光网络传输系统端口ID加解密使能切换的方法及装置

摘要

本发明公开了一种光网络传输系统端口ID加解密使能切换的方法及装置，本发明的方法包括：局端设备OLT通过与用户端设备ONU的协商，获得ONU所支持的端口ID加解密使能切换模式；所述OLT在获得ONU所支持的端口ID加解密使能切换模式后，通过向ONU发送激活请求，使所述ONU将其端口ID加解密使能切换模式调整到同步加解密使能切换模式；在所述同步加解密使能切换模式下，OLT和ONU确定同时进行加解密端口ID使能切换的切换时刻，以便在所述切换时刻同时完成加解密端口ID使能切换。本发明解决了现有技术中存在的丢包的技术问题。

说明书

技术领域

本发明涉及光网络传输系统GPON MAC系统加解密技术领域，尤其涉及 光网络传输系统端口ID加解密使能切换的方法及装置。

背景技术

GPON(吉比特无源光网络)系统属于目前使用较广泛的一种光网络传 输系统，未来也将会是主流的光纤接入解决方案。GPON系统的拓扑结构基 本形式为总线型，即一个OLT(局端设备)连接多个ONU(用户端设备)，对 于某个用户来说，其他用户的数据都是可见的，因此必须采用加密方式避 免重要数据被监听。

GPON系统加解密在GPON标准协议中已经有了明确定义，这里就不再赘 述。

实际用户使用场景往往是多项业务共同使用。例如，某用户同时使用 IPTV看电视，Internet上网，VOIP打电话等多项业务。从技术层面来看， 每项业务都可以承载在不同的Port上，由Port-ID标识。

但是，协议规定在实际使用中存在下面的问题。当某项业务执行 Port-ID加解密使能和不使能切换的时候，由于OLT加密时间和ONU解密时 间无法完全同步，导致部分数据无法正确解密，引起数据包丢弃的现象。

现有的GPON系统Port-ID加解密使能切换流程如图1所示。

由图1所示，OLT首先发送Configure Port-ID message，给某个ONU 分配属于该ONU的Port-ID，ONU收到该消息后返回一个Acknowledge  message，表示确认已经收到分配Port-ID的消息。

接着，OLT发送Encrypted Port-ID message，给该ONU配置Port-ID 解密使能切换，ONU收到该消息后返回一个Acknowledge message，表示确 认已经收到Port-ID解密使能切换的消息。

由图1可知，对于ONU，从TE0时刻开始的任意时刻都可以进行Port-ID 解密使能切换的操作。对于OLT，从TE1时刻开始的任意时刻都可以进行 Port-ID加密使能的切换。但是OLT和ONU之间并不知道对方在什么时刻进 行了Port-ID加解密使能的切换。

导致下面三种情况的发生：

1)OLT先完成某Port-ID加密使能切换，并对发送数据进行加密， 但是ONU并未完成该Port-ID解密使能切换，因此，未对加密 的数据解密，导致数据传输出错。

2)OLT完成某Port-ID加密使能切换之前，ONU已经完成该Port-ID 解密使能的切换，因此ONU会对未进行加密的数据进行解密， 导致数据传输出错；

3)OLT和ONU同时完成某Port-ID使能切换，无数据加解密错误。

但是，情况3)只能在极小的概率下出现，因此，大多数情况下数据传 输都会出现错误，即存在丢包的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供用来解决上述的丢数据包技术问题的一种光网络 传输系统端口ID加解密使能切换的方法。

本发明的另一目的是提供一种可以实施上述方法的装置。

根据本发明第一方面，提供了一种光网络传输系统端口ID加解密使能 切换的方法，包括如下步骤：

局端设备OLT通过与用户端设备ONU的协商，获得ONU所支持的端口 ID加解密使能切换模式；

所述OLT在获得ONU所支持的端口ID加解密使能切换模式后，通过 向ONU发送激活请求，使所述ONU将其端口ID加解密使能切换模式调整到 同步加解密使能切换模式；

