ONU性能劣化的自动诊断和控制方法.pdf

本发明公开了一种ONU性能劣化的自动诊断和控制方法。所述方法应用于EPON系统中，EPON系统包括OLT、ODN和ONU，包括：110)OLT监控ONU的上行信号，当检测到信号不正常时发出系统告警，同时进入系统诊断模式；120)按照特定策略操作ONU，再对ONU的上行信号进行分析，逐步缩小范围，找出故障ONU；130)隔离发生故障的ONU。本发明提出的控制机制和诊断算法能使EPON系统自动定位和隔离故障点，使管理人员能在复杂条件下远程诊断和维护网络，大大提升了网络的运维水平。

1.  一种ONU性能劣化的自动诊断和控制方法，所述方法应用于EPON系统中，所述EPON系统包括OLT、ODN和ONU，其特征在于，包括：
110)OLT监控ONU的上行信号，当检测到信号不正常时发出系统告警，同时进入系统诊断模式；
120)按照特定策略操作ONU，再对ONU的上行信号进行分析，逐步缩小范围，找出故障ONU；
130)隔离发生故障的ONU。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤120)的具体步骤包括：
121)从待检ONU中随机选择一定比例的ONU，保持其正常工作，剩余待检ONU和已确定正常的ONU都关掉上行光通路；
122)OLT检测ONU上行光信号，若ONU的上行信号正常，则将待检ONU的范围缩小至关闭了上行光通路的那部分待检ONU，转至步骤123)；若检测到ONU的上行信号不正常，返回步骤121)；
123)重新定义待检ONU的集合，若待检ONU的数目大于预设值，转至步骤121)；否则转至步骤124)；
124)将所有ONU关闭，逐个开启待检ONU的上行光通路；若上行信号不正常则判定该ONU为故障ONU，若上行信号正常则将其列入正常ONU的集合；然后进入下一步；
125)将124)检测完毕的ONU关闭；若待检ONU的集合不为空，则转至124)，开启下一个待检ONU；若待检ONU的集合为空，则结束定位故障ONU的过程。

3.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，检测上行光信号的方法是指：检测EPON控制报文能否识别，误码统计有无超过阈值，或光路信噪比是否过低。

4.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤121)选择一定比例的ONU是指：按一个预设的固定比值，从待检ONU总数之间选取一个预设的ONU数目；且预设的ONU数目介于1和待检ONU总数之间。
表示待测ONU缩小到预设的ONU数目后开始逐一排查，

5.  如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤120)和130)对ONU的操作过程中，采用一种基于EPON网络控制协议的自定义信令，用于远程控制ONU上行光发射机的通断；所述OLT下发的自定义信令通过控制报文操作维护报文扩展，或根据现有协议自定义携带。

6.  如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于：所述OLT使用该方法。

7.  如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述ONU的结构包括：
ONU MAC控制芯片，用于处理EPON协议；
外围器件，包括光收发模块、内存、存储芯片、电源、时钟；
ONU可以接收、解析所述的开关ONU上行光路的信令，并执行对应操作。

