專利名稱：千兆比特以太網epon中對catv業(yè)務進行控制的一種方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖通信領域，尤其涉及一種在千兆比特以太網的無源光網絡(EPON)中對用戶有線電視(CATV)業(yè)務進行控制的方法和裝置。
背景技術：
以太網具有技術成熟，價格低廉，操作簡單，便于維護等許多優(yōu)點，從誕生之日起至今，已經在局域網(LAN)技術中占據了絕對統(tǒng)治地位。隨著千兆以太網和10G以太網標準的推出，以太網在帶寬能力，以及對業(yè)務服務質量(QoS)保障等方面都有了質的飛越。以太網正從LAN逐漸進入了城域網(MAN)和廣域網(WAN)。而千兆以太網無源光網絡(EPON)由于可以做到與大量采用以太網技術的企業(yè)局域網以及新興的基于以太網的城域網和廣域網進行無縫連接，因此在接入網領域內是一項非常具有吸引力的技術。EPON與寬帶PON(BPON)相比而言，能提供更高的帶寬；與吉比特能力PON(GPON)相比而言，EPON具有相當?shù)某杀緝?yōu)勢。尤其適合于廣大的家庭用戶，是實現(xiàn)光纖到戶(FTTH)的一個非常好的解決方案。
EPON由位于局端的光線路終端(OLT)和若干個位于遠端的光網絡單元(ONU)組成。OLT和ONU之間由無源光分配網(ODN)連接。EPON采用點到多點(P2MP)拓撲結構，見圖1。由于ODN的無源的特點，在下行方向上(從OLT到ONU)，從OLT發(fā)出的所有的信號將到達所有的ONU。由ONU篩選出屬于自己的包，丟棄其它的包?？梢奅PON在下行方向上，本質上是廣播媒質。
目前，在家庭網絡應用中，有線電視(CATV)是相當重要的一項業(yè)務。而EPON的廣播特點，是非常適合于在其中開展這項業(yè)務的?！叭W合一”的應用也是EPON的優(yōu)勢之一。只需要鋪設光纖，就可以滿足用戶在家上網，打電話以及看電視的生活和娛樂需求。不再需要象以前那樣，單獨為每一個業(yè)務敷設不同的網絡和線路。當前普遍采用單纖3波的方式在EPON中支持CATV業(yè)務。3波指的是1310nm，1490nm和1550nm波長，分別用于傳輸上行用戶數(shù)據，下行用戶數(shù)據和CATV業(yè)務。如圖1所示。
EPON的標準化由最后一英里以太網聯(lián)盟(EFMA)制定，并于2004年被IEEE批準，作為802.3的補充，正式命名為IEEE802.3ah-2004。在EPON標準中，為了實現(xiàn)對ONU的集中管理，詳細地定義了OLT與ONU之間的多點控制協(xié)議(MPCP)，以及操作管理和維護(OAM)功能。OLT可以通過MPCP控制ONU的發(fā)現(xiàn)注冊，實現(xiàn)對上行流量的管理和帶寬的分配。EPON中的OAM功能也提供了簡單的故障檢測和上報機制。
然而，CATV信號是通過稀疏波分復用(CWDMA)技術，疊加在EPON中傳輸?shù)摹，F(xiàn)有的EPON標準中也沒有提及如何通過OLT對于遠端的CATV模塊進行控制。也就是說，CATV業(yè)務在EPON中是完全不可控的。由于EPON的下行廣播特點，用戶只要購買了安裝有CATV模塊的ONU，他只需要交付上網或者電話的費用，就可以“免費”地收看電視。對于惡意拖欠CATV費的用戶，運營商或者有線電視公司只能派人到用戶家拆除ONU中的CATV模塊(不能切斷到用戶家的光纖，因為這樣會影響到數(shù)據業(yè)務和電話業(yè)務，也許用戶并不拖欠這兩種業(yè)務的費用)。當用戶交清欠費后，又需要派人到用戶家安裝上CATV模塊。這勢必會增加運營商或有線電視公司的運營和維護成本。而且從拆除到重新安裝，肯定需要一個較長的時間。