CN101822070B - 通信网络 - Google Patents

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Abstract

一种在双OLT和ONT之间提供了并行光纤路径的PON，所述光纤路径中的一个光纤路径提供活动连接，而另一个光纤路径提供备用连接。可以在所述平行光纤路径上形成各自的VLAN。如果例如以太网连续性检查消息之类的性能指标表示ONT不再与OLT通信，则可以经由与所述备用连接相关联的VLAN来发送数据。

Description

通信网络
技术领域
本发明涉及光通信网络，更具体地，涉及弹性(resilient)光通信网络。
背景技术
通常使用数字用户线路(DSL)在传统的电话网络上提供宽带服务。DSL的一个限制是最大数据速率不是很高(例如，最大比特速率大约20Mbs-1)并且可用比特速率随着客户与电话交换局(exchange)之间的距离增加而降低。未来的宽带服务被认为将越来越可能使用无源光网络(PON：passive optical network)架构在光纤基础设施上提供(D.B.Payne与R.P.Davey，“The future of fibre access systems”，BTTJ，Vol.204-4，pp104-114，(2002))。当前，世界上正在使用IEEE EPON技术或FSAN/ITUBPON和GPON部署许多大规模PON。出现的一种趋势是网络运营商合并网络节点并减少所使用的不动产的数量，从而减少运营成本。将网络设备集中到更少量网络节点的结果是，在节点由于某些灾难性的故障(火灾、地震等)而无法提供服务的情况下，网络对于大规模停机(outage)而言更加脆弱。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种通信网络，该通信网络包括第一光线路终端和第二光线路终端以及一个或更多个光网络终端，其中：i)所述第一光线路终端具有到所述一个或更多个光网络终端的第一网络连接，而所述第二光线路终端具有到所述一个或更多个光网络终端的第二网络连接；ii)经由所述第一网络连接而进行到所述一个或更多个光网络终端中的各光网络终端的虚拟LAN连接；并且iii)经由所述第二网络连接而进行到所述一个或更多个光网络终端中的各光网络终端的虚拟LAN连接。
优选地，该网络连接到一个或更多个通信服务器，其中在步骤ii)和步骤iii)中建立的所述虚拟LAN连接延伸到所述一个或更多个通信服务器。所述第一网络连接可以是用于向所述一个或更多个光网络终端发送数据的活动连接和/或是用于从所述一个或更多个光网络终端接收数据的活动连接，而所述第二网络连接可以是备用连接。在使用中，可以针对所述光网络终端中的一个或更多个，做出从活动的所述第一网络连接切换到备用的所述第二网络连接的决策。可以响应于与经由所述第一网络连接进行的所述虚拟LAN连接相关联的网络性能指标，做出从所述活动连接切换到所述备用连接的决策。所述虚拟LAN连接可以包括以太网VLAN，而所述网络性能指标可以包括一个或更多个以太网连续性检查消息。另外，在使用中，如果针对不响应的光网络终端而言所述网络从所述活动连接切换到所述备用连接，则连续性检查消息被发送到与做出响应的光网络终端连接到同一网络基础设施的一个或更多个所选择的光网络终端。
在PON标准(例如，G.984系列)中已经定义了保护机制，但是这些保护机制假设备用的OLT被设置在同一个交换局(central office)位置处，这在对灾难性的故障进行保护时是不可接受的。另外，更高的网络层(以太网层、IP层...)需要能够在发生故障时将业务量切换到正确的OLT。独立的服务提供商可以负责对这些层的管理和操作，而不必直接访问PON管理系统。本发明提供了使得能够以标准的GPON产品实现重宿保护的网络结构，还提供了一种当存在到保护OLT的业务量切换时上层进行反应的机制。
这里提出的在重宿GPON基础设施上提供弹性服务的解决方案涉及两个层次的保护：PON自身的物理层保护和以太网层处服务的保护切换。PON的物理层保护由GPON管理系统来处理，而服务保护切换则依赖于近来得到批准的针对连接性故障管理的以太网运行、管理和维护(OAM)标准(IEEE 802.1ag/ITU-T Y.1731)。
附图说明
现在将参照仅通过示例的方式提供的以下附图来描述本发明，在附图中：
图1示出了用于提高PON的弹性的网络架构的示意图；
