专利名称：多点控制协议发现处理的方法和相关以太网无源光网络的制作方法
技术领域：
本发明涉及宽带光纤接入领域，特别地，本发明涉及应用于以太网无源光网络的改进的多点控制协议中的发现处理的方法。另外，本发明还涉及相关以太网无源光网络。
背景技术：
随着因特网的迅速发展和IPTV等新业务、新应用对接入带宽提出了更高的要求，光纤接入成为宽带接入网发展的必然方向。从技术的成熟度和运营成本考虑，以太网无源光网络(EPON)是光纤接入的最主要实现手段，也是最具发展潜力的接入技术。
由于EPON系统采用带宽共享的点到多点的拓扑结构，每个光线路终端(OLT)通过光分配网络(ODN)连接多个光网络单元(ONU)，从而在下行方向上广播发送，在从光网络单元到光线路终端的上行方向上采用时分多址接入(TDMA)的方式，用多点控制协议(MPCP)协议来协调数据有效的发送和接收，保证在系统运行过程中的上行方向上在任意时刻只允许一个ONU发送业务。在MPCP协议中定义了5个多点控制协议数据单元(MPCPDU)选通(GATE)、注册请求(REGISTER_REQ)、注册(REGISTER)、注册确认(REGISTER_ACK)和报告(REPORT)用来实现ONU的自动发现和加入、带宽请求、带宽授权、测距等功能。与本发明相关的主要是前四种数据单元，即选通(GATE)、注册请求(REGISTER_REQ)、注册(REGISTER)、注册确认(REGISTER_ACK)。MPCP功能模块包括三大功能发现处理(Discovery Processing)、报告处理(Report Processing)和选通处理(Gate Processing)。本发明主要是对MPCP协议中的发现处理方法的改进。
EPON系统通过发现处理流程将新连接或者非在线的ONU接入到网络中。现有技术中该发现处理流程的大致的过程如下图1给出了IEEE 802.3ah标准中定义的发现处理的握手过程。如图1所示，该流程由OLT发起，周期性地产生合法的发现时间窗口，使OLT有机会检测到非在线的ONU。OLT通过广播一个发现选通(DiscoveryGATE)消息来通知ONU发现时间窗口的周期，发现选通消息包含发现窗口的开始时间和长度。如图1最上面的一个箭头所示，选通消息的目的地地址(DA)为MAC控制组播地址(“0x0180C2000001”)，源地址(SA)为OLT MAC地址，内容为授权+同步时间(synctime)；非在线ONU接收到该消息后将等待该授权窗口的开始，然后向OLT发送注册请求(REGISTER_REQ)消息，如图1自上而下的第二个箭头所示，注册请求消息的目的地地址为MAC控制组播地址，源地址为ONU MAC地址，内容为最大等待授权(Pending Grant)的数目；OLT接收到有效的注册请求消息后，将注册该ONU，分配和指定新端口的逻辑链路标识(LLID)，并将相应的MAC和LLID绑定，如图1自上而下的第三个箭头所示，发现进程的下一步是OLT向新发现的ONU发送注册(REGISTER)消息，该消息包含ONU的LLID以及OLT要求的同步时间，目的地地址为ONU MAC地址，源地址为OLT MAC地址，内容为LLID+同步时间+最大等待授权数目的回应，同时，OLT还应对ONU最大等待授权的数目进行响应；此时OLT已经有足够的信息用于调度ONU访问PON，并向ONU发送标准的选通消息(NormalGATE)，如图1自上而下第4个箭头所示，该消息用于向ONU发送带宽授权以允许该ONU发送注册确认(REGISTER_ACK)消息，该消息目的地地址为MAC控制组播地址，源地址为OLT MAC地址，内容为授权；ONU在接收到该消息后按照该消息的授权向OLT发送注册确认，如图1自上而下第5个箭头所示，目的地地址为MAC控制组播地址，源地址为ONU MAC地址，内容为LLID的回应+同步时间的回应，当OLT接收到注册确认，该ONU的发现流程完成，ONU注册成功并且可以开始发送正常的业务。在上述的过程中，自上而下的前三个箭头是通过广播的方式，后两个箭头是通过单播的方式。
