CN106412730B - 一种远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法 - Google Patents

一种远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法，包括如下步骤：OLT检测ONU上报的信息，当ONU处于Boot环境下时，与OLT进行报文交互，完成注册流程；当ONU处于Boot环境下时，ONU与TFTP服务器建立连接，OLT下发批量ONU升级命令；多个处于Boot环境下的ONU接收到相应的升级命令后，与指定的服务器连接，获取升级文件并执行相应远程升级动作，升级成功后重启ONU；升级成功的多个ONU注册上线到OLT，恢复正常传输业务功能。本发明通过远程局端设备OLT升级处于Boot环境下的终端设备，避免了传统的本地升级，大大减少了设备维护的工作量，提高维护效率。

Description

一种远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法
技术领域
本发明属于接入网络领域，具体涉及一种远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法，基于EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)接入产品的维护升级问题等。
背景技术
宽带业务的进一步发展，为运营商宽带提速创造了需求。家中的电话线已经逐渐被光纤所取代。而EPON是一种实现光纤到户的重要技术。
EPON是基于以太网的PON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。EPON技术由IEEE802.3EFM工作组进行标准化。2004年6月，IEEE802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE802.3ah(2005年并入IEEE802.3-2005标准)。在该标准中将以太网和PON技术结合，在物理层采用PON技术，在数据链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现以太网接入。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、与现有以太网兼容、方便管理等。
EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。EPON系统由局端设备OLT(OpticalLine Terminal，光线路终端)、用户端设备ONU(Optical Network Unit，光网络单元)以及光分配网ODN(Optical Distribution Network，光分配网)组成。
EPON系统在实际运行维护中，经常出现ONU系统软件损坏的情况，按照例行的解决办法，需要到ONU本地进行开壳用串口进行升级，或者直接产品返厂维修，特别是对于FTTH产品，要想进入出设备处故障的家庭对维护人员来说，是很巨大的一个工作量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有ONU在Boot下无法远程升级的问题，提供了一种远程批量升级处于Boot环境下ONU系统软件的方法，只需对ONU的Boot文件稍做修改，即可完成远程批量升级处于Boot状态下的ONU设备，从而减少了产品在实际工程维护中的工作量。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法，包括如下步骤：
S1、OLT检测ONU上报的信息，当ONU处于Boot环境下时，与OLT进行报文交互，完成注册流程；
S2、当ONU处于Boot环境下时，ONU与TFTP服务器建立连接，OLT下发批量ONU升级命令；
S3、多个处于Boot环境下的ONU接收到相应的升级命令后，与指定的服务器连接，获取升级文件并执行相应远程升级动作(下载并升级自身的系统文件，形成批量升级)，升级成功后重启ONU；
S4、升级成功的多个ONU注册上线到OLT(能够传输报文)，恢复正常传输业务功能。
按上述方案，所述步骤S1中，当OLT检测到处于Boot环境下的ONU，发送自定义的升级命令，升级命令通过MPCP报文发送。
按上述方案，所述升级命令包含配置ONU的IP地址、通知ONU升级服务器地址、用户名/密码、升级文件版本信息内容。
