TW201424283A - 光纖網路故障復原方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露係關於一種光纖網路故障復原方法，適用於一被動式光纖網路，包括：根據一工作中之光線路終端對至少一光網路單元之一等化延遲值，取得至少一往返延遲值；由小到大排序該往返延遲值，並取得一最小延遲值；取得該最小延遲值與每一個該光網路單元之該往返延遲值之間至少一差值；以及根據該差值，調整一頻寬分配表內的每一個該光網路單元所回覆的一測距回應訊息之一起始時間與一停止時間。

Description

光纖網路故障復原方法
本揭露係為一種光纖網路故障復原方法，尤其是有關於一種適用於被動式光纖網路之光纖網路故障復原方法。
為了對抗因光纖線路斷線或者設備故障所造成的通訊中斷，網路必須具備適度的保護能力以便提供高可靠度之通訊服務。傳統上為了使十億位元被動式光纖網路(Gigabit-capable Passive Optical Network，以下簡稱GPON)具備故障復原的能力，國際電信聯盟(ITU-T)建議了數種存活性GPON架構，以當網路故障或斷線發生時，備援光線路終端(Optical Line Termination，以下簡稱OLT)將成為新的工作OLT以接管原先運作之OLT，新的工作OLT必須盡快取得其對各個光網路單元(Optical Network Unit，以下簡稱ONU)的距離值以便使網路恢復正常運作。其中B類型(Type B)與C類型(Type C)的架構最為常見。
如圖1所示，B類型架構中每一個GPON網路具有一或兩個光線路終端(OLT)，每個OLT內可再包括多數個被動式光纖網路線路終端(PON LT)，圖1顯示了一單一OLT及內有二個PON LT(0)與PON LT(1)之例，每個PON LT有各別的光纖線連接到分路器(splitter)，每個用戶端則配備一個光網路單元(ONU，亦包括一PON LT)。在此架構下，兩個OLT的PON LT中有一個是工作PON LT，而另一個是備援PON LT，兩者可為同一OLT之中或分屬於不同OLT， 工作PON LT負責於網路正常時與各個ONU通訊。於B類型架構下，單一個OLT的PON LT故障或者單一條由OLT的PON LT到分路器間的光纖線路斷裂時，可以透過另一個PON LT與另外一條線路來達到故障恢復。相同情況下，C類型架構的GPON除了具備兩個PON LT外，每個用戶端配備之ONU也有兩個PON LT，這兩套OLT的PON LT與ONU的PON LT分別使用不同的光纖線路。使用B類型或者C類型架構端視對保護的要求以及系統成本而定。由於B類型具備較低的設備成本，因此常為一般網路業者選用。但是，由於B類型架構的網路特性，當工作OLT的PON LT發生問題，而讓備援OLT的PON LT接手原先工作PON LT所做的工作時，傳統的作法是備援PON LT將會對所有的ONU逐一重新測距(ranging)，這將耗費相當長的時間，也拖延了復原的時間。
在一實施例中，本揭露提供一種光纖網路故障復原方法，適用於一被動式光纖網路，包括：根據一工作中之光線路終端對至少一光網路單元之一等化延遲值，取得至少一往返延遲值；排序該往返延遲值，並取得一最小延遲值；取得該最小延遲值與每一個該光網路單元之該往返延遲值之間的至少一差值；以及根據該差值，調整一頻寬分配表內的每一個該光網路單元所回覆的一測距回應訊息之一起始時間與一停止時間。
為使 貴審查委員能對本揭露之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，下文特將本揭露之裝置的相關細部結構以及設計的理念原由進行說明，以使得 審查委員可以了解本揭露之特點，詳細說明陳述如下：
圖3顯示根據本揭露之一實施例之適用於一被動式光纖網路的一光纖網路故障復原方法。該光纖網路故障復原方法包括：首先，根據工作中之一光線路終端對每一個光網路單元之等化延遲值(Equalization Delay，以下簡稱EqD)，計算每一個該光網路單元對該工作中之光線路終端(OLT)的往返延遲值(Round-trip Delay，以下簡稱RTD)(步驟s101)。等化延遲值是由測距的步驟而得到，由於GPON網路乃為一個時域多工網路，光線路終端在允許光網路單元上行傳送資料之前，根據GPON標準，必須先對其進行測距並分配等化延遲值，光網路單元在上行傳送資料之前必須先等待這段延遲時間，以避免與其他光網路單元上行傳送的資料發生碰撞。所謂測距(ranging)為工作中之光線路終端發送測距請求訊息(ranging request message)給光網路單元，而再由光網路單元回傳測距回應訊息(ranging response message)予工作中之該光線路終端，而該光線路終端接收該測距回應訊息後，計算出等化延遲值，如此訊息一來一往的量測方式，其中並包含了往返延遲的時間，故可由等化延遲值推算出往返延遲值。
