专利名称：一种手持式无源光网络的链路故障诊断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无源光网络系统(xPON)，更具体地，本发明涉及一种用于网络 维护的无源光网络(xPON)链路故障诊断装置。
背景技术：
PON技术是新兴的基于以太网的宽带无源光网络技术。其本质是以太网在 接入网领域的延伸。目前被业界广泛看好的主流PON技术有以太网无源光网络 (EPON )、千兆比特无源光网络(GPON )以及波分复用无源光网络(WDM-PON) 等。总体来说，PON技术具有系统容量大、成本低、对数据业务支持好、技术 成熟和维护简单等优点，是实现FTTX的理想方案之一。目前，EPON系统已经 开始规模商用，GPON也已接近成熟，逐步开始试商用。随着EPON和GPON 的规模应用，必然会产生PON网络运行和维护问题。因此需要具有故障诊断工 具，以便于进行便捷的网络安装和维护。
在物理上，无源光网络(包括EPON、 GPON等)系统是点对多点结构，每 个光线路终端(OLT: Optical Line Terminal,是PON系统中的局端设备)通过 光分配网络(ODN: Optical Distribution Network)连接多个光网络单元(ONU, Optical Network Unit,是PON系统中的用户端设备)。由于在PON系统的OLT 的一个光接口对应于多个ONU,如果与某个ONU相关的链路或者业务发生故 障，采用介入式网络测试设备容易导致其他ONU的业务也受到影响，因此无法 实施筒单的介入式诊断，也就无法对关系到系统是否能正常工作的链路状态进 行监控和分析。
在现有的测试装置中，能够用于PON网络的仪器仪表主要有光功率计(如 EXFO公司生产的PPM-350B)和性能分析仪(如Agilent公司生产的用于EPON 协议分析的N2X)。前者为手持式设备，使用简单，但功能非常有限，只能用来 测量光纤链路上某一点的双向接收光功率，因而不能满足对链路完整状态进行 监测的要求。后者在功能方面更侧重于捕获链路上的报文，不能实时显示对线 路状态关键参数的分析结果，而且为非便携式设备，需要与特定的PC和软件配 套使用，携带和使用很不方便，不适合现场维护。
在PON网络中，故障发生概率最大的两个部分分别是ONU和支路光纤链路。 鉴于这个特点，如果有一个故障诊断装置，能够替代存在故障的ONU，并执行 光链路指标测量、PON协议流程分析、业务属性分析等功能，则可以在很大程 度上提高PON系统的维护效率。
发明内容
针对目前没有便携式PON链路监测装置的问题，提出了 一种用于PON网络 链路状态分析和故障诊断的手持式测试装置。
本发明所述手持式PON链路故障诊断的装置由以下几部分组成光信号处 理子系统、PON子系统、处理器(CPU)子系统、用户接口(I/0)子泉统、业务接口 子系统、时钟子系统以及电源子系统。各子系统之间的连接关系如图3所示。 上述各个子系统的具体功能如下
光信号处理子系统对接收到的下行光信号的光参数(如光功率)进行测量并 将其转化为电信号后发送给PON子系统，光路参数的测量结果则发送给处理器 子系统；另一方面，光信号处理子系统也负责将PON子系统发来的码流(电信 号)转换为符合PON系统要求的光信号并发送到PON光链路。光信号处理子 系统由PONONU侧光模块、光功率检测模块组成。光功率监测模块通过从输入
信号分固定比例的光信号进行光功率监测，其他的光信号进入ONU侧光模块。
ONU侧光模块执行与普通的ONU的光模块相同的功能，即将接收到的光信号 转换为电信号并送给PON子系统，同时将PON子系统送来的电的码流转换为 光信号后发送到PON光接口 。光探测器通过监测光分路器分给它的一部分光信 号进行光功率监测，并将监测结果发送给处理器(CPU)子系统。ONU侧光模 块通过总线与PON子系统相连。光探测器模块与处理器(CPU)子系统之间也 通过CPU外围设备总线相连，以便将光功率监测的结果送给CPU子系统进行处 理。
