CN105915558B - 一种onu混插的无源光网络通信方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种ONU混插的无源光网络通信方法及系统，用以解决现有技术中存在的PON板卡资源的浪费和业务中断的问题。在上报数据报文时，ONU根据负载均衡算法确定数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向OLT发送封装后的数据报文；在下发数据报文时，OLT根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向各个ONU广播封装后的数据报文，从而，在ONU融合混插的情况下，能够更好的提升数据报文传输的效率，避免业务中断和资源浪费，有效实现动态OLT和ONU的负载均衡，从而提升带宽利用率。

Description

一种ONU混插的无源光网络通信方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种ONU混插的无源光网络通信方法及系统。

背景技术

随着千兆无源光网络GPON技术的逐渐引入，并越来越呈现主流趋势，现有使用以太无源光网络EPON接入的网络暂时并不能完全被取代，所以使用EPON ONU和GPON ONU终端混插的场景将更加迫切。

目前，从局端光线路终端OLT侧看，OLT侧若要使用GPON协议接入则需插入GPON板卡，若要使用EPON协议接入则需要插入EPON板卡，虽然现有技术中能够实现整框混插EPON或者GPON板卡，但仍然缺少一种同时支持GPON和EPON协议的终端自适应接入的PON板卡。从ONU侧看，虽然现有技术中已经实现自适应的双模终端，能够自动适应成EPON或者GPON终端，但是同时仍仅能够跑一种协议，无论是运行GPON协议还是EPON协议，带宽仍保持原有的1G。

在现实场景中，PON口下混接EPON或GPON的ONU情况，如扩容需求或者EPON和GPON业务的切换，会造OLT侧PON板卡资源的浪费和业务中断；更严重的是，在光纤交接箱中，接线员如果出现ONU的协议格式与对应OLT侧PON板卡的协议格式错接，则业务根本无法开通。

发明内容

本发明实施例提供一种ONU混插的无源光网络通信方法及系统，用以解决现有技术中存在的PON板卡资源的浪费和业务中断的问题。

本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，提供了一种ONU混插的无源光网络通信方法，应用于兼容有千兆无源光网络GPON协议和以太无源光网络EPON协议的无源光网络系统中，所述方法包括：

在光网络单元ONU上报数据报文时，所述ONU根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向光线路终端OLT发送封装后的数据报文；

在所述OLT下发数据报文时，所述OLT根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向各个ONU广播封装后的数据报文。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，具体包括：

基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值，根据所述Simhash值确定所述数据报文的协议格式。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值，具体包括：

从所述数据报文中提取N个有效的特征向量；

计算每个特征向量的hash值；

根据网络环境为每个特征向量设置权重，并对加权后的所有特征向量的对应元素进行累加处理得到一个组合特征向量；

对所述组合特征向量进行归一化处理，并降维得到所述数据报文对应的Simhash值。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述ONU从所述数据报文中提取N个有效的特征向量，具体包括：

所述ONU从所述数据报文中分别提取以下参数作为六个有效的特征向量：S-Mac，D-Mac，S-IP，D-IP，S-Port，D-Port；

所述OLT从所述数据报文中提取N个有效的特征向量，具体包括：

所述OLT从所述数据报文中分别提取以下参数作为九个有效的特征向量：ONU-ID，ONU端口动态统计，ONU端口形态，S-Mac，D-Mac，S-IP，D-IP，S-Port，D-Port。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述ONU提取的所述六个有效的特征向量的权重设置满足以下规则：S-Mac的权重或D-Mac的权重≤S-IP的权重或D-IP的权重≤S-Port的权重或D-Port的权重；

所述OLT提取的所述九个有效的特征向量的权重设置满足以下规则：ONU-ID的权重或ONU端口动态统计的权重或ONU端口形态的权重≥S-Mac的权重或D-Mac的权重≥S-IP的权重或D-IP的权重≥S-Port的权重或D-Port的权重。

结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，所述GPON协议对应的报文所使用的波段与所述EPON协议对应的报文所使用的波段无交叉；

且所述GPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述GPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉，所述EPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述EPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉。

