專利名稱：千兆比特以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)及其媒體訪問控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及無源光網(wǎng)絡(PON)系統(tǒng)，特別涉及GE-PON(千兆比特以太網(wǎng)幀無源光網(wǎng)絡)系統(tǒng)及其媒體訪問控制(MAC)方法。
在1999年11月2日授權(quán)的，題為“經(jīng)點對多點無源光網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)通信的協(xié)議(PROTOCOL FOR DATA COMMUNICATION OVER APOINT-TO-MULTIPOINT PASSIVE OPTICAL NETWORK)”的美國專利No.5,978,374和1999年9月15日公開的，題為“實施異步無源光網(wǎng)絡媒體訪問控制協(xié)議的方法(METHOD FOR IMPLEMENTINGASYNCHRONOUS PASSIVE OPTICAL NETWORK MEDIA ACCESSCONTROL PROTOCOL)”的韓國專利公開No.1999-70901中描述了常規(guī)ATM PON系統(tǒng)中使用的MAC協(xié)議，以下將結(jié)合它們作為參考。下面將簡要描述ATM-PON系統(tǒng)的MAC。


圖1a～1b解釋了ITU-TG.983推薦的ATM-PON系統(tǒng)的方框圖。圖1a或1b中所示的ATM-PON系統(tǒng)位于樹結(jié)構(gòu)路由上并且含有一個OLT(Optical Line Termination(光線路終端))10，它在向每個與接入網(wǎng)絡有關的用戶提供信息時起著重要作用。OLT 10有一個樹拓撲結(jié)構(gòu)并且與ODN(Optical Distribution Network(光分布網(wǎng)絡))12相連。ODN 12分配從圖1a所示的OLT 10接收的下行數(shù)據(jù)幀，或者多路復用上行數(shù)據(jù)幀，然后將它們發(fā)送到圖1b所示的OLT 10。ODN 12與至少兩個ONU(OpticalNetwork Unit(光網(wǎng)絡單元))14i(其中i＝a，b和c；并且a，b和c代表自然數(shù))相連。如圖1a所示，ONU 14i的配置能夠接收來自ODN 12的下行數(shù)據(jù)幀并且將它們發(fā)送給多個用戶16i(其中i＝a，b和c；并且a，b和c代表自然數(shù))。如圖1b所示，ONU 14I使用來自用戶16i的輸出數(shù)據(jù)作為上行數(shù)據(jù)幀并且將上行數(shù)據(jù)幀發(fā)送到ODN 12。應注意，在圖1a～1b中，數(shù)字16i(即，16a到16c)表示用戶，還可以表示NT(Network Termination(網(wǎng)絡終端))或可在PON中使用的各種接入網(wǎng)絡終端單元。
圖1a～1b所示的常規(guī)ATM-PON系統(tǒng)以數(shù)據(jù)幀的形式執(zhí)行上行傳輸或下行傳輸，其中每個數(shù)據(jù)幀具有預定數(shù)量的相互變化的ATM信元。每個ATM信元的大小為53字節(jié)。在圖1a～1b所示的樹型PON結(jié)構(gòu)中，OLT 10正確地將要分配給每個ONU 14i的下行信元插入到下行幀中。在上行傳輸?shù)那闆r下，根據(jù)TDM(時分復用)協(xié)議，OLT 10獲得對從ONU 14i發(fā)送的數(shù)據(jù)的訪問。在這種情況下，連接在OLT 10和ONU 14I之間的ODN12作為無源器件。OLT 10利用測距算法(ranging algorithm)通過虛擬距離連接來防止ODN 12中的數(shù)據(jù)彼此沖突。另外，在OLT 10向ONU 14i發(fā)送下行數(shù)據(jù)的情況下，加密密鑰和OAM(Operation，Administration和Maintenance(運行、管理和維護))消息以可保證OLT 10和ONU 14i之間的數(shù)據(jù)保密性的方式在OLT 10和ONU 14i之間互換。為此，上行/下行幀具有用于在預定時間間隔內(nèi)用于消息互換的專用ATM信元或者在通用ATM信元中具有對應的數(shù)據(jù)字段。
