TWDM-PON系统中OLT和ONU之间的波长管理方法

摘要

本发明公开了一种TWDM-PON系统中OLT和ONU之间的波长管理方法，涉及PON光接入领域，该方法的步骤：通过OLT WLA层功能确定域主和副主，域主、副主使用修改的PON-ID字段发送身份信息；ONU在域主对应的上行波长PLOAM信道发送请求波长的第一消息，域主分配波长对给ONU和相应主机OLT，在下行PLOAM信道发送第二消息；ONU获得所需的对应主机OLT的波长信息，发送获取波长成功指示；否则寻找副主，在副主的上行波长发送获取波长失败指示；副主收到发送申请波长失败消息后，经OLT WLA层产生新的域主。本发明使ONU能在收发两个方向确定所使用的波长，快速可靠地管理波长，节约网络的建设成本。

说明书

技术领域

本发明涉及多波长时分波分复用的混合PON(Passive Optical  Network，无源光网络)接入领域，特别是涉及一种TWDM-PON(Time  Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network，时分波分 复用-无源光网络)系统中OLT(Optical Line Tterminal，光线路终端) 和ONU(Optical Network Unit，光网络单元)之间的波长管理方法。

背景技术

光接入网络作为光纤通信网络中的一个重要部分，具有广阔的应 用前景。但是，随着业务内容的丰富，需求的带宽越来越高，1G/2.5G 速率的EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络) 或GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特/千兆位无 源光网络)和10G/2.5G速率XG-PON不能满足未来市场带宽的需求。 在下一代无源光接入网(NG PON2)中，基于TWDM-PON技术的 研究被业界广泛关注。TWDM-PON采用波分和复用技术的PON，被 称为时分波分复用-无源光网络。

TWDM-PON因为保持ODN(Optical Distribution Network，光分 配网)不变，即ODN中的分路器仅是光功率分配器，而不是波长路 由或者波长选择器。系统中引用波分复用技术的方法较为简单，波长 选择器就下降到ONU处，具体ONU所使用的波长则由局端和远端 的协议协商而定。因此，TWDM-PON的关键在于系统波长管理协议 的设计与实现，以便实现ONU所使用波长的管理。

TWDM-PON的系统架构参见图1所示，组成OLT的N个OLT  port控制器(或简称OLT控制器)经过合波分波以后，使用共享的 ODN与ONU通信，N＝4或6或8或16。ONU具有可波长调谐的接 收和发送。

在TWDM-PON多波长的系统中，多个OLT port控制器如何实 现ONU的激活和其他一些管理活动，是一个需要重点考虑的问题。 其中，通过波长管理通道的管理消息交互给ONU指配上下行的波长 对，是一个焦点。通常指定缺省OLT port控制器所使用的波长对， 作为波长作为管理通道，存在以下缺点：

(1)OLT port控制器故障时，整个系统不能实现波长管理，并 且当所有的ONU在重启的时候都需要切换到该波长，容易引起时延。

(2)某一OLT port控制器所使用的信道作为波长管理通道没有 选择性，无法规避OLT port控制器作为域主的时候出现故障所引起 的整个系统瘫痪。

(3)为了满足所有的ONU迫切需要找到域主的需要，要求域 主(OLT)广播其域内的域主资格信息越快越好，但是，目前该信息 仅仅在XGTC(XGPON transmission convergence，XGPON传输汇 聚)帧的PLOAM(Physical Layer Operations、Administration and  Maintenance，物理层操作管理和维护)消息中传送，不够快。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种 TWDM-PON系统中OLT和ONU之间的波长管理方法，使得ONU 能够在收发两个方向确定所使用的波长，并利用XGPON系统下行 XGTC帧的一个字段作为域主身份通知机制，实现快速可靠地管理波 长，节约网络的建设成本。

本发明提供的TWDM-PON系统中OLT和ONU之间的波长管 理方法，包括以下步骤：A、通过OLT的WLA层功能从N个OLT port 确定用于仲裁波长的域主和用于域主失效时更换域主的副主，N为域 内OLT port的个数，N＝4或6或8或16；域主、副主均使用XG-PON 下行XGTC帧的修改的PON-ID字段发送携带表示域主、副主身份的 证书信息；B、ONU在管理波长信道接收到域主证书信息后，在域主 对应的上行波长PLOAM信道上发送请求波长的ONU波长及其调谐 能力报告，域主在OLT的WLA层分配波长对给ONU和相应的主机 OLT，并在下行的PLOAM信道发送波长指定命令消息；C、在主机 OLT和ONU交互的过程中，若ONU获得了所需的对应主机OLT的 波长信息，则发送“获取波长成功指示”；当域主发生故障，ONU没 有接收到波长指定命令消息，则寻找副主，并在副主的上行波长发送 “获取波长失败指示”；收到发送申请波长失败消息后，经OLT的 WLA层处理，回到步骤A，产生新的域主。

