CN100505918C - 以太网无源光网络中光网络单元的基于询问的注册方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于询问机制的光网络单元注册方法。光线路终端向光网络单元发送注册消息以后发送具有带宽授权的选通消息。如果光网络单元处理注册消息的速度快，则其可以在这个选通消息所指定的带宽授权时间内向光线路终端返回注册确认消息，从而注册成功。如果其在这个带宽授权时间内没有返回注册确认消息，则光线路终端向其发送强制报告的选通消息，以询问其状态。在光网络单元处理好注册消息以后，光线路终端又发送具有带宽授权的选通消息，以为光网络单元提供带宽授权，从而发送注册确认消息。

Description

以太网无源光网络中光网络单元的基于询问的注册方法

技术领域

本发明涉及一种应用于以太网无源光网络(EPON)的多点控制协议(MPCP)发现流程，尤其涉及一种基于询问机制的光网络单元注册方法。

背景技术

随着因特网的迅速发展以及IPTV等新业务、新应用对接入带宽提出越来越高的要求，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方面考虑，EPON是光纤接入的最主要实现方法，也是最具发展潜力的接入技术。

EPON系统采用宽带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)，其中下行采用广播发送，上行采用时分多址接入(TDMA)方式，用多点控制协议(MPCP)来协调数据有效的发送和接收，以保证系统运行过程中上行方向在任意时刻只允许一个ONU发送业务。在IEEE802.3ah标准中定义了EPON的多点控制协议(MPCP)。MPCP功能模块包括三大功能：发现处理、报告处理和选通处理。在MPCP中，定义了5个多点控制协议数据单元(MPCPDU)：GATE、REGISTER_REQ、REGISTER、REGISTER_ACK和REPORT，以实现ONU的自动发现和加入、带宽请求、带宽授权、测距等功能。

在现有技术中，EPON系统通过发现处理流程将新连接或非在线的ONU接入到网络中。发现处理流程由OLT发起，其产生合法的发现时间窗口，以检测非在线的ONU。OLT通过广播发现选通消息来向ONU通知发现窗口的周期。非在线并且希望注册的ONU接收到发现选通消息以后，等待该发现窗口周期的开始，然后在该发现窗口周期中向OLT发送注册请求消息REGISTER_REQ。OLT接收到有效的REGISTER_REQ以后，注册该ONU，然后向新发现的ONU发送注册消息REGISTER。然后，OLT向ONU发送一个选通消息，用于向ONU提供带宽授权以发送注册确认消息REGISTER_ACK。当OLT接收到REGISTER_ACK之后，该ONU的发现流程就完成了，ONU注册成功并且可以开始发送正常的业务。

在现有技术的发现处理流程中，ONU必须在选通消息所指定的带宽授权时间内发送REGISTER_ACK消息，否则OLT将认为该ONU没有完成注册过程，OLT可以要求ONU重新执行发现处理流程并重新注册。由于ONU需要一定的时间来处理REGISTER消息，而在IEEE802.3ah标准中没有明确规定该处理时间的大小，因此，如果ONU的处理时间过长(例如超过十几毫秒)，则ONU将无法在选通消息所指定的带宽授权时间内发送REGISTER_ACK消息。而等到ONU准备好发送REGISTER_ACK消息时，却没有OLT的带宽授权，因而ONU无法完成注册过程。这将导致无法实现OLT和ONU之间的互通。

因此，需要改进现有技术的MPCP的发现处理流程，以保证处理速度慢的ONU在正常情况下也能顺利地注册成功。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于询问机制的改进的光网络单元注册方法，以便克服现有技术中处理速度慢的ONU不能被注册的缺陷，同时保证处理速度快的ONU仍然能够快速地注册成功，而不延长其正常的注册时间。

本发明通过使用IEEE 802.3ah标准中已经定义的5个MPCPDU来完成询问，从而实现根据本发明的改进的注册方法。因此，本发明能够与现有IEEE 802.3ah标准兼容，并且不需要附加地定义其他消息，从而不会加重根据IEEE 802.3ah标准工作的系统的负载。

