一种千兆无源光网络承载时分复用业务实现方法及其装置

摘要

本发明提供了一种千兆无源光网络承载时分复用业务实现方法及其装置，所述方法包括如下步骤：a)对TDM电路业务进行分组化处理；b)为分组化处理后的TDM分组数据生成一个用于其在GPON中传输控制的控制字段；c)执行千兆无源光网络封装方法GEM帧封装，并将所述TDM分组数据及控制字段映射到GEM帧有效负荷区。本发明在提供简单有效的TDM业务在GPON中传输的同时，支持对TDM业务的传输控制管理。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种GPON(千兆无源光网络)中TDM(时分复用)业务在GEM(千兆无源光网络封装方法)帧的封装方法及其装置。

背景技术

近年来，以DSL(数字用户线)为主的宽带接入网从根本上实现了“最后一公里”的宽带化。然而，随着多媒体业务的发展以及宽带接入覆盖范围不断扩大，并且考虑到未来用户的带宽需求，现有的DSL只能是一种基于铜线的过渡方案，并没有从根本上解决未来接入的带宽问题。

FTTx(光纤接入网)将是宽带接入网发展的一种最终形式，它以光网络单元(ONU)的位置所在，分为FTTH(光纤到家庭)、FTTB(光纤到大楼)、FTTP(光纤到驻地)和FTTC(光纤到路边)等几种情况，统称FTTx。对于住宅或者建筑物来讲，用光纤连接用户主要有两种方式：一种是用光纤直接连接每个家庭或大楼；另一种是采用PON(无源光网络)技术，用分光器把光信号进行分支，一根光纤为多个用户提供服务。

目前市场上的PON技术主要分为APON/BPON(异步传输模式无源光网络/宽带无源光网络)、EPON(以太网无源光网络)和GPON(千兆比特无源光网络)。

APON最初被开发和标准化，在ITU-T(国际电信联盟电信部)发布的ITU-TG.982、ITU-T G.983.1以及ITU-T G.983.3中描述了关于APON的标准化内容。然而，APON中业务适配提供很复杂，业务提供能力有限，数据传送速率和效率不高，成本较高。

EPON是由IEEE(美国电子电机工程师学会)802.3工作组在2000年成立的EFM(第一英里以太网)研究小组提出的，由于没有充分考虑到语音业务的永恒性，其传输传统TDM业务的能力受到质疑。

GPON技术是APON的发展，由ITU-T G.984.x所定义，支持全业务，包括TDM业务(例如：话音、PDH和SONET/SDH)、以太网业务、ATM业务等。因此，GPON在引入更高带宽的以太网新业务的同时，用比以前低得多的成本提供传统的语音服务，被业界看好。

图1体现了GPON网络的在支持TDM业务时典型配置和功能。如图所示，一个OLT(光线路终端)10通过一个光分路器11连接到三个ONU(光网络单元)12a、12b、12c。GPON在承载来自IP网络14的Ethernet(以太网)数据业务的同时，也支持TDM业务的传输，来自PSTN网络13的的TDM业务在OLT10与ONU 12b之间传送，OLT10对应的TDM业务接口类型为DS3/E3；ONU12b对应的TDM业务接口类型为T1/E1。

GPON在支持基于处理ATM服务的信元的传输模式的同时，也支持GEM帧的传输模式，经过打包处理后的TDM业务分组数据和以太网分组数据通过GEM封装处理后再被映射到GTC帧中并在GPON中传送。

下面以图2所示OLT/ONU中的GPON协议栈结构对GPON中基于GEM帧的传输模式作进一步说明，它包括：协议层22，用于与上层业务接口；GTC(GPON传输汇聚)层21，把从协议层传送的帧复用为GTC帧，以便传送该复用的帧；以及GPM(GPON物理介质相关)层20，对GPON系统光收、发信号规则(输出功率、眼图等)的约定。

协议层22包括GEM客户221、光网络单元管理控制接口(OMCI)222、物理层操作管理维护模块(PLOAM)223。其中，GEM客户221向上提供包括TDM业务在内的各种业务接口。