图2示出了根据本发明的网络的示意图；以及
图3示出了重宿(dual-homed)GPON以太网服务演示器的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于提高PON的弹性的常规网络架构的示意图。PON100包括第一多个光网络终端(ONT)10和第二多个光网络终端(ONT)15。第一多个光网络终端(ONT)10经由光纤和无源光分路器连接到网络节点20a处的第一光线路终端(OLT)。然后，第一OLT 16a连接到核心网络40以随后对业务量进行路由。为了提供弹性，该第一多个ONT还连接到网络节点20b处的第二OLT 16b，该第二OLT 16b也连接到核心网络40。类似地，该第二多个ONT 15连接到位于第二网络节点20b处的第一OLT 16c并且连接到位于第三网络节点20d处的第二OLT 16d。
以往，该第一多个ONT将与第一OLT通信，但是在发生网络故障或其它意外事故的情况下，该第一多个ONT将切换到第二OLT。通常将该架构称为重宿(dual-homed)PON(参见D.Hunter和T.Gilfedder，“Routing and fast protection in networks of long-reach PONs”，BTTJ，Vol.24-2，p.p.26-32(2006))。类似地，该第二多个ONT重宿至网络节点20b&20c处的OLT。各个网络节点20a、20b&20c处的所有OLT都连接到PON管理系统30。
图2示出了根据本发明的网络的示意图。ONT 10经由包括光分路器28和光纤链路23&26的PON与第一OLT 22和第二OLT 24通信。第一光纤23将该ONT连接到第一OLT 22，第二光纤26将该ONT连接到第二OLT 24。第一OLT和第二OLT都连接到PON管理系统30。第一OLT和第二OLT都经由第一通信链路32和第二通信链路34连接到通信服务器35。应当对第一通信链路32和第二通信链路34分别地进行路由，否则就将失去提供单独的第一光纤链路和第二光纤链路的益处。通信服务器35与一个或更多个核心网络40通信。
出于简化的目的，图2仅示出了一个ONT 10，但是应当理解，在实践中，PON将包括很多个(可能超过100个)ONT。
如果PON管理系统30检测到活动OLT(例如，第一OLT 22)的故障，则PON管理系统30将使得备用OLT(第二OLT 24)发起与ONT的通信。类似地，如果检测到PON基础设施中的故障(例如，光纤链路26中的一条光纤链路断裂)，则PON管理系统可以将所有受到影响的ONT都切换到备用的OLT。
图2还示出了可以在应用层次上形成弹性连接，其中在通信服务器35与ONT之间形成第一以太网VLAN(虚拟局域网)25和第二以太网VLAN 27，并经由第一OLT 22和第一光纤链路23来路由第一VLAN 25。类似地，经由第二OLT 24和第二光纤链路26来路由第二VLAN 27。
除了响应于客户的动作或请求而被发送到ONT的业务量以外，在该ONT与通信服务器之间发送以太网连续性检查消息(CCM)，其中针对客户业务量和CCM使用相同的VLAN。在针对连接故障管理的以太网运行、管理和维护(OAM)标准(参见IEEE 802.1ag“OAM Functions andMechanism for Ethernet based networks-Amendment 5：CFM”，2007年2月8日)中定义了CCM。
在正常工作中，从OLT向每一个ONT发送一系列的CCM，各ONT都发送已经从OLT接收到CCM的确认。如果一个OLT发生故障，或者光纤断裂，则连续性消息丢失并且这使得PON管理系统从工作VLAN切换到由备用OLT承载的备用VLAN(即，从第一VLAN切换到第二VLAN或者从第二VLAN切换到第一VLAN)。一旦备用OLT成功地恢复了到ONT的连接，就能够在备用VLAN上重新开始以太网服务。现在可以在备用VLAN上发送客户业务量和连续性检查消息，直到原故障得到修复并且网络运营商准备回到原来的活动VLAN。
