CN101247666B - 一种基于光网络系统的保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于光网络系统的保护装置及方法，其中，在光线路终端OLT与光网络单元ONU之间设置光分离装置，用于对所述OLT侧与所述ONU侧之间的光信号进行设置、重组和分配。本发明的基于光网络系统的保护装置及方法，通过有源可控制光分离器，将光信号进行设置、重组和分配，实现M:N的交叉保护模式的功能，能够最大程度地利用闲置资源，提高设备效率，通过有效地控制光从而实现数据的交互。

Description

一种基于光网络系统的保护装置及方法

技术领域

本发明涉及光通讯领域，特别涉及一种基于光网络系统的保护装置及方法。

背景技术

在现代光通讯领域中，光网络生存性是网络规划设计和运行的关键因素，其是指光网络在经受各种故障时仍能维持可接受的业务质量等级的能力，也是光网络完整性的重要组成部分。

保护倒换是指为光网络的承载业务提供预留的保护资源。当网络发生故障时，受影响业务被安排到预先分配好的保护路由进行传送，以此来恢复受影响的业务。

现有的保护倒换可采用以下两种方式：自动倒换，由故障检测触发，如信号丢失、帧丢失或者信号劣化，即比特误码率(Bit Error Rate，BER)劣化至预定义门限等；强制倒换，由管理事件触发，如光纤重路由、更换光纤等。

上述方式的保护往往处于本地网元或远端网元的控制下，无须外部网管系统的介入，因而保护倒换时间很短。但是，由于备用资源无法在网络范围内共享，因而导致网络资源利用率低，这是保护机制的缺点。

参考标准《G.983.5增强型宽带光接入网系统标准》和《G.984.1无源光网络通用标准》中关于对光接入网的保护模式的描述及要求，基于目前的光纤保护模式，光纤保护基本都体现在线路和设备的备份，对这种备份情况下对备用资源是闲置的，且目前仅提供1:1，1+1和1:N的几种保护模式，保护方式比较单一。当某光口被设置为保护光口时，该口就会自动关闭光模块，不能提供其它的任何业务，保护越多闲置资源越大。

在申请号为CN200610011389，发明名称为“一种单纤双向波分复用传输系统及其保护方法”的专利申请中，提供了一种单纤双向波分复用的传输保护方法，当出现异常时候，先关闭激光器，切换复用段保护线路或者装置，再打开激光器，消除发射光对复用段保护装置的影响。但是，该方法的缺点是：保护简单，闲置资源多。

在申请号为CN200610007954，发明名称为“WDM光网络中基于共享风险链路组的网络保护方法”的专利申请中，提供了一种在具有共享风险链路组(Share Risk Link Group，SRLG)限制的WDM网络环境下基于共享风险链路组限制的共享资源保护方法，该方法根据网络中资源的实时使用情况，动态调整全网链路的链路权重值，从而得到最优的保护路由；以及使用首次命中(First-Fit，FF)策略为已经计算好的工作路由和保护路由分配波长资源。但是，该方法的缺点是：应用复杂、难以实现的。

目前，各种无源光网络(x Passive Optical Networks，xPON)保护模块软件分布于主控交换板、xPON光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)和xPON光网络单元(Optical Network Unit，ONU)之上。如图1所示，为现有的光网络保护装置的示意图。其中：系统保护模块，用于进行全局的处理(例如，进行保护组的创建与删除、保护切换算法等)，并根据全局处理的结果，调用主控保护模块和线卡保护模块，三者协同完成OLT侧的保护功能；线卡保护模块，用于完成PON口线卡的相关操作，例如，打开关闭PON口，获取和插入K1/K2字节，即现有的异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)技术中的信元信息字段，乃至打开关闭特定的GPON封装模式(GPONEncapsulation Mode，GEM)口(port)等。另外，线卡保护模块还需要尽可能的分担主控板的处理，例如，判断远端送来的K1、K2是否有变化，如果有变化了再通知主控板；判断相应ONU和OLT的告警状态有无变化，有变化了再通知主控板；ONU保护模块，用于完成其上的保护相关处理。

