CN1497908A - 以太网无源光网络中的多点选通控制块及其方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种MAC(媒体访问控制)控制块,用于控制以太网无源光网络(EPON)中的多个MAC客户机和多个MAC之间的数据传输。所述MAC控制块包括:所述多个MAC客户机和所述多个MAC,所述多个MAC与用于形成数据传输帧的MAC客户机相关联;多个光多点(OMP)块,连接在所述MAC客户机与MAC之间,用于实现多点控制协议(MPCP);以及多点选通控制块,用于控制所述OMP块,使得在所述OMP模块中的任何一个正在传送数据时,阻止其他OMP块传送数据。

Description

以太网无源光网络中的多点选通控制块及其方法
技术领域
本发明大体上涉及一种以太网无源光网络(EPON),更具体地,涉及一种EPON的光线路终端(OLT)和多个光网络单元(ONU)之间的有效多点选通控制方法。
背景技术
最近已经完成了针对千兆以太网和异步传送模式-无源光网络(ATM-PON)的媒体访问控制(MAC)的标准化,并在IEEE802.3z和ITU-TG.983.1中公开了该标准的内容。在ATM-PON中,利用由具有指定大小的ATM信元组构成的帧,进行上行和下行传输。在树型PON中,OLT有选择地将下行信元插入到要分配给各个ONU的帧中。
图1是描述了普通无源光网络的物理网络结构的方框图。图1示出了三个ONU110-1到110-3与一个OLT100相连的示例。至少一个终端用户(或网络设备)120-1到120-3与ONU110-1到110-3中的每一个相连。通过ONU110-1到110-3,将终端用户120-1到120-3所发送的数据131-1到133-1传送给OLT100。
在操作中,对于上行传送,通过时分复用(TDM)对ONU的数据进行访问。作为无源元件的光分布网络(ODN)通过所谓的测距(ranging)方法,防止数据冲突。换句话说,在上行传输期间,在向OLT100进行传输之前,对来自ONU110-1到110-3的数据进行多路复用。在下行传输期间,接收OLT100所广播的数据的ONU110-1到110-3从所接收到的数据中只选择其自己的数据。为此目的,上行和下行帧包括分配在专用ATM信元或通用ATM信元中、能够在特定的周期交换消息的字段。随着因特网技术的发展,现在用户侧需要更宽的带宽,所以通常利用千兆以太网技术实现端对端传输,千兆以太网技术相对于要求对IP分组进行分割并具有有限带宽的ATM技术,提供了较为便宜的设备和更宽的带宽。因而,代替ATM技术,对于PON结构,以太网技术是理想的。目前,以EFM(第一英里中的以太网)的名义,在IEEE802.3ah中正在对这种EPON进行标准化。
与传统的基于以太网的网络不同,这种EPON的特征在于具有点对多点结构,而不是点到点(PTP)结构。因而,IEEE802.3ah草案v1.0引入了虚MAC(vMAC)结构,使得作为主控的OLT可以有效地管理各个ONU。
图2是描述了EPON标准中、针对OLT的vMAC结构的示意图。如图2所示,与现有的MAC不同,所描述的MAC被分为几个虚MAC,并且将虚MAC映射到相应的ONU。即,在接收到帧时,协调子层(reconcilesublayer)(RS)分析逻辑链路标识符(LLID),将所接收到的帧分割成与LLID相关联的vMAC,并向上层传送分割后的帧。在实际应用中,可以随意地利用一个MAC来实现vMAC。
在这种情况下,在MAC控制层获得了用于实现EPON的多点控制协议(MPCP)以及管理和控制多个MAC的功能的光多点(OMP)功能块。因而,在IEEE802.3ah中,将此称作“多点MAC控制”。OMP功能块包括在现有MAC控制中所执行的流控制功能以及如选通处理、报告处理和发现处理功能等MPCH功能。
同时,在目前在IEEE802.3ah中正在进行的EPON标准化中,需要控制块,用于通知针对帧传输的各个逻辑或物理MAC,以便使几个MAC客户机通过其逻辑或物理MAC向一个PHY或物理端口发送帧。如果几个逻辑或物理MAC同时传送帧,则可能在MAC所共享的PHY或物理端口处发生冲突。
为了防止MAC之间的这种冲突,正在进行的IEEE802.3ah EPON标准化提出了用于控制冲突的复用控制。其基本工作原理在于:向各个逻辑或物理MAC提供传输允许信号(transmitEnable),以控制MAC何时可以传送帧以及可以传送多长时间。
图3是描述了几个MAC客户机向一个物理端口传送帧的示意图。如图3所示,多路复用控制块230可以控制(或通知)几个逻辑或物理MAC何时可以传送帧以及可以传送多长时间。但是,在逻辑或物理MAC204响应其打开的传输允许信号(transmitEnable)传送帧时,如果将MAC204的传输允许信号transmitEnable关闭,并打开逻辑或物理MAC214的传输允许信号(transmitEnable),则在MAC204正在传送的帧与MAC214新传送的帧之间发生冲突。为了防止冲突,必须立即暂停MAC204所进行的帧传输。结果,在传统的标准技术中,在帧传输期间,可能会发生帧冲突或帧丢失。
在这种结构中,由于MAC客户机以及MAC是分开的,需要一种机制,能够在从MAC客户机到MAC的帧传输期间,每次只传输一个帧。但是,目前的草案并未提供对其的定义。
发明内容
