CN113382324B - Gpon&epon模式可切换的方法及双模olt头端设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GPON&EPON模式可切换的方法，在自动切换模式下，该方法包括以下步骤：在当前工作模式为GPON模式时，若有光网络单元ONU注册或者掉线，则判断当前是否有GPON类型的光网络单元ONU在运行，若否，则光线路终端OLT切换到EPON模式；在当前工作模式为EPON模式时，若有光网络单元ONU注册或者掉线，根据多点控制协议MPCP交互的情况判断当前是否有EPON类型的光网络单元ONU在运行，若否，则光线路终端OLT切换到GPON模式。本发明实现了EPON/GPON模式的灵活切换方式，方便工程使用。

Description

GPON&EPON模式可切换的方法及双模OLT头端设备
技术领域
本发明涉及无源光网络（PON）领域，尤其涉及一种GPON&EPON模式可切换的方法及双模OLT头端设备。
背景技术
PON（Passive Optical Network无源光网络）系统是由OLT（Optical LineTerminal光线路终端）、ODN（Optical Distribution Network光分配网络）和ONU（OpticalNetwork Unit光网络单元）三部分组成的。PON又分为EPON（以太网无源光网络）和GPON（吉比特无源光网络），一般来讲，EPON 和 GPON 两种光纤网络技术在现网都应用广泛，GPON与EPON处于共存的状态。随着EPON和GPON两种光纤网络技术的广泛应用，这两种技术融合的需求就变得日益强烈，部署了双模ONU后，解决了运营商部署混合模式的问题。
虽然 GPON 相较于 EPON 存在一些优势，但它也存在相当多问题。目前仍有相当部分用户进行EPON部署，另外因为前期大规模的EPON产品部署，也存在扩容更换的需求。但是现有技术中，如图1所示，在对网络EPON/GPON升级时，只能直接更换OLT。
发明内容
本发明针对现有网络EPON/GPON更换时，需要重新更换设备的问题，提供一种可实现双模OLT设备的模式切换的方法及双模OLT头端设备。
本发明所采用的技术方案是：
提供一种GPON&EPON模式可切换的方法，在自动切换模式下，该方法包括以下步骤：
在当前工作模式为GPON模式时，若有光网络单元ONU注册或者掉线，则判断当前是否有GPON类型的光网络单元ONU在运行，若否，则光线路终端OLT切换到EPON模式；
在当前工作模式为EPON模式时，若有光网络单元ONU注册或者掉线，根据多点控制协议MPCP交互的情况判断当前是否有EPON类型的光网络单元ONU在运行，若否，则光线路终端OLT切换到GPON模式。
接上述技术方案，初始工作模式默认为GPON模式或者EPON模式中的一种。
接上述技术方案，在当前工作模式为GPON模式时，GPON类型的光网络单元ONU存在7 种状态：初始状态、待机状态、序列号状态、测距状态、运行状态、POPUP 状态和紧急停止状态，若有光网络单元ONU注册或者掉线，具体通过光线路终端OLT判断是否有GPON类型的光网络单元ONU处于运行状态，若是，则不切换工作模式。
接上述技术方案，在当前工作模式为EPON模式时，若有EPON类型的光网络单元ONU注册，则光线路终端OLT通过多点控制协议MPCP判断是否收到注册确认的报文，若是，则不切换工作模式。
接上述技术方案，在当前工作模式为EPON模式时，若有EPON类型的光网络单元ONU掉线，则光线路终端OLT通过多点控制协议MPCP判断是否还有EPON类型的其他光网络单元ONU在运行，若是，则不切换工作模式。
接上述技术方案，在手动切换模式下，强制控制光线路终端OLT工作在EPON或者GPON模式。
接上述技术方案，当设备重启时，运行在重启前的工作模式下，检测光网络单元ONU的注册情况，如当前工作模式下无相应光网络单元ONU注册，且模式切换状态位为初始状态位0，则切换光线路终端OLT的工作模式，置模式切换状态位为1；
