PON保护倒换技术

随着PON网络承载的业务种类越来越多，为了保障工程应用中业务的稳定性，应对各种通信故障造成的业务中断，就需要实现PON保护倒换技术。本文主要介绍了OLT上几种不同类型的PON保护技术和描述了基于双PON口保护方案的一些实现要点。所述方案倒换前后ONU保持在线且业务不中断，时延小于100ms，极大的保证了网络稳定性。

引言

PON(Passive Optical Network) 是覆盖最后一公里的光纤宽带接入技术，其在光分支点只需要安装一个简单的光分路器，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、无电磁干扰、设备安全性高，综合建网成本低等优点。其中节省主干光纤是PON系统的一个非常大的优点，但这同时也带来了一个较大的风险，一旦该 PON 系统中的主干光纤出现故障，将导致连接至该主干光纤上的所有光网络单元(ONU)同时出现业务中断；除此之外，系统还存在连接主干光纤的光模块出故障、以及连接主干光纤的端口等出故障的可能性。为了保障工程应用中业务的稳定性，应对各种通信故障造成的业务中断，需要一种高效、可靠的保护倒换方案，在主干光纤出现故障时，可以实现快速保护倒换，在尽可能短的时间内实现业务的恢复，不影响用户的使用。

1、PON保护倒换技术介绍

1.1. PON保护概述

目前常用的PON保护技术是ITU—TG.984标准中定义的 A、B、C、D 4种保护类型。A和B两种类型的保护范围是从OLT的PON口到光分路器之间的这一部分保护，两者的区别在于是否将OLT的PON端口纳入到保护范围内。而类型C和D的保护范围是从OLT的PON端口到ONU的PON端口之间的全部保护，两者的区别在于是否将ONU的P0N端口纳入到保护范围内。

1.2. PON保护TYPE A

PON保护类型A主要是OLT使用单个PON端口，而PON端口内置1×2的光开关，用于光模块的选通，进而进行工作线路的切换。在光分配网(ODN)中采用2：N的光分路器，在光分路器与OLT之间建立2条相对独立、互为备份的光纤链路，OLT进行定期线路状态检测，当主用光链路发生故障时倒换至备用光纤链路。

1.3. PON保护TYPE B

PON保护类型B中OLT的两个PON端口分别采用独立的PON MAC芯片和光模块，标识为主用PON端口和备用PON端口。主用的PON端口处于工作状态，备用的PON端口处于冷备份状态。在ODN上采用2：N的光分路器，在光分路器和OLT之间同时连接2条相对独立、互为备份的光纤链路，OLT保证主用PON端口的业务信息能够同步备份到备用PON端口，并定期进行线路状态和PON端口运行状态检测，当主用光纤链路或PON端口发生故障时。OLT立即倒换到备用的PON端口和光纤链路，备用PON端口能维持ONU的业务属性不变，业务转由备用链路承载。

1.4. PON保护TYPE C

PON保护类型C是在OLT上使用两个PON端口，而主备用PON端口互为热备份。ONU采用一个PON MAC和不同的光模块，PON端口前内置1×2的光开关，采用2个1：N光分路器，在ONU和OLT之间建立2条独立的、互为备份的光纤链路。OLT保证主用PON端口的业务信息能够同步备份到备用PON端口，ONU和OLT均检测链路状态，并根据链路状态决定是否倒换。

1.5. PON保护TYPE D

PON保护类型D中OLT双PON端口，ONU双PON端口，主干光纤、光分路器和配线光纤均双路冗余。主、备用的OLT PON端口均处于工作状态。OLT保证主用PON端口的业务信息能够同步备份到备用PON端口，使得保护倒换过程中，备用PON端口能维持ONU的业务属性不变。ONU采用不同的PON MAC芯片和不同光模块。ONU应能保证主用PON端口的业务信息能够同步备份到备PON端口，使得PON口保护倒换过程中，ONU能维持本地业务属性不变。ONU的主、备用的PON端口均处于工作状态，PON口保护倒换过程中备用PON口不用进行ONU的初始化配置和业务属性配置。ONU和OLT均检测链路状态，并根据链路状态决定是否倒换。

