基于PON技術(shù)光接入網(wǎng)的運行、管理和維護

1 概述

隨著(zhù)IPTV、3D網(wǎng)絡(luò )游戲、在線(xiàn)視頻瀏覽、高清電影視頻下載等業(yè)務(wù)的不斷出現和普及，傳統的ADSL寬帶接入技術(shù)已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足電信用戶(hù)對于4 Mbit/s以上大帶寬的需求。眾所周知，PON技術(shù)已經(jīng)成為各大電信運營(yíng)商改造綜合性接入網(wǎng)，解決寬帶提速的主要接入技術(shù)。中國電信運營(yíng)商從2007年年底開(kāi)始嘗試采用EPON技術(shù)進(jìn)行寬帶接入網(wǎng)改造，截至2009年年底，僅中國電信一家運營(yíng)商EPON設備的集采規模就已經(jīng)達到1 000萬(wàn)線(xiàn)(其中不包括各省公司自行采購的數量)。對于電信運營(yíng)商，在建設和運營(yíng)基于EPON技術(shù)的綜合寬帶接入網(wǎng)絡(luò )過(guò)程中，都面臨著(zhù)運行維護方面的巨大挑戰。

2 PON網(wǎng)絡(luò )的運行、管理和維護

PON技術(shù)采用基于以太網(wǎng)技術(shù)的點(diǎn)到多點(diǎn)的結構，相對于傳統的ADSL，它是一種全新的光纖接入技術(shù)。根據PON設備在電信運營(yíng)商現網(wǎng)運行維護的實(shí)際情況，目前面臨的主要問(wèn)題集中在網(wǎng)管功能、安全保護、業(yè)務(wù)發(fā)放和故障診斷這4個(gè)方面。

2.1 網(wǎng)管功能

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的接入網(wǎng)運行和維護，對于PON網(wǎng)絡(luò )遠程管理的要求除了最為基本的功能(包括拓撲、配置、告警、性能及策略管理)之外，運營(yíng)商還提出了危險操作提示、批量離線(xiàn)配置、業(yè)務(wù)配置模板、告警過(guò)濾及屏蔽、實(shí)時(shí)流量統計及告警、定時(shí)批量版本升級、定時(shí)/實(shí)時(shí)檢測網(wǎng)元在線(xiàn)狀態(tài)及數量等新的需求。

(1)危險操作提示

當PON網(wǎng)管人員進(jìn)行的操作會(huì )對系統運行產(chǎn)生重大影響時(shí)，系統應提供“危險操作提示”功能。例如，當PON網(wǎng)管人員進(jìn)行板卡添加或刪除時(shí)，由于針對有業(yè)務(wù)的PON業(yè)務(wù)板的刪除操作是被禁止的，因此必須有相應的提示以起到警示作用。此外，PON系統必須支持全局的危險操作提示，而不是僅針對某些業(yè)務(wù)板卡或端口。

(2)批量離線(xiàn)配置

PON EMS需要實(shí)現對ONU終端設備業(yè)務(wù)屬性和參數的離線(xiàn)配置。網(wǎng)管人員可以在ONU終端設備離線(xiàn)的狀態(tài)下，在EMS上根據已規劃的業(yè)務(wù)及資源配置規范進(jìn)行相關(guān)配置，并進(jìn)行標識和保存配置文件。在ONU上線(xiàn)后將配置下發(fā)到ONU終端設備，完成業(yè)務(wù)開(kāi)通。針對FTTB場(chǎng)景，MDU型ONU終端配置復雜，而且以太網(wǎng)用戶(hù)端口數量眾多，為提高業(yè)務(wù)開(kāi)通效率，可以采用離線(xiàn)配置方式。

(3)業(yè)務(wù)配置模板

由于基于PON技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)承載了多種業(yè)務(wù)，PON EMS集成了多業(yè)務(wù)管理和配置功能，因此，網(wǎng)管人員需要熟悉多種業(yè)務(wù)的配置，為了提高其工作效率，在EMS上需要集成相關(guān)業(yè)務(wù)配置的共同屬性形成相應的業(yè)務(wù)配置模板。在實(shí)際業(yè)務(wù)配置時(shí)，只需要完成特定業(yè)務(wù)參數的配置便能實(shí)現快速的業(yè)務(wù)發(fā)放。但需要注意的是，業(yè)務(wù)配置模板一定要具有靈活性，就是要求相關(guān)參數可以靈活修改以適應不同的網(wǎng)絡(luò )和用戶(hù)需求，例如帶寬、限速等;同時(shí)需要具備通用性，即要求模板能夠針對多業(yè)務(wù)配置，減少模板的數量和下發(fā)次數。

