CN102377679A - 一种在fttx接入系统中实现链路发现和管理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，OLT设备周期性的向上联接口发送链路层发现协议报文给其上联设备；OLT的核心交换盘程序起一个监听任务，该监听任务接收来自ONU和ONU用户侧接入设备的链路层发现协议报文；OLT设备将本地存储的本设备信息和用户侧网络设备信息分别存入本地链路层发现协议管理信息库中；OLT需要向上联的设备发送LLDPDU协议报文，以通告自身的存在；对LLDPDU报文进行了扩展。本发明填补现有链路层发现协议LLDP应用的空白，提供一种在光路分级的FTTX接入系统中，特别是在插卡式OLT设备上实现链路层发现的方法，本方法不影响FTTX接入系统的基本架构，操作简单易于实现。

Description

一种在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法

技术领域

本发明涉及FTTX（光纤接入）接入系统领域，具体说是一种在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法。特别针对FTTX接入系统中的局端、远端设备管理和拓扑结构分析，尤其是链路发现和管理方法。

背景技术

链路层发现协议LLDP（Link Layer Discovery Protocol链路层发现协议）是IEEE 802.1ab中定义的第二层发现协议。该协议规定设备的每个接口上都存储着本设备状态信息，并且设备可以向其邻居节点发送本设备状态信息。当需要时，接口还可以向其邻居节点发送状态更新的信息。邻居节点将接收到的各个邻居设备信息存储起来，以便用户通过网管系统的标准SNMP（Simple Network Management Protocol简单网络管理协议）MIB（Management Information Base管理信息库）进行查询和管理当前第二层的连接情况。IEEE 802.1ab标准中还规定，网管系统利用LLDP所提供的信息去发现第二层的不合理的配置。

通过运行该协议，网管系统可以清晰地得知与之相连所有设备的二层信息。这样做既有利于网管规模迅速扩大，同时掌握更详细的网络拓扑信息、变化信息。链路层发现协议LLDP还有助于发现网络中实际存在的不合理的配置，并上报给网管系统，及时消除错误配置。

之所以要在FTTX（光纤接入）接入系统中引入链路层发现协议LLDP，是因为就现有的FTTX接入系统技术手段而言，目前的应用还有它的局限性，还没有一种十分行之有效的二层邻居发现方法。

如FTTX接入设备上常常支持的OSPF（开放式最短路径优先）和RIP（路由选择信息协议）等协议，只是将设备分组到各个IP（国际互联网络协议）子网而已，最多只能获取到OSI模型（开放式通信系统互联参考模型）的第三层的信息，通过分析第三层的信息，用户基本上只能知道设备添加和移出的事件，以及IP路由路径的变化，这都是非常简单而抽象的数据。而对于设备实际的物理连接状态和网络的拓扑结构信息，这些，用户都是无法知晓的。这个限制影响了FTTX接入系统的进一步扩展，也违背了用户希望提供一种简单的网络管理方式的意愿。

然而，链路层发现协议LLDP一般用于交换机等设备，通常链路层发现协议LLDP的实现都是在盒式交换设备上。在光路分级的FTTX接入系统中如何应用链路层发现协议，系统中每个被管理的对象设备应该如何协同配合，分别承担什么任务，目前还没有一种有益的方法提供。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，填补现有链路层发现协议LLDP应用的空白，提供一种在光路分级的FTTX接入系统中，特别是在插卡式OLT（光线路终端）设备上实现链路层发现的方法，本方法不影响FTTX接入系统的基本架构，操作简单易于实现。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，所述FTTX接入系统中包括设置在局端的插卡式OLT设备，所述OLT设备包括核心交换盘和业务盘，

