专利名称：一种以太网入户线路的智能管理设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信领域，特别涉及一种以太网入户线路的智能管理设备。
背景技术：
随着现代通信网络技术的发展，越来越多的电信运营商开始采用光纤接入技术作为主流的宽带接入方式。在住宅小区的宽带接入中，运营商通常采用FTTB(光纤到楼)的接入技术，通过在小区住宅的楼道里安装网络箱来实现住户的宽带业务和窄带语音业务的接入。目前城市住宅小区的宽带接入主要为以太网接入方式，如图1所示，现有支持以太网接入的网络箱1，主要由三部分构成光网络单元(ONU =Optical Network Unit) 11，，用于提供以太网宽带接入的用户网络接口(UNimser Network Interface)；网络配线模块12，， 用于ONU的以太网·Ι接口 112’和住户宽带入户线路22’的跳接；语音配线模块13’，用于窄带语音线路和住户窄带入户线路的跳接。一般把光网络单元(ONU)的以太网UNI接口 112’与网络配线模块12’间的以太网线路21’称为网络侧以太网线路，住户数据终端(CPE Customer Premise Equipment)与网络配线模块12’间的以太网线路22’称为住户侧以太网线路。窄带语音业务可以由现有的PSTN (Public Switched Telephone Network)线路 24’通过语音配线模块13’接入住户的窄带入户线路23’，或由光网络单元(0NU)11’的 POTS (Plain Old Telephone Service)接口 111，通过语音配线模块13，接入住户的窄带入户线路23’。宽带业务由光网络单元(ONU) 11’的以太网UNI接口 112’通过网络配线模块 12’接入住户的宽带入户线路22’，即将网络侧以太网线路21’与住户侧以太网线路22’通过网络配线模块12’进行跳接。运营商基于前期网络建设规划和建设资金的考虑，放置在住宅楼道里的光网络单元(ONU)提供的以太网UNI接口数要比住户数少。在住户没有宽带业务开通的情况下，光网络单元(ONU)的以太网rai接口一般不和住户的入户线路接通。在住户申请开通宽带业务时，运营商派操作人员到现场，通过网络配线模块跳线方式将光网络单元(ONU)的以太网 UNI接口 112’和住户的宽带入户线路22’接通，从而开通业务。在住户申请取消已开通的业务时，运营商同样需要派操作人员到现场，将网络配线模块上相应的跳线拆除，这样光网络单元(ONU)的以太网rai接口 112’就可以提供给其他的住户使用。在宽带业务的开通和拆除过程中，由于线路很多，跳线和拆线工作异常复杂，工作效率极低而且易于出错。这样就存在一个如何采用较少的ONU以太网UNI接口数灵活满足较多住户的宽带接入需求且不易出错的问题。目前的网络箱中，光网络单元(ONU)的以太网rai接口 112’和住户的入户线路 22’是通过跳线实现简单的物理连接，系统无法对住户的入户线路提供监控管理和测试功能。在住户出现网络故障后，故障的诊断和排除往往需要到现场和住户家中进行测试，费时费工。网络箱往往放在住宅楼道中，工作环境比较恶劣；在业务开通以后，高低温、潮湿、飞尘等因素，导致连接好的线路间出现故障，即使光网络单元(ONU)侧的端口和住户侧网络端口均工作正常，也不能给住户提供网络服务，需要派操作人员到现场重新拆线、打线， 才能开通业务。上述问题的存在，降低了运营商服务水平，增加了运营商营运成本。
