CN103618972B - 数据的发送方法、解析方法和实现解析方法的解析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ODN光网络中数据的发送方法及与之相对应的解析方法，并同时公开了一种实现上述解析方法的专用解析装置，发送数据时建立网络中数据发送设备的MAC地址和其发送的数据包长度之间的对应关系，根据该关系对数据包重新整合后发送；解析数据时根据解析装置读到的不同长度的高电平和MAC地址之间的对应关系，解析出设备的MAC地址，从而获得接入光纤网络的各个ONU设备或OLT设备的地址信息,大幅提高了工作效率。其中解析装置只需在获取数据时夹持在光纤上即可，不测量数据时即可取消，操作方便，且无需在各个端口重复设置，节约成本，减少设备投入。

Description

数据的发送方法、解析方法和实现解析方法的解析装置

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，尤其是涉及了ODN光网络中数据的发送方法、与之对应的解析方法、以及实现该解析方法的解析装置。

背景技术

随着网络建设的不断推进，光纤网络已经逐步得到推广和应用。网络一般包括核心层、汇聚层和接入层。其中，最复杂、最难管理的部分就是接入层。在FTTx发展中，接入层需要新建一张巨大的光纤分配网络，即ODN网络。ODN(OpticalDistributionNode)即光分配节点，是基于PON设备的FTTH光缆网络。其作用是为OLT和ONU之间提供光传输通道。

ODN网络建设成本高昂，同时，ODN也是FTTx管理的难点。图1为一个典型的ODN光网络节点分布示意图，其中可以看出ODN网络包括OLT设备，光分路器，光纤，ONU设备，多采用P2MP拓扑（点对多点），网络中的接续节点数量多，节点连接的光纤的数量繁多。而如果要充分利用ODN网络，就必须对ODN光网络中节点和光纤的分布和走向进行良好的管理和维护，这就需要及时获知光纤网络的走向，即获得接入光纤网络的ONU设备的具体信息。

目前应用的ODN网络智能管理系统需要建立系统管理软件并配备相关硬件，这些硬件需要遍布在ODN各个端口，管理时还需要实时在线测试，随着网络结构的不断复杂化，硬件数量极其庞大，导致了高昂的成本支出。人们也会采用光纤查线仪进行光纤网络的管理，光纤查线仪包括一发一收两个仪表，必须2人各手持一个同时使用，一人在机房端发射，另外一人要在用户端位置接收，两个位置的距离从数百米至20公里不等，不仅使用麻烦，查线过程中会耗费大量时间，效率低下。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种ODN光网络中数据的发送方法及与之相对应的解析方法，并同时公开了一种实现上述解析方法的专用解析装置，发送数据时建立网络中数据发送设备的MAC地址和其发送的数据包长度之间的对应关系，根据该关系对数据包重新整合后发送；解析数据时根据解析装置读到的不同长度的高电平和MAC地址之间的对应关系，解析出设备的MAC地址，从而获得接入光纤网络的各个ONU设备或OLT设备的地址信息,。

FTTX光纤通信中，ODN光网络分配节点的两端通过光纤连接的是局端(OLT设备）和用户端（ONU设备）。而ONU设备和OLT设备内置有MAC地址。只要能够获知ODN节点中光纤连接的ONU设备和OLT设备的MAC地址，就容易得出ODN节点的分布和走向。

ONU设备向OLT设备发送上行数据，OLT设备向ONU设备发送下行数据，而设备的MAC地址由12个先后顺序排列的16进制数字组成，因此我们考虑分拆这12个数字为48个先后顺序排列的2进制数字，并将设备发送的数据包重新整合，形成与MAC地址相对应的编码后发送。

具体地说，数据的发送方法包括如下步骤：

步骤1.1定义第一种数据包长度x对应二进制码中的“1”，定义第二种数据包长度y对应二进制码中的“0”，并定义第三种数据包长度z为开始/结束码，其中，x≠y≠z。

步骤1.2将设备的MAC地址拆分成12个16进制数字，将其按照先后顺序转换成2进制数字序列。一个16进制数字可以分解为4个2进制数字，MAC地址最终被分解为由48个二进制数字形成的二进制序列。

