CN114339487B

CN114339487B - 一种多端口gpon olt系统及其管理控制方法

Info

Publication number: CN114339487B
Application number: CN202111592829.1A
Authority: CN
Inventors: 胡耀彬; 黄官松
Original assignee: Guangzhou V Solution Telecommunication Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou V Solution Telecommunication Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2041-12-23
Also published as: CN114339487A

Abstract

本发明公开了一种多端口GPON OLT系统及其管理控制方法，其中多端口GPON OLT系统包括采用socket连接方式进行连接的N个独立系统，实现对各个独立系统的统一管理；其中每个独立系统包括一个PON芯片、一个内部集成有switch芯片的CPU以及外围电路；所述的PON芯片通过PCle接口与CPU通信连接，形成一个内部的管理系统；每个独立系统由所述的PON芯片引出x个PON端口，所述的CPU引出y个千兆端口；各个独立系统分别引出一个用于相邻的两个独立系统之间的业务数据交换的高速数据通道，和一个用于与内部switch芯片电连接的SGMII通道，组成内部私有通信通道；N个独立系统堆叠形成一个n*x个PON端口、n*y个千兆端口；将其中一个独立系统作为主系统，其余的独立系统作为从系统。

Description

一种多端口GPON OLT系统及其管理控制方法

技术领域

本发明涉及无源光通信技术领域，更具体的，涉及一种多端口GPON OLT系统及其管理控制方法。

背景技术

OLT设备是重要的局端设备，可以与前端(汇聚层)交换机用网线相连，转化成光信号，用单根光纤与用户端的分光器互联；实现对用户端设备ONU的控制、管理、测距；并和ONU设备一样，是光电一体的设备。

但由于盒式OLT设备受限于体积以及成本，传统的盒式OLT设备一般仅采用了一个CPU加上一个switch芯片再搭配一个PON芯片的方案进行开发实现，基本上可用的端口(PON接口)数较少，一般以4PON口以及8PON口为主。如果需要在单台设备上集成更多的PON口(如16PON)，必须使用专门型号芯片来进行开发，而这些专门型号的高规格芯片价格往往较为高昂。

如何降低多端口OLT产品的生产成本，提高产品竞争力，已经成为行业亟需解决的问题。

发明内容

本发明为了解决以上现有技术存在的不足与缺陷的问题，提供了一种多端口GPONOLT系统及其管理控制方法，其能降低OLT产品的成本，提高其市场竞争力。

为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：

一种多端口GPON OLT系统，包括采用socket连接方式进行连接的N个独立系统，实现对各个独立系统的统一管理；

其中每个独立系统包括一个PON芯片、一个内部集成有switch芯片的CPU以及外围电路；所述的PON芯片通过PCIe接口与CPU通信连接，形成一个内部的管理系统；

每个独立系统由所述的PON芯片引出x个PON端口，所述的CPU引出y个千兆端口；

各个独立系统分别引出一个用于相邻的两个独立系统之间的业务数据交换的高速数据通道，和一个用于与内部switch芯片电连接的SGMII通道，组成内部私有通信通道；

N个独立系统堆叠形成一个n*x个PON端口、n*y个千兆端口；

将其中一个独立系统作为主系统，其余的独立系统作为从系统。

优选地，各个独立系统中的CPU嵌入U-BOOT程序，由U-BOOT程序指定其中一个独立系统作为主系统，其余的独立系统作为从系统；并以主系统为基准，MAC地址在写入时依次按照固定步长递增，通过从系统的MAC信息计算出其相对于主系统的偏移量，以此确定各个从系统的逻辑位置。

进一步地，相邻的两个独立系统中的CPU通过高速数据通道相互通信连接；相邻的两个独立系统中的switch芯片通过SGMII通道相互连接。

一种多端口OLT系统的管理控制方法，所述的管理控制方法应用于所述的多端口GPON OLT系统；主系统依据通信报文中的MAC信息，对各个从系统进行编号划分，从而形成统一管理，具体如下：

