CN104734773B - Gpon网络c类光链路保护倒换优化方法 - Google Patents
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Abstract
一种GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,将C类光链路保护倒换GPON网络中的所有OLT都连接到SDN控制器,组成基于SDN架构的C类光链路保护倒换GPON网络,在OLT和ONU之间建立主光链路的过程中,SDN控制器进行光链路建立优化控制,使得GPON网络中的主光链路符合光链路负载均衡要求,在OLT和ONU之间发生了光链路保护倒换之后,SDN控制器对GPON网络中的光链路保护倒换进行优化控制,使得GPON网络中的主光链路符合光链路负载均衡要求。本发明由SDN控制器自动计算完成光链路保护倒换,简化了网络维护工作,既能保证光网络的可靠性,又能把ONU业务均衡到OLT的主用PON接口和备用PON接口上。
Description
技术领域
本发明涉及一种GPON(吉比特无源光网络,gigabit passive optical network)网络C类光链路保护倒换优化方法,尤其涉及一种基于SDN(自防御网络,Self-DefendingNetwork)的GPON网络C类光链路保护倒换优化方法。
背景技术
为了提高光网络的可靠性和健壮性,可在PON(无源光网络,Passive OpticalNetwork)***中采用光链路保护倒换机制。光链路保护主要有四种类型。如图1所示,是C类光链路保护,具有以下特点:
1、OLT(光线路终端,Optical Line Terminal)双PON接口,主用、备用的PON接口均处于工作状态(热备份)。OLT应保证主用PON接口的业务信息能够同步备份到备用PON接口,使得保护倒换过程中,备用PON接口能维持ONU(光网络单元,Optical Network Unit)的业务属性不变。
2、光分路器:使用2个1:N光分路器。
3、ONU采用一个PON MAC和两个光模块,正常情况下备用的光模块处于冷备用状态。ONU的两个光模块分别连接到OLT的主用和备用PON接口。
4、ONU和OLT均检测链路状态,并根据链路状态决定是否倒换。
为了防止光链路中断,导致ONU业务丢失,传统的办法就是采用光链路保护倒换机制。在GPON***中,光链路保护倒换的触发条件包括:
1、输入光信号丢失(LOS);
2、输入通道信道劣化:
2.1、输入光信号功率过高或过低;
2.2、误码率越限;
3、设备硬件故障:
3.1、光模块故障;
3.2、PON MAC芯片故障(适用于不同PON MAC芯片之间保护的情况);
3.3、板卡故障(适用于PON板间保护的情况);
对于OLT和ONU设备而言,当检测到上述物理层故障时,应连续检测转换保护时间switching guard time(4帧时间),如该故障一直存在则正式确认该光链路失效事件,如在switching guard time内该故障得到恢复,则不确认该光链路失效事件。
当OLT检测到特定PON接口下任何一个处于激活状态的ONU的上行光链路发生光链路保护倒换触发事件时,OLT 应立即停止向该ONU发送下行光信号,并将该ONU的流量倒换到备用PON接口上(即逐个对失效的光链路进行倒换),并通过备用PON接口向ONU发送POPUP 消息。ONU在检测到上述光链路失效事件后,应立即将业务倒换到备用PON接口,并进入POPUP状态,ONU在接收到OLT发过来的POPUP消息以后,重新开始测距,直到进入运行态,ONU业务开始恢复。
上述传统的光链路保护倒换机制在某种极端的情况下,ONU业务可能全部集中在OLT主用或备用PON接口上。原有的网络不是基于SDN架构,而是分布式控制的,很难感知光链路的变化,一旦光链路发生变化,网络管理员需要强制倒换。如果管理员强制倒换,必须要求网络管理员清楚地了解整个光网络的链路状态。对于一个较大规模的网络,这项工作显然不够轻松,而且非常容易出错。
