CN104301813A - 以太无源光网络系统及配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种以太无源光网络系统，该系统包含：组播集中控制层，其通过流表下发组播工作模式；组播转发节点层，其接收组播集中控制层下发的流表，并根据流表进行组播转发和处理；用户应用层，其通过组播集中控制层对以太无源光网络的组播工作模式进行配置；组播集中控制层包含软件定义网络控制器；组播转发节点层包含：通信连接软件定义网络控制器的若干光线路终端，及每个光线路终端下通信连接的若干光网络单元。本发明将光线路终端和与之相连的光网络单元变成只保留数据面的简单设备，实现组播流转发；满足运营商以太无源光网络设备的组播标准，整个以太无源光网络系统组播的配置比较统一和简单。

Description

以太无源光网络系统及配置方法

技术领域

本发明涉及一种以太无源光网络控制技术，具体涉及一种以太无源光网络系统及配置方法。

背景技术

根据中国电信EPON（以太无源光网络）设备技术要求，光网络单元（ONU，Optical Network Unit）应支持互联网组管理协议窥探（IGMP Snooping）功能，光线路终端（OLT，optical line terminal）应支持互联网组管理协议代理（IGMP Proxy）功能。

OLT作为IGMP Proxy则拦截了组播应用终端向上发来的全部IGMP请求并进行相关处理后，再将它转发给上层组播路由器，并建立组成员与PON接口的对应关系（也是一个组播转发表）；同时OLT按照该组播转发表向各PON接口上转发组播数据包。即OLT在上联口上仿真一个组播主机，在下联口上仿真组播路由器。

ONU通过侦听组播应用终端（如机顶盒）发向组播路由器的因特网组管理协议（IGMP）成员报告Report消息的方式，形成组成员和交换机接口的对应关系（即组播转发表，该组播转发表的转发表项以Group地址/组播MAC地址作为索引，而不是以MVLAN + Group地址/组播MAC地址作为索引）；ONU根据组播转发表将其接收到的下行组播数据包转发给具有组成员的相应接口。

现有的组播配置模式只支持分布式，取决于OLT和ONU的相关配置，而且OLT和ONU组播的功能也是不一样的，所以整个EPON系统组播行为的配置，是非常复杂和繁琐的而且容易出错。

发明内容

本发明提供一种以太无源光网络系统及配置方法，整个以太无源光网络系统组播的配置统一和简单，避免出错，满足通信运行商标准的以太无源光网络设备组播要求。

为实现上述目的，本发明提供一种以太无源光网络系统，其特点是，该系统包含：

组播集中控制层，其通过流表下发组播工作模式，对以太无源光网络进行组播集中控制；

组播转发节点层，其输入端通信连接组播集中控制层的输出端，接收组播集中控制层下发的流表，并根据流表进行组播转发和处理；

用户应用层，其通信连接组播集中控制层，通过组播集中控制层对以太无源光网络的组播工作模式进行配置；

上述组播集中控制层包含软件定义网络控制器；

上述组播转发节点层包含：通信连接软件定义网络控制器的若干光线路终端，及每个光线路终端下通信连接的若干光网络单元；光线路终端通过OAM报文向光网络单元下发组播工作模式。

上述光线路终端和光网络单元支持扩展的流表功能。

上述软件定义网络控制器设有开放的应用程序编程接口，通过应用程序编程接口与用户应用层通信连接。

一种上述以太无源光网络系统的配置方法，其特点是，该方法包含：

用户应用层通过应用程序编程接口向软件定义网络控制器配置组播模式，并设置指定光线路终端和光网络单元的工作模式；

软件定义网络控制器下发流表至指定的光线路终端和光网络单元；

光线路终端和光网络单元根据流表进行转发和处理相应的组播数据报文，实现组播工作。

上述用户应用层通过配置软件定义网络控制器设置指定光线路终端工作在互联网组管理协议代理模式，并设置指定光网络单元工作在互联网组管理协议窥探模式。

当软件定义网络控制器下发流表至光网络单元，软件定义网络控制器通过在光线路终端中将OpenFlow消息封装于OAM报文的方式发送至光网络单元。

上述软件定义网络控制器下发的流表中增加两个新的流表的Match字段，分别为：

字段“OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT”，其bit位数为1，缺省值为0，描述包含：当值为0时，表示不支持运营商以太无源光网络设备的标准；当值为1时，表示支持运营商以太无源光网络设备的标准；

