CN101765030B - 实现无源光网络的光网络单元沉睡与唤醒机制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现无源光网络的光网络单元沉睡与唤醒机制的方法，在ONU设备上设置专门用于存储其沉睡/唤醒状态参数的寄存器，在OLT上设置ONU沉睡/唤醒状态描述表，然后根据ONU由沉睡状态转变为唤醒状态，或者由唤醒状态转变为沉睡状态的触发情况采取不同的步骤。本发明增加了OLT对ONU的控制能力，且同时增强ONU自身的判断能力。

Description

实现无源光网络的光网络单元沉睡与唤醒机制的方法

技术领域

本发明涉及无源光网络技术领域，尤其是一种实现光网络单元沉睡和唤醒的方法。

背景技术

光纤因其传输容量大、传输信道损耗小、对环境适应能力强(对高/低温的适应，对酸碱环境的适应等等)、抗干扰能力强、安全性好等优点，备受用户的青睐。随着光纤传输成本的下降，随着用户对业务需求的增加，极大的推动了接入网络的光纤化，而无源光网络技术采用无源光器件，提高接入网带宽的基础上，降低接入网的故障点，故无源光网络是实现宽带光接入最具潜力的有线接入技术。

无源光网络(PON)技术主要包括异步传输模式无源光网络(APON)，以太网无源光网络(EPON)，吉比特无源光网络(GPON)等。

整个PON系统通常由位于中心局(CO)的光线路终端(OLT)、一系列处于用户驻地的光网络单元(ONU)、光分配网络(ODN)和光纤组成。系统任意两点之间(OLT和ODN之间，ODN和ONU之间)为单纤(为了光网络的安全而作的光纤备份另当别论)，实现收发在一根光纤上完成，具体如图1所示。

在整个PON系统中，ODN的存在使的PON系统出现共享介质的特征，上、下行采用波分复用技术，下行为广播形式发送数据，上行的流量传输相对较为复杂，为了避免上行数据发生冲突，在上行数据流采用时分多址技术(TDMA)方式，ONU按照OLT的控制要求传输数据。这样的网络运行中，一旦某个ONU的发射机处于长发光状态，会导致其它ONU无法正常发送数据，导致整个网络性能下降或网络上行业务瘫痪。

在电信的企业标准中，采用静默机制，既能拒绝非法ONU的注册，减少ONU不断尝试给系统带来的负面影响，同时也能考虑工程的便利，给ONU一定的尝试注册的机会，很大程度上缓解了注册方面的问题，但是静默机制无法灵活的做到随时控制ONU的注册，也就是说OLT只是被动的管理ONU请求的注册。

PON系统是一个点到多点的系统，灵活便利的控制管理ONU，会使的网络系统更加贴近实际应用，灵活的关闭/打开用户的业务，是系统更能适应实际的网络运营，如何才能更为便利操作控制在线ONU，ONU如何能够灵活的根据业务流量决定自己的运行模式，如何节能降耗，都是需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术无法灵活的做到随时控制ONU的注册的不足，本发明提供一种在PON网络中实现ONU设备(“PON网络”直译即是“无源光网络网络”，“ONU设备”等表述方式也存在同样问题，且容易引起审查员关于“ONU”和“ONU设备”是否相同的疑议，因此，请将类似表述统一描述。)沉睡和唤醒的方法，解决PON网络大规模布网后的某些实际问题，比如长发光问题，不断尝试注册问题、实际工程中要求ONU处于业务中断但不离线的状态等等。

为了在PON网络中实现ONU设备的沉睡和唤醒机制，需要执行如下步骤要求：

1、在ONU设备上设置专门用于存储其沉睡/唤醒状态参数的寄存器，ONU依据寄存器不同位上的参数，设置ONU进入不同的状态，并在不同状态执行相应不同的操作。ONU设备可以依据自己业务流情况，主动申请自己状态的转换；也可以依据OLT的指令来修改此寄存器。在ONU的寄存器中，要求有表示其注册情况信息位、状态触发者信息位以及当前状态信息位。

