一种光节点装置及其业务倒换方法

摘要

本发明公开了一种光节点装置及其业务倒换方法，涉及无源光网络光节点技术。本发明公开的业务倒换方法包括：光节点装置中主控CPU在本地配置主、备用两个PON MAC列表；当两个PON MAC的数据业务发生倒换时，用于数据业务处理的控制单元向所述主控CPU上报中断信号，主控CPU根据该中断信号更新所述主、备用PON MAC列表，以实现业务倒换。本发明还公开了一种光节点装置，包括开关芯片，两个PON MAC芯片、交换芯片、主控CPU和用于数据业务处理的控制单元。本申请技术方案实现了ONU双MAC业务(包括数据业务和管理控制业务)的倒换控制。且本申请的优选方案还提高了倒换时间。

说明书

技术领域

本发明涉及PON(Passive Optical Network，无源光网络)ONU(Optical  Network Unit，光节点)技术，具体涉及一种光节点装置及其业务倒换方法。

背景技术

现有的ITU-T的标准中对PON系统提出了四种类型的光链路保护方案， 其中D类保护要求ONU具有2个独立的PON(Passive Optical Network，无 源光纤网络)口，对应两个PON MAC(Media Access Control，媒体访问控 制器)芯片和两个光模块，且分别注册到OLT(optical line terminal，光缆终 端设备)的两个PON接口上。ONU的两个PON口工作于一主一备状态。 ONU应能保证主用PON端口的业务信息能够同步备份到备用PON端口，使 得PON口保护倒换过程中，ONU能维持本地业务属性不变，而不用进行ONU 的初始化配置和业务属性配置。

而如何保证ONU在PON口保护倒换过程中业务的正常倒换，成为ONU D类保护关键的问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种光节点装置及其业务倒换方法， 以实现ONU双MAC业务(包括数据业务和管理控制业务)的倒换控制。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种光节点装置的业务倒换方法， 包括：

光节点装置中主控中央处理单元(CPU)在本地配置主、备用两个无源 光纤网络(PON)多媒体访问控制器(MAC)列表；

当两个PON MAC的数据业务发生倒换时，用于数据业务处理的控制单 元向所述主控CPU上报中断信号，主控CPU根据该中断信号更新所述主、 备用PON MAC列表，以实现业务倒换。

较佳地，上述方法中，所述主控CPU在本地配置主、备用PON MAC 列表的过程如下：

所述主控CPU通过交换芯片分别接收所述光节点装置中两个PON MAC 芯片透传的管理控制业务，并根据首次收到两个PON MAC芯片发送的管理 控制业务的先后顺序配置所述主、备用PON MAC列表。

较佳地，上述方法中，所述主控CPU通过交换芯片分别接收所述光节点 装置中两个PON MAC芯片透传的管理控制业务指：

每个PON MAC芯片将收到的管理控制业务通过MII管理通道传输到所 述交换芯片，所述交换芯片再将收到的管理控制业务透传到所述主控CPU。

较佳地，上述方法中，所述主控CPU通过交换芯片分别接收所述光节点 装置中两个PON MAC芯片透传的管理控制业务指：

每个PON MAC芯片将收到的管理控制业务中交换芯片的管理控制信息 通过GMII接口传输到所述交换芯片，将收到的管理控制业务中通过MII管 理通道传输到所述交换芯片，所述交换芯片再将收到的交换芯片的管理控制 信息和对PON MAC芯片控制和监控的管理控制信息透传到所述主控CPU。

较佳地，上述方法中，两个PON MAC的数据业务发生倒换的过程如下：

所述用于数据业务处理的控制单元检测两个PON MAC芯片的光链路状 态，在只有一个PON MAC芯片的光链路状态为通路时，控制开关芯片选择 所检测到的光链路状态为通路的PON MAC芯片为数据业务通道；