本发明涉及一种能够解决同步问题的控制机制,从而在来自按照vMAC结构管理多个MAC实体(entry)的多MAC结构中的多个MAC客户机的帧传输期间,每次只传输一个帧。
本发明的一个方面在于提供了一种多点选通控制块及其方法,通过增加transmission_in_progress状态变量,防止帧传输期间的帧冲突或帧丢失。
本发明的另一方面在于提供了一种MAC(媒体访问控制)控制块,用于控制以太网无源光网络(EPON)中的多个MAC客户机和多个MAC之间的数据传输。所述MAC控制块包括:所述多个MAC客户机和所述多个MAC,所述多个MAC与用于形成数据传输帧的MAC客户机相关联;多个光多点(OMP)块,连接在所述MAC客户机与MAC之间,用于实现多点控制协议(MPCP);以及多点选通控制块,用于控制所述OMP块,使得在所述OMP模块中的任何一个正在传送数据时,阻止其他OMP块传送数据。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述,本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加清楚,其中:
图1是描述了普通无源光网络的物理网络结构的方框图;
图2是依照EPON标准描述了OLT的vMAC结构的示意图;
图3是描述了几个MAC客户机向一个物理端口传送帧的示意图;
图4是按照本发明的实施例描述了多点选通控制块和OMP块的方框图;
图5是描述了图4所示的多点选通控制块的放大图;
图6按照本发明的实施例描述了多点选通控制块的状态图;以及
图7是按照本发明的另一实施例的多点选通控制块的状态图。
具体实施方式
现在,将参照附图,对本发明的几个优选实施例进行详细描述。为了清楚和简洁的目的,省略了这里所并入的公知功能和结构的详细描述。
图4是按照本发明的实施例描述了多点选通控制块和OMP块的方框图。如图4所示,多个MAC和MAC客户机通过由MA_data.request、MA_data.indication、MA_control.request和MA_control.indication所指示的现有802.3业务相互进行对接。MAC和MAC客户机与多点MAC控制层300中的OMP块320和322相连。多点选通控制功能块提出了一种通过设置transimitEnable[i]状态变量和transimission_in_progress[i]状态变量来控制各个OMP块的方案。在状态变量中,由‘i’表示的索引代表对每个vMAC的连接。
在操作中,多点选通控制块330向与MAC客户机相连的OMP块320和322提供transmitEnable[i]状态变量,控制MAC客户机所进行的帧传输。在从与MAC客户机相连的OMP块320和322中的任何一个接收到transmission_in_progress[i]状态变量时,多点选通控制块330阻止其他MAC客户机传送帧,确定MAC客户机之一正在传送帧。
这里,在transmitEnable[i]状态变量中,将返回值表达为布尔值。如果返回值为真,表示打开了传送通路,允许从MAC客户机到其相关MAC的数据传输。但是,如果返回值为假,表示关闭了传送通路,阻止从MAC客户机到其相关MAC的数据传输。此外,以如下方式设置状态变量的数值:只将所有状态变量中的一个设置为真,从而每次只打开针对一个MAC的传送通路。
类似地,transmission_in_progress[i]状态变量表示当前MAC是否正在传送帧。同样,在transmission_in_progress[i]状态变量中,将返回值表达为布尔值。如果返回值为真,表示存在当前正在传输的帧。但是,如果返回值为假,表示不存在当前正在传输的帧。
在图4中,LaserControl状态变量是控制MAC和物理层的稳定变量(stable variable)。为了控制以突发模式进行操作的EPON中的激光器,将LaserControl状态变量提供给激光器,在帧传输期间,打开/关闭激光器。在OLT中,其缺省值为打开值。
图5是描述了图4所示的多点选通控制块的放大图。多点选通控制功能块330通过设置transmitEnable[i]状态变量和transmission_in_progress[i]状态变量来控制OMP块。这里,如上所述,‘i’用于标识vMAC。例如,多点选通控制功能块330利用transmitEnable[i]状态变量,指示从MAC客户机到特定的vMAC(2)的数据传输,之后,从vMAC(2)接收表示当前MAC是否正在传送帧的transmission_in_progress[i]状态变量。根据来自vMAC(2)的transmission_in_progress[i]状态变量,多点选通控制功能块330将表示MAC客户机是否能传送数据的transmitEnable[i]状态变量提供给vMAC(1),借此通知与vMAC(1)相关联的MAC客户机是否能传送帧。
图6按照本发明的实施例描述了多点选通控制块的状态图。为了助于理解本发明,在讨论图6之前,将给出这里所用的变量的定义。
如果任何一个MAC客户机请求数据传输,multipoint_transmitEnable状态变量为真,但是如果没有来自MAC客户机的数据传输请求,其为假。类似地,如果任何一个transmission_in_progress[i]为真multipoint_transmission_in_progress状态变量为真,如果没有transmission_in_progress[i]为真,其为假。
