[发明专利]基于ONU学习的网络编码连接管理的方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及网络编码在PON中的使用，包括PON中网络编码配对的发现规则、数据的预处理方法、网络编码及解码处理方法、支持网络编码功能的PON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：

由于无论是在本地实现二层交换，还是在外部网络实现三层交换，其数据均未发生实际的变化，因此以在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。如果两个ONU之间，ONU-1到ONU-2需要传输50M字节的数据，ONU-2到ONU-1需要传输60M字节的数据，由于ONU上行发送数据为时分复用，就需要上行依次发送50M字节及60M字节的数据，而OLT需要分别将50M字节及60M字节的数据通过下行广播的方式完成发送。

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。

发明内容

本发明提供了基于ONU学习的网络编码连接管理的的方法、装置和系统，能够减少ONU之间传输数据占用的PON网络的下行数据带宽，以便增加PON网络总的数据流量、吞吐量，是一种新的提高PON系统效率的方法，实现简单、高效。本发明主要解决了在PON网络中确定网络编码数据和OLT与ONU的协同，直接在数据层面完成了网络编码功能的加入，没有对PON的控制层产生影响。

为了实现上述技术，本发明通过以下技术方案实现：

在无源光网络PON中建立基于ONU学习的网络编码连接管理方法，主要包括2个部分

第1部分，确定预备编码数据。通过光线路终端OLT加入标识字段，使得光网络单元ONU能够学习到无源光网络拓扑结构；ONU检测无源光网络内部的数据，选择预备编码数据；

第2部分，OLT与ONU的协同。通过上行数据的编码前标记和下行数据的编码后标记，OLT和ONU明确预备编码数据和网络编码数据，进行网络编码与解码处理；