Tecnología de conmutación de protección PON

Con el aumento de los servicios de las redes PON, es necesario implementar la tecnología de conmutación de protección PON para garantizar la estabilidad de las aplicaciones de ingeniería y hacer frente a las interrupciones del servicio causadas por diversos fallos de comunicación. Este artículo presenta principalmente varias tecnologías de protección PON diferentes en la OLT y describe algunos puntos de implementación basados en una solución de protección de doble puerto PON. La ONU permanece en línea y los servicios no se interrumpen antes y después de que se cambie la solución. Y el retardo es inferior a 100 ms, lo que garantiza en gran medida la estabilidad de la red.

Introducción

PON (Red Óptica Pasiva) es una tecnología de acceso de banda ancha de fibra óptica que cubre la última milla. Solo necesita instalar un divisor óptico simple en el punto de derivación óptica, lo que tiene las ventajas de ahorrar recursos de cable óptico, compartir recursos de ancho de banda, sin interferencias electromagnéticas, seguridad del equipo, alto rendimiento y construcción de red integral de bajo costo. Entre ellas, el ahorro de la fibra troncal es una gran ventaja del sistema PON, pero también conlleva un mayor riesgo. Una vez que la fibra troncal en el sistema PON falla, provocará la interrupción simultánea de todas las unidades de red óptica (ONU) conectadas a la fibra troncal.

Además, el sistema también tiene la probabilidad de que falle el módulo óptico y falle el puerto que está conectado a la fibra principal. Para garantizar la estabilidad del servicio en aplicaciones de ingeniería y hacer frente a la interrupción del servicio causada por diversos fallos de comunicación, se requiere una solución de conmutación de protección eficiente y confiable. Cuando la fibra troncal falla, la conmutación de protección se puede realizar en el menor tiempo posible y recuperar los servicios sin afectar el uso de los usuarios.

1. Introducción a la tecnología de conmutación de protección PON

1.1 Descripción general de la protección PON

En la actualidad, las tecnologías de protección PON comúnmente utilizadas son los cuatro tipos de protección A, B, C y D definidos en las normas ITU-T G.984. El rango de protección de los tipos A y B es la protección desde el puerto PON de la OLT hasta el divisor óptico. La diferencia entre ambos es si el puerto PON de la OLT está incluido en el rango de protección. El alcance de protección de los tipos C y D es una protección integral desde el puerto PON de la OLT hasta el puerto PON de la ONU. La diferencia entre ambos es si el puerto PON de la ONU está incluido en el alcance de protección.

1.2 Protección PON Tipo A

La protección PON tipo A utiliza principalmente un único puerto PON para la OLT, que tiene un conmutador óptico 1×2 incorporado para la selección del módulo óptico y luego cambia la línea de trabajo. En la red de distribución óptica (ODN), se utiliza un divisor óptico 2:N, y se establecen dos enlaces de fibra óptica relativamente independientes y mutuamente de respaldo entre el divisor óptico y la OLT. La OLT detectará el estado de la línea periódicamente. Cuando el enlace óptico falla, cambia al enlace óptico de respaldo.

1.3 Protección PON Tipo B

Los dos puertos PON de la OLT en la protección PON tipo B adoptan chips MAC PON y módulos ópticos independientes, y se identifican como el puerto PON principal y el puerto PON de respaldo. El puerto PON principal está en estado de trabajo y el puerto PON en espera está en estado de respaldo en frío.

En el uso del divisor óptico de la ODN, dos enlaces de fibra óptica relativamente independientes y mutuamente de respaldo se conectan simultáneamente entre el divisor óptico y la OLT. La OLT garantiza que la información de servicio del puerto PON principal pueda respaldarse sincrónicamente e inspecciona periódicamente el estado de la línea y el estado operativo del puerto PON. Cuando el enlace de fibra principal o el puerto PON fallan, la OLT cambia inmediatamente al puerto PON de respaldo y al enlace de fibra de respaldo. El puerto PON de respaldo puede mantener los atributos de servicio de la ONU sin cambios, y el servicio se transfiere al enlace de respaldo.