按上述方案，所述步骤S1中，当ONU处于Boot环境下时，通过设置芯片状态，对原始Boot文件重新定义，由自定义的报文与OLT进行报文交互，完成注册流程(伪装的EPON注册流程)，只有通过注册的ONU，才与OLT进行信息的传输(在注册状态下，通过自定义的报文，上报当前处于Boot的状态)。
按上述方案，所述步骤S2中，OLT在接收到EMS(网元管理系统)或CLI(命令行)下发的升级命令后，通过自定义的报文给连接的ONU终端下发升级配置及升级命令。
按上述方案，所述步骤S3中，多个ONU接收到升级的命令后，即配置自身的IP地址，通过配置与相应的服务器建立连接，并下载升级文件，处于Boot环境下的ONU下载完升级文件后，重新烧写Flash，升级成功后，自动重启ONU。
按上述方案，远程升级具体包括如下步骤：
S31、OLT与ONU完成注册流程，ONU处于Boot状态信息上报给OLT；
S32、OLT通过CLI/EMS配置升级服务器，升级文件名，用户名密码参数；
S33、OLT通过MPCP的Report报文、普通Gate报文交互；
S34、OLT下发配置给ONU，并下发升级命令；
S35、ONU根据得到的配置，连接局端的FTP服务器，建立连接，进行文件下载；
S36、ONU下载完文件后，升级文件到FLASH，升级完成后重启ONU。
按上述方案，OLT通过检测处于Boot环境下ONU的注册流程，记录升级动作，更新升级成功后自身的状态信息统计，实时记录并跟踪远程ONU终端的状态(达到实时监控的目的)。
按上述方案，所述远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法同样适用于GPON，10GEPON及其它P2MP(点到多点)网络设备。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、通过远程局端设备OLT升级处于Boot环境下的终端设备，避免了传统的本地升级，开壳接串口升级的维护方式，大大减少了设备维护的工作量，提高了维护效率，从产品的开通到维护全程实现了远程化管理，解决了工程维护的不便利性问题；
2、解决了ONU处于Boot下时的数据通路的问题，实现ONU处于Boot情况时，ONU的系统软件未加载可以注册，且未注册上OLT的ONU可以进行数据通信；
3、在ONU处于Boot情况下，设计OLT与ONU间的升级协议，包括信息收集，命令下发，告警上报等；设计ONU与升级文件服务器的连接交互，实现批量升级。
附图说明
图1是本发明用于远程批量升级处于Boot环境下ONU系统软件的维护的使用场景；
图2是本发明的工作位置示意图，主要在OLT和ONU间，配合升级服务器工作；
图3是本发明ONU处于Boot环境时，与OLT进行报文交互示意图；
图4是本发明远程升级时的整体流程图；
图5是本发明OLT下发升级命令的局端处理流程图；
图6是本发明OLT下发升级命令的终端ONU处理流程图；
图7是本发明ONU整体状态迁移图；
图8是本发明批量升级示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详述本发明。
本发明公开了一种在EPON技术中，由OLT控制的远程批量升级处于Boot环境下ONU系统软件的方法。ONU处于Boot环境下，实现与OLT的简单会话功能，接收OLT下发升级命令，连接升级服务器，下载升级文件，进行相应的升级动作，完成升级并重启，从而正常启动升级的系统软件，注册并正常工作。OLT远程批量完成升级工作，记录相应ONU所处的各个状态，并完成状态的更新。
本发明远程批量升级在Boot环境下的ONU系统软件的方法，其包括如下步骤：
如图1所示的本发明的使用场景，针对接入网技术之一的EPON设备，包含头端设备OLT和终端设备ONU，主要用于远程批量升级处于Boot环境下ONU系统软件的维护。
如图2所示的本发明的工作位置示意图，升级方法主要运行于OLT和ONU之间，配合升级服务器工作，完成Boot下ONU的升级过程。
升级方法，定义了OLT与Boot环境下ONU间交互信息，ONU在OLT的disvoery报文时隙，发送自己的“注册”报文，OLT收到该Boot下的“注册”报文后，分配LLID，并记录该ONU的“注册”状态，维护相应的ONU状态表。OLT在控制ONU的相应指令，OLT通过对自身ONU状态表的检测，针对性的对需要在Boot环境下完成升级的ONU，下发升级配置和升级命令，升级配置主要包括服务器地址，用户名/密码，客户端地址等参数。ONU接收到OLT指令后的相应动作，ONU在接收到OLT下发的升级配置和升级命令后，烧写自身flash，并完成重启，做为正常ONU注册，并上报相应状态。定义了ONU各个状态，及状态间的转换，即批量升级，OLT在发现多个ONU都处于Boot环境下，同时下发多个ONU的升级命令，ONU接收到命令后自行完成升级动作，整个流程结束后OLT接收到正常ONU的信息，从而完成ONU维护列表的更新工作。
