CN101237254A - 光纤保护倒换装置、方法及具有该装置的无源光网络系统 - Google Patents
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Abstract
一种光纤保护倒换装置，用于PON系统OLT侧和/或ONU侧的光纤保护倒换，包括：串行解串器，与PON MAC相连，用于进行串并信号转换，并具有开关功能；主、备SFP，与所述串行解串器下行引脚分别相连，分别连接作为光传输设备的等长的主、备光纤；检测模块，与所述主、备SFP相连，用以检测与监控所述SFP器件的工作状态信号；还包括控制模块，与所述PON MAC、串行解串器、检测模块和主、备SFP相连，其根据所述的工作状态信号，控制所述串行解串器的开关在主、备光纤之间切换物理链路。本发明还公开了一种光纤保护倒换方法和PON系统。由此，本发明实现了电信级保护倒换要求，且成本低、接口密度高、易实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种光网络技术，尤其与一种用于无源光网络(PassiveOptical Network，简称PON)系统光纤路终端(Optical Line Terminal，简称OLT)侧和/或光网络单元(Optical Network Unit，简称ONU)侧的光纤保护倒换的光纤保护倒换方法、光纤保护倒换装置及具有该光纤保护倒换装置的PON系统有关。
背景技术
互联网的兴起，尤其是多媒体业务的发展，导致了人们对带宽的需求日渐增长。传统的铜缆接入技术在面对这种情况时显得力不从心，已经很难适应高带宽接入的需求。基于光纤的接入技术具有高带宽、远距离传输能力强、保密性好、抗干扰能力强等优点，能适应目前和未来业务发展对带宽的需求，是接入网的主要实现技术。在各种光纤接入技术中，PON由于其易维护、高带宽、低成本等优点成为光接入技术中的佼佼者。随着宽带接入网业务的增加，尤其是一些重要客户组网的需要，对PON系统的保护显得非常重要。
以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical Network，简称EPON)和千兆比无源光网络(Gigabit-capable Passive Optical Networks，简称GPON)是PON技术中的两个最具吸引力的成员，越来越成为运营商搭建光纤到户(Fiber ToThe Home，简称FTTH)、光纤到大楼(Fiber To The Building，简称FTTB)等光接入网络所采取的系统结构。
随着PON系统大量运营商应用，电信级可靠性变得非常重要。在接入系统中也不例外，PON系统点到多点(Point to Multi Point，简称P2MP)的特点决定从OLT到分光器之间干路光纤非常重要，一旦发生故障将可能影响下面批量的用户，甚至导致其中断业务。ONU根据FTTH/FTTB等应用也有多种形态，多住户单元(Multiple Dwelling Unit，简称MDU)类型ONU负责接入大量用户，其上行链路连通性也需要得到充分保护。光纤铺设在室外，只能通过冗余备份方式来保护，而对于接入设备来讲，低成本又被运营商非常看重。
IEEE802.3ah没有对EPON系统光纤保护倒换提出要求，ITU-T在G.984.1中提出了GPON系统四种光纤保护倒换方案。中国电信集团公司在其企业规范《中国电信EPON设备技术要求》中，依据G.984.1制定了光纤保护方案，并从实用角度对干路光纤保护倒换方法进行了改进，其中描述光纤保护主要的有以下三种方案：
类型a：主干光纤冗余保护的方案，如图1所示：
OLT：采用单个PON口，PON口处内置1×2光开关，由OLT检测线路状态，其检测方式待研究；
光分路器：使用2:N光分路器；
ONU：无特殊要求。
