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CN101043276B - Pon系统 - Google Patents

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CN101043276B CN2006101076376A CN200610107637A CN101043276B CN 101043276 B CN101043276 B CN 101043276B CN 2006101076376 A CN2006101076376 A CN 2006101076376A CN 200610107637 A CN200610107637 A CN 200610107637A CN 101043276 B CN101043276 B CN 101043276B
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Abstract

本发明提供一种PON系统，可以有效利用PON区间光传输通路中的传输频带。在由OLT和多个ONU构成的PON系统中，OLT包括：从广域网接收的下行帧，至少删去层2报头的一部分报头信息，将剩余帧部分变换为PON区间具有固有报头的帧的下行帧处理部；各ONU包括：从无源光网络接收的帧，抽出应传输给用户终端的下行帧部分，并在其上补充由OLT端删去的报头信息的下行帧处理部。

Description

PON系统
技术领域
本发明涉及到一种无源光网络(PON：Passive Optical Network)系统，更具体地，涉及可以有效利用光传输通路区间中的传输频带的PON系统。
背景技术
随着因特网的利用的普及，可通过网络提供各种信息服务，通信网络占有社会基础设施(Infrastructure)中的重要的地位。随着从一般家庭、企业中的各事业据点对因特网存取的增加，连接这些通信端和载体网络的通信站的存取线路，需要更加高速化和大容量化。
作为连接在因特网等广域网上的存取网之一，有多个加入者终端可以共用光纤的无源光网络(PON)系统。PON系统被分别设置在用户住宅侧，包括：收容1台或多台用户终端的多个光网络单元(ONU：Optical Network Unit)，及用光纤网连接这些ONU的光线路终端(OLT：Optical Line Terminal)。与OLT相连接的光纤，由连接在各ONU上的支线光纤和光分离器(光耦合器)耦合，通过多个ONU(用户终端)共用光分离器和OLT间的光传输通路，可以大幅度削减光纤的铺设成本。
PON系统中，例如周知，在光纤区间(PON区间)通过固定长的ATM单元传输信息的B-PON(Broadband PON)、可进行千兆位级的高速数据传输的G-PON(Gigabit PON)、以及逐渐普及的适合在LAN及城域网络中通过以太网(登录商标)帧传输信息的GE-PON(Giga-Ethernet PON)。
G-PON和GE-PON可以在PON区间传输可变长帧，分别在ITU-T及IEEE进行了标准化和技术协商。作为有关G-PON的ITU-T建议，例如有非专利文献1～3，作为用于在PON区间传输不限定于以太网帧的一般可变长帧的传输帧规格，确定了GEM(G-PON EncapsulationMode)帧规格。
在PON系统中，从OLT向ONU的下行帧，由分离器分支为多个支线光纤，发送给所有的ONU。各ONU根据接收的PON传输帧的报头(例如，GEM报头)表示的目标识别信息，判断是否是由本站应接收处理的帧。另一方面，从ONU端向OLT的上行帧，由光分离器在OLT端的光纤上多路复用。在上行方向通信中，为了防止在上述光纤上的帧重叠，采用了在由OLT分配的发送时间段对各ONU发送帧的TDMA方式。
从上述构成可以理解，PON系统可以说是适合于通过从OLT端的组播，将同一服务信息分配给多个用户终端的存取网。因此，例如最近受到关注的广播/电话/数据通信的三重运行服务，特别是在加入广播业界的网络基础设施时，PON系统作为存取网担任着重要作用。
(非专利文献1)ITU-T G.984.1“Gigabit-capable Passive OpticalNetworks(GPON)：General characteristics”
(非专利文献2)ITU-T G.984.2“Gigabit-capable Passive OpticalNetworks(GPON)：Physical Media Dependent(PMD)layerspecification”
(非专利文献3)ITU-T G.984.3“Gigabit-capable Passive OpticalNetworks(GPON)：Transmission convergence layer specification”
