CN102368691B - 以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EPON系统中光链路保护倒换的实现方法，包括步骤：初始化后通过MPCP时钟同步机制将主备PON的MPCP时钟调至相同，进入MPCP时钟OLT同步状态；ONU注册时主PON将其对ONU的RTT值发给备PON，备PON比较主备PON对同一ONU的RTT值，得到主备主干光纤的长度差异，将主备PON的MPCP时钟调至保持固定差值，备PON进行MPCP时钟同步时补偿差异，进入MPCP时钟ONU同步状态；正常工作后利用ONU信息同步机制将主备PON的ONU相关状态信息保持一致。本发明能保证在倒换过程中ONU不掉线，业务中断时间性能较好，适用于OLT同一PON板内和板间的PON口保护。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域中的以太网无源光网络，特别是涉及一种以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法。
背景技术
Internet的飞速发展带来了数据业务的迅速增长，对宽带接入技术的需求也越来越高。EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)因其成本低、可靠性高、维护少、带宽高等优点而得到了广泛的应用。ITU-T(International Telecommunication UnionTelecommunication Standardization Sector，国际电信联盟电信标准化部门，负责制定通信领域的标准)关于EPON保护的G.983.5建议中给出两种保护倒换方式：骨干光纤保护倒换方式和光纤全保护倒换方式。由于接入网末端的光纤一般不会有多个路由，因而对ONU(Optical Network Unit，光网络单元)到光分之间的光路进行保护效益并不明显，由于后一种方式的组网成本较高，因此前一种倒换方式应用比较广泛。
参见图1所示，骨干光纤保护倒换方式中，第一PON(PassiveOptical Network，无源光网络)口为主用口，第二PON口为备用口，正常情况下EPON系统使用第一PON口通过主干光纤A传输数据，当主干光纤A发生故障时，数据业务会自动切换到第二PON口，这时通过主干光纤B传输数据。在倒换发生期间，最主要要解决的问题是如何让业务中断时间减到最小。
根据不同的应用场景的需要，主备PON口很可能是2个独立的PON口，或者处于不同芯片上甚至不同的板上。在这种情况下要实现倒换并尽量减小业务中断时间，主要存在以下技术问题：
第一、主备PON口拥有不同的MPCP(Multiple Point ControlProtocol，多点控制协议)子层，因此MPCP时钟不同，这会导致在倒换的过程中ONU收到的MPCP帧的时标可能会突变，导致ONU掉线，ONU掉线后要重新注册，倒换业务的中断时间就比较长；
第二、主备PON口分别各自维护不同的ONU状态信息，而且使用光分路比为2∶N的光分路器要求在正常状态下备用PON口激光器关闭，因此备用PON口无法通过正常途径获取ONU的相关信息。一旦发生倒换，如果备用PON口无法迅速获得ONU信息，就无法保持系统的当前状态，导致业务中断时间较长；
第三、在某些情况下，主用主干光纤和备用主干光纤的长度差异可能较大，导致倒换发生以后，所有ONU的RTT(Round-Trip Time，往返时延)测距值都会发生较大的变化，造成正常工作中的ONU掉线和OLT(Optical Line Tterminal，光缆终端设备)主备PON口的ONU信息不一致。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，能保证在倒换过程中ONU不会掉线，且能得到较好的业务中断时间性能，适用于OLT同一PON板内和PON板间的PON口保护；所有机制都在OLT侧实现，不需要改动ONU，能提高EPON系统对ONU的兼容性。
本发明提供的以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，包括以下步骤：A、主备无源光网络PON口初始化后，通过多点控制协议MPCP时钟同步机制，将主备PON口的MPCP时钟调整至相同，主备PON口进入MPCP时钟光缆终端设备OLT同步状态；B、当以太网无源光网络EPON系统中有光网络单元ONU注册时，主用PON口将其对ONU的往返时延RTT测距值发送给备用PON口，备用PON口通过比较主备PON口对同一ONU的RTT测距值，得到主备主干光纤的长度差异，通过MPCP时钟同步机制将主备PON口的MPCP时钟调整至保持固定差值，备用PON口每次进行MPCP时钟同步时，补偿所述主备主干光纤的长度差异，主备PON口进入MPCP时钟ONU同步状态；C、计算备用PON口用于正常工作的RTT测距值，主备PON口进入正常工作状态之后，利用ONU信息同步机制将主备PON口的所有ONU相关信息保持一致。