与之上联的是网络管理者所在的管理节点或交换层的其他设备，

OLT设备的下行发方向通过光分路器连接远端设备ONU（光网络单元），并对其进行管理，

ONU作为用户侧接入设备下挂以太网交换机，终端用户跟以太网交换机连接来接入网络，

其特征在于，在FTTX接入系统上应用链路层发现协议LLDP，实现链路设备拓扑结构的发现，具体通过以下步骤地部署实现链路发现的目的：

首先，明确OLT设备上各板卡所承担的工作：

核心交换盘，作为OLT设备上链路层发现协议LLDP模块所在的单盘，需要具备以下能力：

①、负责收集OLT设备的二层信息，组成LLDPDU（链路层发现协议数据单元）报文，并将报文发送到OLT的上联接口；

②、接收FTTX接入系统中远端设备发来的LLDPDU报文，解析该报文，得知该报文来至哪一个槽位上的业务盘，并获取远端设备基本信息，将远端设备的信息存储在OLT上，并上报到标准MIB的信息库中；

③、判断发来的LLDPDU报文的管理地址信息，若不存在管理地址，则该设备不作为OLT的下一跳网元；若存在管理地址信息，则该设备作为OLT的下一跳，网络管理者能够访问的到该设备的MIB信息库，从而获得该设备的邻居设备的信息；

④、设置一个接收LLDPDU报文的超时周期，若超时周期来到时还没有收到来自这款设备的链路层发现协议报文，OLT就在本设备和MIB中删除该设备的信息，并认为该设备已经被移除；

⑤、通过解析扩展的TLV（类型、长度、数值），能够获取FTTX接入系统中远端设备的软硬件版本、设备序列号、生产厂家名称信息，从而判断该设备是否需要被替换、是否需要被升级；

不支持链路层发现协议LLDP的业务盘，它所承担的任务是：

①、根据LLDPDU报文的特征，对来自远端设备的目的mac是01-80-C2-00-00-0E，且以太网类型为88-CC的报文进行透传；

②、对远端设备发来的链路层发现协议报文打上链路标识，便于网络管理者了解远端设备下挂在业务盘的哪个PON（无源光纤网络）口下。

在上述技术方案的基础上，当远端设备ONU是被OLT所管理的设备时，ONU不需要支持完整的链路层发现协议LLDP，ONU的处理方式如下：

1）ONU需要组一个关于自身设备信息的LLDPDU报文，然后根据设定的发送周期定期的往设备的各个端口发送，这么做是为了向ONU用户侧接入设备通告ONU的设备信息；

2）ONU的另一项任务就是需要对ONU用户侧接入设备发来的LLDPDU报文作透传，让该报文上报到OLT中，并作为OLT的邻居设备，将该设备的信息存储在OLT的MIB信息库中；同时ONU对透传的报文打上链路标识，表明此条协议报文从ONU的某端口进入。

在上述技术方案的基础上，ONU用户侧接入设备是独立网元，用户能够通过管理节点发现并访问到它，从而获取ONU用户侧接入设备的邻居设备的信息，其具体步骤为：

1）ONU用户侧接入设备需要支持完整的链路层发现协议LLDP的实现，它需要接收ONU和终端用户发来的链路层发现协议报文，解析报文，并将这些设备的信息作为邻居设备信息保存；

2）ONU用户侧接入设备需要向OLT发送链路层发现协议报文，ONU用户侧接入设备虽然是ONU的邻居，但是它作为OLT的远端设备，将设备信息都保存在OLT上，以实现OLT的集中管理。

在上述技术方案的基础上，所述扩展的TLV是指对LLDPDU报文进行了扩展，除协议规定的强制TLV，以及IEEE 802.1和IEEE 802.3组织规定的扩展TLV外，扩展TLV将携带设备的软硬件版本信息、设备序列号、生产厂家名称信息，这个扩展TLV的组成部分依次包括：

7bits（比特位）的TLV类型字段，9bits的TLV所携带的信息字符串长度字段，3个字节的定义该TLV的组织标识，1个字节的组织定义子类型，和TLV所携带的软硬件版本信息、设备序列号字符串。

