一种光线路终端设备及其实现方法与流程

本发明涉及PON(Passive Optical Network，无源光网络)领域，具体涉及一种OLT(optical line terminal，光线路终端)设备及其实现方法。

背景技术：

无源光网络(PON)系统是一种纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，具有系统可靠性高、节省光纤资源、维护成本低、对网络协议透明的特点，是电信维护部门长期期待的技术。目前，无源光网络系统的典型应用组网如图1所示。

光线路终端(OLT)设备是无源光网络(PON)系统的局端设备，是一个多业务提供平台，同时支持IP业务和传统的TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)业务。放置在城域网边缘或社区接入网出口，收敛接入业务并分别传递到IP网。它通过ODN(Optical Distribution Network，分路器)可以与远端的多个ONU(Optical Network Unit，光节点)连接，完成用户数据的传送。它用PON口通过分路器与远端的ONU的PON口连接，以完成OLT与ONU的信息传输与交换，用10/100/1000M的电口(RJ45)或者1000M的光口(SFP或者GBIC)与局端设备通信，完成OLT与上层设备的信息交换。目前，OLT设备系统结构如图2所示。其由业务板(即PON线卡)，交换控制板(即主控板)，背板，上联板，电源和风扇组成。上行的业务通过无源光网络(PON)线卡完成各种PON协议的处理以及包处理，流量管理，然后发往交换控制板(主控板)。交换控制板控制各个线卡之间的通信以及控制各个线卡发送上联口。交换控制板的交换容量决定了现有光线路终端(OLT)设备的容量和集成度。

为了防止以往驻地网建设中数据、电话、电视三种网络分别进户的局面在新的接入网中发生，造成重复建设资源浪费，并简化网络管理，降低维护成本，适应不断衍生出的更加丰富的增值业务类型，如图文电视、VOIP(Voice over Internet Protocol)、视频邮件和网络游戏等，充分拓展业务提供的范围，是否具有三网融合能力已经是一种新的接入技术是否具有生命力的关键问题。但是接入网设备特别是光线路终端(OLT)设备，在不断的升级改造中衍生出了种类繁多的单板类型，而单台设备槽位数和交换能力有限，导致进一步提高设备的集成度很困难；并且不同单板不能充分利用槽位的带宽和总体交换能力，而多余的带宽也不能分配给其他接口使用，导致接入方式受限；特别是每一次网络的升级扩容，都涉及大量单板的更新换代，甚至整机设备的替换，升级准备时间长，同时使设备的生产成本和运营成本居高不下。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种OLT(optical line terminal，光线路终端)设备及其实现方法，从而基于PON实现OLT设备三网融合。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种光线路终端设备，包括接口单元和业务处理装置，其中：

所述接口单元，接收所述业务处理装置传输的以太网格式的数据，将接收到的以太网格式的数据进行协议处理，将协议处理后的数据转换为发送接口对应的传输信号再传输到外部设备，以及将接收外部设备发送的报文数据，将报文数据转换为业务处理装置对应的协议处理，将协议处理后的信号转换为以太网格式的数据，并传输给所述业务处理装置；