1.4 Protección PON Tipo C

La protección PON tipo C utiliza dos puertos PON en la OLT, y los puertos PON principal y de respaldo son de respaldo mutuo en caliente. La ONU utiliza un MAC PON y diferentes módulos ópticos; un conmutador óptico 1×2 está integrado delante del puerto PON. Se utilizan dos divisores ópticos 1:N para establecer dos enlaces de fibra óptica independientes y mutuamente de respaldo entre la ONU y la OLT. La OLT garantiza que la información de servicio del puerto PON principal pueda respaldarse al puerto PON de respaldo simultáneamente. Tanto la ONU como la OLT detectan el estado del enlace y deciden si conmutar según el estado del enlace.

1.5 Protección PON Tipo D

En la protección PON tipo D, los puertos PON duales de la OLT, los puertos PON duales de la ONU, la fibra troncal, el divisor óptico y la fibra de distribución son todos doblemente redundantes. Tanto los puertos PON principal como de respaldo de la OLT están en condiciones de trabajo. La OLT garantiza que la información de servicio del puerto PON activo se pueda respaldar al puerto PON de respaldo sincrónicamente. Como resultado, el puerto PON de respaldo puede mantener los atributos de servicio de la ONU sin cambios durante el proceso de conmutación de protección.

La ONU utiliza diferentes chips MAC PON y diferentes módulos ópticos. La ONU debe garantizar que la información de servicio del puerto PON primario se pueda respaldar al puerto PON de respaldo simultáneamente para que la ONU pueda mantener los atributos de servicio locales durante el proceso de conmutación de protección del puerto PON. Los puertos PON principal y de respaldo de la ONU están en estado de trabajo. El puerto PON de respaldo no necesita realizar la configuración de inicialización ni la configuración de atributos de servicio de la ONU durante el proceso de conmutación de protección del puerto PON. Tanto la ONU como la OLT detectan el estado del enlace y deciden si conmutar según el estado del enlace.

1.6 Elección de los 4 tipos de protección PON

Anteriormente se presentaron las cuatro soluciones de protección PON de los tipos A, B, C y D. Los dos puertos PON de la OLT en el Tipo A utilizan 1 chip MAC PON, que se conecta a 2 módulos ópticos a través de un conmutador 1×2 para realizar la protección de 2 puertos PON. Este tipo solo es aplicable a la protección en la misma tarjeta PON. Aunque los tipos de protección C y D protegen toda la red, lo que hace que el sistema sea el más confiable, el costo de protección es demasiado alto. Al mismo tiempo, el equipo ONU también necesita soportar la función de protección PON correspondiente, que solo los usuarios de alto nivel pueden permitirse. Por lo tanto, apenas se utiliza en proyectos reales.

Considerando el costo de acceso y la practicidad, la protección Tipo B es más económica y práctica. En la protección Tipo B, los dos puertos PON de la OLT adoptan chips MAC PON y módulos ópticos independientes para realizar la protección de dos puertos PON, lo que es adecuado para la protección entre cualquier 2 puertos PON de la misma OLT.

2. Realización de la función de conmutación de protección PON

2.1 Grupo de protección PON

El grupo de protección PON consta de dos puertos PON de acceso. Los miembros del grupo de protección tienen dos roles: trabajo y protección. Uno es un puerto de trabajo y el otro es un puerto de protección. En condiciones normales de trabajo, el puerto de trabajo transporta servicios. Cuando el enlace de fibra óptica en el puerto de trabajo falla, el sistema conmuta automáticamente el servicio del puerto de trabajo al puerto protegido para garantizar la transmisión del servicio.

2.2 Estado del miembro del grupo de protección

Hay dos estados de los miembros del grupo de protección: activo y en espera. El puerto en estado activo reenvía datos y el puerto en estado de espera no reenvía datos.

2.3 Tipo de conmutación

Hay dos tipos de conmutación del grupo de protección: conmutación automática activada por fallo y conmutación de protección realizada manualmente. La conmutación de protección manual realizada también se denomina conmutación forzada:

(1) La conmutación automática significa que la OLT y la ONU no necesitan intervención humana para conmutar automáticamente el enlace de fibra óptica cuando se cumplen las condiciones de conmutación.