然而，在PON系统中，由于一部分的光纤区间由多个ONU共有，所以在PON区间传输给特定ONU(或用户终端)目标的帧的期间，不能传输发给其他ONU的帧。另外，从OLT反复发送同一内容的数据帧时，与由一般的通信节点的路由器及交换器构成的网络比较，传输通路的频带压迫率变高。
从而，在PON系统中，要求有效利用光传输通路频带的帧传输，例如，广播节目那样可以由多个用户共有的信息，与其向每个ONU单独发送同一内容的帧，更希望对多个ONU目标组播，并用一次帧发送就结束。在B-PON及GE-PON中，当从OLT端将一个帧组播发送给多个ONU目标时，把在PON区间预先定义的多个ONU中通用的目标识别符(组播端口ID或逻辑链接ID)，设定在PON传输帧的报头中。
当将PON系统作为对广域网的存取网使用时，OLT与属于广域网或ISP网的路由器相连接，各用户终端经过ONU、OLT及上述路由器，与广域网上的任意服务器(或计算机系统)通信。这时，从服务器发送的给用户终端的包，在由上述路由器和用户终端间的通信所需要的OSI参照模型的数据连接层协议的报头(以下称L2报头)进行了打包的状态下，被输入到OLT。
在现有的PON系统中，OLT将从广域网侧的路由器接收的全部帧，用PON区间固有的协议报头，例如GEM报头进行打包，并发送给光纤。即，在PON区间传输的GEM帧的有效载荷中，包含从路由器接收的附加有L2报头的全部帧。当接收的帧在L2报头和IP包之间包含PPP报头时，在GEM帧的有效载荷中也包含PPP报头。
但是，例如，G-PON的各ONU，根据接收帧的GEM报头表示的端口ID值，判断是将接收GEM帧应予以废弃，还是应中转给用户终端或ONU控制部，GEM帧的有效载荷中包含的L2报头和PPP报头，对PON区间的帧传输控制完全无用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PON系统，可以有效利用PON区间的光传输通路的通信频带。
为了达到上述目的，本发明的PON系统，其特征在于：通过删除可以在PON区间的接收端装置再生，并对在PON区间的帧传输控制无用的报头信息，缩短PON区间的传输帧长度。
更详细地说，本发明的PON系统，其特征在于：光线路终端(OLT)包括：从广域网的通信节点装置接收的下行帧中，至少删去一部分报头信息，将剩余帧部分变换为PON区间具有固有报头的帧的下行帧处理部；各光网络单元(ONU)包括：从无源光网络接收的帧中，抽出应传输给用户终端的下行帧部分，并在其上补充由上述光线路终端删去的报头信息的下行帧处理部。
从广域网的通信节点装置接收的下行帧，由OSI参照模型中的层2报头和IP包构成，上述层2报头，例如是以太网报头时，光线路终端的下行帧处理部，从层2报头中至少删去，目标MAC地址、发送源MAC地址、协议类型。
这时，各光网络单元的下行帧处理部，在从无源光网络接收帧的有效载荷内容中至少补充，L2报头的目标MAC地址、发送源MAC地址、协议类型。如果，由光网络单元的下行帧处理部也可以再生层2报头以外的报头信息时，光线路终端的下行帧处理部，通过也删去层2报头以外的报头信息，可以进一步缩短PON区间的传输帧长度。
在本发明的1实施例中，上述光线路终端的下行帧处理部包括：帧分析部，对从广域网的通信装置接收的下行帧进行分析，并至少删去一部分报头信息，并输出剩余帧部分；帧生成部，将从上述帧分析部输出的帧部分变换为PON中具有固有报头的帧。上述帧分析部，对根据层2报头的内容被识别的特定的下行帧，例如，包含作为目标地址的组播地址的下行帧，也可以除去上述的报头信息。
在本发明的PON系统中，各光网络单元的下行帧处理部，根据PON区间的固有报头表示的识别信息，判断是否包含应由自装置接收处理的下行帧，并对不要接收处理的接收帧予以废弃。并且，光线路终端，例如对包含组播IP包的下行帧去除报头信息时，上述光网络单元的下行帧处理部，根据在PON区间的固有报头表示的识别信息，判断接收帧是否包含组播IP包，当接收帧包含组播IP包时，对在上述发送端去除的报头信息进行补充动作。
在本发明的1实施例中，其特征在于：各光网络单元具有存储每个组播群的参加用户终端的地址的管理表；各光网络单元的下行帧处理部，根据PON区间的固有报头表示的识别信息，判断接收帧是否包含组播IP包，当接收帧包含组播IP包时，根据该组播IP包的目标IP地址，参照上述管理表，如果在由该目标IP地址特定的组播群中未登录参加用户终端地址，则废弃接收帧。
根据本发明，通过从PON区间的传输帧中去除无用的报头信息，缩短传输帧长度，可以实现有效利用PON区间通信频带的通信。
附图说明
图1是使用本发明的PON系统的构成图。
