CN101547045A - 无源光网络端口倒换方法、光线路终端和光网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种无源光网络端口倒换方法、光线路终端和光网络系统。所述方法包括：获取来自主用光线路终端端口的调整参数；根据所述调整参数，将对应同一光网络单元ONU的备用光线路终端端口的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端端口一致；当所述主用光线路终端端口或主用光纤发生故障时，所述进行数据帧帧头和时钟相位调整后的备用光线路终端端口替换所述主用光线路终端端口。相应的，本发明实施例提供一种光线路终端和光网络系统。本发明实施例提供的技术方案能够在网络出现故障时实现端口的快速主备倒换。

Description

无源光网络端口倒换方法、光线路终端和光网络系统

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种无源光网络端口倒换方法、光线路终端和光网络系统。

背景技术

PON(Passive Optical Network，无源光网络)技术是一种点到多点的光纤接入技术，随着技术的不断发展，出现了EPON(Ethernet Passive OpticalNetwork，以太网无源光网络)和GPON(Gigabit passive Optical Network，千兆比特容量无源光网络)。在PON中，都需要配置保护倒换方式，以GPON举例说明，GPON有两种保护方式：主干光纤保护倒换方式和光纤全保护倒换方式，其中，主干光纤保护倒换方式为业界常用的保护倒换方式。

请参阅图1，是现有技术主干光纤保护倒换方式示意图。如图1所示，包括OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)、ODN(Optical DistributionNetwork，光分配网络)、ONU(Optical Network Unit，光网络单元)。主用端口OLT A和ODN间的主干光纤A为主用的主干光纤，为该主用的主干光纤配置备用的主干光纤B即备用端口OLT B和ODN间的主干光纤。在主用的主干光纤或者主用端口OLT A发生故障的情况下，倒换到备用端口OLT B恢复业务，从而实现对主干光纤的保护，提高系统的可靠性。

现有技术存在以下问题：

在允许ONU下线的情况下实施光网络端口的主备倒换时，因为每个光网络单元ONU都有自己的EqD(Equalization Delay，等效延时)，而EqD跟OLT和ONU间的光纤长度有关，因此这种情况下的倒换需要更新EqD，导致倒换时间比较长；在不允许ONU下线的情况下实施光网络端口的主备倒换时，则要求主、备用光纤长度完全等长以使得主、备用端口的帧头完全相同，因此比较难实现。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种无源光网络端口倒换方法、光线路终端和光网络系统，能够在网络出现故障时实现端口的快速主备倒换。

为解决上述技术问题，本发明所提供的实施例是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种无源光网络端口倒换方法，包括：获取来自主用光线路终端端口的调整参数；根据所述调整参数，对应同一光网络单元ONU的备用光线路终端端口的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端端口一致；当所述主用光线路终端端口或主用光纤发生故障时，所述进行数据帧帧头和时钟相位调整后的备用光线路终端端口替换所述主用光线路终端端口。

本发明实施例提供一种光线路终端，包括：信息获取单元，用于获取来自主用光线路终端端口的调整参数；调整单元，用于根据所述调整参数，将对应同一光网络单元ONU的本端的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端一致；倒换单元，用于当所述主用光线路终端或主用光纤发生故障时，替换所述主用光线路终端端口。

本发明实施例提供一种光网络系统，包括与光分配网络连接的主用光线路终端、备用光线路终端、光网络单元ONU；所述备用光线路终端，用于获取来自主用光线路终端的调整参数，根据所述调整参数，将对应同一光网络单元ONU的本端的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端一致；当所述主用光线路终端或主用光纤发生故障时，替换所述主用光线路终端端口。

上述技术方案可以看出，本发明实施例技术方案中备用光线路终端在主用光线路终端端口或主用光纤发生故障前，已经根据从主用光线路终端端口获取的调整参数，将对应同一光网络单元ONU的备用光线路终端端口的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端端口一致，因此当主用光线路终端端口或主用光纤发生故障时，可以直接把主用光线路终端端口倒换到备用光线路终端端口，不需要更新EqD，因此倒换更加快速，而且对主用主干光纤和备用主干光纤的长度也不要求完全等长，可以简化施工难度，降低施工成本。