本发明所述的在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，其优点在于：

1、使通常只适用于盒式交换设备上的链路层发现协议LLDP能够应用在FTTX接入系统的插卡式设备上。为链路层发现协议LLDP应用在分级的系统上提供了有益的参考。

2、实现了FTTX接入设备的设备信息的集中管理，便于了解接入网的拓扑结构和分析网络中的二层连接错误。

3、对LLDP报文进行了扩展，有利于发现FTTX接入设备的软硬件版本信息，以实现当网络出现问题时，及时对FTTX接入设备是否需要升级作出判断。

附图说明

本发明有如下附图：

图1是OLT板卡上各软件模块之间关系图；

图2是支持LLDP的PON接入系统示意图；

图3是本发明扩展的TLV（报文格式）的组成图；

图4是OLT实现链路层发现协议的时序图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

链路层发现协议LLDP要求，本设备只对邻居设备发送自身的二层链路信息，并保存邻居设备的二层链路信息在本设备上，然后将二层链路信息存储在标准的简单网络管理协议SNMP的MIBs（管理信息库）信息库中。现有的LLDP实现方法应用在FTTX接入系统中，会体现出以下技术障碍：

1、如图2所示PON（无源光纤网络）接入系统中，光线路终端设备OLT、以太网交换机Ethernet Switch和电脑PC1、PC2都是独立网元，这些设备如果支持简单网络管理协议SNMP，那么就是一个MIB节点。当网络管理者（电脑PC3）需要获取整个链路的拓扑结构时，会从最近的MIB节点中获取该节点MIBs信息库中的邻居设备（邻居设备是指与这个节点在二层链路上直连的设备）的二层链路信息，再到此邻居设备上的MIBs信息库中查找此邻居设备的邻居设备的二层链路信息。如此依次递归，进行网络拓扑发现。

这样在如图2所示PON（无源光纤网络）接入系统中，由于OLT（光线路终端）的下一跳设备ONU（光网络单元）不是独立网元，这样网络管理者（电脑PC3）就无法访问到该设备，继而也无法通过递归的方式查找到ONU的下一跳，所以PON接入系统的拓扑结构最多也只能查看到OLT这一层，而其下联设备的拓扑信息通过链路层发现协议LLDP就无法得知。

2、当获取FTTX接入系统的拓扑结构时，需要依次访问多个网元设备，这样的方式不利于FTTX接入系统的集中管理。

3、由于FTTX接入系统中的OLT设备是插卡式设备（插卡式OLT设备），链路层发现协议LLDP在OLT上应该怎样实现，各个板卡应该怎样部署，现有公知技术中还没有一种实现方式。

FTTX接入系统中能够被管理的对象设备包括：光线路终端设备OLT、光网络单元ONU、以及ONU用户侧接入设备（如，以太网交换机，Ethernet Switch）。一般而言，系统中的OLT和ONU用户侧接入设备是独立网元，能够通过管理节点（如图2所示PC3）对它们访问。而ONU，可能是独立网元，也可能是由局端OLT进行管理的。

图2为本发明给出的支持LLDP的PON接入系统示意图，主要展示了接入系统的概貌和连接情况，其中：光线路终端设备OLT是局端设备，是一种典型的插卡式设备，主要包括核心交换盘和业务盘，它在PON接入系统中主要起到承上启下的作用。与之（指OLT设备）上联的是网络管理者所在的管理节点（电脑PC3）或交换层的其他设备（Other Device），连接方式可以是光路连接也可以是电路连接。OLT设备的下行发方向通过光分路器连接远端设备ONU，并对其进行管理，ONU作为用户侧接入设备还可以下挂以太网交换机（Ethernet Switch）。终端用户（电脑PC1和PC2）跟以太网交换机Ethernet Switch连接来接入网络。

如图2所示，本发明所述的在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，是指：在FTTX接入系统上应用链路层发现协议LLDP，实现链路设备拓扑结构的发现，具体通过以下步骤地部署实现链路发现的目的：

首先，对于局端设备OLT，它的核心交换盘和业务盘的各软件模块之间关系如图1所示，需明确OLT设备上各板卡所承担的工作：

核心交换盘，作为OLT设备上链路层发现协议LLDP模块所在的单盘，需要具备以下能力：

①、负责收集OLT设备的二层信息，组成LLDPDU报文，并将报文发送到OLT的上联接口。OLT需要向FTTX系统外部的设备通告自身的设备信息，但其下联的设备（包括：ONU以及ONU用户侧接入设备）不需要获取OLT的设备信息，因此，OLT不需要向其业务盘上的PON口发送LLDPDU报文。