在上述技术方案中，所述XGPON系统中下行XGTC帧结构包 含物理同步块和XGTC帧，其中，XGTC帧结构为G.987.3标准，由 固定大小135432字节组成，包括XGTC帧头和XGTC的有效载荷部 分，XGTC载荷形成发送端和接收端的服务适配子层处理。

在上述技术方案中，所述下行XGTC帧头包括一个固定大小的 下行帧头长度指示结构和两个变量大小的分区：带宽映射和下行 PLOAM分区，该下行PLOAM分区传输下行OAM消息，其中的下 行物理同步块的大小是24字节，它包含三个独立的8个字节的结构： 物理层同步序列、超帧计数结构和PON-ID结构。

在上述技术方案中，所述XGPON-PON下行XGTC帧的PON-ID 结构中含有指定和域主和副主证书信息的指示域，所述指示域采用y 个比特表明域主和副主信息，1≤y≤51，且y为正整数。

在上述技术方案中，步骤B中所述ONU波长及其调谐能力报 告包括消息类型标识、序列编码、ONU发送波长、ONU接收波长、 ONU发送波长可调性、ONU接收波长可调性值域；所述波长指定命 令消息包括消息类型标识、序列编码、ONU发送波长和ONU接收波 长值域。

在上述技术方案中，步骤C中获取波长成功指示和失败波长指 示都采用上行XGTC头的波长获得比特，波长获得比特是XGTC头 的指示字段，修改后所占的一个比特；波长获得比特＝1为获取波长 成功指示；波长获得比特＝0为获取波长失败指示。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明能满足TWDM PON的要求，使TWDM PON与传 统PON共享一个ODN，ONU所使用的波长通过OLT和ONU协商 后解决，保护运营商已有的ODN投资，节约网络的建设成本。

(2)本发明能实现快速管理波长，减少ONU协商波长的时间。

(3)本发明能实现域主的自动保护和切换的支持机制，对于波 长管理通道的选择，域主的机制比之固定或预先指定单个波长作为管 理通道的方法的可靠性高。

附图说明

图1是TWDM-PON的系统架构图。

图2是TWDM-PON系统中OLT的结构框图。

图3是XGPON系统中下行XGTC帧的结构示意图。

图4是在XGTC头的上行获取波长成功指示和获取波长失败指 示的示意图。

图5是本发明实施例中ONU获取波长的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

TWDM-PON系统中OLT的结构参见图2所示，TWDM-PON的 一组波长为一个域，该组的波长分别构成多个OLT控制器的上下行 波长。当系统在正常工作状态时，多个ONU分别注册到不同的OLT 控制器上，并分别使用该OLT控制器的波长。ONU所注册的OLT 控制器称为主机OLT。当ONU启动时，为了找到主机OLT，需要从 域主那里获取激活过程所对应的OLT控制器及使用的波长，域主是 一个特殊的OLT控制器，该OLT控制器经过OLT WLA(Wavelength  Arbitration，波长仲裁)层获得域主资格，并在下行的带内管理通道 发布其域主的资格。副主也是一个特殊的OLT控制器，该OLT控制 器经过OLT WLA层获得副主资格，并在下行的带内管理通道发布其 副主的资格。

本发明实施例的TWDM-PON系统中OLT和ONU之间的波长管 理方法，包括下列步骤：

S1、通过OLT的WLA层功能从N个OLT port确定用于仲裁波 长的DM(Domain Master，域主)和用于域主失效时更换域主的ADM (Assistant Domain Master，副主)，N为域内OLT port的个数，通常 N＝4或6或8或16。域主拥有对波长仲裁的权力，副主监控域内ONU 注册运行情况，在域主失效时发起重新选举或提交DC(Domain  Controller，域控制器)裁决，产生新的域主和副主，具体为接收ONU 注册失败信息，提请WLA发起重新选举。确定域主的方法可以是但 不限于是OLT port“选举”，也可以通过WLA内部的域控制器裁决。

