CN110637424A - 无源光网络中的封装头设计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在无源光网络(passive optical network，PON)中处理以太网数据包的计算机实施方法。所述方法包括：一个或多个处理器生成初始封装头，其指示所述初始封装头不是前导码替换；所述一个或多个处理器通过所述PON传输所述初始封装头；所述一个或多个处理器访问多个以太网数据包中的第一以太网数据包中的8字节块；响应于以所述8字节块作为以太网前导码，所述一个或多个处理器生成第一封装头，其指示所述第一封装头是前导码替换；以及所述一个或多个处理器通过所述PON传输所述第一封装头。

Description

无源光网络中的封装头设计

优先权要求

本发明要求2018年3月7日递交的发明名称为“无源光网络中的封装头设计”的第15/914,872号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请又要求2017年4月26日递交的发明名称为“100GB/s PON中的封装头设计”的第62/490,483号美国临时专利申请案的在先申请优先权，这两个在先申请的全部内容以引入的方式并入本文本中。

技术领域

本发明涉及100吉比特/秒(gigabit-per-second，GB/s)无源光网络(passiveoptical network，PON)，尤其涉及PON中的封装头设计。

背景技术

以太网无源光网络(Ethernet passive optical network，EPON)是处理以太网数据包的光网络。IEEE P802.3ca 100G-EPON工作组成立于2015年。该工作组的主要目标是为25Gb/s、50Gb/s和100Gb/s PON定义物理层规范和管理参数。802.3ca系统中的50Gb/s和100Gb/s光网络单元(optical network unit，ONU)将包含多个收发器。它们的流量通过多个波长信道并行传输，每个信道的工作速率为25Gb/s。这种波长信道绑定是802.3ca系统的一个关键特性。

原媒体独立接口(media-independent interface，MII)以100Mbit/s的速率传输数据。MII的扩展，包括但不限于简化的MII(Reduced MII，RMII)、千兆比MII(Gigabit MII，GMII)和简化的千兆比MII(Reduced Gigabit MII，RGMII)，统称为xMII。

发明内容

现在描述各个示例以简单地介绍将在下文进一步详述的一系列概念。本发明内容不旨在识别请求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在限制请求保护的主题的范围。

根据本发明的一个方面，提供了一种在无源光网络(passive optical network，PON)中处理以太网数据包的计算机实施方法，包括：一个或多个处理器生成初始封装头，其指示所述初始封装头不是前导码替换；所述一个或多个处理器通过所述PON传输所述初始封装头；所述一个或多个处理器访问多个以太网数据包中的第一以太网数据包中的8字节块；响应于以所述8字节块作为以太网前导码，所述一个或多个处理器生成第一封装头，其指示所述第一封装头是前导码替换；以及所述一个或多个处理器通过所述PON传输所述第一封装头。

可选地，在任一前述实施例中，所述方法还包括：基于所述多个以太网数据包中的第二以太网数据包，所述一个或多个处理器通过以下操作生成修改后的第二以太网数据包：将所述第二以太网数据包的前导码替换为第二封装头，其包括所述第二封装头是前导码替换的指示；以及通过所述PON传输所述修改后的第二以太网数据包。

可选地，在任一前述实施例中，生成所述修改后的第二以太网数据包包括：在所述第二封装头中设置一个标志，其指示所述修改后的第二以太网数据包已加密；以及加密所述修改后的第二以太网数据包。

可选地，在任一前述实施例中，生成所述修改后的第二以太网数据包包括：在所述第二封装头中设置与加密方法相对应的标志；以及加密所述修改后的第二以太网数据包包括使用所述加密方法对所述修改后的第二以太网数据包进行加密。

可选地，在任一前述实施例中，传输所述初始封装头、所述第一封装头和所述修改后的第二以太网数据包是传输封装的一部分；以及传输所述封装包括在所述修改后的第二以太网数据包之后传输以太网分片。

可选地，在任一前述实施例中，所述初始封装头包括：1位加密标志；1位密钥标志；8位循环冗余校验(cyclic redundancy check，CRC)字段；以及6位封装位置对齐标记(envelope position alignment marker，EPAM)字段。

可选地，在任一前述实施例中，所述初始封装头的所述EPAM字段具有值；以及所述方法还包括：所述一个或多个处理器生成第二初始封装头，其指示所述第二初始封装头不是前导码替换，其中，所述第二初始封装头包括6位EPAM字段，所述6位EPAM字段的值和所述初始封装头的所述EPAM字段的所述值相同；所述一个或多个处理器通过所述PON传输所述第二初始封装头；基于所述多个以太网数据包中的第二以太网数据包，所述一个或多个处理器通过以下操作生成修改后的第二以太网数据包：将所述第二以太网数据包复制到第二以太网帧；以及将所述第二以太网数据包的前导码替换为第二封装头，其包括所述第二封装头是前导码替换的指示；以及所述一个或多个处理器通过所述PON传输所述修改后的第二以太网数据包。