实用新型内容本实用新型所要解决的问题是提供一种以太网入户线路的智能管理设备，使得在开通和取消以太网宽带业务时，无需进行现场打线。为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是其以太网入户线路的智能管理设备包括用于建立以太网交换电路的交换单元、线路管理单元、流量控制单元和网络管理单元。交换单元包括网络侧PHY模块、交换模块和住户侧PHY模块，网络侧PHY模块与交换模块的网络侧接口相连，住户侧PHY模块与及交换模块的住户侧接口连接；线路管理单元分别与交换单元、流量控制单元和网络管理单元连接； 流量控制单元与网络侧PHY模块、住户侧PHY模块和线路管理单元分别连接。交换单元用于建立以太网交换电路，将网络侧以太网线路的数据流传递给相应的住户侧以太网线路，并将住户侧以太网线路的数据流传递给相应的网络侧以太网线路。其中，网络侧PHY模块用于将来自网络侧以太网线路的模拟信号进行模数转换、译码处理后， 将物理层的载荷传递给交换模块，并用于将交换模块输出的来自住户侧以太网线路的数据流，进行编码、数模转换后发送给网络侧以太网线路。住户侧PHY模块用于将来自住户侧以太网线路的模拟信号进行模数转换、译码处理后，将物理层的载荷传递给交换模块，并用于将交换模块输出的来自网络侧以太网线路的数据流，进行编码、数模转换后发送给住户侧以太网线路。网络侧PHY模块和住户侧PHY模块还可在流量控制单元的控制下进行工作模式的调整，或将工作模式返回流量控制模块。所述工作模式包含PHY模块的以太网物理端口的速率和双工模式。交换模块在线路管理单元的控制下，用于建立以太网交换电路，将网络侧PHY模块发送的数据流传递给相应的住户侧PHY模块，并将住户侧PHY模块发送的数据流传递给相应的网络侧PHY模块，从而使网络侧以太网线路与住户侧以太网线路间建立连接；或用于拆除以太网交换电路，将网络侧的以太网线路与住户侧的以太网线路断开连接。线路管理单元用于接收网络管理单元的线路管理指令，发送需要建立以太网交换电路的网络侧PHY模块和住户侧PHY模块的信息到流量控制单元，并接收流量控制单元反馈的需要建立交换电路的网络侧PHY模块和住户侧PHY模块的工作模式匹配信息；或根据线路管理指令和工作模式匹配信息控制交换单元建立以太网交换电路；或根据线路管理指令控制交换单元拆除交换电路。流量控制单元用于接受线路管理单元发送的以太网交换电路信息，控制以太网交换电路的网络侧PHY模块和住户侧PHY模块的工作模式，使以太网交换电路的网络侧以太网线路和住户侧以太网线路的流量相匹配。流量控制单元包括提取模块，用于接收线路管理单元发送的需要建立以太网交换电路的网络侧PHY模块和住户侧PHY模块的信息，且读取需要建立以太网交换电路的网络侧PHY模块和住户侧PHY模块的工作模式，并将所述工作模式发送到判决模块；判决模块，用于判断以太网交换电路的网络侧PHY模块和住户侧PHY模块的物理端口的速率和双工模式是否一致，并在一致的情况下由该判决模块直接将判断结果发送到所述线路管理单元，在不一致的情况下由该判决模块向执行模块发送工作模式匹配指令；执行模块，用于根据工作模式匹配指令向需要建立以太网交换电路的网络侧PHY 模块和住户侧PHY模块发送工作模式设置指令，将其物理端口的速率和双工模式设为一致。网络管理单元，用于向线路管理单元发送线路管理指令，线路管理指令包括建立以太网交换电路指令和拆除以太网交换电路指令，并显示网络侧以太网线路和住户侧以太网线路的当前状态；线路管理指令包含需要建立以太网交换电路的网络侧以太网线路和住户侧以太网线路的信息或需要拆除的以太网交换电路的网络侧以太网线路和住户侧以太网线路的信息。网络管理单元维护一个网络侧以太网线路空闲资源池，所有未与住户侧以太网线路建立以太网交换电路的网络侧以太网线路，即空闲的ONU以太网UNI接口，都列在这个资源池中；当住户开通宽带业务时，网络管理单元从该资源池中找到一个空闲的网络侧以太网线路，在线路管理单元和流量控制单元的控制下，将其由交换单元与需开通宽带业务的住户侧以太网线路间建立以太网交换电路，并将该网络侧以太网线路从网络侧以太网线路空闲资源池中移走；取消宽带业务时，网络管理单元通过交换单元断开住户侧以太网线路与网络侧以太网线路的交换电路，并将该网络侧以太网线路放回网络侧以太网线路空闲资源池。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(1)采用本实用新型，网络箱中不需要传统的语音配线模块和网络配线模块，所有网络侧线路和入户线路一次安装。