CN102340392B

CN102340392B - 一种提高无源光网络系统中业务可靠性的方法和系统

Info

Publication number: CN102340392B
Application number: CN201010238991.9A
Authority: CN
Inventors: 许俊
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: New H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2030-07-26
Also published as: CN102340392A

Abstract

本发明提供了一种提高无源光网络(PON)系统中业务可靠性的方法和系统。本发明中将两个光网络单元(ONU)的用户网络接口(UNI)相连接，在两个ONU上分别配置灵活链路协议组和监控链路协议组，通过灵活链路协议组和监控链路协议组所具有的特殊机制相配合的方式，实现两个ONU的相互备份。本发明能够采用普通的单PON端口ONU实现OLT和ONU之间的链路备份保护，且不影响光线路终端OLT下实际接入的ONU数量。

Description

一种提高无源光网络系统中业务可靠性的方法和系统

技术领域

本发明涉及光网络通信技术，特别涉及一种提高无源光网络系统中业务可靠性的方法和系统。

背景技术

互联网的兴起，尤其是多媒体业务的发展，导致了人们对宽带的需求日渐增长。基于光纤的接入技术具有高带宽、远距离传输能力强、保密性好、抗干扰能力强等优点，能适应目前和未来业务发展对带宽的需求。在各种光纤接入技术中，无源光网络(PON)由于其易维护、高带宽、低成本等优点成为光接入技术中的佼佼者。

随着PON系统的大量应用，电信级可靠性变得非常重要，在接入系统中也不例外。PON系统的点对多点特点决定了从光纤线路终端(OLT)到光网络单元(ONU)之间的光纤连通性非常重要，一旦故障将影响下面批量用户中断业务。

现有技术中提高PON系统中业务可靠性的方式大致分为两种情况：

第一种情况：通过OLT检测链路状况，达到链路备份的作用。常见的方式可以如图1所示，(a)所示的方式中，OLT和OUN都采用单个PON端口，在OLT中PON端口处设置一个1×2开关，检测到故障后通过该开关实现链路切换。(b)所示的方式中，OLT采用主备两个PON端口，OLT检测到故障后由主用PON端口切换到备用PON端口从而实现链路切换。然而，这种情况中的实现方式仅能够对OLT与光分路器之间的主干光纤进行备份保护，对光分路器和ONU之间的链路无法实现备份保护。

第二种情况：通过ONU检测链路状况，达到链路备份的作用。常见的方式如图2所示。在图2的(a)和(b)中，ONU上设置两个PON接口，其中一个作为主用PON接口，另一个作为备用PON接口，当ONU检测到故障后从主用PON接口切换到备用PON接口。虽然这种情况的方式能够实现光分路器与OUN之间链路的备份，但需要采用特殊的ONU(即采用两个PON端口的ONU)，且一个ONU会占用两个OLT上的PON接口，由于OLT上的PON接口数量有限，这种方式会大大减少OLT下实际接入的ONU数量。

发明内容

本发明提供了一种提高PON系统中业务可靠性的方法和系统，以便于采用普通的ONU来实现OLT和ONU之间链路备份，且不影响OLT下实际接入的OUN数量。

一种提高无源光网络PON系统中业务可靠性的方法，该方法应用于包含第一光网络单元ONU和第二ONU的光网络，在该光网络中，所述第一ONU和第二ONU为单PON端口设备，且连接不同的光线路终端OLT或连接相同的OLT；所述第一ONU的一个用户网络端口UNI1和所述第二ONU的一个用户网络端口UNI2连接；第一ONU的PON端口和UNI1配置为同一个虚拟局域网VLAN下的灵活链路协议组，第二ONU的PON端口和UNI2分别配置为所述VLAN下的监控链路协议组中的上行端口和下行端口；

