CN113794959A - 一种pon网络故障自动定位方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PON网络故障自动定位方法及其系统，该方法包括查询OLT状态和PON端口状态，若OLT状态和PON端口状态正常，则分析PON端口下ONU列表的在线状态，根据ONU列表的在线状态以及上下线记录判断是否为下联主干光纤故障或下联分支光纤故障，如不是，则进入ONU链路损耗分析状态；查询ONU设备的链路损耗，计算得出光链路损耗值，并根据光链路损耗值判断是否为入户光纤故障；查询ONU设备的性能参数，根据预设阈值与OLT采集单元采集的实际数值进行比较，若超出预设阈值，则确定为ONU故障。本发明的系统应用于上述的方法。本发明通过采集OLT/PON端口/ONU的性能参数，并结合ODN资源管理的数据分析技术，对PON网路的ODN线路故障进行分析和定位。

Description

一种PON网络故障自动定位方法及其系统
技术领域
本发明涉及PON网络技术领域，具体涉及一种PON网络故障自动定位方法以及应用该方法的故障自动定位系统。
背景技术
无源光网络(PON)由光线路终端(OLT)、光分配网(ODN)和光网络单元(ONU)三个部分组成。其中，OLT是用于连接光纤干线的终端设备，ONU是用户侧的设备，ODN为OLT和ONU之间提供光传输通道。
目前，在FTTH网中，ODN网络采用二级光分路器的架构，即使ODN可为下联主干光纤、下联分支光纤、以及入户光纤三段，如图1所示，根据目前行业内部统计，在PON网络的故障中大部分的故障是由于ODN线路故障造成的。但是ODN网络中光分路器是无源设备，无法进行运行状态采集，因此当ODN出现故障的时候，很难对故障进行定位和定界。
现有技术一提供一种通过光功率计来定位ODN故障的方法，对于PON网络的ODN线路故障的定位，目前常见的方式从采用手持式的光功率计，从ONU的入户段开始，沿着二级光分路器、一级光分分路器、PON端口，逐级向上排查ODN线路故障点，如图2所示。
现有技术一主要缺点是完全依靠人工排查的方式，无法通过系统来支撑，因此存在故障定位的周期长、运维效率低，人工成本高等缺点。
现有技术二提供一种ODN线路故障的定位方案，该方案是通过光时域反射仪(OTDR)设备，对ODN网络进行故障的分析，通过增加OTDR设备，对ODN线路进行检测，通过OTDR来分析光缆中断的位置。
现有技术二的主要缺点是：
(1)需要新的硬件投入，在机房部署光时域反射仪设备(OTDR)。
(2)需要对ODN网络进行改造；OTDR设备不能直接接入到ODN的网络中，测量信号会干扰业务正常使用。需要在PON端口下增加合波器(WDM)，在ONU的接收端增加滤波器。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种PON网络故障自动定位方法及其系统，该方法和系统通过OLT采集单元采集OLT/PON端口/ONU的性能参数，并结合ODN资源管理的数据分析技术，对PON网路的ODN线路故障进行定位和定界。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种PON网络故障自动定位方法，包括以下步骤：查询OLT状态和PON端口状态，进入OLT/PON故障分析状态，判断OLT设备或PON端口是否出现故障，如是，则确定为OLT故障或PON端口故障；若OLT状态和PON端口状态正常，则分析PON端口下ONU列表的在线状态，根据ONU列表的在线状态以及上下线记录判断是否为下联主干光纤故障或下联分支光纤故障，如不是，则进入ONU链路损耗分析状态；在ONU链路损耗分析状态中，查询ONU设备的链路损耗，计算得出光链路损耗值，并根据光链路损耗值判断是否为入户光纤故障；如不是入户光纤故障，则查询ONU设备的上下线记录，并记录其离线原因；查询ONU设备的性能参数，根据预设阈值与OLT采集单元采集的实际数值进行比较，若超出预设阈值，则确定为ONU故障。
进一步的方案是，在OLT故障分析状态中，通过Ping命令和使用SNMP协议，获取OLT设备的状态，若PING命令和SNMP GET均失败，则确定为OLT故障。
更进一步的方案是，在查询PON端口状态后，获取并查询PON端口列表，即获取OLT设备下所有业务板的PON端口列表，并分析PON端口的状态，若出现告警或者异常，则进入PON故障分析流程；其中，PON端口的状态参数为管理状态、激光器状态和PON端口的发射状态，当激光器状态处于未启用状态时，即标识PON端口没有开启，则确定为PON端口故障；将当前PON端口的发射光功率与预设的功率阈值进行比较，若超出预设的功率阈，则确定为PON端口故障。
