CN101431702B - 一种相邻onu互相保护的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源光网络相邻光网络单元ONU互相保护的方法，该方法主要包括：ONU1的光模块和故障处理模块对链路故障进行实时监测；故障发生后，开启相邻ONU接口，自动建立与相邻的ONU2之间的无线连接；ONU1作为一个无线终端连接到相邻的ONU2，ONU1的下连用户通过ONU2与OLT进行通信；故障修复后，关闭ONU1的相邻ONU接口，恢复正常通信。本发明公开了一种对ONU的改进方法，使其同时具有无线接入和自动保护功能，能够在提供用户无线接入的同时对支干光纤故障进行检测和处理。本发明通过相邻ONU之间的无线接入方式提供系统保护，不采用光纤备份，增强无源光网络的生存性，同时减少建设成本。

Description

一种相邻ONU互相保护的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种相邻ONU(光网络单元)互相保护的方法。

背景技术

随着Internet的高速发展，以IP业务为代表的新型数据业务的急剧增长，网络业务朝着如多媒体视频图像业务和实时的电话会议业务等方向发展，这就对网络带宽和网络设备容量提出了越来越高的要求，但传统的网络突破不了所谓电子时代的“带宽瓶颈”，显然满足不了这些要求。而以光纤为传输媒介的光网络，具有极大的传输容量和极好的传输质量，突破了电子瓶颈，提高了带宽的利用率。目前，虽然光网络已广泛应用于核心网络中，但接入网带来的带宽瓶颈仍然存在。为了解决这个问题，许多宽带接入技术应运而生。

在各种光接入网技术中，无源光网络(PON)受到极大关注。PON是一种纯介质网络，其主要特点是在接入网中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，降低了相应的运维成本。其次，PON的业务透明性较好，带宽宽，可适用于任何制式和速率的信号，能比较经济地支持模拟广播电视业务，具备三重业务功能。基于这些特点，PON技术成为宽带接入的热门技术。

PON网络采用的是点到多点的光接入体系结构，如图1所示，主要由三个部分组成：位于中心局的光线路终端(OLT)、无源光分路器(POS)和用户端的光网络单元(ONU)。ONU的下联用户网络接口(UNI)与用户在T参考点相连，目前的ONU能够提供多个有线网络接口给用户，并没有为移动终端用户提供无线接口，因此，用户需要自己在网络中增设无线AP来实现移动终端与ONU的互连。考虑到小区中实际光纤布线的困难性以及移动终端用户的需求，能够拥有无线接入功能的ONU成为必然的发展趋势。

另外，随着接入网宽带业务的增长，人们对宽带网的可靠性和生存性要求也越来越高，由于接入网直接汇聚用户业务到核心网，而且PON网络携带着超大容量信息，通信中断将会带来巨大的经济损失，对社会造成严重影响，因此对PON系统的保护显得非常重要。现有技术中，主要包括针对OLT和主干光纤的备份保护的方法，针对其他支干光纤以及ONU故障的实施方案一般多考虑双备份的方式，成本代价大。考虑到接入网对于费用的敏感性，如何经济有效的提供支干光纤和ONU的保护变得非常重要。

在现有技术当中，还没有解决上述问题的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种无源光网络相邻ONU之间互相保护的方法，使无源光网络的ONU能够在提供终端的无线接入的同时对上联支干光纤故障进行检测和处理，通过无线链路对业务实现自动保护恢复。在不采用光纤备份的情况下，增强无源光网络的生存性，减少建设成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种相邻ONU互相保护的方法，该方法包括以下步骤：

A、ONU对链路状态进行实时地监测，检测故障的发生；

B、故障发生后，受影响的ONU(ONU1)通过无线方式自动连接到相邻ONU(ONU2)。ONU1所连接的用户通过ONU2与局端设备OLT进行通信；

C、故障修复后，恢复正常通信。

所述的步骤A具体包括：

ONU接收由OLT下发的数据，采用具有收无光检测电路的光模块，利用这种方法能够快速的确定故障的发生。

所述的步骤B具体包括：

当ONU1检测到有故障发生时，立刻开启与ONU2之间的无线接口。双方进行协商，如果ONU2的上行链路无故障，说明只是ONU1的支干链路出现故障。此时，ONU1的上行链路从故障前的有线连接方式切换为与相邻ONU之间的无线连接方式。如果ONU2的上行链路也出现了故障，则ONU1继续寻找其他相邻可用的ONU，如果存在一个ONU的上行链路无故障，则将业务切换至该ONU。如果所有相邻ONU均出现故障，则说明主干光纤链路出现故障，此时无法进行保护。

