CN101001116B - 一种实现虚拟复用段环保护的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在光纤网络中借助常规APS倒换原理，实现虚拟复用段环保护的方法，进行虚拟环的逻辑通道的划分，在一个复用段保护倒转环中，根据需要将主环的一部分时隙划分为工作时隙，另一部分为保护时隙，分别对主环和虚拟子环进行告警采集和传递，在故障下，根据提取的虚拟线路的APS字节运行保护倒转协议，虚拟线路的APS字节被映射/解映射到主环的开销字节流中。该方法可以较好的解决现有技术中存在的多种缺陷，更加灵活有效的实现光网络中的虚拟复用段环保护。

Description

一种实现虚拟复用段环保护的方法

技术领域

本发明涉及一种用于光纤通信系统中的虚拟环保护方法，尤其涉及一种实现虚拟复用段环保护的方法。

背景技术

随着光纤通信技术的快速发展，光纤网络的自愈保护能力也显得越来越重要。根据ITU-T建议以及相关草案，光网络的保护方法主要有波长通道保护、光复用段共享保护以及子网连接保护等方式。其中，光复用段共享保护的基本原理是通过传送倒换消息来实现协议倒换功能。

在目前的光纤通信系统中，MSTP网络具有较强的自愈(Self-healing)能力，支持线路保护倒换(如线路1:1、线路1+1保护)和环形网保护倒换(如二纤单向1+1保护倒换、二纤双向1+1保护倒换、二纤双向1:1保护倒换、二纤双向M:N保护倒换、二纤单向通道倒换、二纤单向复用段倒换、二纤双向复用段倒换、四纤双向复用段倒换)。通常情况下，通道倒换环主要工作在单向二纤方式，而复用段环主要是双向二纤或四纤方式。在组网拓扑复杂的网络中，如相交环中，往往是多种组网方式的混合应用。

近年来，由于MSTP网络的大规模建设，特别是在城域网中，有些网络拓扑中出现了基础设施建设跟进速度滞后的局面，导致同一对光纤中重叠有两个及两个以上的环形网的逻辑通道，即所谓的“虚拟环”。

例如，在实用化的组网结构中，往往会出现如图1所示的拓扑结构。主环线路速率可以是STM64环，也可以为STM16环，这里为了描述方便，以STM64环为例。如果需要在节点1与节点4之间建立一条业务，或者在STM64环内的其他节点，有一条到节点4的业务，而且节点1与节点4之间只有一对光纤相连，无法配置网络保护。一旦此光纤断掉，此类业务就会中断。实际上，在节点1、节点2、节点3和节点4等四个节点之间均有光纤连接，在物理结构上，已经构成了一个环形拓扑结构。它与普通环形网的差别在于，节点1与节点2之间的光纤已经被STM64环占用。

当引入“虚拟环”的概念时，节点1、节点2、节点3和节点4等四个节点就构成了逻辑上的环形结构，而且是两个环，其中有一段光纤被两个环共享。如图2所示：此时将主环STM64环的部分通道看成是子环STM16环的逻辑通道，节点1与节点2之间的光纤成了主环和子环的“共享光纤”。由于通道保护环不涉及到APS协议支持，只需要源端“并发”，宿端“选收”动作即可以实现快速倒换，业务瞬断时间通常可少于30ms，相对易于实现。目前普遍采用如下两种方式实现“虚拟环”保护：

1)主环为复用段保护倒换(MSP)环，主环光路上的部分VC4时隙作为虚拟的通道保护倒换(PP)子环逻辑通道；

2)主环为通道保护倒换(PP)环，主环光路上的部分VC4时隙作为虚拟的通道保护倒换(PP)子环逻辑通道。

在子环业务分布较为集中时，通道保护倒换环方式最为经济，上述保护能够很好地满足组网安全性和经济性要求。而当子环业务量分布均匀时，复用段保护倒换环最为经济，因此本发明将给出一种更加灵活高效的虚拟复用段保护倒换环技术。

发明内容

本发明目的在于提供一种实现虚拟复用段环保护的方法，该方法借助常规的APS倒换原理，实现虚拟复用段环保护，适应了虚拟环的拓扑结构，满足环网倒换的标准要求。

本发明提供的一种在光纤网络中实现虚拟复用段环保护的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

a、进行虚拟环的逻辑通道的划分，在一个复用段保护倒转环中，根据需要将主环的一部分时隙划分为工作时隙，另一部分为保护时隙；

b、分别对主环和虚拟子环进行告警采集和传递；

c、在故障下运行保护倒转协议，提取虚拟线路的APS字节，并将其映射/解映射到主环的开销字节流中。

上述步骤a中虚拟环的逻辑通道只能在主环的工作时隙中分配，虚拟复用段保护子环的所有时隙必须占用主环的主用时隙。

对于STM64主环，其APS字节即为STM64帧结构中的K1、K2字节，另外两个STM16(或STM4)虚拟环的APS字节，分别占用另外两个相应的空闲开销位置。所述空闲开销位置的选取可以根据需要而定，为了简便起见，下面我们均以两个虚拟环(STM16环或STM4环)的APS字节分别占用第17个STM1和33个STM1的相应开销位置为例。

