CN108282708A - 多运营商odn共享及异构pon统一管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明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***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***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、***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。
Description
技术领域
本发明涉及通信网络技术领域，尤其是涉及多运营商ODN共享及异构PON统一管理方法。
背景技术
PON（Passive Optical Network，无源光网络）***由OLT、ONU和ODN组成。其中，OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）位于局端，是整个PON***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（Optical Network Unit，光网络单元）发送数据。ODN（OpticalDistribution Network，光纤分布网）是由POS（Passive Optical Splitter，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、10G EPON标准阵营，二是以ITU/FSAN/BBF为代表的GPON、 XG PON1和NG PON2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、10G EPON、10G GPON、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。
发明内容
本发明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，本发明采取下述技术方案：
本发明所述的多运营商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***框架
设置开放的网络操作***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***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***架构基础上，增加设置软件***的转发表和状态表；
（2）、所述转发表由多个转发表项构成，PON***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***中，或置于控制器软件***中；
各类PON***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***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***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***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***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***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***内，根据电信运营商标识及业务标识，将所述PON***根据所设定的电信运营商数量定义为多个虚拟的逻辑***，所述逻辑***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***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***硬件资源情况上报各运营商的网管***；
（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***将转发策略发送给控制平面；电信运营商在自身的网管***或业务***对相应的软定义标识的转发策略进行配置，相关策略除ONU外根据各类包头域包含进行匹配；
（2）、所述控制平面根据各运营商的转发策略，匹配所述ONU在各逻辑***中的软定义标识、各运营商的上联端口标识以及逻辑资源情况，形成初始的转发表，并下发OLT转发平面；
（3）、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，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；
（4）、OLT接收到数据包后，首先在本机软件的转发表上查找报文的匹配条目，如果有匹配，则直接进行数据地转发，否则把数据包转发给所述控制器或丢弃，由控制器根据预设好的统一的匹配策略，决定转发端口，增加转发表的新表项，并将下发OLT；
第七步、***的管理
（1）、控制平面具有最高权限范围，管理和监控PON***内所有OLT和ONU的硬件及软件化定义的资源，并管理映射关系表；
（2）、所述控制平面将软定义的资源信息发送到各电信运营商的网管***，即电信运营商的网管***只能接收到与自身相关的软定义资源信息；
第八步、池组化的实现
（1）、将两台或多台OLT进行统一的软件化定义，组成更大的软定义的池组化PON***，扩展容量；
（2）、将不同所述OLT物理***的链路资源作为同一***进行调度或互为备份，实现安全冗余功能；
第九步、虚拟网络拓扑
管理者通过控制器创建虚拟网络拓扑，在不改变物理网络的同时建立多个虚拟局域网LAN 或虚拟广域网WAN；
第十步、QoS实现