所述的步骤B还包括：

启用相邻ONU1与ONU2之间的无线接口后，受故障影响的ONU1将作为一个无线终端接入到ONU2，从而完成故障后的自动切换。此时ONU1仅完成无线接入点的基本功能，对收到的所有信息不做处理，只进行透明传输。ONU1必须保证从上联接口(相邻ONU接口)接收到的下行数据通过各下联接口(包括有线接口、无线接口)发送到用户，同时用户发出的上行数据通过相邻ONU接口传递给ONU2，再发送到OLT。也就是说，受故障影响的ONU1下连用户的数据倒换后先通过ONU1传输到相邻的ONU2，再由ONU2集中进行协议处理与传输控制。

所述的步骤C具体包括：

故障发生后，ONU1仍然通过收无光检测电路对链路状态进行监测。当重新检测到光信号时，说明故障已经修复。这时，关闭相邻ONU接口，恢复正常通信，即ONU1的上联接口通过有线方式完成与OLT的通信，与相邻的ONU2之间的通信随着相邻ONU接口模块的关闭而终止。

为实现这样的目的，本发明首先对现有的ONU做了改进，包括两个方面：一是在ONU内部增加故障处理模块；二是增加相邻ONU无线接口模块，以实现ONU之间的互相保护。

一种改进后具有无线接入和自动保护倒换功能的ONU装置，包括：

故障处理模块：用于对光模块的收无光检测结果进行处理。当确定故障发生时，发送故障消息给中央控制模块；当确定故障已经恢复时，发送故障恢复消息给中央控制模块。故障处理模块是控制自动保护恢复实施的关键模块。快速准确的确定链路状态，能够有效缩短切换时间；

光接口模块：用于接收OLT通过无源光分路器下发的下行光信号，本模块具有收无光检测电路，能够对链路状态的改变迅速做出反应。上行是将中央控制模块传递过来的数据向OLT发送；

有线接口模块：用于向用户提供有线网络连接接口，将ONU的下行数据传递给用户，同时将用户传递过来数据存储到存储模块中；

无线接口模块：随着移动终端用户的日益增加，单纯的有线接入已经不能满足用户的需求，无线接口模块的引入使无线接入成为可能。本模块用于向用户提供无线接入方式，在PON的UNI侧T参考点处通过无线接入方式(比如Wifi)将ONU的下行数据传递给用户，同时将用户传递过来数据存储到存储模块中；

相邻ONU之间的无线接口模块：用于在故障发生时，采用无线方式与相邻ONU进行网络连接。正常工作时，相邻ONU之间的无线接口处于关闭状态。一旦有故障发生，接口将开启，这时的ONU1仅仅作为一个特殊的无线接入点接入到相邻的ONU2覆盖的无线网络中。相邻ONU接口作为备份装置，能够提供相邻ONU之间的互相保护。任一支干光纤故障，受故障影响的ONU都能够无线接入到相邻ONU；

存储模块：主要用于存储ONU下连用户的上行数据。为了区分业务的优先级，存储模块通常由多个队列组成；

中央控制模块：主要负责控制帧的处理、数据的传输控制、对故障消息的接收以及对其他各模块的状态进行控制。

所述的中央控制模块包括：

协议处理模块：主要负责控制帧的拆解与封装，包括逻辑链路标识LLID的提取与判断、时间标签的更新以及发送时隙的保证等。

传输控制模块：主要负责数据的传输控制，对故障消息、故障恢复消息的接收和对相邻ONU接口模块、协议处理模块的状态控制。具体如下，正常工作时，传输控制模块保证从光接口接收的下行数据通过各有线接口以及无线接口发送到用户，同时用户发出的上行数据通过光接口传递给OLT，此时相邻ONU接口处于关闭状态；故障发生时，传输控制模块接收到故障消息，立刻开启相邻ONU接口，保证从相邻ONU接口接收到的下行数据通过各有线接口以及无线接口发送到用户，同时用户发出的上行数据通过相邻ONU接口传递给相邻的ONU2，再发送到OLT，此时的协议处理模块状态为不可用；故障修复时，传输控制模块接收到故障恢复消息，启用协议处理模块，同时关闭相邻ONU接口，恢复正常通信。

由上述本发明提供的相邻ONU互相保护的方法中可以看出，本发明提供的改进的ONU装置能够实现移动终端用户的无线连接，满足用户的需求。

本发明通过增设相邻ONU接口模块，提供了相邻ONU互相保护的方法。这种方法保护倒换时间较短，保证了更好的在PON系统上承载各种业务，特别是对时延敏感的TDM业务，可以达到保护切换不影响TDM业务的承载。同时，这种方法的PON系统中没有冗余的支路光纤备份，有效降低了网络的建设成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1是现有技术中的PON网络结构示意图；