字段“OFPXMT_OFB_PON_MULTICAST_MODE”，其bit位数为2，缺省值为0，描述包含：当值为0时，表示光线路终端或光网络单元流芯片组播功能关闭状态；当值为1时，表示光线路终端或光网络单元流芯片组播工作在互联网组管理协议窥探模式；当值为2是，表示光线路终端或光网络单元流芯片组播工作在互联网组管理协议代理模式。

上述软件定义网络控制器下发的流表中增加三个新的流表的Action类型，分别为：

动作类型“OFPAT_PON_IGMP_SNOOPING_HANDLING”，第一组播转发表：组播应用终端发向组播路由器的互联网组管理协议成员报告消息形成组播成员和交换机接口的对应关系；根据第一组播转发表将其接收到的下行组播数据包转发给具有组播成员的光网络单元或光线路终端的接口；其中，组播应用终端上接光网络单元；组播路由器下接光线路终端；

动作类型“OFPAT_PON_IGMP_PROXY_HANDLING”，描述包含：第二组播转发表：以太无源光网络系统作为互联网组管理协议代理，则拦截了组播应用终端向上发来的全部互联网组管理协议请求并进行代数处理后，再将互联网组管理协议请求转发给上层组播路由器，并建立组成员与无源光纤网络接口的对应关系；按照第二组播转发表向各下联接口上转发组播数据报文，即在上联口上仿真一个组播主机，在下联口上仿真组播路由器；

动作类型“OFPAT_PON_MULTICAST_DISABLE”，其值为38，描述包含：从上联口下发的组播数据包被泛洪到所有的下联口；互联网组管理协议控制报文将被当成普通组播数据包处理。

上述OAM报文增加新的扩展操作，具体为：

通过上电重置光网络单元；

控制器设置光网络单元的组播模式；

其中，重置光网络单元的操作与设置组播模式的操作之间还包含有：以太无源光网络标准支持的原有的扩展操作。

上述设置组播模式的OAM报文的格式为：

                                                

其中，该设置组播模式的OAM报文是采用将OpenFlow消息封装于OAM报文的方式。

本发明以太无源光网络系统及配置方法和现有技术的以太无源光网络技术相比，其优点在于，本发明将光线路终端和与之相连的光网络单元变成只保留数据面的简单设备，实现组播流转发；将这些节点的组播控制面上移到软件定义网络控制器，软件定义网络控制器通过扩充新增的流表match字段和action类型的Openflow流表和扩展的OAM消息，告知光线路终端和光网络单元具体的组播工作模式，从而满足运营商以太无源光网络设备的组播标准，整个以太无源光网络系统组播的配置比较统一和简单。

附图说明

图1为本发明以太无源光网络系统的系统结构图；

图2为本发明以太无源光网络系统的配置方法的流程图；

图3为封装OPENFLOW消息扩展的OAM报文结构图。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明本发明的具体实施例。

本发明公开一种以太无源光网络系统及配置方法，扩充了OAM消息和Openflow的流表，光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）原有的组播控制功能迁移到软件定义网络控制器（SDN控制器）侧，软件定义网络控制器负责对整个以太无源光网络进行组播集中控制，通过下流表的方式，实现运营商的以太无源光网络设备组播要求。光线路终端和光网络单元设备变为组播转发节点。

