CN1968056A - 一种无源光网络中线路故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了在无源光网络中的线路故障诊断方法，包含步骤：在无源光网络的侧端A产生并发送测试数据；无源光网络中的节点设备B收到数据时判断是否满足预定条件，如果是则对数据执行反方向发送操作，否则对数据按原方向发送；如果发送端接收到返回的测试数据，则判定测试的线路不存在故障，否则，判定测试的线路存在故障。通过本发明的方法，能够快速方便地定位无源光网络中的故障。

Description

一种无源光网络中线路故障诊断方法

技术领域

本发明涉及无源光网络技术，尤其涉及一种无源光网络中线路故障诊断方法。

背景技术

无源光网络(PON，Passive Optics Network)是指由光线路终端(OLT，Optics Line Terminate)、光网络单元(ONU，Optics Network Unit)以及光分配网络(ODN，Optics Distribution Network)组成的无源电子设备系统，是一种主流光接入网。无源是指在光线路终端和光网络单元之间的光分配网络没有任何有源电子设备。

无源光网络技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，通常约定从光线路终端到光网络单元的信号传送方向为下行方向，从光网络单元到光线路终端的信号传送方向为上行方向。由于PON采用点对多点的拓扑结构，所以必须采用点对多点多址接入协议使众多的ONU来共享OLT和主干光缆。多址接入协议包括时分多址接入(TDMA，Time Division Multiple Access)、副载波多址接入、波分多址接入、码分多址接入等。其中下行采用时分复用(TDM，Time Division Multiplexing)，上行采用时分多址的接入方式是目前以及未来相当长一段时间内主流的上下行传输方式。

整个无源光网络可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓朴结构。在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。正是由于具有这些优点，使得无源光网络技术得到了飞速发展。目前广泛使用的无源光网络技术有基于ATM的无源光网络(APON，ATM-PON)、以太网无源光网络(EPON，Ethernet PON)、吉比特级无源光网络(GPON，Gigabit-Capable PON)等。

图1所示是无源光网络系统的典型配置示意图。在图中，OLT的作用是为光接入网提供网络侧与业务节点之间的接口，并经一个或多个ODN与用户侧的ONU通信。ODN为OLT与ONU之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号的功率分配任务。ONU的作用是为光接入网提供直接或远端的用户侧接口，处于ODN的用户侧，其主要功能是终结来自ODN的光纤、处理光信号并为用户提供业务接口。在下行方向上，来自IP网络、时分复用(TDM，Time Division Multiplexing)网络或者视频网络的数据从OLT发出经过光纤发送给各个ONU，再经过ONU发送给终端用户；在上行方向上，来自各个终端用户的数据业务流或者TDM业务流从ONU发出经过光纤发送给OLT，并经过OLT汇聚发送给IP网络或者TDM网络。

根据无源光网络的类型不同，OLT至ONU的传输距离也不相同，EPON的传输距离可达20千米，GPON的传输距离最远可达60千米。在无源光网络的这种一点到多点的远距离全业务接入网络中，网络故障可能会在光线路终端、光网络单元、光分配网络等不同的地方出现，因此如何快速方便地诊断网络故障是无源光网络系统维护的一个难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种在无源光网络中进行线路故障诊断的方法，通过本发明的方法，能够方便地定位无源光网络中的故障。

本发明的一种在无源光网络中的线路故障诊断方法，包含如下步骤：

在无源光网络的侧端A产生并发送测试数据；

无源光网络中的节点设备B收到数据时判断是否满足预定条件，如果是则对数据执行反方向发送操作，否则对数据按原方向发送；

如果发送端接收到返回的测试数据，则判定测试的线路不存在故障，否则，判定测试的线路存在故障。

其中，测试数据为指定格式的数据，节点设备B收到数据时判断满足的预定条件为收到的数据符合该指定格式。

或者，在节点设备B处设置有一环回测试开关，步骤12中所述的预定条件为节点设备B处的环回测试开关开启，并在发送端发送测试数据前还包括如下步骤：

网管发送环回使能信号打开所述节点设备B的环回测试开关。

上述的测试数据可以通过通讯测试仪表或者通讯测试软件产生，上述的侧端A包括网络侧设备和客户侧设备，上述的节点设备B包括光线路终端和光网络单元。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过对无源光网络中的节点设备进行相应的配置，在客户端或者网络端产生和发送测试数据，就可以根据发送端测试数据的接收情况，方便快捷地定位无源光网络中的故障。