②、接收FTTX接入系统中远端设备发来的LLDPDU报文，解析该报文，得知该报文来至哪一个槽位上的业务盘，并获取远端设备基本信息，将远端设备的信息存储在OLT上，并上报到标准MIB的信息库中。

③、判断发来的LLDPDU报文的管理地址信息，若不存在管理地址，则该设备不作为OLT的下一跳网元；若存在管理地址信息，则该设备作为OLT的下一跳，网络管理者能够访问的到该设备的MIB信息库，从而获得该设备的邻居设备的信息。

④、设置一个接收LLDPDU报文的超时周期，若超时周期来到时还没有收到来自这款设备的链路层发现协议报文，OLT就在本设备和MIB中删除该设备的信息，并认为该设备已经被移除。

⑤、通过解析本发明扩展的TLV，能够获取FTTX接入系统中远端设备的软硬件版本、设备序列号、生产厂家名称等信息，从而判断该设备是否需要被替换、是否需要被升级。

业务盘，不需要支持链路层发现协议LLDP，它所承担的任务是：

①、根据LLDPDU（链路层发现协议数据单元）报文的特征，即目的mac是01-80-C2-00-00-0E，且以太网类型为88-CC的报文。对来自远端设备的具备这种特征的报文进行透传。

②、对远端设备发来的链路层发现协议报文打上链路标识，便于网络管理者了解远端设备下挂在业务盘的哪个PON口下。

当远端设备ONU是被OLT所管理的设备时，ONU不需要支持完整的链路层发现协议LLDP。ONU的处理方式如下：

①ONU需要组一个关于自身设备信息的LLDPDU报文，然后根据设定的发送周期定期的往设备的各个端口发送。这么做是为了向ONU用户侧接入设备通告ONU的设备信息。

②ONU的另一项任务就是需要对ONU用户侧接入设备发来的LLDPDU报文作透传，让该报文上报到OLT中，并作为OLT的邻居设备，将该设备的信息存储在OLT的MIB信息库中。同时ONU对透传的报文打上链路标识，表明此条协议报文从ONU的某端口进入。

通常，ONU用户侧接入设备是独立网元，用户能够通过管理节点发现并访问到它，从而获取ONU用户侧接入设备的邻居设备的信息。其具体步骤为：

①ONU用户侧接入设备需要支持完整的链路层发现协议LLDP的实现，它需要接收ONU和终端用户（电脑PC1和PC2）发来的链路层发现协议报文，解析报文，并将这些设备的信息作为邻居设备信息保存。

②ONU用户侧接入设备需要向OLT发送链路层发现协议报文，ONU用户侧接入设备虽然是ONU的邻居，但是它作为OLT的远端设备，将设备信息都保存在OLT上，以实现OLT的集中管理。

这样，网络管理者通过访问OLT，就能够获取整个FTTX接入系统的拓扑结构。

下面描述的是如何达到链路管理的目的，并可以让管理者获取哪些信息。

本发明对LLDPDU报文进行了扩展，除协议规定的强制TLV，以及IEEE 802.1和IEEE 802.3组织规定的扩展TLV外，本发明的扩展TLV将携带设备的软硬件版本信息、设备序列号、生产厂家名称等信息，这样的扩展有利于出现问题时及时对设备进行升级和替换。如图3所示：

这个扩展TLV的组成部分依次包括：7bits的TLV类型字段，9bits的TLV所携带的信息字符串长度字段，3个字节的定义该TLV的组织标识，1个字节的组织定义子类型，和TLV所携带的软硬件版本信息、设备序列号字符串。

本发明所述的在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，其主要处理时序如图4所示，按照以下步骤进行：