所述第一ONU通过所述灵活链路协议组中处于转发Active状态的端口转发业务流量，所述第二ONU通过所述监控链路协议组中处于UP状态的端口转发业务流量。

一种提高无源光网络PON系统中业务可靠性的系统，该系统包括第一光网络单元ONU和第二ONU，所述第一ONU和第二ONU为单PON端口设备，且连接不同的光线路终端OLT或连接相同的OLT；其特征在于，所述第一ONU的一个用户网络端口UNI1和所述第二ONU的一个用户网络端口UNI2连接；第一ONU的PON端口和UNI1配置为同一个虚拟局域网VLAN下的灵活链路协议组，第二ONU的PON端口和UNI2分别配置为所述VLAN下的监控链路协议组中的上行端口和下行端口；

所述第一ONU，用于通过所述灵活链路协议组中处于转发Active状态的端口转发业务流量；

所述第二ONU，用于通过所述监控链路协议组中处于UP状态的端口转发业务流量。

由以上技术方案可以看出，本发明中将两个ONU的UNI相连接，在两个ONU上分别配置灵活链路协议组和监控链路协议组，通过灵活链路协议组和监控链路协议组所具有的特殊机制相配合的方式，实现两个ONU的相互备份。这种在ONU上进行链路检测实现链路切换的方式，能够对OLT和ONU之间的链路实现备份保护，且采用普通的单PON端口ONU，充分利用了现有网络环境中的ONU，不影响OLT下实际接入的ONU数量。

附图说明

图1为现有技术中提高PON系统中业务可靠性的第一种情况示意图；

图2为现有技术中提高PON系统中业务可靠性的第二种情况示意图；

图3和图4为本发明所涉及的两种组网结构示意图；

图5为配置了灵活链路协议的ONU1上的业务流量示意图；

图6a为灵活链路协议组中PON端口链路事件带来的端口设置示意图；

图6b为灵活链路协议组中UNI链路事件带来的端口设置示意图；

图7a为ONU1和ONU2互为备份时的一种上行业务流量路径示意图；

图7b为ONU1和ONU2互为备份时的另一种上行业务流量路径示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明提供的方法主要包括：将ONU1的一个用户网络端口(UNI)和ONU2的一个UNI连接，其中OUN1和ONU2都为单PON端口设备；ONU1上用于连接ONU2的UNI与ONU1上的PON端口配置为同一个VLAN下的灵活链路(Smart Link)协议组，ONU2上用于连接ONU1的UNI与ONU2上的PON端口分别配置为该VLAN下的监控链路(Monitor Link)协议组中的上行端口和下行端口。ONU1通过处于Active状态的端口转发业务流量，ONU2通过处于启动(UP)状态的端口转发业务流量。

本发明上述方法所涉及的组网可以如图3或图4所示，互为备份的ONU1和ONU2可以连接不同的OLT，也可以连接同一个OLT，ONU1和ONU2为普通的单PON端口设备，正常情况下可以作为单独的ONU使用，需要进行光纤链路备份时，才会把两台ONU通过UNI连接起来。为了避免ONU连接起来后形成环路且实现链路备份功能，在本发明中引入了灵活链路和监控链路两种技术。

灵活链路技术是一种为双上行组网量身定做，并能够实现高效可靠的链路备份和快速收敛性能的解决方法，其快速切换能够达到毫秒级。灵活链路协议组中包含两个成员端口，其中一个端口被指定为主端口(Master)，另一个端口被指定为从端口(Slave)。正常情况下，只有一个端口处于转发(Active)状态，另一个端口处于非Active状态。当处于Active状态的端口所连接的链路出现故障时，该端口关闭(Down)，如果处于非Active状态的端口所连接的链路正常，则将两个端口的状态互换。

本发明在ONU1上使用灵活链路协议，PON端口和连接ONU2的UNI被配置为同一个灵活链路协议组，初始时PON端口可以作为master，连接ONU2的UNI可以作为slave，上行业务流量按照图5中(a)所示的箭头转发，即对上行业务流量通过PON端口转发。一旦ONU1检测到PON端口所连接的链路故障，即PON端口Down，则将PON端口切换为非Active，连接ONU2的UNI切换为Active，此时上行业务流量按照图5中(b)所示的箭头转发，即对上行业务流量通过连接ONU2的UNI转发。