图2是表示OLT10从广域网接收的以太网帧F1和在PON区间传输的下行GEM帧70A格式的图。
图3是表示由本发明缩短的GEM帧的一例的格式的图。
图4是用于说明PON区间的GTC下行帧和GEM帧关系的图。
图5是表示由ONU再生的以太网帧的格式的图。
图6是表示本发明的OLT10的1实施例的方框图。
图7是表示OLT10的下行帧分析部122的动作的流程图。
图8是表示下行帧分析部122参照的GEM报头表的图。
图9是表示本发明的ONU20-i的1实施例的方框图。
图10是表示ONU20-i参照的内部路由表240的一例的图。
图11是表示ONU20-i参照的ARP表250的一例的图。
图12是表示ONU20-i参照的组播管理表260的一例的图。
图13是表示ONU20-i的下行帧处理部213动作的流程图。
具体实施方式
图1表示使用本发明的PON系统的构成图。
PON系统，由光线路终端(OLT)10、多个光网络单元(ONU)20(20-1～20-k)、及连接这些装置的PON区间的光纤网构成。PON区间的光纤网，由与OLT10连接的光纤11、及与各ONU20-i连接的支线光纤12-i(i＝1～k)构成，支线光纤12-i通过光分离器(光耦合器)13被从光纤11分支。
OLT10通常设置在载体及ISP(Internet Service Provider：因特网服务提供商)所有的用户线路收容站中，ONU20-i(i＝1～k)设置在办公室及公寓等建筑物、或用户住宅内。在以下的实施例中说明关于PON区间的通信协议使用了G-PON时的情况，但是，本发明在PON区间使用其他通信协，例如GE-PON时也有效。
ONU20-i分别具有多个用户连接线路Lij(j＝1～m)，通过这些连接端口，收容多个用户终端TE。用户终端有：例如，如TE-111、TE-112(TE-k11、TE-k12)所示，通过住宅内路由器或住宅内交换器30-1(30-k)，与ONU20-1(ONU20-k)连接的情况；及例如，如TE-21、TE-2m(TE-km)所示，直接与ONU20-2(ONU20-k)连接的情况。
NW表示由多个路由器40(40-1～40-n)构成的广域网(包括ISP网)。
与PON系统连接的各用户终端TE，通过ONU20-i、OLT10、路由器40-1，与连接在广域网NW上的服务器50(50-1、50-2)进行通信。图1中为了简化，服务器50-1、50-2直接连接在路由器40-1上，但是在实际的网络中，在这些服务器50-1、50-2和路由器40-1之间，还可以存在其他路由器。并且，在网络NW上，除了服务器50-1、50-2之外，还存在可以从各用户终端进行存取的多个服务器，但在图1中被省略。
OLT10，当经过路由器40-1从通信线路L1接收，例如，服务器40-2发送给用户终端TE-111的帧时，将该接收帧变换成根据PON区间固有的传输层协议的帧格式(在G-PON中为GEM帧)，并发送给光纤11。在PON区间，OLT10发送给光纤11的下行帧，由分离器13分向支线光纤12-1～12-k，广播给全部的ONU20-1～20-k。
在各ONU20-i中，分配了PON内固有的端口ID。各ONU参照接收帧的报头部(在G-PON中为GEM报头)所示的目标识别信息(端口ID)，对目标识别信息与自身端口ID一致的帧、或者目标识别信息表示组播端口ID的帧进行接收处理，而除此之外的接收帧予以废弃。对包含给用户终端TE-111的帧的GEM帧，被赋予包含ONU20-1固有端口ID的GEM报头。从而，只有ONU20-1接收处理该GEM帧。ONU20-1从GEM帧中去掉GEM报头，根据接收帧的报头表示的目标信息，将接收帧传输给与用户终端TE-111相连接的连接线路L11。
另一方面，从ONU20-1～20-k向网络NW的上行帧，为了在光纤11上避免冲突，OLT10利用预先对各ONU分配的单个的发送时间段进行发送，在光纤11上以分时多路的状态到达OLT10。OLT10根据需要进行格式转换后，将从光纤11接收的上行帧传输给路由器40-1。
图2表示用户终端和ONU间的通信协议、OLT10和路由器40-1之间的通信协议是以太网时，OLT10从路由器40-1接收的下行通信帧F1的格式、及PON区间的下行GEM帧70A的格式。
从路由器40-1接收的帧F1，由IP包60和L2报头63构成。IP包60由IP报头61和IP有效载荷62构成。IP报头61包含发送源IP地址(SA)611、目标IP地址(DA)612、及其他报头信息。
此处，IP报头的发送源IP地址(SA)611表示IP包的发送源，例如服务器50-1的IP地址，目标IP地址(DA)612表示IP包目标的用户终端的IP地址。
