专利名称：包交换网络从设备向主设备注册方法
技术领域：
本发明属于包交换网络技术领域，特别涉及一种包交换网络从设备向 主设备注册方法。
背景技术：
在一些包交换网络中，主设备向从设备发送数据包的方向为下行方
向；从设备向主设备发送数据包的方向为上行方向。主设备采用TDM方式 控制管理多个从设备到主设备的上行通信。从设备在可以发送或接收数据 之前，需先向主设备进行注册。
为了能让新激活的从设备能够发送注册请求，主设备需不时地分配上 行注册窗口，所有新激活的从设备可以在注册窗口中发送注册请求。由于 注册窗口是共享的，因此有可能多个注册请求相互重叠产生冲突，主设备 将无法识别从设备的注册请求，从而造成注册失败。系统需提供某种机制， 使得从设备发送的注册请求有机会正确地到达主设备。
注册窗口占用的是系统的上行带宽，且这部分资源只能用于新激活的 从设备发送注册请求。因此从带宽利用率角度来看，注册窗口所占带宽资 源应越少越好，注册重叠产生的冲突概率越低越好。
在以太网无源光网络(EP0N)中，新激活的光网络单元(0NU)必须 先向光线路终端(0LT)注册成功后，0LT才会为0NU分配上行时间片。 OLT定期分配注册窗口，其中包含了注册时隙。为避免冲突，新激活0NU在注册时隙中随机后退一段时间后发送注册请求。
由于EP0N的随机后退的时延以TQ (16 bit time)为单位，相邻的 随机时延仅相隔2个字节，而一个注册请求至少长度为64字节，因此该 方法存在明显的缺点。随机后退时延，但是即使不同的0NU的随机后退时 间不同，它们所发送的注册请求仍然可能会部分重叠，产生了注册请求冲 突，使得0LT无法识别出其中的任何一个注册请求。例如0NU A延迟2 个TQ， ONU B延迟4个TQ，这就意味着0NU A的注册请求刚发出4个字 节，ONUB就开始发送注册请求。两个注册请求的大部分都处于重叠状态 (为简化，忽略两者的RTT差别)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种包交换网络从设备向主设备注 册方法，采用本方法能降低包交换网络注册冲突概率，提高注册效率。
为解决上述技术问题，本发明的包交换网络从设备向主设备注册方 法，采用的技术方案是
定义从设备到主设备的往返时延为RTT， RTT的波动范围为+/-11;包 交换网络系统中所允许的从设备至主设备的距离范围中，最近距离的从设 备的RTT为Min RTT，最远距离的从设备的RTT为Max RTT;从设备发送 一个注册请求所需的时间为L;
主设备定期或不定期分配注册窗口并将注册窗口的相关信息告知从 设备，注册窗口包含多个子注册窗口，各子注册窗口有不同的序号，子注 册窗口不小于L+MaxRTT-MinRTT+2*T;
从设备在子注册窗口的序号集合中随机选择某个序号A，后退到序号为A的子注册窗口发送注册请求。
主设备告知从设备的注册窗口的相关信息可以包括注册窗口的起始 时刻信息、子注册窗口的数量信息、每个子注册窗口的序号信息。
每个子注册窗口的大小无需是一样的。
本包交换网络从设备向主设备注册方法，将注册窗口分为多个子注册 窗口，从设备随机后退选择子注册窗口发送注册请求。该方法可降低随机 后退的注册冲突概率，提高系统带宽利用率和縮减注册时间，尤其适合于 所允许的范围较小的包交换网络。
下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 图l是一注册窗口示意图2是本发明的包交换网络从设备向主设备注册方法不同子注册窗 口中的注册请求不会重叠示意图。
具体实施例方式
本发明的包交换网络从设备向主设备注册方法一实施方式如下 定义从设备到主设备的RTT (往返时延)的波动范围为+/-1\包交换 网络系统中所允许的从设备至主设备的距离范围中，最近距离的从设备的 RTT为Min RTT，最远距离的从设备的RTT为Max RTT，从设备发送一个 注册请求所需的时间为L，从设备发送一个注册请求所需的时间L中，除 了包括发送这个注册请求帧所需的时间外，还包括主设备接收端用于同步 的时间(sync time),这个同步时间是物理层用来同步的。
