CN101834668A - 无源光网络中实现线路倒换后快速业务恢复的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了无源光网络中实现线路倒换后快速业务恢复的方法及系统，此方法包括：光网络单元完成从主用线路至备用线路的倒换后，构造并通过所述备用线路发送包含所述终端设备的数据链路层地址标识的上行数据包，交换设备收到所述上行数据包后通过所述备用线路向所述终端设备下发数据。本发明中在执行线路保护倒换后及时将终端设备的数据链路层地址标识通知至交换设备的方式，使交换设备快速获知终端设备的位置更新，及时转换下发下行数据的端口，将数据通过备用线路下发，从而使终端设备的业务得到及时恢复，将业务恢复的耗时控制在毫秒级，保证重要业务的可靠通信。

Description

无源光网络中实现线路倒换后快速业务恢复的方法及系统
技术领域
本发明涉及无源光网络(Passive Optical System，简称PON)技术，尤其涉及无源光网络中实现线路倒换后快速业务恢复的方法及系统。
背景技术
接入层网络是各种业务开展的基础平台，近年来宽带接入业务的快速发展使得接入层对于数据带宽的需求呈现出持续增长的态势。光纤作为传输高速率、容量大、支持多业务的最佳媒质，使得光纤接入成为接入网的一个发展方向。无源光网络技术因其“无源”的特点，即光分配网(Optical DistributionNetwork，简称ODN)全部由无源光分路器和光纤等无源光器件组成不包括任何有源器件，以及“点到多点”组网形态的优势，使无源光网络系统具有维护简单、可靠性高、成本低的优势，已经成为业界公认的实现FTTx(FiberTo The x)系统的首选方案。
PON系统由光线路终端(Optical Line Terminal，简称OLT)、光网络单元(Optical Network Unit，简称ONU)和光分配网(ODN)组成。OLT一般置于中心机房而ONU则贴近最终用户，ODN用于连接OLT和ONU，包含的光纤延伸距离通常比较长且布放在室外。承载重要业务的ONU必须采用上行线路冗余的方式来保护，如图1所示，使用单个OLT实现光纤备份时，如果此台OLT发生故障，业务便会中断，并且在实际布线中，通常同一OLT的主备份光纤布放在同一管线中的可能性很大，即主用光纤被破坏时备份光纤很可能同时被破坏，失去线路保护的能力。
为了提高线路保护能力，提出了图2所示的跨OLT的线路备份方式。具有主备上行线路的ONU可以同时注册到两台OLT上，只使用其中的一条线路作为主用线路收发业务数据，当ONU检测到主用线路中断或收到倒换命令时，由ONU自行完成向备用线路的倒换，从而使业务不受影响。
图3中示出了无源光网络中通过主用线路和备用线路进行业务保护的网络结构。当ONU管理下的终端设备A与上级设备H正常通信时，连接主用线路中OLT1的上级交换设备(一般为以太网交换机)S从其端口a上学习到终端设备A的数据链路层地址标识，此数据链路层地址标识一般是媒体访问控制(Media Access Control，简称MAC)地址也称为物理地址，上级设备H发往终端设备A的报文到达上级交换设备S后，交换设备S根据MAC地址表从端口a转发，经由OLT1到ONU的方向到达终端设备A。ONU到OLT1的主用线路故障时或ONU收到倒换命令时，ONU将终端设备的业务从主用线路倒换到备用线路。
但是，线路保护倒换时间并不等于业务恢复时间。ONU将终端设备的业务从主用线路倒换到备用线路后，虽然物理传输线路已经切换成功，但由于交换设备S上的终端设备的MAC地址表与下行端口的对应关系不能得到及时更新，因此上级设备H发往终端设备A的报文仍然会由端口a向下发送，而不是经过用于连接备用线路中OLT2的端口b发送。这样终端设备业务只能等到终端设备A的MAC地址在交换设备S上老化或得到更新时才能恢复。交换设备S上维护的MAC地址自动老化过程的耗时一般为300秒。交换设备S上维护的MAC地址的更新过程可以是通过业务自身的握手机制完成的，完成交换设备S上的终端设备MAC地址的更新使交换设备S得知需从端口b下发终端设备A的数据，这一过程的耗时通常为秒级。对于一些重要业务或用户要求保证服务质量的业务，执行上述线路倒换后恢复业务的速度不能满足其要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供无源光网络中实现线路倒换后快速业务恢复的方法，在执行线路保护倒换后，使终端设备的业务能够得到快速恢复。
