多运营商ODN共享及异构PON统一管理方法技术

本发明专利技术公开了一种多运营商ODN共享及异构PON统一管理方法，一、软定义虚拟无源光网络整体系统框架，即在PON接入网中提供开放式的控制接口，实现可编程智能管控平台，将资源虚拟灵活分割为多个切片，各运营商业务各自在虚拟资源通道内各自独立转发；二、虚拟无源光网络系统各组成部分；三、虚拟无源光网络配置工作机制；四、共享PON设备增加电信运营商软件定义标识；五、多运营商共享工作配置机制；六、数据转发机制；七、系统的管理；八、池组化；九、虚拟网络拓扑；十、QoS实现；十一、安全保障和共存过渡的实现；十二、节能机制实现；十三、与上层网络协同管理。本发明专利技术优点是实现业务层面的无差异地开通，降低了驻地网建设成本。

【技术实现步骤摘要】
多运营商ODN共享及异构PON统一管理方法
本专利技术涉及通信网络
，尤其是涉及多运营商ODN共享及异构PON统一管理方法。
技术介绍
PON（PassiveOpticalNetwork，无源光网络）系统由OLT、ONU和ODN组成。其中，OLT（OpticalLineTerminal，光线路终端）位于局端，是整个PON系统的核心部件，向上提供接入网与核心网/城域网的高速接口，向下提供面向无源光纤网络的一点对多点的PON接口，以广播方式向各ONU（OpticalNetworkUnit，光网络单元）发送数据。ODN（OpticalDistributionNetwork，光纤分布网）是由POS（PassiveOpticalSplitter，无源光纤分路器）组成的光纤分配网络，使得一个PON接口的光纤传输带宽可以由多个ONU共享。ONU位于用户端，实现数据、话音等多业务的接入。现阶段PON相关的技术标准，一是以IEEE为代表的EPON、10GEPON标准阵营，二是以ITU/FSAN/BBF为代表的GPON、XGPON1和NGPON2标准阵营。实现分光的技术思路基本类似，由OLT至ONU的下行数据发送采用TDM广播方式，如图1所示，并采用加密技术使ONU只能获取与自身相关的数据报文；上行数据采用TDMA方式，如图2所示，运用多点控制技术MPCP和动态带宽分配DBA技术来调度自ONU至OLT的数据上传。随着光纤到户（FTTH）建设的发展，如图3所示，各运营商争相进入小区进行光纤入户建设。然而，光纤宽带接入的建设实施需要各运营商在小区驻地网内部署大量的光纤网络资源，需要大量的资金投入，而各运营商各自为战的建设方式则导致了大量的国有资金重复投资浪费，资源利用率过低和过多占用驻地资源等问题。同时，如图4所示，电信业务经营者和住宅建设方分别设置配线箱或配线柜时，各自负责箱体或机柜的建设，交换局侧的配线模块则由电信业务经营者负责建设，用户侧的配线模块由住宅建设方负责建设。因此，上述现状所存在的不足是：1、用户开通业务时，每次都需要在运营商与公共光配线箱之间进行跳接光纤，实施复杂，容易出错；同时，频繁地在用户接入点跳接光纤，存在严重的不安全因素，可靠性差。2、资源配置不灵活，特别是初期运营商侧建设光缆、光配线设施等资源的规模和规格难以预估，容易出现重复建设或浪费，资源利用率低。3、网络的管理复杂，缺乏灵活性，且故障定位难，维护效率低。4、多种PON技术在网络中同时应用，缺乏灵活的异构网络资源调度机制；当前光接入网包括EPON、GPON、10GEPON、10GGPON、WDM-PON、P2P-PON等技术，不同网络之间不能兼容，网络资源管控机制相互独立，缺乏灵活的异构网络源调度机制，业务的管理和发放只能在各自网管平台上操作，效率较低。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种多运营商ODN共享及异构PON统一管理方法。