CN103118309B - 时分波分混合pon***中波长管理通道选择和切换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时分波分混合PON***中波长管理通道选择和切换的方法，包括以下步骤：每个OLT端口根据端口状态发出转移激励消息，并根据相应转移激励消息在选举状态、运行状态和切换状态之间转换；在选举状态下，各OLT端口选举产生一个OLT端口为域主端口，域主端口转入运行状态并持续发送域主消息，并指定副主OLT端口；其他OLT端口收到域主消息后转入运行状态；在运行状态下，以域主端口使用的波长信道作为波长管理通道为各ONU指配工作波长；副主OLT端口监测ONU投诉，如果收到则转入切换状态；在切换状态下，取消域主端口，并进入选举状态。本发明，可灵活选择OLT端口所使用的信道作为波长管理通道，规避缺省的OLT端口有故障时无法实现波长管理的问题。

Description

时分波分混合PON***中波长管理通道选择和切换的方法

技术领域

本发明涉及PON***，具体涉及时分波分混合PON***中波长管理通道选择和切换的方法。

背景技术

光接入网络FTTH作为光纤通信网络中的一个重要部分具有广阔的应用前景。但是随着业务内容的丰富，需求的带宽越来越高，1G/2.5速率的EPON或GPON和10G/2.5速率XG-PON不能满足未来市场带宽的需求。在下一代无源光接入网（NG PON2）中，基于TWDM-PON技术的研究被业界广泛关注。TWDM-PON采用波分和复用技术的PON被称为时分波分复分解无源光网络（TWDM-PON）。

TWDM-PON采用在原来时分PON的基础上增加使用波分复用技术从技术上来讲是比较容易实现的，技术成熟，成本相对也较低。

TWDM-PON可以保持ODN不变，即ODN中的分路器仅是光功率分配器，而不是波长路由或者波长选择器。***中引用波分复用技术的方法较为简单，波长选择器就下降到ONU处，具体ONU所使用的波长信道则由局端和远端的协议协商而定。因此，TWDM-PON的关键在于***波长管理的实现。

TWDM-PON***架构示意图见图1。***有N个OLT（端口），每个OLT（端口）的传输汇聚层符合XG-PON协议，与ONU进行通信。具体ONU所使用的波长信道则由局端OLT和远端ONU通过***波长管理通道的协议协商而定。通常的做法是指定缺省OLT（端口）所使用的波长信道对作为管理通道，但这种做法存在一个缺点：当缺省OLT（端口）有故障时，整个***就无法实现波长管理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决当作为波长管理通道的缺省OLT端口有故障时，整个TWDM-PON***就无法实现波长管理的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种时分波分混合PON***中波长管理通道选择的方法，包括以下步骤：

每个OLT端口根据端口状态发出转移激励消息，并根据收到的相应转移激励消息在选举状态、运行状态和切换状态之间的进行转换，所述转移激励消息包括竞选消息、域主消息和普调消息；

在所述选举状态下，各OLT端口发送竞选消息，并根据所述竞选消息选举产生一个OLT端口为域主端口，所述域主端口转入所述运行状态并持续发送域主消息给其他OLT端口，并在消息中指定副主OLT端口，其他OLT端口收到所述域主消息后转入所述运行状态；

在所述运行状态下，以所述域主端口使用的波长信道作为波长管理通道，为各ONU指配工作波长；副主OLT端口监测ONU投诉，如果收到ONU投诉则转入所述切换状态；

在所述切换状态下，取消域主端口，各OLT端口信誉值调整，并进入所述选举状态。

在上述方法中，所述竞选消息包括4个值域：竞选消息代码、推举的域主值、推举的副主值和发出竞选消息的端口的竞选信誉值；

所述域主消息包括4个值域：域主消息代码、当选的域主值和当选的副主值，本端口的竞选信誉值；

所述普调消息包括2个值域：普调消息代码和发出普通消息的端口的竞选信誉值。

在上述方法中，选举操作的步骤如下：

步骤A11、每个OLT端口广播自己的竞选消息，竞选消息中推举的域主值和推举的副主值分别为本端口的域主值和副主值；

步骤A12、每个OLT端口接收其它OLT端口的竞选消息，并根据收到的竞选消息中推举的域主值和推举的副主值以及竞选信誉值判断本端口继续竞选、转入当选操作或让贤，如果继续竞选，则转步骤A11；如果让贤，则转步骤A13；如果转入当选操作，则转步骤A14；