在发现处理的流程中，ONU必须在标准的选通消息给予的带宽授权时间(即授权窗口)内发送注册确认消息，否则OLT会认为该ONU没有完成注册过程，OLT可以要求ONU重新执行发现进程并重新注册。由于ONU需要一定的时间来处理注册消息，而在IEEE802.3ah的标准中没有明确规定该时间的大小，因此，如果ONU的处理时间过长(超过十几毫秒)，ONU将无法在标准GATE消息的带宽授权窗口内发送注册确认。在图1的自上而下第3、4个箭头之间，即OLT向ONU发送注册消息和OLT向ONU发送选通消息之间的间隔有可能很短，ONU获知了该带宽授权窗口，但还没处理完注册，根本不可能在授权窗口中把注册确认消息发过去。而等到ONU准备好发送注册确认消息时，却没有OLT的带宽授权窗口，需要重新开始注册过程，而重新开始注册后又是OLT向ONU发送注册消息，然后OLT向ONU发送选通消息，而OLT向ONU发送注册消息和OLT向ONU发送选通消息之间的间隔可能又是很短，如果ONU的处理注册的时间还是过长，则该ONU还是无法顺利注册，如此往复，也浪费了系统的带宽。所以必须改进MPCP的发现处理过程，保证处理速度慢的ONU在正常情况下能够顺利地注册成功。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种技术，它能够缓解现有技术中由于光网络单元的处理速度过慢而导致的注册过程失败的问题。
本发明是通过一个定时器机制来保证处理慢的ONU能够正常、有效地注册的。
本发明的解决方案之一为提供一种多点控制协议发现处理的方法，包括光线路终端周期性产生发现时间窗口，并通过广播发现选通消息来通知光网络单元发现时间窗口的周期；光网络单元接收到发现选通消息后等待发现时间窗口的周期开始后向光线路终端发送注册请求消息；光线路终端接收到注册请求消息后向光网络单元发送注册消息，并同时启动定时器；在定时器超时后光线路终端立即向光网络单元发送标准选通消息，该选通消息被用于为注册确认消息分配带宽授权窗口；如果光线路终端在授权窗口内收到该ONU的注册确认消息，则发现处理过程完成。
如果光线路终端在授权窗口内没有收到注册确认消息，则解注册(Deregister)该光网络单元，并重新回到ONU的发现和注册过程。
其中定时器的定时可配置，取值范围可为2ms-50ms。
其中定时器的定时可根据光网络单元通常处理注册消息的时间的统计概率来确定。
定时器可以设置成不变的一个定时。但是，定时器的定时也可以配置成递增的一个序列，该序列中的定时值从小到大排列，一开始定时器设置成最小的定时，如果光线路终端在授权窗口内没有收到该ONU的注册确认消息而重新回到发现处理过程之后，定时器可以设置成其次小的定时，然后依此类推，如果光线路终端在授权窗口内一直没有收到注册确认消息则最后定时器被设置成最大的定时。
本发明还提供了一种以太网无源光网络，包括光线路终端和耦合到光线路终端的光网络单元。其中光线路终端功能包括周期性产生发现时间窗口并通过广播发现选通消息来通知光网络单元发现时间窗口的周期的模块；定时器；接收到注册请求消息后向光网络单元发送注册消息并同时启动定时器的模块；在定时器超时后立即向光网络单元发送标准选通消息从而给注册确认消息分配带宽授权窗口的模块；如果在授权窗口内没有收到注册确认消息，则解注册该光网络单元，并重新开始ONU的发现处理过程，而如果在授权窗口内收到注册确认消息，则认为发现处理完成的模块；其中光网络单元包括接收到发现选通消息后等待发现时间窗口的周期开始后向光线路终端发送注册请求消息的模块；向光线路终端发送注册确认消息的模块。
本发明的效果之一在于采用定时器机制，推迟了光线路终端发送注册确认消息带宽授权窗口的时间，如图2所示，在图2的自上而下第3、4个箭头之间的间隔是一个由定时器设置的定时，它能够保证ONU能够有充裕的时间处理注册消息，这样，ONU得知注册确认消息带宽授权窗口之后，就能够有充裕的时间在该授权窗口中将注册确认消息发过去，而在图1中现有技术中，图1的自上而下第3、4个箭头之间的间隔是可长可短、无法控制的，当这种间隔很短的时候，可能无论经过反复多少次注册，ONU仍然无法在授权窗口中注册进去。本发明通过定时器机制保证了处理慢的ONU能够正常、有效地注册，提高了EPON系统的稳定性、可靠性和互通性，适用范围广，实现简单、灵活，适用于不同的EPON系统的ONU设备，具有良好的互通性。
图1是现有技术的多点控制协议中的发现处理的方法流程图，其给出了IEEE 802.3ah标准中定义的发现处理的握手过程。
图2是本发明的多点控制协议中的发现处理的方法流程图。
图3是本发明基于定时器机制的MPCP发现处理流程中OLT最终注册状态图。
图4是本发明的以太网无源光网络的结构框图。
具体实施例方式
