CN108260032B - Gpon-olt系统中实现业务虚端口的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GPON‑OLT系统中实现业务虚端口的方法，PON MAC模块根据上行的GEM流的数据流特征，记录GEM流与承载用户业务的以太网帧之间映射的表项，然后在以太网帧中插入一层由ONT ID和GEMPORT唯一确定的VLAN ID(记为SPVLAN)；再将具有SPVLAN的以太网帧发送至SWITCH模块；数据下行时，PON MAC模块剥离以太网帧中的SPVLAN后根据映射的表项查找到相应的下行GEM流；SWITCH模块接收具有SPVLAN的上行以太网帧并基于GEMPORT实现上行限流管理，然后剥离SPVLAN，完成VLAN翻译后发送给上联口，同时保存上行以太网帧标识与SPVLAN的映射关系表；数据下行时，SWITCH模块接收来自上级交换机或公网的下行以太网帧，完成VLAN翻译后，根据上述的以太网帧标识与SPVLAN的映射关系表，实现下行流量管理，再将报文发送给PON MAC模块。

Description

GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法。
背景技术
目前市场上商用的GPON-OLT系统大多采用SWITCH模块与PON MAC模块级联的硬件架构，业务数据流在SWITCH芯片和PON MAC芯片之间为透传方式。其中，SWITCH芯片负责完成业务数据流的VLAN翻译和转发逻辑，而PON MAC芯片则负责建立其与终端设备ONT之间的业务数据流映射。GPON-OLT系统中的SWITCH模块与PON MAC模块之间功能相对独立，系统内部在两个功能模块的接口处不能够针对业务数据流进行唯一性标识和限速管理。高端的GPON-OLT系统使用专有硬件满足业务虚端口功能，由于需要在传统的SWITCH模块与PONMAC模块之间增加专有逻辑硬件完成报文匹配和处理，通过私有协议达到业务流映射的目的，造成产品的硬件成本很高且开发难度较大。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，旨在实现可以在GPON-OLT系统内部SWITCH模块与PON MAC模块接口处完成对业务数据流的唯一性标识和限速管理。
为实现上述目的，本发明提出的一种GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，GPON-OLT系统包括SWITCH模块和PON MAC模块，所述PON MAC模块根据通过光纤传输上行方向的GEM流的数据流特征，记录所述GEM流与承载用户业务的以太网帧之间映射的表项，然后在以太网帧中插入一层由ONT ID和GEMPORT唯一确定的VLAN ID，所述VLAN ID记为SPVLAN，作为以太网帧最外层VLAN；再将具有SPVLAN的以太网帧发送至所述SWITCH模块；数据下行时，PON MAC模块剥离以太网帧中的SPVLAN后根据映射的表项查找到相应的下行GEM流；
所述SWITCH模块接收具有SPVLAN的上行以太网帧并基于GEMPORT实现上行流量管理，然后剥离SPVLAN，完成VLAN翻译后发送给上联口，同时保存上行以太网帧标识与SPVLAN的映射关系表；数据下行时，局端设备OLT的SWITCH模块接收来自上级交换机或公网的下行以太网帧，完成VLAN翻译后，根据上述的以太网帧标识与SPVLAN的映射关系表，实现下行流量管理，再将报文发送给PON MAC模块。
优选地，所述GEM流的数据流特征包括：GEMPORT、目的MAC地址、源MAC地址和USERVLAN，其中，USERVLAN可以存在或不存在。
优选地，所述以太网帧标识包括目的MAC地址，源MAC地址、VLAN ID、VLANPRIORITY、ETHERTYPE。
优选地，所述PON MAC模块接收ONT发送的报文信息，并根据收到的报文的GEMPORT映射到上行FLOW ID，以用于MAC学习和报文头部修改中的标识；PON MAC模块依据系统预先针对FLOW ID配置中的MAC学习方式，在GEM流转换为以太网帧过程中，通过MAC学习可以解析出GEM流中携带的报文标识：目的MAC地址、源MAC地址和USERVLAN，其中，USERVLAN可以存在或不存在；采用MAC+VID与GEMPORT为键值形成MAC_VLAN-GEMPORT-TBL；数据下行时，PONMAC模块剥离以太网帧中的SPVLAN，然后查找MAC_VLAN-GEMPORT-TBL中相同的MAC_VID所对应的GEMPORT，并映射为下行GEM流。