类型b：OLT侧PON口、主干光纤冗余保护的方案，如图2所示：
OLT：备用的OLT侧PON端口处于冷备用状态，由OLT检测线路状态(检测方式待研究)、OLT侧PON端口状态，倒换应由OLT完成。
光分路器：使用2:N光分路器；
ONU：无特殊要求。
该方案将OLT侧PON口冗余处理，这样处理的缺点是需要两个独立的PON口完成保护倒换，成本高；其次，倒换涉及物理层、链路层、应用层配合，系统控制复杂；还有，同时只能有一个PON口处于工作状态，另一个PON口处于冷备份状态。当发生倒换事件后ONU需要重新注册和配置，故障恢复时间达不到50ms的电信级要求。
类型c：全保护的光纤保护倒换方案(OLT侧PON口、主干光纤、光分路器、配线光纤冗余保护)，如图3所示：
OLT：主、备用的OLT侧PON口均处于工作状态；
光分路器：使用两个1:N光分路器；
ONU：在PON端口前内置光开关装置，由ONU检测线路状态(检测方式待研究)，并决定主用线路，倒换应由ONU完成。
方案a和c都是采用内置1×2光开关实现，这样处理可以保证倒换时间，但也存在不足：现有的光开关体积大，加上盘纤，使单板接口密度受限；光开关为额外器件，价格很高，并需要内置，增加了设备固有成本；对于不需要光纤备份的应用，需要另外设计PCB才能满足。
下面再介绍一下普通PON口(包括OLT侧和ONU侧)的内部主要器件结构，如图4所示，包括：
无源光网络介质访问控制芯片(Passive Optical Network Media AccessControl，简称PON MAC)：PON系统中完成物理层、链路层控制的核心芯片，在OLT侧PON口和ONU侧PON口均有设置；
串行和解串器(SerDes)：用于串并信号转换的物理器件；可内置于PONMAC中实现，也可独立实现。
小型可插拔光模块(Small Form-Factor Pluggable，简称SFP)：一种小型可插拔光模块，当前业界广泛使用，取代固定口和传统GBIC光模块，ONU侧为降低成本多使用SFF固定光模块实现。
CPU：在PON系统中，负责控制软件执行的处理器；
控制逻辑：用于监控、控制小型可插拔光模块器件信号的硬件可编程逻辑器件。
上述系统中不具备光纤保护倒换功能，一旦光纤断开等原因会导致用户业务中断，此时设备控制逻辑可以不做检测，或检测链路故障通知CPU上报告警等待管理员修复，网络中断时间难以控制。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于无源光网络系统OLT侧和/或ONU侧的光纤保护倒换的光纤保护倒换装置，解决PON系统中实现电信级要求的(＜50ms)光纤保护倒换的问题，并同时兼顾成本、接口密度、实现复杂度方面，使其能够在PON系统中有广泛的技术应用。
本发明的另一目的在于提供一种本发明光纤保护倒换装置的光纤保护倒换方法。
本发明的再一个目的在于提供一种具有本发明光纤保护倒换装置的PON系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明的光纤保护倒换装置，用于PON系统OLT侧和/或ONU侧的光纤保护倒换，包括：
串行解串器，与用于无源光网络物理层和链路层控制且处于PON系统OLT侧和/或ONU侧的PON MAC相连，用于进行串并信号转换，并具有开关功能；
主、备SFP，与所述串行解串器下行引脚分别相连，分别连接作为光传输设备的等长的主、备光纤；
检测模块，与所述主、备SFP相连，用以检测与监控所述SFP器件的工作状态信号；
控制模块，与所述PON MAC、串行解串器、检测模块和主、备SFP相连，其根据所述的工作状态信号，控制所述串行解串器的开关在主、备光纤之间切换物理链路。
根据所述的光纤保护倒换装置，还包括：
判断模块，连接在所述检测模块和控制模块之间，判断备用光纤是否准备就绪；和/或