步骤A13、推举竞选信誉值高的端口为域主，修改竞选消息，修改后的竞选消息中推举的域主值为接收端口的竞选信誉值，推举的副主值为自己的竞选信誉值，竞选信誉值不变，转步骤A12；

步骤A14、根据收到的选择自己的竞选消息个数P和OLT端口数N的比较判断是否当选，如果P=N-1或在S秒内没有收到推举的域主值高于自己的信誉值则认定自己为域主，发送域主消息并转入运行状态，N为OLT端口数；否则继续竞选，转步骤A12。

在上述方法中，在步骤A12中，

如果收到的竞选消息中推举的域主值高于自己的竞选信誉值，则推举收到竞选消息的OLT端口为域主端口；

如果收到的竞选消息中推举的域主值和竞选信誉值不相等，但推举的域主值和自己的竞选信誉值相等，则转入是否当选判断操作；

如果收到的竞选消息中推举的域主值和竞选信誉值相等，且等于自己信誉值，则说明发生了选民（OLT端口）的值相等的情况，回退自己的信誉值；

如果收到的竞选消息中推举的域主值小于自己的推举的，则继续竞选，发送选举报文；

如果收到域主消息，则转入运行态。

在上述方法中，在运行状态下：

域主端口持续发送域主消息,并在带内向ONU广播担当域主；

非域主接收域主消息后，若发现自己的信誉值等于推举的副主值，则置自己的副主当选值vice为1，在带内持续向ONU广播自己担当副主；副主OLT端口监测ONU投诉，如果收到ONU投诉则转入所述切换状态；

非域主接收域主消息后，若发现自己的信誉值不等于推举的副主值，此时，若接收到副主发来的普调消息则转入切换状态。

在上述方法中，在切换状态下，调整各端口的信誉值方法如下：

域主收到普调消息时，将自己的信誉值降低，具体作法是自己的信誉值减去（N-1），N为端口数，若该操作使得自己的信誉值为负值时，则设自己的信誉值为0，并转入选举状态；

非域主收到普调消息时则将自己的信誉值加1，并转入选举状态；

副主将自己的信誉值加1。

在上述方法中，所述在带内持续向ONU广播担当域主或者担当副主的方法是：即利用XG-PON中PLOAM或其他开销消息，发送含有当选域主值及当选副主值的管理消息或开销字节。

在上述方法中，所述ONU投诉的方法是：ONU利用XG-PON中PLOAM或其他开销消息，在上行中向副主发送请求波长未响应的管理消息或开销字节。

本发明，TWDM-PON***有能力重新选择某一OLT端口所使用的信道作为波长管理通道，当原有的（域主）OLT端口有故障时，其余正常OLT端口可以被选为波长管理通道，这样就可规避缺省的OLT端口有故障时无法实现波长管理的问题。

附图说明

图1为TWDM-PON***的架构框图；

图2为本发明的流程示意图；

图3为本发明中OLT端口的状态转移示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出详细的说明。

如图1、图2、图3所示，本发明提供的时分波分混合PON***中波长管理通道选择和切换的方法通过以下方式实现：

每个OLT端口根据端口状态发出转移激励消息，并根据收到的相应转移激励消息在选举状态、运行状态和切换状态之间的进行转换，所述转移激励消息包括竞选消息、域主消息和普调消息；

在所述选举状态下，各OLT端口发送竞选消息，并根据所述竞选消息选举产生一个OLT端口为域主端口（域主OLT端口，简称域主），所述域主端口转入所述运行状态并持续发送域主消息给其他OLT端口，并在消息中指定副主端口（副主OLT端口，简称副主），其他OLT端口收到所述域主消息后转入所述运行状态；