优选地，数据下行时，处理下行的以太网帧，PON MAC模块通过GEMPORT MAPPING完成MAC+USER VLAN到GEMPORT的映射。
优选地，PON MAC模块对下行数据包的解析和封装过程分为两步，首先完成流匹配，再进行GEMPORT转化；DS FLOW MAPPING TBL中，映射方式为MAC+VID，MAPPING TAG使用内层USER VLAN，ACTION对应于PON MAC侧的最外层SPVLAN处理，需要剥离最外层SPVLAN，通过MAC TBL查询可以获取对应的FLOW ID，在GEMPORT转化阶段完成FLOW ID与GEMPORT之间的映射，获取最终的GEMPORT。
优选地，所述SWITCH模块记录上行方向收到的以太网帧信息，以以太网帧中的MAC+VID作为用户业务数据流特征标识，形成MAC_VID-TBL；数据下行时，SWITCH模块根据以太网帧MAC+VID匹配MAC_VID-TBL查找SPVLAN对应的用户业务数据流。
优选地，所述SWITCH模块使用二层逻辑端口(Layer 2Logical Ports)特性，满足GPON系统中与业务虚端口应用。
优选地，SWITCH模块对上行报文的处理使用VLAN翻译和ACL匹配两种方式，其中VLAN翻译针对上行报文中的VLAN TAG，ACL匹配则关注上行报文中的VLAN TAG、VLANPRIORITY以及ETHERTYPE。
本发明提供的GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，业务虚端口基于GEMPORT实现对业务数据流的标识，通过PON MAC模块将插入由ONT ID与GEMPORT唯一确定的SPVLAN的以太网帧透传至SWITCH模块，可以在整个GPON系统中建立起一条端到端的业务数据流通道。业务虚端口实现了GPON-OLT基于GEMPORT的业务数据流的标识，而GPON-OLT系统中配置ONT业务需要关联线路模板完成GEMPORT映射,这就意味着通过业务虚端口可以实现针对ONT的精细化管理。业务虚端口实现了GPON-OLT针对业务数据流灵活的VLAN翻译和限速管理，通过PON MAC模块透传GEMPORT和SWITCH模块中逻辑端口特性的使用，对于匹配特征的业务数据流可以针对性的配置QINQ和N:1VLAN翻译，并关联ACL实现上下行数据流限速功能。本发明实现方案下的业务虚端口使用PON MAC芯片和SWITCH芯片固有的资源，不需要额外的硬件逻辑，开发成本低，方便对现有的GPON系统进行针对该功能的软件升级。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法原理图；
图2为本发明GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法流程图；
图3为本发明以太网帧VLAN标记规则；
图4为本发明PON MAC模块上行处理原理图；
图5为本发明PON MAC模块FLOW ID与GEMPORT映射；
图6为本发明PON MAC模块下行映射流；
图7为本发明SWITCH模块上行处理原理图；
图8为本发明SWITCH模块下行处理原理图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本实施例提出的一种GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，业务虚端口基于GEMPORT实现对业务数据流的标识，通过PON MAC将GEMPORT信息透传至SWITCH，可以在整个GPON系统中建立起一条端到端的业务数据流通道。
参考图1～3，图1为本发明GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法原理图；图2为本发明GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法流程图；图3为本发明以太网帧VLAN标记规则。GPON-OLT系统包括SWITCH模块和PON MAC模块，在本实施例中，在GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法具体如下：：
