CN102970197B - 一种混合组网业务保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合组网业务保护方法几对应装置，应用于视频监控系统的前端设备上，其特征在于：该前端设备包括通过分光器与OLT设备连接的PON口，通过以太网链路向OLT方向接入的以太网外端口以及与用来连接相邻前端设备以太网外端口的以太网内端口；其中所述以太网外端口的转发状态被预先设置为阻塞状态以避免环路产生，该方法包括：获取前端设备PON口的连接状态；在PON口连接状态变为Down时，将所述以太网外端口的转发状态从阻塞状态修改为开放状态以允许业务流量通过。本发明构建以太网保护网络，加上合理的控制机制，避免环路的同时确保EPON故障时及时将业务流量切换到健康的以太网链路上去。

Description

一种混合组网业务保护方法及装置

技术领域

本发明涉及视频监控领域，尤其涉及视频监控系统中一种混合组网业务保护方法及装置。

背景技术

道路监控是一种常见的视频监控应用，比如说常见的高速公路道路监控。在高速公路道路监控应用中，其特点是各个监控点之间距离比较大，覆盖范围广，监控点沿道路线性部署，每条道路上监控点密度较高。这种特点就要要求接入网络容易部署，可靠性好，长期维护成本低。

EPON系统是一种点到多点网络，其对局端资源占用很少，模块化程度高，在传输途中无需电源，没有电子部件，防雷、抗干扰能力好，并且容易铺设，基本不用维护，因此从长期来看，EPON运营成本和管理成本非常低廉。正因如此，EPON技术在高速公路监控等应用场景中运用得越来越多。

虽然EPON有上述如此多的优点，但是其仍然存在一些技术缺陷需要解决。请参考图1所示，EPON组网一般采用总线形式的EPON分光系统进行分光部署规划。前端设备在EPON系统中相当于ONU，其中每个前端设备(比如编码器EC)连接摄像机，对摄像机采集到的图像进行编码和报文封装，最后通过自身的PON端口光纤发送给OLT。前端设备的形态多样，另一种流行的方式是网络摄像机IPC，将摄像机以及EC的功能集成在一起。

在图1的组网场景中，由于前端设备的数量较大，通常达到几十台甚至上百台连接到一个OLT。假设图1中最左侧分光器连接右侧分光器的光纤链路断开，那么右侧大量分光器的将与OLT断开，流量无法传回到监控中心去。这也就是说主干线出现的故障所引发的后果通常都十分严重。分目前可以考虑在EPON网络中对主干光纤链路进行备份，但这种备份的机制十分复杂，而且成本高昂，不利于商业推广。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种混合组网业务保护装置，应用于视频监控系统的前端设备上，该前端设备包括通过分光器与OLT设备连接的PON口，通过以太网链路向OLT方向接入的以太网外端口以及与用来连接相邻前端设备以太网外端口的以太网内端口；其中所述以太网外端口的转发状态被预先设置为阻塞状态以避免环路产生，该装置包括状态监控单元以及切换控制单元，其中：

状态监控单元，用于获取前端设备PON口的连接状态，并将PON口的连接状态通知给切换控制单元；

切换控制单元，用于在PON口连接状态变为Down时，将所述以太网外端口的转发状态从阻塞状态修改为开放状态以允许业务流量通过。

本发明还提供一种混合组网业务保护方法，应用于视频监控系统的前端设备上，其特征在于：该前端设备包括通过分光器与OLT设备连接的PON口，通过以太网链路向OLT方向接入的以太网外端口以及与用来连接相邻前端设备以太网外端口的以太网内端口；其中所述以太网外端口的转发状态被预先设置为阻塞状态以避免环路产生，该方法包括如下步骤：

步骤A、获取前端设备PON口的连接状态；

步骤B、在PON口连接状态变为Down时，将所述以太网外端口的转发状态从阻塞状态修改为开放状态以允许业务流量通过。

本发明充分利用前端设备具有的交换机特性来构建以太网保护网络，加上合理的控制机制，避免环路的同时确保EPON故障时及时将业务流量切换到健康的以太网链路上去。

附图说明

图1是一种典型的视频监控系统中EPON组网示意图。

图2是本发明一种实施方式中视频监控系统混合组网示意图。

图3是本发明一种实施方式中混合组网业务保护装置逻辑结构图。

图4是本发明一种实施方式中混合组网环境下产生环路的示意图。

图5是本发明一种实施方式中混合组网业务保护过程示意图。

图6是本发明另一种实施方式中混合组网业务保护过程示意图。

具体实施方式

请参考图2，在本发明一种实施方式的视频监控系统，除了传统的EPON网络部署之外，还利用前端设备(后续以EC为例)以及OLT上自身的以太网口来部署以太网链路实现EC到OLT的接入；其中EC与EC之间通过以太网链路连接，最终通过以太网链路接入到OLT上，实现混合组网。