更重要的是，由于要拆除ONU中的CATV模塊(而ONU很可能是用戶購買的設備)，很有可能會帶來許多的導致法律糾紛的經濟問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種EPON中對用戶CATV業(yè)務進行控制的方法和裝置。使得運營商或有線電視商可以通過網管系統(tǒng)或位于局端的OLT對用戶CATV業(yè)務的開通和維護進行集中管理。當用戶欠費時，不再需要派人員到用戶家中，只需要通過在局端網管上設置一個命令，就可以切斷到該用戶家的CATV信號。當用戶將費用交清后，也是只需通過一個命令就可以立即為用戶再次開通CATV業(yè)務。
為了達到上述目的，有兩個技術問題需要解決1)EPON遠端控制芯片(下面簡稱ONU芯片)對CATV模塊的控制具有CATV功能的EPON系統(tǒng)，在ONU側增加了CATV和CATV供電兩個模塊，CATV模塊主要完成CATV光信號的接收、光電轉換和CATV模擬信號的輸出。供電模塊與ONU供電模塊相互獨立，負責CATV模塊電壓的供應。
為了使得運營商或者有線電視服務提供商能夠過EPON系統(tǒng)局端網管在不影響EPON系統(tǒng)工作的同時對CATV功能進行控制，就必須在ONU芯片與CATV供電模塊或CATV模塊之間增加控制信號。
2)局端管理如前所述，現(xiàn)在的模擬電視信號在EPON中與數(shù)據或其它業(yè)務是共網傳輸?shù)?。EPON標準中沒有涉及到如何通過EPON的局端網管來控制CATV業(yè)務。因此必須定義一套內部協(xié)議來實現(xiàn)通過遠端ONU芯片來控制CATV業(yè)務的功能。在OLT設備的軟件中，也必須有CATV控制功能。
為了解決上述兩個技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案。采用一種在EPON中對用戶CATV業(yè)務進行控制的裝置，其包括光網絡單元(ONU)，具有對CATV供電模塊的開關進行控制的控制接口；位于ONU側的CATV模塊，該CATV模塊由CATV光信號接收單元、光電轉換單元和CATV模擬信號輸出單元組成；位于ONU側并向CATV模塊提供電壓的CATV供電模塊；以及光線路終端(OLT)，具有CATV控制模塊，通過與ONU進行通信進而控制CATV供電模塊的開關。其中，利用ONU遠端芯片的GPIO管腳，對CATV的供電模塊進行控制。通過遠端芯片的GPIO管腳輸出高電平或者低電平來控制CATV電源模塊的開關，如圖2所示。GPIO接口為ONU核心芯片提供的控制接口，OLT可以通過OAM消息對其進行控制。對于CATV供電模塊，我們選擇具有關斷功能的芯片。其控制接口SHDN在低電平時開啟CATV供電模塊，VCC輸出電壓；在高電平時關閉CATV供電模塊。(雖然本發(fā)明中列舉的是在GPIO管腳輸出高電平時電源模塊關閉的例子，但是此方案也可適用于相反的情況，即GPIO管腳輸出低電平時電源模塊關閉)CATV供電模塊的控制接口SHDN與ONU核心芯片的GPIO相連，從而可以方便的對CATV供電模塊進行控制，進而對CATV模塊進行控制。
定義ONU芯片的一個GPIO管腳為輸出管腳，稱之為CATVCTL管腳。在正常工作情況下，CATVCTL管腳輸出低電平，CATV供電模塊能夠正常輸出CATV模塊所需要的電源。當OLT設備軟件初始化后，將會創(chuàng)建一個CATV控制模塊。該模塊將根據網管命令向ONU下發(fā)關閉CATV或開啟CATV的消息。
可以使用上述裝置在EPON中對用戶的CATV業(yè)務進行控制，具體步驟如下A、當用戶開啟ONU時，OLT發(fā)現(xiàn)該ONU；B、OLT查詢相關記錄，確定該ONU用戶的繳費情況；C、OLT中的CATV控制模塊通知ONU；ONU通過控制CATV供電模塊的開啟或關閉，最終實現(xiàn)對CATV業(yè)務的控制。