PON MAC模块根据上行方向通过光纤传输的GEM流的数据流特征，记录GEM流与承载用户业务的以太网帧之间映射的表项。然后在以太网帧中插入一层由ONT ID和GEMPORT唯一确定的VLAN ID，将该VLAN ID记为SPVLAN，以作为以太网帧最外层VLAN。再将具有SPVLAN的以太网帧透传至SWITCH模块。处理数据下行时，PON MAC模块剥离以太网帧中的SPVLAN后，根据映射的表项查找到相应的下行GEM流，再将映射到的GEM流发送至ONT。
SWITCH模块则接收具有SPVLAN的上行以太网帧，并基于GEMPORT实现上行限流管理。然后剥离SPVLAN，完成VLAN翻译后发送给上联口。同时保存上行以太网帧标识与SPVLAN的映射关系表。数据下行时，局端设备OLT的SWITCH模块接收来自上级交换机或公网的下行以太网帧，完成VLAN翻译后，根据上述的以太网帧标识与SPVLAN的映射关系表，实现下行流量管理，再将报文发送给PON MAC模块。
应当说明的是，关于GPON系统，GPON系统由局端设备OLT和终端设备ONT组成。其中OLT位于运营商侧，其内部由PON MAC模块与SWITCH模块组成，用于管理维护ONT的接入。ONT位于用户侧，为用户提供各项业务接入功能。
关于PON MAC模块，参考图4，图4为本发明PON MAC模块上行处理原理图。应当说明的是，GPON系统中，PON MAC与ONT之间的数据流为GEM流，数据传输通道的建立基于GEMPORT，即在OLT和ONT之间必须建立GEM虚连接才能转发数据，每个GEM连接用GEMPORT来标识。使用GEMPORT标识具体的业务流承载通道，在这种虚拟通道中GEMPORT起到地址的作用，将各种业务与GEM的虚连接关联起来，比如将某种VLAN的所有流量映射到某个GEMPORT上，实现PON MAC模块与ONT的之间的业务虚端口。
GEM流的数据流特征包括：GEMPORT、目的MAC地址、源MAC地址和USERVLAN等标识。其中，USERVLAN可以存在或不存在。具体地，所述PON MAC模块接收ONT发送的报文信息，并根据收到的报文的GEMPORT映射到上行FLOW ID，以用于MAC学习和报文头部修改中的标识；PON MAC模块依据系统预先针对FLOW ID配置中的MAC学习方式，在GEM流转换为以太网帧过程中，通过MAC学习可以解析出GEM流中携带的报文标识：目的MAC地址、源MAC地址和USERVLAN，其中，USERVLAN可以存在或不存在；采用MAC+VID与GEMPORT为键值形成MAC_VLAN-GEMPORT-TBL；数据下行时，PON MAC模块剥离以太网帧中的SPVLAN，然后查找MAC_VLAN-GEMPORT-TBL中相同的MAC_VID所对应的GEMPORT，并映射为下行GEM流。应当说明的是，该MAC_VLAN-GEMPORT-TBL记录在PON MAC模块中。当处理下行数据时，PON MAC剥离以太网帧中的SPVLAN，然后查找MAC_VLAN-GEMPORT-TBL中相同的MAC_VID，并找到对应的GEMPORT，并映射为下行GEM流，再将映射到的下行GEM流发送给ONU。
进一步地，参考图5，图5为本发明PON MAC模块下行映射GEM流；数据下行时，处理下行的以太网帧，PON MAC模块通过GEMPORT MAPPING完成MAC+USER VLAN到GEMPORT的映射。
具体地，参考图6，图6为本发明PON MAC模块下行映射流。PON MAC模块对下行数据包的解析和封装过程分为两步，首先完成流匹配，再进行GEMPORT转化。DS FLOW MAPPINGTBL中，映射方式为MAC+VID，MAPPING TAG使用内层USER VLAN。ACTION对应于PON MAC侧的最外层SPVLAN处理，需要剥离最外层SPVLAN，通过MAC TBL查询可以获取对应的FLOW ID，在GEMPORT转化阶段完成FLOW ID与GEMPORT之间的映射，获取最终的GEMPORT。