根据本发明的一个方面，提供了一种以太网无源光网络中基于询问的光网络单元注册方法，包括以下步骤：光线路终端向请求注册的光网络单元发送注册信息REGISTER；光线路终端向这个光网络单元发送一个带有带宽授权的选通消息GATE，用于向这个光网络单元提供用以发送注册确认消息REGISTER_ACK的带宽授权；如果光网络单元在这个选通消息GATE所指定的带宽授权时间结束之前已经处理好所接收的注册信息REGISTER，则在这个带宽授权时间内向光线路终端发送注册确认消息REGISTER_ACK；如果这个光网络单元在这个带宽授权时间内没有向光线路终端发送注册确认消息REGISTER_ACK，则光线路终端以时间间隔gateTime周期地向光网络单元发送强制报告的选通消息GATE以询问其状态，直到报告消息REPORT表示这个光网络单元已经处理好所接收的注册信息REGISTER，其中强制报告的选通消息GATE中强制报告比特被置位，并且光网络单元响应于强制报告的选通消息GATE，向光线路终端发送报告消息REPORT，然后光线路终端发送一个带有带宽授权的选通消息GATE，请求注册的光网络单元在这个带有带宽授权的选通消息GATE所指定的带宽授权时间内向所述光线路终端发送注册确认消息REGISTER_ACK。

根据本发明的一个优选方面，规定光线路终端最多周期性地发送Gate_Num个强制报告的选通消息。

附图说明

以下结合附图详细介绍根据本发明的注册方法的优选实施例，其中：

图1表示IEEE 802.3ah标准中所定义的发现消息的握手过程；

图2表示根据本发明的采用多次询问机制的多点控制协议发现处理握手过程；

图3表示根据本发明一个实施例的注册方法的流程图；

图4表示根据本发明一个优选实施例的注册方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图详细介绍根据本发明的以太网无源光网络中基于询问机制的光网络单元注册方法的实施例。

图1表示了现有技术中，IEEE 802.3ah标准中所定义的发现消息的握手过程。如图1所示，发现处理流程由OLT发起，其周期性地产生合法的发现时间窗口，以检测非在线的ONU。OLT通过广播一个发现选通消息(Discovery GATE)来向ONU通知发现窗口的周期。非在线ONU接收到发现选通消息以后，等待该发现窗口周期的开始，然后在该发现窗口周期中向OLT发送注册请求消息REGISTER_REQ。OLT接收到有效的REGISTER_REQ以后，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地址与LLID绑定。接下来，OLT向新发现的ONU发送注册消息REGISTER，该注册消息包含ONU的LLID以及OLT要求的同步时间Synctime。然后，OLT向ONU发送选通消息，用于向ONU发送带宽授权以发送注册确认消息REGISTER_ACK。当OLT接收到REGISTER_ACK之后，该ONU的发现流程就完成了，ONU注册成功并且可以开始发送正常的业务。

在现有技术中，ONU必须在这个选通消息所指定的带宽授权时间内发送REGISTER_ACK消息，否则OLT将认为该ONU没有完成注册过程。由于ONU需要一定的时间来处理REGISTER消息，因此，如果ONU的处理时间过长，则ONU将无法在这个选通消息所指定的带宽授权时间内发送REGISTER_ACK消息。而等到ONU准备好发送REGISTER_ACK消息时，却没有OLT的带宽授权，因而ONU无法完成注册过程。这将导致无法实现OLT和ONU之间的互通。

图2表示根据本发明的采用多次询问机制的多点控制协议发现处理握手过程。如图2所示，发现处理流程由以太网无源光网络中的光线路终端发起，光线路终端OLT产生合法的发现时间窗口，并且通过广播一个发现选通消息来向光网络单元ONU通知该发现时间窗口的周期。未注册并且希望注册的ONU接收到这个发现选通消息以后，等待发现时间窗口周期的开始，并且在发现时间窗口周期中向OLT发送注册请求消息REGISTER_REQ。OLT接收到注册请求消息以后，就对请求注册的ONU进行注册，分配和指定新端口的逻辑链路标识LLID，并且将相应的MAC地址与LLID绑定。