(2) La conmutación forzada se refiere a operar force-switch en la OLT para que la conmutación del enlace óptico ocurra independientemente de si el miembro objetivo designado es normal o no.

3. Puntos clave de la tecnología de conmutación de protección PON

Para garantizar una transición de servicio sin problemas después de la conmutación de protección PON, la configuración inicial del grupo de protección PON debe emitirse sincrónicamente. Los datos dinámicos durante el funcionamiento del grupo de protección también necesitan sincronizarse. La configuración inicial se refiere a la información de configuración de servicio estático del puerto PON principal en el grupo de protección, como VLAN, ancho de banda, configuración de voz y configuración de servicio de video multicast. Los datos dinámicos incluyen la tabla de aprendizaje de direcciones MAC, la información del grupo de miembros multicast, la tabla de enlace DHCP y la información de clave.

3.1 Sincronización de la configuración

La configuración de la misma ONU en los dos puertos PON del grupo de protección debe sincronizarse. La clave para la sincronización de la configuración es la siguiente:

1) Todas las ONU autenticadas en el puerto PON primario deben sincronizarse con el puerto PON de respaldo, permitiendo que la ONU actualice su estructura de estado en línea. El módulo del puerto PON activo también debe sincronizar la información del estado de configuración con el módulo del puerto PON de respaldo para evitar configuraciones repetidas y afectar los servicios.

2) Sincronización de datos dinámicos: La sincronización de datos dinámicos se refiere a sincronizar los datos del puerto PON en estado de trabajo al puerto PON en estado de espera cuando los datos cambian. Requiere una CPU host para la sincronización de datos en tiempo real.

3.2 Recuperación del servicio

Después de realizar la conmutación activo/en espera del puerto PON, el puerto PON de respaldo original se convierte en el puerto activo. Todas las configuraciones relacionadas con PON y las configuraciones de ONU bajo el puerto PON deben ser las mismas que las del puerto PON de trabajo original. Una vez completada la conmutación de protección PON, todos los servicios se pueden restaurar automáticamente cuando el nuevo puerto PON de trabajo esté normalmente disponible.

3.3 Conmutación de protección PON de los productos OLT de C-Data

Con cada vez más tipos de servicios transportados por las redes PON, para garantizar la estabilidad de los servicios en aplicaciones de ingeniería, C-Data combina la protección PON en ingeniería real, considerando el costo de acceso y la practicidad, y ha soportado completamente PON para el tipo de protección B. El usuario no necesita prestar atención a qué puerto PON del grupo de protección está funcionando actualmente. Todas las operaciones se basan en el puerto PON principal. Cuando se activa la conmutación de protección, el estado del puerto de reserva cambia al estado de trabajo y reemplaza al puerto PON principal para continuar transportando servicios.

Hasta donde sabemos, la función de protección PON implementada por la OLT de algunos fabricantes no realiza realmente la conmutación de protección, sino que respalda la configuración del puerto activo en el puerto de respaldo. El resultado es que todas las ONU se desconectarán después de la conmutación y se perderá el servicio, lo que causará grandes dificultades al personal de operación y mantenimiento. Sin embargo, nuestras soluciones OLT han logrado una verdadera conmutación de protección. Cuando el puerto PON está completamente cargado con ONU, las ONU pueden mantenerse en línea antes y después de la conmutación sin interrupción del servicio, garantizando la estabilidad de la red de forma segura y rápida.

Conclusión

Con la popularización de tecnologías de la información como el big data, la inteligencia artificial, la computación en la nube y el internet de las cosas, la tecnología PON apoya eficientemente el desarrollo digital de diversas industrias por su fiabilidad técnica y practicidad, y sus ventajas de precio relativamente razonables. Como proveedor profesional de productos de acceso a la red, C-Data proporcionará un despliegue de red confiable y estable a las industrias de todo el mundo y aplicará más tecnologías de protección PON a los productos. Al mismo tiempo, es estupendo para los consumidores elegir soluciones OLT que soporten la protección PON de C-Data y promover conjuntamente el desarrollo constante de las redes digitales globales.