附图说明

图1是现有技术主干光纤保护倒换方式示意图；

图2是本发明实施例实现倒换的框架原理图；

图3是本发明实施例一倒换方法流程图；

图4是本发明实施例二倒换方法流程图；

图5是本发明实施例光线路终端结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种无源光网络端口倒换方法，用于在出现故障时实现端口的快速主备倒换。

本发明实施例通过在OLT端口增加帧头调整器和时钟相位调整器，实现OLT端口的快速主备倒换。

请参阅图2，是本发明实施例实现倒换的框架原理图。

图2中，基于现有技术的主干光纤保护倒换方式的框架，本发明实施例在OLTA端口增加帧头调整器A和时钟相位调整器A，时钟相位调整器A与锁相环PLL A连接，OLTB端口增加帧头调整器B和时钟相位调整器B，时钟相位调整器B与锁相环PLL B连接。

其中，OLT A为主用端口，备用端口OLT B通过对千兆位媒体访问控制器GMAC的上行帧中定界符和ONU ID(光网络单元标识)的搜索，进行帧头和时钟相位的调整，包括：

在OLT端口收发数据帧时通过增加的帧头调整器将数据帧中的发送帧头和接收帧头字段分别往相反的方向调整，具体是通过搜索上行帧中定界符位置和ONU ID的位置来调整发送和接收帧头的位置，这种调整属于粗调。在OLT端口通过增加的时钟相位调整器将发送时钟和接收时钟分别往相反的方向调整相位，通过对比主、备用的OLT端口上行帧中定界符的细小偏差，调整OLT端口的发送和接收时钟的相位，这种调整属于细调。

上述的帧头和时钟相位调整完成后，如果主用的主干光纤或者主用的OLTA端口发生故障，可以直接把主用OLT端倒换到备用OLT端口，不需要更新EqD，因此倒换更加快速。另外，对主用主干光纤和备用主干光纤的长度也不要求完全等长，可以简化施工难度，降低施工成本。

以下进一步结合流程图对本发明实施例的倒换方法进行详细介绍。

请参阅图3，是本发明实施例一倒换方法流程图，包括：

步骤301、主用端口进行初始化流程，完成测距；

GPON协议基于ONU的序列号SN来识别和配置ONU，ONU正常工作前需完成激活注册过程，该激活注册过程可由主用端口OLT A发起，过程包括：OLT和ONU之间协商工作参数、测量OLT和ONU之间的逻辑距离即测距、建立上下行通信信道。上述过程由主用端口OLT A完成，备用端口OLTB不参与此活动。

主用端口OLT A进行从初始化流程后，可以得到ONU ID(光网络单元标识)/ONU SN(光网络单元序列号)/ONU EqDa(光网络单元等效延时)/DBA(动态带宽分配)等参数信息。

步骤302、主用端口将相关参数信息发送给备用端口；

主用端口OLTA将ONU ID/ONU SN/ONU EqDa/DBA等参数信息传送给备用端口OLT B，供进行帧头调整时使用；同时把接收到的定界符位置传送给备用端口OLT B，供进行时钟相位调整时使用。

步骤303、备用端口进行帧头调整；

备用端口OLTB以参考帧头Fr_Ref为参考点，将OLT B的数据帧的帧头分为多个步进点，假设时钟为155.52MHz，数据帧的帧头为8KHz，那么两者相除可以得到步进点为19440个。设起始步进点为0，按照GMAC的固有配置进行相关模块的复位后，寻找ONU ID＝0(或者1、2、3等)的上行帧定界符和上行帧中的ONU ID字段。如果找到，此时锁定为OLT B的帧头相位。如果没有找到，将备用端口OLT B的接收帧头Fr_Rx_B和发送帧头Fr_Tx_B分别往相反的方向步进1，继续搜索，直到找到定界符和匹配的ONU ID后再锁定为OLT B的帧头相位。