为了解决上述技术问题，本发明提供了无源光网络中实现线路倒换后快速业务恢复的方法，包括：光网络单元完成从主用线路至备用线路的倒换后，构造并通过所述备用线路发送包含所述终端设备的数据链路层地址标识的上行数据包，交换设备收到所述上行数据包后通过所述备用线路向所述终端设备下发数据。
进一步地，上述方法还具有以下特点：
所述交换设备收到所述上行数据包后将所述终端设备的数据链路层地址标识对应的下行端口修改为所述交换设备上用于连接所述备用线路的端口，通过此端口向所述终端设备下发数据。
进一步地，上述方法还具有以下特点：
所述终端设备是所述光网络单元预设的需进行业务恢复保护的终端设备；所述光网络单元完成线路倒换后，判断所述终端设备的所述数据链路层地址标识处于活动状态并且属于用户网络接口时，构造并发送包含所述数据链路层地址标识的上行数据包。
进一步地，上述方法还具有以下特点：
所述光网络单元完成线路倒换后，为预设的用户网络接口下处于活动状态的数据链路层地址标识构造包含此数据链路层地址标识的上行数据包并发送。
进一步地，上述方法还具有以下特点：
所述上行数据包是广播类型数据包，源地址为所述终端设备的数据链路层地址标识，目标地址为广播地址。
进一步地，上述方法还具有以下特点：
所述数据链路层地址标识是指媒体访问控制地址。
为了解决上述技术问题，本发明无源光网络中实现线路倒换后快速业务恢复的系统，包括光网络单元和交换设备；
所述光网络单元，用于完成从主用线路至备用线路的倒换后，构造并通过所述备用线路发送包含所述终端设备的数据链路层地址标识的上行数据包；
所述交换设备，用于收到所述上行数据包后通过所述备用线路向所述终端设备下发数据。
进一步地，上述系统还具有以下特点：
所述交换设备，还用于在收到所述上行数据包后将所述终端设备的数据链路层地址标识对应的下行端口修改为所述交换设备上用于连接所述备用线路的端口，通过此端口向所述终端设备下发数据。
进一步地，上述系统还具有以下特点：
所述光网络单元包括业务恢复处理判断模块、通知模块；所述业务恢复处理判断模块，用于在所述光网络单元完成线路倒换后，判断所述终端设备的所述数据链路层地址标识处于活动状态并且属于用户网络接口时，向所述通知模块发送触发消息；所述通知模块，用于在收到所述业务恢复处理判断模块的触发消息后，构造并发送包含所述数据链路层地址标识的上行数据包；其中终端设备是所述光网络单元预设的需进行业务恢复保护的终端设备。
进一步地，上述系统还具有以下特点：
所述光网络单元包括业务恢复处理判断模块、通知模块；所述业务恢复处理判断模块，用于在所述光网络单元完成线路倒换后，判断预设的用户网络接口下包含处于活动状态的数据链路层地址标识时，向所述通知模块发送触发消息；所述通知模块，用于在收到所述业务恢复处理判断模块的触发消息后，为预设的用户网络接口下处于活动状态的数据链路层地址标识构造包含此数据链路层地址标识的上行数据包并发送。
本发明中在执行线路保护倒换后及时将终端设备的数据链路层地址标识通知至交换设备的方式，使交换设备快速获知终端设备的位置更新，及时转换下发下行数据的端口，将数据通过备用线路下发，从而使终端设备的业务得到及时恢复，将业务恢复的耗时控制在毫秒级，保证重要业务的可靠通信。另外，此方法实现简单仅对ONU进行改进，不需要对OLT、汇聚交换机等设备进行任何改造。
附图说明
图1是单OLT线路备份的组网示意图；
图2是跨OLT线路备份的组网示意图；
图3是无源光网络中通过主用线路和备用线路进行业务保护的网络结构示意图；
图4是实施例中实现线路倒换后快速业务恢复的系统组成结构图；
图5是实施例中实现线路倒换后快速业务恢复的方法流程图；
图6是实施例一中实现线路倒换后快速业务恢复的方法流程图；
图7是实施例二中实现线路倒换后快速业务恢复的方法流程图。
具体实施方式
无源光网络中实现线路倒换后快速业务恢复的系统包括光网络单元和交换设备。
