专利名称：无源光网络中的网络终端装置及其数据处理方法
技术领域：
本发明涉及光网络通信技术领域，尤其涉及一种无源光网络中的网络终端装置及其数据处理方法。
背景技术：
在一个光纤网络中，光纤网络单元或者光纤网络终端通过PON(无源光纤网络)和局端光纤线路单元通讯，通讯的协议可以采用基于ATM(异步传输模式)协议、以太网协议、波分复用技术等，在光纤网络单元或者光纤网络终端中需要实现最终用户或者集团用户需要的以太网接入、电话接入、视频接入或者专线接入等，从光纤网络中接收到的信号有特定的地址和传输速率，为了在光纤网络单元或者光纤网络终端中实现用户的业务，就需要进行地址的映射、转换和数据速率的适配、分接和复接。
目前的网络终端设备采用以太网口、xDSL(数字用户环线)、HFC(光纤铜铀混合网)、ISDN(数字一线通)作为上行接口，这些接口的带宽相对光纤传输较低。
另外，对于使用以太网口、xDSL、HFC、ISDN作为上行接口的网络终端(如家庭网关)，其通常使用以太网口、各种DSL技术、HFC、ISDN等接口中的一个或者多个的组合作为上行接口，这也是目前较常用的接口。
在网络终端采用上述各种接口进行通信具有以下特点(1)采用上述上行接口的速率较低目前的使用以太网接口作为家庭网关的上行接口的设备，速度一般在10Mbps，100Mbps，目前最大的是1000Mbps；而使用DSL、HFC、ISDN上行接口的设备的速度就更低了，一般不会超过50Mbps.这样的速率和使用PON接口作为上行接口的设备相比，速度太低；(2)使用上述接口的网络终端，如家庭网关等可以提供的服务质量较低；家庭网关能够提供的服务包括电话语音、视频、数据接入服务，目前的家庭网关提供服务质量和服务类别由于受到现行的上行接口的影响，不能高质量的提供这些服务，只能在数据接入这个方面做一些业务；(3)使用上述接口使得用户带宽分配不易实现使用以太网口、xDSL、HFC、ISDN作为上行接口的网络终端网络中，各个终端之间很不容易形成一个高效统一的协议进行管理，各个终端之间基本上没有控制上的协调，每个终端的带宽基本上都是固定的，无法实现带宽的动态共享，造成某个网络终端带宽的浪费和另外某个网络终端带宽的不足；(4)与网络之间的距离较短才能实现连接使用以太网口、xDSL、HFC、ISDN作为上行接口的网络终端网络中，网络终端到相应以太网口、xDSL、HFC、ISDN服务器的距离较短，必须使用多个服务器局进行接力来实现远距离的传输，这样在技术和维护上都造成巨大的成本支出。
因此，如果采用现有技术中描述的各种接口作为网络终端的上行接口显然无法满足人们越来越高的通信质量要求。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种无源光网络中的网络终端装置及其数据处理方法，从而将无源光网络的优越的传输性能延伸到网络终端，为网络终端提供可以满足通信需求的上行接口。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明提供了一种无源光网络中的网络终端装置，包括光电转换单元用于将接收的光信号转换为电信号，并发送给分接复接单元，将从分接复接单元接收的电信号转换成光信号发送；分接复接单元用于将光电转换单元发送来的电信号进行解析处理，获得电信号中承载的信息，并根据所述承载的信息将电信号中承载的业务数据发送到速率适配单元中的各个数据业务队列中；还用于将速率适配单元发来的业务数据复接后发送给光电转换单元；速率适配单元保存有多个数据业务队列，各数据业务队列对应一种数据业务类型，且分别以特定的速率发送到业务处理单元；还用于将各业务处理单元发来的各业务数据以相同的速率发送给分接复接单元；业务处理单元用于以特定速率接收速率适配单元传来的数据业务，并发送给对应的与其相连的用户终端；还将用户终端的数据业务以特定的速率发送给速率适配单元。
