一种电力光纤接入网络及其控制方法与流程

本发明涉及电力通信技术领域，更具体地，涉及一种电力光纤接入网络及其控制方法。

背景技术：

电力光纤入户在为用户提供电力传输的同时，还能为用户传输各种控制信号和网络信号，以满足现代智能电网实现电力网、电信网、广电网、互联网“四网融合”的使用要求。pftth(powerfibertothehome,电力光纤到户)能实行对用户远程信息采集和控制交互，比如用电信息采集、智能用电双向交互、用电分析与控制、以及用户与供电区服务信息互动。与此同时，pftth还需要承载传统的宽带和广电业务，如：高带宽上网需求、iptv、多媒体信息服务的需要(包括远程医疗，远程教育，政企信息化)、p2p(peer-to-peer)、双向视频、高清晰视频监控、基站传输等业务，多网融合对单用户大带宽的需求提出了迫切的要求。pftth(powerfibertothehome，电力光纤到户)作为一种四网融合的有效解决方案，该方案是利用oplc中的光纤介质连接通信局端和用户，oplc是一种具有低压电力和光通信双重传输能力的复合电缆，能够为用户提供巨大的带宽接入容量。

目前的电力光纤接入网络包括虚拟olt(opticallineterminal，光线路终端)池以及多个用户侧设备onu(opticalnetworkunit，光网络单元)，其中，虚拟olt池包括多个虚拟olt。虚拟olt与用户侧设备onu之间的对应关系是固定的，即onu在发送业务数据时，是将业务数据发送给固定对应的虚拟olt。

上述的网络架构，会存在有些onu上的业务数据大、有些onu上的业务数据小，这样每一个olt上需要处理的业务量是不等的，会造成有些olt处于空闲状态，有些olt处于拥挤状态，不利于整个网络的平衡，影响整个网络的平稳运行。

技术实现要素：

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的电电力光纤接入网络及其控制方法。

根据本发明的一个方面，提供一种电力光纤接入网络，包括局端控制中心、智能光分配网络odn和多个用户侧设备onu；

所述局端控制中心，用于接收各个onu发送的业务传输请求，所述数据传输请求中包括onu的请求业务参数信息；还用于根据各个onu的请求业务参数信息，对所有的onu进行聚类分组，同一组的onu组成一个onu群落，并为每一个onu群落分配对应的波长信道；

所述智能光分配网络odn，用于根据每一个onu群落分配的波长信道，为每一个onu群落选择对应的波长，且将每一个onu群落对应的波长信道广播给onu群落中的各个onu；

每一个onu，用于通过对应的波长信道将业务上传至所述局端控制中心。

本发明的有益效果为：局端控制中心收集各个onu的实时请求业务参数，并根据各个onu的请求业务参数进行动态分组，形成动态的onu群落，并分配给每一个onu群落不同的波长信道，能够实现虚拟olt与onu单元的动态匹配，提高网络的灵活性。局端控制中心采用集中机制来实现对各个onu的资源分配，利用网络资源虚拟化技术提高网络资源的利用率和灵活性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进。

进一步的，所述局端控制中心包括虚拟olt池和控制器，所述虚拟olt池包括多个虚拟olt，所述网络架构中还包括二级分光器；

所述二级分光器，用于对来自olt的光信号进行分光，并将分光信号分配给各个onu；以及用于将来自每一个onu的分光信号进行合并，将合并后的光信号给onu；每一个所述虚拟olt，用于接收对应的多个onu发送的业务传输请求，并发送给控制器；

所述控制器，用于汇总每一个虚拟olt接收的每一个onu的业务传输请求，并根据每一个onu的业务传输请求，对所有的onu进行聚类分组，形成onu群落；还用于为每一个onu群落分配对应的波长信道。

进一步的，所述控制器，用于根据每一个onu的业务传输请求，对所有的onu进行聚类分组具体包括：

根据各个onu的业务传输请求中的请求业务参数，计算出各个onu对应的等级；

将等级相同的各个onu作为同一个onu群落；

其中，所述请求业务参数信息包括onu的当前业务量、总业务请求带宽大小、各个业务等级以及各个等级的业务对应的带宽请求大小。

进一步的，所述控制器还用于：

对于同一个onu群落中的多个onu，根据每一个onu的等级和业务请求的带宽大小，对该onu群落对应的波长信道采用时分复用技术进行时隙分割，形成多个波长时隙资源，并为每一个onu分配对应的波长时隙资源；