结合第一方面，在第六种可能的实现方式中，在数据报文交互之前，所述方法还包括：

任一ONU按照预设的协议格式对管理报文或协议报文进行封装，在封装完成之后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向所述OLT发送封装后的管理报文或协议报文；

所述OLT识别接收到的管理报文或协议报文所使用的波长，并根据识别到的波长所确定的协议格式对所述管理报文或协议报文进行解封装。

第二方面，提供了一种ONU混插的无源光网络通信系统，该系统兼容有千兆无源光网络GPON协议和以太无源光网络EPON协议，包括：

光网络单元ONU，用于在上报数据报文时，根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向光线路终端OLT发送封装后的数据报文；

光线路终端OLT，用于在下发数据报文时，根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向各个ONU广播封装后的数据报文。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述ONU或所述OLT在根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式时，具体用于：

基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值，根据所述Simhash值确定所述数据报文的协议格式。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述ONU或所述OLT在基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值时，具体用于：

从所述数据报文中提取N个有效的特征向量；

计算每个特征向量的hash值；

根据网络环境为每个特征向量设置权重，并对加权后的所有特征向量的对应元素进行累加处理得到一个组合特征向量；

对所述组合特征向量进行归一化处理，并降维得到所述数据报文对应的Simhash值。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述ONU从所述数据报文中提取N个有效的特征向量时，具体用于：

从所述数据报文中分别提取以下参数作为六个有效的特征向量：S-Mac，D-Mac，S-IP，D-IP，S-Port，D-Port；

所述OLT从所述数据报文中提取N个有效的特征向量时，具体用于：

从所述数据报文中分别提取以下参数作为九个有效的特征向量：ONU-ID，ONU端口动态统计，ONU端口形态，S-Mac，D-Mac，S-IP，D-IP，S-Port，D-Port。

结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述ONU提取的所述六个有效的特征向量的权重设置满足以下规则：S-Mac的权重或D-Mac的权重≤S-IP的权重或D-IP的权重≤S-Port的权重或D-Port的权重；

所述OLT提取的所述九个有效的特征向量的权重设置满足以下规则：ONU-ID的权重或ONU端口动态统计的权重或ONU端口形态的权重≥S-Mac的权重或D-Mac的权重≥S-IP的权重或D-IP的权重≥S-Port的权重或D-Port的权重。

结合第二方面，在第五种可能的实现方式中，所述GPON协议对应的报文所使用的波段与所述EPON协议对应的报文所使用的波段无交叉；

且所述GPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述GPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉，所述EPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述EPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉。

结合第二方面，在第六种可能的实现方式中，所述ONU还用于在上报数据报文之前，按照预设的协议格式对管理报文或协议报文进行封装，在封装完成之后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向所述OLT发送封装后的管理报文或协议报文；以及，

所述OLT还用于识别接收到的管理报文或协议报文所使用的波长，并根据识别到的波长所确定的协议格式对所述管理报文或协议报文进行解封装。

本发明有益效果如下：

在同一块PON板卡上(OLT侧和ONU侧)，同时支持EPON协议和GPON协议，从而，使得OLT侧或ONU侧的通路选择更佳灵活，同时兼顾现网环境和设备。而且，EPON协议与GPON协议之间切换时，不需要更换PON板卡，避免资源的浪费或报文传输的中断，很好的改善了现有技术中存在的问题。最为重要的是，本申请采用了双侧负载均衡算法，即在OLT侧和ONU侧均采用负载均衡算法，实现合理选取EPON协议或GPON协议的目的，提升了光纤网络的使用率，增加了原有的总带宽。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所涉及的无源光网络通信系统架构示意图；

图2为本发明所涉及的无源光网络交互上行数据报文的流程示意图；

图3为本发明基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值的方法步骤流程图；

图4为给数据报文确定Simhash值的算法流程示意图；

图5为本发明所涉及的无源光网络交互下行数据报文的流程示意图；

图6为波段划分示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过具体的实施例对本发明所涉及的技术方案进行详细描述，本发明包括但并不限于以下实施例。

