CN107613414B - 用于无源光网络多波长通道的数据传输装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无源光网络多波长通道的数据传输装置和方法，涉及光纤通信技术。本发明在多波长通道的数据传输中，选择在业务层和多点控制协议层之间进行波长通道的分配，并根据帧参数将数据报文分配到相应的波长通道进行传输，实现了多波长通道的数据传输。并且，在业务层和多点控制协议层之间进行波长通道的分配使得业务层不需要感知下层信息，避免了报文分配引入的时延对后续的发送端与接收端的同步产生的不利影响，放置在紧邻具体业务层的位置，可以对具体业务报文进行按需灵活处理和分配。同时，避免同一业务被分配到不同波长通道造成的传输时延，并且接收端不需要进行报文的重排序和缓存，提高了效率，减少系统资源占用。

Description

用于无源光网络多波长通道的数据传输装置和方法

技术领域

本发明涉及光纤通信技术，特别涉及一种用于无源光网络多波长通道的数据传输装置和方法。

背景技术

随着各类面向公众客户的高带宽应用业务的快速发展，以及面向政企客户的专线接入业务的广泛部署，传统EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)对称1G的上下行带宽已经无法满足4K IPTV(交互式网络电视)视频、高清视频会议以及远程医疗等高带宽业务的承载需求，而且根据接入网带宽需求的发展趋势，即将大规模部署的10G-EPON也会在未来几年内达到承载的瓶颈。因此，需要在10G-EPON技术基础上发展下一代EPON体系的接入网系统，来实现更大带宽更高性能的光纤接入网承载能力。

目前国际标准组织正在对10G-EPON的下一代演进系统NG-EPON进行标准化工作，按照标准化组织的定义，NG-EPON具备单ODN(Optical Distribution Network，光分配网络)最大100G的对称上下行带宽，具体来说，通过引入4个上下行工作波长对，每个工作波长对上下行速率为25G，通过叠加实现4×25G的100G总体接入能力。

发明内容

发明人发现，目前提出了通过多波长通道实现更大带宽的数据传输的设想，然而，具体如何通过多波长通道实现更大带宽的数据传输，现有技术中并未给出相应的解决方案。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供的一种用于多波长通道的数据传输装置，该装置被配置在业务层与多点控制协议层之间，该装置包括：报文信息获取单元，用于从业务层的数据报文中获取预设的帧参数；波长通道分配单元，用于根据获取的帧参数将数据报文分配到相应的波长通道进行传输。

为了解决上述问题，根据本发明的第二个方面，提供的一种多波长通道的数据传输方法，在业务层与多点控制协议层之间执行该方法，该方法包括：从业务层的数据报文中获取预设的帧参数；根据获取的帧参数将数据报文分配到相应的波长通道进行传输。

本发明在多波长通道的数据传输中，选择在业务层和多点控制协议层之间进行波长通道的分配，并根据帧参数将数据报文分配到相应的波长通道进行传输，实现了多波长通道的数据传输。并且，在业务层和多点控制协议层之间进行波长通道的分配使得业务层不需要感知下层信息，减少了业务层与下层的信息交互以及对上层协议的改动，避免了报文波长通道分配操作引入的时延对系统后续的发送端与接收端的时间同步产生不利影响，从而避免对原有信息交互机制产生不利的影响。同时，放置在紧邻具体业务层的位置，可以对具体业务报文进行按需灵活处理和分配。根据获取预设的帧参数对报文进行通道分配，使得相同帧参数特征的报文被分配到同一波长通道进行传输，进而避免同一业务被分配到不同波长通道，导致可能的传输时延，并且本发明所述的装置和方法，发送端不需要对报文进行分片，因此接收端不需要进行报文的重排序和缓存，提高了效率，减少系统资源占用。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明的NG-EPON系统的架构图。

图2示出本发明的NG-EPON系统的发送端的层次架构图。

图3示出本发明的NG-EPON系统的层次架构图。

图4A示出本发明的一个实施例的无源光网络多波长通道的数据传输方法的流程示意图。

图4B示出本发明的另一个实施例的无源光网络多波长通道的数据传输方法的流程示意图。

图5示出本发明的一个实施例的用于无源光网络多波长通道的数据传输装置的结构示意图。

图6示出本发明的另一个实施例的用于无源光网络多波长通道的数据传输装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1介绍NG-EPON系统的架构图。

如图1所示，下行传输过程中，发送端为OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)将100G带宽的业务分配到例如四个波长通道(λ₀、λ₁、λ₂、λ₃)进行传输，每个波长通道的传输速率为25G/s，经过功率分配器(Power Splitter)分为三路传输到不同的接收端ONU(Optical Network Unit，光网络单元)，ONU通过配置不同的光收发机实现不同带宽的业务的接收，最高可以配备4路光收发机接收4个波长通道传输的数据即实现100G带宽业务的接收。相应的，上行过程由ONU通过4个波长通道向OLT传输100G带宽业务数据，OLT进行接收。