可选地，在任一前述实施例中，使用第一波长通过所述PON传输所述初始封装头；以及使用第二波长通过所述PON传输所述第二初始封装头。

可选地，在任一前述实施例中，传输所述初始封装头和所述第一封装头是传输封装的一部分；以及传输所述封装包括传输以太网分片。

可选地，在任一前述实施例中，所述以太网分片位于所述初始封装头之后、所述第一封装头之前。

根据本发明的一个方面，提供了一种通过无源光网络(passive opticalnetwork，PON)传输以太网数据包的系统，包括：包括指令的内存存储器；与所述内存存储器通信的一个或多个处理器，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以执行以下操作：生成初始封装头，其指示所述初始封装头不是前导码替换；通过所述PON传输所述初始封装头；访问多个以太网数据包中的第一以太网数据包中的8字节块；响应于以所述8字节块作为以太网前导码，生成第一封装头，其指示所述第一封装头是前导码替换；以及通过所述PON传输所述第一封装头。

可选地，在任一前述实施例中，所述一个或多个处理器还执行以下操作：基于所述多个以太网数据包中的第二以太网数据包，通过以下操作生成修改后的第二以太网数据包：将所述第二以太网数据包的前导码替换为第二封装头，其包括所述第二封装头是前导码替换的指示；以及通过所述PON传输所述修改后的第二以太网数据包。

可选地，在任一前述实施例中，生成所述修改后的第二以太网数据包包括：在所述第二封装头中设置一个标志，其指示所述修改后的第二以太网数据包已加密；以及加密所述修改后的第二以太网数据包。

可选地，在任一前述实施例中，生成所述修改后的第二以太网数据包包括：在所述第二封装头中设置与加密方法相对应的标志；以及加密所述修改后的第二以太网数据包包括使用所述加密方法对所述修改后的第二以太网数据包进行加密。

可选地，在任一前述实施例中，传输所述初始封装头、所述第一封装头和所述修改后的第二以太网数据包是传输封装的一部分；以及传输所述封装包括在所述修改后的第二以太网数据包之后传输以太网分片。

可选地，在任一前述实施例中，所述初始封装头包括：1位加密标志；1位密钥标志；8位循环冗余校验(cyclic redundancy check，CRC)字段；以及6位封装位置对齐标记(envelope position alignment marker，EPAM)字段。

可选地，在任一前述实施例中，所述初始封装头的所述EPAM字段具有值；以及所述一个或多个处理器还执行以下操作：生成第二初始封装头，其指示所述第二初始封装头不是前导码替换，其中，所述第二初始封装头包括6位EPAM字段，所述6位EPAM字段的值和所述初始封装头的所述EPAM字段的所述值相同；通过所述PON传输所述第二初始封装头；基于所述多个以太网数据包中的第二以太网数据包，通过以下操作生成修改后的第二以太网数据包：将所述第二以太网数据包复制到第二以太网帧；以及将所述第二以太网数据包的前导码替换为第二封装头，其包括所述第二封装头是前导码替换的指示；以及通过所述PON传输所述修改后的第二以太网数据包。

可选地，在任一前述实施例中，使用第一波长通过所述PON传输所述初始封装头；以及使用第二波长通过所述PON传输所述第二初始封装头。

可选地，在任一前述实施例中，传输所述初始封装头和所述第一封装头是传输封装的一部分；以及所述封装包括以太网分片。

根据本发明的一个方面，提供了一种存储计算机指令的非瞬时性计算机可读介质，其中，所述指令在由一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行以下步骤：生成初始封装头，其指示所述初始封装头不是前导码替换；通过无源光网络(passiveoptical network，PON)传输所述初始封装头；访问多个以太网数据包中的第一以太网数据包中的8字节块；响应于以所述8字节块作为以太网前导码，生成第一封装头，其指示所述第一封装头是前导码替换；以及通过所述PON传输所述第一封装头。

在本发明的范围内，上述示例中的任何一个可以与上述其它示例中的任何一个或多个组合来创建新的实施例。

附图说明

图1为根据一些示例实施例的一个示例封装头结构的图示。

图2为根据一些示例实施例的一个示例封装头结构的图示。

图3为根据一些示例实施例的一些示例封装头结构的图示。

图4为根据一些示例实施例的一些示例封装头结构的图示。

图5为根据一些示例实施例的示出实现算法和执行方法的客户端和服务器的电路的方框图。

图6为根据一些示例实施例的示出以太网数据包处理方法的流程图。

图7为根据一些示例实施例的示例封装的图示。

图8为根据一些示例实施例的示出以太网数据包处理方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图进行详细描述，所述附图是描述的一部分，并通过图解说明的方式示出可以实施本发明的具体实施例。这些实施例将充分详细描述，使得本领域技术人员能够实施本发明主题，而且应该理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以使用其它实施例，并且可以做出结构上、逻辑上、电学上的改变。因此，以下描述的示例性实施例并不当作限定，本发明的范围由所附权利要求书界定。