根据住户开通和取消宽带业务请求，网络管理单元通过网络远程向线路管理单元发送线路管理指令，线路管理单元根据网络管理单元的线路管理指令以及流量控制单元反馈的线路工作模式匹配情况，通过交换单元在网络侧以太网线路和住户侧以太网线路间建立以太网交换电路或拆除以太网交换电路，免除了现有方式下， 住户开通和取消宽带业务时的现场跳线和拆线工作。(2)本实用新型流量控制单元检查需要建立以太网交换电路的网络侧PHY模块和住户侧PHY模块的物理端口的速率和双工模式是否匹配，如果不匹配则由流量控制单元的判决模块向流量控制单元的执行模块发送工作模式匹配指令；执行模块在收到工作模式匹配指令后，将网络侧PHY模块和住户侧PHY模块的物理端口的速率和双工模式设为一致，从而达到以太网交换电路的流量匹配目的。(3)本实用新型网络管理单元可以通过线路管理单元实时查询以太网交换电路状况，并显示网络侧以太网线路与住户侧以太网线路的以太网交换电路状态，操作人员通过网络管理单元即可远程实时了解宽带业务的开通状况。(4)本实用新型在网络管理单元的控制下，通过交换单元可以实现光网络单元 (ONU)的以太网rai接口数与住户侧以太网线路数的收敛比所有网络侧线路和入户线路一次安装，空闲的ONU以太网UNI接口，即空闲的网络侧以太网线路，由网络管理单元的网络侧以太网线路空闲资源池维护；住户开通宽带业务时，从该资源池中查找可用的ONU以太网rai接口分配给住户；住户取消宽带业务时，将其使用的ONU以太网rai接口返回资源池。网络管理单元通过维护网络侧以太网线路空闲资源池，即可以较少的光网络单元(ONU) 的以太网UNI接口数满足较多住户宽带接入的需求，解决宽带网络建设的前期投入和实际住户数之间的配比问题。(5)本实用新型在线路管理单元的控制下，通过交换单元可以检测ONU的以太网 ■I接口的可用性，可以屏蔽有故障的ONU的以太网rai接口，通过交换单元，将可用的ONU 的以太网rai接口分配给住户。
图1为现有技术的网络箱接线示意图；图2为应用本实用新型以太网入户线路的智能管理设备的网络箱的连接关系图；图3为本实用新型以太网入户线路的智能管理设备的结构示意图；图4为本实用新型以太网入户线路的智能管理设备建立交换电路的示意图图5为本实用新型以太网入户线路的智能管理设备开通宽带业务的工作流程图；图6为本实用新型以太网入户线路的智能管理设备取消宽带业务的工作流程图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型以太网入户线路的智能管理设备包括交换单元1、线路管理单元2、流量控制单元3和网络管理单元4，交换单元1、线路管理单元2、流量控制单元3 与光网络单元(0NU)5均放置于机箱1内。交换单元1通过网络侧以太网线路61与光网络单元5的以太网用户网络接口(UNI) 51连接，交换单元1通过住户侧以太网线路62与住户宽带设备连接；如果需要提供混线方式，即窄带语音信号通过住户侧以太网线路62接入住户窄带设备，则交换单元1与光网络单元5的POTS 口 52或PSTN网络通过网络侧窄带线路 63连接。线路管理单元2与交换单元1、流量控制单元3、网络管理单元4连接。如图3所示，本实用新型以太网入户线路的智能管理设备包括交换单元1、线路管理单元2、流量控制单元3和网络管理单元4。交换单元1用于建立以太网交换电路，将网络侧以太网线路61的数据流传递给相应的住户侧以太网线路62，并将住户侧以太网线路62的数据流传递给相应的网络侧以太网线路61，从而使网络侧以太网线路61与住户侧以太网线路62之间建立连接；交换单元1 还用于拆除以太网交换电路，将网络侧的以太网线路61与住户侧的以太网线路62断开连接。交换单元1包括多个网络侧PHY模块11、交换模块12和多个住户侧PHY模块13， 各网络侧PHY模块11分别与网络侧以太网线路61、交换模块12的网络侧接口和流量控制单元3相连，各住户侧PHY模块13分别与住户侧以太网线路62、交换模块12的住户侧接口和流量控制单元3连接，交换模块12与线路管理单元2连接。