PON子系统是本发明装置的功能核心部分。它执行PONONU仿真器(可以 是EPON ONU仿真器，也可以是GPON ONU仿真器，还可以是WDMPON ONU 仿真器)的功能和ONU状态及链路检测功能。PON子系统一方面接受处理器子 系统的指令，完成ONU的发现和注册(包括MAC控制/传输汇聚TC子层的注 册和运行管理及维护-OAM层的注册)，并接受OLT对其进行链路层、业务层 以及管理层的远程配置(即仿真一个标准的ONU的功能)，并将各种控制和管 理报文送给光信号处理子系统。同时，PON子系统按工作模式来决定是否转发 各种协议数据报文或普通的以太网数据帧到业务接口子系统口 (如果仪表处于 "桥接模式"，则PON子系统执行对普通的数据业务报文的转发，以便于PC可 以通过本装置进行上网等操作；如果仪表处于"镜像模式"，则PON子系统将 链路控制和管理协议数据报文等信息有选择地镜像到GE 口 ，输出给外接电脑利 用特殊的软件做进一步分析)。另一方面，它也对该ONU仿真模块的状态进行 监测，对从光信号处理子系统接收到的各种以太网帧(包括普通的以太网数据 帧、EPON系统的MPCP协议帧或者GPON系统的GTC(GPON成帧模式的传输 汇聚GEM TC)帧、EPON系统的运行管理和维护OAM帧或者GPON系统的ONU远程管理和控制接口 OMCI帧等)进行处理和分析，分析4连路控制和管理功能 的状态和相关参数，并将分析结果保存并通知处理器子系统，进而获取对于链 路故障诊断非常重要的数据。具体来说，它负责完成如下功能
1) 在处理器子系统的控制下发起ONU仿真器的注册、认证，并接受OLT 按照特定用户的SLA属性对其进行远程管理(管理内容包括下行数据加 密、DBA参数配置、基本信息上报、端口管理、VLAN管理、组播管理、 QoS管理等)；
2) 提取其ONU仿真器的链路层状态信息，经过处理后将数据送给处理器子 系统；主要包4舌如下方面
ONU的MAC控制层(如EPON系统的MPCP子层)或传输汇聚层(如 GPON系统的GTC子层)状态机的当前状态；
根据IEEE 802.3-2005 section 5或ITU-T G.984、或其他标准(如特定 机构扩展的OAM标准)规定的OAM协议数据单元(EPON)或者 OMCI消息(GPON)格式和含义来分析其运行管理和维护功能的状态；
3) 提取该ONU仿真器获得的链路层、业务层以及OAM层的参数信息，经 分析处理后发送给处理器子系统；主要包括
计算下行的接收误码率；
等链路层参数；
显示OLT为本装置分配的LLID或者Port ID的值；
计算下行的接收错帧率；
对EPON系统链路上的MAC控制协议4艮文(如EPON系统的MPCP 帧或GPON系统链路上的GTC帧)进行统计；
对EPON系统链路上的运行、管理和维护(如EPON系统的OAM或
者GPON系统的OMCI)才艮文进行统计； 计算出本装置获得的上行带宽以及DBA调度周期； 显示ONU本地的上行队列状态； 对业务帧进行统计，包括单播帧、组播帧和广播帧； 4)数据转发功能，包括
对MAC控制协议报文(MPCP或者GTC )和OAM报文(或者OMCI
报文)进行镜像控制，如将链路上的双向帧打上接收到的时间标签，
然后合并为一条流，再按要求过滤，最后转发到GE口输出； 对普通的数据报文的转发功能。即对于普通的数据报文进行二层转
发，从而使用户可以利用本装置实现临时上网，以验证系统的业务层
功能是否正常。
PON子系统一般由PON (EPON或GPON或其他PON技术)的核心功能芯 片、緩存模块、PON 口侧物理层模块(如Serdes )以及业务接口物理层模块(如 PHY)组成。这些模块的连接关系如下PON 口侧物理层模块通过总线与PON 核心芯片相连，緩存为SDRAM存储器，通过总线与PON核心芯片相连。业务 接口侧物理层才莫块通过GMII接口与PON核心芯片相连。
处理器子系统是本发明装置的控制核心部分，是整个装置的中央控制器。处 理器子系统一方面控制着本装置中的其他子系统(主要是光信号处理子系统、 PON子系统和业务接口子系统等)，包括配置其他功能子系统的工作模式和参 数、产生及处理高层协议的测试包(例如进行PPPoE拨号、发起Ping包测试并 检测结果、FTP测试、VoIP测试、IPTV测试等)等。另一方面，它也负责接收 从相关其他功能子系统获得的指令、配置信息、链路状态和参数的分析结果等
信息，然后进一步处理后将结果输出到用户接口子系统等其他功能子系统，后 者则进行显示。此外，CPU子系统还支持测试结果的记录保存以及历史测试结
