OMCI是BPON、GPON标准中定义的一种配置传输通道，建立在OLT和ONT之间，由ONT在向OLT注册时建立。OMCI是主从式管理协议，OLT是主设备，ONT是从设备，OLT通过OMCI通道控制其下面连接的多个ONT。

OMCI协议中将OLT管理ONT的各种数据抽象成协议独立的管理信息库(Management Information Base，MIB)，MIB的基本单元是管理实体(ManagementEntity，ME)。根据ONT的功能配置，BPON、GPON标准中定义了OLT通过OMCI控制ONT的多种管理实体。ONT在OLT的控制下实现各个管理实体的配置管理功能。

网络设备一般有多个端口，数据流从某些端口流入，经过网络设备处理或缓冲后从另一些端口流出。假定数据流从A端口流入，从B端口流出，则存在这样一种情况，当从A端口流入的数据流的速率大于从端口B流出的数据速率时，设备内部的缓存会越来越少。如果这种情况持续足够长的时间，设备内部的缓冲器就会发生溢出，导致数据包的丢失。具体时间跟设备内部的缓存大小，端口A流入速率与端口B流出速率的比值有关。缓存越大，缓冲器溢出所需时间越长，端口A流入速率与端口B流出速率的比值越大，缓冲器溢出所需时间越短。通过限制端口A数据流流入的速率，可以防止这种情况的发生。

请参阅图2，其是GPON系统中具有n个以太网端口的ONT对上行到OLT的以太网报文的处理示意图。来自用户终端设备(Customer Premises Equipment，CPE)1的以太网报文E1和E2与来自用户终端设备n的以太网报文E3经ONT的MAC(Medium Access Control，介质访问控制)桥模块21汇聚后从内部以太网口发送给GPON协议处理模块22，GPON协议处理模块22增加对应的GPON协议报头信息Px，Py，Pz后，在分配的时隙内上传给OLT。当ONT的MAC桥模块21从各个UNI接收数据流的速率的总和大于OLT分配给该ONT的上行总带宽时，就需要在ONT上做数据流的流量控制，防止ONT内部接收缓冲器的溢出。另外，在多个用户共享一个ONT，每个用户占用ONT的一个以太网端口时，如果其中某个用户支持发送超过OLT分配给该ONT的带宽的流量，则会引起ONT的MAC桥模块21内部的拥塞，ONT会丢弃超过其分配带宽的数据包，从而引起拒绝服务攻击，造成其他用户不能正常使用业务。

BPON和GPON标准中定义了流量描述管理实体，其中GPON的GEMTraffic Descriptor(GPON Encapsulation Method Traffic Descriptor，GPON封装模式流量描述)管理实体用来监控GEM Port-ID标识出来的上行流量。该ME与GEM Port Network CTP(GEM端口网络连接端接点)管理实体关联。该管理实体描述如下：

管理实体：GEM Traffic Descriptor(GEM流量描述)

数据关系：该管理实体与一个GEM Port Network CTP管理实体相关联。GEM Port-ID识别的上行流量的特征由此管理实体来表达。

该管理实体的属性如下表1所示：

表1：

管理实体标识	本属性为这个ME的每一个实例提供唯一的编号标识。(强制实现)(2字节)
		SIR	本属性表示SIR(Sustained Information Rate，持续数据速率)，单位是“字节/秒”。(可选实现)(4字节)

PIR	本属性表示PIR(Peak Information Rate，峰值数据速率)，单位是“字节/秒”。(可选实现)(4字节)

GPON标准中，定义了GEM Traffic Descriptor管理实体与GEM PortNetwork CTP关联，两者都是用于配置和管理ONT中GPON协议处理模块中的相应属性。GEM Port Network CTP配置和管理一个GEM Port。因此，当数据流经过该GEM Port时，会根据GEM Traffic Descriptor进行流量控制。

由于现有技术仅在GEM Port Network CTP处做流量限制。如图2所示，当多个UNI接收的数据速率总和大于MAC桥模块通过内部以太网口到GPON协议处理模块的速率时，流量冲突就已经在MAC桥模块发生了。假如一个UNI1接收的数据流的速率高，但是数据的重要性低，而另一个UNIn接收的数据流的速率低、重要性高。UNI1的低重要性、高速率的数据流就能导致UNIn的高重要性、低速率的数据包丢失。

发明内容

本发明实施例提供一种光网络终端、其端口限速属性配置方法及报文处理方法，其能实现端口限速功能，从而防止ONT内部接收缓冲器的溢出，防止非法用户发起的拒绝服务攻击。

本发明实施例提供的一种光网络终端包括通过内部接口相连接的无源光网络PON协议处理模块和用户网络接口功能模块，所述用户网络接口功能模块提供多个用户网络接口，其还包括与所述用户网络接口相连接的端口限速模块，所述端口限速模块内存储有端口限速属性，所述光网络终端利用所述端口限速属性对所述用户网络接口进行流量控制。

