CN102075238A - 一种无源光网络及其保护倒换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光通信技术领域，公开了一种无源光网络及其保护倒换方法。在本发明中，光网络单元(ONU)检测到下行信号丢失、或者下行帧丢失、或者主备保护倒换发生时，增大自己保存的均衡时延值。进一步地，所述光网络单元在增大自己的均衡时延值后，在光线路终端(OLT)分配的上行带宽内发送上行数据；光线路终端接收到光网络单元发送的上行数据后，计算获得光网络单元的均衡时延调整值，并将所述均衡时延调整值发送给所有的光网络单元；光网络单元根据均衡时延调整值修正自己当前的均衡时延值。应用本发明，可实现保护通路切换后OLT和ONU之间快速建立通信的目标，简化了保护模式下光网络单元的切换流程，减少切换时间。

Description

一种无源光网络及其保护倒换方法
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种无源光网络(Passive OpticalNetwork，简称PON)及其保护倒换方法。
背景技术
吉比特无源光网络(Gigabit-Capable Passive Optical Network，简称为GPON)技术是无源光网络(PON)家族中一个重要的技术分支，和其它PON技术类似，GPON也是一种采用点到多点拓扑结构的无源光接入技术。GPON系统的拓扑结构如图1所示，GPON系统由局侧的光线路终端(Optical LineTerminal，简称为OLT)、用户侧的光网络单元(Optical Network Unit，简称为ONU)以及光分配网络(Optical Distributio Network，简称为ODN)组成，通常采用点到多点的网络结构。光分配网络ODN由单模光纤、光分路器、光连接器等无源光器件组成，为OLT和ONU之间的物理连接提供光传输媒质。
在GPON系统中，下行方向(由OLT到ONU的方向)的数据传输采用广播方式，每个ONU分别接收所有的帧，再根据ONU-ID、GEM-Port ID、Allocation-ID来获取属于自己的帧。对于上行方向(从ONU到OLT的方向)的数据传输，由于各个ONU需要共享传输媒质，因此各个ONU应该在OLT安排给自己的时隙内传输上行数据。各个ONU与OLT之间的距离不同，为防止各个ONU发送的上行数据同时到达OLT，OLT需要对处于注册激活阶段的ONU进行测距，并将测距结果即每个ONU的均衡时延值(EqualizationDelay，简称EqD)发送给各个ONU，ONU根据OLT发送的均衡时延EqD调节发送数据的时钟以实现上行传输同步。
在无源光网络的部署应用中，有部分用户需要较高的安全性，希望运营商能够提供一种保障机制来确保其业务通路不中断，或者次一级的要求是能够在业务通路中断后快速恢复。这就对承载用户业务运行的无源光网络提出了保护通路和快速切换通路的要求。
图2示出了保护主干光纤的现有无源光网络拓扑结构。两个光线路终端(OLT1和OLT2)均连接到一个输入端口与输出端口关系为2：N的分光器，此分光器下行方向分别通过光纤连接到各个光网络单元(ONU)。OLT1通过分光器到达ONU的通路为主用通路，OLT2通过分光器到达ONU的通路为备用通路。
主用通路作为光线路终端(OLT1)和光网络单元(ONU)的服务通路，在主用通路发生中断后，ONU在主用通路检测不到OLT1的光信号，产生失同步(信号丢失LOS或者帧丢失LOF，Loss of Signal或者Loss of Frame)告警后，进入弹出状态(O6)，ONU处于弹出状态(O6)的时间超过TO2定时器设定的时长后，进入初始状态(O1)，这时将启用备用通路保持光网络单元和光线路终端间的通信。
ONU检测到OLT2的下行光信号后，消除LOS/LOF告警，通过备用通路与OLT2完成帧定界和同步后，ONU从初始状态(O1)转入待机状态(O2)；ONU接收OLT2发送的上行开销参数后从待机状态(O2)转入序列号状态(O3)；其中，上行开销参数包括：前导码比特类型；定界符参数(Delimiter)；ONU发送光功率水平参数(用于指示ONU发送光功率的级别)以及其它参数。
OLT2需对其管理的ONU的ID进行重新分配，并将重新分配后的各ONU的ID发送至对应的ONU；ONU接收OLT2发送的ONU-ID信息后，从序列号状态(O3)转入测距状态(O4)；ONU接收OLT2发送的均衡时延(Equalization Delay，简称EqD)消息后，从测距状态(O4)转入运行状态(O5)；至此，ONU与OLT2之间的备用通路完全建立，ONU与OLT2通过此备用通路进行信息交互。