主设备不时地(定期或不定期)分配注册窗口，注册窗口如图1所示，包含N (N为正整数)个相同长度的子注册窗口，子注册窗口按照时间顺
序从1 N依次排序；子注册窗口的大小(持续时间)不小于
L+MaxRTT-MinRTT+2*T，主设备将注册窗口的相关信息告知从设备，其信 息包括注册窗口的起始时刻、子注册窗口的数量和子注册窗口的大小， 主设备采用和EPON相同的补偿策略按照Min RTT补偿注册窗口的起始时 刻。
新激活的从设备在1 N中随机选择某个整数A，随机整数A表示该 从设备将后退到序号为A的子注册窗口发送注册请求。从设备选择在某个 子注册窗口发送注册请求时，应在该子注册窗口的起始时刻开始发送注册 请求。
上述实施方式是以子注册窗口的大小相等、按照子注册窗口的时间顺 序排定序号、主设备向从设备传送的注册窗口的起始时刻、子注册窗口的 数量和子注册窗口的大小等信息，说明从设备确定向主设备发送注册请求 的起始时刻方法，但这只是本发明的一优选技术方案，并不对本发明的权 利范围构成限制。子注册窗口的大小无需是一样的；子注册窗口的序号也 可以采用按时间顺序排定以外的其它方式规定，主设备只要将子注册窗口 的序号信息通知从设备即可;主设备告知从设备的注册窗口的相关信息可 以有注册窗口的起始时刻、子注册窗口的数量、每个子注册窗口的大小、 每个子注册窗口的起始时刻、每个子注册窗口的序号、每个子注册窗口的 结束时刻等信息。凡基于将注册窗口分为多个子注册窗口，从设备随机后 退选择子注册窗口发送注册请求以降低注册冲突概率的构思，都应视为本 发明的等同技术，发明的具体权利范围应由权利要求限定。本发明的包交换网络从设备向主设备注册方法，两个从设备若选择不 同的子注册窗口发送注册请求，两个注册请求不会有任何的重叠，从而降
低了冲突概率。如图2所示，最近距离的从设备选择在序号为2的子注册 窗口发送注册请求REQA，最远距离的从设备选择在序号为1的子注册窗 口发送注册请求REQB。从主设备的时间轴来看，接收到的两个注册请求 之间完全没有重叠部分，且间隔至少为2W (为简化，假设这两个从设备 的RTT的计算没有任何误差)。
为了达到子注册窗口之间确保注册请求不会有任何重叠，每个子注册 都需考虑Max RTT和Min RTT的差值，因此该方法不适合所允许的距离范 围较大的包交换网络。例如该方法并不适合EP0N网络，应为EP0N支持的 范围为0 20km，其RTT的最大差别大约为200us。在EPON网络中采用这 种方法，这就意味着每个子注册窗口的大小至少在200us以上。该方法一 方面降低了冲突概率，另一方面是子注册窗口过大对上行带宽消耗的增 加。
该方法尤其适合于所允许的距离范围较小的包交换网络。因为在这种 网络中，MaxRTT和MinRTT的差值很小，这就表示子注册窗口可以较小， 其大小基本取决于发送注册请求的时间和RTT的波动范围。本方法不关注 从设备产生随机数的方式。
下面以基于同轴电缆传输以太网帧的EOC网络(EOC， Ethernet over Cable)为例。
在EOC网络中， 一个局端设备通过同轴电缆与多个用户端设备相连， EOC网络采用TDM方式控制多个用户端设备到局端设备的上行通信，新激活的用户端设备需进行注册。局端设备负责分配每个注册过用户端设备的 上行时间片，为让新激活的用户端设备发送注册请求，局端设备周期性发
送发现授权帧(Discovery GATE)、注册窗口给所有用户端设备。Discovery GATE中包含了如下信息
*注册窗口的起始时刻；
*注册窗口包含的子注册窗口的数量(Y个，Y〉二l); 參子注册窗口的大小(持续时间)