该装置还包括头信息处理单元分别与光电转换单元和分接复接单元相连，用于对光电转换单元发来的信号的头信息进行分析，并将确定由本网络终端接收的信号发送给分接复接单元；还用于将分接复接单元发来的业务数据增加头信息后发送给光电转换单元。
所述的光电转换单元包括光模块从无源光网络中获得光信号，并转换为电信号后发送给数据同步模块；从分接复接单元或头信息处理单元发来的承载着业务数据的电信号转换成光信号后发送到无源光网络中；数据同步模块根据特定字节对接收的信号进行同步处理，并根据同步处理结果进行数据的接收，并发送给下一级处理单元。
本发明还提供了一种无源光网络中网络终端装置的数据处理方法，包括在下行方向A、光电转换单元从网络侧接收光信号，并转换为电信号后发送给分接复接单元；B、分接复接单元收到对所述的电信号进行解析，并根据其中的数据业务类型信息将电信号承载的业务数据发送到速率适配单元的相应的数据业务队列中；C、业务处理单元以特定的速率从速率适配单元的各个数据业务队列中读取业务数据，并发送给相应的用户终端；在上行方向D、业务处理单元将用户终端的数据业务以特定的速率发送给速率适配单元，并由速率适配单元将数据业务再以相同的速率发送给分接复接单元；E、分接复接单元接收各速率适配单元发来的业务数据，并进行复接处理后发送给光电转换单元；F、光电转换单元将接收的承载着业务数据的电信号转换成光信号后发送到无源光网络中。
所述的步骤A还包括将所述的电信号传送到头信息处理单元，并由头信息处理单元根据头信息确定是否为本网络终端接收的业务数据，如果是，则将业务数据发送给分接复接单元，否则，将所述业务数据丢弃。
所述的步骤A还包括根据头信息中特定的号码信息确定是否为本网络终端接收的业务数据。
所述的步骤A还包括
将所述的电信号进行同步处理后发送给头信息处理单元。
所述的步骤B包括B1、将接收的业务数据帧的帧头剥离，获得真正由无源光网络传输的完整的业务数据报文；B2、根据业务数据报文中承载的信息将所述业务数据加入到速率适配单元的相应的数据业务队列中。
所述的步骤B2包括根据业务数据报文中承载的业务数据类型信息将所述业务数据加入到对应的数据业务队列中。
所述的步骤B2包括根据业务数据报文中承载的虚拟局域网VLAN号码、传输控制协议TCP端口号码、IP地址信息或所述各信息的组合将所述业务数据加入到对应的数据业务队列中。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明是将xPON(各种无源光网络技术)技术和网络终端等用户终端通过无源光网络的各种用户接口(例如以太网接口)融合在一起，将xPON技术中的ONU(光网络单元)或者ONT(光网络终端)的用户接口直接和用户终端的上行接口相连接的实现方法，这样就直接可以使用ONU或者ONT的上行光接口作为各种网络终端的上行接口，实现网络终端和网络的高速连接，同时使用xPON中的带宽分配策略为网络终端分配带宽，并且可以使用xPON技术中的QOS等服务。本发明提供了一种无源光网络中的网络终端装置，使得相应的网络终端可以获得较高的上、下行方向的带宽。本发明中可以采用无源光网络技术中的带宽分配策略。
图1为本发明所述的装置的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的核心是为用户提供一种无源光网络中的网络终端装置作为用户终端，使得无源光网络的优越的传输性能可以一直延伸到用户终端。
本发明具体是将xPON(各种无源光网络技术)技术和网络终端等用户终端通过无源光网络的各种用户接口(例如以太网接口)融合在一起，从而将xPON技术中的ONU(光网络单元)或者ONT(光网络终端)的用户接口直接和用户终端的上行接口相连接，这样，就直接可以使用ONU或者ONT的上行光接口作为各种网络终端的上行接口，实现网络终端和网络的高速连接，同时使用xPON中的带宽分配策略为网络终端分配带宽，并且可以使用xPON技术中的QOS(服务质量)等服务。