Tx_start[i]状态变量和Tx_stop[i]状态变量是表示其定时器的输入值的数值,其中Timeout(Tx_start[i])表示OMP[i]开始传输的时间,而Timeout(Tx_stop[i])表示OMP[i]停止传输的时间。
参照图6,如果上电或复位ONU,发生从开始状态到步骤400中的等待状态的转换。在等待状态中,LaserControl处于关闭状态。如果一个或多个transmitEnable信号变为真,LaserControl变为步骤410中的打开激光器状态。即,如果是在等待状态将传输机会给予任何一个OMP的multipoint_transmitEnable=真,则发生向打开激光器状态的转换。
在步骤410的打开激光器状态中,将LaserControl设置为打开状态,确定来自所有当前逻辑或物理MAC的transmission_in_progress信号为假。之后,如果产生表示OMP[j]的传输开始时间的Timeout(Tx_start[j]),则在步骤420中发生向OMP[j]传输允许状态的转换。
在步骤420的OMP[j]传输允许状态中,确定transmitEnable[j]=打开,并在帧传输期间,将transmission_in_progress[j]设置为真。在这种状态下,OMP[j]可以传送帧。如果当前不存在传送帧,并且是OMP[j]开始传输的传输开始时间,则发生向transmitEnable[i]=真的允许状态的转换。如结合图4所述,向相应的OMP块传送此信号,并且这表示相应的MAC客户机已经得到向传送帧的转变。在这种状态下,如果向OMP块传送transmission_in_progress=假,则返回到开始。
如果产生表示OMP[j]的传输停止时间的Timeout(Tx_stop[j]),发生向步骤430中的OMP[j]传输禁止状态的转换。在步骤430的OMP[j]传输禁止状态中,确定transmitEnable[j]=关闭。如果传输帧仍然存在,意味着transmission_in_progress[j]仍然为真,所以在传输完成之后,将transmission_in_progress[j]设置为假。之后,发生向步骤440中的OMP[j]传输完成状态的转换。即使发生超时,这样仍能在完成当前帧的传输之后,进行状态转换。在此状态图中,从上层传送定时器的特定数值。
图7是按照本发明的另一实施例的多点选通控制块的状态图。在图7中,发生从图6中步骤430的OMP[j]传输禁止状态直接到步骤510的打开激光器状态的状态转换,而不经过OMP[j]传输完成状态。在步骤510的打开激光器状态中,如果所有transmitEnable信号处于关闭状态,发生向其中将LaserControl设置为关闭的步骤500的等待状态的转换。
正如从前面的描述所能够理解的那样,本发明提供了一种能够解决同步问题的控制机制,从而在来自按照vMAC结构管理多个MAC实体的多MAC结构中的多个MAC客户机的帧传输期间,每次只传输一个帧。此外,本发明通过在现有的方案中增加transmission_in_progress状态变量,防止了帧传输期间的帧冲突或帧丢失。
尽管参照本发明的特定优选实施例示出和描述了本发明,本领域的技术人员可以理解的是,在不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下,可以在形式上和细节上进行多种修改。

Claims (5)

1、一种媒体访问控制(MAC)控制块,用于控制以太网无源光网络(EPON)中的多个MAC客户机和多个MAC之间的数据传输,所述MAC控制块包括:
多个光多点(OMP)块,连接在所述MAC客户机与所述MAC之间,用于实现多点控制协议(MPCP);以及
多点选通控制块,用于有选择地控制所述OMP块,使得在所述OMP块中的任何一个正在传送数据时,阻止其他OMP块传送数据。
2、按照权利要求1所述的MAC控制块,其特征在于所述多点选通控制块通过从与其相关的MAC客户机相连的OMP块接收transmission_in_progress状态变量,确定所述MAC客户机的传输状态,并通过向与其相关的MAC客户机相连的OMP块提供传输允许状态变量,控制MAC客户机的数据传输。
3、按照权利要求1所述的MAC控制块,其特征在于所述多点选通控制块通过驱动指示传输开始时间和传输停止时间的定时器,确定传输允许状态变量的数值,并通过向相应的OMP块传送所述数值,提供传输机会。
4、一种媒体访问控制(MAC)控制块中的多点选通控制方法,所述MAC控制块用于控制以太网无源光网络(EPON)中的多个MAC客户机和多个MAC之间的数据传输,所述方法包括以下步骤:
通过从与其相关的MAC客户机相连的OMP块接收transmission_in_progress状态变量,确定所述MAC客户机的传输状态;以及
通过向与其相关的MAC客户机相连的OMP块提供传输允许状态变量,控制MAC客户机的数据传输。
5、按照权利要求4所述的多点选通控制方法,其特征在于还包括以下步骤:通过驱动指示传输开始时间和传输停止时间的定时器,确定传输允许状态变量的数值,并通过向相应的OMP块传送所述数值,提供传输机会。
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