ONU性能劣化的自动诊断和控制方法
技术领域
本发明属于光接入网络领域，具体涉及以太无源光网络(EPON)网络架构及其协议、接入网的远程管理、故障诊断算法等。
背景技术
随着EPON技术的大规模应用和推广，对EPON系统在工程环境中的可用性和可维护性提出更高的要求。由于EPON架构决定了由多个光网络单元(ONU)共享无源光网络介质，且没有严格的时钟同步机制，当ONU发生硬件故障或者光路性能劣化时，该ONU的上行传输可能不受控制，将严重干扰其它ONU的传送，带来系统的丢包率增加、性能降低。该故障通常较隐蔽，即使察觉也且难以准确而迅速的加以定位和排除，增加了系统的管理和运维开销。因此需要一种简单可靠的机制来隔离故障光分支或ONU，使管理人员能在复杂条件下远程诊断和维护网络，同时需要算法来对网络加以自动化的诊断和定位，提高网络的运维水平。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种ONU性能劣化的自动诊断和控制方法，该方法通过远端控制来隔断EPON网络中的故障光分支或ONU，避免故障点影响到整个网络的性能；还能在无人干预的条件下通过算法来进行网络诊断，自动定位并隔离故障点。
为了实现上述目的，技术方案为：本方法应用于EPON系统中，所述EPON系统包括OLT、ODN和ONU，方法包括：
110)OLT监控ONU的上行信号，当检测到信号不正常时发出系统告警，同时进入系统诊断模式；
120)按照特定策略操作ONU，再对ONU的上行信号进行分析，逐步缩小范围，找出故障ONU；
130)隔离发生故障的ONU。
所述OLT使用该方法。
本发明的优点：可以通过远端控制来隔断EPON网络中的故障光分支或ONU，避免故障点影响到整个网络的性能；以及在无人干预的条件下通过算法来进行网络诊断，自动定位并隔离故障点。
附图说明
图1是本发明实施例的网络远程控制示意图。
图2是本发明实施例的基于EPON网络控制协议的自定义信令示意图。
图3是本发明实施例的ONU实施装置内部结构示意图。
图4是本发明实施例的诊断算法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
本发明提出一种在EPON系统中对ONU上行光路的远程开关控制机制，以及基于该机制对EPON网络中的故障光分支或ONU进行定位的算法实现。本发明的核心在于该控制机制和算法，其特有实现独立于EPON协议之外。
图1为本发明描述的网络远程控制示意图。在典型的EPON架构的接入网中，包括OLT(光线路终端)、无源光分配网(即ODN，包括光分路器和光纤)、ONU等装置。在下行方向上，OLT发送的数据经光分路器后广播到各ONU，各ONU只接收属于自己的数据和广播数据；上行方向上，各ONU严格根据OLT分配的时隙分时向OLT发送数据。当有ONU发生故障时，可能光发射器一直发送或者不按时隙发送，影响其他ONU的发送，引起网络性能劣化。当有ONU发射光功率过低或光路出现故障时，也可能会频繁加入或离开网络，带来管理问题。本发明提出的控制方案可远程关断ONU的上行光路，将故障ONU从网络中隔离，保证其他ONU能正常工作，也可在确认ONU正常时再将其上行光路打开。远程开关控制机制基于IEEE 802.3ah协议，控制过程如下：首先由OLT根据协议算法或网络管理人员的指令发出打开或关闭ONU上行光路的信令，该信令符合EPON协议规范，能被远端的受控ONU接收并解析，远端的受控ONU接收指令后能打开或关闭上行光路，从而加入或退出EPON网络。该控制机制的实现重点在于基于EPON网络控制协议自定义的扩展信令、能发出该信令的OLT设备、能接收控制信令并据此对上行光路进行开关控制的ONU硬件。
具体而言，本发明的方法应用于EPON系统中，所述EPON系统包括OLT、ODN(光分路器)和ONU；方法步骤包括：
110)OLT开始监控ONU的上行信号，当检测到信号不正常时发出系统告警，同时进入系统诊断模式；
120)按照特定策略操作ONU，再对ONU的上行信号进行分析，逐步缩小范围，找出故障ONU；
130)隔离发生故障的ONU。
本发明还提出一种基于上述机制对EPON网络中的故障光分支或ONU进行远程定位的算法实现。该算法运行于OLT端，当进行网络诊断时，有选择的开启部分ONU，随后分析OLT接收侧的光路和网络性能，通过多次开启不同的ONU并对性能进行分析比较，可排查出引起整体性能劣化的光分支或ONU，最终实现对故障点的自动定位。
图4是本发明提出的诊断算法流程图。该算法运行于OLT端，正常条件下只定时作网络性能分析，当检测到接收不正常时开始按特定策略关闭部分ONU的上行光路，然后再检测网络性能，直到接收正常且能准确定位故障点时为止。该算法基于关闭故障光路/ONU能改善网络性能的假设，能保证对故障点的查找能迅速收敛，能在故障定位之后自动隔离ONU并产生告警提示。
使用该算法时，所述步骤120)具体包括：
121)从待检ONU中随机选择一定比例的ONU，保持其正常工作，剩余待检ONU和已确定正常的ONU都关掉上行光通路；
122)OLT检测ONU上行光信号，若ONU的上行信号正常，则将待检ONU的范围缩小至关闭了上行光通路的那部分待检ONU，转至步骤123)；若检测到ONU的上行信号不正常，返回步骤121)；
123)重新定义待检ONU的集合，若待检ONU的数目大于预设值，转至步骤121)；否则转至步骤124)；
124)将所有ONU关闭，逐个开启待检ONU的上行光通路；若上行信号不正常则判定该ONU为故障ONU，若上行信号正常则将其列入正常ONU的集合；然后进入下一步；
125)将124)检测完毕的ONU关闭；若待检ONU的集合不为空，则转至124)，开启下一个待检ONU；若待检ONU的集合为空，则结束定位故障ONU的过程。
所述检测上行光信号的方法可以包括：检测EPON控制报文能否识别，误码统计有无超过阈值，或光路信噪比是否过低。
所述步骤121)选择一定比例的ONU的方法可以为：按一个预设的固定比值，从待检ONU总数之间选取一个预设的ONU数目，表示待测ONU缩小到预设的ONU数目后开始逐一排查；且预设的ONU数目介于1和待检ONU总数之间。
所述步骤120)和130)对ONU的操作过程中，可采用一种基于EPON网络控制协议的自定义信令，用于远程控制ONU上行光发射机的通断；所述OLT下发的自定义信令通过控制报文操作维护报文扩展，或根据现有协议自定义携带。
图2为本发明基于EPON网络控制协议的自定义信令示意图。它是标准的以太网格式数据帧，遵循IEEE 802.3ah的格式规范，对部分字段的值可加以自定义。该信令可广播到所有能接收OLT指令的ONU，控制指定ONU打开或关闭上行光发送。该自定义信令可与其他遵循IEEE802.3ah规范的控制信令互为补充。具体而言，使用到的以太网格式数据帧按先后顺序包括目的Mac地址段、源Mac地址段、长度/类型段、子类型段、标志位、十六进制0xFE位置、用户数据段、校验和段。用户数据段包括：OUI、Ext.Opcode、Branch、Leaf、Payload、Pad。
图3是本发明描述的ONU实施装置内部结构示意图。该ONU的核心是ONU MAC控制芯片，用于处理EPON协议。外围器件包括光收发模块、内存、存储芯片、电源、时钟等辅助电路。ONU MAC控制芯片通过用户数据接口和用户端通信，还通过数据通道、控制信道和光收发模块通信。光收发模块接至光分配网络(即ODN)。ONU MAC控制芯片通过总线和内存、存储卡相通信。本发明在ONU端的软硬件设计可以接收、解析上述开关ONU上行光路的信令，并执行对应操作。ONU开关上行光路的操作不会影响光接收，因此能保证ONU始终受控。
本发明所述方法，并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。对于本领域的技术人员来说，可根据本发明做出各种相应的更改和变型，而所有这些相应的更改和变型都属于本发明权利要求的保护范围。