CN104506972A - 一种xgpon系统保护倒换的快速测距方法 - Google Patents

Abstract

一种XGPON系统保护倒换的快速测距方法，涉及通信技术领域，其包括以下步骤：初始化A口和B口所保存的各ONU的EqD值；将各ONU在A口下的A口实际EqD值覆盖A口中其对应的A口初始EqD值；ONU从A口向B口倒换时，等待各ONU在B口下重新进入运行状态；触发B口的PLOAM控制电路，向各ONU发送定向消息；各ONU解析定向消息并学习其对应的B口初始EqD值，B口下发倒换测距授权并利用倒换测距窗口为所有倒换过来的ONU进行依次倒换测距；将各ONU对应的B口实际EqD值覆盖B口中其对应的B口初始EqD值，同时B口的PLOAM控制电路使用各ONU对应的B口实际EqD值组建定向消息并发送至各ONU，使得各ONU学习其对应的B口实际EqD值，并开始正常工作。

Description

一种XGPON系统保护倒换的快速测距方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体来讲是一种XGPON系统保护倒换的快速测距方法。

背景技术

XGPON(XG-Passive Optical Network，万兆吉比特无源光网络)系统中的保护倒换技术可以在OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)工作PON(Passive Optical Network，无源光网络)口下的网络出现故障后将业务从工作PON口快速切换到备份PON口，在此过程中XGPON系统的业务会经历一个短暂的中断-恢复时间，即保护倒换时间，在ONU(Optical Network Unit，光网络单元)性能不变的情况，OLT所采用的保护倒换技术直接影响保护倒换时间的大小。发生倒换的ONU从在OLT备份PON口同步成功到获得OLT备份PON口下的新的EqD(equalization delay，均衡时延)值所需时间，即保护倒换测距时间，是保护倒换时间的最主要组成部分，因此，采用合适的保护倒换测距方法，缩短保护倒换测距时间，是缩短保护倒换时间最有效的途径之一。

XGPON中整个激活过程ONU有七个状态，分别为：O1－Initialstate(初始)；O2-3－SerialNumber state(序列号)；O4－Ranging state(测距)；O5－Operation state(运行)；O6－Intermittent LODS state(间断LODS)；O7－Emergency Stop state(紧急停止)。而XGPON协议所建议的常规测距方法是，OLT为处于O4状态的ONU发送定向测距窗口，同时OLT检测ONU回应的上行物理层突发在倒换测距窗口中的位置，并计算出该ONU的EqD值。

该常规的测距方法局限在于，OLT只为处于O4状态的ONU发送定向倒换测距窗口，ONU也只在O4状态为OLT的定向测距窗口回应Registration PLOAM(Registration Physical Layer OperationAdministration and Maintenance，注册物理层操作管理和维护)消息，同时测距用的倒换测距窗口长度要支持最远ONU所需的环路传输时延，造成单个ONU的测距时间较长。

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XGPON系统保护倒换的快速测距方法，本发明PON口只需要下发倒换测距授权并识别出ONU对该授权回应的上行物理层突发即可计算出测距信息，不需要ONU必须处于O4状态并依赖ONU的Registration PLOAM消息，提高了倒换效率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种XGPON系统保护倒换的快速测距方法，基于互为倒换关系的任意两个OLT的PON口实现，所述两个OLT的PON口分别设为A口和B口，且A口和B口支持的最短支路光纤距离为Lmin、最大光纤距离差为Dmax；该方法包括以下步骤：步骤S1.初始化A口和B口所保存的各ONU的EqD值，A口和B口中分别得到各ONU的A口初始EqD值及B口初始EqD值；步骤S2.从A口向B口倒换时，先将各ONU在A口下完成注册，并将各ONU在A口下的A口实际EqD值覆盖A口中其对应的A口初始EqD值；步骤S3.触发倒换发生的条件，使得各ONU从A口向B口进行倒换，并等待各ONU在B口下重新进入运行状态；步骤S4.触发B口的PLOAM控制电路，向各ONU发送定向Ranging_TimePLOAM消息，各定向Ranging_Time PLOAM消息的EqD域填写的是各ONU对应的B口初始EqD值；步骤S5.各ONU解析定向Ranging_Time PLOAM消息并学习其对应的B口初始EqD值，B口下发倒换测距授权并利用倒换测距窗口为所有倒换过来的ONU进行依次倒换测距，计算出各ONU在B口下的B口实际EqD值；步骤S6.将各ONU对应的B口实际EqD值覆盖B口中其对应的B口初始EqD值，同时B口的PLOAM控制电路使用各ONU对应的B口实际EqD值组建定向Ranging_Time PLOAM消息并发送至各ONU，使得各ONU学习其对应的B口实际EqD值，并开始正常工作。