更进一步的方案是，所述分析PON端口下ONU列表的在线状态，包括：若PON端口下的ONU设备全部不在线，通过对离线原因的分析，确定为下联主干光纤中断故障；若存在部分ONU设备在线，则确定不是下联主干光纤中断故障，进入二级光分路器下ONU分析状态。
更进一步的方案是，在二级光分路器下ONU分析状态中，获取二级光分路器下ONU列表：根据ODN资源管理单元采集到的信息，再结合PON端口下ONU列表，获取二级光分路器下已经注册的ONU列表；查询二级光分路器下ONU状态：查询二级光分路器下已注册ONU的列表，并进行状态分析，若已注册ONU列表中ONU设备全部不在线，通过对离线原因以及离线时间的分析，确定为下联分支光纤中断故障；若存在部分ONU设备在线，则确定不是下联分支光纤中断故障，跳转到ONU链路损耗分析状态。
更进一步的方案是，所述计算出实际的光链路损耗，并计算出光链路损耗偏差，包括：根据OLT采集单元采集到的PON端口的发射光功率以及ONU设备的接收光功率，计算出实际的光链路损耗，并计算出光链路损耗偏差；当光链路损耗偏差小于3dB时，则确定不是入户光纤故障；当光链路损耗偏差大于3dB时，则确定为入户光纤故障。
更进一步的方案是，预估的光链路损耗＝分光器损耗+活动接头插耗+光线路损耗+线路额外损耗；其中，分光器损耗＝一级和二级光分路器的最大损耗值之和；活动接头插耗＝活动接头数量*0.5dB；光线路损耗＝0.3dB*ONU测距距离(Km)；实际的ONU光链路损耗＝PON端口发射光功率-ONU接收光功率；光链路损耗偏差＝|ONU光链路损耗-预估光链路损耗|。
更进一步的方案是，所述查询ONU设备的上下线记录，并记录其离线原因，包括：由OLT采集单元获取PON端口下ONU设备的上下线记录，并记录ONU设备的离线原因，若离线原因为ONU设备掉电，则确定该ONU不是ODN故障下线；若离线原因不是ONU设备掉电，则确定该ONU为ODN线路故障。
一种PON网络故障自动定位系统，包括；OLT采集单元，所述OLT采集单元通过网络管理协议以定时轮询的方式采集OLT设备、PON端口以及ONU设备的性能参数；ODN资源管理单元，用于为OLT采集单元提供ODN资源的配置，进行光功率损耗预估；故障分析单元，用于根据OLT采集单元和ODN资源管理单元提供的基础数据，对PON网路的ODN线路故障进行分析和定位，并输出故障分析结果其中，PON网路的ODN线路故障包括OLT/PON端口故障、下联主干光纤故障、下联分支光纤故障、入户光纤故障、ONU故障。
进一步的方案是，所述ODN资源管理单元包括DF架、一级光分路器以及二级光分路器，所述DF架与所述一级光分路器连接，用于获取PON端口并绑定一级光分路器，所述一级光分路器分别与至少两个二级光分路器连接，用于获取二级光分路器下ONU列表。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、通过系统定期获取OLT/PON端口/ONU的性能参数，结合ODN资源管理的数据分析，可以快速、准确定位ODN线路故障的位置，不需要人工现场测量。
2、为运维人员提高了故障处理的效率，降低了运维成本。
3、对PON网络光纤链路故障进行定位，通过及时对故障进行排查，提升故障排查效率，也提升了网络的运营效率。
4、本发明不需要改造线路，无外接测试设备，成本低，可在现网应用，定位准确。
5、利用系统提供的信息进行联合诊断，可对PON网络和ODN线路进行全面诊断，从而实现故障的快速修复。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是现有技术中一种通过光功率计来定位ODN故障的方法的原理图。
图2是现有技术中一种ODN线路故障的定位方案的原理图。
图3是本发明一种PON网络故障自动定位方法实施例的流程图。
图4是本发明一种PON网络故障自动定位方法实施例中关于OLT采集单元和ODN资源管理单元的工作流程框图。
图5是本发明一种PON网络故障自动定位系统实施例的原理图。
图6是本发明一种PON网络故障自动定位系统实施例中OLT采集单元的原理图。
图7是本发明一种PON网络故障自动定位系统实施例中ODN资源管理单元的原理图。
具体实施方式
一种PON网络故障自动定位方法实施例：
如图3所示，一种PON网络故障自动定位方法，包括以下步骤：
步骤S1，查询OLT状态和PON端口状态，进入OLT/PON故障分析状态，判断OLT设备或PON端口是否出现故障，如是，则确定为OLT故障或PON端口故障。
