一種epon網元設備的拓撲結構及配置方法
2023-04-24 10:50:46
專利名稱：一種epon網元設備的拓撲結構及配置方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體的說，是一種高可靠的便於維護的EPON布網拓撲 結構及配置方法。
技術背景
隨著INTERNET的高速發展和普及，計算機網絡數據量的不斷膨脹，寬帶連接網 絡已成為人們訪問網際網路的主要方式。隨著網際網路的廣泛應用以及用戶對通信業務不斷 提出新的要求，開始由傳統的電話、電報業務轉向視頻、數據、圖像、語言、多媒體等非 話音業務，導致電信網絡的規模和結構都發生了擴大化和複雜化的發展過程，越來越多的 用戶對網絡接入有迫切的要求。從而把電信網中負責承載傳輸的核心骨幹網與負責用戶 接入的那一部分網絡，從功能上明顯地區分開來，由此出現了接入網(AccessNetwork, AN) 的概念和技術。
網絡寬帶接入是用戶將計算機通過電話線、同軸電纜、光纖或無線設備與網絡 接入服務商(ISP)的伺服器連接，從而實現接入國際網際網路的方法。目前可供選擇的網 絡接入方法有PSTN、ISDN、xDSL、HFC、FTTx接入等多種方式，數據業務的持續發 展推動著運營商構建新一代的寬帶城域網，如何適應接入網，特別是以太接入網FTTx的 快速發展是寬帶城域網建設中迫切需要解決的問題。
當前用於實現光接入網的技術主要有兩種無源光網絡技術PON和有源光網 絡技術AON，其中無源光網絡PON技術發展更快些，雖然無源光網絡PON技術還不 成熟，在其沒有形成規模應用之前，成本還是較高，但由於其在光分支點不需要節點設 備，只需要安裝一個簡單的光分支器即可，具有節省光纜資源、帶寬資源共享、節省機 房投資、設備安全性高、建網速度快、綜合建網成本低等優點，故無疑該技術會成為未 來FTTx的最理想的接入方式。
以太無源光網絡EPON是一種新型的光纖接入網技術，它採用點到多點結構、 無源光纖傳輸，在乙太網之上提供多種業務，它在物理層採用了 PON技術，在鏈路層使 用乙太網協議，利用PON的拓撲結構實現了乙太網的接入，因此，它綜合了 PON技術和 乙太網技術的優點低成本；高帶寬；擴展性強，靈活快速的服務重組；與現有乙太網 的兼容性；方便的管理等等。
EPON的使用很大程度上緩解了 INTERNET的高速發展所帶來的帶寬劇增的問 題，但是隨著數據量的驟增，數據的可靠性和安全性又面臨著新的挑戰，於是乎，無數 研究及專利應運而生，ITU-T就提出了四種基本的EPON拓撲，來解決大量數據傳輸所 面臨的安全問題
發明內容
本發明就是在ITU-T這四種拓撲的基礎上，克服現有技術的一些不足，加以進 一步的研究，並發明了一種新的EPON布網拓撲結構。具體實施方案如下本發明提供了一種EPON網元設備的拓撲結構，拓撲結構包括管理服務系統和通信 網絡系統兩部分，、管理服務系統包括網管、數據業務伺服器和交換機，、通信網絡系 統包括光纜終端設備、光節點以及光纖。
本發明所述的EPON網元設備的拓撲結構，網管和數據業務伺服器通過網線連 接至交換機，ONU則是通過光纖與OLT相連，網管通過交換機與OLT的網管口相連，數 據業務伺服器則是通過交換機與OLT的業務口相連。