在两个PON MAC芯片的光链路状态均为通路时，控制开关芯片选择光 节点装置默认的PON MAC芯片为数据业务通道。

较佳地，上述方法中，两个PON MAC的数据业务发生倒换的过程如下：：

所述用于数据业务处理的控制单元检测两个PON MAC芯片的光链路状 态，当检测到两个PON MAC芯片的光链路状态均为通路，且接收到用户发 起的数据业务通道选择指令，则根据所收到的数据业务通道选择指令选择相 应的PON MAC芯片为数据业务通道。

较佳地，所述用于数据业务处理的控制单元采用复杂可编程逻辑器 (CPLD)实现；

所述CPLD中信号状态检测模块根据检测到的PON1Rx_SD和 PON2Rx_SD信号确定两个PON MAC芯片的光链路状态均为通路时，若还 检测到SWITCH_ENA信号有效，则检测SOFT_SWITCH信号的状态，根据 所检测到的SOFT_SWITCH信号的状态驱动所述CPLD中的状态机进入相应 的状态，所述CPLD中开关芯片控制模块根据所述状态机输出的状态，控制 开关芯片选择相应的PON MAC芯片为数据业务通道。

本发明还公开了一种光节点装置，包括开关芯片，两个无源光纤网络 (PON)多媒体访问控制器(MAC)芯片、交换芯片、主控中央处理单元(CPU) 和用于数据业务处理的控制单元，其中：

所述PON MAC芯片，将各自收到的管理控制业务分别发送给所述交换 芯片；

所述交换芯片，将所收到的管理控制业务透传到所述主控CPU；

所述用于数据业务处理的控制单元，通过所述开关芯片实现两个PON MAC的数据业务倒换，并在两个PON MAC的数据业务发生倒换时，向所 述主控CPU上报中断信号；

所述主控CPU，在本地配置主、备用PON MAC列表，以及在收到所述 用于数据业务处理的控制单元上报的中断信号时，根据该中断信号更新所述 主、备用PON MAC列表，以实现业务倒换。

较佳地，上述装置中，所述主控CPU通过所述交换芯片分别接收所述光 节点装置中两个PON MAC芯片透传的管理控制业务，并根据首次收到两个 PON MAC芯片发送的管理控制业务的先后顺序配置所述主、备用PON MAC 列表。

较佳地，上述装置中，所述PON MAC芯片，将收到的管理控制业务通 过MII管理通道传输到所述交换芯片；或者

将收到的管理控制业务中交换芯片的管理控制信息通过GMII接口传输 到所述交换芯片，将收到的管理控制业务中通过MII管理通道传输到所述交 换芯片。

较佳地，上述装置中，所述用于数据业务处理的控制单元，检测两个PON MAC芯片的光链路状态，在只有一个PON MAC芯片的光链路状态为通路 时，控制所述开关芯片选择所检测到的光链路状态为通路的PON MAC芯片 为数据业务通道，在两个PON MAC芯片的光链路状态均为通路时，控制所 述开关芯片选择光节点装置默认的PON MAC芯片为数据业务通道。

较佳地，上述装置中，所述用于数据业务处理的控制单元，检测两个PON MAC芯片的光链路状态，在检测到两个PON MAC芯片的光链路状态均为 通路时，若还接收到用户发起的数据业务通道选择指令，则根据所收到的数 据业务通道选择指令选择相应的PON MAC芯片为数据业务通道。

较佳地，上述装置中，所述用于数据业务处理的控制单元采用复杂可编 程逻辑器(CPLD)实现，所述CPLD包括信号状态检测模块、状态机和开 关芯片控制模块，其中：

所述信号状态检测模块，检测PON1Rx_SD和PON2Rx_SD信号，根据所 检测到的PON1Rx_SD和PON2Rx_SD信号确定两个PON MAC芯片的光链 路状态均为通路时，还检测SWITCH_ENA信号，若检测到SWITCH_ENA 信号有效，则检测SOFT_SWITCH信号的状态；

所述状态机，根据所述信号状态检测模块所检测到的PON1Rx_SD、 PON2Rx_SD、SWITCH_ENA和SOFT_SWITCH信号的状态驱动进入相应的 状态；

