CN101827289A - 一种wdm-epon无源光网络系统中远端设备获取波长值方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光纤通信领域，具体说是一种WDM-EPON无源光网络系统中远端设备获取波长值方法，本发明的关键之处是：在IEEE802.3ah中的发现GATE消息帧里面的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中填充ONU上行光发送信号的波长值，ONU根据31个字节填充域中填充ONU上行光发送信号的波长值向OLT发送消息。本发明所述的WDM-EPON无源光网络系统中远端设备获取波长值方法，在WDM-EPON混合型无源光网络系统中能够给未被OLT发现的ONU正确分配上行光发送信号的波长值，从而使ONU能够成功注册。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，具体说是一种WDM-EPON无源光网络系统中远端设备获取波长值方法。所说的WDM-EPON是指波分复用以太网无源光网络(一种混合型无源光网络)，所说的远端设备是指ONU(光网络单元)。
背景技术
EPON(以太网无源光网络)技术由IEEE 802.3EFM工作组进行标准化。2004年6月，IEEE 802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE 802.3ah(2005年并入IEEE 802.3-2005标准)。在该标准中将以太网和PON(无源光网络)技术相结合，在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层(主要是光接口)规范和扩展的以太网数据链路层协议，以实现在点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理(OAM)机制，以实现必要的运行管理和维护功能。
在物理层，IEEE 802.3-2005规定采用单纤波分复用技术(下行1490nm，上行1310nm)实现单纤双向传输，同时定义了1000BASE-PX-10U/D和1000BASE-PX-20U/D两种PON光接口，分别支持10km和20km的最大距离传输。在物理编码子层，EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称1Gbit/s数据速率(线路速率为1.25Gbit/s)。
在数据链路层，MPCP(多点介质访问控制子层控制协议)的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC(介质访问控制子层)客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。MPCP主要处理ONU的发现和注册、多个ONU之间上行传输资源的分配、动态带宽分配、统计复用的ONU本地拥塞状态的报告等。图1示意了EPON协议参考模型及多点MAC控制协议的位置，其中SNI表示业务节点接口，UNI表示用户网络接口，IFPON表示PON专用接口，ODN表示光分配网络。
而WDM-EPON混合型无源光网络则是综合了成熟的DWDM(密集波分复用)技术和EPON技术的优点，再加上低成本的发送波长可调的激光器技术而出现的一门新兴技术，其网络架构如图4所示。WDM-EPON混合型无源光网络系统的最大的优点在于将传统的一根主干光纤上承载一路EPON系统升级到一根主干光纤上承载多路EPON系统，每个EPON系统占用一个波长通道，多个EPON系统则占用多个波长通道，多个波长通道的合波与分波则由AAWG(无热阵列波导光栅)来完成。一个典型的WDM-EPON混合型无源光网络系统结构包括局端设备OLT(光线路终端)、光分配网络ODN和远端设备ONU等部分，其中ODN包括AAWG和Splitter(光分路器)及线路光纤。
在WDM-EPON混合型无源光网络中，OLT与ONU上的光源可通过固定波长激光器实现，但产生的主要问题在于系统在实用工程中需要准备不同波长的OLT光模块与不同波长的ONU光模块，不仅需要大量特定波长清单，而且需要多种波长的光模块备用，不易进行OLT与ONU光模块的维护，所以为了降低制造商库存成本和运营商的维护成本，提高网络的波长配置灵活性，均要将WDM-EPON系统中OLT与ONU光模块的光源波长配置为可调的，即通常所说的光模块无色。从图4中不难看出由于接入网对经济性非常敏感，因而对WDM-EPON中OLT、ONU的实现方法进行研究有着重要的意义。因此人们希望通过某种方法来实现WDM-EPON中OLT、ONU光模块无色，这样就可以降低设备制造商的库存成本和维护成本，减少运营商的运维复杂度，提高实用工程中的波长配置灵活性。
