CN1533094A - 在无源以太光网络系统中实现逻辑介质访问控制的方法 - Google Patents

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Abstract

在IEEE802.3ah中的EFM标准的无源以太光网络中，MAC是通过采用基于IEEE 802.3标准的通用MAC来实现的。LLID信息被插入在帧中报头之外的预定位置，含有LLID信息的帧被传递给更高层，所以通用的MAC可以作为EPON中的MAC使用。EPON系统的物理层在报头中含有LLID信息，并且传递含有LLID信息的报头。RS通过在以太网帧报头的预定位置插入LLID信息，实现了对新以太网帧的配置。RS把新的以太网帧传递给EPON系统中的更高的数据链路层。数据链路层传递含有LLID信息的以太网帧。

Description

在无源以太光网络系统中实现逻辑介质访问控制的方法
技术领域
本发明涉及一种针对定义在IEEE(电子电气工程师协会)802.3ah EFM(以太网第一英里)标准上的无源以太光网络，采用基于IEEE 802.3标准的通用介质访问控制(MAC)实现MAC的方法。
背景技术
无源光网络(PON)系统通过1XN分布光网络(ODN)把一个光线路终端(OLT)连接到多个光网络单元(ONU)而形成树状拓扑图。
目前的IEEE 802.3ah EFM工作组详细规定了以太无源光网络(EPON-Ethernet Optical Network)系统所必须的各种功能。与介质访问控制(MAC)有关的三个功能包括多点控制协议(MPCP)功能；操作、管理、维护(OAM)功能和逻辑链路标识符(LLID)功能。其中LLID位于帧的报头中。
参考图1，根据目前已经标准化的并且确定的分层原则，各个层被归类为物理层102、数据链路层104和接口层106。物理层包括附加物理介质(PMA)层108、从属物理介质(PMD)层110和物理编码子层(PCS)112。数据链路层104包括MAC层114、MPCP层116、MAC控制层118和OAM层120、位于OAM层之上的MAC客户122。在这里，高端的客户122可以是路由器、交换机、ULSLE(高层共享LAN仿真)处理器等器件。位于物理层102和数据链路层104之间的接口层106包括GMII(吉比特介质独立接口)层和协调子层(RS)124。RS 124是802.3 MAC-PLS(物理层信令)接口层。
然而，在实际应用中，图中所示的多个MAC层114是作为单一的物理MAC层来实现的。通过逻辑MAC仿真，EPON的MAC功能由单一的物理MAC层114来实现。
MPCP和OAM的每个功能必须在MAC层114之上的某个层中实现。LLID标识/解标识功能必须通过RS 124来实现。
这里，其他的高层必须能够获得报头的LLID信息，使得就好象单个物理MAC层114对应于多个逻辑MAC层一样来执行仿真。例如，必须在每个LLID基础上对错误计数器进行管理，并且必须根据LLID来产生和处理分组。
换言之，当PON(无源光网络)层在实际应用时，使用了单个物理MAC层114、MPCP层116和OAM 120。与各层相关的内容根据LLID进行分离。相应地，当根据高层MAC客户122和LLID来实现接口功能时，可以适当地执行仿真功能。
图2显示了基于EFM标准的以太网帧的典型格式。这个帧包括8字节的报头字段21、6字节的目的地址(DA)字段22、6字节的源地址(SA)字段23、2字节的长度/类型(L/T)字段24、表示帧数据的数据/分组装拆字段25、位于帧尾的帧校验序列(FCS)字段26，其中当信息以帧为单位进行数据传输时，FCS字段用于错误校验。报头字段21包括三字节的SPD字段211、2字节的专有字段212、2字节的LLID字段213和1字节的循环冗余校验(CRC)字段214。
图3显示了一个PON标记以太网帧在层间传送的常规体系结构，其在递交给韩国工业专利局的申请NO.2002-35470“以太无源光网络系统(ETHERNET PASSIVE OPTICAL NETWORK SYSTEM)(三星电子公司)”中被公开。