在本实施例中，L2报头63是以太网报头，包含，目标MAC地址(DMAC)631、发送源MAC地址(SMAC)632、协议类型634、及其他报头项目635。在表示L2报头后续包的种类的协议类型634中，本实施例，设定了表示是IP包的值。并且，DMAC631表示作为以太网帧的目标的用户终端的MAC地址，SMAC表示作为以太网帧的发送源的路由器40-1的MAC地址。为了提高通信的安全性，在用户终端利用与路由器40-1之间形成的VLAN(Virtual LAN)发送接收帧时，在L2报头63中包含VLAN标识符(VID)633。
PON区间的下行GEM帧70A，由5字节的GEM报头71、及可变长的GEM有效载荷72构成。PON区间的下行帧，根据GEM报头71中所包含的端口ID进行接收控制。在现有技术中，OLT10在GEM有效载荷72中设定从路由器40-1接收的帧F1，而在GEM报头71中设定端口ID，用于指定应接收接收帧F1的ONU。并且，当从路由器40-1接收的帧F1，是应由与光纤11连接的全部ONU接收的组播帧时，OLT10在GEM有效载荷72中设定从路由器40-1接收的帧F1，并在GEM报头71中设定预先确定的组播用的端口ID。
本实施例的特征在于，当从路由器40-1接收的帧F1是组播帧时，OLT10通过去除对PON区间的下行帧的接收控制无用的L2报头，如图3所示，将在GEM有效载荷72中只包含IP包60的缩短GEM帧70B，发送给ONU20-1～ONU20-k。但是，L2报头，也可以不必去除报头整体，留下一部分报头信息项目。由OLT10去除的L2报头，如后所述，在各ONU20端再生，接收IP包60作为带有L2报头的帧，被传输给用户终端。
图4表示从OLT10发送给光纤11的GTC(G-PON TransmissionConvergence)下行帧80的格式。
GTC下行帧80，由报头PCBd(Physical Control Block downstream)81、及GTC有效载荷82构成。2.4Gbps的PON系统时，GTC下行帧80的全长为38880字节。
在图2、图3中说明的GEM帧，如图4中GEM(1)、GEM(2)所示，被映射到(mapping)GTC有效载荷82。当GTC有效载荷82中所包含的GEM帧的个数为N时，PCBd区域的长度为“30+8×N”字节，GTC有效载荷82的长度为“38880-PCBd长度”。
根据本实施例，由于通过去除L2报头(以太网报头)63，可缩短组播EGM帧长度，所以OLT10可以有效利用GTC有效载荷82，并与ONU20-1～ONU20-k通信。
图5表示各ONU20-i根据组播GEM帧再生的组播以太网帧Fm的格式。
当各ONU20-i接收GEM报头包含组播端口ID的缩短GEM帧70B时，通过从接收帧中抽出IP包60，赋予其新生成的L2报头，对组播以太网帧Fm进行再生。另外，关于ONU20-i中的L2报头63m的生成，将在后面详细叙述。由虚线表示的内部报头64，在各ONT内部，包含将帧Fm有选择的发送给用户终端的连接线Lij所需要的内部路由信息(线路号Nij)。对由线路号Nij特定的连接线路Lij，发送去除内部报头64的帧Fm。
图6是表示OLT10的1实施例的构成图。
OLT10，包括：OLT控制部100、在光纤11上连接的光发送接收部101、在线路L1上连接的发送线路接口102A及接收线路接口102B、在光发送接收部101和发送线路接口102A之间设置的上行信号处理电路、以及在光发送接收部101和接收线路接口102B之间设置的下行信号处理电路。
上行信号处理电路包括：光电(O/E)变换部110，将光发送接收部101接收的光信号变换成电信号；上行帧终端部111，根据O/E变换部110的输出信号再生上行帧；在上行帧终端部111上连接的上行帧分析部112；以及上行帧生成部113，将从上行帧分析部112输出的帧变换为适合通信线路L1上的协议格式。
上行帧分析部112对上行接收帧进行分析，当接收帧是PON区间中的控制帧时，将其输出给OLT控制部100，当接收帧是用户帧或者应传输给路由器40-1的控制帧时，将其传输给上行帧生成部113。
上行帧生成部113，例如，如果通信线路L1上的协议是ATM，则将接收帧变换为ATM单元，传输给发送线路接口102A。帧的格式变换所需要的信息，可从网络构成信息存储器140中读出。在本实施例中，由于通信线路L1上的协议是以太网，上行接收帧也设定为以太网帧，所以上行帧生成部113只要将从上行帧分析部112输出的以太网帧，直接传输给发送线路接口102A即可。
但是，正如后面所述，当对于上行的组播帧，在PON区间去除L2报头并进行传输时，上行帧生成部113利用存储器140中准备的网络构成信息生成L2报头，并将接收帧变换成以太网帧之后，传输给发送线路接口102A。
