Epon终端用户流量检测设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种EPON终端用户流量检测设备，由数据获取单元、数据处理单元两部分组成；数据获取单元采用无源光器件实现，无源光器件由两个一分二的分光器组成，其中一个分光器的分光比为1：99，另一个分光器分光比为35：65，99%的光分支与65%的光分支熔接在一起；数据获取单元由两个一分二的分光器组合而成，将其中一个分光器的99%光分支和另一个分光器65%的光分支熔接在一起；数据获取单元具有A、B、C、D4个SC光纤接口，有益效果是：通过使用本设备，将EPON终端用户所处理的数据进行获取并解析，可以方便相关部门实时观察在EPON系统的网络中终端用户所处理的全部数据信息，在出现异常情况时可以采取相应的措施，避免网络安全事件的发生。
【专利说明】EPON终端用户流量检测设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络通信【技术领域】，特别涉及一种EPON终端用户流量检测设备。
【背景技术】
[0002]无源光网络(EPON)是实现光纤到户网络的主要手段。EPON网络组网及数据有其特有的协议和帧格式，普通针对以太网数据检测的设备，无法识别EPON网络数据，为了正确识别EPON网络数据，维护网络传输的信息安全，因此需要设计一种EPON终端用户流量检测设备，用来实现EPON数据解析并打包成以太网数据。弥补校友技术的不足。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为克服现有技术的不足，针对EPON终端用户流量检测难题，提供一种EPON终端用户流量检测设备，本设备主要是用于对无源光网络(EPON)终端用户(ONU)数据流量的检测设备。采用串联分信方式获取信号，采集网络线路上的所有数据包并进行协议分析，对数据报文进行还原，并分析出传输的实质内容。网络数据分析在企事业单位及相关安全领域具有广泛的应用，以实现网络流量记录和分析、网络事件记录等。
[0004]本发明是通过这样的技术方案实现的:ΕΡ0Ν终端用户流量检测设备，其特征在于 由数据获取单元、数据处理单元两部分组成；
所述数据获取单元采用无源光器件实现，无源光器件由两个一分二的分光器组成，其中一个分光器的分光比为1:99,另一个分光器分光比为35:65,99%的光分支与65%的光分
支熔接在一起。
[0005]对于1:99的分光器，其输入接口到1%分支接口的插入损耗为20dB，到99%分支接口的插入损耗为0.2dB。对于35:65的分光器，其输入接口到35%分支接口的插入损耗为4.5dB,到65%分支接口的插入损耗为2dB。
[0006]数据获取单元由两个一分二的分光器组合而成，将其中一个分光器的99%光分支和另一个分光器65%的光分支熔接在一起即可。数据获取单元具有A、B、C、D 4个SC光纤接口。对于EPON系统下行数据，信号由A 口输入，C 口输出的信号即为设备获取的下行信号，插入损耗为20dB，B 口输出的信号用以完成原EPON线路信号传输。对于EPON系统上行数据，信号由B 口输入，D 口输出信号即为设备获取的上行信号，插入损耗为4.5dB，A 口输出信号用以完成原EPON线路信号传输。C接口和D接口输出的信号送到后端数据处理单元进行处理。
[0007]所述数据处理单元由光电转换模块、突发模式数据恢复专用芯片和FPGA芯片连接构成，信号获取单元将获取的光信号送入光电转换模块，转成电信号后接到突发模式数据恢复芯片，将突发数据恢复并进行降速处理，输出IObit并行数据送入FPGA进行协议解析和转换。光模块采用武汉电信器件(WTD)的OLT光模块和ONU光模块，专用芯片采用德州仪器(TI)的TLK1211，FPGA芯片采用赛灵斯(XILINX)的XC6VLX130T ；
数据处理单元分别采用OLT光模块和ONU光模块进行数据的接收，实现数据的光电转换。采用TI的专用芯片TLK1211来完成上行数据的恢复；下行数据采用FPGA的Serdes来进行时钟数据恢复，FPGA内部收到EPON的上行数据和下行数据首先进行数据的解密操作，FPGA针对上行数据进行解析，获取数据加密所采用的密钥，然后根据密钥的编号，对相应的下行数据进行解密，解密后的下行数据与上行数据一起进行协议转换操作，生成以太网数据帧格式，然后通过FPGA的Serdes接口输出。
[0008]有益效果是:通过使用EPON终端用户流量检测设备将EPON终端用户所处理的数据进行获取并解析，可以方便相关部门实时观察在EPON系统的网络中终端用户所处理的全部数据信息，在出现异常情况时采取相应的措施，避免网络安全事件的发生。
[0009]
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1、EPON系统数据传输示意图；
