CN101341789A

CN101341789A - 通过无源光网络发送有不同优先权的数据分组的方法

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Publication number: CN101341789A
Application number: CNA2005800523450A
Authority: CN
Inventors: A·卡普尔索; R·梅尔辛奈里; M·瓦伦蒂尼; M·瓦尔沃
Original assignee: Telecom Italia SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2025-10-31
Also published as: PT1943870E; CN101341789B; US20090252494A1; JP2009514468A; KR101267495B1; WO2007051488A1; JP4794630B2; DK1943870T3; EP1943870B1; EP1943870A1; KR20080076917A; ES2441994T3; US8401014B2

Abstract

公开一种通过无源光网络(PON)，例如GPON，发送数据分组，例如以太网分组的方法。该方法包括：从无源光网络(PON)的第一接口(ONUi，OLT)接收第一数据分组(EthP)，该第一数据分组(EthP)包含优先权信息(p，VID)；在该第一接口(ONUi，OLI)把该第一数据分组(EthP)封装在第二数据分组(GEMF)中；以及通过无源光网络(PON)向第二接口(OLT，ONUi)发送该第二数据分组(GEMF)，其中的封装，包括在第二数据分组(GEMF)的标题字段(PID)中插入指示优先权信息(p，VID)的值。指示优先权信息(p，VID)的值，可以包括优先级和/或虚LAN标识符。最好是把插入指示优先权信息(p，VID)的值，插入第二数据分组(GEMF)的端口标识符中，该第二数据分组是GEM帧。本方法能实现光网络(PON)带宽的更好利用。

Description

通过无源光网络发送有不同优先权的数据分组的方法

本发明一般涉及电信网络领域，尤其涉及光接入网络领域。更确切地说，本发明涉及一种方法和设备，用于通过无源光网络，例如GPON发送数据分组，尤其是有不同优先权的以太网分组。最后，本发明涉及一种电信系统。

已经知道，接入网络是适合于把一个或多个用户连接到分组交换网络的电信网络。

尤其是，光接入网络是包括光纤、有源光学部件(放大器、再生器、交换机等)和/或无源光学部件(耦合器、分路器等)的接入网络。本领域公知有不同类型的光接入网络：光纤单信道集合点到点网络、集合多信道点到点网络、空间分布WDM网络，等等。

无源光网络是特别有利的一种光接入网络类型。这种无源光网络主要包括无源光学部件，按照一点到多点的体系结构安排，从而能把多个用户连接到分组交换网络的单个节点。

典型地，无源光网络包括一支或多支光学树，每一光学树包括由分路器和耦合器连接的单模光纤传输段。

光学树的根被连接到光学线路终端，光学树的根充当无源光网络的网络侧接口。光学线路终端通常被连接到分组交换网络的节点。

每一光学树的每一叶，被连接到相应的光网络单元，光学树的叶充当无源光网络的用户侧接口。光学线路终端可以通过无源光网络连接到许多光网络单元。每一光网络单元被连接到许多用户。

在无源光网络中，数据分组既可以从分组交换网络发送到用户(下行)，也可以从用户发送到分组交换网络(上行)。下行数据分组可以寻址到单个用户(单播)、多于一个用户(多播)、或与光学线路终端连接的所有用户(广播)。

典型地，下行数据分组在光学线路终端上从分组交换网络接收，光学线路终端把下行数据分组封装在封装帧中，本文下面将更详细说明。然后，光学线路终端在无源光网络的适当光学树上发送封装帧。该封装帧因而被连接到所述光学树的所有光网络单元接收。每一光网络单元确定，接收的封装帧是否寻址到它的用户之一，本文下面将更详细解释。在得到肯定的情形下，从封装帧抽取该数据分组，转发到目标用户。

类似地，每一光网络单元从它的用户接收一个或多个上行数据分组。每一光网络单元把该数据分组封装在相应封装帧中，本文下面将更详细说明，然后，在无源光网络上发送这些封装帧。每一光网络单元与相应的传输周期关联，因此，来自不同光网络单元的封装帧是被TDMA复用的。在收到这些复用的分组帧后，光学线路终端从相应封装帧中抽取所有数据分组，并把它们转发到分组交换网络。

本领域周知有不同类型的光学无源网络，例如ATM无源光网络(APON)，宽带无源光网络(BPON)，以太网无源光网络(EPON)，和千兆比特无源光网络(GPON)。每一种无源光网络，适合于以不同速度支持不同类型的分组交换业务的传输。

尤其是，GPON无源光网络(在下面的说明中，或简称GPON网络)，它由Recommendation Series ITU-T G984.x(国际电信联盟推荐系列的ITU-T G984.x)定义，能以高达2.5Gbit/s的速度，传送来自/寻址到任何类型的分组交换网络(以太网、MPLS、IP，等等)的声音、数据、和视频业务。

