通信網(wǎng)banner.jpg)
相關(guān)專(zhuān)題：
摘要 EPON采用點(diǎn)到多點(diǎn)的樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，骨干光纖的生存性將保證整個(gè)EPON網(wǎng)絡(luò)的可靠性。提供一種可行方案，在提高EPON系統(tǒng)中可靠性、穩(wěn)定性的同時(shí)，兼顧系統(tǒng)成本，實(shí)現(xiàn)一種低成本并簡(jiǎn)便可行的EPON網(wǎng)絡(luò)骨干光纖保護(hù)方法。
引言
以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）技術(shù)是一種基于以太網(wǎng)、點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖接入技術(shù)，它集以太網(wǎng)技術(shù)的簡(jiǎn)單性和PON網(wǎng)絡(luò)的高效等特點(diǎn)于一身，是未來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖到戶(hù)的光纖接入網(wǎng)的最佳方式。
目前，EPON系統(tǒng)中所采用保護(hù)倒換方式都需要配置冗余的PON模塊等，成本較高，并且實(shí)現(xiàn)機(jī)制較為復(fù)雜。而EPON技術(shù)是接入網(wǎng)技術(shù)之一，主要用于FTTH/FTTB的寬帶接入業(yè)務(wù)，用戶(hù)接入成本較為敏感，并且對(duì)保護(hù)的要求相對(duì)較低，因此EPON系統(tǒng)現(xiàn)有的保護(hù)方式的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值較低。
1、EPON系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)骨干光纖保護(hù)倒換的意義
EPON采用點(diǎn)到多點(diǎn)的樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，骨干光纖的故障會(huì)導(dǎo)致其所屬的所有ONU均無(wú)法與EPON網(wǎng)絡(luò)通信，因此，骨干光纖的生存性將保證整個(gè)EPON網(wǎng)絡(luò)的可靠性。同時(shí)，由于接入網(wǎng)末梢的接入光纖不可能具備多個(gè)路由，此時(shí)光纖全保護(hù)倒換方式?jīng)]有實(shí)際意義。因此，骨干光纖保護(hù)倒換方式將是提高EPON系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用中可靠性的主要保護(hù)倒換方式。
2、EPON系統(tǒng)中現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)光纖保護(hù)方案
EPON國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 802.3ah）未定義保護(hù)方式，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定的《接入網(wǎng)技術(shù)要求——基于以太網(wǎng)方式的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）》中，已經(jīng)明確建議采用ITU-T G.984.1兩種GPON系統(tǒng)的保護(hù)方式：骨干光纖保護(hù)倒換方式和光纖全保護(hù)倒換方式，如圖，1～2所示：
骨干光纖保護(hù)方式中，OLT側(cè)的主、備兩個(gè)PON模塊的端口分別通過(guò)骨干光纖的主、備兩條光纖連接到2:N分路器的兩個(gè)端口，從分路器到ONU側(cè)采用常規(guī)連接。在OLT主用PON模塊處于工作狀態(tài)時(shí)，備用PON模塊處于冷備份狀態(tài)。如果工作光纖出現(xiàn)故障或主用PON模塊失效，啟用備用的備用PON模塊和光纖。倒換到備用PON模塊時(shí)，冷備份的備用PON模塊中的信號(hào)發(fā)射模塊被激發(fā)到正常工作狀態(tài)需要一段較長(zhǎng)的時(shí)間。這種方式OLT側(cè)需配置主、備兩個(gè)PON模塊，骨干光纖需鋪設(shè)主、備兩條光纖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)骨干段光纖的保護(hù)，提高系統(tǒng)得可靠性。
光纖全保護(hù)倒換方式中，每個(gè)ONU通過(guò)主、備兩個(gè)PON模塊與兩個(gè)獨(dú)立的光分路器實(shí)現(xiàn)雙歸屬連接，每個(gè)分路器連接AOLT的兩個(gè)PON口。OLT備用模塊采用熱備份方式，切換在每個(gè)ONU上進(jìn)行，需要切換協(xié)議。這種方式OLT和ONU均需配置主、備兩個(gè)PON模塊，骨干光纖需鋪設(shè)主、備兩條光纖，需設(shè)置兩臺(tái)分路器，以及對(duì)每個(gè)ONU鋪設(shè)主、備兩條接入光纖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)EPON系統(tǒng)中每個(gè)網(wǎng)元的保護(hù)，提高系統(tǒng)得可靠性。