每一个所述onu，用于根据所述控制器分配的波长时隙资源，通过该波长时隙资源将业务上传至对应的虚拟olt。

进一步的，所述控制器还用于：

根据每一个onu群落的当前波长信道上的流量，利用负载均衡策略调整每一个onu群落中的onu数量，使得每一个onu群落对应的波长信道上的流量负载相等。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电力光纤接入网络的控制方法，包括：

s1，局端控制中心接收各个用户侧设备onu的业务传输请求，所述业务传输请求中包括请求业务参数；

s2，根据各个onu的请求业务参数信息，对所有的onu进行聚类分组，同一组的onu组成一个onu群落，并为每一个onu群落分配对应的波长信道；

s3，采用智能光分配网络odn为每一个onu群落选择对应的波长，且将每一个onu群落对应的波长广播给onu群落中的各个onu；

s4，每一个onu通过对应的波长信道将业务上传至所述局端控制中心。

进一步的，所述局端控制中心包括虚拟olt池和控制器，所述虚拟olt包括多个虚拟olt，所述方法还包括：

采用二级分光器对来自olt的光信号进行分光，并将分光信号分配给各个onu；以及将来自每一个onu的分光信号进行合并，将合并后的光信号给onu；

所述步骤s1具体包括：

每一个所述虚拟olt接收对应的多个onu发送的业务传输请求，并上传给控制器，以供控制将每一个onu发送的业务传输请求进行汇总。

进一步的，所述步骤s2中具体包括：

控制器根据各个onu的业务传输请求中的请求业务参数，计算出各个onu对应的等级；

将等级相同的各个onu作为同一个onu群落；

为每一个onu群落分配对应的波长信道，其中，每一个onu群落对应的波长信道不同；

其中，所述请求业务参数信息包括onu的当前业务量、总业务请求带宽大小、各个业务等级以及各个等级的业务对应的带宽请求大小。

进一步的，所述方法还包括：

对于同一个onu群落中的多个onu，根据每一个onu的等级和业务请求的带宽大小，对该onu群落对应的波长信道采用时分复用技术进行时隙分割，形成多个波长时隙资源；

为每一个onu分配对应的波长时隙资源，以供每一个onu通过分配的波长时隙资源将业务上传至对应的虚拟olt。

进一步的，所述方法还包括：

根据每一个onu群落的当前波长信道上的流量，利用负载均衡策略调整每一个onu群落中的onu数量，使得每一个onu群落对应的波长信道上的流量负载相等。

附图说明

图1为本发明一个实施例的电力光纤接入网络图；

图2为本发明另一个实施例的电力光纤接入网络中局端控制中心的内部连接框图；

图3为本发明一个实施例的动态组建的onu群落架构图；

图4为本发明另一个实施例的电力光纤接入网络的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1，图1提供了本发明一个实施例的电力光纤接入网络，所述的网络架构包括局端控制中心、智能光分配网络odn和多个用户侧设备onu。

所述局端控制中心，用于接收各个onu发送的业务传输请求，所述数据传输请求中包括onu的请求业务参数信息；还用于根据各个onu的请求业务参数信息，对所有的onu进行聚类分组，同一组的onu组成一个onu群落，并为每一个onu群落分配对应的波长信道。所述智能光分配网络odn，用于根据每一个onu群落分配的波长信道，为每一个onu群落选择对应的波长，且将每一个onu群落对应的波长信道广播给onu群落中的各个onu；每一个onu，用于通过对应的波长信道将业务上传至所述局端控制中心。

随着用户数目、互联网业务和各种应用的快速增长，现有宽带接入网络架构下的odn的分支数和覆盖的onu的数量越来越大，网络拓扑结构也变得越来越复杂，这些都会增加轮询周期导致网络性能下降。因此本实施例提出了对onu进行分组，将群落化的思想运用到pon中，同样也可以将其使用到电力光纤到户方案上来。

本实施例提供的电力光纤接入网络主要由三部分组成，分别为位于通信机房处的虚拟化的局端控制中心、位于配电室的智能光分配网络odn以及位于用户家里的光网络单元，机用户侧设备onu。在整个网络架构中，odn位于与虚拟olt距离较近的位置，每一个用户侧设备onu向局端控制中心发送业务传输请求，请求局端控制中心为自身分配资源，其中，业务传输请求中包括请求业务参数。局端控制中心根据各个onu的请求业务参数信息，对整个网络中的各个onu进行聚类分组，形成多个不同的onu群落，每一个onu群落共享一个波长信道。在对所有的onu进行了聚类分组后，局端控制中心为每一个onu群落分配对应的波长信道。由智能光分配网络odn根据每一个onu群落分配的波长信道，为每一个onu群落选择对应的波长，且将每一个onu群落对应的波长信道广播给onu群落中的各个onu，以供每一个onu通过分配的波长信道将业务上传至局端控制中心olt。其中，智能光分配网络odn包括放大器和智能波长选择开关，放大器主要是对信道进行放大，而智能波长选择开关，是当局端控制中心为每一个onu群落分配了波长信道后，由智能波长选择开关选择每一个信道对应的波长。