告警模块，分别与所述检测模块和控制模块相连，当主、备SFP处于非工作状态时，向网管系统告警，通知链路故障事件。
根据所述的光纤保护倒换装置，其中，所述工作状态信号为所述主、备SFP的RLOS信号。
根据所述的光纤保护倒换装置，其中，所述串行解串器内置于所述PON MAC中。
根据所述的光纤保护倒换装置，其中，所述检测模块由可编程逻辑器件实现，所述控制模块由OLT侧和/或ONU侧的主机CPU实现，其中，如果检测到主用光纤不能正常工作时通过中断发通知信号。
根据所述的光纤保护倒换装置，其中，所述串行解串器为多通道串行解串器，所述多通道串行解串器的每一下行引脚连接一对主、备光纤。
根据所述的光纤保护倒换装置，其中，还包括与所述PON MAC、所述控制模块相连的在光纤保护倒换完成后对ONU连接进行检测与相应处理的连接管理模块：
对于OLT侧系统，检测已注册ONU的连接情况，将不能正常工作的ONU下线重新发起所述ONU的注册，并向网管系统告警；
对于ONU侧系统，检测已注册ONU的连接情况，将不能与OLT正常通信的ONU下线重新进行注册，并向网管系统告警。
本发明还提供一种光纤保护倒换方法，用于PON系统OLT侧和/或ONU侧的光纤保护倒换，包括步骤，
步骤S100：检测主用光纤的工作状态；
步骤S200：当检测到主用光纤不能正常工作时通过中断通知所述控制模块；
步骤S300：所述控制模块响应所述中断，控制所述串行解串器的开关在主、备光纤之间切换物理链路。
根据所述的光纤保护倒换方法，其中，所述步骤S300包括：
步骤S310：判断备用链路状态是否准备就绪；
步骤S320：如果备用链路就绪，所述控制模块控制串行解串器在主、备光纤之间切换物理链路；
步骤S330：向网管系统告警，通知链路故障事件。
根据所述的光纤保护倒换方法，其中，还包括在光纤保护倒换完成后对ONU连接进行检测与相应处理的步骤S400：
对于OLT侧系统，检测已注册ONU的连接情况，将不能正常工作的ONU下线重新发起所述ONU的注册，并向网管系统告警；
对于ONU侧系统，检测已注册ONU的连接情况，将不能与OLT正常通信的ONU下线重新进行注册，并向网管系统告警。
本发明还提供一种PON系统，该PON系统OLT侧和/或ONU侧设置有光纤保护倒换装置。
根据本发明的PON系统，其中，所述OLT侧设置有所述光纤保护倒换装置，所述ONU侧设置使用固定光模块连接作为传输设备的光纤。
由上述技术方案可知，本发明具有以下有益效果：本发明的光纤保护倒换装置及其关系保护倒换方法，实现了电信级的50ms的保护倒换要求，而通过PON口冗余方式达不到这个指标。
本发明的光纤保护倒换装置及其关系保护倒换方法，在光纤备份方案中更进一步降低成本，对于在PON口必选的SerDes器件，选用具有开关功能的低成本SerDes器件，代替昂贵的光开关来实现链路切换的功能，其成本与固化光开关器件方式实现光纤保护倒换方案相比可以忽略不计。
SerDes的通道数可以较多，芯片尺寸较小，相比于当前光开关的尺寸，大大节省了空间，并且光开关还需要盘纤，因而在实现接口密度和实现复杂度上本发明方案明显优于现有技术的光开关切换备用链路的方案。
通过选用SFP类型光模块，当不需要光纤备份时，可以进一步降低昂贵的光模块成本，因此本发明的光纤保护倒换装置及其关系保护倒换方法具有很强的通用性。
目前可以预见实现光纤保护倒换的技术方案中，本发明技术方案成本低，在倒换时间、成本控制、接口密度、实现复杂度等方面有明显优势。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为主干光纤冗余保护方案示意图；
图2为OLT PON口冗余保护方案示意图；
图3为全保护的光纤保护倒换方案示意图；
图4为现有技术的PON口结构示意图；
图5为本发明光纤保护倒换装置的PON口结构示意图；