在上述技术方案的基础上，还包括：步骤S7.从B口向A口倒换时，待倒换的ONU在A口下完成同步并进入运行状态；步骤S8.触发A口的PLOAM控制电路，向各ONU发送定向Ranging_TimePLOAM消息，各定向Ranging_Time PLOAM消息的EqD域填写的是各ONU对应的A口初始EqD值；步骤S9.各ONU解析定向Ranging_Time PLOAM消息并学习其对应的A口初始EqD值，A口下发倒换测距授权并利用倒换测距窗口为所有倒换过来的ONU进行依次倒换测距，计算出各ONU在A口下的A口实际EqD值；步骤S10.将各ONU对应的A口实际EqD值覆盖A口中其对应的A口初始EqD值，同时A口的PLOAM控制电路使用各ONU对应的A口实际EqD值组建定向Ranging_TimePLOAM消息并发送至各ONU，使得各ONU学习对应的A口实际EqD值，并开始正常工作。

在上述技术方案的基础上，步骤S1中，A口初始EqD值及B口初始EqD值均等于支路光纤长度为(Dmax+Lmin)/2时对应的EqD值。

在上述技术方案的基础上，步骤S5中，各ONU的倒换测距窗口在时间轴上依次排列。

在上述技术方案的基础上，所述倒换测距窗口的起始点设为M、中点设为P、终点设为N，且M到P的长度、P到N的长度等于(Dmax－Lmin)/2对应的比特数。

在上述技术方案的基础上，步骤S9中，所述倒换测距窗口中，M到P的长度、P到N的长度设置为50米光纤对应的比特数。

在上述技术方案的基础上，步骤S5中，各ONU收到倒换测距授权后，根据学习到的B口初始EqD值计算上行物理层突发发送时机，并回应上行物理层突发。

在上述技术方案的基础上，所述上行物理层突发发送时机包括三种情况：如果ONU的B口实际EqD值等于B口初始EqD值，则B口将在倒换测距窗口的P点收到该ONU回应的上行物理层突发净荷的第一个比特，即B口实际EqD值等于B口初始EqD值；如果ONU的B口实际EqD值大于B口初始EqD值，则B口将在倒换测距窗口的M、P之间任意一点收到该ONU回应的上行物理层突发净荷的第一个比特；设M、P之间任意一点为S点，则B口实际EqD值等于B口初始EqD值加上倒换测距窗口上M至P的距离减去M至S的距离；如果ONU的B口实际EqD值小于B口初始EqD值，则B口将在倒换测距窗口的P、N之间任意一点收到该ONU回应的上行物理层突发净荷的第一个比特；设P、N之间任意一点为T点，则B口实际EqD值等于B口初始EqD值加上倒换测距窗口上M至P的距离减去M至T的距离。

在上述技术方案的基础上，如果各ONU在A口、B口下的最大光纤距离差值小于(Dmax－Lmin)/2，则步骤2中，各ONU注册时，将A口初始EqD值同步到B口初始EqD值；步骤5中，倒换测距窗口的M到P的长度、P到N的长度等于各ONU在A口、B口下的最大光纤距离差值的最大值。

本发明的有益效果在于：

1、本发明在倒换测距过程中，PON口只需要下发倒换测距授权并识别出ONU对该授权回应的上行物理层突发即可计算出测距信息，不需要ONU必须处于O4状态并依赖ONU的Registration PLOAM消息，提高了倒换效率。

2、本发明倒换测距所用的倒换测距窗口小于常规倒换测距窗口，在OLT的两个倒换配对PON口均获得所辖ONU的EqD信息之后，倒换测距的窗口长度能够缩短至只需满足±50米光纤距离对应的EqD涨落，甚至更小；因此，倒换测距时间在总的保护倒换时间中所占比率可以忽略，且保护倒换时间不再对同时参与倒换的ONU个数敏感，缩短了单个ONU的测距时间。

