CN111818403B - 拓扑识别方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种拓扑识别方法、装置及系统，涉及通信技术领域，能够提升无源光网络拓扑的识别效率。应用于PON系统，PON系统包括至少一个第一装置、与至少一个第一装置一一对应并连接的N级分光器、每一N级分光器连接的一个或多个光网络单元ONU，N为正整数，第一装置的参数随环境要素发生变化，该方法包括：分别采集至少一个ONU的至少一个光路参数，并根据至少一个光路参数，获取PON的拓扑信息，光路参数随环境要素发生变化，且光路参数的变化与第一装置的参数的变化相关联。应用于哑资源管理的流程中。

Description

拓扑识别方法、装置及系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种拓扑识别方法、装置及系统。

背景技术

光纤到户(Fiber To The Home，FTTH)网络通过光纤使得用户设备连接到网络，以获得网络提供的服务。目前，可以采用无源光网络(Passive Optical Network，PON)实现FTTH。参见图1，现有技术中，PON架构通常包括光线路终端(Optical Line Termination，OLT)、光分配网络(Optical Distribution Network，ODN)、光网络单元(Optical NetworkUnit，ONU)。图1中，以PON包括ONU为例。其中，ODN指的是OLT与ONU之间的部分，用于OLT与ONU通信。ODN包括光纤、分光器(也可称为光分路器)、连接器等无源器件。

在ODN中，分光器和光纤等均为无源器件，即没有电源为其供电，这种无源器件还可以称为哑资源。通常，无法远程从哑资源上直接读取信息。这样一来，自动化管理哑资源的难度较大。因此，在实际ODN维护中，基本上依赖人工现场维护。但是，人工管理、维护哑资源使得出错率提升，且人工管理哑资源的管理效率较低。

发明内容

本申请实施例提供一种无源光网络系统，能够自动识别无源光网络的拓扑信息，提升哑资源管理的效率。

为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种拓扑识别方法，该方法可以由第二装置执行。第二装置可以为设备，或者为设备中的组件(比如芯片系统)。该方法包括：第二装置分别采集至少一个ONU的至少一个光路参数，并根据至少一个光路参数，获取PON的拓扑信息。其中，光路参数随环境要素发生变化，所述第一装置的参数随环境要素发生变化，且光路参数的变化与第一装置的参数的变化相关联。所述PON系统包括至少一个第一装置、与所述至少一个第一装置一一对应并连接的N级分光器、每一N级分光器连接的一个或多个光网络单元ONU，N为正整数。

本申请实施例提供的拓扑识别方法应用于PON系统。其中，本申请实施例在现有PON系统的基础上，新增第一装置和第二装置。本申请所适用的PON系统包括至少一个第一装置、与至少一个第一装置一一对应并连接的N级分光器、每一N级分光器连接的一个或多个ONU，N为正整数，第一装置的参数随环境要素发生变化。本申请实施例提供的拓扑识别方法，第二装置能够分别采集至少一个ONU的至少一个光路参数，并获取至少一个光路参数的变化特征，以根据至少一个光路参数的变化特征，获取PON的拓扑信息。由于ONU的光路参数的变化特征与第一装置的参数的变化相关联，所以，第二装置能够根据不同ONU分别对应的光路参数的变化特征确定不同ONU的光路参数的变化特征分别和哪一第一装置的参数变化特征匹配，进而确定不同ONU分别在哪一第一装置的光路分支上，以确定PON拓扑信息。可见，本申请实施例中，无需从哑资源读取信息，而是借助第一装置的参数变化特征，来影响ONU的光路参数的变化特征。如此，可以通过ONU的光路参数的变化特征获知该ONU对应的第一装置，进而获知PON拓扑信息。进一步的，无需人工管理PON拓扑，提升了管理PON拓扑的效率，且减少因人工维护导致的错误。

在一种可能的设计中，分别采集至少一个ONU的至少一个光路参数，包括：在第一时段，采集至少一个ONU对应的光路参数；在第二时段，采集至少一个ONU对应的光路参数。

示例性的，在第一时段，采集第一温度对应的光路参数。在第二时段，采集第二温度对应的光路参数。以便于根据不同时段采集的光路参数得到光路参数的变化特征，即获知光路参数随环境要素如何变化。

在一种可能的设计中，根据至少一个光路参数，获取PON的拓扑信息，包括：根据至少一个光路参数，获取每两个ONU之间的相似度，并基于每两个ONU之间的相似度，对至少一个ONU进行聚类，得到不同的簇；其中，一个簇包括一个或多个ONU。再根据聚类的结果，获取PON的拓扑信息。其中，属于第一簇的ONU与第一N级分光器相连接，属于第二簇的ONU与第二N级分光器相连。