在本发明的一个特定实施方式中，通信服务器可以利用PON架构的优点来提供关于网络状态或活动OLT状态的信息。例如，如果该活动OLT发生故障，或者如果OLT与分路器之间的光纤发生断裂，则连接到该PON的任何一个ONT都将不能接收CCM，或对CCM做出响应。类似地，对于光分路器由2×8分路器(该2×8分路器的每个输出连接到1×8分路器)形成且具有64个ONT的PON来说，如果1×8分路器中的一个发生故障，则连接到该分路器的所有八个ONT都不能接收CCM或对CCM做出响应。此外，如果光分路器与客户房屋之间的光纤发生故障，则可能意味着将只有单个ONT不能接收CCM或对CCM做出响应。因此，通过分析所接收的CCM的分布，能够推断活动OLT的状态、网络基础设施的状态和ONT的状态，而无需对通信服务器进行运营的服务提供商访问PON管理系统30。
应当理解，向所有的ONT发送CCM将增加网络管理开销所使用的网络业务量的份额。因此，通信服务器可以只将CCM发送到ONT的选定的子集，而不是将CCM发送到所有的ONT。例如，通信服务器可以随机地向ONT发送CCM，或者另选地，通信服务器可以保持ONT的列表并且在ONT中顺序地循环以选择将接收CCM的ONT。
可以将哪些ONT对CCM做出了确认响应的结果存储起来以建立工作ONT图。在一个ONT没有做出响应的情况下，通信服务器可以采取进一步的行动来确定任意其它的ONT是否也没有做出响应。例如，通信服务器可以向不响应的ONT发送更多的CCM：例如，如果一个ONT没有对接连的三个CCM做出响应，则可以假设已经失去了与该ONT的连接(应当理解，可以对CCM选择不同的阈值)。
通信服务器随后可以向所选择的ONT发送CCM以获得可以用于确定网络故障可能位于何处的信息。通过向与不响应的ONT共用PON基础设施的某个部分的其它ONT发送CCM，可以诊断出网络故障出现在何处以及有多少ONT受到该故障的影响。
例如，如果一个ONT变为不响应，则可以向连接到同一个副光分路器的所有其它ONT发送CCM；如果其它ONT做出了响应，则故障很有可能位于该不响应ONT处或者位于该不响应ONT与该副光分路器之间的连接处。如果这些ONT都没有做出响应，则很有可能是网络基础设施发生了故障。如果连接到其它副光分路器的ONT能做出响应，则很有可能是副光分路器中的一个出现了故障。如果从任何ONT都没有接收到响应，则由对CCM的分析导出的信息可以用于发起到备用VLAN的切换，或者如果仅有ONT的一个子集不响应，则由对CCM的分析导出的信息可以用于促成进一步的调查和/或将进行修复工作。
与向所有ONT发送CCM相比，根据本发明的CCM的顺序传输方法使得因为管理开销而损失的网络带宽更少。此外，在发送CCM、跟踪从ONT接收的确认以及随后在没有收到确认的情况下发起进一步行动时本发明向通信服务器要求的处理开销更少。
图2只示出了一个通信服务器35。应当理解，在规章制度要求多个通信提供商能够在由不同网络运营商拥有的通信网络上提供服务的情况下(尽管同一个实体可以既运营通信网络又运营通信服务器)，主OLT和备用OLT可以连接至多个通信服务器，其中各通信服务器与不同的通信提供商相关联。
图3示出了可以根据本发明而运行的重宿GPON以太网服务演示器的示意图。演示器300包括两个西门子GPON OLT(hiX 5750)320&322、多个GPON ONT(hiX 57XX)310、两个以太网网络终接设备(NTE)装置(RAD ETX 102)330、IP视频服务器340和用于接收并播放视频流的PC 350。NTE提供目前在其它设备上不支持的所需以太网OAM功能(预期在不远的将来在OLT/ONT和以太网交换机中实现该功能)。ONT经过分路器370而重宿至两个OLT。这两个OLT应当位于不同的地理位置处以提供弹性。随后在主OLT和副OLT上均注册各ONT。为了避免经过光分路器的物理干扰，在任一时间都只能有一个活动的OLT。
当这些OLT中的任一个开机时，ONT自动地对该OLT进行测距(range)并且应用配置好的服务简档(profile)。经由网元管理系统(EMS)360在两个OLT中均配置相同的服务简档。第二PC用于运行软件以监视GPON的告警并经由EMS 360来控制GPON。当主OLT发生故障或光纤断裂时，检测到告警，从而导致主OLT被禁用和副OLT被启用。ONT现在连接到副OLT并且自动地对该OLT进行测距。在测距结束后，以太网层服务和上层服务被恢复。ONT和OLT都使用以太网端口来提供服务。