在一个实施例中，本文描述的功能或算法可以软件中实现。软件可以仅包括存储在计算机可读介质或计算机可读存储设备上的计算机可执行指令，计算机可读介质或计算机可读存储设备是一个或多个非瞬时性存储器或其它类型的基于硬件的本地或网络存储设备。该软件可以在运行于计算机系统上的数字信号处理器、特殊应用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、可编程数据平面芯片、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、微处理器或其它类型的处理器上执行，其中计算机系统是如交换机、服务器或其它计算机系统，从而使该计算机系统成为经过特殊编程的机器。

为了协调绑定流量传输，将IEEE PON媒体接入控制(media access control，MAC)适配子层(reconciliation sublayer，RS)扩展为多点适配子层(multi-pointreconciliation sublayer，MPRS)。绑定传输是一种使用多个波长将多个相关数据帧同时从一个终端站传输到另一个终端站(例如，从ONU到光线路终端(optical line terminal，OLT)，或反之)的传输方式。例如，可以通过在数据帧中发送每个数据包来传输一连串以太网数据包。通过在多个信道上同时传输数据帧，连接的带宽得以成倍增加。

在现有系统中，由于在每个信道上发送的数据帧不包含任何协调信息，因此很难协调在多个信道上发送的数据。如本文论述，用户帧被封装到“封装”中，每个封装包括一个封装头和数据。封装的数据部分也可称为有效负载。封装头可携带重要信息，该信息用于描述封装和封装数据、控制数据重组、选择性地加密/解密封装数据，或其任何适当组合。因此，使用所述封装头有助于协调在多个信道上发送的数据。在下文的论述中，引用了适用于IEEE802.3ca 100GE-PON的封装作为示例。在更一般的意义上，本发明适用于任何类型的多通道(或信道捆绑)PON系统。接收ONU可以使用封装头中的信息将在多个波长上的接收到的多个数据流重新组合成单个数据流。

图1为根据一些示例实施例的示例封装头结构100的图示。封装头结构100包含64位，包括控制字节120、逻辑链路标识符(logic link identifier，LLID)130、加密标志140、密钥标志150、封装位置对准标记(envelope position alignment marker，EPAM)160、封装长度180和循环冗余校验(cyclic redundancy check，CRC)190。在EPON中，32位的数据(传输数据，也称为TXD)与4位传输控制半字节(transmit control nibble，TXC)使用xMII接口一起传输。每个波长有一个xMII接口。传输控制半字节的每一位指示TXD的相应字节是否为控制字节。相应地，64位封装头结构100作为两个连续的32位TXD值发送，每个TXD值都具有相应的TXC。因此，传输控制半字节110的值为0x8(二进制为1000)，表示封装头结构100的第一个字节是控制字节(控制字节120)；传输控制半字节170的值为0x0(二进制为0000)，表示封装头结构100的最后四个字节都不是控制字节。非封装头数据(例如，以太网帧)不包括控制字节，因此非封装头数据的TXC值应为0。

8位的控制字节120是用于描述封装开头的控制字节。控制字节120的一位或多位可表示该封装是序列中的第一封装还是该序列中的延续封装。在一些示例实施例中，控制字节120是值为0xFB的启动控制代码，在IEEE 802.3ca规范中也被称为/S/。

16位的LLID 130是用于识别流量承载和封装数据目的地的逻辑链路标识符。

1位的加密标志140指示有效负载是否加密。如果加密标志140设置为1，则对有效负载进行加密；如果清除该标志，则禁用数据加密。1位的密钥标志150指示所要使用的数据加密密钥。根据密钥标志150的值，使用第一密钥或第二密钥。因此，在确定加密标志140设置为1之后，接收封装头结构100的计算机，例如图5中的计算机500，可以使用基于密钥标志150的值所选择的密钥来解密有效负载。当一个密钥正在使用时，可在封装有效负载中接收另一个密钥。

6位的EPAM 160是封装位置对齐标记。当使用不同的波长同时发送多个封装时，发射器将这多个封装中的每个封装的EPAM 160的值设置为相同。发射器在每传输64位后增加EPAM的值。因此，即使不同波长的传输延迟不同，接收器也可以使用接收到的封装中的EPAM值来对封装正确地进行排序。接收器可以将接收到的数据添加到内存存储器中，该内存存储器可以存储足够的数据以说明信道之间的最大可变延迟。初始EPAM值充当指向内存存储器的行指针，用来放置数据。接收器按行顺序从内存存储器中取出数据，因此封装可以像同时接收到的一样进行处理。