其中，網絡管理員可以通過網管系統(tǒng)下達關斷ONU的CATV功能的命令，OLT上的CATV控制模塊通過內部OAM消息，將該命令下達給ONU。CATVCTL管腳輸出電平變?yōu)楦撸珻ATV供電模塊被關斷，不再為CATV模塊供電，這個用戶家的CATV業(yè)務就被關斷。
當網管人員再下發(fā)一個開通CATV業(yè)務的命令時，ONU核心芯片同樣會收到OLT中CATV控制模塊的命令，并且CATVCTL管腳輸出電平將重新變?yōu)榈碗娖剑珻ATV供電模塊恢復為CATV模塊供電。
CATV控制模塊根據網管下達的命令給ONU發(fā)送開啟或者關閉CATV的命令。當ONU發(fā)現(xiàn)處理模塊發(fā)現(xiàn)有ONU上電注冊后，也會通知CATV控制模塊。CATV控制模塊將判斷這個ONU屬于欠費用戶或者是不欠費用戶，然后給ONU下達相應的命令。
當前CATV業(yè)務是疊加在EPON網絡中傳輸?shù)摹ｋm然通過EPON，可以為用戶提供數(shù)據，語音和CATV等業(yè)務，但是還只能對用戶的數(shù)據和語音業(yè)務做到集中管理，而CATV業(yè)務根本不可控。也就是說，雖然CATV和數(shù)據及語音都是在同一個物理網絡中傳輸。但是從網管的角度來看，CATV網和EPON仍然是兩個獨立的網絡，還不是真正的“三網合一”。
而本發(fā)明所提出的在EPON中對用戶CATV業(yè)務進行控制的方法和裝置。便于運營商或有線電視商可以通過網管系統(tǒng)或位于局端的OLT集中控制用戶的CATV業(yè)務的開通和維護。實現(xiàn)真正的“三網合一”。當用戶欠費時，不再需要派人員到用戶家中，只需要通過在局端網管上設置一個命令，就可以切斷到該用戶家的CATV信號。當用戶將費用交清后，也是只需通過一個命令就可以立即為用戶再次開通CATV業(yè)務。不但節(jié)省了運營商或有線電視公司的運營和維護費用，同時也提高了服務的效率，縮短了為用戶重新開通業(yè)務的時間。從而獲得更高的用戶滿意度。另外，本發(fā)明采用遠端芯片的GPIO管腳，對CATV的模塊進行控制，比采用處理器等外加電路控制CATV模塊的方式，有效的降低了成本，減少故障率，為大規(guī)模應用提供了良好基礎。


圖1是實現(xiàn)“三網合一”的EPON系統(tǒng)圖；圖2是本發(fā)明中具有CATV控制功能的ONU結構圖；圖3是OLT設備中與CATV控制相關的功能模塊示意圖；圖4是OLT實現(xiàn)CATV控制的方法流程圖；圖5(即圖5.1、5.2、5.3、5.4)是CATVCTL信號與VCC信號時序圖；圖6是使用本發(fā)明裝置的小區(qū)實施案例示意圖。
具體實施例方式
圖1所示的具有CATV控制功能的ONU是本發(fā)明的實施例之一，它由光網絡單元(ONU)、位于ONU側的CATV模塊和位于ONU側并向CATV模塊提供電壓的CATV供電模塊組成。其中，ONU具有對CATV供電模塊的開關進行控制的控制接口，我們定義ONU芯片的一個GPIO管腳，即CATVCTL管腳為該控制接口，通過GPIO管腳輸出高電平或者低電平來控制CATV電源模塊的開關。CATV模塊由CATV光信號接收單元、光電轉換單元和CATV模擬信號輸出單元組成，實現(xiàn)對CATV信號的接收和處理。而與CATV模塊相連的CATV供電模塊則負責向CATV模塊提供電壓，我們選擇具有關斷功能的芯片作為CATV供電模塊。其控制接口SHDN與ONU核心芯片的GPIO相連，在GPIO管腳輸出低電平時SHDN模塊開啟電路，VCC輸出電壓，向CATV模塊供電；在GPIO管腳輸出高電平時則關閉電路，停止向CATV模塊供電。
位于局端的光線路終端(OLT)通過與ONU進行通信控制CATV供電模塊的開啟或關閉，從而實現(xiàn)對用戶CATV業(yè)務的控制。該OLT由網管接口模塊、ONU發(fā)現(xiàn)處理模塊和CATV控制模塊組成。
