实现快速保护倒换的GPON系统及保护倒换方法技术方案

本发明专利技术公开了一种实现快速保护倒换的GPON系统及保护倒换方法，涉及光接入网络领域。该方法包括以下步骤：ONU与OLT协商，新增自定义PLOAM扩展消息；OLT记录正常注册ONU的EQD；发生倒换时，处于工作模式的OLT PON口检测到LOS，切换为准备模式，CPLD触发OLT PON口切换到工作模式，将自定义PLOAM扩展消息广播给PON口下所有ONU；ONU检测到LOF，从运行状态进入到POPUP状态，清除LOF中断，此时ONU收到自定义PLOAM扩展消息，产生中断，ONU根据OLT发出的自定义PLOAM扩展消息中的EQD，设置ONU自身的EQD，设置GPON系统状态机到运行状态并上报。本发明专利技术能将PON保护倒换时间缩减到1ms。

【技术实现步骤摘要】
实现快速保护倒换的GPON系统及保护倒换方法
本专利技术涉及光接入网络领域，具体是涉及一种实现快速保护倒换的GPON系统及保护倒换方法。
技术介绍
互联网的兴起，尤其是多媒体业务的发展，网络已经成为了人们生活中重要部分，随着网络游戏、高清晰度电视(HDTV)和交互式网络电视(IPTV)等高宽带业务的不断出现，用户对接入带宽的需求不断增加。基于光纤的接入PON(PassiveOpticalNetwork，无源光网络)，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。然而，随着PON系统大量运营商应用，PON系统点到多点的特点决定从OLT(OpticalLineTerminal，光线路终端)到分光器之间的干路光纤非常重要，一旦发生故障，将可能批量影响下面的用户，甚至导致其业务中断。中国电信集团公司在其企业规范中，依据G.984.1制定了typea、b、c、d四种光纤保护方案，其中typec和typed两种方案由于ONU成本过高，作为ONU可选类型；由于成本原因，市面上实际都采用了typeb的保护倒换模式，即G984.1标准里的骨干光纤保护倒换，参见图1所示，该倒换模式的电信标准是业务中断时间应小于150ms，建议小于50ms，虽然保护倒换会自动恢复业务，但在该时间段里仍会造成业务短暂中断或部分数据丢失。参见图1所示，在typeb模式中，OLT同时只有一个PON口处于工作状态，另一个PON口处于冷备份状态。GPON状态机共有7个状态：初始状态(O1)、待机状态(O2)、序列号状态(O3)、测距状态(O4)、运行状态(O5)、POPUP状态(O6)、紧急停止状态(O7)。下面详细说明这7种状态：初始状态(O1)：Initial-state，该状态的ONU刚刚上电，仍处于LOS(LossofSignal，信号丢失)/LOF(LossofFrame，帧丢失)。一旦接收到下行流，LOS和LOF消除，ONU就转移到待机状态(O2)。待机状态(O2)：Standby-state，该状态的ONU已经接收到下行流，在等待接收网络参数。当ONU接收到Upstream_Overhead消息后，根据这些网络参数进行相关配置，例如：定界符、功率模式、预置的均衡时延，转移到序列号状态(O3)。序列号状态(O3)：Serial-Number-state，OLT给所有处于该状态的ONU发送Serial-NumberRequest消息，以发现新的ONU以及他们的序列号。当OLT发现了新的ONU后，ONU就等待OLT给它指配ONU-ID。OLT通过Assign_ONU-ID消息来指配ONU-ID。ONU获得ONU-ID后就转移到测距状态(O4)。测距状态(O4)：Ranging-state，不同的ONU发送信号到达OLT时应保持同步，为此每个ONU需要一个均衡时延，该参数是在测距状态中测得的。ONU接收到Ranging_Time(测距时间)消息后转移到运行状态(O5)。测距是测量每个ONU和OLT之间逻辑距离并确定传输定时的方式，它可避免同一ODN中不同ONU发送的上行帧发生碰撞。运行状态(O5)：Operation-state，处于该状态的ONU可以在OLT的控制下发送上行数据以及PLOAM(PhysicalLayerOperations、AdministrationandMaintenance，物理层操作管理和维护)消息，该状态中的ONU也可根据需求建立其他连接。当测距成功后，所有的ONU都依据各自的均衡时延发送信号，以保持上行帧的同步。不同ONU发送的信号将分别到达OLT，但每个信号会正好出现在上行帧中它应该出现的位置上。暂停运行中的ONU在正常运行时，OLT可能使ONU暂停发送信号，以获得其它ONU的序列号或对其它ONU进行测距。OLT持续一段时间停止对所有上行带宽的授权，ONU按照正常的方式工作，由于没有接收到授权就不会发送信号，从而产生一个安静时段，这样OLT就使得所有ONU暂停发送信号。