在EPON无源光网络系统中ONU的发现与注册是通过OLT与ONU之间交替发送握手协议数据包来实现的，其前提是OLT与ONU均能接收到它们相互之间发送的承载握手协议数据包的光信号。然而在WDM-EPON混合型无源光网络系统中，由于光分配网络ODN中存在着用于多个波长合波与分波的AAWG，当ONU发送的上行光信号的波长值与该ONU所连接的AAWG上的端口允许通过的波长值不符时，则该波长的光信号将不能通过，于是OLT将无法接收到ONU发送的上行光信号，从而使OLT无法发现ONU，并最终导致ONU注册失败。
由此可见，在ONU开始向OLT首次发送注册请求(REGISTER_REQ)消息帧的时候就必须按照OLT指定的波长值发送光信号。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种WDM-EPON无源光网络系统中远端设备获取波长值方法，为了在WDM-EPON混合型无源光网络系统中使ONU能够获取其上行光发送信号的波长值，通过简单地修改IEEE 802.3ah中的发现GATE消息帧的格式，使ONU能够从中很方便地获取其上行光发送信号的波长值并最终获得注册成功。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种WDM-EPON无源光网络系统中远端设备获取波长值方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，编制对应表：将各波长值与二进制代码一一对应形成一对应表，且二进制代码不为全0，此对应表的内容在OLT和ONU中均要存储；
步骤2，OLT发起ONU注册流程：OLT在下行广播信道上周期性产生合法的发现时间窗口，并适时地向所有的ONU发送发现GATE消息帧，且OLT根据对应表获取上行光发送信号的波长值对应的二进制代码，将该二进制代码填充到GATE消息帧里面的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中；
步骤3，接收并分析GATE消息帧：ONU接收OLT发出的GATE消息帧，根据GATE消息帧内的时间标签、授权起始时间、授权长度参数确定发现窗口的时间和长度信息；
ONU获取GATE消息帧内的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中的二进制代码，根据对应表获取与该二进制代码对应的上行光发送信号的波长值；
步骤4，ONU将其发送信号波长值调整为上一步骤中获取的上行光发送信号的波长值，ONU等待该发现窗口的开始，产生一个随机时延后，用上行光发送信号的波长值向OLT发送REGISTER_REQ消息；
步骤5，OLT在接收到REGISTER_REQ消息后，向该ONU分配LLID，并将该ONU的MAC地址和LLID绑定；
步骤6，OLT向ONU发送REGISTER消息，该消息中包含ONU的LLID、OLT要求的同步时间以及对ONU最大等待授权的数目的响应；
步骤7，OLT发送标准的GATE消息允许ONU发送REGISTER_ACK；
步骤8，ONU发送REGISTER_ACK完成ONU的注册。
在上述技术方案的基础上，步骤2中，将二进制代码填充到GATE消息帧里面的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中的操作，由OLT端的EPON芯片中的MAC芯片完成。
在上述技术方案的基础上，不需将二进制代码填充到GATE消息帧里面的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中时，OLT端的EPON芯片中的MAC芯片向31个字节填充域中填充全0。
在上述技术方案的基础上，步骤3中，当ONU获取GATE消息帧内的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中的二进制代码后，该二进制代码未记载于对应表中，则不响应该GATE消息帧。
本发明所述的WDM-EPON无源光网络系统中远端设备获取波长值方法，在WDM-EPON混合型无源光网络系统中能够给未被OLT发现的ONU正确分配上行光发送信号的波长值，从而使ONU能够成功注册。
附图说明
本发明有如下附图：
图1EPON参考结构图，
图2EPON中ONU注册流程图，
图3EPON中的发现GATE消息帧，
图4WDM-EPON混合型无源光网络系统构成，
图5WDM-EPON混合型无源光网络系统中的发现GATE消息帧，
图6波长值与二进制代码的对应表实例。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
在EPON系统中，完成ONU注册流程(即新连接的或者非在线的ONU接入EPON网络的过程)如图2所示：
1)首先，该过程由OLT发起，为了能够使OLT有机会检测到新连接的或者非在线的ONU，OLT在下行广播信道上周期性产生合法的发现时间窗口，并适时地向所有的ONU发送发现GATE消息帧(Discovery GATE message)，发现GATE消息帧的结构如图3所示；发现GATE消息帧中包含时间标签、授权起始时间、授权长度，ONU根据上述参数确定发现窗口的时间和长度信息；根据上述参数发现发现窗口的时间是公知技术，本文不再详述。
