CN1264966A - 光通信用户网中在主数字终端和光网络单元之间建立处理器间通信协议的方法 - Google Patents

光通信用户网中在主数字终端和光网络单元之间建立处理器间通信协议的方法 Download PDF

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Abstract

在组成光通信用户网的HDT处理器和多个光网络单元(ONU)间建立通信协议的方法,包括:从作为发射机的HDT或ONU之一向作为接收机的ONU之一或HDT发送包含处理器间通信(IPC)消息的协议数据单元(PDU)数据;为响应PDU数据从接收机向发射机发送PDU确认消息;若未收到PDU确认消息,发射机再次发送PDU数据;在重新发送PDU数据预定次数后发射机还未收到接收机的PDU确认消息,则认定IPC失败。

Description

光通信用户网中在主数字终端和光网络单元之间 建立处理器间通信协议的方法
本发明涉及光通信用户网，尤其涉及这种用户网中在主数字终端和光网络单元之间建立处理器间通信协议的方法。
为提高传输性能，光通信电缆和光传输系统要被安装在电话办公室和用户之间，这就导致用被称做是光用户环路的逻辑环路来代替电子环路。这也改变了电话局和用户终端之间的连接方式，使其从单个接入转变成为多个接入。这样形成的通信网络叫做光通信用户网。
参考图1，中央办公室(C0)100的主数字终端(HDT)一般是通过组成光纤的各个传输线路106-1～106-n连接到多个光网络单元(ONU)104-1～104-n。这样就由HDT102和若干ONU组成光通信用户网，这样的例子在1996年11月12日授权给发明人James P.Dunn的美国专利No.5574783中，在1998年8月4日授权给发明人FrankK1opfer等授权的美国专利No.5790171中，在1998年3月31日出版的韩国通信协会期刊15卷第3期第30～31页和图9中，在题为《超高速光通信技术》的出版物第458～461页和图17.10中，以及在1996年12月27日由韩国Hongneung科学出版公司出版、韩国通信协会主编的通信系列丛书中有介绍。根据这些文献，HDT102如图1所示那样被安装在中央办公室100内用作为光通信用户网的服务节点，或者被安装在宽带光通信用户网的远程节点中。同时，光传输线106-1～106-n分别与光网络单元104-1～104-n相连接，这些光网络单元是直接被连接到或间接通过用户驻地网被连到各种各样用户终端的用户接入单元。
在这种光通信用户网中，要求要有HDT和ONU之间的处理器间通信(IPC)。传统意义上讲，HDT和ONU之间的IPC协议是由TCP/IP(传输控制协议/互连网协议)来完成的。然而，由于HDT和ONU之间的IPC仅仅要求由TCP/IP所提供的很简单的一部分功能，所以复杂的TCP/IP反而降低了处理消息的速度。
本发明的一个目的在于，提供一种建立能够通过简单方法来提高处理IPC消息的性能的新IPC协议的方法。
根据本发明，一种在构成光通信用户网的HDT处理器与多个光网络单元(ONU)之间建立通信协议的方法包含如下步骤：从作为发射机的HDT或ONU之一向作为接收机的ONU之一或HDT发送包含IPC消息的协议数据单元(PDU)数据；为响应PDU数据，从接收机向发射机发送PDU确认消息；如果没有收到PDU确认消息，则发射机再次发送PDU数据；如果在重新发送PDU数据预定次数之后，发射机仍然没有收到来自接收机的PDU确认消息，则认定IPC失败。
下面仅通过例子并参考附图更加详细地描述本发明。
附图简述
图1是用来说明传统的光通信用户网的框图。
图2是用来说明HDT和ONU之间的本发明的IPC协议的结构框图。
图3以图例方式给出根据本发明的PDU数据格式。
图4A到4C给出根据本发明的IPC协议的过程步骤。
图5是用来说明组成本发明的IPC协议的任务的原理图。
图6A到6F给出具体体现本发明的IPC协议的数据结构。
图7是给出根据图5所示的本发明的IPC协议任务的IPC连接步骤的流程图。
图8是给出根据图5所示的本发明的IPC协议任务的IPC断接步骤的流程图。