附图说明

图1所示为无源光网络系统的典型配置示意图；

图2所示为本发明在节点设备内部数据环回操作示意图；

图3所示为本发明支持指定测试数据格式的在无源光网络中的线路故障诊断方法的流程图；

图4所示为本发明支持环回测试开关的在无源光网络中的线路故障诊断方法的流程图；

图5所示为本发明网络侧OLT环回测试的线路图示；

图6所示为本发明网络侧OLT环回操作示意图；

图7所示为本发明网络侧ONU环回测试的线路图示；

图8所示为本发明网络侧ONU环回操作示意图；

图9所示为本发明用户侧ONU环回测试的线路图示；

图10所示为本发明用户侧ONU环回操作示意图；

图11所示为本发明用户侧OLT环回测试的线路图示；

图12所示为本发明用户侧OLT环回操作示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：在无源光网络的一侧端发送测试数据，在无源光网络中的一节点设备处对测试数据执行反方向发送操作，将测试数据返回到发送端，从而在发送端和该节点设备之间形成一个环回线路，如果发送端接收到预期返回的测试数据，则判定该环回线路不存在故障，否则，判定该环回线路存在故障。在下面的描述中，将节点设备对接收到的测试数据反方向发送使测试数据返回发送端的操作称为环回操作。环回操作可以在无源光网络中的OLT、ONU等节点设备处实现。其中，无源光网络中OLT、ONU一般都包含现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)或者专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuits)，所以OLT或者ONU可以通过FPGA或者ASIC来实现环回操作，而不需要添加额外的电子设备。

图2所示的是节点设备内部数据环回操作示意图。它既适用于OLT也适用于ONU。一般情况下，OLT或者ONU包含光收发器(PON Transceiver)、协议处理模块(GTC&GEM Process)、数据处理模块(Data Process)和网络接口模块(Network Interface)。其中，光收发器用于实现和光分配网络的接口；协议处理模块用于PON的传输汇聚层处理和PON的数据封装处理；数据处理模块用于用户业务数据的处理；网络接口模块实现网络侧或用户侧的接口，用于业务帧数据的接收和发送。环回操作可以在OLT或者ONU的网络接口模块、数据处理模块或者协议处理模块实现，该图所示的为在网络接口模块处实现环回操作。

本发明的一种在无源光网络中进行线路故障检测的方法为，首先指定测试数据的格式，并对无源光网络中的相应节点设备进行配置；从无源光网络的一侧端发送符合指定格式的测试数据，相应的节点设备在收到数据时，判断数据是否符合指定的测试数据格式，如果符合，则对该数据进行环回操作，否则按照正常流程处理；发送端根据是否接收到环回的测试数据，判断对应的环回线路是否存在故障。不失一般性，下面以在ONU或者OLT的网络接口模块实现环回操作为例，对该方法进行具体的描述。

首先需要定义测试数据格式并对节点设备进行相应的配置。以无源光网络中的以太帧为例，可以把目的介质访问控制(MAC，Media Access Control)地址为0xaaaaaaaaaaaa的以太帧定义为测试数据。上述格式定义可以由网管通过光网络单元管理和控制接口(OMCI)对OLT或者ONU进行配置，在OMCI中可以指定接受测试数据并进行相应配置的OLT或者ONU。

