在PON中配置ONU作为IEEE1588主时钟的方法和装置 |
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申请号 | CN201310293582.2 | 申请日 | 2013-07-12 | 公开(公告)号 | CN104284258B | 公开(公告)日 | 2017-10-27 |
申请人 | 上海贝尔股份有限公司; | 发明人 | 殷芹; 陈晓; 张西利; 朱建华; | ||||
摘要 | 本 发明 提供了一种在PON中对ONU进行IEEE1588主时钟配置的方法和装置。该方法包括:在ONU的UNI上创建PTP端口,并为其产生相应的PTP端口ME,以指示该UNI工作于主时钟模式;基于ONU中的所有PTP端口的PTP端口ME产生1588主时钟配置数据ME,以存储作为主时钟设备的所有PTP端口的模板数据;以及根据1588主时钟配置数据ME产生时钟数据集ME,以指示作为主时钟设备的所有PTP端口的时钟源信息。 | ||||||
权利要求 | 1.一种在无源光网络PON中对光网络单元ONU进行IEEE1588主时钟配置的方法,包括: |
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说明书全文 | 在PON中配置ONU作为IEEE1588主时钟的方法和装置技术领域[0001] 本发明概括而言涉及通信领域,更具体而言,涉及用于在PON中对ONU作为IEEE1588主时钟进行配置的方法和装置。 背景技术[0002] 无源光网络(PON)是指光配线网(ODN)中不含有任何电子器件及电子电源的光网络。一个PON系统主要由位于局端的光线路终端(OLT)、位于用户端的光网络单元(ONU)或光网络终端(ONT),以及OLT与ONU/ONT之间的ODN构成。其中ODN全部由无源器件组成,不需要昂贵的有源电子设备。PON由于消除了局端与用户端之间的有源设备,从而使得维护简单、可靠性高、成本低,而且能节约光纤资源,是一种极有前景的解决方案。 [0003] EPON和GPON是当前PON中用于宽带接入的两种主流技术。在以下的描述中,将EPON及其衍生网络(如GEPON、10G-EPON等)统称为EPON类网络,而将GPON及其衍生网络(如GPON、XGPON、NGPON2等)统称为GPON类网络。 [0004] IEEE1588PTP是一种高精度定时协议,其广泛应用于移动回程网络中,用于时间和频率同步。当前,作为一种移动回程网络元件,还支持PON系统(如GPON、XGPON和NGPON2)以在SO-OC模式中支持IEEE1588PTP。图1示出了现有GPON系统中的IEEE1588v2PTP方案的示意图。如图1中所示,首先,位于局端的OLT作为IEEE1588从时钟设备接收并终结来自网络侧的IEEE1588消息,然后,通过ITU-T G.984.3Amendment2中定义的ToD over GPON方式将时间和时钟信息从OLT传递给ONU/ONT,最后,ONU/ONT作为IEEE1588主时钟设备将(从PON接口接收的)时间/时钟信息重新打包为IEEE1588消息,并将其传递给朝向基站/移动站的UNI接口。在EPON系统中也存在与GPON中类似的结构。 [0005] OMCI是GPON标准中定义的一种配置传输通道,通过在OLT和ONU/ONT之间建立专有的OMCI管理通道来传输OMCI消息,其提供了标准的获取ONU/ONT的能力,并能够对ONU/ONT进行管理和控制。 [0006] 而在EPON类网络中,通过IEEE802.3ah中定义的OAM协议来完成OLT对ONU/ONT的管理和维护。 [0007] 本申请中使用的术语缩写列表: [0008] BC 边界时钟(Boundary Clock) [0009] EPON 以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical Network)[0010] GEPON 吉比特以太网无源光网络(Gigabit Ethernet Passive Optical Network) [0011] 10G-EPON 10吉比特以太网无源光网络(10Gigabit Ethernet Passive Optical Network) [0012] GPON 吉比特无源光网络(Gigabit Passive Optical Network)[0013] IEEE 国际电气与电子工程师学会(The Institute of Electrical and Electronics Engineers) [0014] ITU 