图2是本发明的多点控制协议中的发现处理的方法流程图。本发明在OLT上设置定时器。如图2所示，光线路终端周期性产生发现时间窗口，并通过广播发现选通(Discovery GATE)消息来通知光网络单元发现时间窗口的周期，发现选通消息包含发现窗口的开始时间和长度。如图2的自上而下的第一个箭头所示，其目的地地址为MAC控制组播地址，源地址为OLT MAC地址，内容为授权+同步时间(synctime)；光网络单元接收到发现选通消息后等待发现时间窗口的周期开始后向光线路终端发送注册请求(REGISTER_REQ)消息，如图2的自上而下的第二个箭头所示，其目的地地址为MAC控制组播地址，源地址为OLT MAC地址，内容为最大等待授权(Pending Grant)的数目，上述过程与图1的前两个箭头是比较类似的。然后，光线路终端接收到注册请求消息后向光网络单元发送注册(REGISTER)消息，并同时启动定时器，如图2的自上而下的第三个箭头所示，该注册消息的目的地地址为ONU MAC地址，源地址为OLT MAC地址，内容为同步时间+对最大等待授权数目的回应；在定时器超时后光线路终端立即向光网络单元发送标准选通(Normal GATE)消息，给注册确认消息分配带宽授权窗口，如图2的自上而下的第四个箭头所示，该选通消息的目的地地址为MAC控制组播地址，源地址为OLT MAC地址，内容为授权；然后ONU向OLT发送注册确认(REGISTER_ACK)消息，如图2的自上而下的第五个箭头所示，该注册确认的目的地地址为MAC控制组播地址，源地址为ONU MAC地址，内容为LLID的回应+同步时间的回应，因为该过程是必然的，隐含在下面的收到注册确认消息的过程中，所以对该过程不多赘述。如果光线路终端在授权窗口内没有收到注册确认消息，则解注册该光网络单元，并重新开始发现处理过程，向光网络单元发送发现选通(Discovery GATE)消息，然后重复上述过程；如果光线路终端在授权窗口内收到注册确认消息，则光网络单元的发现处理完成。在图2中，由图2的自上而下的前三个箭头表示的过程是通过广播进行的，后两个过程是通过单播进行的。
图2中采用了定时器机制，推迟了光线路终端发送注册确认消息带宽授权窗口的时间，在图2的自上而下第3、4个箭头之间的间隔是一个由定时器设置的定时，它能够保证ONU能够有充裕的时间处理注册消息，这样，ONU得知注册确认消息带宽授权窗口之后，就能够有充裕的时间在该授权窗口中将注册确认消息发过去，而在图1中现有技术中，图1的自上而下第3、4个箭头之间的间隔是可长可短、无法控制的，当这种间隔较短的时候，可能无论经过反复多少次注册，ONU仍然无法在授权窗口中注册进去。本发明通过图2中的过程保证了处理慢的ONU能够正常、有效地注册。
本发明中的定时器的定时可配置，比如可以根据光网络单元通常处理注册消息的时间的统计概率来确定，比如按照概率统计方法，对光网络单元通常处理注册消息的时间进行采样，然后按照比如95％的光网络单元能够注册到授权窗口的定时来设置定时，这可以由本领域技术人员根据统计方法确定。一般来说，定时器的定时可以设置为2ms-50ms。这个定时可以是一个不变的值，当然它也可以变化，比如配置成递增的一个序列，该序列中的定时值从小到大排列，一开始定时器设置成最小的定时，如果光线路终端在授权窗口内没有收到注册确认消息而重新回到发现处理过程之后，定时器可以设置成其次小的定时，然后依此类推(由于ONU可以由其MAC地址标识，所以OLT可以记录特定ONU注册过程中曾经尝试过的定时)，如果光线路终端在授权窗口内一直没有收到注册确认消息则最后定时器被设置成最大的定时。这样做的好处是可以尽可能地不浪费系统资源，因为大多数的光网络单元都可以在设置最小的那个定时值时注册到授权窗口，只有极个别的无法注册进来，因此可以将这个定时逐渐放大，直到该定时的上限。如果已经到了最大的定时值仍然无法注册进来，说明该ONU的处理速度太慢，则该ONU无法完成发现处理过程，因而无法使用。
图3是本发明基于定时器机制的MPCP发现处理流程中OLT最终注册状态图。最上面是开始，然后OLT等待选通(当OLT发送了注册消息之后，一直等着定时器超时，然后发送选通，在OLT从等待系统状态跳转到等待注册确认状态时，增加了一个转移条件“Register_Gate_Timer_Done”，表示定时器已经超时。也就是说，当定时器已超时时，OLT才发送选通，发送选通就意味着等待注册确认，当localTime＝grantEndTime，即在授权窗口中没有收到注册确认时，OLT解注册该ONU，因此跳转到解注册状态，然后又回到等待选通状态，如果在授权窗口中收到了注册确认，则完成MPCP的注册。
图4是本发明的以太网无源光网络的结构框图。以太网无源光网络(4)包括光线路终端(41)和耦合到光线路终端(41)的光网络单元(42)。