SWITCH模块接收PON MAC模块透传的具有SPVLAN的上行以太网帧。该SWITCH模块负责完成业务数据流的VLAN翻译和转发逻辑。此外，SWITCH模块能够基于插入有与GEMPORT对应的SPVLAN，关联流量管理模块(具体的流量管理模块根据实际需要进行选择)，对上行数据流进行流量管理。为了能够正常完成业务数据流的VLAN翻译和转发逻辑，在本实施例中，SWITCH模块需要剥离SPVLAN，并对剥离SPVLAN的以太网帧进行VLAN翻译后发送给上联口，再由上联口发至上级交换机或公网。同时，SWITCH模块还需要同时保存上行以太网帧标识与SPVLAN的映射关系表。在数据下行时，局端设备OLT的SWITCH模块接收来自上级交换机或公网的下行以太网帧，完成VLAN翻译后，根据上行以太网帧标识与SPVLAN的映射关系表，实现下行流量管理。再将报文发送给PON MAC模块。
具体地，以太网帧由目的MAC地址，源MAC地址、VLAN ID、VLAN PRIORITY、ETHERTYPE等来标识。具体地，SWITCH模块记录上行方向收到的以太网帧信息，以以太网帧中的MAC+VID作为用户业务数据流特征标识，形成MAC_VID-TBL。数据下行时，SWITCH模块根据以太网帧MAC+VID匹配MAC_VID-TBL查找SPVLAN对应的用户业务数据流。
进一步地，SWITCH模块使用二层逻辑端口(Layer 2Logical Ports)特性，满足GPON系统中与业务虚端口应用。
进一步地，如图7所示，图7为本发明SWITCH模块上行处理原理图。SWITCH模块对上行报文的处理使用VLAN翻译和ACL匹配两种方式，其中VLAN翻译针对上行报文中的VLANTAG，ACL匹配则关注上行报文中的VLAN TAG、VLAN PRIORITY以及ETHERTYPE。两种方式独立完成报文的VLAN翻译以及过滤和上行流量限速。
进一步地，如图8所示，图8为本发明SWITCH模块下行处理原理图，SWITCH模块对下行报文的转发基于学习到的PORT+MAC+VID表项，使用VLAN翻译和ACL匹配两种方式处理报文，其中VLAN翻译针对下行报文中的VLAN TAG实现1：N切换，ACL匹配则关注下行报文中的VLAN TAG、VLAN PRIORITY以及ETHERTYPE等实现下行流量限速，二种方式配合完成针对下行的流量管理。
本发明提供的GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，业务虚端口基于GEMPORT实现对业务数据流的标识，通过PON MAC模块将插入由ONT ID与GEMPORT唯一确定的SPVLAN的以太网帧透传至SWITCH模块，可以在整个GPON系统中建立起一条端到端的业务数据流通道。业务虚端口实现了GPON-OLT基于GEMPORT的业务数据流的标识，而GPON-OLT系统中配置ONT业务需要关联线路模板完成GEMPORT映射,这就意味着通过业务虚端口可以实现针对ONT的精细化管理。业务虚端口实现了GPON-OLT针对业务数据流灵活的VLAN翻译和限速管理，通过PON MAC模块透传GEMPORT和SWITCH模块中逻辑端口特性的使用，对于匹配特征的业务数据流可以针对性的配置QINQ和N:1VLAN翻译，并关联ACL实现上下行数据流限速功能。本发明实现方案下的业务虚端口使用PON MAC芯片和SWITCH芯片固有的资源，不需要额外的硬件逻辑，开发成本低，方便对现有的GPON系统进行针对该功能的软件升级。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，GPON-OLT系统包括SWITCH模块和PONMAC模块，其特征在于，
所述PON MAC模块根据通过光纤传输上行方向的GEM流的数据流特征，记录所述GEM流与承载用户业务的以太网帧之间映射的表项，然后在以太网帧中插入一层由ONT ID和GEMPORT唯一确定的VLAN ID，所述VLAN ID记为SPVLAN，作为以太网帧最外层VLAN；再将具有SPVLAN的以太网帧发送至所述SWITCH模块；数据下行时，PON MAC模块剥离以太网帧中的SPVLAN后根据映射的表项查找到相应的下行GEM流；