如上所述，ATM-PON系統(tǒng)根據(jù)預定義大小的ATM信元配置上行/下行幀，并且因點到多點的樹結(jié)構(gòu)而在上行傳輸中使用TDMA執(zhí)行MAC協(xié)議。因此，ONU的頻帶分配算法變得復雜。
同時，隨著當前因特網(wǎng)技術(shù)快速的增長趨勢，增加了對更高帶寬的需求。因此，為了適應端到端的傳輸，許多制造商已經(jīng)利用千兆比特以太網(wǎng)來替代ATM技術(shù)來開發(fā)PON系統(tǒng)。千兆比特以太網(wǎng)具有相對較低的生產(chǎn)成本和較寬的帶寬，而ATM技術(shù)具有非常高的生產(chǎn)成本和有限的帶寬，并且需要因特網(wǎng)協(xié)議分組分段。
Alloptics公司在接入網(wǎng)絡的PON結(jié)構(gòu)中利用以太網(wǎng)幀替代ATM而實現(xiàn)的GE-PON系統(tǒng)是一個代表性實例。Alloptics制造的GE-PON系統(tǒng)向每個ONU分配大小固定的2ms時隙。這樣，由于分配給每個ONU的時隙是大小固定的預定值，因此Alloptics的GE-PON系統(tǒng)簡化了頻帶分配算法。但是，在沒有上行/下行數(shù)據(jù)時，GE-PON系統(tǒng)具有浪費帶寬的不利方面。
因此，有必要對GE-PON系統(tǒng)進行改進以克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種MAC協(xié)議方法，用于更有效地在PON結(jié)構(gòu)中采用千兆比特以太網(wǎng)幀，以及提供用于保證QoS(服務質(zhì)量)，OAM和加密的字段。
根據(jù)本發(fā)明實施例，提供一種PON系統(tǒng)中的GE-PON系統(tǒng)，具有作為分光器的ODN，它包括OLT，用于(1)向ODN發(fā)送包含具有與至少兩個ONU關聯(lián)的時隙位置和大小信息的控制幀和以太網(wǎng)幀二者的下行窗口，用于(2)分析根據(jù)TDMA方法從ONU發(fā)送和從ODN接收的上行窗口中的RAU(Request Access Unit(請求訪問單元))的內(nèi)容，以及用于(3)確定與每個ONU對應的時隙位置和大小。有多個連接到ODN的ONU，用于響應下行窗口的控制幀中包含的它們自身的信息來分配它們自身的時隙位置和大小，并用來向/從所分配時隙發(fā)送/接收具有它們自身隊列信息的RAU幀和以太網(wǎng)幀。
在一個優(yōu)選實施例中，以太網(wǎng)幀具有千兆比特以太網(wǎng)幀，并且下行窗口和上行窗口分別具有2ms的大小。
在另一個優(yōu)選實施例中，下行窗口的控制幀包括用來確定與連接到ODN的多個ONU有關的ID(標識)和時隙位置/大小的允許信息。
在另一個優(yōu)選的實施例中，下行窗口包括多個以規(guī)則間隔插入的OAM幀。該多個OAM幀包含與OAM有關的信息和與連接ODN的ONU有關的測距控制信息。這樣，在將OAM幀分為許多段然后被插入，并且將所有ONU分成預定數(shù)量的組以允許ONU共享一個OAM幀的情況下，可使操作時延最小。
