CN114520938A - 一种数据传输方法及相关设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种数据传输方法及相关设备。本申请实施例方法包括：OLT获取与第一ONU对应的第一终端的第一上行传输参数。接下来，OLT根据第一上行传输参数确定与第一ONU进行数据传输的循环周期，其中，每个循环周期包括上行时间窗口和下行时间窗口，上行时间窗口包括第一ONU用于发送上行数据的第一上行传输时隙，下行时间窗口用于OLT发送下行数据。之后，OLT向第一ONU发送上行授权消息，上行授权消息用于指示第一ONU在每个循环周期内的第一上行传输时隙。进而，OLT在同一循环周期内的第一上行传输时隙接收第一ONU发送的第一上行数据，并在同一循环周期内的下行时间窗口向第一ONU发送第一下行数据。

Description

一种数据传输方法及相关设备

技术领域

本申请涉及光通信领域，尤其涉及一种数据传输方法及相关设备。

背景技术

工业现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、第一控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。

当前的现场总线协议中，主站发送一个报文，该报文依次经过每个从站。每个从站从报文中提取各自的数据，并将需要交换的数据插入报文。当该报文传输至最后一个从站后，可以利用以太网技术的全双工特性，再将报文返回给主站。然而，若从站的数量过大，采用这种串行的传输方式将导致传输时延较大。

发明内容

本申请提供了一种数据传输方法及相关设备，以并行传输的方式代替原有的串行传输，降低了传输时延。

第一方面，本申请提供了一种数据传输方法，该方法具体由OLT执行。首先，OLT获取与第一ONU对应的第一终端的第一上行传输参数，第一上行传输参数包括第一终端每次发送的数据量和第一终端发送数据的周期。之后，OLT根据第一上行传输参数确定与第一ONU进行数据传输的循环周期，其中，每个循环周期包括上行时间窗口和下行时间窗口，上行时间窗口包括第一ONU用于发送上行数据的第一上行传输时隙，下行时间窗口用于OLT发送下行数据。接下来，OLT向第一ONU发送上行授权消息，上行授权消息用于指示第一ONU在每个循环周期内的第一上行传输时隙。进而，OLT在同一循环周期内的第一上行传输时隙接收第一ONU发送的第一上行数据，并在同一循环周期内的下行时间窗口向第一ONU发送第一下行数据。

在该实施方式中，OLT根据ONU对应的终端的上行传输参数确定循环周期，OLT和ONU之间的数据传输是在循环周期内重复进行的。ONU根据OLT发送的上行授权消息即可知道自身在每个循环周期内的上行传输时隙，OLT也就不用每次都通过向ONU发送带宽映射表(bandwidth map，BWmap)来通知其上行传输时隙，节省了每次发送BWmap的开销。

在一些可能的实施方式中，方法还包括：OLT获取与第二ONU对应的第二终端的第二上行传输参数，第二上行传输参数包括第二终端每次发送的数据量和第二终端发送数据的周期。

OLT根据第一上行传输参数确定与第一ONU进行数据传输的循环周期包括：OLT根据第一上行传输参数和第二上行传输参数确定与第一ONU和第二ONU进行数据传输的循环周期，其中，上行时间窗口还包括第二ONU用于发送上行数据的第二上行传输时隙。

方法还包括：OLT向第二ONU发送上行授权消息，上行授权消息还用于指示第二ONU在每个循环周期内的第二上行传输时隙。OLT在同一循环周期内的第二上行传输时隙接收第二ONU发送的第二上行数据，并在同一循环周期内的下行时间窗口向第二ONU发送第二下行数据。

在该实施方式中，OLT通过广播的方式向多个ONU发送下行数据，并且OLT为每个ONU分配了不同的上行传输时隙。可以将本申请所提供的PON系统应用于工业总线中，以并行传输的方式代替原有的串行传输，降低了传输时延。

在一些可能的实施方式中，每个循环周期内的上行时间窗口在下行时间窗口之前。在该实施方式中，ONU可以主动向OLT发送上行数据，不用严格按照先下行后上行的主从模式，只要OLT和ONU之间的上行传输和下行传输在同一个循环周期内进行即可，提高了系统的整体工作效率。

在一些可能的实施方式中，每个循环周期还包括第一时间窗口，每个循环周期内的第一时间窗口位于上行时间窗口和下行时间窗口之间，方法还包括：

OLT在同一循环周期内的第一时间窗口向第一控制器发送第一上行数据和第二上行数据，并接收第一控制器发送的第一下行数据和第二下行数据，第一控制器用于对第一终端和第二终端进行控制，第一上行数据来自第一终端，第二上行数据来自第二终端。

