专利名称：Atm无源光网络中测距的实现方法
技术领域：
本发明涉及ATM无源光网络中的测距技术，尤指一种能在ATM无源光网络中光线路终端(OLT)与光网络单元(ONU)之间实现测距的同时，最大程度的保证业务质量的测距方法。
由于网络化时代的到来，各种功能日益强大的通信网络飞速发展以满足人们与日俱增的需求。ATM无源光网络(APON)就是其中之一，其是将基于信元传输的ATM宽带业务与无源光网络(PON)技术结合在一起，以光纤作为传输媒质，可提供高速数据和宽带业务处理的通信网，频带宽、容量大。所谓PON就是在光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)之间，也就是在局端和远端用户之间，没有任何有源电子设备的光接入网。在APON中一个OLT可同时连接多个ONU，因此，APON不仅可更灵活地提供宽带多媒体业务，且允许接入网中的多个用户共享整个带宽。
在APON系统中局端OLT和各个远端ONU通过光纤和光分配器连接，由于各个ONU到OLT的逻辑距离不同，会导致由不同ONU到达OLT的数据相位各不相同，结果造成各个ONU到达OLT的数据冲突，引起数据丢失。为保证各个ONU在逻辑距离上保持相同，使得各个ONU按照一定的相位将数据不冲突地接入局端，便采用测距的方法解决这个问题，实现OLT和ONU之间距离的测量。
目前，ITU-T对APON推出的标准有G.983.1和G.983.2，分别定义了传输媒介层的规范；及高层管理实体接口的规范。其中，传输媒介层又分为传输会聚子层(TC层)和物理媒介层两部分，测距即属于G.983.1对TC层规范的一部分。
按照G.983.1对测距的定义，其具体的测距流程以及同测距相关的OLT和ONU之间的相位规范点间的关系，如图1所示。在图1中，TiS1和TiS2表示局端电/光转换时延；Tpd表示信号在光纤上的传输时延；TiO1和TiO2表示远端电/光转换时延；Ts为基本信元传输时延，由ONU中的PON信号处理产生；Td为通过测距和换算而得到的等效延时值，在155Mbps系统中0≤Td≤32000bit。Tconst是规定的各个ONU要达到的相同逻辑距离，一般有4T(50公里)和2T(25公里)两种规格；T响应为ONU的响应时间。根据上述参数，Tconst和每个ONU的T响应值应为Tconst＝TiS1+Tpd+TiO1+Ts+Td+TiO2+Tpd+TiS2T响应<ONU>＝TiO1+Ts+Td+TiO2当Td＝0，即没有测距时，T响应<ONU>＝TiO1+Ts+TiO2在正常运行状态下，即对测距成功后的ONU而言，对于所有ONU的均衡往返时延都应该有相同的常量Tconst。也就是说对于所有正常运行状态的ONU，它们具有相同的逻辑距离，这样各个正常工作的ONU就可以在OLT侧不冲突地接入数据。
在测距过程中，OLT除了向ONU下发配置消息外，还需要打开测距窗口。这个测距窗口其实就是将线路的某一段带宽屏蔽掉，以便被测ONU向OLT发的测距物理层操作管理维护(PLOAM)信元能够出现在该段屏蔽区段内而不受其它数据的影响，然后OLT的TC层根据抓到的信元来结束测距计时，从而得到线路和处理的延时，最后根据该延时计算出所需的Td，并下发给ONU。
但是，现在的测距流程只是将各个ONU的延时值测量出来而没有对延时值的合法性给出确切的判断条件，在G.983.1中提出在三次测距过程中，只要两次测距延时值之差小于某个范围就认为成功。但实际上如果测距获得的延时值超过了4T，而且三次延时值一样，表面上看测距成功了，但实际上此时延时值已经非法。如果延时值不合法，就会造成ONU向OLT接入数据相位的错误，进而严重影响到其他ONU数据的接入。另外，现有的测距流程中也没有对ONU运行状态的判断，如此，有可能会导致OLT对ONU的错误操作。因为，OLT需要ONU在测距成功后对局端配置的消息进行响应，如果ONU无响应，则虽然ONU测距成功，而OLT仍认为该ONU处于非正常状态，那么，OLT为了保证系统的运行，就要对该非正常工作的ONU进行相应的处理，如此就会产生误处理。
还有，在测距过程中会或多或少地占用一部分固定带宽，从而影响那些对时延和抖动敏感的业务。而且如果一个ONU的固定带宽越大，其由于测距而引起的固定带宽损失也就越多，那么在频繁测距的情况下，就会对业务造成一定的影响，损伤业务质量(QOS)。
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种ATM无源光网络中测距的实现方法，使得测距的可靠性和准确度更高，使ONU在测距后能快速的进入正常工作状态，进而保证系统的正常运行。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种ATM无源光网络中测距的实现方法，至少包括以下的步骤a.光线路终端(OLT)向光网络单元(ONU)发测距的配置消息；b.光线路终端(OLT)开测距窗口，等待捕捉光网络单元(ONU)上发的测距物理层操作维护管理(PLOAM)，并开始计时；c.光线路终端(OLT)捕捉到光网络单元(ONU)上发的测距物理层操作维护管理(PLOAM)，停止计时；d.判断该延时值是否在规定时间内得到？如果不是，则结束测距；否则，再判断该延时值是否处于所开的测距窗口内？如果不是，则结束测距；否则，再判断相邻两次的延时值差是否在固定范围内？如果不是，则测距失败的次数加一，然后判断是否已三次测距失败？进入步骤e；否则，测距成功的次数加一，然后判断是否已三次测距成功？进入步骤f；e.如果三次测距失败，则结束测距并通知网管失败原因；否则，返回步骤b；
