專利名稱：以太網無源光網絡的流量控制方法和該方法所使用的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以太網的無源光網絡(EPON)的流量控制方法和該方法所使用的裝置，具體涉及到基于千兆以太網的無源光網絡中光線路終端設備(OLT)和光網絡單元設備(ONU)之間進行流量控制的一種實現方法。
背景技術：
EPON是由一個位于局端的光線路終端設備(OLT)和若干個位于遠端的光網絡單元設備(ONU)以及無源光分配網(ODN)組成。在ODN內兩個光傳輸方向分別使用兩個波長傳輸，其中信號從OLT到ONU定義為下行方向，以廣播方式發(fā)送，采用時分復用(TDM)技術；而信號從ONU到OLT定義為上行方向，采用時分多址(TDMA)技術。
圖1為EPON網絡的層次模型與OSI參考模型各層的對應關系。如圖1所示，EPON在體系結構上對802.3沒有很大的變動，EPON的分層模型仍然由物理層、媒質無關接口和數據鏈路層構成，其中數據鏈路層由協調子層(RS)、MAC子層、MAC控制子層和MAC客戶子層組成?？紤]到點到多點的拓撲結構(PTMP)，以太網最后一公里(EFM)小組對現有802.3分層功能的改動主要在MAC控制子層上增加多點控制協議(MPCP)，在協調子層(RS)上增加點對點(PTP)仿真功能。
由圖1的協議層次可以看出，IEEE 802.3ah關于EPON方面主要是制定了多點控制協議(MPCP)。該協議解決了下列問題OLT如何在現有的以太網協議的基礎上對散布在不同地點的ONU進行控制，如何實現ONU的自動發(fā)現和注冊；如何將上行發(fā)送帶寬分配給每一個ONU；ONU通過怎樣的方式向OLT報告自己的狀態(tài)，以便支持ONU的統(tǒng)計復用和動態(tài)帶寬分配等。
基于千兆以太網的無源光網絡EPON將以太網與PON的優(yōu)勢相結合，實現了低成本、遠距離的高速接入，目前被認為是寬帶接入的主流發(fā)展方向?，F在已經有多家公司推出了相關的商用芯片，例如PASSAVE，TEKNOVUS等，它們的芯片在PON接口側能夠很好的實現IEEE802.3ah制定的EPON協議草案中的相關功能。但是仔細分析發(fā)現這些芯片都有一個缺點，就是在PON接口側缺少一種流量控制機制。在PASSAVE公司的芯片中雖然在它工作在點到點模式下時存在流量控制機制功能，但是工作在EPON接口模式下時，不存在流量控制機制功能。由于在IEEE 802.3ah建議中，沒有規(guī)定在EPON系統(tǒng)如何實現流量控制機制，所以這些芯片中沒有這項功能也是可以理解的。但是，沒有流量控制機制的EPON系統(tǒng)存在下面幾個問題第一，以太網是個無連接的網絡，因而以太網幀傳輸可靠性是沒有什么保證的，在數據位出錯、接收器的緩沖區(qū)不能滿足或其它異常情況下，以太網接收器會簡單地丟棄幀。而EPON系統(tǒng)的物理媒質采用的是光纖，所以在EPON系統(tǒng)中幀無錯傳輸的概率很高，由傳輸錯誤引起丟棄幀的概率已經低到可以忽略不計的地步。然而，在EPON系統(tǒng)中由于數據幀處理速度或者硬件成本等問題的限制，接收緩沖區(qū)擁塞造成丟幀的可能性是很大。例如，如圖2所示的EPON系統(tǒng)中，如果用戶使用的終端與EPON網絡中第n個光網絡單元設備ONUn之間有流量控制機制，而OLT和所有ONU之間沒有流量控制機制的話，當用戶的終端例如計算機性能較差，在用戶終端和ONU之間將可能通過802.3中定義的暫停(PAUSE)機制來進行流量控制，這時用戶終端會要求下行方向的流量要減少，即ONU到終端方向的流量減少。但是由于在OLT和ONU之間沒有一個流量控制機制，OLT是不知道ONU的狀態(tài)，OLT可能會繼續(xù)往這個ONU發(fā)送數據幀，所以可能由于ONU上緩存空間不足而出現大量的丟幀現象。在上行方向也可能出現類似的丟幀現象，這些現象的出現就是由于在OLT和ONU之間缺乏一種狀態(tài)報告機制。
第二，在EPON系統(tǒng)中丟幀的問題，如果用高層協議來解決，會嚴重影響網絡吞吐量。幀丟失會導致高層協議的確認定時器超時，超時引發(fā)對丟失幀的重傳。例如傳輸層協議TCP使用“肯定確認與重傳”算法，兩個站中一方發(fā)送的數據，由另一方負責確認，直到接收到了確認，發(fā)送站才認為數據已成功發(fā)送。如果在某個預定的時間內沒有收到確認，發(fā)送站則認為數據在途中丟失，于是又重發(fā)剛才的數據。確認定時器設定的值必須考慮到整個網絡上端到端的傳輸延遲，加上處理與延遲間隔時間。一般的協議以秒為量級設置定時器以保證在互連網上運行，因此如果丟幀的問題由高層協議來解決，將引起數據傳輸間斷幾秒鐘，這會嚴重影響網絡吞吐量。
