PON保护倒换技术

摘要

随着PON网络承载的业务种类越来越多,为了保障工程应用中业务的稳定性,应对各种通信故障造成的业务中断,就需要实现PON保护倒换技术。本文主要介绍了OLT上几种不同类型的PON保护技术和描述了基于双PON口保护方案的一些实现要点。所述方案倒换前后ONU保持在线且业务不中断,时延小于100ms,极大的保证了网络稳定性。

引言

PON(Passive Optical Network) 是覆盖最后一公里的光纤宽带接入技术,其在光分支点只需要安装一个简单的光分路器,因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、无电磁干扰、设备安全性高,综合建网成本低等优点。其中节省主干光纤是PON系统的一个非常大的优点,但这同时也带来了一个较大的风险,一旦该 PON 系统中的主干光纤出现故障,将导致连接至该主干光纤上的所有光网络单元(ONU)同时出现业务中断;除此之外,系统还存在连接主干光纤的光模块出故障、以及连接主干光纤的端口等出故障的可能性。为了保障工程应用中业务的稳定性,应对各种通信故障造成的业务中断,需要一种高效、可靠的保护倒换方案,在主干光纤出现故障时,可以实现快速保护倒换,在尽可能短的时间内实现业务的恢复,不影响用户的使用。

1、PON保护倒换技术介绍

1.1. PON保护概述

目前常用的PON保护技术是ITU—TG.984标准中定义的 A、B、C、D 4种保护类型。A和B两种类型的保护范围是从OLT的PON口到光分路器之间的这一部分保护,两者的区别在于是否将OLT的PON端口纳入到保护范围内。而类型C和D的保护范围是从OLT的PON端口到ONU的PON端口之间的全部保护,两者的区别在于是否将ONU的P0N端口纳入到保护范围内。

1.2. PON保护TYPE A

PON保护类型A主要是OLT使用单个PON端口,而PON端口内置1×2的光开关,用于光模块的选通,进而进行工作线路的切换。在光分配网(ODN)中采用2:N的光分路器,在光分路器与OLT之间建立2条相对独立、互为备份的光纤链路,OLT进行定期线路状态检测,当主用光链路发生故障时倒换至备用光纤链路。

PON protection switching technology (1)1.3. PON保护TYPE B

PON保护类型B中OLT的两个PON端口分别采用独立的PON MAC芯片和光模块,标识为主用PON端口和备用PON端口。主用的PON端口处于工作状态,备用的PON端口处于冷备份状态。在ODN上采用2:N的光分路器,在光分路器和OLT之间同时连接2条相对独立、互为备份的光纤链路,OLT保证主用PON端口的业务信息能够同步备份到备用PON端口,并定期进行线路状态和PON端口运行状态检测,当主用光纤链路或PON端口发生故障时。OLT立即倒换到备用的PON端口和光纤链路,备用PON端口能维持ONU的业务属性不变,业务转由备用链路承载。

pon protection switching technology(2)1.4. PON保护TYPE C

PON保护类型C是在OLT上使用两个PON端口,而主备用PON端口互为热备份。ONU采用一个PON MAC和不同的光模块,PON端口前内置1×2的光开关,采用2个1:N光分路器,在ONU和OLT之间建立2条独立的、互为备份的光纤链路。OLT保证主用PON端口的业务信息能够同步备份到备用PON端口,ONU和OLT均检测链路状态,并根据链路状态决定是否倒换。

pon protection switching technology(3)1.5. PON保护TYPE D

PON保护类型D中OLT双PON端口,ONU双PON端口,主干光纤、光分路器和配线光纤均双路冗余。主、备用的OLT PON端口均处于工作状态。OLT保证主用PON端口的业务信息能够同步备份到备用PON端口,使得保护倒换过程中,备用PON端口能维持ONU的业务属性不变。ONU采用不同的PON MAC芯片和不同光模块。ONU应能保证主用PON端口的业务信息能够同步备份到备PON端口,使得PON口保护倒换过程中,ONU能维持本地业务属性不变。ONU的主、备用的PON端口均处于工作状态,PON口保护倒换过程中备用PON口不用进行ONU的初始化配置和业务属性配置。ONU和OLT均检测链路状态,并根据链路状态决定是否倒换。