2)EPON系统中的ONU接收到发现GATE消息帧后等待该发现窗口的开始，然后向OLT发送REGISTER_REQ消息；此时为了避免距离相近的ONU发送的上行数据包在时间域上产生碰撞导致接收到错误数据，各个ONU均要产生一个随机时延后再向OLT发送REGISTER_REQ消息；
3)OLT在接收到REGISTER_REQ消息后，向该ONU分配LLID(逻辑链路标识)并将该ONU的MAC地址和LLID绑定。OLT向ONU发送REGISTER消息，该消息中包含ONU的LLID、OLT要求的同步时间以及对ONU最大等待授权的数目的响应；
4)OLT发送标准的GATE消息(Standard GATE message)允许ONU发送REGISTER_ACK；
5)ONU发送REGISTER_ACK完成ONU的注册。
以上描述的是EPON系统中ONU的发现与注册流程，但是我们对照图4中WDM-EPON混合型无源光网络系统的架构后不难发现，由于在其中的光分配网络ODN中存在着用于多个波长合波与分波的AAWG，当光信号的波长值与所接入的AAWG的端口上允许通过的波长值相一致时才能通过该AAWG。在下行方向(OLT发送→ONU接收)上，由于系统根据预先设定好的波长值配置OLT的发送波长(这种配置方式是公知技术，本文不再详述。)，同时根据这个波长值与相应的AAWG的端口相连接，所以OLT发送的光信号能够很顺利地通过ODN中的AAWG而到达与之相对应的ONU；但是在上行方向(ONU发送→OLT接收)上却出现了问题，由于WDM-EPON系统中要求所有的ONU发送光信号的波长值都能做到可调且能与所对应的OLT设备间的ODN通道相匹配，若此时仍然沿用IEEE 802.3ah中发现GATE消息格式的话，因发现GATE消息帧中并没有包含ONU的上行发送光信号的波长信息，这样就会使ONU无法按照正确的波长值发送光信号，导致OLT无法接收到ONU的注册请求信息而使OLT无法发现ONU，最终使得ONU注册失败，整个系统也就无法工作。
因此本发明就是要找到一种合理的方法解决在WDM-EPON混合型无源光网络系统中ONU能够正确调整合适的发送光信号波长值使其发送的光信号能够穿透ODN中的AAWG并最终能让OLT能够正确接收到。通过分析EPON中ONU的注册流程(图2)后我们不难发现，当OLT开始向ONU发送GATE消息帧时，在发现GATE消息帧(图3)的帧格式中并没有ONU所需设置的发送光信号波长值，由此可见IEEE802.3ah中所规定的发现GATE消息帧已不能满足WDM-EPON混合系统的需求，必须对这种发现GATE消息帧进行修改。那么如何修改才能达到改动最小且在保留原有的互控握手流程的基础上更易于实现呢？
通过研究发现GATE消息帧(图3)的帧格式可以发现在“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间有31个字节全部填充为“0”的保留字段，显然我们可以利用这31个字节的保留字段，在OLT侧将与之相联的ONU所要设置的发送光信号波长值按照预先规定的二进制代码填充在这31个字节的保留字段中，每个光信号波长值分配一个数字进行编号，如给波长值λ1分配的编号是“1”，当OLT给远端ONU分配的波长值是λ1时，就在发现GATE消息帧中的这31个字节的第一个字节中填入二进制代码“00000001”，波长值是λ2时，就填入二进制代码“00000010”，其它的波长值依此类推，在图6中以16个波长值为例列出了各波长值与二进制代码的对应表实例。
一旦ONU收到OLT发送的包含有波长值的发现GATE消息帧后，就按照OLT所要求设置的波长值调整ONU上光模块的光信号发送波长值，这样这种与ODN中的AAWG的端口上要求的波长值相匹配的光信号就可正确地到达OLT侧，从而能够顺利地使ONU注册成功。
根据上述原理，本发明所述的WDM-EPON无源光网络系统中远端设备获取波长值方法，包括以下步骤：
步骤1，编制对应表：将各波长值与二进制代码一一对应形成一对应表，且二进制代码不为全0，此对应表的内容在OLT和ONU中均要存储；各波长值与二进制代码的对应关系需要确保是一对一的对应方式，即一个波长值只有唯一的一个二进制代码与其对应，且一个二进制代码只对应唯一的一个波长值；至于某个波长值到底与哪一个唯一的二进制代码是可以任意选择的，例如：波长值λ1可以对应二进制代码00000001，也可以对应二进制代码00000010，但是不能即用二进制代码00000001对应波长值λ1，又用二进制代码00000010对应波长值λ1；
步骤2，OLT发起ONU注册流程：OLT在下行广播信道上周期性产生合法的发现时间窗口，并适时地向所有的ONU发送发现GATE消息帧，且OLT根据对应表获取上行光发送信号的波长值对应的二进制代码，将该二进制代码填充到GATE消息帧里面的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中；
步骤3，接收并分析GATE消息帧：ONU接收OLT发出的GATE消息帧，根据GATE消息帧内的时间标签、授权起始时间、授权长度参数确定发现窗口的时间和长度信息；