网络侧PHY模块11用于将来自网络侧以太网线路61的模拟信号进行模数转换、 译码处理后，将物理层的载荷传递给所述交换模块12，并用于将交换模块12输出的来自住户侧以太网线路62的数据流进行编码、数模转换后发送给网络侧以太网线路61。[0041]住户侧PHY模块13用于将来自住户侧以太网线路62的模拟信号进行模数转换、 译码处理后，将物理层的载荷传递给所述交换模块12，并用于将交换模块12输出的来自网络侧以太网线路61的数据流进行编码、数模转换后发送给住户侧以太网线路62。网络侧PHY模块11、住户侧PHY模块13可在流量控制单元3的控制下进行工作模式的调整，或将工作模式返回流量控制单元3。本实用新型PHY模块的工作模式包括物理端口的速率和双工模式。交换模块12在线路管理单元2的控制下，建立以太网交换电路，将网络侧PHY模块11发送的数据流传递给相应的住户侧PHY模块13，并将住户侧PHY模块13发送的数据流传递给相应的网络侧PHY模块11。线路管理单元2与交换单元1、流量控制单元3、网络管理单元4连接。线路管理单元2用于接收网络管理单元4的线路管理指令，发送以太网交换电路信息(即需要建立交换电路的网络侧PHY模块11和住户侧PHY模块13的信息)到流量控制单元3，并接收流量控制单元3反馈的需要建立交换电路的网络侧PHY模块11和住户侧PHY模块13的工作模式匹配信息；或根据线路管理指令和工作模式匹配信息控制交换单元1建立交换电路； 或根据线路管理指令控制交换单元1拆除交换电路。流量控制单元3，用于接受线路管理单元2发送的以太网交换电路信息，控制以太网交换电路的网络侧PHY模块11和住户侧PHY模块13的工作模式，使交换电路的网络侧以太网线路61和住户侧以太网线路62的流量相匹配。流量控制单元3包括提取模块31、判决模块32和执行模块33。其中，提取模块 31、执行模块33分别与交换单元1的各网络侧PHY模块11和住户侧PHY模块13连接；提取模块31、判决模块32与线路管理单元2连接。提取模块31，用于接收线路管理单元2发送的需要建立以太网交换电路的网络侧 PHY模块11和住户侧PHY模块13的信息，且读取需要建立交换电路的网络侧PHY模块11 和住户侧PHY模块13的工作模式，并将工作模式发送到判决模块32 ；判决模块32，用于判断所述以太网交换电路的网络侧PHY模块11和住户侧PHY模块13的物理端口的速率和双工模式是否一致在一致的情况下直接将判断结果发送到线路管理单元2 ；在不一致的情况下向执行模块33发送工作模式匹配指令；执行模块32，用于根据工作模式匹配指令将需要建立以太网交换电路的网络侧 PHY模块11和住户侧PHY模块13的物理端口的速率和双工模式设为一致。网络管理单元4与线路管理单元2连接，用于向线路管理单元2发送线路管理指令，线路管理指令包括建立以太网交换电路指令和拆除以太网交换电路指令，并显示网络侧以太网线路61和住户侧以太网线路62的当前状态；线路管理指令包含需要建立交换电路的网络侧以太网线路61和住户侧以太网线路62的信息或需要拆除的交换电路的网络侧以太网线路61和住户侧以太网线路62的信息。网络管理单元4维护一个网络侧以太网线路空闲资源池41，所有未与住户侧以太网线路62建立交换电路的网络侧以太网线路61都列在网络侧以太网线路空闲资源池41 中；开通宽带业务时，网络管理单元4从网络侧以太网线路空闲资源池41中找到一个空闲的网络侧以太网线路61，通过线路管理单元2和流量控制单元3的控制，由交换单元1与需开通宽带业务的住户侧以太网线路62间建立以太网交换电路，并将该网络侧以太网线路61从网络侧以太网线路空闲资源池41中移走；取消宽带业务时，网络管理单元4通过交换单元1断开住户侧以太网线路62与网络侧以太网线路61的交换电路，并将该网络侧以太网线路61放回网络侧以太网线路空闲资源池41。