国际电信联盟(International Telecommunication Union)[0015] L2 第二层 [0016] L3 第三层 [0017] ME 管理实体(Managed Entity) [0018] NGPON2 下一代无源光网络-类型2 [0019] OAM 操作、管理和维护(Operation,Administration and Maintenance)[0020] OLT 光线路终端(Optical Line Terminal) [0021] OMCI 光网络单元管理和控制接口(Optical Network Unit Management and ControlInterface) [0022] ONU 光网络单元(Optical Network Unit) [0023] ONT 光网络终端(Optical Network Terminal) [0024] OSI 开放系统互联(Open System Interconnection) [0025] PON 无源光网络(Passive Optical Network) [0026] PPTP 物理路径终结点(Physical Path Termination Point) [0027] PTP 精密时间协议(Precision Time Protocol) [0028] SO-OC 只能作为从时钟的普通时钟(Slave Only Ordinary Clock)[0029] TCI 标签控制信息(Tag Control Information) [0030] TCP 传输控制协议(Transmission Control Protocol) [0031] ToD 日时间(Time of Day) [0032] UDP 用户数据报协议(User Datagram Protocol) [0033] UNI 用户网络接口(User Network Interface) [0034] VLAN 虚拟局域网(Virtual Local Area Network) [0035] XGPON 10吉比特无源光网络(10Gigabit-capable Passive Optical Network)发明内容 [0036] 然而,GPON上的IEEE1588v2端到端方案中还无法通过OMCI管理通道对ONU/ONT中的IEEE1588主时钟进行配置,因为这在ITU-T G.988(用于GPON/XGPON OMCI定义)或任意其他标准中都完全没有定义。类似的,在EPON类网络中,也还没有定义通过OAM协议或任何其他协议来对ONU/ONT中的IEEE1588主时钟进行配置的方案。 [0037] 针对以上问题,本发明提供了一种用于在PON系统(包括GPON类网络和EPON类网络)中对ONU作为IEEE1588主时钟进行配置的方法和装置。其基本思想是通过扩展OMCI协议/OAM协议以在不同场景下将ONU上的每个IEEE1588PTP端口作为IEEE1588v2主时钟设备进行管理。 [0038] 根据本发明的一个方面,提供了一种在PON中对ONU作为IEEE1588主时钟进行配置的方法,包括:在ONU的UNI上创建PTP端口,并为其产生相应的PTP端口ME,以指示该UNI工作于主时钟模式;基于ONU中的所有PTP端口的PTP端口ME产生1588主时钟配置数据ME,以存储作为主时钟设备的所有PTP端口的模板数据;以及根据1588主时钟配置数据ME产生时钟数据集ME,以指示作为主时钟设备的所有PTP端口的时钟源信息。 [0039] 根据本发明的另一个方面,提供了一种在PON中对ONU作为IEEE1588主时钟进行配置的装置,包括:PTP端口ME创建单元,其被配置为在ONU的UNI上创建PTP端口,并为其产生相应的PTP端口ME,以指示该UNI工作于主时钟模式;1588主时钟配置数据ME产生单元620,其被配置为基于ONU中的所有PTP端口的PTP端口ME产生1588主时钟配置数据ME,以存储作为主时钟设备的所有PTP端口的模板数据;以及时钟数据集ME产生单元,其被配置为根据1588主时钟配置数据ME产生时钟数据集ME,以指示作为主时钟设备的所有PTP端口的时钟源信息。 [0040] 利用本发明的方案,能够在PON系统中对ONU上的每个IEEE1588PTP端口作为1588v2主时钟设备进行管理,从而使得ONU上的IEEE1588PTP端口能够独立运行不同的传输协议(如IEEE1588PTP协议中定义的L2以太网封装协议或L3IP/UDP封装协议等)。 