第三，對于EPON系統(tǒng)的上行帶寬分配，EFM小組所定義的EPON標準已經規(guī)定了常規(guī)的GATE/REPORT機制。圖2所示為GATE/REPORT機制工作原理的示意圖。在上行方向上，多個ONU共享一條上行信道，ONU根據OLT發(fā)出的GATE信息幀來調度ONU的上行發(fā)送，避免各個ONU之間的數據沖突。在GATE/REPORT機制中，OLT將授權(GRANT)通過GATE幀發(fā)送給ONU，ONU則通過REPORT幀向OLT報告自己的狀態(tài)，并請求自己所需要的帶寬。OLT則先產生時間標記，并給每個ONU分配一個初始帶寬，通過GATE幀發(fā)給ONU，然后根據ONU的狀態(tài)和請求的帶寬再發(fā)出GRANT，從而建立連接。OLT側是接收來自多個ONU的匯總容量，總的上行帶寬不會超過1Gbit/s。但是OLT的接收存儲器還是可能出現擁塞。如果使用EFM小組已經規(guī)定的常規(guī)GATE/REPORT機制解決上行方向上出現的擁塞問題，例如可以縮小總的上行帶寬以減少了ONU的發(fā)送機會，并且在出現擁塞時，再進一步減少ONU的發(fā)送機會。但是常規(guī)的GATE/REPORT機制應用的結果將使得上行帶寬利用率下降了，并且還會在擁塞時出現大量丟幀現象。因為在出現擁塞時，通過GATE消息限制ONU向OLT發(fā)送數據有一段生效時間，在這一段時間中ONU仍然繼續(xù)發(fā)送數據而使OLT因為出現擁塞而大量丟幀。
因此，需要一種比常規(guī)GATE/REPORT機制更有效的機制，解決現有技術所存在的上述問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種以太網無源光網絡的流量控制方法，本發(fā)明的另一個目的在于提供該方法所使用的裝置，該方法和裝置可以控制OLT與ONU之間的點到多點的流量，有效防止因OLT或ONU存儲器容量而產生的幀丟失問題。本發(fā)明在EPON系統(tǒng)中引入一種拓展的PAUSE機制，以實現OLT與ONU之間的流量控制。下面詳細介紹本發(fā)明的技術原理。
由于在EFM小組中在RS子層增加了點到點(PTP)仿真功能，MPCP能夠和現有的以太網兼容，傳統(tǒng)的以太網幀格式仍然保留，這樣就可以使用以太網的暫停(PAUSE)幀。PAUSE幀屬于媒質訪問控制(MAC)幀的一種，PAUSE幀的具體格式為，7個字節(jié)的前導碼、1個字節(jié)的幀起始定界符、6個字節(jié)的目的地址、6個字節(jié)的源地址、2個字節(jié)的類型碼、2個字節(jié)MAC控制操作代碼、MAC控制參數、幀校驗序列。為在MAC層上仿真PTP傳輸，OLT為每個ONU分配一個邏輯鏈路標識LLID作為地址，這樣每個ONU都會分配到不同的LLID作為自己的地址，OLT還將所有ONU的地址存儲在一個地址表中。
為了設定緩沖區(qū)上下限，需要計算采用本發(fā)明的拓展PAUSE機制后對緩沖區(qū)深度的需要。在EPON中，所有的信號傳輸都是在OLT和ONU之間完成的，由于在OLT和ONU雙方之間存在著傳播延遲和響應時間延遲，而且在上行方向上還存在授權的提前量和授權時間的問題，所以一方發(fā)送PAUSE幀后，不會立刻終止另一方發(fā)出的數據流。因此發(fā)送方必須考慮到還要接收附加的數據，并應在緩沖區(qū)溢出之前提前發(fā)送PAUSE幀。在請求MAC層進行流量控制后，可能接收的最大數據量，即為發(fā)送PAUSE后需要的緩沖區(qū)上界。這個參數的確定對于PAUSE機制能否有效實現流量控制有著重要的作用。在例如幀最大長度為1522字節(jié)、接入距離為20公里情況下，所需要的緩沖區(qū)深度為16K字節(jié)。如果上、下行緩沖區(qū)大小均為80K字節(jié)，緩沖區(qū)的上限應當設置為64K字節(jié)(80K字節(jié)減16K字節(jié)的深度)，而下限容量為一個可以比較自由設定的容量，為了提高在緩沖區(qū)的利用率，設置為48K字節(jié)。在緩沖區(qū)中數據容量超過上限時啟動PAUSE機制，當在緩沖區(qū)超過下線時，停止PAUSE機制。
本發(fā)明的一種用于以太網無源光網絡的上行流量控制方法，包括步驟在OLT內的上行接收幀緩沖區(qū)沒有發(fā)生溢出時，ONU按照具有本ONU的GATE幀中的開始時間和持續(xù)發(fā)送長度發(fā)送上行數據幀和控制幀；當在OLT內的上行接收幀緩沖區(qū)中數據已經超過了預定的上限時，送出控制信號到PAUSE組幀部模塊；在下行方向上的復用模塊中，PAUSE幀被插入在下行通道上，這時PAUSE幀中的目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，MAC控制參數FF-FF，該參數代表各個ONU暫停發(fā)送數據幀；由OLT發(fā)出的該組播PAUSE幀通過ODN傳輸給所有的ONU；在ONU內由去復用模塊對下行通道上數據流去復用，并由PAUSE解幀部模塊將該PAUSE幀解析，并產生禁止發(fā)送數據信號給上行發(fā)送控制模塊；