2、在OLT上设置ONU沉睡/唤醒状态描述表，该表用于记录、保存ONU的当前状态，ONU状态的发起者，ONU的MAC地址和状态时长。状态表用于OLT对ONU状态的决策、对ONU的调用、对ONU是注册沉睡或拒绝注册沉睡的判断。根据IEEE802.3-2005标准要求，在OLT侧要求保证已经注册成功的ONU在状态转变以后合法在线，即ONU在OLT侧保持注册成功的状态。描述表的实现方式由厂家自己定义。

3、ONU由沉睡状态转变为唤醒状态，或者由唤醒状态转变为沉睡状态，这些状态转变的触发又包括如下步骤：

1)、当ONU的沉睡/唤醒状态的转变由OLT触发控制时，

(a)OLT对生产厂商设定的条件进行判断；

(b)当条件满足，OLT发指令促使ONU在沉睡/唤醒状态的转换，

(c)OLT修改本地的ONU沉睡/唤醒状态描述表格，用于记录保存当前ONU的MAC地址、注册情况、触发转换的发起者和状态信息，这些都是为OLT后续的判断处理提供依据。比如已经注册的ONU，强制使其进入沉睡状态，则OLT要保证ONU的注册状态，以便唤醒后无需重新注册。

(d)ONU在收到OLT的控制消息后，修改其本地寄存器转变自身状态，打开/关闭激光发射机，并给OLT应答消息，改变自己当前的状态。

对于由OLT触发的进入沉睡状态的ONU，其唤醒必须由OLT来控制，ONU无权提出申请进行状态转变，故要求ONU能够判断其沉睡状态的触发者。

2)、当ONU主动向OLT提出申请，请求进入沉睡状态时，

(a)OLT对生产厂商设定的条件进行判断；

(b)当条件满足，ONU主动对OLT提出申请；

(c)对于ONU的申请，OLT给予消息确认；

(d)OLT修改本地的ONU沉睡/唤醒状态描述表格，对ONU进入沉睡状态的发起者(OLT/ONU)进行登记；

(e)ONU收到回应消息后，修改相应寄存器位，进入沉睡状态。

对于由ONU发起的沉睡请求，OLT和ONU之间可以随时通信，ONU的激光发射机的控制相对可以灵活。就是说OLT可以触发申请ONU退出沉睡状态，进入唤醒状态，进行业务的转发工作。

3)、当ONU主动申请转换进入唤醒状态时，

(a)OLT对生产厂商设定的条件进行判断；

(b)当条件满足，ONU主动对OLT提出申请；

(c)对于ONU的申请，OLT给予消息确认；

(d)OLT修改本身的ONU沉睡/唤醒状态描述表格，注销申请ONU的沉睡状态记录信息，修改为唤醒状态记录信息，同时注明唤醒事件的发起者；

(e)ONU在收到OLT的确认消息后，修改自身的相应寄存器位，同时转换调整自己的工作状态，进入正常ONU的工作方式之中。

4)、对于已经注册成功的ONU，OLT通过控制命令使其进入沉睡状态，ONU的激光发射机进入关断状态。维护ONU注册成功信息的步骤如下：

(a)通过维护OLT的ONU沉睡/唤醒状态描述表格相关位，OLT维持ONU的注册状态；

(b)为了防止ONU时钟的偏离和维护沉睡/唤醒状态描述表格中的注册状态信息的确认，在ONU处于沉睡状态时，OLT会固定间隔时间发送数据帧，以保证ONU和OLT的同步；

(c)OLT保留三个以上发现周期时长等待ONU的回应；

(d)ONU对于OLT的数据帧可以回应也可以不予回应，OLT不能以ONU没有回应而认为ONU处于离线状态，从而保证ONU处于沉睡状态，而依然成功注册。

5)、当OLT通过指令使ONU转入唤醒状态时，有可能此时此ONU处于非注册状态，即ONU处于离线状态，OLT通过限定次数的尝试发送ONU唤醒指令来等待ONU的回应，包括以下步骤：