果的查看。处理器子系统一4殳由CPU、 BOOTROM、 MEMORY和FLASH四个 模块组成。其中CPU用于运行软件以控制本发明装置的工作，BOOTROM用于 存放CPU的启动代码，MEMORY为CPU软件使用的存储器，FLASH则用来 保存本发明装置的软件版本。以上述各模块之间的连接关系如下CPU是控制 核心，它通过地址、数据和控制总线分别与BOOTROM、 SDRAM和FLASH相 连。
用户接口子系统负责完成本发明装置与用户之间的交互。用户接口子系统一 方面显示链路测量和诊断的结果，另 一方面也可以通过处理器子系统对本发明 装置的工作模式进行配置。它分为三个模块 一个模块是显示控制模块，由LCD 显示屏和显示控制芯片组成；其中的LCD显示屏与显示控制芯片相连，受控制 芯片的控制，而显示控制芯片自身则通过总线与处理器子系统中的CPU相连， 受CPU控制。另一个模块是键盘控制模块，它由键盘和键盘控制芯片组成。键 盘与键盘控制芯片相连，受键盘控制芯片的控制，而^:盘控制芯片则通过总线 与处理器子系统中的CPU相连，受CPU控制。第三个模块是LED指示灯，它 由一组LED组成，用来指示PON链路层的基本状态(如是否检测到光信号、 MAC链路状态是否正常、OAM链路是否正常等)。这些指示灯分别通过信号线 与光信号处理子系统和处理器子系统相连。用户可以通过操作键盘来设置本发 明装置的工作模式以及选择显示的信息内容，然后可以通过LCD显示屏来查看 链路监测的结果。此外，用户还可以通过查看LED指示灯来获知当前链路的基 本状态。
业务接口子系统主要是与PC、电话机、机顶盒等用户终端接口功能，负责
完成用户终端与PON子系统的业务适配功能，主要包括以太网/IP业务适配功 能、VoIP业务仿真功能、IPTV仿真功能等。同时，它也接受处理器子系统的控 制。业务处理子系统提供千兆以太网(GE)或者百兆以太网(FE)电接口、电 话接口 (RJ-ll)、 IPTV接口 (连接机顶盒的以太网接口 )。业务接口子系统采用 模块化结构，可以根据不同的需求选装不同的模块(例如VoIP业务仿真模块和 IPTV业务仿真模块)，处理器子系统控制各模块执行各自的测试内容。
时钟子系统负责为本发明装置中的其他子系统提供时钟信号。它由时钟芯片 及时钟分配网络组成。其连接关系如下时钟芯片输出到时钟分配网络，经过 时钟分配网络的处理，再输出多种不同频率的时钟信号，进而通过信号线输送 给其他子系统的各个芯片。
电源子系统负责为本发明装置中其他子系统提供特定的直流电压。该子系统 由蓄电池、电源处理模块和电源分配网络组成。电源处理模块负责对外部提供 的直流电源进行处理，以生成不同芯片所需要的多种电压，电压分配网络则负 责将电源处理模块的输出通过信号线分配给其他子系统中的各个芯片。本发明 装置的可用电源分为两种 一是采用蓄电池(可以是可充电电池，也可以一次 性蓄电池)直接提供直流电源； 一是采用外接变压器提供交流转直流的电源。
综上所述，本装置的主要功能包括
1) PON接口的物理层测试(如测试接收的下行光功率、误码率等)；
2) PON链路层测试(包括MPCP或GTC层状态、OAM或者OMCI状态以 及链路层参数等)；
3) 业务层测试(包括lt据业务测试、话音业务测试、IPTV业务测试等)；
4) 支持测试结果的记录保存以及历史测试结果的查看。
因此，本发明实现了以下技术效果
与现有装置相比，本发明所述装置具有显著的特点和优点 一是本发明装置 为对PON链路状态和各种关键参数进行了更全面的监测，可以清晰的定位光纤 故障、ONU故障、IAD或机顶盒故障、宽带网络故障等，填补了目前PON系 统性能监测和故障诊断工具方面的空白；二是本发明装置为手持式设备，可以 随身携带，操作简单灵活，显示直观，非常适合PON网络设备安装、工程验收 和维护应用。三是本发明装置采用模块化结构，可以通过增加VoIP业务模块和 IPTV业务模块提供不同的测试功能。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书 中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通 过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限 定。在附图中
