CN103414510A

CN103414510A - 一种epon网络保护装置和方法

Info

Publication number: CN103414510A
Application number: CN2013103499093A
Authority: CN
Inventors: 周迪; 王军; 吕海光
Original assignee: Zhejiang Uniview Technologies Co Ltd
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology; Zhejiang Uniview Technologies Co Ltd
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-08-12
Also published as: CN103414510B

Abstract

本发明提供一种EPON网络保护方法，该方法应用于具有第一和第二PON口的OLT设备，该第一PON口和第一分光器连接，第二PON口和最后一个分光器连接，各分光器依次相连形成主干光路为环形的EOPN网络。初始时第一PON口处于工作状态，第二PON口处于侦听状态，该保护方法包括如下步骤：在第二PON口侦听波长为1490nm的光信号；若在预定时间内没有接收到该波长的光信号，将第二PON口的状态切换为工作状态，以允许从第二PON口发送下行数据并接收ONU设备发送的上行数据。本发明以较低的成本实现了对EPON网络主干光路故障的保护，兼容现有的ONU设备。

Description

一种EPON网络保护装置和方法

技术领域

本发明涉及EPON网络技术领域，尤其涉及一种EPON网络的保护装置和方法。

背景技术

EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理性等诸多优势，在目前获得了广泛部署。比如说在监控技术领域，有较多采用EPON网络进行监控点部署的例子。

在道路监控中，道路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；道路监控重点监控路段都处于经济繁华地段，工程施工难度大，后期维护成本高，要求接入网络易部署，可靠性好，长期维护成本低；EPON系统对局端资源占用很少，模块化程度高，EPON作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省光纤资源，系统初期投入低，扩展容易，建设成本低；EPON结构在传输途中不需电源，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，长期运营成本和管理成本的节省很大。图1是一个常见的采用EPON部署的监控系统。该监控系统由监控前端设备（编码器EC）、EPON网络以及视频监控中心组成。

随着监控系统的广泛部署与应用的日渐深入，对整个监控系统的可靠性提出了更高的要求，在设计监控系统时，需要多个方面着手考虑方案的高可靠性，包括承载网络设备的可靠性，监控业务系统自身的可靠性等等，缺一不可。随着监控系统触及范围的广泛，对可靠性提出了更高的要求。如图2所示的一种利用EPON方案建立的高可靠性承载网络。该方案是采用相当于部署两套ODN（光分配网）网络来达到OLT与ONU之间的流量冗余的目的。ONU设备上出两个PON口与局端的两台OLT设备相连，一旦检测到一个PON口的链路故障，就迅速切换到另外一个PON口的链路上。这样组网建设成本太高，一方面需要部署两套分光器与光纤，另一方面还需对所有的ONU设备都进行升级，升级为硬件有两个PON口的ONU，此种方案成本太高，不利于推广。

图3给出了另一种EPON高可靠性方案，该方案是对主干光纤进行保护，把两个OLT端口进行端口聚合来达到链路备份的目的。但是这种方案实现仅适用于在点对多点的星型组网模型。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种适用于环形EPON网络的高可靠性方案。

该方案提供一种EPON网络保护装置，该装置应用于EPON网络中的OLT设备，所述EPON网络还包括若干分光器和ONU设备，该OLT设备具有第一PON口和第二PON口，所述第一PON口和第一分光器连接，所述第二PON口和最后一个分光器连接，各分光器之间依次相连形成主干光路为环形的EOPN网络，所述分光器能将第一PON口和第二PON口的光信号分别发射给ONU设备，并且能将ONU设备的光信号分别发射给第一PON口和第二PON口，初始时第一PON口处于工作状态，第二PON口处于侦听状态，该保护装置包括：

故障监控单元，用于在第二PON口侦听波长为1490nm的光信号，若在预定时间内没有接收到该波长的光信号，则通知切换控制单元主干光路出现故障；

切换控制单元，用于在主干光路出现故障时将第二PON口的状态切换为工作状态，以允许发送下行数据和接收ONU设备发送的上行数据。

优选地，该故障监控单元还用于在第二PON口处于工作状态且侦听到1490nm的光信号时，通知切换控制单元主干光路故障恢复；切换控制单元，用于在主干光路故障恢复时将第二PON口的状态切换回侦听状态，以禁止从第二PON口发送下行数据和接收ONU设备发送的上行数据