图2是本发明中一种具有无线接入和自动保护倒换功能的ONU结构图；

图3是本发明中所述方法的处理流程图；

图4是本发明中系统正常运行时的示意图；

图5是本发明中系统出现故障时，保护机制运行的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种无源光网络相邻ONU互相保护的方法，本发明的核心是：ONU对支干光纤链路状态进行实时监测，故障发生时，通过无线连接方式，受影响的ONU1自动切换并连接到与其相邻的ONU2继续通信。故障修复时，恢复正常通信。

下面结合附图来详细描述本发明，本发明所述ONU的具体实现方式的结构如图2所示，包括故障处理模块、光接口模块、多个有线接口模块、无线接口模块、相邻ONU接口模块、存储模块和中央控制模块。其中中央控制模块由协议处理模块和传输控制模块两部分组成。

本发明所述方法的具体实现方式的处理流程如图3所示，包括如下步骤：

步骤3-1、ONU1的光接口模块通过收无光检测电路对链路状态进行实时监测。

在具体实现上，采用具有收无光检测功能的光模块，核心思想是通过监测链路有无收光的状态来确定支干光纤是否故障。系统正常工作时，能够检测到光信号，而光纤链路发生故障将引起收无光检测电路输出结果的变化。故障处理模块对收无光检测结果做出判断，利用这种方式能够简单并且快速的判断支干光纤故障的发生。正常工作时，故障处理模块将下行数据传输到中央控制模块；故障发生时，故障处理模块发出故障消息给中央控制模块；故障恢复时，发出故障恢复消息给中央控制模块。

步骤3-2、故障发生时，故障处理模块发送故障消息给中央控制模块，中央控制模块开启ONU1的相邻ONU接口模块。

当检测到收无光时，确认有故障发生，首先由故障处理模块发送故障消息给中央控制模块。中央控制模块收到消息后，立刻开启受故障影响的ONU1的相邻ONU接口模块，向ONU2发出连接请求。启动故障协商过程，如果ONU2上行链路无故障，则相邻ONU接口模块的开启使得ONU1作为一个特殊的无线接入点接入到相邻的ONU2。如果ONU2也出现了故障，则继续依次启动与其他相邻ONU的无线接口，重复故障协商过程，直至找到一个可用ONU，如果找不到，则不进行保护切换动作。

在实际应用中，完成步骤3-2的时间就是系统故障时的保护倒换时间。为了缩短这个时间，提供电信级的保护，需要在系统运行之前对相邻ONU接口模块进行初始网管配置。具体来说，首先确定相邻ONU处于彼此的无线网络覆盖范围中；然后在各ONU的无线接口模块中写入其相邻ONU的相邻ONU接口模块MAC地址，以此保证相邻ONU接口开启后能够快速的建立连接，省去复杂的初始鉴权与注册过程。也就是说，一旦相邻ONU接口启用，切换过程就已经完成。

步骤3-3、ONU1作为一个无线终端连接到相邻ONU2，ONU1下连用户的带宽分配由ONU2完成。

当与ONU1相连的支干光纤故障时，对应的ONU1将作为一个无线接入点连接到相邻的ONU2，此时，ONU1只具有无线接入点的功能，协议处理模块并不对控制帧进行任何的处理，中央控制模块完成信号的透明传输。带宽分配、队列调度等算法将都由ONU2完成。也就是说，故障发生后，ONU1不再与OLT直接进行信息交互，ONU1所连接的用户将通过ONU2完成与OLT的通信。

如图5所示，本发明中系统故障时，保护机制启动。ONU1的用户数据发送到OLT的路径由正常运行时的“用户-ONU1-POS-OLT”改变成“用户-ONU1-ONU2-POS-OLT”，其中ONU1与ONU2之间采用无线连接方式(数据传输路径如图4和图5中的虚线所示)。

步骤3-4、故障恢复时，关闭ONU1的相邻ONU接口模块，恢复通过光接口模块进行的通信。

发生故障后，ONU1光模块中的收无光检测电路仍然对链路状态进行监测，当重新检测到光信号时，说明故障已经修复。然后，故障处理模块发送故障恢复消息给中央控制模块，再中央控制模块关闭相邻ONU接口，恢复通过光接口进行的通信。随着相邻ONU接口的关闭，ONU1与ONU2之间的无线连接终止。

上面对本发明所述的相邻ONU互相保护方法以及改进的ONU结构进行了详细说明，但本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明所述方法的精神和权利要求范围情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无源光网络相邻ONU之间互相保护的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、终端设备ONU对链路状态进行实时地监测，检测故障的发生；