本发明实施例提供的一种光网络终端的端口限速属性配置方法，其包括：

光网络终端接收来自光线路终端的光网络终端管理控制接口OMCI消息，在所述消息中携带用于对用户网络接口进行流量控制的端口限速属性；

光网络终端将所述端口限速属性存储在管理实体中。

本发明实施例提供的一种光网络终端的报文处理方法，其包括：

从用户网络接口接收或发送数据；

计算从该用户网络接口接收或发送的数据速率；

当从该用户网络接口接收或发送的数据速率超过该用户网络接口预先配置的端口限速属性中的设定值时，对该用户网络接口进行流量控制。

由于本发明实施例的ONT具有与用户网络接口相连接的端口限速模块，因此能防止ONT内部接收缓冲器的溢出，防止非法用户发起的拒绝服务攻击；

由于本发明实施例的ONT的端口限速属性配置方法通过配置终端对ONT进行端口限速属性配置，ONT再将所述端口限速属性存储在管理实体中，因此能使ONT根据该端口限速属性实现端口限速功能；

由于本发明实施例的ONT的报文处理方法包括判断用户网络接口传输的数据速率是否超过该用户网络接口的端口限速属性中的设定值，如果超过，则对该用户网络接口进行流量控制的步骤，因此能防止ONT内部接收缓冲器的溢出，防止非法用户发起的拒绝服务攻击。

附图说明

图1是现有的无源光网络系统示意图。

图2是现有的GPON系统中具有n个以太网端口的ONT对上行到OLT的以太网报文的处理示意图。

图3至图6是本发明具体实施例ONT的结构示意图。

图7是本发明实施例配置终端通过OLT对ONT的用户网络接口配置端口限速属性的流程图。

图8是本发明实施例对用户网络接口配置了端口限速属性的ONT处理上行报文的流程图。

图9是本发明实施例对用户网络接口配置了端口限速属性的ONT处理下行报文的流程图。

具体实施方式

下面以GPON系统中提供以太网用户端口的ONU，即ONT为例，来说明本发明实施例的ONT、其端口限速属性配置方法及报文处理方法。

对于GPON系统中提供以太网用户端口的ONT，用户网络接口功能模块为MAC桥模块，内部接口为内部以太网口，无源光网络协议处理模块为GPON协议处理模块。

请参阅图3所示本发明光网络终端第一实施例的结构示意图：

在该实施例中，光网络终端包括：通过内部以太网口相连接的GPON协议处理模块30，MAC桥模块31，多个端口限速模块311在MAC桥模块31内部，端口限速模块311与用户网络接口的关系为串联，也就是说，数据流需要经过端口限速模块。在该实施例中，MAC桥模块31中有多个端口限速模块311，每个端口限速模块分别与一个用户网络接口连接，即ONT分布式处理用户网络接口限速功能。

端口限速模块311内存储有端口限速属性，ONT从用户网络接口接收数据，计算从该用户网络接口接收的数据速率，当从该用户网络接口接收的数据速率超过该用户网络接口的端口限速属性中的设定值时，对该用户网络接口进行流量控制。

在该实施例中，上行数据先到达MAC桥模块，再在MAC桥模块内部对数据流进行限速处理；下行数据流先经端口限速模块处理，再流出MAC桥模块。

请参阅图4所示本发明光网络终端第二实施例的结构示意图：

在该实施例中，光网络终端包括：通过内部以太网口相连接的GPON协议处理模块30，MAC桥模块41，多个端口限速模块411在MAC桥模块41外部，端口限速模块411与用户网络接口的关系为串联，也就是说，数据流需要经过端口限速模块。在该实施例中，ONT包括多个端口限速模块411，每个端口限速模块分别与一个用户网络接口连接，即ONT分布式处理用户网络接口限速功能。

端口限速模块411内存储有端口限速属性，ONT从用户网络接口接收数据，计算从该用户网络接口接收的数据速率，当从该用户网络接口接收的数据速率超过该用户网络接口的端口限速属性中的设定值时，对该用户网络接口进行流量控制。

在该实施例中，上行数据先通过端口限速模块进行限速处理，再到达MAC桥模块；下行数据流先流出MAC桥模块，再经过端口限速模块处理。

请参阅图5所示本发明光网络终端第三实施例的结构示意图：

在该实施例中，光网络终端包括：通过内部以太网口相连接的GPON协议处理模块30，MAC桥模块51，多个端口限速模块511在MAC桥模块51外部，端口限速模块511与用户网络接口的关系为并联，也就是说，数据流不经过端口限速模块，用户网络接口根据端口限速模块的设置对流经的数据流进行限速。在该实施例中，ONT包括多个端口限速模块511，每个端口限速模块分别与一个用户网络接口连接，即ONT分布式处理用户网络接口限速功能。

