无源光网络中支持有线无线混合环境的网络编码方法技术

本发明专利技术提供无源光网络中支持有线无线混合环境的网络编码方法，包括：光线路终端OLT建立起下挂终端存在对等通信的某组光网络单元ONU之间的网络编码配对连接关系，并对配对ONU之间的配对连接的最长有效时间进行计时：OLT和配对ONU间分别将对等通信数据进行网络编码和解码；配对ONU故障时，OLT及时解除无故障的配对ONU的网络编码参与状态；配对终端更换接入ONU时，OLT及时告知配对ONU更新本地的编码配对连接信息。该方法能在参与网络编码的配对ONU发生故障或配对接入终端发生移动并在新的ONU下接入网络而造成网络拓扑动态变化时，保证无源光网络中的网络编码的正常实现，并实现网络资源的高效利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于通信

技术介绍
社交网络与P2P业务的兴起对城域和骨干网造成了巨大压力，德国互联网调研机构Ipoque称，P2P业务已经彻底统治了当今的互联网，其中50_90%的总流量都来自于P2P这一类以对等通信为特点的业务。在此背景下对设备的本地交换能力提出了更高的要求。网络编码多用于解决蝶形网络下的业务传送，而对连通度较低的树形结构缺乏有效编码机制，同时接入网侧树形的架构也造成了严重的带宽瓶颈。因此，如何解决这一瓶颈，对带宽进行有效疏导和传送，将理论达到最大流的网络编码理论融入到树形拓扑的无源光网络，并与现有无源光网络主要协议兼容，从而加强本地对等流量的交换效率是一个亟待解决的重要而有意义的问题。因此，当前学术界提出了在无源光网络中应用网络编码以支持日益增长的对等业务和流量本地化需求。存在有线无线混合环境的无源光网络中网络编码的基本原理如图7所示，通过ONU η接入的无线终端2和通过ONU m接入的有线终端2存在对等通信，OLT对按入终端存在对等通信的ONU η和ONU m进行上行时隙的调度，并通知ONU η和ONU m做好相应的缓存动作，对应的ONU n/m在授权的时隙内将数据发送至0LT，然后OLT对两者之间对等通信的数据包进行网络编码并组播，最后相应ONU n/m接收编码数据包，并利用本地先前缓存的数据包进行解码，得到另一个ONU m/n发送给自己的数据包，完成对等通信的过程。与无网络编码的无源光网络传统通信方式(如图8所示)相比，网络编码方案在理论上最大能节约一半的下行带宽，将网络吞吐量提高一半。同时网络编码即相当于一次数据的加密过程，无解码所需数据帧的ONU亦无法窃听到不属于自己的数据，通信的安全性亦得到的一致保证。很显然，ONU η和ONU m下存在对等通信的终端不局限于有线和无线终端之间，只要ONU η和ONU m下任意类型的有线或无线终端间存在对等通信(有线有线，有线-无线，无线-无线)，则其相互之间对等通信的数据均可在OLT处进行网络编码。因此，网络编码技术能高效地支持无源光网络中的对等通信业务，有效节省无源光网络中有限的下行带宽，提高网络整体的吞吐量及在容错、纠错中的鲁棒性，简化路由，同时还能有效缓解对核心网的带宽压力。当前已有的无源光网络中网络编码方案均没有考虑到如今常见的一种通信场景下的网络编码:当在无源光网络中参与网络编码的(有线或无线)接入终端发生移动并在新的ONU下接入网络造成网络拓扑动态变化时，无源光网络中的网络编码方案如何进行实现，网络编码的配对关系及配对信息都如何进行更新并做出相应调整，并如何保证配对终端在更换接入ONU后能继续保持无源光网络中的网络编码；其次当前已有的无源光网络中网络编码方案也没有考虑当参与网络编码的ONU发生故障而造成网络拓扑变化时，如何解除相应ONU原有的网络编码状态，以释放缓存等与网络编码相关的资源。因此本专利技术提出了一种能够解决以上问题的在无源光网络中实现支持动态变化网络拓扑的网络编码方法，并且提出了该方法的详细实现方式。
技术实现思路