骨干光纖保護(hù)方式相對(duì)于光纖全保護(hù)倒換方式代價(jià)較小，僅對(duì)EPON系統(tǒng)的骨干段光纖實(shí)現(xiàn)保護(hù)；而光纖全保護(hù)倒換方式徹底消除了EPON系統(tǒng)中的單點(diǎn)故障隱患，但是代價(jià)也是整體翻倍的。
3、EPON系統(tǒng)中簡(jiǎn)單骨干光纖保護(hù)倒換的實(shí)現(xiàn)
3.1 EPON系統(tǒng)簡(jiǎn)單骨干光纖保護(hù)倒換實(shí)現(xiàn)思路
為了實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的骨干光纖保護(hù)倒換，EPON系統(tǒng)應(yīng)由光線(xiàn)路終端（OLT）、工作光纖、保護(hù)光纖、2:N光分路器、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）組成，其中OLT內(nèi)包括保護(hù)倒換控制模塊（在工作光纖故障的情況下，發(fā)出切換信號(hào)來(lái)控制系統(tǒng)的保護(hù)倒換）、PON模塊（接收光接入網(wǎng)提供的光信號(hào)并發(fā)送該光信號(hào)到用戶(hù)側(cè)，同時(shí)PON模塊可根據(jù)與其耦接的光纖的工作情況發(fā)出告警信息，如光信號(hào)丟失和信號(hào)劣化告警）和1×2光開(kāi)關(guān)。如圖3所示。
PON模塊輸出PON口與1×2光開(kāi)關(guān)輸入相連，光開(kāi)關(guān)的兩個(gè)輸出口分別與工作光纖和保護(hù)光纖相連，工作光纖和保護(hù)光纖又分別連接2:N分路器的兩個(gè)輸入口，從2:N分路器到ONU側(cè)采用常規(guī)連接，ONU采用常規(guī)ONU。
系統(tǒng)正常工作時(shí)，保護(hù)倒換控制模塊在線(xiàn)監(jiān)測(cè)OLT PON模塊的工作狀態(tài)和相關(guān)告警信息，當(dāng)保護(hù)倒換控制模塊接收到來(lái)自O(shè)LT的線(xiàn)路故障、信號(hào)劣化等告警信息時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的機(jī)制進(jìn)行判斷是否進(jìn)行倒換，并觸發(fā)光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)切換，從而實(shí)現(xiàn)EPON系統(tǒng)骨干光纖的主備倒換。
光開(kāi)關(guān)完成倒換后，由于主、備用光纖的長(zhǎng)度不可能完全相同，為避免上行業(yè)務(wù)沖突，控制模塊會(huì)同時(shí)觸發(fā)PON模塊重新發(fā)起發(fā)現(xiàn)、測(cè)距、注冊(cè)等過(guò)程，從而完成EPON系統(tǒng)業(yè)務(wù)的保護(hù)倒換。
3.2 EPON系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單光纖保護(hù)倒換實(shí)現(xiàn)流程
光纖保護(hù)倒換在以下兩種情況時(shí)進(jìn)行：①自動(dòng)倒換：由故障發(fā)現(xiàn)觸發(fā)，如信號(hào)丟失等；②強(qiáng)制倒換：由管理事件觸發(fā)。
如圖4所示，自動(dòng)保護(hù)倒換自步驟S1開(kāi)始。
在步驟S1，系統(tǒng)的保護(hù)倒換控制模塊啟動(dòng)。
在步驟S2，保護(hù)倒換控制模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PON模塊的工作狀態(tài)，例如可通過(guò)輪詢(xún)的方式，PON模塊實(shí)時(shí)上報(bào)相關(guān)狀態(tài)信息給保護(hù)倒換控制模塊。
在步驟S3中，根據(jù)保護(hù)倒換控制模塊與PON模塊之間的通信是否正常，確定是否PON模塊本身出現(xiàn)故障。如果在步驟S3中確定PON模塊本身出現(xiàn)故障，則流程進(jìn)到步驟S4。
在步驟S4，保護(hù)倒換控制模塊向網(wǎng)管?chē)?yán)重告警，并等待對(duì)PON模塊的維修。如果在步驟S3中確定PON模塊本身正常，則流程進(jìn)到步驟S5。
在步驟S5，根據(jù)是否收到來(lái)自PON模塊的相關(guān)告警，如光信號(hào)丟失、信號(hào)劣化的告警，確定骨干工作光纖是否有故障，例如斷路故障。如果步驟S5的確定為是，步驟S6；如果在步驟S5中確定保護(hù)倒換控制模塊未收到來(lái)自PON模塊的相關(guān)告警，即無(wú)諸如線(xiàn)路故障、信號(hào)劣化的相關(guān)告警，則確定PON模塊以及工作光纖工作正常，流程返回到步驟S2，繼續(xù)執(zhí)行對(duì)PON模塊的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