端口限速模块511内存储有端口限速属性，ONT从用户网络接口接收数据，计算从该用户网络接口接收的数据速率，当从该用户网络接口接收的数据速率超过该用户网络接口的端口限速属性中的设定值时，对该用户网络接口进行流量控制。

在上述图4所示实施例中，端口限速模块与用户网络接口串联，也就是说，数据流经过端口限速模块，直接由端口限速模块对其进行限速处理。

而在上述图5所示实施例中，端口限速模块与用户网络接口并联，也就是说，数据不流经过端口限速模块，而是由端口限速模块控制用户网络接口实现数据流限速功能。

在上述图3至图5所示实施例中，每个端口限速模块分别与一个用户网络接口连接，即ONT分布式处理用户网络接口限速功能。除此之外，还可以采用集中处理方式实现用户网络接口的限速功能。

请参阅图6所示本发明光网络终端第四实施例的结构示意图：

在该实施例中，光网络终端包括：通过内部以太网口相连接的GPON协议处理模块30，MAC桥模块61，在MAC桥模块61中有一个端口限速模块611，该端口限速模块611与所有用户网络接口相连，即ONT集中式处理用户网络接口限速功能。

本发明实施例的ONT实现端口限速功能通过在OMCI的ME中定义用户网络接口业务描述器(UNI Traffic Descriptor)管理实体来实现。该管理实体描述如下：

管理实体：用户网络接口业务描述器

数据关系：每个用户网络接口业务描述器管理实体的实例对应一个ONT的用户网络接口(UNI)物理端口，这里是以太网物理端口。通过以太网UNI物理路径终结点(Physical Path Termination Point Ethernet UNI)管理实体管理。

该管理实体的属性如下表2所示：

表2：

管理实体标识

本属性为这个ME的每一个实例提供唯一的编号标识，这个编号标识与UNI物理路径终结点ME的编号标识相同。(只读，通过创建设置)(强制实现)(2字节)

USIR	本属性表示USIR(Upstream Sustained Information Rate，上行持续数据速率)，单位是“字节/秒”。(可选实现)(4字节)
		UPIR	本属性表示PIR(Upstream Peak Information Rate，上行峰值数据速率)，单位是“字节/秒”。(可选实现)(4字节)
DSIR	本属性表示DSIR(Downstream Sustained Information Rate，下行持续数据速率)，单位是“字节/秒”。(可选实现)(4字节)
		DPIR	本属性表示DPIR(Downstream Peak Information Rate，下行峰值数据速率)，单位是“字节/秒”。(可选实现)(4字节)

端口限速属性可以单独为一个ME(如上面提的方案)或者在其它ME中增加端口限速属性的各个参数。所述端口限速属性不限于上面所列的参数。

本发明实施例还提供了一种光网络终端的端口限速属性配置方法，由ONT接收来自OLT的OMCI消息，在该消息中携带用于对用户网络接口进行流量控制的端口限速属性，ONT将所述端口限速属性存储在管理实体中。

请参阅图7，本发明实施例通过OLT对ONT的用户网络接口配置端口限速属性的方法包括以下步骤：

71.配置终端向OLT发送端口限速属性配置指令，其中，端口限速属性的配置参数包括ONT标识、需要配置端口限速属性的用户网络接口的端口号和该用户网络接口的速率描述参数(包括上行峰值速率、上行持续速率等)；

72.OLT通过OMCI通道向ONT发送请求配置ONT的用户网络接口的端口限速属性的OMCI消息，其中，该OMCI消息中的端口限速属性的配置参数包括ONT标识、需要配置端口限速属性的用户网络接口的端口号和该用户网络接口的速率描述参数(包括上行峰值速率、上行持续速率、下行峰值速率、下行持续速率等)；

73.ONT将所述端口限速属性存储在用户网络接口业务描述器管理实体中，并向OLT返回配置响应消息。

除上述方法外，配置终端还可通过直接或远程控制的方式(如本地串口或Telnet(远端登入)方式或网管方式)对ONT发送端口限速属性配置指令，ONT将配置指令中的端口限速属性存储在用户网络接口业务描述器管理实体中。另外，端口限速属性也可以存储在其他管理实体中。

这样，在ONT通过用户网络接口接收或发送数据时，就可以根据管理实体中存储的该端口限速属性进行流量控制，实现端口限速功能。请参阅图8，本发明实施例中ONT处理上行报文的方法包括以下步骤：