在该实施方式中，由控制器根据终端上报的上行数据来下发对应的下行数据，在循环周期内为控制器的处理预留了第一时间窗口，提高了本方案的实用性。

在一些可能的实施方式中，OLT在同一循环周期内的第一时间窗口向第一控制器发送第一上行数据和第二上行数据包括：

OLT生成上行聚合数据帧，聚合数据帧包括第一上行数据和第二上行数据。OLT在同一循环周期内的第一时间窗口向第一控制器发送聚合数据帧。在该实施方式中，OLT可以将各ONU发送的上行数据拼接为上行聚合数据帧再统一上报给控制器，便于实现时钟同步。

在一些可能的实施方式中，OLT在同一循环周期内的第一时间窗口接收第一控制器发送的第一下行数据和第二下行数据包括：

OLT在同一循环周期内的第一时间窗口接收第一控制器发送的下行聚合数据帧，下行聚合数据帧包括第一下行数据和第二下行数据。在该实施方式中，控制器可以将需要下发的下行数据拼接为下行聚合数据帧，保证了控制器与OLT之间数传传输格式的一致性。

在一些可能的实施方式中，方法还包括：OLT在同一循环周期内接收第二控制器发送的第三下行数据，第一下行数据和第二下行数据的优先级高于第三下行数据的优先级。

OLT在同一循环周期内的下行时间窗口向第一ONU发送第一下行数据，并向第二ONU发送第二下行数据之后，方法还包括：OLT在同一循环周期内向第三ONU发送第三下行数据。

在该实施方式中，还可以应用于多种类型业务共存的场景中，多种类型业务的优先级不同，因此需要优先保证高优先级的业务传输在先，便于将这种工作模式扩展到更多业务类型的应用场景中。并且如果由于低优先级的数据量过大而导致一个循环周期内无法传输完毕，还可以对该低优先级的数据进行分片，在下一个循环周期内在继续传输，提高了方案的灵活性。

在一些可能的实施方式中，每个循环周期还包括第二时间窗口和第三时间窗口，第二时间窗口用于第一终端获取第一上行数据，第三时间窗口用于第一ONU向第一终端发送第一下行数据，其中，每个循环周期内的第二时间窗口在第三时间窗口之前。

在该实施方式中，各ONU都可以在第二时间窗口内完成上行数据的采集并主动上报上行数据，相对于现有的串行传输方式，节省了不必要的等待时间，提高了工作效率。

在一些可能的实施方式中，OLT获取与第一ONU对应的第一终端的第一上行传输参数包括：OLT通过第一ONU接收第一终端发送的第一上行传输参数。或者，OLT接收第一控制器发送的第一上行传输参数。在该实施方式中，控制器和终端之间是主从关系，在出厂时，控制器和终端都配置有一个XML格式的文件，该文件中包括了终端的上行传输参数以及厂商信息、序列号等信息。OLT既可以从终端也可以从控制器获取该第一上行传输参数，提高了本方案的扩展性。

在一些可能的实施方式中，第一控制器为可编程逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller，PLC)。上行授权消息为物理层操作管理和维护(physical layeroperations,administration and maintenance，PLOAM)消息或者光网络终端管理控制接口(optical network terminal management and control interface，OMCI)消息。例如，在PLOAM消息或OMCI消息的原有结构中预留部分字段用于指示各ONU在循环周期内的上行传输时隙，提高了本方案的可实现性。

第二方面，本申请提供了一种数据传输方法，该方法具体由ONU执行。首先，ONU接收OLT发送的上行授权消息。接下来，ONU根据上行授权消息确定与OLT进行数据传输的循环周期和在每个循环周期内的上行传输时隙，其中，每个循环周期包括上行时间窗口和下行时间窗口，上行时间窗口包括ONU用于发送上行数据的上行传输时隙，下行时间窗口用于OLT发送下行数据。进而，ONU在同一循环周期内的上行传输时隙向OLT发送上行数据，并在同一循环周期内的下行时间窗口接收OLT发送的下行数据。

在一些可能的实施方式中，每个循环周期内的上行时间窗口在下行时间窗口之前。

在一些可能的实施方式中，ONU在同一循环周期内的上行传输时隙向OLT发送上行数据之前，方法还包括：ONU在同一循环周期内接收终端发送的上行数据。

在一些可能的实施方式中，下行数据由控制器发送至OLT，控制器用于对终端进行控制，ONU在同一循环周期内的下行时间窗口接收OLT发送的下行数据之后，方法还包括：ONU在同一循环周期内将下行数据发送至终端。

在一些可能的实施方式中，ONU接收OLT发送的上行授权消息之前，方法还包括：ONU接收终端发送的上行传输参数，并将上行传输参数发送至OLT。循环周期由OLT根据上行传输参数确定，上行传输参数包括终端每次发送的数据量和终端发送数据的周期。

第三方面，本申请提供了一种OLT，包括：处理器、存储器以及光收发器。其中，该处理器、该存储器以及该光收发器通过线路互相连接，该处理器调用该存储器中的程序代码用于执行上述第一方面中任一实施方式所示的数据传输方法。

