CN113395614A - 一种无源光网络系统及数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源光网络系统及数据传输方法，所述系统包括主网络设备，两个SFP型光网络单元设备，两个所述SFP型光网络单元设备与所述主网络设备连接，每个SFP型光网络单元设备包括一个无源光纤网络接口；两个分光器，每个分光器输出端接口分别与所述SFP型光网络单元设备的无源光纤网络接口连接，每个所述分光器输入端接口用于连接光线路终端。由此可见，通过引入连接在主网络设备上的双SFP型ONU，既将无源光网络引入了工业环网中，同时在工业环网的主网络设备上实现了基于SFP型ONU的TypeD保护机制，保证工业环网数据传输的安全性。

Description

一种无源光网络系统及数据传输方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种无源光网络系统及数据传输方法。

背景技术

无源光网络系统一般由光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)和光网络单元(ONU，Optical Network Unit)组成。这套系统可以应用于运营商网络和企业网络中。OLT负责在核心网侧提供二层业务的汇聚和分发，ONU负责在用户侧提供二层业务的接入和汇聚功能。在无源光网络系统中，为了保障设备的安全可靠，ITU-T规范定义了多种光网络设备保护方式，例如，TypeB、TypeC和TypeD保护方式。

SFP型ONU(或者称为SFP封装的ONU)是一种特殊的ONU设备，它是将ONU的PON MAC功能集成在SFP的光模块中。由于SFP型ONU设备体积受限，通常只有一个PON光接口用于和OLT相连。因此，无法实现需要两个PON光接口的TypeD的保护方式。而为了保证网络安全，尤其在工业网络领域，通常需要支持TypeD的保护功能以实现工业环网的安全可靠运行。这样就造成了SFP型ONU无法用于这种高安全性要求的领域。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的无源光网络系统及数据传输方法。

一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种无源光网络系统，所述系统包括：

主网络设备，

两个SFP型光网络单元设备，两个所述SFP型光网络单元设备与所述主网络设备连接，每个SFP型光网络单元设备包括一个无源光纤网络接口；

两个分光器，每个分光器输出端接口分别与两个所述SFP型光网络单元设备的无源光纤网络接口连接，每个所述分光器输入端接口用于连接光线路终端。

可选的，所述主网络设备为交换机，所述交换机用于建立子环网。

可选的，所述系统还包括1个光线路终端，所述光线路终端与两个所述分光器输入端接口连接。

可选的，所述系统还包括2个光线路终端，每个所述光线路终端与两个所述分光器输入端接口连接。

可选的，所述光线路终端连接主环网。

可选的，所述两个SFP型光网络单元设备中的一个SFP型光网络单元设备用于数据传输，另一个SFP型光网络单元设备处于备用状态。

另一方面，本申请通过本申请的另一实施例提供一种基于无源光网络的数据传输方法，所述方法用于如上述的任一项所述的无源光网络系统，所述两个所述SFP型光网络单元设备包括第一SFP型光网络单元设备和第二SFP型光网络单元设备；

所述方法包括：

在检测到所述第一SFP型光网络单元设备所在的分支光路异常时，将所述第一SFP型光网络单元设备的状态由有效状态转换为备用状态，使所述第一SFP型光网络单元设备停止传输数据；将所述第二SFP型光网络单元设备的状态由备用状态转换为有效状态，使所述第二SFP型光网络单元设备开始传输数据。

可选的，在检测到所述第一SFP型光网络单元设备所在的分支光路异常时，将所述第一SFP型光网络单元设备的状态由有效状态转换为备用状态之前，所述方法还包括：

对所述第一SFP型光网络单元设备和所述第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化。

可选的，所述对所述第一SFP型光网络单元设备和所述第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化，包括：

标记所述第一SFP型光网络单元设备的第一初始状态；

接收所述第二SFP型光网络单元设备的广播消息；

根据所述广播消息，获得所述第二SFP型光网络单元设备的第二初始状态；

根据所述第一初始状态和所述第二初始状态，对所述第一SFP型光网络单元设备和第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化。

可选的，所述根据所述第一初始状态和所述第二初始状态，对所述第一SFP型光网络单元设备和所述第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化，包括：

若所述第一初始状态和所述第二初始状态均为备用状态，判断所述第一SFP型光网络单元设备与所述第二SFP型光网络单元设备的Mac地址大小；

若所述第一SFP型光网络单元设备的Mac地址大于所述第二SFP型光网络单元设备的Mac地址，初始化所述第二SFP型光网络单元设备的状态为有效状态；

若所述第一SFP型光网络单元设备的Mac地址小于所述第二SFP型光网络单元设备的Mac地址，初始化所述第一SFP型光网络单元设备的状态为有效状态。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请的系统，包括主网络设备，两个SFP型光网络单元设备，两个所述SFP型光网络单元设备与所述主网络设备连接，每个SFP型光网络单元设备包括一个无源光纤网络接口；两个分光器，每个分光器输出端接口分别与两个所述SFP型光网络单元设备的无源光纤网络接口连接，每个所述分光器输入端接口用于连接光线路终端。由此可见，通过引入连接在主网络设备上的双SFP型ONU，在可以实现工业环网的主网络设备上实现基于SFP型ONU的TypeD保护机制，保证工业环网数据传输的安全性。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一种实施例中的无源光网络系统构架图；