软件定义网络（Software Defined Network，SDN ）技术的引入，能够简化组配置和管理维护、降低软硬件成本并提高业务的创新速度，为最终用户提供一个简化的网络环境以及一个高效的业务应用环境，同时为运营商提供更丰富的组播能力和更灵活的部署、配置、维护能力。

如图1所示，为一种基于SDN的以太无源光网络系统，该系统包含：用户应用层110，通讯连接用户应用层110的组播集中控制层120，以及通讯连接组播集中控制层120的组播转发节点层130。

组播集中控制层120包含有软件定义网络控制器121，其用于通过扩充的OpenFlow流表下发组播工作模式，对以太无源光网络进行组播集中控制。

软件定义网络控制器121设有开放的应用程序编程接口（API编程接口），允许第三方应用(家庭/企业客户应用)配置EPON设备组播功能。

用户应用层110包含有家庭/企业客户应用111，通过应用程序编程接口与软件定义网络控制器121通信连接，用于通过组播集中控制层120对以太无源光网络的组播工作模式进行配置。

组播转发节点层130包含通信连接软件定义网络控制器121的若干光线路终端131，及每个光线路终端131下通信连接的若干光网络单元132。组播转发节点层130输入端通信连接所述组播集中控制层120的输出端，光线路终端131和光网络单元132接收软件定义网络控制器121下发的OpenFlow流表，光线路终端131和光网络单元132根据OpenFlow流表的定义，组播转发和处理相应的OAM报文，从而转发和处理组播工作模式，实现运营商（例如中国电信）以太无源光网络设备的组播标准。

在本发明中，光线路终端131和光网络单元132支持扩展的流表功能，并且在以太无源光网络系统中作为只保留数据面的简单通信设备。此处“简单”的概念是相对于传统的OLT，传统的OLT既有控制面和数据面是分布式的。 而本发明中基于SDN的OLT，只保留了数据面和简单的控制代理。

如图2所示，本发明还公开了一种以太无源光网络系统的配置方法，该方法包含：

1）用户应用层中的家庭/企业客户应用通过应用程序编程接口向软件定义网络控制器配置组播模式，并设置指定光线路终端和光网络单元的工作模式。家庭/企业客户应用通过配置软件定义网络控制器设置指定光线路终端工作在互联网组管理协议代理（IGMP Proxy）模式，并设置指定光网络单元工作在互联网组管理协议窥探（IGMP Snooping）模式。

2）软件定义网络控制器下发流表至指定的光线路终端和光网络单元。

软件定义网络控制器的组播控制模块下发指定光线路终端的Openflow流表至光线路终端的组播控制模块。

软件定义网络控制器下发给指定光网络单元的Openflow流表到光线路终端的OAM模块。即当软件定义网络控制器下发Openflow流表至光网络单元，软件定义网络控制器通过在光线路终端中将OpenFlow消息封装于扩展的OAM报文的方式发送至光网络单元。

3）光线路终端和光网络单元根据流表进行转发和处理相应的组播数据报文，实现组播工作，实现运营商（例如中国电信）以太无源光网络设备的组播标准。

实际操作中，当SDN控制器通过OFPT_FEATURES_REQUEST消息感知到OLT和其下接的ONU支持SDN组播集中控制功能的时候，SDN控制器会根据北向应用配置OLT和ONU扩展的流表字段，OLT和ONU根据流表字段转发和处理相应的报文，从而实现中国电信EPON设备的组播标准。

如表1所示，软件定义网络控制器下发的扩充的Openflow流表中增加两个新的流表的Match字段，分别为：

字段“OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT”，其bit位数为1，缺省值为0，描述包含：当值为0时，表示不支持运营商以太无源光网络设备的标准；当值为1时，表示支持运营商以太无源光网络设备的标准。