第四方面，本申请提供了一种ONU，包括：处理器、存储器以及光收发器。其中，该处理器、该存储器以及该光收发器通过线路互相连接，该处理器调用该存储器中的程序代码用于执行上述第二方面中任一实施方式所示的数据传输方法。

第五方面，本申请提供了一种无源光网络。该无源光网络包括上述第三方面所示的OLT和上述第四方面所示的ONU。

第六方面，本申请提供了一种数据传输系统，包括：控制器、OLT、ONU和终端。

OLT用于：获取与ONU对应的终端的上行传输参数，根据上行传输参数确定与ONU进行数据传输的循环周期，并向ONU发送上行授权消息。其中，每个循环周期包括上行时间窗口和下行时间窗口，上行时间窗口包括ONU用于发送上行数据的上行传输时隙，下行时间窗口用于OLT发送下行数据，上行授权消息用于指示ONU在每个循环周期内的上行传输时隙。

ONU用于：在同一循环周期内接收终端发送的上行数据，并将上行数据发送至OLT。

OLT还用于：在同一循环周期内接收控制器发送的下行数据，并将下行数据发送至ONU。

ONU还用于：在同一循环周期内将下行数据发送至终端。

第七方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，计算机程序被硬件执行时能够实现上述第一方面中由OLT执行的任意一种方法的部分或全部步骤。

第八方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，计算机程序被硬件执行时能够实现上述第二方面中由ONU执行的任意一种方法的部分或全部步骤。

本申请实施例中，OLT根据ONU对应的终端的上行传输参数确定循环周期，OLT和ONU之间的数据传输是在循环周期内重复进行的。ONU根据OLT发送的上行授权消息即可知道自身在每个循环周期内的上行传输时隙，OLT也就不用每次都通过向ONU发送BWmap来通知其上行传输时隙，节省了每次发送BWmap的开销。另外，OLT通过广播的方式向各ONU发送下行数据，如果将本申请所提供的PON系统应用于工业总线中，以并行传输的方式代替原有的串行传输，降低了传输时延。并且，ONU可以主动向OLT发送上行数据，不用严格按照先下行后上行的主从模式，只要OLT和ONU之间的上行传输和下行传输在同一个循环周期内进行即可，提高了系统的整体工作效率。

附图说明

图1为现有技术中基于EtherCAT的工作流程示意图；

图2为本申请实施例中的一种应用于工业总线的PON系统；

图3为本申请实施例中数据传输方法的一个实施例示意图；

图4为本申请实施例中数据传输方法的另一个实施例示意图；

图5本申请实施例中循环周期的示意图；

图6为本申请实施例中聚合数据帧的一种结构示意图；

图7为OLT传输下行数据的一种时序示意图；

图8为一种可能的OLT的结构示意图；

图9为一种可能的ONU的结构示意图；

图10为本申请提供的一种无源光网络的结构示意图；

图11为本申请提供的一种数据传输系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请提供了一种数据传输方法及相关设备。需要说明的是，本申请说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等用于区别类似的对象，而非限定特定的顺序或先后次序。应该理解，上述术语在适当情况下可以互换，以便在本申请描述的实施例能够以除了在本申请描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以太网控制自动化技术(EtherCAT)是一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统。自动化对通信一般会要求较短的资料更新时间(或称为周期时间)、资料同步时的通信抖动量低，而且硬件的成本要低，EtherCAT开发的目的就是让以太网可以运用在自动化应用中。

图1为现有技术中基于EtherCAT的工作流程示意图。如图1所示，EtherCAT采用标准的以太网数据帧和符合以太网标准IEEE 802.3的物理层。主站发送一个报文，报文依次经过所有从站。每个从站从主站发送的报文中寻找到各自对应的数据，并将需要交换的数据写入报文，再将报文继续传输至下一个从站。当某一网段或分支上的最后一个从站检测到开放端口(无下一个从站)时，可以利用以太网技术的全双工特性，将报文沿原传输路径返回给主站。其中，主站是网段内唯一能够主动发送报文的节点，从站只负责传输报文。若从站的数量过大，采用这种串行的传输方式将导致传输时延较大。并且，每个从站只有当自己收到报文时才能写入要上传的数据，响应速度较慢。

为此，本申请提供了一种无源光网络(passive optical network，PON)系统，代替原有的EtherCAT总线，实现主站与从站之间的并行传输，降低了传输时延，并且从站可以主动向主站上报数据，提高了所有从站的整体响应速度。

图2为本申请实施例中的一种应用于工业总线的PON系统。如图2所示，与现有工业总线系统的区别在于，在主站的位置配置了光线路终端(Optical Line Termination，OLT)，并在从站的位置配置了光网络单元(Optical Network Unit，ONU)。OLT、ONU以及分光器即可组成PON系统。具体地，主站中包括用于对从站中的终端进行控制的控制器。其中，主站中的控制器可以是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)、安全监控控制器和生产管理控制器等。从站中的终端可以是伺服电机、电磁阀和传感器等。下行传输数据时，控制器将下行数据发送至OLT，分光器再将下行数据分别传输到各个ONU，ONU选择性接收携带自身标识的下行数据并将下行数据发送至对应的终端,其中，所述对应的终端一般指ONU下行方向连接的终端。上行传输数据时，终端将上行数据发送至ONU，分光器将各路ONU发送的上行数据组合成一路信号传输到OLT，再由OLT将上行数据发送至控制器。