由于EC等前端设备通常具有以太网接口并具备以太网交换机的交换特性，本发明利用这些既有资源来解决现有技术存在的问题。以计算机程序实现为例，本发明提供一种混合组网业务保护装置，如图3所示，该装置应用于前端设备上，包括状态监控单元、切换控制单元以及协议处理单元。

请参考图2，每个EC包括向OLT方向接入的以太网外端口(后续简称“外端口”)、用来连接相邻EC外端口的以太网内端口(后续简称“内端口”)以及EPON接入端口(后续简称“PON口”)。在PON口状态正常情况下，所有EC的外端口的转发状态均处于阻塞状态，仅仅允许预定的协议报文通过。这里的协议报文主要是通告作用，如何定义取决于开发者的实际需要，后续过程中将具体描述。这里所说的阻塞状态是从转发报文的角度来看的，处于阻塞状态的外端口可能在连接状态上是UP的。从另外一个角度来说，本发明所说的连接状态相对于转发状态来说是更为底层的状态，前者可以是物理上的状态，而后者是二层的状态。

在图2的组网形态中，会存在很多环形；由于OLT发送的是广播报文，作为ONU的EC接收是通过ONU的标识(比如在前导码中的ONU标识)来区分到底该报文是不是自身需要接收的报文。因此当EC从PON口收到二层广播报文时，其会向所有端口复制一份，这样OLT发送的广播报文将通过EC的外端口会返回OLT，然后再次被OLT广播出来形成广播风暴，请参考图4带箭头线条的示意。因此本发明上述每个EC外端口阻塞的设置处理可以避免广播风暴的产生，由于预定的协议报文可以被ACL规则等措施上送到软件层面处理，其不会被底层转发芯片广播而导致广播风暴。

上述的转发状态设置处理可以避免广播风暴的产生(或者说环路的产生)，接下来本发明进一步处理EPON网络上发生分光器故障或光纤链路故障的情况。请参考图5，以光纤链路故障为例，假设分光器2与分光器3之间的链路断开，此时EC3与EC4的PON口均已经失去与对端OLT的连接，因此这两个PON口的连接状态将变为Down。以EC3为例，EC3的状态监控单元获取到底层上报的PON口的连接状态，然后将PON口的连接状态发送给切换控制单元。切换控制单元在PON口连接状态变为DOWN时，将所述外端口的转发状态从阻塞修改为开放状态。

虽然EC3的PON口Down掉了，但EC3下挂的摄像机的视频流发送到EC3之后，经过EC3编码与封装处理后会通过EC3的外端口发送到EC2的内端口，再由EC2通过EC2自身的PON口转发出去，经过状态正常的EPON网络转发到OLT的PON口。整个流量的转发路径可参考图5中虚线所示。需要说明的是，在PON口的连接状态变为Down时，底层的转发芯片通常会自动删除掉所有出端口为该PON口的二层转发表项，当后续有本来需要通过PON口转发出去的报文到来时，由于转发表项已经不存在，所以这些报文会被广播到各个正常端口去，最终通过广播的方式发送到达目的设备。当目的设备回应报文回来之后，沿途的EC或者任何二层设备就可以自动学习到新的转发表项了，此时就可以走单播转发的方式，不再需要进行广播了。

同样的道理，由于EC4的PON口的连接状态也变为Down了，其可以执行与EC3上述相同的处理，让自身的流量借道以太网再回到EPON网络去从而最终到达OLT。以上描述的是EPON网络中主干光纤出现故障的情形，其影响范围比较广，但是本发明依然可以通过上述处理解决每个EC的流量无法发送到OLT的问题。如果是EC与分光器之间的光纤出现故障，则是更为简单的情形，仅仅涉及单个EC的PON口而已，处理与以上描述的处理过程相同。

在优选的方式中，考虑到在一些特殊情况下，外端口以及PON口的连接状态可能同时变为Down，此时已经修改外端口的转发状态没有任何意义。请参考图6所示的情形，此时EC3无法通过PON口或外端口将流量发送到OLT去。为了解决这种特殊故障情形，本发明中，状态监控单元进一步获取外端口的连接状态，并将外端口的连接状态通知给协议处理单元。当PON口与外端口的连接状态均变为Down时，协议处理单元通过内端口向邻居EC(比如EC4)发送预定的协议报文，其中该协议报文用于通知邻居EC将其外端口的状态从阻塞状态修改为开放状态，这样EC3下挂摄像头产生的流量可以通过EC3的内端口转发到EC4的外端口，然后由EC4通过EC4的PON口转发到OLT，请参考图6中的虚线所示的流量转发路径。需要说明的是这里预定的协议报文完全可以自定义的一种私有协议，比如说制定一个特殊的MAC地址或者VLAN的报文来表示上述通知，也可以任何一种事先的约定，甚至可以基于一些流行的标准协议来实现。

