CN103248431A

CN103248431A - 一种onu可迁移的twdm-pon系统

Info

Publication number: CN103248431A
Application number: CN2013101514652A
Authority: CN
Inventors: 杨红阳; 李军; 孙卫强; 胡卫生
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: CN103248431B

Abstract

本发明提供了一种ONU可迁移的TWDM-PON系统，其根据特定的协议实现在线用户在不同活跃波长上的灵活迁移，具体为，在现有的EPON协议下，通过重新定义部分MAC控制协议帧，来实现ONU与OLT在迁移过程的信息交互，其中：（a）ONU根据IEEE802.3ah多点控制协议，在系统中注册，新注册的ONU分配唯一的逻辑链路标识符和波长标识符；（b）OLT根据特定的协议，要求ONU进行迁移，此时ONU退出注册，然后根据OLT的要求进行重新注册。本发明在不影响用户服务质量的情况下，可根据特定的协议实现在线用户在不同活跃波长上的灵活迁移。

Description

一种ONU可迁移的TWDM-PON系统

技术领域

本发明涉及一种光通信技术领域的系统，具体涉及一种ONU可迁移的TWDM-PON系统。

背景技术

随着三网融合进程的加快和互联网中新兴业务的迅猛发展，日益增多的家庭和商业用户需要的接入网带宽也越来越大；一些报道显示到2015年家庭用户至少需要250M/S的带宽。为了满足这种需求趋势，很多无源光网络（PON,passive optical network)技术被提出来实现超过10Gb/s的接入带宽，诸如波分复用无源光网络(WDM-PON,wavelength division multiplexed passive optical network)，光码分复用无源光网络(OCDMA-PON,optical code division multiplexed passive optical network)，正交频分复用无源光网络(OFDM-PON，orthogonal frequency division multiplexedpassive optical network)及波分复用和时分复用的混合无源光网络(TWDM-PON，timeand wavelength division multiplexed passive optical network)。全业务接入网工作组将TWDM-PON技术定为下一代无源光网络技术。全业务接入网工作组长期致力于解决下一代无源光网络的能耗问题和与现有的设备实现融合。而波分复用和时分复用的混合无源光网络(TWDM-PON)已经得到全业务接入网组织中设备商的大力支持，并且在2012年6月被全业务接入网组织定为NG-PON2的主要标准。

经查阅文献Yiran Ma等人在2012年OFC会议发表了一篇《Demonstration of a40Gb/s Time and Wavelength Division Multiplexed Passive Optical NetworkPrototype System》中验证40G/s的TWDM-PON系统，这套TWDM-PON样机通过4对波长实现了40G/s的下行带宽，10G/s的上行带宽。每个用户最高可实现下行10G/s的下行带宽，2.5G/s的上行带宽，满足NG-PON2的标准。这种TWDM-PON系统可灵活地支持多对波长（例，{λ₁,λ_w+1},{λ₂,λ_w+2}……），每对波长可以承载多个ONU，所有的波长对则由OLT统一调控。但在这种系统中，每一个ONU被分配在特定的波长上，不利于灵活地利用带宽资源；并且每个波长一直处于工作状态即使在ONU数不多的情况下，这就导致了资源的浪费。

发明内容

本发明基于现有技术及其不足，提出了一种ONU可迁移的TWDM-PON系统。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

根据本发明的一个方面，提供一种ONU可迁移的TWDM-PON系统，根据特定的协议实现在线用户在不同活跃波长上的灵活迁移，具体为，在现有的EPON协议下，通过重新定义部分MAC控制协议帧，来实现ONU(光网络单元,optical network unit)与OLT(光线路终端,optical line terminal)在迁移过程的信息交互，其中：

（a）ONU根据IEEE802.3ah多点控制协议(MPCP)，在系统中注册，新注册的ONU分配唯一的逻辑链路标识符（LLID）和波长标识符（wavelength_id）；