OLT对请求注册的ONU进行注册以后，向这个ONU发送注册消息REGISTER，该消息包括这个ONU的LLID以及OLT要求的同步时间Synctime。然后，OLT向这个ONU发送一个具有带宽授权的选通消息，用于向该ONU提供用以发送注册确认消息REGISTER_ACK的带宽授权。ONU在接收到注册消息REGISTER后对注册消息REGISTER进行处理。如果ONU能够快速地处理好所接收的REGISTER消息，并且在这个具有带宽授权的选通消息所指定的带宽授权时间内向OLT发送注册确认消息，则注册成功；否则，即如果ONU在这个选通消息所指定的带宽授权时间内没有发送注册确认消息，则OLT以时间间隔gateTime周期地向ONU发送强制报告的选通消息，在这个强制报告的选通消息中，对强制报告比特(forcereport)置位，从而强迫ONU返回报告消息REPORT。响应于OLT发送的每个强制报告的选通消息，ONU向OLT返回报告消息REPORT。OLT根据ONU所返回的报告消息REPORT中的信息确定ONU是否已经处理好注册消息REGISTER。如果ONU所返回的报告消息REPORT表示其还没有处理好注册消息，则OLT继续以时间间隔gateTime周期地发送强制报告的选通消息，直到报告消息表示ONU已经处理好注册消息。当ONU完成注册消息处理以后，会在下一个报告消息中汇报其队列中的注册确认消息。如果OLT接收到表示ONU已经处理好注册消息的报告消息，则OLT不再发送强制报告的选通消息，而是发送具有带宽授权的选通消息，以便向ONU提供用以发送注册确认消息REGISTER_ACK的带宽授权。ONU接收到具有带宽授权的选通消息以后，在这个具有带宽授权的选通消息所指定的带宽授权时间内发送注册确认消息REGISTER_ACK给OLT，从而完成注册过程。

通过这种基于询问机制的注册方法，能够防止由于ONU处理注册消息的时间过长而无法完成注册，从而保证处理速度慢的ONU也能够顺利的注册成功；同时处理速度快的ONU仍然能够在第一个选通消息所指定的带宽授权时间中发送注册确认消息而完成注册，这与IEEE 802.3ah的规定一致，保证了不会延长处理速度快的ONU的正常注册时间。并且，本发明使用现有IEEE 802.3ah标准的多点控制协议中所定义的5个MPCPDU：GATE、REGISTER_REQ、REGISTER、REGISTER_ACK和REPORT，因此可以与现有IEEE802.3ah标准兼容，并且不会加重根据802.3ah标准工作的系统的负载。

根据本发明的一个优选实施例，规定OLT最多周期地发送Gate_Num个强制报告的选通消息，如果OLT发送Gate_Num个强制报告的选通消息以后所接收的报告消息仍然表示ONU还没有处理好注册消息，则ONU注册失败，OLT解除注册(DEREGISTER)，并且可以要求ONU重新执行发现过程并重新注册。根据这个优选实施例，可以防止始终为处理速度过慢的ONU发送强制报告的选通消息，这消耗了系统资源。其中强制报告的选通消息的最大数量Gate_Num为整数，其数值可以被配置，取值范围为2≤Gate_Num≤32。优选地，Gate_Num＝10。

此外，周期地发送选通消息的时间间隔gateTime的数值可以被配置，其范围为1ms≤gateTime≤4ms。优选地，gateTime＝2ms。

发送的强制报告的选通消息的最大数量Gate_Num与时间间隔gateTime的乘积的取值范围为20ms≤Gate_Num×gateTime≤50ms。

图3表示了根据本发明的基于询问的光网络单元注册方法的流程图。其中，在步骤S301中，OLT向请求注册的ONU发送注册消息REGISTER。然后，在步骤S302中，OLT向这个ONU发送一个具有带宽授权的选通消息，用于向该ONU提供用以发送注册确认消息REGISTER_ACK的带宽授权。在S303中判断ONU是否在这个选通消息所指定的带宽授权时间内发送了注册确认消息。如果ONU在这个选通消息所指定的带宽授权时间内向OLT发送了注册确认消息，则注册成功；否则，即如果ONU在这个选通消息所指定的带宽授权时间内没有发送注册确认消息，则前进到步骤S304，OLT向ONU发送强制报告的选通消息。在步骤S305中，响应于OLT所发送的强制报告的选通消息，ONU向OLT返回报告消息REPORT。在步骤S306中，根据ONU所返回的报告消息REPORT中的信息判断ONU是否已经处理好注册消息REGISTER。如果ONU所返回的报告消息REPORT表示其还没有处理好注册消息，则在距离上一次执行步骤S304的时间间隔为gateTime时，返回到步骤S304，OLT发送强制报告的选通消息，即OLT以gateTime为时间间隔周期地发送强制报告的选通消息。如果OLT接收到表示ONU已经处理好注册消息的报告消息，则前进到步骤S307，OLT发送具有带宽授权的选通消息，向ONU提供用以发送注册确认消息REGISTER_ACK的带宽授权。随后，在步骤S308中，ONU在这个具有带宽授权的选通消息所指定的带宽授权时间内发送注册确认消息REGISTER_ACK给OLT，从而完成注册过程。