(4)告警過(guò)濾及屏蔽

隨著(zhù)寬帶接入網(wǎng)建設規模不斷擴大，現網(wǎng)部署的PON設備數量也不斷增加，隨之而來(lái)的是大量不重要的PON設備告警會(huì )影響PON網(wǎng)管維護人員的正常管理工作。因此，要求PON設備具有完善的告警過(guò)濾和屏蔽功能，例如，要求OLT設備的以太網(wǎng)上聯(lián)端口和業(yè)務(wù)接口板PON端口的告警狀態(tài)能夠設置成“AUTO”狀態(tài)。在設備開(kāi)通時(shí)初始狀態(tài)為“AUTO”，上聯(lián)端口收到光信號以及PON端口在第一個(gè)ONU上線(xiàn)后，相應端口狀態(tài)自動(dòng)設置成打開(kāi)狀態(tài)，否則處于“休眠狀態(tài)”(非關(guān)閉狀態(tài))不接受任何告警。

(5)實(shí)時(shí)流量統計及告警

要求PON系統同時(shí)支持對OLT的上聯(lián)端口及PON端口流量進(jìn)行有效統計分析，根據分析結果得出相應的報表。并能夠對相應端口設置流量帶寬占用率閾值，一旦流量超過(guò)所設定的閾值時(shí)告警。該功能可以有效告知PON網(wǎng)管人員何時(shí)需要進(jìn)行端口及設備的擴容升級。

隨著(zhù)PON承載業(yè)務(wù)應用的不斷深入，還需針對每個(gè)用戶(hù)不同業(yè)務(wù)流量進(jìn)行分析，這種精細化的流量分析可以反映用戶(hù)的使用習慣，通過(guò)這些數據能方便地制訂一些個(gè)性化的業(yè)務(wù)套餐。

(6)定時(shí)批量軟件版本升級

要求PON系統實(shí)現ONU軟件版本核對及升級功能，通過(guò)在配置菜單中輸入目標版本，隨后對目標版本與ONU終端設備實(shí)際版本進(jìn)行比對，當發(fā)現實(shí)際版本和目標版本不符時(shí)，能夠通過(guò)已制定策略自動(dòng)觸發(fā)軟件版本升級，且要求升級過(guò)程中不影響業(yè)務(wù)的使用。一旦升級成功，自動(dòng)重啟ONU設備完成新版本的應用，如果多次升級失敗，ONU設備仍能使用原有軟件版本。

(7)定時(shí)/實(shí)時(shí)檢測網(wǎng)元在線(xiàn)狀態(tài)及數量

基于PON技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)中PON設備終端數量巨大，電信運營(yíng)商需要有效統計網(wǎng)元的在線(xiàn)狀態(tài)，PON系統需要支持定時(shí)/實(shí)時(shí)檢測所有網(wǎng)元設備的在線(xiàn)狀態(tài)，并在PON網(wǎng)管上提示實(shí)際在線(xiàn)的網(wǎng)元數，通過(guò)結合應在線(xiàn)網(wǎng)元數、不在線(xiàn)網(wǎng)元數以及不在線(xiàn)網(wǎng)元列表，進(jìn)行有效的網(wǎng)元管理。

2.2 安全保護

目前基于EPON的寬帶接入網(wǎng)面臨的安全保護主要涉及用戶(hù)接入安全和設備冗余保護兩大方面。

在用戶(hù)接入安全方面包括ONU終端設備接入及綁定、PON接口數據安全性、用戶(hù)與業(yè)務(wù)安全等。首先，接入設備安全主要是執行對ONU設備的認證和綁定，以防止非法ONU對PON網(wǎng)絡(luò )的接入和攻擊，保證網(wǎng)絡(luò )設備的正常運行;其次，通過(guò)啟用三重攪動(dòng)方法保證PON接口下行數據的安全;最后，在用戶(hù)與業(yè)務(wù)安全方面，通過(guò)賬號與端口綁定，將用戶(hù)的寬帶賬號與其所在EPON系統的物理端口進(jìn)行綁定，特定的賬號只能通過(guò)特定的端口實(shí)現上網(wǎng)，防止用戶(hù)寬帶賬號被盜用。此外，在EPON系統中，還可以利用VLAN或QinQ功能實(shí)現用戶(hù)和業(yè)務(wù)之間的隔離。在以上方面中，值得重視的問(wèn)題是賬號與端口綁定的問(wèn)題：針對不同業(yè)務(wù)，運營(yíng)商將為用戶(hù)分配不同的賬號和物理端口，通過(guò)綁定，運營(yíng)商可以在一定程度上有效防止盜用現象。對于PPPoE撥號上網(wǎng)業(yè)務(wù)，在基于EPON的FTTH/B/N/O接入網(wǎng)中，BRAS應啟用賬號與用戶(hù)接入端口的綁定功能;對于IPTV和VoIP語(yǔ)音業(yè)務(wù)(SIP協(xié)議)由于采用DHCP認證方式，應采用DHCP Option82實(shí)現用戶(hù)與接入線(xiàn)路(端口)的惟一標識。

在設備冗余保護方面，除了傳統的OLT設備主干光纖冗余保護、主控板冗余保護、OLT設備上聯(lián)板鏈路聚合保護、電源設備冗余保護之外，針對寬帶用戶(hù)及承載業(yè)務(wù)的特殊需要，還提出了OLT設備雙上聯(lián)保護的需求。