所述开关芯片控制模块，根据所述状态机输出的状态，控制开关芯片选 择相应的PON MAC芯片为数据业务通道。

本申请技术方案通过监测ONU双MAC对应的光链路状态，外加底层驱 动控制，实现了ONU双MAC业务(包括数据业务和管理控制业务)的倒换 控制。另外，本申请的优选方案还提高了倒换时间，使倒换时间小于2ms， 完全满足了ONU系统光链路D类保护业务中断时间小于50ms的要求，且 在业界处于领先水平。

附图说明

图1为本实施例中光节点装置结构示意图；

图2为本实施例中CPLD基本结构示意图；

图3为本实施例中信号状态检测模块的实现示意图；

图4为本实施例中状态机工作示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对 本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本 申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

实施例1

本发明申请人提出在现有双MAC ONU的基础上，可利用SWITCH(交 换)芯片，将两路MAC的管理控制业务透传到主控CPU以便主控CPU实 时监测ONU双MAC对应光链路状态(即监测各MAC对应光链路为主用状 态还是备用状态)。这样，当PON口发生数据业务倒换时，主控CPU可进 行管理控制业务的实时倒换。

基于上述思想，本实施例提供一种光节点装置的业务倒换方法，该方法 的实现过程如下：

光节点装置中主控CPU在本地配置主、备用PON MAC列表；

当双PON MAC的数据业务发生倒换时，用于数据业务处理的控制单 元向主控CPU上报中断信号，主控CPU根据该中断信号更新上述主、备用 PON MAC列表，以实现业务倒换。

其中，主控CPU在本地配置主、备用PON MAC列表的过程是：主控 CPU通过交换芯片分别接收两个PON MAC芯片透传的管理控制业务，根据 首次收到两个PON MAC芯片发送的管理控制业务的先后顺序配置主、备用 PON MAC列表即可。即，在光节点装置正常工作之前，主控CPU在初始化 配置过程中，根据首次收到两个PON MAC芯片发送的管理控制业务的先后 顺序在本地初始配置主、备用PON MAC列表。

而主用PON MAC以及备用PON MAC芯片分别通过SWITCH芯片将各 自收到的管理控制业务透传到主控CPU的实现方式有多种。本实施例将以如 下两种实现方式来进一步详细说明上述业务倒换过程。

第一种实现方式中，管理控制业务流的传输，如图1中所示，主控CPU 通过MII接口和SWITCH交换芯片连接，而两个PON MAC芯片外加PHY 芯片后和SWITCH交换芯片连接。OLT下发的管理控制业务经当前主用PON MAC芯片(这里为PON1 MAC)的MII管理通道透传到主控CPU，同时备 用PON MAC芯片(即PON2 MAC)的管理控制业务也通过和其连接的MII 口信号透传到主控CPU，当双MAC的数据业务发生倒换时，用于数据业务 处理的控制单元(例如CPLD)会上报中断给主控CPU，主控CPU马上刷新 当前数据业务所对应的PON MAC列表并向OLT发响应报文，从而实现管理 控制业务的实时切换。此种实现方式的优点是主控CPU可实时监控两路 MAC的管理控制业务，实现实时的切换。

第二种实现方式中，管理控制业务通过主备用PON MAC芯片的GMII 和MII两个接口传输，也就是OLT向PON1 MAC和PON2 MAC下发的管 理控制业务中SWITCH芯片的管理控制信息通过GMII接口传递到SWITCH 芯片，而对PON1 MAC和PON2 MAC控制和监控的管理控制信息分别通过 各自的MII接口经过PHY透传到SWITCH芯片再传输给主控CPU。同样， 在双MAC的数据业务发生倒换时，用于数据业务处理的控制单元会上报中 断给主控CPU，主控CPU马上刷新当前数据业务所对应的PON MAC列表 并向OLT发响应报文，从而实现管理控制业务的实时切换。在这种方式中， SWITCH芯片的管理控制信息是通过GMII接口传递到SWITCH芯片的，即 由远端OLT对光节点装置SWITCH芯片的状态进行控制管理。这样，作为 控制端的OLT任何时刻都十分清楚SWITCH芯片的状态信息，而不需要主 控CPU来反馈SWITCH芯片的状态。也就是说，此种方式中，主控CPU只 需通过MII接口获取当前SWITCH芯片的状态信息，而无需对SWITCH芯 片进行控制管理，也无需向OLT反馈报文，即大大减轻了主控CPU的负荷， 同时也实现了对两路MAC对应PON管理控制业务的实时监控，保证了管理 控制业务的实时切换。另外，需要说明的是，在上述业务切换的整个过程中， 不限制数据业务倒换的具体实现方式。而本实施例中提供了一种优选的数据 业务倒换方式，可实现双PON MAC的数据业务的高效快速倒换，从而更好 地满足ONU系统光链路D类保护业务中断时间小于50ms的要求。此优选 方式中用于数据业务处理的控制单元采用CPLD实现，从而可利用CPLD逻 辑资源丰富，支持编程语言多样化，功耗与成本低的优点，通过编程(例如， VHDL、Verilog HDL等语言编程)实现ONU双MAC对应两路数据业务的 倒换控制，本实施例提供的CPLD如图2所示。