图2、EPON数据获取单元连接方式示意图 图3、数据获取单元示意图；
图4、以太网帧与EPON帧对比图；
图5、数据处理单元处理流程图；
图6、数据解析模块处理流程图；
图7、数据获取单元硬件结构连接框图；
图8、数据处理单元硬件结构连接框图。
【具体实施方式】
[0011]为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明
EPON终端用户流量检测设备，由数据获取单元、数据处理单元两部分组成；
如图7所示为数据获取单元硬件结构连接框图，数据获取单元采用无源光器件实现，无源光器件由两个一分二的分光器组成，其中一个分光器的分光比为1:99，另一个分光器分光比为35 =65,99%的光分支与65%的光分支熔接在一起。
[0012]如图8所示为数据处理单元硬件结构连接框图，数据处理单元数据处理单元由光电转换模块、突发模式数据恢复专用芯片和FPGA芯片连接构成，信号获取单元将获取的光信号送入光电转换模块，转成电信号后接到突发模式数据恢复芯片，将突发数据恢复并进行降速处理，输出IObit并行数据送入FPGA进行协议解析和转换。光模块采用武汉电信器件(WTD)的OLT光模块和ONU光模块，专用芯片采用德州仪器(TI)的TLK1211，FPGA芯片采用赛灵斯(XILINX)的XC6VLX130T ；
本发明是用于对无源光网络(EPON)终端用户(ONU)数据流量的检测设备。
[0013]采用串连取信的方式获取信号，采集网络线路上的所有数据包并进行协议分析，对数据报文进行还原，并分析出传输的实质内容。网络数据分析在企事业单位及相关安全领域具有广泛的应用，以实现网络流量记录和分析、网络事件记录及侦听网络数据通讯。如今接入网逐步向宽带化、综合化、多元化和光纤化发展，有线接入的最终发展目标是实现光纤到户(FTTH)，以提供统一的综合业务接入平台。当前实现FTTH的手段有EPON和GPON两种方式，EPON终端用户流量检测设备用于对EPON网络用户处理数据的检测设备。[0014]采用EPON终端用户流量检测设备可以获取终端用户(ONU)所处理的所有数据，以便于后端设备对网络数据的分析、处理等操作。
[0015]原理与技术实现:
EPON终端用户流量检测设备由两部分组成，第一、数据获取单元。第二、数据处理单元。
[0016]数据获取单元采用无源光器件实现。
[0017]EPON系统采用单纤双向方式对数据进行传输，如图1所示。由局端OLT设备发送到用户端ONU设备的数据为下行数据，为广播形式由1490nm光来承载，由用户端ONU设备发送到局端OLT设备的数据为上行数据，为突发形式由1310nm光来承载。
如图2所示，要在单根光纤上获得两个方向的信号，又不影响原有网络的通信，可采用两个分光器集成在一起，并计算分光器的分光比，以满足原EPON线路传输需求和EPON终端用户数据检测设备对接受光功率的需求。
[0018]对于下行数据，OLT设备发光功率为小于等于2dBm，传输过程中经过4dB的插入损耗，到达信号获取单元时为小于等于_2dBm，ONU接收光功率为大于等于_26dBm，考虑光线路传输损耗IdB, ODN分光单兀插入损耗20dB,信号获取单兀输出下行数据光功率要求大于等于_5dBm。
[0019]对于上行数据，ONU设备发光功率为小于等于OdBm，传输过程中经过IdB的插入损耗，ODN分光单元插入损耗20dB，到达信号获取单元时为小于等于_21dBm，OLT接收光功率为大于等于_30dBm，考虑光线路传输损耗4dB，信号获取单元输出上行数据光功率要求大于等于_26dBm。
[0020]同时考虑EPON终端用户流量检测设备的上行数据接收光功率为大于等于-30dBm，下行数据接收光功率为大于等于-26dBm。如图3所示信号获取单元对分光比的分配。
[0021]A 口接OLT—侧光纤，B 口接ODN —侧光纤，在原EPON线路中引入小于3dB的插入损耗，C 口输出下行数据，分光1%得到-22dBm满足大于等于-26dBm。D 口输出上行数据，分光35%得到-26dBm满足大于等于_30dBm。
[0022]数据处理单元的实现:
EPON数据传输体制遵循的标准是IEEE802.3ah，是在以太网帧结构的基础上做了一些扩展以此来承载EPON数据信息。EPON系统数据传输机制特点如下:
1、下行数据流采用广播技术；
2、上行数据流采用TDMA技术，为突发数据模式；
3、传输线路速率下行/上行:1250Mbit/s / 1250 Mbit/s ；
4、下行数据传输做加密处理；
5、视传输距离决定是否加FEC编码；
如图4所示，EPON数据帧在以太网帧结构的基础上做了如下扩展。
[0023]l、Flag位(bit I):搅动标记,表示该巾贞是否被搅动,其中；O:明文；1:密文。
[0024]2、Key_Index位(bit O):密钥索引，指示ONU在解搅动过程中要采用的密钥编号。