图2是本发明一种实施例中的基于无源光网络的数据传输方法流程图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种无源光网络系统及数据传输方法，解决了现有的SFP型ONU设备不能应用于工业环网的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种无源光网络系统，包括主网络设备，两个SFP型光网络单元设备，两个所述SFP型光网络单元设备与所述主网络设备连接，每个SFP型光网络单元设备包括一个无源光纤网络接口；两个分光器，每个分光器输出端接口分别与两个所述SFP型光网络单元设备的无源光纤网络接口连接，每个所述分光器输入端接口用于连接光线路终端。

由此可见，通过引入连接在主网络设备上的双SFP型ONU，在可以实现工业环网的主网络设备上实现基于SFP型ONU的TypeD保护机制，保证工业环网数据传输的安全性。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种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这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

本实施例提供一种无源光网络系统，所述系统包括：

主网络设备，

两个SFP型光网络单元设备，两个所述SFP型光网络单元设备与所述主网络设备连接，每个SFP型光网络单元设备包括一个无源光纤网络接口；

两个分光器，每个分光器输出端接口分别与两个所述SFP型光网络单元设备的无源光纤网络接口连接，每个所述分光器输入端接口用于连接光线路终端。

在具体实施过程中，SFP型光网络单元设备(ONU，Optical Network Unit)是一种特殊的ONU设备，它是将ONU的PON MAC功能集成在SFP的光模块中，该模块可以插在指定的主网络设备上，使该主网络设备具备PON接口功能。因此，SFP型ONU支持网络侧为PON接口，用户侧接口为主网络设备提供的各类物理接口。SFP型ONU同主设备一起提供PON ONU各种接入功能，实现PON数据的接入和传输功能。

主网络设备可以是交换机，分光器可以是1：N的分光器。

在具体实施过程中，参见图1，可以将两个SFP型ONU(ONU1，ONU2)插入到交换机的两个SFP型接口内，ONU1，ONU2的无源光纤网络接口(PON接口)均同时与两个分光器的输出端接口连接，每个所述分光器输入端接口用于连接光线路终端，从而形成两个互相冗余的光纤链路，由于交换机可用于子环网，而光线路终端连接主环网，因此，本实施例的系统以实现TypeD的保护功能以实现工业环网的安全可靠运行，因此，本实施例提供的系统可用于工业环网。

作为一种可选的实施例，所述系统还包括1个光线路终端，所述光线路终端与两个所述分光器输入端接口连接。其组网简单，成本低，可用于企业专线接入业务和基站专线接入业务

作为另一种可选的实施例，参见图1，所述系统还包括2个光线路终端，每个所述光线路终端与两个所述分光器输入端接口连接。其光线路终端也实现了冗余，安全性更高。

在具体实施过程中，所述两个SFP型光网络单元设备中的一个SFP型光网络单元设备用于数据传输，另一个SFP型光网络单元设备处于备用状态，同时用于对SFP型光网络单元设备的状态进行监控，以便在发生光纤链路故障时，可切换链路，提高网络传输的安全性和可靠性。

在本实施例中，SFP型ONU是一款依附于主网络设备，同主网络设备组合快速提供PON网络业务接入能力的ONU。基于此类型ONU，实现了在PON网络中接入原有主设备，可以实现对原有网络的更新换代。

同时，基于本实施例的系统，可以快速的实现SFP型ONU支持TypeD保护功能。从而既实现了不改变原有用户侧网络结构的情况下，对原有网络进行基于PON的全光网络升级改造，同时又支持了PON网络独特的TypeD全光链路保护功能，提升了网络的安全性和可靠性。

在当前工业以太网架构中，赫斯曼型交换机通过组建环网很好的解决了工业网络对网络安全和可靠性的要求。但PON网络由于天生的树型组网特点，很难实现工业环网的组网模式。而将支持TypeD保护的SFP型ONU引入工业网络中，一方面通过双光链路实现了PON网络的高可靠性。同时将PON光网络的远距离传输、集中管理、高带宽和数据加密安全等多种特性引入到了工业网络中。而另一方面由于SFP型ONU依附于交换机，因此这种模式仍然保留了交换机支持建立环网的能力，使整个网络依然支持建立工业子环网。保障了工业网络的继承性和高可靠性。