发明内容
本发明提供一种GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,基于SDN架构,由SDN控制器自动计算完成光链路保护倒换,简化了网络维护工作,既能保证光网络的可靠性,又能把ONU业务均衡到OLT的主用PON接口和备用PON接口上。
为了达到上述目的,本发明提供一种GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,包含以下步骤:
建立基于SDN架构的C类光链路保护倒换GPON网络,将C类光链路保护倒换GPON网络中的所有OLT都连接到SDN控制器,组成基于SDN架构的C类光链路保护倒换GPON网络;
在OLT和ONU之间建立主光链路的过程中,SDN控制器进行光链路建立优化控制,使得GPON网络中的主光链路符合光链路负载均衡要求;
在OLT和ONU之间发生了光链路保护倒换之后,SDN控制器对GPON网络中的光链路保护倒换进行优化控制,使得GPON网络中的主光链路符合光链路负载均衡要求;
所述的光链路负载均衡要求包含:使得GPON网络中建立在OLT的主用PON接口上的主光链路的数量M等于建立在OLT的备用PON接口上的主光链路的数量N,或者使得建立在OLT的主用PON接口上的主光链路的数量M与建立在OLT的备用PON接口上的主光链路的数量N之间的差值小于等于1。
当OLT和ONU之间建立主光链路的时候,OLT将主光链路建立信息上报给SDN控制器,所述的主光链路建立信息包含:建立主光链路的OLT的PON接口id和ONU的id。
SDN控制器进行光链路建立优化控制包含以下步骤:
如果SDN控制器收到了主光链路建立信息,则SDN控制器分别统计GPON网络中OLT上主用PON接口的主光链路数目M和备用PON接口的主光链路数目N,若M>N,则SDN控制器控制OLT和ONU之间的主光链路建立在OLT的备用PON接口上,若M≤N,则SDN控制器控制OLT和ONU之间的主光链路建立在OLT的主用PON接口上。
当OLT和ONU之间发生了光链路保护倒换之后,OLT需要将光链路保护倒换信息上报给SDN控制器,所述的光链路保护倒换信息包含:倒换前的OLT的PON接口id、ONU 的id、以及倒换后的OLT的PON接口id和ONU的id。
SDN控制器对GPON网络中的光链路保护倒换进行优化控制包含以下步骤:
步骤S3.1、如果SDN控制器收到了光链路保护倒换信息,则进行步骤S3.2;
步骤S3.2、SDN控制器计算GPON网络中的光链路负载,即,分别统计GPON网络中OLT上主用PON接口的主光链路数目M和备用PON接口的主光链路数目N;
步骤S3.3、SDN控制器判断M和N的和是否为偶数,若是,进行步骤S3.6,若否,进行步骤S3.4;
步骤S3.4、SDN控制器判断M和N之间的差值是否小于等于1,若是,则结束优化,若否,进行步骤S3.5;
步骤S3.5、SDN控制器将M和N中较大的数目减一,进行步骤S3.6;
步骤S3.6、SDN控制器判断M是否大于N,若是,进行步骤S3.7,若否,进行步骤S3.9;
步骤S3.7、除了步骤S3.1中发生了光链路倒换的OLT以外,SDN控制器随机选择一个OLT,对其主用PON接口上的主光链路进行强制切换,将切换到备用PON接口上,进行步骤S3.8;
步骤S3.8、SDN控制器判断M是否大于N,若是,进行步骤S3.7,若否,则结束优化;
步骤S3.9、SDN控制器判断M是否等于N,若是,则结束优化,若否,进行步骤S3.10;
步骤S3.10、除了步骤S3.1中发生了光链路倒换的OLT以外,SDN控制器随机选择一个OLT,对其备用PON接口上的主光链路进行强制切换,切换到主用PON接口上,进行步骤S3.11;
步骤S3.11、SDN控制器判断N是否大于M,若是,进行步骤S3.10,若否,则结束优化。
所述的步骤S3.2中,SDN控制器根据OLT上报的光链路保护倒换信息和网络拓扑信息计算GPON网络中OLT上主用PON接口的主光链路数目M和备用PON接口的主光链路数目N。