在ONU接收到GATE幀解析后，當在ONU被授權允許發(fā)送的時間段內，該ONU內的上行發(fā)送控制模塊允許發(fā)送控制幀和OAM幀；這時由于禁止發(fā)送數據信號有效，所以禁止該ONU內的上行發(fā)送控制模塊發(fā)送數據幀；當在OLT內的上行接收幀緩沖區(qū)已經超過了預定的下限時，送出控制信號到PAUSE組幀部模塊；在下行方向上的復用模塊中，PAUSE幀被插入在下行通道上，這時PAUSE幀中的目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，MAC控制參數00-00，該參數代表恢復發(fā)送數據幀；該組播PAUSE幀通過ODN被所有的ONU接收；在ONU內該PAUSE幀被解析，并產生恢復發(fā)送數據信號。
本發(fā)明的上述上行流量控制方法，其特征在于為保證每個ONU確實接收到OLT用組播地址發(fā)送的具有恢復發(fā)送數據幀參數的PAUSE幀，在下行通道上插入該PAUSE幀并以組播地址發(fā)送的步驟可以重復三次。
本發(fā)明的上述上行流量控制方法，其特征在于上行接收緩沖模塊中數據達到預定上限時發(fā)給PUASE組幀模塊的控制信號為幾乎滿(AFF)信號。
本發(fā)明的一種用于以太網無源光網絡的上行流量控制裝置，由OLT和ONU組成，其中OLT具體包括上行接收緩沖模塊，用于當模塊內所緩存的數據超過預定上限時發(fā)出控制信號給PAUSE組幀模塊；PAUSE組幀模塊，用于形成PAUSE幀，該幀中的目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，MAC控制參數FF-FF，該參數代表各個ONU暫停發(fā)送數據幀；復用模塊，用于將PAUSE幀復用到下行通道數據流中；其中ONU具體包括去復用模塊，用于將下行通道數據流去復用，并將獲得的PAUSE幀傳送給PAUSE解幀模塊；PAUSE解幀模塊，用于發(fā)出禁止發(fā)送數據幀信號給上行發(fā)送控制模塊；上行發(fā)送控制模塊，組織上行發(fā)送的數據幀，只允許發(fā)送控制幀和OAM幀。
本發(fā)明的上述上行流量控制裝置，其特征在于OLT中還包括下行發(fā)送緩沖模塊和去復用模塊，前者用于緩存?zhèn)鬏斀o下行通路的數據流，后者對來自上行通路的數據流去復用；ONU中還包括下行接收緩沖模塊和復用模塊，前者用于緩存來自下行通路上的數據流，后者用于復用發(fā)送到上行通路上的數據流。
本發(fā)明的一種用于以太網無源光網絡的下行流量控制方法，包括步驟OLT接收數據幀；
查找數據幀的目的ONU地址，把數據幀分為多個邏輯子隊列，共同存儲在下行發(fā)送幀緩沖區(qū)；當OLT內的PAUSE解幀部沒有收到PAUSE幀時，隊列調度按照數據幀優(yōu)先級和到達順序進行下行帶寬安排；當所接收的數據幀中沒有包含目的地址時，使用廣播地址進行廣播發(fā)送；當某個ONU內的下行接收緩沖區(qū)超過了上限時，送出控制信號到PAUSE組幀部模塊；該ONU根據所接收的GATE幀解析后的信息，等待到該ONU的發(fā)送窗口到來；發(fā)送窗口到來后，在上行方向上的上行發(fā)送控制模塊中將PAUSE幀插入在上行通道上，這時的幀內源地址為該ONU在注冊時由OLT分配的地址；PAUSE幀目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，幀內控制參數為FF-FF，該參數表示暫停接受數據幀；當OLT內的PAUSE解幀部收到PAUSE幀時，根據PAUSE幀的源地址值，PAUSE解幀部將產生以該源地址為參數的控制信號，并將控制信號發(fā)送到下行發(fā)送緩沖模塊中；下行發(fā)送緩沖模塊按照控制信號的參數，可以控制在這個信號有效時間段，在下行方向上僅僅安排具有其他目的地的數據幀的發(fā)送，不調度發(fā)送到該ONU地址的幀，同樣也不發(fā)送那些廣播幀；在所述ONU發(fā)送PAUSE幀后，當該ONU的下行接收緩沖區(qū)超過了下限時，發(fā)送出控制信號到PAUSE組幀部模塊；該ONU根據所接收的GATE幀解析后的信息，等待到該ONU的發(fā)送窗口到來；發(fā)送窗口到來后，在上行方向上的上行發(fā)送控制模塊中將PAUSE幀插入在上行通道上，這時的幀內源地址為該ONU在注冊時由OLT分配的地址；PAUSE幀目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，幀內控制參數為00-00，該參數表示恢復接受數據幀；當OLT內的PAUSE解幀部收到PAUSE控制幀時，根據PAUSE幀的源地址值，PAUSE解幀部將產生以該源地址為參數的控制信號，并發(fā)送到下行發(fā)送緩沖模塊中；下行發(fā)送緩沖模塊重新允許安排發(fā)送到該ONU的幀。
本發(fā)明的上述下行流量控制方法，其特征在于ONU內下行接收緩沖模塊發(fā)送給PAUSE組幀模塊的控制信號為幾乎滿(AFF)信號。