进一步的，与第一N级分光器连接的第一装置的参数随环境要素的变化特性与第一簇的ONU的光路参数随环境要素的变化特征一致，与第二N级分光器连接的第一装置的参数随环境要素的变化特性与第二簇的ONU的光路参数随环境要素的变化特征一致。

如此，通过对多个ONU进行聚类，可以得到不同ONU分别属于哪一簇(即聚类类别)，进而将属于同一簇的ONU划分至同一光路分支下，以判断某一ONU具体和哪一分光器连接。

第二方面，本申请实施例提供一种拓扑识别装置，该装置可以为上述的第二装置。拓扑识别装置包括存储器、处理器。

其中，存储器，用于存储计算机可读指令。

处理器，用于执行所述计算机可读指令，从而采集PON中的至少一个ONU的至少一个光路参数；根据至少一个光路参数，获取PON的拓扑信息。

其中，光路参数随环境要素发生变化，所述第一装置的参数随环境要素发生变化，且光路参数的变化与第一装置的参数的变化相关联。

上述PON包括至少一个第一装置、与所述至少一个第一装置一一对应并连接的N级分光器、每一N级分光器连接的一个或多个光网络单元ONU，N为正整数。

具体的，处理器控制第二装置的通信接口与ONU进行信息交互，以便于从ONU采集光路参数。

在一种可能的设计中，处理器，用于分别采集至少一个ONU的至少一个光路参数，可以是：用于在第一时段，采集至少一个ONU对应的光路参数；在第二时段，采集至少一个ONU对应的光路参数。即采集每一ONU分别对应的光路参数。

在一种可能的设计中，处理器，用于根据至少一个光路参数，获取PON的拓扑信息，具体可以是：用于根据至少一个光路参数，获取每两个ONU之间的相似度；基于每两个ONU之间的相似度，对至少一个ONU进行聚类，得到不同的簇；其中，一个簇包括一个或多个ONU；根据聚类的结果，获取PON的拓扑信息，其中，属于第一簇的ONU与第一N级分光器相连接，属于第二簇的ONU与第二N级分光器相连。

需要说明的是，本申请实施例中，ONU的光路参数与ONU连接的第一装置的参数变化相关联。即当第一装置的参数随环境要素变化时，与该第一装置连接的ONU的光路参数也随环境要素变化。因此，可将ONU的光路参数视为变量，并基于光路参数随环境要素的变化特征，对多个ONU进行聚类。

在一种可能的设计中，与第一N级分光器连接的第一装置的参数随环境要素的变化特性与第一簇的ONU的光路参数随环境要素的变化特征一致，与第二N级分光器连接的第一装置的参数随环境要素的变化特性与第二簇的ONU的光路参数随环境要素的变化特征一致。

作为上述任一方面的一种可能的设计，环境要素包括温度、湿度、电气参数、光学参数、力、环境亮度、环境光强度中的一个或多个。

作为上述任一方面的一种可能的设计，ONU的光路参数比如包括但不局限于工作温度、供电电压、偏置电流、上行发送光功率、下行接收光功率等。

作为上述任一方面的一种可能的设计，第一装置的参数比如包括但不限于光功率衰减值、ONU接收光功率值。

第三方面，本申请提供一种拓扑识别装置，用于实现上述任一方面中第二装置的功能。

第四方面，本申请提供一种拓扑识别装置，该装置具有实现上述任一方面中任一项的拓扑识别方法的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

第五方面，提供一种拓扑识别装置，包括：处理器和存储器；该存储器用于存储计算机执行指令，当该拓扑识别装置运行时，该处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该拓扑识别装置执行如上述任一方面中任一项的拓扑识别方法。

第六方面，提供一种拓扑识别装置，包括：处理器；处理器用于与存储器耦合，并读取存储器中的指令之后，根据指令执行如上述任一方面中任一项的拓扑识别方法。

第七方面，本申请实施例提供了一种拓扑识别装置，该装置可以为芯片系统，该芯片系统包括处理器，还可以包括存储器，用于实现上述任一方面所描述方法的功能。该芯片系统可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件。

第八方面，提供一种拓扑识别装置，该装置可以为电路系统，电路系统包括处理电路，处理电路被配置为执行如上述任一方面中任一项的拓扑识别方法。

第九方面，本申请实施例中还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一方面的方法。

第十方面，本申请实施例中还提供一种计算机程序产品，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一方面的方法。