应理解，在实际应用中，在上述图2所示的PON系统的上层还配置有另一层PON系统。该上层PON系统同样具有OLT和ONU。例如，这里将上层PON系统称之为工厂层PON系统，将如图2所示的下层PON系统称之为设备层PON系统。具体地，上述图2中所示的主站既可以作为设备层PON系统的OLT，也可以作为工厂层PON系统的ONU。也就是说，本申请所提供的主站可以在工厂层PON系统和设备层PON系统之间起到承上启下的作用。

需要说明的是，本申请所提供的PON系统不仅限于工业应用场景，只要是符合上述图2所示系统架构的场景均适用，具体此处不做限定。

下面结合上述的PON系统对本申请提供的数据传输方法进行介绍，需要说明的是，本申请PON系统中ONU的数量可以是一个也可以是多个，考虑到实际应用中通常都是OLT与多个ONU之间进行数据交互，下面的实施例主要以多个ONU存在的场景为例进行介绍。

图3为本申请实施例中数据传输方法的一个实施例示意图。在示例中，数据传输方法包括如下步骤。

301、OLT获取与ONU对应的终端的上行传输参数。

请参照上述图2，每个ONU具有与之对应的终端，OLT可以获取每个终端的上行传输参数。其中，终端的上行传输参数包括终端每次需要发送的数据量和终端发送数据的周期。应理解，上行传输参数还可以包括终端所发送数据的数据类型等其他参数，具体此处不做限定。

302、OLT根据上行传输参数确定与ONU进行数据传输的循环周期。

本实施例中，为了使各终端可以一直保持同步工作，需要确定循环周期，使得系统中的每个环节都在循环周期内重复进行。具体地，OLT根据每个终端的上行传输参数确定循环周期。例如，OLT可以从每个终端发送数据的周期中选择最短的那个周期作为系统的循环周期。应理解，本申请不限定循环周期的具体时长，如该循环周期可以是31.25us等。其中，每个循环周期包括上行时间窗口和下行时间窗口。下行时间窗口用于OLT向ONU发送下行数据。上行时间窗口包括每个ONU用于发送上行数据的上行传输时隙，不同的ONU在每个循环周期内的上行传输时隙不同。例如，OLT可以根据各终端每次发送的数据量来为各终端对应的ONU分配上行传输时隙。

303、OLT向ONU发送上行授权消息。

本实施例中，OLT可以通过广播的方式向每个ONU发送上行授权消息，ONU根据上行授权消息即可确定各自在循环周期内的上行传输时隙。在传统的实现方式中，OLT可以在ONU每次发送上行数据之前向ONU发送上行授权消息，该上行授权消息包括带宽映射表(bandwidth map，BWmap)，BWmap中包括一个或多个授权消息结构(allocationstructure)，各ONU通过识别与自身对应的授权消息结构就能知道各自的上行传输时隙。

除此之外，本申请还提供了另一种可能的实现方式。具体地，OLT可以在ONU激活注册的阶段向ONU发送上行授权消息，上行授权消息可以是物理层操作管理和维护(physicallayer operations,administration and maintenance，PLOAM)消息或者光网络终端管理控制接口(optical network terminal management and control interface，OMCI)消息。例如，在PLOAM消息或OMCI消息的原有结构中预留部分字段用于指示各ONU在循环周期内的上行传输时隙。应理解，由于OLT和ONU之间的数据传输是在循环周期内重复进行的，因此OLT通过PLOAM消息或OMCI消息对各ONU进行上行授权后，各ONU就可以在每个循环周期内按照协商好的上行传输时隙发送上行数据。OLT也就不用每次都通过向ONU发送BWmap来通知其上行传输时隙，节省了每次发送BWmap的开销。

304、OLT在同一循环周期内的上行时间窗口接收ONU发送的上行数据，并在同一循环周期内的下行时间窗口向ONU发送下行数据。

本实施例中，OLT通过广播的方式向各ONU发送下行数据，如果将本申请所提供的PON系统应用于工业总线中，以并行传输的方式代替原有的串行传输，降低了传输时延。并且，ONU可以主动向OLT发送上行数据，不用严格按照先下行后上行的主从模式，只要OLT和ONU之间的上行传输和下行传输在同一个循环周期内进行即可，提高了系统的整体工作效率。

下面对上述图3所示的PON系统应用于工业总线场景的实施例进行进一步介绍，图4为本申请实施例中数据传输方法的另一个实施例示意图。在示例中，数据传输方法包括如下步骤。