为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：本专利技术所述的多运营商ODN共享及异构PON统一管理方法，其特征在于：包括下述步骤：第一步、软定义虚拟无源光网络整体系统框架设置开放的网络操作系统和统一控制平面，将各种制式封闭孤立的PON架构转变为可编程化、智能可控化、支持第三方应用的开放式架构，即在PON接入网中提供开放式的控制接口，实现可编程的智能管控平台，同时采用虚拟化装置将资源虚拟灵活分割为多个切片，各运营商业务各自在虚拟资源通道内各自独立转发；第二步、虚拟无源光网络系统各组成部分（1）、所述软定义虚拟无源光网络的OLT，及ONU在现有PON系统架构基础上，增加设置软件系统的转发表和状态表；（2）、所述转发表由多个转发表项构成，PON系统通过查找转发表的表项决定对接收到的数据流采取适合的指令；（3）、虚拟无源光网络架构中，介于控制平面与PON转发平面之间的是虚拟化装置，所述虚拟化装置在整个架构中起着硬件资源抽象化的角色；将PON网络设备物理资源虚拟化到控制器中，并形成资源映射库，由此根据预先制定的调度策略以及业务优先级安排资源分配，网络运营者在虚拟无源光网络架构中实现软定义的集中控制；通过虚拟化装置将物理资源分为多个逻辑资源，每个所述逻辑资源有不同的地址规则和转发机制，且能共享相同的物理设备；所述虚拟化装置置于OLT的软件系统中，或置于控制器软件系统中；各类PON系统的OLT和ONU按各自物理资源的情况不同进行虚拟化，实现将多个异构PON作为一个系统设备进行管理；（4）、所述OLT作为网络转发平面的主体设备，数据包转发过程由OLT的硬件交换数据通道完成，所述控制器作为控制平面的组成部分，负责数据转发的控制，从而实现数据转发和数据转发控制的分离；控制器通过转发控制协议来控制OLT中的转发表，从而达到控制数据转发的目的；（5）、控制层面的控制器有多个形成池组化结构，但同一时间转发平面OLT只受一台所述控制器的控制，若当前控制器出现故障时，由备用控制器接管对OLT的控制；（6）、控制器与OLT互动所执行转发控制协议的软件是统一且标准的软件接口，所述控制器控制多种异构PONOLT设备；（7）、控制器的统一操作系统软件为上层应用提供开放式控制架构的主体，所述控制器为上层应用提供统一的开发接口并通过开放式硬件控制接口与底层硬件交互，以实现可编程化控制和管理；第三步、虚拟无源光网络配置工作机制（1）、OLT的初始配置机制一台OLT在完成物理硬件层的链路调通后，即开启与控制平面之间的专用信息通道，该专用信息通道用于所述OLT转发平面与所述控制平面进行信息交互，通过该通道，OLT将自身初始的物理资源信息全部上报给控制平面，并从控制层获取初始配置信息；交互信息采用加密方式，通过人工或系统自动设定，将新初始化的OLT配置信息加入到一个池组化的OLT池中使用；（2）、OLT的与控制平面的其他机制所述专用信息通道用于平时控制器获取PON物理资源的状态，将转发平面的状态信息更新到所述控制器，同时用于管理所述转发平面和相关统计信息的交互；交互信息主要分以下几类，每一个类型都有多个子类型：1)、控制器至OLT设备信息：由控制器发起并且直接用于检测PON物理资源的状态；2)、异步信息：由OLT设备发起并用于更新控制器的网络事件和改变物理资源的状态；3)、同步信息：在没有请求的情况下由控制器或OLT发起，用于建立连接；（2）、ONU的配置机制新入网的ONU在完成与OLT物理硬件层的链路调通后，通过所述OLT向上的专用信息通道，将自身初始的物理资源信息全部上报给控制平面，并从控制层获取初第四步、共享PON设备增加电信运营商软件定义标识（1）、在多运营商共享虚拟无源光网络系统时，OLT与ONU之间的通信协议栈中增加扩展字节，用于标识电信运营商；该扩展字节是否启用由驻地运营商的PON系统网管设定；（2）、预先设定好由OLT设备上联到各电信运营商的上联端口组；（3）、所有ONU均设置加载电信运营商标识，在用户开通业务时输入所述ONU的运营商标识；（4）、在启动了扩展电信运营商标识的PON系统内，根据电信运营商标识及业务标识，将所述PON系统根据所设定的电信运营商数量定义为多个虚拟的逻辑系统，所述逻辑系统资源配置的大小随各电信运营商发展用户数量及每业务本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多运营商ODN共享及异构PON统一管理方法，其特征在于：包括下述步骤：第一步、软定义虚拟无源光网络整体系统框架设置开放的网络操作系统和统一控制平面，将各种制式封闭孤立的PON架构转变为可编程化、智能可控化、支持第三方应用的开放式架构，即在PON接入网中提供开放式的控制接口，实现可编程的智能管控平台，同时采用虚拟化装置将资源虚拟灵活分割为多个切片，各运