PON保护倒换技术

随着PON网络业务的增加，有必要实施PON保护倒换技术，以确保工程应用的稳定性，并应对各种通信故障导致的业务中断。本文主要介绍OLT上几种不同的PON保护技术，并基于双PON口保护方案阐述一些实现要点。该方案切换前后ONU保持在线，业务不中断，且时延小于100 ms，极大地保障了网络稳定性。

引言

PON（无源光网络）是一种覆盖最后一公里的光纤宽带接入技术。它只需在光分支点安装一个简单的光分路器，具有节省光缆资源、带宽资源共享、无电磁干扰、设备安全、高性能以及建网综合成本低等优点。其中，节省主干光纤是PON系统的一大优势，但同时也带来了更大的风险。一旦PON系统中的主干光纤发生故障，将导致连接在该主干光纤上的所有光网络单元（ONU）同时中断。

此外，系统还存在光模块故障以及与主干光纤相连的端口故障的可能性。为确保工程应用中业务的稳定性，并应对各种通信故障导致的业务中断，需要一种高效可靠的保护倒换方案。当主干光纤发生故障时，能够在尽可能短的时间内实现保护倒换并恢复业务，而不影响用户的使用。

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-T G.984标准中定义的A、B、C、D四种保护类型。A类和B类的保护范围是从OLT的PON口到光分路器的保护，两者的区别在于OLT的PON口是否纳入保护范围。C类和D类的保护范围是从OLT的PON口到ONU的PON口的全面保护，两者的区别在于ONU的PON口是否纳入保护范围。

1.2 PON保护类型A

PON保护类型A主要采用OLT单PON口，内置1×2光开关用于光模块的选通，然后切换工作线路。在光分配网络（ODN）中，采用2:N光分路器，并在光分路器与OLT之间建立两条相对独立、互为备份的光纤链路。OLT会定期检测线路状态，当光链路发生故障时，切换到备用光链路。

1.3 PON保护类型B

PON保护类型B中OLT的两个PON端口采用独立的PON MAC芯片和光模块，分别标识为主用PON端口和备用PON端口。主用PON端口处于工作状态，备用PON端口处于冷备份状态。

在ODN的分光器使用中，分光器与OLT之间同时连接两条相对独立且互为备份的光纤链路。OLT确保主用PON端口的业务信息能够同步备份，并定期检查线路状态和PON端口运行状态。当主用光纤链路或PON端口发生故障时，OLT立即切换到备用PON端口和光纤链路。备用PON端口能够保持ONU的业务属性不变，业务被转移至备用链路。

1.4 PON保护类型C

PON保护类型C使用OLT上的两个PON端口，主备用PON端口互为热备份。ONU使用一个PON MAC和不同的光模块；PON端口前端内置1×2光开关。采用两个1：N分光器在ONU与OLT之间建立两条独立且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时备份至备用PON端口。ONU和OLT均检测链路状态，并根据链路状态决定是否切换。

1.5 PON保护类型D

在PON保护类型D中，OLT双PON端口、ONU双PON端口、主干光纤、分光器和配线光纤均为双冗余。OLT主用和备用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至备用PON端口。因此，备用PON端口能够在保护倒换过程中保持ONU的业务属性不变。

ONU使用不同的PON MAC芯片和不同的光模块。ONU应确保主用PON端口的业务信息能够同时备份至备用PON端口，以便ONU在PON端口保护倒换过程中保持本地业务属性。ONU的主用和备用PON端口均处于工作状态。备用PON端口在PON端口保护倒换过程中无需执行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切换。

1.6 4种PON保护类型的选择

上文介绍了A、B、C、D四种PON保护类型的保护方案。Type A中OLT的两个PON口使用1个PON MAC芯片，通过1×2开关连接到2个光模块，实现2个PON口的保护。该类型仅适用于同一PON板内的保护。C和D保护类型虽然保护了整个网络，使系统具有最佳可靠性，但保护成本过高。同时，ONU设备也需要支持相应的PON保护功能，只有高端用户才能承担。因此，在实际工程中几乎不使用。

综合考虑接入成本和实用性，Type B保护更为经济实用。在Type B保护中，OLT的两个PON口采用独立的PON MAC芯片和光模块，实现两个PON口的保护，适用于同一OLT任意2个PON口之间的保护。

2. PON保护倒换功能的实现

2.1 PON保护组

PON保护组由两个接入PON口组成。保护组的成员具有两种角色：工作和保护。一个是工作端口，另一个是保护端口。在正常工作状态下，工作端口承载业务。当工作端口的光纤链路发生故障时，系统自动将工作端口的业务倒换到保护端口，以保证业务传输。

2.2 保护组成员的状�态

保护组成员有两种状态：活动和备用。处于活动状态的端口转发数据，处于备用状态的端口不转发数据。

2.3 倒换类型

保护组倒换有两种类型：故障触发的自动倒换和手动执行的保护倒换。手动执行的保护倒换也称为强制倒换：

(1) 自动倒换是指当满足倒换条件时，OLT和ONU无需人工干预即可自动倒换光纤链路。

(2) 强制倒换是指在OLT上操作强制倒换开关，使得无论指定目标成员是否正常，都会发生光链路倒换。

3. PON保护倒换技术要点

为确保PON保护倒换后业务平滑过渡，需要同步下发PON保护组的初始配置。保护组运行过程中的动态数据也需要同步。初始配置是指保护组中主用PON端口的静态业务配置信息，如VLAN、带宽、语音配置和组播视频业务配置。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。

3.1 配置同步

保护组中两个PON端口上同一ONU的配置必须同步。配置同步的关键如下：

1) 在主用PON端口上认证的所有ONU应同步到备用PON端口，允许ONU更新其在线状态结构。主用PON端口模块还应与备用PON端口模块同步配置状态信息，以避免重复配置而影响业务。

2) 动态数据同步：动态数据同步是指在数据发生变化时，将数据从工作状态的PON端口同步到备用状态的PON端口。这需要主控CPU进行实时数据同步。

3.2 业务恢复

执行PON端口主备倒换后，原备用PON端口成为主用端口。该PON端口下的所有PON相关配置和ONU配置应与原工作PON端口相同。PON保护倒换完成后，当新的工作PON端口正常可用时，所有业务可自动恢复。

3.3 C-Data OLT产品的PON保护倒换

随着PON网络承载的业务类型越来越多，为保障业务在工程应用中的稳定性，C-Data结合实际工程中的PON保护，综合考虑接入成本与实用性，已全面支持PON保护B型。用户无需关注保护组当前工作于哪个PON端口，所有操作均基于主PON端口进行。当触发保护倒换时，备用端口状态变为工作状态，接替主PON端口继续承载业务。

据我们所知，部分厂商OLT实现的PON保护功能并未真正实现保护倒换，而是将主用端口的配置备份到备用端口。其结果是倒换后所有ONU将断开连接，业务丢失，给运维人员带来极大困扰。而我们的OLT解决方案实现了真正的保护倒换。当PON端口满载ONU时，倒换前后ONU可保持在线，业务不中断，安全、快速地保障网络稳定。

结论

随着大数据、人工智能、云计算、物联网等信息技术的普及，PON技术以其技术可靠性和实用性以及相对合理的价格优势，高效支撑各行业的数字化发展。作为专业的网络接入产品供应商，C-Data将为全球各行业提供可靠、稳定的网络部署，并将更多PON保护技术应用于产品。同时，消费者选择支持C-Data PON保护的OLT解决方案，共同推动全球数字网络的稳步发展，也是极佳之选。