401、OLT和ONU之间进行测距上线。

各ONU向OTL请求上线后，OLT可以为各ONU分配身份标识，并测量各ONU所对应光纤的长短，从而对各ONU进行区分，保证各ONU的上行传输不冲突。应理解，本申请中的测距上线步骤与现有技术一致，具体此处不再赘述。

402、终端通过ONU向OLT发送上行传输参数。

可选地，每个终端可以将本地的上行传输参数发送至ONU，再由各ONU将上行传输参数发送至OLT。关于上行传输参数的描述请参阅图3所示实施例中的步骤301、具体此处不再赘述。

403、控制器向OLT发送终端的上行传输参数。

可选地，除了由终端上报本地的上行传输参数外，也可以由控制器向OLT发送各终端的上行传输参数。应理解，控制器和终端之间是主从关系，由控制器对终端进行控制。在出厂时，控制器和终端都配置有一个XML格式的文件，该文件中包括了终端的上行传输参数以及厂商信息、序列号等信息。OLT解析由控制器发送的XML格式的文件即可获取到各终端的上行传输参数。

404、OLT根据上行传输参数确定与ONU进行数据传输的循环周期。

图5本申请实施例中循环周期的示意图。如图5所示，一个循环周期可以划分为时间窗口1-时间窗口5共5个部分。其中，时间窗口1用于ONU采集终端的上行数据。时间窗口2对应上述图3所示实施例步骤302中的上行时间窗口，用于各ONU向OLT发送采集到的上行数据，每个ONU在时间窗口2中的上行传输时隙不同。时间窗口3用于控制器接收OLT发送的上行数据，并根据上行数据计算得到与各终端对应的下行数据，再将下行数据发送至OLT。时间窗口4对应上述图3所示实施例步骤302中的下行时间窗口，用于OLT向各ONU广播下行数据。时间窗口5用于每个ONU向对应的终端发送下行数据，并由终端根据收到的下行数据执行相应的操作。

应理解，本申请不同于现有的工业总线系统。现有的工业总线系统采用串行的传输方式，需要控制器先发送下行数据，再依次由各终端将上行数据返回总站。本申请中，ONU先主动将采集到的上行数据发送至OLT，OLT将各ONU发送的上行数据汇总后发送至控制器，进而，控制器再发送下行数据。通过这种方式，各ONU都可以在时间窗口1内完成上行数据的采集并主动上报上行数据，相对于现有的串行传输方式，节省了不必要的等待时间，提高了工作效率。

405、OLT向ONU发送上行授权消息。

本实施例中，步骤405与上述图3所示实施例中的步骤303类似，具体此处不再赘述。

406、ONU采样终端的上行数据。

基于上述步骤404的描述可知，步骤406是在图5所示的时间窗口1内完成的。以终端是机械臂为例，该上行数据包括但不限于机械臂的位置和速度等。

407、ONU向OLT发送上行数据。

基于上述步骤404的描述可知，步骤407是在图5所示的时间窗口2内完成的。

408、OLT向控制器发送上行数据。

基于上述步骤404的描述可知，步骤408是在图5所示的时间窗口3内完成的。在一种可能的实现方式中，OLT可以将各ONU上报的上行数据直接转发至控制器。在另一种可能的实现方式中，OLT提取出各ONU上报的上行数据后将生成聚合数据帧，并将该聚合数据帧发送至控制器。图6为本申请实施例中聚合数据帧的一种结构示意图。如图6所示，该聚合数据帧的起始字段为以太网帧头，该聚合数据帧的末尾字段为帧校验序列(Frame CheckSequence，FCS)，该聚合数据帧的中间字段中依次包括各终端对应的下行数据和上行数据。OLT将各ONU发送的上行数据插入聚合数据帧中对应的上行数据字段，并将该聚合数据帧发送至控制器。

需要说明的是，OLT与控制器之间可以通过中断的方式完成时钟同步。具体地，OLT收集到所有ONU上传的上行数据后，先通知控制器可以接收上行数据了，之后再由控制器从OLT读取上行数据。

409、控制器向OLT发送下行数据。

基于上述步骤404的描述可知，步骤409是在图5所示的时间窗口3内完成的。控制器根据收到的上行数据计算出各终端对应的下行数据，再根据下行数据生成聚合数据帧，并将该聚合数据帧发送至OLT。具体地，该聚合数据帧与图6所示的结构保持一致，控制器将需要发送的下行数据插入聚合数据帧中对应的各下行数据字段，并将该聚合数据帧发送至OLT。

410、OLT向ONU发送下行数据。

基于上述步骤404的描述可知，步骤410是在图5所示的时间窗口4内完成的。应理解，OLT可以先将控制器发送的下行数据的帧格式转换为PON标准规定的帧格式，再以PON标准规定的帧格式将下行数据发送至各ONU。其中，OLT是通过广播的方式发送下行数据帧，各ONU收到下行数据帧后提取各自需要的下行数据即可。