在STM16虚拟复用段保护倒换环内，按照一般复用段保护倒换环的设计习惯，将前8个VC4定义为工作时隙，后8个定义为保护时隙，其倒换规则与一般复用段保护倒换环完全一样。

步骤b中在主环光线路接受方向上，主环光线路接口模块内的段层告警监视器将主环光线路告警随提取的APS字节传递给APS处理器；同时，虚拟环的光线路接口模块内的段层告警监视器将虚拟环光线路告警随提取的APS字节传递给各自的APS处理器。

步骤c中，在共用节点的西向下话方向上，主环光线路接口模块内的段开销处理器需要将1#STM1、17#STM1、33#STM1的APS字节提取出来，传递给APS处理器的接收端，在发送方向上，APS处理器将1#STM1的APS字节处理结果送给节点的东向主环光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到东向的主环帧结构中的1#STM1的APS字节位置；将17#STM1的APS字节处理结果送给第一个虚拟环的光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到虚拟环帧结构中的1#STM1的APS字节位置；将33#STM1的APS字节处理结果送给第二个虚拟环的光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到虚拟环帧结构中的1#STM1的APS字节位置。

本发明所述的在光纤网络中实现虚拟复用段环保护的方法，其特征在于在主环为STM64复用段保护倒换环的情况下，可以是一个虚拟的STM16复用段保护倒换环和一个虚拟的STM4复用段保护倒换环的混合，由于两类接口的VC4带宽不同，各自占用主环的逻辑通道数不同，STM16环占用16个VC4通道；STM4环占用4个VC4通道。另外，两个虚拟环在STM64环中的逻辑通道的起始点不同，第一个环的起始点为1#VC4，第二个环的起始点为17#VC4。

当共享光纤段被一个或一个以上节点隔离时，节点A与节点B之间的共享光纤被节点a和节点b两个节点隔离，这两个节点除了属于主速率复用段保护倒换环以外，同时属于虚拟的子速率复用段保护倒换环，都需要分配节点号。

有益效果

复用段保护倒换环需要APS协议处理器支持，主要包含光线路接口模块内的段层告警监视器、光线路接口模块内的段开销处理器、交叉连接模块内的APS协议处理器，一般的复用段保护倒换环均包含上述处理模块。对于虚拟复用段保护倒换环，我们要解决的关键技术问题：

1)虚拟线路的告警采集与传递。如图2中的节点1，除了需要将主环中的线路告警传递给APS协议处理器外，还要将子环中的线路告警传递给APS协议处理器，作为触发虚拟子环APS保护倒换的条件；

2)虚拟线路的APS字节提取、插入。如图2中的节点1，除了需要主速率接口单元(一般为帧处理器)处理主环中的APS字节外，还需要子速率接口单元(一般为帧处理器)处理子环中的APS字节；

3)虚拟子环中的APS字节如何映射/解映射到主环的开销字节流中；

4)通道划分。即在满足生存性和保护倒换标准的基础上，如何从主环的物理通道划分一部分出来作为子环的逻辑通道。

附图说明

图1为非常规的二纤环网络拓扑图；

图2为虚拟环网络拓扑图；

图3为子速率复用段保护倒环虚拟主速率复用段保护环；

图4为跨节点子速率复用段保护倒环虚拟主速率复用段保护环。

具体实施方式

考虑到现有网络中较多使用二纤双向复用段保护倒换环，以“虚拟二纤双向复用段保护倒换环”为例具体说明，其他类型的虚拟复用段保护倒换环可以借鉴本说明。

1)关于虚拟环的逻辑通道的划分：在二纤双向复用段保护倒换环中，单方向上只用一半时隙为工作时隙，另一半为保护时隙。具体来说，对于一个STM64复用段保护倒换环，在一个方向上(如图3中节点A的西向)最多只有32个VC4工作时隙(即：64/2＝32)，习惯上认为STM64帧结构中1#～32#个VC4时隙为工作时隙，33#～64#个VC4时隙为备用时隙，虚拟环的逻辑通道只能在主环的工作时隙中分配，主要理由如下：