f.如果三次测距成功，则进入步骤g；否则，返回步骤b；g.光线路终端(OLT)根据测距结果计算并调整等效延时值，光线路终端(OLT)向光网络单元(ONU)下发结束测距的配置消息，光网络单元(ONU)收到该消息后发回应消息；h.光线路终端(OLT)收到光网络单元(ONU)的回应消息，通知网管测距成功，并设置ONU的运行状态为正常工作状态；否则，光线路终端(OLT)下发非正常运行消息，通知网管失败原因，并结束测距。
该方法还进一步包括以下的步骤如果第一次测距成功，光线路终端(OLT)按第一次的测距结果重新开测距窗口。
步骤d中所述的规定时间为300ms。步骤d中所述的固定范围为2bit。步骤g中所述的测距结果为三次成功测距结果的平均值。
由上述方案可见，本发明所提供的ATM无源光网络中测距的实现方法，在测距过程中加入了对测距得到的延时值合法性的判断，以及对ONU运行状态的判断，这样，就可以使测距所得到的延时值可靠性和准确度更高，不会由于延时值的不合法性导致ONU向OLT接入数据错误。也可以使ONU在测距后能快速进入正常工作状态，不会因为测距完成后ONU没有及时响应，影响到OLT对ONU的正常处理，而导致系统运行出现问题。另外，本发明还可以在测距过程中加入带宽补偿的处理，使被测距窗口淹没的数据有机会发送，以减小测距过程对业务的影响，从而达到提高业务服务质量的目的。
有关本发明的详细说明及技术内容，配合
如下图1为G.983.1中规定的与测距相关的OLT和ONU之间相位规范点间的关系示意图；图2为本发明准备测距时OLT向被测距ONU下发的配置消息示意图；图3为获得合法延时后OLT向ONU下发的配置消息示意图；图4为获得合法延时后ONU对OLT所发配置消息的响应消息示意图；图5为本发明测距方法实现的流程图。
请参见图5所示，本发明的测距过程主要包括以下几个阶段(1)OLT通过下行PLOAM信元，向被测距ONU下发配置消息。如图2所示，配置消息包括上行Rx控制消息Upstream_Rx_Control、上行开销消息Upstream_Overhead、分配PON_ID消息Assign_Pon_ID及授权分配消息Grant_Allocation。这四个消息下发给ONU后，被测ONU根据接收到的消息牵引状态机的变化，以及根据消息内容配置本地的上行开销、PON_ID、数据授权和PLOAM授权。
(2)开测距窗口。测距窗口展开的目的是将线路上的某一段带宽不允许ONU向上接入数据，因为被测ONU的位置不确定，所以它向OLT发送的测距PLOAM信元可能会出现在测距开始后的任意位置。OLT接收时如果在开启的测距窗口中落入了数据信元、普通PLOAM信元等，就会得到不准确的测距结果。因此在一段带宽内OLT不发任何许可给ONU，以避免上述情况的发生。一般，第一次开测距窗口是预估ONU的距离然后开窗口，比如ONU大约在15公里，那么就可以开10～20公里的窗口；但如果不知道ONU的大约位置可以开0～50公里的窗口，基本上等于Tconst。而此时损失的固定带宽，在第5部分带宽补偿的步骤中会得到弥补。
(3)多次测距同时进行测距延时值合法性判断。先进行第一次测距，即OLT的TC层捕捉ONU上发的测距PLOAM，抓到后便结束测距计时，并判断该延时值是否合法。由于G.983.1规定如果得到三次成功的合法的测距延时值就认为获取延时值成功，因此，如果第一次测距延时值合法，就以第一次得到的延时值为基准开较小的测距窗口进行第二、第三次测距，因为此时ONU的位置已经大致确定，可以减小对固定带宽的占用，得到延时值后判断其合法性。每次判断测距延时值是否合法主要需确认以下几点a.判断是否在规定时间内得到延时值？在G.983.1中建议300ms为响应的最大等待时间。如果不符合，必须马上停止测距。
b.判断得到的延时值是否大于测距窗口的最小值、小于测距窗口的最大值？因为如果测得的延时值超出了测距窗口所规定范围，得到的延时值就是非法的，如果仍被认为是正确值就有可能导致严重错误。因此，如果不符合，必须马上停止测距。
c.判断相邻两次测得的延时值之差是否在一定范围内？该一定范围按bit确定，G.983.1建议以第一次获得的延时值为标准，后面测距获得的延时值与其比较一般差不超过2bit。
如果不满足上面的条件，那么就认为当次获得延时值失败。若失败三次就认为对该ONU的测距失败。
(4)若得到了合法的延时值，则OLT就向ONU下发一系列配置消息来完成整个测距过程。
