CN107666626A - 多波长通道的数据传输方法、光线路终端以及系统 - Google Patents

多波长通道的数据传输方法、光线路终端以及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多波长通道的数据传输方法、光线路终端以及系统，涉及光通信技术领域。本发明的方法包括根据预设时间内已传输数据帧之间的非数据传输段的长度确定下一预设时间内待传输数据帧的分片长度；将下一预设时间内待传输数据帧按照分片长度进行分片；将下一预设时间内分片后的待传输数据帧通过波长通道进行传输本发明能够根据多波长通道中的传输情况动态调整分片长度，当波长通道中非数据传输段的长度较长，对待传输数据帧分片长度则较长甚至不分片进行传输，当波长通道中非数据传输段的长度较短，对待传输数据帧分片长度则较短，能够保证下一个数据帧到达时尽快被分配传输，本发明的方法有效的减少了传输时延，提高了带宽利用率。

Description

多波长通道的数据传输方法、光线路终端以及系统
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种多波长通道的数据传输方法、光线路终端以及系统。
背景技术
现网中无源光网络(Passive Optical Network，PON)技术的部署应用，已经实现在单波长通道上的传输带宽达到对称的10Gbit/s速率。受限于光器件的成本和成熟度，PON技术发展演进的思路是通过堆叠多个波长来实现整体OLT(Optical Line Terminal，OLT)设备带宽能力的提升。
目前EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)技术体系的最新演进标准已经在IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气和电子工程师协会)制定，叫做NG-EPON。如图1所示在NG-EPON中，下行传输过程中，OLT设备提供了4个25G波长通道(λ0、λ1、λ2、λ3)用于传送数据和控制信息，并且数据传输速率可以到达100Gbit/s，ONU(Optical Network Unit，光网络单元)设备则相应具备在4个波长通道中同时工作的能力。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。
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，提供的一种多波长通道的数据传输方法，包括：根据预设时间内已传输数据帧之间的非数据传输段的长度确定下一预设时间内待传输数据帧的分片长度；将下一预设时间内待传输数据帧按照分片长度进行分片；将下一预设时间内分片后的待传输数据帧通过波长通道进行传输。
根据本发明的第二个方面，提供的一种光线路终端，包括分片长度确定单元，用于根据预设时间内已传输数据帧之间的非数据传输段的长度确定下一预设时间内待传输数据帧的分片长度；分片单元，用于将下一预设时间内待传输数据帧按照分片长度进行分片；传输单元，用于将下一预设时间内分片后的待传输数据帧通过波长通道进行传输。
根据本发明的第三个方面，提供的一种多波长通道的数据传输系统，包括：前述实施例中的光线路终端以及接收光线路终端；光网络单元，用于接收通过波长通道传输的分片后的数据帧，并将分片后的数据帧重组为完整的数据帧。
本发明根据已传输数据帧之间的非数据传输段的长度对待传输数据帧进行分片，能够根据多波长通道中的传输情况动态调整分片长度，当波长通道中非数据传输段的长度较长，波长通道空闲时间较长，对待传输数据帧分片长度则较长甚至不分片进行传输，当波长通道中非数据传输段的长度较短，数据帧到达较频繁，对待传输数据帧分片长度则较短，能够保证下一个数据帧到达时尽快被分配传输，本发明的多波长通道数据传输方法有效的减少了传输时延，提高了带宽利用率。
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示出现有技术中NG-EPON系统的结构示意图。
图2示出一种假想的多波长通道数据传输方法的示意图。
图3示出本发明的一个实施例的多波长通道数据传输方法的流程示意图。
图4示出本发明分片后的待传输数据帧的帧结构的示意图。
图5示出本发明的一个应用例的多波长通道数据传输方法的流程示意图。
图6A示出本发明的一个应用例的待传输数据帧的帧结构的示意图。
图6B示出本发明的一个应用例的分片后的数据帧1-1的帧结构的示意图。
图6C示出本发明的一个应用例的分片后的数据帧1-2的帧结构的示意图。
图6D示出本发明的一个应用例的分片后的数据帧1-3的帧结构的示意图。
图6E示出本发明的一个应用例的分片后的数据帧1-4的帧结构的示意图。
图7示出本发明的一个应用例传输分片后的数据帧的示意图。
图8示出本发明的一个实施例的光线路终端的结构示意图。
图9示出本发明的一个实施例的多波长通道数据传输系统的结构示意图。