图1是P0N网络拓朴图。
图2是本发明装置的应用方式示意图。
图3是本发明装置的结构框图。
图4是本发明装置一个实施例的外观示意图。
图5是本发明装置一个实施例的内部结构框图。
具体实施例方式
下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式
。
本发明针对目前没有便携式PON链路故障诊断装置的问题，提供了 一种用 于PON网络链路状态监测和故障诊断的手持式装置。
图1介绍了与本发明装置相关的PON网络拓朴。从图中可以看出， 一个OLT PON 口下可以通过分光器与多个ONU相连接。从OLT到ONU的下一亍数据传 送方式为时分复用的物理层广播方式，即每一个下行帧会发送到所有的ONU的 PON端口 。从ONU到OLT的上行数据传送方式为TDMA(对EPON和GPON) 方式，
图2介绍了本发明装置的典型应用方式，即将本装置连接到光无源分配网 络上去，代替存在故障或者可能存在故障的ONU，然后进行利用本装置进行故 障的诊断和定位。
图3为本发明装置的结构框图。本发明装置由光信号处理子系统(201 )、PON 子系统(202)、处理器(CPU)子系统(205 )、用户接口(I/0)子系统(204)、业务 接口子系统(203 )、时钟子系统(206)以及电源子系统(207)等组成。其中， 时钟子系统(206)和电源子系统(207)与其他子系统之间都有连接关系，为 简单起见在图中没有画出这些连接。
本装置各种模块的基本工作流程为光信号处理子系统(201) —方面对从 PON链路上接收到的光信号进行光路参数测量并将其转换为电信号后发送给 PON子系统(202)，光路参数的测量结果发送给处理器子系统(205 )。另一方 面，光信号处理子系统(201 )也将PON子系统(202 )发来的码流(电信号) 转换为光信号并发送到PON光链路。PON子系统(202) —方面对接收到的各
种以太网帧和协议数据报文(包括MAC控制层(MPCP/GTC)协议帧、运行管 理和维护OAM/OMCI帧等)进行处理和分析，将对MPCP/GTC帧和OAM/OMCI 帧等的分析结果保存并通知处理器子系统(205 ),同时按工作模式来决定是否 转发普通的以太网数据帧到业务接口子系统(203 );另 一方面，PON子系统(202 ) 也接受处理器子系统(205 )的指令，产生各种MPCP/GTC帧、OAM/OMCI帧 或者对以太网凄t据帧进^"处理，并送给光信号处理子系统(201)。处理器(CPU) 子系统(205 ) —方面从光信号处理子系统(201)和PON子系统(202)中读 取测量和分析得到的数据，经过处理后将其发送到用户接口子系统(204)，后 者则将其显示出来；另一方面，处理器(CPU)子系统(205 )也是整个仪表的 中央控制器，控制着PON子系统(202)及其他模块的工作模式和参数，并进 行高层业务测试。业务接口子系统(203 )完成PON子系统(202)与用户终端 的业务适配功能，也接受处理器子系统(205)的控制产生各种业务测试流并测 量业务连通性和业务质量。用户接口子系统(204)的主要功能是对本发明装置 的工作;漠式和参数进行配置并显示本装置的测试结果。
图4为本发明装置的一个实施例的外观示意图。如图所示，从外观上来看， 本发明装置的特征为手持式设备，由显示屏、LED指示灯组、按#:组、PON接 口 、业务接口 ( GE 口 、 IPTV接口 ( 一般为FE 口 )、电话接口 ( 一般为RJ-11 POTS 接口))、电源接口以及电池组成。其中各个部分的具体描述如下
1)对外接口
对外接口为1个PON 4妄口和至少一个GE电口 (也可以增加1个用于连接 IPTV机顶盒的FE电口和一个用户连接电话机的传统电话RJ-ll接口)。 PON 口 用于将本装置连接到PON的无源光分配网上。GE口为电口，负责将双向报文
转发给外部的计算机以便于进一步的分析或者进行业务验证。更具体地，对于
镜像到外部PC的以太网控制和管理报文，本发明装置可以将PON链路上的双 向协议/数据帧按打上接收或产生的时间标签，然后按接收次序合为一条流从GE 电口转发出来。IP丁V接口和POTS接口用于进行实际的业务测试。
2) 显示屏