B、故障发生后，受影响的ONU1通过无线网络自动切换到相邻的ONU2，ONU1下所连接的用户通过相邻的ONU2与局端设备OLT进行通信；

C、故障修复后，恢复正常通信；

其中，完成步骤B的时间直接影响系统的保护倒换时间，为了缩短这个时间，需要在系统运行之前对相邻ONU接口模块进行初始配置，具体过程为：首先确定相邻ONU处于彼此的无线网络覆盖范围中；然后在各ONU的相邻ONU接口模块中写入其相邻ONU的MAC地址，以此保证无线接口开启后能够快速完成连接，省去复杂的初始鉴权与注册过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤A具体包括：

ONU接收由OLT下发的数据，采用具有收无光检测电路的光模块，以快速的确定故障的发生。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：

当ONU1检测到有故障发生时，立刻开启与ONU2之间的无线接口；然后双方进行协商，如果ONU2的上行链路无故障，说明只是ONU1的支线链路出现故障，此时，ONU1的上行链路从故障前的有线连接方式切换为与ONU2之间的无线连接方式；如果ONU2的上行链路也出现了故障，则ONU1继续寻找其他相邻的ONU，如果存在一个ONU的上行链路无故障，则将业务切换至该ONU；如果所有相邻ONU均出现故障，则说明干线链路出现故障，此时无法进行保护。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：

启用相邻的ONU1与ONU2之间的无线接口后，受故障影响的ONU1将作为一个无线终端接入到ONU2，从而完成故障后的自动切换，此时ONU1仅完成无线接入点的基本功能，对收到的所有信息不做处理，只进行透明传输；受故障影响的ONU1下连用户的数据倒换后先通过ONU1传输到ONU2，再由ONU2集中进行协议处理与传输控制。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤C具体包括：

故障发生后，ONU1仍然通过收无光检测电路对链路状态进行监测：当重新监测到光信号时，说明故障已经修复，关闭与ONU2的无线接口，恢复正常通信，即ONU1的上连接口通过有线方式完成与OLT的通信，与ONU2之间的通信随着相邻ONU接口模块的关闭而终止。

6.一种具有无线接入和自动保护倒换功能的ONU装置，其特征在于，该装置包括：

光接口模块：用于接收OLT通过光分配网络下发的包括控制帧在内的下行光信号，该光接口模块具有收无光检测电路，能够对链路状态的改变迅速做出反应；上行是将中央控制模块传递过来的数据向OLT发送；

有线接口模块：用于向用户提供有线网络连接接口，将ONU的下行数据传递给用户，同时将用户传递过来数据存储到存储模块中；

中央控制模块：主要负责控制帧的处理、数据的传输控制、对故障消息的接收以及对其他各模块的状态进行控制；

存储模块：主要用于存储ONU所连接的用户的上行数据；为了区分业务的优先级，存储模块由多个队列组成；

故障处理模块：用于对光接口模块的收无光检测结果进行处理：当确定故障发生时，发送故障消息给中央控制模块；当确定故障已经恢复时，发送故障恢复消息给中央控制模块；故障处理模块是控制自动保护恢复实施的关键模块，快速准确的确定链路状态，能够有效缩短切换时间；

无线接口模块：用于向用户提供无线接入方式，将ONU的下行数据传递给用户，同时将用户传递过来数据存储到存储模块中；

相邻ONU接口模块：用于在故障发生时，采用无线方式与相邻ONU进行网络连接；正常工作时，相邻ONU接口模块处于关闭状态；故障发生时，开启相邻ONU接口模块，此时受影响的ONU仅仅作为一个特殊的无线接入点接入到相邻的ONU覆盖的无线网络中。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的中央控制模块包括：

协议处理模块：主要负责控制帧的拆解与封装，包括逻辑链路标识LLID的提取与判断、时间标签的更新以及发送时隙的保证；

传输控制模块：主要负责数据的传输控制，对故障消息、故障恢复消息的接收和对相邻ONU接口模块、协议处理模块的状态控制，具体包括：正常工作时，传输控制模块保证从光接口模块接收的下行数据通过各有线接口模块以及无线接口模块发送到用户，同时用户发出的上行数据通过光接口模块传递给OLT，此时相邻ONU接口模块处于关闭状态；故障发生时，传输控制模块接收到故障消息，立刻开启相邻ONU接口模块，保证从此接口接收到的下行数据通过各有线接口模块以及无线接口模块发送到用户，同时用户发出的上行数据通过相邻ONU接口传递给相邻的ONU，再发送到OLT；故障修复时，关闭相邻ONU接口模块，恢复正常通信。

Images