POPUP状态(O6)：POPUP-state，当处于运行状态(O5)的ONU检测到LOS或LOF时，进入到POPUP状态。在POPUP状态中，ONU立即停止发送信号，这样OLT将检测到该ONU的LOS告警。当ODN光纤中断时，许多ONU都会进入到POPUP状态，从网络可靠性考虑，此时应采用以下方式之一：如果启用了保护倒换，所有的ONU将倒换到备用光纤上。这时所有ONU将重新进行测距，为此OLT发送BroadcastPOPUP(广播POPUP)消息，通知所有ONU进入到测距状态(O4)。如果没有保护倒换，但ONU具有内部保护能力，OLT发送DirectedPOPUP消息，通知ONU进入运行状态(O5)，当ONU进入到运行状态(O5)时，OLT需要先对该ONU进行检测，之后再恢复该ONU的业务。如果ONU没有从LOS或LOF中恢复过来，ONU就不会收到BroadcastPOPUP消息或DirectedPOPUP消息，经过TO2时间后，ONU进入初始状态(O1)。紧急停止状态(O7)：Emergency-Stop-state，当ONU接收到的Disable_Serial_Number消息带有“Disable”选项时，ONU就进入到紧急停止状态(O7)并关闭激光器。在紧急停止状态(O7)下，ONU被禁止发送信号。如果ONU没有成功进入到紧急停止状态(O7)，并且OLT仍能继续接收到ONU发送的信号，OLT将产生Dfi告警。当ONU的故障排除后，OLT发送带有“Enable”选项的Disable_Serial_Number消息，从而激活该ONU。ONU接收到消息后，进入待机状态(O2)，所有的参数(包括序列号和ONU-ID)将被重新检查。传统情况下，当发生倒换事件后，ONU需要重新注册和配置，即在OLT发现ONU处于POPUP状态(O6)状态时，会停止给该ONU分配带宽，并给ONU发送BroadcastPOPUP(广播POPUP)消息，当ONU接收到该消息后进入到测距状态(O4)，OLT发送Ranging-request(测距请求)消息后，ONU延时预均衡时延，并发送测距响应消息，OLT接收到ONU响应消息后，发送Ranging-time(测距时间)消息，随后ONU收到Ranging-time(测距时间)消息，处理后进入运行状态(O5)，重新创建通道后，ONU业务才能恢复，PON倒换时间达到50ms～150ms左右，可能引起业务的短暂中断及部分数据的丢失。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种实现快速保护倒换的GPON系统及保护倒换方法，能将PON保护倒换时间缩减到1ms。本专利技术提供一种实现快速保护倒换的GPON系统，包括OLT和ONU，ONU与OLT协商，新增自定义PLOAM扩展消息，用于发生PON保护倒换时通知ONU进行状态机切换；ONU注册时，在GPON系统状态机中注册自定义PLOAM扩展消息的中断处理函数；OLT记录正常注册ONU在测距状态中测量的均衡时延，并保存到二维结构数组中，该二维结构数组记录了ONU的I本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现快速保护倒换的GPON系统，包括OLT和ONU，其特征在于：ONU与OLT协商，新增自定义PLOAM扩展消息，用于发生PON保护倒换时通知ONU进行状态机切换；ONU注册时，在GPON系统状态机中注册自定义PLOAM扩展消息的中断处理函数；OLT记录正常注册ONU在测距状态中测量的均衡时延EQD，并保存到二维结构数组中，该二维结构数组记录了ONU的ID和均衡时延EQD，用于发生PON倒换时将EQD下发给对应的ONU；发生PON倒换时，处于工作模式的OLT PON口检测到信号丢失LOS，则自动切换为准备模式，处于准备模式的OLT PON口由复杂可编程逻辑器件CPLD输入一个信号，触发其切换到工作模式，切换到工作模式的OLT PON口将自定义PLOAM扩展消息广播给PON口下所有ONU；发生PON倒换的过程中，ONU检测到帧丢失LOF，从运行状态进入到POPUP状态，清除LOF中断，此时ONU收到OLT广播的自定义PLOAM扩展消息，立即产生中断，在中断处理中，ONU根据OLT发出的自定义PLOAM扩展消息中的EQD，设置ONU自身的EQD，关闭定时器超时TO2定时及相关资源配置后，直接设置GPON系统状态机到运行状态，并上报GPON系统状态机的转换，将PON保护倒换的时间缩短到1ms；主备光纤规格及长度不一致时，OLT通过PON口记录主备光纤上正常注册ONU在测距状态中测量的EQD，并保存到二维结构数组中，该二维结构数组记录了ONU的ID和EQD；发生主备倒换时，使用备用光纤上PON口记录的二维结构数据中的ONU的ID和EQD。...