所述业务处理装置，对所述接口单元传输的数据进行业务处理，并将处理后的数据传输给所述接口单元。

较佳地，上述终端设备中，所述业务处理装置采用以太网交换机实现。

较佳地，上述终端设备中，所述业务处理装置包括核心区、背板区、电源区和风扇区，其中：

所述核心区，将所述接口单元传输的信号进行业务处理，并将处理后的信号传输给所述接口单元，以及通过所述背板区实现各业务间的数据传输。

较佳地，上述终端设备中，所述核心区，包括直通子卡、低速交换子卡和高速交换子卡，其中：

所述直通子卡，用于和各交换子卡进行通讯，所述交换子卡包括低速交换子卡和高速交换子卡；

所述高速交换子卡，用于进行各交换子卡间的基本通讯功能，以及用于处理报文发往外部设备所携带的信息；

所述低速交换子卡，用于进行报文在背板区的封装转换，实现各交换子卡间的数据交换。

较佳地，上述终端设备中，所述高速交换子卡包括公共交换模块、公共管理模块、公共时钟模块和级联通讯模块，其中：

所述公共交换模块，接收所述接口单元输出的以太网信号，完成交换部分的报文修改和转发动作，对需要上报网管或CPU处理的报文，通过所述接口单元中指定的以太网接口转发到所述公共管理模块，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文直接转发到所述公共管理模块，对于普通业务报文，转发到所述级联通讯模块；

所述公共管理模块，对收到的需要上报网管或CPU处理的报文进行本地CPU处理，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文，通过本公共管理模块的封装直接输出到所述背板区，以及接收来自背板区的管理信息报文；

所述公共时钟模块，对经过所述接口单元后的输入时钟信号进行处理，支持配置和提取与交换模块连接的任意2路接口信号的随路时钟信号，支持到背板区的直接通讯；

所述级联通讯模块，对所收到的普通业务报文进行处理，确定发送到外部设备时所要携带的信息。

较佳地，上述终端设备中，所述低速交换子卡包括本地交换模块、本地管理模块、本地时钟模块和板间通讯模块，其中：

所述本地交换模块，接收所述接口单元输出的以太网信号，完成交换部分的报文修改和转发操作，对需要上报网管或CPU处理的报文，通过所述接口单元中指定的以太网接口转发到所述本地管理模块，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文直接转发到所述本地管理模块，对于普通业务报文，转发到所述级联通讯模块；

所述本地管理模块，对收到的需要上报网管或CPU处理的报文进行本地CPU处理，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文，通过本公共管理模块的封装直接输出到所述背板区，以及接收来自背板区的管理信息报文；

所述本地时钟模块，对经过所述接口单元后的输入时钟信号进行处理，支持配置和提取与交换模块连接的任意2路接口信号的随路时钟信号，支持到背板区的直接通讯；

所述板间通讯模块，对所收到的普通业务报文进行处理，完成报文在背板区的封装转换，以及传输数据到另一块低速交换子卡或本设备内的高速交换子卡。

较佳地，上述终端设备中，所述接口单元包括如下一种或几种接口子卡：

EPON接口子卡、GPON接口子卡、10G GPON接口子卡、10G EPON接口子卡、OFDM-PON接口子卡、WDM-PON接口子卡、FE电接口子卡、GE光电接口子卡、E1接口子卡、T1接口子卡、STM-1光口子卡、STM-4光口子卡、RS232串口子卡、BITS接口子卡。

较佳地，上述终端设备中，所述核心区中多块低速交换子卡和高速交换子卡虚拟成1块交换子卡使用。

较佳地，上述终端设备中，所述核心区中多块高速交换子卡级联使用。

本发明还公开了一种光线路终端设备的实现方法，包括：

光线路终端设备中接口单元接收外部设备发送的报文数据，将报文数据转换为光线路终端设备中业务处理装置对应的协议处理，再将协议处理后的信号转换为以太网格式的数据，传输给所述业务处理装置；

所述业务处理装置，对所述接口单元传输的数据进行业务处理，将处理后的数据按照以太网格式传输给所述接口单元；

所述接口单元，接收所述业务处理装置传输的以太网格式的数据，将接收到的以太网格式的数据进行协议处理，将协议处理后的数据转换为发送接口对应的传输信号再传输到外部设备。