S1：主系统、从系统初始化；

S2：主系统、从系统建立连接；

S3：主系统、从系统之间通过内部私有通信通道进行通信以及管理。

优选地，步骤S1，初始化具体如下：

S101：在各个独立系统的U-Boot程序中设定系统的MAC以及系统角色状态，所述的系统角色状态包括主系统、从系统；

S102：各个独立系统根据U-Boot程序中设定的参数进行初始化，并指定其中一个独立系统作为主系统，其余的独立系统作为从系统。

进一步地，步骤S2，主、从系统建立连接具体如下：

S201：主系统建立socket连接的服务器端，等待各个从系统的连接；从系统建立socket并尝试连接主系统；

S202：主系统根据连接的客户端的MAC信息，根据MAC计算所连接从系统的偏移量，分配slot编号；

S203:主系统根据slot编号，建立数据库信息，根据数据库信息对对应的从系统进行管理和维护。

再进一步地，步骤S202，根据MAC计算所连接从系统的偏移量，具体如下：

D1：在主系统的U-boot程序中写入基准MAC地址，以固定步长递增MAC地址，从而计算出各个从系统的MAC地址；

D2：各独立系统收到报文，根据报文中MAC地址信息，以MAC地址信息的差值，计算偏slot编号，计算公式为：slot＝(本地MAC-报文源MAC)/步长。

再进一步地，步骤S3，主系统、从系统进行通信以及管理具体如下：包括主系统主动发起的操作指令，实施流程如下：

F301：主系统根据获取用户的下发指令或者根据业务流程生成特定参数获取指令；

F302：根据需要获取参数中的slot信息，按照MAC地址的递增步长，计算并得到目标从系统的MAC地址信息，生成指令数据报文；

F303：主系统发送获取指令数据报文到目标从系统，并启动定时器；

F303a：主系统获取从系统返回包含数据的报文信息，并根据数据包中MAC信息计算执行返回的从系统的slot信息，更新数据库信息并取消对应定时器；

F303b：主系统若未及时得到从系统回复对指令报文，则主系统定时器生成一个超时消息，主系统认定指令执行失败，生成指令实行失败结果；

F304：主系统获取目标从系统执行指令后返回的结果，并更新数据库信息。

再进一步地，计算目标从系统的MAC地址信息：目标MAC＝本地MAC+(slot编号)*固定步长。

再进一步地，步骤S3，主系统、从系统进行通信以及管理具体如下：还包括从系统主动上报流程，如下：

H301：各个独立系统根据系统的运行，产生必要的告警信息或者运行信息；

H302：各个独立系统根据产生的信息，结合产生告警信息的端口信息，封装成报文信息，并发送给主机系统；

H303：主系统根据接收的报文信息，并根据报文中MAC信息和固定步长，计算发送的从系统的slot编号，并解析出告警信息；

H304：主系统根据告警信息内容，执行特定指令：产生系统告警信息或者触发特定业务逻辑操作流程；

H305：主系统根据执行结果更新数据库。

本发明的有益效果如下：

本发明通过将多个独立系统进行角色区分的方式形成主从系统，使用socket连接的方式将各个独立系统连接起来，实现对各个独立系统的统一管理。通过本发明，可以较为简单地实现多个成本较为低廉的低规格CPU+switch+PON的独立系统集成为更高规格的多端口OLT产品。以开发一款16PON的盒式GPON OLT为例，采用两套规格较低独立系统进行堆叠的方案相较于采用相同厂商相同系列的较高规格的单一系统方案，成本下降了30％。通过本发明，能够在保证产品质量和不大幅增加开发难度的前提下大幅度降低生产升本，提升产品竞争力。

附图说明

图1是本发明一个独立系统内部连接示意图。

图2是本发明各个独立系统之间的连接示意图。

图3是本发明主系统主动发起指令的实施流程图。

图4是本发明从系统主动上报流程的流程图。

图5是实施例3所述的从系统ONU授权及配置流程。

图6是实施例4所述的协议的处理流程的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。

实施例1

针对目前超过8PON口的GPON OLT产品必须使用专门型号芯片来进行开发的问题，提出了使用多块低端芯片堆叠集成的方法来达到同样的目的设计方案，发明了一套用于管理和维护多芯片GPON OLT设备的硬系统。

