CN102098096B - 一种无源光网络中的故障检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无源光网络中的故障检测方法及系统，所述方法包括：监测上行方向非授权时隙的光信号；改变光线路终端下的多个光网络单元中的任意一个光网络单元的发送方向供电状态，若此时监测到上行方向非授权时隙的光信号发生变化，确定该被改变供电状态的光网络单元为故障单元。本发明的故障检测方式实施方便，检测结果准确。

Description

一种无源光网络中的故障检测方法及系统
技术领域
本发明涉及无源光网络技术，具体的说，涉及一种无源光网络中的故障检测方法及系统。
背景技术
PON(PassiveOpticalNetwork，无源光网络)技术是一种点到多点的光纤接入技术，由局侧的OLT(光线路终端)、用户侧的ONU(光网络单元)以及ODN(光分配网络)组成，如图1所示。
从承载内容来看，PON主要包括APON(ATMBasedPON)，EPON(EthernetBasedPON)以及GPON(GigabitPON)等。其中，APON以ATM作为数据链路层；EPON使用以太网作为数据链路层，并扩充以太网使之具有点到多点的通信能力；GPON采用ATM/GEM作为链路层，能对多种业务提供支持。
PON网络在物理拓扑上是一对多结构，逻辑上则为一对一结构。由OLT到ONU称为下行方向；从ONU到OLT称为上行方向。下行方向采取广播方式，所有ONU均能在其物理PON口上接收到所有的下行数据帧，各个ONU通过匹配数据报文中的地址信息，只对目的地址与自身匹配的数据予以处理；上行方向采用时分多址(TDMA)方式，OLT实时定期下发控制消息，为每个ONU分配授权时隙，各个ONU按照OLT的时隙分配，仅在其授权时隙内发送上行数据，非授权时隙关闭发光器，禁止发送数据。
由于在这种点到多点的无源光网络系统中，上行流均采用TDMA方式，各个ONU通过时分复用的方式向OLT发送数据。正常情况下，ONU仅在OLT分配的时隙(授权)内打开光模块，OLT统一为每个ONU分配时隙(授权)，保证在同一时刻只有一个ONU可以发光，不会产生冲突。但如果某个ONU的光模块发生故障，处于常发光状态(或者有恶意用户将光模块设置为常发光)，将会导致挂在该PON口下的其他ONU全部瘫痪。
发明内容
有鉴于上述背景，本发明提供了一种无源光网络中的故障检测方法及系统，可以方便准确的检测出无源光网络中的故障。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种无源光网络中的故障检测方法，包括：
监测上行方向非授权时隙的光信号；
改变光线路终端下的多个光网络单元中的任意一个光网络单元的发送方向供电状态，若此时监测到上行方向非授权时隙的光信号发生变化，确定该被改变供电状态的光网络单元为故障单元。
在一种实施例中，所述改变光线路终端下的多个光网络单元中的任意一个光网络单元的发送方向供电状态从而确定故障单元的步骤包括：
逐一关闭各个光网络单元的发送方向供电，在关闭某个光网络单元的发送方向供电时，若监测到上行方向非授权时隙的光信号从有到无，确定该被关闭发送方向供电的光网络单元为故障单元。
在上述实施例中，所述改变光线路终端下的多个光网络单元中的任意一个光网络单元的发送方向供电状态从而确定故障单元的步骤还包括：重新打开除故障单元之外的各个光网络单元的发送方向供电之后，如仍有故障，重复执行所述逐一关闭检测。
在另一种实施例中，所述改变光线路终端下的多个光网络单元中的任意一个光网络单元的发送方向供电状态从而确定故障单元的步骤包括：
逐一打开各个光网络单元的发送方向供电，在打开某个光网络单元的发送方向供电时，若监测到上行方向非授权时隙的光信号从无到有，确定该被打开发送方向供电的光网络单元为故障单元。
在某些实施例中，判断是否发生故障根据光网络单元的注册状态信息或者所述信号监测的结果来确定。
本发明还公开了一种无源光网络中的故障检测系统，包括：
信号监测单元：用于监测上行方向非授权时隙的光信号；
故障定位单元：用于改变光线路终端下的多个光网络单元中的任意一个光网络单元的发送方向供电状态，若此时所述信号监测单元监测到上行方向非授权时隙的光信号发生变化，确定该被改变供电状态的光网络单元为故障单元。
本发明通过逐一改变光网络单元的发送方向供电状态，根据监测供电状态改变时的上行方向非授权时隙的光信号是否发生变化来确定该被改变供电状态的光网络单元是否为故障单元。这种故障检测方式实施方便，检测结果准确。
附图说明
图1是一种典型的无源光网络结构示意图；
图2是本发明实施例的故障检测系统结构图；
图3是本发明实施例的故障检测方法流程图。
具体实施方式
下面对照附图，对本发明的具体实施方式做详细说明。
如图2所示，本发明实施例的故障检测系统，主要包含：故障检测单元、故障处理单元、指令提取单元、指令执行单元、光模块发光控制单元。
故障检测单元：位于OLT侧，实时定期检测OLT非授权时隙下的光信号，和/或该PON口下的各个ONU的注册状态。若检测到异常，则通知故障处理单元。