如当前工作模式下有相应光网络单元ONU注册，则正常运行；
如当前工作模式下无相应光网络单元ONU注册，且模式切换状态位非0，则不继续切换。
接上述技术方案，当链路上的光网络单元ONU发生信号中断或者重新链接上时，判断在当前工作模式下有无相应的光网络单元ONU注册，若否，则置模式切换状态位为初始状态位0，并进行工作模式切换，若是，则不进行相关动作。
本发明还提供一种GPON&EPON模式可切换的双模OLT头端设备，包括：
PON芯片模块，其内集成EPON和GPON控制器，用于执行上述技术方案所述的GPON&EPON模式可切换的方法。
接上述技术方案，该PON芯片模块还包括一晶振，在GPON/EPON不同的工作模式下，晶振工作频率不同。
本发明产生的有益效果是：本发明通过光线路终端OLT在GPON/EPON不同的工作模式下，自动判断是否有相应类型的光网络单元ONU运行从而实现工作模式的切换，实现了EPON&GPON双模OLT设备软硬件系统的统一，避免了设备的重复投资，实现了EPON/GPON模式的灵活切换方式，方便工程使用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有EPON/GPON切换方式；
图2是本发明的EPON/GPON切换方式；
图3是本发明实施例GPON&EPON模式可切换的方法流程图一；
图4是本发明实施例GPON&EPON模式可切换的方法流程图二；
图5是本发明实施例ONU的链路光纤信号中断/插上时，触发自动切换的机制的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例对光线路终端OLT的切换模式实现了自动和手动两种方式，手动方式时，根据需要，强制OLT工作在EPON或者GPON模式；自动模式时，OLT头端会对光网络上的设备进行检测，根据PON的注册流程，OLT在当前工作模式下，如果没有相应类型的ONU注册上来，则认为需要切换工作模式。
图2为本发明的使用场景，在部署OLT的位置，用双模OLT替代传统的EPON/GPONOLT,在今后需要更换OLT时，则减少了重复的部署和购买活动，只需要切换OLT模式即可，方便，快捷。即凡是涉及到EPON OLT部署的场景下，都建议部署双模OLT，双模 OLT 的实现是可以有效缩小 EPON 和 GPON 的建网差异，减少网络升级的重复投资，同时对运营商统一网络部署、运维界面和业务体验起到了促进作用。双模OLT可从另一个角度更快推动两大主流光纤接入技术走向融合。
如图3所示，本发明实施例GPON&EPON模式可切换的方法，在自动切换模式下，在当前工作模式为GPON模式时，该方法包括以下步骤：
S101、判断是否有光网络单元ONU注册或者掉线，若是，则执行步骤S102；若否，继续保持在GPON模式，不切换；
S102、判断当前是否有GPON类型的光网络单元ONU在运行，若否，执行步骤S103；
S103、光线路终端OLT切换到EPON模式。
在当前工作模式为EPON模式时，该方法包括以下步骤：
S201、判断是否有光网络单元ONU注册或者掉线，若是，则执行步骤S202；若否，继续保持在EPON模式，不切换；
S202、根据多点控制协议MPCP交互的情况判断当前是否有EPON类型的光网络单元ONU在运行，若否，则执行步骤S203；若是，继续保持在EPON模式，不切换；
S203、光线路终端OLT切换到GPON模式。
双模OLT运行在不同模式下时，可分别对EPON/GPON ONU进行注册/授权/业务，对于授权/业务功能部分，与单一模式的EPON/GPON OLT并无太大区别。
双模OLT的实现主要是调用和判断了EPON/GPON模式下的注册状态，然后去系统进行模式更改，重启OLT以新的模式运行。
GPON的注册，GPON ONU激活过程在 OLT 的控制之下执行，ONU响应OLT发来的初始化消息，具体过程是通过状态和状态转移中的功能行为来规范。ONU存在7 种状态：初始状态（O1）、待机状态（O2）、序列号状态（O3）、测距状态（O4）、运行状态（O5）、POPUP 状态（O6）和紧急停止状态（O7）。