圖1a和1b是解釋采用ITU-T推薦G.983的ATM-PON系統(tǒng)的方框圖；圖2a和2b是解釋根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的GE-PON系統(tǒng)的方框圖；圖3是解釋根據(jù)本發(fā)明的千兆比特以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是解釋根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的GE-PON系統(tǒng)中下行窗口格式的示意圖；圖5是解釋根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的GE-PON系統(tǒng)中上行窗口格式的示意圖；圖6是解釋根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的上行/下行信道傳輸結(jié)構(gòu)的示意圖；以及圖7是解釋根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例由鏡像計數(shù)器和請求計數(shù)器執(zhí)行的頻帶分配的示意圖。
圖2a和2b是解釋根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的GE-PON系統(tǒng)的方框圖。參考圖2a和2b，OLT 100，由作為無源部件的分光器構(gòu)成的ODN 102，多個ONU 104i(其中，i＝a，b和c；并且a，b和c代表自然數(shù))，以及它們之間的連接結(jié)構(gòu)與圖1a和1b中所示的對應元件相似。圖2a或2b中所示的GE-PON系統(tǒng)包括一個作為長途電話中心局的OLT，多個用戶106i(其中，i＝a，b和c；并且a，b和c代表自然數(shù))，以及多個ONU 104i。應該理解，ONU的數(shù)量可以通過考慮恰當?shù)念l帶分配和預定的光功率預算來確定。如果有必要，ONU 104i可以安裝在建筑物或公寓的配電箱中，或者在居民區(qū)的入口處來提供諸如ADSL之類的各種服務。OLT 100從主干網(wǎng)(未示出)接收數(shù)據(jù)，通過ODN 102向每個ONU 104i分配數(shù)據(jù)，或者根據(jù)TDM方法從ONU 104i獲得對數(shù)據(jù)的訪問。為此目的，OLT 100至少對第2層的MAC地址執(zhí)行切換功能，并且應設計ONU 104i執(zhí)行第2層和第3層的IP(網(wǎng)際協(xié)議)交換/路由器功能。
下面描述圖2a和2b所示的GE-PON系統(tǒng)的各種功能和操作。GE-PON系統(tǒng)的一個功能是將每個ONU 104i的頻帶分配維護在預定水平，以保證PON結(jié)構(gòu)中上行/下行數(shù)據(jù)的QoS。GE-PON系統(tǒng)的另一個功能是提供用于執(zhí)行各種附加功能，如加密，OAM功能和測距功能的MAC結(jié)構(gòu)。加密能防止相鄰的ONU 104j(其中，j＝a，b和c；a，b和c＝自然數(shù)；并且iγj)讀取與鄰近的ONU 104j相鄰的預定ONU 104I的廣播下行數(shù)據(jù)。當在通信中接收到物理錯誤時，OAM功能允許物理錯誤與OLT 100和ONU 104I互換。因為OLT 100和每個ONU 104i之間的虛擬距離可以在數(shù)據(jù)通過ODN 12之后是可變的，所以測距功能不斷地確定/維護OLT 100和ONU 104i之間的虛擬距離，以防止在上行傳輸?shù)那闆r下ODN 104I間的數(shù)據(jù)沖突。需要以預定窗口形式結(jié)合以太網(wǎng)幀的格式來提供給這種利用以太網(wǎng)幀的MAC結(jié)構(gòu)，下面詳細描述根據(jù)這種格式的MAC協(xié)議結(jié)構(gòu)。
