流氓ONU产生原因及解决方案
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用
2016.11·广东通信技术DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2016.11.013
流氓ONU产生原因及解决方案
闫飞
毕业于基辅国立航空大学计算机专业，在北京邮电大学电子工程学院获工程硕士
学位，在中国电信集团长期从事传输、接入网的技术研究与网络规划工作。
刘萱
毕业于华中理工大学获学士学位，在中国电信广东分公司从事接入网规划和建设
工作。
毛宇
毕业于南京邮电学院获硕士学位，在中国电信广州研究院从事宽带接入技术研究
和规划工作。
黄涌梅
毕业于重庆邮电学院，在中国电信广州研究院从事宽带接入技术研究和规划工作。［闫飞 刘萱 毛宇 黄涌梅］
PON是光接入网的主流技术，流氓ONU是PON网络运营维护中的故障难点。
文章提出了一种流氓ONU预防、监测和隔离的系统解决方案，可以保证PON网络
业务稳定、安全、高效地运行。
关键词：
吉比特无源光网络 光线路终端 光网络单元 光功率监测
2013年8月17日
，中国国务院下发了
《国务院关
于印发
“宽带中国
”战略及实施方案的通知
》（国发
〔
2013
〕31号
）将
“宽带战略
”上升为国家战略
。
按照
“宽带中国
”战略的要求
，工信部领导电信
、移
动和联通等大型通信运营商开展了
“宽带中国专项行动
”，
加大了铜缆接入网改造为光接入网的进度
。根据工信部发
布的
《通信业经济运行情况
》，到2015年9月底
，中国
光纤接入
（FTTH/0
）用户突破1亿户大关
；到2016年1
月
，中国光纤接入FTTH/O用户总数已达到1.2亿户
，占宽带用户总数的比重达到58%
。
光接入网以PON技术为主
，具有全程无源
、带宽高
、
抗干扰性强等特点
。随着光接入网的规模和光用户的增长
，
基于PON技术的光纤到户网络已经成为运营商占比最大的
接入网模式
，光接入网的故障处理也成为运营商需要面对
的重要课题
，其中流氓ONU又是光接入网故障处理的难题
之一
。本文提出了一整套预防
、检测流氓ONU的解决方案
。
1 PON网络结构和技术原理摘要
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与
应
用》
运营与应用
PON网络由局端设备
（OLT
）、光分配网
（ODN
）
和光网络终端
（ONU
）三部分组成
。OLT的PON端口连
接一根光纤至分光器
（OBD
）合路侧端口
，在从OBD的
多个支路侧端口使用一根光纤连接至ONU
。为了能够在
一根光纤上承载多个用户的业务
，PON系统采用了波分
复用和时分复用技术
。
在下行方向
（OLT向ONU发送数据
），PON系统
采用1490nm的波长
，通过广播方式将所有数据发送给每
个ONU
，各ONU根据下行数据的标识信息接收属于自
己的数据
，丢弃其他用户的数据
；在上行方向
（ONU向
OLT发送数据
），PON系统采用1310nm波长
（与下行
方向波长不同
），通过时分复用方式在一根光纤中传送多
个ONU的上行业务
。各ONU上行数据分时发送
，每个
ONU的发送时间与长度由OLT集中控制
。
ITU-T和IEEE在GPON
、EPON的技术标准中制定
了点到多点协议
，采用了测距
、时间窗口授权
、光发射器
突发发射和关断等机制
，防止多个ONU在发送数据出现
冲突
。OLT为每个ONU分配了可以发送上行数据的时间
段
，只有在该时间段内
，指定的ONU才可以发送数据
。
2 流氓ONU类型及影响
由于PON系统在上行方向采用时分复用技术
，所有
ONU必须在OLT指定的时隙内发光才能使PON系统正
常工作
；不在OLT指定的时间段内发光的ONU
，如长发光
、
乱发光的ONU将造成上行信号冲突
，这类ONU统称为
流氓ONU
。根据流氓ONU的发光现象
，又可以分为以下几类
：
（1
） 长发光ONU
上电后在任意时刻一直保持发送光信号的ONU
。当
系统中存在长发光ONU时
，故障现象为一个PON端口
下仅有少量ONU可以正常注册
，或者多个ONU反复注册
。
（2
） 不在规定时间段发光的ONU
这种流氓ONU发送上行数据仍然受OLT控制
，但
其发光时间与OLT指定的时间不一致
。这种流氓ONU对
系统的影响相对较小
，不定时的影响同一个PON口下的
其他ONU
，导致其他用户网速下降
；流氓ONU自身的网
速一直受影响
。
（3
） 占用其他ONU的ONU ID/LLID的流氓ONU
这种流氓ONU发送上行数据仍然受OLT控制
，也
与OLT指定的时间一致
，但是会与同一个PON口下的其
他ONU在同一个时间段内发光
。这种流氓ONU产生原
因是
（以EPON系统为例
）：OLT为每个ONU分配唯
一的LLID
。OLT通过GATE帧向每个LLID分配不同的
上行时隙进行调度
，避免冲突
；OLT监测ONU状态
，当
OLT判断某个ONU不在线时
，回收LLID并分配给新上
线ONU
。在某些情况下原来的ONU a并不认为自己已经
下线
，而OLT又把该LLID分配给了新上线的ONU b