优选地，该保护装置还包括信息同步单元，用于将第一PON口的ONU设备的信息同步到第二PON口。

优选地，该保护装置还包括数据处理单元，用于在第二PON口处于工作状态时，将从第一PON口发送的下行数据复制一份从第二PON口发送出去。

优选地，该保护装置还包括数据处理单元；该数据处理单元，用于在第二PON口处于工作状态时根据第一PON口和第二PON口接收到的不同ONU发送的间歇性报文判断第一PON口连通的ONU设备和第二PON口连通的ONU设备，并且将需要发送到和第一PON口连通的ONU设备的下行数据从第一PON口发送，需要发送到和第二PON口连通的ONU设备的下行数据从第二PON口发送。

优选地，该分光器包括两个半反镜和一个聚光透镜。

基于同样的构思，该方案还提供一种EPON网络保护方法，该方法应用于EPON网络中的OLT设备，所述EPON网络还包括若干分光器和ONU设备，该OLT设备具有第一PON口和第二PON口，所述第一PON口和第一分光器连接，所述第二PON口和最后一个分光器连接，各分光器之间依次相连形成主干光路为环形的EOPN网络，所述分光器能将第一PON口和第二PON口的光信号分别发射给ONU设备，并且能将ONU设备的光信号分别发射给第一PON口和第二PON口，初始时第一PON口处于工作状态，第二PON口处于侦听状态，该保护方法包括如下步骤：

在第二PON口侦听波长为1490nm的光信号；

若在预定时间内没有接收到该波长的光信号，则主干光路出现故障，将第二PON口的状态切换为工作状态，以允许从第二PON口发送下行数据并接收ONU设备发送的上行数据。

优选地，方法还包括：若在第二PON口处于工作状态时侦听到1490nm的光信号时，主干光路故障恢复，将第二PON口的状态切换回侦听状态，以禁止从第二PON口发送下行数据和接收ONU设备发送的上行数据。

优选地，该方法还包括：将第一PON口的ONU设备的信息同步到第二PON口。

优选地，在第二PON口处于工作状态时，从第二PON发送下行数据具体为：将从第一PON口发送的下行数据复制一份从第二PON口发送出去。

优选地，在第二PON口处于工作状态时，根据第一和第二PON口接收到的不同ONU发送的间歇性报文判断第一PON口连通的ONU设备和第二PON口连通的ONU设备，并且将需要发送到和第一PON口连通的ONU设备的下行数据从第一PON口发送，需要发送到和第二PON口连通的ONU设备的下行数据从第二PON口发送。

相较于现有技术，本发明以较低的成本实现了对EPON网络主干光路故障的保护，并且对于现有的ONU设备无需改动，易于实现。

附图说明

图1是现有的一种采用EPON网络部署的监控系统图。

图2是现有技术中一种冗余备份的EPON网络示例图。

图3是现有技术中另一种冗余备份的EPON网络示例图。

图4是本发明实施例EPON网络图。

图5是本发明实施例EPON保护装置逻辑结构图。

图6a～6c是本发明实施例分光器传输光信号的传输示例图。

图7是本发明实施例EPON网络故障示例图。

具体实施方式

本发明提供一种简单易行的机制，使EPON网络在经济简单的组网前提下，在一条链路故障的情景下，还能达到承载网络的不中断，最大限度的提供冗余保护功能。以下详细描述本发明实施例。

参见图4，图4是本发明实施例EPON网络的结构图。该EPON网络的分光器和OLT设备构成了一个环形的网络。该OLT设备包括第一PON口和第二PON口，第一PON口通过光纤与该EPON网络的第一分光器连接，第二PON口通过光纤与该EPON网络的最后一个分光器连接，各个分光器则依次连接，从而使得该EPON网络的主干光路形成了一个环形网络。每一个分光器挂载一个或多个ONU设备。ONU设备可以通过网口或其它接口下挂业务设备；或者ONU设备还可以以模块化的形式直接集成在业务设备中。在监控系统中，监控前端设备通常作为业务设备接入EPON网络中。

