基于多层VLAN标签处理的GPON业务承载芯片实现方法与流程

本发明涉及一种GPON业务处理技术，尤其是涉及一种基于多层VLAN标签处理的GPON业务承载芯片实现方法。

背景技术：

PON(Passive Optical Network)是无源光网络的简称，是一种点到多点(P2MP)结构的无源光网络。PON由光线路终端OLT(Optical Line Terminal)、光网络单元ONU(Optical Network Unit)和无源分光器POS(Passive Optical Splitter)组成。

ITU通过的新一代无源体系结构的GPON(Gigabit-Capable PON，吉比特无源光网络)标准，将上下行速率提高到2.5Gb/s，并采用了通用成帧协议(GFP)来封装，更有效支持包括诸如话音、数据业务、视频业务、电子商务、远程教育、远程医疗等增值业务。

GPON系统采用WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)技术，实现单纤双向传输。为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：下行数据流采用广播技术；上行数据流采用TDMA(时分多址)技术。具体地，下行数据流广播方式：GPON的下行帧长为固定的125us，下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过GEMPORT(GPON中一种虚拟的接口)ID来区分不同的业务的数据，ONU通过过滤来接收属于自己的数据。上行数据流TDMA方式：GPON的上行是通过TDMA(时分复用)的方式传输数据，上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的upstream bandwidth map(上行带宽图)字段来给每个ONU分配上行时隙，这样所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺时隙而冲突。

在ONU接收用户的GEM帧数据后，上行会将GEM的数据帧映射成以太网帧，并且会将GEM帧中的Port ID字段映射为一个VLAN TAG(VLAN标签，本专利记为VP-TAG)；用户数据内部可能带有的802.1q VLAN TAG(本专利记为I-TAG)，并且可能存在多个802.1q VLAN TAG用作用户业务的映射。

因此，针对上述系统存在多层VLAN标签的GPON侧报文的情况，需要提出一种芯片方案，以支持GPON业务的灵活映射。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于多层VLAN标签处理的GPON业务承载芯片实现方法，采用环回的方式以实现对带有多层VLAN标签报文的解析和处理。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种基于多层VLAN标签处理的GPON业务承载芯片实现方法，所述方法包括对报文上行、下行方向的解析和处理，上行方向的入口报文带有VP-TAG或带有VP-TAG和至少一个I-TAG，出口报文带O-TAG；下行方向的入口报文带O-TAG，出口报文带VP-TAG或带有VP-TAG和至少一个I-TAG，其中，

所述对报文的上行方向的解析和处理过程包括：

S1，报文进入芯片后首先进行报文解析得到目的MAC地址和外层的VP-TAG，并取入端口属性；

S2，在入端口上使用所述外层的VP-TAG中的VLAN ID进行A1查找；

S3，若报文不带I-TAG，则A1查找得到转发ID，再使用所述目的MAC地址+转发ID进行A4查找，得到报文出口并在芯片出方向上完成VP-TAG替换成O-TAG的编辑；

S4，若报文带有I-TAG，则A1查找得到在出方向上指向环回通道的内部端口号及剥掉外层VP-TAG的编辑动作，剥掉外层VP-TAG的报文环回到芯片入方向，重新解析并根据所述内部端口号的属性进行查找，得到报文实际的转发ID，再使用所述目的MAC地址+实际转发ID进行A4查找，得到报文出口并在芯片出方向上完成I-TAG替换成O-TAG的编辑；

所述对报文的下行方向的解析和处理过程包括：

S1′，报文进入芯片后首先进行报文解析得到目的MAC地址和外层的O-TAG，并取入端口属性；

S2′，直接按所述O-TAG的VLAN ID得到转发ID，再使用所述目的MAC地址+转发ID进行所述A4查找，得到报文出口为在出方向上指向环回通道的内部端口号P3和去掉O-TAG并插入0个、1个或多个I-TAG的编辑动作，所述编辑动作中还包括目的逻辑端口VP-Dest；

S3′，在芯片入方向的所述内部端口号P3上采用所述目的逻辑端口VP-Dest进行查找，得到报文实际的物理出口并进行添加对应的VP-TAG的编辑。

优选地，所述上行方向的入口报文带有VP-TAG或0～2个I-TAG，出口报文带O-TAG；下行方向的入口报文带O-TAG，出口报文带VP-TAG和0～2个I-TAG。