为了描述的方便，首先把需要用到的名词统一介绍。
MPCP：多点控制协议(Multi-point control protocol)；
MPCPDU：MPCP协议数据单元(MPCP Protocol Data Unit)；
ODN：光分配网络(Optical Distribution Network)；
OLT：光线路终端(Optical Line Terminal)；
ONU：光网络单元(Optical Network Unit)；
P2MP：点到多点(Point to Multipoint)；
SA：源地址(Source Address)；
DA：目的地址(Destination Address)；
RTT：往返时间(Round Trip Time)；
DBA：动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation)；
EMS：网元管理系统(Element Management System)；
EPON：以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical Network)。
其中主要涉及到的MPCP报文，格式规定如下：
1、DA，目的地址：6个字节域，所有的MPCPDU都使用一个共同的多播MAC目的地址，其值为：01-80-C2-00-00-01，但是REGISTER报文除外，其使用ONU的实际MAC地址。
2、SA，源地址：在OLT中，对应一个GMII接口有多个MAC实例，因此不同的MAC发出的数据都必须携带其对应的SA。
3、类型域值为8808。
4、Opcode区分MAC控制帧类型：0001为PAUSE帧，0002为GATE帧，0003为REPORT帧，0004为REGISTER_REQ帧，0005为REGISTER帧，0006为REGISTER_ACK帧。
5、Timestamp，时标：用于同步OLT与ONU的MPCP CLOCK，其参考点为DA的首字节。
6、Opcode-specific field：用于传输特定的MPCP功能，不用的时候置0；
7、Frame check sequence(FCS)，CRC32。
图3是本发明步骤S1中，当ONU处于Boot环境时，与OLT进行报文交互示意图：
ONU处于Boot环境下时，通过设置芯片状态，由自定义的相关报文与OLT进行报文交互，完成简单“注册”流程，ONU通过自身Boot文件配置PON相关的注册信息，保证ONU完成MPCP流程，限于Boot文件的大小，及本发明的目的，在Boot文件中对于OAM、交换等高级功能则无需实现。在该“注册”流程中，部分报文进行了重新定义和修改，需要满足简单交互，又不使Boot文件过大。
ONU处于Boot环境时，与OLT进行报文交互过程具体包括：
S11、首先，该过程由OLT发起，在广播信道上周期性传送合法的发现时间窗口GATE消息，该消息中包含发现窗口的时间和长度；
S12、ONU接收到广播信道上传送的消息后等待该周期的开始，然后向OLT发送REGISTER_REQ消息；区别于正常ONU的注册过程，处于Boot环境下的ONU在发送REGISTER_REQ消息时，在注册请求(REGISTER_REQ)消息的发现信息域的内容如下表所示：
S13、OLT在接收到REGISTER_REQ消息后,为该ONU分配LLID,并将该ONU的MAC地址和LLID绑定；OLT向ONU发送REGISTER消息，该消息中包含ONU的LLID、OLT要求的同步时间以及对ONU最大等待授权的数目的响应；
S14、OLT发送单播信道上传送的标准的GATE消息允许ONU发送REGISTER_ACK；
S15、ONU发送REGISTER_ACK；
S16、完成基本注册过程后，OLT更新本地数据库，记录该种Boot环境下ONU的情况，并且对于处于Boot环境下注册的ONU，不关闭数据通路(即无需经过授权认证，也可进行数据通信)。
图4是本发明步骤S3远程升级时，整体流程图，具体包括如下步骤：
S31、OLT与ONU完成注册流程，ONU处于Boot状态信息上报给OLT；
S32、OLT通过CLI/EMS配置升级服务器，升级文件名，用户名密码等参数；