实施例二

本实施提供了一种基于无源光网络的数据传输方法，所述方法用于实施例一的无源光网络系统，所述两个所述SFP型光网络单元设备包括第一SFP型光网络单元设备和第二SFP型光网络单元设备；

请参见图2，所述方法包括：

S101、在检测到所述第一SFP型光网络单元设备所在的分支光路异常时，将所述第一SFP型光网络单元设备的状态由有效状态转换为备用状态，使所述第一SFP型光网络单元设备停止传输数据；

S102、将所述第二SFP型光网络单元设备的状态由备用状态转换为有效状态，使所述第二SFP型光网络单元设备开始传输数据。

在具体实施过程中，实施例一中采用双SFP型ONU的方式实现TypeD型的保护机制。通过将两个SFP型ONU插入到同一个交换机设备上，因为每个ONU支持一个PON上联光口，从而从物理上实现了双光口上联。

在本实施例中，由于两个ONU设备从物理和功能逻辑上来说都是各自独立的，而TypeD保护功能需要两个光口协调一致才能实现，因此，在本实施例中设计了一套两个ONU之间的内部通信机制来保证TypeD功能的实现，这套机制可以基于LLDP协议。

下面具体介绍本实施例的方法的执行过程。

需要说明的是，S101与S102可以同时执行，也可以按照如下实施方式执行：

首先，执行S101，在检测到所述第一SFP型光网络单元设备所在的分支光路异常时，将所述第一SFP型光网络单元设备的状态由有效状态转换为备用状态，使所述第一SFP型光网络单元设备停止传输数据。

接下来，执行S102、将所述第二SFP型光网络单元设备的状态由备用状态转换为有效状态，使所述第二SFP型光网络单元设备开始传输数据。

在具体实施过程中，在设备运行阶段，可以保证第一SFP型光网络单元设备(ONU1)和第二SFP型光网络单元设备(ONU2)的TypeD状态，一个为Active(有效)，另一个为Standby(备用)。在本实施例中，处于Active状态的ONU1负责数据的转发，而处于Standby的ONU2不负责数据转发，只负责ONU状态的监控。

当ONU1检测到分支光路上出现告警后，此ONU1立刻将自身的TypeD状态设置为Standby，并停止转发业务数据。同时立刻发送Optional TLV消息中带有切换指示事件的LLDP消息通知处于Standby状态的ONU。

ONU2收到带有切换指示消息的LLDP消息后，立即将自己的TypeD状态转换为Active，同时开始转发业务数据报文。然后再将自己的Active状态通过LLDP消息广播出去。

基于以上步骤，可以实现ONU1和ONU2之间的TypeD保护功能。而且保护时间可以保证在50ms以内。以便在发生光纤链路故障时，可切换链路，提高网络传输的安全性和可靠性。

作为一种可选的实施例，在检测到所述第一SFP型光网络单元设备所在的分支光路异常时，将所述第一SFP型光网络单元设备的状态由有效状态转换为备用状态之前，所述方法还包括：

对所述第一SFP型光网络单元设备和所述第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化。

进一步的，所述对所述第一SFP型光网络单元设备和所述第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化，包括：

标记所述第一SFP型光网络单元设备的第一初始状态；

接收所述第二SFP型光网络单元设备的广播消息；

根据所述广播消息，获得所述第二SFP型光网络单元设备的第二初始状态；

根据所述第一初始状态和所述第二初始状态，对所述第一SFP型光网络单元设备和第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化。

进一步的，所述根据所述第一初始状态和所述第二初始状态，对所述第一SFP型光网络单元设备和所述第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化，包括：

若所述第一初始状态和所述第二初始状态均为备用状态，判断所述第一SFP型光网络单元设备与所述第二SFP型光网络单元设备的Mac地址大小；

若所述第一SFP型光网络单元设备的Mac地址大于所述第二SFP型光网络单元设备的Mac地址，初始化所述第二SFP型光网络单元设备的状态为有效状态；

若所述第一SFP型光网络单元设备的Mac地址小于所述第二SFP型光网络单元设备的Mac地址，初始化所述第一SFP型光网络单元设备的状态为有效状态。

在具体实施过程中，为了实现本实施例中对所述第一SFP型光网络单元设备和所述第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化，需要首先进行设备配置。

以两个光线路终端(OLT1，OLT2)为例，具体设备配置的方法包括：

1)在OLT1和OLT2上配置ONU1和ONU2的TypeD保护组，将不同PON口加入到此保护组中。

2)将ONU1和ONU2插入到交换机的两个SFP型接口内。在交换机上将这两个接口配置完全相同的业务属性。

3)ONU1和ONU2需要支持LLDP协议，在LLDP协议中增加私有的optional TLV域，用于在ONU1和ONU2之间传递与TypeD相关的状态信息。

接下来，对所述第一SFP型光网络单元设备和所述第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化：

当任一个ONU(例如ONU1)上电运行后，该ONU1会发送LLDP协议，广播自己是一个SFP型的ONU设备，在此LLDP协议中，通过Optional TLV消息字段，ONU1标明目前自己的TypeC状态为Standby状态(备用状态)。并丢弃所有从交换机侧收到的数据流。同时监控网络中的LLDP协议，寻找是否有相同的SFP型ONU设备。