在搭建完图4的EPON网络后，要达到主干光路故障后的快速切换，还需要对现有的OLT设备以及分光器做进一步的改造。

OLT设备中需要置入EPON网络保护装置，该保护装置以计算机程序实现为例，在逻辑结构上包括：故障监控单元、切换控制单元以及数据处理单元，参见图5。初始时，OLT设备的第一PON口处于工作状态，第二PON口处于侦听状态。该OLT设备的故障监控单元，用于侦听第二PON口是否接收到波长为1490nm的光信号，若在预定时间内没有接收到该波长的光信号，则通知切换控制单元主干光路出现故障；切换控制单元，用于在主干光路出现故障时将第二PON口的状态切换为工作状态，以允许发送下行数据和接收ONU设备发送的上行数据。这里PON口处于工作状态即表明该PON口当前发送下行数据和接收ONU设备发送的上行数据，PON口处于侦听状态即表明该PON口侦听另一个PON口发出的波长为1490nm的光信号，不发送下行数据和接收处理ONU设备发送的上行数据。在第二PON口处于工作状态时，如果故障监控单元侦听到第二PON口有1490nm的光信号时，通知切换控制单元主干光路故障恢复；切换控制单元将第二PON口的状态切换回侦听状态。

当主干光路出现故障，第一PON口和第二PON均处于工作状态。此时，OLT设备在处理下行数据的时候，可以不区分每一个PON口实际所连接的ONU设备，而是从这两个PON均发送同样的下行数据：OLT的数据处理单元将从第一PON口发送的下行数据复制一份从第二PON口同时进行发送。除了复制的方法外，数据处理单元的另一种处理方法可以是根据第一PON口和第二PON口实际所连通的ONU设备有针对性的发送下行数据，即将需要发送到和第一PON口连通的ONU设备的下行数据从第一PON口进行发送，需要发送到和第二PON口连通的ONU设备的下行数据从第二PON口进行发送。要实现下行数据有针对性的发送，需要先判断出PON1口和PON2口分别连通哪些ONU设备，具体的判断方法下文详细描述。对于上行数据，在主干光路故障时，第一PON口和第二PON口均对上行数据进行接收和处理。由于主干光路故障时，第一PON口和第二PON口实际所连通的ONU设备各不相同，所以它们均接收和处理各自连通ONU所发送的上行数据才能保证上行数据的不丢失。

除了OLT设备需要做上述改造外，分光器的改造对实现本实施例也非常重要。图6a至图6c显示了一个改造后的分光器的例子。该分光器包括两个半反镜和一个聚光透镜。参图6a，在主干光路正常时，从OLT设备的第一PON口（PON1）传输过来的光信号进入该分光器后经第一半反镜反射：一部分光能量被反射到聚光透镜，一部分光能量穿过该第一半反镜射到第二半反镜；到达第二半反镜的该部分光能量中的大部分穿过该第二半反镜通过光纤到达与该分光器连接的另一个分光器；到达聚光透镜的该部分光能量通过聚光透镜的聚集通过光纤到达与该分光器连接的ONU设备。参图6b，主干光路故障时，从OLT设备的第二PON口（PON2）传输过来的光信号进入该分光器后经第二半反镜反射：一部分光能量被反射到聚光透镜，一部分光能量穿过该第二半反镜射到第一半反镜；到达第一半反镜的该部分光能量中的大部分穿过该第一半反镜通过光纤到达与该分光器连接的另一个分光器；到达聚光透镜的该部分光能量通过聚光透镜的聚集通过光纤到达与该分光器连接的ONU设备。参图6c，主干光路正常或者故障时，ONU设备发射的光信号到达聚光透镜后有部分光能量会反射到第一半反镜和第二半反镜，经过第一半反镜和第二半反镜的反射，分别通过光纤到达与该分光器连接的其它分光器或者OLT设备。ONU上行的光信号波长为1310nm，主干光路正常时，OLT设备在第二PON口将能侦听到该波长的信号，但是OLT设备不对该数据做任何处理；主干光路故障时，OLT设备的第二PON口接收波长为1310nm的光信号并进行处理。图6c显示的仅是ONU发射的部分光能量的传输路径，其它部分光能量在经过分光器时未按照此路径传输而成为了无用的光能量。从图6c可以看出，ONU设备发送的上行数据到达分光器以后，分光器将分别朝着PON1口方向和PON2口方向传输该上行数据。在传输到PON1和PON2的过程中，其它分光器接收到这些数据不仅将其传输给OLT设备，还会传输给其它ONU设备。由于上行数据中携带有发送该数据的ONU设备的LLID信息，所以其它ONU设备可以根据该LLID信息判断出该数据不是传输给自身的，不会对其进行处理。