目前，标准化工作提出了通过多波长通道实现更大带宽的数据传输的设想，然而，具体如何通过多波长通道实现更大带宽的数据传输，现有技术中并未给出相应的解决方案。

发明人在提出本发明的方案时考虑了在NG-EPON系统层次架构的哪个位置实现业务层数据报文的分配以及如何将业务层数据报文分配到不同的波长通道。具体的，对在哪个位置实现业务层报文的分配功能考虑了传统EPON系统层次架构的兼容性，以及避免对原有的信息交互产生不利的影响，同时对报文的分配方法考虑了接收端的时延问题、保证服务质量。

发明人对在NG-EPON系统层次架构的哪个位置实现业务层报文的分配功能具体考虑了以下问题：

1)引入多波长通道处理层后，业务层报文在该层次的分配必然会引入一定程度的时延，这个时延不能对EPON架构原有协议交互产生明显的影响，而MPCP层实现接收端和发送端的时间同步，报文分配引入的时延要避免对接收端与发送端的同步产生影响，因此，没有在该层次实现业务层报文的分配功能。

2)物理层处理功能有限，无法对报文的特定头部文件和负载进行相应处理运算，缺乏相应的灵活性，因此，不在该层次实现业务层报文的分配功能。

3)业务层实现对数据的封装，传统的EPON业务层不需要感知下层的信息，不需要获知多波长通道的信息，若将报文分配功能添加到业务层，则会增加业务层的处理负担以及与下层信息的交互，因此，不在该层次实现业务层报文的分配功能。

综上所述，发明人在业务层和MPCP层之间设置了多波长通道处理层，实现业务层报文的分配功能。

以下参考图2、图3、图4A和图4B描述本发明无源光网络多波长通道的数据传输方法。

图2为本发明NG-EPON系统的发送端的层次架构图。如图2所示，本发明中通过增加多波长通道处理层实现业务层报文的分配功能，多波长通道处理层配置在业务层与多点控制协议层(MPCP)之间。本发明中业务层的数据报文包括上层业务数据报文以及管理信息报文例如OAM(Operation&Administration&Management，运行管理维护子层)报文。业务层之后，从上往下分别为属于协议层面的MPCP、MAC(Media Access Control，媒体接入控制子层)和RS(调和子层)，属于物理层的PCS(物理编码子层)、PMA(物理媒质附加)和PMD(物理媒质相关)子层，以及连接这两个层次的MII层。业务层的数据报文经过多波长通道处理层之后被分配到四个不同的波长通道进行传输。通过不同的硬件实现方式，不同的波长通道可以分别实现MPCP层以下各层的功能(如图2所示)，也可以在报文经过物理层之后进入不同的波长通道进行传输(图中未示出)。

图3为本发明的NG-EPON系统的层次架构图。如图3所示，业务层的数据报文经过不同的波长通道传输到接收端，经过接收端的物理层、协议层到达多波长通道处理层，对从多波长通道传来的各个数据报文进行串行处理，并提交给业务层。由于在发送端仅根据预设的帧参数对报文进行分配，并不涉及报文的分割，因此在接收端仅需要对报文进行简单的处理，不需要对报文进行重排序和缓存，降低了接收端的硬件资源消耗并从整体上降低了业务报文的传输时延，提高了服务质量。

图4A为本发明无源光网络多波长通道的数据传输方法的一个实施例的流程图。如图4A所示，无源光网络发送端的多波长通道的数据传输方法包括：

步骤S402，从业务层的数据报文中获取预设的帧参数。

其中，业务层的数据报文包括上层业务数据报文以及管理信息报文例如OAM报文。预设帧参数例如为报文的头文件中的参数，多波长通道处理层紧邻业务层可以直接获取业务层封装的报文的头文件中的参数，不需要对整个报文进行解析。预设的帧参数例如源IP地址或目的IP地址，根据不同的封装方式、不同的协议，报头中包含的信息可能不同，因此，预设的帧参数也可以是源MAC地址、目的MAC地址，源端口地址、目的端口地址、或者应用的协议信息等以及其他可以表征该业务的参数信息，不限于所举示例。

当报头中包含信息不一致时，可以在没有该预设帧参数的报头添加该预设帧参数信息或者根据不同的帧结构获取不同的预设帧参数。例如OAM报文与普通数据业务报文中报头的信息不一致，OAM报文中的地址信息不是IP地址信息而是MAC地址信息，如果采用例如源IP地址作为预设的帧参数对报文进行传输通道分类的情况下，可以在OAM报文头部人为添加模拟的IP地址(例如全部为0或者特定的二进制组合来表示该报文为OAM报文)。