在网络通信中，网络终端包括上行和下行两个方向上的数据传输，在下行方向上，是从网络侧接收业务数据，并发送给用户终端，在上行方向上是将用户终端的业务数据发送到网络侧；下面将分别就网络终端对上行方向和下行方向业务数据的处理过程进行说明。
在下行方向，业务数据从局端网络经过光纤线路单元的处理形成带有特定地址信息的数据包，经过无源光纤网络通过广播或者点对点的方式下行传送给网络终端；在网络终端则需要将收到的数据经过光电转换，对数据包的头信息或者数据包内容进行处理，通过将数据包特定地址信息和存放在本网络终端的地址信息比较，决定此数据包是否属于本终端数据，如果不是，则简单的丢弃，如果是，则将数据根据业务类型或者端口类型等进行分接，再将分接的数据进行各自的端口速率适配和格式转换，传送给各自的业务接口或者端口。
在上行方向，网络终端将各个端口或者业务接口的数据经过格式转换和速率适配，实现和其他数据的复接，加上相应的信息头信息，包括地址信息、校验信息等，传送给无源光纤网络，达到局端的光纤线路单元。
基于上述网络终端装置需要实现的功能，本发明首先提供了一种无源光网络中的网络终端装置，如图1所示，包括O/E(光电转换)单元在下行方向，将光信号转换成电信号发送，在上行方向上，将电信号转换成光信号发送；在下行方向上，包括光模块、数据同步模块；光模块是使用PON技术的网络终端的对外接口，光模块从PON网络中得到光信号，并将所有的光信号进行光电转换，转变为可以处理的电信号，然后送到数据同步模块进行数据位、数据字节或者数据帧的同步，再根据同步输出这个数据时钟，作为接受数据处理的全局时钟；在上行方向上，就是将头信息处理单元或分接复接单元传输来的承载着业务数据的电信号转换成光信号在光网络中传输；具体讲，所述的O/E单元包括的光模块用于从无源光网络中获得光信号，并转换为电信号后发送给数据同步模块；从分接复接单元或头信息处理单元发来的承载着业务数据的电信号转换成光信号后发送到无源光网络中；其中的数据同步模块则用于根据特定字节对接收的信号进行同步处理，并根据同步处理结果进行数据的接收，并发送给下一级处理单元，即分接复接单元或头信息处理单元。
头信息处理单元在下行方向对收到的数据帧头进行解析，以确定是否接收数据，在上行方向对收到的数据增加帧头并发送；在下行方向，完整的数据帧由O/E单元传送到头信息处理单元，头信息处理单元根据收到的帧的帧头，判断所述数据帧是否属于本网络终端的数据，如果属于本网络终端，则继续将这个数据帧传送到下一级处理单元，否则将这个数据帧丢弃或者其他用户自己定义的处理流程；
在上行方向，是下行方向的一个逆过程，即将分接复接单元发送来的业务数据加上头信息，并发送给O/E单元。
分接复接单元在下行方向，分接复接单元接收到的数据帧全部是属于这个网络终端的数据帧，分接复接单元将进一步对数据帧中的数据做进一步的处理，首先剥离数据帧的帧头，得到纯粹的由PON技术承载的真正数据报文部分，并识别这个数据报文的数据业务类型，以太网报文可以使用报文中包含的VLAN(虚拟局域网)号码、TCP(传输控制协议)端口号码、IP地址等信息或者这些信息的组合作为判断业务类型的依据，确定所述报文的数据业务类型后，所述报文将会根据确定的数据业务类型的不同送到不同的数据业务队列中去，所述的数据业务队列位于速率适配单元中，而且，每一种数据业务类型对应一个数据业务队列；在上行方向，将收到的各速率适配单元以相同速率发来的业务数据汇集并进行复接处理后发送给头信息处理单元，所述的复接处理是指对接收的数据进行汇集并缓存，并且在得到来自头信息处理单元的读取指令后将数据传送给头信息处理单元以添加上合适的头信息。