第十一方面，本申请实施例提供了一种系统，系统包括任一方面的第二装置和第一装置。

第十二方面，本申请实施例提供了一种系统，系统包括任一方面的第二装置、第一装置、分光器和ONU。

附图说明

图1为本申请实施例提供的无源光网络的系统架构示意图；

图2为本申请实施例提供的无源光网络的系统架构示意图；

图3为本申请实施例提供的拓扑识别装置的结构示意图；

图4a为本申请实施例提供的拓扑识别方法的流程示意图；

图4b为本申请实施例提供的拓扑识别方法的流程示意图；

图4c为本申请实施例提供的拓扑识别方法的流程示意图；

图5a为本申请实施例提供的第一装置的参数的变化特征的示意图；

图5b为本申请实施例提供的第一装置的参数的变化特征的示意图；

图6为本申请实施例提供的ONU的光路参数的变化特征的示意图；

图7为本申请实施例提供的拓扑识别装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请的说明书以及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。

“至少一个”是指一个或者多个。

“多个”是指两个或两个以上。

“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系，例如，A/B可以表示A或B。

此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请的说明书以及附图中“的(英文：of)”，相应的“(英文corresponding，relevant)”和“对应的(英文：corresponding)”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。

首先，对本申请实施例涉及的技术术语进行介绍：

变量之间的相似度(或称对象之间的相似度)：用于描述对象之间的相似程度，相似度度量的值越小，个体(或对象)间相似程度越小，差异越大。

变量之间的相异度(或称对象之间的相异度)：用于描述对象之间的差异程度，相异度的值越小，个体(或对象)间差异程度越小，即差异越小。

变量之间的距离(或称为对象之间的距离)：用于衡量个体在空间上存在的距离，距离越大，说明个体间的差异越大。可以使用距离来度量两个对象之间的相似度或相异度。通常，两个对象之间的距离越大，两个对象之间的相似度越小，两个对象之间的相异度越大。

需要说明的是，相似度和相异度均能够用于表征变量(或个体)之间的差异。

本申请实施例提供的拓扑识别方法可以应用于PON系统中。参见图2，为本申请实施例适用的一种示例的PON系统架构。该PON系统包括第二装置、OLT、多级分光器(图1中示例性的示出一个一级分光器1、二级分光器2和二级分光器3)、第一装置、ONU。其中，示例性的，第二装置与一个或多个OLT连接(图2中仅示例性示出一个OLT)。第二装置还可以与一个或多个ONU连接(图2中并未示出)。OLT的下行端口与分光器1的上行光接口连接OLT的下行端口，分光器1的下行光接口与第一装置1和第一装置2分别连接。第一装置1还与分光器2的上行光接口连接。第一装置2还与分光器3的上行光接口连接。分光器2的下行光接口与ONU1的上行端口、ONU2的上行端口连接。类似的，分光器3的下行光接口与一个或多个ONU的上行端口连接。

在本申请实施例中，第一装置与N级分光器为一一对应并连接的关系。如此，若能够确定某一ONU与哪一第一装置连接，通常，就能确定该ONU与该第一装置对应的N级分光器连接。N级分光器指的是与ONU连接的分光器，如图2所示的分光器3。

可见，与现有PON系统相比，本申请实施例中，新增了第一装置和第二装置。其中，第一装置的参数随环境要素发生变化。该变化可引起OLT与ONU之间光路的光路参数发生变化。

第一装置可以为参数随环境要素变化的任意形态的装置或设备或组件。

在一个示例中，第一装置可以为温度衰减器，该温度衰减器的衰减值随温度变化而变化。第一装置还可以是湿度衰减器，即衰减器的衰减值随外界湿度变化而变化。又如，第一装置还可以是温度波长衰减器，即衰减器只针对特定波长或波长范围引入衰减变化，在温度变化时，在特定波长或波长范围上衰减器的衰减值发生变化。在PON系统中，一般可能用到的波长包括1310nm,1490nm，1577nm,1550nm，1270nm等。

其中，第一装置在出厂时已经确定好环境要素和第一装置的参数之间的关系。以第一装置为温度衰减器为例，环境要素为温度。由于温度衰减器自身的器件特性，其在出厂时已经确定在哪一温度具有哪一衰减值。后续，可以通过改变环境温度，来调节该温度衰减器的衰减值。

第二装置用于采集OLT、ONU的光路参数，并基于采集的光路参数获取光路参数的变化特征，即光路参数随环境要素变化的特性。如此，可以判断某一ONU的光路参数发生何种变化，便可以判断能够引起该种变化的第一装置具体为哪一个，进而可以确定该ONU位于该第一装置所在的光路分支上。第二装置可以为具有采集、分析数据功能的任意形态的设备，或者，可以为设备中的组件(比如芯片系统)。