首先，以图1所示为例，简单介绍本发明所涉及的无源光网络通信系统架构，该系统是一种典型的点到多点的组网结构，主要由光线路终端OLT以及连接该OLT的多个光网络单元ONU组成，与现有技术不同的是，本发明OLT中波分复用WDM模块是内置的，即该WDM模块位于OLT内部且通过光纤与兼容双协议的PON芯片连接，其中，PON芯片兼容双协议是指：在该OLT内部可以同时运行GPON协议和EPON协议。同理，ONU中的WDM模块也同样是内置的，且通过光线连接兼容有双协议的PON芯片，图1中仅示出OLT的内置结构，ONU的内部结构与OLT的内置结构类似。其实，该系统还包括介于OLT和各ONU之间的光分配网络ODN，该ODN作为一个共享链路存在，主要用于对通过WDM模块合波后形成的报文进行传输。

举例说明，OLT中的PON芯片使用不同波长分别发送GPON协议对应的报文1和EPON协议对应的报文2，WDM模块对这两个报文进行合波处理，形成一整合后的报文3，并通过ODN这一共享链路传输给ONU，ONU接收到报文3后，首先利用WDM模块对报文3进行分波处理，产生一路GPON协议对应的报文，一路EPON协议对应的报文，其中，并不对这里所涉及的报文的格式进行限定，可以是管理报文或协议报文或业务报文中的一种或多种。

下面通过具体的报文交互对本发明所涉及的无源光网络通信方案进行详细介绍。

本发明主要介绍了一种ONU混插的无源光网络通信方法，应用于兼容有千兆无源光网络GPON协议和以太无源光网络EPON协议的无源光网络系统中，在光网络单元ONU上报数据报文时，所述ONU根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向光线路终端OLT发送封装后的数据报文；在所述OLT下发数据报文时，所述OLT根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向各个ONU广播封装后的数据报文。

OLT与ONU之间交互的数据报文主要是用于业务交互，并且其交互过程在OLT和ONU之间建立管理通道和建立EPON协议和GPON协议的双协议栈之后进行。

如图2所示，为本发明所涉及的无源光网络交互上行数据报文的流程示意图，主要包括以下步骤：

步骤21：ONU根据负载均衡算法确定上行数据报文的协议格式。

具体地，在ONU需要上报上行数据报文时，需要采用负载均衡算法来动态确定报文发送的协议格式，由此确定选择该上行数据报文的协议格式，或者可以理解为传输通道。这是因为，在ONU接收到数据报文(即业务报文)之后，为了均衡PON芯片的EPON协议对应的通路以及GPON协议对应的通路，可以采用负载均衡算法为业务报文选择合适的传输通路，即选择合适的协议格式进行封装。

可选地，根据负载均衡算法确定数据报文的协议格式，具体执行为基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值，根据Simhash值确定所述数据报文的协议格式。

具体地，基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值，参照图3所示，具体包括以下步骤：

步骤31：从所述数据报文中提取N个有效的特征向量。

步骤32：计算每个特征向量的hash值。

步骤33：根据网络环境为每个特征向量设置权重，并对加权后的所有特征向量的对应元素进行累加处理得到一个组合特征向量。

步骤34：对所述组合特征向量进行归一化处理，并降维得到所述数据报文对应的Simhash值。

举例说明，参照图4所示的为数据报文确定Simhash值的算法流程示意图。

第一步，从数据报文中提取{S-Mac，D-Mac，S-IP，D-IP，S-Port，D-Port}这六个有效特征向量，其中，S-Mac为源MAC地址，D-Mac为目的MAC地址，S-IP为源IP地址，D-IP为目的IP地址，S-Port为源TCP/UDP端口，D-PortW为目的TCP/UDP端口。

关于特征向量的选取，以上提到了MAC、IP、Port等特征向量，基于通常的场景已经可以满足负载均衡的需要，当然为了进一步提升负载均衡性，还可以根据需要选择COS、DSCP和通道负载情况等作为特征向量，本发明并不对特征向量的选择范围及个数进行限定。