必须指出的是，步骤1.1和步骤1.2并无时间先后关系。

步骤1.3根据步骤1.1中对数据包长度的定义以及步骤1.2中的2进制数字序列，生成设备上传的数据包长度序列，根据该数据包长度序列将设备需要发送的数据整合成相应长度的数据包后通过光纤发送，在数据包长度序列的开始或结尾需附加z长度的数据包以分隔完整的MAC地址。

本发明中涉及的设备包括但不仅仅限于OLT设备和ONU设备，它们均采用本发明提供的数据发送方法进行数据的传送，本发明着重以ONU设备为例进行具体阐述。ONU设备上行数据包括ONU设备上传的所有数据，其中包括用户数据和ONU固定上传数据。其中，用户数据主要指ONU设备从以太网端口上接收到的终端的数据，这个数据主要包含语音，视频，和普通数据。我们用Q表示用户数据包，单位bit。ONU固定上传数据包含有固定的上传数据，用P表示，单位bit，主要是ONU上传数据包的帧头、帧尾和其他固定数据。三种长度的数据包中均可能包括Q和P数据，那么显然三种长度的数据包都应大于P才能保证用户数据的正常传输，当用户数据长度不足以打包成三种长度的数据包时，我们用冗余数据U补充，以形成完整的ONU上行数据包序列。冗余数据包U在ONU上生成，发送给OLT，OLT收到后不做处理直接丢弃即可，冗余数据包U为最低优先级。三种长度数据包用用户数据、固定上传数据和冗余数据表示如下：

0≤U≤x-P（1）；

0≤U≤y-P（2）；

0≤U≤z-P（3）；

同样地，OLT设备发送数据时，当下行数据不足以打包成三种长度的数据包时，也要生成冗余数据进行补充。冗余数据包在OLT设备上生成，发送给ONU，ONU收到后不做处理直接丢弃即可。

与数据的发送方法相对应，本发明还提供了一种数据的解析方法，根据接受到的数据包的长度序列解析出对应的2进制数字，并最终转换成MAC地址，具体包括下述步骤：

步骤2.1预先定义第一种高电平时间长度x1对应对应二进制码中的“1”，定义第二种高电平时间长度y1对应二进制码中的“0”，并定义第三种高电平时间长度z1为开始/结束码，其中，x1≠y1≠z1，且x1：y1：z1=x：y：z。

步骤2.2检测光信号，并转换成电信号。

步骤2.3读取电信号，记录不同长度的高电平时间。

步骤2.4提取两个开始/结束码之间的高电平时间长度序列，根据步骤2.1中预先设定的高电平时间长度的定义，将高电平时间长度序列解析成二进制码序列。

步骤2.5将二进制码转换成16进制，并组合成MAC地址。

步骤2.6更进一步的，我们还可以预先存储有各个设备的MAC地址及相关信息，通过步骤2.4获得的MAC地址就可得出该光纤上连接的设备信息。解析方法中所述的设备为ONU设备或OLT设备，重复解析方法中的步骤，即可获知ODN网络中所有光纤上连接的ONU设备和OLT设备信息。

为了实现上述数据包的解析方法，本发明还提供了一种解析装置，该设备包括光电转换模块、处理器、存储器和显示屏，其中光电转换模块用于检测光信号并转换成电信号，所述电信号通过放大整形电路后送至处理器，处理器读取电信号，记录不同长度的高电平时间，提取两个开始/结束码之间的高电平时间序列，根据预先设定的不同长度的高电平时间与二进制数字之间的对应关系，将记录的高电平时间解析成二进制码，并进一步转换成16进制码后，组合成MAC地址。

由于光纤上具有各设备发送来的不同波长的光信号，因此解析装置中还优选包括滤波片，光纤上的光信号通过滤波片滤除后进入光电转换模块进行处理。由于不同的设备发送的光信号波长有所差异，例如ONU设备上行发送1310nm波长的光信号，而OLT设备下行发送1490nm波长的光信号，而不同种类的滤波片能够通过特定波长的光信号，因此通过在解析装置中设置不同种类的滤波片就可实现对不同设备光信号的定向接收。