显示屏为用户交互接口 。其功能为显示本发明装置分析得到的链路状态的具 体内容。
3) LED
本发明装置使用3个LED,分别用于指示下行链路的信号丢失(DWLOS )、 MPCP/GTC注册状态(Register), OAM/OMCI状态(OAM)。
4) 按键
本发明装置共有8个按键，如图所示，分别为"电源""复位""模式"以及操作 键组(四个方向键和一个确认键)。其中"电源"键负责打开和关闭电源，"复位，， 键负责复位CPU (软复位)，"模式"键用于选择本发明装置的工作模式，各模式 定义如下
镜像模式本装置测量PON链路上的光功率，并将链路上的上下行 以太网控制和管理报文等信息有选择地镜像到GE 口，输出给电脑 (PC )利用特殊的软件做进一步分析；
桥接分析模式本装置在进行链路参数测量、状态监测和分析的同时 允许用户电脑(PC)等终端以二层桥接的模式登陆互联网并进行正常 的通信；
业务分析模式本装置在进行链路层参数测量、状态监测和分析的同 时进行PPPoE测试(包括PPPoE拨号、用户名和密码测试等)和IP
层测试(Ping包测试、FTP下载测试、网页浏览测试、VoIP测试、IPTV 测试等)甚至更高层的功能。 上述三种模式中，在选择进入特定模式后，显示屏上还需要列出该模式下的 功能项以供进一步选择。特定模式可能包含下面列出的全部或者部分功能 接收光功率； 接收误码率；
OLT的同步时间等链路层参数；
本装置获取的LLID或者Port ID的值； 接收误帧率；
MPCP或者GTC协议状态；
MPCP或者GTC帧统计；
OAM或者OMCI链路状态；
OAM或者OMCI帧统计；
DBA调度周期分析；
本装置的实时带宽分配表；
ONU队列状态分析；
加密状态
业务属性(端口管理、VLAN、 QoS策略、組播、自协商等) 业务帧统计，包括单播包、组播包和广播包；
PPPoE观'J试
PING包测试
FTP测试(验证用户的可达速率) 网页浏览测试 语音(VoIP)业务测试 IPTV业务测试
5)电源
本发明装置使用直流电源(内置蓄电池，并提供外置整流器)供电。
图5介绍了本发明装置一个实施例的内部结构。如图所示，本装置的关键 部件是PON核心芯片和CPU,此外还有CPU需要的SDRAM、 FLASH和 BOOTROM，与用户交互所需的LCD模块和键盘控制模块，接收光路信号的光 分路器、光探测器和ONU侧光模块及对应的Serdes，业务接口输入/输出需要的 以太网PHY、 VoIP和IPTV业务模块等，保存链路数据帧的緩存，以及时钟模 块和电源模块。
PON核心芯片是本发明装置实现PON链路分析功能的核心器件。它负责对 两个光模块接收到的码流和帧进行分析，具体来说实现如下功能
1) 计算下向的接收误码率；
2) 计算下行的接收错帧率；
3) 从捕获的MPCP报文中提取OLT的同步时间参数；
4) 显示OLT为本装置分配的LLID的值；
5) 根据MPCP协议帧或GTC帧交互分析出MPCP/GTC状态机的当前状态；
6) 对链路上的MPCP/GTC帧进行统计；
7) 根据OAM PDU/OMCI帧分析OAM链路的当前状态；
8) 对OAM/OMCI帧进行统计；
9) 计算出DBA调度周期；
10) 计算出本装置获得的上行带宽； 11) 显示ONU本地的上行队列状态；
12) 对业务帧进行统计，包括单播、组播和广播；
13) 镜像控制将链路上的双向帧打上接收到的时间标签，然后合并为一条 流，再按要求过滤，最后转发到业务接口 (GE口)；
14) 加密状态检测；
15) 业务属性(端口管理、VLAN、 QoS策略、组播、自协商等)分析
16) 转发普通的以太网数据报文；
17) 本装置仿真ONU时需要能够修改自身的MAC (EPON)地址或序列号 SN ( GPON);
CPU是本发明装置的控制核心器件，它负责从键盘输入中获取工作模式信 息，然后从PON核心芯片和光探测器中读取所需的链路状态参数，并通过LCD 显示出相应的内容。此外，CPU还负责控制业务接口子系统进行业务层测试(以 太网/IP测试、VoIP业务测试、IPTV业务测试等)。CPU的系统导入(Boot)信 息放在Boot Rom中，软件版本和PON核心芯片版本存放在FLASH中。此外， CPU还负责执行PPPoE拨号以及PING包、FTP下载、网页浏览等IP层乃至更 高层的功能，以支持更高层次的故障诊断。此外，CPU还支持将文件管理，将 测试结果记录保存在存储器中，并且可以使用户可以查看历史测试结果。
