本發(fā)明涉及無源光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及一種無源光網(wǎng)絡(luò)中傳輸匯聚層組幀的實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，pon(passiveopticalnetwork，無源光網(wǎng)絡(luò))已經(jīng)成為了一種應(yīng)用廣泛的高速帶寬接入技術(shù)。pon系統(tǒng)一般包括olt(opticallineterminal，光線路終端)、odn(opticaldistributionnetwork，光分配網(wǎng)絡(luò))和onu(opticalnetworkunit，光網(wǎng)絡(luò)單元)。在下行方向，olt將數(shù)據(jù)通過odn廣播到所有的onu；在上行方向，為了避免光沖突，則采用時(shí)分復(fù)用的方式，每個(gè)onu只在被olt授權(quán)的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在pon系統(tǒng)中，無論上行還是下行，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(例如以太網(wǎng)幀)和其他業(yè)務(wù)(例如omci管理幀)最終都是通過封裝成tc(傳輸匯聚層)組幀來進(jìn)行傳輸，tc組幀包括三部分：gem(g-ponencapsulationmode，gpon封裝方式)數(shù)據(jù)幀、gem空閑幀和tc開銷(tcoverhead)。

在pon系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中(gpon標(biāo)準(zhǔn)itu-tg.984.3,xgpon標(biāo)準(zhǔn)itu-tg.987.3,ngpon2標(biāo)準(zhǔn)和xgs-pon標(biāo)準(zhǔn)itu-tg.989.3，以下簡稱pon協(xié)議)，對(duì)tc組幀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)描述。目前，實(shí)現(xiàn)pon協(xié)議封裝的tc組幀的電路設(shè)計(jì)存在的問題為：

(1)由于tc組幀是連續(xù)、且速率恒定的(例如gpon中g(shù)tc長度(不含開銷)，最小可以為5字節(jié)，最大超過38000字節(jié)，xg-pon中最小可以為8字節(jié)，最大超過155520字節(jié)))；而實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(如以太網(wǎng)業(yè)務(wù))是突發(fā)可變的，因此為了進(jìn)行速率適配，需要一個(gè)很大的數(shù)據(jù)緩存(至少能存儲(chǔ)1/2幀最大長度tc組幀)來存儲(chǔ)突發(fā)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，但這會(huì)占用較大的電路面積。

(2)tc組幀的開銷是固定的，因此，在保證恒定線速率的前提下，空閑幀數(shù)目越少，傳送的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)幀越多，封裝效率越高。但是目前為隨機(jī)插入空閑幀，其升組幀效率較低，進(jìn)而降低了整個(gè)pon系統(tǒng)的吞吐量和qos(qualityofservice，服務(wù)質(zhì)量)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題為：實(shí)現(xiàn)無源光網(wǎng)絡(luò)中傳輸匯聚層組幀時(shí)，如何動(dòng)態(tài)控制數(shù)據(jù)幀組幀和空閑幀的插入，在保證tc組幀恒定線速率的同時(shí)，盡可能增加數(shù)據(jù)幀的組幀幾率，最大限度的減少空閑幀插入，從而提高整個(gè)pon系統(tǒng)的吞吐量和qos。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供的無源光網(wǎng)絡(luò)中傳輸匯聚層組幀的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

步驟a：當(dāng)gem空閑幀長度+gem數(shù)據(jù)幀長度<所有g(shù)em幀長度+數(shù)據(jù)幀組幀門限值、并且參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度>0時(shí)，若gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度＜gem幀幀頭長度+參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度；將參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分片，得到參與分片的數(shù)據(jù)幀，將參與分片的數(shù)據(jù)幀增加gem幀頭后，封裝至gem幀，封裝至gem幀的數(shù)據(jù)幀的長度＝gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度-gem幀幀頭長度，轉(zhuǎn)到步驟b；

步驟b：當(dāng)需要插入空閑幀時(shí)，若gem空閑幀長度+gem數(shù)據(jù)幀長度+從數(shù)據(jù)幀組幀電路到fec處理電路之間的路徑長度<所有g(shù)em幀長度、并且參加組幀的數(shù)據(jù)幀長度＝0時(shí)，若gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度是否≤最小長度的空閑幀，則插入以下長度空閑幀，形成tc組幀，插入空閑幀的長度＝gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度。

本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)上述方法的無源光網(wǎng)絡(luò)中傳輸匯聚層組幀的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)幀分片單元和空閑幀插入單元；

數(shù)據(jù)幀分片單元用于：當(dāng)gem空閑幀長度+gem數(shù)據(jù)幀長度<所有g(shù)em幀長度+數(shù)據(jù)幀組幀門限值、并且參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度>0時(shí)，若gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度＜gem幀幀頭長度+參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度；將參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分片，得到參與分片的數(shù)據(jù)幀，將參與分片的數(shù)據(jù)幀增加gem幀頭后，封裝至gem幀，封裝至gem幀的數(shù)據(jù)幀的長度＝gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度-gem幀幀頭長度；