如Recommendation ITU-T G984.3的说明，GPON网络都支持：

-ATM封装；和

-GEM封装(“GPON封装模式”)。

尤其是，GEM封装可以把上行或下行的数据分组，不论该数据分组的格式和大小，插入GEM帧的有效负荷中。这种GEM帧除有效负荷外，还包括标题。这种标题包含若干字段，其中包括端口标识符(或称Port-ID)。大小通常为12比特的Port-ID字段，可以包括有关GEM帧的目的地(下游)或源(上游)的信息。每一光网络单元可以与Port-ID字段的一个或多个值关联。

因此，例如当光学线路终端把下行数据分组封装在GEM帧中时，要在Port-ID字段中，插入有关光网络单元的值之一，下行数据分组目的地用户是连接到该光网络单元的。

当光网络单元接收这种GEM帧时，要检查其Port-ID字段是否包含与本光网络单元有关的值之一。在肯定的情形下，光网络单元从GEM帧中抽取数据分组，并转发至用户；否则，该光网络单元删除该接收的GEM帧。

上面已经指出，GPON网络能传送不同类型的数据分组。尤其是GPON网络能传送以太网分组。

已经知道，以太网分组包括数据和有若干字段的标题。在这些字段中，有例如目的地地址字段，它通常包括该以太网分组寻址的用户的MAC地址。

可供选择的是，如Recommendation IEEE 802.1Q第9章的规定，以太网分组可以是“VLAN标记的”。VLAN标记的以太网分组，在其以太网标题中包括附加的VLAN标题，该附加VLAN标题包括称为VLAN标识符的第一字段和称为优先级的第二字段。

更确切地说，VLAN标识符字段长度为12比特，标识与该以太网分组有关的虚LAN。寻址到同一用户的以太网分组，可以用相同的VLAN标识符值(每用户一个VLAN标记)标记；另外，提供相同服务的以太网分组，可以用相同的VLAN标识符值(每种服务一个VLAN标记)标记。

长度通常为3比特的优先级字段，包括以太网分组的优先级值，该值在0到7的范围(0是最低优先级，7是最高优先级)。

然后是15比特长的VLAN标题，它能使服务提供商通过以太网网络，提供不同服务质量的服务。换句话说，VLAN标题是以太网分组优先权的指示，即，节点按照该优先权处理以太网分组。

在下面的说明和权利要求书中，术语“优先权”将指示与数据分组关联的值，它可以包括一种或多种指示优先权的信息(例如在以太网分组的情形中，是优先级和/或VLAN标识符)，它指示节点必须按照该优先权处理该数据分组。

上面已经指出，以太网分组可以借助GEM封装，在GPON网络上被传送。

按照上面引用的Recommendation ITU-T G984.3，GEM封装允许用不同带宽保证发送不同的GEM帧。更确切地说，GEM帧被分为许多传输通路包(Transmission Container)，每一传输通路包与不同的带宽保证级关联。目前提供五种不同类型的传输通路包：

-类1：固定带宽；

-类2：确保带宽；

-类3：确保带宽、非确保带宽、和最大带宽；

-类4：最大努力带宽；和

-类5：任何带宽类型。

有不同Port-ID字段值的GEM帧，可以属于相同的传输通路包类。光学线路终端和光网络单元两者，有能力按照某一GEM帧的Port-ID字段值，确定该GEM帧所属的传输通路包，因此，能够用合适的带宽保证来处理每一GEM帧。

这样，从原理上说，可以按照GEM帧所属的传输通路包，把GPON网络的资源(即带宽)分配给不同的GEM帧。

但是，申请人已经注意到，GEM帧不是按照该GEM帧传送的数据分组，插入合适的传输通路包中的。

换句话说，有不同优先权的数据分组，被封装在相应的GEM帧中，这些帧可以全都属于相同的传输通路包，与被封装的数据分组的优先权无关。这是由于GEM封装事实上是透明的。换句话说，GEM封装对将要被封装的分组的专门格式信息，诸如以太网分组的优先级信息和/或VLAN标识符，不提供处理。

这样，在GPON网络的输入端，所有GEM帧都属于同一传输通路包，使GPON网络不能在传送有高和低优先权的以太网分组的GEM帧之间进行区分。因而目前，GPON网络的资源(即带宽)，是在所有GEM帧之间均等地分享的。

但是，申请人已经注意到，在一定条件下，这种机制对高效地传输有不同优先权的以太网分组，特别是沿上行方向，是不合适的。

尤其是，申请人已经注意到，在GPON网络拥挤的情形下(即实际业务带宽接近GPON网络的最大能力)，现在的GEM封装，在来自不同用户的上行GEM帧的情形中，不提供任何进行带宽分配的信息，该带宽分配允许以更高的带宽保证，传送包含更高优先权的以太网分组的GEM帧。换句话说，在拥挤状态中，不能保证更高级的服务质量，该更高级的服务质量通常涉及带宽保证，诸如固定带宽或确保带宽。

因此，本发明的一般目的，是提供克服上述问题的一种通过光接入网络(尤其是，但不排斥其他，如GPON无源光网络)，发送有不同优先权的数据分组(尤其是，但不排斥其他，如以太网分组)的方法。