图6为本发明光纤保护倒换方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明的光纤保护倒换装置，针对PON系统对于可靠性要求的不同，既可以同时用于PON系统OLT侧和ONU侧的光纤保护倒换，也可以单独用于PON系统OLT侧或单独用于PON系统的ONU侧的光纤保护倒换。
本发明的光纤保护倒换装置，设置于PON系统OLT侧或ONU侧的PON口中，如图5所示，包括：
PON MAC，用于无源光网络物理层和链路层控制；
串行解串器(SerDes)，与所述PON MAC相连，用于串并信号转换，本发明的光纤保护倒换装置，选用具有开关功能的串行解串器用以实现链路切换；具有开关功能的串行解串器，在市场上能够买到，其价格相比于上千元的固化光开关，可以忽略不计。
主、备SFP，与所述串行解串器下行引脚分别相连，分别连接作为光传输设备的等长的主、备光纤；在PON系统OLT侧的PON口，主、备SFP分别连接主、备主干光纤，在PON系统ONU侧的PON口，主、备SFP分别连接主、备配线光纤。在实际应用中，可以首先指定其中一光纤为主用光纤。当进行光纤保护倒换以后，原来的备用光纤变为主用光纤，原来的主用光纤经过故障排除后作为备用光纤。
检测模块，与所述主、备SFP相连，用以检测与监控所述SFP器件的工作状态信号，且将检测到主用光纤不能正常工作时通过中断发通知信号。优选地，所述工作状态信号为所述主和/或备SFP的RLOS信号。
控制模块，与所述PON MAC、串行解串器、检测模块和主、备SFP相连，当监测到主用光纤不能正常工作时，响应所述通知信号，并能够控制所述串行解串器的开关实现光纤保护倒换。
在本发明较佳实施例中，所述光纤保护倒换装置还可以包括判断模块和/或告警模块。判断模块连接在所述检测模块和控制模块之间，判断备用光纤是否准备就绪；告警模块，分别与所述检测模块和控制模块相连，当主和/或备SFP处于非工作状态时，向网管系统告警，通知链路故障事件。
需要说明的是，所述串行解串器也可以内置于所述PON MAC，内置的串行解串器可以进一步降低本发明关系保护倒换装置的成本，同时可以减小本发明关系保护倒换装置的体积，可以有利于提高接口密度。本发明的光纤保护倒换装置，串行解串器可以内置于PON MAC，也可独立于PON MAC。当前E/G PON芯片厂商生产的带有SerDes功能的PONMAC芯片SerDes部分如没有开关功能，可另行选购。
所述检测模块可以由可编程逻辑器件实现，所述控制模块由OLT侧和/或ONU侧的主机CPU实现。首先可编程逻辑器件分别与主、备SFP相连接，用于检测与监控所述SFP的器件信号；通过检测与监控所述SFP的器件信号，来实现对主和/或备SFP的工作状态的监控，主要是主用光纤的工作状态的监控，例如，检测与监控所述主和/或备SFP的工作状态信号为所述主和/或备SFP的RLOS信号。
主机CPU，与所述PON MAC、串行解串器和可编程逻辑器件相连，其上运行控制软件，来完成所述控制模块、判断模块和/或告警模块的功能。具体地说，主机CPU整体控制光纤保护倒换装置的光纤保护倒换，接收所述可编程逻辑器件当检测到主用光纤不能正常工作时通过中断发来的通知信号，响应所述通知信号，该通知信号表明主用光纤工作不正常，已足以需要进行光纤保护倒换，则控制所述串行解串器的开关切换物理链路实现光纤保护倒换。同时，CPU上运行告警系统与日志系统，在进行保护倒换的同时，CPU要上报告警给管理员，修复发生故障的主用光纤，并同时将告警事件记载于日志系统。CPU也与PON MAC相连，可以感知ONU的注册情况，及在注册的ONU能否与OLT正常进行通信。
此外，所述串行解串器可以选用多通道串行解串器，所述多通道串行解串器的下行引脚连接多对主、备光纤，由控制模块及CPU控制其保护倒换。采用多通道的串行解串器，提高了本发明实施例的光纤保护倒换装置的接口密度。