需要说明的是，在实际应用中，OLT可能会收到不同控制器下发的下行数据。例如，OLT可以收到来自PLC的下行数据，也可能会收到来自安全监控控制器或生产管理控制器等其他控制器的下行数据。为了保证PLC所控制的终端可以优先收到数据，OLT可以根据各控制器下发的下行数据的优先级按顺序向ONU发送。应理解，如果由于低优先级的数据量过大而导致一个循环周期内无法传输完毕，还可以对该低优先级的数据进行分片，在下一个循环周期内在继续传输。

图7为OLT传输下行数据的一种时序示意图。如图7所示的PLC报文的优先级高于普通下行报文，为了保证每个循环周期的下行时间窗口内优先发送PLC报文，首先在第一个循环周期的下行时间窗口内发送PLC报文0，待PLC报文0传输完毕后再发送下行报文0，不过由于第一个循环周期无法将全部的下行报文0传输完，需要对下行报文0进行分片。先在第一个循环周期内将下行报文0分片后的第一部分传输完，之后在第二个循环周期不用传输PLC报文1的时间段内再将下行报文0分片后的第二部分传输完。应理解，低优先级的普通报文并不严格要求在循环周期的下行时间窗口内传输，循环周期内只要是没有高优先级报文传输的时间段均可以传输低优先级报文。

411、ONU向终端发送下行数据。

基于上述步骤404的描述可知，步骤411是在图5所示的时间窗口5内完成的。各终端收到下行数据后可以同步执行各自相关的操作。

本申请实施例中，OLT根据各ONU对应的终端的上行传输参数确定循环周期，OLT和各ONU之间的数据传输是在循环周期内重复进行的。各ONU根据OLT发送的上行授权消息即可知道自身在每个循环周期内的上行传输时隙，OLT也就不用每次都通过向ONU发送BWmap来通知其上行传输时隙，节省了每次发送BWmap的开销。另外，OLT通过广播的方式向各ONU发送下行数据，如果将本申请所提供的PON系统应用于工业总线中，以并行传输的方式代替原有的串行传输，降低了传输时延。并且，ONU可以主动向OLT发送上行数据，不用严格按照先下行后上行的主从模式，只要OLT和ONU之间的上行传输和下行传输在同一个循环周期内进行即可，提高了系统的整体工作效率。

上面对本申请实施例中的数据传输方法进行了描述，下面对本申请实施例中的OLT和ONU进行描述。

图8为一种可能的OLT的结构示意图。该OLT包括处理器801、存储器802以及收发器803。该处理器801、存储器802以及收发器803通过线路互相连接，其中，存储器802用于存储程序指令和数据。收发器803包含发射机和接收机。需要说明的是，该OLT可以是实现上述图3或图4所示实施例中数据传输方法的OLT。

在一种可能的实现方式中，存储器802存储了支持图3或图4所示实施例中步骤的程序指令和数据，处理器801和收发器803用于执行图3或图4所示实施例中的方法步骤。具体地，收发器803用于执行数据收发的操作，处理器801用于执行除数据收发之外的其他操作。

图9为一种可能的ONU的结构示意图。该ONU包括处理器901、存储器902以及收发器903。该处理器901、存储器902以及收发器903通过线路互相连接，其中，存储器902用于存储程序指令和数据。收发器903包含发射机和接收机。需要说明的是，该ONU可以是实现上述图3或图4所示实施例中数据传输方法的ONU。

在一种可能的实现方式中，存储器902存储了支持图3或图4所示实施例中步骤的程序指令和数据，处理器901和收发器903用于执行图3或图4所示实施例中的方法步骤。具体地，收发器903用于执行数据收发的操作，处理器901用于执行除数据收发之外的其他操作。

需要说明的是，上述图8和图9中所示的处理器可以采用通用的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，微处理器，应用专用集成电路ASIC，或者至少一个集成电路，用于执行相关程序，以实现本申请实施例所提供的技术方案。上述图8和图9中所示的存储器可以存储操作系统和其他应用程序。在通过软件或者固件来实现本申请实施例提供的技术方案时，用于实现本申请实施例提供的技术方案的程序代码保存在存储器中，并由处理器来执行。在一实施例中，处理器内部可以包括存储器。在另一实施例中，处理器和存储器是两个独立的结构。

图10为本申请提供的一种无源光网络的结构示意图。无源光网络包括OLT(1001)和ONU(1002)。OLT(1001)用于执行上述图3或图4所示实施例中由OLT执行的任意一种方法的部分或全部步骤。ONU(1002)用于执行上述图3或图4所示实施例中由ONU执行的任意一种方法的部分或全部步骤。