下行信号处理电路构成包括：接收缓冲器120，将接收线路接口102B从通信线路L1接收的下行帧进行暂时存储；下行帧处理部121，将从接收缓冲器120读出的下行帧变换成PON区间固有帧格式并输出；在帧处理部121上连接的下行发送控制部124；及电光(E/O)变换部125，将从下行发送控制部124输出的帧变换成光信号，输出给光发送接收部101。
下行帧处理部121构成包括：下行帧分析部122，对从接收缓冲器120读出的下行帧进行分析，并去除根据本发明的报头信息(在本实施例中为L2报头)；TC/GEM帧生成部123，将从下行帧分析部122输出的帧和从OLT控制部100供给的控制帧变换成GEM帧，并以TC帧形式(在本实施例中为GTC帧)输出。
如图7的流程图所示，下行帧分析部122从接收缓冲器120读出接收帧(161)，根据L2报头表示的DMAC631，判断接收帧是组播帧还是单播帧(162)。如果DMAC631的高位n位部分(后续的IP包是IPv4时n＝25、是IPv6时n＝16)是预先确定的特定图形(固定图形)时，则接收帧被判断为组播帧。
下行帧分析部122，如果接收帧是单播帧，则直接输出给TC/GEM帧生成部123(164)，是组播帧时，则去除L2报头之后(163)，将接收帧输出给TC/GEM帧生成部123。
OLT控制部100，从各ONU-i接收表示发送数据蓄积状态或发送数据长度的控制帧，根据上行频带管理表130，控制应分配给各ONU的上行帧发送时间段。分配给各ONU的上行帧的发送时间段，通过由OLT控制部100生成的下行控制帧，通知给各ONU。
TC/GEM帧生成部123，参照图8中所示的GEM报头表150，将从下行帧分析部122输出的帧、及从OLT控制部100供给的控制帧(例如OMCI帧及PLOAM帧)变换成GEM帧。
在GEM报头表150中，由表示DMAC151和应在GEM报头中设定的端口ID152的对应关系的多个表项目(entry)构成。例如，DMAC151，在包括图1中所示的用户终端TE-111、TE-112的MAC地址“MAC111”、“MAC112”的表项目中，端口ID152表示各ONU20-1的端口ID(“ID1”)，在包括用户终端TE-21的MAC地址“MAC21”的表项目中，端口ID152表示ON U20-2的端口ID(“ID2”)。并且，DMAC151，在包括组播用的MAC地址的表项目中，端口ID152表示组播端口ID。
TC/GEM帧生成部123，如果在从下行帧分析部122接收的帧中没有L2报头，则将其判断为组播帧，附加包括GEM报头表150表示的组播端口ID的GEM报头，并将接收帧输出给下行传输控制部124。当接收帧有L2报头时，TC/GEM帧生成部123，从GEM报头表150中检索与L2报头表示的DMAC631对应的GEM端口ID，附加包括该GEM端口ID的GEM报头，将接收帧输出给下行发送控制部124。
图9是表示ONU20-i的1实施例的构成图。
ONU20-i包括：ONU控制部200、在支线光纤12-i上连接的光发送接收部201、分别与用户终端连接线路Li1～Lim相连接的多个线路接口202-1～202-m、与这些线路接口相连接的下行发送控制部219及上行接收控制部220、在光发送接收部201和下行接收控制部219之间设置的下行信号处理电路、以及在光发送接收部201和上行接收控制部220之间设置的上行信号处理电路。
下行信号处理电路的构成包括：光电(O/E)变换部210，将光发送接收部201接收的光信号变换成电信号；TC帧终端部211，根据O/E变换部210的输出信号结束GTC帧，并将从GTC有效载荷抽出的GEM帧一个一个输出；将GEM帧暂时存储的下行帧缓冲器212；以及如后所述的下行帧处理部213，对从下行帧缓冲器212读出的GEM帧进行分析，并将从GEM帧抽出的以太网帧与从缩短GEM帧再生的以太网帧，以图5中所示的附加内部报头的帧形式，输出给下行发送控制部219。关于下行帧处理部213的具体动作，将在后面参照图13详细叙述。
下行发送控制部219，当从下行帧处理部213接收帧时，根据接收帧的内部报头表示的线路号Nij，确定至少一条作为帧传输目标的连接线路Lij，对与该特定线路对应的线路接口202-j，传输去除内部报头的下行以太网帧。
另一方面，上行信号处理电路的构成包括：上行帧缓冲器221，对上行接收控制部220从线路接口202-1～202-m接收的上行发送帧进行暂时存储；上行帧处理部222，从上行帧缓冲器221读出发送帧，对报头信息分析之后，作为PON区间的上行帧进行输出；上行发送控制部223，将从上行帧处理部222输出的发送帧在ONU控制部200指定的发送时间段发送；以及电光(E/O)变换部224，将上行发送部223的输出信号变换成光信号，输出给光发送接收部201。