光网络单元用于完成从主用线路至备用线路的倒换后，构造并通过所述备用线路发送包含所述终端设备的数据链路层地址标识的上行数据包。交换设备用于收到所述上行数据包后通过所述备用线路向所述终端设备下发数据。
交换设备在收到所述上行数据包后将所述终端设备的数据链路层地址标识对应的下行端口修改为所述交换设备上用于连接所述备用线路的端口，通过此端口向所述终端设备下发数据。
如图4所示，光网络单元包括业务恢复处理判断模块、通知模块。
实施例一，本系统实现业务快速恢复时可采用以下方式：
业务恢复处理判断模块用于在所述光网络单元完成线路倒换后，判断所述终端设备的所述数据链路层地址标识处于活动状态并且属于用户网络接口时，向所述通知模块发送触发消息。通知模块用于在收到所述业务恢复处理判断模块的触发消息后，构造并发送包含所述数据链路层地址标识的上行数据包。上述终端设备是所述光网络单元预设的需进行业务恢复保护的终端设备。
实施例二，本系统实现业务快速恢复时还可以采用以下方式：
业务恢复处理判断模块用于在所述光网络单元完成线路倒换后，判断预设的用户网络接口下包含处于活动状态的数据链路层地址标识时，向所述通知模块发送触发消息。通知模块用于在收到所述业务恢复处理判断模块的触发消息后，为预设的用户网络接口下处于活动状态的数据链路层地址标识构造包含此数据链路层地址标识的上行数据包并发送。
本系统中光网络单元发出的上行数据包是广播类型数据包，源地址为终端设备的数据链路层地址标识，目标地址为广播地址。此上行数据包是无特殊含义的数据包。上级交换设备如收到此数据包，由于此数据包没有特定的操作含义，上级交换设备仅会学习数据包中指示终端设备的数据链路层地址标识不会做其他操作。
上述数据链路层地址标识是通常指媒体访问控制地址即MAC地址。
如图5所示，无源光网络中实现线路倒换后快速业务恢复的方法包括：光网络单元完成从主用线路至备用线路的倒换后，构造并通过所述备用线路发送包含所述终端设备的数据链路层地址标识的上行数据包，交换设备收到所述上行数据包后通过所述备用线路向所述终端设备下发数据。
交换设备收到所述上行数据包后将所述终端设备的数据链路层地址标识对应的下行端口修改为所述交换设备上用于连接所述备用线路的端口，通过此端口向所述终端设备下发数据。
终端设备的数据链路层地址标识通常是指MAC地址。
ONU通过备用线路发送上行数据包时，经过备用OLT到达交换设备，备用OLT从此上行数据包中学习到终端设备的MAC地址，也进行此终端设备的MAC地址的更新。
实现线路倒换后快速业务恢复的方法中，可以预设需进行业务恢复保护的保护对像，此保护对像可以是终端设备，也可以通过预设用户网络接口(User Network Interface，简称UNI)为对象的方式，进而达到保护归属该接口下的终端设备的最终目的。
本发明中光网络单元在执行线路保护倒换后及时将终端设备的数据链路层地址标识通知至交换设备的方式，使交换设备快速获知终端设备的位置更新，及时转换下发下行数据的端口，将数据通过备用线路下发，从而使终端设备的业务得到及时恢复，将业务恢复的耗时控制在毫秒级，保证重要业务的可靠通信。
实施例一
实施例一中设置的保护对像为终端设备。预设保护对像为终端设备时，也可以理解为保护对像为数据链路层地址标识，在无源光网络中，终端设备标识与其数据链路层地址标识可视为一一对应。预设需保护的终端设备时，光网络单元可以设置其管理下的所有终端设备均需保护，也可以设置部分终端设备需保护。
实施例一中实现线路倒换后快速业务恢复的方法包括，光网络单元完成线路倒换后，判断所述终端设备的所述数据链路层地址标识处于活动状态并且属于用户网络接口时，构造并发送包含所述数据链路层地址标识的上行数据包。
如6所示，具体包括以下步骤：
步骤601，终端设备的业务通过主用线路传递，ONU检测到主用线路故障或者收到倒换命令后，完成从主用线路至备用线路的倒换。
步骤602，ONU判断此终端设备的MAC地址是否处于活动状态，如果是，执行下一步，否则不作处理。
步骤603，ONU判断此终端设备的MAC地址是否属于UNI接口，如果是，执行下一步，否则不作处理。