在上述技术方案中，所述MPCP时钟同步机制为：主用PON口的MPCP时钟电路工作于主模式，备用PON口的MPCP时钟工作于从模式，EPON系统周期性给主备PON口的MPCP时钟电路发送校时脉冲，当主用PON口MPCP时钟电路收到校时脉冲时，该电路锁存当时主用PON口MPCP时钟值到寄存器，同时产生中断通知主用PON口软件，主用PON口软件读取寄存器中刚锁存的主用PON口MPCP时钟值，并将其发送给备用PON口软件；备用PON口软件根据收到的主用PON口MPCP时钟值，计算下一次校时脉冲到来的时刻，写入备用PON口MPCP时钟电路的寄存器，作为主用PON口MPCP时钟的预测值，当下一个校时脉冲到来时，备用PON口MPCP时钟电路将当前备用PON口的MPCP时钟同步为所述预测值。
在上述技术方案中，所述EPON系统给主备PON口的MPCP时钟电路发送校时脉冲的周期是1秒。
在上述技术方案中，所述预测值根据需要加减一定的偏移量。
在上述技术方案中，步骤B中所述主用PON口将其对ONU的RTT测距值发送给备用PON口的实现方式为：通过网管软件提供的通道来进行数据传递。
在上述技术方案中，所述备用PON口获得自身对ONU的RTT测距值的实现方式为：主用PON口发送MPCP帧到ONU，ONU发送MPCP帧到备用PON口。
在上述技术方案中，步骤B中所述主备PON口均按照“收到MPCP帧时的MPCP时钟值-该MPCP帧中携带的时标值”来计算对同一ONU的RTT测距值，主备PON口计算出来的RTT测距值的差为主备主干光纤的长度差异。
在上述技术方案中，步骤C中备用PON口用于正常工作的RTT测距值的计算方法是：备用PON口在其接收到的主用PON口对ONU的RTT测距值的基础上补偿主备主干光纤差异的2倍，计算得到备用PON口用于正常工作的RTT测距值。
在上述技术方案中，步骤C中所述ONU信息同步机制的实现方式为：网管软件提供数据通道用于正常工作状态中主用PON口和备用PON口的MPCP协议层和OAM协议层相关信息的同步。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明能够实现EPON系统中OLT设备的光链路保护倒换功能，采用2：N光分路器的骨干光纤保护倒换方式，能适用于OLT同一PON板内和PON板间的PON口保护。
(2)本发明能保证在倒换过程中，所有ONU不会掉线，且能得到较好的业务中断时间性能。
(3)本发明的所有机制都在OLT侧实现，不需要改动ONU，能够提高EPON系统对ONU的兼容性，特别适用于需要兼容多个厂商ONU的OLT系统。
附图说明
图1为骨干光纤保护倒换方式的示意图；
图2为本发明实施例方法的流程图；
图3为本发明实施例中MPCP时钟同步机制的流程图；
图4为本发明实施例中实际测试系统的上行业务结构示意图；
图5为本发明实施例中实际测试系统的下行业务结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图2所示，本发明实施例提供的以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，具体包括以下步骤：
步骤101：主备PON口初始化。
步骤102：通过MPCP时钟同步机制，将主备PON口的MPCP时钟调整至相同，主备PON口进入MPCP时钟OLT同步状态。
步骤103：当EPON系统中有ONU注册的时候，就可以进行下一步骤的MPCP时钟调整操作。
步骤104：主用PON口将其对ONU的往返时延RTT测距值发送给备用PON口，实现方式为：通过网管软件提供的通道来进行数据传递。备用PON口获得自身对ONU的RTT测距值的实现方式为：主用PON口发送MPCP帧到ONU，ONU发送MPCP帧到备用PON口。
步骤105：备用PON口通过比较主备PON口对同一ONU的RTT测距值，得到主备主干光纤的长度差异。
步骤106：通过MPCP时钟同步机制将主备PON口的MPCP时钟调整至保持固定差值，备用PON口每次进行MPCP时钟同步时，补偿主备主干光纤的长度差异。
步骤107：主备PON口进入MPCP时钟ONU同步状态。
步骤108：C、计算备用PON口用于正常工作的RTT测距值，主备PON口进入正常工作状态。
步骤109：主备PON口利用ONU信息同步机制将主备PON口的ONU相关信息保持一致，ONU信息同步机制的实现方式为：网管软件提供数据通道用于正常工作状态中主用PON口和备用PON口的MPCP协议层和OAM协议层等相关信息的同步。
由于主备PON口分别有各自的MPCP时钟产生电路，因此本发明实施例设计了不同PON口的MPCP时钟同步机制：每个PON口的MPCP时钟产生电路都有主从两种模式，主用PON口的MPCP时钟电路工作于主模式，备用PON口的MPCP时钟工作于从模式。EPON系统会送给所有PON口MPCP时钟电路一个校时脉冲，其周期是1秒。