另外，为了保证步进法调整帧头的顺利进行，主用端口OLT A在备用端口OLT B进行帧头调整和时钟相位调整期间，给ONU分配固定的DBA带宽。

步骤304、备用端口进行时钟相位调整；

根据GPON上行数据的速率确定时钟相位调整的粒度，假设GPON上行数据的速率为1.244Gbit/S，时钟为155.52MHz，则将两者相除可以得到时钟相位调整的粒度为8相。

完成备用端口OLT B发送和接收帧头调整后，OLT B将自身接收到的定界符位置与OLT A接收到并发送过来的定界符位置进行细致比较，根据比较值，确定时钟相位的调整量X。备用端口OLT B将发送时钟CLK_Tx_B与接收时钟CLK_Rx_B分别往相反的方向调整X，得到调整后的发送时钟和接收时钟。这里得到的调整量X的最大值为8相。时钟相位进行调整后，OLT B进行复位操作，按照上述步骤调整后的帧头，重新进行接收到的定界符位置和ONU ID的确认。

步骤305、出现故障时直接把主用端口倒换到备用端口。

完成备用端口OLT B的发送帧头、接收帧头、发送时钟相位、接收时钟相位的调整后，在主干光纤或者主用端口OLT A发生故障的情况下，因为主、备用的OLT端口的帧头和时钟相位对于光线路终端下的光网络单元ONU而言已经是一致的，所以可以直接把主用端口OLT A倒换到备用端口OLT B恢复业务，不需要更新EqD，因此倒换更加快速。另外，对主用主干光纤和备用主干光纤的长度也不要求等长，可以简化施工难度，降低施工成本。

请参阅图4，是本发明实施例二倒换方法流程图。实施例二和实施例一的主要区别在于备用端口也要进行一次测距操作，另外备用端口进行帧头调整和时钟相位调整的方式也有所不同。图4中包括：

步骤401、主用端口进行初始化流程，完成测距；

GPON协议基于ONU的序列号SN来识别和配置ONU，ONU正常工作前需完成激活注册过程，该激活注册过程可由主用端口OLT发起，过程包括：OLT和ONU之间协商工作参数、测量OLT和ONU之间的逻辑距离即测距、建立上下行通信信道。

主用端口OLT A进行初始化流程，可以得到ONU ID(光网络单元标识)/ONU SN(光网络单元序列号)/ONU EqDa(光网络单元等效延时)/DBA(动态带宽分配)等参数信息。

步骤402、备用端口进行测距；

主用端口OLT A暂时中断一会，由备用端口OLT B进行测距操作，可以得到ONU EqDb等参数信息。备用端口OLT B完成测距操作后，主用端口OLT A恢复正常。

步骤403、主用端口将相关参数信息发送给备用端口；

主用端口OLT A将ONU EqDa传送给备用端口OLT B，供帧头调整和时钟相位调整用。

步骤404、备用端口根据等效延时参数EqDa和EqDb的关系进行帧头和时钟相位调整；

根据GPON上行数据的速率确定时钟相位调整的粒度，假设GPON上行数据的速率为1.244Gbit/S，时钟为155.52MHz，则时钟相位调整的粒度为8相。备用端口OLT B先进行以下计算：P＝(EqDa-EqDb)/2，然后将所得的值P与确定的相位粒度数进行相除，即P除以8，将得到的整数作为帧头调整值，将得到的余数作为时钟相位调整值，然后按所述帧头调整值和时钟相位调整值对备用端口的帧头和时钟相位进行调整。

步骤405、出现故障时直接把主用端口倒换到备用端口。

完成备用端口OLT B的发送帧头、接收帧头、发送时钟相位、接收时钟相位的调整后，在主干光纤或者主用端口OLT A发生故障的情况下，因为主、备用的OLT端口的帧头和时钟相位对于光线路终端下的光网络单元ONU而言已经是一致的，所以可以直接把主用端口OLT A倒换到备用端口OLT B恢复业务，不需要更新EqD，因此倒换更加快速。另外，对主用主干光纤和备用主干光纤的长度也不要求完全等长，可以简化施工难度，降低施工成本。