图9是给出发送一条根据图5所示的本发明的IPC协议任务的IPC消息的步骤流程图；以及
图10是给出接收一条根据图5所示的本发明的IPC协议任务的IPC消息的步骤流程图。
整个描述和附图使用相同的参考数字来代表相同的功能单元。而且，为避免引起对新概念的误解，有关传统单元的详细描述被省略掉。
参考图2，IPC协议包含IPCP(处理器间通信协议)服务接口200、IPCP核心202以及MAC(介质访问控制)服务接口204，这些部分通常被用于如图1中所示的每一个HDT102和ONU104-1～104-n之中。IPC接口200使得以IPC消息的形式出现的任务与MAC服务接口204独立地进行连接，从而交换大量的消息。IPCP核心202用来为IPCP修改从IPCP服务接口200或MAC服务接口204所接收到的消息。MAC服务接口204通过相应的设备驱动器与要访问的介质交换大量的由IPCP核心202修改过的IPCP消息。
用于IPCP的消息被格式化成如图3所示的5种类型，即PDU数据、PDU紧急数据、PDU确认消息(ACK PDU)、PDU问候消息、和PDU问候确认消息。PDU数据被用来发送普通的IPC消息。PDU紧急数据被用来发送例如为了下载程序等紧急的IPC消息。PDU确认消息是为响应PDU数据而被接收机用来向发射机发送确认消息。当检测到目前在通信双方之间没有PDU数据交换时，PDU问候消息被通信的一方用来查询另一方是否处于正常的操作状态。PDU问候确认消息是为响应PDU问候消息而被接收机用来向发射机发送确认消息。
参考图3，索引号(a)表明包含PDU类型域、序列号域和信息域的PDU数据格式。索引号(b)表明包含PDU类型域和信息域的PDU紧急数据格式。索引号(c)表明仅仅含有PDU类型域的PDU确认消息、PDU问候消息和PDU问候确认消息的格式。PDU类型域包含4个八位二进制数，即4个字节，用来指明相应的PDU类型，根据表1所示的PDU类型该类型域被分配给不同的值。
               表1
   PDU类型    PDU类型域的值
   PDU数据    0×01
   PDU紧急数据    0×02
   PDU确认消息    0×03
   PDU问候消息    0×04
   PDU问候确认消息    0×05
此外，序列号域也有4个字节，用于给每一个被发送的PDU分配一个序列号，从而避免由重复接收信息而产生的错误。信息域含有6500个字节，用来承载大量的要与服务接口进行交换的IPC消息。
参考图4A到4C的IPC协议的过程步骤，给出了通过使用图3中给出的PDU在HDT102和ONU104-1～104-n之间实现的IPC。在本案例中，假设子网300和302中的一个是HDT102，另一个是ONU104-1～104-n的其中之一。为了方便且避免混淆，在此采用“子网”这个名称，其中一个相对另一个来说可以做为发射机或接收机。在本实施例方案中，子网300做为发射机，子网302做为接收机。
参考图4A，在步骤400中要求发送一条IPC消息，做为发射机的子网300向做为接收机的子网302发送包含IPC消息的PDU数据，且在初始化第一定时器T100之后把子网300的状态由空闲状态转到等待PDU确认消息的待机状态，第一定时器可以被定为例如1秒。接着，在步骤402中子网302发送PDU确认消息去通知子网300已收到了PDU数据。子网300分别给按顺序地向子网302发送的PDU数据分配序列号，子网302保留先前的序列号以便与在步骤400中当前所收到的PDU数据的当前序列号做比较。如果两个序列号相同，子网302就不对与先前的PDU数据相同的当前PDU数据进行处理。否则，就要对包含在当前PDU数据中的IPC消息进行处理。当然，直到接收到前一个发送给子网302的PDU数据的PDU确认消息，子网300才会再发送另外的PDU数据。