圖3是解釋根據(jù)本發(fā)明的標準千兆比特以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)的示意圖。參考圖3，千兆比特以太網(wǎng)幀包括通過在幀起始部分前面起特定比特流的作用用于幀同步或物理穩(wěn)定的7字節(jié)的前置碼，通過起特定格式比特流的作用來表示幀起始部分的1字節(jié)的SFD(起始幀定界符)，分別具有6字節(jié)的目標硬件地址和源硬件地址，表示數(shù)據(jù)字段長度的2字節(jié)的LDF/TYP(數(shù)據(jù)字段的長度)，在0到1500字節(jié)范圍內(nèi)可變的數(shù)據(jù)字段(表示為LLC DATA)，用于當數(shù)據(jù)字段的數(shù)據(jù)大小小于最小幀大小時使用的填充字段(PAD)，以及4字節(jié)的CRC(循環(huán)冗余檢驗)字段。IEEE 802.3z中詳細描述了上述千兆比特以太網(wǎng)幀。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例在GE-PON系統(tǒng)中從OLT 100發(fā)送到ONU 104i的下行窗口格式的示意圖。參考圖4，從OLT 100發(fā)送的下行窗口的長度固定為2ms。由可變千兆比特以太網(wǎng)幀組成2ms的下行窗口的原因是下行窗口長度越小，與下行窗口長度相比的額外開銷的占用率就越高。相反，下行窗口長度越長，訪問每個ONU 104i的時間間隔就越長，這樣就不可能執(zhí)行QoS和OAM功能。因此，2ms的下行窗口被稱為折衷長度。
如圖4所示，在下行窗口中插入允許控制幀，以便向允許控制幀分配來自每個ONU 104i的上行TDMA傳輸?shù)臅r隙和時隙大小。由于以太網(wǎng)幀具有可變長度，因此分配給每個ONU 104i的時隙的總長在8字節(jié)單元中是可變地分配的。在ONU 104i需要的業(yè)務量負載彼此不同的情況下，固定的時隙分配導致頻帶浪費，因此上述可變時隙分配提供了最有效的頻帶管理。另外，各包含最小以太網(wǎng)幀(即，64字節(jié))的四個OAM幀(圖4中OAM#1到OAM#4)以預定時間間隔被插入到下行窗口。每個OAM幀包括一個用來表示ONU 104i的ONU ID，用于數(shù)據(jù)加密的加密密鑰，ONU 104i的即插即用功能，各種告警信號，以及用于測距功能的消息字段。
圖5是解釋根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的GE-PON系統(tǒng)中的上行窗口格式的示意圖。特別地，圖5描繪了當根據(jù)TDMA方法數(shù)據(jù)從ONU 104I向分配給以太網(wǎng)幀的時隙和RAU(請求訪問單元)發(fā)送數(shù)據(jù)時的上行窗口結(jié)構(gòu)。參考圖5，每個ONU 104i插入到上行窗口中由最小以太網(wǎng)幀(即，64字節(jié))組成的RAU，然后將它們發(fā)送到OLT 100。每個RAU包括標題，ONU 104i的隊列信息QL，用于頻帶分配的業(yè)務信息，用來響應下行OAM幀的內(nèi)容，以及用于插入發(fā)送所需的信息的消息字段。
圖6是解釋根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的上行/下行發(fā)送結(jié)構(gòu)的示意圖。更詳細地說，圖6解釋了OLT 100和三個ONU 104i之間數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收狀態(tài)。參見圖6，參考符號“G”代表包括與一個ONU 104i相關的ID，時隙和時隙大小的授權(quán)消息。參考符號“R”代表包括ONU 104i的隊列長度信息和業(yè)務優(yōu)先級信息的RAU。參考符號“DATA”代表由OAM幀和用戶數(shù)據(jù)組成的用戶數(shù)據(jù)。
圖7是解釋根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例通過鏡像計數(shù)器和請求計數(shù)器的頻帶分配示意圖。更詳細地說，圖7解釋了假如每個ONU 104i在一個周期內(nèi)只能發(fā)送一個千兆比特以太網(wǎng)幀，如何通過采用從OLT 100廣播的下行窗口上的允許信息和RAU上的ONU 104i的隊列信息來分配時隙和如何發(fā)送數(shù)據(jù)。
以下將參考圖2a到7描述本發(fā)明優(yōu)選實施例的所需操作。