在所述运行状态下，以所述域主端口使用的波长信道作为波长管理通道，为各ONU指配工作波长；副主OLT端口监测ONU投诉，如果收到ONU投诉则转入所述切换状态，ONU投诉的方法是：ONU利用XG-PON中PLOAM或其他开销消息，在上行中向副主发送请求波长未响应的管理消息或开销字节；

在所述切换状态下，取消域主端口，各OLT端口调整信誉值，并进入所述选举状态。

竞选消息A是指端口参加竞选域主的消息，包括4个值域：竞选消息代码AO（AO=1）、推举的域主值A1、推举的副主值A2和发出竞选消息的端口的竞选信誉值AY。

域主消息B是域主已经选定的消息，包括4个值域：域主消息代码BO（BO=2）、当选的域主值B1和当选的副主值B2、本端口的竞选信誉值BY。

普调消息C是指作为副主的OLT端口发现有ONU投诉而发出的消息，普调消息C是需要重新竞选域主的消息，只能由副主发出，包括2个值域：普调消息代码CO（CO=3）和自己竞选信誉值CY。

端口在选举状态EL下收到竞选消息事件，则执行选举操作，并维持在选举状态EL，OLT各端口开始选举过程，通过选举机制选举产生一个端口为域主DM，当一个端口被选为域主的时候则转入运行状态，其使用的波长信道即为波长管理信道，通过域主端口进行正常的ONU波长指配工作；当***出现故障，进行域主切换操作。选举机制是一种通过带外控制消息交互产生域主的过程，各端口之间通过带外控制消息争当域主。端口选举状态EL下收到域主消息事件，则转入运行状态RN。OLT各端口完成选举过程后，则分别转入运行状态。

端口在运行状态下收到普调消息事件，则转入切换状态SW，即域主进行切换，域主丧失域主身份。

端口在切换状态下，取消域主端口，重新选举域主，切换状态SW完成操作后，无条件转入选举状态EL，即OLT又开始进行选举。

在选举状态EL下，端口的选举操作的步骤如下：

步骤A11、每个OLT端口广播自己的竞选消息，竞选消息中推举的域主值A2和推举的副主值A3分别为本端口的域主值和副主值。

步骤A12、每个OLT端口接收其它OLT端口的竞选消息，并根据收到的竞选消息中推举的域主值和推举的副主值以及竞选信誉值判断本端口继续竞选、转入当选操作或让贤，如果继续竞选，则转步骤A11；如果让贤，则转步骤A13；如果转入当选操作，则转步骤A14。

如果收到的竞选消息中推举的域主值高于自己的竞选信誉值，则推举收到竞选消息的OLT端口为域主端口；

如果收到的竞选消息中推举的域主值和竞选信誉值不相等，但推举的域主值和自己的竞选信誉值相等，则转入是否当选判断操作；

如果收到的竞选消息中推举的域主值和竞选信誉值相等，且等于自己信誉值，则说明发生了选民（OLT端口）的值相等的情况，回退自己的信誉值；

如果收到的竞选消息中推举的域主值小于自己的推举的，则继续竞选，发送选举报文；

如果收到域主消息，则转入运行态。

步骤A13、推举竞选信誉值高的端口为域主，修改竞选消息，修改后的竞选消息中推举的域主值为接收端口的竞选信誉值，推举的副主值为自己的竞选信誉值，竞选信誉值不变，转步骤A12；

步骤A14、根据收到的选择自己的竞选消息个数P和OLT端口数N的比较判断是否当选，如果P=N-1或在S秒内没有收到推举的域主值高于自己的信誉值则认定自己为域主，发送域主消息并转入运行状态，N为OLT端口数；否则，继续竞选，转步骤A12；

在运行状态下：

域主端口持续发送域主消息,并在带内向ONU广播担当域主，采用的方法是：利用XG-PON中PLOAM或其他开销消息，发送含有当选域主值及当选副主值的管理消息或开销字节；