当相关配置完成后，如图3所示，本发明的支持指定测试数据格式的在无源光网络中的线路故障诊断方法包含如下步骤：

步骤A1，在客户端或者网络端产生并发送符合指定格式的测试数据。

产生符合指定格式的测试数据的方法有多种。例如，在IP网络中可以使用网络测试仪表，如SmartBits测试仪表，产生符合指定格式的以太帧，而TDM网络中可以使用测试仪表产生符合指定格式的伪随机码(PRBS)；或者直接由无源光网络测试软件产生符合指定格式的测试数据。

步骤A2，无源光网络中的节点设备判断收到数据的格式是否符合指定的测试数据格式，如果符合则对该数据进行环回操作。

OLT或者ONU的网络接口模块接收通道接收到来自网络侧或者用户侧的业务数据，对数据的格式进行判断，如果发现收到数据的数据格式符合指定的测试数据格式，则将该数据直接发送到网络接口模块的发送通道，或者是把该数据重新拷贝一份发送到网络接口模块的发送通道，从而实现环回操作。

OLT或者ONU从光纤网络接收到的PON帧经过光收发器、协议处理模块、数据处理模块后解析出业务帧数据，并发送到了网络接口模块。网络接口模块对数据的格式进行判断，如果收到数据的格式符合指定的测试数据格式，则把该数据发送回数据处理模块，或者把该数据重新拷贝一份发送回数据处理模块，环回的数据将通过协议处理模块和光收发器最终发送给光分配网络，从而实现环回操作。

步骤A3，如果发送端接收到环回的测试数据，则说明对应的环回线路正常，不存在故障。否则说明对应的环回线路存在故障。

环回的测试数据可以是和发送的测试数据完全相同，也可以存在一些不同。例如，目的MAC地址为0xaaaaaaaaaaaa的以太帧测试数据，当被环回到发送端时，环回的测试数据和发送时的测试数据的校验和可能不同，但是可以通过目的MAC地址等特征信息判断该环回的测试数据是否是发送的测试数据。

需要指出的是，环回操作也可以在OLT或者ONU的其他模块，如数据处理模块或者协议处理模块处实现。基于在OLT或者ONU其他的模块实现环回操作的上述线路故障诊断方法也在本专利保护范围以内。

通过上述的方法，可以确定对应的环回线路是否存在故障，从而实现无源光网络中线路的故障诊断和维护。

本发明的另外一种在无源光网络中进行线路故障检测的方法为：在无源光网络的节点设备中维护一个环回测试开关，网管通过发送环回使能信号开启一个节点设备的环回测试开关；从无源光网络的一侧端发送测试数据，开启环回测试开关的节点设备在收到数据时对接收到的数据进行环回操作；发送端根据是否接收到环回的测试数据，判断对应的环回线路是否存在故障。不失一般性，下面以在ONU或者OLT的网络接口模块实现环回操作为例，对该方法进行具体的描述。

首先需要开启节点设备的环回测试开关。网管可以通过OMCI消息(OMCI消息的格式和使用方法参见ITU-T G.984标准)，打开OLT或者一个ONU处的环回测试开关。在OMCI消息中可以指定需要处理该消息的节点设备。

节点设备的环回测试开关开启后，如图4所示，本发明的支持环回测试开关的在无源光网络中的线路故障诊断方法包含如下步骤：

步骤B1，在客户端或者网络端产生并发送测试数据。

步骤B2，无源光网络中的节点设备检测环回测试开关是否开启，如果是，则对收到的数据进行环回操作。

OLT或者ONU的网络接口模块接收通道接收到来自网络侧或者用户侧的数据，检测环回测试开关是否开启，如果开启，则将数据直接发送到网络接口模块的发送通道，或者是把该数据重新拷贝一份发送到网络接口模块的发送通道，从而实现环回操作。

OLT或者ONU从光纤网络接收到的PON帧经过光收发器、协议处理模块、数据处理模块后解析出业务帧数据，并发送到了网络接口模块；网络接口模块检测环回测试开关是否开启，如果开启，则把数据发送回数据处理模块，或者把该数据重新拷贝一份发送回数据处理模块；环回的数据将通过协议处理模块和光收发器最终发送给光分配网络，从而实现环回操作。