空閑幀插入單元用于：當(dāng)需要插入空閑幀時(shí)，若gem空閑幀長度+gem數(shù)據(jù)幀長度+從數(shù)據(jù)幀組幀電路到fec處理電路之間的路徑長度<所有g(shù)em幀長度、并且參加組幀的數(shù)據(jù)幀長度＝0時(shí)，若gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度是否≤最小長度的空閑幀，則插入以下長度空閑幀，形成tc組幀，插入空閑幀的長度＝gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明根據(jù)自主研發(fā)的計(jì)算方式，減少了大容量的數(shù)據(jù)幀緩存，進(jìn)而顯著減少了設(shè)計(jì)電路的面積。

(2)本發(fā)明根據(jù)自主研發(fā)的空閑幀插入算法，在保證恒定線路速率的同時(shí)，盡可能插入最少長度的空閑幀，以提升組幀效率，進(jìn)而顯著提升了整個(gè)pon系統(tǒng)的吞吐量和qos。

(3)本發(fā)明自主研發(fā)的算法比較簡單，能夠城在于fpga(field－programmablegatearray)或者asic(applicationspecificintegratedcircuit，專門目的而設(shè)計(jì)的集成電路)，適用于任意的pon系統(tǒng)，特別適用于在單個(gè)電路中支持多模olt或多模pon系統(tǒng)(例如同時(shí)支持gpon和xgpon)，非常適于推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中無源光網(wǎng)絡(luò)中傳輸匯聚層組幀的實(shí)現(xiàn)方法的流程圖；

圖2本發(fā)明實(shí)施例中無源光網(wǎng)絡(luò)中傳輸匯聚層組幀的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的連接框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明實(shí)施例中的無源光網(wǎng)絡(luò)包括：

gpon(gigabit-capablepassiveopticalnetworks)，gpon中的傳輸匯聚層為gtc；

xg-pon(10-gigabit-capablepassiveopticalnetworks)，xg-pon中的傳輸匯聚層為xgtc；

ng-pon2(40-gigabit-capablepassiveopticalnetworks)，ng-pon2中的傳輸匯聚層為ng-pon2tc；

xgs-pon，其傳輸匯聚層為xgs-pontc。

參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中無源光網(wǎng)絡(luò)中傳輸匯聚層組幀的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

s1：將tc組幀所有g(shù)em幀長度全部置0，所有g(shù)em幀長度包括已讀取和未讀取的gem數(shù)據(jù)幀長度和gem空閑幀長度，轉(zhuǎn)到s2。

s2：根據(jù)tc協(xié)議或者是帶寬分配，得到tc組幀的總長度；根據(jù)tc組幀的總長度和數(shù)據(jù)開銷長度，得到需要組幀的gem幀總長度，計(jì)算公式為：gem幀總長度＝tc組幀的總長度-數(shù)據(jù)開銷。數(shù)據(jù)開銷長度包括tc層開銷和fec開銷，轉(zhuǎn)到s3。

s3：當(dāng)gem空閑幀長度+gem數(shù)據(jù)幀長度<所有g(shù)em幀長度+數(shù)據(jù)幀組幀門限值(該值可以預(yù)先配置)、并且參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度(該長度在新的突發(fā)到來時(shí)或者分片時(shí)更新)>0時(shí)，判斷gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度是否≥gem幀幀頭長度+參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度；

若是，增加gem幀頭(對(duì)于gpon協(xié)議，gem幀幀頭長度＝5)、并將整個(gè)數(shù)據(jù)幀封裝至gem幀后，更新gem數(shù)據(jù)幀長度和參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度，重新執(zhí)行s3；

更新后的gem數(shù)據(jù)幀長度＝更新前的gem數(shù)據(jù)幀長度+gem幀幀頭長度+參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度，參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度＝0；

否則將參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀分為2片：參與分片的數(shù)據(jù)幀和未參與分片的數(shù)據(jù)幀，將參與分片的數(shù)據(jù)幀增加gem幀頭后，封裝至gem幀，轉(zhuǎn)到s4。

封裝至gem幀的數(shù)據(jù)幀的長度＝gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度-gem幀幀頭長度；