第二步，对每个特征向量计算hash值，其中为0、1组成的n-bit的数组；如S-Mac的特征向量的hash值为0001，D-Mac的hash值为0010，依次类推，其具体的算法可根据现有的hash算法得到。另外，需要说明的是，每个特征向量的取值可以随机选取，例如本申请选择的四位二进制数，只要选取的每个特征向量的取值不同即可。

第三步，为每个特征向量设置权值{1,1,3,3,2,2}。其中，该步骤首先需要将各个特征向量的hash值进行变换，1为正，0为负，然后所有特征向量按设置的权值进行加权处理，其中，这里的权值设置可根据具体的网络环境进行合理调整。

第四步，对于加权后的各个特征向量进行合并、累加，得到{-4,0,0,-10}。

第五步，对{-4,0,0,-10}进行归一处理，大于0为1，小于等于0为0，得到{-1,0,0,-1}。

第六步，将{-1,0,0,-1}累加降维，便得到该数据报文的Simhash值为0。

至此，确定出数据报文所对应的Simhash值，然后，根据Simhash值确定数据报文封装所用的协议格式，从而确定数据报文所使用的通道；例如，数据报文从ONU上报或者从OLT下发时，如果Simhash值为0，可以选择GPON协议进行封装，即选择GPON通路传输数据报文；如果Simhash值是1，则选择EPON协议进行封装，即选择EPON通路传输数据报文。

需要说明的是，上述方案确定的Simhash值的取值是与预先设定的逻辑ID以及GEM-Port-ID的取值相关的，若逻辑ID对应EPON协议，则取值均为0，否则，取值为1；同理，GEM-Port-ID若对应EPON协议，则取值均为0，否则，取值为1。这样，可建立Simhash值为0，选择EPON，Simhash值为1，选择GPON的对应列表，并根据计算得到的Simhash值确定选择哪个协议进行封装。其实，这里仅是给出了一种可实现的方式，还可以采用其他设置方案，预先对各个特征向量的取值为0或1进行定义。

另外，对于权重的分配，考虑到ONU，终端用户基本是使用外网通信，数据报文经OLT上行到达网关出口，S-Mac和D-Mac变化较小，其权重可以设置小些。IP和Port字段差异表达可以分配比较大的权重，这样ONU业务数据上行(即上报)时，更容易均分到两个通道中。另外DSCP和COS高的数据可以偏重于GPON通道(GPON下行为2.5Gbps，EPON下行为1.25Gbps)。另外，根据该无源光网络的特点，FTTH光纤入户逐渐成为主流，ONU通常接入到用户家中，即终端接入设备相对比较固定，故S-Mac和D-Mac相比其他特征向量变化并不大，故分配的权重比例偏小，对于S-IP和D-IP以及应用层的端口号如访问不同的网站、应用程序等，存在一定的变化，故分配的权重比例偏大，建议的范围S-Mac的权重orD-Mac的权重≤S-IP的权重ro D-IP的权重≤S-Port的权重or D-Port的权重；较优的，{S-Mac，D-Mac，S-IP，D-IP，S-Port，D-Port}权重比例可以设置为{1,1,3,3,2,2}。

步骤22：ONU根据确定出协议格式对所述上行数据报文进行封装。

在该步骤22中，若步骤21确定出数据报文的封装用协议格式为EPON，则ONU以EPON协议对该数据报文进行封装；若确定出数据报文的封装用协议格式为GPON，则ONU以GPON协议对该数据报文进行封装。

步骤23：在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向OLT发送封装后的上行数据报文。

由于EPON协议和GPON协议预先设定有各自的上行以及下行所使用的波段，因此，在封装完成后，若以EPON协议封装，则采用EPON协议对应的上行所使用的波段内的任一波长发送封装后的上行数据报文；若以GPON协议封装，则采用GPON协议对应的上行所使用的波段内的任一波长发送封装后的上行数据报文。

其实，这仅仅是对于ONU内的上行数据报文的通道选取的介绍，其实，还包括内置的WDM模块对上行数据报文的处理。具体地可以分为以下几种情况：

1、向OLT发送的上行数据报文仅为以EPON协议封装的报文或GPON协议封装的报文，针对这种情况WDM模块仅需要按照现有技术中的方式处理即可，由于仅有一种PON协议对应的报文传输，不存在ODN的传输通道的占用问题，所以不需要进行合波处理。