较佳地，上述方法中，所述业务处理装置采用以太网交换机实现。

较佳地，上述方法中，所述业务处理装置包括核心区、背板区、电源区和风扇区，其中：

所述核心区，将所述接口单元传输的信号进行业务处理，并将处理后的信号传输给所述接口单元，以及通过所述背板区实现各业务间的数据传输。

较佳地，上述方法中，所述核心区，包括直通子卡、低速交换子卡和高速交换子卡，其中：

所述直通子卡，用于和各交换子卡进行通讯，所述交换子卡包括低速交换子卡和高速交换子卡；

所述高速交换子卡，用于进行各交换子卡间的基本通讯功能，以及用于处理报文发往外部设备所携带的信息；

所述低速交换子卡，用于进行报文在背板区的封装转换，实现各交换子卡间的数据交换。

较佳地，上述方法中，所述高速交换子卡包括公共交换模块、公共管理模块、公共时钟模块和级联通讯模块，其中：

所述公共交换模块，接收所述接口单元输出的以太网信号，完成交换部分的报文修改和转发动作，对需要上报网管或CPU处理的报文，通过所述接口单元中指定的以太网接口转发到所述公共管理模块，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文直接转发到所述公共管理模块，对于普通业务报文，转发到所述级联通讯模块；

所述公共管理模块，对收到的需要上报网管或CPU处理的报文进行本地CPU处理，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文，通过本公共管理模块的封装直接输出到所述背板区，以及接收来自背板区的管理信息报文；

所述公共时钟模块，对经过所述接口单元后的输入时钟信号进行处理，支持配置和提取与交换模块连接的任意2路接口信号的随路时钟信号，支持到背板区的直接通讯；

所述级联通讯模块，对所收到的普通业务报文进行处理，确定发送到外部设备时所要携带的信息。

较佳地，上述方法中，所述低速交换子卡包括本地交换模块、本地管理模块、本地时钟模块和板间通讯模块，其中：

所述本地交换模块，接收所述接口单元输出的以太网信号，完成交换部分的报文修改和转发操作，对需要上报网管或CPU处理的报文，通过所述接口单元中指定的以太网接口转发到所述本地管理模块，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文直接转发到所述本地管理模块，对于普通业务报文，转发到所述级联通讯模块；

所述本地管理模块，对收到的需要上报网管或CPU处理的报文进行本地CPU处理，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文，通过本公共管理模块的封装直接输出到所述背板区，以及接收来自背板区的管理信息报文；

所述本地时钟模块，对经过所述接口单元后的输入时钟信号进行处理，支持配置和提取与交换模块连接的任意2路接口信号的随路时钟信号，支持到背板区的直接通讯；

所述板间通讯模块，对所收到的普通业务报文进行处理，完成报文在背板区的封装转换，以及传输数据到另一块低速交换子卡或本设备内的高速交换子卡。

较佳地，上述方法中，所述核心区中多块低速交换子卡和高速交换子卡虚拟成1块交换子卡使用。

较佳地，上述方法中，所述核心区中多块高速交换子卡级联使用。

本申请技术方案提供的分组内核的融合型OLT设备及其实现方法，实现了OLT设备内组件小型化和模块化，为实现基于PON的三网融合奠定了基础。

附图说明

图1为PON系统典型应用组网示意图；

图2为现有OLT设备系统结构示意图；

图3为本实施例中提供的OLT设备结构示意图；

图4为本实施例中提供的OLT设备的一种实现结构示意图；

图5为本实施例中提供的OLT设备接口子卡结构示意图；

图6为本实施例中提供的OLT设备交换子卡结构示意图。

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

本实施例提供一种光线路终端设备，至少包括接口单元和业务处理装置。

接口单元，接收所述业务处理装置传输的以太网格式的数据，将接收到的以太网格式的数据进行协议处理，将协议处理后的数据转换为发送接口对应的传输信号再传输到外部设备，以及将接收外部设备发送的报文数据，将报文数据转换为进行业务处理装置对应的协议处理，将协议处理后的信号转换为以太网格式的数据，并传输给所述业务处理装置；

具体地，接口单元中可包括如下一种或几种子卡：

EPON接口子卡、GPON接口子卡、10G GPON接口子卡、10G EPON接口子卡、OFDM-PON接口子卡、WDM-PON接口子卡、FE电接口子卡、GE光电接口子卡、E1接口子卡、T1接口子卡、STM-1光口子卡、STM-4光口子卡、RS232串口子卡、BITS接口子卡等。