24位的封装长度180是包括封装头在内的封装数据的长度，该长度以64位块为单位。封装头本身是一个64位块。因此，封装长度180的最小有效值为1，表示封装仅包括封装头。最大值为0xFFFFFF(16777215)个64位块的封装将包括134217720字节的封装数据。封装的64位块也称为封装量子(envelope quantum，EQ)。在各种示例实施例中，封装长度180使用或多或少的位。例如，封装长度180可以使用22位。

8位的CRC 190是封装头的CRC错误检测码，该CRC 190覆盖封装头中的所有字段。例如，在图1中，CRC 190覆盖以下封装头字段：控制字节120、LLID 130、加密标志140、密钥标志150、EPAM 160和封装长度180。通过将CRC 190的值与根据覆盖字段独立计算出来的CRC值进行比较，接收器可以检测传输过程中可能已发生的错误。

图2为根据一些示例实施例的示例封装头结构200的图示。示例封装头结构200包含64位，并由第一控制字节210、LLID 130、保留位230、EPAM 160、第二控制字节250、封装长度260、填充270、前导码标志(preamble flag，PF)280和CRC 190组成。LLID 130和EPAM 160在上文结合图1进行了描述。

第一控制字节210和第二控制字节250分别为8位，它们共同描述了封装的开头。在一些示例实施例中，控制字节210和250表示封装头结构的两个32位字包含有序集。保留位230为2位。在一些示例实施例中，保留位230的第一位是指示数据加密状态的加密标志。设置了加密标志时，对封装的有效负载进行加密；清除了加密标志时，封装的有效负载不加密。在这些示例实施例中，保留位230的第二位是密钥标志，其指示使用加密时所要用到的数据加密密钥。在其它示例实施例中，保留位230可与EPAM 160一起用来复制DPoE(cableservice interface specification(DOCSIS)provisioning of EPON)安全字节的功能。

11位的封装长度260是封装头后面的封装数据的长度，该长度以64位块为单位。因此，使用封装头结构200的封装可能具有0-16380字节的封装数据。填充270为4位，其默认值为0000。

1位的PF 280表示前导码替换状态；当PF＝1时，该封装头是前导码替换，当PF＝0时，该封装头不是前导码替换。在替代实施例中，PF 280被替换为一个起始标志，其指示在标志为0时封装是前导码替换，而在标志为1时封装不是前导码替换。封装可以以一个不是前导码替换的封装头开始，并可在封装中包含多个以太网帧。每个以太网帧可包括作为前导码替换的封装头，以替换以太网帧的前导码。如果发生传输错误，仅接收到封装的部分内容，则最后一个成功接收的以太网帧可基于该以太网帧的前导码替换封装头(例如，基于头中的封装长度值)来识别。

8位的CRC 190覆盖封装头结构220的所有字段：第一控制字节210、LLID 130、保留位230、EPAM 160、第二控制字节250、封装长度260、填充270和PF 280。

图3为根据一些示例实施例的示例封装头结构330、340、350和360的图示。封装头结构330、340、350和360可用在修改后的以太网数据包320中，代替标准以太网数据包310的前导码。除封装头结构100和200之外的封装头设计在本发明的范围内。例如，图3示出了64位封装头结构的四个附加选项。

标准以太网数据包310包括64位前导码、目标地址、源地址、长度/类型字段、协议数据单元(protocol data unit，PDU)和帧检测序列(frame check sequence，FCS)。该前导码可以是通过十六进制值序列表示的固定字节序列：0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x550x55 0xD5。修改后的以太网数据包320包括取代标准以太网数据包310的前导码的64位封装头，否则与标准以太网数据包310相同。

封装头结构330包括控制字节210和250、LLID 130、保留位333、EPAM 334、封装长度260和填充337。LLID 130在上文结合图1进行了描述。控制字节210和250以及封装长度260在上文结合图2进行了描述。保留位333长度为3位，均应设置为0。EPAM 334是长度为5位的封装位置对齐标记。填充337长度为13位，均应设置为0。

封装头结构340包括控制字节210和250、LLID 130、保留位343、EPAM 160、封装长度260和混合纠错(hybrid error correction，HEC)347。LLID 130和EPAM 160在上文结合图1进行了描述。控制字节210和250以及封装长度260在上文结合图2进行了描述。在一些示例实施例中，保留位343长度为2位，均应设置为0。HEC 347是一个13位的值，其提供比CRC190更强大的错误检测和恢复功能。在一些示例实施例中，6位EPAM 160与两个保留位343一起用来复制DPoE安全字节的功能。