2、向OLT发送的上行数据报文既有以EPON协议封装的报文又有GPON协议封装的报文，针对这种情况，要充分考虑ODN的传输通道的占用问题，为了提升ODN的传输通道的利用率，WDM模块仅需要对这两类报文进行合波处理，从而，保证ODN单线双通道的传输效率。其中，单线是指ODN作为一条线路存在，但是可以同时兼容EPON协议和GPON协议两种协议共同运行，即双通道。

步骤24：OLT对接收到的上行数据报文进行波长识别，根据识别到波长确定该上行数据报文封装时所用的协议格式，并利用相应的协议格式对该上行数据报文进行解封装。

其实，OLT在接收到上行数据报文后，有可能是某一协议格式封装而成的数据报文，有可能为合波后的数据报文。无论是哪一种报文，都会经过OLT的WDM模块，该WDM模块识别发送报文所使用的波长，并利用波分复用技术将分属不同PON协议的报文分离出来，并送入相应的协议栈进行解封装处理。

步骤25：OLT将解封装的数据报文进行处理。

这一步骤属于现有技术，即OLT将解封装的数据报文进行处理，例如，可以对数据报文包含的信息在本地进行记录；另外，还可以根据需求，以该数据报文接收到的协议格式进行封装后按照预定波长(此处的波长可以为接收到该数据报文时其封装所采用的协议格式所对应的波段内的任一波长)向各ONU广播发送响应报文；或者，进一步向上层网关进行业务上报等。

如图5所示，为本发明所涉及的无源光网络交互下行数据报文的流程示意图，主要包括以下步骤：

步骤51：OLT根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并进行封装。

步骤52：在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向各个ONU广播封装后的下行数据报文。

步骤53：ONU对接收到的下行数据报文进行波长识别，根据识别到波长确定该上行数据报文封装时所用的协议格式，并利用相应的协议格式对该上行数据报文进行解封装。

需要说明的是，OLT侧采用的负载均衡算法与ONU侧是一致的，主要区别在于特征值的选取和特征值权重比例的分配，OLT侧除了可以提取报文本身的特征之外，还可以额外选取OLT的PON芯片中记录的发送上行报文的ONU的特有信息，如ONU类型，ONU的ID，ONU的MAC地址、SN、端口形态、端口统计动态流量状态上报情况等，在这种情况下，保持上、下行数据报文的负载分担对称和对于突发流量有很好的容错性，不至于出现突发丢包，减缓OLT和ONU的CPU的压力。在OLT侧，hash对于以洪泛方式发送的广播、未知组播和DLF报文来说，与ONU侧处理方式保持一致。

另外，OLT侧所采取的负载均衡算法对于权重的分配策略与ONU存在差异，针对ONU而言，其ONU自身特有信息的权重比要高于数据报文本身特征，主要是下行报文在提取特征向量之前可直接通过PON芯片中记录的ONU特有的信息直接进行hash计算，提高了上、下行负载分担的统一和hash的效率。具体而言，ONU自身特有信息中，ONUID、端口形态，端口动态流量统计均属于基本信息，如果这些信息的权重高，则报文的分担会更加贴近上行分配方式，如果MAC地址权重高，则更加偏重EPON通道，如果SN高，则更加偏重GPON通道。对于数据报文本身特征来说，考虑到OLT，它是将PON口下所有ONU的信息以广播方式统一向下传送，而所有ONU的业务类型相对不定，故S-mac和D-mac变化较大，其权重可以设置大些。IP和Port字段差异表达可以分配比较小的权重，这样下行业务，更容易均分到两个通道中。另外DSCP和COS高的数据可以偏重于GPON通道(GPON下行为2.5Gbps,EPON下行为1.25Gbps)。此特征选取时，与ONU相反。根据上述描述，结合XPON网络特点，OLT选取特征向量时，建议为各个特征向量设置的权重的范围如下：ONU-ID or ONU端口动态流量统计or ONU端口形态≥S-Mac orD-Mac≥S-IP ro D-IP≥S-Port or D-Port。较优的，为OLT侧下发的数据报文提取特征向量时，可以为{ONU-ID,ONU端口动态统计，ONU端口形态，S-mac，D-mac，S-IP，D-IP，S-port，D-port}权重比例可以设置为{4,4,4,3,3,2,2,1,1}。