详细地说，MAC层114对于来自物理层102的帧执行一个基本操作。并且每一帧中的DA字段302、SA字段304、L/T(长度/类型)字段306、虚拟链路标识字段308和数据字段310被传送到MAC控制层118，而MAC控制层118首先确认L/T字段。当对应的帧是用户帧时，MAC控制层118不执行操作，并且把DA字段302、SA字段304和数据字段310传送到更高层。
在这种情况下，虚拟链路标识字段308作为用户数据字段来传送。多路复用层316把DA字段302和SA字段304内的MAC地址、虚拟链路标识字段308中的模式312和PHY_ID314数据组合起来，并且根据组合的结果执行相应的反馈或者转发操作。在这种情况下，因为虚拟链路标识字段308在L/T字段306之后，所以多路复用层316把虚拟链路标识字段308当作普通用户数据。多路复用层把虚拟链路标识字段308传送给更高层。
此外，位于虚拟链路标识字段308中的PHY_ID值314随着每种模式而变化。在P2P(点对点)模式情况下，把目标地址分配给PHY_ID值314。另一方面，在SCB(单一复制广播)模式下，把帧传送给对应的OLT的ONU被分配给PHY_ID值314。在下行传送时，同样可以应用这种分配方法。
根据如图2所示的当前的EFM标准，LLID信息包含在以太网帧的报头21中，并且包含LLID信息213的报头被传送到较低层。当向较高层传送以太网帧的时候，删除报头。这样造成的问题是，较高层无法获得LLID信息，从而不能仿真单一的MAC层。
发明内容
在本发明的一个方面，提供一种用于在EPON系统中实现逻辑MAC的方法，并且提供一种用于记录实现该方法的程序的计算机可读记录介质。这种方法在帧中报头之外的某一预定位置插入LLID(逻辑链路标识符)，然后把含有LLID信息的帧传送到更高层。相应地，通用的MAC可以在EPON中的MAC中使用。
在本发明的另一个方面，该方法和记录介质被配置成与使用通用MAC的EFM(以太网第一英里)标准兼容。
在本发明的又一方面，该方法和记录介质通过向高层而非物理层传送LLID(逻辑链路标识符)信息，来激活逻辑MAC仿真。
通过一种在以太无源光网络系统中实现MAC控制的方法来达到上述所说的以及其他方面，所述方法包括如下步骤：
配置在物理层和数据链路层之间进行传送的以太网帧，该以太网帧包括：报头、表示目的地址的DA(目的地址)字段、表示源地址的SA字段、表示以太网帧长度和类型的L/T(长度/类型)字段、表示以太网帧数据的数据/分组装拆(DATA/PAD)字段、位于每帧帧尾的FCS(帧校验序列)字段以及表示逻辑链路标识符的LLID(逻辑链路ID)字段，其中，当信息分割为以帧为单位来进行数据传送时，所述的FCS帧用于错误校验。当重新配置的帧被传送给数据链路层时，数据链路层使用LLID字段来激活逻辑MAC仿真。
根据本发明的另一方面，提供了一种在无源以太光网络系统中实现MAC(介质访问控制)的方法，该方法包括如下步骤：(a)促使无源以太光网络系统的物理层在报头部分包含LLID(逻辑链路标识符)信息并且传送包含LLID信息的报头；(b)通过在报头之外帧的某一预定位置插入LLID(逻辑链路标识符)来促使RS(协调子层)配置带有报头的新以太网帧，并且促使RS把新以太网帧传送到无源光网络系统的更高层数据链路层；以及(c)促使数据链路层传送含有LLID信息的新的以太网帧。
根据本发明的又一个方面，提供了一种在无源以太光网络系统中实现MAC(介质访问控制)的方法，该方法包括如下步骤：(a)促使无源以太光网络系统的数据链路层传送含有LLID(逻辑链路标识符)信息的以太网帧；(b)促使RS(协调子层)提取包含在以太网帧中的LLID信息，通过将LLID包含在报头中来配置标准的以太网帧，并且促使RS把标准的以太网帧传送到无源光网络的较低的物理层；以及(c)促使物理层传送含有LLID信息的报头。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，将会更清楚地理解本发明的特性和其他优点和其他各方面。在图中，同样的或相似的单元在几个图中用同样的附图标记进行标注。