优选地，接口单元中各接口子卡可以采用相同或等比例的封装尺寸，并通过统一的接口形式与业务处理装置相连。其中，各接口子卡采用相同或等比例的封装尺寸是为了备料生产加工方便，且在使用过程中替换维护灵活。比如将GE光电接口子卡换成STM-1光口子卡，物理尺寸不变，对接口区其它子卡业务是不影响的。

还要说明的是，接口单元除了包括上述各种子卡外，也可以包括相同原理下针对新功能开发的一种或多种接口子卡，以及兼容了现有多种接口功能的接口子卡。

业务处理装置，主要对接口单元传输的信号进行业务处理，并将处理后的信号传输给接口单元。当然，业务处理装置还可以处理内生信号(如内生的管理报文、控制信令等)，以及对所接入的业务数据进行分组化处理和转发等，以便具有三网融合能力的硬件基础。

其中，业务处理装置的具体实现形式不受限制。

例如，可以采用一台标准的以太网交换机实现，而接口单元的各类接口子卡均支持在标准的以太网交换机接口上直接插拔。

另外，也可以将业务处理装置再进行划分，即业务处理装置至少由核心区、背板区、电源区和风扇区构成。此时，整个光线路终端设备的架构如图3所示。其中，核心区，将接口单元传输的信号进行业务处理，并将处理后的信号传输给接口单元，并通过背板区实现各业务间的数据传输。

具体地，还可以对图3所示的光线路终端(OLT)设备进行物理和逻辑上的分区，在各分区内分别提供小型化和模块化的组件，此终端设备的结构如图4所示。

核心区包括直通子卡、低速交换子卡和高速交换子卡等模块化的核心组件，各核心组件完成接口区到背板区的连接。

直通子卡，主要和各交换子卡之间进行通讯，以实现与本设备内其他子卡的数据传输；

高速交换子卡，用于进行各交换子卡间的基本通讯功能，以及用于处理报文发往外部设备所携带的信息；

低速交换子卡，用于进行报文在背板区的封装转换，实现各交换子卡间的数据交换。

优选地，可将上述多块低速/高速交换子卡可以虚拟成1块交换子卡使用。这样，设备启动虚拟化后，可将原本分离在多个交换子卡的业务，虚拟到1块交换子卡上完成，处理转发过程和本地网一样，可大大简化流程。设备启动虚拟化后，不同交换子卡间可以共享硬件资源，这样1块交换子卡可以利用其它交换子卡的剩余交换能力转发业务，从而提高资源的利用率。设备启动虚拟化后，不同交换子卡间还可以分担业务流量，这样可以避免1块交换子卡故障会导致其上所有业务均中断，降低设备失效风险。另外，也可以将多块高速交换子卡通过级联形成更大容量的设备使用。

下面以无源光网络(PON)的实际业务对上述终端装置进行详细的描述。

如图4所示的终端设备中，接口单元的原理如图5所示。上行业务通过业务接口子卡的光模块完成光信号转换成电信号，然后经过PON MAC芯片，完成PON MAC层的协议处理，且将数据转换成以太网格式，通过以太网接口发送出去，发往出口的业务接口子卡。业务接口子卡与低速/高速交换子卡相连，本网内的业务接口子卡间通信在交换子卡内完成，发往外网的业务则通过背板发出。具体来说，即本地业务通常可以在1块交换子卡内完成，而发往外网的业务要通过背板去到另外1块交换子卡继续另一个网络的处理，然后输出。当另外1块交换子卡在同一设备内时，数据通过背板转发即可，当另外1块交换子卡不在同一设备内时，发往外网的业务要先通过背板发到本设备高速交换子卡，然后由接口单元发出。由于本发明的接口子卡采用的是标准以太网接口，因此不同PON协议的接口子卡都可以连接交换子卡，进行统一的处理。统一的接口组件，支持连接不同种类PON网络设备，增强了设备的灵活度。标准化的接口组件，将各种不同单板的接口处理，改变为统一的子卡形式，降低了设备的复杂度。