步骤S2，若OLT状态和PON端口状态正常，则分析PON端口下ONU列表的在线状态，根据ONU列表的在线状态判断是否为下联主干光纤故障或下联分支光纤故障，如不是，则进入ONU链路损耗分析状态。
步骤S3，在ONU链路损耗分析状态中，查询ONU设备的链路损耗，计算得出光链路损耗值，并根据光链路损耗值判断是否为入户光纤故障。
步骤S4，如不是入户光纤故障，则查询ONU设备的上下线记录，并记录其离线原因。
步骤S5，查询ONU设备的性能参数，根据预设阈值与OLT采集单元采集的实际数值进行比较，若超出预设阈值，则确定为ONU故障。
在OLT故障分析状态中，通过Ping命令和使用SNMP协议，获取OLT设备的状态，若PING命令和SNMP GET均失败，则确定为OLT故障。
在查询PON端口状态后，获取并查询PON端口列表，即获取OLT设备下所有业务板的PON端口列表，并分析PON端口的状态，若出现告警或者异常，则进入PON故障分析流程。
其中，PON端口的状态参数为管理状态、激光器状态和PON端口的发射状态，当激光器状态处于未启用状态时，即标识PON端口没有开启，则确定为PON端口故障；将当前PON端口的发射光功率与预设的功率阈值进行比较，若超出预设的功率阈，则确定为PON端口故障。
在上述步骤S2中，分析PON端口下ONU列表的在线状态，包括：若PON端口下的ONU设备全部不在线，通过对离线原因的分析，确定为下联主干光纤中断故障；若存在部分ONU设备在线，则确定不是下联主干光纤中断故障，进入二级光分路器下ONU分析状态。
在二级光分路器下ONU分析状态中，具体包括：
获取二级光分路器下ONU列表：根据ODN资源管理单元采集到的信息，再结合PON端口下ONU列表，获取二级光分路器下已经注册的ONU列表。
查询二级光分路器下ONU状态：查询二级光分路器下已注册ONU的列表，并进行状态分析，若已注册ONU列表中ONU设备全部不在线，通过对离线原因以及离线时间的分析，确定为下联分支光纤中断故障；若存在部分ONU设备在线，则确定不是下联分支光纤中断故障，跳转到ONU链路损耗分析状态。
在上述步骤S3中，计算得出光链路损耗值，并计算出光链路损耗偏差，具体包括：根据OLT采集单元采集到的PON端口的发射光功率以及ONU设备的接收光功率，计算出实际的光链路损耗，并计算出光链路损耗偏差。
当光链路损耗偏差小于3dB时，则确定不是入户光纤故障；当光链路损耗偏差大于3dB时，则确定为入户光纤故障。
其中，预估的光链路损耗＝分光器损耗+活动接头插耗+光线路损耗+线路额外损耗。
分光器损耗＝一级和二级光分路器的最大损耗值之和；活动接头插耗＝活动接头数量*0.5dB；光线路损耗＝0.3dB*ONU测距距离(Km)。
实际的ONU光链路损耗＝PON端口发射光功率-ONU接收光功率。
因此，光链路损耗偏差＝|ONU光链路损耗-预估光链路损耗|。
在上述步骤S4中，查询ONU设备的上下线记录，并记录其离线原因，包括：由OLT采集单元获取PON端口下ONU设备的上下线记录，并记录ONU设备的离线原因，若离线原因为ONU设备掉电，则确定该ONU不是ODN故障下线；若离线原因不是ONU设备掉电，则确定该ONU为ODN线路故障。
在实际应用中，如图4所示，本发明的PON网络故障自动定位方法具体包括：
1、查询OLT状态：查询OLT的在线状态和告警状态，分析是否OLT出现了故障，如果出现故障，则进入OLT分析故障状态。
其中，通过Ping和SNMP，获取OLT的状态，如果PING和SNMP GET均失败，则判定为OLT故障。
2、查询PON端口列表：获取OLT下所有业务板的PON端口列表。
3、分析PON端口的状态，如果有告警或者异常，则进入PON故障分析状态。
其中，PON端口的参数为管理状态以及激光器状态，和PON端口的发射光功率，当激光器状态处于未启用状态时，则标识PON端口是没有开启的，判定为PON端口故障。
其中，PON端口的发射光功率根据厂家设备的功率阈值进行判断并预先录入到OLT采集单元，如果超出该阈值，也判定为PON端口故障。
4、如果OLT和PON端口状态都正常，则查询PON端口下的所有ONU列表。
5、查询PON端口下ONU的状态，分析在线状态。如果ONU全部不在线，通过对不在线原因和离线时间的分析，如果ONU的离线时间间隔小于2分钟，判断为下联主干光纤中断故障；如果有部分ONU在线或者离线时间间隔大于2分钟，则判断为不是下联主干光纤中断故障，转到查询二级光分路器下ONU分析流程。
6、获取二级光分路器下ONU列表：根据ODN资源管理系统的信息，再结合PON端口下ONU列表，获取二级关分路器下已经注册的ONU列表。