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。
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如下情况：
在NG-EPON的下行通信中，如果将100Gbit/s的净荷速率的数据按照以太网包的方式分配到4个25Gbit/s通道中传输，由于太网净荷包长的随机性，以及先到先发的MPCP(多点控制协议)特性，会导致4个波长通道传输时的带宽浪费，并加大下行传输的时延。如图2所示，数据帧1-8按顺序到达OLT端，如果按照到达顺序以及传输时间将各个数据帧依次分配到4个波长通道，则会造成大量的时延和带宽的浪费(如阴影部分所示)。
以下参考图3至图7描述本发明多波长通道的数据传输方法。
图3为本发明多波长通道的数据传输方法一个实施例的流程图。如图3所示，该实施例的方法包括：
步骤S302，根据预设时间范围内已传输数据帧之间的非数据传输段的长度确定下一预设时间范围内待传输数据帧的分片长度。
其中，非数据传输段例如是插入数据帧之间的空白帧。预设时间内非数据传输段的长度越长，则下一预设时间内待传输数据帧的分片长度越长。作为一种示例，统计预设时间内多个波长通道中非数据传输段的长度的平均值，将非数据传输段的长度的平均值作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。例如，统计预设时间范围内多个波长通道中非数据传输段的总个数和每个非数据传输段的长度，并计算非数据传输段算数平均值，将该算数平均值作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。作为另一种示例，统计预设时间内多个波长通道中非数据传输段的长度的最小值，将非数据传输段的长度的最小值作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。
还可以为分片长度设定最小阈值，如果确定的下一预设时间内待传输数据帧的分片长度小于预设阈值，则将预设阈值确定为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。这样可以防止数据帧过于碎片化，例如，将预设时间内非数据传输段的长度的平均值作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度时，需要将预设时间内非数据传输段的长度的平均值与预设阈值进行对比，选取其中较大的作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度；将预设时间内非数据传输段的长度的最小值作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度时，需要将预设时间内非数据传输段的长度的最小值与预设阈值进行对比，选取其中较大的作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。
由于到达OLT端的数据帧在不断的变化，因此，预设时间可以根据实际需求进行调整，预设时间可以每次是不同的值。可以每隔预设时间更新待传输数据帧的分片长度。这样可以动态调整待传输数据帧的分片长度。此外，还可以根据分片后的数据帧传输情况调整待传输数据帧的分片长度，例如通过计算一段时间内分片后的数据帧传输造成的时延，调整待传输数据帧的分片长度，如果时延变长则增加分片长度，如果时延变短则再根据已传输数据帧之间的非数据传输段的长度确定待传输数据帧的分片长度。
步骤S304，将下一预设时间内待传输数据帧按照分片长度进行分片。
其中，将待传输数据帧的数据部分按照分片长度进行划分，并将划分后的数据部分添加相应的帧头信息，形成分片后的待传输数据帧。例如，根据EPON中以太网帧格式为数据部分添加MPCP帧头信息。
步骤S306，将下一预设时间内分片后的待传输数据帧通过波长通道进行传输。
例如，按照先进先出原则(FIFO)根据分片的顺序以及数据帧到来的时间顺序依次分配到不同的波长通道进行传输。
上述实施例的方法根据已传输数据帧之间的非数据传输段的长度对待传输数据帧进行分片，能够根据多波长通道中的传输情况动态调整分片长度，当波长通道中非数据传输段的长度较长，波长通道空闲时间较长，对待传输数据帧分片长度则较长甚至不分片进行传输，当波长通道中非数据传输段的长度较短，数据帧到达较频繁，对待传输数据帧分片长度则较短，上述实施例的方法能够保证下一个数据帧到达时尽快被分配传输，有效的减少了传输时延提高了带宽利用率。
在分片后的待传输数据帧中需要添加用于重组数据帧的分片信息，本发明还提供一种添加分片信息的方法，下面结合图4进行描述。