图2中仅以PON系统包括两级分光器为例，在实际场景中，PON系统还可以包括更多或更少级数的分光器。

此外，在实际场景中，PON系统中上述各个器件的数目以及各个器件之间的连接关系，还可能实现为其他方式，本申请实施例对此不进行限制。

上述PON系统可以应用于目前的长期演进(Long Term Evolution，LTE)或者高级的长期演进(LTE Advanced，LTE-A)系统中，也可以应用于目前正在制定的5G网络或者未来的其它网络中，本申请实施例对此不作具体限定。

可选的，本申请实施例中的第二装置可以作为独立设置的组件或设备，还可以将第二装置的功能集成在其他设备内，本申请实施例对此不作具体限定。可以理解的是，上述功能既可以是硬件设备中的网络元件，也可以是在专用硬件上运行的软件功能，或者是平台(例如，云平台)上实例化的虚拟化功能。

例如，本申请实施例中的第二装置可通过图3中的通信设备来实现。图3所示为本申请实施例提供的通信设备的硬件结构示意图。该通信设备200包括至少一个处理器201，通信线路202，存储器203以及至少一个通信接口204。

处理器201可以是一个通用中央处理器(central processing unit，CPU)，微处理器，特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制本申请方案程序执行的集成电路。

通信线路202可包括一通路，在上述组件之间传送信息。

通信接口204，用于与其他设备通信。在本申请实施例中，通信接口可以是收发器、模块、电路、接口或者其它能实现通信功能的装置，用于与其他设备通信。可选的，该收发器可以为独立设置的发送器，该发送器可用于向其他设备发送信息，该收发器也可以为独立设置的接收器，用于从其他设备接收信息。该收发器也可以是将发送、接收信息功能集成在一起的部件，本申请实施例对通信接口的具体实现不做限制。

存储器203可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electricallyerasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compact disc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过通信线路202与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。

其中，存储器203用于存储用于实现本申请方案的计算机执行指令，并由处理器201来控制执行。处理器201用于执行存储器203中存储的计算机执行指令，从而实现本申请下述实施例提供的各个方法。

可选的，本申请实施例中的计算机执行指令也可以称之为应用程序代码、指令、计算机程序或者其它名称，本申请实施例对此不作具体限定。

在具体实现中，作为一种实施例，处理器201可以包括一个或多个CPU，例如图3中的CPU0和CPU1。

在具体实现中，作为一种实施例，通信设备200可以包括多个处理器，例如图3中的处理器201和处理器207。这些处理器中的每一个可以是一个单核(single-CPU)处理器，也可以是一个多核(multi-CPU)处理器。这里的处理器可以指一个或多个设备、电路、和/或用于处理数据(例如计算机程序指令)的处理核。

上述的通信设备200可以是一个通用设备或者是一个专用设备。在具体实现中，通信设备200可以是具有图3中类似结构的设备。本申请实施例不限定通信设备200的类型。

上述的通信设备可以是任何具有识别PON拓扑功能的设备。应该理解的是，图3所示通信设备仅是一个范例，并且在实际应用中通信设备可以具有比图3中所示出的更多的或者更少的部件，可以组合两个或更多的部件，或者可以具有不同的部件配置。

应理解，图3是示例性的而不应视为限制如本发明广泛例证并描述的技术。

如下结合附图2和图3，对本申请实施例提供的拓扑识别方法进行说明。

参见图4a，本申请实施例提供的拓扑识别方法包括如下步骤：

S401、第二装置采集PON中的至少一个ONU的至少一个光路参数。

ONU的光路参数比如包括但不局限于工作温度、供电电压、偏置电流、上行发送光功率、下行接收光功率等。

作为一种可能的实现方式，参见图4b，S401可实现为：

S4011、在第一时段，第二装置采集至少一个ONU对应的光路参数。

环境要素可以预配置在第二装置中，也可以由其他装置或设备配置给第二装置，还可以由人工手动配置。本申请实施例对环境要素的配置方式不做限定。环境要素比如包括但不限于温度、湿度、电气参数、光学参数(比如波长参数)、力、环境亮度、环境光强度中的一个或多个。

容易理解的是，环境要素的数值不同时，同一ONU的光路参数可能发生变化。比如，温度数值变化时，ONU的接收光功率可能升高或降低。

S4012、在第二时段，第二装置采集所述至少一个ONU对应的光路参数。

上述S4011、S4012还可以拓展为：采集环境要素在不同时段对应的ONU光路参数。可选的，第二装置设置采集周期，每间隔预设时长采集一次不同ONU的光路参数。预设时长可根据实际应用灵活设置。上述第一时段、第二时段可以是周期性采集中的某两个时段。

如此，可以在不同时段，持续采集ONU的多个光路参数。比如，在第一时段，采集第一温度对应的光路参数，在第二时段，采集第二温度对应的光路参数。后续，基于采集的多个光路参数可较为精确的判断PON拓扑信息。