在所述同步加解密使能切换模式下，OLT和ONU确定同时进行加解密 端口ID使能切换的切换时刻，以便在所述切换时刻同时完成加解密端口ID 使能切换。

上述的OLT通过与ONU的协商获得ONU所支持的加解密使能切换模式 的步骤包括：

上述的OLT向所述ONU发起切换类型上报请求消息；

上述的ONU在规定的时间内响应所述切换类型上报请求消息，返回一 个切换类型消息报告，以说明当前ONU支持的端口ID加解密切换使能模式。

上述的通过向ONU发送激活请求，使所述ONU将其端口ID加解密使能 切换模式调整到同步加解密使能切换模式的步骤包括：

若所述切换类型消息报告表明ONU支持同步加解密使能切换模式，则 OLT向ONU发送激活端口ID加解密使能切换模式请求；

所述ONU在预定时间内向OLT返回应答，并根据激活端口ID加解密使 能切换模式请求的描述内容，将其端口ID加解密使能切换模式调整到同步 加解密使能切换模式。

上述的通过向ONU发送激活请求，使所述ONU将其端口ID加解密使能 切换模式调整到同步加解密使能切换模式的步骤还包括：

若在预定时间内所述ONU未向OLT返回应答，则OLT再次发送激活端 口ID加解密使能切换模式请求，如果OLT多次发送该请求而依然未收到OUN 返回的应答，则从所述的OLT通过与ONU的协商获得ONU所支持的加解密 使能切换模式的步骤开始重新进行处理。

上述的OLT和ONU确定同时进行加解密使能切换的切换时刻的步骤包 括：

OLT发送加密端口ID消息给ONU；

ONU收到所述加密端口ID消息后解析消息内容，准备某个端口ID加解 密使能的切换，然后发送加密端口ID确认消息给OLT，以表示ONU已经接 收并准备进行端口ID加解密使能切换。

上述的OLT和ONU确定同时进行加解密使能切换的切换时刻的步骤还 包括：

在收到ONU发送的加密端口ID确认消息后，OLT发送含有切换时刻的 加密端口切换时间消息给ONU，同时准备在所述切换时刻到达时进行使能切 换；

ONU收到加密端口切换时间消息后，通过解析得到所述切换时刻，并激 活其加解密使能切换过程，同时把加密端口切换时刻确认消息发送给OLT；

OLT收到所述加密端口切换时刻确认消息后，并激活其加解密使能切换 过程。

此外，OLT在进行加解密端口ID使能切换时，对净荷数据加密后进行 成帧处理以形成净荷帧，然后封装成下行数据发送给ONT；ONU在进行加解 密端口ID使能切换时，对来自OLT的下行数据进行下行同步处理后，解封 装成净荷帧，然后再进行解密处理。

根据本发明第二方面，提供了一种光网络传输系统端口ID加解密使能 切换的装置，包括：

使能切换模式获取模块，用于通过OLT与ONU的协商，获得ONU所支 持的端口ID加解密使能切换模式；

使能切换激活模块，用于OLT向ONU发送激活请求消息，以便所述ONU 根据激活请求的描述，将其端口ID加解密使能切换模式调整到同步加解密 使能切换模式；

切换时刻确定模块，用于OLT向ONU发起用来确定同时进行加解密端 口ID使能切换的切换时刻的处理，以便OLT和ONU在所述切换时刻同时完 成加解密端口ID使能切换。

其中，所述切换时刻确定模块包括：用于计算所述切换时刻的计时器。

相对于现有技术，本发明的技术效果是：通过OLT和ONU交互确定 Port-ID加解密使能切换时间，并且OLT和ONU在同样的时刻(相同的 supercounter)完成使能切换的方式，可以避免OLT和ONU两边交互消息 导致切换时间不一致的问题，实现Port-ID加解密使能的切换不丢包，保 证下行数据流不丢包。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是现有的标准GPON协议Port-ID配置和Port-ID加解密使能切换 的过程；

图2是本发明的光网络传输系统端口ID加解密使能切换的方法的示意 图；

图3是本发明的光网络传输系统端口ID加解密使能切换的装置的原理 图；

图4是本发明实施例的GPON系统Port-ID加解密使能切换模式的协商 过程的示意图；

图5是本发明实施例的Port-id加解密使能切换过程的示意图；

图6是本发明实施例的OLT和ONU在Port-id加解密使能切换时的数 据处理流程图。

具体实施方式

图2显示了本发明的光网络传输系统端口ID加解密使能切换的方法， 如图1所示，本发明的方法包括以下步骤：

局端设备OLT通过与用户端设备ONU的协商，获得ONU所支持的端口 ID加解密使能切换模式；

OLT在获得ONU所支持的端口ID加解密使能切换模式后，通过向ONU 发送激活请求，使所述ONU将其端口ID加解密使能切换模式调整到本发明 的同步加解密使能切换模式；