封装头结构350包括控制字节120、LLID 130、保留位343、EPAM 160、填充355和357、封装长度260和CRC 190。控制字节120、LLID 130、EPAM 160和CRC 190在上文结合图1进行了描述。封装长度260在上文结合图2进行了描述。在一些示例实施例中，填充355包含8位，均应设置为0。在一些示例实施例中，填充357包含5位，均应设置为0。在一些示例实施例中，6位EPAM 160与两个保留位343一起用来复制DPoE安全字节的功能。在一些示例实施例中，控制字节120中的标准启动控制代码表示前导码替换。换言之，当接收器识别到修改后的以太网数据包320中的标准控制字节120时，接收器可以通过将封装头替换为以太网前导码来重新创建标准以太网数据包310。发射器可以使用两种不同的封装头结构，接收方可以基于第一控制字节区分这两种封装头结构。例如，当封装头替换前导码时，可使用封装头结构350，当封装头不替换前导码时，可使用封装头结构330。由于封装头结构330的第一控制字节210与封装头结构200的控制字节120处于同一位置，所以接收器可以检查该字节以确定正在处理哪个封装头结构，并相应地解释该封装头的其余字段。

封装头结构360包括控制字节120、LLID 130、保留位343、EPAM 160、填充365和367、封装长度260、PF 280和CRC 190。控制字节120、LLID 130、EPAM 160和CRC 190在上文结合图1进行了描述。封装长度260和PF 280在上文结合图2进行了描述。在一些示例实施例中，填充365包含8位，均应设置为0。在一些示例实施例中，填充367包含4位，均应设置为0。在一些示例实施例中，6位EPAM 160与两个保留位343一起用来复制DPoE安全字节的功能。控制字节120可包含标准的启动控制码，该启动控制码指示前导码替换。

图4为根据一些示例实施例的示例封装头结构400和450的图示。封装头结构400包括控制字节120、LLID 130、加密标志140、密钥标志150、EPAM 160、信道分配字段415、填充420和425、封装长度260、PF 280和CRC 190。封装头结构450包括控制字节120、LLID130、保留位230、EPAM 160、填充465、封装长度260、信道分配字段415、PF 280和CRC190。控制字节120、LLID 130、加密标志140、密钥标志150、EPAM 160和CRC 190在上文结合图1进行了描述。封装长度260和PF 280在上文结合图2进行了描述。填充420和425长度各为4位。填充465长度为8位。

控制半字节405和410表示封装头结构400的第一个字节是控制字节，封装头结构400的其余字节不是控制字节。控制半字节455和460表示封装头结构450的第一个字节是控制字节，封装头结构450的其余字节不是控制字节。

在一些示例实施例中，封装头携带信道信息。信道信息有助于接收器确认收到的封装来自正确的信道。在一个封装适用于多个信道的特殊情况下，封装头中的信道信息会阐明此多信道应用。信道信息可以是位映射的4位字段，每一位代表PON系统中的不同信道。

封装头结构400和450是在封装头中携带此类信道信息的两个示例。4位的信道分配字段415是一个位图，表示该封装适用的波长信道。下面表1列出了在一些示例实施例中的信道分配位图的详细信息。

表1信道分配位图的定义

图1至4所示的封装头结构可在通过软件修改(如配置或编程)为专用计算机以利用封装头结构的通用计算机中实现。例如，下文结合图5论述了能够实现本文所描述的任何一种或多种方法的计算机系统。

图5为根据一些示例实施例的示出用于实现算法和执行方法的电路的方框图。不需要在各种实施例中都使用所有组件。比如，ONU和OLT可以各自使用一组不同的组件。

形式为计算机500(也称为计算设备500和计算机系统500)的一个示例计算设备可包括处理器505、内存存储器510、可移动存储器515、不可移动存储器520、输入接口525、输出接口530和通信接口535，所有这些都通过总线540连接。尽管示例计算设备被说明和描述为计算机500，但在不同的实施例中，计算设备可以有不同的形式。

内存存储器510可以包括易失性存储器545和/或非易失性存储器550，并且可以存储程序555。计算机500可以包括各种计算机可读介质，例如易失性存储器545、非易失性存储器550、可移动存储515和/或不可移动存储520，或者可以访问包括这些计算机可读介质的计算环境。计算机存储器包括随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read only memory，ROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically erasableprogrammable read only memory，EEPROM)、闪存或其它存储技术、光盘只读存储器(compact disc read-only memory，CD ROM)、数字通用光盘(digital versatile disk，DVD)或其它光盘存储器、盒式磁带、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备，或能够存储计算机可读指令的任何其它介质。