字段“OFPXMT_OFB_PON_MULTICAST_MODE”，其bit位数为2，缺省值为0，描述包含：当值为0时，表示光线路终端或光网络单元流芯片组播功能关闭状态；当值为1时，表示光线路终端或光网络单元流芯片组播工作在互联网组管理协议窥探模式；当值为2是，表示光线路终端或光网络单元流芯片组播工作在互联网组管理协议代理模式。

其中，只有当字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT为1的时候，字段OFPXMT_OFB_PON_MULTICAST_MODE才有意义。OLT和ONU流芯片才会关注字段OFPXMT_OFB_PON_MULTICAST_MODE。

 

表1 增加两个新的流表的Match字段

如表2所示，软件定义网络控制器下发的Openflow流表中增加三个新的流表的Action类型，分别为：

动作类型“OFPAT_PON_IGMP_SNOOPING_HANDLING”，其值为36，描述包含：第一组播转发表：组播应用终端发向组播路由器的互联网组管理协议成员报告消息形成组播成员和交换机接口的对应关系；根据第一组播转发表将其接收到的下行组播数据包转发给具有组播成员的光网络单元或光线路终端的接口；其中，组播应用终端上接光网络单元；组播路由器下接光线路终端。

动作类型“OFPAT_PON_IGMP_PROXY_HANDLING”，其值为37，描述包含：第二组播转发表：以太无源光网络系统作为互联网组管理协议代理，则拦截了组播应用终端向上发来的全部互联网组管理协议请求并进行代数处理后，例如用IGMP Proxy的IP地址替换组播应用终端的源IP地址，再将互联网组管理协议请求转发给上层组播路由器，并建立组成员与无源光纤网络接口的对应关系；按照第二组播转发表向各下联接口上转发组播数据报文，即在上联口上仿真一个组播主机，在下联口上仿真组播路由器；其中，组播主机泛指运行组播客户端的机器。

动作类型“OFPAT_PON_MULTICAST_DISABLE”，其值为38，描述包含：从上联口下发的组播数据包被泛洪到所有的下联口；互联网组管理协议控制报文将被当成普通组播数据包处理。

 

表2  增加三个新的流表的Action类型

如图3所示，为本发明中扩展的OAM报文格式，当软件定义网络控制器下发光网络单元的流表信息的时候, 在无源光纤网络（PON）侧OPENFLOW消息将被封装在扩展的OAM报文（不存在管理对象实例索引）下发给光网络单元。其中OPENFLOW消息封装在OAM报文的格式下文具体说明。

如表3所示，为了支持ONU的流表下发，OAM报文增加新的扩展操作，具体为：

操作“ResetOnu”，管理对象光网络单元，值为0x0001，描述：为重置光网络单元，上电。ResetOnu意义为重置光网络单元。

操作“SetMulticastMode”，管理对象光网络单元，值为0x0667，描述：从控制者设置光网络单元组播模式。SetMulticastMode意义为设置组播模式。

表3中，操作“ResetOnu”与操作“SetMulticastMode”之间省略了以太无源光网络标准支持的原有的扩展操作。

 

表3  支持ONU的流表扩展的操作及其代码

如表4所示，为OPENFLOW消息封装于OAM报文中的格式，SetMulticastTable意味着控制器通过把OPENFLOW消息封装在OAM报文的方式设置ONU组播模式。

 

表4  OpenFlow消息封装于OAM报文中的格式

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种以太无源光网络系统，其特征在于，该系统包含：

组播集中控制层，其通过流表下发组播工作模式，对以太无源光网络进行组播集中控制；

组播转发节点层，其输入端通信连接所述组播集中控制层的输出端，接收组播集中控制层下发的流表，并根据流表进行组播转发和处理；

用户应用层，其通信连接所述组播集中控制层，通过组播集中控制层对以太无源光网络的组播工作模式进行配置；

所述组播集中控制层包含软件定义网络控制器；

所述组播转发节点层包含：通信连接软件定义网络控制器的若干光线路终端，及每个光线路终端下通信连接的若干光网络单元；光线路终端通过OAM报文向光网络单元下发组播工作模式。