图1是根据定义在IEEE 802.3ah中EFM(以太网第一英里)标准上的分层标准来描述各层的图。
图2是一个基于IEEE802.3ah的EFM(以太网第一英里)标准的以太网帧的典型格式。
图3是一个在各层之间传送PON以太网帧的传统结构。
图4A和图4B解释了根据本发明的一个实施例把LLID(逻辑链路标识符)信息向更高层传送的逻辑MAC(介质访问控制)实施方法。
图5解释了依照本发明的另一个实施例把LLID信息传送到更高层的逻辑MAC实现方法。
图6是一个依照本发明描述了由RS(协调子层)执行的帧转换方法中的上行帧转换过程的流程图。
图7是一个依照本发明描述了由RS执行的帧转换方法中的下行帧转换过程的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的优选实施例，为了清楚起见，将省略已知功能和配置的所不需要的详细描述。
图4A和图4B解释了根据本发明一个实施例的用于将LLID信息传送到更高层的逻辑MAC(介质访问控制)实现方法。在报头之外帧的某一预定位置包含了要传送的以太网帧中的LLID信息。
详细来说，这个依照本发明的以太网帧不同于图2所示的帧格式，这个帧包括8字节的报头字段41、6字节的DA(目的地址)字段42、6字节的SA(源地址)字段43、表示以太网类型或者“E类型”(例如模式字)的2字节E类型字段44、2字节的LLID(逻辑链路标识符)字段45、2字节的L/T(长度/类型)字段46、表示帧数据的数据/PAD(数据/分组装拆)字段47、位于帧尾的FCS(帧校验序列)字段48，其中，当信息以帧为单位进行数据传送时，所述的FCS字段被用于错误校验。
如图4B所示，E类型字段44可以从以太网帧中移去。也就是说，本发明的方法就是从报头字段41中提取LLID信息，并且在报头字段41之外的以太网帧的某一预定位置插入LLID信息，并且通过通用MAC把带有已插入LLID信息的以太网帧传送给作为高层的MPCP(多点控制协议)或者OAM(操作、管理和维护)层以及MAC客户。E类型不需要重新定义。
因为LLID字段45包含在帧内，当帧被传送给更高层时，LLID信息一起被传送。相应地，当依照新发明的格式来实现无源光网络系统的各层时，尽管仅使用了单一的物理MAC层、MPCP层和OAM层，依照LLID来分离与各层相关的内容，从而实现对多个物理MAC层的仿真。
在结合图5所描述的本发明的第二实施例中，分层与图1不同之处在于：数据链路层104包括多路复用层316，位于OAM层120之上，并且MAC层114、MPCP层116、MAC控制层和OAM层120都被配置以便仿真各自的层。为了克服与目前标准可能存在的不兼容，第二实施例提出了一个新的逻辑MAC实现方法。
依照本发明的第二实施例，图5解释了把LLID信息传送到更高层的一种逻辑MAC实现方法。那就是，依照图5所示本发明，根据逻辑MAC实现方法把LLID信息传送到更高层。
因为物理层中含有以太网帧报头的LLID信息，可能引起不兼容，所以以太网帧可以如图2所示进行配置，但是，考虑到MAC层(包含数据链路层)或者另一更高层在报头字段之外以太网帧的某一预定位置含有LLID信息，以太网帧可以依照图4A和图4B所示的已知标准进行配置。
为了消除这个差异，RS(协调子层)根据下面图6，图7流程图所示的方法进行以太网帧转换。
如图5所示，根据已标准化并且已经确定的分层原则，各个层被归类为物理层、数据链路层和接口层。物理层包括PMA(附加物理介质)层、PMD(从属物理介质层)和PCS(物理编码子层)。每个数据链路层包括MAC层、MPCP层、MAC控制层、OAM层和多路复用层。位于物理层和数据链路层之间的接口层包括作为802.3 MAC-PLS(物理信令层)接口层的RS(协调子层)和GMII(吉比特介质独立接口)层。