尤其是，本发明的一个目的，是提供一种通过光接入网络发送有不同优先权的数据分组的方法，该方法能使该光接入网络在有不同优先权的数据分组之间进行区分。

有利的做法是，该方法应能使光接入网络按照数据分组的优先权，向数据分组分配带宽。

此外，有利的做法是，该方法即使在拥挤状态的情形在下，应允许向用户保证服务质量，或保证要求的高带宽保证级的服务，诸如固定带宽或确保带宽。

按照第一方面，本发明提供一种通过无源光网络发送数据分组的方法，该方法包括：从无源光网络的第一接口接收第一数据分组，该第一数据分组包含优先权信息；在该第一接口把该第一数据分组封装在第二数据分组中；以及通过无源光网络向第二接口发送该第二数据分组，其中的封装，包括在第二数据分组的标题字段中插入指示优先权信息的值。

最好是，按照指示优先权信息的值，分配无源光网络的资源。

按照一个实施例，第一分组是以太网分组。

有利的做法是，优先权信息可以包括第一分组的优先级、虚LAN标识符、或优先级和虚LAN标识符两者。

有利的做法是，第二分组是千兆比特无源光网络封装模式帧，而指示优先权信息的值，被插入第二分组的端口标识符字段中。

按照第二方面，本发明提供一种网络接口设备，用于使分组交换网络与无源光网络接口。该设备包括：适合于从分组交换网络接收第一数据分组的第一端口，该第一数据分组包含优先权信息；适合于把第一数据分组封装在第二数据分组中的封装模块；以及适合于通过无源光网络发送第二数据分组的第二端口。按照本发明，封装模块适合于把指示优先权信息的值，插入第二数据分组的标题字段中。

该设备最好还包括资源分配模块，它适合于按照指示优先权信息的值，分配无源光网络的资源。

典型地，第一分组是以太网分组。优先权信息可以包括第一分组的优先级、第一分组的虚LAN标识符、或二者。

按照一个实施例，第二分组是千兆比特无源光网络封装模式帧，而指示优先权信息的值，被插入第二分组的端口标识符字段中。

按照第三方面，本发明提供一种传输系统，包括分组交换网络、多个用户、无源光网络、使所述分组交换网络与所述无源光网络接口的第一网络接口设备、以及使所述无源光网络与所述多个用户的至少一个用户接口的第二网络接口设备，其中，所述第一网络接口设备与所述第二网络接口设备两者，如上面所规定。

通过与附图一起阅读下面的详细说明，将使本发明变得更加清楚，下面的说明是以举例而不是限制方式给出，其中：

-图1示意画出包括无源光网络的电信系统；

-图2a和2b分别示意画出光学线路终端和光网络单元的可能结构；

-图3按照现有技术，示意画出上行以太网分组的GEM封装的原理；

-图4按照本发明的一个实施例，示意画出上行以太网分组的GEM封装的原理；

-图5画出实施本发明一个实施例的示例性传输系统；和

-图6示意画出按由图5的传输系统实施的本发明的方法的一个实施例。

图1示意画出包括无源光网络PON的传输系统TS，用于为许多用户u11、...u1n1，u21、...u2n2，...，um1、...umnm提供向分组交换网络PN的光接入。

分组交换网络PN是一种分组交换网络，诸如以太网网络，或IP网络。

该分组交换网络PN有节点(未画出)连接到光学线路终端OLT。接着，光学线路终端OLT又被连接到无源光网络PON，本文下面将参照图2a更详细地解释无源光网络PON。

上面已经指出，无源光网络PON包括k支光学树(未画出)，这里k≥1。k支光学树总共有m片叶，每片叶被连接到相应的光网络单元ONU1、ONU2、ONU3、...ONUm。

接着，光网络单元ONU1被连接到第一批多个用户u11、...u1n1；同样，光网络单元ONU2被连接到第二批多个用户u21、...u2n2；余类推，直到连接至第m批多个用户um1、...umnm的光网络单元ONUm。

借助参考图2a，更详细地说明图1光学线路终端OLT的结构。光学线路终端OLT是分组交换网络PN与无源光网络PON之间的网络接口设备。

光学线路终端OLT包括网络侧端口npOLT，该端口把光学线路终端OLT连接到分组交换网络PN的节点(未画出)。光学线路终端OLT还包括连接到网络侧端口npOLT的交换矩阵SM。交换矩阵SM有m个输出连接(物理的或逻辑的)，这里m依旧是连接到该光学线路终端OLT的光网络单元数目。

图2a的光学线路终端OLT还包括k个中心光学终端单元OTU-C1、...OTU-Ck，这里k是网络PON的光学树数目。每一单元OTU-C1、...OTU-Ck被连接到相应光学树的根。中心光学终端单元OTU-C作为封装和解封装模块工作。