在所述同步加解密使能切换模式下，OLT和ONU确定同时进行加解密端 口ID使能切换的切换时刻，以便在所述切换时刻同时完成加解密端口ID 使能切换。

本发明的同步加解密使能切换模式与图1所示的传统的协议模式的区 别在于，OLT向ONU通过交互确定相同的切换时刻，然后再这个切换时刻同 时进行两者的加解密端口ID使能切换，从而避免了现有技术中存在因切换 时间不同步而造成的丢包技术问题。

上述的OLT通过与ONU的协商获得ONU所支持的加解密使能切换模式 的步骤包括：OLT向ONU发起切换类型上报请求消息；ONU在规定的时间内 响应所述切换类型上报请求消息，返回一个切换类型消息报告，以说明当 前ONU支持的端口ID加解密切换使能模式。

上述的通过向ONU发送激活请求，使ONU将其端口ID加解密使能切换 模式调整到同步加解密使能切换模式的步骤包括：若所述切换类型消息报 告表明ONU支持同步加解密使能切换模式，则OLT向ONU发送激活端口ID 加解密使能切换模式请求；所述ONU在预定时间内向OLT返回应答，并根 据激活端口ID加解密使能切换模式请求的描述内容，将其端口ID加解密 使能切换模式调整到同步加解密使能切换模式。

上述的通过向ONU发送激活请求，使所述ONU将其端口ID加解密使能 切换模式调整到同步加解密使能切换模式的步骤还包括：若在预定时间内 所述ONU未向OLT返回应答，则OLT再次发送激活端口ID加解密使能切换 模式请求，如果OLT多次发送该请求而依然未收到OUN返回的应答，则从 所述的OLT通过与ONU的协商获得ONU所支持的加解密使能切换模式的步 骤开始重新进行处理。

上述的OLT和ONU确定同时进行加解密使能切换的切换时刻的步骤包 括：OLT发送加密端口ID消息给ONU；ONU收到所述加密端口ID消息后解 析消息内容，准备某个端口ID加解密使能的切换，然后发送加密端口ID 确认消息给OLT，以表示ONU已经接收并准备进行端口ID加解密使能切换。

上述的OLT和ONU确定同时进行加解密使能切换的切换时刻的步骤还 包括：在收到ONU发送的加密端口ID确认消息后，OLT发送含有切换时刻 的加密端口切换时间消息给ONU，同时准备在所述切换时刻到达时进行使能 切换；ONU收到加密端口切换时间消息后，通过解析得到所述切换时刻，并 激活其加解密使能切换过程，同时把加密端口切换时刻确认消息发送给 OLT；OLT收到所述加密端口切换时刻确认消息后，并激活其加解密使能切 换过程。

此外，OLT在进行加解密端口ID使能切换时，对净荷数据加密后进行 成帧处理以形成净荷帧，然后封装成下行数据发送给ONT。ONU在进行加解 密端口ID使能切换时，对来自OLT的下行数据进行下行同步处理后，解封 装成净荷帧，然后再进行解密处理。

图3显示了本发明的一种光网络传输系统端口ID加解密使能切换的装 置，该装置可以分别设置在OLT和OUN上，其每个装置包括：

使能切换模式获取模块，用于通过OLT与ONU的协商，获得ONU所支 持的端口ID加解密使能切换模式；

使能切换激活模块，用于OLT向ONU发送激活请求消息，以便所述ONU 根据激活请求的描述，将其端口ID加解密使能切换模式调整到同步加解密 使能切换模式；

切换时刻确定模块，用于OLT向ONU发起用来确定同时进行加解密端 口ID使能切换的切换时刻的处理，以便OLT和ONU在所述切换时刻同时完 成加解密端口ID使能切换。