可选的，第二装置还可以设置采集条件，当满足采集条件时，第二装置分别采集一个或多个ONU的光路参数。

此外，第二装置可主动采集ONU的光路参数，即第二装置向ONU发起采集请求。第二装置还可以被动从ONU接收光路参数，即由ONU主动上报光路参数。其中，ONU也可以设置上报光路参数的上报条件。上报条件比如可以是，环境温度变化较大，且光路参数变化较大时，上报光路参数，或者，光线强度变化较大，且光路参数变化较大时，上报光路参数。ONU也可以周期性上报光路参数。ONU还可以采取其他方式上报光路参数。

S402、第二装置根据至少一个光路参数，获取PON拓扑信息。

作为一种可能的实现方式，S402可以具体实现为如下步骤：

S4021、第二装置根据第一时段采集的光路参数，以及所述第二时段采集的光路参数，获取PON拓扑的信息。

其中，PON拓扑的信息包括ONU与N级分光器的连接关系。N为正整数。N级分光器指的是与ONU连接的分光器。比如，图2中，N级分光器指的是ONU连接的二级分光器。

结合上述步骤S4011和S4012，第二装置基于多次采集的ONU光路参数，能够获取至少一个光路参数随环境要素的变化特征。其中，所述光路参数的变化特征用于表征光路参数随环境要素发生变化的特性。参见图6，针对ONU1至ONU4，对单个ONU来说，多次采集的光路参数可以反映该ONU的光路参数的变化特征。为便于理解，图6示出ONU1至ONU4的曲线图，每一曲线图可以用于反映一个ONU的光路参数的变化特征，即光路参数随环境要素变化的情况。当然，也可以采取其他方式反映光路参数的变化特征，比如，表格、其他数学表达式、其他图等。

需要说明的是，本申请实施例中，光路参数的变化特征可以比如但不限于如下任一种：光路参数随环境要素的变化趋势、变化幅度、变化速度。变化趋势用于描述光路参数随环境要素升高或降低，变化幅度用于描述光路参数随环境要素变化的程度，比如变化数值较大，变化速度用于描述光路参数随环境要素变化的缓慢程度，比如，随环境要素迅速降低或缓慢降低。

并且，光路参数的变化特征与第一装置的参数的变化相关联。第一装置的参数比如包括但不限于光功率衰减值、ONU接收光功率值。第一装置的参数随环境要素变化，比如可以为第一装置的光功率衰减值随温度变化。示例性的，参见图5a，随温度升高，第一装置的光功率衰减值降低。参见图5b，随温度升高，第一装置的光功率衰减值升高。

在本申请实施例中，在现有PON系统中新增第一装置，当某一第一装置的参数随环境要素变化时，该第一装置所在光路分支中的ONU的光路参数也会相应改变。示例性的，参见图2，假设OLT发送光功率恒定，第一装置1的光功率衰减值随温度升高而降低，即符合图5a的变化。如此，由于第一装置1所在光路分支(即图2所示的第一光路分支)中局部的光功率发生变化，第一光路分支整体的光功率也发生变化，即随着温度升高，第一光路分支对应的光功率衰减值降低。进而，在ONU1处处测量的接收光功率增大，即随着温度升高，ONU的接收光功率增大。

如此，可以根据不同ONU分别对应的光路参数的变化特征，确定不同ONU分别对应的光路参数的变化特征和哪一第一装置的参数变化特征匹配，进而确定不同ONU分别在哪一第一装置的光路分支上，进而确定不同ONU分别和哪一N级分光器连接。以ONU的光路参数为接收光功率为例，参见图2，ONU1的光路参数的变换特征为：随温度升高，ONU1的接收光功率增大，这意味着，ONU1所在光路分支的光功率衰减值随温度升高而降低，符合第一装置1的参数变化特征。因此，可以确定ONU1所在光路分支为第一装置1的光路分支，即图2所示的第一光路分支。类似的，ONU2的接收光功率随温度升高而增大，因此，确定ONU2所在光路分支同样也为第一光路分支。

本申请实施例提供的拓扑识别方法应用于PON系统。其中，本申请实施例在现有PON系统的基础上，新增第一装置和第二装置。本申请所适用的PON系统包括至少一个第一装置、与所述至少一个第一装置一一对应并连接的N级分光器、每一N级分光器连接的一个或多个ONU，N为正整数，所述第一装置的参数随环境要素发生变化。本申请实施例提供的拓扑识别方法，第二装置能够分别采集至少一个ONU的至少一个光路参数，并获取所述至少一个光路参数的变化特征，以根据所述至少一个光路参数的变化特征，获取PON的拓扑信息。由于ONU的光路参数的变化特征与第一装置的参数的变化相关联，所以，第二装置能够根据不同ONU分别对应的光路参数的变化特征确定不同ONU的光路参数的变化特征分别和哪一第一装置的参数变化特征匹配，进而确定不同ONU分别在哪一第一装置的光路分支上，以确定PON拓扑信息。可见，本申请实施例中，无需从哑资源读取信息，而是借助第一装置的参数变化特征，来影响ONU的光路参数的变化特征。如此，可以通过ONU的光路参数的变化特征获知该ONU对应的第一装置，进而获知PON拓扑信息。进一步的，无需人工管理PON拓扑，提升了管理PON拓扑的效率。