交换矩阵SM通过相应数目的连接(物理的或逻辑的)，连接到每一单元OTU-C1、...OTU-Ck，该数目对应于通过相应的光学树连接到每一单元OTU-C1、...OTU-Ck的光网络单元数目。例如图2a中，在单元OTU-C1连接到三个光网络单元(未画出)的假设下，交换矩阵SM和单元OTU-C1通过三个连接(物理的或逻辑的)来连接。此外，在单元OTU-C2被连接到两个光网络单元(未画出)的假设下，交换矩阵SM和单元OTU-Ck通过两个连接(物理的或逻辑的)而连接在一起。

每一中心光学终端单元OTU-C1、...OTU-Ck，借助相应的用户侧端口upOLT1、...、upOLTk，连接到相应光学树的根。

交换矩阵SM和中心光学终端单元OTU-C1、...OTU-Ck的功能，将在本文下面参考图3说明。

图2b示意画出示例性光网络单元的结构，该光网络单元在图2b中以ONUi表示。光网络单元ONUi也如OLT一样，是网络接口设备。

光网络单元ONUi包括连接到远程光学终端单元OTU-R的网络侧端口npONU，其功能将在本文下面参考图3解释。远程光学终端单元OTU-R作为封装和解封装模块工作。该远程光学终端单元OTU-R被连接到交换矩阵SM′。交换矩阵SM′有连接到远程光学终端单元OTU-R的一个输入端和ni个输出端，每一输出端被连接到相应的用户侧端口up1，...，upni，其中ni是连接到该光网络单元ONUi的用户数目。每一用户侧端口up1，...，upni被连接到各自的用户(未画出)。

借助参考图3，现在说明上行数据分组通过无源光网络PON，从源用户uij到分组交换网络PN的传输。由于下行数据分组从分组交换网络到目的地用户的传输是相同的，不用明显说明。

假设图3的分组交换网络PN是以太网网络。因此要发送的分组是以太网分组EthP。还再假设图3的无源光网络PON是GPON网络，它通过GEM封装来传送以太网分组。

上面已经指出，无源光网络PON通过光学线路终端OLT连接到分组交换网络PN。为简单起见，假设网络PON包括单支光学树，于是光学线路终端OLT包括单一的中心光学终端单元OTU-C(图3中没有画出)。

再有，如上面所指出，无源光网络PON借助光网络单元ONUi连接到源用户uij。为简单起见，连接到单元ONUi的其他用户没有在图3中画出。又，连接到该终端OLT的其他m-1个光网络单元，也没有在图3中画出。

正如已知，上行以太网分组EthP是被光网络单元ONUi从源用户uij接收的。光网络单元ONUi把分组EthP插入GEM帧GEMF中，并通过网络PON在其专用传输周期中发送GEM帧GEMF。光学线路终端OLT接收该帧GEMF，从该帧GEMF中抽取分组EthP，并凭借在该分组EthP中包含的交换信息，使光学线路终端OLT能适当地把分组EthP交换到分组交换网络PN。

更详细地说，分组EthP包含标题EthH和用户数据EthD。标题EthH包括用于在以太网网络中交换以太网分组EthP的各种信息。已经指出，标题EthH例如包括：

-目的地地址字段DA，包括目的地用户uij的MAC地址；

-VLAN标识符字段VID，包括以太网分组EthP的VLAN标识符；和

-优先级字段p，包括以太网分组EthP的优先级值。

标题EthH还包括另外的字段，因为这些字段与本发明无关而没有说明。

在通过适当的用户侧端口upni(图3中没有画出)收到以太网分组EthP后，光网络单元ONUi的交换矩阵SM′把该以太网分组EthP交换到它的远程光学终端单元OTU-R。这样，交换矩阵SM′基本上充当有ni个输入端和单个输出端的以太网交换机。

然后，远程光学终端单元OTU-R把该以太网分组EthP封装在GEM帧GEMF中。更确切地说，可能除去以太网分组EthP的某些字段外，远程光学终端单元OTU-R把该以太网分组EthP插入帧GEMF的有效负荷GEMP中。此外，远程光学终端单元OTU-R把适当的值，插入帧GEMF的GEM标题GEMH的Port-ID字段PID中。例如，该值是与光网络单元ONUi关联的Port-ID值之一(图3中表示为ONU-IDi)。

最后，光学终端单元OTU-R对该帧GEMF进行电光转换，并把它通过无源光网络PON在其专用传输周期中发送。

光学线路终端OLT在收到帧GEMF后，借助光学线路终端OLT的中心光学终端单元OTU-C，对收到的帧GEMF进行光电转换。然后，中心光学终端单元OTU-C从帧GEMF的有效负荷GEMP中抽取以太网分组EthP，并把它转发到交换矩阵SM。把以太网分组EthP从中心光学终端单元OTU-C发送到交换矩阵SM所通过的连接，取决于Port-ID字段PID的值。交换矩阵SM′按照包含在目的地地址字段DA中的MAC地址值，适当地把以太网分组EthP交换到分组交换网络PN。这样，交换矩阵SM实际上是有m个输入端和单个输出端的以太网交换机。