所述SWITCH模块接收具有SPVLAN的上行以太网帧并基于GEMPORT实现上行流量管理，然后剥离SPVLAN，完成VLAN翻译后发送给上联口，同时保存上行以太网帧标识与SPVLAN的映射关系表；数据下行时，局端设备OLT的SWITCH模块接收来自上级交换机或公网的下行以太网帧，完成VLAN翻译后，根据上述的以太网帧标识与SPVLAN的映射关系表，实现下行流量管理，再将报文发送给PON MAC模块；
所述PON MAC模块接收ONT发送的报文信息，并根据收到的报文的GEMPORT映射到上行FLOW ID，以用于MAC学习和报文头部修改中的标识；PON MAC模块依据系统预先针对FLOWID配置中的MAC学习方式，在GEM流转换为以太网帧过程中，通过MAC学习可以解析出GEM流中携带的报文标识：目的MAC地址、源MAC地址和USERVLAN，其中，USERVLAN可以存在或不存在；采用MAC+VID与GEMPORT为键值形成MAC_VLAN-GEMPORT-TBL；数据下行时，PON MAC模块剥离以太网帧中的SPVLAN，然后查找MAC_VLAN-GEMPORT-TBL中相同的MAC_VID所对应的GEMPORT，并映射为下行GEM流；
SWITCH模块对上行报文的处理使用VLAN翻译和ACL匹配两种方式，其中VLAN翻译针对上行报文中的VLAN TAG，ACL匹配则关注上行报文中的VLAN TAG、VLAN PRIORITY以及ETHERTYPE；
SWITCH模块对下行报文的转发基于学习到的PORT+MAC+VID表项，使用VLAN翻译和ACL匹配两种方式处理报文，其中VLAN翻译针对下行报文中的VLAN TAG实现1：N切换，ACL匹配则关注下行报文中的VLAN TAG、VLAN PRIORITY以及ETHERTYPE实现下行流量限速，二种方式配合完成针对下行的流量管理。
2.如权利要求1所述的GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，其特征在于，所述GEM流的数据流特征包括：GEMPORT、目的MAC地址、源MAC地址和USERVLAN，其中，USERVLAN可以存在或不存在。
3.如权利要求1所述的GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，其特征在于，所述以太网帧标识包括目的MAC地址，源MAC地址、VLAN ID、VLAN PRIORITY、ETHERTYPE。
4.如权利要求1～3任一项所述的GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，其特征在于，数据下行时，处理下行的以太网帧，PON MAC模块通过GEMPORT MAPPING完成MAC+USERVLAN到GEMPORT的映射。
5.如权利要求1～3任一项所述的GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，其特征在于，PON MAC模块对下行数据包的解析和封装过程分为两步，首先完成流匹配，再进行GEMPORT转化；DS FLOW MAPPING TBL中，映射方式为MAC+VID，MAPPING TAG使用内层USERVLAN，ACTION对应于PON MAC侧的最外层SPVLAN处理，需要剥离最外层SPVLAN，通过MAC TBL查询可以获取对应的FLOW ID，在GEMPORT转化阶段完成FLOW ID与GEMPORT之间的映射，获取最终的GEMPORT。
6.如权利要求1～3任一项所述的GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，其特征在于，所述SWITCH模块记录上行方向收到的以太网帧信息，以以太网帧中的MAC+VID作为用户业务数据流特征标识，形成MAC_VID-TBL；数据下行时，SWITCH模块根据以太网帧MAC+VID匹配MAC_VID-TBL查找SPVLAN对应的用户业务数据流。
7.如权利要求1～3任一项所述的GPON-OLT系统中实现业务虚端口的方法，其特征在于，所述SWITCH模块使用二层逻辑端口(Layer 2Logical Ports)特性，满足GPON系统中与业务虚端口应用。
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