E0C系统中定义离局端设备最近合法距离的用户端设备的RTT (往返 时延)为MinRTT;定义离局端设备最远合法距离的用户端设备的RTT为 Max RTT，完整发送一个注册请求的时间为L， L包括同步时间、前导码(缺 省长度为8字节)、注册请求帧(长度为64字节)和帧间隔IPG (缺省长 度为12字节)。E0C系统中RTT的波动范围为+/-T。
注册窗口如图l所示，包含Y (Y为正整数)个相同长度的子注册窗 口，子注册窗口按照时间顺序从1 Y依次排序；子注册窗口的大小(持 续时间)不小于L+MaxRTT-MinRTT+2*T。用户端设备选择在某个子注册 窗口发送注册请求时，在该子注册窗口的起始时刻开始发送注册请求。
新激活的用户端设备在1 Y之间随机选择一个正整数A，假设为A (K=A<=Y)，该用户端设备将在序号为A的子注册窗口的起始时刻开始发 送注册请求。
本包交换网络从设备向主设备注册方法，将注册窗口分为多个特定大 小的子注册窗口，从设备随机后退选择子注册窗口发送注册请求。该方法 可降低随机后退的注册冲突概率，提高系统带宽利用率和縮减注册时间，尤其适合于所允许的范围较小的包交换网络。
权利要求
1、一种包交换网络从设备向主设备注册方法，其特征在于定义从设备到主设备的往返时延为RTT，RTT的波动范围为+/-T；包交换网络系统中所允许的从设备至主设备的距离范围中，最近距离的从设备的RTT为Min RTT，最远距离的从设备的RTT为Max RTT；从设备发送一个注册请求所需的时间为L；主设备定期或不定期分配注册窗口并将注册窗口的相关信息告知从设备，注册窗口包含多个子注册窗口，各子注册窗口有不同的序号，子注册窗口不小于L+MaxRTT-MinRTT+2*T；从设备在子注册窗口的序号集合中随机选择某个序号A，后退到序号为A的子注册窗口发送注册请求。
2、 根据权利要求l所述的包交换网络从设备向主设备注册方法，其 特征在于，主设备告知从设备的注册窗口的相关信息包括注册窗口的起始 时刻信息、子注册窗口的数量信息、每个子注册窗口的序号信息。
3、 根据权利要求l所述的包交换网络从设备向主设备注册方法，其 特征在于，主设备告知从设备的注册窗口的相关信息包括注册窗口的起始 时刻信息、子注册窗口的数量信息、每个子注册窗口的序号信息、每个子 注册窗口的大小信息、每个子注册窗口的起始时刻信息、每个子注册窗口 的结束时刻信息。
4、 根据权利要求1所述的包交换网络从设备向主设备注册方法，其 特征在于，主设备告知从设备的注册窗口的相关信息包括注册窗口的起 始时刻、子注册窗口的数量N和子注册窗口的大小;,注册窗口包含N个相同长度的子注册窗口，子注册窗口按照时间顺序从1 N依次排序，子注 册窗口的大小不小于L+MaxRTT - MinRTT+2*T;从设备在1 N中随机选 择某个整数A，后退到序号为A的子注册窗口发送注册请求。
5、 根据权利要求l所述的包交换网络从设备向主设备注册方法，其 特征在于，每个子注册窗口的大小无需是一样的。
6、 根据权利要求l所述的包交换网络从设备向主设备注册方法，其 特征在于，从设备发送一个注册请求所需的时间L中包括了主设备接收端 用于同步的时间。
全文摘要
本发明公开了一种包交换网络从设备向主设备注册方法，主设备定期或不定期分配注册窗口并将注册窗口的相关信息告知从设备，注册窗口包含多个子注册窗口，各子注册窗口有不同的序号，子注册窗口不小于L+MaxRTT-MinRTT+2*T；从设备在子注册窗口的序号集合中随机选择某个序号A，后退到序号为A的子注册窗口发送注册请求。采用本方法能降低包交换网络注册冲突概率，提高注册效率。
文档编号H04L12/407GK101471836SQ20071009463
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者张欣明, 珂 李, 坚 程 申请人:普然通讯技术(上海)有限公司;普然技术公司