而高速交换子卡的原理如图6所示。包括公共交换模块、公共管理模块、公共时钟模块和级联通讯模块。以公共交换模块为核心，其接收前级输入接口子卡输出的以太网信号，完成交换部分的报文修改和转发动作。对于需要上报网管或CPU处理的报文，通过设定的以太网GMII接口(上层软件指定的某个接口子卡，如FE电接口子卡)转发到公共管理模块进行本地CPU处理，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文，可以通过公共管理模块的封装直接输出到背板区，同时公共管理模块也可以接收来自背板区的管理信息报文；对于输入时钟信号，在经过接口子卡后送到高速交换子卡的公共时钟模块处理，该公共时钟模块支持配置和提取与交换模块连接的任意2路接口信号的随路时钟信号，公共时钟模块同样支持到背板区的直接通讯；对于普通业务报文(即除了需要上报网管、需要CPU处理、本地没有CPU以及本地CPU处理不了的其他报文)经过公共交换模块的处理后，继续转发到级联通讯模块处理，而级联通讯模块对所收到的普通业务报文进行处理时，还要确定发送到外部设备时所要携带的信息。

而低速交换子卡包括本地交换模块、本地管理模块、本地时钟模块和板间通讯模块，主要进行各交换子卡间的通讯和数据传输，完成报文在背板区的封装转换，以及对传输数据到另一块低速交换子卡或本设备内的高速交换子卡。本地交换模块，接收接口单元输出的以太网信号，完成交换部分的报文修改和转发操作，对需要上报网管或CPU处理的报文，通过接口单元中指定的以太网接口转发到本地管理模块，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文直接转发到本地管理模块，对于普通业务报文，转发到级联通讯模块。本地管理模块，则对收到的需要上报网管或CPU处理的报文进行本地CPU处理，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文，通过本公共管理模块的封装直接输出到所述背板区，以及接收来自背板区的管理信息报文。本地时钟模块，对经过所述接口单元后的输入时钟信号进行处理，支持配置和提取与交换模块连接的任意2路接口信号的随路时钟信号，支持到背板区的直接通讯。板间通讯模块，对所收到的普通业务报文进行处理，完成报文在背板区的封装转换，以及传输数据到另一块低速交换子卡或本设备内的高速交换子卡。

另外，本实施例的融合型OLT设备还设计提供了独立的背板区，包括1块背板，支持核心区的数据交换、管理信息传输和时钟信号传递；智能的电源区包括2块电源子卡，支持主备电源同时供电，主备切换对其他分区不感知；灵活的风扇区包括多种不同类型的风扇子卡，用以为各分区提供不同的散热策略。

实施例2

本实施例提供一种光线路终端设备的实现方法，该方法包括：

光线路终端设备中接口单元接收外部设备发送的报文数据，将报文数据转换为光线路终端设备中业务处理装置对应的协议处理，再将协议处理后的信号转换为以太网格式的数据，传输给所述业务处理装置；