OLT通过该上行流量进行ARP学习后，形成对应的ARP表项，使得下行业务流量也通过该路径转发，只是方向相反(图中未示出)，该过程为现有技术，在此不再赘述。

如果在图5中(b)所示情况之后，PON端口所连接链路恢复正常，即PON端口重新UP，此时可以不再进行切换，PON端口仍处于非Active状态，待连接ONU2的UNI所连接的链路故障后，两端口的状态再次互换。

在ONU1中灵活链路协议组中的端口状态设置流程可以如图6a和图6b所示。如图6a所示，通过PON端口检测到链路事件后，如果该链路事件为链路故障，则判断UNI接口是否为UP，如果否，则保持UNI状态不变，PON设为非Active；如果是，进一步判断UNI接口是否为Active状态，如果是，将PON端口和UNI的状态互换。如果链路事件为链路恢复，则判断UNI接口是否为Active，如果是，UNI端口状态保持不变，PON端口仍保持非Active；否则，PON端口设为Active，UNI接口状态不变。

如图6b所示，当ONU1通过UNI检测到链路事件，如果确定链路事件为链路故障，则判断PON端口是否UP，如果否，设置UNI为非Active状态，PON状态保持不变；如果是，进一步判断PON端口是否Active，如果是，PON端口状态保持不变，UNI设置为非Active，否则，UNI设为非Active状态，PON端口设为Active状态。如果确定链路事件为链路恢复，则判断PON端口是否为Active状态，如果是，PON端口状态保持不变，UNI设置为非Active；否则，UNI设置为Active，PON端口状态保持不变。

监控链路技术是对灵活链路技术的有力补充，用于监控上行链路以达到让下行链路同步上行链路状态的目的，使灵活链路协议的备份作用更加完善。监控链路协议组中由一个上行端口和一个以上下行端口组成。下行端口的状态与上行端口的状态保持一致，即上行端口UP时，下行端口也随之UP，上行端口Down时，下行端口也随之Down。

本发明在ONU2上使用监控链路协议，ONU2上的PON端口和用于连接ONU1的UNI加入监控链路协议组。其中PON端口作为上行端口，连接ONU1的UNI作为下行端口。PON端口所连接的链路正常时，PON端口处于UP状态，则连接ONU1的UNI作为下行端口也处于UP状态；PON端口所连接的链路故障时，PON端口处于Down状态，则连接ONU1的UNI作为下行端口也处于Down状态。但下行端口的状态不会影响上行端口的状态，即便连接ONU1的UNI所连接的链路故障，也不会导致PON端口的状态发生变化。

下面对ONU1和ONU2实现链路备份的过程进行详细描述。按照上面所述在ONU1上针对VLAN1配置灵活链路协议，PON端口1为master，UNI1为slave；在ONU2上针对VLAN1配置监控链路协议，PON端口2为上行端口，UNI2为下行端口。

当所有链路都正常时，所有端口都UP，PON端口1为Active状态，负责转发数据，UNI1为非Active状态，阻塞数据转发，上行业务流量按照图7a所示路径转发。该ONU1上游的设备(OLT和其他网络设备)通过该上行业务流量进行MAC地址学习并建立ARP表项，之后下行流量按照与上行路径相反的路径进行转发。

当OLT与ONU1之间的链路故障，即ONU1检测到PON端口1所连接的链路(OLT与光分路器之间的主干光纤或者光分路器与ONU之间的光纤)故障，PON端口1Down，而UNI1所连接的链路正常，将UNI1设置为Active状态，将PON端口1设置为非Active状态；如果ONU2的PON端口2所连接的链路正常，PON端口2UP，UNI2也UP，此时上行业务流量按照图7b所示路径转发。