3、本发明能够在ONU处于O5状态进行测距，且单个测距窗口只需要支持100米的光纤所需的环路传输延时即可，因此即使128个ONU连续依次测距，总的测距时间也小于常规测距方法中单个支路光纤为20千米的ONU的测距时间。

4、本发明在XGPON和NG-PON2系统的板内、板间倒换都能够应用，拓展了应用范围。

附图说明

图1为本发明实施例中倒换测距窗口的示意图；

图2为本发明实施例中倒换测距授权的组成示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，一种XGPON系统保护倒换的快速测距方法，基于互为倒换关系的任意两个OLT的PON口实现，所述两个OLT的PON口分别设为A口和B口，且A口和B口支持的最短支路光纤距离为Lmin、最大光纤距离差为Dmax；该方法包括以下步骤：

步骤S1.初始化A口和B口所保存的各ONU的EqD值，A口和B口中分别得到各ONU的A口初始EqD值及B口初始EqD值；ONUi的A口初始EqD值记为EqDi_a_initial，ONUi的B口初始EqD值记为EqDi_b_initial。其中，A口初始EqD值及B口初始EqD值均等于支路光纤长度为(Dmax+Lmin)/2时对应的EqD值。

步骤S2.从A口向B口倒换时，先将各ONU在A口下完成注册，并将各ONU在A口下的A口实际EqD值覆盖A口中其对应的A口初始EqD值。

步骤S3.触发倒换发生的条件，使得各ONU从A口向B口进行倒换，并等待各ONU在B口下重新进入运行状态。

步骤S4.触发B口的PLOAM控制电路，向各ONU发送定向Ranging_Time PLOAM(RangingTimePhysical Layer OperationAdministration and Maintenance，测距时间物理层操作管理和维护)消息，各定向Ranging_Time PLOAM消息的EqD域填写的是各ONU对应的B口初始EqD值。

步骤S5.各ONU解析定向Ranging_Time PLOAM消息并学习其对应的B口初始EqD值，B口下发倒换测距授权并利用倒换测距窗口为所有倒换过来的ONU进行依次倒换测距，计算出各ONU在B口下的B口实际EqD值；其中，所述倒换测距窗口的起始点设为M、中点设为P、终点设为N，且M到P的长度、P到N的长度等于(Dmax－Lmin)/2对应的比特数，记为EqD_sw_win。各ONU的倒换测距窗口在时间轴上依次排列，以保证测距的高效率。各ONU收到倒换测距授权后，根据学习到的B口初始EqD值计算上行PHY(PhysicalLayer，物理层)突发发送时机，并回应上行物理层突发。所述上行物理层突发发送时机包括三种情况：如果ONU的B口实际EqD值等于B口初始EqD值，则B口将在倒换测距窗口的P点收到该ONU回应的上行物理层突发净荷的第一个比特，即B口实际EqD值等于B口初始EqD值，即B口实际EqD值等于EqDi_b_initial。如果ONU的B口实际EqD值大于B口初始EqD值，则B口将在倒换测距窗口的M、P之间任意一点收到该ONU回应的上行物理层突发净荷的第一个比特；设M、P之间任意一点为S点，则B口实际EqD值等于B口初始EqD值加上倒换测距窗口上M至P的距离减去M至S的距离；设M至S的距离为EqD_drift_s，即B口实际EqD值等于EqDi_b_initial+EqD_sw_win－EqD_drift_s。如果ONU的B口实际EqD值小于B口初始EqD值，则B口将在倒换测距窗口的P、N之间任意一点收到该ONU回应的上行物理层突发净荷的第一个比特；设P、N之间任意一点为T点，则B口实际EqD值等于B口初始EqD值加上倒换测距窗口上M至P的距离减去M至T的距离。设M至T的距离为EqD_drift_t，即B口实际EqD值等于EqDi_b_initial－(EqD_drift_t－EqD_sw_win)＝EqDi_b_initial+EqD_sw_win－EqD_drift_t。综合以上三种情况，ONUi的实际EqD值等于EqDi_b_initial+EqD_sw_win－EqD_drift，其中EqD_drift在以上三种情况下分别等于EqD_sw_win、EqD_drift_s、EqD_drift_t。

步骤S6.将各ONU对应的B口实际EqD值覆盖B口中其对应的B口初始EqD值，同时B口的PLOAM控制电路使用各ONU对应的B口实际EqD值组建定向Ranging_Time PLOAM消息并发送至各ONU，使得各ONU学习其对应的B口实际EqD值，并开始正常工作。