步骤B3，如果发送端接收到环回的测试数据，则判定对应的环回线路是正常，不存在故障。否则判定对应的环回线路存在故障。

环回的测试数据可以和发送的测试数据完全相同，也可以存在一些不同。例如，当测试数据被环回到发送端时，环回的测试数据和发送时的测试数据的校验和可能不同，但是可以通过测试数据的特征信息，目的地址或者源地址或者数据类型等，判断该环回的测试数据是否是发送的测试数据。

需要指出的是，环回操作也可以在OLT或者ONU的其他模块，如数据处理模块或者协议处理模块处实现。基于在OLT或者ONU其他的模块实现环回操作的上述线路故障诊断方法也在本专利保护范围以内。

通过上述的方法，同样可以确定对应的环回线路是否存在故障，从而实现无源光网络中线路的故障诊断和维护。

根据测试数据发送端是用户侧还是网络侧，以及执行环回操作的是OLT还是ONU，可以定义以下几种的环回线路：网络侧OLT环回、网络侧ONU环回、用户侧OLT环回和用户侧ONU环回。

网络侧OLT环回是指网络侧IP网络、TDM网络或者视频网络发出的测试数据在OLT处被重新发回到相应的IP网络、TDM网络或者视频网络。参见图5所示，图5中虚线线路表示的就是“网络侧OLT环回”所经过的线路，其中数据的环回操作在OLT完成。图6所示是OLT实现环回操作的示意图。在正常工作模式下，OLT从网络侧接收TDM网络数据或者IP网络数据，在OLT内部完成对数据的处理，最后从OLT光口侧经过光纤发送给各个ONU；在OLT的网络侧环回测试开关开启的情况下，OLT从网络侧接收到的TDM网络数据或者IP网络数据在OLT被复制到网络侧的发送通道，并发回到TDM网络或者IP网络。

在上述的环回测试中，TDM网络或者IP网络可以通过是否收到环回的测试数据来确定环回是否正确执行。如果TDM网络或者IP网络没有收到环回的测试数据，说明从TDM网络或者IP网络到OLT这段线路可能发生故障。因此，这种方式的环回可以有效地诊断出TDM/IP网络至OLT的线路故障。

网络侧ONU环回是指网络端的测试数据经过OLT和ODN后到达ONU，在ONU被重新经过ODN发送到OLT，并最终返回相应的网络端。参见图7所示，图7中虚线线路表示的就是“网络侧ONU环回”所经过的线路，其中数据的环回操作在ONU成。图8所示的是ONU实现环回操作的示意图。在正常工作模式下，ONU从光口侧接收OLT的下行数据，在ONU内部完成对数据的处理，最后从ONU用户侧发送给各个用户；在ONU网络侧环回测试开关开启的情况下，从ONU光口侧接收到的下行数据在ONU被转发到光口侧的发送通道，经过ODN被发回到OLT并最终返回网络端。

在网络侧ONU环回测试中，可以通过网络端是否收到环回的测试数据来确定环回是否被正确执行。如果网络端没有收到环回的测试数据，说明从网络端经过OLT、ODN至ONU这段线路可能存在故障。因此，这种方式的环回可以有效地诊断出网络端经过OLT、ODN至ONU这段线路是否存在故障。

用户侧ONU环回是指来自客户端的测试数据在ONU处被重新发回给客户端。参见图9所示，图9中虚线线路表示的就是“用户侧ONU环回”所经过的线路，其中数据的环回操作在ONU完成。图10所示，在正常工作模式下，ONU从用户侧接收用户的上行业务数据，在ONU内部完成对数据的处理，最后从ONU光口侧经过ODN发送给OLT；在ONU用户侧环回测试开关开启的情况下，从用户侧接收到的上行业务数据在ONU被转发到用户侧的发送通道，最后被发回给客户端。