另外，在本发明中，当有端口从Active状态转为非Active状态，则从该端口发送携带该端口所配置VLAN标识的刷新(flush)报文，例如，PON端口1从Active状态转为非Active状态后，ONU1会从PON端口1发送携带VLAN1标识的flush报文，接收到该flush报文的上游网络设备删除VLAN1的ARP表项和MAC地址表项。这样，下行流量将不从PON端口1转发。

如果ONU1检测到PON端口1所连接的链路恢复正常，如果UNI1保持UP，则不再进行状态切换，PON端口1保持非Active状态，上行业务流量继续按照图7b所示路径转发。

如果在图7b的情况下，ONU2与OLT之间的链路故障，即ONU2检测到PON端口2所连接的链路故障，PON端口2Down，此时ONU2配置的监控链路协议使得UNI2随之Down。此时ONU1检测到UNI1所连接链路故障，如果此时PON端口1UP，则将PON端口1设置为Active状态，UNI1设置为非Active状态，此时上行业务重新按照图7a所示的路径转发。另外，在将UNI1从Active切换为非Active时，从UNI1发送携带VLAN1标识的flush报文，该flush报文经由ONU2发送给上游网络设备，上游网络设备接收到该flush报文后清除该VLAN1的ARP表项。在上游网络设备通过图7a所示的路径接收到上行业务流时，重新针对VLAN1进行MAC地址学习并建立ARP表项。

如果ONU2检测到PON端口2所连接的链路恢复正常，则PON端口2UP，UNI1也随之UP，UNI1所连接的链路恢复正常，UNI1也UP。如果PON端口1保持UP，则不再进行状态切换，PON端口1保持Active状态，上行业务流量继续按照图7a所示路径转发。

在本发明中，对于加入灵活链路协议组的端口便不再参与生成树协议(STP)的计算，即不支持STP。否则，按照STP计算出的阻塞端口可能与灵活链路协议组的端口设置发生冲突。

对于配置为灵活链路协议组的端口，如果UNI1上配置了VLAN模式，则将UNI1的VLAN模式转换为透传(transparent)模式，在取消灵活链路协议组后，再恢复该UNI1的VLAN模式。其中，端口的VLAN模式包括：transparent模式、标签(tag)模式和转换(translation)模式三种。

同样，对于配置为监控链路协议组的端口，如果UNI2上配置了VLAN模式，则将UNI2的VLAN模式转换为transparent模式，在取消监控链路协议组后，再恢复该UNI2的VLAN模式。

由以上描述可以看出，本发明提供的方法和系统可以具备以下优点：

1)本发明中将两个ONU的UNI相连接，在两个ONU上分别配置灵活链路协议组和监控链路协议组，通过灵活链路协议组和监控链路协议组所具有的特殊机制相配合的方式，实现两个ONU的相互备份。这种在ONU上进行链路检测实现链路切换的方式，能够对OLT和ONU之间的链路实现备份保护，且采用普通的单PON端口ONU，充分利用了现有网络环境中的ONU，不影响OLT下实际接入的ONU数量。另外，在ONU上拿出其中一个UNI作为互连端口对于业务的影响很小。

2)在本发明中无需在网络中增加任何开关器件，或是增加光分路器这样的高成本期间，针对不同的需求，通过对两台ONU进行配置既可实现链路备份，也可以作为普通ONU单独使用，组网灵活，降低成本。

3)本发明中在ONU上通过设置端口状态实现业务流的链路切换，使得业务恢复的速度在50ms之内，明显高于现有技术中在OLT上实现链路切换的方式，达到工业级的要求。

4)本发明在OLT上无需进行任何改动，只需要对ONU进行软件升级即可，软硬件实现复杂度小，且对现有网络的改动小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种提高无源光网络PON系统中业务可靠性的方法，该方法应用于包含第一光网络单元ONU和第二ONU的光网络，在该光网络中，所述第一ONU和第二ONU为单PON端口设备，且连接不同的光线路终端OLT或连接相同的OLT；其特征在于，所述第一ONU的一个用户网络端口UNI1和所述第二ONU的一个用户网络端口UNI2连接；第一ONU的PON端口和UNI1配置为同一个虚拟局域网VLAN下的灵活链路协议组，第二ONU的PON端口和UNI2分别配置为所述VLAN下的监控链路协议组中的上行端口和下行端口；