图4为本发明分片后的待传输数据帧的帧结构的示意图，如图4所示为EPON中，MPCP层以太网帧结构。帧头信息包括前导码、帧定界符、目的地址(DA)、源地址(SA)和长度/类型。其中前导码部分包含2Bytes的空闲部分，在该空闲部分添加分片信息。分片信息包括分片序号、原始数据帧的编号以及尾帧的标志信息。其中，分片序号4bits表示该分片后的数据帧中的数据部分在原始数据中的顺序，如果不是分片后的数据帧可以用0000表示。例如图4中所示，将2000Bytes的数据分为4部分500Bytes的数据，形成4个分片后的数据帧，则分片序号依次为0001、0010、0011、0100。接收端ONU根据分片序号可以按照顺序对各个分片后的数据帧进行重组。尾帧的标志信息1bit用于表示该分片后的数据帧是否为尾帧，例如0表示不是尾帧，1表示是尾帧，ONU根据尾帧的标志判断是否接收完毕可以进行重组。为待传输的数据帧分配11bits的原始数据帧的编号，原始数据帧的编号0-2047可以循环使用，将原始数据帧的编号添加至分片后的数据帧的帧头信息中用于标识该分片后的数据帧属于哪个原始数据帧，便于ONU再接收后将属于同一原始数据帧的分片后的数据帧进行重组。
下面结合图5-7描述本发明多波长通道的数据传输方法的一个应用例。
假设NG-EPON中有4个25G波长通道A、B、C、D。统计一段时间内各个波长通道中传送的数据帧之间的非数据传输段为490、510、530、470、492、518、490，单位是Byte，且分片长度的预设阈值设置为300Bytes，待传输数据帧编号为10100101101，数据部分长度为2000Bytes，帧结构如图6A中所示。
图5为本发明多波长通道的数据传输方法一个应用例的流程图。如图5所示，该应用例的方法包括：
步骤S502，OLT根据预设时间内各个波长通道中已传输数据帧之间的非数据传输段的长度确定待传输数据帧的分片长度。
其中，例如490、510、530、470、492、518、490的算术平均值为500则将分片长度确定为500Bytes，且500Bytes大于预设阈值300Bytes。
步骤S504，OLT将下一预设时间内待传输数据帧的数据部分按照分片长度进行划分，并为划分后的数据添加帧头信息形成分片后的数据帧。
将待传输数据帧中2000Bytes的数据部分按照分片长度进行划分，则划分为4部分，添加帧头信息形成4个分片后的数据帧1-1，1-2,1-3,1-4，在前导码中的2Bytes空闲位添加相应的分片信息。如图6B所示，第1个分片后的数据帧1-1，分片序号为0001，原始数据帧的编号为10100101101，尾帧的标志信息为0；如图6C所示第2个分片后的数据帧1-2，分片序号为0010，原始数据帧的编号为10100101101，尾帧的标志信息为0；如图6D所示,第3个分片后的数据帧1-3，分片序号为0011，原始数据帧的编号为10100101101，尾帧的标志信息为0；如图6E所示，第4个分片后的数据帧1-4，分片序号为0100，原始数据帧的编号为10100101101，尾帧的标志信息为1。
步骤S506，OLT将下一预设时间内分片后的数据帧按照顺序依次分配至不同的波长通道进行传输。
如图7所示，将分片后的数据帧1-1分配到波长通道A进行传输，将分片后的数据帧1-2分配到波长通道B进行传输，将分片后的数据帧1-3分配到波长通道C进行传输，将分片后的数据帧1-4分配到波长通道D进行传输。从图7中可以看出，由于分片后的数据帧长度减小，因此每个波长通道传输时延减小，带宽利用率提高。
步骤S508，ONU接收分片后的数据帧并根据帧头信息对分片后的数据帧进行重组。
ONU根据原始数据帧的编号找到同为10100101101的分片后的数据帧，根据尾帧的标志信息判断分片的数据帧是否传输完毕，如果传输完毕，则根据分片序号确定分片后的数据帧的顺序，按照顺序将分片后的数据帧重组为如图6中所示的完整的数据帧。
本发明还提供一种光线路终端，下面结合图8进行描述。
图8为本发明光线路终端一个实施例的结构图。如图8所示，该光线路终端80包括：
分片长度确定单元802，根据预设时间内已传输数据帧之间的非数据传输段的长度确定下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。
其中，预设时间内非数据传输段的长度越长，则下一预设时间内待传输数据帧的分片长度越长。作为一种示例，分片长度确定单元802，用于统计预设时间内多个波长通道中非数据传输段的长度的平均值，将非数据传输段的长度的平均值作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。作为另一种示例分片长度确定单元802，用于，统计预设时间内多个波长通道中非数据传输段的长度的最小值，将非数据传输段的长度的最小值作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。
在一个实施例中，分片长度确定单元802，还用于如果确定的下一预设时间内待传输数据帧的分片长度小于预设阈值，则将预设阈值确定为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。