在操作中，圖2a或2b中所示的GE-PON系統(tǒng)的OLT 100通過ODN 102每2ms向ONU 104i廣播圖4中的下行窗口。如圖4所示，允許控制幀位于下行窗口的開始。允許控制幀包括標題，在樹結(jié)構(gòu)中與ODN 102相連的每個ONU 104i(即，32個ONU)的ID信息，以及被允許在上行窗口發(fā)送的每個以太網(wǎng)幀的時隙和時隙大小的信息。“允許”一個ONU所需的信息對應時隙的位置和大小。這個信息需要5個字節(jié)。因此，為管理32個ONU，允許控制信息的大小可以按照“標題+(32*5字節(jié))+額外開銷”來計算。這樣得到允許控制幀的大小為178字節(jié)。
在圖4所示的下行窗口中，與OAM相關的消息(描述為“OAMMESSAGE FIELD(OAM消息字段))和OLT 100的與測距相關的消息(描述為RANGING FIELD(測距字段))加載到由最小以太網(wǎng)幀(即，64字節(jié))組成的OAM幀上(即OAM#4)。OAM幀被發(fā)送到多個ONU104i。OAM幀被分為4個OAM幀段(以下稱為4個OAM幀，以OAM#1到#4表示)，然后將4個OAM幀插入到2ms的下行窗口中以防止OAM幀之間的時間間隔變得太長。換句話說，OLT 100的當前OAM幀中的優(yōu)先級消息被加載到4個OAM幀中與當前OAM幀相鄰的下一個OAM幀，這樣減小了消息發(fā)送時的時延長度。信息與下行窗口消息中4個OAM幀的每一個有關并且執(zhí)行與8個ONU 104i(即，總共32個ONU 104i)有關的即插即用功能和測距功能。在下行窗口的最后段插入PAD的原因是以太網(wǎng)幀的可變性或發(fā)送空業(yè)務會引起2ms窗口長度的填充不足的情況。圖4所示的下行窗口結(jié)構(gòu)可以包括IFG(幀間間隙)，前置碼，以及每個為1518字節(jié)的160個千兆比特以太網(wǎng)幀。在語音數(shù)據(jù)的情況下，除了上行/下行窗口的固定大小引起的最大2ms的可允許時延外，將語音數(shù)據(jù)發(fā)送到ONU 104i沒有其它問題。
因此，圖4中所示的下行窗口發(fā)送將千兆比特以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)發(fā)送到樹結(jié)構(gòu)中與ODN 102連接的32個ONU 104i的每一個，同時允許關于每個ONU 104i的時隙位置和時隙長度。
下面參考圖5中所示的上行窗口結(jié)構(gòu)。根據(jù)從OLT 100接收的允許控制幀，每個ONU 104i的上行千兆比特以太網(wǎng)幀被插入到它們自身允許的時隙。與下行發(fā)送方式相同，在所有上行發(fā)送允許信息在一個ONU 104i的情況下，各具有1518字節(jié)的160個以太網(wǎng)幀可以包括在上行窗口結(jié)構(gòu)中。
在常規(guī)的上行窗口情況中，將每個與常規(guī)PON系統(tǒng)相連的ONU 104i設計成即使在上行窗口中沒有用于ONU 104i上行發(fā)送的幀，也將至少一個RAU幀插入上行窗口中的方式從下行窗口內(nèi)部的允許控制幀分配時隙。對ONU 104i進行上述設計的原因是通過連續(xù)通知OLT 100關于ONU104i的發(fā)送隊列信息和有關OAM的消息來準備下一個上行發(fā)送，并且通知OLT 100關于ONU 104i的狀態(tài)。
應指出，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，圖2a或2b所示的GE-PON系統(tǒng)中省略了發(fā)送ONU 104i隊列狀態(tài)所需的允許過程，從而改進了ITU-TG.983.1推薦的ATM-PON產(chǎn)生的頻帶浪費的問題，ITU-T G.983.1推薦的ATM-PON中，ATM-PON詢問/檢查ONU 104i的隊列狀態(tài)信息，然后發(fā)送用于上行發(fā)送的允許信息。