81.ONT从用户网络接口接收数据；

82.ONT计算从该用户网络接口接收的数据速率，包括峰值速率和持续数据速率，其中峰值速率是指短时间的数据速率，如1秒钟内接收的数据包的平均速率；持续速率是相对的长时间内数据速率，如1分钟或1小时内接收的数据包的平均速率；可以采用统计平均值算法或其它算法来计算接收的数据速率；

83.ONT判断从该用户网络接口接收的数据速率是否超过该用户网络接口配置的端口限速属性中的设定值；如果没有超过，则直接执行步骤85，如果超过，则执行步骤84；

84.ONT对该用户网络接口进行流量控制，流量控制可以采用“队尾丢弃”或“随机丢弃”策略，如RED/WRED(随机早期检测/加权随机早期检测)等算法；

85.进行后续处理。

请参阅图9，本发明实施例中ONT处理下行报文的方法包括以下步骤：

91.ONT从用户网络接口发送数据；

92.ONT计算该用户网络接口发送的数据速率，包括峰值速率和持续数据速率，峰值速率是指短时间的数据速率，如1秒钟内接收的数据包的平均速率；持续速率是指相对的长时间内的数据速率，如1分钟或1小时内接收的数据包的平均速率；可以采用统计平均值算法或其它算法来计算发送的数据速率；

93.ONT判断该用户网络接口发送的数据速率是否超过该用户网络接口配置的端口限速属性中的设定值，如果没有，则直接执行步骤95，如果超过，则执行步骤94；

94.ONT对该用户网络接口进行流量控制，流量控制是采用“队尾丢弃”或“随机丢弃”策略，如RED/WRED等算法；

95.进行后续处理。

由上述实施例可见，本发明实施例通过判断用户网络接口传输的数据速率是否超过该用户网络接口预先配置的端口限速属性中的设定值，如果超过，则对该用户网络接口进行流量控制，因此能防止ONT内部接收缓冲器的溢出，防止非法用户发起的拒绝服务攻击。

本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光网络终端，包括通过内部接口相连接的无源光网络协议处理模块和用户网络接口功能模块，所述用户网络接口功能模块提供多个用户网络接口，其特征在于：还包括与所述用户网络接口相连接的端口限速模块，所述端口限速模块内存储有端口限速属性，所述光网络终端利用所述端口限速属性对所述用户网络接口进行流量控制，其中，光网络终端通过光网络终端操作和管理控制接口OMCI通道接收来自光线路终端的请求配置光网络终端的用户网络接口的端口限速属性的OMCI消息，并将端口限速属性存储在管理实体中，所述OMCI消息中的端口限速属性的配置参数包括光网络终端标识、需要配置端口限速属性的用户网络接口的端口号和该用户网络接口的速率描述参数，所述光网络终端计算用户网络接口接收或发送的数据速率，判断从用户网络接口接收或发送的数据速率是否超过该用户网络接口的端口限速属性中的该用户网络接口的速率描述参数，如果超过对该用户网络接口进行流量控制。

2.如权利要求1所述的光网络终端，其特征在于：所述端口限速模块位于用户网络接口功能模块内部或外部。

3.如权利要求1所述的光网络终端，其特征在于：所述端口限速模块与所述用户网络接口串联或并联。

4.如权利要求1所述的光网络终端，其特征在于：所述端口限速模块为一个，其与所有用户网络接口连接。

5.如权利要求1所述的光网络终端，其特征在于：所述端口限速模块为多个，每个端口限速模块分别与一个所述用户网络接口连接。

6.一种光网络终端的端口限速属性配置方法，其特征在于，所述方法包括：

光网络终端接收来自光线路终端的光网络终端管理控制接口OMCI消息，所述OMCI消息中的端口限速属性的配置参数包括光网络终端标识、需要配置端口限速属性的用户网络接口的端口号和该用户网络接口的速率描述参数；

所述光网络终端将所述端口限速属性参数存储在管理实体中，所述端口限速属性用于所述光网络终端计算用户网络接口接收或发送的数据速率，判断从用户网络接口接收或发送的数据速率是否超过该用户网络接口的端口限速属性中的该用户网络接口的速率描述参数，如果超过对该用户网络接口进行流量控制。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述管理实体是用户网络接口业务描述器管理实体或增加了端口限速属性参数的管理实体。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于：所述方法还包括：

配置终端向所述光线路终端发送端口限速属性配置指令；

所述光线路终端通过OMCI通道向光网络终端发送请求配置光网络终端的用户网络接口的端口限速属性的OMCI消息。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述速率描述参数包括上行峰值速率、上行持续速率、下行峰值速率、下行持续速率中的一种或多种。

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