未參與分片的數(shù)據(jù)幀長度＝參加組幀的數(shù)據(jù)幀長度-(gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度-gem幀幀頭長度)。

s4：按照pon協(xié)議規(guī)定的加密算法(例如aes128)，對(duì)s3中封裝至gem幀的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行加密，轉(zhuǎn)到s5。

s5：當(dāng)需要插入空閑幀時(shí)，若gem空閑幀長度+gem數(shù)據(jù)幀長度+從數(shù)據(jù)幀組幀電路到fec處理電路之間的路徑長度(對(duì)于gpon協(xié)議，路徑長度＝11)<所有g(shù)em幀長度，且參加組幀的數(shù)據(jù)幀長度＝0，此時(shí)判斷gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度是否>最小長度的空閑幀(對(duì)于gpon協(xié)議，最小長度的空閑幀＝5)：

若是，插入以下長度的空閑幀后更新gem空閑幀長度，重新執(zhí)行s5；插入空閑幀的長度＝所有g(shù)em幀長度-gem空閑幀長度+gem數(shù)據(jù)幀長度-路徑長度；更新后的gem空閑幀長度＝更新前gem空閑幀長度+插入空閑幀的長度。

否則插入以下長度空閑幀，形成tc組幀，插入空閑幀的長度＝gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度，轉(zhuǎn)到s6。

s5中插入空閑幀的長度小于最小長度的空閑幀最小長度的空閑幀，只取最小長度的空閑幀中前插入空閑幀的長度個(gè)字節(jié)即可。

s6：按照pon協(xié)議規(guī)定的fec(forwarderrorcorrection，前向糾錯(cuò))算法，在tc組幀中增加fec校驗(yàn)字節(jié)、并更新所有g(shù)em幀長度；若電路配置不支持fec時(shí)，s6僅更新所有g(shù)em幀長度，轉(zhuǎn)到s7。

s7：按照pon協(xié)議規(guī)定的擾碼算法，對(duì)線路數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼，加擾線路數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)到s8。

s8：輸出最終的tc組幀。

參見圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例中的實(shí)現(xiàn)上述方法的無源光網(wǎng)絡(luò)中傳輸匯聚層組幀的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)幀分片單元、數(shù)據(jù)幀加密單元、空閑幀插入單元、fec處理單元和數(shù)據(jù)加擾單元。

數(shù)據(jù)幀分片單元用于：當(dāng)gem空閑幀長度+gem數(shù)據(jù)幀長度<所有g(shù)em幀長度+數(shù)據(jù)幀組幀門限值、并且參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度>0時(shí)：

若gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度＜gem幀幀頭長度+參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度；將參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分片，得到參與分片的數(shù)據(jù)幀，將參與分片的數(shù)據(jù)幀增加gem幀頭后，封裝至gem幀，封裝至gem幀的數(shù)據(jù)幀的長度＝gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度-gem幀幀頭長度。

若gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度≥gem幀幀頭長度+參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度，則增加gem幀頭、并將增加gem幀頭的數(shù)據(jù)幀封裝至gem幀，更新gem數(shù)據(jù)幀長度和參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度后，重新執(zhí)行數(shù)據(jù)幀分片單元的工作流程；更新后的gem數(shù)據(jù)幀長度＝更新前的gem數(shù)據(jù)幀長度+gem幀幀頭長度+參與tc組幀的數(shù)據(jù)幀長度。

數(shù)據(jù)幀加密單元用于：按照pon協(xié)議規(guī)定的加密算法(例如aes128)，對(duì)數(shù)據(jù)幀分片單元封裝至gem幀的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行加密。

空閑幀插入單元用于：當(dāng)需要插入空閑幀時(shí)，若gem空閑幀長度+gem數(shù)據(jù)幀長度+從數(shù)據(jù)幀組幀電路到fec處理電路之間的路徑長度<所有g(shù)em幀長度、并且參加組幀的數(shù)據(jù)幀長度＝0時(shí)：

若gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度是否≤最小長度的空閑幀，則插入以下長度空閑幀，形成tc組幀，插入空閑幀的長度＝gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度。

若gem幀總長度-gem空閑幀長度-gem數(shù)據(jù)幀長度是否>最小長度的空閑幀，則插入以下長度的空閑幀后更新gem空閑幀長度，重新執(zhí)行空閑幀插入單元的工作流程；插入空閑幀的長度＝所有g(shù)em幀長度-gem空閑幀長度+gem數(shù)據(jù)幀長度-路徑長度；更新后的gem空閑幀長度＝更新前gem空閑幀長度+插入空閑幀的長度。

fec處理單元用于：按照pon協(xié)議規(guī)定fec算法，增加fec校驗(yàn)字節(jié)；fec功能是一個(gè)可選的功能，當(dāng)電路配置不需要支持fec時(shí)，fec處理單元處理單元僅僅完成所有g(shù)em幀長度的更新。

數(shù)據(jù)加擾單元用于：按照pon協(xié)議規(guī)定的擾碼算法，對(duì)線路數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼；加擾線路數(shù)據(jù)。

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。