S33、OLT通过MPCP的Report报文、普通Gate报文交互；
S34、OLT下发配置给ONU，并下发升级命令；
S35、ONU根据得到的配置，连接局端的FTP服务器，建立连接，进行文件下载；
S36、ONU下载完文件后，升级文件到FLASH，升级完成后重启ONU设备。
图5是本发明OLT下发升级命令的局端处理流程图，具体包括如下步骤：在OLT数据库中，通过注册时上报的消息，已经对ONU的相应状态做了记录，并且配置好了升级服务器ip地址，用户名/密码，升级版本名称和各个ONU对应的升级IP地址池，OLT对处于Boot类型下的ONU进行升级时，OLT找到对应的批量ONU，在下个OLT普通Gate消息的的发现信息域(Gate Information)的内容如下：
字节 标记字段 值
0-3 Server IP 如192.168.0.1
4-7 Client IP 如192.168.0.2等
8 User Name 登录升级服务器用户名
9 Password 登录升级服务器密码
10-14 File Name 升级文件名
15 Reserve 保留
对于批量下发ONU升级命令时，OLT根据自身的IP地址池，对每个ONU终端分配不同的Client IP，保证每个ONU都能通过互不冲突的IP地址与服务器建立连接，并执行升级任务；
在升级前，OLT记录ONU的状态，本发明根据类型区分，只对处于Boot环境下的ONU升级，对于非Boot下的ONU则不会产生影响；
升级命令下发，OLT将ONU的状态置为“Updating”，并且做一些异常处理判断，如配置不存在的情况不能下发，ONU正在升级的情况下，不能再次升级，ONU已经不存在的情况下，不再下发相应的升级命令，具体异常判断等情况，可参照图6；
升级后，OLT更新ONU的注册状态，并且记录相应的升级操作接升级结果。
图6是本发明OLT下发升级命令的终端ONU处理流程图，具体包括如下步骤：
ONU在收到OLT的升级命令后，根据自身获取到的IP地址(批量ONU时，OLT会自动根据地址池的情况分配IP地址)，正确的用户名和密码配置，登录FTP服务器建立连接，开始下载正确的升级文件，在下载和升级过程中，ONU做为FTP客户端，根据OLT所下发的升级命令主动发起连接服务器，通过标准的FTP协议将image文件下载本地，并完成image文件更新；
如果升级成功，则通过MPCP报文上报相关定义的成果信息后，重启设备，如果升级失败，同样通过MPCP报文上报失败信息，并等待OLT的下一次处理。对于升级协议信息的定义，如下，MPCP报文为Report消息的发现信息域
值 定义
0x00 升级成功
0x10 升级过程中
0x20 ONU掉线(OLT判断)
0x30 升级超时(OLT判断)
0x82 拒绝升级
0x83 FTP连接失败
0x86 升级CRC校验失败
0x88 ONU不在线(OLT判断)
0x8F 其它
ONU实时状态提供给OLT，主要目的是便于维护人员实时掌握终端情况，远程即可管理ONU，及时ONU处于Boot下，业务不能正常时，也可以通过本专利进行远程升级解决。ONU处于Boot状态，ONU处于升级状态，ONU升级失败及简要的失败原因，ONU升级成功等状态皆上报OLT统一管理。
图7是本发明中ONU整体状态迁移图，ONU主要有OffLine，PowerOff，AuthFail，LinkFault，Boot，Updating等状态，各个状态间的变化和变化条件可参考图中所示，如ONU的App软件不存在，App软件损坏(如升级中断电等异常情况)时，ONU进入Boot状态，通过本发明专利的Boot文件，配合OLT的检测，发现ONU处于Boot状态下时，对ONU进行升级，如果升级成功，则进入正常注册，授权，正常使用状态。
图8是本发明中批量升级示意图，对于批量ONU处于Boot状态下时，批量升级操作，主要是OLT需要统计ONU的数量，依次分别对ONU进行升级，下发升级配置和命令，唯一不同的是每个ONU分配的IP地址是在地址池按照一定规则进行分配，避免Client的IP地址重复，而导致升级失败。针对每个ONU来说，与单个ONU升级的过程是相同的。
本发明方法在EPON产品中实现，同样适用于GPON等P2MP网络产品；本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。对于本领域的技术人员来说，可根据本发明作出各种相应的更改和变型，而所有这些相应的更改和变型都属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、OLT检测ONU上报的信息，当ONU处于Boot环境下时，通过设置芯片状态，对原始Boot文件重新定义，由自定义的报文与OLT进行报文交互，完成注册流程，只有通过注册的ONU，才与OLT进行信息的传输；