EPON的注册，EPON系统中多点控制协议（MPCP）定义了点到多点光网络的MAC控制机制，它能实现ONU测距并注册到 EPON系统中，同时能完成多个ONU 接入OLT 的控制。MPCP功能是基于专门的协议数据报文完成, 根据 IEEE802.3ah 标准，MPCP 为实现 ONU注册定义了几种 MAC 控制帧。
OLT运行时，接收到切换模式指令（手动/自动），记录当前模式，切换另一种模式加载运行，完成模式切换，系统中的ONU在另一种模式下完成注册过程，并转发数据业务。
图4是双模OLT EPON&GPON的模式切换流程图，对于双模OLT设备的模式切换，本发明根据实际应用的需要，提出并实现了手动切换与自动切换两种切换模式。
手动模式，即强制配置双模OLT的当前运行模式，无法自动切换模式；自动切换则是根据OLT设备连接的终端ONU信息，自己判断终端ONU的模式情况，来切换OLT头端自身的运行模式。
GPON模式时，判断ONU设备状态，可判出GPON模式下是否有GPON类型的ONU激活注册，否则认为GPON模式下，无ONU注册，双模OLT进行模式切换，切换到EPON模式。本发明实施例中设定在ONU处于O5状态（即运行状态）进行判断，OLT检测并记录ONU是否到达O5状态，如果有存在O5状态的ONU，则认为GPON ONU注册成功。同时考虑到ONU状态可能存在变化的可能，软件中设计时，将ONU注册或者掉线状态（第一个上线，及最后一个掉线）作为工作模式自动切换的触发事件。
EPON模式时，判断MPCP交互的情况，可判断出ONU自动发现流程是否完成，也即可判断EPON模式下是否有EPON类型的ONU注册，在OLT收到注册确认的报文后，判断存在EPONONU，否则认为EPON模式下，无ONU注册，双模OLT需要切换模式至GPON模式。本发明实施例中，OLT根据接收到ONU的注册ACK报文进行判断，OLT检测并记录OLT是否收到注册ACK报文，如果有，则认为EPON ONU注册成功，同时考虑到ONU状态可能存在变化的可能，软件中设计时，对ONU注册或者掉线状态（第一个上线，及最后一个掉线）作为工作模式自动切换的触发事件。
EPON/GPON模式下判断有无ONU注册，根据ONU的注册状态来进行判断，在此基础上，根据场景自动切换的实现如下：
为了防止OLT设备未接光纤的极端情况，设备切换模式前，会设置一个模式切换状态位，这个状态位就是标明设备是否有过倒换动作，如果已经有过倒换动作，则无需反复倒换，这个状态位会通过光纤链路（主干光纤）的变化，来重置，此时如果当前模式下没有ONU注册，链路又产生变化，则认为设备在另外模式下有ONU动作，需进行模式切换，在切换前，将该模式切换状态位重置，切换状态。
具体地，OLT设备重启，其还运行在重启前的模式下，开始检测ONU的注册情况，如当前模式下无ONU注册，查看模式切换状态位，若初始状态位为0，则切换OLT的工作模式（如原来是GPON模式，则切换到EPON模式，反之，则由原来的EPON模式切换到GPON模式），并置模式切换状态位为1，可防止2种模式下都没有ONU注册而导致OLT反复切换。OLT模式切换后，如有ONU注册，则正常运行，如无ONU注册，判断模式切换状态位非0，则不继续切换。
如图5所示，连接ONU的链路光纤信号中断/插上（设备重启）时，触发自动切换的机制，并判断在当前模式下有无ONU注册，如没有ONU注册，则此时置模式切换状态位为0，进行模式切换，若有ONU注册则设备正常运行，不进行相关动作。
另外，设备复位重启、断电重启时是不会进行状态切换的，因为此时程序加载时，没有状态切换指令的写入，加载的程序也就不会发生更改。