GTC层21包括两个子层：GTC成帧子层211和TC适配子层212。GTC成帧子层211主要完成的功能有：1)GTC帧的复用和解复用，PLOAM和GEM客户部分根据帧头指示的边界信息复用到下行GTC帧中，并可以根据帧头指示从上行提取出各部分；2)GTC帧头生成和解码，下行帧的GTC帧头按照格式要求生成，上行帧的帧头会被解码。TC适配子层212提供了2个TC适配器，即GEM TC适配器212A和OMCI适配器212B。GEM TC适配器212A生成来自GTC成帧子层各GEM客户的PDU(协议数据单元)，并将这些PDU映射到每个GEM客户。适配器向上层实体提供了GEM接口：GEM TC适配器经过配置后可将帧适配到不同的帧传送接口。OMCI适配器212B从GEM TC适配器212A接收数据并传送到OMCI实体，另一方面它也可把OMCI实体数据传送到GEM TC适配器。

图3是支持TDM业务和以太网业务的GEM帧的常规结构，它包括GEM帧头30和GEM有效负荷31两部分：GEM帧头30由PLI(净荷长度指示)301、PortID(端口标记)302、PTI(净荷类型指示)303和HEC(头错误控制)304组成。PLI 301以字节为单位指示帧头后面的净荷段长度，它可以用来查找下一个帧头以提供定界；PortID 302通常用来提供PON中4096个不同的业务流标识，以实现业务流复用，每个PortID包含一个用户传送流；PTI 303用于指示段净荷的内容类型和相应的处理方式；HEC 304提供帧头的检错和纠错功能。

一般，TDM业务数据要实现在GPON中传输需要先通过GEM客户221进行分组化处理、封装成GEM帧，再通过GEM TC适配层212A、GTC成帧子层211封装成GTC帧、完成在GPM层上的传输，经过分组化处理后的TDM分组数据封装为GEM帧主要有如下三种方式：

1)、直接映射方式：

ITU-T G.984.3在资料性附录I中对如何将TDM分组数据直接封装到GEM帧负荷中只作了简单的概念描述。如图4A所示，TDM业务分组数据被直接映射到GEM帧的有效负荷中，该方式开销最少，处理最简单。然而，对于TDM业务故障检测、处理以及OLT与ONU之间如何通报故障信息等，尚没有作出明确规范，不能保证OLT和ONU的互通性。

2)、PWE3(边缘到边缘伪线仿真)方式

PWE3是IETF(互联网工程任务组)提出的一种基于IP或者MPLS(多协议标签交换)分组交换网络传送仿真业务的技术。

如图4B所示，在GPON中，TDM分组数据首先被封装到IP/UDP数据包中，再被映射到GEM帧中。然而，由于IP/UDP是三层协议，此方式封装复杂，协议处理开销大，实现复杂。

3)、CESoETH(以太网承载的电路仿真业务)方式

MEF(城域以太网论坛)的MEF-8建议“城域以太网承载的PDH电路仿真的实现协议”规范提供了实现城域以太网仿真准同步数字系列(PDH)TDM业务的一个协议，特别地，它含盖了N×64kbit/s、DS1、E1、DS3和E3电路的仿真，这通常称为CESoETH方式。

如图4C所示，TDM分组数据先被封装到以太网帧中，再映射到GEM帧中。尽管其实现方式较前述PWE3方式简单，减少了数据包封装和协议处理开销，但是对GPON网络而言，其二层以太网帧封装仍属多余，而且会带来以太地址配置等一系列问题。

发明内容

本发明提供一种简单有效的TDM业务在GPON中传输实现方案，同时支持对TDM业务的传输控制管理。

根据本发明的第一个方面，一种千兆无源光网络GPON承载时分复用TDM业务的实现方法，包括如下步骤：a)、对TDM电路业务进行分组化处理；b)、为分组化处理后的TDM分组数据生成一个用于其在GPON中传输控制的控制字段；c)、执行千兆无源光网络封装方法GEM帧封装，并将所述TDM分组数据及控制字段映射到GEM有效负荷区。