在一些实施例中，参见图4c，上述S4021可以具体实现为如下步骤：

S4021a、第二装置根据所述至少一个光路参数，获取每两个ONU之间的相似度或相异度。

具体的，将光路参数作为变量，该变量随环境要素发生变化，第二装置基于预设算法计算每两个OUN之间的相似度或相异度。可选的，第二装置基于预设算法计算ONU之间的相似度，或者，基于预设算法计算ONU之间的距离，并基于该距离反映ONU之间的相似度或相异度。

预设算法可以比如但不限于为皮尔逊相关系数(Pearson CorrelationCoefficient)算法、互信息/信息增益的算法，即信息论中用于计算两个随机变量的相关性程度的算法。这些算法可用于计算变量之间的相似度。预设算法还可以比如但不限于为明可夫斯基距离(或称明氏距离，闵氏距离)(Minkowski distance)算法、欧氏距离算法等。这些算法可以用于计算变量之间的距离，并基于这些距离反映变量之间的相似度或相异度。

如下以皮尔逊相关系数算法为例说明计算ONU1和ONU2之间相似度的方法。

可选的，皮尔逊相关系数算法中，采用如下公式计算ONU1和ONU2之间的相似度：

其中，X为ONU1的光路参数(比如接收光功率)，该光路参数为变量，且随环境要素发生变化，比如，环境要素为温度时，在不同温度下，该变量X的取值可能不同，比如，温度为37摄氏度时，变量X(接收光功率)的取值为10微瓦(μW)，温度为20摄氏度时，变量X(接收光功率)的取值为20微瓦(μW)。Y为ONU2的光路参数。E(X)表示变量X的数学期望。E²(X)表示E(X)*E(X)。X²表示X*X。

可选的，皮尔逊相关系数算法中，还可以如下公式计算ONU1和ONU2之间的相似度：

其中，N为采集的样本数目，即对于一个ONU来说，N为采集光路参数的次数。比如，8次采集光路参数，得到8个光路参数的数值，则N为8。

当然，还可以采用皮尔逊相关系数算法中的其他方式计算ONU之间的相似度。这里不再一一列举。

此外，这里不再一一列举其他计算相似度的算法以及具体计算方式，也不再一一列举其他计算距离的算法以及具体计算方式。

S4021b、第二装置基于所述每两个ONU之间的相似度或相异度，对所述至少一个ONU进行聚类，得到不同的簇。

其中，一个簇即一个聚类类别，一个簇包括一个或多个ONU。基于本申请实施例的方法，可以将ONU划分为多个簇。同一簇内部，任意两个ONU之间的相似度较高，比如，任意两个ONU之间的相似度高于相似度阈值。也就是说，同一簇内部，任意两个ONU之间的相异度较低。不同簇之间，ONU之间的相似度较低，即相异度较高。

具体的，第二装置基于聚类算法对多个ONU进行聚类。聚类算法比如可以但不限于基于密度的聚类算法，比如，谱聚类(spectral clustering)算法、k-means算法等。

如下以基于k-means聚类算法为例对计算ONU聚类的方法进行说明。

参见如下表1，为温度1-温度4下，ONU1至ONU13各自的接收光功率。

表1

其中，本申请实施例中的表格中以温度1-温度4分别为0摄氏度、10摄氏度、20摄氏度、30摄氏度为例，实际中，还可以在其他温度时采集ONU的光路参数。

其中，可以将上述表格中的数据(接收光功率)进行归一化。得到如下表2：

表2

使用k-means算法，假设k＝3，即将上述13个ONU分成三个簇(聚类类别)。

现抽取ONU2、ONU10、ONU13的值作为三个簇的种子，即初始化三个簇的中心点分别为ONU2：{-0.695，-0.706，-0.711，-0.719}，ONU13：{-0.735,-0.767,-0.801，-0.832}和ONU10：{-0.816，-0.861，-0.906，-0.946}。