需要说明的是，上述实施例是以GPON举例说明但不限于此，对于所有频分复用TDM类型的PON都适用。

上述内容详细介绍了本发明实施例的倒换方法，相应的，本发明实施例提供一种光线路终端。

请参阅图5，是本发明实施例光线路终端结构示意图。

如图5所示，光线路终端包括：信息获取单元501、调整单元502和倒换单元503。

信息获取单元501，用于获取来自主用光线路终端的调整参数。

调整单元502，用于根据所述调整参数和自身参数将对应同一光网络单元ONU的本端的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端一致。

倒换单元503，用于当所述主用光线路终端或主用光纤发生故障时，替换所述主用光线路终端端口。

所述调整单元502可以是包括：第一帧头调整器5021和第一时钟相位调整器5022。

所述信息获取单元501获取的调整参数包括上行数据帧定界符位置和光网络单元标识ONU ID时：

第一帧头调整器5021，用于以参考帧头为参考点将对应同一光网络单元ONU的本端的数据帧帧头进行调整，当搜索到与所述信息获取单元501从主用光线路终端获取的上行数据帧定界符位置及光网络单元标识ONU ID一致时锁定为本端的数据帧帧头。所述第一帧头调整器5021将本端的数据帧帧头以参考帧头为参考点进行调整时，是根据本地时钟频率和数据帧帧头确定调整的步进点，依次按步进点进行调整。

第一时钟相位调整器5022，用于将本端接收的上行数据帧定界符位置与所述信息获取单元501从主用光线路终端获取的上行数据帧定界符位置进行比较，根据比较差值将本端的时钟相位调整。

所述调整单元502还可以是包括：信息处理单元5023、第二帧头调整器5024和第二时钟相位调整器5025。

所述信息获取单元501获取的调整参数包括光网络单元等效延时参数EqDa时：

信息处理单元5023，用于确定所述从主用光线路终端端口获取的光网络单元等效延时参数EqDa与备用光线路终端端口测距得到的网络单元等效延时参数EqDb的差值的平均值(即EqDa-EqDb)/2)，将所述确定的差值的平均值与根据数据速率和本地时钟频率确定的调整相数相除，得到整数部分值和余数部分值。

第二帧头调整器5024，用于按得到的整数部分值调整本端的数据帧帧头。

第二时钟相位调整器5025，用于按得到的余数部分值调整本端的时钟相位。

上述调整的数据帧帧头包括发送帧头和接收帧头，进行调整时将发送帧头和接收帧头分别往相反方向调整；上述调整的时钟相位包括发送时钟相位和接收时钟相位，进行调整时将发送时钟相位和接收时钟相位分别往相反方向调整。

本发明实施例还提供一种光网络系统，包括与光分配网络连接的主用光线路终端、备用光线路终端、光网络单元ONU。

所述备用光线路终端，用于获取来自主用光线路终端的调整参数，根据所述调整参数和自身参数将对应同一光网络单元ONU的本端的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端一致；当所述主用光线路终端或主用光纤发生故障时，替换所述主用光线路终端端口。

所述备用光线路终端可以是包括：信息获取单元、第一帧头调整器、第一时钟相位调整器、倒换单元。

信息获取单元，用于获取来自主用光线路终端的调整参数，所述调整参数包括上行数据帧定界符位置和光网络单元标识ONU ID。

第一帧头调整器，用于以参考帧头为参考点将对应同一光网络单元ONU的本端的数据帧帧头进行调整，当搜索到与所述信息获取单元从主用光线路终端获取的上行数据帧定界符位置及光网络单元标识ONU ID一致时锁定为本端的数据帧帧头。