(a)OLT给需要唤醒的ONU(OLT从本地状态表中查询到此ONU已经处于沉睡状态)发送唤醒命令；

(b)命令发送后，OLT在本地启动一个可以设定大小的定时器；

(c)在定时器溢出之前没有收到ONU的回应消息，则OLT会认为此次发送失败，重新执行第二次发送，同时启动定时器；

(d)如果在规定的时间内还没有收到相应的回应消息，OLT会重复第三次，如此循环；

(e)如此重复至限定次数，若均不成功，则OLT会认为OLT离线，会从状态表中删除ONU的相关信息。

6)、还有一种可能是处于睡眠状态的ONU因为某种原因离线，等待OLT的发现窗口，试图重新注册，具体步骤如下：

(a)OLT收到ONU的注册申请，查询状态表；

(b)当此ONU为之前已经注册并处于沉睡状态的ONU，OLT应修改本地状态描述表，删除ONU之前的信息；

(c)同时给予ONU请求应答；

(d)执行ONU正常的注册过程；

(e)当ONU注册成功后，OLT应根据之前具体情况判定，是否需要让此ONU进入原来的状态；如果需要，则把之前ONU的相关信息发送给ONU，促使其恢复到重新注册之前的状态。

对于ONU的沉睡和唤醒机制，考虑实际工程的需要，实行系统自动执行和操作人员通过网管人为干预执行两种手段实现，以此提高机制的在实际中的灵活应用及应用范围，同时提高PON系统的工程便利性。

本发明的有益效果是：由于在PON网络的ONU单元中实现沉睡与唤醒机制方法，增加了OLT对ONU的控制能力，且同时增强ONU自身的判断能力，这种ONU状态的转换，解决了PON系统应用过程中无法灵活的做到随时控制ONU的注册的不足，可以使PON系统更加灵活的应用到实际的工程中，方便以后的工程维护，使得PON系统更加适应实际工程要求，满足实际工程对设备的要求，比如长发光问题，不断尝试注册问题、实际工程中要求ONU处于业务中断但不离线的状态等，提高PON网络的安全性、可靠性，在实际工程中更加便利施工和可操作性。

下面结合附图和实施例说明本发明的部分应用。

附图说明

图1为PON网络结构示意图。

图2为实施例一流程示意图。

图3为实施例二流程示意图。

图4为实施例三消息交换示意图。

具体实施方式

实施例一：缓解ONU长发光问题

对于PON系统，ONU的长发光是系统严重问题，轻则降低PON网络的带宽利用率，重则可能导致PON系统的瘫痪。长发光的ONU可能处于两种状态的一种，两种状态分别是注册成功ONU和非注册成功ONU，应当分情况分步骤逐步确定解决。在OLT设备根据厂商定义的判断方法确认是否有ONU处于长发光状态后，采用如下步骤：

1)OLT设置ONU沉睡/唤醒状态描述表，以标注当前注册ONU的状态；

2)ONU设置沉睡/唤醒状态寄存器。

3)为保证在线ONU的业务流，建议如下：

a)所有未注册ONU进入沉睡状态，OLT发指令，同时OLT修改其状态描述表，对未注册ONU作沉睡/唤醒标记记录，让未注册ONU沉睡。

b)ONU收到指令，对OLT指令给予应答，修改其寄存器并进入沉睡状态。

c)若OLT判断PON网络中的长发光现象依然存在，在已注册ONU中查找到长发光ONU。

d)OLT发指令，强制已注册长发光ONU进入沉睡状态，并修改其状态描述表，对长发光ONU的状态进行标注。

e)ONU对OLT的指令给予应答，修改其寄存器，关闭激光发射机进入沉睡状态。

当然也有可能上述两种状态ONU同时处于长发光，解决方式一样。对于因这种情况而进入沉睡的ONU，其唤醒必须由OLT来执行，ONU是没有申请唤醒的权利。具体流程如图2所示。