本發明所述的EPON網元設備的拓撲結構的配置方法具體步驟如下(1)、設計EPON中的OLT和ONU，使其都同時掛有兩個光口，具有兩個光路， 然後按照要求配置好網絡，使每個ONU通過兩個光路分別掛載在最近的兩個OLT上，以 形成雙鏈路雙備份的網絡拓撲；(2)、啟動網管系統以及OLT，如果是首次啟動，則通過網管，向EPON網絡中配 置OLT相關的信息，並且保存在三個OLT中；如果非首次啟動，則OLT自動從配置文件 中讀取相關配置信息，並生效，啟動OLT，如果三個OLT中的配置信息有差異，則以主 OLT中的信息為準，同步另外兩個副OLT;(3)、啟動ONU，如果是首次啟動，則通過網管，向EPON網絡中配置ONU相關 的信息，保存至OLT的同時，下發數據至相關ONU，生效並啟動；如果非首次啟動，則 ONU自動從其註冊好的OLT的配置文件中獲取配置信息，生效並啟動ONU ；(4)、網管自動檢測出該EPON網絡中的OLT及0NU，並把其相應的拓撲顯示在 網管界面中，界面中主要包含以下信息OLT、ONU之間的相應的拓撲關係，網絡中的 OLT及他各自的配置，網絡中的ONU以及它所掛載的線路，距離OLT的距離，VLAN， RSTP等先關信息，若ONU發生切換或是掉線等情況，網管及時報警並更新界面，以方 便故障的及時發現及排除。
本發明步驟(2)中所述的配置信息主要包括以下數據路由表信息，VLAN信 息，IGMP配置信息和RSTP配置信息等。
本發明步驟(3)中所述的ONU中的配置信息主要包括以下數據VLAN信息，IGMP配置信息和RSTP配置信息等。
本發明所述的三個OLT —起管理所有的ONU，當EPON中鏈路或是設備發生故 障時，數據傳輸會自動切換至備用鏈路或是備用設備。
當鏈路或是設備發生故障時，本發明所述的網管利用光的特性和中斷機制，能 實時的對故障進行報警，並顯示出其具體的故障點。
本發明利用了 EPON技術，無疑是一種理想的光纖接入方式，該技術結合了成 熟的乙太網技術和高帶寬的光通信網絡(PON)技術，實現基於網絡的服務，是最廣泛 使用的接入網絡。隨著帶寬的增加，數據量的飆升，信息傳輸的可靠性也面臨著越來越 大的挑戰，因此各種具有冗餘保護功能的EPON拓撲應運而生，無疑，本發明提供了一 種相對更加新奇，有效，安全，可靠的拓撲結構，它僱傭三個OLT共同管理整個系統， 協同工作，形成穩定的三角支撐，同時，每個OLT以及ONU都有兩條光纖鏈路(光路)，互為主備，方便切換，這種保護拓撲架構不僅可以對EPON拓撲中的各個點進行 保護，同時還可以藉助網管以圖形化的形式查出設備故障出現的點，便於問題的定位， 分析，以及維護。實際操作表明，該方案可提供至少五個失誤，即ONU中光路故障、分 支段光纖故障、主幹道光纖故障、OLT中光路故障，以及OLT完全故障等。
圖1是OLT結構示意圖。
圖2是ONU結構示意圖。
圖3 EPON網元設備的拓撲結構的配置方法的結構示意圖。
具體實施方式
本方法共提供了三個OLT對系統中的ONU進行管理，並且每個OLT以及ONU 中都有兩個光路，互為主備，具體如圖1所示，本發明利用這種新奇的OLT和ONU設計 了一種高可靠的EPON拓撲結構，詳情如圖2所示，該系統一共由兩部分組成。一部分 為管理服務系統，主要由圖2中的網管(Network Mamigement Server)、數據業務伺服器(Business Processing Server)和交換機(Switch)組成，另一部分則為由光纜終端設備 (OLT)、光節點(ONU)以及光纖(Fiber)所組成的通信網絡系統。
在管理服務系統中，數據業務伺服器(Business Processing Server)主要負責向 特定ONU下的特定用戶提供特定的業務服務，而網管(NetworkMamigementServer)則 主要實現對整個系統進行初始配置，管理，以及監控，並實時的把網絡的情況顯示在屏 幕中，以便於網管人員監控整個系統。比如，系統中VLAN的配置，RSTP的設置等都 可以通過網管方便的配置下去，並可實時的查看。而當網絡中某點發生故障，比如圖2 中A-B段發生故障，0NU#1會自動的切換到備用鏈路0NU#1_光路#2，並從0LT#1去 註冊，並立刻註冊到0LT#2上，這樣就避免了數據的丟失。同時，網管也應及時的發現這 一現象，並實時的顯示在網管界面上，並通過計算，大致計算出光纖出問題的位置，並在 網管界面上形象的顯示出來，以便於維修人員對問題進行定位，並對其進行及時的維修。