CPLD检测两个PON MAC芯片的光链路状态。只有一个PON MAC芯片 的光链路状态为通路时，控制开关芯片(优选地，可选用高速开关芯片)选 择所检测到的光链路状态为通路的PON MAC芯片为数据业务通道；两个 PON MAC芯片的光链路状态均为通路时，控制开关芯片选择光节点装置默 认的PON MAC芯片为数据业务通道。但是需要说明的是，本实施例在两个 PON MAC芯片的光链路状态均为通路时，除了选择光节点装置默认的PON MAC芯片为数据业务通道以外，还可以根据用户需求来控制相应的PON MAC芯片为数据业务通道。即在两个PON MAC芯片的光链路状态均为通 路时，若CPLD还检测到用户发起的数据业务通道选择指令，则根据所收到 的数据业务通道选择指令选择相应的PON MAC芯片为数据业务通道。

具体地，图2所示的数据业务流的倒换控制过程如下：

步骤100，信号状态检测模块检测PON1Rx_SD，PON2Rx_SD、 SWITCH_ENA和SOFT_SWITCH的信号状态，根据各个信号的不同状态驱 动状态机；

该步骤中，信号状态检测模块主要监测ONU双MAC对应光模块的接收 机信号指示信号PON2Rx_SD，PON1Rx_SD的电平。即信号状态检测模块主 要根据PON2Rx_SD和PON1Rx_SD信号的电平来确定双MAC对应光模块 的光链路状态。同时也会监测主控CPU送出的数据倒换允许信号 SWITCH_ENA，以及数据业务倒换控制信号SOFT_SWITCH，并根据信号电 平的情况向状态机发起驱动。即在检测到PON2Rx_SD和PON1Rx_SD信号 的电平确定双MAC对应光模块的光链路状态均为通路时，检测 SWITCH_ENA信号来确定用户是否发起了数据业务通道选择指令，当 SWITCH_ENA信号有效表示用户发起了数据业务通道选择指令，再检测 SOFT_SWITCH信号来确定用户选择了哪个PON MAC作为数据业务通道。

信号状态检测模块主要可通过比较器来实现，如图3所示，目的是防止 这四个信号受到外部干扰或CPU错误动作而使状态机发生错误跳转，从而导 致系统业务的错误倒换。因为正常情况下PON1Rx_SD，PON2Rx_SD， SWITCH_ENA和SOFT_SWITCH都是稳定的高低电平变化，不会出现快速 连续的变化，因此先将各个信号进行三级缓存，然后通过比较器比较三级缓 存中的数据与初始数据是否一致，如果一致即比较器经比较后真值为1，说 明各个信号的电平是稳定的，可以进行状态机操作，如果不一致，说明信号 电平发生了连续的跳变，禁止状态机动作，有效避免了状态机的错误跳转。

此处还引入一个1ms的时钟CLK，因为信号PON1Rx_SD，PON2Rx_SD， SWITCH_ENA和SOFT_SWITCH的上升沿时间是微秒级别的，最快可能是 纳秒级别的，为避免信号在上升沿或下降沿跳变时发生误判断，因此选用了 一个毫秒级的时钟。