分片单元804，用于将下一预设时间内待传输数据帧按照分片长度进行分片。
其中，分片单元804，还用于在分片后的数据帧的帧头信息中添加分片信息，分片信息包括分片序号、原始数据帧的序号以及尾帧的标志信息。帧头信息例如为多点控制协议帧头信息，分片单元804，用于在多点控制协议帧头信息中的空闲部分添加分片信息。
传输单元806，用于将下一预设时间内分片后的待传输数据帧通过波长通道进行传输。
本发明还提供一种多波长通道的数据传输系统，下面结合图9进行描述。
图9为本发明多波长通道的数据传输系统一个实施例的结构图。如图9所示，该系统90包括：前述实施例中的光线路终端80以及光网络单元100，光网络单元100，用于接收通过波长通道传输的分片后的数据帧，并将分片后的数据帧重组为完整的数据帧。
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 (13)

1.一种多波长通道的数据传输方法，其特征在于，包括：
根据预设时间内已传输数据帧之间的非数据传输段的长度确定下一预设时间内待传输数据帧的分片长度；
将下一预设时间内所述待传输数据帧按照分片长度进行分片；
将下一预设时间内分片后的待传输数据帧通过波长通道进行传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据预设时间内已传输数据帧之间的非数据传输段的长度确定下一预设时间内待传输数据帧的分片长度包括：
所述预设时间内已传输数据帧之间的非数据传输段的长度越长，则下一预设时间内待传输数据帧的分片长度越长。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据预设时间内已传输数据帧之间的非数据传输段的长度确定下一预设时间内待传输数据帧的分片长度包括：
统计预设时间内多个波长通道中所述非数据传输段的长度的平均值，将所述非数据传输段的长度的平均值作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度；或者，
统计预设时间内多个波长通道中所述非数据传输段的长度的最小值，将所述非数据传输段的长度的最小值作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
如果确定的下一预设时间内的待传输数据帧的分片长度小于预设阈值，则将预设阈值确定为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述分片后的数据帧的帧头信息中添加分片信息，所述分片信息包括分片序号、原始数据帧的编号以及尾帧的标志信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述帧头信息为多点控制协议帧头信息；
在所述多点控制协议帧头信息中的空闲部分添加所述分片信息。
7.一种光线路终端，其特征在于，包括：
分片长度确定单元，用于根据预设时间内已传输数据帧之间的非数据传输段的长度确定下一预设时间内待传输数据帧的分片长度；
分片单元，用于将下一预设时间内所述待传输数据帧按照分片长度进行分片；
传输单元，用于将下一预设时间内分片后的待传输数据帧通过波长通道进行传输。
8.根据权利要求7所述的光线路终端，其特征在于，
所述预设时间内已传输数据帧之间的非数据传输段的长度越长，则下一预设时间内待传输数据帧的分片长度越长。
9.根据权利要求7所述的光线路终端，其特征在于，
所述分片长度确定单元，用于统计预设时间内多个波长通道中所述非数据传输段的长度的平均值，将所述非数据传输段的长度的平均值作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度；或者，
统计预设时间内多个波长通道中所述非数据传输段的长度的最小值，将所述非数据传输段的长度的最小值作为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。
10.根据权利要求7-9任一项所述的光线路终端，其特征在于，
所述分片长度确定单元，还用于如果确定的下一预设时间内待传输数据帧的分片长度小于预设阈值，则将预设阈值确定为下一预设时间内待传输数据帧的分片长度。
11.根据权利要求7所述的光线路终端，其特征在于，
所述分片单元，还用于在所述分片后的数据帧的帧头信息中添加分片信息，所述分片信息包括分片序号、原始数据帧的编号以及尾帧的标志信息。
12.根据权利要求11所述的光线路终端，其特征在于，
所述帧头信息为多点控制协议帧头信息；
所述分片单元，用于在所述多点控制协议帧头信息中的空闲部分添加所述分片信息。
13.一种多波长通道的数据传输系统，其特征在于，包括：权利要求7-12任一项所述的光线路终端以及光网络单元；
所述光网络单元，用于接收通过波长通道传输的分片后的数据帧，并将分片后的数据帧重组为完整的数据帧。
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