S2、域主、副主均使用XG-PON下行XGTC帧的PON-ID字段 结构的几个比特，即使用修改的PON ID的字段发送携带表示域主、 副主身份的证书信息。

参见图3所示，XGPON系统中下行XGTC帧结构包含PSBd (Physical Synchronization Block of downstream，物理同步块)和 XGTC帧。其中，XGTC帧结构为G.987.3标准，由固定大小135432 字节组成，包括XGTC帧头和XGTC的有效载荷部分，XGTC载荷 形成发送端和接收端的服务适配子层处理。下行XGTC帧头包括一 个固定的大小的HLend(Header Length indication of downstream，下 行帧头长度指示)结构及两个变量大小的分区：BWMAP(Bandwidth  Map，带宽映射)和PLOAMd(Physical Layer OAM of downstream， 下行PLOAM分区)，该下行PLOAM分区传输下行OAM消息，其 中的下行物理同步块的大小是24字节，它包含三个独立的8个字节 的结构：PSync(Physical Synchronization sequence，物理层同步序列)、 超帧计数结构、PON-ID结构。

XGPON-PON下行XGTC帧结构中含有指定和域主和副主证书 信息(Credential)的指示域，指示域中使用y个比特表明域主和副 主信息，1≤y≤51，且y为正整数。因为PON-ID字段含有HEC(Hybrid  Error Correction，混合误码纠错)，y＝2(2个比特)就可以表明域主 和副主身份。当Credential＝1表明是域主。当Credential＝2表明是副 主。Credential＝03为保留字；Credential＝0，表明非域主非副主。

S3、ONU在管理波长信道接收到域主证书信息后，在域主对应 的上行波长PLOAM信道上发送请求波长的第一消息：ONU  wavelength and tunability report(ONU波长及其调谐能力报告)，第一 消息的格式参见表1所示，该第一消息包括Message type ID(消息类 型标识)、Sequence number(序列编码)、ONU Tx wavelength(ONU 发送波长)、ONU Rx wavelength(ONU接收波长)、ONU Tx tunability (ONU发送波长调谐能力)、ONU Rx tunability(ONU接收波长调谐 能力)等值域。

表1、第一消息的格式

  Octet   Content   1-2 Unassigned ONU-ID or assigned ONU-ID   3   Message type ID   4   Sequence number   5～w   ONU Tx wavelength   (w+1)～x   ONU Rx wavelength   (x+1)～y   ONU Tx tunability   (y+1)～z   ONU Rx tunability   (z+1)～40   Reserved or padding   41-48   Message integrity check

S4、域主在OLT WLA的层分配波长对给ONU和相应的主机OLT 的，并在下行的PLOAM信道发送第二消息：Wavelength assignment  command(波长指定命令)消息，第二消息的格式参见表2所示，第 二消息包括Message type ID(消息类型标识)、Sequence number(序 列编码)、ONU Tx wavelength(ONU发送波长)、ONU Rx wavelength (ONU接收波长)等值域。

表2、第二消息的格式.

  Octet   Content   1-2   Assigned ONU-ID   3   Message type ID   4   Sequence number   5～a   ONU Tx wavelength   (a+1)～b   ONU Rx wavelength   (b+1)～40   Reserved or padding   41-48   Message integrity check

步骤S3和S4使用XGPON的带内PLOAM消息，波长在ONU 的激活过程中的管理信息，要么修改现有PLOAMs，或定义新 PLOAMs的方式进行。

S5、主机OLT在其激活过程中处理ONU的注册。主机OLT在 和ONU交互过程，ONU获得了所需的对应主机OLT的波长信息， 则发送“获取波长成功指示”。

S6、当域主发生故障，ONU没有接收到Wavelength assignment  command消息，则寻找副主，并在副主的上行波长发送“获取波长 失败指示”。

参见图4所示，获取波长成功指示和失败波长指示都采用上行 XGTC头的Wavelength acquire(波长获得)比特，Wavelength acquire  比特是XGTC头的IND(指示)字段，修改后所占的一个比特。 Wavelength acquire＝1为获取波长成功指示；Wavelength acquire＝0为 获取波长失败指示。

S7、收到发送申请波长失败消息后，经过OLT的WLA层处理， 回到步骤S1，以便产生新的域主。

参见图5所示，本发明实施例中ONU获取波长的流程如下：

OLT上电后，通过OLT的WLA层功能从N个OLT port中，确 定出1号OLT控制器为域主，2号OLT控制器为副主，然后，域主 和副主使用XG-PON下行XGTC帧发送其身份信息。

ONUK上电以后，其接收方向搜寻下行波长，查找是否域主的信 息，若没有找到，则搜寻下一个下行波长通道。找到域主之后，在其 对应的上行波长上发送请求波长的第一消息。

域主收到发送请求波长的第一消息后，发送PLOAM第二消息： Wavelength assignment PLOAM message。

ONUK收到波长第二消息后，获得了所需的对应主机OLT的波 长，则发送“获取波长成功指示”，并开始调谐到主机OLT的波长上， 进行正常的注册(REG)。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不 脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明 权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明包含这些改动和变型在 内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的 现有技术。