本实施例的分光器实现了将OLT设备的第一PON口和第二PON口的光信号分别发射给ONU设备，并且能将ONU设备的光信号分别发射给OLT设备的第一PON口和第二PON口。至于到达ONU设备的光能量和到达下一级光分器的光能量的比例可以通过调整半反镜和聚光透镜的夹角来实现。

在主干光路故障时，OLT设备判断自身的PON1口和PON2口分别和哪些ONU设备连通可以采用如下方法：根据EPON协议的要求，ONU设备会间歇性的向OLT设备发送EPON协议的控制报文，由于本方案中的分光器的特点，该通信报文会向PON1口和PON2口两个方向发送，在主干光路故障时，该发送方式使得OLT设备的数据处理单元从PON1口接收和其连通的ONU发送的该控制报文，从PON2口接收和其连通的ONU发送的该控制报文。由于ONU设备间歇发送的上行通告报文中包含自身的信息，所以OLT设备的数据处理单元解析这些上行报文后就将获知PON1口和PON2口分别连通的ONU设备。这里有一点需要说明，如果OLT要求正确序列号（或MAC地址）密码的ONU才能正常注册并收发数据的话，则需要将第一PON口的ONU参数同步给第二PON口。如此第二PON口处于工作状态后，才能正常接收、发送和处理与其连通的ONU的上下行数据。这里ONU参数同步的动作可以由本实施例EPON网络保护装置的信息同步单元来执行。同步的ONU的参数包括但不限于ONU设备的LLID、MAC地址。信息同步单元可以周期性地执行信息同步的动作；还可以在进行一次信息同步后，若出现ONU参数变化时再执行另一次同步。

以下将通过一个具体的例子来详细阐述本发明实施例。参见图7，主干光路正常时，所有的下行数据都从OLT设备的PON1口发送出去。该下行数据以波长为1490nm的光信号进行发送，到达分光器71后，一部分光能量被传输到ONU72，另一部分光能量被传输到下一级分光器73。由于该EPON网络中所有的分光器都具有相同的结构，所以分光器73、75、77、79对下行数据处理和分光器71一样，因此PON1口发送的波长为1490nm的光信号最终将传送到PON2。EPON保护装置中的故障监控单元监测到该波长的光信号判断主干光路正常，切换控制单元不需要做切换控制。

假设分光器75和77之间的光纤断裂了，从OLT设备的PON1发送的下行数据将无法从分光器75传输到分光器77，所以置于OLT中的EPON保护装置的故障监控单元无法监测到PON2有波长为1490nm的光信号，判断主干光路出现故障，并将此信息告知切换控制单元，切换控制单元切换PON2到工作状态，此时PON2口将处理上下行数据。比如OLT当前有下行数据（比如监控中心发给监控前端设备的监控业务数据，例如一些监控信令报文）需要发送到ONU78，一种方法是OLT按照现有技术封装下行数据包（封装目的MAC地址为广播地址的EPON MAC帧，在该帧前导码的LLID中添加目的ONU78的LLID信息），将该数据包从PON1口发送的同时由OLT设备的数据处理单元复制一份从PON2口发送出去。另一种方法是该数据处理单元判断出PON1口与ONU72、ONU74以及ONU76连通，PON2口与ONU710、ONU78连通，而后将需要发送给ONU72、ONU74以及ONU76的下行数据由数据处理单元从PON1口发送出去；将需要发送给ONU710、ONU78的下行数据由数据处理单元从PON2口发送出去。本例中，ONU72、ONU74和ONU76间歇性地发送EPON控制报文给OLT设备，这些报文分别到达分光器71、73和75后，分光器将对应的光信号从朝向PON1和PON2口进行发射，由于分光器75和77之间故障，所以这些光信号将无法到达PON2口，而PON1口将能接收到这些光信号，所以OLT设备的数据处理单元判断出PON1口和ONU72、ONU74、ONU76连通。由于在分光器75和77之间故障时，PON2口已经处于工作状态，所以同样地，OLT设备的数据处理单元确认PON2口和ONU78和710连通。当ONU有上行的业务数据需要发送时，和其发送的间歇性报文一样将被分光器朝着PON1和PON2口两个方向发送。在主干光路无故障时，PON2口处于侦听状态不会处理这些上行业务数据的。但是在主干光路故障时，PON2口处于工作状态，将接收并处理发送到自身端口的上行数据。所以ONU78和ONU710发送的上行数据将被传输到PON2并进一步由OLT设备进行处理，ONU72、ONU74和ONU76发送的上行数据将被传输到PON1并进一步由OLT设备进行处理。综上在主干光路出现故障时，上下行数据的传输将均不受影响。