如图1、图2所示，一种多端口GPON OLT系统，包括采用socket连接方式进行连接的N个独立系统，实现对各个独立系统的统一管理；

每个独立系统由所述的PON芯片引出x个PON端口，所述的CPU引出y个千兆端口；如图1所示，本实施例设了一共8*PON+2*千兆+2*万兆端口。

N个独立系统堆叠形成一个n*x个PON端口、n*y个千兆端口；

将其中一个独立系统作为主系统，其余的独立系统作为从系统，进而形成以由一个主系统以及多个从系统组成的统一系统。

本实施例主要实现对这种由多个独立硬件系统堆叠的方案进行统一管理，对外提供统一的用户操作接口和界面，使其在逻辑上形成一个统一的独立系统，实现统一的管理。

在一个具体的实施例中，各个独立系统中的CPU嵌入U-BOOT程序，由U-BOOT程序指定其中一个独立系统作为主系统，其余的独立系统作为从系统；并以主系统为基准，MAC地址在写入时依次按照固定步长递增，通过从系统的MAC信息计算出其相对于主系统的偏移量，以此确定各个从系统的逻辑位置。

在一个具体的实施例中，相邻的两个独立系统中的CPU通过高速数据通道相互通信连接；相邻的两个独立系统中的switch芯片通过SGMII通道相互连接。

本实施例所述的U-Boot程序是一种普遍用于嵌入式系统中的Bootloader,Bootloader是在操作系统运行之前执行的一小段程序，通过它，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射表，从而建立适当的软硬件环境，为最终调用操作系统内核做好准备。BootLoader的主要运行任务是将内核映象从硬盘上读到RAM中，然后跳转到内核的入口点去运行，即开始启动操作系统。系统在上电或复位时通常都从地址0x00000000处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的Boot Loader程序。

实施例2

基于实施例1所述的多端口GPON OLT系统，本实施例提供了一种多端口OLT系统的管理控制方法，所述的管理控制方法应用于所述的多端口GPON OLT系统；主系统依据通信报文中的MAC信息，对各个从系统进行编号划分，从而形成统一管理，如图3所示，具体如下：

S1：主系统、从系统初始化；

S2：主系统、从系统建立连接；

在一个具体的实施例中，步骤S1，初始化具体如下：

在一个具体的实施例中，步骤S2，主、从系统建立连接具体如下：

在一个具体的实施例中，步骤S202，根据MAC计算所连接从系统的偏移量，具体如下：

在一个具体的实施例中，步骤S3，主系统、从系统进行通信以及管理具体如下：包括主系统主动发起的操作指令、从系统主动上报流程；其中主系统主动发起的操作指令实施流程如下：

在一个具体的实施例中，计算目标从系统的MAC地址信息：目标MAC＝本地MAC+(slot编号)*固定步长。

在一个具体的实施例中，步骤S3，如图4所示，主系统、从系统进行通信以及管理具体如下：还包括从系统主动上报流程，如下：

H305：主系统根据执行结果更新数据库。

实施例3

如图2所示，本实施例将以两个独立的CPU+PON组成的8PON系统，堆叠产生一个16PON的GPON OLT系统，基于实施例2所述的多端口OLT系统的管理控制方法，本实施例以16PON系统的一些具体业务的实施流程，对本发明方案的实施方法进行具体的说明。

GPON OLT系统中主系统对从系统ONU管理控制流程，具体对从系统ONU授权及配置流程，如图5所示，具体实施步骤如下：

S1：在两个独立系统的U-Boot中写入身份信息：主系统、从系统；两个独立系统在初始话过程中读取U-Boot中保存的身份信息，按照身份信息完成初始化流程；

S2：主系统建立通信服务器，从系统连接主系统的通信服务器，主系统根据从系统上报的MAC信息确定其slot信息，由于本实施例只有一个从系统，因此将其slot设定为1，主机系统的slot设置为0；