根据本发明的实施例，由PMA和PCS层组成的物理层和由RS和GMII层组成的接口层具有包含了图2所示报头的LLID信息的以太网帧。由MAC层、MPCP层、MAC控制层、OAM层和多路复用层组成的数据链路层在以太网帧的某一预定位置带有LLID信息，而非如图4A和图4B所示的报头。依照本发明的实施例，由于较低层而非MAC层的LLID信息在报头中，本发明同802.3ah中的EFM标准兼容。另一方面，因为RS和MAC客户的LLID信息在帧的预定位置，而非报头中，所以与EPON的MAC相关的仿真可以很容易地使用已有的802.3MAC标准来实现。RS转换以太网帧。
图6描述了根据本发明由RS执行的帧转换方法中的上行帧转换过程的流程图。在重新配置过程中，在步骤601，RS接收来自包括在物理层中的PCS层的以太网分组，并且重新配置LLID信息。
然后，在步骤602，RS根据来自报头的CRC字段(循环冗余校验)来确定以太网帧的分组中是否有错误。如果在上述步骤602中确定存在错误，则RS丢弃接收到的以太网分组，并且在步骤603中报告CRC操作中检测到的错误。在另一方面，如果确定在报头中不存在错误，在步骤604，RS从分组的以太网帧中的FCS字段来确定在包含在以太网帧中FCS字段和DA等字段是否存在错误。如果在以太网帧中存在错误，在步骤605，RS向更高层报告FCS错误。另一方面，如果在以太网帧中不存在错误，在步骤606中，如图4A和图4B所示RS配置在报头之外帧的某一预定位置带有LLID信息的新以太网帧。在步骤607中，RS依照MAC层114的配置处理FCS。
也就是说，如果与通用MAC相关的FCS无效，在步骤608，RS向更高层(例如MAC层)传送以太网分组而不用更新FCS。否则，如果与通用MAC相关的FCS有效，RS新生成FCS并且把新生成的FCS插入到以太网分组中。然后，在步骤608中，RS把以太网分组传送给更高层(例如MAC层)。
图7描述了一个依照本发明在由RS执行帧转换方法中的下行帧转换过程的流程图。当从MAC层向物理层进行下行传送时，RS重新配置LLID信息。在这种情况下，在步骤701中，RS从通用MAC层接收以太网分组。在步骤702中，RS从已收到的分组的以太网帧中提取LLID信息，并且在步骤703中把提取的LLID信息插入到报头中。然后在步骤704，RS生成报头CRC信息和以太网帧的FCS信息，并且更新报头的CRC信息和以太网帧的FCS信息。在步骤705，RS向物理层中的PCS层传送更新的以太网分组。
根据本发明，LLID(逻辑链路标识符)信息可以包含在报头之外帧的某一预定位置，并且包含有LLID信息的帧可以被传送给更高层，使得通用的MAC可以用作EPON系统的MAC。
进一步来说，本发明与使用通用MAC的EFM(以太网第一英里)标准兼容。
更进一步而言，本发明通过把LLID信息向更高层而非物理层进行传送来激活逻辑MAC仿真。
上述所描述的本发明的方法可以通过计算机可读程序的形式来实现，程序可以存储在可读介质中。这些介质可以是CD-ROM、软盘、硬盘、光磁介质等。
尽管出于说明的目的已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域的普通技术人员可以对其进行各种修改、增加和删除，而不会脱离本发明的范围。因此，本发明并不局限于上述的实施例，而是由取决于其等同物的整个范围的权利要求来限定。

Claims (20)

1、一种在无源以太光网络系统中实现介质访问控制的方法，包括如下步骤：
提供以太网帧，该以太网帧包括：
报头；
用于表示目的地址的目的地址字段；
用于表示源地址的源地址字段；
用于表示逻辑链路标识符的逻辑链路标识符字段；
用于表示以太网帧类型和长度的长度/类型字段；
用于表示以太网帧数据的数据/分组装拆字段；
位于帧尾的帧校验序列字段，当信息以帧为单位进行数据传输时，所述帧校验序列字段用于错误校验；以及
将表示逻辑链路标识符的逻辑链路标识符字段作为附加字段来重新配置帧，