在本发明较佳实施例中，所述光纤保护倒换装置还可以包括连接管理模块，连接管理模块与所述PON MAC、所述控制模块相连，用于在光纤保护倒换完成后对ONU连接进行检测与对故障做相应处理：对于OLT侧系统，通过PON MAC检测已注册ONU的连接情况，将不能正常工作的ONU下线重新发起所述ONU的注册，并向网管系统告警；对于ONU侧系统，检测已注册ONU的连接情况，将不能与OLT正常通信的ONU下线重新进行注册，并向网管系统告警。CPU可以通过连接管理模块来感知ONU的注册情况，及在注册的ONU能否与OLT正常进行通信。
本发明实施例的光纤保护倒换装置，对于管理员进行的强制保护倒换，可以通过控制台命令行、简单网络管理协议(Simple NetworkManagement Protocol简称SNMP)网管等方式通过CPU控制程序实现，原理与自动保护倒换一致，在此不做赘述。
下面再介绍一下本发明实施例的光纤保护倒换方法。
使用本发明实施例的光纤保护倒换装置的光纤保护倒换方法，可以适用于PON系统OLT侧和/或ONU侧的光纤保护倒换，包括步骤，
步骤S100：所述检测模块检测主用光纤的工作状态；
步骤S200：当所述检测模块检测到主用光纤不能正常工作时中断通知控制模块；
步骤S300：所述控制模块响应所述中断，控制所述串行解串器的开关切换物理链路实现光纤保护倒换。
如图6所示，本发明实施例的光纤保护倒换方法，其步骤进一步可细化为：
步骤S100：由控制逻辑检测主用SFP的器件信号；通过对主用SFP的器件信号的监控，来实现对主用光纤工作状态的监控，及时发现主用光纤的异常；
步骤S210：判断是否检测到RLOS信号，当主用光纤使用过程中因外界造成光路中断或信号劣化时，可编程控制器的控制逻辑会检测到RLOS信号；如果检测到RLOS信号，则执行步骤S220；如果没有检测到RLOS信号，则继续执行步骤S100；
步骤S220：控制逻辑通过中断向控制逻辑通过中断向CPU通知RLOS事件；检测到RLOS信号，则表明主用光纤工作不正常，需要进行链路切换，因此向CPU上报中断，请求CPU进行处理；
步骤S230：CPU接收到中断；将按照CPU中设定的规则对该中断进行响应。
步骤S310：首先判断备用链路是否就绪，因为如果备用链路未就绪，即使切换，也不能解决PON系统中存在的问题，同时还耽误网管系统解决问题的时间；如备用链路已就绪，则进行步骤S320；如未就绪，则直接进行步骤S330；
步骤S320：CPU控制串行解串器切换物理链路。因为串行解串器具有开关功能，将原来与主SFP连接的下行引脚切换到与备SFP连接的下行引脚，来实现物理链路切换。
步骤S330：向网管系统告警，通知链路故障事件。在进行切换的同时，还需要向网管系统告警，请求及时修复不能正常工作的主用光纤，使得其迅速修复以作为新的备用光纤。
进而，为了增加PON系统的可靠性，本发明的光纤保护倒换方法还包括在光纤保护倒换完成后对ONU连接进行检测与相应处理的步骤S400：
对于OLT侧系统，PON MAC检测在注册ONU的连接情况，将不能正常工作的ONU下线，下线的ONU重新注册，并向网管系统告警有ONU不能正常工作；
对于ONU侧系统，检测在注册ONU的连接情况，将不能与OLT正常通信的ONU下线重新进行注册，重新测距，并向网管系统告警。
本发明实施例的保护倒换方法与本发明实施例的光纤保护倒换装置，为实现光纤快速倒换要求主、备用光纤等长，以解决切换后因OLT与ONU距离改变导致的OLT和ONU不能正常通信问题，如果一旦出现，需要步骤S400来恢复故障。
本发明实施例的光纤保护倒换装置，可以应用于本发明实施例的PON系统，对PON系统OLT侧的主干光纤和/或PON系统的ONU侧的配线光纤进行光纤保护倒换。
在一些对PON系统的ONU侧的可靠性要求不高的应用场合，本发明另一实施例的PON系统，可以只在PON系统的所述OLT侧设置所述光纤保护倒换装置，所述ONU侧使用固定光模块来代替SFP，由固定光模块连接作为传输设备的光纤。这样的结构，可以进一步降低成本。