在用户侧ONU环回测试中，可以通过客户端是否收到环回的测试数据来确定环回是否正确执行。如果客户端没有收到环回的测试数据，说明用户到ONU这段线路可能发生故障，因此，这种方式的环回可以有效地诊断出客户端至ONU之间是否存在线路故障。

用户侧OLT环回是指来自客户端的测试数据经过ONU、ODN后到达OLT，被OLT重新经过ODN发回到ONU，并最终返回客户端。参见图11所示，图11中虚线线路表示的就是“用户侧OLT环回”所经过的线路，其中数据的环回操作在OLT完成。图12所示，在正常工作模式下，OLT从光口侧接收ONU的上行数据，在OLT内部完成对数据的处理，最后从OLT网络侧发送给TDM网络或者IP网络；在OLT用户侧环回测试开关开启的情况下，从OLT光口侧接收到的上行数据在OLT被复制到光口侧的发送通道，经过ODN被发回到ONU并最终返回客户端。

在用户侧OLT环回测试中，可以通过客户端是否收到环回的测试数据来确定环回是否被正确执行。如果用户没有收到环回的测试数据，说明从用户经过ONU、ODN至OLT这段线路可能发生故障，因此，这种方式的环回可以有效地诊断出用户经过ONU、ODN至OLT这段线路是否存在故障。

在上面关于环回线路的描述中，是以支持环回测试开关的方法进行说明。可以看出，上述的过程对指定测试数据格式的方法同样适用。

以上详细说明了若干种环回测试方式以及各种方式在PON系统中的实现方法，并介绍了各种环回方式可以诊断出的线路故障。上述的环回测试方式可以组合起来使用，以便更准确地定位故障。例如，如果“网络侧OLT环回”测试正确，但“网络侧ONU环回”测试错误，则说明从OLT经过光纤至ONU这段线路发生故障。通过上面的例子可以看出，几种不同的环回测试组合进行，可以更加准确地定位线路故障的位置。

综上所述，通过本发明提供方法，可以方便地实现无源光网络中线路故障的诊断，并且通过本发明提供的不同环回测试线路的组合测试，可以更准确地定位出线路故障的位置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种在无源光网络中的线路故障诊断方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤11，在无源光网络的侧端A产生并发送测试数据；

步骤12，无源光网络中的节点设备B收到数据时，判断是否满足预定条件，如果是则对数据执行反方向发送操作，否则对数据按原方向发送；

步骤13，如果发送端接收到返回的测试数据，则判定测试的线路不存在故障，否则，判定测试的线路存在故障。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤12中所述的预定条件为收到的数据符合指定格式，所述测试数据为指定格式的数据。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述指定格式的测试数据为目的介质访问控制MAC地址是特定值的以太帧，或者时分复用网络的伪随机码。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在步骤11前还包括步骤：

步骤10a，通过光网络单元管理和控制接口消息对所述节点设备B进行所述测试数据指定格式的配置。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在节点设备B处设置有一环回测试开关，步骤12中所述的预定条件为节点设备B处的环回测试开关开启，并在步骤11前包括步骤：

步骤10b，网管发送环回使能信号打开所述节点设备B的环回测试开关。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤10b中所述的环回使能信号通过光网络单元管理和控制接口消息发送。

7.如权利要求1或2或3或5或6所述的方法，其特征在于，步骤12，所述节点设备B为无源光网络中的光线路终端，由光线路终端中的网络接口模块、数据处理模块或者协议处理模块执行所述测试数据的反方向发送操作；

或者所述节点设备B为无源光网络中的光网络单元，由光网络单元中的网络接口模块、数据处理模块或者协议处理模块执行测试数据的反方向发送操作。

8.如权利要求1或2或3或5或6所述的方法，其特征在于，步骤11中，所述的测试数据由通讯测试仪表或者通讯测试软件产生。

9.如权利要求1或2或3或5或6所述的方法，其特征在于，步骤11中，所述侧端A为网络侧设备或者客户侧设备。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述网络侧为IP网络、时分复用网络或者视频网络；所述客户侧为IP网络或者时分复用系统。

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