根据本发明的第二个方面，一种用于承载时分复用TDM业务的千兆无源光网络封装方法GEM帧结构，包括GEM帧头和GEM帧有效负荷，其中，所述GEM帧有效负荷包括TDM分组数据以及一个用于该TDM分组数据在GPON中传输控制的控制字段。

根据本发明的第三个方面，一种千兆无源光网络GPON中的时分复用TDM业务处理装置，包括：交互连接功能装置，对TDM电路业务进行分组化处理；控制装置，为分组化处理后的TDM分组数据生成一个用于其在GPON中传输控制的控制字段；GEM封装装置，将所述TDM分组数据及控制字段映射到GEM帧有效负荷区，生成GEM帧。

本发明既弥补G.984.3方式的不足，同时避免了PWE3和CESoETH方式的多余开销。对现有系统改动少。

附图说明

图1是一种典型的通信系统网络结构示意图；

图2是一种典型的GPON协议栈结构；

图3是支持TDM和以太网服务的GEM帧的常规结构；

图4A是TDM业务封装成为GEM帧方式之一-直接映射方式；

图4B是TDM业务封装成为GEM帧方式之一-PWE3方式；

图4C是TDM业务封装成为GEM帧方式之一-CESoETH方式；

图5A是本发明GPON中TDM业务处理流程；

图5B是根据本发明的一个具体实施方式TDM业务在GEM帧中封装的控制字段结构方式；

图5C是根据本发明的一个具体实施方式TDM业务封装成为GEM帧结构形式；

图6是根据本发明的一个具体实施方式TDM业务在GPON中封装实现功能框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。

结合图5A所示本发明TDM业务处理流程，它包括步骤S51、S52、S53。

首先，在步骤S51中，在GPON入口方向的OLT或ONU接收TDM电路业务并对其进行分组化处理形成TDM分组数据，

然后，在步骤S52中，OLT或ONU生成一个用于该TDM分组数据在GPON中传输控制的控制字段。

图5B进一步示意出TDM业务在GEM帧中封装的控制字段结构实施例，它包括：一个用于表示GPON网络入口方向TDM链路故障的字段L，置位为“1”时表示GPON网络入口方向的OLT或ONU检测到或被告知TDM链路故障，相应的TDM分组数据可能无效，该TDM分组数据可被丢弃以节省带宽。一个用于向对端指示GPON网络出口方向帧丢失故障的字段R，当PON网络出口方向的OLT或ONU对R比特进行置位时，表示它未从PON网络收到TDM分组数据，进入帧丢失状态。一个用于补充前述字段L含义的修正位字段M，由GPON网络入口方向的OLT或ONU设置，与L字段配合使用，具体含义可约定如下：1)、L＝0，M＝00，无故障指示；2)、L＝0，M＝01、10：保留；3)、L＝0，M＝11：非TDM分组数据(如，信令)；4)、L＝1，M＝00：TDM链路故障，将触发对端GPON网络出口方向的OLT或ONU产生AIS(报警指示信号)等告警；5)、L＝1，M＝01、10、11：保留。一个用于TDM分组数据分片标志的FRG字段，具体含义如下：00：表示未分片；01：标志第一个分片；10：标志最后一个分片；11：标志中间分片。

最后，在步骤S53中，OLT或ONU执行千兆无源光网络封装方法(GEM)帧封装：它将所述TDM分组数据及控制字段映射到GEM帧有效负荷区，并添加GEM帧头、形成GEM帧。

本发明方法的一种优选实施方式，上述步骤S53中，OLT或ONU将上述控制字段映射到GEM帧有效负荷区头部位置，以方便接收端OLT或ONU对控制字段的定位、以及对控制字段所携带的控制信息进行处理。例如：如果控制字段中L位置位，则接收端可不必读取就直接丢弃其后的TDM分组数据。图5C即示意出本发明TDM业务封装成为GEM帧结构实施例形式，GEM帧有效负荷31包括TDM分组数据311以及一个位于有效负荷区头部位置的控制字段312。