由于主环的备用时隙是属于整个复用段保护倒换环共享，供主环其他位置发生故障时使用，一旦主环发生了故障(如图3中的节点A和节点C之间断纤)，那么主环的所有备用时隙就可能会全部被占用；此时如果虚拟环也有一处发生故障(如图3中的节点B和节点D之间断纤)，那么它的备用时隙将无法在主环的A、B两点间直通过去。因此，在划分逻辑通道时，虚拟复用段保护子环的所有时隙(包含工作时隙和保护时隙)必须占用主环的主用时隙。

这样一来，对于一个STM64复用段保护倒换环，在一个方向上(如图3中节点A的西向)最多只能带两个STM16的虚拟复用段保护倒换环。时隙分配如下：第一个STM16虚拟复用段环占用1#～16#个VC4时隙；第二个STM16虚拟复用段环占用17#～32#个VC4时隙。

在STM16虚拟复用段保护倒换环内，按照一般复用段保护倒换环的设计习惯，将前8个VC4定义为工作时隙，后8个定义为保护时隙。其倒换规则与一般复用段保护倒换环完全一样；

2)关于APS字节的传递问题：对于STM64主环，其APS字节即为STM64帧结构中的K1、K2字节。另外两个虚拟环(STM16环或STM4环)的APS字节，分别占用另外两个相应的空闲开销位置。对于上述空闲开销位置可以根据实际需要进行选择，在此仅以两个虚拟环的APS字节，分别占用STM64帧结构中的第17个STM1和33个STM1的相应开销位置为例。具体来说，以节点A为例，开销处理的过程如下：

在节点A的西向下话方向上，STM64光线路接口模块(图3中节点A的西向)内的段开销处理器需要将1#STM1、17#STM1、33#STM1的APS字节提取出来，传递给APS处理器的接收端。在发送方向上，经过协议处理后，APS处理器将1#STM1的APS字节处理结果送给节点A的东向STM64光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到东向的STM64帧结构中的1#STM1的APS字节位置；将17#STM1的APS字节处理结果送给第一个虚拟环的STM16光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到STM16帧结构中的1#STM1的APS字节位置；将33#STM1的APS字节处理结果送给第二个虚拟环的STM16光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到STM16帧结构中的1#STM1的APS字节位置。

在图3中节点A的西向上话方向上，APS字节处理过程如下：首先，东向STM64光线路接口模块和两个子环(假如是两个STM16子环)的STM16光线路接口模块内的段开销处理器将各自1#STM1的APS字节提取出来，传递给APS处理器的接收端。其次，在发送方向上，经过协议处理后，APS处理器将东向STM64光线路接口模块的1#STM1的APS字节处理结果送给节点A的西向STM64光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到西向的STM64帧结构中的1#STM1的APS字节位置；将第一个虚拟环的STM16光线路接口模块内1#STM1的APS字节处理结果送给节点A的西向STM64光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到西向的STM64帧结构中的17#STM1的APS字节位置；将第二个虚拟环的STM16光线路接口模块内1#STM1的APS字节处理结果送给节点A的西向STM64光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到西向的STM64帧结构中的33#STM1的APS字节位置。

3)关于告警处理：在STM64光线路接受方向上，STM64光线路接口模块内的段层告警监视器将STM64光线路告警(再生段层告警和复用段层告警)随提取的APS字节传递给APS处理器；同时，两个虚拟环的STM16光线路接口模块内的段层告警监视器将STM16光线路告警(再生段层告警和复用段层告警)随提取的APS字节传递给各自的APS处理器。

4)相对于STM16的虚拟子环来说，STM4的虚拟子环只是占用STM64主环的工作时隙数量不同而已(例如：第一个STM4虚拟子环占用STM64环的1#～4#个VC4时隙；第二个STM4虚拟子环占用STM64环的17#～20#个VC4时隙)，其他的处理完全类似；

5)当然，在主环为STM64复用段保护倒换环的情况下，可以是一个虚拟的STM16复用段保护倒换环和一个虚拟的STM4复用段保护倒换环的混合，由于两类接口的VC4带宽不同，各自占用主环的逻辑通道数不同：STM16环占用16个VC4通道；STM4环占用4个VC4通道。另外，两个虚拟环在STM64环中的逻辑通道的起始点不同，第一个环(无论是STM16环，还是STM4环)的起始点为1#VC4，第二个环(无论是STM16环，还是STM4环)的起始点为17#VC4；