在一定时间段内，如果ONU1没有发现其他SFP型的ONU设备，则标注自己为唯一的ONU设备，并将自己的TypeD状态标志为Active状态(有效状态)，并且周期性的通过LLDP协议向外广播自己的TypeD状态。此后ONU1将按照OLT1和OLT2的配置规则发送和接收数据流，实现ONU1与OLT1，OLT2的二层数据处理功能。

如果在一定时间段内，ONU1接收到了其他SFP型的ONU设备(例如ONU2)发送的带有私有Optional TLV的LLDP报文；如果ONU1自身的TypeD状态处于Active状态，同时ONU2的状态为Standby，则此ONU状态保持不变，并继续发送LLDP消息。

如果ONU1接收的LLDP报文中TypeD的状态为Active，而ONU1自身的TypeD状态为Standby，则此ONU1保持状态并周期发送LLDP消息。

如果ONU1接收的LLDP报文中TypeD的状态为Standby状态，而自身也处在Standby状态，则ONU1首先比较对方的Mac地址与自身的Mac地址大小。如果对方的Mac地址小，则自己保持Standby状态；如果自己的Mac地址小，则此ONU1将自己的状态修改为Active，并立即广播携带Active信息的LLDP消息给交换机。同时，此ONU1按照OLT的配置规则发送和接收数据流，实现ONU1与OLT的二层数据处理功能。

需要说明的是，本实施例的方法是基于实施例一的系统，因此，实施例一能实现的技术效果，在本实施例中也能实现，这里不再赘述。

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 (10)

1.一种无源光网络系统，其特征在于，所述系统包括：

主网络设备，

两个SFP型光网络单元设备，两个所述SFP型光网络单元设备与所述主网络设备通过插入主网络设备的SFP接口连接，每个SFP型光网络单元设备包括一个无源光纤网络接口；

两个分光器，每个分光器输出端接口分别与一个所述SFP型光网络单元设备的无源光纤网络接口连接，每个所述分光器输入端接口用于连接光线路终端。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主网络设备为交换机，所述交换机用于建立子环网。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括1个光线路终端，所述光线路终端与两个所述分光器输入端接口连接。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括2个光线路终端，每个所述光线路终端与两个所述分光器输入端接口连接。

5.如权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述光线路终端连接主网络。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两个SFP型光网络单元设备中的一个SFP型光网络单元设备用于数据传输，另一个SFP型光网络单元设备处于备用状态。

7.一种基于无源光网络的数据传输方法，其特征在于，所述方法用于如权利要求1-6的任一项所述的无源光网络系统，所述两个所述SFP型光网络单元设备包括第一SFP型光网络单元设备和第二SFP型光网络单元设备；

所述方法包括：

在检测到所述第一SFP型光网络单元设备所在的分支光路异常时，将所述第一SFP型光网络单元设备的状态由有效状态转换为备用状态，使所述第一SFP型光网络单元设备停止传输数据；

将所述第二SFP型光网络单元设备的状态由备用状态转换为有效状态，使所述第二SFP型光网络单元设备开始传输数据。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在检测到所述第一SFP型光网络单元设备所在的分支光路异常时，将所述第一SFP型光网络单元设备的状态由有效状态转换为备用状态之前，所述方法还包括：

对所述第一SFP型光网络单元设备和所述第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述第一SFP型光网络单元设备和所述第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化，包括：

标记所述第一SFP型光网络单元设备的第一初始状态；

接收所述第二SFP型光网络单元设备的广播消息；

根据所述广播消息，获得所述第二SFP型光网络单元设备的第二初始状态；

根据所述第一初始状态和所述第二初始状态，对所述第一SFP型光网络单元设备和第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一初始状态和所述第二初始状态，对所述第一SFP型光网络单元设备和所述第二SFP型光网络单元设备进行状态初始化，包括：

若所述第一初始状态和所述第二初始状态均为备用状态，判断所述第一SFP型光网络单元设备与所述第二SFP型光网络单元设备的Mac地址大小；

若所述第一SFP型光网络单元设备的Mac地址大于所述第二SFP型光网络单元设备的Mac地址，初始化所述第二SFP型光网络单元设备的状态为有效状态；

若所述第一SFP型光网络单元设备的Mac地址小于所述第二SFP型光网络单元设备的Mac地址，初始化所述第一SFP型光网络单元设备的状态为有效状态。

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