pon protection switching technology(4)1.6. PON保护4种类型方案选择

上面介绍了PON保护 A、B、C、D 4种类型的保护方案。其中A类保护类型的OLT的2个PON端口采用1个PON MAC芯片,通过1×2的开关连接至2个光模块,实现2个PON 口的保护,该类只适用于同一PON板卡内的PON口间保护。C类和D类保护类型虽提供了全网的保护,使得系统的可靠性最好,但由于保护成本太高,同时需要ONU设备也支持相应的PON保护功能,只有特别高端的用户才能承受,所以在实际的工程中几乎没有用到。考虑到接入成本和实用性,B类保护更经济实用,B类保护中OLT的2个PON端口分别采用独立的PON MAC芯片和光模块,实现2个PON端口的保护,适用同一OLT的任意2个PON端口间保护。

2、PON保护倒换功能实现

2.1 PON保护组

PON保护组由两个接入PON端口组成,保护组成员的角色有两种:work和protect。一个工作端口和一个保护端口。在正常工作状态下,工作端口承载业务。当工作端口所在的光纤链路发生故障时,系统自动将工作端口的业务切换到保护端口上,保证业务的正常传送。

2.2保护组成员状态

保护组成员的状态有两种:active和standby。状态为active的端口转发数据,状态为standby的端口不转发数据。

2.3倒换类型

保护组发生倒换的类型有两种:由故障触发的自动倒换和人为执行的保护倒换,人为执行的保护倒换也称为强制倒换。

(1)自动倒换是指在满足倒换的条件下,OLT和ONU无需人为干预,自动进行光纤链路倒换。

(2)强制倒换是指通过在OLT上运行force-switch,使得无论指定的目标成员是否正常都发生光链路倒换。

3、PON保护倒换技术关键点

为了保证PON保护倒换后业务的平滑过渡,PON保护组中的初始化配置需要同步下发,以及保护组运行过程中的动态数据也需要进行同步。初始化配置是指在保护组中主PON端口上的静态业务配置信息,如VLAN、带宽、语音配置、组播视频业务配置等。动态数据包括MAC地址学习表、组播成员组信息、DHCP绑定表、密钥信息等。

         3.1 配置同步

同一个ONU在保护组内的2个PON端口上的配置要同步。配置同步的关键有如下2点:

1) 所有在主用PON端口上认证的ONU要同步到备用PON端口中,让ONU更新其在线状态结构。主用PON端口模块还应向备用PON端口模块同步配置状态信息,以避免配置重复下发影响业务。

2) 动态数据同步,动态数据同步指的是在数据改变时,从工作态的PON端口将数据同步到备用态的PON端口。要求host cpu进行实时数据同步。

3.2 业务恢复

执行了PON端口的主备倒换后,原备用的PON端口变为主用端口,且该PON端口下所有的PON相关配置以及ONU配置应和原工作PON端口相同。在完成了PON保护倒换后,在新工作PON端口正常可用的情况下,所有业务可自动恢复。

4、西迪特OLT产品PON保护倒换功能

随着PON网络承载的业务种类越来越多,为了保障工程应用中业务的稳定性,西迪特结合PON保护在实际工程中的应用,考虑接入成本和实用性,已完善的支持了PON保护类型B,使用人员不需要关注当前工作的是保护组的哪个PON口,所有操作都基于主用PON口就可以。当保护倒换被触发,备用端口状态转为工作状态,接替主用PON口继续承载业务。据我们所知,有些厂家的OLT实现的PON保护功能实际没有实现保护倒换,只是把主用端口的配置简单的备份到备用的端口,这样的结果就是倒换后所有的ONU都会掉线,业务也会中断,对运维人员会造成很大的困扰。然而,我们的OLT实现了真正的保护倒换,在PON端口满载ONU的情况下也可以做到倒换前后ONU保持在线且业务不中断,安全、快速的保证了网络稳定性。

结束语:

随着大数据、人工智能、云计算、物联网等信息技术的普及,PON技术凭借其技术的可靠和实用性,以及较为合理的价格优势,高效支撑各行业数字化的发展。深圳市西迪特科技有限公司作为专业的网络接入产品供应商,将和全球各运营商网络及行业共同提供可靠稳定的网络部署,将更多的PON保护技术应用到产品中。同时也非常感谢广大客户选择西迪特支持PON保护的OLT设备,一起探讨PON保护技术,共同推动全球数字化网络稳健发展!