以上所述的仅为本发明的较佳可行实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (12)
1.一种光纤保护倒换装置，用于PON系统OLT侧和/或ONU侧的光纤保护倒换，包括：
串行解串器，与用于无源光网络物理层和链路层控制且处于PON系统OLT侧和/或ONU侧的PON MAC相连，用于进行串并信号转换，并具有开关功能；
主、备SFP，与所述串行解串器下行引脚分别相连，分别连接作为光传输设备的等长的主、备光纤；
检测模块，与所述主、备SFP相连，用以检测与监控所述SFP器件的工作状态信号；
控制模块，与所述PON MAC、串行解串器、检测模块和主、备SFP相连，其根据所述的工作状态信号，控制所述串行解串器的开关在主、备光纤之间切换物理链路。
2.如权利要求1所述的光纤保护倒换装置，其特征在于，还包括：
判断模块，连接在所述检测模块和控制模块之间，判断备用光纤是否准备就绪；和/或
告警模块，分别与所述检测模块和控制模块相连，当主和/或备SFP处于非工作状态时，向网管系统告警，通知链路故障事件。
3.如权利要求1所述的光纤保护倒换装置，其特征在于，所述工作状态信号为所述主、备SFP的RLOS信号。
4.如权利要求1所述的光纤保护倒换装置，其特征在于：所述串行解串器内置于所述PON MAC中。
5.如权利要求1-4任一所述的光纤保护倒换装置，其特征在于：所述检测模块由可编程逻辑器件实现，所述控制模块由OLT侧和/或ONU侧的主机CPU实现，其中，如果检测到主用光纤不能正常工作时通过中断发通知信号。
6.如权利要求1所述的光纤保护倒换装置，其特征在于：所述串行解串器为多通道串行解串器，所述多通道串行解串器的每一下行引脚连接一对主、备光纤。
7.如权利要求1所述的光纤保护倒换装置，其特征在于，还包括与所述PON MAC、所述控制模块相连的在光纤保护倒换完成后对ONU连接进行检测与相应处理的连接管理模块：
对于OLT侧系统，检测已注册ONU的连接情况，将不能正常工作的ONU下线重新发起所述ONU的注册，并向网管系统告警；
对于ONU侧系统，检测已注册ONU的连接情况，将不能与OLT正常通信的ONU下线重新进行注册，并向网管系统告警。
8一种权利要求1所述的光纤保护倒换装置的光纤保护倒换方法，用
于PON系统OLT侧和/或ONU侧的光纤保护倒换，包括步骤，
步骤S100：检测主用光纤的工作状态；
步骤S200：当检测到主用光纤不能正常工作时通过中断通知所述控制模块；
步骤S300：所述控制模块响应所述中断，控制所述串行解串器的开关在主、备光纤之间切换物理链路。
9如权利要求8所述的光纤保护倒换方法，其特征在于，所述步骤
S300包括：
步骤S310：判断备用链路状态是否准备就绪；
步骤S320：如果备用链路就绪，所述控制模块控制串行解串器在主、备光纤之间切换物理链路；
步骤S330：向网管系统告警，通知链路故障事件。
10.如权利要求8所述的光纤保护倒换方法，其特征在于，还包括在光纤保护倒换完成后对ONU连接进行检测与相应处理的步骤S400：
对于OLT侧系统，检测已注册ONU的连接情况，将不能正常工作的ONU下线重新发起所述ONU的注册，并向网管系统告警；
对于ONU侧系统，检测已注册ONU的连接情况，将不能与OLT正常通信的ONU下线重新进行注册，并向网管系统告警。
11.一种PON系统，其特征在于，该PON系统OLT侧和/或ONU侧设置有权利要求1所述的光纤保护倒换装置。
12.如权利要求11所述的PON系统，其特征在于，所述OLT侧设置有所述光纤保护倒换装置，所述ONU侧使用固定光模块连接作为传输设备的光纤。
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