如果分光器75和77之间的故障恢复了，OLT设备PON1发送的下行1490nm的信号将从PON2被侦听到，PON又回到侦听状态，不再处理上下行数据。

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EPON网络保护装置，该装置应用于EPON网络中的OLT设备，所述EPON网络还包括若干分光器和ONU设备，其特征在于，该OLT设备具有第一PON口和第二PON口，所述第一PON口和第一分光器连接，所述第二PON口和最后一个分光器连接，各分光器之间依次相连形成主干光路为环形的EOPN网络，所述分光器能将第一PON口和第二PON口的光信号分别发射给ONU设备，并且能将ONU设备的光信号分别发射给第一PON口和第二PON口，初始时第一PON口处于工作状态，第二PON口处于侦听状态，该保护装置包括：

故障监控单元，用于侦听第二PON口是否接收到波长为1490nm的光信号，若在预定时间内没有接收到该波长的光信号，则通知切换控制单元主干光路出现故障；

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述故障监控单元还用于在第二PON口处于工作状态且侦听到1490nm的光信号时，通知切换控制单元主干光路故障恢复；

切换控制单元，用于在主干光路故障恢复时将第二PON口的状态切换回侦听状态，以禁止从第二PON口发送下行数据和接收ONU设备发送的上行数据。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

信息同步单元，用于将第一PON口的ONU设备的信息同步到第二PON口。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该保护装置还包括数据处理单元，用于在第二PON口处于工作状态时，将从第一PON口发送的下行数据复制一份从第二PON口发送出去。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该保护装置还包括数据处理单元；该数据处理单元，用于在第二PON口处于工作状态时根据第一PON口和第二PON口接收到的不同ONU发送的通告报文判断第一PON口连通的ONU设备和第二PON口连通的ONU设备，并且将需要发送到和第一PON口连通的ONU设备的下行数据从第一PON口发送，需要发送到和第二PON口连通的ONU设备的下行数据从第二PON口发送。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分光器包括两个半反镜和一个聚光透镜。

7.一种EPON网络保护方法，该方法应用于EPON网络中的OLT设备，所述EPON网络还包括若干分光器和ONU设备，其特征在于，该OLT设备具有第一PON口和第二PON口，所述第一PON口和第一分光器连接，所述第二PON口和最后一个分光器连接，各分光器之间依次相连形成主干光路为环形的EOPN网络，所述分光器能将第一PON口和第二PON口的光信号分别发射给ONU设备，并且能将ONU设备的光信号分别发射给第一PON口和第二PON口，初始时第一PON口处于工作状态，第二PON口处于侦听状态，该保护方法包括如下步骤：

在第二PON口侦听波长为1490nm的光信号；

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若在第二PON口处于工作状态时侦听到1490nm的光信号时，主干光路故障恢复，将第二PON口的状态切换回侦听状态，以禁止从第二PON口发送下行数据和接收ONU设备发送的上行数据。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将第一PON口的ONU设备的信息同步到第二PON口。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在第二PON口处于工作状态时，从第二PON发送下行数据具体为：将从第一PON口发送的下行数据复制一份从第二PON口发送出去。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在第二PON口处于工作状态时，根据第一和第二PON口接收到的不同ONU发送的通告报文判断第一PON口连通的ONU设备和第二PON口连通的ONU设备，并且将需要发送到和第一PON口连通的ONU设备的下行数据从第一PON口发送，需要发送到和第二PON口连通的ONU设备的下行数据从第二PON口发送。