在本实用新型以太网入户线路的智能管理设备的交换单元1的一个实施例中，交换单元1的网络侧PHY模块11和住户侧PHY模块13由具有以太网PHY功能的芯片组成， 如 Realtek 公司生产的 RTL8208C-GR 芯片；交换模块 12 由 FPGA (Field-Programmable Gate Array)芯片组成以太网电路交换矩阵完成以太网电路交换功能，如ALTERA公司或XILINX 公司的FPGA芯片；线路管理单元2和流量控制单元3可采用通用嵌入式控制芯片，如Atmel 公司的ARM芯片或MIPS公司的MIPS芯片。本实用新型以太网入户线路的智能管理设备使用时，如图2和图3所示，光网络单元5的以太网用户网络接口(UNI) 51在设备安装时通过网络侧以太网线路61全部接入网络侧PHY模块11，住户侧以太网线路62在设备安装时全部接入住户侧PHY模块13。住户侧以太网线路62可以是只承载宽带业务，也可以是宽带、语音线路混线方式。在宽带、语音线路混线方式下，语音业务的接入有两种方式(1)语音业务由传统的PSTN网络提供，通过窄带语音线路63接入交换单元1，然后接入住户侧以太网线路62。( 光网络单元5提供语音业务，通过POTS 口 52接入交换单元1，然后接入住户侧以太网线路62。本实用新型以太网入户线路的智能管理设备的工作过程如下如图3所示，网络管理单元4维护一个网络侧以太网线路空闲资源池41，所有未与住户侧以太网线路62建立交换电路的网络侧以太网线路61都列在这个网络侧以太网线路空闲资源池41中。如图4、图5所示，住户申请开通宽带业务时，操作人员通过网络管理软件4远程控制线路管理单元2，而无需操作人员到现场跳线。具体步骤如下(1)网络管理单元4收到住户侧以太网线路623需要开通宽带业务的指令时，从其维护的网络侧以太网线路空闲资源池41中查询是否有空闲的网络侧以太网线路；(2)网络管理单元4将找到的空闲的网络侧以太网线路611和需要开通宽带业务的住户侧以太网线路623发送到线路管理单元2 ；(3)线路管理单元2将空闲的网络侧以太网线路611和住户侧以太网线路623的相关的PHY模块，即网络侧PHY模块111和住户侧PHY模块133的信息发送到流量控制单元3的提取模块31 ；(4)提取模块31读取网络侧PHY模块111和住户侧PHY模块133的工作模式并将读取到的所述工作模式发送到流量控制单元3的判决模块32 ； (5)判决模块32判断网络侧PHY模块111和住户侧PHY模块133的物理端口的速率和双工模式是否一致若一致，则直接执行步骤(8)；若不一致，则执行步骤(5)；(6)判决模块32向流量控制单元3的执行模块33发送工作模式匹配指令；执行模块33根据工作模式匹配指令将需要建立以太网交换电路的网络侧PHY模块11和住户侧 PHY模块13的物理端口的速率和双工模式设为一致；(7)提取模块31再次读取网络侧PHY模块111和住户侧PHY模块133的工作模式并将读取到的工作模式发送到判决模块32 ；判决模块32再次判断网络侧PHY模块111和住户侧PHY模块133的物理端口的速率和双工模式是否一致；[0064](8)判决模块32将判断结果发送到线路管理单元2 ；(9)当网络侧PHY模块111和住户侧PHY模块133的工作模式一致时，线路管理单元2将建立交换电路指令发送到交换单元1，交换单元1建立网络侧PHY模块111和住户侧PHY模块133之间的以太网交换电路，使网络侧以太网线路611与住户侧以太网线路 623间建立连接；(10)如果网络侧PHY模块111和住户侧PHY模块133的工作模式不一致，则将网络侧以太网线路611放回网络侧以太网线路空闲资源池41中。如图4、图6所示，住户申请拆除宽带业务时，操作人员通过网络管理单元4远程控制线路管理单元2 线路管理单元2收到拆除以太网交换电路的指令时，线路管理单元2通过交换单元1断开住户侧以太网线路623与网络侧以太网线路611的以太网电路，网络管理单元4将网络侧以太网线路611放回网络侧以太网线路空闲资源池41中。