本实施例的局端控制中心收集各个onu的实时请求业务参数，并根据各个onu的请求业务参数进行动态分组，形成动态的onu群落，并分配给每一个onu群落不同的波长信道，能够实现虚拟olt与onu单元的动态匹配，提高网络的灵活性。局端控制中心采用集中机制来实现对各个onu的资源分配，利用网络资源虚拟化技术提高网络资源的利用率和灵活性。

在本发明的一个实施例中，所述局端控制中心包括虚拟olt池和控制器，所述虚拟olt池包括多个虚拟olt，所述网络架构中还包括二级分光器。

所述二级分光器，用于对来自olt的光信号进行分光，并将分光信号分配给各个onu；以及用于将来自每一个onu的分光信号进行合并，将合并后的光信号给onu；每一个所述虚拟olt，用于接收对应的多个onu发送的业务传输请求，并发送给控制器；所述控制器，用于汇总每一个虚拟olt接收的每一个onu的业务传输请求，并根据每一个onu的业务传输请求，对所有的onu进行聚类分组，形成onu群落；还用于为每一个onu群落分配对应的波长信道。

在本实施例的网络架构中，参见图2，局端控制中心包括虚拟olt池和控制器，其中，虚拟olt池包括多个虚拟olt，网络架构中还包括二级分光器。其中的二级分光器，主要的功能是对来自olt的光信号进行分光，并将分光信号分配给各个onu；以及用于将来自每一个onu的分光信号进行合并，将合并后的光信号给onu。比如，二级分光器以1：n进行分光，那么就是将一条光路信号分为n份，形成n个分光信号，分别分配给n个onu。当一个onu群落中的onu向局端控制中心发送业务传输请求时，onu是通过分配的分光信号将业务传输请求发送给对应的虚拟olt的。在各个onu发送业务传输请求给对应olt的过程中，二级分光器将各个onu的分光信号合并为一路光信号，并分配给对应的olt，这样olt就能够接收到各个onu的业务传输请求。该虚拟olt将接收到的多个onu发送的业务传输请求发送给局端控制中心中的控制器，由控制器对所有的onu发送的业务传输请求进行汇总。控制器将所有的onu发送的业务传输请求进行汇总后，根据每一个onu的业务传输请求中的请求业务参数，对整个接入网络中的onu进行聚类分组，形成onu群落，并为每一个onu群落分配对应的波长信道，其中，一个onu群落中所有的onu共享一条波长信道，不同onu群落对应的波长信道不同。

本实施例将所有的onu进行聚类分组，并采用波分多址接入技术wdma为不同的onu群落分配波长信道，同一个onu群落中的所有onu共享一个波长信道，相比现有的未对onu进行聚类，实现了波长资源共享，提高了网络资源的利用率。

在本发明的另一个实施例中，所述控制器用于根据每一个onu的业务传输请求，对所有的onu进行聚类分组具体包括：根据各个onu的业务传输请求中的请求业务参数，计算出各个onu对应的等级；将等级相同的各个onu作为同一个onu群落；其中，所述请求业务参数信息包括onu的当前业务量、总业务请求带宽大小、各个业务等级以及各个等级的业务对应的带宽请求大小等。

在控制器对所有的onu进行聚类分组的过程中，由于每一个onu发送的业务传输请求中携带有onu的当前业务量、总业务请求带宽大小、以及各个业务等级和每一个等级的业务对应的带宽请求大小等这个请求业务参数。控制器根据各个onu的业务传输请求中的请求业务参数，计算出各个onu对应的等级。由于整个网络中的onu有很多个，因此，每一个等级的onu通常会有多个，故本实施例中将等级相同的多个onu分为一组，形成一个onu群落，并为每一个onu群落分配一个对应的波长信道，该onu群落中的所有onu均通过同一个波长信道向外传输业务数据。

在本发明的一个实施例中，所述控制器还用于：对于同一个onu群落中的多个onu，根据每一个onu的等级和业务请求的带宽大小，对该onu群落对应的波长信道采用时分复用技术进行时隙分割，形成多个波长时隙资源，并为每一个onu分配对应的波长时隙资源；每一个所述onu，用于根据所述控制器分配的波长时隙资源，通过该波长时隙资源将业务上传至对应的虚拟olt。