本發(fā)明的上述下行流量控制方法，其特征在于為保證OLT確實接收到ONU用組播地址發(fā)送的具有恢復接受數據幀參數的PAUSE幀，在上行通道上插入該PAUSE幀并以組播地址發(fā)送的步驟可以重復三次。
本發(fā)明的一種用于以太網無源光網絡的下行流量控制裝置，由ONU和OLT組成，其中ONU具體包括下行接收緩沖模塊，用于當下行接收緩沖模塊緩存的該ONU所接收數據流超過預定上限時，發(fā)出控制信號給PAUSE組幀模塊；PAUSE組幀模塊，用于形成PAUSE幀，該幀內源地址為該ONU在注冊時由OLT分配的地址；PAUSE幀目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，幀內控制參數為FF-FF，該參數表示該ONU暫停接受數據幀；復用模塊，用于將PAUSE幀復用到上行通道數據流中；上行發(fā)送控制模塊，用于在接收到本ONU的GATE幀時，按照分配給本ONU的時隙發(fā)送PAUSE幀；其中的OLT具體包括去復用模塊，用于將上行通道數據流去復用，獲得PAUSE幀并傳送給PAUSE解幀模塊；PAUSE解幀模塊，用于解析PAUSE幀中的源地址，識別出下行接收緩沖模塊已經超過上限的ONU，并向下行發(fā)送緩沖模塊發(fā)出指令；下行發(fā)送緩沖模塊，用于停止發(fā)送給下行接收緩沖模塊已經超過上限的ONU的數據幀。
本發(fā)明的上述下行流量控制裝置，其特征在于ONU中還包括去復用模塊，用于接收下行通路上的數據流并對各個幀去復用，上行發(fā)送緩沖模塊，用于緩存發(fā)送到上行通路上的數據；OLT中包括復用模塊，用于將下行發(fā)送緩沖模塊中將發(fā)送的各個數據幀復用，上行接收緩沖模塊，用于緩存來自上行通道的數據流。
在EPON系統(tǒng)中使用本發(fā)明的方法在OLT與ONU之間進行上行、下行流量控制，可以與常規(guī)的PAUSE控制機制一起使用，減少在OLT和ONU之間的丟幀，還可以利用本發(fā)明的流量控制機制減少了高層協議操作和不必要的重發(fā)操作，從而提高網絡的吞吐量和OLT與ONU之間的帶寬利用率。


圖1為EPON網絡的層次模型與OSI參考模型各層的對應關系示意圖；圖2為常規(guī)EPON網絡中GATE/REPORT機制工作原理的示意圖；圖3為EPON網絡中各個ONU根據各自的GATE消息授權進行上行傳輸的示意圖；圖4為EPON網絡中未啟動本發(fā)明的上行流量控制方法時各個ONU上行傳輸時序圖；圖5為使用本發(fā)明的上行流量控制方法后各個ONU上行傳輸時序圖；圖6為本發(fā)明上行流量控制方法所使用裝置的示意圖；圖7為EPON網絡中未啟動本發(fā)明的下行流量控制方法時下行傳輸時序圖；圖8表示使用本發(fā)明的下行流量控制方法OLT所發(fā)出的下行傳輸幀隊列中以各個ONU為目的地址的幀排列順序；圖9為本發(fā)明下行流量控制方法所使用裝置的示意圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖詳細解釋本發(fā)明的具體實施例。
在圖3和圖4中可以看到在GATE/REPORT機制的控制下的上行帶寬分配情況，圖3中的附圖標記G1、G4、G3、G2代表OLT通過GATE幀依次分配給ONU1、ONU4、ONU3、ONU2的帶寬，即ONU1至4按照所分配的順序，向OLT發(fā)出上行數據幀。從圖4中可以看出，各個ONU在依照授權分配給自己的時間段內發(fā)送數據幀。如圖3、4中所示，各個ONU按照1、4、3、2的順序向OLT發(fā)送數據幀，而不管OLT內緩沖器是否有足夠的容量，因此有可能產生幀丟失。
圖6是本發(fā)明上行流量控制所使用裝置的示意圖，其中的OLT由上行接收緩沖模塊、去復用模塊、PAUSE組幀模塊、下行發(fā)送緩沖模塊和復用模塊組成，而ONU由去復用模塊、下行接收緩沖模塊、PAUSE解幀模塊、上行發(fā)送緩沖模塊、復用模塊、上行發(fā)送控制模塊組成，各個組成模塊之間的連接關系如圖所示。當OLT側上行接收緩沖模塊將出現溢出的時候，發(fā)出幾乎滿(AFF)信號給OLT內的PAUSE組幀模塊，由該PAUSE組幀模塊形成一個具有組播地址的PAUSE幀，所有的ONU將收到這個PAUSE幀，在ONU內PAUSE幀控制參數代表的暫停上行傳輸信號有效期間，盡管ONU內上行控制模塊根據GATE幀的授權信息允許ONU發(fā)送數據幀，各個ONU也仍然不向OLT發(fā)送數據幀，而僅僅發(fā)送控制幀或OAM幀。