7、二级光分路器下ONU状态查询：查询二级光分路器下已注册ONU的列表，进行状态分析，如果是ONU全部不在线，分析离线原因，定位是下联分支光纤中断故障；如果部分ONU在线，则定位不是下联分支光纤中断故障，跳转到ONU链路损耗分析流程。
8、查询ONU链路损耗分析流程：根据ODN资源管理单元提供的ODN的线路情况，估算一个由ODN系统分析的光链路损耗值。
其中，预估光链路损耗＝分光器损耗+活动接头插耗+光线路损耗+线路额外损耗。
分光器损耗＝一级和二级光分路器的最大损耗值之和。
活动接头插耗＝活动接头数量*0.5dB。
光线路损耗＝0.3dB*ONU测距距离(Km)。
ONU光链路损耗＝PON端口发射光功率-ONU接收光功率。
光链路损耗偏差＝|ONU光链路损耗-预估光链路损耗|。
根据OLT采集单元中采集到的PON端口的发射光功率以及ONU的接收光功率，计算出实际的光链路损耗，并计算出光链路损耗偏差。
当光链路损耗偏差小于3dB时候，则判断不是为入户光纤故障；如果光链路损耗偏差大于3dB，则判断是入户光纤故障。
9、ONU上下线记录查询：查询ONU的上下线记录以及离线原因。
其中，ONU的上下线记录由OLT采集单元获取，获取PON端口下ONU的上下线记录，并记录ONU的离线原因，如果离线原因为ONU掉电，则判断该ONU不是因为ODN故障下线；如果离线原因不是ONU掉电，则判断为ODN线路故障。
10、查询ONU的性能参数，判断是否为ONU故障。其中，ONU的性能参数包含电压、偏置电流、光模块温度，根据ONU的设备厂家提供的阈值与OLT采集单元采集的实际数值进行比较，如果超出阈值，则判断ONU故障。
一种PON网络故障自动定位系统实施例：
如图5至图7所示，一种PON网络故障自动定位系统，包括；
OLT采集单元10，OLT采集单元10通过网络管理协议以定时轮询的方式采集OLT设备、PON端口以及ONU设备的性能参数，如表(1)所示：
表(1)
Figure BDA0003313054490000101
ODN资源管理单元20，用于为OLT采集单元10提供ODN资源的配置，进行光功率损耗预估。
故障分析单元30，用于根据OLT采集单元10和ODN资源管理单元20提供的基础数据，对PON网路的ODN线路故障进行分析和定位，并输出故障分析结果。
其中，PON网路的ODN线路故障包括OLT/PON端口故障、下联主干光纤故障、下联分支光纤故障、入户光纤故障、ONU故障，如表(2)所示：
表(2)
序号 故障 故障原因
1 OLT/PON端口故障 OLT或者PON端口故障
2 下联主干光纤故障 下联主干光纤中断或者一级光分路器故障
3 下联分支光纤故障 下联分支光纤中断或者二级光分路器器故障
4 入户光纤故障 入户光纤故障
5 ONU故障 掉电/光模块故障/光功率损耗过大/设备故障
ODN资源管理单元20包括DF架、一级光分路器以及二级光分路器，DF架与一级光分路器连接，用于获取PON端口并绑定一级光分路器，一级光分路器分别与至少两个二级光分路器连接，用于获取二级光分路器下ONU列表。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、通过系统定期获取OLT/PON端口/ONU的性能参数，结合ODN资源管理的数据分析，可以快速、准确定位ODN线路故障的位置，不需要人工现场测量。
2、为运维人员提高了故障处理的效率，降低了运维成本。
3、对PON网络光纤链路故障进行定位，通过及时对故障进行排查，提升故障排查效率，也提升了网络的运营效率。
4、本发明不需要改造线路，无外接测试设备，成本低，可在现网应用，定位准确。
5、利用系统提供的信息进行联合诊断，可对PON网络和ODN线路进行全面诊断，从而实现故障的快速修复。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种PON网络故障自动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
查询OLT状态和PON端口状态，进入OLT/PON故障分析状态，判断OLT设备或PON端口是否出现故障，如是，则确定为OLT故障或PON端口故障；
若OLT状态和PON端口状态正常，则分析PON端口下ONU列表的在线状态，根据ONU列表的在线状态以及上下线记录判断是否为下联主干光纤故障或下联分支光纤故障，如不是，则进入ONU链路损耗分析状态；
在ONU链路损耗分析状态中，查询ONU设备的链路损耗，计算得出光链路损耗值，并根据光链路损耗值判断是否为入户光纤故障；
如不是入户光纤故障，则查询ONU设备的上下线记录，并记录其离线原因；