速率适配单元下行方向，将从分接复接单元的数据以业务数据的实际速率或业务时钟进行同步，之后将同步后的数据传送到业务处理单元；这是因为，在下行方向，数据由分接复接单元送到速率适配之前，各个业务的速率是不一样的；因此，速率适配单元需要将所述的数据业务以各业务特定的速率调度发送；所述的速率适配单元实际上可以是一种数据业务类型对应一个数据业务队列，各数据业务队列中收集相同类型的业务数据，并排成一个队列，然后等待处理这个业务的业务处理单元根据特定的速率来取走数据，从而将高速的数据适配成特定业务的速率；
上行方向，接收来自业务处理单元不同速率的数据进行缓存，并且以系统的一种统一的时钟或数据速率进行同步，之后在得到来自分接复接单元的数据读取指令时将数据传送到分接复接单元。
业务处理单元业务处理单元的种类较多，不同业务类型对应着不同的业务处理单元，业务处理单元完成网络与业务设备(如电话处理模块等)之间的连接处理；在下行方向，以普通电话业务为例，从上层单元(速率适配)来的数据已经是这个特定业务的数据，其中包含普通电话的语音信息和控制信令信息，业务处理单元将普通电话的语音信息直接送给电话处理模块，转变为语音信号，通过接口送给电话机，对于电话业务的控制信令信息，业务处理模块将根据特定的协议(V5)进行处理，用控制信令信息来建立、保持、挂断用户的电话业务；在上行方向，从各个接口接收用户终端(即业务设备)的业务数据，并以特定的速率发送给速率适配单元。
基于上述装置，本发明还提供了一种网络终端装置的数据处理方法，相应的数据处理过程同样包括下行方向和上行方向两个处理过程。
在下行方向，仍参照图1所示，本发明所述的处理方法包括步骤1光电转换单元包括的光模块从PON网络中接收光信号，并将所有的光信号进行光电转换，转变为可以处理的电信号；之所以将所有的光信号进行光电转换是因为PON网络是一个广播性质的网络，这些信号包含的信息可能属于这个网络终端，也可能不属于这个网络终端，因此在无法确定光信号是否属于本网络终端时，就需要全部接收并进行光电转换处理；步骤2光模块转变过来的电信号从表面上看只是无序的数据位序列，无法知道数据的开始位和结束位，因而也就无法进行接收处理；因此，需要将所述电信号送到数据同步模块进行数据位、数据字节或者数据帧的同步，再根据同步输出这个数据时钟，作为接受数据处理的全局时钟；所述数据同步模块可以根据接收到的位列进行特定字节识别确定接收数据的起始位置；具体的同步识别方法为由于每个字节包含8位数据位，那么数据同步模块需要将收到的数据位序列排成8种可能，也就是说8位数据中任意一位均可能是接收数据的起始位，对这8种可能都经过数据同步的处理，从中找到其中的一种处理可能得出所述特定字节，那么就确定这一种处理是正确的，也就确定了接收数据的起始字节；当然，也可以采用其他同步的方式实现数据接收的同步处理；此时，所有的无序数据位就不再是无序的，而是可能按照自己的划分进行处理了；所述特定字节得出之后，按照每一个数据的第一位给出一个时钟脉冲，就形成了接收数据的全局时钟；同样，根据字节中其他特定字符的识别，就可以知道数据帧的开始和结束；步骤3完整的数据帧由O/E单元传送到头信息处理单元，头信息处理单元根据收到的帧的帧头，并根据帧头的内容进行数据的接收处理；具体为参考PON协议规定的每个帧中每个字节承载的信息内容，便可以提取出接收到的帧的特定信息，从而确定该数据帧目的端的特征信息，及其包含的网络终端标识信息或者其他特定号码，从而判断所述数据帧是否属于本网络终端的数据，如果属于本网络终端，则继续将这个数据帧传送到下一级处理单元，否则将该数据帧丢弃，或者采用其他用户自己定义的流程进行处理；步骤4分接复接单元接收到的数据帧全部是属于这个网络终端的数据帧，分接复接单元将进一步对数据帧中的数据做进一步的处理，从而确定数据业务类型，进而确定将其发送给哪一个速率适配单元进行后续处