上述现有的主备倒换流程存在的问题包括：
(1)在从主用通路切换到备用通路的过程中，每个ONU均需完成上述一系列的状态迁移，这将使OLT需负担大量的消息传送工作；
(2)在处理过程中，由于OLT和ONU之间通路的容量有限性，在GPON网络的传输转换下行帧(GPON Transmission Conversion，简称GTC)中没有足够的容量存放物理层运行管理维护(Physical Layer OperationAdministration and Maintenance，简称PLOAM)消息来支持32个ONU同时完成前述的状态迁移过程，因此大部分ONU需要等待消息，这就延长了主备倒换的切换时间，影响了ONU和OLT快速恢复正常通信的效率，使ONU和OLT恢复正常工作基本耗时在100毫秒量级以上，不能满足用户对网络故障快速恢复的要求。
针对上述问题，现有技术提出一种调整均衡时延(Equalization Delay，简称EqD)的改进方案，OLT2通过ONU的管理控制接口通道读取一个ONU在主用通道时的均衡时延EqD1，并测量该ONU在备用通路的均衡时延EqD-2，然后计算上述两个均衡时延的差值，OLT2将所述均衡时延的差值发送给所有ONU，实现所有ONU的EqD值的更新。上述方法中通过ONU管理控制接口通道读取数据的速度较慢，不能满足用户对网络故障快速恢复的要求，并且现有的GPON的标准并不支持通过ONU管理控制接口通道传递ONU的EqD值，所以不是所有的ONU都具有这种能力，因而该改进方案适用性交差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种无源光网络(Passive OpticalNetwork，简称PON)及其保护倒换方法，用于解决现有技术在保护倒换时存在的恢复速度慢，流程复杂，适用性差的问题。
为了解决上述问题，本发明提出了一种无源光网络中的保护倒换方法，包括：
光网络单元(ONU)检测到下行信号丢失、或者下行帧丢失、或者主备保护倒换发生时，增大自己保存的均衡时延值。
所述方法进一步包括：
所述光网络单元在增大自己的均衡时延值后，在光线路终端分配的上行带宽内发送上行数据；
光线路终端接收到光网络单元发送的上行数据后，计算获得光网络单元的均衡时延调整值，并将所述均衡时延调整值发送给所有的光网络单元；
光网络单元根据均衡时延调整值修正自己当前的均衡时延值。
所述光线路终端计算获得光网络单元的均衡时延调整值的方式具体为：将光网络单元上行帧实际到达的时间与光线路终端期望的光网络单元上行帧到达时间之差，作为所述均衡时延调整值。
所述光网络单元根据均衡时延调整值修正自己当前的均衡时延值的具体方式为：利用光网络单元当前的均衡时延值减去所述均衡时延调整值所得之差，作为与备用通路对应的均衡时延值。
所述光网络单元增大自己保存的均衡时延值是指光网络单元将对应主用通路的均衡时延值增加时延常数D，D为大于零的常数。
所述时延常数D是光网络单元自身携带的值，或者是光网络单元在注册激活过程或者在工作过程中由光线路终端(OLT)发送给光网络单元的值。
所述时延常数D是存储在无源光网络中所有的光网络单元处的相同常数值。
本发明还提供一种无源光网络，包括按主备保护方式配置的主用光线路终端，备用光线路终端，分光器及一个或多个光网络单元，
所述光网络单元(ONU)用于在检测到下行信号丢失、或者下行帧丢失、或者主备保护倒换发生时，增大自己保存的均衡时延值；在备用光线路终端分配的上行带宽内发送上行数据；
备用光线路终端，用于为光网络单元分配上行带宽，用于在接收到光网络单元发送的上行数据后，计算获得光网络单元的均衡时延调整值，并将所述均衡时延调整值发送给所有的光网络单元；
各个光网络单元再根据均衡时延调整值修正自己当前的均衡时延值。
所述备用光线路终端计算获得光网络单元的均衡时延调整值的方式具体为：将光网络单元上行帧实际到达的时间与光线路终端期望的光网络单元上行帧到达时间之差，作为所述均衡时延调整值；
所述光网络单元根据均衡时延调整值修正自己当前的均衡时延值的具体方式为：利用光网络单元当前的均衡时延值减去所述均衡时延调整值所得之差，作为与备用通路对应的均衡时延值。
所述光网络单元增大自己保存的均衡时延值是指光网络单元将对应主用通路的均衡时延值增加时延常数D，D为大于零的常数。
本发明通过ONU在检测到LOS/LOF或者保护倒换发生时，增大自身的均衡时延值，并在与OLT建立通信后，由OLT计算获得均衡时延调整值，在OLT的命令下利用均衡时延调整值更新自身的均衡时延EqD值，可实现保护通路切换后OLT和ONU之间快速建立通信的目标，ONU和OLT可以快速恢复通信，简化了保护模式下光网络单元的切换流程，减少切换时间。