所述的步骤S3.7和步骤S3.10中,SDN控制器对主光链路进行强制切换包含以下步骤:
SDN控制器发送私有的Experimenter报文给选定的OLT,通知OLT进行强制光链路保护倒换;
被选定的OLT接收到私有的Experimenter报文,获得ONU id信息、源PON接口id信息和目的PON接口id信息;
OLT进行OLT侧倒换;
OLT将私有的Experimenter报文转化成私有的OMCI消息通过目的PON接口发送给ONU,通知ONU进行ONU侧倒换;
ONU进行ONU侧倒换。
所述的OLT进行OLT侧倒换包含:OLT立即停止向该ONU发送下行光信号,并将该ONU的流量从源PON接口倒换到目的PON接口上,并通过目的PON接口向ONU发送 POPUP消息。
所述的ONU进行ONU侧倒换包含:ONU接收到私有的OMCI消息后,立即将业务倒换到目的PON接口,并进入POPUP状态,ONU在接收到OLT发过来的POPUP消息以后,重新开始测距,直到进入运行态,ONU业务开始恢复。
所述的私有的Experimenter报文格式包含:
版本;
类型;
长度;
事务ID;
报文值;
报文类型;
源PON接口id信息;
目的PON接口id信息;
ONU id信息;
预留字段;
其中,报文值、报文类型、源PON接口id信息、目的PON接口id信息和ONU id信息是私有扩展字段。
本发明基于SDN架构,由SDN控制器自动计算完成光链路保护倒换,简化了网络维护工作,既能保证光网络的可靠性,又能把ONU业务均衡到OLT的主用PON接口和备用PON接口上。
附图说明
图1是背景技术中C类光链路保护的GPON网络结构示意图。
图2是本发明提供的一种GPON网络C类光链路保护倒换优化方法的流程图。
图3是SDN控制器进行光链路建立优化控制的流程图。
图4是SDN控制器对GPON网络中的光链路保护倒换进行优化控制的流程图。
图5是SDN控制器对主光链路进行强制切换的流程图。
图6是私有的Experimenter报文的格式。
具体实施方式
以下根据图2~图6,具体说明本发明的较佳实施例。
如图2所示,本发明提供一种GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,包含以下步骤:
步骤S1、建立基于SDN架构的C类光链路保护倒换GPON网络。
将C类光链路保护倒换GPON网络中的所有OLT都连接到SDN控制器,组成基于SDN架构的C类光链路保护倒换GPON网络。
步骤S2、在OLT和ONU之间建立主光链路的过程中,SDN控制器进行光链路建立优化控制,使得GPON网络中建立在OLT的主用PON接口上的主光链路的数量M等于建立在OLT的备用PON接口上的主光链路的数量N,或者使得建立在OLT的主用PON接口上的主光链路的数量M与建立在OLT的备用PON接口上的主光链路的数量N之间的差值小于等于1。
步骤S3、在OLT和ONU之间发生了光链路保护倒换之后,SDN控制器对GPON网络中的光链路保护倒换进行优化控制,使得GPON网络中建立在OLT的主用PON接口上的主光链路的数量M等于建立在OLT的备用PON接口上的主光链路的数量N,或者使得建立在OLT的主用PON接口上的主光链路的数量M与建立在OLT的备用PON接口上的主光链路的数量N之间的差值小于等于1。
所述的步骤S2中,当OLT和ONU之间建立主光链路的时候,OLT需要将主光链路建立信息上报给SDN控制器。
所述的主光链路建立信息包含:建立主光链路的OLT的PON接口id和ONU的id。
如图3所示,所述的步骤S2包含以下步骤:
步骤S2.1、如果SDN控制器收到了主光链路建立信息,则进行步骤S2.2。
步骤S2.2、SDN控制器计算GPON网络中的光链路负载,即,分别统计GPON网络中OLT上主用PON接口的主光链路数目M和备用PON接口的主光链路数目N。
步骤S2.3、SDN控制器判断M和N的大小,若M>N,则进行步骤S2.4,若M≤N,则进行步骤S2.5。