实施例二：在ONU认证机制中的应用

ONU的沉睡与唤醒机制，完善电信企业的ONU静默机制。利用ONU的沉睡与唤醒机制，使非法ONU处于沉睡状态，彻底杜绝ONU不断尝试注册的机会，同时也能保证OLT便利的使能ONU设备在进入唤醒状态时尝试注册的能力，对于ONU的注册，OLT完全主动掌控着其注册，就是说ONU只有收到OLT的沉睡状态转变为唤醒状态指令后，方可尝试注册。这样的功能即非常方便工程施工，也能保证网络的安全，可以很大程度减少ONU尝试注册的机会。具体情况如下：

一、若要求沉睡状态未注册ONU进入唤醒状态，步骤如下：

1)在OLT建立沉睡/唤醒状态描述表；

2)在ONU设立状态寄存器；

3)OLT收到ONU的注册请求消息，判断注册ONU应该进入沉睡状态；

4)OLT发指令给ONU，同时修改状态描述表表项---此ONU的状态信息；

5)ONU对OLT消息应答，修改自身状态寄存器，进入沉睡状态，关闭其激光发射机。

二、若要求沉睡状态已注册ONU进入唤醒状态，步骤如下：

1)OLT查询状态描述表，确认未注册ONU处于沉睡状态；

2)OLT发指令给ONU，要求进入唤醒状态，同时OLT修改状态描述表，等待ONU注册请求消息；

3)ONU收到OLT指令，修改其状态寄存器，进入唤醒状态，并等待OLT发现窗口的到来，为注册做好准备。

具体流程如图3所示。

实施例三：实现灵活的ONU业务控制能力

对于正常工作的ONU，随时等待转发业务数据流。利用ONU的沉睡/唤醒机制，通过ONU状态转换便利控制业务，其触发转换的源可以是OLT，也可以是ONU。描述如下：

一、ONU申请进入沉睡状态

1)OLT设置注册ONU沉睡/唤醒状态描述表；

2)ONU设置状态寄存器；

3)ONU申请进入沉睡状态；

4)OLT对ONU的申请给予许可应答，并修改状态描述表，改变ONU的状态描述参数；

5)ONU收到OLT的应答消息，修改本地寄存器---改变自身状态描述参数，进入沉睡状态。

二、ONU申请进入唤醒状态

1)ONU因业务或其它原因申请进入唤醒状态，ONU对OLT发起申请消息；

2)OLT收到ONU的申请要求，对ONU身份验证，修改自身状态描述表---改变ONU的状态描述参数，同时应答ONU的申请许可；

3)ONU收到OLT的应答许可，修改自身的状态寄存器---改变自身状态描述参数，进入唤醒状态。

三、OLT要求ONU进入唤醒状态

1)OLT发指令要求ONU进入唤醒状态，OLT修改状态描述表，改变ONU的状态描述参数和状态转换触发源；

2)ONU收到OLT指令，修改状态寄存器，转换自己的状态---进入唤醒状态，同时ONU对OLT的指令给予应答；

3)OLT收到ONU的应答后，OLT和ONU开始正常的的业务流程。

具体流程如图4所示。

Claims (1)

1.实现无源光网络的光网络单元沉睡与唤醒机制的方法，其特征在于包括下述步骤：

一、在ONU设备上设置专门用于存储其沉睡/唤醒状态参数的寄存器，ONU依据寄存器不同位上的参数，设置ONU进入不同的状态，并在不同状态执行相应不同的操作；ONU设备可以依据自己业务流情况，主动申请自己状态的转换；也可以依据OLT的指令来修改此寄存器；在ONU的寄存器中，要求有表示其注册情况信息位、状态触发者信息位以及当前状态信息位；

二、在OLT上设置ONU沉睡/唤醒状态描述表，该表用于记录、保存ONU的当前状态，ONU状态的发起者，ONU的MAC地址和状态时长；状态表用于OLT对ONU状态的决策、对ONU的调用、对ONU是注册沉睡或拒绝注册沉睡的判断；在OLT侧要求保证已经注册成功的ONU在状态转变以后合法在线；

