ONU和OLT.doc

EPON中点到点LAN和共享LAN仿真的实现作者：杨柳，华中科技大学毛谦，武汉邮电科学研究院以太网无源光网络（EPON）是点到多点的网络拓扑与以太网技术的结合。因而可以被看作是点到多点LAN。在上行方向（ONU到OLT），EPON是多点到点网络，在下行方向（OLT到ONU），EPON是一个广播网络。而且，EPON中OLT和ONU之间是不对等的，它们属于主从关系。然而到目前为止，IEEE802.3标准中只定义了两种LAN：点到点（P2P）LAN和共享LAN。这两种LAN有一个共同的特点，那就是LAN中任何节点所发出的帧都可以到达同一个LAN中所有其它的节点。现有的路由器和基于IEEE802.1D标准的网桥，都只知道P2PLAN和共享LAN，它们并不知道P2MPLAN。而且，P2MP模式的EPON与生成树协议（STP）并不兼容。若在P2MPLAN上运行STP会导致数据帧的多拷贝转发或某些节点无法接收数据帧。考虑到基于IEEE802.1D标准的路由器和网桥正被大量使用，EPON要能被广泛接受并得以应用，就必须要与现有的路由器和网桥等设备兼容。因此EPON必须具有仿真成标准的P2PLAN或共享LAN的能力。本文给出了EPON设备的设计方案，该方案在OLT和ONU中分别增加了反射和过滤功能，以实现P2PLAN仿真（P2PE）和共享LAN仿真（SE）。P2PE和SE所谓P2PE，就是仿真EPON外部的某个节点与EPON内部的某个ONU之间的点到点通信；或者是EPON内部的某两个ONU之间的点到点通信。所谓SE就是仿真EPON内部的ONU之间的多播或广播。从上面对P2PE和SE的定义来看，要在EPON中实现P2PE和SE，必须解决以下三个问题：首先，EPON下行方向是广播发送，非常适合于单拷贝广播（SCB），但是却不能进行点到点的通信。为了在OLT和ONU之间提供P2PE业务，就必须在OLT和ONU之间建立一个虚拟的P2P链路，即逻辑链路，并由LLID来标识。第二，由于各个ONU之间没有直接的物理连接，ONU之间的通信要通过OLT进行中转，因此OLT必须具备将来自某一个ONU的帧反射到除了源ONU外的其它ONU的能力。第三，为了能够最大限度地利用EPON下行信道的广播特性，实现单拷贝广播，除了为每一个点到点的逻辑链路指定一个LLID外，EPON中还要定义一个通用的广播LLID。此外，通用的广播LLID还可以用来区分是EPON内部ONU发送的广播帧，还是EPON外部节点发送的广播帧。EPON外部节点所发送的广播帧，可以被EPON内部所有的ONU接收，这种广播帧可以用通用广播LLID来标识；而对于EPON内部ONU所发出的广播帧，由于它不能被源ONU所接收，因而，这种反射帧不能使用通用广播LLID来标识，而必须使用源ONU的LLID，还要另定义一个模式比特（MB），来表示反射帧是单播还是广播。P2PE和SE的系统方案我们提出了一套EPON设备（OLT和ONU）的设计方案，见图1。需要说明的是，为了能突出本文的重点，我们在图1中省略了EPON系统的其他功能，如时分多址接入（TDMA）、带宽分配、ONU的测距等。图1的（a）和（b）中，EPONPHY模块为OLT和ONU提供符合IEEE802.3ah草案1.3的1000BASE-PX光接口。帧接收（FR）模块和帧发送（FT）模块完成与标准的全双工千兆以太网MAC相同的功能。简单地说，FR去除接收到的帧的前导码，完成CRC校验，然后将帧传送给解析/复用模块；FT在要发送的帧中加上前导码和CRC，然后送交给PHY发送。解析模块负责对接收到的帧的类型进行解析，然后送往不同的电路。复用模块按照一定的顺序，调度不同类型的帧进行发送。网络侧接口和用户侧接口都可以看作是普通的以太网二层或三层交换平台。OLT的网络侧接口为OLT提供1000BASE-X或1000BASE-T的上联接口。ONU的用户侧接口可以提供若干个10/100M的以太网接口。上述若干模块的功能都是在OLT和ONU之间传输以太网包所必须的功能，我们称之为基本功能模块。而OLT中的发现模块、地址学习与反射模块、反射数据帧缓存以及ONU中的请求注册模块、帧过滤功能模块则是完成ONU的注册、LLID的分配以及反射功能的关键模块。1)发现模块和注册模块发现模块和注册模块的主要功能就是完成ONU的注册和LLID的分配。EPON上行由多个ONU以TDMA方式共享。为了避免上行数据发生冲突，并提高效率，ONU的上行发送是在OLT的控制下进行的。OLT要将所有在线的ONU都登记在册，并根据一定的带宽分配算法，为每一个在线的ONU分配发送窗口。没有获得授权的ONU不能发送任何数据。因此，新连接到网络中的ONU，必须首先完成发现和注册过程，该过程同时也是建