而交換機則是整個拓撲的中轉站，0LT#1，0LT#2，0LT#3，網管和數據業務 伺服器都通過網線連接至交換機，進行數據交換，這幾個設備都放在局端，以方便系統 的維護。而ONU則是通過光纖與OLT相連，然後再通過交換機與網管和業務伺服器相 連，並進行通信。他們全安置在數千米以外的遠端，以連接用戶端，為用戶提供相應的 服務。其中，網管通過交換機與OLT的網管口相連，可以對OLT進行相關的配置和管 理，然後通過光纖對該OLT下所註冊的ONU進行相應的配置和管理。而數據業務服務 器則是通過交換機與OLT的業務口相連，以OLT為中轉，為該OLT下所註冊的ONU提 供定製的服務。
由於其特殊的拓撲結構，本發明至少可以對系統進行五種種類的保護。
1)、ONU中光路故障如圖2中，0NU#1_光路1故障，那麼0NU#1可以馬 上切換其業務至另一路PON(0NU#1_光路2),同時，立刻從0LT#1上去註冊，並註冊至 另一路光路所連結的OLT (0LT#2)。並且，在此過程中，網管上也會實時的報警，並在界面上顯示出故障的種類，以及故障發生的具體的位置。
2)、分支段光纖故障如圖2，ONU支路(A-B段)故障，那麼與第一種相 似，ONU#l可以馬上切換其業務至另一路PON(ONU#l_光路2),同時，立刻從OLT#l上 去註冊，並註冊至另一路光路所連結的OLT (OLT#2)。並且，在此過程中，網管上也 會實時的報警，並在界面上顯示出故障的種類，以及故障發生的具體的位置。所不同的 是，網管可以計算出光纖故障的點的具體位置，如距離ONU的大致位置(如100米)， 這樣便能更好的定位，更好的維修，成本更少，維修時間更短，整個系統相對也就更加 穩定。
3)、主幹道光纖故障如圖2，OLT主路(B-C段)故障。ONU#l可以立刻 從OLT#l上去註冊，然後嘗試從另一路光纖上註冊至其它OLT (OLT#2)。當然，在此 過程中，網管上也會實時的報警，並在界面上顯示出故障的種類，以及故障發生的具體 的位置。並計算出故障點距離OLT的大致位置(如1000米)，由於這一段距離很遠，如 果準確的定位故障點，那將大大的提升維修成本的同時更快的對系統進行維修，恢復， 當然整個系統也就更加穩定。
4)、OLT中光路故障如圖2中，OLT#l-光路1故障，那麼ONU#l可以馬 上切換其業務至其備用光纖並註冊至相應的OLT ；另外原來通過OLT#l-光路#2註冊在 OLT#l上的ONU#5將不受影響，其將仍然註冊在OLT#l上，數據業務也不會中斷，當然 數據也就不會有任何丟失的危險。當然，在此過程中，網管上也會及時報警，並在界面 上顯示出故障的種類，並指示出OLT#l故障的光路，以便於進一步的維修和升級。
5)、OLT完全故障如圖2，即使OLT#l中的兩個光路同時壞掉，整個OLT#l 蕩掉，或是OLT#l斷電等更加惡劣的情況發生，對整個系統也不會有太大的影響。因為 ONU#l將會註冊至OLT#2上，ONU#5將會註冊至OLT#3上，網管可以通過OLT#2和 OLT#3對其管理，數據業務伺服器也可以通過OLT#2和OLT#3與ONU下的用戶進行數 據交互。
權利要求