1.6. PON保护4种类型方案选择

上面介绍了PON保护 A、B、C、D 4种类型的保护方案。其中A类保护类型的OLT的2个PON端口采用1个PON MAC芯片，通过1×2的开关连接至2个光模块，实现2个PON 口的保护，该类只适用于同一PON板卡内的PON口间保护。C类和D类保护类型虽提供了全网的保护，使得系统的可靠性最好，但由于保护成本太高，同时需要ONU设备也支持相应的PON保护功能，只有特别高端的用户才能承受，所以在实际的工程中几乎没有用到。考虑到接入成本和实用性，B类保护更经济实用，B类保护中OLT的2个PON端口分别采用独立的PON MAC芯片和光模块，实现2个PON端口的保护，适用同一OLT的任意2个PON端口间保护。

2、PON保护倒换功能实现

2.1 PON保护组

PON保护组由两个接入PON端口组成，保护组成员的角色有两种：work和protect。一个工作端口和一个保护端口。在正常工作状态下，工作端口承载业务。当工作端口所在的光纤链路发生故障时，系统自动将工作端口的业务切换到保护端口上，保证业务的正常传送。

2.2保护组成员状态

保护组成员的状态有两种：active和standby。状态为active的端口转发数据，状态为standby的端口不转发数据。

2.3倒换类型

保护组发生倒换的类型有两种：由故障触发的自动倒换和人为执行的保护倒换，人为执行的保护倒换也称为强制倒换。

(1)自动倒换是指在满足倒换的条件下，OLT和ONU无需人为干预，自动进行光纤链路倒换。

(2)强制倒换是指通过在OLT上运行force-switch，使得无论指定的目标成员是否正常都发生光链路倒换。

3、PON保护倒换技术关键点

为了保证PON保护倒换后业务的平滑过渡，PON保护组中的初始化配置需要同步下发，以及保护组运行过程中的动态数据也需要进行同步。初始化配置是指在保护组中主PON端口上的静态业务配置信息，如VLAN、带宽、语音配置、组播视频业务配置等。动态数据包括MAC地址学习表、组播成员组信息、DHCP绑定表、密钥信息等。

3.1 配置同步

同一个ONU在保护组内的2个PON端口上的配置要同步。配置同步的关键有如下2点:

1) 所有在主用PON端口上认证的ONU要同步到备用PON端口中，让ONU更新其在线状态结构。主用PON端口模块还应向备用PON端口模块同步配置状态信息，以避免配置重复下发影响业务。

2) 动态数据同步，动态数据同步指的是在数据改变时，从工作态的PON端口将数据同步到备用态的PON端口。要求host cpu进行实时数据同步。

3.2 业务恢复

执行了PON端口的主备倒换后，原备用的PON端口变为主用端口，且该PON端口下所有的PON相关配置以及ONU配置应和原工作PON端口相同。在完成了PON保护倒换后，在新工作PON端口正常可用的情况下，所有业务可自动恢复。

4、西迪特OLT产品PON保护倒换功能

随着PON网络承载的业务种类越来越多，为了保障工程应用中业务的稳定性，西迪特结合PON保护在实际工程中的应用，考虑接入成本和实用性，已完善的支持了PON保护类型B，使用人员不需要关注当前工作的是保护组的哪个PON口，所有操作都基于主用PON口就可以。当保护倒换被触发，备用端口状态转为工作状态，接替主用PON口继续承载业务。据我们所知，有些厂家的OLT实现的PON保护功能实际没有实现保护倒换，只是把主用端口的配置简单的备份到备用的端口，这样的结果就是倒换后所有的ONU都会掉线，业务也会中断，对运维人员会造成很大的困扰。然而，我们的OLT实现了真正的保护倒换，在PON端口满载ONU的情况下也可以做到倒换前后ONU保持在线且业务不中断，安全、快速的保证了网络稳定性。

结束语：

随着大数据、人工智能、云计算、物联网等信息技术的普及，PON技术凭借其技术的可靠和实用性，以及较为合理的价格优势，高效支撑各行业数字化的发展。深圳市西迪特科技有限公司作为专业的网络接入产品供应商，将和全球各运营商网络及行业共同提供可靠稳定的网络部署，将更多的PON保护技术应用到产品中。同时也非常感谢广大客户选择西迪特支持PON保护的OLT设备，一起探讨PON保护技术，共同推动全球数字化网络稳健发展！