按照前面所述的過程，一個ONU 104i的上行/下行最大發(fā)送容量為960Kbps，并且32個ONU 104i的同時上行/下行可發(fā)送的容量保證在30Mbps。位于2ms的上行/下行窗口中的額外開銷比例大約為4％。假如控制16個ONU 104i，那么16個ONU 104i可以允許大約60Mbps的發(fā)送容量。下面將參考圖6描述這個操作。
參考圖6，每個ONU 104i根據(jù)從OLT 100廣播的下行窗口中允許控制幀的分配內(nèi)容G等待它自己的時隙。然后每個ONU 104i在上行窗口中插入發(fā)送消息R和數(shù)據(jù)。
時隙的頻帶分配可按照圖4和5中所示的下行/上行窗口的發(fā)送/接收改變。下面參考圖7詳細描述頻帶分配。
圖7解釋了通過采用從OLT 100廣播到ONU 104i的下行窗口上的允許信息和RAU上的ONU 104I的隊列信息如何分配時隙和如何發(fā)送數(shù)據(jù)。為了達到這個目的，OLT 100包括與每個ONU 104i有關的MC 107(鏡像計數(shù)器)和RC 108(請求計數(shù)器)(兩個都顯示在圖2a和2b中)。OLT 100在每個ONU 104i的上行發(fā)送中分配時隙大小的分配操作無條件地取決于與每個ONU 104i對應的MC和RC。當千兆比特以太網(wǎng)幀實際上上行發(fā)送時，OLT 100中的MC對千兆比特以太網(wǎng)幀的數(shù)量和它們的長度計數(shù)。OLT 100中的RC對上行發(fā)送的RAU中記錄的允許請求狀態(tài)的數(shù)量計數(shù)。結(jié)果是，在接收MC和RC兩個計數(shù)器的輸出信號時，OLT 100正確地執(zhí)行關于允許請求的上行發(fā)送允許狀態(tài)的處理。下面將進行詳細描述。
參考圖7，每當千兆比特以太網(wǎng)幀到達ONU 104I時，ONU 104i中的隊列值QL都增加，但是每當以太網(wǎng)幀為上行發(fā)送時則減小。當在ONU104i中的發(fā)送隊列值QL設置為“2”的條件下OLT 100廣播具有上述允許控制幀的下行窗口的情況下，當RAU幀在分配的時隙位置中加載發(fā)送隊列信息“2+”和OAM信息時，ONU 104i向OLT 100上行發(fā)送RAU幀。在這種情況下，因為隊列長度和上行發(fā)送的RAU幀中包括的允許請求狀態(tài)分別被設置為“2+”，所以對應于OLT 100中的ONU 104i的MC和RC分別設置為“2”。
在OLT 100允許上述通過以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)的上行發(fā)送(通過下行窗口發(fā)送到對應的ONU 104i)和該允許控制幀的情況下，RC的值降為“1”。在下一個周期中再次允許上行發(fā)送的情況下，RC的值降為“0”。在ONU104i向ONU 104I的分配的時隙位置上行發(fā)送對應于允許時隙長度的千兆比特以太網(wǎng)幀和ONU 104i的發(fā)送隊列值QL的情況下，減小OLT 100中的MC值和ONU 104i中的隊列長度QL。
通過采用圖7所示的方法在OLT 100和ONU 104i之間發(fā)送以太網(wǎng)幀，PON系統(tǒng)中的MAC協(xié)議可以更簡單。換句話說，即使當ONU發(fā)送RAU時，典型的系統(tǒng)也需要OLT的允許，但是本發(fā)明有效地降低了這種許可步驟以提高系統(tǒng)效率。下面將詳細描述。
在ONU 104i的隊列存儲器中累加要上行發(fā)送到OLT 100的多個數(shù)據(jù)。ONU 104I需要向OLT 100通知在隊列存儲器中累加的數(shù)據(jù)量和緊迫性。因此，ONU 104i除了通用數(shù)據(jù)幀外還有RAU幀，并且通過RAU幀，將隊列存儲器中的信息加載到OLT 100。根據(jù)這個信息，OLT 100將具有允許信息的允許控制幀下行廣播到ONU 104i。允許控制幀表示上行數(shù)據(jù)發(fā)送的優(yōu)先級和分配量(即，時隙位置和大小(或頻帶))。