制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
权利要求
1.一种无源光网络链路故障诊断装置，其特征在于，包括光信号处理子系统。该子系统一方面对从PON链路上接收到的下行光信号的光参数(如光功率)进行测量并将其转化为电信号后发送给PON子系统，光参数的测量结果则发送给处理器子系统；另一方面也负责将PON子系统发来的上行码流(电信号)转换为符合PON系统要求的光信号并发送到PON光链路。以及PON子系统。该子系统负责执行PON ONU仿真器的功能和ONU状态及链路检测功能。PON子系统一方面在处理器子系统的控制下仿真一个标准的ONU MAC层功能，另一方面也对该ONU仿真模块的链路状态(包括MPCP/GTC状态、OAM/OMCI状态和以太网业务)进行监测、处理和分析，进而用于链路故障诊断。处理器子系统。该子系统负责对本发明装置(主要是指其光信号处理子系统和包处理子系统)的工作模式和参数进行配置，执行高层协议测试，并从相关功能子系统获取外部指令，并接收链路状态和参数的监测结果，然后进一步处理后将结果输出到用户接口子系统；以及用户接口子系统。该子系统负责完成本发明装置与用户之间的交互；以及业务接口子系统。该子系统主要是与PC、电话机、机顶盒等用户终端接口功能，负责完成用户终端与PON子系统的业务适配功能，主要包括以太网/IP业务适配功能、VoIP业务仿真功能、IPTV仿真功能等。时钟子系统。该子系统负责为本发明装置中的其他子系统提供时钟信号；以及电源子系统。该子系统负责为本发明装置中其他子系统提供特定的直流电压。
2. —种无源光网络链路故障诊断装置，其特征在于分别针对以太网无源光网络(EPON)、吉比特无源光网络(GPON)或者其 他PON网络，可以有EPON链路故障诊断装置、GPON链路故障诊断装置和 其他PON链路故障诊断装置等多种实现。
3. 根据权利要求1和2所述的手持式无源光网络链路故障诊断装置，其特征还 在于，工作流程如下光信号处理子系统一方面对从PON链路上接收到的光信号进行光路参数测量 并将其转换为电信号后发送给PON子系统，光路参数的测量结果发送给处理 器子系统。另一方面，光信号处理子系统也将PON子系统发来的码流(电信 号)转换为光信号并发送到PON光链路。PON子系统一方面对接收到的各种以太网帧和协议数据报文(包括MAC控 制层(MPCP/GTC )协议帧、运行管理和维护OAM/OMCI帧等)进行处理和 分析，将对MPCP/GTC帧和OAM/OMCI帧等的分析结果保存并通知处理器 子系统(205 )，同时按工作模式来决定是否转发普通的以太网数据帧到业务 接口子系统；另一方面，PON子系统也接受处理器子系统的指令，产生各种 MPCP/GTC帧、OAM/OMCI帧或对以太网数据帧进行处理，并送给光信号处 理子系统。处理器(CPU)子系统一方面从光信号处理子系统和PON子系统中读取测量 和分析得到的数据，经过处理后将其发送到用户接口子系统，后者则将其显 示出来；另一方面，CPU子系统也是整个仪表的中央控制器，控制着PON子 系统及其他模块的工作模式和参数，并进行高层业务测试。业务接口子系统完成PON子系统与用户终端的业务适配功能，也接受CPU 子系统的控制产生各种业务测试流并测量业务连通性和业务质量。用户接口子系统的主要功能是对本发明装置的工作模式和参数进行配置并显 示本装置的测试结果。
4. 根据权利要求1、 2和3所述的手持式无源光网络链路故障诊断装置，其特 征还在于，所述的光信号处理子系统包括PON ONU侧光模块和光功率检测模块。光功率监测模块进行下行光功率检测 并通过CPU外围设备总线将检测结果发送给处理器(CPU)子系统。ONU 侧光模块执行与普通的ONU的光模块相同的功能，即将接收到的光信号转换 为电信号并送给PON子系统，同时将PON子系统送来的电的码流转换为光 信号发送到PON光接口。其内部各个部分的连接关系如下ONU侧光模块 通过总线与PON子系统相连。光探测器模块与处理器(CPU)子系统之间也 通过CPU外围设备总线相连，以便将光功率监测的结果送给CPU子系统进 行处理。