按步骤接收到PDU确认消息，子网300则终止发送，从准备接收PDU确认消息的待机状态到空闲状态。然而，如果有附加的IPC消息要发送，则子网300要如步骤400中那样在另一步骤404中向子网302发送附加PDU数据。如果直到第一定时器T100超时也没有收到来自子网302的对附加PDU数据的PDU确认消息，则子网300在下一步骤406中重新发送附加PDU数据，并刷新第一定时器T100，等待PDU确认消息。当然，重新发送的PDU数据的序列号不会增加。如果直到被刷新的第一定时器T100超时，也同样还没有收到来自子网302的对重发的附加PDU数据的PDU确认消息，则子网300在另一步骤408中再次重发附加PDU数据，再次刷新第一定时器T100且等待PDU确认消息。这样，如果第一定时器超时的次数超过了预定次数，例如3次，子网300将状态由等待PDU确认消息的待机状态转到IPC失败状态，认定所请求的IPC失败。
参考图4B给出发送紧急IPC消息的过程，子网300在步骤410中发送一个PDU紧急数据，但是并不等待PDU确认消息。子网302在收到PDU紧急数据之后，仅仅处理紧急IPC消息，而不再发送PDU确认消息。
参考图4C，两个子网300和302之一向另外一个处于空闲状态、处于等待PDU确认消息的待机状态、或者当它们之间没有PDU数据交换时处于IPC失败状态的子网发送PDU问候消息。也就是，为能周期性地判别双方之间的IPC是否有效，第一方可以根据第二定时器T200设置好的例如每10秒的时间间隔向另一方发送PDU问候消息，另一方可以响应PDU问候消息向第一方发送PDU问候确认消息。在本案中，如果直到预先定好时间的第三定时器超时(第三定时器可以被预定为例如30秒)，第一方也没有收到PDU问候确认消息，则该方认定IPC失败。这样，可以通过使用图3所示的PDU来简单地处理HDT102和ONU104-1～104-n之间交换的消息，使得本发明的建立IPCP的方法与复杂的TCP/IP相比，其处理消息的能力有所提高。
参考图5，根据由IPCP任务500、任务510和AAL5(ATM适配层5)设备驱动器512和LAN(局域网)设备驱动器516组成的结构来建立IPCP。为IPCP任务500提供了图6所示的数据结构以便根据流程图7到10来建立如图3到4C所示的IPCP。任务510是请求IPC的子网300和302的各任务之一。AAL5和LAN设备驱动器512和516分别被应用于AAL5设备514和LAN设备518，相应地，AAL5设备514或LAN设备518被应用于子网300和302之间的连接介质。从任务510向对方子网发送IPC消息需要通过一个IPC发送队列504和IPCP任务500。或者，IPCP任务500通过分配队列506从对方子网向任务510发送一条IPC消息。而且，通过IPC接收队列508从AAL5或LAN设备驱动器512或516向IPCP任务500发送PDU。第一定时器T100到第三定时器T300在定时器模块502中被设置，由IPCP任务500启动或清除。
首先，当任务510向对方子网发送IPC消息的邮箱，IPCP任务500受到起动，以便去检查IPC发送队列504和IPC接收队列508。在此情况中，由于来自任务510的IPC消息被存储在IPC发送队列504中，所以在步骤S1中IPCP任务500将从发送队列504中接收IPC消息，以便在步骤S2中把该消息转换成PDU类型。接着在步骤S3中，IPCP任务500根据其目的地址向AAL5或LAN设备驱动器512或516发送IPC消息的PDU，在步骤S4中启动一个已经在定时器模块502中注册过的定时器。
或者，当AAL5或LAN设备驱动器512或516向子网510发送IPC消息的邮箱时，IPCP任务500受到起动，以便去检查IPC发送队列504和接收队列508。在本情况中，由于IPC消息被存储在IPC接收队列508中，所以在步骤S5中IPCP任务500从接收队列508中接收IPC消息PDU，以便在步骤S6中根据图4A到4C所示的协议去处理消息。接着在步骤S7中取消在步骤S4中注册的定时器，在步骤S8中IPCP任务500通过分配队列506向任务510发送由收到的PDU转换成的IPC消息。
根据与图6A到6F相关联的流程图7到10来描述IPCP任务500所要求的数据结构，由图2给出的IPCP服务接口200来提供图6A到6C所示的数据结构，由图2给出的IPC核心202来提供图6D中的数据结构，以及由MAC服务接口204来提供图6E到6F中数据结构。