本专利技术提供，包括:光线路终端OLT建立起下挂终端存在对等通信的某组光网络单元ONU之间的网络编码配对连接关系，并对配对ONU之间的配对连接的最长有效时间进行计时；0LT和这组ONU间分别将对等通信数据进行网络编码和解码；配对ONU故障时，OLT及时解除无故障的配对ONU的网络编码参与状态；配对终端更换接入ONU时，OLT及时告知配对ONU更新本地的编码配对连接信息。该方法能在参与网络编码的配对ONU发生故障或配对接入终端发生移动并在新的ONU下接入网络而造成网络拓扑动态变化时，保证无源光网络中的网络编码的正常实现，并实现网络资源的高效利用。为实现上述的专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案:，其特征在于:在无源光网络PON中，光线路终端OLT建立起下挂终端存在对等通信的某组光网络单元ONU之间的网络编码配对连接关系，并对配对ONU之间的配对连接的最长有效时间进行计时，OLT和这组ONU分别将对等通信数据进行网络编码和解码，称这组ONU为配对0NU，称配对ONU下的终端为配对终端；当OLT在配对连接的最长有效时间内检测到因配对ONU故障而造成网络拓扑改变时，OLT及时解除无故障的配对ONU的网络编码参与状态，OLT及无故障的配对ONU释放本地与网络编码相关的网络资源；当OLT在配对连接的最长有效时间内检测到因配对终端更换接入ONU而造成网络拓扑改变时，OLT及时告知配对ONU更新本地的编码配对连接信息，保证配对终端在更换接入ONU后能继续保持无源光网络中的网络编码。如上所述的方法，其特征在于包括以下步骤:步骤1:在无源光网络中，当OLT在某动态带宽分配DBA周期中发现某组ONU的下挂终端存在对等通信时，通过向对应ONU单播下发包含有编码配对连接信息的控制帧InfoFrame,建立起这组ONU之间的网络编码配对连接关系；0LT单播下发InfoFrame巾贞的同时，在本地保存InfoFrame帧中的编码配对连接信息，并对配对连接的最长有效时间开始计时；步骤2:配对ONU接收InfoFrame帧并保存其中的编码配对连接信息，然后对与配对连接信息相符合的上行数据帧添加标记，并且本地缓存有标记的数据帧；步骤3:0LT对配对ONU之间添加有标记的上行数据帧进行网络编码，编码后的数据帧保留参与编码数据帧相同的标记信息；配对ONU接收OLT下行发送的有标记的数据帧即编码后数据帧，并将其与本地缓存中有相同标记信息的数据帧进行解码操作，得到需要的解码数据帧后，在本地缓存中清除参与了解码的数据帧；步骤4 =OLT在配对连接的最长有效时间内检测是否存在配对ONU之间的对等通信数据，如果不存在对等通信数据，OLT解除配对ONU的网络编码参与状态，OLT及配对ONU释放本地与网络编码相关的网络资源；如果存在对等通信数据，OLT进一步检测在配对连接的最长有效时间内是否存在配对ONU故障或配对ONU下挂终端加入或退出；若存在配对ONU故障，OUT及时解除无故障的配对ONU的网络编码参与状态，OLT及无故障的配对ONU释放本地与网络编码相关的网络资源；若存在配对ONU下挂终端加入或退出，OLT及时告知配对ONU更新本地的编码配对连接信息，保证配对终端在更换接入ONU后能继续保持无源光网络中的网络编码。其中，1、步骤I中所述的“包含有编码配对连接信息的控制帧InfoFrame”，具特征在于:控制帧InfoFrame中包含的编码配对连接信息包括:表示配对ONU唯一的配对关系标识号GruRelalD，以及与本ONU配对的ONU下所有下挂终端的地址。控制巾贞InfoFrame采用类似于PON中与带宽分配相关的控制巾贞格式,具体通过取值不同的帧标识字段来与带宽分配相关的控制帧进行区分；为保证控制帧InfoFrame能完全包含一组配对ONU下的全部编码配对连接信息，InfoFrame巾贞的巾贞长不做限定,保证一组配对ONU下的全部编码配对连接信息在同一 InfoFrame巾贞中即可。2、步骤2中所述的“对与配对连接信息相符合的上行数据帧添加标记”，其特征在于:对与配对连接信息相符合的上行数据帧，在其数据帧中指定某个字段或比特，将该字本文档来自技高网...