三、ONU由沉睡状态转变为唤醒状态，或者由唤醒状态转变为沉睡状态，这些状态转变的触发又包括如下步骤：

1)、当ONU的沉睡/唤醒状态的转变由OLT触发控制时，

(a)OLT对生产厂商设定的条件进行判断；

(b)当条件满足，OLT发指令促使ONU在沉睡/唤醒状态的转换，

(c)OLT修改本地的ONU沉睡/唤醒状态描述表格，用于记录保存当前ONU的MAC地址、注册情况、触发转换的发起者和状态信息；

(d)ONU在收到OLT的控制消息后，修改其本地寄存器转变自身状态，打开/关闭激光发射机，并给OLT应答消息，改变自己当前的状态；

2)、当ONU主动向OLT提出申请，请求进入沉睡状态时，

(a)OLT对生产厂商设定的条件进行判断；

(b)当条件满足，ONU主动对OLT提出申请；

(c)对于ONU的申请，OLT给予消息确认；

(d)OLT修改本地的ONU沉睡/唤醒状态描述表格，对ONU进入沉睡状态的发起者OLT/ONU进行登记；

(e)ONU收到回应消息后，修改相应寄存器位，进入沉睡状态；

3)、当ONU主动申请转换进入唤醒状态时，

(a)OLT对生产厂商设定的条件进行判断； 

(b)当条件满足，ONU主动对OLT提出申请；

(c)对于ONU的申请，OLT给予消息确认；

(d)OLT修改本身的ONU沉睡/唤醒状态描述表格，注销申请ONU的沉睡状态记录信息，修改为唤醒状态记录信息，同时注明唤醒事件的发起者；

(e)ONU在收到OLT的确认消息后，修改自身的相应寄存器位，同时转换调整自己的工作状态，进入正常ONU的工作方式之中；

4)、对于已经注册成功的ONU，OLT通过控制命令使其进入沉睡状态，ONU的激光发射机进入关断状态，维护ONU注册成功信息的步骤如下：

(a)通过维护OLT的ONU沉睡/唤醒状态描述表格相关位，OLT维持ONU的注册状态；

(b)为了防止ONU时钟的偏离和维护沉睡/唤醒状态描述表格中的注册状态信息的确认，在ONU处于沉睡状态时，OLT会固定间隔时间发送数据帧，以保证ONU和OLT的同步；

(c)OLT保留三个以上发现周期时长等待ONU的回应；

(d)ONU对于OLT的数据帧可以回应也可以不予回应，OLT不能以ONU没有回应而认为ONU处于离线状态，从而保证ONU处于沉睡状态，而依然成功注册；

5)、当OLT通过指令使ONU转入唤醒状态时，有可能此时此ONU处于非注册状态，即ONU处于离线状态，OLT通过限定次数的尝试发送ONU唤醒指令来等待ONU的回应，包括以下步骤：

(a)OLT给需要唤醒的ONU发送唤醒命令；

(b)命令发送后，OLT在本地启动一个可以设定大小的定时器；

(c)在定时器溢出之前没有收到ONU的回应消息，则OLT会认为此次发送失败，重新执行第二次发送，同时启动定时器；

(d)如果在规定的时间内还没有收到相应的回应消息，OLT会重复第三次，如此循环；

(e)如此重复至限定次数，若均不成功，则OLT会认为ONU离线，会从状态表中删除ONU的相关信息；

6)、还有一种可能是处于睡眠状态的ONU因为某种原因离线，等待OLT的发现窗口，试图重新注册，具体步骤如下： 

(a)OLT收到ONU的注册申请，查询状态表；

(b)当此ONU为之前已经注册并处于沉睡状态的ONU，OLT应修改本地状态描述表，删除ONU之前的信息；

(c)同时给予ONU请求应答；

(d)执行ONU正常的注册过程；

(e)当ONU注册成功后，OLT应根据之前具体情况判定，是否需要让此ONU进入原来的状态；如果需要，则把之前ONU的相关信息发送给ONU，促使其恢复到重新注册之前的状态。 

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