非域主接收域主消息后，若发现自己的信誉值等于推举的副主值，则置自己的副主当选值vice为1，在带内持续向ONU广播自己担当副主，采用的方法是：利用XG-PON中PLOAM或其他开销消息，发送含有当选域主值及当选副主值的管理消息或开销字节；副主OLT端口监测ONU投诉，如果收到ONU投诉则转入切换状态；

Vice为一个OLT端口的内部变量，当OLT监测到vice为1时就表明是副主，ONU约定投诉的端口是副主端口，只有副主端口才能发起重新选举(通过监测投诉，继而发出普调消息，进入sw，再进入选举态)。

非域主接收域主消息后，若发现自己的信誉值不等于推举的副主值（即为普通OLT端口），此时，若接收到副主发来的普调消息则转入切换状态。

在切换状态下，调整各端口的信誉值方法如下：

域主收到普调消息时，将自己的信誉值降低，具体作法是自己的信誉值减去（N-1），N为端口数，若该操作使得自己的信誉值为负值时，则设自己的信誉值为0，并转入选举状态；

非域主收到普调消息时则将自己的信誉值加1，并转入选举状态。

副主将自己的信誉值加1。

下面结合一个具体实例对本发明进行详细的说明。

本具体实例中，OLT有三个端口参加选举机制，分别为端口D1、端口D2和端口D3。

端口D1、端口D2和端口D3各自运行一份上述的3种状态(选举状态、运行状态和切换状态)之间的转换步骤(状态转移),每个OLT端口根据端口状态发出转移激励消息，并根据收到的激励消息转移状态。

过程（时间段）0：OLT的三个端口D1、D2和D3进入竞选状态EL竞选域主，初始状态下：端口D1的竞选信誉值AY11＝99，端口D2的竞选信誉值AY21＝98，端口D3的竞选信誉值AY31＝97，竞选信誉值的初始值AY是由***根据各端口序列号、MAC地址等信息分配的，每个端口均不相同，如果某一个端口的竞选信誉值的初始值与其他端口的竞选信誉值的初始值相同，则其中的一个端口需要采用要回退机制重新分配。

过程（时间段）1：每个OLT端口广播自己的竞选消息，竞选消息中推举的域主和推举的副主为本端口的域主值和副主值，竞选信誉值为本端口的竞选信誉值；

端口D1发送竞选消息a1，竞选消息a1中推举的域主A11＝99、推举的副主A21＝0、自己竞选信誉值AY11＝99；

端口D2发送竞选消息a2，竞选消息a2中推举的域主A21＝98、推举的副主A22＝0、自己竞选信誉值AY21＝98；

端口3发送竞选消息a3，竞选消息a3中推举的域主A31＝97、推举的副主A33＝0、自己竞选信誉值AY31＝97。

过程（时间段）2：每个OLT端口接收其它OLT端口的竞选消息，并根据收到的竞选消息中推举的域主和推举的副主以及竞选信誉值判断继续竞选或让贤，如果继续竞选，则继续发送竞选消息；如果让贤，则推举竞选信誉值高的端口为域主，修改竞选消息，修改后的竞选消息中推举的域主值为接收端口的竞选信誉值，推举的副主为自己的竞选信誉值，竞选信誉值不变，表示自己可当副主，并且推举的域主值为接收端口的竞选信誉值。

本实例中：

端口D1收到竞选消息a2后，发现端口D2的竞选信誉值AY21＝98低于自己的竞选信誉值AY11＝99，说明自己有希望当选，继续发送竞选消息a1；端口D1收到竞选消息a3后，发现端口3的竞选信誉值AY31＝97低于自己的竞选信誉值AY11＝99，说明自己有希望当选，继续发送竞选消息a1；

端口D2收到竞选消息a1后，发现端口D1的竞选信誉值AY11＝99，高于自己的竞选信誉值AY21＝98，于是让贤（推举端口D1为域主），修改竞选消息a2，修改后的竞选消息a2中推举的域主A21＝99、推举的副主A22＝98、竞选信誉值AY21＝98，表示自己AY21=98可当副主，推举域主的资格为：A21＝99；