上行流量控制機制整個操作流程如下在OLT內的上行接收幀緩沖區(qū)沒有發(fā)生溢出時，各個ONU按照各自ONU的GATE幀中的開始發(fā)送時間、發(fā)送持續(xù)時間長度來發(fā)送上行數據幀和控制幀等；當OLT內的上行接收緩沖區(qū)已經超過了預定的上限時，該上行接收緩沖區(qū)送出幾乎滿(AFF)控制信號到PAUSE組幀模塊；在復用模塊中通過復用仲裁后，PAUSE幀被插入下行通道上，該幀的目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，幀內控制參數字段值FF-FF；從OLT發(fā)出的信號通過ODN傳輸給所有ONU，這樣PAUSE幀將被所有的ONU接收到；PAUSE幀被所有ONU內的解幀部模塊解析出來，該解幀部模塊產生暫停發(fā)送數據幀控制信號(PAUSE_en)控制信號并傳輸給上行發(fā)送控制模塊；各個ONU在收到各自GATE幀并解析后，即使被授權允許開始發(fā)送，在上行發(fā)送控制模塊控制下，ONU也僅僅可以能發(fā)送控制幀和OAM幀，而禁止向OLT發(fā)送數據幀；當OLT內的上行接收幀緩沖區(qū)已經超過了預定下限時，上行接收緩沖區(qū)發(fā)出送出控制信號到PAUSE組幀部模塊；由PAUSE組幀部模塊形成組播的PAUSE幀，其中目的地址仍然為保留地址01-80-C2-00-00-01，但是其中的控制參數字段值為00-00，該參數代表各個ONU恢復發(fā)送上行數據幀；為了確保所有ONU接收到恢復發(fā)送上行數據幀的信息，表示恢復上行數據幀發(fā)送的PAUSE幀一般重復發(fā)送三次；這樣，各個ONU可以在OLT通過GATE消息分配給自己的時間段內恢復上行數據幀的發(fā)送。
圖5表示了在應用了本發(fā)明的上行流量控制方法后，各個ONU實際發(fā)送上行數據幀的時序圖，圖中ONU1至4的時序中粗體線段表示各個ONU實際發(fā)送數據幀的時間段。將圖5與圖4進行比較可以看出，雖然兩圖中各個ONU通過GATE消息獲得授權發(fā)送數據幀的順序都是ONU1、ONU4、ONU3、ONU2，由于圖4所代表的是未啟動本發(fā)明上行流量控制方法的時序圖，圖4中的各個ONU都在分配給自己的完整發(fā)送時間段內進行發(fā)送，而圖5中由于啟動了本發(fā)明的流量控制方法，各個ONU內的解幀部模塊向上行發(fā)送控制模塊發(fā)出了暫停發(fā)送信號PAUSE-en，因此圖5中的ONU1、ONU4、ONU3都在分配被自己的時間段內部分時間進行發(fā)送，在各自時間段內與PAUSE-en控制信號重疊的時間內不發(fā)送數據幀，圖5中只有ONU2在分配的時間段內由于不與PAUSE-en控制信號重疊而在整個時間段內進行發(fā)送數據幀。由此可見，利用了本發(fā)明的上行流量控制方法，可以有效避免OLT內上行緩沖區(qū)擁堵。
圖7為EPON系統(tǒng)中下行方向傳輸的示意圖。在圖7所示的實施例中，OLT通過無源光分路器與三個ONU連接，三個ONU的編號分別為ONU1、ONU2、ONU3，OLT發(fā)出的下行傳送幀隊列中的順序為3、2、1、2，即隊列中第一幀給ONU3、第二幀給ONU2、第三幀給ONU1、第四幀仍然給ONU2。但是，從OLT側發(fā)送到多個ONU的下行數據流的傳輸過程與從多個ONU發(fā)往OLT的上行數據流傳輸過程有著本質的區(qū)別。在下行方向上，EPON是一個廣播媒質，下行數據采用廣播連續(xù)發(fā)送、連續(xù)接收的方式，從OLT經一個1:N的無源光分路器分發(fā)給各個ONU，ONU根據到達幀的PON標記決定接收或是丟棄該幀。具體地，圖7中下行傳輸幀隊列中傳輸給各個ONU的幀的順序為3、2、1、2，經過ONU幀解析后，實際接收幀的情況為ONU1接收了1個幀、ONU2接收了兩個幀、ONU3接收了一個幀。
在下行方向上，所有ONU都將接收到下行帶寬，各個ONU根據到達幀的目的地址是否為自己的地址來決定接收或是丟棄該幀。這種方式下，如果在某個ONU側下行接收的下行接收緩沖區(qū)出現溢出時，直接采用標準的PAUSE控制機制的話，該ONU向OLT發(fā)出PAUSE控制幀，OLT將停止所有的下行發(fā)送過程，這樣一來以來就導致下行帶寬的利用率會很低下，并且可能影響其它的OLT和ONU的正常通信進行。而使用本發(fā)明的下行流量控制方法既可以防止ONU內下行接收緩沖區(qū)溢出造成幀丟失，又可以避免下行帶寬利用率下降。
圖9為本發(fā)明下行流量控制方法所使用裝置的示意圖，其中OLT由去復用模塊、上行接收緩沖模塊、PAUSE解幀部模塊、下行發(fā)送緩沖模塊、復用模塊組成，而ONU由去復用模塊、下行接收緩沖模塊、PAUSE組成幀部模塊、上行發(fā)送緩沖模塊、復用模塊、上行發(fā)送控制模塊組成，各個模塊相互的連接關系如圖所示。當某個ONU側下行接收緩沖區(qū)將出現溢出時，該ONU以自身的地址作為源地址、組播一個PAUSE幀，OLT收到這個帶有該ONU源地址的PAUSE幀后，它就知道是發(fā)送給那個ONU的數據流量過大了，把這個信息傳送給OLT內的下行發(fā)送緩沖模塊，下行發(fā)送緩沖模塊根據這些信息來重新調度數據幀的發(fā)送。