ONU获取GATE消息帧内的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中的二进制代码，根据对应表获取与该二进制代码对应的上行光发送信号的波长值；
步骤4，ONU将其发送信号波长值调整为上一步骤中获取的上行光发送信号的波长值，ONU等待该发现窗口的开始，产生一个随机时延后，用上行光发送信号的波长值向OLT发送REGISTER_REQ消息；
步骤5，OLT在接收到REGISTER_REQ消息后，向该ONU分配LLID，并将该ONU的MAC地址和LLID绑定；
步骤6，OLT向ONU发送REGISTER消息，该消息中包含ONU的LLID、OLT要求的同步时间以及对ONU最大等待授权的数目的响应；
步骤7，OLT发送标准的GATE消息允许ONU发送REGISTER_ACK；
步骤8，ONU发送REGISTER_ACK完成ONU的注册。
在上述技术方案的基础上，步骤2中，将二进制代码填充到GATE消息帧里面的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中的操作，由OLT端的EPON芯片中的MAC芯片完成。
在上述技术方案的基础上，不需将二进制代码填充到GATE消息帧里面的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中时，OLT端的EPON芯片中的MAC芯片向31个字节填充域中填充全0。
在上述技术方案的基础上，步骤3中，当ONU获取GATE消息帧内的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中的二进制代码后，该二进制代码未记载于对应表中，则不响应该GATE消息帧。
本发明在WDM-EPON混合型无源光网络系统中已得到成功应用，经测试验证后证明该方法简单易行、成本低廉，且可靠性高，易于推广。
Claims (4)
1.一种WDM-EPON无源光网络系统中远端设备获取波长值方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，编制对应表：将各波长值与二进制代码一一对应形成一对应表，且二进制代码不为全0，此对应表的内容在OLT和ONU中均要存储；
步骤2，OLT发起ONU注册流程：OLT在下行广播信道上周期性产生合法的发现时间窗口，并适时地向所有的ONU发送发现GATE消息帧，且OLT根据对应表获取上行光发送信号的波长值对应的二进制代码，将该二进制代码填充到GATE消息帧里面的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中；
步骤3，接收并分析GATE消息帧：ONU接收OLT发出的GATE消息帧，根据GATE消息帧内的时间标签、授权起始时间、授权长度参数确定发现窗口的时间和长度信息；
ONU获取GATE消息帧内的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中的二进制代码，根据对应表获取与该二进制代码对应的上行光发送信号的波长值；
步骤4，ONU将其发送信号波长值调整为上一步骤中获取的上行光发送信号的波长值，ONU等待该发现窗口的开始，产生一个随机时延后，用上行光发送信号的波长值向OLT发送REGISTER_REQ消息；
步骤5，OLT在接收到REGISTER_REQ消息后，向该ONU分配LLID，并将该ONU的MAC地址和LLID绑定；
步骤6，OLT向ONU发送REGISTER消息，该消息中包含ONU的LLID、OLT要求的同步时间以及对ONU最大等待授权的数目的响应；
步骤7，OLT发送标准的GATE消息允许ONU发送REGISTER_ACK；
步骤8，ONU发送REGISTER_ACK完成ONU的注册。
2.如权利要求1所述的WDM-EPON无源光网络系统中远端设备获取波长值方法，其特征在于：步骤2中，将二进制代码填充到GATE消息帧里面的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中的操作，由OLT端的EPON芯片中的MAC芯片完成。
3.如权利要求1所述的WDM-EPON无源光网络系统中远端设备获取波长值方法，其特征在于：不需将二进制代码填充到GATE消息帧里面的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中时，OLT端的EPON芯片中的MAC芯片向31个字节填充域中填充全0。
4.如权利要求1所述的WDM-EPON无源光网络系统中远端设备获取波长值方法，其特征在于：步骤3中，当ONU获取GATE消息帧内的“同步时间”字段与“帧校验序列”字段之间的31个字节填充域中的二进制代码后，该二进制代码未记载于对应表中，则不响应该GATE消息帧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20130102 |