在步驟S6，保護(hù)倒換控制模塊觸發(fā)1×2光開(kāi)關(guān)切換工作光纖和保護(hù)光纖，同時(shí)將切換事件上報(bào)網(wǎng)管，然后流程進(jìn)到步驟S7。
在步驟S7，確定1×2光開(kāi)關(guān)切換后，PON模塊接收光是否正常。如果在步驟S7確定1×2光開(kāi)關(guān)切換后，PON模塊接收光正常，則流程進(jìn)到步驟S8。
在步驟S8，保護(hù)倒換控制模塊觸發(fā)OLT開(kāi)始骨干光纖倒換后的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)過(guò)程。如果在步驟S7確定1×2光開(kāi)關(guān)切換后，PON模塊仍然無(wú)接收光，則斷定所有ONU下線(xiàn)或保護(hù)光纖故障，不再進(jìn)行倒換，系統(tǒng)返回步驟S2。以下保護(hù)倒換控制模塊觸發(fā)OLT開(kāi)始骨干光纖倒換后的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)過(guò)程與常規(guī)的過(guò)程相同，因此，僅對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要的描述。
在步驟S8，OLT向ONU廣播發(fā)送Discovery GATE幀。
在步驟S9，ONU在接收到Discovery GATE幀后，隨機(jī)等待一段時(shí)間后發(fā)送REGISTER_REQ幀給OLT，在REGISTER_REQ幀中，包含了ONU的MAC地址和其他參數(shù)。
在步驟S10，OLT接收到一個(gè)有效的REGISTER_REQ消息后，根據(jù)其MAC地址，分配發(fā)生光纖保護(hù)倒換前對(duì)應(yīng)的LLID，并進(jìn)行再綁定。
在步驟S11，OLT發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)GATE幀以允許ONU發(fā)送REGISTER_ACK消息。
在步驟S12，ONU發(fā)送REGISTER_ACK消息到OLT。
在步驟S13，OLT1接收到REGISTER_ACK消息，驗(yàn)證REGISTER_ACK消息，發(fā)現(xiàn)過(guò)程完成，并計(jì)算RTT值（光信號(hào)往返時(shí)間）。
在步驟S14，ONU完成注冊(cè)，可以訪問(wèn)EPON網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)恢復(fù)正常，保護(hù)倒換成功。
對(duì)于強(qiáng)制保護(hù)倒換，強(qiáng)制保護(hù)倒換在網(wǎng)管系統(tǒng)觸發(fā)1×2光開(kāi)關(guān)切換，并同時(shí)記錄切換事件，以下實(shí)現(xiàn)流程同自動(dòng)保護(hù)倒換實(shí)現(xiàn)流程的步驟S8-S14。
在現(xiàn)有的光纖保護(hù)倒換方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合EPON系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)，改善原有保護(hù)倒換成本高、實(shí)現(xiàn)機(jī)制復(fù)雜的缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而有效的骨干光纖保護(hù)倒換。
4、EPON系統(tǒng)中簡(jiǎn)單骨干光纖保護(hù)倒換方法的特點(diǎn)
本方法在現(xiàn)有的光纖保護(hù)倒換方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合EPON系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)，改善原有保護(hù)倒換成本高、實(shí)現(xiàn)機(jī)制復(fù)雜的缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而有效的骨干光纖保護(hù)倒換。
本方法相對(duì)于現(xiàn)有方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：
�、賹�(shí)現(xiàn)了EPON系統(tǒng)骨干光纖保護(hù)倒換，成本低，實(shí)現(xiàn)機(jī)制簡(jiǎn)單，同時(shí)有效地提高了EPON系統(tǒng)得可靠性。
�、诓恍枰渲迷贓PON系統(tǒng)中占主要成本的昂貴的冗余PON模塊，成本優(yōu)勢(shì)十分明顯。
③檢測(cè)機(jī)制簡(jiǎn)單，不需要倒換協(xié)議。
�、懿恍枰M(jìn)行PON模塊激活并倒換，采用光開(kāi)關(guān)倒換，倒換時(shí)間快。
�、輧H需要對(duì)現(xiàn)有OLT的PON口處內(nèi)置1×2光開(kāi)關(guān)，并進(jìn)行軟件升級(jí)。
�、薏恍枰獙�(duì)已安裝的ONU進(jìn)行任何改動(dòng)，具有現(xiàn)網(wǎng)的可操作性。