从图3的上述说明可以注意到，已知的GEM封装毫不考虑以太网分组EthP的优先权，该优先权由VLAN标识符字段VID和/或优先级字段p表示。

事实上，按照现有技术，以太网分组EthP被简单地插入GEM帧的有效负荷中，并在GEM封装过程中，对以太网分组EthP的优先级、VLAN标识符、或任何有关该以太网分组的其他信息，一概不处理。

图4按照本发明一个实施例，表明一种通过无源光网络发送有不同优先权的数据分组的方法。

如同在图3中一样，假定分组交换网络PN是以太网网络；于是被发送的数据分组是以太网分组。此外，图4的无源光网络是GPON网络，它适合通过GEM封装传送以太网分组。

光网络单元ONUi从源用户uij接收以太网分组EthP，并把它封装在GEM帧GEMF中。

但是，按照本发明，有利的做法是，单元ONUi把指示以太网分组EthP优先权的值，插入帧GEMF的标题GEMH中，对此本文下面将作更详细的解释。又，按照本发明，光网络单元ONUi为发送帧GEMF，向光学线路终端OLT请求按照指示以太网分组EthP优先权的所述值，分配无源光网络PON的资源。然后，光网络单元ONUi通过无源光网络PON发送帧GEMF。光学线路终端OLT接收该帧GEMF，并凭借包含在帧GEMF中的信息，确定该帧GEMF包括来自光网络单元ONUi的数据。因此，终端OLT从帧GEMF中抽取以太网分组EthP，并凭借包含在以太网分组EthP中的交换信息，适当地把分组EthP交换到分组交换网络PN。

更详细地说，以太网分组EthP包括标题EthH和用户数据EthD。以太网分组EthP的格式类似于图3中所示的格式，所以不重复详细说明。只须指出，以太网分组EthP包括优先级字段p，该字段p包括该以太网分组EthP的优先级值和包含该以太网分组EthP的VLAN标识符的VLAN标识符字段VID。

在收到以太网分组EthP后，光网络单元ONUi的交换矩阵SM′把以太网分组EthP交换到远程光学终端单元OTU-R(图4中没有画出)。因此，交换矩阵SM′实际上充当有ni个输入端和单个输出端的以太网交换机。

然后，远程光学终端单元OTU-R把接收的分组EthP封装在GEM帧GEMF中。更确切地说，除去以太网分组EthP的某些字段外，远程光学终端单元OTU-R把以太网分组EthP插入帧GEMF的有效负荷GEMP中。

而按照图3所示现有技术，远程光学终端单元OTU-R把用于路由GEM帧的信息(即单元ONUi的Port-ID值ONU-IDi)，简单地插入GEM帧的标题中(尤其是GEM帧的Port-ID字段PID中)，按照本发明，远程光学终端单元OTU-R还把指示以太网分组优先权的值，插入GEM帧的标题中。

按照本发明的一个优选实施例，把该指示以太网分组优先权的值，插入GEM帧的Port-ID字段PID中。这样有利地使以太网分组优先权值与适当的传输通路包关联。事实上，如前面已经指出的，Port-ID字段的每一值，可以与某一传输通路包类关联。

这样，例如按照本发明，低优先权的以太网分组，被插入这样的GEM帧中，该GEM帧的Port-ID字段包括与低带宽保证传输通路包类型(例如类型3或类型4)关联的值。类似地，高优先权的以太网分组，被插入这样的GEM帧中，该GEM帧的Port-ID字段包括与高带宽保证传输通路包类型(例如类型1或类型2)关联的值。按照本发明，能够实施不同的方案；无论何种情形，与有较高优先权的以太网分组相比，有较低优先权的以太网分组，应该由插入有较低带宽保证的传输通路包中的GEM帧传送。

因此，虽然按照现有技术，GEM帧全都与相同传输通路包在统计上关联，但按照本发明，因为对每一GEM帧，Port-ID字段的内容，是动态地按照被封装的以太网分组的优先权值估算的，所以每一GEM帧是动态地与适当的传输通路包关联的。

例如，图4画出按照本发明的方法的实施例。按照该实施例，在GEM封装期间，光网络单元ONUi在GEM帧的Port-ID字段PID中，插入如下值：[ONU-IDi，VG，pG]，其中：

-ONU-IDi是标识光网络单元ONUi的值；

-VG是指示以太网分组EthP的VLAN标识符的值；和

-pG是指示以太网分组优先级值p的值。

因此，按照本发明，Port-ID字段不仅指示发送该帧GEMF的ONUi，还指示被该GEM帧传送的以太网分组的优先权(即优先级和VLAN标识符)。这样还在沿无源光网络PON传播期间，有利地允许支持VLAN标记选项。