可见，本申请实施例的方案，在OLT侧以及ONU侧均采用了负载均衡算法为发送的下行报文或上行报文选择合适的通路，从而，提高了上下行报文流量分担的灵活性，且较为准确、稳定。而且，对于网络中大量存在的已知单播流量，提高了算法的效率，减轻了对OLT侧以及ONU侧CPU的消耗。

其实，在实际的广播过程中，每个ONU都会接收到该下行数据报文，并解封装，然而，并不是每个ONU都可以执行该数据报文，只有目的地址与相应的目的ONU匹配，该ONU才可以解析并执行该数据报文。

可选地，在本发明实施例中，GPON协议对应的报文所使用的波段与EPON协议对应的报文所使用的波段无交叉；且所述GPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述GPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉，所述EPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述EPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉。

举例说明，考虑到GPON协议封装的报文和EPON协议封装的报文使用不同波长但是共用一条ODN线路，因此，在整个XPON系统中，设定GPON协议和EPON协议上行报文和下行报文使用不同波长，从而满足XPON混用的需求。考虑到光信号的干扰和稳定性，较优地可以参考图6所示的波段划分示意图，将GPON协议和EPON协议使用波段做如下划分：

针对GPON协议封装的报文，OLT发送下行报文时所使用波长最佳为1500nm，对侧ONU接收时所允许使用的波段λ3为1495nm-1505nm。ONU发送上行报文时所使用波长最佳为1360nm，对侧OLT接收时所允许使用的波段λ1为1335nm-1385nm。

针对EPON协议封装的报文，OLT发送下行报文时所使用波长最佳为1480nm，对侧ONU接收时所允许使用的波段λ4为1475nm-1485nm。ONU发送上行报文时所使用波长最佳为1260nm，对侧OLT接收时所允许使用的波段λ2为1235nm-1285nm。

当然，需要说明的是，上述对于波长值的设定是为了更好的信号抗干扰性和稳定性，在一般的场景下，也可以只是将OLT和ONU侧分别对于EPON协议和GPON协议的上行报文和下行报文所使用的波长设定为不同值即可。

可选地，基于上述实施例，在数据报文交互之前，还需要预先建立管理通道以及所需的双协议栈。这就需要管理报文以及协议报文的交互，OLT与ONU之间交互的管理报文和协议报文按照预定的协议格式进行报文封装，即对于每个ONU而言，与其进行交互的管理报文和协议报文都只是采用EPON协议或者GPON协议，具体地：

首先，预先根据接入场景(例如，用户实际接入需求以及ONU的类型)设定各ONU发送的管理报文和协议报文所对应的协议格式是EPON协议还是GPON协议；

然后，任一ONU按照预设的协议格式对管理报文或协议报文进行封装，在封装完成之后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向所述OLT发送封装后的管理报文或协议报文；OLT识别接收到的管理报文或协议报文所使用的波长，并根据识别到的波长所确定的协议格式对所述管理报文或协议报文进行解封装。

接着，OLT将解封装的报文进行处理，并记录发送该上行报文的ONU发送管理报文和协议报文的协议格式与该ONU的对应关系；另外，还可以对其中所包含的需要记录的信息在本地进行记录；还可以根据该报文接收到的协议格式进行封装后按照预定波长向各ONU广播发送响应报文；各ONU接收到响应报文后，根据波长判端报文协议格式，并且利用相应的协议格式对接收到的响应报文进行解封装，以便于进一步处理。