【技术特征摘要】
1.一种实现快速保护倒换的GPON系统，包括OLT和ONU，其特征在于：ONU与OLT协商，新增自定义PLOAM扩展消息，用于发生PON保护倒换时通知ONU进行状态机切换；ONU注册时，在GPON系统状态机中注册自定义PLOAM扩展消息的中断处理函数；OLT记录正常注册ONU在测距状态中测量的均衡时延EQD，并保存到二维结构数组中，该二维结构数组记录了ONU的ID和均衡时延EQD，用于发生PON倒换时将EQD下发给对应的ONU；发生PON倒换时，处于工作模式的OLTPON口检测到信号丢失LOS，则自动切换为准备模式，处于准备模式的OLTPON口由复杂可编程逻辑器件CPLD输入一个信号，触发其切换到工作模式，切换到工作模式的OLTPON口将自定义PLOAM扩展消息广播给PON口下所有ONU；发生PON倒换的过程中，ONU检测到帧丢失LOF，从运行状态进入到POPUP状态，清除LOF中断，此时ONU收到OLT广播的自定义PLOAM扩展消息，立即产生中断，在中断处理中，ONU根据OLT发出的自定义PLOAM扩展消息中的EQD，设置ONU自身的EQD，关闭定时器超时TO2定时及相关资源配置后，直接设置GPON系统状态机到运行状态，并上报GPON系统状态机的转换，将PON保护倒换的时间缩短到1ms；主备光纤规格及长度不一致时，OLT通过PON口记录主备光纤上正常注册ONU在测距状态中测量的EQD，并保存到二维结构数组中，该二维结构数组记录了ONU的ID和EQD；发生主备倒换时，使用备用光纤上PON口记录的二维结构数据中的ONU的ID和EQD。2.如权利要求1所述的实现快速保护倒换的GPON系统，其特征在于：所述自定义PLOAM扩展消息包括广播指令、自定义PLOAM扩展消息的ID、EQD的正负向调整、EQD的调整值。3.如权利要求1所述的实现快速保护倒换的GPON系统，其特征在于：发生PON倒换时，OLTPON口的工作模式由硬件来触发切换为准备模式。4.如权利要求1所述的实现快速保护倒换的GPON系统，其特征在于：发生PON倒换的过程中，若ONU收到自定义PLOAM扩展消息的时间早于帧丢失清除LOFCLEAR的中断时间，出现如下情况：运行状态->帧丢失->POPUP状态->收到自定义PLOAM扩展消息->运行状态->帧丢失标识清除->定时器2超时->待机状态，此时需要通过调整lof_delta值，来稳定控制各中断的产生顺序，避免出现快速PON倒换失败的情况，lof_delta值是PON芯片的一个参数，用于调整在收到多少帧光信号后产生LOFCLEAR中断信息，以及调整OLT广播自定义PLOAM扩展消息的时间间隔；当ONU收到自定义PLOAM扩展消息的时间早于帧丢失清除LOFCLEAR的中断时间，通过减小lof_delta，来加快LOFCLEAR产生中断时机。5.如权利要求1所述的实现快速保护倒换的GPON系统，其特征在于：发生PON倒换的过程中，不能发送数据时，设置ONU和OLT的PON芯片缓存，对发送的数据进行缓存，恢复发送数据后，再将缓存的数据发送出去，以减小数据丢包。6.一种GPON系统中的保护倒换方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：高超，屈兰，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42