作为一种示例，可以通过NG-EPON系统向发送端和接收端发送配置信息，配置信息中包括预设的帧参数所在字段以及生效时间戳，配置信息生效后发送端采集业务层下发的报文中的预设的帧参数所在的字段中信息。本领域技术人员可以理解，由于获取预设的帧参数时只是获取指定字段中的信息，帧结构不同造成获取同一字段时得到的参数不同，因此可以对预获取的字段进行灵活的配置，也可以区分不同的报文获取不同的字段信息。

步骤S404，根据获取的帧参数将数据报文分配到相应的波长通道进行传输。

其中，例如根据目的IP地址进行数据报文分配，可以将属于同一目的IP地址的报文分配到同一波长通道，即同一目标客户端的报文被分配到同一波长通道，便于接收端对报文进行整理。在多波长通道处理层以下的各个功能层面执行各自原有的功能，为分配过来的报文打上相应的头文件信息，进入特定物理波长通道进行传输。

上述实施例的方法，在多波长通道的数据传输中，选择在业务层和多点控制协议层之间进行波长通道的分配，并根据帧参数将数据报文分配到相应的波长通道进行传输，实现了多波长通道的数据传输。并且，在业务层和多点控制协议层之间进行波长通道的分配使得业务层不需要感知下层信息，减少了业务层与下层的信息交互以及对上层协议的改动，避免了报文波长通道分配操作引入的时延对系统后续的发送端与接收端的时间同步产生不利影响，从而避免对原有信息交互机制产生不利的影响。同时，放置在紧邻具体业务层的位置，可以对具体业务报文进行按需灵活处理和分配。根据获取预设的帧参数对报文进行通道分配，使得相同帧参数特征的报文被分配到同一波长通道进行传输，进而避免同一业务被分配到不同波长通道，导致可能的传输时延，并且本发明所述的装置和方法，发送端不需要对报文进行分片，因此接收端不需要进行报文的重排序和缓存，提高了效率，减少系统资源占用。

本发明还提供一种如何根据获取的帧参数将数据报文分配到相应的波长通道的方法。

在一个实施例中，对获取的帧参数进行哈希计算得到哈希值，哈希计算例如为MD5算法(消息摘要算法第五版)等，可以通过添加相应的硬件模块将采集到的帧参数进行哈希计算。根据得到的哈希值，将哈希值属于同一特征的数据报文分配到同一波长通道进行传输，例如哈希值相同的分配到同一波长通道，或者计算哈希值除以波长通道总数所得的余数，并将余数相同的数据报文分配到同一波长通道进行传输。具体的，如果获取的帧参数目的IP地址，则具有相同目的IP地址的报文计算得到的哈希值相同，则这些报文将被分配到同一波长通道进行传输。由于获取帧参数时获取的是报文中能够表征是否属于一类业务的信息，因此，属于同一类业务的报文将被分配到同一波长通道进行传输，避免了同一类业务被分配到不同的波长通道进行传输造成的时延，此外，相对于现有技术中对报文进行分片传输的方法，本方案在接收端不涉及报文的重排序和缓存，提高了效率，减少系统资源占用。利用哈希算法对获取的帧参数进行计算，对于不同长度的帧参数可以输出定长的哈希值，便于硬件实现和计算处理。

本发明中对于获取的帧参数可以进行灵活配置和更新。

在一个实施例中，NG-EPON系统还可以向接收端和发送端下发指令使的接收端和发送端更新配置信息，配置信息中包括更新的帧参数选取方法和生效时间；在配置信息生效后，根据选取方法从业务层的数据报文中获取更新的帧参数。根据不同的帧结构和不同的流量情况可以对预设的帧参数进行灵活的调整，例如根据源IP地址进行报文分配，某一时段源IP地址相同的报文数量急剧增大，使得大量的业务数据报文进入同一波长通道传输，而其他波长通道传输的业务数据报文很少，造成大量的时延，此时可以更新配置信息，例如获取的帧参数更新为目的IP地址或其他帧参数。

图4A中描述了本发明无源光网络发送端的多波长通道的数据传输方法，下面结合图4B描述无源光网络接收端的多波长通道的数据传输方法。

如图4B所示，无源光网络接收端的多波长通道的数据传输方法包括：

步骤S406，对从多波长通道传来的各个数据报文进行串行处理。

步骤S408，将处理后的数据报文提交给业务层。

上述实施例，由于在发送端仅根据预设的帧参数对报文进行分配，并不涉及报文的分割，因此在接收端仅需要对报文进行简单的处理，不需要对报文进行重排序和缓存，降低了接收端的硬件资源消耗并从整体上降低了业务报文的传输时延，提高了服务质量。