本发明实施例还提供一种GPON&EPON模式可切换的OLT头端设备，在此基础上实现EPON&GPON OLT的软硬件统一，设备通过切换命令即可实现EPON/GPON模式的运行，兼容下接EPON/GPON ONT终端的不同情况，该双模OLT头端工作在GPON/EPON模式时，分别遵循ITU-T G.984标准和IEEE823.ah标准。
双模OLT头端设备主要包括PON芯片模块，其内最核心的部件为PON芯片，内部包含EPON和GPON两种控制器，主要用于执行上述实施例的GPON&EPON模式可切换的方法。该PON芯片内还集成ICF(互联功能)模块和CPU子系统，其中CPU子系统主要进行协议的互操作及控制通道管理，EPON/GPON控制器、PON接口及NNI接口进行数据信号的接收/转发及相应的处理。
本发明的PON芯片支持EPON&GPON模式，但因为EPON和GPON转发报文的速率区别，所以对晶振的频率要求不一致，当OLT工作在不同的PON模式时，需要输入不同的晶振频率，对此问题，一般是采用2套不同的晶振方案，在设备启动时根据不同的模式选择启用不同的晶振。本发明实施例中采用一种可控制的晶振方案，通过软件控制来实现不同的晶振频率，从而满足不同模式的晶振频率需求，在OLT切换模式的时候，即下发命令控制晶振的频率，相关配置保存在设计的EEPROM中进行保存，设备启动时直接从EEPROM中读取参数，使得PON模式与晶振频率保持一致，从而使得PON的模式切换顺利进行。
本发明实施例的双模OLT头端设备采用的PON芯片可选用BCM 68620系列芯片，支持EPON/GPON及其它PON模式，本发明用到的EPON/GPON模式功能，通过外围器件选型设计，是EPON&GPON模式在一套软硬件设备上实现，BCM68620是一种高性能的单芯片，经济高效的OLT-PON-MAC SoC，支持GPON和EPON等模式，集成了NNI SerDes和MAC接口、ICF（互连功能）、PON MAC、和突发模式PON-SerDes接口。ICF模块包含TFB、IWF和RSM模块。TFB提供过滤和缓冲NNI接口。IWF提供交互工作函数，RSM提供GPON的重新组装。NNI以太网接口支持SGMII、HSGMII（2.5 Gbps）和10 Gbps XFI、KR和12.5 Gbps接口。PON芯片通过NNI接口和PCIe接口与交换芯片相联，进行配置和数据通信转发。
该双模OLT头端设备还包括内存、Flash、交换芯片、光模块等，其中内存和Flash选用DDR3高频存储芯片，选用足够系统运行的规格。交换芯片包含了报文buffer，Serdes接口，媒体访问控制器，地址管理模块，L2/L3模块功能，同时交换芯片集成CPU的设计，支持SNMP，STP/RSTP等功能，本发明选用交换集成CPU，提高了芯片及产品的集成度，减少了PCB布线及外围器件使用，减轻了软件适配的工作，其它辅助模块和功能，都采用模块化设计，在模块化开发，功能移植等，都提高了便利性，便于开发和维护。光模块由发射和接收两部分组成。发送部分的原理为：当一定码速率的电信号输入到内部的驱动芯片并进行处理后，将驱动激光器发射出对应速率的调制光信号，同时发射端的内部存在一个光功率自动控制电路（APC），保持输出的光信号功率趋于稳定。接收部分的原理是：当一定码速率的光信号输入进来后通过 APD 将其转换成电信号，再经前置放大器进行调整输出相应码速率的电信号。EPON与 GPON使用的光模块各不相同，两种光模块性能做一比较，如下表1所示：
表1：EPON与 GPON光模块参数
参数 EPON光模块 GPON光模块
最小发射光功率（dBm） 2 1.5
最大发射光功率（dBm） 7 5
最小接收灵敏度（dBm） -27 -28
过载（dBm） -8 -8
由上表主要性能指标可以得出：GPON OLT 光模块的性能高于 EPON OLT光模块，所以本发明实施例中双模 OLT的光模块选择选用GPON OLT 的光模块。