1.一種EPON網元設備的拓撲結構，其特徵在於，所述的拓撲結構包括管理服務系統 和通信網絡系統兩部分，所述的管理服務系統包括網管、數據業務伺服器和交換機，所 述的通信網絡系統包括光纜終端設備(OLT)、光節點(ONU)以及光纖。
2.根據權利要求1所述的EPON網元設備的拓撲結構，其特徵在於，所述的網管和數 據業務伺服器通過網線連接至交換機，ONU則是通過光纖與OLT相連，網管通過交換機 與OLT的網管口相連，數據業務伺服器則是通過交換機與OLT的業務口相連。
3.根據權利要求1或2所述的EPON網元設備的拓撲結構的配置方法，其特徵在於， 具體步驟如下(1)、設計EPON中的OLT和0NU，使其都同時掛有兩個光口，具有兩個光路， 然後按照要求配置好網絡，使每個ONU通過兩個光路分別掛載在最近的兩個OLT上，以 形成雙鏈路雙備份的網絡拓撲；(2)、啟動網管系統以及0LT，如果是首次啟動，則通過網管，向EPON網絡中配 置OLT相關的信息，並且保存在三個OLT中；如果非首次啟動，則OLT自動從配置文件 中讀取相關配置信息，並生效，啟動0LT，如果三個OLT中的配置信息有差異，則以主 OLT中的信息為準，同步另外兩個副0LT;(3)、啟動0NU，如果是首次啟動，則通過網管，向EPON網絡中配置ONU相關 的信息，保存至OLT的同時，下發數據至相關0NU，生效並啟動；如果非首次啟動，則 ONU自動從其註冊好的OLT的配置文件中獲取配置信息，生效並啟動ONU ；(4)、網管自動檢測出該EPON網絡中的OLT及0NU，並把其相應的拓撲顯示在 網管界面中，界面中主要包含以下信息OLT、ONU之間的相應的拓撲關係，網絡中的 OLT及他各自的配置，網絡中的ONU以及它所掛載的線路，距離OLT的距離，VLAN， RSTP等先關信息，若ONU發生切換或是掉線等情況，網管及時報警並更新界面，以方 便故障的及時發現及排除。
4.根據權利要求3所述的EPON網元設備的拓撲結構的配置方法，其特徵在於，步驟(2)中所述的配置信息主要包括以下數據路由表信息，VLAN信息，IGMP配置信息 和RSTP配置信息等。
5.根據權利要求3所述的EPON網元設備的拓撲結構的配置方法，其特徵在於，步驟(3)中所述的ONU中的配置信息主要包括以下數據VLAN信息，IGMP配置信息和 RSTP配置信息等。
6.根據權利要求書3所述的EPON網元設備的拓撲結構的配置方法，其特徵在於，本 發明所述的三個OLT —起管理所有的0NU，當EPON中鏈路或是設備發生故障時，數據 傳輸會自動切換至備用鏈路或是備用設備。
7.根據權利要求書3所述的EPON網元設備的拓撲結構的配置方法，其特徵在於，當 鏈路或是設備發生故障時，本發明所述的網管利用光的特性和中斷機制，能實時的對故 障進行報警，並顯示出其具體的故障點。
全文摘要
本發明提供了一種EPON網元設備的拓撲結構及配置方法，它僱傭三個OLT共同管理整個系統，協同工作，形成穩定的三角支撐，同時，每個OLT以及ONU都有兩條光纖鏈路，互為主備，方便切換，這種保護拓撲架構不僅可以對EPON拓撲中的各個點進行保護，同時還可以藉助網管以圖形化的形式查出設備故障出現的點，便於問題的定位，分析，以及維護，實際操作表明，該方案可提供至少五個失誤，即ONU中光路故障、分支段光纖故障、主幹道光纖故障、OLT中光路故障，以及OLT完全故障等。
文檔編號H04Q11/00GK102025540SQ201010576589
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月7日 優先權日2010年12月7日
發明者劉家瑞, 周小林, 溫雨春, 鬱發新, 陸哲明, 陳華 申請人:浙江大學