光线路终端(41)包括周期性产生发现时间窗口并通过广播发现选通消息来通知光网络单元发现时间窗口的周期的模块(411)；定时器(412)；接收到注册请求消息后向光网络单元发送注册消息并同时启动定时器的模块(413)；在定时器超时后立即向光网络单元发送标准选通消息从而给注册确认消息分配带宽授权窗口的模块(414)；如果在授权窗口内没有收到注册确认消息，则解注册该光网络单元，并重新回到注册过程，而如果在授权窗口内收到注册确认消息，则认为发现处理完成的模块(415)。
光网络单元(42)包括接收到发现选通消息后等待发现时间窗口的周期开始后向光线路终端发送注册请求消息的模块(421)；向光线路终端发送注册确认消息的模块(422)。
在图4中的箭头表示在本发明多点控制协议发现处理的方法中的控制信号流向。因为在前面已经解释过了，这里不再赘述。
上述各模块是与本发明方法的各步骤相对应的，各模块的功能分别对应着本发明的方法的步骤，因此，本领域技术人员可以很容易地根据这些功能或者与这些功能相对应的方法步骤通过编程来实现这些模块，从而建立所述以太网无源光网络。
应当理解，本领域技术人员可以在不背离本发明的权利要求的精神和范围的前提下，对以上实施例作出各种修改和变形，它们都落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多点控制协议发现处理的方法，包括光线路终端周期性产生发现时间窗口，并通过广播发现选通消息来通知光网络单元发现时间窗口的周期；光网络单元接收到发现选通消息后等待发现时间窗口的周期开始后向光线路终端发送注册请求消息；光线路终端接收到注册请求消息后向光网络单元发送注册消息，并同时启动定时器；在定时器超时后光线路终端立即向光网络单元发送标准选通消息，给注册确认消息分配带宽授权窗口；如果光线路终端在授权窗口内没有收到注册确认消息，则解注册该光网络单元，并重新开始发现处理过程，向光网络单元发送发现选通消息，重复上述步骤；如果光线路终端在授权窗口内收到注册确认消息，则光网络单元的发现处理完成。
2.根据权利要求1的方法，其中定时器的定时可配置。
3.根据权利要求2的方法，其中定时器的定时根据光网络单元通常处理注册消息的时间的统计概率来确定。
4.根据权利要求3的方法，其中定时器的定时为2ms-50ms。
5.根据权利要求2的方法，其中定时器的定时配置成递增的一个序列，该序列中的定时值从小到大排列，一开始定时器设置成最小的定时，如果光线路终端在授权窗口内没有收到注册确认消息而重新回到注册过程之后，定时器可以设置成其次小的定时，然后依此类推，光线路终端可以按光网络单元的介质访问控制地址记录特定光网络单元的多次注册过程中使用的定时值；如果光线路终端在授权窗口内一直没有收到注册确认消息则最后定时器被设置成最大的定时。
6.一种以太网无源光网络(4)，包括光线路终端(41)和耦合到光线路终端(41)的光网络单元(42)，其中光线路终端(41)包括周期性产生发现时间窗口并通过广播发现选通消息来通知光网络单元发现时间窗口的周期的模块(411)；定时器(412)；接收到注册请求消息后向光网络单元发送注册消息并同时启动定时器的模块(413)；在定时器超时后立即向光网络单元发送标准选通消息从而给注册确认消息分配带宽授权窗口的模块(414)；如果在授权窗口内没有收到注册确认消息，则解注册该光网络单元，并重新回到注册过程，而如果在授权窗口内收到注册确认消息，则认为发现处理完成的模块(415)；其中光网络单元(42)包括接收到发现选通消息后等待发现时间窗口的周期开始后向光线路终端发送注册请求消息的模块(421)；向光线路终端发送注册确认消息的模块(422)。
全文摘要
一种用于以太网无源光网络系统的多点控制协议发现处理的方法，包括光线路终端向光网络单元发送发现选通消息；光网络单元向光线路终端发送注册请求消息；光线路终端接收到注册请求消息后向光网络单元发送注册消息，并同时启动定时器；在定时器超时后光线路终端立即向光网络单元发送标准选通消息，给注册确认消息分配带宽授权窗口；如果光线路终端在授权窗口内没有收到注册确认消息，则解注册该光网络单元，并重新开始发现处理过程；如果光线路终端在授权窗口内收到注册确认消息，则光网络单元的发现处理完成。本发明还提供了一种以太网无源光网络。本发明缓解了现有技术中由于光网络单元的处理速度过慢而导致的注册过程失败的问题。
文档编号H04J3/16GK1897591SQ20061007535
公开日2007年1月17日 申请日期2006年4月10日 优先权日2006年4月10日
发明者蒋铭, 沈成彬, 王作强, 王波, 陆钧 申请人:中国电信股份有限公司