端口D3收到竞选消息a1后，发现端口D1的竞选信誉值AY11＝99，高于自己的竞选信誉值AY21＝97，于是让贤，推举端口D1为域主，修改竞选消息a3，修改后的竞选消息a3中推举的域主A31＝99、推举的副主A21＝97、竞选信誉值AY31＝97，表示自己AY31=97可当副主，推举域主的资格为A21＝99。

端口D1收到修改后的竞选消息a2、a3后，发现竞选消息a2、a3中推举的域主和竞选信誉值不相等，但推举的域主值和自己的竞选信誉值相等，认定修改后的竞选消息a2、a3在选自己，于是转过程3，转入是否当选判断操作。

过程（时间段）3：端口D1比较选择自己收到的竞选消息个数P和OLT端口数N，此时P=N-1=2（或在设定时间内没有收到推举的域主值高于自己竞选信誉值的竞选消息），则端口D1判断自己当选为域主，转过程4。

过程（时间段）4：端口D1向端口D2和端口D3持续发送域主消息b1，域主消息b1中当选的域主值B1＝99、当选的副主值B2＝98，端口D2和端口D3接收域主消息b1；

过程（时间段）5：端口D1、端口D2和端口D3转入运行状态RN，以端口D1使用的波长信道作为波长管理通道，为各ONU指配工作波长；

过程（时间段）6：副主端口判断是否收到ONU投诉，在此例中为副主OLT D2收到投诉，故转过程7；

过程（时间段）7：副主OLT端口D2收到ONU投诉，于是向其他OLT端口广播普调消息c1。

过程（时间段）8：副主自己的竞选信誉值加1；其它不是副主或域主的OLT端口收到了普调消息自己的竞选信誉值加1。然后进入选举状态EL。

本实例中，端口D2的竞选信誉值AY21＝98+1=99（因为端口D2为副主，副主的竞选信誉值AY21加1）；进入选举状态EL。

端口D3收到普调消息c1后，(非原域主前进)竞选信誉值AY31=AY31+1＝97+1＝98；进入选举状态EL。

域主OLT端口（端口D1）收到普调消息后c1后，(原域主自贬)竞选信誉值AY11=AY11－（N-1）＝99－2＝97；进入选举状态EL。

如下表所示：在过程编号1至3，OLT各端口处于竞选状态，过程编号4至6，OLT各端口处于运行状态，编号7至8，OLT各端口处于切换状态。

有益效果：

1）本发明是TWDM PON***OLT的一种实现方案，它可满足NG PON2的要求之一，且使TWDM PON与传统PON共享一个ODN，保护了运营商的已有投资，节约了网络的建设成本。

2）本发明实现了波长管理通道选择自动保护的机制，增强了***的健壮性。

3）本发明的OLT（端口）可分布在不同的物理位置（机盘），实现了OLT（端口）的独立性。

4)本发明的域主竞选的机制与固定或预先指定单个波长作为管理通道的方法相比，具有更高的可靠性。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.时分波分混合无源光纤网络PON***中波长管理通道选择和切换的方法，其特征在于，包括以下步骤：

每个光线路终端OLT端口根据端口状态发出转移激励消息，并根据收到的相应转移激励消息在选举状态、运行状态和切换状态之间的进行转换，所述转移激励消息包括竞选消息、域主消息和普调消息；

在所述选举状态下，各OLT端口发送竞选消息，并根据所述竞选消息选举产生一个OLT端口为域主端口，所述域主端口转入所述运行状态并持续发送域主消息给其他OLT端口，并在消息中指定副主OLT端口，其他OLT端口收到所述域主消息后转入所述运行状态；

在所述运行状态下，以所述域主端口使用的波长信道作为波长管理通道，为各光网络分配单元ONU指配工作波长；副主OLT端口监测ONU投诉，如果收到ONU投诉则发送所述普调消息，并转入所述切换状态；