下面，计算所有ONU分别对三个中心点的相异度，这里以欧氏距离度量相异度。计算结果如下表3所示：

表3

每一行对应一个ONU，针对一个ONU，从左到右依次表示该ONU到当前中心点的欧氏距离。比如，第一行的数据表示，ONU1到中心点ONU2的欧式距离为0.1123，ONU1到中心点ONU13的欧式距离为0.0901，ONU1到中心点ONU10的欧式距离为0.2808。

将每个ONU划分到最近的簇，示例性的，ONU1距离中心点ONU13的距离最近(为0.0901)，则将ONU1划分至ONU13对应的簇中。类似的，对于其他ONU，做如下聚类：

A簇：ONU2(中心点)，ONU3；

B簇：ONU10(中心点)，ONU1，ONU5，ONU6，ONU7，ONU11，ONU12；

C簇：ONU13(中心点)，ONU4，ONU8，ONU9。

可选的，为了聚类结果能够更加准确的反映不同ONU之间的区别，根据第一次聚类结果，调整各个簇的中心点。

作为一种可能的实现方式，根据A簇中的ONU，即ONU3计算A簇的新中心点，A簇的新中心点计算方式如下：

{(-0.695-0.717)/2＝-0.706，

(-0.706-0.722)/2＝-0.714，

(-0.711-0.729)/2＝-0.72，

(-0.719-0.735)/2＝-0.727}＝{-0.706，-0.714，-0.72，-0.727}。

类似的，用同样的方法，根据B簇中的ONU10、ONU1，ONU5，ONU6，ONU7，ONU11，ONU12可以得到B簇的新中心点。类似的，可以得到C簇的新中心点。

用调整后的新中心点再次进行聚类，可以得到第二次聚类结果。若第二次聚类结果与第一次聚类结果相同，则聚类结果收敛，可以输出聚类的结果。若第二次聚类结果与第一次聚类结果相差较大，则重复上述调整中心点和聚类的流程，直至某一次聚类结果和上一次聚类结果相差小于或等于两次聚类结果的阈值，得到最终的聚类结果。

S4021c、第二装置根据所述聚类的结果，获取所述PON的拓扑信息。

其中，属于第一聚类类别(簇)的ONU与第一N级分光器相连接，属于第二聚类类别的ONU与第二N级分光器相连。与所述第一N级分光器连接的第一装置的参数随所述环境要素的变化特性与所述第一簇的ONU的光路参数随所述环境要素的变化特征一致，与所述第二N级分光器连接的第一装置的参数随所述环境要素的变化特性与所述第二簇的ONU的光路参数随所述环境要素的变化特征一致。即同一簇中的ONU与同一个N级分光器连接，不同簇中的ONU通常与不同的N级分光器连接。且与某一N级分光器连接的第一装置所在光路分支上的一个或多个ONU的光路参数的变化特征，和该第一装置的参数的变化特征一致。示例性的，图2中，经计算，ONU1、ONU2属于同一簇，则可以判定ONU1和ONU2与同一个N级分光器连接。进一步的，第一装置1的参数变化特征与ONU1、ONU2的光路参数变化特征一致，且第一装置1连接分光器2。比如，随温度升高，ONU1、ONU2的接收光功率减小，第一装置1的衰减值随温度升高而升高。所以，可以视为与第一装置1连接的分光器2和ONU1、ONU2匹配，进而判定ONU1、ONU2均和分光器2连接，如此，可以得到PON拓扑的信息。

可以理解的是，本申请实施例中的网元(如第二装置)为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。结合本申请中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请实施例的技术方案的范围。

本申请实施例可以根据上述方法示例对第二装置进行功能单元的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能单元，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

图7示出了本申请实施例中提供的拓扑识别装置的一种示意性框图，该拓扑识别装置可以为上述的第二装置。该拓扑识别装置700可以以软件的形式存在，还可以为可用于设备的芯片系统。拓扑识别装置700包括：处理单元702和通信单元703。可选的，通信单元703还可以划分为发送单元(并未在图7中示出)和接收单元(并未在图7中示出)。其中，发送单元，用于支持拓扑识别装置700向其他网元发送信息。接收单元，用于支持拓扑识别装置700从其他网元接收信息。

可选的，拓扑识别装置700还可以包括存储单元701，用于存储拓扑识别装置700的程序代码和数据，数据可以包括不限于原始数据或者中间数据等。

处理单元702可以用于支持第二装置执行图4a中的S401、S402，和/或用于本文所描述的方案的其它过程。通信单元703用于支持第二装置和其他网元(例如上述ONU等)之间的通信，例如支持第二装置从ONU采集光路参数等。可选的，在将通信单元划分为发送单元和接收单元的情况下，发送单元，用于支持第二装置向其他网元发送信息。接收单元，用于支持第二装置从其他网元接收信息。比如，支持第二装置从ONU采集光路参数等，和/或用于本文所描述的方案的其它过程。