S3：主系统、从系统之间通过内部私有通信通道进行通信以及管理，具体如下：

X1：从系统有ONU发起注册，从系统将发起注册的ONU的信息进行打包，以告警信息的形式通知主系统；

X2：主系统接收告警信息报文，解析出告警信息类型为ONU注册告警；

X3：主系统进行授权决策：如不允许授权，生成拒绝授权指令并发送到从机系统，从机系统执行拒绝授权操作；如允许授权，则触发授权流程；

X4：执行ONU授权流程：通过获取指令获取ONU能力值信息，更新系统数据库；

X5：根据数据库中ONU能力值信息以及用户下发的配置信息，通过配置指令，将ONU具体配置下发到从系统中；

X6：从系统根据指令执行情况，将执行结果返回主系统；

X7：主系统更新数据库。

实施例4

基于实施例2，主系统、从系统进行通信以及管理具体如下：还包括协议的处理流程，以DHCP Snooping协议为例。如图6所示，具体实施步骤如下：

K1：用户在主系统操作界面开启DHCP Snooping协议功能；

K2：主系统开启DHCP Snooping协议处理栈，并将DHCP Snooping协议开启信息以配置指令的方式发送各个从系统；

K3：从系统启动截取途经本系统的DHCP协议报文的ACL规则，实现对从系统下DHCP协议报文的截取；

K4：从系统收到DHCP协议报文，以告警信息的形式，将包含了具体的PON、ONU信息以及DHCP报文的告警信息报文送给主系统；

K5：主系统根据告警报文中告警类型，解析出DHCP报文以及对应PON以及ONU消息，将DHCP报文压入主系统的DHCP Snooping协议栈进行处理；

K6：如果DHCP Snooping协议栈的处理结果是需要将数据报文从某个从系统的端口进行转发，则将需要转发的报文以及转发的端口信息：包括转发规则的信息以及具体协议报文的信息组成转发指令报文，下发给指定的从系统；

K7：从系统根据转发指令报文中的转发规则信息，通过调用switch的报文转发API，实现报文的转发。

本实施例通过将单板上多个独立系统进行角色区分的方式形成主从系统，使用socket连接的方式将各个独立系统连接起来，实现对各个独立系统的统一管理。通过本发明方案，可以较为简单地实现多个成本较为低廉的低规格CPU+switch+PON的独立系统集成为更高规格的多端口OLT产品。以使用博通的方案开发一款16PON的盒式GPON OLT为例，采用两套规格较低进行堆叠的方案相较于采用相同厂商相同系列的较高规格的单一系统方案，成本下降了30％。通过本方案，能够在保证产品质量和不大幅增加开发难度的前提下大幅度降低生产升本，提升产品竞争力。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种多端口GPON OLT系统，其特征在于：包括采用socket连接方式进行连接的N个独立系统，实现对各个独立系统的统一管理；

N个独立系统堆叠形成一个n*x个PON端口、n*y个千兆端口；

将其中一个独立系统作为主系统，其余的独立系统作为从系统；

各个独立系统中的CPU嵌入U-BOOT程序，由U-BOOT程序指定其中一个独立系统作为主系统，其余的独立系统作为从系统；并以主系统为基准，MAC地址在写入时依次按照固定步长递增，通过从系统的MAC信息计算出其相对于主系统的偏移量，以此确定各个从系统的逻辑位置。

2.根据权利要求1所述的多端口GPON OLT系统，其特征在于：相邻的两个独立系统中的CPU通过高速数据通道相互通信连接；相邻的两个独立系统中的switch芯片通过SGMII通道相互连接。

3.一种多端口OLT系统的管理控制方法，其特征在于：所述的管理控制方法应用于如权利要求1～2任一项所述的多端口GPON OLT系统；主系统依据通信报文中的MAC信息，对各个从系统进行编号划分，从而形成统一管理，具体如下：

S1：主系统、从系统初始化；

S2：主系统、从系统建立连接；

4.根据权利要求3所述的多端口OLT系统的管理控制方法，其特征在于：步骤S1，初始化具体如下：

5.根据权利要求4所述的多端口OLT系统的管理控制方法，其特征在于：步骤S2，主、从系统建立连接具体如下：

6.根据权利要求5所述的多端口OLT系统的管理控制方法，其特征在于：步骤S202，根据MAC计算所连接从系统的偏移量，具体如下：

7.根据权利要求6所述的多端口OLT系统的管理控制方法，其特征在于：步骤S3，主系统、从系统进行通信以及管理具体如下：包括主系统主动发起的操作指令，实施流程如下：

8.根据权利要求7所述的多端口OLT系统的管理控制方法，其特征在于：计算目标从系统的MAC地址信息：目标MAC＝本地MAC+(slot编号)*固定步长。

9.根据权利要求7所述的多端口OLT系统的管理控制方法，其特征在于：步骤S3，主系统、从系统进行通信以及管理具体如下：还包括从系统主动上报流程，如下：

H305：主系统根据执行结果更新数据库。