同时CLK也作为状态机的工作时钟，即每1ms状态机都会根据信号检测 模块检测到的信号状态进行动作。

步骤200，状态机根据信号状态检测模块的驱动进入相应的状态；

上述步骤中，状态机的工作示意图如图4所示，具体实现如下：

系统上电初始化后，PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态为11，即ONU的 两个光模块没有接收到光信号，ONU的业务通道默认为PON1(即状态机的 输出状态是PON1为主用数据通道)；

PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态从11跳转到01，即此时ONU的光模块 PON2先接收到光信号(即PON2MAC芯片的光链路状态为通路)，数据业 务通道自动倒换到PON2对应的光链路上(即状态机的输出状态跳转到PON2 为主用数据业务通道)；

如果此时PON2光链路断开，即01状态变为11，业务通道恢复默认为 PON1(即状态机的输出状态是PON1为主用数据业务通道)；

PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态从11跳转到10，即此时ONU的光模块 PON1先接收到光信号(即PON1 MAC芯片的光链路状态为通路)，业务通 道自动倒换到PON1对应的光链路上，即主用数据业务通道保持不变(即状 态机的输出状态不变)；如果此时PON1光链路断开，即10状态变为11， 业务通道默认仍然为PON1(即状态机的输出状态仍然是PON1为主用数据 业务通道)；

PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态从01跳转到00，即ONU的PON2在注 册到OLT的上以后，另外一路PON1再注册建立连接(即两个PON MAC 芯片的光链路状态均为通路)，数据业务通道应保持不变，仍然为其前一状 态PON2(即状态机的输出状态是PON2为主用数据业务通道)；

如果此时PON1的光链路断开，即状态由00变回01，因当前数据业务通 道为PON2，所以不影响当前的业务，主用数据业务通道仍然为PON2(即状 态机的输出状态仍然是PON2为主用数据业务通道)；

如果此时PON2的光链路断开，即状态由00变回10，数据业务通道会由 PON2自动倒换PON1上(即状态机的输出状态跳转到PON1为主用数据业 务通道)；

PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态从10跳转到00，即ONU的PON1在注 册到OLT上以后，另外一路PON2再注册建立连接，数据业务通道应保持不 变，仍然为其前一状态PON1(即状态机的输出状态是PON1为主用数据业 务通道)；

如果此时PON2的光链路断开，即状态由00变回10，因当前数据业务通 道为PON1，所以不影响当前的业务，数据业务通道仍然为PON1(即状态机 的输出状态仍然是PON1为主用数据业务通道)；

如果此时PON1的光链路断开，即状态由00变回01，数据业务通道会由 PON1自动倒换PON2上(即状态机的输出状态跳转到PON2为主用数据业 务通道)；

当PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态为00时，此时ONU的两个光链路PON1 和PON2都已注册到OLT上(即两个PON MAC芯片的光链路状态均为通 路)，此时数据业务通道可能是PON1，也可能是PON2，ONU的业务通道 允许进行软件控制切换，即用户可以根据需求进行数据业务通道用户选择操 作。具体地，用户要进行业务数据通道用户选择时，将SWITCH_ENA使能 (即控制SWITCH_ENA信号为有效)，再由用户驱动信号SOFT_SWITCH 以进行数据业务切换控制。例如，用户驱动SOFT_SWITCH信号的电平为1， 则业务通道切换到PON1，即当前业务为PON1，数据业务通道保持不变(即 状态机的输出状态是PON1为主用数据业务通道)，如果当前业务为PON2， 切换后业务通道为PON1(即状态机的输出状态跳转到PON1为主用数据业 务通道)。用户驱动SOFT_SWITCH信号的电平为0，则业务通道切换到 PON2，即如果当前业务为PON2，数据业务通道保持不变(即状态机的输出 状态是PON2为主用数据业务通道)，如果当前业务为PON1，切换后数据 业务通道为PON2(即状态机的输出状态跳转到PON2为主用数据业务通道)。 也就是说通过以上过程实现了两个业务通道的任意倒换。