一种可能的方式中，处理单元702可以是控制器或图3所示的处理器201或处理器207，例如可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通用处理器，数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)，应用专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)，现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。

通信单元703可以是图3所示的通信接口204、还可以是收发电路等。存储单元701可以是图3所示的存储器203。

本领域普通技术人员可以理解：在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(Digital Subscriber Line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包括一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，数字视频光盘(Digital Video Disc，DVD))、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络设备(例如终端设备)上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个功能单元独立存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种拓扑识别方法，其特征在于，所述方法包括：

采集无源光网络PON中的至少一个ONU的至少一个光路参数，其中所述PON包括至少一个第一装置、与所述至少一个第一装置一一对应并连接的N级分光器、每一N级分光器连接的一个或多个光网络单元ONU，N为正整数，所述第一装置的参数随环境要素发生变化；

根据所述至少一个光路参数，获取PON的拓扑信息，所述光路参数随环境要素发生变化，且所述光路参数的变化与第一装置的参数的变化相关联；

根据所述至少一个光路参数，获取所述PON的拓扑信息，包括：

根据所述至少一个光路参数，获取每两个ONU之间的相似度；

基于所述每两个ONU之间的相似度或相异度，对所述至少一个ONU进行聚类，得到不同的簇；其中，一个簇包括一个或多个ONU；

根据所述聚类的结果，获取所述PON的拓扑信息。

2.根据权利要求1所述的拓扑识别方法，其特征在于，分别采集至少一个ONU的至少一个光路参数，包括：

在第一时段，采集所述至少一个ONU对应的光路参数；

在第二时段，采集所述至少一个ONU对应的光路参数。

3.根据权利要求1所述的拓扑识别方法，其特征在于，

属于第一簇的ONU与第一N级分光器相连接，属于第二簇的ONU与第二N级分光器相连。

4.根据权利要求3所述的拓扑识别方法，其特征在于，与所述第一N级分光器连接的第一装置的参数随所述环境要素的变化特性与所述第一簇的ONU的光路参数随所述环境要素的变化特征一致，与所述第二N级分光器连接的第一装置的参数随所述环境要素的变化特性与所述第二簇的ONU的光路参数随所述环境要素的变化特征一致。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的拓扑识别方法，其特征在于，所述环境要素包括温度、湿度、电气参数、光学参数、力、环境亮度、环境光强度中的一个或多个。

6.一种拓扑识别装置，其特征在于，所述装置包括：

存储器，用于存储计算机可读指令；

处理器，用于执行所述计算机可读指令，从而采集所述PON中的至少一个ONU的至少一个光路参数，其中所述PON包括至少一个第一装置、与所述至少一个第一装置一一对应并连接的N级分光器、每一N级分光器连接的一个或多个光网络单元ONU，N为正整数，所述第一装置的参数随环境要素发生变化；根据所述至少一个光路参数，获取PON的拓扑信息，所述光路参数随环境要素发生变化，且所述光路参数的变化与第一装置的参数的变化相关联；

所述处理器，用于根据所述至少一个光路参数，获取所述PON的拓扑信息，包括：用于根据所述至少一个光路参数，获取每两个ONU之间的相似度；基于所述每两个ONU之间的相似度或相异度，对所述至少一个ONU进行聚类，得到不同的簇；其中，一个簇包括一个或多个ONU；根据所述聚类的结果，获取所述PON的拓扑信息。

7.根据权利要求6所述的拓扑识别装置，其特征在于，所述处理器，用于分别采集至少一个ONU的至少一个光路参数，包括：用于在第一时段，采集所述至少一个ONU对应的光路参数；在第二时段，采集所述至少一个ONU对应的光路参数。

8.根据权利要求6所述的拓扑识别装置，其特征在于，属于第一簇的ONU与第一N级分光器相连接，属于第二簇的ONU与第二N级分光器相连。

9.根据权利要求8所述的拓扑识别装置，其特征在于，与所述第一N级分光器连接的第一装置的参数随所述环境要素的变化特性与所述第一簇的ONU的光路参数随所述环境要素的变化特征一致，与所述第二N级分光器连接的第一装置的参数随所述环境要素的变化特性与所述第二簇的ONU的光路参数随所述环境要素的变化特征一致。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的拓扑识别装置，其特征在于，所述环境要素包括温度、湿度、电气参数、光学参数、力、环境亮度、环境光强度中的一个或多个。

11.一种可读存储介质，其特征在于，包括程序或指令，当所述程序或指令被执行时，如权利要求1至5中任一项所述的无源光网络拓扑识别方法被实现。

12.一种拓扑识别系统，其特征在于，包括如权利要求6至10中任一项所述的第一装置、第二装置。

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