采用虚拟无源光网络的全程QoS基于转发表进行配置，实现端到端的链路建立、维护和拆除；通过虚拟无源光网络的ONU完成业务识别，进一步地进行层次化QoS配置，实现Diffserv优先级映射和优先级调度功能，达到不同业务的带宽控制、流量整形和队列调度QOS功能；由此实现对每个站点、每个业务流的带宽进行精细控制，达到保证端到端业务QoS的目的；
第十一步、安全保障和共存过渡的实现
PON设备通过虚拟化后，将不同OLT物理***的链路资源作为同一***进行调度或互为备份，实现安全冗余功能；
第十二步、节能机制实现
控制层根据转发层各虚拟资源的工作负荷按需分配、动态调度资源；
第十三步、与上层网络协同管理
将接入网和城域网、骨干网无缝的融合起来，形成统一的端到端的全网管控机制，直接建立端到端的转发路径。
所述PON包含吉比特无源光网络GPON、基于以太网的无源光网络EPON、10G EPON、下一NGPON以及WDM PON；所述下一NGPON 为10G GPON及后续版本。
本发明通过在传统的PON（无源光网络）***架构中增加开放的网络操作***和统一控制平面，并将一到多台池组化物理OLT 设备逻辑分为多个虚拟分片设备，将虚拟分片设备用来承载各自独立的多运营商的业务。使得一台OLT网元或多台池组化的OLT灵活接入到多个运营商，实现一组PON接入网***内，含光线路终端（OLT）、光纤分布网（ODN），对多个运营商共享，即：一套PON光纤接入网***可以便捷地接入多个运营商的用户，同时用户也可以自由地选择运营商；并且各运营商可方便的配置自己的资源，便捷地管理自己的用户。同时对多种异构PON技术协议不需要复杂的协议转换，实现业务层面的无差异地开通，降低了驻地网建设成本和网络管理的维护成本，同时可以使驻地网资源进行更加有效的管理，提高网络管理效率。
附图说明
图1是本发明所述现有由OLT至ONU的下行数据发送结构示意图。
图2是本发明所述现有由ONU至OLT的数据上传结构示意图。
图3是本发明所述现有各运营商在小区驻地网部署的光纤网络结构示意图。
图4是本发明所述现有电信业务经营者和住宅建设方分别设置配线箱或配线柜的光纤网络布置结构示意图。
图5是本发明所述虚拟无源光网络***的结构框图。
图6是本发明所述控制器与OLT执行转发控制协议的软件接口框图。
图7是本发明所述控制器通过转发控制协议控制OLT中转发表的处理过程框图。
图8是本发明所述OLT查找报文的匹配过程流程框图。
图9是本发明所述将不同OLT物理***链路资源作为同一***进行调度或互为备份的***结构框图。
图10是本发明所述PON设备通过虚拟化后，将不同OLT物理***链路资源作为同一***进行调度或互为备份的***结构框图。
图11是本发明所述实现端到端的QoS保证机制***结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
本发明所述多运营商ODN共享及异构PON统一管理方法，按照下述步骤进行：
第一步、软定义虚拟无源光网络整体***框架
如图5所示，设置开放的网络操作***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；所述各种制式封闭孤立的PON，其物理资源都通过抽象层的虚拟化装置，因此配置QoS时不用顾及其物理链路是在EPON上或是GPON上或是10G EPON上还是在WDM PON上，都会依照统一的策略，由控制器配置转发表项来转发数据。
第二步、虚拟无源光网络***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***架构基础上，增加设置软件***的转发表和状态表；
（2）、所述转发表由多个转发表项构成，PON***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；例如该虚拟化装置可对带宽、拓扑结构、流量、物理端口等物理资源进行切分和映射为虚拟化的逻辑资源并相互隔离；
所述虚拟化装置置于OLT的软件***中，或置于控制器软件***中；
各类PON***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***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）、如图6所示，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***软件为上层应用提供开放式控制架构的主体，是实现可编程功能的核心；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；软件接口为开放式的，如：APP。通过可编程软件满足用户定制化需求，如：软件开发工具包(SDK)、Python、JAVA Script等脚本编程工具。上层应用不限于路由、多播、安全防护、接入控制、带宽管理、流量工程、QoS、保障、处理和存储优化、能量管理以及各种策略管理等。
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；
OLT上报物理资源信息包括且不限于以下信息：OLT机架号、OLT机框号、OLT槽号、OLT子槽号、OLT PON口端口号等。交互信息采用加密方式，例如采用SSL(Secure Sockets Layer安全套接层) 等安全协议。通过人工或***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，并从控制层获取初始配置信息；
所述ONU上报物理资源信息包括且不限于以下信息：ONU标识、ONU槽号、ONU端口号、S-VLAN、C-VLAN（主要是携带CPE侧的业务信息，可用于标识未来的业务类型需求）、LLID（EPON）、T-CONT类型和参数（GPON）、GEM Port ID和参数（GPON）、MAC地址、SN号，等等。