步骤S2.4、SDN控制器控制OLT和ONU之间的主光链路建立在OLT的备用PON接口上。
步骤S2.5、SDN控制器控制OLT和ONU之间的主光链路建立在OLT的主用PON接口上。
在所述的步骤S3中,当OLT和ONU之间发生了光链路保护倒换之后,OLT需要将光链路保护倒换信息上报给SDN控制器。
所述的光链路保护倒换信息包含:倒换前的OLT的PON接口id、ONU 的id、以及倒换后的OLT的PON接口id和ONU的id。
所述的步骤S3包含以下步骤:
步骤S3.1、如果SDN控制器收到了光链路保护倒换信息,则进行步骤S3.2。
步骤S3.2、SDN控制器计算GPON网络中的光链路负载,即,分别统计GPON网络中OLT上主用PON接口的主光链路数目M和备用PON接口的主光链路数目N。
步骤S3.3、SDN控制器判断M和N的和是否为偶数,若是,进行步骤S3.6,若否,进行步骤S3.4。
步骤S3.4、SDN控制器判断M和N之间的差值是否小于等于1,若是,则结束优化,若否,进行步骤S3.5。
步骤S3.5、SDN控制器将M和N中较大的数目减一(则M和N的和变为偶数),进行步骤S3.6。
步骤S3.6、SDN控制器判断M是否大于N,若是,进行步骤S3.7,若否,进行步骤S3.9。
步骤S3.7、除了步骤S3.1中发生了光链路倒换的OLT以外,SDN控制器随机选择一个OLT,对其主用PON接口上的主光链路进行强制切换,将切换到备用PON接口上,进行步骤S3.8。
步骤S3.8、SDN控制器判断M是否大于N,若是,进行步骤S3.7,若否,则结束优化。
步骤S3.9、SDN控制器判断M是否等于N,若是,则结束优化,若否,进行步骤S3.10。
步骤S3.10、除了步骤S3.1中发生了光链路倒换的OLT以外,SDN控制器随机选择一个OLT,对其备用PON接口上的主光链路进行强制切换,切换到主用PON接口上,进行步骤S3.11。
步骤S3.11、SDN控制器判断N是否大于M,若是,进行步骤S3.10,若否,则结束优化。
所述的步骤S3.2中,SDN控制器根据OLT上报的光链路保护倒换信息和网络拓扑信息(该网络拓扑信息包含交换机的链路连接结构以及信息交换速率,该网络拓扑信息根据LLDP报文计算获得)计算光链路负载,即,GPON网络中OLT上主用PON接口的主光链路数目M和备用PON接口的主光链路数目N。
如图5所示,所述的步骤S3.7和步骤S3.10中,SDN控制器对主光链路进行强制切换包含以下步骤:
步骤S4.1、SDN控制器发送私有的Experimenter报文给选定的OLT,通知OLT进行强制光链路保护倒换。
步骤S4.2、被选定的OLT接收到私有的Experimenter报文,获得ONU id信息、源PON接口id信息和目的PON接口id信息。
步骤S4.3、OLT进行OLT侧倒换。
OLT立即停止向该ONU发送下行光信号,并将该ONU的流量从源PON接口倒换到目的PON接口上,并通过目的PON接口向ONU发送 POPUP消息。
步骤S4.4、OLT将私有的Experimenter报文转化成私有的OMCI消息,并通过目的PON接口发送给ONU,通知ONU进行ONU侧倒换。
步骤S4.5、ONU进行ONU侧倒换。
ONU接收到私有的OMCI消息后,立即将业务倒换到目的PON接口,并进入POPUP状态,ONU在接收到OLT发过来的POPUP消息以后,重新开始测距,直到进入运行态,ONU业务开始恢复。
如图6所示,所述的私有的Experimenter报文格式包含:
版本(Version);
类型(Type);
长度(Length);
事务ID(Transaction id);
报文值(Experimenter):Experimenter值为255(自定义的Experimenter报文id)需要向ONF(Open Networking Foundation,最早开始SDN标准化和推广工作的组织)组织申请;
报文类型(Experimenter type):Experimenter type值为2表明是从SDN控制器方向到OLT;