NTE具有两种类型的以太网端口：用户端口和网络端口。用户端口连接到终端用户或通信服务器(在演示器中，IP视频服务器340充当通信服务器)。网络端口连接到ONT或OLT以太网端口，并且支持每VLAN每端口的维护相关端点(MEP：Maintenance association End Points)。仅在NTE的网络端口之间发送端对端的连续性检查消息(CCM：continuitycheck message)。GPON提供1∶1的VLAN连接。主OLT上行链路以太网端口使用第一VLAN连接到IP视频服务器的NTE 330b。副OLT使用第二VLAN连接到同一IP视频服务器的NTE 330b。在正常工作中，IP视频服务器使用第一VLAN，并利用CCM来监视该VLAN的连续性。在丢失了接连的三个CCM之后，NTE进行切换以在第二VLAN上发送客户数据和CCM，使得业务量被导向副OLT。CCM总是使用相同的VLAN作为客户数据。
可以根据不同的故障响应时间和开销需求来配置CCM之间的间隔；例如，该间隔可以是25ms。可以通过断开主OLT光纤来模拟故障，这使得EMS检测到信号告警的丢失。根据该告警，经由EMS禁用主OLT端口并启用副OLT端口。当光纤断开时，视频业务量被中断且图像被冻结。IP视频服务器将检测到CCM的增加并因此而从第一VLAN切换到第二VLAN。当使用第二VLAN恢复了连接性时，视频将重新播放。服务中断时间由软件开销(～9秒)、ONT重测距时间和以太网恢复时间组成。平均的服务中断时间是26秒钟。认为凭借对该过程的改进，可以将服务中断减少到少于1秒钟。
尽管以上说明集中于PON，但是很容易理解，本发明还能够使用其它网络结构，例如，光纤到机箱(FTTCab：Fiber to the Cabinet)或光纤到路边(FTTK：Fiber to the Kerb)(网络中的非光纤部分包括无线链路或双绞线或同轴电缆连接)。通常，如果服务提供商(或网络提供商的硬件)之间的网络路径中存在某种程度的物理分离，则可以利用本发明在服务级提供另外的副本(duplication)。应当理解，作为以太网连续性检查消息的备选，或者除了CCM以外，可以使用其它的性能指标。可以基于多个不同参数的值生成复合的性能指标。

Claims (7)

1.一种通信网络，该通信网络包括第一光线路终端和第二光线路终端以及一个或更多个光网络终端，其中：
i)所述第一光线路终端具有到所述一个或更多个光网络终端的第一网络连接，而所述第二光线路终端具有到所述一个或更多个光网络终端的第二网络连接；
ii)经由所述第一网络连接而进行到所述一个或更多个光网络终端中的各光网络终端的第一虚拟LAN连接；并且
iii)经由所述第二网络连接而进行到所述一个或更多个光网络终端中的各光网络终端的第二虚拟LAN连接；
其中，在使用中，该网络被设置为使得：
a)所述第一网络连接和所述第二网络连接二者经由共享网络基础设施被路由到所述一个或更多个光网络终端；
b)所述第一网络连接是用于向所述一个或更多个光网络终端发送数据的活动连接和/或是用于从所述一个或更多个光网络终端接收数据的活动连接；
c)所述第二网络连接是备用连接；以及
d)针对所述光网络终端中的一个或更多个，做出从活动的所述第一网络连接切换到备用的所述第二网络连接的决策，该决策是响应于与所述第一虚拟LAN连接相关联的网络性能指标而做出的。
2.根据权利要求1所述的通信网络，其中，该网络连接到一个或更多个通信服务器，其中在步骤ii)和步骤iii)中建立的所述虚拟LAN连接延伸到所述一个或更多个通信服务器。
3.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述虚拟LAN连接包括以太网VLAN，而所述网络性能指标包括一个或更多个以太网连续性检查消息。
4.根据权利要求3所述的通信网络，其中，以太网连续性检查消息被发送到随机选择的光网络终端。
5.根据权利要求3所述的通信网络，其中，以太网连续性检查消息被发送到从所述一个或更多个随机选择的光网络终端中顺序地选择出的ONT。
6.根据权利要求3到5中任意一项所述的通信网络，其中，在使用中，当从所述光网络终端中的一个光网络终端没有接收到接连的三个以太网连续性检查消息时，所述网络从所述活动连接切换到所述备用连接。
7.根据权利要求3所述的通信网络，其中，在使用中，如果针对不响应的光网络终端而言所述网络从所述活动连接切换到所述备用连接，则连续性检查消息被发送到与做出响应的光网络终端连接到同一网络基础设施的一个或更多个所选择的光网络终端。
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