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***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***网管设定；例如：在EPON/GPON***中，在前导码内增加标识电信运营商的扩展字节，并在前导码设置EXTEND字节，用于设定扩展是否启用扩展字节。当驻地运营商网管***设定EXTEND为TRUE时，则该PON***下OLT和ONU均启动该字节和相应的***判断和处理机制。
（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；
例如：
1）可对EPON技术的LLID标识进行扩展；
2）可在GPON SN号中进行标识扩展；
3）可在EPON/GPON***中，除LLID、SN号以外，可另行标识扩展。
4）可在软件***设定运营商标识。
（4）、在启动了扩展电信运营商标识的PON***内，根据电信运营商标识及业务标识，将所述PON***根据所设定的电信运营商数量定义为多个虚拟的逻辑***，所述逻辑***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***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***硬件资源情况（含OLT和ONU）上报各运营商的网管***；
（3）、各运营商监控、管理、配置自己的虚拟资源，不能看到其他运营商的资源；通过资源的软件化定义，一方面提高了共享PON***的安全性，也简化了各电信运营商的管理。
第六步、数据转发机制
（1）、各运营商通过网管或业务***将转发策略发送给控制平面；电信运营商在自身的网管***或业务***对相应的软定义标识的转发策略进行配置，相关策略除ONU外根据各类包头域包含进行匹配；不限于：输入接口，MAC 源地址、MAC 目标地址、以太网类型，Vlanid，Vlan 优先级，IP 源地址、IP目标地址、IP 协议、IP ToS 位、TCP/UDP 目标端口、源端口、服务类型以及接口索引等。每一个域包括一个确定值或者所有值（any），更准确的匹配可以通过掩码实现。
每个字段都是可以通配的，使用者可以决定使用哪种域进行数据转发；
例如：使用者制订的转发策略若只需要根据目的IP进行路由，那么转发表中就可以只有目的IP字段是有效的，其它全为通配；
例如来自ONU的VOIP语音业务，可以配置为目的IP为a.b.c.d的流全部转发到OLT上行端口1；
例如VLAN ID为L的数据业务，可以配置全部转发到OLT上行接口2；
例如VLAN优先级为M的数据业务，可以配置为全部转发到OLT上行接口3；
（2）、所述控制平面根据各运营商的转发策略，匹配所述ONU在各逻辑***中的软定义标识、各运营商的上联端口标识以及逻辑资源情况，形成初始的转发表，并下发OLT转发平面；
（3）、如图7所示，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，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；控制器可以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；
（4）、OLT接收到数据包后，首先在本机软件的转发表上查找报文的匹配条目（也可按预设直接跳转到某一转发表），如果有匹配，则直接进行数据地转发，否则把数据包转发给所述控制器或丢弃，由控制器根据预设好的统一的匹配策略，决定转发端口，增加转发表的新表项，并将下发OLT；查找匹配过程如图8所示。
第七步、***的管理
（1）、控制平面具有最高权限范围，管理和监控PON***内所有OLT和ONU的硬件及软件化定义的资源，并管理映射关系表；
（2）、所述控制平面将软定义的资源信息发送到各电信运营商的网管***，即电信运营商的网管***只能接收到与自身相关的软定义资源信息；电信运营商的网管***不体现PON***中的OLT相关上联板卡、PON接口板、PON接口、配套板卡等硬件资源。只显示符合匹配本电信运营商的相关重定义后的软资源。即电信运营商的网管只能显示到与本运营商相关的OLT上联端口与ONU、ONU端口，以及相关业务优先级等软资源。并只能在自身可视的资源范围内进行配置操作。
如：电信运营商1只能读取并显示到PON***中上联到电信运营商1相关的上联端口资源、电信运营商1的用户侧的ONU、ONU端口资源、本电信运营商可设置的优先级策略、调度策略等软资源。
第八步、池组化的实现
（1）、将两台或多台OLT进行统一的软件化定义，组成更大的软定义的池组化PON***，扩展容量；
（2）、如图9所示，将不同所述OLT物理***的链路资源作为同一***进行调度或互为备份，实现安全冗余功能；实现通过既有网络与目标网络在物理设备和链路上并存，实现无缝过渡。
第九步、虚拟网络拓扑
管理者通过控制器创建虚拟网络拓扑，在不改变物理网络的同时建立多个虚拟局域网LAN 或虚拟广域网WAN；通过该机制，可建立一个集中虚拟控制屏幕，便于网络统一的管理。控制器可以提供跨网络层面的跨***架构的统一的网络视图，提高了全网的安全性能。通过让管理员清晰地知道全网的流量信息，可以更简单地识别出网络的入侵等问题，也能有效的解决网络中的拥塞和设备问题。
第十步、QoS实现
采用虚拟无源光网络的全程QoS基于转发表进行配置，实现端到端的链路建立、维护和拆除；无论是哪种PON，其物理资源都通过抽象层的虚拟化装置，因此配置QoS时不用顾及其物理链路是在EPON上或是GPON上还是在WDM PON上，都会依照QoS保障应用模块下发的统一的策略，由控制器配置转发表项来转发数据；通过虚拟无源光网络的ONU完成业务识别，进一步地进行层次化QoS配置，实现Diffserv优先级映射和优先级调度功能，达到不同业务的带宽控制、流量整形和队列调度QOS功能；由此实现对每个站点、每个业务流的带宽进行精细控制，达到保证端到端业务QoS的目的；
第十一步、安全保障和共存过渡的实现