另外，状态机根据业务通道的不同，还可以控制外部的业务指示灯指示 当前的业务通道，方便确认业务所在ONU的光链路。

步骤300，开关芯片控制模块根据状态机输出的不同状态，对应去控制高 速单刀双置开关芯片，如果开关芯片控制模块的输出为0，GMII数据业务通 道默认走PON1 MAC芯片；如果为1，GMII数据业务通道会被开关芯片倒 换到PON2 MAC芯片上。

其中，开关芯片的操作控制全部由CPLD逻辑控制实现，从PON2Rx_SD， PON1Rx_SD，SWITCH_ENA和SOFT_SWITCH的电平发生变化到信号状态 监测模块，状态机动作和开关芯片控制模块的响应，所需时间为1个时钟周 期，即整个系统的响应处理时间仅为一个时钟周期1ms。另外，信号通过CPLD 内部逻辑的延迟时间和信号通过芯片内部的传输延迟时间为纳秒的时间量 级，高速单刀双置开关芯片的动作时间与信号传输延迟也是纳秒级别的时间， 1ms加上信号传输延迟时间和器件动作时间，最终实现ONU双MAC数据业 务倒换只需要小于2ms的时间，完全满足电信运营商对光链路D类保护业务 中断时间小于50ms的要求，且在业界处于领先水平，有效保证了运营商通 信的可靠性。

实施例2

本实施例介绍一种光节点装置，该装置的如图1所示，至少包括两个PON MAC通道、用于数据业务处理的控制单元、开关芯片SWITCH芯片和主控 CPU。其中，每个PON MAC通道由依次连接的光模块、PON MAC、PHY 芯片和变压器构成，PON MAC通过MII接口与变压器相连。两个PON MAC 通道中的光模块均与用于数据业务处理的控制单元相连，变压器均与 SWITCH芯片，PON MAC均通过GMII接口与开关芯片相连。主控CPU通 过MII接口和SWITCH交换芯片连接。主控CPU还通过用于数据业务处理 的控制单元与开关芯片相连。开关芯片还通过GMII接口与SWITCH芯片相 连。

PON MAC芯片，主要将各自收到的管理控制业务分别发送给SWITCH 芯片；

SWITCH芯片，主要将所收到的管理控制业务透传到主控CPU；

用于数据业务处理的控制单元，主要通过开关芯片实现两个PON MAC 的数据业务倒换，并在两个PON MAC的数据业务发生倒换时，向主控CPU 上报中断信号；

主控CPU，在本地配置主、备用PON MAC列表，以及在收到用于数据 业务处理的控制单元上报的中断信号时，根据该中断信号更新本地的主、备 用PON MAC列表，以实现业务倒换。

上述主控CPU，是在光节点装置正常工作之前，根据两个PON MAC的 管理控制业务首次到达主控CPU的先后顺序来初始配置主、备用PON MAC 列表的。

其中，从OLT下发的管理控制业务以带内通信方式经当前PON MAC芯 片(这里为PON1 MAC)的GMII数据业务通道传输到SWITCH芯片，SWITCH 芯片再透传给主控CPU，当数据业务发生倒换时，PON2 MAC的管理控制业 务同时发生倒换，通过和PON2 MAC连接的GMII口传输管理控制业务到 SWITCH芯片，SWITCH芯片再透传给主控CPU，此种方式的优点是不占用 主控CPU资源。

或者，OLT下发的管理控制业务可经当前主用PON MAC芯片(这里为 PON1 MAC)的MII管理通道透传到主控CPU，同时备用PON MAC芯片(即 PON2 MAC)的管理控制报文也通过和其连接的MII口信号透传到主控CPU， 当双MAC的数据业务发生倒换时，用于数据业务处理的控制单元会上报中 断给主控CPU，主控CPU马上刷新当前数据业务所对应的PON MAC列表 并向OLT发响应报文，从而实现管理控制业务的实时切换。