此外，切换时刻确定模块包括用于计算所述切换时刻的计时器，如下 文所述的supercounter。

为了更充分地理解本发明，以下结合图3至图4所示的具体实施例， 附图对本发明作进一步说明。

在本发明的实施例中，通过步骤一和步骤二来实现上述方法。

步骤一

OLT和所有的ONU协商支持的Port-ID加解密使能切换的模式，协商过 程可以采用PLOAM消息通道或者OMCI通道或者其他信息通道。

协商过程如图4所示。

1、OLT发起，ONU上报自生的Port-ID加解密使能切换模式的协商过 程；

OLT首先依次向每个ONU发起切换类型消息请求(Decription Switch  Tpye Requst PLOAM)。在规定的时间TO3内，ONU应该返回一个切换类型确 认报告(Desription Switch Tpye Report PLOAM)，说明当前ONU支持的 解密切换模式。如果在规定的时间TO3内没有应答，OLT可以再次对该ONU 发起同样的情况，这个过程可以重复M次。

如果M次请求均未应答，表示该ONU不能支持报告自己的Port-ID解 密使能切换模式，那么对该ONU，采用协议标准的Port-ID加解密使能切换 方法。

完成所有ONU支持的模式协商后，OLT可以准确的掌握当前接入OLT的 所有ONU所支持的Port-ID解密使能切换模式。

根据系统中ONU的支持情况，可以由OLT选择采用什么样的方式：对 于只支持协议标准的ONU，那么采用协议标准Port-ID加解密使能方法，如 果存在即支持协议标准，又支持本发明的同步加解密使能切换模式，那么 有OLT配置ONU工作与哪个模式。

系统可以支持标准和本发明同时共存。

2、OLT发起，ONU完成Port-ID加解密使能模式切换并响应OLT。

完成Port-ID加解密使能切换的模式协商过程后，如果启用本发明的 切换方式，那么OLT需要依次向所有ONU发送激活Port-ID加解密使能切 换的模式的请求，在TO4时间内OLT应该可以正常接收到ONU发送的应答。 如果在TO4的时间内没有收到应答，那么OLT再次发送激活请求，该过程 重复N次后，如果ONU仍然没有应答，那么OLT重新进行上报ONU的Port-ID 加解密使能切换模式的请求的过程。

对于ONU来说如果收到并解析出OLT发送的切换类型报告(Decription  Switch Tpye Report)，说明当前OLT可以支持本发明所述的Port-ID加解 密使能切换方法。在收到OLT的激活请求后，根据激活请求描述，将自己 的Port-ID加解密使能切换模式切换到本发明同步加解密使能切换模式或 者是协议规定的切换模式下，否则保持当前模式。

由OLT控制，完成所有ONU的Port-ID加解密使能切换模式后，整个 系统的配置完成。

步骤二

本发明的Port-ID同步加解密使能切换方法采用PLOAM消息通道或者 其他信息通道协商OLT和ONU的Port-ID加解密使能切换时间。这里假设 系统已经完成加解密使能切换模式，且指定的ONU工作与本发明的模式下。

过程1：Port-ID加解密使能切换值交互，包括两种情况：a、由不使 能切换到使能；b、由使能切换到不使能，后面具体过程如下：

参见图5，首先由OLT发起，OLT发送加密端口ID消息 (Encrypted_Port-ID)给ONU，同时开始SW0计时。ONU收到消息后解析 消息内容，准备某个Port-ID加解密使能的切换，然后发送加密端口ID确 认消息(Encrypted_Port-ID_ACK)给OLT，表示ONU已经接收并准备进行 Port-ID加解密使能的切换。

若OLT经过SW0时间一直没有收到Encrypted_Port-ID_ACK消息，那 么OLT重新发起Encrypted_Port-ID消息给ONU，若在SW0时间计时到10s (以10s为例)没有收到ACK消息，重复上述过程P次。若P次过程都失 败，那么OLT认为ONU不支持此项功能，整个系统回到原协议处理方式。

若OLT在10s时间内收到Encrypted_Port-ID_ACK消息，表示ONU已 经准备进行Port-ID加解密使能的切换。进入到过程2。

过程2：Port-ID加解密使能切换时间交互，确定切换时刻，具体过程 如下：

OLT  首先发送加密端口切换时刻消息 (Encrypted_Port-ID_Switch_Time)给ONU，消息内容包括切换时间 supercounter值，并启动SW1计时。