图11为本申请提供的一种数据传输系统的结构示意图。数据传输系统包括控制器1101、OLT(1102)、ONU(1103)和终端1104。控制器1101用于执行上述图4所示实施例中由控制器执行的任意一种方法的部分或全部步骤。OLT(1102)用于执行上述图4所示实施例中由OLT执行的任意一种方法的部分或全部步骤。ONU(1103)用于执行上述图4所示实施例中由ONU执行的任意一种方法的部分或全部步骤。终端1104用于执行上述图4所示实施例中由终端执行的任意一种方法的部分或全部步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

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，随机接入存储器等。具体地，例如：上述处理单元或处理器可以是中央处理器，通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。上述的这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

当使用软件实现时，上述实施例描述的方法步骤可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

最后应说明的是：以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

光线路终端OLT获取第一终端的第一上行传输参数，所述第一上行传输参数包括所述第一终端每次发送的数据量和所述第一终端发送数据的周期，其中所述第一终端通过第一光网络单元ONU连接到所述OLT；

所述OLT根据所述第一上行传输参数确定与所述第一ONU进行数据传输的循环周期，其中，每个所述循环周期包括上行时间窗口和下行时间窗口，所述上行时间窗口包括所述第一ONU用于发送上行数据的第一上行传输时隙，所述下行时间窗口用于所述OLT发送下行数据；

所述OLT向所述第一ONU发送上行授权消息，所述上行授权消息用于指示所述第一ONU在每个所述循环周期内的所述第一上行传输时隙；

所述OLT在同一循环周期内的第一上行传输时隙接收所述第一ONU发送的第一上行数据，并在所述同一循环周期内的下行时间窗口向所述第一ONU发送第一下行数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述OLT获取与第二终端的第二上行传输参数，所述第二上行传输参数包括所述第二终端每次发送的数据量和所述第二终端发送数据的周期，其中，其中所述第二终端通过第二光网络单元ONU连接到所述OLT；

所述OLT根据所述第一上行传输参数确定与所述第一ONU进行数据传输的循环周期包括：

所述OLT根据所述第一上行传输参数和所述第二上行传输参数确定与所述第一ONU和所述第二ONU进行数据传输的循环周期，其中，所述上行时间窗口还包括所述第二ONU用于发送上行数据的第二上行传输时隙；

所述方法还包括：

所述OLT向所述第二ONU发送上行授权消息，所述上行授权消息还用于指示所述第二ONU在每个所述循环周期内的所述第二上行传输时隙；

所述OLT在同一循环周期内的第二上行传输时隙接收所述第二ONU发送的第二上行数据，并在所述同一循环周期内的下行时间窗口向所述第二ONU发送第二下行数据。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每个所述循环周期内的所述上行时间窗口在所述下行时间窗口之前。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个所述循环周期还包括第一时间窗口，每个所述循环周期内的所述第一时间窗口位于所述上行时间窗口和所述下行时间窗口之间，所述方法还包括：

所述OLT在所述同一循环周期内的第一时间窗口向第一控制器发送所述第一上行数据和所述第二上行数据，并接收所述第一控制器发送的所述第一下行数据和所述第二下行数据，所述第一控制器用于对所述第一终端和所述第二终端进行控制，所述第一上行数据来自所述第一终端，所述第二上行数据来自所述第二终端。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述OLT在所述同一循环周期内的第一时间窗口向第一控制器发送所述第一上行数据和所述第二上行数据包括：

所述OLT生成上行聚合数据帧，所述聚合数据帧包括所述第一上行数据和所述第二上行数据；

所述OLT在所述同一循环周期内的第一时间窗口向第一控制器发送所述聚合数据帧。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述OLT在所述同一循环周期内的第一时间窗口接收所述第一控制器发送的所述第一下行数据和所述第二下行数据包括：

所述OLT在所述同一循环周期内的第一时间窗口接收所述第一控制器发送的下行聚合数据帧，所述下行聚合数据帧包括所述第一下行数据和所述第二下行数据。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述OLT在所述同一循环周期内接收第二控制器发送的第三下行数据，所述第一下行数据和所述第二下行数据的优先级高于所述第三下行数据的优先级；

所述OLT在同一循环周期内的下行时间窗口向所述第一ONU发送所述第一下行数据，并向所述第二ONU发送所述第二下行数据之后，所述方法还包括：

所述OLT在所述同一循环周期内向第三ONU发送所述第三下行数据。

8.根据权利要求1、2、4或5所述的方法，其特征在于，每个所述循环周期还包括第二时间窗口和第三时间窗口，所述第二时间窗口用于所述第一终端获取所述第一上行数据，所述第三时间窗口用于所述第一ONU向所述第一终端发送所述第一下行数据，其中，每个所述循环周期内的所述第二时间窗口在所述第三时间窗口之前。

9.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，OLT获取与第一终端的第一上行传输参数包括：

所述OLT通过所述第一ONU接收所述第一终端发送的所述第一上行传输参数；

或者，

所述OLT接收所述第一控制器发送的所述第一上行传输参数。

10.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述上行授权消息为物理层操作管理和维护PLOAM消息或光网络终端管理控制接口OMCI消息，所述第一控制器为可编程逻辑控制器PLC。