附图说明
图1是GPON系统的拓扑结构；
图2是保护主干光纤方式的无源光网络拓扑结构；
图3是实施例1中无源光网络进行主备保护倒换的系统示意图；
图4是实施例2中无源光网络主备保护倒换方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
在图2所示的保护主干光纤方式的无源光网络的拓扑结构中，第一个光线路终端OLT1通过分光器到达ONU的通路为主用通路，第二个光线路终端OLT2通过分光器到达ONU的通路为备用通路。主用通路作为光线路终端OLT1和光网络单元ONU的服务通路，为实现上行传输同步，各个ONU都保存有均衡时延EqD，将某一个ONU与OLT1对应的均衡时延称为EqD1，该ONU根据OLT1发送的均衡时延EqD1调节发送数据的时钟以实现上行传输同步。
但在主用通路发生中断，进行主备倒换切换为备用通路后，由于OLT1和OLT2的部署位置不同(可能很近，也可能很远)，倒换后OLT2与各个ONU之间的距离可能发生改变，导致ONU保存的均衡时延EqD1不能直接用于实现上行传输同步。现有技术中，要么需要重新执行测量步骤，或者利用管理控制接口通道读取均衡时延计算主备的差值，来调整均衡延迟，但都存在过程复杂，效率低及适用性差的缺陷。
本发明的主备倒换的方案中，在主用通路发生中断后，若光网络单元ONU检测到信号丢失或者帧丢失(LOS或者LOF)，或者立即启用了备用通路保持光网络单元和光线路终端间的通信，则ONU在检测到OLT2的下行光信号后，ONU主动调整自身的均衡时延，将ONU保存的均衡时延EqD1增加一个时延常数D(D＞0，优选D≥250us)，得到中间均衡时延EqD3＝EqD1+D。ONU与OLT2建立连接后，以中间均衡时延EqD3向OLT2发送上行数据。
OLT2收到ONU发送的上行帧后，计算ONU需要调整的均衡时延调整值ΔEqD：ΔEqD＝ONU上行帧的实际到达时间-ONU上行帧的期望到达时间。其中，所述ONU上行帧的实际到达时间，是ONU按照中间均衡时延EqD3向OLT2发送的上行帧到达OLT2实际所需的时间。所述ONU上行帧的期望到达时间，是OLT2期望ONU发送的上行帧到达OLT2的时间。G该期望的上行帧到达时间是OLT2中已配置的参数。
OLT2将所述均衡时延调整值ΔEqD发送给所有的ONU；每个ONU收到OLT2发送的ΔEqD值后，更新自己的EqD的值，即获得与OLT2对应的均衡时延值EqD2：EqD2＝中间均衡时延EqD3-ΔEqD。ONU再次收到OLT2分配的上行带宽后，按照更新后的均衡时延EqD2发送上行数据以实现上行数据同步。
实例一：
如图2所示，在保护主干光纤方式的无源光网络的拓扑结构中，第一个光线路终端OLT1通过分光器到达ONU的通路为主用通路，第二个光线路终端OLT2通过分光器到达ONU的通路为备用通路。主用通路作为光网络单元和光线路终端的服务通路，在主用通路发生中断后，若光网络单元ONU检测到信号丢失或者帧丢失(LOS或者LOF)，或者此时立即启用了备用通路保持光网络单元和光线路终端间的通信，则ONU在检测到OLT2的下行光信号后，ONU和OLT采用通过信令交互完成ONU的均衡时延(EqD)值的更新，如图3所示。
所述ONU若检测到信号丢失或者帧丢失(LOS或者LOF)，或者在启用了备用通路后检测到OLT2的下行光信号，自动调整自己的EqD的值，将ONU保存的均衡时延EqD1增加一个时延常数D(D＞0，优选D≥250us)，得到中间均衡时延EqD3＝EqD1+D；
OLT2给各个ONU分配上行带宽；
各个ONU在OLT2给自己分配的上行带宽内，以中间均衡时延EqD3向OLT2发送上行数据。
OLT2收到ONU发送的上行帧后，计算ONU需要调整的均衡时延调整值ΔEqD：
ΔEqD＝ONU上行帧的实际到达时间-ONU上行帧的期望到达时间。
OLT2将所述均衡时延调整值ΔEqD发送给所有的ONU；
各个ONU收到OLT2发送的ΔEqD值后，再次更新自己的EqD的值，即更新为与OLT2对应的均衡时延值EqD2：
EqD2＝中间均衡时延EqD3-ΔEqD。
后续，若ONU再次收到OLT2分配的上行带宽，按照更新后的均衡时延EqD2发送上行数据以实现上行数据同步。
实施例二
如图4所示，本发明的无源光网络中的保护倒换方法，包括如下步骤：
步骤401：所有ONU自动调整自己的EqD的值，ONU更新后的EqD的值等于ONU更新前的值EqD1加上时延常数D(D＞0，优选D≥250us)；
步骤402：OLT2按照现有技术的方法继续给各个ONU分配上行带宽；