优选地，在上行方向上，若入口报文带有1个I-TAG，则A1查找得到在出方向上指向环回通道的内部端口号P1及剥掉外层VP-TAG的编辑动作；若入口报文带有2个I-TAG，则A1查找得到在出方向上指向环回通道的内部端口号P2及剥掉外层VP-TAG的编辑动作，剥掉外层VP-TAG的报文环回到芯片入方向，重新解析并根据内部端口号P1的属性使用外层的VLAN进行A2查找或根据内部端口号P2的属性使用外层的VLAN+内层的VLAN进行A3查找，得到报文实际的转发ID。

优选地，所述步骤S3，所述A1查找得到转发ID的过程包括：在A1查找中先得到O-TAG属性和出口，再使用所述O-TAG中的VLAN取得转发ID。

优选地，所述内部端口P1和P2为全局配置，且所述内部端口P1在入方向上使能所述A2查找，所述内部端口P2在入方向上对应使能所述A3查找。

优选地，所述A1查找结果中还包含一个用于源MAC地址学习的源逻辑端口VP-Src，在所述步骤S3中，源MAC地址会学习到所述源逻辑端口VP-Src，所述步骤S4中，源逻辑端口VP-Src会随着环回带回到芯片入方向，源MAC地址会学习到环回带回到芯片入方向的源逻辑端口VP-Src。

优选地，所述源逻辑端口VP-Src在下行方向会成为所述目的逻辑端口VP-Dest。

优选地，所述步骤S2′中，目的逻辑端口VP-Dest会随着环回带回到芯片入方向，下行方向的源MAC地址会学习到Uplink口上。

优选地，所述方法还包括在上行方向和下行方向对报文进行流控。

优选地，所述上行方向对报文的流控处理包括：在报文入方向上直接基于外层的VP-TAG进行入方向限速或在环回后使用访问控制列表ACL基于I-TAG匹配出对应流量进行入方向限速；出方向上，基于出端口进行限速；

所述下行方向对报文的流控处理包括：在报文入方向上基于入端口进行限速，出方向可在环回后使用访问控制列表ACL基于I-TAG匹配出对应流量进行出方向限速，或直接基于出端口进行出方向限速。

与现有技术相比，本发明提出一种芯片方案，能够在单芯片内处理GPON侧数据包的多层VLAN，完成业务映射，同时支持内层VLAN的流控。

附图说明

图1是GPON系统的结构示意图；

图2是本发明基于多层VLAN标签处理的GPON业务承载芯片实现方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明所揭示的一种基于多层VLAN标签处理的GPON业务承载芯片实现方法，用于在GPON系统中存在VP-TAG/VP-TAG+I-TAG/VP-TAG+I-TAG1+I-TAG2等多层VLAN标签的情况下，支持GPON业务的灵活映射，同时支持用户业务的双向流控。

本实施例分上行方向和下行方向两部分描述。

在上行方向上，如图1所示，GPON侧的入口报文带有VP-TAG标签，视情况可能存在0-2个I-TAG，出口报文带O-TAG。

结合图2所示，本实施例对报文的上行方向的解析和处理过程包括：

S1，报文从入方向进入芯片后，首先进行报文解析得到目的MAC地址(MACDA)和外层的VP-TAG，并取入端口属性。

S2，入端口上使能A1查找，A1查找使用外层VP-TAG中的VLAN ID进行查找。

在A1查找结果中包含一个源逻辑端口VP-Src，用于源MAC地址的学习。

S3，若报文不带内层I-TAG，即对应图1中格式为VP-TAG+Payload的报文，则在A1查找中直接得到O-TAG属性和出口，使用O-TAG中的VLAN取得转发ID，再使用目的MAC地址+转发ID进行A4查找后，得到转发属性，转发属性包含出口和编辑动作，出口为Uplink口，编辑动作为在芯片出方向上完成O-TAG的替换编辑。

在该过程中，源MAC地址会学习到源逻辑端口VP-Src。

S4，若报文带有I-TAG，则A1查找得到在出方向上指向环回通道的内部端口号及剥掉外层VP-TAG的编辑动作，剥掉外层VP-TAG的报文环回到芯片入方向，重新解析并根据内部端口号的属性进行A2或A3查找，得到报文实际的转发ID，再使用目的MAC地址+实际转发ID进行A4查找，得到报文上行Uplink出口并在芯片出方向上完成I-TAG替换成O-TAG的替换编辑。