如前述实施方式描述的那样，PON口以及外端口Down之后，与之相关的转发表项被删除，初始流量将通过广播到达目的设备，表项再次成功学习之后则不再需要广播。同样的道理，在EC2发生同样故障的时候，当EC3的协议处理单元收到其邻居EC2发送的预定的协议报文时，通知切换控制单元，切换控制单元将EC3的外端口从阻塞状态修改为开放状态，以使得正常的业务流量可以从该端口通过。本实施方式能够在更为极端的故障条件下提供流量的保护机制，使得EC的接入网络有更强的冗余性。

假设大部分EC的PON口因为主干光纤故障而Down掉，此时最远端的EC(相对于OLT而言)的流量沿着以太网链路向OLT方向转发，每经过一个EC时，都可能会叠加当前EC的流量，因此越靠近OLT的以太网链路，其上的流量越大。因此在优选的方式中，以太网链路通常是光纤以太网，其带宽与EPON网络在相同的量级，这样一来，即便大部分EC转发的流量都改道到以太网链路上来的时候，只要原来EPON网络能够承载，那么以太网链路基本上也能够承载。比如说EPON网络为1G规格的网络，以太网则可以选择千兆以太网进行部署。

以上描述的过程是故障发生时的流量保护机制，当故障恢复之后，其处理刚好相反，当PON口的连接状态变为UP时，切换控制单元则相应将外端口的转发状态从开放状态修改为原始的阻塞状态。对于第二种特殊情形，当PON口与外端口的状态都变为UP时，协议处理单元则发送另一种不同的协议报文来指示邻居EC将其外端口的转发状态从开放状态修改为阻塞状态。同样的道理，如果本EC收到了上述另一种不同的协议报文时，同样也会将自身外端口的转发状态从开放状态修改为阻塞状态。

在本发明的混合组网环境下，既可以享受EPON网络带来的优势，又从分利用了EC与OLT对以太网的支持布设冗余以太网链路，利用合理的成本让网络具有了冗余性，并充分利用EC具有的交换机特性来对网络进行控制，避免环路的同时确保故障时及时将业务流量切换到健康链路上去。在优选的方式中还能解决两条链路故障的极端一种混合组网控制装置一种混合组网控制装置情形。

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 (6)

1.一种混合组网业务保护装置，应用于视频监控系统的前端设备上，其特征在于：该前端设备包括通过分光器与OLT设备连接的PON口，通过以太网链路向OLT方向接入的以太网外端口以及与用来连接相邻前端设备以太网外端口的以太网内端口；其中所述以太网外端口的转发状态被预先设置为阻塞状态以避免环路产生，该装置包括状态监控单元以及切换控制单元，其中：

状态监控单元，用于获取前端设备PON口的连接状态，并将PON口的连接状态通知给切换控制单元；

切换控制单元，用于在PON口连接状态变为Down时，将所述以太网外端口的转发状态从阻塞状态修改为开放状态以允许业务流量通过；其中，当PON口的连接状态变为UP时，切换控制单元则相应将以太网外端口的转发状态从开放状态修改为原始的阻塞状态。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括协议处理单元，所述状态监控单元进一步用于获取所述以太网外端口的连接状态，并将该PON口以及以太网外端口的连接状态通知给协议处理单元，所述协议处理单元用于在PON口以及以太网外端口均变为Down时，向邻居前端设备的以太网外端口发送第一预定协议报文，所述第一预定协议报文用于指示邻居前端设备将其以太网外端口的转发状态从阻塞状态修改为开放状态。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述协议处理单元进一步用于在PON口以及以太网外端口均变为UP时，向邻居前端设备的以太网外端口发送第二预定协议报文，所述第二预定协议报文用于指示邻居前端设备将其以太网外端口的转发状态从开放状态修改为阻塞状态。

4.一种混合组网业务保护方法，应用于视频监控系统的前端设备上，其特征在于：该前端设备包括通过分光器与OLT设备连接的PON口，通过以太网链路向OLT方向接入的以太网外端口以及与用来连接相邻前端设备以太网外端口的以太网内端口；其中所述以太网外端口的转发状态被预先设置为阻塞状态以避免环路产生，该方法包括如下步骤：

步骤A、获取前端设备PON口的连接状态；

步骤B、在PON口连接状态变为Down时，将所述以太网外端口的转发状态从阻塞状态修改为开放状态以允许业务流量通过；其中，当PON口的连接状态变为UP时，则相应将以太网外端口的转发状态从开放状态修改为原始的阻塞状态。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括：获取所述以太网外端口的连接状态，该方法还包括：

步骤C、在PON口以及以太网外端口均变为Down时，向邻居前端设备的以太网外端口发送第一预定协议报文，所述第一预定协议报文用于指示邻居前端设备将其以太网外端口的转发状态从阻塞状态修改为开放状态。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：

在PON口以及以太网外端口均变为UP时，向邻居前端设备的以太网外端口发送第二预定协议报文，所述第二预定协议报文用于指示邻居前端设备将其以太网外端口的转发状态从开放状态修改为阻塞状态。