查询ONU设备的性能参数，根据预设阈值与OLT采集单元采集的实际数值进行比较，若超出预设阈值，则确定为ONU故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在OLT故障分析状态中，通过Ping命令和使用SNMP协议，获取OLT设备的状态，若PING命令和SNMP GET均失败，则确定为OLT故障。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
在查询PON端口状态后，获取并查询PON端口列表，即获取OLT设备下所有业务板的PON端口列表，并分析PON端口的状态，若出现告警或者异常，则进入PON故障分析流程；
其中，PON端口的状态参数为管理状态、激光器状态和PON端口的发射状态，当激光器状态处于未启用状态时，即标识PON端口没有开启，则确定为PON端口故障；将当前PON端口的发射光功率与预设的功率阈值进行比较，若超出预设的功率阈，则确定为PON端口故障。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分析PON端口下ONU列表的在线状态，包括：
若PON端口下的ONU设备全部不在线，通过对离线原因的分析，确定为下联主干光纤中断故障；若存在部分ONU设备在线，则确定不是下联主干光纤中断故障，进入二级光分路器下ONU分析状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
在二级光分路器下ONU分析状态中，获取二级光分路器下ONU列表：根据ODN资源管理单元采集到的信息，再结合PON端口下ONU列表，获取二级光分路器下已经注册的ONU列表；
查询二级光分路器下ONU状态：查询二级光分路器下已注册ONU的列表，并进行状态分析，若已注册ONU列表中ONU设备全部不在线，通过对离线原因以及离线时间的分析，确定为下联分支光纤中断故障；若存在部分ONU设备在线，则确定不是下联分支光纤中断故障，跳转到ONU链路损耗分析状态。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算得出光链路损耗值，并计算出光链路损耗偏差，包括：
根据OLT采集单元采集到的PON端口的发射光功率以及ONU设备的接收光功率，计算出实际的光链路损耗，并计算出光链路损耗偏差；
当光链路损耗偏差小于3dB时，则确定不是入户光纤故障；当光链路损耗偏差大于3dB时，则确定为入户光纤故障。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
预估的光链路损耗＝分光器损耗+活动接头插耗+光线路损耗+线路额外损耗；
其中，分光器损耗＝一级和二级光分路器的最大损耗值之和；活动接头插耗＝活动接头数量*0.5dB；光线路损耗＝0.3dB*ONU测距距离(Km)；
实际的ONU光链路损耗＝PON端口发射光功率-ONU接收光功率
光链路损耗偏差＝|ONU光链路损耗-预估光链路损耗|。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述查询ONU设备的上下线记录，并记录其离线原因，包括：
由OLT采集单元获取PON端口下ONU设备的上下线记录，并记录ONU设备的离线原因，若离线原因为ONU设备掉电，则确定该ONU不是ODN故障下线；若离线原因不是ONU设备掉电，则确定该ONU为ODN线路故障。
9.一种PON网络故障自动定位系统，其特征在于，包括：
OLT采集单元，所述OLT采集单元通过网络管理协议以定时轮询的方式采集OLT设备、PON端口以及ONU设备的性能参数；
ODN资源管理单元，用于为OLT采集单元提供ODN资源的配置，进行光功率损耗预估；
故障分析单元，用于根据OLT采集单元和ODN资源管理单元提供的基础数据，对PON网路的ODN线路故障进行分析和定位，并输出故障分析结果其中，PON网路的ODN线路故障包括OLT/PON端口故障、下联主干光纤故障、下联分支光纤故障、入户光纤故障、ONU故障。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：
所述ODN资源管理单元包括DF架、一级光分路器以及二级光分路器，所述DF架与所述一级光分路器连接，用于获取PON端口并绑定一级光分路器，所述一级光分路器分别与至少两个二级光分路器连接，用于获取二级光分路器下ONU列表。
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