ONU处于Boot环境时，与OLT进行报文交互过程具体包括：
S11、首先，该过程由OLT发起，在广播信道上周期性传送合法的发现时间窗口GATE消息，该消息中包含发现窗口的时间和长度；
S12、ONU接收到广播信道上传送的消息后等待该周期的开始，然后向OLT发送REGISTER_REQ消息；区别于正常ONU的注册过程，处于Boot环境下的ONU在发送REGISTER_REQ消息时，在REGISTER_REQ消息的发现信息域的内容如下表所示：
S13、OLT在接收到REGISTER_REQ消息后,为该ONU分配LLID,并将该ONU的MAC地址和LLID绑定；OLT向ONU发送REGISTER消息，该消息中包含ONU的LLID、OLT要求的同步时间以及对ONU最大等待授权的数目的响应；
S14、OLT发送单播信道上传送的标准的GATE消息允许ONU发送REGISTER_ACK；
S15、ONU发送REGISTER_ACK；
S16、完成基本注册过程后，OLT更新本地数据库，记录该种Boot环境下ONU的情况，并且对于处于Boot环境下注册的ONU，不关闭数据通路；
S2、当ONU处于Boot环境下时，通过EMS或CLI配置形式，OLT下发批量升级命令后，ONU与TFTP服务器建立连接；
S3、多个处于Boot环境下的ONU接收到相应的升级命令后，与指定的服务器连接，获取升级文件并执行相应远程升级动作，升级成功后重启ONU；
S4、升级成功的多个ONU注册上线到OLT，恢复正常传输业务功能。
2.根据权利要求1所述的远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法，其特征在于，所述步骤S1中，当OLT检测到处于Boot环境下的ONU，发送自定义的升级命令，升级命令通过MPCP报文发送。
3.根据权利要求2所述的远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法，其特征在于，所述升级命令包含配置ONU的IP地址、通知ONU升级服务器地址、用户名/密码、升级文件版本信息内容。
4.根据权利要求1所述的远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法，其特征在于，所述步骤S2中，OLT在接收到EMS或CLI下发的升级命令后，通过自定义的报文给连接的ONU终端下发升级配置及升级命令。
5.根据权利要求1所述的远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法，其特征在于，所述步骤S3中，多个ONU接收到升级的命令后，即配置自身的IP地址，通过配置与相应的服务器建立连接，并下载升级文件，处于Boot环境下的ONU下载完升级文件后，重新烧写Flash，升级成功后，自动重启ONU。
6.根据权利要求1所述的远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法，其特征在于，远程升级具体包括如下步骤：
S31、OLT与ONU完成注册流程，ONU处于Boot状态信息上报给OLT；
S32、OLT通过CLI/EMS配置升级服务器，升级文件名，用户名密码参数；
S33、OLT通过MPCP的Report报文、普通Gate报文交互；
S34、OLT下发配置给ONU，并下发升级命令；
S35、ONU根据得到的配置，连接局端的FTP服务器，建立连接，进行文件下载；
S36、ONU下载完文件后，升级文件到FLASH，升级完成后重启ONU。
7.根据权利要求1所述的远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法，其特征在于，OLT通过检测处于Boot环境下ONU的注册流程，记录升级动作，更新升级成功后自身的状态信息统计，实时记录并跟踪远程ONU终端的状态。
8.根据权利要求1所述的远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法，其特征在于，所述远程批量升级在Boot环境下ONU系统软件的方法同样适用于GPON，10GEPON及其它P2MP网络设备。
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