本发明涉及通信领域的带宽分配技术， 尤其涉及一种无源光网络中上 行带宽分配的方法和系统。 背景技术

吉比特无源光网络（ GPON , Gigabit-Capable Passive Optical Network ) 技术是无源光网络 ( PON, Passive Optical Network )技术中的一个重要分 支， 与其它 PON技术类似， GPON也是一种釆用点到多点拓朴结构的无源 光接入技术。 GPON系统的拓朴结构如图 1所示， GPON由局侧的光线路 终端 （OLT, Optical Line Terminal ), 用户侧的光网络单元（ONU, Optical Network Unit )以及光分配网络（ ODN, Optical Distribution Network )组成， 通常釆用点到多点的网络结构。 ODN由单模光纤、 光分路器、 光连接器等 无源光器件组成， 为 OLT和 ONU之间的物理连接提供光传输媒质。

在 GPON系统中， 下行方向 （由 OLT到 ONU方向） 的数据传输釆用 广播方式， 每个 ONU分别接收所有的帧， 再根据 ONU-ID、 吉比特无源光 网络封装方法的端口标识（ GEM-Port ID )、 分配标识（ Allocation-ID )来获 取属于自己的帧。 对于上行方向 （从 ONU到 OLT方向） 的数据传输， 由 于各个 ONU需要共享传输媒质， 因此各个 ONU在 OLT通过上行带宽映射 域（US BWmap )分配给自己的时隙内传输上行数据。 US BWmap的结构 如图 2所示， US BWmap由 N个分配结构 （ Allocation Structure )组成， 每 个分配结构由 Alloc-ID (带宽分配标识， Allocation Identifier )域、 带宽分 配选项（ Flags )域、带宽起始时间（ StartTime )域、带宽结束时间（ StopTime ) 域和循环冗余校验码（CRC, Cyclic Redundancy Check )域组成。 其中， Alloc-ID域中通常为传输容器（T-CONT, Transmission Container )标识； Flags域中有 12位比特（比特 11~0 ), 比特 10用于通知 ONU在该上行带宽 中发送物理层操作管理和维护 （ PLOAM , Physical Layer Operations Administration and Maintenance ) 消息 , 比特 6-0为保留。

当 ONU接收到一个 Allocation Structure时， 如果 ONU根据 Alloc-ID 判断此 Allocation Structure是分配给自己的，则 ONU对接收到的 Allocation Structure中的数据进行 CRC校验；如果校验结果正确， ONU将在 Allocation Structure 指示的 StartTime 时刻开始发送带宽分配标识为 Alloc-ID 的 T-CONT中的数据，在 StopTime时刻停止发送数据。为防止不同 ONU发送 的上行数据之间发生冲突， 不同 ONU发送的上行数据之间存在保护时间 ( Guard time ), 每个 ONU在 OLT分配的一段连续的时间内发送上行数据， 这段连续的时间称为一个 ONU的上行突发时隙。 ONU在一个上行突发时 隙发送的数据的结构如图 3所示， ONU在一个上行突发时隙内发送的数据 包括前导、 定界、 比特间插奇偶校验（BIP, Bit Interleaved Parity )域、 ONU 标识、 指示域、 PLOAM 消息以及 n组动态带宽报告 （ DBRu, Dynamic Bandwidth Report upstream )和净荷（ n为整数， JL n > 0 ); 其中， PLOAM 消息与第一组 DBRu和净荷是 OLT在下行帧内分配给该 ONU的第一个分 配时隙， 对应 OLT下行帧的 BWmap中的一个 Allocation Structure, 分配时 隙的开始时间即为 Allocation Structure中的 StartTime的时间， 分配时隙的 结束时间即为 Allocation Structure中的 StopTime的时间。

为检验及纠正 OLT收到的 ONU发送的上行数据中存在的误码， ONU 发送的上行数据经过前向纠错（FEC, Forward Error Correction )编码后发 送给 OLT, FEC编码的范围如图 3所示， 从上行突发时隙的 BIP域开始， 到最后一组净荷域结束。 现有的 GPON系统关于 FEC的相关技术中釆用了 瑞德索罗门 （RS , Reed-Solomon )编码， 它是基于块的编码， 它取一个固 定尺寸的数据块并在其结尾处增加额外的冗余 比特， 该固定尺寸的数据块 和该增加额外的冗余比特构成一个码字。 釆用上述方法将 FEC保护范围的 数据均进行 FEC编码后发送给 OLT, OLT处的 FEC解码器使用这些额外比 特处理接收到的数据流， 发现错误， 纠正错误， 并获取 ONU发送的原始数 据。