步骤S7.在前面倒换的基础上进行从B口向A口倒换时，待倒换的ONU在A口下完成同步并进入运行状态。

步骤S8.触发A口的PLOAM控制电路，向各ONU发送定向Ranging_Time PLOAM消息，各定向Ranging_Time PLOAM消息的EqD域填写的是各ONU对应的A口初始EqD值。

步骤S9.各ONU解析定向Ranging_Time PLOAM消息并学习其对应的A口初始EqD值，A口下发倒换测距授权并利用倒换测距窗口为所有倒换过来的ONU进行依次倒换测距，计算出各ONU在A口下的A口实际EqD值；所述倒换测距窗口中，M到P的长度、P到N的长度设置为50米光纤对应的比特数。由于各ONU在A口中的A口初始EqD值已经被其对应的A口实际EqD值覆盖更新，也就是已经知道了各ONU在A口的EqD值，但需要考虑到每次ONU接入PON口时的EqD值涨落，因此需要对该EqD值进行微调，且该微调一般不会超过正负50米。

步骤S10.将各ONU对应的A口实际EqD值覆盖A口中其对应的A口初始EqD值，同时A口的PLOAM控制电路使用各ONU对应的A口实际EqD值组建定向Ranging_Time PLOAM消息并发送至各ONU，使得各ONU学习对应的A口实际EqD值，并开始正常工作。

优选的，如果各ONU在A口、B口下的最大光纤距离差值小于(Dmax－Lmin)/2，则步骤2中，各ONU注册时，将A口初始EqD值同步到B口初始EqD值；步骤5中，倒换测距窗口的M到P的长度、P到N的长度等于各ONU在A口、B口下的最大光纤距离差值的最大值，进而可以缩短倒换测距窗口EqD_sw_win，加快第一次倒换测距。

参见图2所示，按照XGTC(XGPON transmission convergence，XGPON传输汇聚)层要求(参见《接入网技术要求》10Gbit/s无源光网络(XG-PON)第3部分)，倒换测距授权结构包括：

Alloc-ID(Allocation Identifier)，分配标识符；

Flags-DBRu(Flags-Dynamic Bandwidth Report upstream)，上行动态带宽报告标志；

Flags-PLOAMu(Flags-PLOAM upstream)，上行物理层操作管理维护标志；

StartTime，上行XGTC突发帧中第一个字节在上行PHY帧中的位置指示；

GrantSize，给定带宽分配中所传送的XGTC净荷数据和DBRu开销的总体长度指示；

FWI(Forced Wakeup Indication)，强制唤醒指示；

Burst-Profile，突发模板的索引；

HEC(Header Error Control)，帧头差错控制。

其中：Alloc-ID配置值等于ONUi的ONU-ID，确保ONUi可以响应其默认Alloc-ID的授权。Flags-DBRu在GrantSize为0时配置为0，GrantSize为非0时配置为0或者1均可。Flags-PLOAMu配置为1或者GrantSize配置为非0值，确保该授权是一个非空有效授权。StartTime等于图1中的P点，P点与EqDi_b_initial对应的。FWI配置为0，对FWI功能没有需求。Burst-Profile配置的必须是ONUi已经学习到的Profile的index，以确保ONUi可以使用OLT要求的Profile回应授权。HEC为校验码，ONU收到授权时会先进行校验，只有校验通过才会解析其他域。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。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 (9)

1.一种XGPON系统保护倒换的快速测距方法，其特征在于：基于互为倒换关系的任意两个OLT的PON口实现，所述两个OLT的PON口分别设为A口和B口，且A口和B口支持的最短支路光纤距离为Lmin、最大光纤距离差为Dmax；该方法包括以下步骤：

步骤S1.初始化A口和B口所保存的各ONU的EqD值，A口和B口中分别得到各ONU的A口初始EqD值及B口初始EqD值；

步骤S2.从A口向B口倒换时，先将各ONU在A口下完成注册，并将各ONU在A口下的A口实际EqD值覆盖A口中其对应的A口初始EqD值；

步骤S3.触发倒换发生的条件，使得各ONU从A口向B口进行倒换，并等待各ONU在B口下重新进入运行状态；

步骤S4.触发B口的PLOAM控制电路，向各ONU发送定向Ranging_TimePLOAM消息，各定向Ranging_Time PLOAM消息的EqD域填写的是各ONU对应的B口初始EqD值；