步骤1、OLT设备周期性的向上联接口发送链路层发现协议报文给其上联设备，报文的发送周期可配，并且报文中携带该OLT设备的本地设备信息；

步骤2、OLT的核心交换盘程序起一个监听任务，该监听任务接收来自ONU和ONU用户侧接入设备的链路层发现协议报文，其中：

ONU通过光分路器周期性的发送链路层发现协议报文到OLT的核心交换盘，

ONU用户侧接入设备发送的链路层发现协议报文，通过ONU透传到OLT的业务盘，最后再由OLT的业务盘透传到OLT的核心交换盘；

OLT设备解析监听任务所接收到的链路层发现协议报文，获取下挂的ONU和ONU用户侧接入设备的二层设备信息，与旧信息比较，判断有信息更新后，再将信息存储在OLT本地；若接收周期到来还没有收到报文，就将存储在OLT本地的信息删除；

步骤3、OLT设备将本地存储的本设备信息和用户侧网络设备信息分别存入本地链路层发现协议管理信息库中；

步骤4、OLT需要向上联的设备发送LLDPDU协议报文，以通告自身的存在；但是，OLT不需要向其下联的设备发送该协议报文，即ONU不需要知道OLT的存在；作为OLT的下级设备，ONU及ONU用户侧接入设备都需要向OLT通告自身的设备信息；

步骤5、对LLDPDU报文进行了扩展，扩展TLV将携带设备的软硬件版本信息，管理节点能够通过解析出的软硬件版本信息，确定是否要对设备进行升级。

综上所述，本发明涉及一种在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，FTTX接入系统中可以被管理的对象设备主要包括：OLT、ONU、以及ONU用户侧接入设备（如，以太网交换机，Ethernet Switch），在FTTX接入系统上应用LLDP协议，实现链路设备拓扑结构的发现和对设备进行管理的方法，OLT设备周期性的向上联接口发送链路层发现协议报文给其上联设备；OLT的核心交换盘程序起一个监听任务，该监听任务接收来自ONU和ONU用户侧接入设备的链路层发现协议报文；OLT设备将本地存储的本设备信息和用户侧网络设备信息分别存入本地链路层发现协议管理信息库中；OLT需要向上联的设备发送LLDPDU协议报文，以通告自身的存在；对LLDPDU报文进行了扩展，以获取系统中的设备信息，实现对设备的管理。本发明填补现有链路层发现协议LLDP应用的空白，提供一种在光路分级的FTTX接入系统中，特别是在插卡式OLT设备上实现链路层发现的方法，本方法不影响FTTX接入系统的基本架构，操作简单易于实现。

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 (5)

1.一种在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，所述FTTX接入系统中包括设置在局端的插卡式OLT设备，所述OLT设备包括核心交换盘和业务盘，

与之上联的是网络管理者所在的管理节点或交换层的其他设备，

OLT设备的下行发方向通过光分路器连接远端设备ONU，并对其进行管理，

ONU作为用户侧接入设备下挂以太网交换机，终端用户跟以太网交换机连接来接入网络，

其特征在于，在FTTX接入系统上应用链路层发现协议LLDP，实现链路设备拓扑结构的发现，具体通过以下步骤地部署实现链路发现的目的：

首先，明确OLT设备上各板卡所承担的工作：

核心交换盘，作为OLT设备上链路层发现协议LLDP模块所在的单盘，需要具备以下能力：

①、负责收集OLT设备的二层信息，组成LLDPDU报文，并将报文发送到OLT的上联接口；

②、接收FTTX接入系统中远端设备发来的LLDPDU报文，解析该报文，得知该报文来至哪一个槽位上的业务盘，并获取远端设备基本信息，将远端设备的信息存储在OLT上，并上报到标准MIB的信息库中；

③、判断发来的LLDPDU报文的管理地址信息，若不存在管理地址，则该设备不作为OLT的下一跳网元；若存在管理地址信息，则该设备作为OLT的下一跳，网络管理者能够访问的到该设备的MIB信息库，从而获得该设备的邻居设备的信息；

④、设置一个接收LLDPDU报文的超时周期，若超时周期来到时还没有收到来自这款设备的链路层发现协议报文，OLT就在本设备和MIB中删除该设备的信息，并认为该设备已经被移除；