第一时钟相位调整器，用于将本端接收的上行数据帧定界符位置与所述信息获取单元从主用光线路终端获取的上行数据帧定界符位置进行比较，根据比较差值将本端的时钟相位调整。

倒换单元，用于当所述主用光线路终端或主用光纤发生故障时，替换所述主用光线路终端端口。

所述备用光线路终端还可以是包括：信息获取单元、信息处理单元、第二帧头调整器、第二时钟相位调整器、倒换单元。

信息获取单元，用于获取来自主用光线路终端的调整参数，所述调整参数包括光网络单元等效延时参数EqDa。

信息处理单元，用于确定所述从主用光线路终端端口获取的光网络单元等效延时参数EqDa与备用光线路终端端口测距得到的网络单元等效延时参数EqDb的差值的平均值，将所述确定的差值的平均值与根据数据速率和本地时钟频率确定的调整相数相除，得到整数部分值和余数部分值。

第二帧头调整器，用于按得到的整数部分值调整本端的数据帧帧头。

第二时钟相位调整器，用于按得到的余数部分值调整本端的时钟相位。

倒换单元，用于当所述主用光线路终端或主用光纤发生故障时，替换所述主用光线路终端端口。

综上所述，本发明实施例技术方案中备用光线路终端在主用光线路终端端口或主用光纤发生故障前，已经根据从主用光线路终端端口获取的调整参数，将对应同一光网络单元ONU的备用光线路终端端口的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端端口一致，因此当主用光线路终端端口或主用光纤发生故障时，可以直接把主用光线路终端端口倒换到备用光线路终端端口，不需要更新EqD，因此倒换更加快速，而且对主用主干光纤和备用主干光纤的长度也不要求完全等长，可以简化施工难度，降低施工成本。

进一步，本发明实施例技术方案中对帧头调整和时钟相位调整可以有两种不同方式，可以灵活使用。

以上对本发明实施例所提供的一种无源光网络端口倒换方法、光线路终端和光网络系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1、一种无源光网络端口倒换方法，其特征在于，包括：

获取来自主用光线路终端端口的调整参数；

根据所述调整参数，将对应同一光网络单元ONU的备用光线路终端端口的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端端口一致；

当所述主用光线路终端端口或主用光纤发生故障时，所述进行数据帧帧头和时钟相位调整后的备用光线路终端端口替换所述主用光线路终端端口。

2、根据权利要求1所述的无源光网络端口倒换方法，其特征在于：

所述根据调整参数，将对应同一光网络单元ONU的备用光线路终端端口的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端端口一致的步骤具体为：

当所述备用光线路终端端口从主用光线路终端端口获取的调整参数包括上行数据帧定界符位置和光网络单元标识ONU ID时，

以参考帧头为参考点将对应同一光网络单元ONU的备用光线路终端端口的数据帧帧头进行调整，当搜索到与所述从主用光线路终端端口获取的上行数据帧定界符位置及光网络单元标识ONU ID一致时锁定为备用光线路终端端口的数据帧帧头；

将备用光线路终端端口接收的上行数据帧定界符位置与所述从主用光线路终端端口获取的上行数据帧定界符位置进行比较，根据比较差值将备用光线路终端端口的时钟相位调整。

3、根据权利要求2所述的无源光网络端口倒换方法，其特征在于：

所述以参考帧头为参考点将备用光线路终端端口的数据帧帧头进行调整的步骤具体为：

以参考帧头为参考点，根据本地时钟频率和数据帧帧头确定调整的步进点，依次按步进点将数据帧帧头中的发送帧头和接收帧头往相反方向进行调整。

4、根据权利要求1所述的无源光网络端口倒换方法，其特征在于：

所述根据调整参数，将对应同一光网络单元ONU的备用光线路终端端口的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端端口一致具体为：

当所述备用光线路终端端口从主用光线路终端端口获取的调整参数包括光网络单元等效延时参数EqDa时；

确定所述从主用光线路终端端口获取的光网络单元等效延时参数EqDa与备用光线路终端端口测距得到的网络单元等效延时参数EqDb的差值的平均值；

将所述确定的差值的平均值与根据数据速率和本地时钟频率确定的调整相数相除，按得到的整数部分值调整对应同一光网络单元ONU的备用光线路终端端口的数据帧帧头，按得到的余数部分值调整所述备用光线路终端端口的时钟相位。

5、一种光线路终端，其特征在于，包括：

信息获取单元，用于获取来自主用光线路终端的调整参数；

调整单元，用于根据所述调整参数，将对应同一光网络单元ONU的本端的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端一致；