（b）OLT根据特定的协议，要求ONU进行迁移，此时ONU退出注册，然后根据OLT的要求进行重新注册。

优选地，为了实现ONU与OLT之间的信息交互，定义5个MAC控制协议帧：授权（GATE）帧、报告（REPORT）帧、注册请求（REGISTER_REQ）帧、注册（REGISTER）帧和注册确认（REGISTER_ACK）帧，所有这些帧都是72字节长度的MAC控制帧。

优选地，注册帧中包含OLT分配给新注册ONU的唯一的逻辑链路标识符（LLID）和波长标识符（wavelength_id）。

优选地，在新ONU注册过程中，OLT通过注册帧向ONU分配逻辑链路标识符和波长标识符；在ONU迁移过程中，OLT通过注册帧要求已注册的ONU重新注册并分配新的波长标识符，而逻辑链路标识符不变。

优选地，在ONU自动发现及迁移的消息交互过程中，需要完成六次握手。

本发明在不影响用户服务质量的情况下，可根据特定的协议实现在线用户在不同活跃波长上的灵活迁移。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是MAC控制帧结构部分中授权（GATE）帧结构；

图2是MAC控制帧结构部分中报告（REPORT）帧结构；

图3是MAC控制帧结构部分中注册请求（REGISTER_REQ）帧结构；

图4是MAC控制帧结构部分中注册（REGISTER）帧结构；

图5是MAC控制帧结构部分中注册确认（REGISTER_ACK）帧结构；

图6是ONU自动发现及迁移消息交互过程。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1至图5，分别定义了ONU自动发现及迁移消息交互过程中的MAC协议控制帧结构，所述的MAC协议控制帧结构满足IEEE802.3ah协议的要求，包括：

图1是MAC控制帧结构部分中授权（GATE）帧结构。授权帧的作用是为所有未注册和已注册的ONU分配发送授权。前导码中包含逻辑链路标识符（LLID），其中LLID是EPON系统分配给各ONU的一种逻辑链接的数学标识，不同ONU通过LLID进行区别，每个ONU只在属于自己的逻辑链接上与OLT进行通信；此外，图2、图3、图4，图5的前导码格式内容和功能都与前导相一致。授权数目/标识包含了具体的授权数目和其他信息，一个授权帧最多容纳4个授权数目。授权起始时间表示可以何时打开ONU的激光器。

图2是MAC控制帧结构部分中报告（REPORT）帧结构图。报告帧的作用是在数据传输时向OLT报告ONU的本地队列信息。队列长度为2个字节，最多上报8个队列，上报的队列长度除实际的帧长度外，还应包括：帧前导码、帧间隔、FEC开销，该域所表示的并不是队列的实际长度，而是发送队列数据所需的发送窗口大小。

图3是MAC控制帧结构部分中注册请求（REGISTER_REQ）帧结构图。注册请求帧的作用是于未注册的ONU来响应发现过程的GATE帧，同时已注册的ONU也会发送注册请求帧来请求取消注册。Flags域标识表明是未注册ONU的注册请求还是已注册ONU的取消注册请求。悬挂授权是向OLT表明可以授权的缓存容量，如果某个授权超过了该缓存容量，则该授权将被丢弃。

图4是MAC控制帧结构部分中注册（REGISTER）帧结构；注册帧用于OLT向新注册的ONU发布独立了LLID和wavelength_id，分配端口域将携带被分配给ONU的LLID，该值在EPON系统中是唯一的。一旦LLID分配给ONU并与OLT侧的相应端口联系起来后，OLT和ONU之间的一条单播的逻辑链路就建立起来了。wavelength_id用于标识已经注册的ONU所在的波长，OLT通过波长ID域可以获得以注册ONU的wavelength_id，便于实现ONU在不同活跃波长之间的迁移。同时，OLT也可发送注册帧给一个已经注册的ONU，用于取消该ONU的注册，或者要求该ONU重新注册。

图5是MAC控制帧结构部分中注册确认（REGISTER_ACK）帧结构；注册确认帧用于ONU侧对注册过程的最后确认或对要求重新注册的确认。Flags域标识表明注册过程或迁移过程的成功与否。