當用戶開啟ONU時，OLT通過ONU發(fā)現(xiàn)處理模塊發(fā)現(xiàn)該ONU，并對相應的繳費情況記錄進行查詢，如果該ONU用戶不欠費，OLT設備上的CATV控制模塊通過內部OAM消息通知ONU核心芯片GPIO接口輸出低電平，CATV供電模塊輸出電壓，用戶CATV模塊正常工作。如果該用戶為欠費用戶，則OLT設備上的CATV控制模塊將通知ONU核心芯片GPIO接口輸出高電平，CATV供電模塊關閉，用戶CATV模塊停止工作。當用戶發(fā)生非法使用CATV信號時，供應商通過EPON局端網管下達關閉指令，OLT上的CATV控制模塊將向ONU核心芯片發(fā)送關閉CATV功能的命令。ONU核心芯片GPIO接口輸出電平變?yōu)楦唠娖?，CATV供電模塊關閉，用戶CATV模塊停止工作。當用戶費用交清后，OLT上的CATV控制模塊將向ONU核心芯片發(fā)送重新開啟用戶CATV功能的命令。ONU核心芯片GPIO接口輸出電平變?yōu)榈碗娖?，CATV供電模塊重新開啟，用戶CATV模塊正常工作。
圖4為OLT實現(xiàn)CATV控制的方法流程圖。該流程分為3部分ONU開啟；用戶欠費后關斷CATV；用戶交付費用后重新開啟CATV。
①ONU開啟當用戶開啟ONU時，OLT將通過MPCP過程發(fā)現(xiàn)該ONU。如果該ONU用戶不欠費，OLT設備上的CATV控制模塊將通知ONU核心芯片GPIO接口輸出低電平，CATV供電模塊輸出電壓，用戶CATV模塊正常工作。如果該用戶為欠費用戶，則OLT設備上的CATV控制模塊將通知ONU核心芯片GPIO接口輸出高電平，CATV供電模塊關閉，用戶CATV模塊停止工作。
②CATV關斷當用戶發(fā)生非法使用CATV信號時，供應商通過EPON局端網管下達關閉指令，OLT上的CATV控制模塊將向ONU核心芯片發(fā)送關閉CATV功能的命令。ONU核心芯片GPIO接口輸出電平變?yōu)楦唠娖?，CATV供電模塊關閉，用戶CATV模塊停止工作。
③CATV重新開啟當用戶費用交清后，OLT上的CATV控制模塊將向ONU核心芯片發(fā)送重新開啟用戶CATV功能的命令。ONU核心芯片GPIO接口輸出電平變?yōu)榈碗娖剑珻ATV供電模塊重新開啟，用戶CATV模塊正常工作。
在上面的方法中，CATVCTL信號與VCC信號的時序相呼應a)ONU啟動時，CATVCLT為高，如果用戶沒有欠費，ONU收到CATV控制模塊開啟指令，CATVCLT變?yōu)榈碗娖?，VCC輸出為高電平。如圖5.1所示。
b)ONU啟動時，CATVCLT為高，如果用戶欠費，ONU收到CATV控制模塊關斷指令，CATVCLT保持高電平，VCC輸出為低電平。如圖5.2所示。
c)當用戶發(fā)生非法使用CATV信號時，ONU收到CATV控制模塊關斷指令，CATVCLT變?yōu)楦唠娖?，VCC輸出為低電平。如圖5.3所示。
d)當用戶費用交清后，ONU收到CATV控制模塊關開啟指令，CATVCLT變?yōu)榈碗娖剑琕CC輸出為高電平。如圖5.4所示。
圖6為根據本發(fā)明使用烽火公司的EPON設備在某小區(qū)中實施多業(yè)務接入的案例。其中AN5116-01為局端設備，位于小區(qū)機房內，AN5006-05為遠端設備，位于用戶家中，可為用戶提供上網，電話，CATV，IPTV等業(yè)務。ANM2000為網管系統(tǒng)，也位于機房中。
該網絡由小區(qū)的駐地網運營商負責建設。當用戶安申請安裝后，小區(qū)駐地網運營商將ONU安裝到用戶家中。此時用戶家中所有業(yè)務都為開通狀態(tài)。由于用戶的上網以及電話業(yè)務與CATV業(yè)務采取的是分開交費的方式，在運行了一段時間后，可能會出現(xiàn)用戶惡意欠交CATV費用的情況。工作人員就可以直接在位于機房中的ANM2000系統(tǒng)上，將該用戶的CATV業(yè)務去使能。當用戶交清費用后，再通過ANM2000系統(tǒng)下命令，將用戶的CATV業(yè)務再次開通。