例如，假设有32个光网络单元ONU连接到同一光学线路终端OLT。那么，为了标识每一光网络单元，需要至少5比特的Port-ID字段，以便使每一光网络单元与至少一个Port-ID值关联。此外，假设为了写入优先级pG，需要3比特的Port-ID字段，该pG指示以太网分组的优先级p。这样，留下12-5-3＝4比特的Port-ID字段，可供写入VLAN标识符VG。这表明，如果服务提供商希望向不同类型服务(每项服务的VLAN标记)指配不同的VLAN标识符，则服务提供商将能提供被VLAN标记选项支持的2⁴＝16种服务类型。

按照本发明，为了沿上行方向在网络PON上发送该帧GEMF，远程光学终端单元OTU-R按照Port-ID字段PID的值，要求中心光学终端单元OTU-C分配合适的资源。

最后，远程光学终端单元OTU-R对该帧GEMF进行电光转换，并把它通过无源光网络PON在其专用传输周期中发送。

光学线路终端OLT在收到帧GEMF后，借助光学线路终端OLT的中心光学终端单元OTU-C，对该帧GEMF进行光电转换。

应当指出，按照本发明，光网络单元ONUi与一组Port-ID字段值关联，每一值指示光学终端单元和被GEMF帧传送的以太网分组的优先权两者。

然后，中心光学终端单元OTU-C从帧GEMF的有效负荷GEMP中抽取以太网分组EthP，并把它转发到交换矩阵SM。交换矩阵SM按照包含在目的地地址字段DA中的MAC地址值，在交换矩阵SM连接到分组交换网络PN的网络侧端口上，交换以太网分组EthP。因此，交换矩阵SM实际上是有m个输入端和单个输出端的以太网交换机。

这样，通过比较图3(现有技术)和图4(表明本发明的一个实施例)，可以注意到，虽然按照现有技术，Port-ID字段PID简单地指示帧GEMF的源光网络单元ONUi，但按照本发明，Port-ID字段PID指示源光网络单元ONUi和包含在帧GEMF中的以太网分组EthP的优先权两者。

因此，有不同优先权的以太网分组，即使在无源光网络上的传输期间，也可以按有差别的方式处理。这样有利地允许提供有不同服务质量的服务。尤其是，即使在无源光网络拥挤的情形下，这样也可以有利地允许向特定用户群保证服务质量，或允许保证要求的特定服务，如固定带宽保证或确保带宽保证。

应当指出，按照本发明，指示以太网分组优先级值的值pG，可以包括少于3比特。例如，把3比特的以太网分组优先级字段p，映射成GEM帧Port-ID字段中2比特值的pG，是可能的。这一点表明，代替8个优先级字段p的可能值，Port-ID字段的不同值可以代表最多到4个不同优先级的值。在这样的情形中，必须在p和pG之间建立某种映射规则。例如，pG＝“00”可以表示p＝“000”和“001”，pG＝“01”可以表示p＝“010”和“011”，余类推。当然，这仅仅是个例子，还可能有p和pG之间的其他映射规则。

图5示意画出实施按照本发明的方法的一种传输系统TS′。该传输系统TS′包括无源光网络PON，为5个用户u1、u2、...、u5提供向分组交换网络PN的光接入。假设分组交换网络PN是以太网网络。

网络PON和分组交换网络PN被光学线路终端OLT连接在一起，光学线路终端OLT包括交换矩阵SM和第一及第二单元OTU-C1及OTU-C2。

第一单元OTU-C1通过网络PON的第一支光学树，连接到两个光网络单元ONU1和ONU2。第二单元OTU-C2借助网络PON的第二支简并光学树，连接到又一个光网络单元ONU3。这样，交换矩阵SM和第一单元OTU-C1是通过第一个和第二个连接(物理的或逻辑的)而连接的，而交换矩阵SM和第二单元OTU-C2是通过单一的第三个连接(物理的或逻辑的)而连接的。

假设每个用户u1、u2、...、u5都希望把各自的上行以太网分组EthP1、EthP2、...、EthP5，发送到分组交换网络PN。

于是，如图6中所示，每一以太网分组EthP1、EthP2、...、EthP5的目的地地址字段DA，都包括各自目的地用户相应的MAC地址MAC1、MAC2、...、MAC5(目的地用户是连接到分组交换网络PN的，但图5中没有画出这些用户)。

假设图5的以太网网络提供两种不同的服务。第一种服务(例如请求的视频服务)用第一VLAN标识符(图6中的“a”)标识，而第二种服务(例如IP上的话音服务)用第二VLAN标识符(图6中的“b”)标识。例如，假设向用户u1、u2、和u4提供第二种服务，而向用户u3和u5提供第一种服务。因此，以太网分组EthP1的VLAN标识符字段VID包括值“b”；以太网分组EthP2的VLAN标识符字段VID包括值“b”；以太网分组EthP3的VLAN标识符字段VID包括值“a”；以太网分组EthP4的VLAN标识符字段VID包括值“b”；而以太网分组EthP5的VLAN标识符字段VID包括值“a”。

