以太网无源光网络EPON系统中的环路检测及清除方法与流程

本发明涉及保障EPON(以太网无源光网络)系统业务稳定性的方法，具体涉及EPON系统中环路检测、定位、清除的方法。

技术背景

在EPON系统中，由于网络配置或连接错误，很容易导致EPON中出现环路，而环路的产生会导致系统对广播、多播、未知单播报文进行反复的发送，进而造成网络的拥塞甚至瘫痪。

基于以上问题，就需要对EPON系统中的环路进行检测、定位和清除。目前EPON系统中常用的检测方式要么存在检测不全面，要么需要OLT与ONU进行配合，而在实际使用中OLT和ONU经常不是一个厂家，无法做到很好的配合。基于此，有必要提供一种合理的方法，既能检测各种环路问题，又能避免OLT与ONU配合上的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种以太网无源光网络EPON系统中的环路检测及清除的方法，该方法能自动检测EPON系统中产生的各种环路现象，并自动对环路进行清除，从而保证EPON系统的正常稳定运行。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的以太网无源光网络EPON系统中的环路检测及清除方法，包括以下步骤：

a)OLT周期性向每个PON口发送环路检测报文；

b)OLT收包任务在收到环路检测报文后即认为EPON系统中有环路产生，此时调用环路检测处理接口，对环路进行定位；

c)根据步骤b中定位的结果，上报环路告警，并对环路进行清除；

d)OLT周期性对产生环路的ONU端口进行恢复，以确保环路被人工清除后，ONU端口能恢复正常。

上述方法中，所述的步骤a)，在OLT周期性向每个PON口发送环路检测报文过程中，是采用包括以下步骤方法来实现的：

(1)采用基于单个VLAN方法进行OLT发送环路检测报文，以确保环路报文与业务报文一样在系统中正常的转发；

(2)采用间隔配置OLT发送环路检测报文的周期：

OLT发送环路检测报文的周期间隔可配置，默认间隔为60s，每个PON口中的所有虚拟vlan发送间隔为1s；同时环路检测报文使用广播报文，并在广播报文中用特殊字段进行标记，以避免与网络上的报文出现冲突。

上述方法中，在步骤b)之前，存在ONU部分的报文转发过程，该过程是根据EPON系统报文传输的特性以及以太网报文传输特性由ONU硬件完成的。

所述的ONU部分的报文转发过程，具体为：

ONU在收到OLT发送的环路检测报文后，根据广播报文转发的特性，ONU应该将该环路检测报文广播到所有UNI端口，此过程不需要ONU对环路检测报文软件层面的分析和处理，仅依赖硬件特性进行转发即可；

当EPON系统下有环路存在时，环路检测报文必定会从ONU的UNI端口进入ONU，此时ONU收到环路检测报文，同样无需做软件上的处理，仅仅根据EPON ONU的特性，将该报文向上转发给OLT，同时根据EPON报文传送特性，报文在上报给OLT时会打上ONU的逻辑链路标记；

上述方法中，步骤b)所述定位的过程包括：在EPON系统中，环路检测报文从ONU到OLT的传输过程中会带上ONU的LLID信息即逻辑链路标记信息，而该信息是在ONU注册时由OLT统一分配的，每个PON口下的各个ONU的LLID信息均不相同，故OLT根据该信息确定环路报文来自哪个ONU。

本发明可以采用以下方法确定步骤b)所述ONU的过程：

1)ONU在刚注册到OLT上时，OLT会在内存中建立一个数据结构来存放ONU的LLID、ONU的MAC、ONU所在PON口号以及一个虚拟的ONU号，这四者一一对应，这个虚拟的ONU号可以理解为某一特定的OLT PON口下第几个注册的ONU，假定这个用来存放ONU信息的数据结构叫做ONU注册信息表；

2)当OLT收到ONU发上来的环路检测报文时，OLT根据报文中的LLID信息，通过ONU注册信息表查找到ONU的MAC、所在的PON口号和ONU号，所述PON口号、ONU号分别记录为PONID、ONUID，同时记录本身所在槽位号为SLOTID；

3)在确定了PON口号和ONU号后，OLT便通过OAM报文即操作维护管理报文获取ONU的各个UNI端口的MAC地址表；在获取到ONU的UNI端口MAC地址表后，通过比较发现哪个端口的MAC地址表中存在环路检测报文的源MAC，则该端口为ONU环路端口，记录为PORTID；

上述方法中，步骤c)所述告警及清除环路的过程包括：

1)在步骤b)完成后，OLT记录下当前告警产生的时间，并连同步骤b中已知的SLOTID、PONID、ONUID、PORTID一起填充到告警报文中，然后将环路告警上报给网管，提示维护人员在此EPON系统中存在环路，同时将该端口的告警状态置1；