上述實施例僅僅是示例性的，本領域技術人員應當清楚，不脫離本發(fā)明的精神和范圍，可以對本發(fā)明進行修改和變化。本發(fā)明的范圍由所附的權利要求來定義。
權利要求
1.一種在以太網無源光網絡(EPON)中對用戶有線電視(CATV)業(yè)務進行控制的裝置，包括光網絡單元(ONU)，該設備具有對CATV供電模塊的開關進行控制的控制接口；位于ONU側的CATV模塊，該CATV模塊由CATV光信號接收單元、光電轉換單元和CATV模擬信號輸出單元組成；位于ONU側并向CATV模塊提供電壓的CATV供電模塊；以及光線路終端(OLT)，該設備具有CATV控制模塊，通過與ONU進行通信進而控制CATV供電模塊的開關。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于通過ONU的GPIO管腳輸出高電平或者低電平來控制CATV供電模塊的開關。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于網絡管理員可以通過OLT中的CATV控制模塊向ONU下達開啟或關閉CATV的控制命令。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于OLT中的CATV控制模塊通過內部OAM消息向ONU下達開啟或關閉CATV的控制命令。
5.一種在EPON中對用戶CATV業(yè)務進行控制的方法，包括以下步驟A、當用戶開啟ONU時，OLT發(fā)現(xiàn)該ONU；B、OLT查詢相關記錄，確定該ONU用戶的繳費情況；C、OLT中的CATV控制模塊通知ONU；ONU通過控制CATV供電模塊的開啟或關閉，最終實現(xiàn)對CATV業(yè)務的控制。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于在步驟C中，如果用戶不欠費，則OLT控制開啟CATV業(yè)務，如果用戶欠費，則關閉該用戶的CATV業(yè)務。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于當步驟C中OLT關閉了用戶的CATV業(yè)務之后，如果用戶費用交清，則OLT中的CATV控制模塊向ONU發(fā)送重新開啟用戶CATV功能的命令，重新開啟該用戶的CATV業(yè)務。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于通過ONU的GPIO管腳輸出高電平或者低電平來控制CATV供電模塊的開關。
9.如權利要求5所述的方法，其特征在于網絡管理員可以通過OLT中的CATV控制模塊向ONU下達開啟或關閉CATV的控制命令。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在以太網無源光網絡(EPON)中對用戶有線電視(CATV)業(yè)務進行控制的方法和裝置。光線路終端(OLT)中的CATV控制模塊通過與光網絡單元(ONU)進行通信，控制ONU的控制接口，進而控制與ONU控制接口相連的CATV供電模塊的開啟或關閉，最終實現(xiàn)對CATV業(yè)務的控制。
文檔編號H04L12/24GK1885944SQ200610086849
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月21日 優(yōu)先權日2006年6月21日
發(fā)明者楊柳, 王慶, 侯景元, 沈羽綸, 葉立生, 蔡斌, 王國鋒 申請人:烽火通信科技股份有限公司