附图说明 [0041] 通过以下参考下列附图所给出的本发明的具体实施方式的描述之后,将更好地理解本发明,并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中: [0042] 图1示出了现有GPON系统中的IEEE1588v2PTP方案的示意图; [0043] 图2示出了根据本发明的实施方式的、ONU与其下游设备的端到端管理模型的示意图; [0044] 图3示出了包含根据本发明的OMCI ME的ONU配置模型的示意图; [0045] 图4示出了根据本发明的L2OMCI实现模型的示意图; [0046] 图5示出了根据本发明的L3OMCI实现模型的示意图;以及 [0047] 图6示出了根据本发明的在PON中通过OMCI协议消息对ONU进行配置的装置的方框图。 [0048] 其中,在所有附图中,相同或相似的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。 具体实施方式[0049] 下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。 [0050] 图2示出了根据本发明的实施方式的ONU与其下游设备的端到端管理模型的示意图。如图2中所示,ONU(更具体而言,ONU的每个UNI接口)作为IEEE1588主时钟设备以将ToD传递给作为IEEE1588从时钟设备的更下游的设备(如基站)。在图2的实例中,GPON系统在端到端ToD方案中以二进制时钟来运行,然而本发明并不局限于此,而是可以在任何时钟模型下实现。 [0051] 在图2的示意图中,以ONU作为主时钟设备,其下游设备作为从时钟设备为例来进行描述,然而本领域技术人员可以理解,本发明并不局限于此。本发明可以完全类似地应用于ONT作为主时钟设备,其下游设备作为从时钟设备的场景中。 [0052] ONU与ONT在ITU-T G.988协议中进行了明确描述,对于本发明的实现来说,ONU和ONT并无本质区别。为了简单起见,以下以ONU为例来进行描述。 [0053] 利用图2的示意图,本发明关注于如何通过扩展OMCI协议来管理ONU中的IEEE1588主时钟。 [0054] 在以下的具体描述中,以GPON系统和OMCI协议为例进行描述,然而本领域技术人员可以理解,本发明的原理可以容易地移植到EPON系统中,通过对OAM协议进行扩展来实现。 [0055] 如本领域技术人员所公知的,ITU-T G.988协议中定义了各种OMCI管理实体ME,这些ME包括对于符合对应协议的系统来说强制的ME以及根据ONU要提供的功能集合而需要的ME。然而,如前所述,现有协议中并未定义任何用于对ONU中的IEEE1588主时钟进行管理的ME。 [0056] 图3示出了包含根据本发明的OMCI ME的ONU配置模型的示意图。如图3的虚线框中所示,本发明中通过对OMCI协议进行扩展,定义了PTP端口(PTP port)ME、1588主时钟配置数据(1588Master configure data)ME和时钟数据集(clock data set)ME来对ONU中的IEEE1588主时钟进行管理。本领域技术人员可以理解,这三个ME的定义只是从功能角度对所增加的ME进行区分,而并不在任何意义上将本发明局限于这三个具体的ME。 [0057] 此外,图3中所示的其他ME(如UNI-G、TCP/UDP配置数据(TCP/UDP config data)、IP主机配置数据(IP host config data)、MAC桥端口配置数据(MAC bridge port configuration data)、扩展VLAN标签操作配置数据(Extended VLAN tagging operation configuration data)等等)都已在ITU-T G.988标准中进行了定义,在以下的描述中仅根据需要简单提及,而不再对其进行详细描述。 [0058] 如图3中所示,在ONU的UNI上创建PTP端口,并为其产生相应的PTP端口ME,以指示该UNI工作于主时钟模式。 [0059] 基于ONU中的所有PTP端口的PTP端口ME产生1588主时钟配置数据ME,以存储作为主时钟设备的所有PTP端口的模板数据(profile)。 [0060] 根据1588主时钟配置数据ME产生时钟数据集ME,以指示作为主时钟设备的所有PTP端口的时钟源信息。 [0061] 其中通过IEEE1588协议消息将1588主时钟配置数据ME和时钟数据集ME从作为主时钟设备的PTP端口传输给从时钟设备。也就是说,1588主时钟配置数据ME和时钟数据集ME决定了该IEEE1588协议消息的工作模式。 [0062] 在图3的ONU配置模型中,由于可以针对在UNI上创建的每个PTP端口产生相应的PTP端口ME,所以作为主时钟设备的每个PTP端口可以灵活地选择其自己所支持的IP栈或者与其他服务共享IP栈。 [0063] 根据作为主时钟设备的PTP端口传输IEEE1588协议消息是实现在L2上还是L3上,本发明进一步提供了以下两种具体的实现方式。 [0064] 图4示出了根据本发明的L2OMCI实现模型的示意图。 [0065] 在L2模型中,在每个作为主时钟设备的PTP端口ME中配置L2传输所需的传输信息,如VLAN和Pbit参数。此时,作为主时钟设备的PTP端口传输的IEEE1588协议消息以以太帧形式传输。 [0066] 此外,当从时钟设备工作于不同的L2路径时,可以在同一UNI上创建多个PTP端口作为主时钟设备并产生相应的PTP端口ME。 [0067] 图5示出了根据本发明的L3OMCI实现模型的示意图。 [0068] 对于L3实现,由于需要符合OSI参考模型,因此将该IEEE1588协议消息作为一种应用实现在TCP/UDP之上,与其他应用/业务共享同一IP栈。 [0069] 此外,在L3模型中,由于UNI既可以承载IEEE1588消息又可以承载其他常规的L2业务,所以对应的MAC桥端口需要与2个不同的MAC桥相关联。一个是像原来一样连接到PON侧的MAC桥(如图5中右侧所示的MAC桥502),另一个是连接到L3前向的桥(如图5中左侧所示的MAC桥501)。 [0070] 在常规的业务模型中,ONU上的UNI只承担向上传输业务数据的功能,用于将来自ONU下游设备的常规业务数据传输至PON侧,如图5中右侧所示。 [0071] 在根据本发明的L3模型中,除了常规的L2业务之外,UNI还能够承载朝向下游设备的IEEE1588协议消息。因此,图5中(如图5中的箭头A和B)还示出了当来自CPU的数据到达MAC桥501时,MAC桥501根据与该数据相关的应用的不同,判断其是指向PON侧还是UNI侧,从而相应地转发数据,即,本发明的L3模型使得能够向下发起三层以上报文。而在当前的ITU-T G.988协议中,并没有定义向下主动发起三层以上报文的能力,因此这代表了本发明对于现有技术做出的另一个重大贡献。 [0072] 为了使得模型简单,与MAC桥端口对应的UNI将通过明确指向该UNI的PTP端口来隐含地与连接到L3前向的MAC桥相关联。图5中以1:MP模型为例进行了描述,然而上述描述也同样适用于N:MP模型,除了需要共享MAC桥。1:MP模型和N:MP模型都已在相关OMCI协议中进行了定义,因此不再赘述。 [0073] 此外,当从时钟设备工作于不同的L3路径时,可以在同一UNI上创建多个PTP端口作为主时钟设备并产生相应的PTP端口ME。 [0074] 在一种实施方式中,作为主时钟设备的一个PTP端口可以同时与多个从时钟设备相关联。 [0075] 在一种实施方式中,1588主时钟设备配置数据ME可以包括以下各项中的至少一项: [0076] ●ME ID:ONU中的1588主时钟配置数据ME的标识符 [0077] ●时钟数据集指针:用于指向时钟数据集ME [0078] ●PTP版本:指示PTP协议的版本,例如可以将其缺省设置为IEEE1588v2PTP[0079] ●步模式:单步时钟或双步时钟,对应于不同的时间戳准确度 [0080] ●延迟机制:例如包括端到端机制、点对点机制、禁用等 [0081] ●同步消息的间隔 [0082] ●延迟消息的间隔 [0083] ●pdelay消息的间隔(关于pdelay消息,可参见IEEE1588协议) [0084] ●通告消息的间隔 [0085] 在一种实施方式中,PTP端口ME(主时钟设备)可以包括以下各项中的至少一项: [0086] ●ME ID:ME实例ID [0087] ●UNI指针:PPTPxxxUNI [0088] ●Admin:启用/禁用IEEE1588输出 [0089] ●主时钟设备指针:指IEEE1588主时钟设备配置数据ME以继承时钟参数,该参数还用于指示PTP端口的角色是主时钟设备 [0090] ●传输协议:例如包括IPv4、IPv6、802.3等 [0091] ●TCP/UDP指针 [0092] ●传输模式:单播、组播、混合 [0093] ●TCI:当配置802.3时,是指VLAN+pbit参数,空是oxffff,0指示未标记的帧[0094] ●对等端地址表:在单播传输模式的情况下,该表指定了对等端地址。当与1588主时钟配置数据ME相关联时,对等端是从时钟设备角色。 [0095] -地址类型:IPv4、IPv6、802.3 [0096] -地址 [0097] 在一种实施方式中,时钟数据集ME包括以下各项中的至少一项: [0098] ●ME ID:指来自OLT的ONU中的时钟源 [0099] ●域 [0100] ●上行链路时钟类别 [0101] ●上行链路时钟精度 [0102] ●上行链路时钟优先级1 [0103] ●上行链路时钟优先级2 [0104] ●如果ONU不能与上行链路时钟同步,则定义一个警报 [0105] 根据本发明的一种实施方式,上述1588主时钟设备配置数据ME、时钟数据集ME和PTP端口ME由OLT产生。然而本发明并不局限于此,这些ME也可以由ONU/ONT自发产生或者由ODN中的任何其他元件产生。 [0106] 图6示出了根据本发明的在PON中对ONU进行IEEE1588主时钟配置的装置600的方框图。装置600例如可以实现在OLT中或由OLT实现,并通过OMCI协议消息对ONU进行配置。 [0107] 装置600包括PTP端口ME创建单元610,其被配置为在ONU的UNI上创建PTP端口,并为其产生相应的PTP端口ME,以指示该UNI工作于主时钟模式。 [0108] 装置600还包括1588主时钟配置数据ME产生单元620,其被配置为基于ONU中的所有PTP端口的PTP端口ME产生1588主时钟配置数据ME,以存储作为主时钟设备的所有PTP端口的模板数据。 [0109] 装置600还包括时钟数据集ME产生单元,其被配置为根据1588主时钟配置数据ME产生时钟数据集ME,以指示作为主时钟设备的所有PTP端口的时钟源信息。 [0110] 优选的,装置600还包括发送单元(图中未示出),其被配置为通过IEEE1588协议消息将1588主时钟配置数据ME和时钟数据集ME从作为主时钟设备的PTP端口传输给从时钟设备。 [0111] 优选的,PTP端口ME创建单元610还被配置为:当IEEE1588协议消息实现在L2上时,产生还包括L2传输所需的传输信息的PTP端口ME。 [0112] 优选的,L2传输所需的传输信息包括VLAN和Pbit参数。 [0113] 优选的,当IEEE1588协议消息实现在L3上时,其作为一种应用实现在TCP/UDP之上。 [0114] 优选的,当IEEE1588协议消息实现在L3上时,与ONU上的UNI相对应的MAC桥端口不仅能够连接到PON侧的MAC桥以向网络侧传输业务数据,还能够连接到L3前向的桥以向下游设备传输三层以上报文。 [0115] 本发明首次在GPON ONU中引入IEEE1588主时钟设备并且支持作为端到端方案的IEEE1588PTP协议。利用本发明的方案,能够利用OMCI对ONU上的每个IEEE1588PTP端口作为IEEE1588v2主时钟设备进行管理,从而使得ONU上的每个IEEE1588PTP端口能够独立运行不同的传输协议(如IEEE1588PTP协议中定义的L2以太网封装协议或L3IP/UDP封装协议等)。在L3模式中,IEEE1588主时钟设备可以与同一ONU上运行的其他服务共享标准IP接口。 [0116] 在一个或多个示例性设计中,可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本申请所述的功能。如果用软件来实现,则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上,或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质,其中通信介质包括有助于计算机程序从一个地方传递到另一个地方的任意介质。存储介质可以是通用或专用计算机可访问的任意可用介质。这种计算机可读介质可以包括,例如但不限于,RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备,或者可用于以通用或专用计算机或者通用或专用处理器可访问的指令或数据结构的形式来携带或存储希望的程序代码模块的任意其它介质。并且,任意连接也可以被称为是计算机可读介质。例如,如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术来从网站、服务器或其它远程源传输的,那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术也包括在介质的定义中。 [0117] 可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器,或者,处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合,例如,DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合,或者任何其它此种结构。 |