步骤403：ONU在OLT2给自己分配的上行带宽内按照更新后的均衡时延EqD1+D发送上行数据，以实现上行数据同步；
步骤404：OLT2收到ONU发送的上行帧后，按照下述方法计算ONU需要调整的均衡时延调整值ΔEqD，并将所述ΔEqD发送给所有的ONU；
其中：ΔEqD＝ONU上行帧的实际到达时间-ONU上行帧的期望到达时间。所述ONU上行帧的实际到达时间，是ONU按照中间均衡时延EqD3向OLT2发送的上行帧到达OLT2实际所需的时间。所述ONU上行帧的期望到达时间，是OLT2希望ONU发送的上行帧到达OLT2的时间。
步骤405：每个ONU收到OLT发送的ΔEqD值后，更新自己的均衡时延值，即与OLT2对应的均衡时延值EqD2：
EqD2＝EqD1+D-ΔEqD。
后续，若ONU再收到OLT分配的上行带宽后，按照更新后的均衡时延EqD2发送上行数据以实现上行数据同步。
本发明的技术方案，由于可由ONU主动调整均衡时延，在与备用的OLT2交互过程中再次修正均衡时延值，具有实现简单快速的特点，可以快速实现主备切换后的同步传输。主动调整时增加的时延常数D可保证各个ONU到达OLT2不会冲突。本发明可适用于GPON系统和基于GPON技术的下一代PON系统，如XG PON系统。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种无源光网络中的保护倒换方法，包括：
光网络单元(ONU)检测到下行信号丢失、或者下行帧丢失、或者主备保护倒换发生时，增大自己保存的均衡时延值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
所述光网络单元在增大自己的均衡时延值后，在光线路终端分配的上行带宽内发送上行数据；
光线路终端接收到光网络单元发送的上行数据后，计算获得光网络单元的均衡时延调整值，并将所述均衡时延调整值发送给所有的光网络单元；
光网络单元根据均衡时延调整值修正自己当前的均衡时延值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光线路终端计算获得光网络单元的均衡时延调整值的方式具体为：
将光网络单元上行帧实际到达的时间与光线路终端期望的光网络单元上行帧到达时间之差，作为所述均衡时延调整值。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光网络单元根据均衡时延调整值修正自己当前的均衡时延值的具体方式为：
利用光网络单元当前的均衡时延值减去所述均衡时延调整值所得之差，作为与备用通路对应的均衡时延值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述光网络单元增大自己保存的均衡时延值是指光网络单元将对应主用通路的均衡时延值增加时延常数D，D为大于零的常数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述时延常数D是光网络单元自身携带的值，或者是光网络单元在注册激活过程或者在工作过程中由光线路终端(OLT)发送给光网络单元的值。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，
所述时延常数D是存储在无源光网络中所有的光网络单元处的相同常数值。
8.一种无源光网络，包括按主备保护方式配置的主用光线路终端，备用光线路终端，分光器及一个或多个光网络单元，其特征在于，
所述光网络单元(ONU)用于在检测到下行信号丢失、或者下行帧丢失、或者主备保护倒换发生时，增大自己保存的均衡时延值；在备用光线路终端分配的上行带宽内发送上行数据；
备用光线路终端，用于为光网络单元分配上行带宽，用于在接收到光网络单元发送的上行数据后，计算获得光网络单元的均衡时延调整值，并将所述均衡时延调整值发送给所有的光网络单元；
各个光网络单元再根据均衡时延调整值修正自己当前的均衡时延值。
9.如权利要求8所述的无源光网络，其特征在于，
所述备用光线路终端计算获得光网络单元的均衡时延调整值的方式具体为：将光网络单元上行帧实际到达的时间与光线路终端期望的光网络单元上行帧到达时间之差，作为所述均衡时延调整值；
所述光网络单元根据均衡时延调整值修正自己当前的均衡时延值的具体方式为：利用光网络单元当前的均衡时延值减去所述均衡时延调整值所得之差，作为与备用通路对应的均衡时延值。
10.如权利要求8所述的无源光网络，其特征在于，
所述光网络单元增大自己保存的均衡时延值是指光网络单元将对应主用通路的均衡时延值增加时延常数D，D为大于零的常数。
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