基于PON延距的高速报文获取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于PON延距的高速报文获取方法及系统，该方法步骤为：1）当PON系统中ONU向OLT发送串行的上行光信号、OLT向ONU发送串行的下行光信号时，分别转换为并行的电信号后输出；2）实时采集输出的并行电信号，将上行数据和下行数据分别输出至物理层进行编码，并转换回串行的光信号后分别发送至对应的OLT或ONU；同时复制一份采集得到的上行数据和下行数据进行转发；该系统包括用于信号转换的信号转换模块以及用于数据复制与转发的数据报文处理模块。本发明专利技术具体实现方法简单、稳定性高、数据处理性能高、资源消耗小、能够实现高速数据报文获取的同时延长数据传输距离，同时不影响光纤线路正常通信的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于PON延距的高速报文获取方法及系统
本专利技术涉及无源光网络技术，尤其涉及一种基于PON延距的高速报文获取方法及系统。
技术介绍
PON (Passive optical network,无源光纤网络)系统中包含多个作为PON终端设备的光网络单元(ONU, Optical Network Unit),以及作为PON局端设备的光线路终端(OLT, Optical Line Terminal)，ONU与OLT通过光纤网络连接。PON中延距与报文获取技术，是无源光网络监测技术中的一项重要技术，被广泛地应用于分布式实时控制系统、网络故障分析、入侵检测系统、网络监控系统、计算机取证系统等领域。其中延距技术为增长传输距离，同时不影响数据失真的技术；报文获取技术则是将数据复制一份送入内部逻辑进行处理，同时不影响原光纤线路的正常通信。要实现长距离PON的目标就是需要提供更远的接入范围，即需要提高传输距离。现有技术中，提高传输距离的方法主要包括减少线路插入损耗与色散的方法，以及在光纤线路中插入中继器来补偿光损耗的方法，而加入光中继器方法的实质就是使用光放大的手段来提高光功率的预算。光中继器方法中主要包括两类方案:光放大器和光电光再生放大器方案，其中光放大器方案是直接放大光信号，光电光再生放大器方案则是在电域对高速数字信号进行放大、整形和时钟提取。因此光电光再生放大器方案可以消除光信号由色散、噪声、信道间的串扰而产生的传输损耗，相比于光放大器方案能够进一步延长传输距离。如图1所示，数据报文获取系统的接入方式，使用PC机作为平台，同时将PC机以监听模式并接到被审计的网络上，数据获取系统安装在PC机上，监控网络流量并获取网络流量进行分析。传统基于硬件的数据获取技术中，都是采用桥接方式，对下模拟0LT，对上模拟0NU，在OLT和ONU之间通过标准以太网连接，通过侦听以太网的方式获取报文，这种方式实现较为复杂，系统代价比较高，由于系统复杂还带来了一定的稳定性问题。传统基于软件处理方式的数据报文获取系统也最多只能支持0C-12/622Mbps的数据流处理，若同时进行业务流过滤、数据流统计、协议分析时，将严重影响处理的性能。随着网络规模的快速增大、对带宽的需求急速增加，简单地依靠微处理器的软件处理方式已无法满足需求。传统数据报文获取技术中，系统的瓶颈主要包括系统调用、数据拷贝和内核中断处理三个方面。其中数据拷贝方面，由于网卡本身的接受能力限制以及存在上层逻辑对数据处理造成的延时，网络数据从网卡拷贝到内存再拷贝到数据缓冲区的过程中会导致丢失存放获取报文的数据缓冲包；另外，数据从内核态向用户态拷贝需要消耗非常多的CPU资源，从而影响系统的整体性能。如传统的Libpcap从网卡抓包到应用程序过程中数据包需要经历三次拷贝，这三次拷贝需要消耗较大的资源。内核中断处理方面，若在每秒钟流量达到十几万PPS的大流量下，峰值可以达到几十万、上百万PPS的数据包，且每发来一个包就产生一次中断，每次中断的现场处理和切换上下文平均则需要消耗至少三个CPU周期系统，对抓包平台来说其资源的消耗也过大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现方法简单、成本低廉、稳定性高、数据处理性能高、资源消耗小、实现高速数据报文获取且能够延长数据传输距离，同时不影响光纤线路正常通信的基于PON延距的高速报文获取方法及系统。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为: 一种基于PON延距的闻速报文获取方法,具体实施步骤为: 1)当PON系统中ONU向OLT发送串行的上行光信号、OLT向ONU发送串行的下行光信号时，分别将所述上行光信号、所述下行光信号转换为并行的电信号并输出； 2)实时采集所述步骤I)输出的并行电信号，得到上行数据和下行数据，将所述上行数据和下行数据分别输出至物理层进行编码，并转换回串行的光信号后分别发送至对应的OLT或ONU ;同时复制一份采集得到的上行数据和下行数据进行转发，获取数据报文。作为本专利技术方法的进一步改进:所述步骤2)采用可编程逻辑芯片实现。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤2)中复制一份采集得到的上行数据和下行数据进行转发的具体实施步骤为: 2.1)在复制的上行数据中提取加密密钥，根据所述加密密钥对复制得到的下行数据进行解密，输出解密后的下行明文数据； 2.2)对所述下行明文数据和所述上行数据分别进行过滤，得到过滤后的下行数据、上行数据； 2.3)对所述过滤后的下行数据、上行数据进行数据校验，并将校验后的上行数据、下行数据进行合并后转发输出，获取数据报文。