业务处理装置，对所述接口单元传输的数据进行业务处理，将处理后的数据按照以太网格式传输给所述接口单元；

接口单元，接收所述业务处理装置传输的以太网格式的数据，将接收到的以太网格式的数据进行协议处理，将协议处理后的数据转换为发送接口对应的传输信号再传输到外部设备。

其中，业务处理装置可采用以太网交换机实现。

上述业务处理装置也可以采用其他方式实现，例如由核心区、背板区、电源区和风扇区构成，其中：

核心区，将接口单元传输的信号进行业务处理，并将处理后的信号传输给所述接口单元，以及通过背板区实现各业务间的数据传输。

具体地，核心区又包括直通子卡、低速交换子卡和高速交换子卡。

直通子卡，用于和各交换子卡进行通讯，所述交换子卡包括低速交换子卡和高速交换子卡；

高速交换子卡，用于进行各交换子卡间的基本通讯功能，以及用于处理报文发往外部设备所携带的信息；

低速交换子卡，用于进行报文在背板区的封装转换，实现各交换子卡间的数据交换。

高速交换子卡又包括公共交换模块、公共管理模块、公共时钟模块和级联通讯模块，其中：

公共交换模块，接收所述接口单元输出的以太网信号，完成交换部分的报文修改和转发动作，对需要上报网管或CPU处理的报文，通过所述接口单元中指定的以太网接口转发到所述公共管理模块，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文直接转发到所述公共管理模块，对于普通业务报文，转发到所述级联通讯模块；

公共管理模块，对收到的需要上报网管或CPU处理的报文进行本地CPU处理，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文，通过本公共管理模块的封装直接输出到所述背板区，以及接收来自背板区的管理信息报文；

公共时钟模块，对经过所述接口单元后的输入时钟信号进行处理，支持配置和提取与交换模块连接的任意2路接口信号的随路时钟信号，支持到背板区的直接通讯；

级联通讯模块，对所收到的普通业务报文进行处理，确定发送到外部设备时所要携带的信息。

低速交换子卡包括本地交换模块、本地管理模块、本地时钟模块和板间通讯模块。

本地交换模块，接收所述接口单元输出的以太网信号，完成交换部分的报文修改和转发操作，对需要上报网管或CPU处理的报文，通过所述接口单元中指定的以太网接口转发到所述本地管理模块，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文直接转发到所述本地管理模块，对于普通业务报文，转发到所述级联通讯模块；

本地管理模块，对收到的需要上报网管或CPU处理的报文进行本地CPU处理，对于本地没有CPU或本地CPU处理不了的报文，通过本公共管理模块的封装直接输出到所述背板区，以及接收来自背板区的管理信息报文；

本地时钟模块，对经过所述接口单元后的输入时钟信号进行处理，支持配置和提取与交换模块连接的任意2路接口信号的随路时钟信号，支持到背板区的直接通讯；

板间通讯模块，对所收到的普通业务报文进行处理，完成报文在背板区的封装转换，以及传输数据到另一块低速交换子卡或本设备内的高速交换子卡。

在实际应用中，还可将上述核心区中多块低速交换子卡和高速交换子卡虚拟成1块交换子卡使用。以及将核心区中多块高速交换子卡级联使用以形成更大容量的设备使用。

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。

从上述实施例可以看出，本申请技术方案与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质特点和显著优点：

A)本申请提供的OLT设备具有标准化的接口组件，将各种不同单板的接口处理，改变为统一的子卡形式，从而支持在标准的以太网交换机接口上直接插拔，极大地降低了设备的复杂度。

B)本申请提供的OLT设备还具有模块化的接口组件，可以按照实际的需求配置接口，支持连接更多不同种类的网络设备，增强了设备的灵活度。

C)本申请提供的OLT设备具有小型化的接口组件，可以提供超过现有设备最大接口数量2倍的接口组件，支持更多用户的接入，提高了设备集成度。

D)本申请提供的OLT设备具有虚拟化的交换组件，可以将多块交换子卡虚拟成1块交换子卡使用，在交换子卡间均衡负载，使得资源利用率大幅提升。

E)本申请提供的OLT设备具有分布化的交换组件，单个交换子卡可以独立转发80％以上的本地业务流量，使设备提供了更高的接入带宽。

F)本申请提供的OLT设备具有分组化的交换组件，基于业务流控制通过数据的转发，可以平滑过渡到下一代网络，有效的降低了设备运营成本。

G)本申请提供的OLT设备具有模块化的交换组件，可以通过设备内与设备间交换组件级联的形式，整合已有的交换组件，极大的缩短网络升级扩容的准备时间。

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。