11.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

光网络单元ONU接收光线路终端OLT发送的上行授权消息；

所述ONU根据所述上行授权消息确定与所述OLT进行数据传输的循环周期和在每个所述循环周期内的上行传输时隙，其中，每个所述循环周期包括上行时间窗口和下行时间窗口，所述上行时间窗口包括所述ONU用于发送上行数据的上行传输时隙，所述下行时间窗口用于所述OLT发送下行数据；

所述ONU在同一循环周期内的上行传输时隙向所述OLT发送上行数据，并在所述同一循环周期内的下行时间窗口接收所述OLT发送的下行数据。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，每个所述循环周期内的所述上行时间窗口在所述下行时间窗口之前。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述ONU在同一循环周期内的上行传输时隙向所述OLT发送上行数据之前，所述方法还包括：

所述ONU在所述同一循环周期内接收终端发送的所述上行数据。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述下行数据由控制器发送至所述OLT，所述控制器用于对所述终端进行控制，所述ONU在同一循环周期内的下行时间窗口接收所述OLT发送的下行数据之后，所述方法还包括：

所述ONU在所述同一循环周期内将所述下行数据发送至所述终端。

15.根据权利要求11、12或14所述的方法，其特征在于，所述ONU接收所述OLT发送的上行授权消息之前，所述方法还包括：

所述ONU接收终端发送的上行传输参数，并将所述上行传输参数发送至所述OLT，所述循环周期由所述OLT根据所述上行传输参数确定，所述上行传输参数包括所述终端每次发送的数据量和所述终端发送数据的周期。

16.一种光线路终端OLT，其特征在于，包括：

处理器、存储器以及光收发器，所述处理器、所述存储器以及所述光收发器通过线路互相连接，所述处理器调用所述存储器中的程序代码用于执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。

17.一种光网络单元ONU，其特征在于，包括：

处理器、存储器以及光收发器，所述处理器、所述存储器以及所述光收发器通过线路互相连接，所述处理器调用所述存储器中的程序代码用于执行如权利要求11至15中任一项所述的方法。

18.一种无源光网络，其特征在于，所述无源光网络包括：如权利要求16所述的OLT和如权利要求17所述的ONU。

19.一种数据传输系统，其特征在于，包括：控制器、光线路终端OLT、光网络单元ONU和终端，其中所述终端通过所述ONU连接到所述OLT；

所述OLT用于：获取与所述终端的上行传输参数，根据所述上行传输参数确定与所述ONU进行数据传输的循环周期，并向所述ONU发送上行授权消息，其中，每个所述循环周期包括上行时间窗口和下行时间窗口，所述上行时间窗口包括所述ONU用于发送上行数据的上行传输时隙，所述下行时间窗口用于所述OLT发送下行数据，所述上行授权消息用于指示所述ONU在每个所述循环周期内的上行传输时隙；

所述ONU用于：在同一循环周期内接收所述终端发送的上行数据，并将所述上行数据发送至所述OLT；

所述OLT还用于：在所述同一循环周期内接收所述控制器发送的下行数据，并将所述下行数据发送至所述ONU；

所述ONU还用于：在所述同一循环周期内将所述下行数据发送至所述终端。

20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机指令，当所述计算机指令在计算机设备上运行时，使得所述计算机设备执行如下方法：

获取第一终端的第一上行传输参数，所述第一上行传输参数包括所述第一终端每次发送的数据量和所述第一终端发送数据的周期，其中所述第一终端通过第一光网络单元ONU连接到网络；

根据所述第一上行传输参数确定与所述第一ONU进行数据传输的循环周期，其中，每个所述循环周期包括上行时间窗口和下行时间窗口，所述上行时间窗口包括所述第一ONU用于发送上行数据的第一上行传输时隙，所述下行时间窗口用于发送下行数据；

向所述第一ONU发送上行授权消息，所述上行授权消息用于指示所述第一ONU在每个所述循环周期内的所述第一上行传输时隙；

在同一循环周期内的第一上行传输时隙接收所述第一ONU发送的第一上行数据，并在所述同一循环周期内的下行时间窗口向所述第一ONU发送第一下行数据。

21.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机指令，当所述计算机指令在计算机设备上运行时，使得所述计算机设备执行如下方法：

接收光线路终端OLT发送的上行授权消息；

根据所述上行授权消息确定与所述OLT进行数据传输的循环周期和在每个所述循环周期内的上行传输时隙，其中，每个所述循环周期包括上行时间窗口和下行时间窗口，所述上行时间窗口包括用于向所述OLT发送上行数据的上行传输时隙，所述下行时间窗口用于所述OLT发送下行数据；

所述ONU在同一循环周期内的上行传输时隙向所述OLT发送上行数据，并在所述同一循环周期内的下行时间窗口接收所述OLT发送的下行数据。

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