获得合法的延时值后，OLT向ONU下发的配置消息如图3所示，包括测距时间消息Ranging_Time，将测得的延时值通过该消息下发给该ONU；配置VP/VC消息Config_VP/VC，配置VP/VC用于带内通信；搅拌VP消息Churned_VP决定是否对该VP进行加密。BER间隔消息Ber_interval，决定ONU多长时间向OLT报一次误码。分时隙授权配置消息Divided_Slot_Grant_Config，配置该ONU的分时隙许可值、微时隙符合长度及其偏移量。
如果测距失败，则下发释放PON_ID消息Deactive_Pon_ID，对指定的ONU去激活，以使该ONU可以接受下一次测距。
需要说明的是ONU必需对Config_VP/VC、Churned_VP和Ber_interval进行响应，也就是说当ONU接受到这些消息时，分别向OLT发送Acknowledge_Config_VP/VC、Acknowledge_Churned_VP和Acknowledge_Ber_interval，如图4所示。若ONU没有对它们中的任何一条响应就认为ONU处于非正常运行状态，则OLT下发Deactive_Pon_ID消息，激活指定的ONU，并通知网管失败原因，同时结束测距。如果OLT收到ONU的所有回应消息，则认为ONU的运行状态为正常工作状态，OLT通知网管测距成功，并设置ONU的运行状态为正常工作状态。
根据三次成功测得的合法延时值计算出测距结果的平均值，再通过该值计算出Td值，并参照该ONU应该具有的Tconst值调整Td。
另外，本发明在测距过程中所损失的带宽可以通过带宽补偿的方法加以弥补，具体做法就是由ONU计算出损失的固定带宽大小，将该部分带宽加入到优先级最高的恒定比特率(CBR)动态带宽申请队列中，重新给其分配带宽。如此，可将测距引起的业务QOS的损伤降至最低，从而保证业务QOS，同时也保护用户的利益。该带宽补偿的方法已另案申请。
权利要求
1.一种ATM无源光网络中测距的实现方法，其特征在于该方法至少包括以下的步骤a.光线路终端(OLT)向光网络单元(ONU)发测距的配置消息；b.光线路终端(OLT)开测距窗口，等待捕捉光网络单元(ONU)上发的测距物理层操作维护管理(PLOAM)，并开始计时；c.光线路终端(OLT)捕捉到光网络单元(ONU)上发的测距物理层操作维护管理(PLOAM)，停止计时；d.判断该延时值是否在规定时间内得到？如果不是，则结束测距；否则，再判断该延时值是否处于所开的测距窗口内？如果不是，则结束测距；否则，再判断相邻两次的延时值差是否在固定范围内？如果不是，则测距失败的次数加一，然后判断是否已三次测距失败？进入步骤e；否则，测距成功的次数加一，然后判断是否已三次测距成功？进入步骤f；e.如果三次测距失败，则结束测距并通知网管失败原因；否则，返回步骤b；f.如果三次测距成功，则进入步骤g；否则，返回步骤b；g.光线路终端(OLT)根据测距结果计算并调整等效延时值，光线路终端(OLT)向光网络单元(ONU)下发结束测距的配置消息，光网络单元(ONU)收到该消息后发回应消息；h.光线路终端(OLT)收到光网络单元(ONU)的回应消息，通知网管测距成功，并设置ONU的运行状态为正常工作状态；否则，光线路终端(OLT)下发非正常运行消息，通知网管失败原因，并结束测距。
2.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于该方法还进一步包括以下的步骤如果第一次测距成功，光线路终端(OLT)按第一次的测距结果重新开测距窗口。
3.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于步骤d中所述的规定时间为300ms。
4.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于步骤d中所述的固定范围为2bit。
5.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于步骤g中所述的测距结果为三次成功测距结果的平均值。
全文摘要
本发明公开了一种ATM无源光网络中测距的实现方法,关键在于该方法至少包括以下的步骤:a.OLT向ONU发测距的配置消息;b.OLT开测距窗口,等待捕捉ONU上发的测距物理层操作维护管理(PLOAM),并开始计时;c.捕捉到PLOAM后,即停止计时,并判断测距结果的合法性;d.如果三次测距失败,则结束测距并通知网管失败原因;否则,回步骤b;如果三次测距成功,根据测距结果计算并调整等效延时值,OLT向ONU下发结束测距的配置消息,ONU收到该消息后发回应消息,若无回应则认为测距失败,结束测距并通知网管失败原因;否则,返回步骤b。
文档编号H04B10/12GK1383276SQ0111539
公开日2002年12月4日 申请日期2001年4月25日 优先权日2001年4月25日
发明者刘耀, 蒋作谦 申请人:华为技术有限公司