在上述釆用的 RS编码中， 通常 ONU的 FEC编码器取出 m个固定尺 寸的数据块后， 最后剩余数据的长度少于所述的固定尺寸。 为使最后剩余 数据的长度等于所述固定尺寸，需要在最后剩 余数据的前面增加额外的 "0" 字节 （"0" 填充字节）， 编码器对增加了 "0" 字节的最后剩余数据计算校 验字节； 然后 ONU将增加的 "0" 字节移除， 传输最后剩余的数据和校验 字节给 OLT; OLT接收 ONU传输的数据后， 对于最后的剩余数据， 在解码 前插入额外 "0" 字节到码字前端， 解码结束后， 增加的 "0" 字节再一次 被移除。 由此可以看出， 上述增加的 "0" 字节以及移除 "0" 字节的过程 比较繁瑣， 这增加了 OLT和 ONU处理 FEC编码后数据的复杂度。 发明内容

有鉴于此， 本发明的主要目的在于提供一种无源光网络中 上行带宽分 配的方法和系统， 以解决现有上行带宽分配过程中的处理 FEC编码数据复 杂的问题。

为达到上述目的， 本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种无源光网络中上行带宽分配 的方法， 该方法包括： 光线路终端 （OLT )通过上行带宽映射域为光网络单元（ONU ) 分配 上行带宽， 其中， 为 ONU分配的连续传输容器 （T-CONT ) 的传输总净荷 长度 B为： 所述 ONU釆用前向纠错（FEC )编码时的一个码字所包含的数 据字节长度 L与正整数 n的乘积，再减去 ONU发送的上行突发时隙中除净 荷外受 FEC保护内容的字节长度 R, 即 B=Lxn-R字节； 所述 ONU根据 OLT分配的 T-CONT总带宽大小组装上行数据并发送 给所述 OLT。

该方法进一步包括：

所述 OLT为 ONU分配的第一个 T-CONT传输的净荷长度为 Lxm-H字 节， 其中， H为 ONU发送的上行突发时隙中净荷前面受 FEC保护的内容 的字节长度；

为 ONU分配的最后一个 T-CONT传输的净荷长度为 Lxk-T字节，其中， T为 ONU发送的上行突发时隙中净荷后面受 FEC保护的内容的字节长度； 为 ONU分配的非第一个且非最后一个 T-CONT传输的净荷长度为 Lxp 字节，其中， L表示 ONU釆用 FEC编码时的一个码字包含的数据字节长度， m、 k为正整数， JL m, k、 p < n, H+T=R。

该方法进一步包括： 在所述 ONU根据 OLT分配的 T-CONT总带宽大 小组装上行数据时， 如果某个 T-CONT 中没有足够的数据需要发送， 则发 送空闲帧。

本发明还提供了一种无源光网络中上行带宽分 配的系统， 该系统包括：

OLT和 ONU, 其中，

所述 OLT, 用于通过上行带宽映射域为 ONU分配上行带宽， 其中， 为 ONU分配的连续 T-CONT的传输总净荷长度 B为： 所述 ONU釆用 FEC编 码时的一个码字所包含的数据字节长度 L与正整数 n的乘积， 再减去 ONU 发送的上行突发时隙中除净荷外受 FEC 保护内容的字节长度 R , 即 B=Lxn-R字节；

所述 ONU,用于根据 OLT分配的 T-CONT总带宽大小组装上行数据并 发送给所述 OLT。

所述 OLT进一步用于， 为 ONU分配的第一个 T-CONT传输的净荷长 度为 Lxm-H字节，其中，Η为 ONU发送的上行突发时隙中净荷前面受 FEC 保护的内容的字节长度；

为 ONU分配的最后一个 T-CONT传输的净荷长度为 Lxk-T字节，其中， T为 ONU发送的上行突发时隙中净荷后面受 FEC保护的内容的字节长度； 为 ONU分配的非第一个且非最后一个 T-CONT传输的净荷长度为 Lxp 字节，其中， L表示 ONU釆用 FEC编码时的一个码字包含的数据字节长度， m、 k为正整数， JL m, k、 p < n, H+T=R。