营商业务各自在虚拟资源通道内各自独立转发；第二步、虚拟无源光网络系统各组成部分（1）、所述软定义虚拟无源光网络的OLT，及ONU在现有PON系统架构基础上，增加设置软件系统的转发表和状态表；（2）、所述转发表由多个转发表项构成，PON系统通过查找转发表的表项决定对接收到的数据流采取适合的指令；（3）、虚拟无源光网络架构中，介于控制平面与PON转发平面之间的是虚拟化装置，所述虚拟化装置在整个架构中起着硬件资源抽象化的角色；将PON网络设备物理资源虚拟化到控制器中，并形成资源映射库，由此根据预先制定的调度策略以及业务优先级安排资源分配，网络运营者在虚拟无源光网络架构中实现软定义的集中控制；通过虚拟化装置将物理资源分为多个逻辑资源，每个所述逻辑资源有不同的地址规则和转发机制，且能共享相同的物理设备；所述虚拟化装置置于OLT的软件系统中，或置于控制器软件系统中；各类PON系统的OLT和ONU按各自物理资源的情况不同进行虚拟化，实现将多个异构PON作为一个系统设备进行管理；（4）、所述OLT作为网络转发平面的主体设备，数据包转发过程由OLT的硬件交换数据通道完成，所述控制器作为控制平面的组成部分，负责数据转发的控制，从而实现数据转发和数据转发控制的分离；控制器通过转发控制协议来控制OLT中的转发表，从而达到控制数据转发的目的；（5）、控制层面的控制器有多个形成池组化结构，但同一时间转发平面OLT只受一台所述控制器的控制，若当前控制器出现故障时，由备用控制器接管对OLT的控制；（6）、控制器与OLT互动所执行转发控制协议的软件是统一且标准的软件接口，所述控制器控制多种异构PON OLT设备；（7）、控制器的统一操作系统软件为上层应用提供开放式控制架构的主体，所述控制器为上层应用提供统一的开发接口并通过开放式硬件控制接口与底层硬件交互，以实现可编程化控制和管理；第三步、虚拟无源光网络配置工作机制（1）、OLT的初始配置机制一台OLT在完成物理硬件层的链路调通后，即开启与控制平面之间的专用信息通道，该专用信息通道用于所述OLT转发平面与所述控制平面进行信息交互，通过该通道，OLT将自身初始的物理资源信息全部上报给控制平面，并从控制层获取初始配置信息；交互信息采用加密方式，通过人工或系统自动设定，将新初始化的OLT配置信息加入到一个池组化的OLT池中使用；（2）、OLT的与控制平面的其他机制所述专用信息通道用于平时控制器获取PON物理资源的状态，将转发平面的状态信息更新到所述控制器，同时用于管理所述转发平面和相关统计信息的交互；交互信息主要分以下几类，每一个类型都有多个子类型：1)、控制器至OLT设备信息：由控制器发起并且直接用于检测PON物理资源的状态；2)、异步信息：由OLT设备发起并用于更新控制器的网络事件和改变物理资源的状态；3)、同步信息：在没有请求的情况下由控制器或OLT发起，用于建立连接；（2）、ONU的配置机制新入网的ONU在完成与OLT物理硬件层的链路调通后，通过所述OLT向上的专用信息通道，将自身初始的物理资源信息全部上报给控制平面，并从控制层获取初第四步、共享PON设备增加电信运营商软件定义标识（1）、在多运营商共享虚拟无源光网络系统时，OLT与ONU之间的通信协议栈中增加扩展字节，用于标识电信运营商；该扩展字节是否启用由驻地运营商的PON系统网管设定；（2）、预先设定好由OLT设备上联到各电信运营商的上联端口组；（3）、所有ONU均设置加载电信运营商标识，在用户开通业务时输入所述ONU的运营商标识；（4）、在启动了扩展电信运营商标识的PON系统内，根据电信运营商标识及业务标识，将所述PON系统根据所设定的电信运营商数量定义为多个虚拟的逻辑系统，所述逻辑系统资源配置的大小随各电信运营商发展用户数量及每业务数量的多少决定，进行自动分配，实施调整，中间的ODN部分则是全部共享；第五步、多运营商共享工作配置机制（1）、控制平面根据ONU物理硬件编号及运营商标识，生成在各逻辑系统中的软定义标识，并生成相关的映射关系表；（2）、所述控制平面实时将PON系统硬件资源情况上报各运营商的网管系统；（3）、各运营商监控、管理、配置自己的虚拟资源；第六步、数据转发机制（1）、各运营商通过网管或业务系统将转发策略发送给控制平面；电信运营商在自身的网管系统或业务系统对相应的软定义标识的转发策略...