故障处理单元：启动故障检测，与ONU之间进行指令交互，检测定位故障ONU。
指令提取单元：提取来自OLT的控制指令，送给指令执行单元。
指令执行单元：解析来自指令提取单元的控制指令，并通知相关控制单元执行相应的控制指令。
光模块发光控制单元：光模块发送和接收方向采用单独供电，从而光模块发光控制单元可以单独控制光模块发送和接收方向的供电开启与关闭。
对于EPON无源光网络系统，指令的交互建议通过广播LLID(逻辑连接标识)来执行。指令提取单元可以提取来自广播LLID的控制消息，控制消息的格式可以是对标准OAM(OperationAdministrationandMaintenance，操作、管理和维护)的扩展，也可以是自定义格式，但都需携带ONUMAC(媒体接入控制层)、打开或关闭光模块供电电源等相关控制信息。一般的，从兼容和通用性考虑，可以采用基于OAM帧格式进行符合标准的扩展的方式来进行。
对于GPON无源光网络系统，指令的交互建议通过自定义PLOAM消息的方式进行。控制消息格式总体需包含ONU标识(可以是ONUSN，ONURegistrationID，ONUMAC等等)，打开或关闭光模块电源等相关控制信息，可依据需要进行扩充。
本发明实施例的故障检测，主要包括信号监测和故障定位两个过程，信号监测主要是监测上行方向非授权时隙的光信号；而故障定位则是改变OLT下的多个ONU中的一个ONU的发送方向供电状态，如此时监测到上行方向非授权时隙的光信号发生变化，则可以确定该被改变供电状态的ONU为故障单元。
信号监测可以实时进行，以兼做故障通知和故障定位，即在监测到上行方向非授权时隙有光信号时，确定发生故障。此时启动故障定位，择一改变ONU的发送方向供电状态，并监测状态改变过程中上行方向非授权时隙的光信号是否发生变化，以此定位出故障单元。
信号监测也可以不实时进行，而是在故障发生时为进行故障定位才开始。这种情况下，需要有其他的故障通知方式来进行配合。例如一种故障通知方式，也就是判断是否发生故障可以是根据ONU的注册状态信息来判断。一般的，在出现例如常发光的故障时，各个ONU的注册状态主要有以下几种情况：
1.常发光ONU能注册，其它ONU掉线；
2.常发光ONU能注册，其它ONU亦能注册；
3.PON下所有ONU均掉线。
因此，可以根据ONU的注册状态是能注册还是掉线来判断是否发生故障，但一般的，通过注册状态信息仅能判断发生故障，较难以定位出故障单元。
故障定位方法可以有多种，在本发明实施例中，采用了两种方式，一种被称为逐一关闭检测法，另一种被称为逐一打开检测法。下面首先对逐一关闭检测法进行介绍。
如图3所示，本发明实施例的逐一关闭检测法流程主要包括：
步骤1：OLT定期检测下挂ONU的非授权时隙下有无光信号(光功率是否为0)。一旦检测到异常(非授权时隙下光功率不为0)，上报报警，启动故障检测流程，进入步骤2。
步骤2：OLT逐一向该PON口下ONU发送命令，要求ONU关闭其光模块发送方向的供电。比如，要求ONUx关闭其光模块发送方向的供电。然后，等待一定时间，等待故障检测单元的反馈。
步骤3：等待这段时间内，OLT的故障检测单元持续运行，实时监控。若故障检测单元检测到OLT非授权时隙内无光信号(光功率为0)，则断定ONUx为故障ONU，将其隔离，此外，也可以上报给网管进行告警。至此，通过逐一关闭检测，已定位出故障单元，其实质就是逐一关闭各个ONU的发送方向供电，在关闭某个ONU的发送方向供电时，如监测到非授权时隙内光信号从有到无，则确定该被关闭发送方向供电的ONU为故障单元。
由上可知，在故障单元存在多个的情况下，只要还存在发送方向供电是开启状态的故障单元，非授权时隙内就始终还有光信号。只有当关闭到最后一个故障单元时，非授权时隙内才没有光信号，这时该最后被关闭的故障单元被定位。但由于其他的故障单元并没有被定位出，因而还需要进一步的检测，这通过下述步骤来完成。
步骤4：隔离ONUx后，OLT重新再下发命令给其它已被关闭的ONU，重新开启这些光模块发送方向的供电。再等待一定时间，等待故障检测单元的反馈。
步骤5：若等待时间内，故障检测单元未报告异常。认定该PON口下仅有ONUx为常发光并被隔离，同时OLT恢复至正常工作状态，结束。
反之，若故障检测单元又检测到异常(OLT非授权时隙内有光信号或下挂ONU注册状态又出现异常)，则说明PON口下还有异常ONU存在，继续步骤6。
步骤6：在步骤5的异常情况下(即存在多个故障单元)，重复步骤2、3、4、5，直至将所有异常ONU检测出来，OLT最后恢复至正常工作状态，结束。
对于另一种的逐一打开检测法，其是在检测到发生故障时，首先将所有的ONU发送方向的供电都关闭，而后逐一打开各个ONU的发送方向供电，在打开某个ONU的发送方向供电时，如监测到上行方向非授权时隙的光信号从无到有，确定该被打开发送方向供电的ONU为故障单元。可以是打开一个ONU的供电，确定其是正常单元还是故障单元后，将其供电重新关闭，再继续打开下一个ONU的供电。也可以是打开一个ONU的供电，确定其是正常单元还是故障单元后，如是正常单元，则不关闭其供电，直接继续打开下一个ONU的供电，如是故障单元，则关闭其供电，以将该故障单元隔离。