无源光网络中，UNI接口用于下挂终端设备，上联端口用于汇聚用户流量并连接到上级设备。如果此MAC地址属于UNI接口时表示此MAC地址对应的终端设备在无源光网络中位于ONU的下级。如果此MAC地址属于上联端口时表示此MAC地址对应的终端设备在无源光网络中位于ONU的上级，此时ONU不能自行构造包含此MAC地址的数据包并从上联口发出，否则会造成终端设备网络位置的错误更新。
步骤604，ONU构造包含终端设备MAC地址的上行数据包。
ONU构造的上行数据包中源地址是此终端设备的MAC地址，目标地址是广播地址，且此上行数据包是无特殊含义的数据包。上级交换设备如收到此数据包，由于此数据包没有特定的操作含义，因此上级交换设备仅会学习数据包中指示的源MAC地址不会做其他操作。
步骤605，ONU通过备用线路发送上行数据包。
ONU发送此上行数据包时通过上联端口发出。
此步骤中，为了防止首次发出的上行数据包因线路不稳定而丢失，ONU可以在发出上行数据包后启动重定时器，在重定时器到达设定时间时，ONU重发此上行数据包。
实施例二
实施例二中设置的保护对像为UNI接口。预设需保护的UNI接口时，光网络单元可以设置其管理下的所有UNI接口均需保护，也可以设置部分UNI接口需保护。
实施例二中实现线路倒换后快速业务恢复的方法包括，所述光网络单元完成线路倒换后，为预设的用户网络接口下处于活动状态的数据链路层地址标识构造包含此数据链路层地址标识的上行数据包并发送。
如图7所示，具体包括以下步骤：
步骤701，终端设备的业务通过主用线路传递，ONU检测到主用线路故障或者收到倒换命令后，完成从主用线路至备用线路的倒换。
步骤702，ONU判断预设的用户网络接口下是否有处于活动状态的MAC地址，如果是，执行下一步；否则，不作处理。
步骤703，对于处于活动状态的MAC地址构造包含此MAC地址的上行数据包。
ONU构造的上行数据包中源地址是此MAC地址，目标地址是广播地址，且此上行数据包是无特殊含义的数据包。上级交换设备如收到此数据包，由于此数据包没有特定的操作含义，因此上级交换设备仅会学习数据包中指示的源MAC地址不会做其他操作。
步骤704，ONU通过备用线路发送上行数据包。
ONU发送此上行数据包时通过上联端口发出。
此步骤中，为了防止首次发出的上行数据包因线路不稳定而丢失，ONU可以在发出上行数据包后启动重定时器，在重定时器到达设定时间时，ONU重发此上行数据包。
下面结合具体实施例对本发明的进行详细说明。
具体实施例一
参考图3的网络结构，保护对像为终端设备时，实现线路倒换后快速业务恢复的方法包括：
步骤S101，ONU确定需进行业务恢复保护的设备A的MAC地址，在ONU配置业务保护数据，将此MAC地址配置其中。
步骤S102，ONU不断扫描上联口1的状态，一旦检测到主用线路Link1故障或收到倒换命令则立即触发向备用线路Link2的倒换。
步骤S103，线路倒换完成后，ONU判断保护设备A的MAC地址的当前状态。
步骤S104，如该MAC未处于活动状态，则不做任何操作。
步骤S105，如该MAC处于活动状态，继续判断该MAC地址是否属于ONU的UNI接口。
步骤S106，MAC地址不属于UNI接口而是属于上联端口时，不做任何操作。
步骤S107，MAC地址属于UNI接口，则ONU自行构造一个源地址为此MAC，目标地址为广播地址ff:ff:ff:ff:ff:ff，操作码全0的UNKOWN ARP数据包。
步骤S108，ONU将构造好的数据包从倒换后的上联端口2沿备用线路Link2发出。
步骤S109，为防止首次发出的数据包因线路不稳定丢失，ONU发出首个数据包后启动重发定时器。
步骤S110，重发定时器时间到，ONU重发此数据包。
当预设的需要进行业务恢复保护的终端设备有多个时，对于每一个终端设备的处理步骤与上述步骤是一致的。
具体实施例二
参考图3的网络结构，保护对像为UNI接口时，实现线路倒换后快速业务恢复的方法包括：
步骤S201，ONU确定需要进行业务恢复保护的UNI接口，ONU配置业务保护数据，将此接口配置其中。
步骤S202，ONU不断扫描上联口1的状态，一旦检测到主用线路Link1故障或收到倒换命令则立即触发向备用线路Link2的倒换。
步骤S203，线路倒换完成后，ONU判断预配置的需保护的UNI接口下有是否有处于活动状态的MAC地址。
步骤S204，如果没有处于活动状态的MAC地址，则不做任何操作。