上述实施例中局端控制中心olt中的控制器为每一个onu群落分配了波长信道后，对于同一个onu群落中的多个onu，采用时分复用技术tdma为每一个onu分配信道时隙资源。具体的，根据同一个onu群落中的每一个onu的等级和业务请求的带宽大小，对该onu群落对应的波长信道采用时分复用技术进行时隙分割，将整个信道的波长划分为多个时隙，形成多个波长时隙资源，并为每一个onu分配对应的时隙波长资源。比如，某一个业务的等级比较高，对实时性要求比较高，请求的带宽比较大，那么控制器此时给该onu分配的时隙波长资源会大一些。同一个onu群落中的每一个onu，根据控制器分配的波长时隙资源，onu通过分配的波长时隙资源将业务上传至对应的虚拟olt。

在本发明的另一个实施例中，所述控制器还用于：根据每一个onu群落的当前波长信道上的流量，利用负载均衡策略调整每一个onu群落中的onu数量，使得每一个onu群落对应的波长信道上的流量负载尽可能相等。

上述实施例中，控制器对所有的onu进行了聚类分组，并为每一个onu群落分配了对应的波长信道。参见图3，在本实施例中，控制器可以实时检测每一个onu群落的当前波长信道上的流量，并采用负载均衡策略调整每一个onu群落中onu的数量，即对每一个onu群落进行动态调整，形成动态onu群落，每一个onu群落中的每一个onu以及每一个onu的数量都是动态变化的，使得每一个onu群落对应的波长信道上的流量星等或者近似相等，避免有些波长信道上的资源空闲，有些波长信道上拥塞，提高资源利用率。

在本申请中，考虑到电力光纤接入用户所处地理位置和业务突发特性，比如商务区和住宅区，商住混合区域以及郊区等不同地理位置的业务流量分布不均衡，导致用户在闲时网络资源利用率很低，造成很大的成本开销和资源浪费，该发明针对该情况，将olt虚拟化按需分配给用户单元，这样在空闲时刻，用户可以将olt资源贡献出来给忙时用户使用，大大提高资源利用率。传统的pon中，虚拟olt与onu保持固定的对应关系，onu的业务只上传到相应的olt进行处理，当onu业务量小时，olt资源便闲置，导致其网络资源利用率下降，而在olt虚拟化架构下，位于通信机房的虚拟olt资源并不与onu保持固定对应关系，而是可以根据业务量等因素动态处理来自不同onu的业务，大大提高资源利用率，减少能耗和时延。

参见图4，为本发明另一个实施例的电力光纤接入网络的控制方法，包括：s1，局端控制中心接收各个用户侧设备onu的业务传输请求，所述业务传输请求中包括请求业务参数；s2，根据各个onu的请求业务参数信息，对所有的onu进行聚类分组，同一组的onu组成一个onu群落，并为每一个onu群落分配对应的波长信道；s3，采用智能光分配网络odn为每一个onu群落选择对应的波长，且将每一个onu群落对应的波长广播给onu群落中的各个onu；s4，每一个onu通过对应的波长信道将业务上传至所述局端控制中心。

具体的，每一个用户侧设备onu向局端控制中心发送业务传输请求，请求局端控制中心为自身分配资源，其中，业务传输请求中包括请求业务参数。局端控制中心根据各个onu的请求业务参数信息，对整个网络中的各个onu进行聚类分组，形成多个不同的onu群落，每一个onu群落共享一个波长信道。在对所有的onu进行了聚类分组后，局端控制中心为每一个onu群落分配对应的波长信道。由智能光分配网络odn根据每一个onu群落分配的波长信道，为每一个onu群落选择对应的波长，且将每一个onu群落对应的波长信道广播给onu群落中的各个onu，以供每一个onu通过分配的波长信道将业务上传至局端控制中心olt。

本实施例的局端控制中心收集各个onu的实时请求业务参数，并根据各个onu的请求业务参数进行动态分组，形成动态的onu群落，并分配给每一个onu群落不同的波长信道，能够实现虚拟olt与onu单元的动态匹配，提高网络的灵活性。局端控制中心采用集中机制来实现对各个onu的资源分配，利用网络资源虚拟化技术提高网络资源的利用率和灵活性。