存储在计算机可读介质上的计算机可读指令(例如，存储在存储器510中的程序555)可由计算机500的处理器505执行。硬盘、CD-ROM和RAM是一些物件的例子，这些物件包括非瞬时性计算机可读介质，如存储设备。术语“计算机可读介质”和“存储设备”不包括载波，因为载波被认为是瞬时性的。“非瞬时性计算机可读介质”包括磁性存储介质、光存储介质、闪存介质和固态存储介质等各种类型的计算机可读介质。应当理解，软件可以安装在计算机中并与计算机一起销售。或者，软件可以被获取并加载到计算机中，包括通过物理介质或分发系统获取软件，例如，包括从软件开发者所拥有的服务器或从非软件开发者所拥有但为其所用的服务器获取软件。例如，软件可以存储在服务器上，以通过互联网分发。

程序555可使用通信模块、流量调度模块和流量协调模块等模块来利用封装头结构。本文所述的任何一个或多个模块可使用硬件(例如，机器的处理器、特殊应用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或其任何适当组合)来实现。此外，这些模块中的任意两个或更多个可以组合成单个模块，并且本文所述的单个模块的功能可以在多个模块之间细分。此外，根据各种示例实施例，本文所述的在单台机器、数据库或设备内实现的模块可以分布在多台机器、数据库或设备上。

在一个示例实施例中，计算机500包括：初始封装头模块，该模块生成初始封装头，其指示该初始封装头不是前导码替换；初始封装头传输模块，该模块通过PON传输初始封装头；块访问模块，该模块访问多个以太网数据包中的第一以太网数据包中的8字节块；前导码替换模块，该模块响应于以所述8字节块作为以太网前导码，生成第一封装头，其指示该封装头是前导码替换；以及第一封装头传输模块，该模块通过PON传输第一封装头。在一些实施例中，计算机500可包括其它或额外的模块，用于执行实施例中所描述的任一步骤或步骤的任意组合。此外，本方法的任一额外或替代性实施例或方面，如任一附图所示或任一权利要求中所陈述，预计也包括类似的模块。

图6为根据一些示例实施例的示出以太网数据包处理方法600的流程图。方法600包括操作610、620、630、640、650、660和670，并可以由计算机500通过网络传输数据来执行。计算机500可以是光网络中通过光网络传输数据的ONU。

在操作610中，计算机500生成初始封装头，其指示该初始封装头不是前导码替换。例如，可以使用封装头结构200，其中PF 280设置为0。在执行方法600之前，可能已经提供了包含以太网数据包列表的数据结构。可确定以EQ为单位测量的以太网数据包的总大小，如果以太网数据包的总大小小于封装大小限制，则包括在封装长度260中。如果以太网数据包的总大小大于封装大小限制，则将封装填满，剩余的以太网数据包和数据包分片(例如，位于该封装末尾的部分以太网数据包的剩余部分)可在后续的封装中发送。在操作620中，计算机500通过网络传输初始封装头。

在操作630中，计算机500从多个以太网数据包中的一个以太网数据包中检索8字节块。例如，指向要传输的下一个EQ的指针可初始化为包含以太网数据包列表的数据结构的开头，并在检索到每个8字节块后递增。数据结构可以包括以太网分片以及完整的以太网数据包。例如，如果前一个封装以一个以太网数据包的第一部分结束，则当前封装可以以该以太网数据包的结束部分开始。类似地，如果要发送的以太网数据包的总长度超过封装长度，则当前封装可能以一个以太网数据包的开始部分结束。

在操作640中，计算机500确定8字节块是否为以太网前导码。如果该8字节块是以太网前导码，则计算机500通过网络传输封装头，其指示该封装头是前导码替换(操作660)。例如，可以使用封装头结构200，其中PF 280设置为1。如果该8字节块不是以太网前导码，则计算机500通过网络传输所检索到的8字节块(操作650)。

在操作670中，计算机500确定封装的传输是否完成。例如，可将在方法600期间传输的EQ数与在方法600执行之前接收的数据结构的EQ数进行比较。如果传输完成，则方法600结束。否则，方法600继续返回操作630并处理附加数据。

因此，当操作630在以太网数据包的所有8字节块上迭代时，整个以太网数据包通过网络传输，但前导码除外，该前导码被封装头代替。结果是得到修改后的以太网数据包，其具有修改后的以太网数据包320的结构，如上文结合图3所述。