理；分接复接单元首先剥离数据帧的帧头，得到的由PON技术承载的真正数据报文部分，例如得到完整的以太网数据报文，这个数据报文有一个固定的协议来指定在数据报文的某个或者多个固定地方放置着识别信息，即识别这个数据报文的数据业务类型；例如一个以太网报文可以属于电话业务，或者电视业务，或者普通数据业务等，对于以太网报文可以使用报文中包含的VLAN号码、TCP端口号码、IP地址等信息或者这些信息的组合作为判断业务的依据，判断的依据由开发厂家指定或者根据特定的协议指定；确定所述报文的数据业务类型后，所述报文将会根据确定的数据业务类型的不同送到不同的数据业务队列中去，所述的数据业务队列位于速率适配单元中，而且，每一种数据业务类型对应一个数据业务队列；步骤5速率适配单元将所述的数据业务以各业务特定的速率调度发送；这是因为，数据由分接复接单元送到速率适配之前，都是按照和光模块同样的速率进行处理的，可能是常用的1.244Gbps，也可能是其他速率，然而各个业务的速率是不一样的，例如普通电话业务的速率是64Kbps，因此，速率适配单元需要对数据业务进行相应的处理；所述的速率适配单元可以是一种数据业务类型对应一个数据业务队列，队列中的数据业务等待业务处理单元根据特定的速率来取走数据，这样，就可以将相同速率的高速数据适配成特定业务的速率发送给相应的业务终端；步骤6业务处理单元用于从速率适配单元以特定的速率接收业务数据，并发送给相应的业务终端；例如普通电话业务处理、VOIP电话业务处理、视频数据业务处理、普通数据业务处理等各种特定的业务处理过程；业务处理完成网络单元和业务设备之间的连接处理，以普通电话业务为例，从上层单元(速率适配)来的数据已经是这个特定业务的数据，其中包含普通电话的语音信息和控制信令信息，业务处理单元将普通电话的语音信息直接送给电话处理模块，转变为语音信号，通过接口送给电话机，对于电话业务的控制信令信息，业务处理模块将根据特定的协议(V5)进行处理，用控制信令信息来建立、保持、挂断用户的电话业务。
在上行方向，本发明所述的方法的处理过程是下行方向的处理过程的逆过程，因此，下面将仅作简单的描述步骤7业务处理单元从各个接口接收用户终端的业务数据，并以特定的速率发送给速率适配单元；步骤8速率适配单元将各数据业务队列中的业务数据以相同的速率分别发送给分接复接单元；步骤9分接复接单元将收到的各速率适配单元发来的业务数据汇集后发送给头信息处理单元；步骤10头信息处理单元将分接复接单元发送来的业务数据加上头信息，并发送给O/E单元；步骤11O/E单元将所述的加上了头信息的业务数据，即电信号转化成光信号，并发送到无源光网络中。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种无源光网络中的网络终端装置，其特征在于，包括光电转换单元用于将接收的光信号转换为电信号，并发送给分接复接单元，将从分接复接单元接收的电信号转换成光信号发送；分接复接单元用于将光电转换单元发送来的电信号进行解析处理，获得电信号中承载的信息，并根据所述承载的信息将电信号中承载的业务数据发送到速率适配单元中的各个数据业务队列中；还用于将速率适配单元发来的业务数据复接后发送给光电转换单元；速率适配单元保存有多个数据业务队列，各数据业务队列对应一种数据业务类型，且分别以特定的速率发送到业务处理单元；还用于将各业务处理单元发来的各业务数据以相同的速率发送给分接复接单元；业务处理单元用于以特定速率接收速率适配单元传来的数据业务，并发送给对应的与其相连的用户终端；还将用户终端的数据业务以特定的速率发送给速率适配单元。
2.根据权利要求1所述的无源光网络中网络终端装置，其特征在于，该装置还包括头信息处理单元分别与光电转换单元和分接复接单元相连，用于对光电转换单元发来的信号的头信息进行分析，并将确定由本网络终端接收的信号发送给分接复接单元；还用于将分接复接单元发来的业务数据增加头信息后发送给光电转换单元。