图6A给出链接用户管理器“linkUserManager[MAX_SUBNET]”600的结构，它根据IPC的子网数目有多个链接用户实体。也就是，给一个链接用户实体分配一个与之连接的子网。图6B给出链接用户实体“LinkUserEntity”602的结构，它包括一个参数，即用于检测连接的连接标志“connFlag”，以及一个用于指向图6C中的链接用户604的链接用户指针“*linkUser”。链接用户“LinkUser”604包含一个由“*next”和“*prev(previous)”所代表的链接列表信息、一个用于指向图6D中的链接提供器606的链接提供器指针“*linkProvider”、以及一个用于识别所连接的例如虚通道标识(vpi)/虚通路标识(vci)的子网的子网信息“subnet”。
图6D给出链接提供器“LinkProvider”606，它包含：一个由“*next”和“*prev”所代表的链接列表信息、一个指向连接链接用户的链接用户指针“linkUser”、用于根据生成事件识别功能和连接的IPC服务访问点标识“ipcSapId”、指向图6E中的MAC提供器608的MAC提供器指针“macProvider”、用于代表当前连接状态的链接状态“linkState”、在等待发送给该连接的当前PDU确认消息期间用来缓存下一个PDU的等待队列“waitingQ”，用来保存每当有PDU数据被发送时就被加1的前一次发送PDU数据的序列号的发送序列号“txSeqNum”、用来保存前一次收到PDU数据的序列号以便可判别当前收到的PDU数据是否与前一次收到的PDU数据相同的接收序列号“rxSeqNum”、用来保存每当第一定时器超时时便可认定IPC失败所完成的重发次数的重发计数“retransmitCnt”，以及用来缓存用于重发的前一次发送的PDU数据的当前发送数据“*currentTxdata”。
图6E给出用来管理与子网相连接的设备驱动器的MAC提供器“macProvider”608，它可以有各种类型，例如AAL5提供器和HDLC(高级数据链路控制)提供器。例如参考图6F，MAC提供器608有两个AAL5提供器“Aal5Provider”610和612，其每一个包含：由“*next”和“*prev”所代表的链接列表信息、用于判断所连接的子网的连接类型(例如设备驱动器)的子网类型“subnetType”、用来指向被连接的链接提供器606的链接提供器指针“macUser”、用来鉴别根据所生成事件而处理的功能的MAC服务访问点标识“macSapId”、用来识别用于连接选中的设备驱动器和相应子网之间路径的例如在AAL5的情况中的虚通路标识/虚通道标识vpi/vci的子网标识“subnet”、以及用来鉴别特定的AAL5提供器610和612之一以便将AAL5从一个特定虚通路标识/虚通道标识vpi/vci传送出去的AAL5服务访问点标识“Aal5SapId”。
下面对含有图6中所示数据结构的IPCP任务500的步骤进行描述。首先参考图7，当IPCP任务500如图5中的步骤S1那样，在步骤700中接收到子网请求IPC的消息时，在步骤702中它判断请求IPC的子网是否在图6A中所示的链接用户管理器600中注册。如果没有被检测到注册，在步骤704中所请求的IPC被当作错误而不可实现。然而，如果检测到已经注册，则在步骤706中判断图6B中给出的链接用户实体的连接标志“connFlag”是否被激活。如果被激活，由于当前的子网正在被连接而工作，则在步骤716中完成所请求的IPC连接。否则，在步骤708中激活图6B中给出的链接用户实体的连接标志“connFlag”，生成且初始化图6C中给出的链接用户604，请求对IPC消息的连接，以及根据请求IPC的子网修改图6C中给出的链接用户604的内容。接着在步骤710中，生成且初始化图6D中给出的链接提供器606，在步骤712中根据子网来决定MAC提供器608的类型。最后在步骤714中，根据子网连接类型生成且初始化设备驱动器(即设备驱动器类型)，启动第二和第三定时器T200和T300，然后在步骤716中完成连接。在此情况中，设备驱动器是AAL5，生成且初始化图6F中给出的AAL5提供器610和612。