参见图3所示，MPCP时钟同步机制的具体流程如下：
步骤201：工作于主模式的MPCP时钟电路收到校时脉冲；
步骤202：主用PON口MPCP时钟电路锁存当前主用PON口MPCP时钟值到寄存器；
步骤203：主用PON口MPCP时钟电路产生中断通知主用PON口软件；
步骤204：主用PON口软件读取寄存器中刚刚锁存的主用PON口MPCP时钟值，并发送给备用PON口的软件；
步骤205：备用PON口软件根据接收到的主用PON口MPCP时钟值，计算出下一次校时脉冲到来的时刻，作为主用PON口MPCP时钟的一个预测值(还可以根据需要对这个预测值加减一定的偏移量)，并将这个预测值写入备用PON口工作于从模式的MPCP时钟电路的寄存器中。
步骤206：下一个校时脉冲到达时，备用PON口工作于从模式的MPCP时钟电路就会将备用PON口MPCP时钟同步为这个预测值。
通过上述方式可以将主备PON口的MPCP时钟调节成完全一致，或者相差某个固定的偏移量。将上述MPCP时钟同步机制运用于倒换，就能实现在倒换前后，在EPON系统所有ONU侧观察到的MPCP时钟不变，这样就能避免ONU掉线。
由于对于主备PON口来说主干光纤的长度不同，而光分路器到ONU之间的光纤完全一致，因此只需要将主备PON口的MPCP时钟维持一个固定的差值，这个差值恰好能补偿主备主干光纤的差异，解决主备PON口的MPCP时钟同步的问题。
步骤101和102使主备PON口进入“MPCP时钟OLT同步状态”，这时主备PON口的MPCP时钟被调整为完全一致，这种情况下主备PON口如果都通过“收到MPCP帧时刻的MPCP时钟值-该MPCP帧中携带的时标值”来计算对同一个ONU的RTT值，那么主备PON口计算出来的RTT值就正好相差主备主干光纤的差异。得出这个差值之后，再通过MPCP时钟同步机制让主备PON口的MPCP时钟保持为这个差值，就能使主备PON口进入“MPCP时钟ONU同步状态”。
在上述过程中，关于备用PON口获得自身对ONU的RTT测距值，需要特别说明的是：由于备用PON口不能打开激光器发送数据，因此只能通过对从备用主干光纤上接收到的数据帧进行监听来得到自身对ONU的RTT测距值，即对备用PON口来说，测距是通过“主用PON口发送MPCP帧到ONU，ONU发送MPCP帧到备用PON口”这种方式来实现的。这里利用了主备PON口在“MPCP时钟OLT同步状态”下MPCP时钟完全一致这一特性。
当主备PON口进入“MPCP时钟ONU同步状态”之后，主备PON口才能进入正常工作状态。这里需要特别说明的是：在进入正常工作状态之前，备用PON口自行测距得到的RTT值仅用于计算主备主干光纤的差异，而进入正常工作状态之后，备用PON口实际工作中用到的对ONU的RTT值将被重新计算。备用PON口用于正常工作的RTT测距值的计算方法是：备用PON口在其接收到的主用PON口对ONU的RTT测距值的基础上补偿主备主干光纤差异的2倍，计算得到备用PON口用于正常工作的RTT测距值。
正常工作状态中备用PON口激光器必须处于关闭状态，因此备用PON口无法主动获得系统中当前ONU状态信息。本发明实施例通过上层软件为主用PON口和备用PON口的MPCP协议层和OAM(Operation Administration and Maintenance，操作、管理、维护)协议层提供一个数据通道，用于传递所有ONU相关信息。每当主用PON口的ONU状态信息发生变化的时候，主用PON口的软件都需要将主用PON口的所有ONU状态信息发送给备用PON口，通过这种方式，备用PON口的ONU状态信息就能随时和主用PON口保持一致，解决了主备PON口ONU状态信息同步的问题。
需要注意的是：由于主用主干光纤和备用主干光纤的长度不同，因此主备PON口对于系统中同一个ONU的RTT测距值是不同的，当倒换发生之前，备用PON口需要得到主用PON口的所有ONU状态信息，但是由于倒换发生之后备用PON口对ONU的测距值，和倒换发生之前主用PON口对同一个ONU的测距值不同，因此在所有ONU状态信息中，备用PON口不能使用主用PON口的RTT测距值。知道了主备主干光纤的长度差异，就能解决主备PON口对同一个ONU的RTT测距值不同的问题。正常工作的主备PON口的RTT测距值的差异应该是主备主干光纤的长度差异的2倍，备用PON口通过计算就能得出自己正确的RTT值。
本发明实施例实际测试系统的一个应用案例描述如下：