2.如权利要求1所述的以太无源光网络系统，其特征在于，所述光线路终端和光网络单元支持扩展的流表功能。

3.如权利要求1所述的以太无源光网络系统，其特征在于，所述软件定义网络控制器设有开放的应用程序编程接口，通过应用程序编程接口与用户应用层通信连接。

4.一种如权利要求1至3中任意一项权利要求所述以太无源光网络系统的配置方法，其特征在于，该方法包含：

用户应用层通过应用程序编程接口向软件定义网络控制器配置组播模式，并设置指定光线路终端和光网络单元的工作模式；

软件定义网络控制器下发流表至指定的光线路终端和光网络单元；

光线路终端和光网络单元根据流表进行转发和处理相应的组播数据报文，实现组播工作。

5.如权利要求4所述的配置方法，其特征在于，所述用户应用层通过配置软件定义网络控制器设置指定光线路终端工作在互联网组管理协议代理模式，并设置指定光网络单元工作在互联网组管理协议窥探模式。

6.如权利要求4所述的配置方法，其特征在于，当软件定义网络控制器下发流表至光网络单元，软件定义网络控制器通过在光线路终端中将OpenFlow消息封装于OAM报文的方式发送至光网络单元。

7.如权利要求4所述的配置方法，其特征在于，所述软件定义网络控制器下发的流表中增加两个新的流表的Match字段，分别为：

字段“OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT”，其bit位数为1，缺省值为0，描述包含：当值为0时，表示不支持运营商以太无源光网络设备的标准；当值为1时，表示支持运营商以太无源光网络设备的标准；

字段“OFPXMT_OFB_PON_MULTICAST_MODE”，其bit位数为2，缺省值为0，描述包含：当值为0时，表示光线路终端或光网络单元流芯片组播功能关闭状态；当值为1时，表示光线路终端或光网络单元流芯片组播工作在互联网组管理协议窥探模式；当值为2是，表示光线路终端或光网络单元流芯片组播工作在互联网组管理协议代理模式。

8.如权利要求4所述的配置方法，其特征在于，所述软件定义网络控制器下发的流表中增加三个新的流表的Action类型，分别为：

动作类型“OFPAT_PON_IGMP_SNOOPING_HANDLING”，描述包含：第一组播转发表：组播应用终端发向组播路由器的互联网组管理协议成员报告消息形成组播成员和交换机接口的对应关系；根据第一组播转发表将其接收到的下行组播数据包转发给具有组播成员的光网络单元或光线路终端的接口；其中，组播应用终端上接光网络单元；组播路由器下接光线路终端；

动作类型“OFPAT_PON_IGMP_PROXY_HANDLING”，描述包含：第二组播转发表：以太无源光网络系统作为互联网组管理协议代理，则拦截了组播应用终端向上发来的全部互联网组管理协议请求并进行代数处理后，再将互联网组管理协议请求转发给上层组播路由器，并建立组成员与无源光纤网络接口的对应关系；按照第二组播转发表向各下联接口上转发组播数据报文，即在上联口上仿真一个组播主机，在下联口上仿真组播路由器；

动作类型“OFPAT_PON_MULTICAST_DISABLE”，其值为38，描述包含：从上联口下发的组播数据包被泛洪到所有的下联口；互联网组管理协议控制报文将被当成普通组播数据包处理。

9.如权利要求6所述的配置方法，其特征在于，所述OAM报文增加新的扩展操作，具体为：

通过上电重置光网络单元；

控制器设置光网络单元的组播模式；

其中，重置光网络单元的操作与设置组播模式的操作之间还包含有：以太无源光网络标准支持的原有的扩展操作。

10.如权利要求9所述的配置方法，其特征在于，所述设置组播模式的OAM报文的格式为：

                                                

其中，该设置组播模式的OAM报文是采用将OpenFlow消息封装于OAM报文的方式。