ONU收到Encrypted_Port-ID_Switch_Time消息后，解析其中的切换时 间，以supercounter值标识切换时刻，同时配置寄存器。ONU系统在当前 时间(当前supercounter值)等于切换时间(解析出的supercounter值) 的时刻进行Port-ID使能切换。同时，ONU发送加密端口ID切换时刻确认 消息(Encrypted_Port-ID_Switch_Time_ACK)给OLT。

OLT收到Encrypted_Port-ID_Switch_Time_ACK消息后认为ONU已经正 确启动Port-ID加解密使能过程。随后，OLT启动自己Port-ID加解密使能 时刻，即OLT也需要在OLT系统当前时间(当前supercounter值)等于切 换时间(解析出的supercounter值)的时刻进行Port-ID使能切换。

如此，即可保证OLT和ONU在Port-ID使能切换的同步性。

总的来说，OLT和ONU在相同的系统时刻(superconter值)进行Port-ID 使能切换，即可保证切换不丢包。

若OLT在SW1时间等于10s(以10s为例)时间内都没有收到 Encrypted_Port-ID_Switch_Time_ACK消息，那么OLT需要从新发起 Port-ID加解密使能切换时间交互过程，如果Q次没有收到ACK消息，那么 认为当前ONU无法正常进行Port-ID加解密使能切换，需要从步骤一开始 重新启动整个过程。

综上所述，本发明的光网络传输系统端口ID加解密使能切换的方法可 以概括为：

首先，OLT发起Decription Switch Tpye Report请求，要求ONU上 报自己支持的Port-ID加解密使能切换模式。根据不同的ONU采用不同的 Port-ID加解密使能切换的方法；

接着，OLT通过PLOAM消息通道或者其他信息通道激活指定的ONU进入 本发明的Port-ID加解密使能切换模式；

然后，OLT通过PLOAM消息通道或者其他消息通过下发Port-ID切换命 令，ONU在收到切换命令准备进行Port-ID使能切换，准备工作完成后发送 ACK消息给OLT。

接着，OLT在收到ONU发回的ACK消息后下发Port-ID加解密使能切换 时间消息，消息中包含切换时刻，由supercounter值作为切换时刻，同时 OLT准备在切换时间到达时刻进行使能切换，等待ONU返回的ACK消息激活 此次Port-ID加解密使能切换；如果未收到ONU返回的ACK消息，那么取 消此次Port-ID加解密使能切换。

然后，ONU在收到Port-ID加解密使能切换时间消息后，解析其中的切 换时间，并且准备好在该时间进行使能切换；准备工作完成后发送ACK PLOAM 消息给OLT，表示ONU已经切换时间已经准备好。

最后，OLT收到从ONU返回的ACK消息后，激活OLTPort-ID加解密使 能切换过程。

OLT和ONU同时在约定的时刻(切换supercounter值)切换Port-ID 加解密使能。

至此，整个GPON实现在Port-ID加解密使能切换过程中不会发生丢包 问题；同时，该系统也支持协议规定的OLT和ONU的接入。

图6显示了本发明的的OLT和ONU在进行加解密端口ID使能切换时的 数据处理流程。其中OTL在进行加解密端口ID使能切换时，对净荷数据加 密后进行成帧处理以形成净荷帧，然后封装成下行数据发送给ONT。ONU在 进行加解密端口ID使能切换时，对来自OLT的下行数据进行下行同步处理 后，解封装成净荷帧，然后再进行解密处理。

此外，在图6中，SDU是原始数据报文；En是使能；GTC是Gigabit PON  Transmission Convergence吉比特无源光网络传输汇聚层；PLOAM：Physical  layer OAM物理层操作、管理和维护层。

综上所述，本发明通过OLT和ONU交互确定Port-ID加解密使能切换 时间，并且OLT和ONU在同样的时刻(相同的supercounter)完成使能切 换的方式，可以避免OLT和ONU两边交互消息导致切换时间不一致的问题， 实现Port-ID加解密使能的切换不丢包，保证下行数据流不丢包。

此外，本发明还可以兼容已有的GPON系统，包括兼容已有的OLT和已 有的ONU设备。并可以同时支持本发明ONU和协议标准ONU采用不同的模 式同时存在于系统中，并采用不同方式进行Port-ID加解密使能切换。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领 域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原 理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。