接著，由小到大排序該往返延遲值，及重新編號，以取得一最小延遲值(步驟s102)，並取得該最小延遲值與對 應每一個該光網路單元之該往返延遲值之間的差值，且該差值表示每一個該光網路單元回覆的測距回應訊息與最短距離之光網路單元所回覆的測距回應訊息，兩者到達工作中之該光線路終端的時間差(步驟s103)，以及根據該差值，調整一頻寬分配表內的每一個該光網路單元回覆的測距回應訊息的起始時間與停止時間(步驟s104)，令每一個測距回應訊息不會相互重疊或碰撞。
本揭露之光纖網路故障復原方法為故障發生後，舉例之備援OLT(以下稱OLT2)將接手原先工作的OLT(以下稱OLT1)並重新進行測距，以便測量新路徑到各個ONU間的等化延遲值。由於未知OLT2到各個ONU的距離，為了避免測距時發生訊號碰撞，按照一般GPON網路的測距(ranging)程序，在對各個ONU測距時必須對上行方向保持一段靜默窗口(Quiet Window,202μsec)的時間，此段時間只允許接受測距的ONU能進行上行訊號傳送，然而若依此方式進行重新測距將花費大量的時間，為了縮短重新測距所需的時間，本發明充分利用原先OLT1對各個ONU的舊EqD值，並利用這些EqD值進行安排重新測距以便在短時間內能夠對所有ONU完成新的EqD測量。雖然在完成重新量測新的EqD前，我們無法得知各個ONU與OLT2的距離，但我們仍然可利用舊的EqD值進行排程以避免各個ONU之回應發生碰撞。
圖4A顯示了驗證本揭露之一演算法、圖4B顯示了驗證本揭露之一頻寬分配表(Bandwidth map，BWmap)，圖4C顯示了應用圖4A的演算法與圖4B的頻寬分配表的一 下行十億位元被動式光纖網路傳輸收斂(Gigabit-capable Passive Optical Network Transmission Convergence，以下簡稱GTC)圖框(frame)。如圖4A~4C所示，單位為位元組(Byte)，首先計算出各個ONU相對於OLT1時之往返延遲(RTD)值，因為往返延遲值(RTD)=零距離等化延遲(Zero-distance Equalization Delay)-等化延遲值(EqD)，所以RTD可以由先前OLT1所知的EqD推知。接著我們將各個ONU的RTD值進行由小到大的排序，舉例但不限於此，及重新編號(如圖4B之ONU1~ONU4)，假設此系統中共有N個ONU，則得到的值記錄為RTD 1 ,RTD 2 ,...,RTD N ，也就是ONU1有最小的值RTD 1 ，ONU N有最大的值RTD N 。排程的目的在於決定備援OLT對各個ONU i的測距請求(ranging request)命令中所填的起始時間(start time)s i 。由於我們已知各個ONU的往返延遲值(RTD)的值，在此我們對ONU1(也就是RTD最小的ONU)做測距並設定其測距請求命令所帶的參數起始時間為0，且訂OLT2收到ONU1的測距回應(ranging response)時間為起始點(也就是x1=0)。接著我們計算出各個ONU i的x i 值，此值為若對ONU i進行測距請求命令且其取起始時間參數為0，則OLT2將在相對於起始點之後的x i 時收到其ONU i的測距回應。接下來，依序檢查是否可將ONU i的起始時間設定為0而不發生與ONU i-1產生碰撞，令ONU i-1的測距回應所回應的最後一個位元組(byte)為y i-1 ，若ONU i於起始時間設定為0下所收到的測距回應的第一個位元組xi在y i-1 之後，則我們便可將ONU i的起始時間設定為0而不會有碰撞現象發 生，否則我們必須將ONU i的起始時間向後延以避免碰撞。為了縮短整個測距流程，上述排程中我們將時間排到最緊密，也就是OLT2於收到ONU i-1的最後一個位元組之後即會收到ONU i的第一個位元組。如圖4A~4C所示，測距發起後，將在零距離等化延遲(250μs)之後收到包含所有測距回應的上行(upstream)GTC圖框(125μs)，等同於在375μs內完成對所有ONU的測距動作，這明顯減少了復原時間。
然而，圖4A~4C的實施例並未考慮不同ONU原RTD量測的些許誤差以及OLT收到不同ONU訊號所需的防護波段(guard band)，實際上可另外加入任意預定時間或系統參數，以避免ONU測距回應所造成的重疊與碰撞。例如，圖5顯示加入系統參數δ之演算法，其中系統參數δ包含測距回應所需的13位元組，OLT所需的防護波段以及原RTD測量時所可能的小誤差。
為了加速故障復原時間，上述的排程計算可以於網路故障之前即已決定好，因此當故障發生時則可快速地由OLT2接替OLT1對所有ONU發出並完成測距請求。基於上述排程，這些測距請求可全部放置於一個下行GTC圖框中，其中第i個測距請求的配置識別號(Alloc-ID)=第i個ONU-ID、起始時間(StartTime)=s i 、停止時間(StopTime)=s i +12。我們使用所得的s i 排定各個ONU對測距請求的回應時間，如此保證各個ONU的回應不會發生碰撞現象。