2)OLT在上报了环路告警后，立即通过已经在《中国电信EPON设备技术要求V3.0》中定义的OAM报文通知ONU将环路端口关闭，通过此方法暂时将环路清除，同时减少了OLT与ONU互通性的问题。

上述方法中，步骤d)所述的对环路端口进行恢复的过程包括：OLT开启一个线程，周期性的对端口的告警状态进行检测，如果发现该端口的告警状态被置1，说明该端口已经产生了环路告警，此时获取系统的当前时间，记录为CurrentTime，再根据系统配置的默认的环路告警清除时间进行比较判断。

上述方法步骤d)中，设默认的环路告警清除时间为300s，具体判断过程为：

如果CurrentTime-AlarmStartTime>＝300s，则发送环路清除告警，同时报文中携带SLOTID、PONID、ONUID、PORTID以及当前时间，然后再通过OAM将ONU的环路端口使能；

如果CurrentTime-AlarmStartTime<300s，则继续循环检测。

上述步骤d)中，当维护人员实际清除了EPON系统中的环路时，该系统自动对曾经产生环路的ONU端口进行恢复；而如果维护人员没有清除环路，在步骤d中OLT虽然将环路端口恢复了，但通过步骤a)、b)、c)，OLT仍然可以快速的将环路检测出来并进行清除。

本发明与现有技术相比具有以下的主要的优点：

1.通过OLT(光线路终端)来发送环路检测报文，且利用现有EPON系统的国际标准IEEE802.3以及《中国电信EPON设备技术要求V3.0》中定义的OAM管理方式，并结合以太网的报文传输特性，OLT仅仅通过利用以上标准规范和自身软件逻辑就可以实现对环路的准确定位及清除，无需ONU的过度参与，这样对整个功能的实现进行了极大的收敛，提高了功能的稳定性，避免了在实际使用时OLT与ONU互通性上的问题；

2.不仅考虑了对环路的检测和清除，也考虑了工程实际使用时环路的产生往往是由于人为的误操作或者设备故障导致的，需要工程维护人员去检查现场，并实际清除环路，故在本发明中使用了环路告警上报机制和环路恢复机制，以协助工程维护人员去实际清除环路，同时在环路被清除后，能够自动恢复曾经产生环路的ONU端口的业务；

3.考虑了EPON系统中环路产生的各种情况，且支持各种情况下的环路检测，具体包括：ONU单端口下环路；ONU端口间环路；同一槽位、同一PON(无源光纤网络)口下不同ONU间环路；同一槽位、不同PON口下ONU间环路；不同槽位、不同PON口下ONU间环路。

总之，本发明通过OLT软件逻辑的设计，并结合现有EPON的国际标准和国内普遍使用的中国电信标准，降低了OLT与不同厂家ONU互通性问题，在实际使用中更具有可操作性；不仅考虑了环路检测和清除，还结合实际工程使用情况，增加了告警上报及环路恢复功能，提高了工程维护的便利性；能处理EPON系统中可能存在的各种环路情况，增强了功能的完整性。

附图说明

图1为本发明的整体软件框图。

图2为环路检测报格式图。

图3为周期性发送环路检测报文的逻辑图。

图4为检测及定位清除环路现象的逻辑图。

图5为当环路被真正解除后自动恢复的逻辑图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，这些实施例仅仅是对本发明较佳实施方式的描述，但并不限定以下所述的内容。

本发明提供的以太网无源光网络EPON系统中的环路检测及清除方法，包括以下步骤：

a)OLT周期性向每个PON口发送环路检测报文；

b)OLT收包任务在收到环路检测报文后即认为EPON系统中有环路产生，此时调用环路检测处理接口，对环路进行定位；

c)根据步骤b)中定位的结果，上报环路告警，并对环路进行清除；

d)OLT周期性对产生环路的ONU端口进行恢复，以确保环路被人工清除后，ONU端口能恢复正常。

所述的步骤a)，在OLT周期性向每个PON口发送环路检测报文过程中，是采用包括以下步骤方法来实现的：

OLT发送环路检测报文是基于单个VLAN(虚拟局域网)进行的，因为在实际使用中，EPON系统会根据业务情况划分不同的VLAN，同时业务报文在转发时也会携带相应的VLAN，所以在整个环路检测机制中，环路检测报文需要携带VLAN是显而易见的，如果不携带VLAN，则环路报文无法与业务报文一样在系统中正常的转发，更谈不上检测环路；

OLT发送环路检测报文的周期间隔可配置，默认间隔为60s，每个PON口每个虚拟vlan发送间隔为1s，同时环路检测报文使用广播报文并在报文中用特殊字段(如图2中special data字段)进行标记，以避免与网络上的报文出现冲突。