其次，参考图8，当IPCP任务500如图5中的步骤S1那样，在步骤800中接收到请求IPC断接的消息时，它在步骤802中判断请求断接的子网是否在图6A中给出的链接用户管理器600中注册。如果没有注册，在步骤804中该请求消息被认定出错。否则，在步骤806中它判断图6B中给出的链接用户实体602的连接标志“connFlag”是否被激活。如果标志没有被激活，由于没有连接存在，在步骤814中完成断接。然而如果标志被激活，则在步骤808中任务500可以删除图6F中给出的AAL5设备提供器610，其方法是：根据图6B中的链接用户实体602的链接用户信息“linkUser”去定位图6C中的链接用户604，根据链接用户604的链接提供器信息“linkProvider”以及链接提供器606的MAC提供器信息“macProvider”去定位图6D中给出的链接提供器606，而且还要进一步根据AAL5提供器610的MAC用户信息“macUser”去定位链接提供器606。在步骤810中，该任务终止第二定时器T200，删除图6D中给出的链接提供器606，接着根据链接提供器606的链接用户信息“linkUser”去定位图6B中的链接用户实体602。接下来在步骤812中，令用户实体602的连接标志“connFlag”失效，根据链接用户信息“linkUser”去删除链接用户604，最后在步骤814中完成断接。
第三，参考图9，当IPCP任务500如图5中的步骤S1那样，在步骤900中接收到请求发送IPC消息的消息，它在步骤902中判断请求发送的子网是否在图6A中给出的链接用户管理器600中注册。如果没有注册，在步骤904中认定请求错误而无效。否则，任务500在步骤906中判断图6B中给出的链接用户实体602的连接标志“connFlag”是否被激活。如果标志没有被激活，在步骤908中认定请求错误。然而如果标志被激活，则在步骤910中根据IPC消息的目的地址把图6C中的链接用户604的信息插入到连接标志，且发送该消息、子网信息和链接用户604的链接提供器信息“linkProvider”的内容。接着在步骤912中，把IPC消息格式化成PDU数据，根据协议转化图6D中给出的链接提供器606的内容，发送链接提供器606的MAC提供器信息“macProvider”、子网信息以及PDU数据的地址。接下来在步骤914中，根据子网确定用于传送PDU数据的提供器类型，在步骤916中根据与相应的子网所连接的设备驱动器类型来选择AAL5设备驱动器512或LAN设备驱动器516以便去发送PDU数据，并且启动第一定时器T100，最后在步骤918中终止。
最后，参考图10，当IPCP任务500如图5中的步骤S1那样在步骤1000中从AAL5或LAN设备驱动器512或516中接收到PDU，则它根据子网类型信息“subnet Type”和“SapId”去鉴别图6E中给出的MAC提供器的类型，在步骤1002中查找AAL5提供器610、612的AAL5服务访问点标识“Aal5SapId”从而去判断相应的连接是否存在。如果连接不存在，在步骤1004中认定PDU接收错误。然而如果连接存在，任务则在步骤1006中发送接收到的PDU和AAL5提供器的地址。接着在步骤1008中，检索PDU序号以便去和所收到的序号“rxSeqNum”相比较。如果当前PDU的序号与接收序号“rxSeqNum”相同，由于与前一次接收的IPC消息相同因而在步骤1010中当前的PDU被丢弃。或者，如果在步骤1012中检测到当前的PDU就是PDU确认消息，则在步骤1014中终止第一定时器。否则，如果当前PDU不是PDU确认消息，则在步骤1016中发送当前PDU，修改图6D中给出的链接提供器606的内容，即接收的序号“rxSeqNum”和链接状态信息“linkState”，将其转发到分配队列506，最后在步骤1018中终止。