源PON接口id信息(源PON id):是指未进行光链路保护倒换时,主光链路是连接到OLT的源PON id;
目的PON接口id信息(目的PON id):是指进行光链路保护倒换以后,主光链路是连接到OLT的目的PON id;
ONU id信息(ONU id):是指需要进行光链路保护倒换的ONU;
预留字段(Reserved):暂时不用,为以后扩充做准备。
其中,报文值(Experimenter)、报文类型(Experimenter type)、源PON接口id信息(源PON id)、目的PON接口id信息(目的PON id)和ONU id信息(ONU id)是私有扩展字段,版本(Version)、类型(Type)、长度(Length)、事务ID(Transaction id)和预留字段(Reserved)是原有定义字段。
所述的私有的OMCI消息的管理实体OPTICAL-LS-C包含以下属性:
管理实体id、工作OPTICAL-LS-C指针、保护OPTICAL-LS-C指针和保护动作。
所述的私有的OMCI消息的管理实体OPTICAL-LS-C的定义如下表所示:
其中,“ME”表示管理实体,“R”表示只读,“强制”表示必须存在,“R,W”表示可读可写,ONT(光网络终端,Optical Network Termination)是C类光链路保护的管理对象,ONT初始化完成以后,分别建立此对象的实例,一个表示工作侧,另一个表示保护侧。
本发明采用了SDN架构,SDN控制器能够感知光链路保护倒换的触发条件是否合适,然后集中统一计算,均衡负载,最后通过下发Experimenter报文的方式,通知OLT和ONU进行强制光链路保护倒换,由于光链路保护倒换由SDN控制器自动计算完成,因此整个网络的管理和配置非常简单和智能。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,其特征在于,包含以下步骤:
建立基于SDN架构的C类光链路保护倒换GPON网络,将C类光链路保护倒换GPON网络中的所有OLT都连接到SDN控制器,组成基于SDN架构的C类光链路保护倒换GPON网络;
在OLT和ONU之间建立主光链路的过程中,SDN控制器进行光链路建立优化控制,使得GPON网络中的主光链路符合光链路负载均衡要求;
在OLT和ONU之间发生了光链路保护倒换之后,SDN控制器对GPON网络中的光链路保护倒换进行优化控制,使得GPON网络中的主光链路符合光链路负载均衡要求;
所述的光链路负载均衡要求包含:使得GPON网络中建立在OLT的主用PON接口上的主光链路的数量M等于建立在OLT的备用PON接口上的主光链路的数量N,或者使得建立在OLT的主用PON接口上的主光链路的数量M与建立在OLT的备用PON接口上的主光链路的数量N之间的差值小于等于1;
当OLT和ONU之间发生了光链路保护倒换之后,OLT需要将光链路保护倒换信息上报给SDN控制器,所述的光链路保护倒换信息包含:倒换前的OLT的PON接口id、ONU的id、以及倒换后的OLT的PON接口id和ONU的id;
SDN控制器对GPON网络中的光链路保护倒换进行优化控制包含以下步骤:
步骤S3.1、如果SDN控制器收到了光链路保护倒换信息,则进行步骤S3.2;
步骤S3.2、SDN控制器计算GPON网络中的光链路负载,即,分别统计GPON网络中OLT上主用PON接口的主光链路数目M和备用PON接口的主光链路数目N;
步骤S3.3、SDN控制器判断M和N的和是否为偶数,若是,进行步骤S3.6,若否,进行步骤S3.4;
步骤S3.4、SDN控制器判断M和N之间的差值是否小于等于1,若是,则结束优化,若否,进行步骤S3.5;
步骤S3.5、SDN控制器将M和N中较大的数目减一,进行步骤S3.6;
步骤S3.6、SDN控制器判断M是否大于N,若是,进行步骤S3.7,若否,进行步骤S3.9;
步骤S3.7、除了步骤S3.1中发生了光链路倒换的OLT以外,SDN控制器随机选择一个OLT,对其主用PON接口上的主光链路进行强制切换,将切换到备用PON接口上,进行步骤S3.8;