上述方法中，在步骤b)之前还存在ONU部分的报文转发过程，如下：

ONU在收到OLT发送的环路检测报文后，由于该报文为广播报文，根据报文转发的特性，ONU应该将该环回检测报文广播到所有UNI(用户侧)端口，此处简化了ONU的处理逻辑，不需要ONU对环路检测报文软件层面的分析和处理，仅依赖硬件特性进行转发即可，这种处理方式极大的提高了该功能的收敛性；

当EPON系统下有环路存在时，环路检测报文必定会从ONU的UNI端口进入ONU，此时ONU收到环路检测报文，同样无需做软件上的处理，仅仅根据EPON ONU的特性，将该报文向上转发给OLT，同时根据EPON报文传送特性，报文在上报给OLT时会打上ONU的LLID(逻辑链路标记)；

在本发明中以上ONU部分的处理都是根据EPON系统报文传输的特性以及以太网报文传输特性由ONU硬件完成，正是由于此，本发明才显得尤为重要，解决了在EPON系统互通性上的重大难题，避免了本发明所采用的OLT在配合不同厂家ONU使用可能出现的环路检测功能无法实现的问题。

上述方法中，步骤b)所述定位的过程包括：在EPON系统中，环路检测报文从ONU到OLT的传输过程中会带上ONU的LLID(逻辑链路标记)信息，而该LLID是在ONU注册时由OLT统一分配的，每个PON口下的各个ONU的LLID均不相同，故OLT可以根据该LLID确定环路报文来自哪个ONU，具体确定ONU的过程涉及到以下步骤：

1)ONU在刚注册到OLT上时，OLT会在内存中建立一个数据结构来存放ONU的LLID、ONU的MAC、ONU所在PON口号以及一个虚拟的ONU号(这四者一一对应)，这个虚拟的ONU号可以理解为某一特定的OLT PON口下第几个注册的ONU，例如，OLT的PON 1口下注册的第一个ONU分配的ONU号为1；我们暂且把这个用来存放ONU信息的数据结构叫做ONU注册信息表；

2)当OLT收到ONU发上来的环路检测报文时，OLT根据报文中的LLID信息，通过ONU注册信息表，查找到ONU的MAC、所在的PON口号(记录为PONID)和ONU号(记录为ONUID)，同时记录本身所在槽位号为SLOTID；

3)在确定了PON口号和ONU号后，OLT便可以通过OAM(操作维护管理)报文获取ONU的各个UNI端口的MAC地址表，而OAM通用报文格式已经有国际标准IEEE802.3定义，又减少了OLT和ONU在互通性上的问题。在获取到ONU的UNI端口MAC地址表后，通过比较发现哪个端口的MAC地址表中存在环路检测报文的源MAC，则该端口为ONU环路端口(记录为PORTID)；

4)以上的定位过程主要是OLT通过自身记录的ONU注册信息表和OAM报文，并结合MAC地址学习、转发逻辑来完成，尽量使用已有技术规范和标准，减少了OLT和ONU互通性问题。

上述方法中，步骤c)所述告警及清除环路的过程包括：

1)在步骤b)完成后，OLT记录下当前告警产生的时间(AlarmStartTime)，并连同步骤b中已知的SLOTID、PONID、ONUID、PORTID一起填充到告警报文中，然后将环路告警上报给网管，提示维护人员在此EPON系统中存在环路，同时将该端口的告警状态置1，此步骤非常重要，因为环路的产生一般是设备故障或者工程布线错误导致的，软件清除环路只能暂时的解决问题，要想彻底清除环路，还是需要工程维护人员根据OLT设备上报的环路告警信息，去实际清除环路；

2)OLT在上报了环路告警后，立即通过OAM报文通知ONU将环路端口关闭，通过此方法暂时将环路清除。

上述方法中，步骤d)所述的对环路端口进行恢复的过程包括：

OLT开启一个线程，周期性的对端口的告警状态进行检测，如果发现该端口的告警状态被置1，说明该端口已经产生了环路告警，此时获取系统的当前时间，记录为CurrentTime，再根据系统配置的环路告警清除时间(默认为300s)进行比较判断，此处以默认300s为例进行说明，具体如下：

如果CurrentTime-AlarmStartTime>＝300s，则发送环路清除告警，同时报文中携带SLOTID、PONID、ONUID、PORTID以及当前时间，然后再通过OAM将ONU的环路端口使能。

如果CurrentTime-AlarmStartTime<300s，则继续循环检测。

步骤d)的重要性主要体现在，当维护人员实际清除了EPON系统中的环路时，系统可以自动对曾经产生环路的ONU端口进行恢复。而如果维护人员没有清除环路，在步骤d中OLT虽然将环路端口恢复了，但通过步骤a)、b)、c)，OLT仍然可以快速的将环路检测出来并进行清除。这样操作既控制了系统风险，也增强了实际使用的方便性。