如图10所示，PON设备通过虚拟化后，将不同OLT物理***的链路资源作为同一***进行调度或互为备份，实现安全冗余功能；同时也可以通过既有网络与目标网络在物理设备和链路上并存，实现无缝过渡。
第十二步、节能机制实现
控制层根据转发层各虚拟资源的工作负荷按需分配、动态调度资源，不仅可以提高资源的利用率，还可以达到节能环保的目的；采用虚拟无源光网络架构，在不影响性能的前提下，根据网络负载动态规划路由，从而可以在网络负载不高的情况下选择性地关闭或者挂起部分网络设备，使其进入节电模式达到节能环保、降低运营成本的目的。
第十三步、与上层网络协同管理
如图11所示，将接入网和城域网、骨干网无缝的融合起来，形成统一的端到端的全网管控机制，直接建立端到端的转发路径，不需要复杂的协议转换，突破网络性能瓶颈，实现端到端的QoS保证机制。
本发明所述的PON包含吉比特无源光网络GPON、基于以太网的无源光网络EPON、10G EPON、下一NGPON以及WDM PON；所述下一NGPON 为10G GPON及后续版本。
Claims (2)
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***框架
设置开放的网络操作***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***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***架构基础上，增加设置软件***的转发表和状态表；
（2）、所述转发表由多个转发表项构成，PON***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***中，或置于控制器软件***中；
各类PON***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***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***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***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***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***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***内，根据电信运营商标识及业务标识，将所述PON***根据所设定的电信运营商数量定义为多个虚拟的逻辑***，所述逻辑***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***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***硬件资源情况上报各运营商的网管***；
（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***将转发策略发送给控制平面；电信运营商在自身的网管***或业务***对相应的软定义标识的转发策略进行配置，相关策略除ONU外根据各类包头域包含进行匹配；
（2）、所述控制平面根据各运营商的转发策略，匹配所述ONU在各逻辑***中的软定义标识、各运营商的上联端口标识以及逻辑资源情况，形成初始的转发表，并下发OLT转发平面；
（3）、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，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；
（4）、OLT接收到数据包后，首先在本机软件的转发表上查找报文的匹配条目，如果有匹配，则直接进行数据地转发，否则把数据包转发给所述控制器或丢弃，由控制器根据预设好的统一的匹配策略，决定转发端口，增加转发表的新表项，并将下发OLT；
第七步、***的管理
（1）、控制平面具有最高权限范围，管理和监控PON***内所有OLT和ONU的硬件及软件化定义的资源，并管理映射关系表；
（2）、所述控制平面将软定义的资源信息发送到各电信运营商的网管***，即电信运营商的网管***只能接收到与自身相关的软定义资源信息；
第八步、池组化的实现
（1）、将两台或多台OLT进行统一的软件化定义，组成更大的软定义的池组化PON***，扩展容量；
（2）、将不同所述OLT物理***的链路资源作为同一***进行调度或互为备份，实现安全冗余功能；
第九步、虚拟网络拓扑
管理者通过控制器创建虚拟网络拓扑，在不改变物理网络的同时建立多个虚拟局域网LAN 或虚拟广域网WAN；
第十步、QoS实现
采用虚拟无源光网络的全程QoS基于转发表进行配置，实现端到端的链路建立、维护和拆除；通过虚拟无源光网络的ONU完成业务识别，进一步地进行层次化QoS配置，实现Diffserv优先级映射和优先级调度功能，达到不同业务的带宽控制、流量整形和队列调度QOS功能；由此实现对每个站点、每个业务流的带宽进行精细控制，达到保证端到端业务QoS的目的；
第十一步、安全保障和共存过渡的实现
PON设备通过虚拟化后，将不同OLT物理***的链路资源作为同一***进行调度或互为备份，实现安全冗余功能；
第十二步、节能机制实现
控制层根据转发层各虚拟资源的工作负荷按需分配、动态调度资源；
第十三步、与上层网络协同管理
将接入网和城域网、骨干网无缝的融合起来，形成统一的端到端的全网管控机制，直接建立端到端的转发路径。
2.根据权利要求1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：所述PON包含吉比特无源光网络GPON、基于以太网的无源光网络EPON、10G EPON、下一NGPON以及WDM PON；所述下一NGPON 为10G GPON及后续版本。
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