非授权时隙下有无光信号是通过检测此时OLT接收光功率判定的。正常情况下只有在授权时隙才会有ONU发光，于是非授权时隙下检测出的功率值应为0；在出现异常时，该功率值会明显大于0，从而不会出现检测不出的情况。若检测不出，可认定无异常，属于系统误差，不会有影响。这种功率有无的检测，其正常情况和故障情况的区别明显，易于分辨，因而检测具有相当高的准确性。
本发明实施例的故障检测系统，可以包括：
信号监测单元：用于监测上行方向非授权时隙的光信号；
故障定位单元：用于改变光线路终端下的多个光网络单元中的任意一个光网络单元的发送方向供电状态，若此时所述信号监测单元监测到上行方向非授权时隙的光信号发生变化，确定该被改变供电状态的光网络单元为故障单元。
上述故障检测系统，可以硬件方式，例如单片机、FPGA、专用芯片，也可以软件方式来实现，需要理解的是，上述单元构成仅是一种整体的功能架构，并不表示仅能以这种架构实现，例如，如前文所述，一种故障检测系统的具体构成可以参照图2所示，只要能够完成ONU发送方向供电开关控制和非授权时隙内光信号有无的监测，系统单元构成可以任意设置。
本发明通过改变各个ONU发送方向的供电，监测非授权时隙下的光信号变化来进行故障检测，这种方式由于仅需在系统侧进行供电状态的开关控制，因而控制简单，操作方便；而非授权时隙下的有无光信号监测方式由于正常情况和故障情况差别显著，因而检测结果可靠性高。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，但这只是为便于理解而举的实例，不应认为本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以做出各种可能的等同改变或替换，这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无源光网络中的故障检测方法,其特征在于，包括：
监测上行方向非授权时隙的光信号；
改变光线路终端下的多个光网络单元中的任意一个光网络单元的发送方向供电状态，若此时监测到上行方向非授权时隙的光信号发生变化，确定该被改变供电状态的光网络单元为故障单元。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改变光线路终端下的多个光网络单元中的任意一个光网络单元的发送方向供电状态从而确定故障单元的步骤包括：
逐一关闭各个光网络单元的发送方向供电，在关闭某个光网络单元的发送方向供电时，若监测到上行方向非授权时隙的光信号从有到无，确定该被关闭发送方向供电的光网络单元为故障单元。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述故障定位过程还包括：重新打开除故障单元之外的各个光网络单元的发送方向供电之后，如仍有故障，重复执行所述逐一关闭检测。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改变光线路终端下的多个光网络单元中的任意一个光网络单元的发送方向供电状态从而确定故障单元的步骤包括：
逐一打开各个光网络单元的发送方向供电，在打开某个光网络单元的发送方向供电时，若监测到上行方向非授权时隙的光信号从无到有，确定该被打开发送方向供电的光网络单元为故障单元。
5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，判断是否发生故障根据所述监测上行方向非授权时隙的光信号的监测结果来确定。
6.一种无源光网络中的故障检测系统,其特征在于，包括：
信号监测单元：用于监测上行方向非授权时隙的光信号；
故障定位单元：用于改变光线路终端下的多个光网络单元中的任意一个光网络单元的发送方向供电状态，若此时所述信号监测单元监测到上行方向非授权时隙的光信号发生变化，确定该被改变供电状态的光网络单元为故障单元。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述故障定位单元还用于：逐一关闭各个光网络单元的发送方向供电，在关闭某个光网络单元的发送方向供电时，如监测到上行方向非授权时隙的光信号从有到无，确定该被关闭发送方向供电的光网络单元为故障单元。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述故障定位单元还用于：重新打开除故障单元之外的各个光网络单元的发送方向供电之后，如仍有故障，重复执行所述逐一关闭检测。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述故障定位单元还用于：逐一打开各个光网络单元的发送方向供电，在打开某个光网络单元的发送方向供电时，如监测到上行方向非授权时隙的光信号从无到有，确定该被打开发送方向供电的光网络单元为故障单元。
10.如权利要求6-9任一所述的系统，其特征在于，所述系统是根据所述信号监测单元的监测结果来确定是否发生故障的。
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