另外，管理控制业务也可以通过主备用PON MAC芯片的GMII和MII 两个接口传输，例如，PON1 MAC和PON2 MAC收到的管理控制业务中 SWITCH芯片的管理控制信息均通过GMII接口透传到SWITCH芯片再传输 给主控CPU，而PON1MAC和PON2MAC收到的管理控制业务中对PON MAC控制和监控的管理控制信息(即除了SWITCH芯片的管理控制信息以 外的其他管理控制信息)分别通过各自的MII接口通过PHY透传到SWITCH 芯片再传输给主控CPU。这样，当双MAC的数据业务发生倒换时，用于数 据业务处理的控制单元会上报中断给主控CPU，主控CPU马上刷新当前数 据业务所对应的PON MAC列表并向OLT发响应报文，从而实现管理控制业 务的实时切换。

而在本实施例中，上述用于数据业务处理的控制单元采用CPLD实现。 下面结合附图介绍光节点装置中CPLD的实现方式，但需要说明的是实际应 用中CPLD的实现并不限于此种方式。本实施例中提供的CPLD架构如图2 所示，至少包括信号状态检测模块、状态机和开关芯片控制模块。

信号状态检测模块，主要监测ONU双MAC对应光模块的接收机信号指 示信号PON2Rx_SD，PON1Rx_SD的电平，即信号状态检测模块主要根据 PON2Rx_SD和PON1Rx_SD信号的电平来确定双MAC对应光模块的光链路 状态。同时也会监测主控CPU送出的数据倒换允许信号SWITCH_ENA，以 及数据业务倒换控制信号SOFT_SWITCH，并根据信号电平的情况向状态机 发起驱动。即在检测到PON2Rx_SD和PON1Rx_SD信号的电平确定双MAC 对应光模块的光链路状态均为通路时，检测SWITCH_ENA信号来确定用户 是否发起了数据业务通道选择指令，当SWITCH_ENA信号有效表示用户发 起了数据业务通道选择指令，再检测SOFT_SWITCH信号来确定用户选择了 哪个PON MAC作为数据业务通道，从而来驱动状态机的状态。

该模块可以通过比较器来实现，目的为防止这四个关键信号受到外部干 扰或CPU错误动作而使状态机发生错误跳转，从而导致系统业务的错误倒 换。因为正常情况下PON1Rx_SD，PON2Rx_SD，SWITCH_ENA和 SOFT_SWITCH都是稳定的高低电平变化，不会出现快速连续的变化，因此 先将各个信号进行三级缓存，然后通过比较器比较三级缓存中的数据与初始 数据是否一致，如果一致即比较器经比较后真值为1，说明各个信号的电平 是稳定的，可以进行状态机操作，如果不一致，说明信号电平发生了连续的 跳变，禁止状态机动作，有效避免了状态机的错误跳转。具体地，信号状态 检测模块的实现方式如图3所示。

其中，引入了一个1ms的时钟CLK，因为信号PON1Rx_SD，PON2Rx_SD， SWITCH_ENA和SOFT_SWITCH的上升沿时间是微秒级别的，最快可能是 纳秒级别的，为避免信号在上升沿或下降沿跳变时发生误判断，因此选用了 一个毫秒级的时钟。

同时CLK也作为状态机的工作时钟，即每1ms状态机都会根据信号检测 模块检测到的信号状态进行动作。

状态机，主要根据信号状态检测模块的驱动进入相应的状态。

而状态机的具体工作过程如图4所示：

系统上电初始化后，PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态为11，即ONU的 两个光模块没有接收到光信号，ONU的业务通道默认为PON1(即状态机的 输出状态是PON1为主用数据业务通道)；

PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态从11跳转到01，即此时ONU的光模块 PON2先接收到光信号，数据业务通道自动倒换到PON2对应的光链路上(即 状态机的输出状态跳转到PON2为主用数据业务通道)；

如果此时PON2光链路断开，即01状态变为11，数据业务通道恢复默认 为PON1(即状态机的输出状态是PON1为主用数据业务通道)；

PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态从11跳转到10，即此时ONU的光模块 PON1先接收到光信号，业务通道自动倒换到PON1对应的光链路上，即数 据业务通道保持不变；如果此时PON1光链路断开，即10状态变为11，数 据业务通道默认仍然为PON1(即状态机的输出状态是PON1为主用数据业 务通道)；

PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态从01跳转到00，即ONU的PON2在注 册到OLT的上以后，另外一路PON1再注册建立连接，数据业务通道应保持 不变，仍然为其前一状态PON2(即状态机的输出状态是PON2为主用数据 业务通道)；

如果此时PON1的光链路断开，即状态由00变回01，因当前数据业务通 道为PON2，所以不影响当前的业务，业务通道仍然为PON2(即状态机的输 出状态是PON2为主用数据业务通道)；

如果此时PON2的光链路断开，即状态由00变回10，数据业务通道会由 PON2自动倒换PON1上(即状态机的输出状态跳转到PON1为主用数据业 务通道)；

PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态从10跳转到00，即ONU的PON1在注 册到OLT上以后，另外一路PON2再注册建立连接，数据业务通道应保持不 变，仍然为其前一状态PON1(即状态机的输出状态是PON1为主用数据业 务通道)；

如果此时PON2的光链路断开，即状态由00变回10，因当前数据业务通 道为PON1，所以不影响当前的业务，数据业务通道仍然为PON1(即状态机 的输出状态是PON1为主用数据业务通道)；

如果此时PON1的光链路断开，即状态由00变回01，数据业务通道会由 PON1自动倒换PON2上(即状态机的输出状态跳转到PON2为主用数据业 务通道)；

当PON2Rx_SD，PON1Rx_SD状态为00时，此时ONU的两个光链路PON1 和PON2都已注册到OLT上(即两上PON MAC芯片的光链路状态均为通 路)，此时ONU的业务通道允许进行软件控制切换(即用户可以根据需求 进行数据业务通道选择)。具体地，用户要进行数据业务通道选择操作时， 将SWITCH_ENA使能，再由用户驱动信号SOFT_SWITCH以进行数据业务 通道的切换控制。例如，用户驱动SOFT_SWITCH信号的电平为1时，数 据业务通道切换到PON1，即如果当前业务为PON1，数据业务通道保持不变 (即状态机的输出状态是PON1为主用数据业务通道)，如果当前业务为 PON2，切换后业务通道为PON1(即状态机的输出状态跳转到PON1为主用 数据业务通道)；

用户驱动SOFT_SWITCH信号的电平为0，数据业务通道切换到PON2， 即如果当前业务为PON2，数据业务通道保持不变(即状态机的输出状态是 PON2为主用数据业务通道)，如果当前业务为PON1，切换后数据业务通道 为PON2(即状态机的输出状态跳转到PON1为主用数据业务通道)，通过 以上过程实现了两个业务通道的任意倒换。

另外，状态机还根据业务通道的不同，控制外部的业务指示灯指示当前 的业务通道，方便确认业务所在ONU的光链路。

开关芯片控制模块，根据状态机输出的不同状态，对应去控制高速单刀 双置开关芯片，如果开关芯片控制模块的输出为0，GMII数据业务通道默认 走PON1MAC芯片；如果为1，GMII数据业务通道会被开关芯片倒换到PON2 MAC芯片上。

本实施例中，开关芯片的操作控制全部由CPLD逻辑控制实现，从 PON2Rx_SD，PON1Rx_SD，SWITCH_ENA和SOFT_SWITCH的电平发生 变化到信号状态监测模块，状态机动作和开关芯片控制模块的响应，所需时 间为1个时钟周期，即整个系统的响应处理时间仅为一个时钟周期1ms。另 外，信号通过CPLD内部逻辑的延迟时间和信号通过芯片内部的传输延迟时 间为纳秒的时间量级，高速单刀双置开关芯片的动作时间与信号传输延迟也 是纳秒级别的时间，1ms加上信号传输延迟时间和器件动作时间，最终实现 ONU双MAC数据业务倒换只需要小于2ms的时间，完全满足电信运营商对 光链路D类保护业务中断时间小于50ms的要求，且在业界处于领先水平， 有效保证了运营商通信的可靠性。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序 来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读 存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用 一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用 硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任 何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范 围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。