具體步驟為OLT接收數據幀；查找所接收數據幀的目的地址，把數據幀分為多個邏輯子隊列，共同存儲在下行發(fā)送幀緩沖區(qū)；當OLT里面的PAUSE解幀部模塊沒有收到來自ONU的PAUSE幀時，隊列調度按照優(yōu)先級和到達順序進行下行帶寬安排；當OLT所接收數據幀中沒有目的地址時，以廣播地址發(fā)送；當某個ONU內的下行接收緩沖區(qū)超過了上限時，下行接收緩沖區(qū)通知PAUSE組幀部模塊形成發(fā)給OLT的PAUSE幀；該ONU內的上行發(fā)送控制模塊還需要根據GATE幀解析后的信息，等待授權給該ONU的發(fā)送時間段到來；在該ONU自己的發(fā)送時間段上，ONU內上行發(fā)送控制模塊通過復用仲裁后，將PAUSE幀插入在上行通道上，此PAUSE幀的源地址為該ONU自己的地址，既該ONU在注冊時由OLT分配的地址，PAUSE幀的目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，PAUSE幀內的控制參數為FF-FF，該參數表示需要OLT暫停向此ONU發(fā)送數據幀；當OLT內的PAUSE解幀部收到上述PAUSE幀后，根據PAUSE幀的源地址產生控制信號PAUSE_enX的控制信號，X表示發(fā)出PAUSE幀的ONU的序號；該控制信號PAUSE_enX控制信號PAUSE_enX被送給下行發(fā)送緩沖模塊；下行發(fā)送緩沖模塊PAUSE_enX信號有效范圍內，在下行傳輸幀隊列中僅僅安排發(fā)送給其它ONU的數據幀，不調度安排發(fā)送到該ONU的數據幀幀，同樣也不發(fā)送那些廣播數據幀；在上述ONU發(fā)送PAUSE幀后，如果該ONU的下行接收緩沖區(qū)超過了下線時，也通知PAUSE組幀部模塊；由PAUSE組幀部模塊形成發(fā)給OLT的PAUSE幀；該ONU仍然需要根據GATE幀解析后的信息，等待授權給該ONU的發(fā)送時間段到來；在該ONU自己的發(fā)送時間段上，ONU內上行發(fā)送控制模塊中通過復用仲裁后，將PAUSE幀插入在上行通道上，此PAUSE幀的源地址為該ONU自己的地址，既該ONU在注冊時由OLT分配的地址，PAUSE幀的目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，所不同的是PAUSE幀內的控制參數為00-00，該參數表示需要OLT恢復向此ONU發(fā)送數據幀；為保證OLT確實收到請求恢復發(fā)送數據幀的PAUSE幀，該請求恢復發(fā)送的PAUSE幀可重復發(fā)送三次；當OLT內的PAUSE解幀部收到恢復發(fā)送數據幀的PAUSE幀時，根據PAUSE幀的源地址，解除對OLT內下行發(fā)送緩沖模塊的PAUSE_enX的控制信號，使得下行發(fā)送緩沖模塊可以在下行傳輸幀隊列中調度安排發(fā)送給該ONU的數據幀。
圖8是采用本發(fā)明下行流量控制方法的EPON系統(tǒng)中OLT內PAUSE解幀部模塊針對各個ONU暫停發(fā)送數據幀的PAUSE-enX信號和下行隊列中所發(fā)送幀對應的ONU的序號，在ONU序號中0代表廣播的幀、1代表應當由ONU1接收的幀、2代表應當由ONU2接收的幀、3代表應當由ONU3接收的幀、4代表應當由ONU4接收的幀。在圖8中可以看到，在PAUSE_en3控制信號有效期間，由于ONU3內下行緩沖區(qū)不足，在OLT下行發(fā)送幀隊列中沒有發(fā)送到ONU3的序號為3的數據幀和序號為0的廣播數據幀；在圖8中PAUSE_en4有效期間，同樣由于ONU4內下行緩沖區(qū)不足，在OLT的下行發(fā)送幀隊列中也沒有發(fā)送到ONU4的序號為4的數據幀和序號為0的廣播數據幀。因此，本發(fā)明的下行流量控制方法很好的壓制針對ONU3和針對ONU4的下行數據流量，達到對各個ONU的下行流量控制的目的。
本發(fā)明提出的在EPON局端OLT和遠端ONU之間采用拓展PAUSE機制進行上、下行流量控制的方法，能夠很好和現在IEEE 802.3建議和IEEE 802.3ah制定的EPON協議協作工作。具體地說，本發(fā)明的拓展PAUSE機制在OLT與ONU之間進行流量控制，而標準的PAUSE機制作用在OLT與業(yè)務節(jié)點設備之間以及ONU與用戶節(jié)點設備之間進行流量控制。將本發(fā)明方法所采用的拓展PAUSE機制與標準PAUSE機制結合，可以解決整個EPON系統(tǒng)存在的丟幀問題，并且使的整個系統(tǒng)的性能得到提高。
權利要求