其中，将重新配置的帧传送给数据链路层，使得数据链路层使用逻辑链路标识符字段来激活逻辑介质访问控制仿真。
2、根据权利要求1所述的方法，其中以太网帧进一步包括用于表示以太网类型的信息的E类型。
3、一种在无源以太光网络中实现介质访问控制的方法，包括如下步骤：
(a)促使无源以太光网络系统的物理层在报头中包含逻辑链路标识符信息，并且传递包含逻辑链路标识符信息的报头；
(b)通过在所述报头之外以太网帧的某一预定位置插入逻辑链路标识符来促使协调子层配置带有所述报头的新以太网帧，并且促使协调子层把新以太网帧传送给无源光网络系统的数据链路层；以及
(c)促使所述数据链路层传送所述的新以太网帧。
4、根据权利要求3所述的方法，所述新以太网帧包括：
用于表示目的地址的目的地址字段；
用于表示源地址的源地址字段；
用于表示逻辑链路标识符的逻辑链路标识符字段；
用于表示以太网帧类型和长度的长度/类型字段；
用于表示以太网帧的数据的数据/分组装拆字段；
位于帧尾的帧校验序列字段，其中，当信息以帧为单位进行数据传输时，所述的帧校验序列字段用于错误校验，
其中，逻辑链路标识符字段所在的帧被传送给数据链路层，使得该数据链路层使用逻辑链路标识符字段来激活逻辑介质访问控制仿真。
5、根据权利要求4所述的方法，其中新以太网帧进一步包含表示以太网类型的E类型字段。
6、根据权利要求5所述的方法，其中步骤(b)包括：
(b-1)促使协调子层接收来自物理层的以太网分组；
(b-2)促使协调子层确定在步骤(b-1)所收到的以太网分组的报头中是否存在错误；
(b-3)如果在步骤(b-2)确定的结果是在报头中存在错误，则删除这个以太网分组并且报告报头的错误；
(b-4)如果在步骤(b-2)确定的结果是没有错误，则确定在以太网分组的以太网帧中是否存在错误；
(b-5)如果在步骤(b-4)确定的结果是以太网帧有错误，则报告以太网帧的错误；
(b-6)如果在步骤(b-4)确定的结果是在以太网帧中没有错误，则提取报头中的逻辑链路标识符信息并且通过在报头之外以太网帧的某一预定位置插入逻辑链路标识符信息来配置新以太网帧；以及
(b-7)处理该新以太网帧的帧校验序列，并且传递新的以太网分组。
7、根据权利要求4所述的方法，其中步骤(b)包括：
(b-1)促使协调子层接收来自物理层的以太网分组；
(b-2)促使协调子层确定步骤(b-1)中所接收到的以太网分组的报头中是否存在错误；
(b-3)如果在步骤(b-2)确定的结果是在报头中存在错误，则删除这个以太网分组并且报告报头的错误；
(b-4)如果在步骤(b-2)确定的结果是没有错误，则确定在以太网分组的以太网帧中是否存在错误；
(b-5)如果在步骤(b-4)确定的结果是以太网帧有错误，则报告以太网帧的错误；
(b-6)如果在步骤(b-4)确定的结果是在以太网帧中没有错误，则提取报头中的逻辑链路标识符信息并且在报头之外以太网帧的某一预定位置插入逻辑链路标识符信息来配置新以太网帧；
(b-7)处理新以太网帧的帧校验序列，并且传递新的以太网分组。
8、根据权利要求7所述的方法，其中，如果帧校验序列无效，则通过把新以太网分组传递给更高层来实现步骤(b-7)，而不用更新帧校验序列。
9、根据权利要求7所述的方法，其中，如果帧校验序列有效，则通过更新的帧校验序列来实现步骤(b-7)，把更新的帧校验序列插入新以太网帧，并且把新以太网分组传递给更高层。
10、根据权利要求6所述的方法，其中，如果帧校验序列无效，则把新以太网分组传递给更高层来实现步骤(b-7)，而不用更新帧校验序列。
11、根据权利要求6所述的方法，其中，如果帧校验序列有效，则通过更新帧校验序列来实现步骤(b-7)，把更新的帧校验序列插入新以太网帧，并且把新的以太网分组传递给更高层。
12、一种在无源以太光网络中实现介质访问控制的方法，包括如下步骤：
(a)促使无源以太光网络系统数据链路层传递包含逻辑链路标识符信息的以太网帧；