步骤S205，对于处于活动状态的MAC地址，ONU逐一自行构造一个源地址为此MAC，目标地址为广播地址ff:ff:ff:ff:ff:ff，操作码全0的UNKOWNARP数据包。
步骤S206，ONU将构造好的数据包从倒换后的上联端口2沿备用线路Link2发出。
步骤S207，为防止首次发出的数据包因线路不稳定丢失，ONU发出首个数据包后启动重发定时器。
步骤S208，重发定时器时间到，ONU重发此数据包。
当预设的需要进行业务恢复保护的UNI接口有多个时，对于每一个UNI接口下终端设备的处理步骤与上述步骤是一致的。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.无源光网络中实现线路倒换后快速业务恢复的方法，其特征在于，
光网络单元完成从主用线路至备用线路的倒换后，构造并通过所述备用线路发送包含所述终端设备的数据链路层地址标识的上行数据包，交换设备收到所述上行数据包后通过所述备用线路向所述终端设备下发数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述交换设备收到所述上行数据包后将所述终端设备的数据链路层地址标识对应的下行端口修改为所述交换设备上用于连接所述备用线路的端口，通过此端口向所述终端设备下发数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述终端设备是所述光网络单元预设的需进行业务恢复保护的终端设备；所述光网络单元完成线路倒换后，判断所述终端设备的所述数据链路层地址标识处于活动状态并且属于用户网络接口时，构造并发送包含所述数据链路层地址标识的上行数据包。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述光网络单元完成线路倒换后，为预设的用户网络接口下处于活动状态的数据链路层地址标识构造包含此数据链路层地址标识的上行数据包并发送。
5.如权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，
所述上行数据包是广播类型数据包，源地址为所述终端设备的数据链路层地址标识，目标地址为广播地址。
6.如权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，
所述数据链路层地址标识是指媒体访问控制地址。
7.无源光网络中实现线路倒换后快速业务恢复的系统，其特征在于，包括光网络单元和交换设备；
所述光网络单元，用于完成从主用线路至备用线路的倒换后，构造并通过所述备用线路发送包含所述终端设备的数据链路层地址标识的上行数据包；
所述交换设备，用于收到所述上行数据包后通过所述备用线路向所述终端设备下发数据。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述交换设备，还用于在收到所述上行数据包后将所述终端设备的数据链路层地址标识对应的下行端口修改为所述交换设备上用于连接所述备用线路的端口，通过此端口向所述终端设备下发数据。
9.如权利要求7或8所述的系统，其特征在于，
所述光网络单元包括业务恢复处理判断模块、通知模块；
所述业务恢复处理判断模块，用于在所述光网络单元完成线路倒换后，判断所述终端设备的所述数据链路层地址标识处于活动状态并且属于用户网络接口时，向所述通知模块发送触发消息；
所述通知模块，用于在收到所述业务恢复处理判断模块的触发消息后，构造并发送包含所述数据链路层地址标识的上行数据包；
其中终端设备是所述光网络单元预设的需进行业务恢复保护的终端设备。
10.如权利要求7或8所述的系统，其特征在于，
所述光网络单元包括业务恢复处理判断模块、通知模块；
所述业务恢复处理判断模块，用于在所述光网络单元完成线路倒换后，判断预设的用户网络接口下包含处于活动状态的数据链路层地址标识时，向所述通知模块发送触发消息；
所述通知模块，用于在收到所述业务恢复处理判断模块的触发消息后，为预设的用户网络接口下处于活动状态的数据链路层地址标识构造包含此数据链路层地址标识的上行数据包并发送。
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