所述 ONU进一步用于， 在根据 OLT分配的 T-CONT总带宽大小组装 上行数据时， 如果某个 T-CONT中没有足够的数据需要发送， 则发送空闲 帧。

本发明所提供的一种无源光网络中上行带宽分 配的方法和系统， 由 OLT通过上行带宽映射域为 ONU分配上行带宽， 其中， 为 ONU分配的连 续 T-CONT的传输总净荷长度 B为： ONU釆用 FEC编码时的一个码字所 包含的数据字节长度 L与正整数 n的乘积，再减去 ONU发送的上行突发时 隙中除净荷外受 FEC保护内容的字节长度 R, 即 B=Lxn-R字节； ONU根 据 OLT分配的 T-CONT总带宽大小组装上行数据并发送给 OLT。 通过本发 明的方法和系统， ONU对取出的整数个固定尺寸的数据块分别进行 FEC编 码， 避免了在最后剩余数据的前面增加额外的 "0" 字节， 降低了 ONU和 OLT处理 FEC编码数据的复杂度， 提高了 ONU的编码效率和 OLT的解码 效率。 附图说明

图 1为现有技术中 GPON系统的拓朴结构示意图；

图 2为现有技术中 GPON的下行帧中 US BWmap的结构示意图； 图 3 为现有技术中 ONU在一个上行突发时隙内发送数据的结构示意 图；

图 4为本发明一种无源光网络中上行带宽分配的� �法流程图。 具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方 案进一步详细阐述。 为解决现有技术中 ONU发送的上行数据釆用 FEC编码时， 剩余的最 后数据的长度小于 FEC编码釆用的固定尺寸的问题， 本发明提出一种无源 光网络中上行带宽分配的方法， 如图 4所示， 该方法主要包括以下步骤： 步骤 401 , OLT通过上行带宽映射域为 ONU分配上行带宽， 其中， 为 ONU分配的连续 T-CONT可以传输的总净荷长度 B为： ONU釆用 FEC编 码时的一个码字所包含的数据字节长度 L与正整数 n的乘积， 再减去 ONU 发送的上行突发时隙中除净荷外受 FEC 保护的内容的字节长度 R, 即 B=Lxn-R字节。

殳设 ONU发送的一个上行突发时隙中净荷部分前面受 FEC保护的内 容的字节长度为 H, ONU发送的一个上行突发时隙中净荷部分后面受 FEC 保护的内容的字节长度为 T, 自然的 H+T=R, 那么本发明提供一种较佳的 T-CONT的带宽分配方式为： OLT为 ONU分配的第一个 T-CONT可以传输 的净荷长度为 Lxm-H, OLT为 ONU分配的最后一个 T-CONT可以传输的 净荷长度为 Lxm-T,为 ONU分配的非第一个且非最后一个 T-CONT可以传 输的净荷长度为 Lxp字节； 其中， L表示 ONU釆用 FEC编码时的码字长 度， m、 k、 p为正整数， 且111、 k、 p < n, H为 ONU发送的一个上行突发 时隙中净荷部分前面受 FEC保护的内容的字节长度，Τ为 ONU发送的一个 上行突发时隙中净荷部分后面受 FEC保护的内容的字节长度。

当然， 本发明的 T-CONT的带宽分配方式并非局限于这一种， 也可以 有其他的 T-CONT的带宽分配方式， 总之， 只要满足总带宽 B=Lxn-R字节 这一条件下的任何 T-CONT的带宽分配方式， 都能避免 ONU在进行 FEC 编码时， 最后剩余数据的长度少于固定尺寸的情况出现 ， 也都应属于本发 明的保护范围。 对应于 GPON系统中， 由于 ONU在进行 FEC编码时， 其编码范围是 从图 3所示上行突发时隙的 BIP域开始， 到最后一组净荷域结束， 且 FEC 编码的数据块长度为固定尺寸， ONU发送的一个上行突发时隙中净荷部分 前面受 FEC保护的内容为 BIP、 ONU标识和指示域， 其总长度 H为 3个字 节， ONU发送的一个上行突发时隙中净荷部分后面受 FEC保护的内容的字 节长度 T为 0,那么 R=H+T=3+0=3;因此，只要 OLT为 ONU分配的 T-CONT 的总带宽 B满足： B=Lxn-3字节 （n为整数， JL n > l ), 即能避免 ONU在 进行 FEC编码时， 最后剩余数据的长度少于固定尺寸的情况出现 。

步骤 402, ONU根据 OLT分配的 T-CONT总带宽大小组装上行数据并 发送给 OLT。 详细阐述。

在本发明实施例的 GPON系统中， ONU的上行数据进行 FEC编码， 釆用了基于块的编码， 取一个长度为 232字节的数据块进行 FEC编码并计 算得到 16字节的冗余字节， 将这 16字节的冗余字节放在 232字节的数据 信息结尾处，上述 232字节的数据信息和 16字节的冗余字节构成了一个 248 字节的码字 （上述 FEC算法只是本发明的一个实例， 本发明也可以釆用其 他的 FEC算法）。