(b)促使协调子层提取包含在以太网帧中的逻辑链路标识符信息，并且通过在报头插入逻辑链路标识符信息来配置标准的以太网帧，并促使协调子层把标准的以太网帧传送给无源光网络系统的较低的物理层；以及
(c)促使物理层传送带有逻辑链路标识符信息的报头。
13、根据权利要求12所述的方法，其中，包含逻辑链路标识符信息的以太网帧包括：
用于表示目的地址的目的地址字段；
用于表示源地址的源地址字段；
用于表示逻辑链路标识符的逻辑链路标识符字段；
用于表示以太网帧类型和长度的长度/类型字段；
用于表示以太网帧数据的数据/分组装拆字段；以及
位于帧尾的帧校验序列字段，其中当信息以帧为单位进行数据传输时，所述帧校验序列字段用于错误校验，
其中，包含有逻辑链路标识符信息的帧被传送给数据链路层，使得该数据链路层使用逻辑链路标识符来激活逻辑媒介访问控制仿真。
14、根据权利要求13所述的方法，其中，所述以太网帧进一步包含表示以太网类型的E类型字段。
15、根据权利要求14所述的方法，其中，步骤(b)包括：
(b-1)促使协调子层接收来自物理层的以太网分组；
(b-2)促使协调子层从所收到的以太网帧中提取逻辑链路标识符信息，并且把提取的逻辑链路标识符信息插入到报头中；
(b-3)产生与去除了循环冗余校验信息和逻辑链路标识符信息的标准以太网帧有关的帧校验序列，并且在标准以太网帧中更新循环冗余校验信息和逻辑链路标识符信息；以及
(b-4)把带有包含了更新的循环冗余校验信息和帧校验序列信息的标准以太网帧的以太网分组传递给物理层。
16、根据权利要求13所述的方法，其中，步骤(b)包括：
(b-1)促使协调子层接收来自物理层的以太网分组；
(b-2)促使协调子层从所收到的以太网帧中提取逻辑链路标识符信息，并且把提取的逻辑链路标识符信息插入到报头中；
(b-3)产生与去除了循环冗余校验信息和逻辑链路标识符信息的标准以太网帧有关的帧校验序列，并且在标准以太网帧中更新循环冗余校验信息和逻辑链路标识符信息；以及
(b-4)把带有包含了更新的循环冗余校验信息和帧校验序列信息的标准以太网帧的以太网分组传递给物理层。
17、一种计算机可读介质，其记录有无源光网络系统中微处理器可执行的程序，该包括：
(a)当由所述处理器执行时，促使无源光网络系统的物理层在报头部分包含逻辑链路标识符信息并且传递含有逻辑链路标识符信息的报头部分的指令；
(b)当由所述处理器执行时，通过在以太网帧报头之外的某一预定位置插入逻辑链路标识符信息而促使协调子层来配置新以太网帧、并且促使协调子层把新以太网帧传递给无源光网络系统更高的数据链路层的指令；
(c)当由所述处理器执行时，促使所述数据链路层传递含有逻辑链路标识符信息的新的以太网帧的指令。
18、一种计算机可读介质，其带有无源光网络系统中微处理器可执行的程序，该程序包括：
(a)当由所述处理器执行时，促使无源光网络系统的数据链路层传递含有逻辑链路标识符信息的以太网帧的指令；
(b)当由所述处理器执行时，促使协调子层提取包含在以太网帧中的逻辑链路标识符信息、通过在报头中包含逻辑链路标识符信息来配置标准以太网帧、并且促使协调子层把标准的以太网帧传递给无源光网络系统较低的物理层的指令；
(c)当由所述处理器执行时，促使物理层传递含有逻辑链路标识符信息的报头的指令。
19、根据权利要求18所述的介质，其中，含有逻辑链路标识符信息的以太网帧包括：
用于表示目的地址的目的地址字段；
用于表示源地址的源地址字段；
用于表示逻辑链路标识符的逻辑链路标识符字段；
用于表示以太网帧的类型和长度的长度/类型字段；
用于表示以太网帧的数据的数据/分组装拆字段；
位于帧尾的帧校验序列字段，其中当信息以帧为单位进行数据传输时，所述的帧校验序列字段用于错误校验，
其中，包含有逻辑链路标识符信息的帧被传送给数据链路层时，所述数据链路层使用逻辑链路标识符字段来激活逻辑介质访问控制仿真。
20、根据权利要求19所述的介质，其中，含有逻辑链路标识符信息的以太网帧进一步包括表示以太网类型的E类型字段。
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