综上，本发明的OLT设备在启动时可加载不同的驱动程序，实现GPON/EPON模式的不同运行，EPON和GPON模式相对独立，一旦设备以EPON/GPON模式运行起来后，基本就是EPON和GPON OLT，只是在运行的程序中根据需要加入切换判断，及切换后不同驱动的引导功能，而切换判断根据2种不同切换方式，判断条件及切换前动作会由所不同，在手动切换时，设备只需判断当前模式，如果模式不同，则允许切换，否则，无法切换当前OLT模式；自动切换模式时，判断ONU注册状态，当前没有ONU注册，则切换OLT模式。本发明避免了设备的重复投资，实现了EPON/GPON模式的灵活切换方式，方便工程使用。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种GPON&EPON模式可切换的方法，其特征在于，在自动切换模式下，该方法包括以下步骤：
在当前工作模式为GPON模式时，若有光网络单元ONU注册或者掉线，则判断当前是否有GPON类型的光网络单元ONU在运行，若否，则光线路终端OLT切换到EPON模式；
在当前工作模式为EPON模式时，若有光网络单元ONU注册或者掉线，根据多点控制协议MPCP交互的情况判断当前是否有EPON类型的光网络单元ONU在运行，若否，则光线路终端OLT切换到GPON模式。
2.根据权利要求1所述的GPON&EPON模式可切换的方法，其特征在于，初始工作模式默认为GPON模式或者EPON模式中的一种。
3.根据权利要求1所述的GPON&EPON模式可切换的方法，其特征在于，在当前工作模式为GPON模式时，GPON类型的光网络单元ONU存在7 种状态：初始状态、待机状态、序列号状态、测距状态、运行状态、POPUP 状态和紧急停止状态，若有光网络单元ONU注册或者掉线，具体通过光线路终端OLT判断是否有GPON类型的光网络单元ONU处于运行状态，若是，则不切换工作模式。
4.根据权利要求1所述的GPON&EPON模式可切换的方法，其特征在于，在当前工作模式为EPON模式时，若有EPON类型的光网络单元ONU注册，则光线路终端OLT通过多点控制协议MPCP判断是否收到注册确认的报文，若是，则不切换工作模式。
5.根据权利要求1所述的GPON&EPON模式可切换的方法，其特征在于，在当前工作模式为EPON模式时，若有EPON类型的光网络单元ONU掉线，则光线路终端OLT通过多点控制协议MPCP判断是否还有EPON类型的其他光网络单元ONU在运行，若是，则不切换工作模式。
6.根据权利要求1所述的GPON&EPON模式可切换的方法，其特征在于，在手动切换模式下，强制控制光线路终端OLT工作在EPON或者GPON模式。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的GPON&EPON模式可切换的方法，其特征在于，当设备重启时，运行在重启前的工作模式下，检测光网络单元ONU的注册情况，如当前工作模式下无相应光网络单元ONU注册，且模式切换状态位为初始状态位0，则切换光线路终端OLT的工作模式，置模式切换状态位为1；
如当前工作模式下有相应光网络单元ONU注册，则正常运行；
如当前工作模式下无相应光网络单元ONU注册，且模式切换状态位非0，则不继续切换。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的GPON&EPON模式可切换的方法，其特征在于，当链路上的光网络单元ONU发生信号中断或者重新链接上时，判断在当前工作模式下有无相应的光网络单元ONU注册，若否，则置模式切换状态位为初始状态位0，并进行工作模式切换，若是，则不进行相关动作。
9.一种GPON&EPON模式可切换的双模OLT头端设备，其特征在于,包括：
PON芯片模块，其内包括EPON和GPON控制器，用于执行权利要求1所述的GPON&EPON模式可切换的方法。
10.根据权利要求9所述的GPON&EPON模式可切换的双模OLT头端设备，其特征在于,该PON芯片模块还包括一晶振，在GPON/EPON不同的工作模式下，晶振工作频率不同。
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