在ONU 104i中的請求與實際的上行發(fā)送數(shù)據(jù)相比太大的情況下，OLT100考慮所有條件。如果相應的ONU 104i需要更多頻帶分配或頻帶分配條件降低引起另一個ONU 104I的頻帶占有，那么考慮到業(yè)務的優(yōu)先級信息可以放棄與具有低優(yōu)先級的業(yè)務有關的上行允許。ONU 104i的頻帶分配將極大地取決于未來PON系統(tǒng)，如ISP的實現(xiàn)計劃，因此根據(jù)接入網(wǎng)絡的特點應該考慮各種特定情況。
根據(jù)上述提出的實施例的本發(fā)明提供以提供高于ATM-PON的帶寬方式在用于接入網(wǎng)絡的PON結(jié)構(gòu)中有效地發(fā)送千兆比特以太網(wǎng)傳輸?shù)腗AC結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明將一個IP分組分為ATM信元并且降低了重組IP分組所需的額外開銷量，這樣形成更有效的接入網(wǎng)絡。
正如上述描述所顯現(xiàn)的，本發(fā)明包括下行廣播的允許控制幀，OAM和RAU等，由于它們擁有標準的千兆比特以太網(wǎng)的MAC幀屬性，因此用這種方法，它能與當前以商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的典型的千兆比特以太網(wǎng)控制器和一些物理層控制芯片兼容?？傊?，本發(fā)明降低了開發(fā)新版本芯片所需的生產(chǎn)成本和時間周期，并且能作為昂貴的ATM設備的替代品。
雖然所揭示的本發(fā)明提出的實施例是為解釋的目的，但是在不脫離本發(fā)明所附權(quán)利要求的范圍和精神的情況下，可以進行各種修改，增加和替換。
權(quán)利要求
1.一種無源光網(wǎng)絡(PON)系統(tǒng)中的千兆比特以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(GE-PON)系統(tǒng)，包括光線路終端(OLT)，用于向ODN發(fā)送包含具有與至少兩個光網(wǎng)絡單元(ONU)關聯(lián)的時隙位置和大小信息的控制幀和以太網(wǎng)幀二者的下行窗口，分析根據(jù)時分多址(TDMA)方法從光網(wǎng)絡單元(ONU)發(fā)送并且從ODN接收的上行窗口中的請求訪問單元(RAU)的內(nèi)容，以及允許對應每個ONU的時隙位置和大??；以及與ODN連接的至少兩個ONU，能夠響應下行窗口的控制幀中包含的它們相應的信息來分配它們相應的時隙位置和大小，并且向/從分配的時隙發(fā)送/接收具有它們相應的隊列信息和以太網(wǎng)幀的RAU幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GE-PON系統(tǒng)，其特征在于下行窗口包括至少兩個千兆比特以太網(wǎng)幀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GE-PON系統(tǒng)，其特征在于下行窗口的控制幀包括用來確定與ODN連接的ONU有關的標識(ID)和時隙位置/大小的允許信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的GE-PON系統(tǒng)，其特征在于下行窗口包括多個以規(guī)則間隔插入的運營、管理和維護(OAM)幀，該多個OAM幀包含與OAM有關的信息和與連接ODN的ONU有關的測距控制信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的GE-PON系統(tǒng)，其特征在于下行窗口的控制幀在5個字節(jié)中包括與每個ONU有關的時隙大小和上行窗口中的時隙位置信息，然后被以允許與32個ONU有關的上行發(fā)送的方式插入。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GE-PON系統(tǒng)，其特征在于上行窗口中的RAU幀由最小千兆比特以太網(wǎng)幀組成，并且每個ONU通過下行窗口中的允許控制幀將RAU插入到上行窗口。