所述第一ONU通过所述灵活链路协议组中处于转发Active状态的端口转发业务流量，

所述第二ONU通过所述监控链路协议组中处于UP状态的端口转发业务流量；

所述灵活链路协议组中最多只有一个端口处于Active状态，另一个端口处于非Active状态，如果处于Active状态的端口所连接的链路故障且处于非Active状态的端口所连接的链路正常，则将灵活链路协议组中的两个端口状态互换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述监控链路协议组中，下行端口的状态与上行端口的状态保持一致；

如果所述上行端口所连接的链路正常，则所述上行端口处于启动UP状态，如果所述上行端口所连接的链路故障，则所述上行端口处于关闭Down状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当灵活链路协议组中的端口从Active状态转换为非Active状态时，所述第一ONU立即通过从Active状态转换为非Active状态的端口发送包含所述VLAN标识的刷新报文，以便所述第一ONU的上游网络设备接收到所述刷新报文后，删除所述VLAN的地址解析协议ARP表项和MAC地址表项。

4.根据权利要求1至3任一权项所述的方法，其特征在于，在所述灵活链路协议组中，如果UNI1上配置了VLAN模式，则所述第一ONU将UNI1的VLAN模式设置为透传模式，在取消灵活链路协议组后，再恢复该UNI1的VLAN模式；

在所述监控链路协议组中，如果UNI2上配置了VLAN模式，则所述第二ONU将UNI2的VLAN模式设置为透传模式，在取消监控链路协议组后，再恢复该UNI2的VLAN模式。

5.一种提高无源光网络PON系统中业务可靠性的系统，其特征在于，该系统包括第一光网络单元ONU和第二ONU，所述第一ONU和第二ONU为单PON端口设备，且连接不同的光线路终端OLT或连接相同的OLT；其特征在于，所述第一ONU的一个用户网络端口UNI1和所述第二ONU的一个用户网络端口UNI2连接；第一ONU的PON端口和UNI1配置为同一个虚拟局域网VLAN下的灵活链路协议组，第二ONU的PON端口和UNI2分别配置为所述VLAN下的监控链路协议组中的上行端口和下行端口；

所述第二ONU，用于通过所述监控链路协议组中处于UP状态的端口转发业务流量；

所述第一ONU设置所述灵活链路协议组中最多只有一个端口处于Active状态，另一个端口处于非Active状态；如果处于Active状态的端口所连接的链路故障且处于非Active状态的端口所连接的链路正常，则将所述灵活链路协议组中的两个端口状态互换。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二ONU保持所述监控链路协议组中下行端口的状态与上行端口的状态一致；如果所述上行端口所连接的链路正常，则所述上行端口处于UP状态，如果所述上行端口所连接的链路故障，则所述上行端口处于Down状态。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一ONU，还用于当灵活链路协议组中的端口从Active状态转换为非Active状态时，立即通过从Active状态转换为非Active状态的端口发送包含所述VLAN标识的刷新报文；

该系统中第一ONU的上游网络设备接收到所述刷新报文后，删除所述VLAN的地址解析协议ARP表项和MAC地址表项。

8.根据权利要求5至7任一权项所述的系统，其特征在于，所述第一ONU，还用于在所述灵活链路协议组中，将配置了VLAN模式的UNI1设置为透传模式，在取消所述灵活链路协议组后，再恢复该UNI1的VLAN模式；

所述第二ONU，还用于在所述监控链路协议组中，将配置了VLAN模式的UNI2设置为透传模式，在取消所述监控链路协议组后，再恢复该UNI2的VLAN模式。