[0025]搅动功能关闭时，Key_Index位的值应为“I”。
[0026]数据处理单元由光模块、专用芯片和FPGA组合完成，处理流程如图5。[0027]对于EPON上行数据的处理:
EPON上行数据和下行数据采用专用光模块进行数据的接收，实现数据的光电转换。EPON系统中上行信号是突发模式，数据来自不同的节点，经过的延时和衰减都不相同，造成了突发模式光信号和传统光信号的区别。不同ONU发送的时隙之间有相位突变。因此，OLT必须能在信元到达很短的时间(几个比特内)内实现相位的同步，进而接收数据。这里采用TI的专用芯片TLK1211来完成突发模式数据的恢复。
[0028]数据解析模块由FPGA芯片完成。处理流程如图6。
[0029]TLK1211输出的IObit并行数据被送到FPGA的GPIO做8B/10B的解码，下行数据可直接送到FPGA SerDes中做时钟数据恢复同时做8B/10B解码，对解码后的8bit数据(包括上行和下行的数据)进行判断是否添加了 FEC编码，EPON系统支持双向的前向纠错(FEC)功能，视传输距离的需求会通过管理帧配置为传输的数据添加FEC编码，如添加了 FEC编码则进行解FEC操作，解FEC完成将数据送到下一个模块做帧定位。
[0030]EPON系统下行采用广播形式，为了解决网络中存在的安全问题，对发送给每个ONU的下行数据进行加密传输。首先通过密钥的初始化来完成密钥的交互，另外OLT周期性的向下广播发送密钥请求帧，上行管理帧数据将密钥传递给OLT设备，更新密钥后将用新的密钥来完成下行数据的加密。针对密钥的交互和更新，设备解密模块必须正确提取密钥并准确的识别密钥的编号来完成下行数据的解密。对于上行信号首先判断是数据帧还是用于密钥交互的管理帧，如果是数据帧直接送到下一个处理模块，如果是密钥交互的管理帧，从中取出密钥，将密钥送给下行信号的解密模块，对下行信号进行解密。
[0031]数据解析完成后，将数据帧的前导码还原成以太网MAC帧前导码的形式，通过FPGA的serdes接口将以太网数据发送给物理层的专用芯片88E1111进行处理，然后经过网络变压器隔离后以RJ45电接口形式输出。
[0032]根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
【权利要求】
1.一种EPON终端用户流量检测设备，其特征在于，由数据获取单元、数据处理单元两部分组成； 所述数据获取单元采用无源光器件实现，无源光器件由两个一分二的分光器组成，其中一个分光器的分光比为1:99,另一个分光器分光比为35:65,99%的光分支与65%的光分支熔接在一起； 对于1:99的分光器，其输入接口到1%分支接口的插入损耗为20dB，到99%分支接口的插入损耗为0.2dB ;对于35:65的分光器，其输入接口到35%分支接口的插入损耗为4.5dB，到65%分支接口的插入损耗为2dB ； 数据获取单元由两个一分二的分光器组合而成，将其中一个分光器的99%光分支和另一个分光器65%的光分支熔接在一起即可；数据获取单元具有A、B、C、D 4个SC光纤接口 ；对于EPON系统下行数据，信号由A 口输入，C 口输出的信号即为设备获取的下行信号，插入损耗为20dB ,B 口输出的信号用以完成原EPON线路信号传输；对于EPON系统上行数据，信号由B 口输入，D 口输出信号即为设备获取的上行信号,插入损耗为4.5dB , A 口输出信号用以完成原EPON线路信号传输；C接口和D接口输出的信号送到后端数据处理单元进行处理； 所述数据处理单元由光电转换模块、突发模式数据恢复专用芯片和FPGA芯片连接构成，信号获取单元将获取的光信号送入光电转换模块，转成电信号后接到突发模式数据恢复芯片，将突发数据恢复并进行降速处理，输出IObit并行数据送入FPGA进行协议解析和转换；光模块采用武汉电信器件(WTD)的OLT光模块和ONU光模块，专用芯片采用德州仪器(TI)的 TLK1211，FPGA 芯片采用赛灵斯(XILINX)的 XC6VLX130T ； 数据处理单元分别采用OLT光模块和ONU光模块进行数据的接收，实现数据的光电转换；采用TI的专用芯片TLK1211来完成上行数据的恢复；下行数据采用FPGA的Serdes来进行时钟数据恢复，FPGA内部收到EPON的上行数据和下行数据首先进行数据的解密操作，FPGA针对上行数据进行解析，获取数据加密所采用的密钥，然后根据密钥的编号，对相应的下行数据进行解密，解密后的下行数据与上行数据一起进行协议转换操作，生成以太网数据帧格式，然后通过FPGA的Serdes接口输出。
【文档编号】H04Q11/00GK103532788SQ201310511305
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】钱瑞杰, 张睿, 陈伟峰, 王东峰, 韩英娜 申请人:天津光电通信技术有限公司