图6是ONU自动发现及迁移消息交互流程；自动发现及迁移的握手包括如下几步：

（1）OLT侧发送一个发现授权消息（GATE），该消息的目的地址为组播MAC地址，ONU侧发现并接收授权消息。

（2）在初始化的同时，ONU侧生成注册请求消息（REGISTER_REQ），这条消息一直存放在缓存中直到发现授权被激活。在OLT侧，将注册请求帧递交给发现代理。

（3）在处理ONU注册请求帧的同时，发现代理生成包含唯一的LLID值及wavelength_id值的注册帧并发送给ONU。该消息虽然是给特定的ONU，但在广播信道上传送。在ONU侧，注册消息被递交给发现代理。一旦发现代理处理了注册消息，ONU立即配置自己的LTE函数接收单播逻辑链路上的数据（所有的LLID指向该ONU的帧）。

（4）在处理完注册帧之后，DBA代理为新注册的ONU分配一个普通授权（GATE）。这个授权的目的是让ONU可以发送一个确认消息给OLT。OLT侧将生成一个使用组播MAC地址作为目的MAC地址的普通授权帧，该帧将在一个点对点的逻辑链接上传输给唯一的ONU。在ONU侧，普通授权帧将被储存起来，直到本地的MPCP时钟到达该授权的发送时刻才会调用该授权。

（5）当授权被激活时，ONU侧发送一个注册确认帧（REGISTER_ACK），这条消息将在点对点的逻辑链路上传输并且使用组播MAC地址作为目的地址。OLT侧在接收到注册确认帧后便完成了整个注册过程。

（6）OLT侧发送一个注册帧（REGISTER），这条消息将在点对点的逻辑链路上传输并且使用组播MAC地址作为目的地址，此时Flags域值为1，OLT要求ONU重新注册。原有的LLID不变，但OLT会通过这个帧发布一个新的wavelength_id给这个被要求重新注册的ONU。

（7）同样，在处理完注册帧之后，DBA代理为这个ONU分配一个普通授权（GATE）。这个授权的目的是让ONU可以发送一个确认消息给OLT。OLT侧将生成一个使用组播MAC地址作为目的MAC地址的普通授权帧，该帧将在一个点对点的逻辑链接上传输给唯一的ONU。在ONU侧，普通授权帧将被储存起来，直到本地的MPCP时钟到达该授权的发送时刻才会调用该授权。

（8）当授权被激活时，ONU侧发送一个注册确认帧（REGISTER_ACK），这条消息将在点对点的逻辑链路上传输并且使用组播MAC地址作为目的地址。OLT侧在接收到注册确认帧后便完成了整个重新注册过程。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种ONU可迁移的TWDM-PON系统，其特征在于，根据特定的协议实现在线用户在不同活跃波长上的灵活迁移，具体为，在现有的EPON协议下，通过重新定义部分MAC控制协议帧，来实现ONU与OLT在迁移过程的信息交互，其中：

（a）ONU根据IEEE802.3ah多点控制协议，在系统中注册，新注册的ONU分配唯一的逻辑链路标识符和波长标识符；

2.根据权利要求1所述的ONU可迁移的TWDM-PON系统，其特征在于，为了实现ONU与OLT之间的信息交互，定义5个MAC控制协议帧：授权帧、报告帧、注册请求帧、注册帧和注册确认帧，所有这些帧都是72字节长度的MAC控制帧。

3.根据权利要求2所述的ONU可迁移的TWDM-PON系统，其特征在于，注册帧中包含OLT分配给新注册ONU的唯一的逻辑链路标识符和波长标识符。

4.根据权利要求3所述的ONU可迁移的TWDM-PON系统，其特征在于，在新ONU注册过程中，OLT通过注册帧向ONU分配逻辑链路标识符和波长标识符；在ONU迁移过程中，OLT通过注册帧要求已注册的ONU重新注册并分配新的波长标识符，而逻辑链路标识符不变。

5.根据权利要求1所述的ONU可迁移的TWDM-PON系统，其特征在于，在ONU自动发现及迁移的消息交互过程中，需要完成六次握手。