图7为根据一些示例实施例的示例封装700和750的图示。示例封装700包括初始封装头结构705、封装头结构710、720和730以及以太网帧715、725和735。以太网帧715、725和735不包括前导码。因此，与以太网数据包310相比，以太网帧715、725和735包括目标地址、源地址、长度/类型字段、PDU和FCS，但不包括前导码。在封装700中，以太网帧715、725和735的前导码已被封装头结构710、720和730替换。替换的封装头结构包括设置为1的PF标志(或设置为0的起始标志)，指示封装头结构取代了前导码。初始封装头结构705包括设置为0的PF标志(或设置为1的起始标志)，指示初始封装头结构705是整个封装700的头，而不仅仅是单个以太网帧715、725或735的头。

示例封装750包括初始封装头结构755、封装头结构765、775和785、以太网帧770和780以及以太网帧分片760和790。在封装750中，以太网帧770和780的前导码以及以太网帧分片790的前导码已被封装头结构765、775和785替换。替换的封装头结构包括设置为1的PF标志(或设置为0的起始标志)，指示该封装头结构取代了前导码。初始封装头结构755包括设置为0的PF标志(或设置为1的起始标志)，指示初始封装头结构755是整个封装750的头，而不仅仅是单个以太网帧或帧分片的头。

以太网帧分片790是第三以太网帧的第一部分。示例封装750中包含的EQ数量可能不足以包含整个第三以太网帧。因此，第三以太网帧的第一部分包含在示例封装750中，其余部分(或至少第二部分)则包含在下一个封装中。以太网帧分片760是第一以太网帧的最后一部分。前一封装可能包含第一以太网帧的第一部分。因此，接收器可以通过将以太网帧分片760连接到前一封装的最后一个以太网帧分片来恢复第一以太网帧。

图8为根据一些示例实施例的示出以太网数据包处理方法800的流程图。方法800包括操作810、820、830、840和850，并可由计算机500通过PON传输数据来执行。计算机500可以是光网络中通过光网络传输数据的ONU。

在操作810中，计算机500生成初始封装头，其指示该初始封装头不是前导码替换。例如，可以使用封装头结构200，其中PF 280设置为0。在执行方法800之前，可能已经提供了包含以太网数据包列表的数据结构。可确定以EQ为单位测量的以太网数据包的总大小，如果以太网数据包的总大小小于封装大小限制，则包括在封装长度260中。如果以太网数据包的总大小大于封装大小限制，则将封装填满，剩余的以太网数据包和数据包分片(例如，位于该封装末尾的部分以太网数据包的剩余部分)可在后续的封装中发送。在操作820中，计算机500通过PON传输初始封装头。

在操作830中，计算机500访问多个以太网数据包中的第一以太网数据包中的8字节块。在操作840中，计算机500响应于以所述8字节块作为以太网前导码，生成第一封装头，其指示该第一封装头是前导码替换。例如，可以使用封装头结构200，其中PF 280设置为1。在操作850中，计算机500通过PON传输第一封装头。因此，连同第一以太网数据包的剩余字节的传输，接收器将接收与标准以太网数据包同量的数据，但与以太网前导码相比，通过第一封装头中包含的附加信息，接收器将能够更好地处理该数据。

尽管上文详细描述了一些实施例，但也可以进行其它修改。可将其它组件添加到所述系统或从所述系统中移除组件。其它实施例可包含在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种在无源光网络(passive optical network，PON)中处理以太网数据包的计算机实施方法，其特征在于，包括：

一个或多个处理器生成初始封装头，所述初始封装头包括所述初始封装头不是前导码替换的指示；

所述一个或多个处理器通过所述PON传输所述初始封装头；

所述一个或多个处理器访问多个以太网数据包中的第一以太网数据包中的8字节块；

响应于以所述8字节块作为以太网前导码，所述一个或多个处理器生成第一封装头，所述第一封装头包括所述第一封装头是前导码替换的指示；以及

所述一个或多个处理器通过所述PON传输所述第一封装头。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述多个以太网数据包中的第二以太网数据包，所述一个或多个处理器通过以下操作生成修改后的第二以太网数据包：

将所述第二以太网数据包的前导码替换为第二封装头，所述第二封装头包括所述第二封装头是前导码替换的指示；以及

通过所述PON传输所述修改后的第二以太网数据包。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，生成所述修改后的第二以太网数据包包括：

在所述第二封装头中设置一个标志，其指示所述修改后的第二以太网数据包已加密；以及

加密所述修改后的第二以太网数据包。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，生成所述修改后的第二以太网数据包包括：

在所述第二封装头中设置与加密方法相对应的标志；以及

加密所述修改后的第二以太网数据包包括使用所述加密方法对所述修改后的第二以太网数据包进行加密。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

传输所述初始封装头、所述第一封装头和所述修改后的第二以太网数据包是传输封装的一部分；以及

传输所述封装包括在所述修改后的第二以太网数据包之后传输以太网分片。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始封装头包括：