图4表示根据本发明的一个优选方法，其中规定了OLT周期发送强制报告的选通消息的最大数量Gate_Num。在这个优选实施例中，设置变量Gate_tx，表示在ONU注册过程中某时刻OLT已经周期地发送的强制报告的选通消息的数量，其初始值设为0，该值在注册过程中可变，并且在注册过程完成或失败以后被复位为0。

如图4所示，如果在步骤S306中判定ONU还没有处理好注册消息REGISTER，则前进到步骤S309，以便判断变量Gate_tx的当前值是否大于所规定的发送强制报告的选通消息的最大数量Gate_Num。如果大于，则注册失败，OLT解除注册(DEREGISTER)，并且可以要求ONU重新执行发现过程并重新注册。相反，如果不大于，则前进到步骤S310，变量Gate_tx的值加1。然后在距离上次执行步骤S304的时间间隔为gateTime时，返回到步骤S304，即OLT以gateTime为时间间隔周期地发送强制报告的选通消息。

图4中的其他步骤与图3中所示的相同，因此其使用相同附图标记，并且在这里不再赘述。

根据本发明的注册方法采用多次询问机制，防止了由于ONU处理注册消息的时间过长而无法完成注册，从而保证处理速度慢的ONU也能够顺利的注册成功；同时处理速度快的ONU仍然能够在第一个选通消息所指定的带宽授权时间中发送注册确认消息而完成注册，这与IEEE802.3ah的规定一致，保证了不会延长处理速度快的ONU的正常注册时间。并且，本发明使用现有技术中IEEE802.3ah标准的多点控制协议中所定义的5个MPCPDU：GATE、REGISTER_REQ、REGISTER、REGISTER_ACK和REPORT，因此可以与现有IEEE802.3ah标准兼容，并且不会加重根据802.3ah标准工作的系统的负载。

本发明通过OLT的询问机制，保证ONU能够在处理完注册消息以后尽快得到发送注册确认消息的带宽授权，并且实现简单灵活。

Claims (7)

1.一种以太网无源光网络中基于询问的光网络单元注册方法，其中所述以太网无源光网络包括光网络单元和光线路终端，所述方法包括以下步骤：

光线路终端向请求注册的光网络单元发送注册信息REGISTER；

所述光线路终端向所述请求注册的光网络单元发送一个带有带宽授权的选通消息GATE，用于向所述请求注册的光网络单元提供用以发送注册确认消息REGISTER_ACK的带宽授权；

如果所述请求注册的光网络单元在这个带有带宽授权的选通消息GATE所指定的带宽授权时间结束之前已经处理好所接收的注册信息REGISTER，则在这个带宽授权时间内向所述光线路终端发送注册确认消息REGISTER_ACK；

如果所述请求注册的光网络单元在这个带宽授权时间内没有向所述光线路终端发送注册确认消息REGISTER_ACK，则

所述光线路终端以时间间隔gateTime周期地向所述请求注册的光网络单元发送强制报告的选通消息GATE以询问所述请求注册的光网络单元的状态，其中所述强制报告的选通消息GATE中强制报告比特被置位；所述请求注册的光网络单元响应于所述强制报告的选通消息GATE，向所述光线路终端发送报告消息REPORT；直到所述光线路终端收到的报告消息REPORT表示这个请求注册的光网络单元已经处理好所接收的注册信息REGISTER，所述光线路终端再次发送一个带有带宽授权的选通消息GATE；所述请求注册的光网络单元在这个再次发送的带有带宽授权的选通消息GATE所指定的带宽授权时间内向所述光线路终端发送注册确认消息REGISTER_ACK。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述光线路终端最多周期性地发送Gate_Num个强制报告的选通消息。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述发送的强制报告的选通消息的最大数量Gate_Num与所述时间间隔gateTime的乘积的取值范围为20ms≤Gate_Num×gateTime≤50ms。

4.根据权利要求2或3的方法，其特征在于，所述发送的强制报告的选通消息的最大数量Gate_Num的取值范围为2≤Gate_Num≤32。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述发送的强制报告的选通消息的最大数量Gate_Num＝10。

6.根据权利要求1至3中任一项的方法，其特征在于，所述时间间隔gateTime的取值范围为1ms≤gateTime≤4ms。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述时间间隔gateTime＝2ms。

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