步骤S5.各ONU解析定向Ranging_Time PLOAM消息并学习其对应的B口初始EqD值，B口下发倒换测距授权并利用倒换测距窗口为所有倒换过来的ONU进行依次倒换测距，计算出各ONU在B口下的B口实际EqD值；

步骤S6.将各ONU对应的B口实际EqD值覆盖B口中其对应的B口初始EqD值，同时B口的PLOAM控制电路使用各ONU对应的B口实际EqD值组建定向Ranging_Time PLOAM消息并发送至各ONU，使得各ONU学习其对应的B口实际EqD值，并开始正常工作。

2.如权利要求1所述的XGPON系统保护倒换的快速测距方法，其特征在于，还包括：

步骤S7.从B口向A口倒换时，待倒换的ONU在A口下完成同步并进入运行状态；

步骤S8.触发A口的PLOAM控制电路，向各ONU发送定向Ranging_TimePLOAM消息，各定向Ranging_Time PLOAM消息的EqD域填写的是各ONU对应的A口初始EqD值；

步骤S9.各ONU解析定向Ranging_Time PLOAM消息并学习其对应的A口初始EqD值，A口下发倒换测距授权并利用倒换测距窗口为所有倒换过来的ONU进行依次倒换测距，计算出各ONU在A口下的A口实际EqD值；

步骤S10.将各ONU对应的A口实际EqD值覆盖A口中其对应的A口初始EqD值，同时A口的PLOAM控制电路使用各ONU对应的A口实际EqD值组建定向Ranging_TimePLOAM消息并发送至各ONU，使得各ONU学习对应的A口实际EqD值，并开始正常工作。

3.如权利要求1所述的XGPON系统保护倒换的快速测距方法，其特征在于：步骤S1中，A口初始EqD值及B口初始EqD值均等于支路光纤长度为(Dmax+Lmin)/2时对应的EqD值。

4.如权利要求1所述的XGPON系统保护倒换的快速测距方法，其特征在于：步骤S5中，各ONU的倒换测距窗口在时间轴上依次排列。

5.如权利要求1所述的XGPON系统保护倒换的快速测距方法，其特征在于：所述倒换测距窗口的起始点设为M、中点设为P、终点设为N，且M到P的长度、P到N的长度等于(Dmax－Lmin)/2对应的比特数。

6.如权利要求5所述的XGPON系统保护倒换的快速测距方法，其特征在于：步骤S9中，所述倒换测距窗口中，M到P的长度、P到N的长度设置为50米光纤对应的比特数。

7.如权利要求5所述的XGPON系统保护倒换的快速测距方法，其特征在于：步骤S5中，各ONU收到倒换测距授权后，根据学习到的B口初始EqD值计算上行物理层突发发送时机，并回应上行物理层突发。

8.如权利要求7所述的XGPON系统保护倒换的快速测距方法，其特征在于，所述上行物理层突发发送时机包括三种情况：

如果ONU的B口实际EqD值等于B口初始EqD值，则B口将在倒换测距窗口的P点收到该ONU回应的上行物理层突发净荷的第一个比特，即B口实际EqD值等于B口初始EqD值；

如果ONU的B口实际EqD值大于B口初始EqD值，则B口将在倒换测距窗口的M、P之间任意一点收到该ONU回应的上行物理层突发净荷的第一个比特；设M、P之间任意一点为S点，则B口实际EqD值等于B口初始EqD值加上倒换测距窗口上M至P的距离减去M至S的距离；

如果ONU的B口实际EqD值小于B口初始EqD值，则B口将在倒换测距窗口的P、N之间任意一点收到该ONU回应的上行物理层突发净荷的第一个比特；设P、N之间任意一点为T点，则B口实际EqD值等于B口初始EqD值加上倒换测距窗口上M至P的距离减去M至T的距离。

9.如权利要求5所述的XGPON系统保护倒换的快速测距方法，其特征在于：如果各ONU在A口、B口下的最大光纤距离差值小于(Dmax－Lmin)/2，则

步骤2中，各ONU注册时，将A口初始EqD值同步到B口初始EqD值；

步骤5中，倒换测距窗口的M到P的长度、P到N的长度等于各ONU在A口、B口下的最大光纤距离差值的最大值。