1.一種用于以太網無源光網絡的上行流量控制方法，包括步驟在光線路終端設備(OLT)內的上行接收幀緩沖區(qū)沒有發(fā)生溢出時，光網絡單元設備(ONU)按照具有本光網絡單元設備(ONU)的選通(GATE)幀中的開始時間和持續(xù)發(fā)送長度發(fā)送上行數據幀和控制幀；當在光線路終端設備(OLT)內的上行接收幀緩沖區(qū)中數據已經超過了預定的上限時，送出控制信號到暫停(PAUSE)組幀部模塊；在下行方向上的復用模塊中，暫停(PAUSE)幀被插入在下行通道上，這時暫停(PAUSE)幀中的目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，媒介訪問控制(MAC)控制參數FF-FF，該參數代表各個光網絡單元設備(ONU)暫停發(fā)送數據幀；由光線路終端設備(OLT)發(fā)出的該組播暫停(PAUSE)幀通過無源光分配網(ODN)傳輸給所有的光網絡單元設備(ONU)；在光網絡單元設備(ONU)內由去復用模塊對下行通道上數據流去復用，并由暫停(PAUSE)解幀部模塊將該暫停(PAUSE)幀解析，并產生禁止發(fā)送數據信號給上行發(fā)送控制模塊；在光網絡單元設備(ONU)接收到選通(GATE)幀解析后，當在光網絡單元設備(ONU)被授權允許發(fā)送的時間段內，該光網絡單元設備(ONU)內的上行發(fā)送控制模塊允許發(fā)送控制幀和運行管理維護(OAM)幀；這時由于禁止發(fā)送數據信號有效，所以禁止該光網絡單元設備(ONU)內的上行發(fā)送控制模塊發(fā)送數據幀；當在光線路終端設備(OLT)內的上行接收幀緩沖區(qū)已經超過了預定的下限時，送出控制信號到暫停(PAUSE)組幀部模塊；在下行方向上的復用模塊中，暫停(PAUSE)幀被插入在下行通道上，這時暫停(PAUSE)幀中的目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，媒介訪問控制(MAC)控制參數00-00，該參數代表恢復發(fā)送數據幀；該組播暫停(PAUSE)幀通過無源光分配網(ODN)被所有的光網絡單元設備(ONU)接收；在光網絡單元設備(ONU)內該暫停(PAUSE)幀被解析，并產生恢復發(fā)送數據信號。
2.根據權利要求1的所述上行流量控制方法，其特征在于為保證每個光網絡單元設備(ONU)確實接收到光線路終端設備(OLT)用組播地址發(fā)送的具有恢復發(fā)送數據幀參數的暫停(PAUSE)幀，在下行通道上插入該暫停(PAUSE)幀并以組播地址發(fā)送的步驟可以重復三次。
3.根據權利要求1的所述上行流量控制方法，其特征在于上行接收緩沖模塊中數據達到預定上限時發(fā)給PUASE組幀模塊的控制信號為幾乎滿(AFF)信號。
4.一種用于以太網無源光網絡的上行流量控制裝置，由光線路終端設備(OLT)和光網絡單元設備(ONU)組成，其中光線路終端設備(OLT)具體包括上行接收緩沖模塊，用于當模塊內所緩存的數據超過預定上限時發(fā)出控制信號給暫停(PAUSE)組幀模塊；暫停(PAUSE)組幀模塊，用于形成暫停(PAUSE)幀，該幀中的目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，媒介訪問控制(MAC)控制參數FF-FF，該參數代表各個光網絡單元設備(ONU)暫停發(fā)送數據幀；復用模塊，用于將暫停(PAUSE)幀復用到下行通道數據流中；其中光網絡單元設備(ONU)具體包括去復用模塊，用于將下行通道數據流去復用，并將獲得的暫停(PAUSE)幀傳送給暫停(PAUSE)解幀模塊；暫停(PAUSE)解幀模塊，用于發(fā)出禁止發(fā)送數據幀信號給上行發(fā)送控制模塊；上行發(fā)送控制模塊，組織上行發(fā)送的數據幀，只允許發(fā)送控制幀和運行管理維護(OAM)幀。
5.根據權利要求4的所述上行流量控制裝置，其特征在于光線路終端設備(OLT)中還包括下行發(fā)送緩沖模塊和去復用模塊，前者用于緩存?zhèn)鬏斀o下行通路的數據流，后者對來自上行通路的數據流去復用；光網絡單元設備(ONU)中還包括下行接收緩沖模塊和復用模塊，前者用于緩存來自下行通路上的數據流，后者用于復用發(fā)送到上行通路上的數據流。
6.一種用于以太網無源光網絡的下行流量控制方法，包括步驟光線路終端設備(OLT)接收數據幀；查找數據幀的目的光網絡單元設備(ONU)地址，把數據幀分為多個邏輯子隊列，共同存儲在下行發(fā)送幀緩沖區(qū)；當光線路終端設備(OLT)內的暫停(PAUSE)解幀部沒有收到暫停(PAUSE)幀時，隊列調度按照數據幀優(yōu)先級和到達順序進行下行帶寬安排；當所接收的數據幀中沒有包含目的地址時，使用廣播地址進行廣播發(fā)送；當某個光網絡單元設備(ONU)內的下行接收緩沖區(qū)超過了上限時，送出控制信號到暫停(PAUSE)組幀部模塊；該光網絡單元設備(ONU)根據所接收的選通(GATE)幀解析后的信息，等待到該光網絡單元設備(ONU)的發(fā)送窗口到來；發(fā)送窗口到來后，在上行方向上的上行發(fā)送控制模塊中將暫停(PAUSE)幀插入在上行通道上，這時的幀內源地址為該光網絡單元設備(ONU)在注冊時由光線路終端設備(OLT)分配的地址；暫停(PAUSE)幀目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，幀內控制參