以下参考图5、图6描述本发明用于多波长通道的数据传输装置。

图5为本发明用于无源光网络多波长通道的数据传输装一个实施例的结构示意图。如图5所示，该装置50被配置在业务层与多点控制协议层之间，包括：

报文信息获取单元510，用于从业务层的数据报文中获取预设的帧参数。

波长通道分配单元520，用于根据获取的帧参数将数据报文分配到相应的波长通道进行传输。

图6为本发明用于无源光网络多波长通道的数据传输装另一个实施例的结构示意图。

如图6所示，波长通道分配单元520可以包括：计算子单元521，用于对帧参数进行哈希计算得到哈希值。波长通道分配子单元522，用于将哈希值属于同一特征的数据报文分配到同一波长通道进行传输。具体的，波长通道分配子单元522，用于计算哈希值除以波长通道总数所得的余数，并将余数相同的数据报文分配到同一波长通道进行传输，但不限于所举示例。

如图6所示，该装置50还包括：报文信息更新单元630，用于更新配置信息，配置信息中包括更新的帧参数选取方法和生效时间；并且，报文信息获取单元510，用于在配置信息生效后，根据选取方法从业务层的数据报文中获取更新的帧参数。

由于根据报文的不同传输方向，OLT和ONU既可以作为发送端也可以作为接收端，因此，该装置50进一步被配置为具有接收从不同的波长通道传输业务层的数据报文的功能，该装置50还包括：数据处理单元640，用于对从多波长通道传来的各个数据报文进行串行处理，并提交给业务层。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于无源光网络多波长通道的数据传输装置，其特征在于，所述装置被配置在业务层与多点控制协议层之间，所述装置包括：

报文信息获取单元，用于从所述业务层的数据报文中获取预设的帧参数；

波长通道分配单元，用于根据获取的所述帧参数将所述数据报文分配到相应的波长通道进行传输；

其中，NG-EPON系统层次架构包括：业务层、属于协议层的多点控制协议层MPCP、媒体接入控制子层MAC和调和子层RS，属于物理层的物理编码子层PCS、物理媒质附加PMA和物理媒质相关PMD子层，以及连接所述协议层和所述物理层的MII层，所述业务层与所述多点控制协议层之间增加多波长通道处理层，所述装置被配置在所述多波长通道处理层。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述波长通道分配单元包括：

计算子单元，用于对所述帧参数进行哈希计算得到哈希值；

波长通道分配子单元，用于将哈希值属于同一特征的数据报文分配到同一波长通道进行传输。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述波长通道分配子单元，用于计算哈希值除以波长通道总数所得的余数，并将余数相同的数据报文分配到同一波长通道进行传输。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

报文信息更新单元，用于更新配置信息，所述配置信息中包括更新的帧参数选取方法和生效时间；

并且，所述报文信息获取单元，用于在所述配置信息生效后，根据所述选取方法从所述业务层的数据报文中获取更新的帧参数。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

数据处理单元，用于对从多波长通道传来的各个数据报文进行串行处理，并提交给所述业务层。

6.一种无源光网络多波长通道的数据传输方法，其特征在于，在业务层与多点控制协议层之间执行所述方法，所述方法包括：

从所述业务层的数据报文中获取预设的帧参数；

根据获取的所述帧参数将所述数据报文分配到相应的波长通道进行传输；

其中，NG-EPON系统层次架构包括：业务层、属于协议层的多点控制协议层MPCP、媒体接入控制子层MAC和调和子层RS，属于物理层的物理编码子层PCS、物理媒质附加PMA和物理媒质相关PMD子层，以及连接所述协议层和所述物理层的MII层，所述业务层与所述多点控制协议层之间增加多波长通道处理层，所述方法在所述多波长通道处理层执行。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述根据获取的所述帧参数将所述数据报文分配到相应的波长通道进行传输包括：

对所述帧参数进行哈希计算得到哈希值；

将哈希值属于同一特征的数据报文分配到同一波长通道进行传输。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述将哈希值属于同一特征的数据报文分配到同一波长通道进行传输包括：

计算哈希值除以波长通道总数所得的余数，并将余数相同的数据报文分配到同一波长通道进行传输。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

更新配置信息，所述配置信息中包括更新的帧参数选取方法和生效时间；

在所述配置信息生效后，根据所述选取方法从所述业务层的数据报文中获取更新的帧参数。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

对从多波长通道传来的各个数据报文进行串行处理，并提交给所述业务层。

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