5. 根据权利要求1、 2和3所述的手持式无源光网络链路故障诊断装置，其特 征还在于，所述的PON子系统包括PON核心功能芯片、緩存^1块、PON口侧物理层;f莫块(如Serdes)以及业务 接口物理层模块(如PHY)等。其内部各个模块的连接关系如下PON 口侧 物理层模块通过总线与PON核心芯片相连；緩存为SDRAM存储器，通过总 线与PON核心芯片相连；业务接口侧物理层模块通过GMII接口与PON核心 芯片相连。PON子系统的MAC地址(EPON)或者序列号SN (GPON)可 设置和修改。
6. 根据权利要求1、 2和3所述的手持式无源光网络链路监测装置，其特征还 在于，所述的处理器子系统包括CPU、 BOOT ROM 、 MEMORY和FLASH等四个模块。其中CPU用于运行 软件以控制本发明装置的工作，BOOT ROM用于存放CPU的启动程序， MEMORY为CPU软件使用的存储器，FLASH则用来保存本发明装置的软件 版本。其内部各个模块的连接关系如下中央处理器(CPU)是控制核心， 它通过地址总线、数据总线和控制总线分别与BOOTROM、 SDRAM和FLASH 相连。
7. 根据权利要求1、 2和3所述的手持式无源光网络链路监测装置，其特征还 在于，所述的用户接口子系统包括显示控制模块、键盘控制模块、LED指示灯三个模块。显示控制模块由LCD 显示屏和显示控制芯片组成。键盘控制模块由键盘和键盘控制芯片组成。LED 指示灯一组LED组成，用来指示PON链路层的基本状态。其内部各个模块 的连接关系如下显示控制模块内部的LCD显示屏与显示控制芯片相连，受 控制芯片的控制，而显示控制芯片则通过总线与处理器子系统中的CPU相连， 受CPU控制。键盘控制模块内部的键盘与键盘控制芯片相连，受键盘控制芯 片的控制，而键盘控制芯片则通过总线与处理器子系统中的CPU相连，受 CPU控制。LED指示灯通过信号线与光信号处理子系统和处理器子系统相连。
8. 根据权利要求1、 2和3所述的手持式无源光网络链路监测装置，其特征还 在于，所述的业务接口子系统包括以太网/IP业务适配模块、VoIP业务仿真模块、IPTV仿真模块等。业务处理 子系统提供千兆以太网(GE)或者百兆以太网(FE)电接口 、电话接口(RJ-ll )、 IPTV接口 (连接机顶盒的以太网接口 )。其内部各个模块的连接关系如下 以太网/IP业务适配模块、VoIP业务仿真模块、IPTV仿真模块分别通过总线 与处理器子系统相连，接受处理器子系统的控制。同时，这些模块与仪表的 千兆以太网(GE)或者百兆以太网(FE)电接口、电话接口 (RJ-ll)、 IPTV 接口相连。
9. 根据权利要求1、 2和3所述的手持式无源光网络链路监测装置，其特征还 在于，所述的时钟子系统包括时钟芯片和时钟分配网络。其内部各个部分的连接关系如下时钟芯片输出 到时钟分配网络，经过时钟分配网络的处理，再输出多种不同频率的时钟信 号，进而通过信号线输送给其他子系统的各个芯片。
10. 根据权利要求1、 2和3所述的手持式无源光网络链路监测装置，其特征还 在于，所述的电源子系统包括蓄电池(可充电电池或者一次性蓄电池)、电源处理模块和电源分配网络。其 内部各个部分的连接关系如下电源处理模块与蓄电池和外部的直流电源(交 流变直流)相连，负责对蓄电池和外部提供的直流电源进行处理，以生成不 同芯片所需要的多种电压，电压分配网络则负责将电源处理模块的输出通过 信号线分配给其他子系统中的各个芯片。
11. 根据权利要求8所述的业务接口子系统，其特征在于 体形较小，为手持式设备,并采用模块化结构，可以根据不同的需求选装不同的模块(例如VoIP业务仿真模块和IPTV业务仿真模块)，处理器子系统控制各模块执行各自的测试内容。