，
在OLT向ONU b分配上行时隙时
，ONU a会使用同样
的时隙发送上行数据
，a和
b
两个ONU的上行业务冲突
，
导致ONU b无法正常发送上行业务
。
这种流氓ONU只影响一个特定的正常ONU
，导致
一个用户网速异常
。
3 流氓ONU
的解决方案图1 PON技术原理图2 长发光流氓ONU对正常ONU的影响
图3 不在规定时间段发光的光流氓ONU对正常ONU的影响
图4 ID冲突的流氓ONU对正常ONU的影响
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用
2016.11·广东通信技术流氓ONU产生原因及解决方案
通过网管对ONU光功率和误码进行监测
，来检测系
统中是否存在流氓ONU
，并进行定位和隔离
。具体方案
如下
（以EPON系统为例
）：
（1
）在网管上建立ONU ID/LLID
、OLT接收ONU
的光功率
、ONU上行帧的误码周期监测任务
，并维护一
张对应关系表
（此表格应保存较长时间内曾经注册过的
ONU
），判断是否有流氓ONU产生
。
多次比较连续两个周期的数据
，每次比较的结果均出
现以下现象时可以判断ONU对应的PON端口下可能存
在流氓ONU
：
① 如LLID
、MAC地址无变化
，某个或多个ONU的
平均收光功率较上一周期有所提升
，且BIP编码错误值同
步提升
。
② 同一个PON口下多个ONU下线
，未下线的
ONU BIP编码错误数量有所上升
（2
）判断流氓ONU类型进行定位
当系统比较两个周期的数据
，出现只有一个ONU的
光功率增加且BIP编码错误帧数上升时
，可以判断此时有
强占LLID的流氓ONU存在
。系统根据表格可以定位到
被强占LLID的ONU
，强制正常ONU下线
，不回收这个
LLID正常ONU再次上线时
，OLT不会再将这个LLID分
配给正常ONU
；同时
，OLT将该LLID的上下行带宽均设
定为最小值
（64kbps
），以此强制用户手动重启ONU
。
当网管系统判定某个PON口下存在流氓ONU时
，
可以通过以下步骤判定流氓ONU的类型
：
① OLT发送PAUSE帧给所有ONU
，仅保持ONU
处于激活状态但不发送任何数据
。OLT在此时间段内采集
PON端口收到的发光功率
，如果光功率不为0
，则可以判
断此PON口下有长发光且不受OLT控制的流氓ONU存在
。
此类流氓ONU无法通过系统判断来定位
，应向外线工作人
员派工单
，通过逐个拔纤的方式来定位并隔离流氓ONU
；
如果在步骤①中PON口收到的光功率为0
，进入步骤②
。解决流氓ONU的思路主要有两种
：
3.1 通过对优化ONU ID/LLID的分配机制来防止流
氓ONU的产生
这种优化机制主要针对第3类强占ONU ID/LLID的
流氓ONU
，防止系统中的ONU ID/LLID
，其解决思路是
将PON系统在分配ONU ID/LLID时
，通过算法将ONU
的ONU ID/LLID散列到ONU ID/LLID允许的范围内
，具
体如下
（以EPON系统为例
）：
（1
）正常的EPON系统注册过程
：①OLT广播
GATE帧通知未注册ONU开窗时间
；②未注册ONU发
送REGISTER_REQ帧
，其中包含ONU的MAC地址
；
③OLT给ONU分配LLID
，并通过REGISTER帧通知该
ONU
，ONU确认完成注册
。
（2
）一般来说
，OLT会顺序分配LLID
，从OLT的
空闲LLID中选择最小的数值分配给新上线的ONU
。如果
这个LLID被类型3的流氓ONU使用
，就会出现LLID冲
突的情况
。
（3
）解决这种流氓ONU的思路是OLT不再顺序
分配LLID
。比如
：当未注册ONU发送的REGISTER_
REQ帧后
，OLT获取到ONU的MAC地址
；OLT通过哈
希算法计算出ONU的LLID值
（比如采用除数取余法
，
LLID=ONU_MAC_Address MOD P
（其中p=65536
），
如果计算出的LLID未被使用
，则分配给该ONU
；如果计
算出的LLID已被使用
，则二次探测法LLID LLID=ONU_
MAC_Address MOD P+1
，重新计算一个LLID
）。这样
可以避免数值小的LLID反复使用
，将LLID值较随机的
分布在0~65535这一区间内
，防止因ONU故障导致的
LLID重复导致的上行数据冲突问题
。
或者OLT建立一个ONU MAC地址
、LLID
、老化时
间的地址表
，当某个ONU下线时
，OLT并不马上回收对
应的LLID
，而是经过一个老化周期后再回收进行重新分配
。
3.2 加强对流氓ONU的检测
，进行定位和隔离LLIDONU MAC地址ONU状态剩余老化时间
13C970E1D51D8离线10 Days
24C9F084A262E在线未开始计时表1 MAC地址与LLID对应关系及老化时间LLIDONU MAC地址平均收光功率BIP编码错误帧数
13C970E1D51D8-26dBm3
24C9F084A262E-25dBm2表2 MAC地址与LLID对应关系及误码表
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