此外，每一以太网分组有一定的优先级值。例如，以太网分组EthP1的优先级字段p，包括值2(图6中的“p＝2”)，而以太网分组EthP2、EthP3、EthP4、EthP5的优先级字段p，包括值1(图6中的“p＝1”)。

每一以太网分组EthP1、EthP2、...、EthP5被各自的用户u1、u2、...、u5发送到与用户连接的光网络单元。因此，光网络单元ONU1接收以太网分组EthP1、EthP2，光网络单元ONU2接收以太网分组EthP3，而光网络单元ONU3接收以太网分组EthP4、EthP5。

每一光网络单元的远程光学终端单元OTU-R(图5中没有画出)，封装被接收的以太网分组。具体说，光网络单元ONU1的单元OTU-R，在相应的GEM帧GEMF1、GEMF2中封装每一以太网分组EthP1、EthP2。类似地，光网络单元ONU2的单元OTU-R，在相应的GEM帧GEMF3中封装以太网分组EthP3。类似地，光网络单元ONU3的单元OTU-R，在相应的GEM帧GEMF4、GEMF5中封装每一以太网分组EthP4、EthP5。

按照本发明，光网络单元ONU1的远程光学终端单元OTU-R，分别把指示分组EthP1、EthP2优先权的值，插入每一GEM帧GEMF1、GEMF2的Port-ID字段中。类似地，光网络单元ONU2的远程光学终端单元OTU-R，把指示分组EthP3优先权的值，插入GEM帧GEMF3的Port-ID字段中。类似地，光网络单元ONU3的远程光学终端单元OTU-R，分别把指示分组EthP4、EthP5优先权的值，插入每一GEM帧GEMF4、GEMF5的Port-ID字段中。

例如，在图5的例子中，假设在以太网分组与第二种服务(以VLAN标识符“b”标识)关联的情形下，Port-ID的值，能使封装这些以太网分组的GEM帧被插入有最高带宽保证(例如“固定带宽”)的T-CONT中，而与它们的以太网优先级无关。另一方面，假设在以太网分组与第一种服务(以VLAN标识符“a”标识)关联的情形下，Port-ID的值，能使封装这些以太网分组的GEM帧，按照它们以太网优先级的不同而被插入T-CONT中。这仅仅是一个例子；按照本发明，可能还有其他类型的映射规则。

因此，传送与第二种服务“b”关联的以太网分组的GEM帧GEM1、GEM2、GEM4的Port-ID字段PID有如下格式：

-GEM帧GEM1：[Port-ID1，b]；

-GEM帧GEM2：[Port-ID1，b]；和

-GEM帧GEM4：[Port-ID3，b]。

另一方面，传送与第一种服务“a”关联的以太网分组的GEM帧GEM3、GEM5的Port-ID字段PID有如下格式：

-GEM帧GEM3：[Port-ID2，a，1]；和

-GEM帧GEM5：[Port-ID3，a，1]。

应当指出，由不同光网络单元ONU的单元OUT-R产生的GEM帧的Port-ID字段可以包含相同的值。事实上，Port-ID字段的相同值，可以用于指示连接到不同光学树的光网络单元，因为来自连接到给定光学树的某一光网络单元的分组，不会沿其他光学树传播。因此，这一点有助于增加可能的Port-ID字段值的数量，这些字段值可以与单个光网络单元关联，从而例如允许包含在Port-ID字段关于被传送的以太网分组的另外信息中。

此外，传送由不同用户发送的并沿相同光学树传送的以太网分组的GEM帧Port-ID字段，不一定要不相同。例如，GEM帧GEMF1和GEMF2的Port-ID字段PID，包括相同的值，因为这些帧是由相同光网络单元ONU1以相同优先权发送的。但是，这样做不会在识别分组目的地中引起模糊，因为分组是被光学终端线路解封装的，然后根据目的地MAC地址完成交换。

按照本发明，每一远程光学终端单元OTU-R，为按照GEM帧GEMF1、GEMF2、...、GEMF5的Port-ID字段PID的值发送这些GEM帧而分配资源。例如，在帧GEMF4正在传送优先权高于分组EthP5的分组EthP4时，单元ONU3的单元OTU-R为发送帧GEMF4，例如要求单元OTU-C2把保证带宽分配进第二光学树。这样，即使在该光学树拥挤的情形下，用户u4将以他期望的服务质量，发送他与第二种服务“b”有关的以太网分组。

类似地，因为帧GEMF1、GEMF2有相同的优先权，光网络单元ONU1的单元OTU-R将要求单元OTU-C1均等地分享第一光学树的资源。

然后，中心光学终端单元OTU-C1接收帧GEMF1、GEMF2、GEMF3。然后，单元OTU-C1从帧GEMF1、GEMF2、GEMF3抽取分组EthP1、EthP2、EthP3。然后，按照这些分组的MAC地址，适当地把分组EthP1、EthP2、EthP3交换到分组交换网络PN。