12.根据权利要求5所述的PON子系统，其特征在于，其负责完成如下功能a) 在处理器子系统的控制下发起ONU仿真器的注册、认证，并接受OLT 按照特定用户的SLA属性对其进行远程管理(管理内容包括下行数据加 密、DBA参数配置、基本信息上报、端口管理、VLAN管理、组播管理、 QoS管理等)；ONU仿真器的MAC地址或序列号可设置。b) 提取其ONU仿真器的状态信息，经过处理后将数据送给处理器子系统； 主要包括如下方面Z ONU的MAC控制层(如EP0N系统的MPCP子层或GP0N系统的GTC子层) 状态机的当前状态；Z根据IEEE 802. 3-2005 section 5或ITU-T G. 984、或其他标准(如特 定机构扩展的0AM标准)规定的0AM协议数据单元(EPON )或者0MCI 消息(GP0N)格式和含义来分析其运行管理和维护功能的状态。c) 提取该ONU仿真器获得的链路层、业务层以及OAM层的参数信息，经 分析处理后发送给处理器子系统；主要包括Z计算下行的接收误码率；Z从捕获的MPCP报文或者GTC帧中提取OLT的同步时间(Sync Time)等链路层参数； Z显示OLT为本装置分配的LLID或者Port ID的值； Z计算下行的接收错帧率； Z对EP0N系统链路上的MAC控制协议报文(如EPON系统的MPCP帧或GPON系统链路上的GTC帧)进行统计； Z对EPON系统链路上的运行、管理和维护(如EPON系统的OAM或者GPON系统的OMCI )报文进行统计； Z计算出本装置获得的上行带宽以及DBA调度周期； Z显示ONU本地的上^f亍队列状态； Z对业务帧进行统计，包括单播帧、组播帧和广播帧。 d)数据转发功能,包括Z对MAC控制协议报文(MPCP或者GTC )和OAM报文(或者OMCI报文)进行镜像控制，如将链路上的双向帧打上接收到的时间标签，然后合并为一条流，再按要求过滤，最后转发到GE口输出； Z对普通的数据报文的转发功能。即对于普通的数据报文进行二层转发，从而使用户可以利用本装置实现临时上网，以验证系统的业务层功能是否正常。
13.根据权利要求6所述的处理器子系统，其特征在于，其负责完成下述全部或 者部分功能a) 负责从键盘输入中获取工作模式信息，然后从PON核心芯片和光探测器 中读取所需的链路状态参数，并通过LCD显示出相应的内容。b) 负责控制业务接口子系统进行业务层测试(以太网/IP测试、VoIP业务测 试、IPTV业务测试等)。c) 负责执行PPPoE拨号以及PING包、FTP下载、网页浏览等IP层乃至更 高层的功能，以支持更高层次的故障诊断。 d) CPU的系统导入(Boot)信息放在Boot Rom中，软件版本和PON核心 芯片版本存;^文在FLASH中。e) CPU还支持将文件管理，将测试结果记录保存在存储器中，并且可以使 用户可以查看历史测试结果。
14. 根据权利要求8所述的业务接口子系统，其特征在于，其负责完成下述部分 或者全部功能a) PPPoE测试b) PING包测试c) FTP测试(验证用户的可达速率)d) 网页浏览测试e) 语音(VoIP)业务测试f) IPTV业务测试
15. 根据权利要求1和2所述的手持式无源光网络链路故障诊断装置，其特征还 在于，该装置具有三种工作模式a) 镜像模式本装置测量PON链路上的光功率，并将链路上的上下行以太 网控制和管理报文等信息有选择地镜像到GE 口，输出给电脑(PC)利 用特殊的软件啦文进一步分析；b) 桥接分析模式本装置在进行链路参数测量、状态监测和分析的同时允 许用户电脑(PC)等终端以二层桥接的模式登陆互联网并进行正常的通 信；c) 业务分析模式本装置在进行链路层参数测量、状态监测和分析的同时 进行PPPoE测试(包括PPPoE拨号、用户名和密码测试等)和IP层测 试(Ping包测试、FTP下载测试、网页浏览测试、VoIP测试、IPTV测试等)甚至更高层的功能。
全文摘要
本发明涉及一种用于网络维护的无源光网络(PON)链路故障诊断装置。该装置由以下几部分组成光信号处理子系统、PON子系统、处理器(CPU)子系统、用户接口(I/O)子系统、业务接口子系统、时钟子系统以及电源子系统。本装置的主要功能包括PON接口的物理层测试、链路层测试、业务层测试以及测试结果的显示、记录和保存。本发明所述装置具有显著的特点和优点一是能够对PON系统的链路状态和各种关键参数进行全面的监测，可清晰定位PON系统的各种故障；二是为手持式设备，操作简单灵活，适合PON网络设备安装、工程验收和维护应用。三是采用模块化结构，可以通过增加VoIP业务模块和IPTV业务模块提供不同的测试功能。
文档编号H04L12/26GK101114879SQ20071004512
公开日2008年1月30日 申请日期2007年8月22日 优先权日2007年8月22日
发明者于金辉, 沈成彬 申请人:沈成彬;于金辉