上行帧处理部222，根据发送帧的报头信息判断帧的种类及是否要发送，将判断为不发送的帧予以废弃。上行帧处理部222，在发送帧是预先指定种类的控制帧，例如，根据IGMP(Internet GroupManagement Protocol)或MLD(Multicast Listener Discovery)的组播帧、及询问与指定的IP地址相对应的MAC地址的ARP包帧时，将发送帧的拷贝通知给ONU控制部200。上行帧处理部222根据需要，变换发送帧的格式，输出给上行发送控制部223。
ONU控制部200，具有由网络构成信息表230、内部路由表240、ARP表250、组播群管理表260形成的存储器。在网络构成信息表230中，ONU20-i所需要的网络构成信息，在该ONU与OLT10连接时，通过PON系统的管理员或管理系统(图中未表示)进行设定。网络构成信息至少包括OLT10连接的路由器40-1的地址信息。
内部路由表240如图10中所示，包括：收容在该ONU20-i中的用户终端的目标MAC地址(DMAC)241、表示与连接用户终端的线路号242的对应关系的多个表项目、及组播用的表项目。在组播用的表项目中，作为与组播MAC地址241对应的线路号242，设定指定全部线路号的组播号。内部路由表240是为了在下行处理部213确定作为帧传输目标的线路号，生成应赋予给下行帧的内部报头64时，进行参照。
ARP表250如图11中所示，由IP地址251，和表示与MAC地址252的对应关系的多个表项目构成。ARP表250的表项目，在用户终端例如根据DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)及RADIUS(Remote Authentication Dial In User Service)取得IP地址后，为了确认同一IP地址是否重复分配给了其他用户终端而发送了ARP包帧时，根据上述ARP包的内容生成ONU控制部200的Snooping功能。ARP表250如下所述，在下行帧处理部213向请求源用户终端选择的传输缩短GEM帧时被参照。
组播群管理表260如图12中所示，包括：组播群IP地址261、组播群的参加用户的IP地址(参加用户IP地址)262、VLAN标识符(VID)263、及表示与其他报头项目对应关系的多个表项目。但是，VID263是用户终端利用VLAN时所需要的信息，并不是组播群管理表260必须的信息项目。
组播群管理表260的表项目，在用户终端根据IGMP/MLD，向服务器发送了对组播群的参加请求包时，根据上述参加请求包的内容生成ONU控制部200的Snooping功能。组播群管理表260如下所述，在下行帧处理部213判断是否要向下行组播帧的用户终端传输时被参照。并且，组播群管理表260，在本发明的改良实施例中，下行帧处理部213根据缩短GEM帧再生L2报头(以太网报头)时也被参照。
图13是表示下行帧处理部213的动作的流程图。
下行帧处理部213，从下行帧缓冲器212读出GEM帧(271)，并比较GEM报头71中所包含的端口ID和自身端口ID(272)。如果端口ID一致，则GEM帧在有效载荷72中包含，从路由器40-1发送的以太网帧，或者从OLT10发送的PON控制帧。这时，下行帧处理部213从GEM帧中去除GEM报头71(273)，判断GEM有效载荷72中所包含的接收帧种类(274)。
当接收帧是PON控制帧时，下行帧处理部213将接收帧传输给ONU控制部200(275)之后，从下行帧缓冲器212读出下一个GEM帧(271)。当接收帧是以太网帧时，下行帧处理部213，从内部路由表240检索与接收帧的L2报头表示的DMAC631对应的线路号242，生成包含该线路号的内部报头(282)，将附加该内部报头的接收帧传输给下行发送控制部219(283)。然后，下行帧处理部213从下行帧缓冲器212读出下一个GEM帧(271)。
当GEM报头71中所包含的端口ID与自身端口ID不一致时，下行帧处理部213判断GEM报头71的端口ID是否是组播端口ID(276)，如果不是组播端口ID，则废弃GEM帧(284)，在步骤271，从下行帧缓冲器212中读出下一个GEM帧。
当GEM报头71的端口ID是组播端口ID时，GEM帧变为去除L2报头的缩短帧，在GEM有效载荷中包含作为目标IP地址(DA)612的被设定了组播群IP地址的组播IP包。
在接收组播了GEM帧的各ONU中，如果接收帧中所包含的IP包是对自己属下的用户终端无关系的包，则最好废弃接收包。为此，下行帧处理部213参照组播群管理表260(277)，判断与接收IP包的组播群IP址(DA：612)对应的表项目(参加用户IP地址)是否已被登录了(278)。