在所述切换状态下，取消域主端口，各OLT端口信誉值调整，并进入所述选举状态；

所述竞选消息包括4个值域：竞选消息代码、推举的域主值、推举的副主值和发出竞选消息的端口的竞选信誉值；

所述域主消息包括4个值域：域主消息代码、当选的域主值和当选的副主值，本端口的竞选信誉值；

所述普调消息包括2个值域：普调消息代码和发出普通消息的端口的竞选信誉值。

2.如权利要求1所述的时分波分混合PON***中波长管理通道选择和切换的方法，其特征在于，选举操作的步骤如下：

步骤A11、每个OLT端口广播自己的竞选消息，竞选消息中推举的域主值和推举的副主值分别为本端口的域主值和副主值；

步骤A12、每个OLT端口接收其它OLT端口的竞选消息，并根据收到的竞选消息中推举的域主值和推举的副主值以及竞选信誉值判断本端口继续竞选、转入当选操作或让贤，如果继续竞选，则转步骤A11；如果让贤，则转步骤A13；如果转入当选操作，则转步骤A14；

步骤A13、推举竞选信誉值高的端口为域主，修改竞选消息，修改后的竞选消息中推举的域主值为接收端口的竞选信誉值，推举的副主值为自己的竞选信誉值，竞选信誉值不变，转步骤A12；

步骤A14、根据收到的选择自己的竞选消息个数P和OLT端口数N的比较判断是否当选，如果P＝N-1或在S秒内没有收到推举的域主值高于自己的信誉值则认定自己为域主，发送域主消息并转入运行状态，N为OLT端口数；否则继续竞选，转步骤A12。

3.如权利要求2所述的时分波分混合PON***中波长管理通道选择和切换的方法，其特征在于，在步骤A12中，

如果收到的竞选消息中推举的域主值高于自己的竞选信誉值，则推举收到竞选消息的OLT端口为域主端口；

如果收到的竞选消息中推举的域主值和竞选信誉值不相等，但推举的域主值和自己的竞选信誉值相等，则转入是否当选判断操作；

如果收到的竞选消息中推举的域主值和竞选信誉值相等，且等于自己信誉值，则说明发生了选民(OLT端口)的值相等的情况，回退自己的信誉值；

如果收到的竞选消息中推举的域主值小于自己的推举的，则继续竞选，发送选举报文；

如果收到域主消息，则转入运行态。

4.如权利要求1所述的时分波分混合PON***中波长管理通道选择和切换的方法，其特征在于，在运行状态下：

域主端口持续发送域主消息,并在带内向ONU广播担当域主；

非域主接收域主消息后，若发现自己的信誉值等于推举的副主值，则置自己的副主当选值vice为1，在带内持续向ONU广播自己担当副主；副主OLT端口监测ONU投诉，如果收到ONU投诉则转入所述切换状态；

非域主接收域主消息后，若发现自己的信誉值不等于推举的副主值，此时，若接收到副主发来的普调消息则转入切换状态。

5.如权利要求1所述的时分波分混合PON***中波长管理通道选择和切换的方法，其特征在于，在切换状态下，调整各端口的信誉值方法如下：

域主收到普调消息时，将自己的信誉值降低，具体作法是自己的信誉值减去(N-1)，N为端口数，若该操作使得自己的信誉值为负值时，则设自己的信誉值为0，并转入选举状态；

非域主收到普调消息时则将自己的信誉值加1，并转入选举状态；

副主将自己的信誉值加1。

6.如权利要求4所述的时分波分混合PON***中波长管理通道选择和切换的方法，其特征在于，在带内持续向ONU广播担当域主或者担当副主的方法是：即利用10千兆比特无源光网络XG-PON中物理层操作管理和维护PLOAM或其他开销消息，发送含有当选域主值及当选副主值的管理消息或开销字节。

7.如权利要求2所述的时分波分混合PON***中波长管理通道选择和切换的方法，其特征在于，所述ONU投诉的方法是：ONU利用10千兆比特无源光网络XG-PON中物理层操作管理和维护PLOAM或其他开销消息，在上行中向副主发送请求波长未响应的管理消息或开销字节。