实际测试系统的上行业务的结构参见图4所示，下行业务的结构参见图5所示，这个测试系统中包括网络数据分析仪、OLT、光分路比为2：N的光分路器和n个ONU，配置OLT的PON0口和PON1口互为主备保护，然后反复测试PON0口和PON1口之间的主备倒换，整个测试过程中，没有发生ONU掉线的情况。这个测试系统上实际测出的倒换业务中断时间为：下行倒换时间10-12ms，上行倒换时间小于1ms。本发明实施例尽量将主备PON口的MPCP子层和所有ONU相关状态信息保持一致，当倒换发生时，尽量减少ONU能感知的变化，用这种方法使ONU在倒换的过程中不掉线，这样就能将业务中断时间减到很低的水平。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，其特征在于包括以下步骤：
A、主备无源光网络PON口初始化后，通过多点控制协议MPCP时钟同步机制，将主备PON口的MPCP时钟调整至相同，主备PON口进入MPCP时钟光缆终端设备OLT同步状态；
B、当以太网无源光网络EPON系统中有光网络单元ONU注册时，主用PON口将其对ONU的往返时延RTT测距值发送给备用PON口，备用PON口通过比较主备PON口对同一ONU的RTT测距值，得到主备主干光纤的长度差异，通过MPCP时钟同步机制将主备PON口的MPCP时钟调整至保持固定差值，备用PON口每次进行MPCP时钟同步时，补偿所述主备主干光纤的长度差异，主备PON口进入MPCP时钟ONU同步状态；
C、计算备用PON口用于正常工作的RTT测距值，主备PON口进入正常工作状态之后，利用ONU信息同步机制将主备PON口的所有ONU相关信息保持一致。
2.如权利要求1所述的以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，其特征在于，所述MPCP时钟同步机制为：
主用PON口的MPCP时钟电路工作于主模式，备用PON口的MPCP时钟工作于从模式，EPON系统周期性给主备PON口的MPCP时钟电路发送校时脉冲，当主用PON口MPCP时钟电路收到校时脉冲时，该电路锁存当时主用PON口MPCP时钟值到寄存器，同时产生中断通知主用PON口软件，主用PON口软件读取寄存器中刚锁存的主用PON口MPCP时钟值，并将其发送给备用PON口软件；
备用PON口软件根据收到的主用PON口MPCP时钟值，计算下一次校时脉冲到来的时刻，写入备用PON口MPCP时钟电路的寄存器，作为主用PON口MPCP时钟的预测值，当下一个校时脉冲到来时，备用PON口MPCP时钟电路将当前备用PON口的MPCP时钟同步为所述预测值。
3.如权利要求2所述的以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，其特征在于：所述EPON系统给主备PON口的MPCP时钟电路发送校时脉冲的周期是1秒。
4.如权利要求2所述的以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，其特征在于：所述预测值根据需要加减一定的偏移量。
5.如权利要求1所述的以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，其特征在于：步骤B中所述主用PON口将其对ONU的RTT测距值发送给备用PON口的实现方式为：通过网管软件提供的通道来进行数据传递。
6.如权利要求5所述的以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，其特征在于：所述备用PON口获得自身对ONU的RTT测距值的实现方式为：主用PON口发送MPCP帧到ONU，ONU发送MPCP帧到备用PON口。
7.如权利要求6所述的以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，其特征在于：步骤B中所述主备PON口均按照“收到MPCP帧时的MPCP时钟值-该MPCP帧中携带的时标值”来计算对同一ONU的RTT测距值，主备PON口计算出来的RTT测距值的差为主备主干光纤的长度差异。
8.如权利要求1至7任一项所述的以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，其特征在于：步骤C中备用PON口用于正常工作的RTT测距值的计算方法是：备用PON口在其接收到的主用PON口对ONU的RTT测距值的基础上补偿主备主干光纤长度差异的2倍，得到备用PON口用于正常工作的RTT测距值。
9.如权利要求1至7任一项所述的以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，其特征在于：步骤C中所述ONU信息同步机制的实现方式为：网管软件提供数据通道用于正常工作状态中主用PON口和备用PON口的MPCP协议层和OAM协议层相关信息的同步。
10.如权利要求8所述的以太网无源光网络系统中光链路保护倒换的实现方法，其特征在于：步骤C中所述ONU信息同步机制的实现方式为：网管软件提供数据通道用于正常工作状态中主用PON口和备用PON口的MPCP协议层和OAM协议层相关信息的同步。
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