如此，如图5到10所示，本发明的IPCP提供单个任务500去管理IPC消息的发送和接收，使得图2中给出的IPCP服务接口200、IPCP核心202和MAC服务接口204可以独立地工作以便处理任何IPC消息。而且，可以仅仅通过提供根据连接介质的合适的设备驱动器，该协议就可以很容易地有多种应用。很显然对本领域的技术人员来说，可以对在此所描述的与特定实施例及附图相联系的本发明做各种的变化和修改，而不会脱离本发明的宗旨。

Claims (10)

1.在组成光通信用户网的主数字终端(HDT)处理器和多个光网络单元(ONU)之间建立通信协议的方法，包含如下步骤：
从作为发射机的该HDT或该ONU之一向作为接收机的该ONU之一或该HDT发送包含处理器间通信(IPC)消息的协议数据单元(PDU)数据；
为响应该PDU数据从该接收机向该发射机发送PDU确认消息；
如果没有收到该PDU确认消息，则该发射机再次发送该PDU数据；以及
在重新发送该PDU数据预定次数之后，该发射机还没有收到来自该接收机的该PDU确认消息，则认定该IPC失败。
2.权利要求1中定义的方法，其特征在于，其中该PDU数据包含：
用于代表该PDU数据类型的PDU类型域；
用于给该PDU数据分配序列号、以便根据IPC消息去鉴别顺序发送的PDU数据的序列号域；以及
被分配来存储代表该IPC消息数据的信息域。
3.权利要求2中定义的方法，其特征在于，其中该PDU确认消息仅仅包含有用于代表该PDU确认消息类型的PDU类型域。
4.权利要求1中定义的方法，其特征在于，进一步包含如下步骤：
从该发射机向该接收机发送包含IPC消息的PDU紧急数据；以及
令该接收机处理该PDU紧急数据。
5.权利要求4中定义的方法，其特征在于，其中该PDU数据包含：
用于代表该PDU数据类型的PDU类型域；
用于给该PDU数据分配序列号、以便根据IPC消息去鉴别顺序发送的PDU数据的序列号域；以及
被分配来存储用于代表该IPC消息数据的信息域。
6.权利要求5中定义的方法，其特征在于，其中该PDU紧急数据包含：
用于代表该PDU紧急数据类型的PDU类型域；
被分配来用于存储代表该IPC消息的数据的信息域。
7.权利要求6中定义的方法，其特征在于，其中该PDU确认消息仅仅包含有用于代表该PDU确认消息类型的PDU类型域。
8.在组成光通信用户网络的HDT处理器和多个ONU之间建立通信协议的方法，包含如下步骤：
从作为发射机的该HDT或该ONU之一向作为接收机的该ONU之一或该HDT发送包含IPC消息的PDU数据；
为响应该PDU数据，从该接收机向该发射机发送PDU确认消息；
如果没有收到该PDU确认消息，则该发射机再次发送该PDU数据；
在重新发送该PDU数据预定次数之后，该发射机还没有收到来自该接收机的该PDU确认消息，则认定该IPC失败；
如果在该接收机和该发射机之间没有检测到PDU数据，则周期性地从该发射机和该接收机之一向另外一方发送PDU问候消息；
为响应PDU问候消息，从另一方向该方发送PDU问候确认消息；
如果在预定时间内该方没有检测到PDU问候确认消息，则认定该IPC失败。
9.权利要求8中定义的方法，其特征在于，其中该PDU数据包含：
用于代表该PDU数据的PDU类型域；
用于给该PDU数据分配序列号、以便根据IPC消息去鉴别顺序发送的PDU数据的序列号域；以及
被分配来存储用于代表该IPC消息数据的信息域。
10.权利要求9中定义的方法，其特征在于，其中该PDU确认消息、PDU问候消息和PDU问候确认消息中的每一个仅仅包含有用于代表其类型的PDU类型域。
CN00101137A 1999-02-23 2000-01-20 光通信用户网中在主数字终端和光网络单元之间建立处理器间通信协议的方法 Pending CN1264966A (zh)

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CN103369497A (zh) * 2012-03-27 2013-10-23 中兴通讯股份有限公司 触发消息计数器的更新方法、机器类型通信服务器和终端

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