在本发明的另一个实施例中，所述局端控制中心包括虚拟olt池和控制器，所述虚拟olt池包括多个虚拟olt，所述方法还包括：采用二级分光器对来自olt的光信号进行分光，并将分光信号分配给各个onu；以及将来自每一个onu的分光信号进行合并，将合并后的光信号给onu。所述步骤s1具体包括：每一个所述虚拟olt接收对应的多个onu发送的业务传输请求，并上传给控制器，以供控制将每一个onu发送的业务传输请求进行汇总。

具体的，在整个网络架构中，当对所有的onu进行了聚类分组后，采用二级分光器为局端控制中心中的每一个虚拟olt分配对应的onu，其中，在本实施例中，一个虚拟olt对应一个onu群落中的所有的onu，即一个onu群落中的所有nou的业务数据最后是传输给对应的一个虚拟olt的。

在本发明的一个实施例中，所述步骤s2中具体包括：控制器根据各个onu的业务传输请求中的请求业务参数，计算出各个onu对应的等级；将等级相同的各个onu作为同一个onu群落；为每一个onu群落分配对应的波长信道，其中，每一个onu群落对应的波长信道不同；其中，所述请求业务参数信息包括onu的当前业务量、总业务请求带宽大小、各个业务等级以及各个等级的业务对应的带宽请求大小。

在控制器对网络中所有的onu进行聚类分组时，控制器是根据每一个onu的业务传输请求中的请求业务参数，计算出各个onu对应的等级。将等级相同的各个onu作为同一个onu群落，并且控制器为每一个onu群落分配对应的波长信道，使得同一个onu群落中的所有的onu共享一个波长信道，提高波长信道的利用率。其中，控制器根据请求业务参数信息中包含的onu的当前业务量、总业务请求带宽大小、各个业务等级以及各个等级的业务对应的带宽请求大小计算各个onu对应的等级。

在本发明的另一个实施例，所述方法还包括：对于同一个onu群落中的多个onu，根据每一个onu的等级和业务请求的带宽大小，对该onu群落对应的波长信道采用时分复用技术进行时隙分割，形成多个波长时隙资源；为每一个onu分配对应的波长时隙资源，以供每一个onu通过分配的波长时隙资源将业务上传至对应的虚拟olt。

上述实施例中局端控制中心olt中的控制器为每一个onu群落分配了波长信道后，对于同一个onu群落中的多个onu，采用时分复用技术tdma为每一个onu分配信道时隙资源。具体的，根据同一个onu群落中的每一个onu的等级和业务请求的带宽大小，对该onu群落对应的波长信道采用时分复用技术进行时隙分割，将整个信道的波长划分为多个时隙，形成多个波长时隙资源，并为每一个onu分配对应的时隙波长资源。onu通过分配的时隙资源将业务数据传输给对应的虚拟olt。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：根据每一个onu群落的当前波长信道上的流量，利用负载均衡策略调整每一个onu群落中的onu数量，使得每一个onu群落对应的波长信道上的流量相等。

控制器对所有的onu进行了聚类分组，并为每一个onu群落分配了对应的波长信道。在本实施例中，控制器可以实时检测每一个onu群落的当前波长信道上的流量，并采用负载均衡策略调整每一个onu群落中onu的数量，即对每一个onu群落进行动态调整，使得每一个onu群落对应的波长信道上的流量星等或者近似相等，避免有些波长信道上的资源空闲，有些波长信道上拥塞，提高资源利用率。

本实施例中采用负载均衡策略，根据各个onu群落对应的波长信道上的流量对onu群落进行动态调整，随着onu群落的动态调整，每一个onu与虚拟olt的对应关系也是动态变化的，进行了资源的合理分配，提高了资源的利用率。

本发明提供的一种电力光纤接入网络及其控制方法，旨在为大规模用户的高带宽接入提供可靠的传输和高效率运维，该方案基于oplc接入网络的twdm-pon虚拟化网络结构，实现onu的动态群落化组网机制。该网络架构包括一个局端控制中心、智能光分配网络odn和若干个用户侧设备onu，该网络结构针对电力传输线路的分布特点，采取二层分级的odn形式和群落化的onu部署方式，将时分复用技术tdma和和波分复用技术wdma相结合，可解决多级分光、多次光电分离等限制条件下电力光纤到户网络部署问题。虚拟化的olt池负责处理汇聚上来的业务，根据业务参数实现onu的动态群落化，并给onu分配相应的时隙波长资源和计算处理资源，该方式能够实现onu与olt单元的任意匹配，提高网络灵活性。

本发明主要是针对接入大量onu的情况，保证用户的带宽需求，在有限的资金投入和带宽资源条件下，提高带宽利用率，降低延时。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。