本揭露為B類型架構網路的高速保護切換技術，其錯誤復原時間小於50毫秒(msec)，且達到電信等級要求的規 格。由於GPON網路乃為一個時域多工網路(Time Division Multiplexing，TDM)，故OLT必需對各個ONU進行精準的測距以避免上行方向來自不同ONU的資料發生碰撞。由於兩個OLT或PON LT到分路器間的距離可能不等長，因此依照ITU-T G.984.3的規範，當進行保護切換由工作路由切換到備份路由後，接管通訊的OLT必須重新進行所有ONU的測距，以量測使用備援路徑到各個ONU的延遲時間。
本揭露之光纖網路故障復原方法可當網路故障發生時，新的工作OLT將充份利用舊的OLT對各個ONU的等化延遲(EqD)值，並以此值進行重新測距的排程，透過本方法，可以將所有ONU的重新測距安排在同一個GTC圖框中完成，且各個ONU重新測距回覆命令於上行方向做到完全不衝突的情形，因此，比起要求各個ONU重新註冊，本方法可以大幅縮短故障復原之時間。另外，本揭露之光纖網路故障復原方法為了使設計能夠達到最大的相容性，可在不更改任何現有的G.984規範中的訊息內容以及ONU的狀態轉移圖(state transition diagram)下，仍能達到50毫秒(msec)保護切換時間之內。
唯以上所述者，僅為本揭露之範例實施態樣爾，當不能以之限定本揭露所實施之範圍。即大凡依本揭露申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本揭露專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。
s101~s104‧‧‧步驟
圖1顯示傳統B類型之架構。
圖2顯示傳統C類型之架構。
圖3顯示根據本揭露之一實施例之適用於一被動式光纖網路的一光纖網路故障復原方法。
圖4A顯示驗證本揭露之演算法。
圖4B顯示驗證本揭露之頻寬分配表。
圖4C顯示應用圖4A的演算法與圖4B的頻寬分配表的下行GTC圖框。
圖5顯示加入系統參數δ之演算法
s101~s104‧‧‧步驟

Claims (9)

  1. 一種光纖網路故障復原方法，適用於一被動式光纖網路，包括：根據一工作中之光線路終端對至少一光網路單元之一等化延遲值，取得至少一往返延遲值；排序該往返延遲值，並取得一最小延遲值；取得該最小延遲值與每一個該光網路單元之該往返延遲值之間的至少一差值；以及根據該差值，調整一頻寬分配表內每一個該光網路單元所回覆的一測距回應訊息之一起始時間與一停止時間；其中當該被動式光纖網路發生故障時，該起始時間與該停止時間被使用以對每一個該光網路單元進行一測距步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光纖網路故障復原方法，其中該差值表示每一個該光網路單元所回覆的該測距回應訊息，與一最短距離之該光網路單元所回覆的一測距回應訊息，兩者到達該光線路終端的時間差。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光纖網路故障復原方法，其中該被動式光纖網路為國際電信聯盟(ITU-T)的B類型(Type B)架構。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光纖網路故障復原方法，其中該B類型架構之錯誤復原時間是小於50毫秒。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光纖網路故障復原方法，其中該等化延遲值是由該光線路終端對每一個該光網路 單元進行測距而取得，該測距步驟包括：由該光線路終端發送一測距請求訊息給每一個該光網路單元；由該光網路單元回傳該測距回應訊息予該光線路終端；以及由該光線路終端計算出該至少一等化延遲值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光纖網路故障復原方法，其中該往返延遲值為一零距離等化延遲值與該等化延遲值之差值。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光纖網路故障復原方法，其中該起始時間加上一預定時間或一系統參數，以防止一測距回應發生重疊或碰撞。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光纖網路故障復原方法，其中該系統參數包括該測距回應所需的一13位元組、該光線路終端所需的一防護波段以及測量該往返延遲值時之一誤差。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光纖網路故障復原方法，其中該起始時間與該停止時間是於該被動式光纖網路發生故障之前即已決定。
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