數為FF-FF，該參數表示暫停接受數據幀；當光線路終端設備(OLT)內的暫停(PAUSE)解幀部收到暫停(PAUSE)幀時，根據暫停(PAUSE)幀的源地址值，暫停(PAUSE)解幀部將產生以該源地址為參數的控制信號，并將控制信號發(fā)送到下行發(fā)送緩沖模塊中；下行發(fā)送緩沖模塊按照控制信號的參數，可以控制在這個信號有效時間段，在下行方向上僅僅安排具有其他目的地的數據幀的發(fā)送，不調度發(fā)送到該光網絡單元設備(ONU)地址的幀，同樣也不發(fā)送那些廣播幀；在所述光網絡單元設備(ONU)發(fā)送暫停(PAUSE)幀后，當該光網絡單元設備(ONU)的下行接收緩沖區(qū)超過了下限時，發(fā)送出控制信號到暫停(PAUSE)組幀部模塊；該光網絡單元設備(ONU)根據所接收的選通(GATE)幀解析后的信息，等待到該光網絡單元設備(ONU)的發(fā)送窗口到來；發(fā)送窗口到來后，在上行方向上的上行發(fā)送控制模塊中將暫停(PAUSE)幀插入在上行通道上，這時的幀內源地址為該光網絡單元設備(ONU)在注冊時由光線路終端設備(OLT)分配的地址；暫停(PAUSE)幀目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，幀內控制參數為00-00，該參數表示恢復接受數據幀；當光線路終端設備(OLT)內的暫停(PAUSE)解幀部收到暫停(PAUSE)控制幀時，根據暫停(PAUSE)幀的源地址值，暫停(PAUSE)解幀部將產生以該源地址為參數的控制信號，并發(fā)送到下行發(fā)送緩沖模塊中；下行發(fā)送緩沖模塊重新允許安排發(fā)送到該光網絡單元設備(ONU)的幀。
7.根據權利要求6的所述下行流量控制方法，其特征在于光網絡單元設備(ONU)內下行接收緩沖模塊發(fā)送給暫停(PAUSE)組幀模塊的控制信號為幾乎滿(AFF)信號。
8.根據權利要求6的所述下行流量控制方法，其特征在于為保證光線路終端設備(OLT)確實接收到光網絡單元設備(ONU)用組播地址發(fā)送的具有恢復接受數據幀參數的暫停(PAUSE)幀，在上行通道上插入該暫停(PAUSE)幀并以組播地址發(fā)送的步驟可以重復三次。
9.一種用于以太網無源光網絡的下行流量控制裝置，由光網絡單元設備(ONU)和光線路終端設備(OLT)組成，其中光網絡單元設備(ONU)具體包括下行接收緩沖模塊，用于當下行接收緩沖模塊緩存的該光網絡單元設備(ONU)所接收數據流超過預定上限時，發(fā)出控制信號給暫停(PAUSE)組幀模塊；暫停(PAUSE)組幀模塊，用于形成暫停(PAUSE)幀，該幀內源地址為該光網絡單元設備(ONU)在注冊時由光線路終端設備(OLT)分配的地址；暫停(PAUSE)幀目的地址為保留的組播地址01-80-C2-00-00-01，幀內控制參數為FF-FF，該參數表示該光網絡單元設備(ONU)暫停接受數據幀；復用模塊，用于將暫停(PAUSE)幀復用到上行通道數據流中；上行發(fā)送控制模塊，用于在接收到本光網絡單元設備(ONU)的選通(GATE)幀時，按照分配給本光網絡單元設備(ONU)的時隙發(fā)送暫停(PAUSE)幀；其中的光線路終端設備(OLT)具體包括去復用模塊，用于將上行通道數據流去復用，獲得暫停(PAUSE)幀并傳送給暫停(PAUSE)解幀模塊；暫停(PAUSE)解幀模塊，用于解析暫停(PAUSE)幀中的源地址，識別出下行接收緩沖模塊已經超過上限的光網絡單元設備(ONU)，并向下行發(fā)送緩沖模塊發(fā)出指令；下行發(fā)送緩沖模塊，用于停止發(fā)送給下行接收緩沖模塊已經超過上限的光網絡單元設備(ONU)的數據幀。
10.根據權利要求9的所述下行流量控制裝置，其特征在于光網絡單元設備(ONU)中還包括去復用模塊，用于接收下行通路上的數據流并對各個幀去復用，上行發(fā)送緩沖模塊，用于緩存發(fā)送到上行通路上的數據；光線路終端設備(OLT)中還包括復用模塊，用于將下行發(fā)送緩沖模塊中將發(fā)送的各個數據幀復用，上行接收緩沖模塊，用于緩存來自上行通道的數據流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在以太網無源光網絡(EPON)中的流量控制方法和該方法所使用的裝置，該方法和裝置可以控制光線路終端設備(OLT)與光網絡單元設備(ONU)之間的點到多點的流量，有效防止因OLT或ONU存儲器容量而產生的幀丟失問題，本發(fā)明在EPON系統(tǒng)中引入一種拓展的暫停(PAUSE)機制，從而實現了OLT與ONU之間的流量控制。
文檔編號H04L29/08GK1588950SQ200410070719
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月22日 優(yōu)先權日2004年7月22日
發(fā)明者何巖, 楊柳, 陳麗, 張傲 申請人:烽火通信科技股份有限公司