类似地，中心光学终端单元OTU-C2接收帧GEMF4、GEMF5。然后，单元OTU-C2从帧GEMF4、GEMF5抽取分组EthP4、EthP5。然后，按照这样一个分组的MAC地址，适当地把分组EthP4、EthP5交换到分组交换网络PN。

这样，按照本发明，以太网分组按照它们的优先级字段p和/或它们的VLAN标识符不仅被以太网交换机处理，而且还是当它们在无源光网络上传输的期间被处理，所以它们的优先权在源与目的地之间的整个传输路径中被保持。

应当指出，在本说明书中，已经参照数据分组的上行传输，描述了本发明的各实施例。但是，本发明的方法能够按相同方式同样应用于下行分组，本文下面将简要地说明。

在下行传输的情形，寻址到用户的数据分组的GEM封装，是由包含在光学线路终端中的单元OTU-C完成的。因此，按照本发明，每一单元OTU-C在封装有给定优先权值的下行数据分组的同时，把指示数据分组优先权值的值，插入封装该数据分组的GEM帧中。最好是，单元OTU-C把所述优先权指示值插入GEM帧的Port-ID字段中。

还有，最好是，单元OTU-C适合于为发送所述GEM帧，按照优先权指示值分配资源，以便沿着从源(分组交换网络)到目的地(用户)的整个传输路径上，按照以太网分组的优先权处理该以太网分组。

Claims

1.一种通过无源光网络(PON)发送数据分组(EthP)的方法，所述方法包括：

-从所述无源光网络(PON)的第一接口(ONUi，OLT)接收第一数据分组(EthP)，所述第一数据分组(EthP)包含优先权信息(p，VID)；

-在所述第一接口(ONUi，OLT)把所述第一数据分组(EthP)封装在第二数据分组(GEMF)中；和

-通过所述无源光网络(PON)向第二接口(OLT，ONUi)发送所述第二数据分组(GEMF)，

其中的封装包括，在所述第二数据分组(GEMF)的标题字段(PID)中，插入指示所述优先权信息(p，VID)的值。

2.按照权利要求1的方法，其中的发送包括，按照指示所述优先权信息(p，VID)的所述值，分配所述无源光网络(PON)的资源。

3.按照权利要求1或2的方法，其中所述第一分组(EthP)是以太网分组。

4.按照权利要求3的方法，其中所述优先权信息，包括所述第一分组(EthP)的优先级(p)。

5.按照权利要求3或4的方法，其中所述优先权信息，包括所述第一分组(EthP)的虚LAN标识符(VID)。

6.按照前面权利要求任一项的方法，其中所述第二数据分组(GEMF)，是千兆比特无源光网络封装模式帧。

7.按照权利要求6的方法，其中指示所述优先权信息(p，VID)的所述值，被插入所述第二分组(GEMF)的端口标识符字段(PID)中。

8.一种用于使分组交换网络(PN，uij)与无源光网络(PON)接口的网络接口设备(OLT，ONUi)，其中数据分组(EthP)被发送，所述网络接口设备(OLT，ONUi)包括：

-第一端口(npOLT；up1，...upni)，它适合于从所述分组交换网络(PN，uij)接收第一数据分组(EthP)，所述第一数据分组(EthP)包含优先权信息(p，VID)；

-封装模块(OTU-C，OTU-R)，它适合于把所述第一数据分组(EthP)封装在第二数据分组(GEMF)中；和

-第二端口(upOLT1，...upOLTk；npONU)，它适合于通过所述无源光网络(PON)发送所述第二数据分组(GEMF)，

其中所述封装模块，适合于把指示所述优先权信息(p，VID)的值，插入所述第二数据分组(GEMF)的标题字段(PID)中。

9.按照权利要求8的设备(OLT，ONUi)，其中它还包括资源分配模块，适合于按照指示所述优先权信息(p，VID)的所述值，分配所述无源光网络(PON)的资源。

10.按照权利要求8或9的设备(OLT，ONUi)，其中所述第一分组(EthP)是以太网分组。

11.按照权利要求10的设备(OLT，ONUi)，其中所述优先权信息包含所述第一分组(EthP)的优先级(p)。

12.按照权利要求10或11的设备(OLT，ONUi)，其中所述优先权信息包含所述第一分组(EthP)的虚LAN标识符(VID)。

13.按照权利要求8到12任一项的设备(OLT，ONUi)，其中所述第二数据分组(GEMF)，是千兆比特无源光网络封装模式帧。

14.按照权利要求13的设备(OLT，ONUi)，其中指示所述优先权信息(p，VID)的所述值，被插入所述第二分组(GEMF)的端口标识符字段(PID)中。

15.一种传输系统，包括分组交换网络(PN)、多个用户、无源光网络(PON)、使所述分组交换网络(PN)与所述无源光网络(PON)接口的第一网络接口设备(OLT)、以及使所述无源光网络(PON)与所述多个用户的至少一个用户接口的第二网络接口设备(ONUi)，其中所述第一网络接口设备(OLT)与所述第二网络接口设备(ONUi)两者，都是按照权利要求8-14任一项的设备。