[发明专利]基于数据流的无源光网络网络编码的方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其数据流为单位的网络编码数据在PON网络中实现的方法、支持数据流为单位的PON网络中网络编码的装置与系统。

背景技术

传统的通信网络传送数据的方式是存储转发，即在数据传输过程中，中间节点扮演着转发器的角色，只负责查找路由、转发数据，而不对数据内容做任何处理。长期以来，人们普遍认为在中间节点上对传输的数据进行加工不会产生任何收益，然而网络编码理论彻底推翻了这种传统观点。

网络编码是一种融合了路由和编码的信息交换技术，它的核心思想是在网络中的各个节点上对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中间节点扮演着编码器或信号处理器的角色。根据图论中的最大流-最小割定理，数据的发送方和接收方通信的最大速率不能超过双方之间的最大流值(或最小割值)，如果采用传统多播路由的方法，一般不能达到该上界。但是，通过网络编码，可以达到多播路由传输的最大流界，提高了信息的传输效率，从而奠定了网络编码在现代网络通信研究领域的重要地位。

网络编码技术是一种编码算法，在理论上它可以将现有的网络吞吐量提高一倍，同时还能改善网络的可靠性和防范攻击的能力。是一种十分有效的网络新型处理技术。

PON网络具有典型的树形网络结构，OLT为局端，ONU作为终端，下行采用广播传输共享带宽，上行采用时分复用共享带宽，并根据需求动态分配，实现了点到多点的灵活调度结构，是。结合网络编码技术，PON系统能够极大的提高下行传输速率。

在现有的PON系统中，如果ONU之间存在数据业务，业界通常在OLT接收到ONU数据后，在本地实现二层的数据交换，或通过OLT向上传输，在三层实现交换。其具体做法参见下文：

以在OLT本地实现二层交换为例，说明ONU之间的数据传输，方法流程如图1所示：

步骤101、ONU-1将要传输给ONU-2的数据A上行发送给OLT。

步骤102、OLT将数据A下行广播发送给各个ONU。

步骤103、ONU-2接收到OLT发送的下行数据A，完成了从ONU-1到ONU-2数据A的传输。

步骤104、ONU-2将要传输给ONU-1的数据B上行发送给OLT。

步骤105、OLT将数据B下行广播发送给各个ONU。

步骤106、ONU-1接收到OLT发送的下行数据B，完成了从ONU-2到ONU-1数据B的传输。流程结束，实现了两个ONU之间的数据传输。

在对现有技术的研究和实践过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

如果在PON网络中，要实现ONU之间数据的交互传输，需要消耗时分复用的上行数据带宽，并消耗同样的下行数据带宽。使用网络编码可以节省下行带宽，但由于帧长不一致，降低了网络编码效率。

对于一个PON系统，OLT需要将接收到的外部网络数据通过下行链路广播发送，而ONU之间的数据占用下行数据带宽，减小了PON与外部网络总的数据吞吐量。网络编码在PON网络中的应用提高了网络的传输效率，而按照数据流形式的网络编码提高了编码本身的效率。本发明适用于在PON网络中实现任意网络编码数据的处理，并对大大提升了PON网络传输数据的带宽利用率。

发明内容

本发明提供了一种在PON网络中实现以数据流为单位的网络编码的方法，一种支持数据流为单位的网络编码的PON网络的系统，能够减少PON网络中的下行数据量，并提高了网络编码本身的效率。

为了实现上述技术，本发明通过以下技术方案实现：

一方面为一种在PON网络中实现以数据流为单位的网络编码的方法，其特征主要包括：

光线路终端OLT与光网络单元ONU建立网络编码连接，ONU对预备编码数据进行预处理，OLT将预备编码数据按照数据流的方式编码为网络编码数据，ONU对网络编码数据按照数据流的方式进行网络解码处理。

在m个DBA周期内，进行网络编码的2队ONU数据，全部上行完成后，按照数据流的方式，进行网络编码：

步骤1、无源光网络PON中OLT与ONU协同建立网络编码连按，确定连接配对号和数据序号；

步骤2、ONU发送上行数据，将预备编码数据进行标记和预处理，在本地缓行中存储；

步骤3、OLT接收上行数据，m个DBA周期内2队ONU数据均完成上行后，按照数据流的方式对预备编码数据进行网络编码，生成网络编码数据流，并下行发送；