如果，对应于组播群IP地址的表项目未登录时，在该ONU中不存在应接收上述IP包的用户终端。这时，下行帧处理部213废弃接收的GEM帧(284)，从下行帧缓冲器212读出下一个GEM帧(271)。
当在组播群管理表260中登录了与接收IP包的组播群IP地址对应的表项目时，下行帧处理部213，从GEM帧中去除GEM报头(279)，利用上述表项目表示的信息，再生应附加于接收IP包的L2报头62m(280)。
在L2报头63m的目标MAC地址(DMAC)631中，设定组播MAC地址。这时，组播MAC地址如图5中所示，在接收IP包的目标IP地址DA(组播群IP地址)611的低位M位(IPv4时M＝23，IPv6时M＝32)表示的MAC地址部分，可以通过对已知的固定位图形进行组合而生成。
在L2报头的发送源MAC地址(SMAC)632中，使用预先存储在网络构成信息表230中的路由器40-1的MAC地址。并且，由于已知道在L2报头的后续是IP包(IPv4或IPv6)，所以在L2报头的协议类型634中，设定表示IP协议的值。在其他信息635中，根据需要设定从组播群管理表260检索的表项目表示的信息264。
L2报头63m的生成结束时，下行帧处理部213参照内部路由表240，生成应附加于由上述L2报头和组播IP包构成的以太网帧的内部报头64(282)。在此处生成的内部报头中设定组播号。然后，下行帧处理部213将附加L2报头63m和内部报头64的组播帧传输给下行发送控制部219(283)，从下行帧缓冲器212读出下一个GEM帧(271)。
下行发送控制部219，当从下行帧处理部213接收以太网帧时，去除内部报头64，将接收帧传输给由内部报头64表示的线路号所特定的线路接口202。组播帧根据内部报头64表示的组播号，被传输给全部线路接口。
在上述实施例中，参照组播群管理表260的结果，下行帧处理部213判断为要传输的组播帧，被传输给与下行发送控制部219连接的全部线路接口202。这时，组播帧由于也被发送给应接收该帧的用户终端连接的线路以外的线路，所以也被发送给未参加组播群的用户终端。
为了使组播帧的发送目标只限定于参加组播群的用户终端连接的特定线路，利用ARP表250即可。
例如，生成L2报头的下行帧处理部213，如图13中的虚线所示，根据从组播群管理表230检索的参加用户IP地址262，从ARP表250检索MAC地址252(281)，从内部路由表240检索与上述的MAC地址对应的线路号242，并生成应附加于组播帧的内部报头64(282)。
在组播群管理表260中，与一个组播群IP地址261对应，登录了多个参加用户IP地址时，下行帧处理部213从内部路由表240中检索多个线路号，生成包含这些多个线路号的内部报头64。这样，通过由内部报头限定组播帧传输目标的线路，可以使下行帧发送控制部219将接收帧有选择的传输给特定的线路接口202。
根据上述实施例，下行帧处理部213，通过利用ARP表250和内部路由表240生成内部报头，可以将具有组播DMAC的下行帧有选择的传输给请求源用户终端连接的特定线路。但是，即使这时，在发送组播帧的线路上，如果通过住宅内路由器30连接了多个用户终端时，对不是组播请求源用户的终端也可能传输组播帧。
为了使组播帧只被传输给组播请求源用户终端，ONU20的下行帧处理部213，也可以利用组播群管理表260表示的参加用户IP地址262和ARP表250，将组播IP包变换成单播的以太网帧。即，在上述实施例中，作为L2帧的目标MAC地址(DMAC)631，使用了根据接收包的目标IP地址612生成的组播MAC地址，但是作为DMAC631，当使用与组播的各参加用户IP地址相对应的个别的MAC地址，并在ONU属下存在多个组播参加用户时，也可以生成与DMAC631不同的多个以太网帧。这时下行帧处理部213，使用从ARP表11检索的参加用户IP地址的MAC地址，以代替组播MAC地址，生成分别附加包含不同线路号的内部报头的多个以太网帧。
为了提高通信的安全性，用户终端和路由器40-1是利用VLAN对以太网帧进行通信的网络构成时，通过在组播群管理表260中存储VID263，下行帧处理部213可以再生包含VID633的L2报头。当利用VID时，即使同一帧被组播给多个用户连接线路，也可以只使由VID特定的用户终端接收帧。
在以上的实施例中说明了关于，OLT10将下行组播帧去除L2报头，变换成缩短GEM帧并向ONU20-1～20-k组播的情况，但是，OLT10对下行单播帧也可以与组播帧一样，去除L2报头，变换成缩短GEM帧。这时，各ONU接收具有单播用的端口ID的GEM帧时，从GEM有效载荷中包含的IP包中抽出目标IP地址(DA)612，通过将与从ARP表250检索的上述目标IP地址相对应的MAC地址使用在L2报头的DMAC631中，与组播帧一样，可以再生L2报头。