网络管理单元4通过维护该网络侧以太网线路空闲资源池41，即可实现网络侧以太网线路数与住户侧入户线路数的收敛比，从而以较少的光网络单元(ONU)的以太网UNI 接口数满足较多住户宽带接入的需求，解决宽带网络建设的前期投入和实际住户数之间的配比问题。如图2和图3所示，设备实际运行时，交换单元1的网络侧PHY模块11与光网络单元5的以太网UNI接口 51协商网络侧以太网线路61的工作模式；同理，交换单元1的住户侧PHY模块13与住户宽带设备的以太网接口协商住户侧以太网线路62的工作模式。如果光网络单元5的以太网·Ι接口 51和住户宽带设备的以太网接口工作模式不一致，则网络侧以太网线路61与住户侧以太网线路62将可能会工作在不同的模式。由于电路交换不对以太网帧进行存储转发处理，从而发生数据丢包、抖动甚至无法工作的情况。因此需要流量控制单元3对网络侧以太网线路61和住户侧以太网线路62做流量控制。如图3和图5 所示，流量控制单元3的提取模块31读取网络侧PHY模块11和住户侧PHY模块13的工作模式；流量控制单元3的判决模块32检查网络侧PHY模块11和住户侧PHY模块13的物理端口的速率和双工模式是否匹配，如果不匹配则向流量控制单元3的执行模块33发送工作模式匹配指令；执行模块323在收到工作模式匹配指令后，将需要建立以太网交换电路的网络侧PHY模块11和住户侧PHY模块13的物理端口的速率和双工模式设为一致，从而达到流量匹配目的。匹配则按最低匹配原则进行，即执行模块33通过工作模式设置指令强制网络侧PHY模块11和住户侧PHY模块13中物理端口的速率和双工模式高的一侧按物理端口的速率和双工模式低的一侧的工作模式进行工作，如下图所示
9
权利要求1.一种以太网入户线路的智能管理设备，其特征是包括用于建立以太网交换电路的交换单元、线路管理单元、流量控制单元和网络管理单元；所述交换单元包括网络侧PHY模块、交换模块和住户侧PHY模块，所述网络侧PHY模块与交换模块的网络侧接口相连，所述住户侧PHY模块与及交换模块的住户侧接口连接； 所述线路管理单元分别与交换单元、流量控制单元和网络管理单元连接； 所述流量控制单元与网络侧PHY模块、住户侧PHY模块和线路管理单元分别连接。
2.根据权利要求1所述的以太网入户线路的智能管理设备，其特征是所述流量控制单元包括提取模块，用于接收线路管理单元发送的需要建立以太网交换电路的网络侧PHY模块和住户侧PHY模块的信息，且读取需要建立以太网交换电路的网络侧PHY模块和住户侧PHY 模块的工作模式，并将工作模式发送到判决模块，所述工作模式包括所述PHY模块的物理端口的速率和双工模式；判决模块，用于判断所述以太网交换电路的网络侧PHY模块和住户侧PHY模块的物理端口的速率和双工模式是否一致，并在一致的情况下由该判决模块直接将判断结果发送到所述线路管理单元，在不一致的情况下由该判决模块向执行模块发送工作模式匹配指令；执行模块，用于根据工作模式匹配指令向需要建立以太网交换电路的网络侧PHY模块和住户侧PHY模块发送工作模式设置指令，将其物理端口的速率和双工模式设为一致。
专利摘要本实用新型公开一种以太网入户线路的智能管理设备。其智能管理设备包括用于建立以太网交换电路的交换单元、线路管理单元、流量控制单元和网络管理单元；所述交换单元包括网络侧PHY模块、交换模块和住户侧PHY模块，所述网络侧PHY模块与交换模块的网络侧接口相连，所述住户侧PHY模块与及交换模块的住户侧接口连接；所述线路管理单元分别与交换单元、流量控制单元和网络管理单元连接；所述流量控制单元与网络侧PHY模块、住户侧PHY模块和线路管理单元分别连接。本实用新型智能管理设备使得在开通和取消以太网宽带业务时，无需进行现场打线。
文档编号H04L12/24GK202085176SQ20102066296
公开日2011年12月21日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者彭亮, 沈阳, 陈仲怀 申请人:杭州通谷科技有限公司