可见，通过上述步骤可以在OLT与ONU之间按照固定的EPON或GPON协议格式进行管理报文和协议报文的交互，并由此完成OLT和ONU之间管理通道的建立以及OLT侧和ONU侧EPON和GPON双协议栈的建立，具体的管理报文和协议报文类型为本领域普通技术人员能够已知和确定，例如可以包括：在两者之间建立EPON与GPON协议栈的通道的报文，以及ONU向OLT进行注册，两者之间心跳维持等报文。

同理，本发明实施例还提供了一种ONU混插的无源光网络通信系统，该系统兼容有千兆无源光网络GPON协议和以太无源光网络EPON协议。

具体地可参照图1所示的系统架构示意图，该系统主要包括：

光网络单元ONU，用于在上报数据报文时，根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向光线路终端OLT发送封装后的数据报文。

光线路终端OLT，用于在下发数据报文时，根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向各个ONU广播封装后的数据报文。

此外，该系统还包括光分配网络ODN，具体参照图1所示的系统架构。

可选地，所述ONU在根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式时，具体用于：基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值，根据所述Simhash值确定所述数据报文的协议格式。

可选地，所述ONU在基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值时，具体用于：

从所述数据报文中提取N个有效的特征向量；

计算每个特征向量的hash值；

根据网络环境为每个特征向量设置权重，并对加权后的所有特征向量的对应元素进行累加处理得到一个组合特征向量；

对所述组合特征向量进行归一化处理，并降维得到所述数据报文对应的Simhash值。

可选地，所述GPON协议对应的报文所使用的波段与所述EPON协议对应的报文所使用的波段无交叉；且所述GPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述GPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉，所述EPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述EPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉。

可选地，所述ONU还用于在上报数据报文之前，按照预设的协议格式对管理报文或协议报文进行封装，在封装完成之后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向所述OLT发送封装后的管理报文或协议报文；以及，

所述OLT还用于识别接收到的管理报文或协议报文所使用的波长，并根据识别到的波长所确定的协议格式对所述管理报文或协议报文进行解封装。

通过以上技术方案，提出了一种融合方法，即在同一块PON板卡上(OLT侧和ONU侧)，同时支持EPON协议和GPON协议，从而，使得OLT侧或ONU侧的通路选择更佳灵活，同时兼顾现网环境和设备。而且，EPON协议与GPON协议之间切换时，不需要更换PON板卡，避免资源的浪费或报文传输的中断，很好的改善了现有技术中存在的问题。另外，该方案通过单个PON芯片就可以实现双协议的运行，节省了硬件成本，且简化了硬件和软件的设计复杂度。最为重要的是，本申请采用了双侧负载均衡算法，即在OLT侧和ONU侧均采用负载均衡算法，实现合理选取EPON协议或GPON协议的目的，提升了光纤网络的使用率，增加了原有的总带宽。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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。

Claims (14)

1.一种ONU混插的无源光网络通信方法，其特征在于，应用于兼容有千兆无源光网络GPON协议和以太无源光网络EPON协议的无源光网络系统中，所述方法包括：

在光网络单元ONU上报数据报文时，所述ONU根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向光线路终端OLT发送封装后的数据报文；

在所述OLT下发数据报文时，所述OLT根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向各个ONU广播封装后的数据报文；

所述负载均衡算法是在ONU接收到数据报文之后，为了均衡PON芯片的EPON协议对应的通路以及GPON协议对应的通路而设置的算法。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，具体包括：

基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值，根据所述Simhash值确定所述数据报文的协议格式。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值，具体包括：

从所述数据报文中提取N个有效的特征向量；

计算每个特征向量的hash值；

根据网络环境为每个特征向量设置权重，并对加权后的所有特征向量的对应元素进行累加处理得到一个组合特征向量；

对所述组合特征向量进行归一化处理，并降维得到所述数据报文对应的Simhash值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述ONU从所述数据报文中提取N个有效的特征向量，具体包括：