本发明方法的一种优选实施方式，当GPON入口方向具有多条TDM电路链路时，上述步骤S52中，可以在控制字段设置一个用于标识该TDM分组数据所对应TDM电路链路CircuitID的字段；这里值得说明的是，即使上述控制字段不具有表示TDM电路链路CircuitID的字段，我们可以使用GEM帧头中的PortID对TDM电路链路进行标记。

图6是本发明OLT或ONU中GEM客户对TDM业务在GPON中封装实现功能结构实施例框图，它包括TDM业务处理装置61、交互连接功能装置62a、62b、62c、控制装置63、GEM封装单元64，其中：

TDM业务处理装置61，作为一种可选装置，它对进/出GPON网络的TDM电路业务进行传统电路上的复用解复用等处理，例如它可以将一条DS3/E3电路链路解复用为多条DS1/E1电路链路；也可以将多条DS1/E1电路链路复用为一条DS3/E3电路链路。

交互连接功能装置，图例中示意出了三个交互连接功能装置62a、62b、62c以分别对应一条TDM电路链路，在GPON网络入口方向，它将TDM业务处理装置61输出的TDM电路业务转换成一系列TDM分组数据。在GPON网络出口方向，交互连接功能装置最终将有效的TDM分组数据再重新生成TDM电路业务，对于无效TDM分组数据，则根据相关标准对相应TDM电路时隙进行填充。

控制装置63，在GPON网络入口方向，它生成一个表示该TDM分组数据在GPON中传输的控制字段并予以设置，控制字段的功能定义、结构形式前面已有描述，例如：当GPON网络入口方向的检测到或被告知TDM电路链路故障时，控制装置63对控制字段中的L字段置位为“1”，相应的TDM分组数据可能无效，该TDM分组数据可被丢弃以节省带宽；当GPON网络出口方向未从PON网络收到TDM分组数据而进入帧丢失状态时，控制装置63对控制字段中的R字段置位为“1”，以将该事件指示给对端。根据图例建议实施方式，它还需要进一步标识该TDM分组数据所对应TDM电路链路CircuitID，即在控制字段中设置相应的CircuitID；在GPON网络出口方向，它提取TDM分组数据相应控制字段、并根据其携带的控制信息进行相应处理，例如：控制信息字段L＝1，M＝00：它将产生AIS告警指示；根据CircuitID字段将TDM分组数据传送给其对应的交互连接功能装置等。

GEM封装装置64，接收来自控制装置63的TDM分组数据以及对应的控制字段，将其映射到GEM帧有效负荷，再加上GEM帧头，形成GEM帧；以及对接收来自TC层的GEM帧进行解封装，输出TDM分组数据以及对应的控制字段。

本发明装置的一种优选结构实施方式，GEM封装装置64将控制字段映射到GEM帧有效负荷区头部位置，以方便接收端OLT或ONU对控制字段的定位、以及对所携带的控制信息进行处理。例如：GPON出口方向的OLT控制装置63在控制字段中L位置位，则可不必读取就直接丢弃TDM分组数据。

值得说明的是，当上述控制字段不具有标识TDM电路链路CircuitID的字段，控制装置63可以将TDM分组数据以及对应的TDM电路链路输出给GEM封装装置64，GEM封装装置通过GEM帧中的PortID对TDM电路链路予以标识；同时，对来自TC层的GEM帧，它也可以提取GEM帧头中的PortID，并将解封装后的TDM分组数据一起转发给控制装置63，控制装置63即可以将TDM分组数据分配给相应的交互连接功能装置。

尽管上述说明为本发明提供了一些实施例，并非用来限定本发明的保护范围，本技术领域的专业人员可以在不脱离本发明的范围和精神的前提下，对实施例进行各种修改，这种修改均属于本发明的范围内。