6)在主环为STM16复用段保护倒换环的情况下，子环只能是STM4复用段保护倒换环，第一个STM4虚拟子环占用STM16环的1#～4#个VC4时隙；第二个STM4虚拟子环占用STM16环的5#～8#个VC4时隙，其他的处理与主环为STM64复用段保护倒换环的情况完全类似；

7)上述方法也适合于共享光纤段被一个或一个以上节点隔离的情况，如图4所示。节点A与节点B之间的共享光纤被节点a和节点b两个节点隔离，这两个节点除了属于主速率复用段保护倒换环以外，同时属于虚拟的子速率复用段保护倒换环，都需要分配节点号(一个复用段环的节点数量不能超过16个)。

上述实施例仅仅是示例性的，本领域技术人员应当清楚，不脱离本发明的精神和范围，可以对本发明进行修改和变化。本发明的范围由所附的权利要求来定义。

Claims (7)

1.一种在光纤网络中实现虚拟复用段环保护的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

a、进行虚拟环的逻辑通道的划分，在一个复用段保护倒换环中，根据需要将主环的一部分时隙划分为工作时隙，另一部分为保护时隙；

b、分别对主环和虚拟环进行告警采集和传递；

c、在故障下运行保护倒换协议，提取虚拟线路的APS字节，并将其映射/解映射到主环的开销字节流中，

其中，

步骤a中虚拟环的逻辑通道只能在主环的工作时隙中分配，虚拟环的所有时隙必须占用主环的工作时隙，

步骤c中，主环的APS字节占用了整个帧结构开销中的第一个STM1的开销，另外两个虚拟环的APS字节，分别占用主环帧结构开销中的第N1个STM1和N2个STM1的相应开销位置，主环光线路接口模块内的段开销处理器需要将1#STM1、N1#STM1、N2#STM1的APS字节提取出来，传递给APS处理器的接收端，在发送方向上，APS处理器将1#STM1的APS字节处理结果送给共用节点的反向主环光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到反向的主环帧结构中的1#STM1的APS字节位置；将N1#STM1的APS字节处理结果送给第一个虚拟环的光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到该虚拟环帧结构中的1#STM1的APS字节位置；将N2#STM1的APS字节处理结果送给第二个虚拟环的光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到该虚拟环帧结构中的1#STM1的APS字节位置，其中，N1和N2的值由本领域技术人员根据实际需要确定。

2.如权利要求1所述的方法，其中步骤b中在主环光线路接收方向上，主环光线路接口模块内的段层告警监视器将主环光线路告警随提取的APS字节传递给APS处理器；同时，虚拟环的光线路接口模块内的段层告警监视器将虚拟环光线路告警随提取的APS字节传递给各自的APS处理器。

3.如权利要求1所述的方法，所述主环是STM64主环，其中STM64主环的APS字节占用了整个STM64帧结构开销中的第一个STM1的开销，另外两个虚拟环的APS字节，分别占用STM64帧结构开销中的第17个STM1和33个STM1的相应开销位置。

4.如权利要求1所述的方法，在STM16虚拟复用段保护倒换环内，按照一般复用段保护倒换环的设计习惯，将前8个VC4定义为工作时隙，后8个VC4定义为保护时隙，其倒换规则与一般复用段保护倒换环完全一样。

5.如权利要求3所述的方法，其中步骤c中，在共用节点的西向下话方向上，主环光线路接口模块内的段开销处理器需要将1#STM1、17#STM1、33#STM1的APS字节提取出来，传递给APS处理器的接收端，在发送方向上，APS处理器将1#STM1的APS字节处理结果送给共用节点的东向主环光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到东向的主环帧结构中的1#STM1的APS字节位置；将17#STM1的APS字节处理结果送给第一个虚拟环的光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到该虚拟环帧结构中的1#STM1的APS字节位置；将33#STM1的APS字节处理结果送给第二个虚拟环的光线路接口模块内的段开销处理器，并插入到该虚拟环帧结构中的1#STM1的APS字节位置。

6.如权利要求1所述的方法，其中在主环为STM64复用段保护倒换环的情况下，虚拟环是一个虚拟的STM16复用段保护倒换环和一个虚拟的STM4复用段保护倒换环的混合，由于两类接口的VC4带宽不同，各自占用主环的逻辑通道数不同，STM16环占用16个VC4通道；STM4环占用4个VC4通道，两个虚拟环在STM64环中的逻辑通道的起始点不同，第一个环的起始点为1#VC4，第二个环的起始点为17#VC4。

7.如权利要求1所述的方法，当共享光纤段被一个或一个以上节点隔离时，节点A与节点B之间的共享光纤被节点a和节点b两个节点隔离，a和b这两个节点除了属于主环以外，同时属于虚拟环，都需要分配节点号。

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