并且，在实施例中说明了关于，通过从OLT10向ONU20的下行组播帧中去除L2报头，缩短在PON区间的传输帧的长度，有效利用频带的情况，但是，关于从各个ONU20向OLT10的上行组播帧，例如ARP帧、及IGMP/MLD帧，也可以通过在ONU端去除L2报头，在OLT端生成L2报头，有效利用PON区间的上行频带。
在实施例中，OLT10从广域网端发来的接收帧中去除L2报头，变换成帧长度缩短的GEM帧，在PON区间进行组播，但是，OLT10也可以去除L2报头的一部分，在GEM帧中留下在ONU端报头再生时所需要的特定的信息项目。
并且，在实施例中说明了关于接收作为下行帧的由IP包60和以太网报头63构成的帧的情况下PON系统的动作，但是本发明也可以适用于，在IP包60和以太网报头63之间，包含如PPP会话识别信息或L2TP信道识别信息的信道型的网络中继协议信息的下行帧。
例如，在ONU20上连接的用户终端和路由器40-1之间，为建立PPP会话的执行协议步骤期间，ONU20通过Snooping功能取得PPP会话信息，可以将其与用户终端的识别信息对应保存时，在OLT端，可以生成去除了PPP会话识别信息形式的GEM帧。如果由ONU20生成PPP会话信息困难时，OLT10生成在GEM有效载荷中包含PPP会话识别信息和IP包的GEM帧即可。
以上，作为实施例，对将本发明使用于G-PON中的情况进行了说明，但是本发明也可以使用于GE-PON。这时，在PON区间的传输帧报头中，使用LLID(Logical Link ID)代替端口ID。

Claims (8)

1.一种PON系统，对用于收容用户终端的多个光网络单元(ONU)和连接在广域网上的光线路终端(OLT)之间用无源光网络(PON)连接，上述光线路终端通过上述无源光网络，将从广域网端的通信节点装置接收的下行帧传输给上述多个光网络单元，各光网络单元对上述下行帧进行选择接收处理，传输给用户终端，其特征在于：
上述光线路终端包括：
帧分析部，判断从上述通信节点装置接收的下行帧是组播帧还是单播帧，如果判断为单播帧，则直接输出该下行帧，如果判断为组播帧，则从该下行帧中删去层2报头内的信息的至少一部分，作为下行帧输出，
帧生成部，对上述帧分析部输出的下行帧附加PON区间中固有报头、生成PON区间具有固定报头的帧；
上述光网络单元包括：
下行帧处理部，从通过上述无源光网络接收的上述PON区间具有固定报头的帧中抽出下行帧，当GEM报头所包含的端口ID和自身端口ID一致时，删去上述层2报头内的信息的至少一部分，在组播群管理表中登录有与接收帧的组播IP地址对应的项目时，对该下行帧附加本装置生成的层2报头信息。
2.如权利要求1所述的PON系统，其特征在于：
从上述通信节点装置接收的下行帧，由OSI参照模型中的层2报头和IP包构成，上述光线路终端的下行帧处理部，至少去除上述层2报头的一部分，将剩余帧部分变换成在PON区间具有固有报头的帧。
3.如权利要求2所述的PON系统，其特征在于：
上述光线路终端的下行帧处理部，包括以下部分：对从上述通信节点装置接收的下行帧进行分析，删去报头信息至少一部分，并输出剩余帧部分的帧分析部；及将从上述帧分析部输出的帧部分变换为上述PON中具有固有报头的帧的帧生成部。
4.如权利要求3所述的PON系统，其特征在于：
上述帧分析部，对于包含作为上述层2报头的目标地址的组播地址的下行帧，进行上述报头信息的去除。
5.如权利要求4所述的PON系统，其特征在于：
上述光网络单元具有对每个组播群存储参加用户终端地址的管理表；
上述光网络单元的下行帧处理部，根据在上述PON区间表示固有报头的识别信息，判断接收帧是否包含组播IP包，当接收帧包含组播IP包时，根据该组播IP包的目标IP地址，参照上述管理表，如果在由该目标IP地址确定的组播群中未登录参加用户终端地址，则废弃接收帧。
6.如权利要求5所述的PON系统，其特征在于：
上述光网络单元，具有用于将包含组播IP包的下行帧选择传输给连接了参加用户终端的内部路由信息对应的线路的装置。
7.如权利要求1所述的PON系统，其特征在于：
从上述通信节点装置接收的下行帧，包含作为层2报头的以太网报头。
8.如权利要求1所述的PON系统，其特征在于：
从上述通信节点装置接收的下行帧，包含作为层2报头的以太网报头；
上述光线路终端的下行帧处理部，从包含作为层2报头的目标地址的组播地址的下行帧中，至少去除目标MAC地址、发送源MAC地址、及协议类型；
上述光网络单元的下行帧处理部，当从无源光网络接收的帧包含组播IP包时，在该接收帧的有效载荷内容中至少补充L2报头的目标MAC地址、发送源MAC地址、及协议类型。
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