步骤S3.8、SDN控制器判断M是否大于N,若是,进行步骤S3.7,若否,则结束优化;
步骤S3.9、SDN控制器判断M是否等于N,若是,则结束优化,若否,进行步骤S3.10;
步骤S3.10、除了步骤S3.1中发生了光链路倒换的OLT以外,SDN控制器随机选择一个OLT,对其备用PON接口上的主光链路进行强制切换,切换到主用PON接口上,进行步骤S3.11;
步骤S3.11、SDN控制器判断N是否大于M,若是,进行步骤S3.10,若否,则结束优化。
2.如权利要求1所述的GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,其特征在于,当OLT
和ONU之间建立主光链路的时候,OLT将主光链路建立信息上报给SDN控制器,所述的主光链路建立信息包含:建立主光链路的OLT的PON接口id和ONU的id。
3.如权利要求2所述的GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,其特征在于,SDN控制器进行光链路建立优化控制包含以下步骤:
如果SDN控制器收到了主光链路建立信息,则SDN控制器分别统计GPON网络中OLT上主用PON接口的主光链路数目M和备用PON接口的主光链路数目N,若M>N,则SDN控制器控制OLT和ONU之间的主光链路建立在OLT的备用PON接口上,若M≤N,则SDN控制器控制OLT和ONU之间的主光链路建立在OLT的主用PON接口上。
4.如权利要求1所述的GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,其特征在于,所述的步骤S3.2中,SDN控制器根据OLT上报的光链路保护倒换信息和网络拓扑信息计算GPON网络中OLT上主用PON接口的主光链路数目M和备用PON接口的主光链路数目N。
5.如权利要求1所述的GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,其特征在于,所述的步骤S3.7和步骤S3.10中,SDN控制器对主光链路进行强制切换包含以下步骤:
SDN控制器发送私有的Experimenter报文给选定的OLT,通知OLT进行强制光链路保护倒换;
被选定的OLT接收到私有的Experimenter报文,获得ONU id信息、源PON接口id信息和目的PON接口id信息;
OLT进行OLT侧倒换;
OLT将私有的Experimenter报文转化成私有的OMCI消息通过目的PON接口发送给ONU,通知ONU进行ONU侧倒换;
ONU进行ONU侧倒换。
6.如权利要求5所述的GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,其特征在于,所述的OLT进行OLT侧倒换包含:OLT立即停止向该ONU发送下行光信号,并将该ONU的流量从源PON接口倒换到目的PON接口上,并通过目的PON接口向ONU发送POPUP消息。
7.如权利要求5所述的GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,其特征在于,所述的ONU进行ONU侧倒换包含:ONU接收到私有的OMCI消息后,立即将业务倒换到目的PON接口,并进入POPUP状态,ONU在接收到OLT发过来的POPUP消息以后,重新开始测距,直到进入运行态,ONU业务开始恢复。
8.如权利要求5所述的GPON网络C类光链路保护倒换优化方法,其特征在于,所述的私有的Experimenter报文格式包含:
版本;
类型;
长度;
事务ID;
报文值;
报文类型;
源PON接口id信息;
目的PON接口id信息;
ONU id信息;
预留字段;
其中,报文值、报文类型、源PON接口id信息、目的PON接口id信息和ONU id信息是私有扩展字段。
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