【技术保护点】
无源光网络中支持有线无线混合环境的网络编码方法，其特征在于：?在无源光网络PON中，光线路终端OLI建立起下挂终端存在对等通信的某组光网络单元ONU之间的网络编码配对连接关系，并对配对ONU之间的配对连接的最长有效时间进行计时，OLT和这组ONU分别将对等通信数据进行网络编码和解码，称这组ONU为配对ONU，称配对ONU下的终端为配对终端；?当OLT在配对连接的最长有效时间内检测到因配对ONU故障而造成网络拓扑改变时，OLT及时解除无故障的配对ONU的网络编码参与状态，OLT及无收障的配对ONU释放本地与网络编码相关的网络资源；?当OLT在配对连接的最长有效时间内检测到因配对终端更换接入ONU而造成网络拓扑改变时，OLT及时告知配对ONU更新本地的编码配对连接信息，保证配对终端在更换接入ONU后能继续保持无源光网络中的网络编码。

【技术特征摘要】
1.无源光网络中支持有线无线混合环境的网络编码方法，其特征在于: 在无源光网络PON中，光线路终端OLI建立起下挂终端存在对等通信的某组光网络单元ONU之间的网络编码配对连接关系，并对配对ONU之间的配对连接的最长有效时间进行计时，OLT和这组ONU分别将对等通信数据进行网络编码和解码，称这组ONU为配对0NU，称配对ONU下的终端为配对终端； 当OLT在配对连接的最长有效时间内检测到因配对ONU故障而造成网络拓扑改变时，OLT及时解除无故障的配对ONU的网络编码参与状态，OLT及无收障的配对ONU释放本地与网络编码相关的网络资源； 当OLT在配对连接的最长有效时间内检测到因配对终端更换接入ONU而造成网络拓扑改变时，OLT及时告知配对ONU更新本地的编码配对连接信息，保证配对终端在更换接入ONU后能继续保持无源光网络中的网络编码。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于包含以下步骤: 步骤1:在无源光网络中，当OLT在某动态带宽分配DBA周期中发现某组ONU的下挂终端存在对等通信时，通过向对应ONU单播下发包含有编码配对连接信息的控制帧InfoFrame,建立起这组ONU之间的网络编码配对连接关系；0LT单播下发InfoFrame巾贞的同时，在本地保存InfoFrame帧中的编码配对连接信息，并对配对连接的最长有效时间开始计时； 步骤2:配对ONU接收InfoFrame帧并保存其中的编码配对连接信息，然后对与配对连接信息相符合的上行数据帧添加标记，并且本地缓存有标记的数据帧； 步骤3 =OLT对配对ONU之间添加有标记的上行数据帧进行网络编码，编码后的数据帧保留参与编码数据帧相同的标记信息；配对ONU接收OLT下行发送的有标记的数据帧即编码后数据帧，并将其与本地缓存中有相同标记信息的数据帧进行解码操作，得到需要的解码数据帧后，在本地缓存中清除参与了解码的数据帧； 步骤4 =OLT在配对连接的最长有效时间内检测是否存在配对ONU之间的对等通信数据，如果不存在对等通信数据，OLT解除配对ONU的网络编码参与状态，OLT及配对ONU释放本地与网络编码相关的网络资源；如果存在对等通信数据，OLT进一步检测在配对连接的最长有效时间内是否存在配对ONU故障或配对ONU下挂终端加入或退出:若存在配对ONU故障，OLT及时解除无故障的配对ONU的网络编码参与状态，OLT及无故障的配对ONU释放本地与网络编码相关的网络资源；若存在配对ONU下挂终端加入或退出，OLT及时告知配对ONU更新本地的编码配对连接信息，保证配对终端在更换接入ONU后能继续保持无源光网络中的网络编码。3.如权利要求2的步骤I中所述的“包含有编码配对连接信息的控制帧InfoFrame”，其特征在于: 控制帧InfoFrame中包含的编码配对连接信息包括:表示配对ONU唯一的配对关系标识号GruRelaID,以及与本ONU配对的ONU下所有下挂终端的地址。4.如权利要求2的步骤I中所述的“包含有编码配对连接信息的控制帧InfoFrame”，其特征在于: 控制巾贞TnfoFrame采用类似于PON中与带宽分配相关的控制巾贞格式,具体通过取值不同的帧标识字段来与带宽分配相关的控制帧进行区分； 为保证控制帧InfoFrame能完全包含一组配对ONU下的全部编码配对连接信息，InfoFrame帧的帧长不做限定，保证一组配对ONU下的全部编码配对连接信息在同一 InfoFrame巾贞中即可。5.如权利要求2的步骤2中所述的“对与配对连接信息相符合的上行数据帧添加标记”，具特征在于: 对与配对连接信息相符合的上行数据帧，在其数据帧中指定某个字段或比特，将该字段或比特的值更改为自定义的并与其协议定义不相冲突的值，从而标记该上行数据帧为将要在OLT处进行网络编码的数据帧。6.如权利要求2的步骤4中所述的“0LT解除配对ONU的网络编码参与状态，OLT及配对ON...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪越峰，魏培，任乙广，顾仁涛，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：