处理器还能够重复获取MAC地址后进行校验，当解析的MAC地址前后不一致时，处理器提示解析错误。

处理器还能用接收到的MAC地址跟存储器中预先存储的的MAC地址及相关信息一一比对，并获得MAC地址的相关信息后在显示屏上加以显示。

所述光电转换模块可采用光电探测器。

本发明提供的相互配合的ODN光网络中数据的发送方法及解析方法，根据ONU设备或OLT设备的MAC地址，将设备需要发送的数据进行重新整合，使得ONU设备或OLT设备发送的数据包长度与各自的MAC地址相对应，另一方面通过在光纤上截取光信号后对获取的数据进行解析即可迅速获知与光纤连接的ONU设备或OLT设备MAC地址，从而快速获取光纤的分布和走向，大幅提高了工作效率。其中解析装置只需在获取数据时夹持在光纤上即可，不测量数据时即可取消，操作方便，且无需在各个端口重复设置，节约成本，减少设备投入。

附图说明

图1为典型的ODN光网络节点分布示意图；

图2为本发明提供的数据发送方法及解析方法的完整流程示意图；

图3为本发明提出的MAC地址，2进制数字，数据包长度，高电平长度之间的对应关系表格；

图4为整合数据包的流程示例图；

图5为整合后的上行数据包长度与解析装置读取的高电平长度之间的对应关系图；

图6为解析装置结构示意图；

图7为解析装置在光网络中的一种使用状态图；

图8为基于解析装置实现的解析方法流程示意图；

图9为整合后的下行数据包长度与解析装置读取的高电平长度之间的对应关系图；

图10为解析装置在光网络中的另一种使用状态图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明旨在提供一种数据的发送方法，实现不间断地发送数据包，数据包的长度和发送顺序对应设备的MAC地址信息；与之相应地，提供一种数据包的解析方法，能够实时解析上述MAC地址信息，将发送方法与解析方法相结合，就能够轻易获取设备MAC地址，从而掌握光纤的网络走向。

图2为发送数据至解析装置解析数据的完整流程，为了便于理解，本实施例以ONU设备为例进行详细阐述。

本例中设定三种数据包长度分别为W、nW和mW，同时规定，W对应0；nW对应“1”，mW对应为开始结束码，其中n、m为整数，且n≠m≠1。本例中定义的数据包长度仅仅为一种示例，在实际应用中，可根据需要定义三种数据包长度。例如一个ONU的MAC地址为08:18:1a:14:78:e0，以十六进制码表示。

首先，根据图3所示的MAC地址，2进制数字，数据包长度，高电平长度之间的对应关系表格，我们可以将MAC地址中的十六进制数字按照先后顺序转换成二进制码序列如下：

0.0.0.0；1.0.0.0；0.0.0.1；1.0.0.0；0.0.0.1；1.0.1.0；0.0.0.1；0.1.0.0；0.1.1.1；1.0.0.0；1.1.1.0；0.0.0.0；

其次，根据W、nW与二进制数字的对应关系，我们得到如下的数据包长度序列：

W.W.W.W；nW.W.W.W；W.W.W.nW；nW.W.W.W；W.W.W.nW；nW.W.nW.W；W.W.W.nW；W.nW.W.W；W.nW.nW.nW；nW.W.W.W；nW.nW.nW.W；W.W.W.W；

在上述数据包长度序列的开始或末尾需加上开始/结束码对应的数据包长度，本例中在数据包长度序列的末尾加上mW如下：

W.W.W.W；nW.W.W.W；W.W.W.nW；nW.W.W.W；W.W.W.nW；nW.W.nW.W；W.W.W.nW；W.nW.W.W；W.nW.nW.nW；nW.W.W.W；nW.nW.nW.W；W.W.W.W；mW；最后的mW长度的数据包表示本次MAC地址结束，下一次循环开始。

根据上述数据包长度序列，我们将ONU的上行数据按照如图4所示的步骤流程依次整合成相应长度的数据包后通过光纤发送。必须指出的是，图4仅仅为整合流程的一种示例，实际操作中可根据需要选择不同的整合方式。ONU的所有上行数据均按照上述数据包长度序列循环发送。