具体地，若报文带有1个I-TAG，即对应图1中格式为VP-TAG+I-TAG+Payload的报文，则在A1查找结果中得到内部端口号P1，编辑动作为剥掉外层VLAN TAG；若报文带有2个I-TAG，即对应图1中格式为VP-TAG+I-TAGl+I-TAG2+Payload的报文，则在A1查找结果中得到内部端口号P2，编辑动作也为剥掉外层VLAN TAG。

其中，P1端口和P2端口为全局配置，在出方向上指向环回通道，即将报文剥掉外层VLAN TAG并将其环回到芯片入方向。

端口P1在芯片入方向上使能A2查找，A2查找使用外层VLAN(即外层I-TAG)进行查找，端口P2在芯片入方向上使能A3查找，A3查找使用外层VLAN+内层VLAN(即外层I-TAGl+内层I-TAG2)进行查找。

即若报文带有1个I-TAG，则剥掉VP-TAG的报文环回到芯片入方向，重新解析，并按P1上的属性进行A2查找，取得报文真正的转发VLAN；若报文带有2个I-TAG，则剥掉VP-TAG的报文环回到芯片入方向，重新解析，并按P2上的属性进行A3查找，取得报文真正的转发VLAN。在此过程中，源逻辑端口VP-Src会随着环回带回到芯片入方向。

然后从转发VLAN中取得转发ID，然后同样按照目的MAC地址+实际转发ID进行A4查找后，得到Uplink出口，并在芯片出方向上完成O-TAG的替换编辑，即将报文中的I-TAG替换成O-TAG，最后变为O-TAG+Payload出口报文格式。在此过程中，源MAC地址会学习到环回带回芯片入方向的源逻辑端口VP-Src。

上述源逻辑端口VP-Src，在下行方向时，会成为目的逻辑端口VP-Dest，并对应到一个编辑动作，按需插入0、1或多个I-TAG，编辑动作中包含了目的逻辑端口VP-Dest。

上述具体描述了带有1个或2个I-TAG的报文处理过程，可以很容易扩展到带有3个以上多层I-TAG报文，如若带有3个I-TAG，则在A1查找结果中得到内部端口号P4，编辑动作为剥掉外层VLAN TAG，在出方向上也指向环回通道，端口P4在芯片入方向上使能A4查找，A3查找使用外层VLAN+内层VLAN1+内层VLAN2(即外层I-TAGl+内层I-TAG2+内层I-TAG3)进行查找，取得报文真正的转发VLAN，后面的查找转发过程与上述描述同，这里便不再赘述。

在下行方向上，如图1所示，GPON侧的入口报文带有O-TAG标签，出口报文带VP-TAG，视情况可能存在0、1或多个I-TAG。

结合图2所示，本实施例对报文的下行方向的解析和处理过程包括：

S1′，报文进入芯片后首先进行报文解析得到目的MAC地址和外层的O-TAG，并取入端口属性。

S2′，入端口上不使能查找，直接按O-TAG的VLAN ID得到转发ID，再使用目的MAC地址+转发ID进行A4查找，得到报文出口为在出方向上指向环回通道的内部端口号P3，编辑动作为去掉O-TAG并按需插入0个、1个或多个I-TAG的编辑动作。

编辑动作中还包括目的逻辑端口VP-Dest，该目的逻辑端口VP-Dest会随着环回带回到芯片入方向，下行方向源MAC地址会学习到Uplink口上。

S3′，在芯片入方向的内部端口号P3上采用目的逻辑端口VP-Dest进行查找，得到报文实际的物理出口，编辑动作为添加对应的VP-TAG。

在上述报文处理过程中，本发明还包括业务的上行、下行双向的流控。结合图2所示，上行方向，可直接基于VP-TAG进行入方向限速。也可在环回后使用ACL基于I-TAG匹配出对应流量进行入方向限速；出方向可基于出端口进行限速。下行方向，入方向可基于入端口进行限速，出方向可在环回后使用ACL基于I-TAG匹配出对应流量进行出方向限速，也可直接基于出端口进行出方向限速。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。