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的GE-PON系統(tǒng)，其特征在于下行窗口包括至少4個按預定間隔插入的OAM幀，并且所有ONU分組成預定數(shù)量的組，以使OUN可以共享一個OAM幀，每個OAM幀包括與OAM相關的信息和測距信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7所述的GE-PON，其特征在于OLT包括鏡像計數(shù)器，用于對響應多個ONU中的每一個而上行發(fā)送的千兆比特以太網(wǎng)幀的數(shù)量和它們大小計數(shù)；以及請求計數(shù)器，用于對經(jīng)上行發(fā)送的RAU幀發(fā)送的ONU發(fā)送隊列的以太網(wǎng)幀狀態(tài)計數(shù)，其中把與每個ONU有關的時隙位置和時隙大小分配給與相應的ONU對應的鏡像計數(shù)器值和請求計數(shù)器值。
9.一種用來在包括起長途電話中心作用的OLT，至少一個ONU和連接在OLT和ONU之間的ODN的GE-PON系統(tǒng)中控制MAC的方法，包括步驟a)通過OLT廣播下行窗口，下行窗口包括用來將信息加載到與多個要在上行窗口中發(fā)送的ONU有關的以太網(wǎng)幀的時隙位置和大小的允許控制幀，和多個要廣播到該多個ONU的千兆比特以太網(wǎng)幀；以及b)通過分析廣播下行窗口的允許控制幀的信息將上行窗口中的時隙位置和大小分配給ONU，并且根據(jù)所分配的時隙大小，使多個ONU能夠用TDMA方法向上行窗口內(nèi)的時隙位置發(fā)送具有它們自己相應的發(fā)送隊列狀態(tài)的RAU幀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于下行窗口的允許控制幀在5個字節(jié)中包括與每個ONU的上行發(fā)送有關的時隙大小和上行窗口內(nèi)部的時隙位置信息，然后將它插入到下行窗口。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于下行窗口包括至少4個按預定間隔插入的OAM幀，所有ONU分組成預定數(shù)量的組，使ONU可以共享一個OAM幀，每個OAM幀包括用于在ONU間加密的信息，用于運行/管理/維護ONU的OAM信息，和測距信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于從每個ONU上行發(fā)送的RAU幀由最小千兆比特以太網(wǎng)幀組成，并必需插入到上行窗口，然后發(fā)送。
全文摘要
公開一種千兆比特以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(GE－PON)系統(tǒng)及其媒體訪問控制方法。在GE－PON系統(tǒng)中，通過實施千兆比特以太網(wǎng)幀的MAC屬性，光線路終端(OLT)向光分配網(wǎng)絡(ODN)發(fā)送包含具有與至少兩個ONU關聯(lián)的時隙位置和大小信息的控制幀以及以太網(wǎng)幀的下行窗口。OLT分析以TDMA方法從光網(wǎng)絡單元(ONU)發(fā)送并且從ODN接收的上行窗口中的請求訪問單元(RAU)的內(nèi)容，以及允許與每個ONU對應的時隙位置和大小。與連接到ODN的多個ONU具有響應下行數(shù)據(jù)的控制幀中包含的它們相應的信息所分配的時隙位置和大小。發(fā)送具有與所分配的時隙相關的隊列信息和以太網(wǎng)幀的RAU幀。因此，通過GE－PON系統(tǒng)上面的MAC結(jié)構(gòu)，OLT可以迅速地與多個ONU通信。
文檔編號H04J3/00GK1417982SQ0215036
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月10日
發(fā)明者崔道仁, 吳潤濟, 李民孝, 張順鎬, 成煥珍, 樸泰誠 申請人:三星電子株式會社