3.根据权利要求1或2所述的无源光网络中网络终端装置，其特征在于，所述的光电转换单元包括光模块从无源光网络中获得光信号，并转换为电信号后发送给数据同步模块；从分接复接单元或头信息处理单元发来的承载着业务数据的电信号转换成光信号后发送到无源光网络中；数据同步模块根据特定字节对接收的信号进行同步处理，并根据同步处理结果进行数据的接收，并发送给下一级处理单元。
4.一种无源光网络中网络终端装置的数据处理方法，其特征在于，包括在下行方向A、光电转换单元从网络侧接收光信号，并转换为电信号后发送给分接复接单元；B、分接复接单元收到对所述的电信号进行解析，并根据其中的数据业务类型信息将电信号承载的业务数据发送到速率适配单元的相应的数据业务队列中；C、业务处理单元以特定的速率从速率适配单元的各个数据业务队列中读取业务数据，并发送给相应的用户终端；在上行方向D、业务处理单元将用户终端的数据业务以特定的速率发送给速率适配单元，并由速率适配单元将数据业务再以相同的速率发送给分接复接单元；E、分接复接单元接收各速率适配单元发来的业务数据，并进行复接处理后发送给光电转换单元；F、光电转换单元将接收的承载着业务数据的电信号转换成光信号后发送到无源光网络中。
5.根据权利要求4所述的无源光网络中网络终端装置的数据处理方法，其特征在于，所述的步骤A还包括将所述的电信号传送到头信息处理单元，并由头信息处理单元根据头信息确定是否为本网络终端接收的业务数据，如果是，则将业务数据发送给分接复接单元，否则，将所述业务数据丢弃。
6.根据权利要求5所述的无源光网络中网络终端装置的数据处理方法，其特征在于，所述的步骤A还包括根据头信息中特定的号码信息确定是否为本网络终端接收的业务数据。
7.根据权利要求5所述的无源光网络中网络终端装置的数据处理方法，其特征在于，所述的步骤A还包括将所述的电信号进行同步处理后发送给头信息处理单元。
8.根据权利要求4所述的无源光网络中网络终端装置的数据处理方法，其特征在于，所述的步骤B包括B1、将接收的业务数据帧的帧头剥离，获得真正由无源光网络传输的完整的业务数据报文；B2、根据业务数据报文中承载的信息将所述业务数据加入到速率适配单元的相应的数据业务队列中。
9.根据权利要求8所述的无源光网络中网络终端装置的数据处理方法，其特征在于，所述的步骤B2包括根据业务数据报文中承载的业务数据类型信息将所述业务数据加入到对应的数据业务队列中。
10.根据权利要求8所述的无源光网络中网络终端装置的数据处理方法，其特征在于，所述的步骤B2包括根据业务数据报文中承载的虚拟局域网VLAN号码、传输控制协议TCP端口号码、IP地址信息或所述各信息的组合将所述业务数据加入到对应的数据业务队列中。
全文摘要
本发明涉及一种无源光网络中的网络终端装置及其数据处理方法。本发明主要是将无源光网络技术和网络终端等用户终端通过无源光网络的各种用户接口融合在一起，将无源光网络技术中的ONU(光网络单元)或者ONT(光网络终端)的用户接口直接和用户终端的上行接口相连接的实现方法，这样就直接可以使用ONU或者ONT的上行光接口作为各种网络终端的上行接口，实现网络终端和网络的高速连接，同时使用无源光网络中的带宽分配策略为网络终端分配带宽，并且可以使用无源光网络技术中的QOS等服务。本发明使得相应的网络终端可以获得较高的上、下行方向的带宽，并可以采用无源光网络技术中的带宽分配策略。
文档编号H04L12/56GK1863013SQ20051013550
公开日2006年11月15日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者赵竣, 李南岭, 刘昱, 黄传海, 谭培龙, 冯江, 杨光祥 申请人:华为技术有限公司