倒换单元，用于当所述主用光线路终端或主用光纤发生故障时，替换所述主用光线路终端端口。

6、根据权利要求5所述的光线路终端，其特征在于，所述信息获取单元获取的调整参数包括上行数据帧定界符位置和光网络单元标识ONU ID，所述调整单元包括：

第一帧头调整器，用于以参考帧头为参考点将对应同一光网络单元ONU的本端的数据帧帧头进行调整，当搜索到与所述信息获取单元从主用光线路终端获取的上行数据帧定界符位置及光网络单元标识ONU ID一致时锁定为本端的数据帧帧头；

第一时钟相位调整器，用于将本端接收的上行数据帧定界符位置与所述信息获取单元从主用光线路终端获取的上行数据帧定界符位置进行比较，根据比较差值将本端的时钟相位调整。

7、根据权利要求6所述的光线路终端，其特征在于：

所述第一帧头调整器以参考帧头为参考点将本端的数据帧帧头进行调整时，是根据本地时钟频率和数据帧帧头确定调整的步进点，依次按步进点将数据帧帧头中的发送帧头和接收帧头分别往相反方向进行调整。

8、根据权利要求5所述的光线路终端，其特征在于，所述信息获取单元获取的调整参数包括光网络单元等效延时参数EqDa，所述调整单元包括：

信息处理单元，用于确定所述从主用光线路终端端口获取的光网络单元等效延时参数EqDa与备用光线路终端端口测距得到的网络单元等效延时参数EqDb的差值的平均值，将所述确定的差值的平均值与根据数据速率和本地时钟频率确定的调整相数相除，得到整数部分值和余数部分值；

第二帧头调整器，用于按得到的整数部分值调整本端的数据帧帧头；

第二时钟相位调整器，用于按得到的余数部分值调整本端的时钟相位。

9、一种光网络系统，其特征在于，包括与光分配网络连接的主用光线路终端、备用光线路终端、光网络单元ONU：

所述备用光线路终端，用于获取来自主用光线路终端的调整参数，根据所述调整参数，将对应同一光网络单元ONU的本端的数据帧帧头和时钟相位调整为与所述主用光线路终端一致；

当所述主用光线路终端或主用光纤发生故障时，替换所述主用光线路终端端口。

10、根据权利要求9所述的光网络系统，其特征在于，所述备用光线路终端包括：

信息获取单元，用于获取来自主用光线路终端的调整参数，所述调整参数包括上行数据帧定界符位置和光网络单元标识ONU ID；

第一帧头调整器，用于以参考帧头为参考点将对应同一光网络单元ONU的本端的数据帧帧头进行调整，当搜索到与所述信息获取单元从主用光线路终端获取的上行数据帧定界符位置及光网络单元标识ONU ID一致时锁定为本端的数据帧帧头；

第一时钟相位调整器，用于将本端接收的上行数据帧定界符位置与所述信息获取单元从主用光线路终端获取的上行数据帧定界符位置进行比较，根据比较差值将本端的时钟相位调整；

倒换单元，用于当所述主用光线路终端或主用光纤发生故障时，替换所述主用光线路终端端口。

11、根据权利要求9所述的光网络系统，其特征在于，所述备用光线路终端包括：

信息获取单元，用于获取来自主用光线路终端的调整参数，所述调整参数包括光网络单元等效延时参数EqDa；

信息处理单元，用于确定所述从主用光线路终端端口获取的光网络单元等效延时参数EqDa与备用光线路终端端口测距得到的网络单元等效延时参数EqDb的差值的平均值，将所述确定的差值的平均值与根据数据速率和本地时钟频率确定的调整相数相除，得到整数部分值和余数部分值；

第二帧头调整器，用于按得到的整数部分值调整本端的数据帧帧头；

第二时钟相位调整器，用于按得到的余数部分值调整本端的时钟相位；

倒换单元，用于当所述主用光线路终端或主用光纤发生故障时，替换所述主用光线路终端端口。

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