所述ONU从所述数据报文中分别提取以下参数作为六个有效的特征向量：S-Mac，D-Mac，S-IP，D-IP，S-Port，D-Port；

所述OLT从所述数据报文中提取N个有效的特征向量，具体包括：

所述OLT从所述数据报文中分别提取以下参数作为九个有效的特征向量：ONU-ID，ONU端口动态统计，ONU端口形态，S-Mac，D-Mac，S-IP，D-IP，S-Port，D-Port。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述ONU提取的所述六个有效的特征向量的权重设置满足以下规则：S-Mac的权重或D-Mac的权重≤S-IP的权重或D-IP的权重≤S-Port的权重或D-Port的权重；

所述OLT提取的所述九个有效的特征向量的权重设置满足以下规则：ONU-ID的权重或ONU端口动态统计的权重或ONU端口形态的权重≥S-Mac的权重或D-Mac的权重≥S-IP的权重或D-IP的权重≥S-Port的权重或D-Port的权重。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述GPON协议对应的报文所使用的波段与所述EPON协议对应的报文所使用的波段无交叉；

且所述GPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述GPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉，所述EPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述EPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在数据报文交互之前，所述方法还包括：

任一ONU按照预设的协议格式对管理报文或协议报文进行封装，在封装完成之后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向所述OLT发送封装后的管理报文或协议报文；

所述OLT识别接收到的管理报文或协议报文所使用的波长，并根据识别到的波长所确定的协议格式对所述管理报文或协议报文进行解封装。

8.一种ONU混插的无源光网络通信系统，其特征在于，该系统兼容有千兆无源光网络GPON协议和以太无源光网络EPON协议，包括：

光网络单元ONU，用于在上报数据报文时，根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向光线路终端OLT发送封装后的数据报文；

光线路终端OLT，用于在下发数据报文时，根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式，并在封装完成后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向各个ONU广播封装后的数据报文；

所述负载均衡算法是在ONU接收到数据报文之后，为了均衡PON芯片的EPON协议对应的通路以及GPON协议对应的通路而设置的算法。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述ONU或所述OLT在根据负载均衡算法确定所述数据报文的协议格式时，具体用于：

基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值，根据所述Simhash值确定所述数据报文的协议格式。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述ONU或所述OLT在基于Simhash算法确定所述数据报文对应的Simhash值时，具体用于：

从所述数据报文中提取N个有效的特征向量；

计算每个特征向量的hash值；

根据网络环境为每个特征向量设置权重，并对加权后的所有特征向量的对应元素进行累加处理得到一个组合特征向量；

对所述组合特征向量进行归一化处理，并降维得到所述数据报文对应的Simhash值。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述ONU从所述数据报文中提取N个有效的特征向量时，具体用于：

从所述数据报文中分别提取以下参数作为六个有效的特征向量：S-Mac，D-Mac，S-IP，D-IP，S-Port，D-Port；

所述OLT从所述数据报文中提取N个有效的特征向量时，具体用于：

从所述数据报文中分别提取以下参数作为九个有效的特征向量：ONU-ID，ONU端口动态统计，ONU端口形态，S-Mac，D-Mac，S-IP，D-IP，S-Port，D-Port。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述ONU提取的所述六个有效的特征向量的权重设置满足以下规则：S-Mac的权重或D-Mac的权重≤S-IP的权重或D-IP的权重≤S-Port的权重或D-Port的权重；

所述OLT提取的所述九个有效的特征向量的权重设置满足以下规则：ONU-ID的权重或ONU端口动态统计的权重或ONU端口形态的权重≥S-Mac的权重或D-Mac的权重≥S-IP的权重或D-IP的权重≥S-Port的权重或D-Port的权重。

13.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述GPON协议对应的报文所使用的波段与所述EPON协议对应的报文所使用的波段无交叉；

且所述GPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述GPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉，所述EPON协议对应的上行报文所使用的波段与所述EPON协议对应的下行报文所使用的波段无交叉。

14.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述ONU还用于在上报数据报文之前，按照预设的协议格式对管理报文或协议报文进行封装，在封装完成之后，以封装时所用协议格式对应的波段内的任一波长向所述OLT发送封装后的管理报文或协议报文；以及，

所述OLT还用于识别接收到的管理报文或协议报文所使用的波长，并根据识别到的波长所确定的协议格式对所述管理报文或协议报文进行解封装。