在进行数据包的整合时，有可能需要在数据包的末尾放入冗余数据。更为具体地说，在进行数据包的封装时，需要建立排队队列，所有的用户数据包都在排队队列中等待被整合成ONU上行数据包；ONU设备根据MAC地址的转换，已经明确了需要上传的数据包长度序列，因此ONU对排队队列中的数据包监测和判断，确定是否达到本次整合ONU上行数据包的长度（即nW、W或mW中的一个），用这个长度检测和判断进入排队队列中的用户数据包是否可以组成一个完整的包。排队队列中的数据包长度若超过，根据公开的协议规定的优先级顺序，ONU安排符合长度的数据包进入整合区。其余的继续排队中，这部分数据下次整合时为最高优先级。若排队队列中的数据包长度不能组成完整的包，ONU设备会根据当前需要整合成的数据包长度，选择合适的数据包长度公式（公式（1）、（2）、（3）中的一种）生成需要长度的冗余数据包，所述冗余数据长度＝需要整合的数据包长度﹣用户数据﹣ONU固定上传数据；冗余数据包置于整合后数据包的末尾。

本发明提供一种解析装置，用于实现数据的解析方法，如图6所示，解析装置包括光电转换模块、处理器、存储器和显示屏，其中，光电转换模块通过放大整形电路与处理器相连，处理器还连接着存储器和显示屏，如图7所示，解析装置夹持在ONU设备与光分路器之间的光纤上，接收的光信号通过滤波片滤掉其他波长（比如1490nm）的光信号，留下1310nm波长的光信号，从而能够定向接收到ONU设备发送来的信号。解析数据包的具体流程如下：

由于ONU设备传送来的数据包长度有三种，因此解析装置接收到的信号也为三种，本例中定义三种高电平时间为长高电平时间、短高电平时间和开始结束高电平时间。预先设定长高电平时间对应1,短高电平时间对应0，开始结束高电平时间对应开始/结束码，由于数据包长度与高电平的时间呈正比，因此高电平的长度与数据包长度之间具有对应关系，如图5所示，长高电平时间即对应数据包长度nW，短高电平时间即对应数据包长度W，结束高电平时间即对应数据包长度mW，且长高电平时间：短高电平时间：结束高电平时间＝nW：W：mW。

使用解析装置时，如图8所示，首先利用光电转换模块检测光信号，转换成电信号。该电信号经过放大整形电路后送至处理器。所述光电转换模块可采用业内常见的光电探测器。

处理器读取电信号，记录不同长度的高电平时间，以接收到开始结束码为标志，将后续的48位高电平信号形成高电平长度序列如下：

开始结束码；短短短短；长短短短；短短短长；长短短短;短短短长；长短长短；短短短长；短长短短；短长长长；长短短短；长长长短；短短短短。

根据高电平长度与二进制码之间的对应关系，如图3所示，将上述高电平长度序列解析为2进制码序列：

0000；1000；0001；1000；0001；1010；0001；0100；0111；1000；1110；0000。

进一步将以上2进制数字序列按顺序转换成16进制数字：08181a1478e0。

再将以上16进制数字组成MAC地址为：08:18:1a:14:78:e0。

解析装置夹持光纤的过程中，重复上面的步骤，若前后解析的MAC地址不一致时，解析装置提示解析错误，可进行多次检测或重新夹持。

在解析装置的存储器中可存有MAC地址信息，利用解析出的MAC地址一一检索和核对，即可落实出所测光纤的物理地址走向，在液晶显示屏上显示夹持光纤的相关信息，如用户姓名，地址，或其他信息。

只要一直重复以上步骤，将解析装置夹持在在各ONU设备与光分路器之间的光纤上，即可获知ODN网络中所有光纤上连接的ONU设备信息。

如图9所示，解析装置还可以夹持在光分路器与OLT设备之间的光纤上，接收的光信号通过滤波片，滤掉其他波长（比如1310nm）的光信号，留下1490nm波长的光信号，从而能够定向接收到OLT设备发送来的下行信号。图10为OLT设备发送的下行数据包长度与设备读取的高电平长度之间的对应关系图，从中可以看出OLT设备的数据发送方法和解析方法与ONU设备相同，在本例中不再对OLT下行数据的发送和解析进行详细阐述。只要将解析装置夹持在各OLT设备与光分路器之间的光纤上，即可获知ODN网络中所有光纤上连接的OLT设备信息。