⑤、通过解析扩展的TLV，能够获取FTTX接入系统中远端设备的软硬件版本、设备序列号、生产厂家名称信息，从而判断该设备是否需要被替换、是否需要被升级；

不支持链路层发现协议LLDP的业务盘，它所承担的任务是：

①、根据LLDPDU报文的特征，对来自远端设备的目的mac是01-80-C2-00-00-0E，且以太网类型为88-CC的报文进行透传；

②、对远端设备发来的链路层发现协议报文打上链路标识，便于网络管理者了解远端设备下挂在业务盘的哪个PON口下。

2.如权利要求1所述的在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，其特征在于：当远端设备ONU是被OLT所管理的设备时，ONU不需要支持完整的链路层发现协议LLDP，ONU的处理方式如下：

1）ONU需要组一个关于自身设备信息的LLDPDU报文，然后根据设定的发送周期定期的往设备的各个端口发送，这么做是为了向ONU用户侧接入设备通告ONU的设备信息；

2）ONU的另一项任务就是需要对ONU用户侧接入设备发来的LLDPDU报文作透传，让该报文上报到OLT中，并作为OLT的邻居设备，将该设备的信息存储在OLT的MIB信息库中；同时ONU对透传的报文打上链路标识，表明此条协议报文从ONU的某端口进入。

3.如权利要求2所述的在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，其特征在于：ONU用户侧接入设备是独立网元，用户能够通过管理节点发现并访问到它，从而获取ONU用户侧接入设备的邻居设备的信息，其具体步骤为：

1）ONU用户侧接入设备需要支持完整的链路层发现协议LLDP的实现，它需要接收ONU和终端用户发来的链路层发现协议报文，解析报文，并将这些设备的信息作为邻居设备信息保存；

2）ONU用户侧接入设备需要向OLT发送链路层发现协议报文，ONU用户侧接入设备虽然是ONU的邻居，但是它作为OLT的远端设备，将设备信息都保存在OLT上，以实现OLT的集中管理。

4.如权利要求2所述的在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，其特征在于：所述扩展的TLV是指对LLDPDU报文进行了扩展，除协议规定的强制TLV，以及IEEE 802.1和IEEE 802.3组织规定的扩展TLV外，扩展TLV将携带设备的软硬件版本信息、设备序列号、生产厂家名称信息，这个扩展TLV的组成部分依次包括：

7bits的TLV类型字段，9bits的TLV所携带的信息字符串长度字段，3个字节的定义该TLV的组织标识，1个字节的组织定义子类型，和TLV所携带的软硬件版本信息、设备序列号字符串。

5.如权利要求1所述的在FTTX接入系统中实现链路发现和管理的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤1、OLT设备周期性的向上联接口发送链路层发现协议报文给其上联设备，报文的发送周期可配，并且报文中携带该OLT设备的本地设备信息；

步骤2、OLT的核心交换盘程序起一个监听任务，该监听任务接收来自ONU和ONU用户侧接入设备的链路层发现协议报文，其中：

ONU通过光分路器周期性的发送链路层发现协议报文到OLT的核心交换盘，

ONU用户侧接入设备发送的链路层发现协议报文，通过ONU透传到OLT的业务盘，最后再由OLT的业务盘透传到OLT的核心交换盘；

OLT设备解析监听任务所接收到的链路层发现协议报文，获取下挂的ONU和ONU用户侧接入设备的二层设备信息，与旧信息比较，判断有信息更新后，再将信息存储在OLT本地；若接收周期到来还没有收到报文，就将存储在OLT本地的信息删除；

步骤3、OLT设备将本地存储的本设备信息和用户侧网络设备信息分别存入本地链路层发现协议管理信息库中；

步骤4、OLT需要向上联的设备发送LLDPDU协议报文，以通告自身的存在；但是，OLT不需要向其下联的设备发送该协议报文，即ONU不需要知道OLT的存在；作为OLT的下级设备，ONU及ONU用户侧接入设备都需要向OLT通告自身的设备信息；

步骤5、对LLDPDU报文进行了扩展，扩展TLV将携带设备的软硬件版本信息，管理节点能够通过解析出的软硬件版本信息，确定是否要对设备进行升级。

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