作为本专利技术方法的进一步改进:所述步骤2.1)中下行数据的加密解密采用三重搅动算法。一种基于PON延距的高速报文获取系统，包括: 信号转换模块，用于当PON系统中ONU向OLT发送串行的上行光信号、OLT向ONU发送串行的下行光信号时，分别将上行光信号、下行光信号转换为并行的电信号并输出； 数据报文处理模块，用于实时采集所述信号转换模块输出的并行电信号，得到上行数据和下行数据，将所述上行数据和下行数据分别输出至物理层进行编码，并转换回串行的光信号后分别发送至对应的OLT或ONU ;同时复制一份采集得到的上行数据和下行数据进行转发，获取数据报文。作为本专利技术装置的进一步改进:所述信号转换模块包括第一转换单元和第二转换单元，所述第一转换单元和所述第二转换单元分别接收OLT发送的串行的下行光信号、ONU发送的串行的上行光信号，转换为并行电信号后输出至数据报文处理模块。作为本专利技术装置的进一步改进:所述数据报文处理模块包括数据采集单元、数据报文传输单元和数据报文获取单元；所述数据采集单元实时采集信号转换模块输出的并行的电信号，输出上行数据和下行数据；所述数据报文传输单元将所述上行数据和下行数据输出至物理层进行编码后转换回串行的光信号，分别发送至对应的OLT或ONU ;所述数据报文获取单元复制一份数据采集单元输出的上行数据和下行数据进行转发，获取数据报文。作为本专利技术装置的进一步改进:所述数据报文传输单元包括信号发送子单元、物理层编码子单元以及数据转换子单元；所述信号发送子单元将数据采集单元输出的上行数据、下行数据分别发送至物理层编码子单元进行物理层编码，编码后数据经过数据转换子单元转换回串行的光信号，分别发送给对应的OLT或ONU。作为本专利技术装置的进一步改进:所述数据报文获取单元包括数据复制子单元、力口解密子单元、数据分析处理子单元以及数据转发子单元；所述数据复制子单元复制一份数据采集单元输出的上行数据和下行数据，复制的下行数据经过数据加解密子单元进行解密，输出下行明文数据；复制的上行数据、所述下行明文数据经过数据分析处理子单元进行过滤、数据校验处理后将数据合并，通过数据转发子单元进行转发输出。作为本专利技术装置的进一步改进:还包括分别与信号转换模块和数据报文处理模块连接的检测控制模块，控制所述上行光信号工作在突发模式。与现有技术相比，本专利技术的优点在于: (I)本专利技术采用数据复制及转发方法实现高速报文数据的获取，并结合光-电-光放大数据传输方案延长数据的传输距离，实现稳定性高、资源消耗小的高速数据报文的获取，同时延长传输距离，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PON延距的高速报文获取方法，其特征在于，具体实施步骤为：1）当PON系统中ONU向OLT发送串行的上行光信号、OLT向ONU发送串行的下行光信号时，分别将所述上行光信号、所述下行光信号转换为并行的电信号并输出；2）实时采集所述步骤1）输出的并行电信号，得到上行数据和下行数据，将所述上行数据和下行数据分别输出至物理层进行编码，并转换回串行的光信号后分别发送至对应的OLT或ONU；同时复制一份采集得到的上行数据和下行数据进行转发，获取数据报文。

【技术特征摘要】
1.一种基于PON延距的高速报文获取方法，其特征在于，具体实施步骤为: 1)当PON系统中ONU向OLT发送串行的上行光信号、OLT向ONU发送串行的下行光信号时，分别将所述上行光信号、所述下行光信号转换为并行的电信号并输出； 2)实时采集所述步骤I)输出的并行电信号，得到上行数据和下行数据，将所述上行数据和下行数据分别输出至物理层进行编码，并转换回串行的光信号后分别发送至对应的OLT或ONU ;同时复制一份采集得到的上行数据和下行数据进行转发，获取数据报文。2.根据权利要求1所述的基于PON延距的高速报文获取方法，其特征在于，所述步骤2)采用可编程逻辑芯片实现。3.根据权利要求1或2所述的基于PON延距的高速报文获取方法，其特征在于，所述步骤2)中复制一份采集得到的上行数据和下行数据进行转发的具体实施步骤为: 2.1)在复制的上行数据中提取加密密钥，根据所述加密密钥对复制得到的下行数据进行解密，输出解密后的下行明文数据； 2.2)对所述下行明 文数据和所述上行数据分别进行过滤，得到过滤后的下行数据、上行数据； 2.3)对所述过滤后的下行数据、上行数据进行数据校验，并将校验后的上行数据、下行数据进行合并后转发输出，获取数据报文。4.根据权利要求3所述的基于PON延距的高速报文获取方法，其特征在于，所述步骤2.1)中下行数据的加密解密采用三重搅动算法。5.一种基于PON延距的高速报文获取系统，其特征在于，包括: 信号转换模块(1)，用于当PON系统中ONU向OLT发送串行的上行光信号、OLT向ONU发送串行的下行光信号时，分别将上行光信号、下行光信号转换为并行的电信号并输出； 数据报文处理模块(2)，用于实时采集所述信号转换模块(I)输出的并行电信号，得到上行数据和下行数据，将所述上行数据和下行数据分别输出至物理层进行编码，并转换回串行的光信号后分别发送至对应的OLT或ONU ;同时复制一份采集得到的上行数据和下行数据进行转发，获取数据报文。6.根据权利要求5所述的基于PON延距的高速报文获取系统，其特征在于:所述信号转换模块(I)包括第一转换单元(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曙晖，赵国鸿，周滔顺，王金明，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43