【技术特征摘要】
1.一种多运营商ODN共享及异构PON统一管理方法，其特征在于：包括下述步骤：第一步、软定义虚拟无源光网络整体系统框架设置开放的网络操作系统和统一控制平面，将各种制式封闭孤立的PON架构转变为可编程化、智能可控化、支持第三方应用的开放式架构，即在PON接入网中提供开放式的控制接口，实现可编程的智能管控平台，同时采用虚拟化装置将资源虚拟灵活分割为多个切片，各运营商业务各自在虚拟资源通道内各自独立转发；第二步、虚拟无源光网络系统各组成部分（1）、所述软定义虚拟无源光网络的OLT，及ONU在现有PON系统架构基础上，增加设置软件系统的转发表和状态表；（2）、所述转发表由多个转发表项构成，PON系统通过查找转发表的表项决定对接收到的数据流采取适合的指令；（3）、虚拟无源光网络架构中，介于控制平面与PON转发平面之间的是虚拟化装置，所述虚拟化装置在整个架构中起着硬件资源抽象化的角色；将PON网络设备物理资源虚拟化到控制器中，并形成资源映射库，由此根据预先制定的调度策略以及业务优先级安排资源分配，网络运营者在虚拟无源光网络架构中实现软定义的集中控制；通过虚拟化装置将物理资源分为多个逻辑资源，每个所述逻辑资源有不同的地址规则和转发机制，且能共享相同的物理设备；所述虚拟化装置置于OLT的软件系统中，或置于控制器软件系统中；各类PON系统的OLT和ONU按各自物理资源的情况不同进行虚拟化，实现将多个异构PON作为一个系统设备进行管理；（4）、所述OLT作为网络转发平面的主体设备，数据包转发过程由OLT的硬件交换数据通道完成，所述控制器作为控制平面的组成部分，负责数据转发的控制，从而实现数据转发和数据转发控制的分离；控制器通过转发控制协议来控制OLT中的转发表，从而达到控制数据转发的目的；（5）、控制层面的控制器有多个形成池组化结构，但同一时间转发平面OLT只受一台所述控制器的控制，若当前控制器出现故障时，由备用控制器接管对OLT的控制；（6）、控制器与OLT互动所执行转发控制协议的软件是统一且标准的软件接口，所述控制器控制多种异构PONOLT设备；（7）、控制器的统一操作系统软件为上层应用提供开放式控制架构的主体，所述控制器为上层应用提供统一的开发接口并通过开放式硬件控制接口与底层硬件交互，以实现可编程化控制和管理；第三步、虚拟无源光网络配置工作机制（1）、OLT的初始配置机制一台OLT在完成物理硬件层的链路调通后，即开启与控制平面之间的专用信息通道，该专用信息通道用于所述OLT转发平面与所述控制平面进行信息交互，通过该通道，OLT将自身初始的物理资源信息全部上报给控制平面，并从控制层获取初始配置信息；交互信息采用加密方式，通过人工或系统自动设定，将新初始化的OLT配置信息加入到一个池组化的OLT池中使用；（2）、OLT的与控制平面的其他机制所述专用信息通道用于平时控制器获取PON物理资源的状态，将转发平面的状态信息更新到所述控制器，同时用于管理所述转发平面和相关统计信息的交互；交互信息主要分以下几类，每一个类型都有多个子类型：1)、控制器至OLT设备信息：由控制器发起并且直接用于检测PON物理资源的状态；2)、异步信息：由OLT设备发起并用于更新控制器的网络事件和改变物理资源的状态；3)、同步信息：在没有请求的情况下由控制器或OLT发起，用于建立连接；（2）、ONU的配置机制新入网的ONU在完成与OLT物理硬件层的链路调通后，通过所述OLT向上的专用信息通道，将自身初始的物理资源信息全部上报给控制平面，并从控制层获取初第四步、共享PON设备增加电信运营商软件定义标识（1）、在多运营商共享虚拟无源光网络系统时，OLT与ONU之间的通信协议栈中增加...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏俊杰，李毅强，李家京，刘建平，张岳，
申请(专利权)人：北京电信规划设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11