通过上述接收方法和解析方法准确测量了每一根光纤连接的ONU设备和OLT的MAC地址，即可快速落实光纤的分布和走向，从而能够实现对ODN光网络分配节点日常的管理。

尽管本发明中只列出了ONU设备和OLT设备采用本发明提供的数据发送方法和解析方法，但必须指出的是，其他接入光纤网络中的、具有MAC地址且利用光纤发送数据的设备，都可能采用本发明提供的方法和设备进行数据包的重新整合、发送和解析，以快速获取各个设备的MAC地址及相关信息。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数据的发送方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.1定义第一种数据包长度x对应二进制码中的“1”，定义第二种数据包长度y对应二进制码中的“0”，并定义第三种数据包长度z为开始/结束码，其中，x≠y≠z；

步骤1.2将设备的MAC地址拆分成12个16进制数字，将其按照先后顺序转换成2进制数字序列；

步骤1.3根据步骤1.1中对数据包长度的定义以及步骤1.2中的2进制数字序列，生成设备上传的数据包长度序列，根据该数据包长度序列将设备需要发送的数据整合成相应长度的数据包后通过光纤发送，在数据包长度序列的开始或结尾需附加z长度的数据包以分隔完整的MAC地址。

2.根据权利要求1所述的数据的发送方法，其特征在于：所述步骤1.3中在整合数据包时，当数据长度不够时，则生成冗余数据以补充成符合长度的数据包。

3.根据权利要求1或2所述的数据的发送方法，其特征在于：所述的设备为ONU设备或OLT设备。

4.一种数据的解析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤2.1预先定义第一种高电平时间长度x1对应二进制码中的“1”，定义第二种高电平时间长度y1对应二进制码中的“0”，并定义第三种高电平时间长度z1为开始/结束码，其中，x1≠y1≠z1，且x1：y1：z1=x：y：z，其中x为第一种数据包长度，y为第二种数据包长度，z为第三种数据包长度；

步骤2.2检测光信号，并转换成电信号；

步骤2.3读取电信号，记录不同长度的高电平时间；

步骤2.4提取两个开始/结束码之间的高电平时间长度序列，根据步骤2.1中预先设定的高电平时间长度的定义，将高电平时间长度序列解析成二进制码序列；

步骤2.5将二进制码转换成16进制，并组合成MAC地址。

5.根据权利要求4所述的数据的解析方法，其特征在于，还包括：

步骤2.6根据预先存储的各个设备的MAC地址及相关信息，通过步骤2.4获得的MAC地址得出光纤上连接的设备信息。

6.根据权利要求5所述的数据的解析方法，其特征在于：所述的设备为ONU设备或OLT设备。

7.一种用于实现权利要求4～6中任意一项所述的解析方法的解析装置，其特征在于：包括光电转换模块、处理器、存储器和显示屏；其中光电转换模块用于检测光信号并转换成电信号，所述电信号通过放大整形电路后送至处理器；处理器读取电信号，记录不同长度的高电平时间，提取两个开始/结束码之间的高电平时间序列，根据预先设定的不同长度的高电平时间与二进制数字之间的对应关系，将记录的高电平时间解析成二进制码，并进一步转换成16进制码后，从而组合成MAC地址。

8.根据权利要求7所述的解析装置，其特征在于：还包括滤波片，光纤上的光信号通过滤波片滤除后进入光电转换模块进行处理。

9.根据权利要求7或8所述的解析装置，其特征在于：所述处理器能够重复获取MAC地址后进行校验，当解析的MAC地址前后不一致时，处理器提示解析错误。

10.根据权利要求7或8所述的解析装置，其特征在于：所述处理器还能用接收到的MAC地址跟存储器中预先存储的MAC地址及相关信息一一比对，并获得MAC地址的相关信息后在显示屏上加以显示。