OLT 给 ONU 分配的连续 T-CONT 可以传输的总净荷长度 B 为： B=232xn-R字节， 其中 n为整数， 且11 > 1 , R为 ONU发送的上行突发时隙 中除净荷外受 FEC保护的内容的字节长度， R=H+T; 其中， H为 ONU发 送的上行突发时隙中净荷前面受 FEC保护的内容的字节长度， T为 ONU发 送的上行突发时隙中净荷后面受 FEC保护的内容的字节长度， 且在现有的 GPON 系统中， H=3 , T=0。 例如： OLT通过下行帧的 BWmap域的三个 Allocation Structure给 ONU的三个 T-CONT分配了连续的上行传输带宽， 第一个 Allocation Structure对应的该 ONU的 T-CONT中传输的净荷长度为 461 (即 461=232x2-3 )字节； 第二个 Allocation Structure对应的该 ONU的 T-CONT 中传输的净荷长度为 2320 (即 2320=232x 10 ) 字节； 第三个 Allocation Structure对应的该 ONU的 T-CONT中传输的净荷长度为 4176(即 4176=232x 18-0 )字节。 OLT给 ONU分配的总带宽 B可以传输 6957字节的 净荷 (即 B=232x30-3 )。

ONU收到 OLT发送的上述 Allocation Structure后， 按照各 T-CONT的 上行带宽的大小准备发送的数据， 如果某个 T-CONT中没有足够的数据需 要发送， 则 ONU发送空闲帧； ONU组装好发送的上行突发时隙的各部分 数据后， ONU的 FEC编码器对各部分数据分别进行 FEC编码， FEC的编 码范围从上行突发时隙的 BIP域开始， 到最后一组净荷域结束。 由于第一 个 T-CONT的前 229个字节的数据与总共三个字节的 BIP、 ONU标识和指 示域的数据一起进行 FEC编码， 第二个和第三个 T-CONT的上行带宽为可 以传输 232字节整数倍的净荷， 因此 BIP、 ONU标识和指示域的数据、 第 一个 T-CONT中的数据、 第二个 T-CONT中的数据、 以及第三个 T-CONT 中的数据的总和为 232字节的整数倍， 也就是说， FEC编码器不需要在最 后剩余的数据前添加 "0" 字节完成 FEC编码。

在上述实施例中， 第一个 T-CONT的带宽可以传输 Lxm-H字节（m为 整数， 且 m > 1 , H=3 , H为 ONU发送的上行突发时隙中净荷前面受 FEC 保护的内容的字节长度） 的净荷， 第二个和第三个 T-CONT的带宽可以传 输 Lxk字节 （k为整数， JL k > l ) 的净荷。 需要说明的是， 三个 T-CONT 各自的带宽也可以不用满足上述规则， 只要三个 T-CONT的总带宽 B为： B=Lxn-R字节即可， 其中 L为 ONU釆用 FEC编码时釆用的一个码字中包 含的数据长度， n为整数， 且11 > 1。

另外， 针对上述无源光网络中上行带宽分配的方法， 本发明还提供了 一种无源光网络中上行带宽分配的系统， 由 OLT和 ONU组成。 OLT, 用于 通过上行带宽映射域为 ONU 分配上行带宽， 其中， 为 ONU 分配的连续 T-CONT的传输总净荷长度 B为： ONU釆用 FEC编码时的一个码字所包含 的数据字节长度 L与正整数 n的乘积，再减去 ONU发送的上行突发时隙中 除净荷外受 FEC保护内容的字节长度 R, 即8=1^11-1 字节。 ONU, 用于根 据 OLT分配的 T-CONT总带宽大小组装上行数据并发送给 OLT。

较佳的， OLT为 ONU分配的第一个 T-CONT可以传输的净荷长度为 Lxm-H, OLT 为 ONU 分配的最后一个 T-CONT 可以传输的净荷长度为 Lxm-T,为 ONU分配的非第一个且非最后一个 T-CONT可以传输的净荷长 度为 Lxp字节； 其中， L表示 ONU釆用 FEC编码时的码字长度， m、 k、 p 为正整数， 且111、 k、 p < n, H为 ONU发送的一个上行突发时隙中净荷部 分前面受 FEC保护的内容的字节长度， T为 ONU发送的一个上行突发时隙 中净荷部分后面受 FEC保护的内容的字节长度。

综上所述， ONU对取出的整数个固定尺寸的数据块分别进行 FEC编码， 可以避免在最后剩余数据的前面增加额外的 "0" 字节， 本发明的方法无论 应用于 GPON系统， 还是下一代 PON系统， 都能降低 ONU和 OLT处理 FEC编码数据的复杂度， 提高 ONU的编码效率和 OLT的解码效率。

以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保 护范围。