1位加密标志；

1位密钥标志；

8位循环冗余校验(cyclic redundancy check，CRC)字段；以及

6位封装位置对齐标记(envelope position alignment marker，EPAM)字段。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述初始封装头的所述EPAM字段具有值；以及

还包括：

所述一个或多个处理器生成第二初始封装头，其指示所述第二初始封装头不是前导码替换，其中，所述第二初始封装头包括6位EPAM字段，所述6位EPAM字段的值和所述初始封装头的所述EPAM字段的所述值相同；

所述一个或多个处理器通过所述PON传输所述第二初始封装头；

基于所述多个以太网数据包中的第二以太网数据包，所述一个或多个处理器通过以下操作生成修改后的第二以太网数据包：

将所述第二以太网数据包复制到第二以太网帧；以及

将所述第二以太网数据包的前导码替换为第二封装头，所述第二封装头包括所述第二封装头是前导码替换的指示；以及

所述一个或多个处理器通过所述PON传输所述修改后的第二以太网数据包。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

使用第一波长通过所述PON传输所述初始封装头；以及

使用第二波长通过所述PON传输所述第二初始封装头。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于：

传输所述初始封装头和所述第一封装头是传输封装的一部分；以及

传输所述封装包括传输以太网分片。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于：

所述以太网分片位于所述初始封装头之后、所述第一封装头之前。

11.一种通过无源光网络(passive optical network，PON)传输以太网数据包的系统，其特征在于，包括：

包括指令的内存存储器；以及

与所述内存存储器通信的一个或多个处理器，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以执行以下操作：

生成初始封装头，所述初始封装头包括所述初始封装头不是前导码替换的指示；

通过所述PON传输所述初始封装头；

访问多个以太网数据包中的第一以太网数据包中的8字节块；

响应于以所述8字节块作为以太网前导码，生成第一封装头，所述第一封装头包括所述第一封装头是前导码替换的指示；以及

通过所述PON传输所述第一封装头。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述一个或多个处理器还执行以下操作：

基于所述多个以太网数据包中的第二以太网数据包，通过以下操作生成修改后的第二以太网数据包：

将所述第二以太网数据包的前导码替换为第二封装头，第二封装头包括所述第二封装头是前导码替换的指示；以及

通过所述PON传输所述修改后的第二以太网数据包。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，生成所述修改后的第二以太网数据包包括：

在所述第二封装头中设置一个标志，其指示所述修改后的第二以太网数据包已加密；以及

加密所述修改后的第二以太网数据包。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，生成所述修改后的第二以太网数据包包括：

在所述第二封装头中设置与加密方法相对应的标志；以及

加密所述修改后的第二以太网数据包包括使用所述加密方法对所述修改后的第二以太网数据包进行加密。

15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：

传输所述初始封装头、所述第一封装头和所述修改后的第二以太网数据包是传输封装的一部分；以及

传输所述封装包括在所述修改后的第二以太网数据包之后传输以太网分片。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的系统，其特征在于，所述初始封装头包括：

1位加密标志；

1位密钥标志；

8位循环冗余校验(cyclic redundancy check，CRC)字段；以及

6位封装位置对齐标记(envelope position alignment marker，EPAM)字段。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于：

所述初始封装头的所述EPAM字段具有值；以及

所述一个或多个处理器还执行以下操作：

生成第二初始封装头，第二初始封装头包括所述第二初始封装头不是前导码替换的指示，其中，所述第二初始封装头包括6位EPAM字段，所述6位EPAM字段的值和所述初始封装头的所述EPAM字段的所述值相同；

通过所述PON传输所述第二初始封装头；

基于所述多个以太网数据包中的第二以太网数据包，通过以下操作生成修改后的第二以太网数据包：

将所述第二以太网数据包复制到所述第二以太网帧；以及

将所述第二以太网数据包的前导码替换为第二封装头，其包括所述第二封装头是前导码替换的指示；以及

通过所述PON传输所述修改后的第二以太网数据包。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于：

使用第一波长通过所述PON传输所述初始封装头；以及

使用第二波长通过所述PON传输所述第二初始封装头。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的系统，其特征在于：

传输所述初始封装头和所述第一封装头是传输封装的一部分；以及

所述封装包括以太网分片。

20.一种存储计算机指令的非瞬时性计算机可读介质，其特征在于，所述指令在由一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行以下步骤：

生成初始封装头，所述初始封装头包括所述初始封装头不是前导码替换的指示；

通过无源光网络(passive optical network，PON)传输所述初始封装头；

访问多个以太网数据包中的第一以太网数据包中的8字节块；

响应于以所述8字节块作为以太网前导码，生成第一封装头，所述第一封装头包括所述第一封装头是前导码替换的指示；以及

通过所述PON传输所述第一封装头。