如图2所示，为现有的PON口下行处理示意图。在ONU注册成动后分配一个唯一的逻辑链接标识(logical link identification，LLID)；在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节；OLT接收数据时比较LLID注册列表，ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。

如图3所示，为现有的PON口上行处理示意图。在上行方向(即，由ONU到OLT)采用时分方式共享系统，通过接入控制机制将各个ONU有序接入。在从ONU到OLT的上行方向PON工作于时分多址(Time Division MultipleAccess，TDMA)方式，每个ONU的发送时隙由OLT安排，相互错开，使得各个ONU的数据包(包含1个或多个以太帧)汇合到公共光纤的时候，不会发生互相碰撞。在入网注册以后，每个ONU在OLT安排的时隙报告自己的用户数据队列情况(例如服务等级、队列长度等)，OLT根据各个ONU的报告以及既定策略给每个ONU安排发送时隙的起点和长度，实现动态带宽分配。

但是，上述方法存在下列缺点：如果将某一个OLT侧的光口设置为保护口，那么该光口将会一直被锁定，在未触发情况下，该保护的光口将一直不用，或者适度分配使用；此外，上述方法无法实现M:N的保护形式，因此不能有效地利用光网络资源，不能最大限度地发挥光网络设备的运转效率。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于光网络系统的保护装置，能够提高光网络设备的利用效率。

本发明的另一目的在于，提供一种基于光网络系统的保护方法，能够提高光网络设备的利用效率。

本发明的基于光网络系统的保护装置，在光线路终端OLT与光网络单元ONU之间设置光分离装置，用于对所述OLT侧与所述ONU侧之间的光信号进行设置、重组和分配。

其中，所述光分离装置，包括CPU信息处理模块、无源光网络PON模块、光处理模块、光分离器、OLT侧光控制模块以及ONU侧光控制模块，其中，CPU信息处理模块，用于控制OLT侧光控制模块、ONU侧光控制模块以及PON模块，以使ONU侧光口与OLT侧建立交互通讯关系；PON模块，用于在CPU信息处理模块的控制下，完成与OLT的对接，实现介质访问控制MAC芯片和传输管理TM芯片到CPU之间的处理过程，以及完成PON到交互芯片的相应转换；光处理模块，用于将PON模块处理后的信号进行光电/电光转换，以及进行相应的告警处理；光分离器，用于对OLT侧与ONU侧的光信号进行分离与合并；OLT侧光控制模块，用于根据所述CPU信息处理模块的控制命令，控制OLT侧的广播光源是否接入光分离器；ONU侧光控制模块，用于根据所述CPU信息处理模块的控制命令，对光分离器处理后的ONU侧的入光源进行控制。

其中，所述光分离装置未与OLT侧交互或者未收到OLT侧任何相关配置信息时，所述光分离装置中的OLT侧光控制模块，优先打开第一个OLT侧入光口，通过轮询方式检测与OLT的系统通道，在ONU侧按照默认方式打开全部光通道，比如1∶8，1∶32，1∶128等有比例的光通道。

其中，可以采用标准的1+1保护、或者1:1保护、或者M:N混合交叉保护模式。

本发明的基于光网络系统的保护方法，包括下列步骤：

步骤A：光分离装置顺序扫描OLT侧发送来的入光源，在检测到光信号后，根据与该光信号相应的光口的预先设定的保护配置，控制OLT侧的广播光源是否进行光信号分离或合并；

步骤B：光分离装置控制步骤A中分离或合并后的光源发送至ONU侧。

其中，在步骤A中，可以进一步包括下列步骤：如果未检测到光信号，则采用默认配置，且采用定时轮询模式检测OLT。

其中，所述OLT，可以根据实际OLT侧光口的利用情况以及ONU侧光口的利用情况提供配置许可。

进一步地，所述配置可以包括以下之一或其任意组合：创建或删除保护组；支持保护组的修改；通过网管命令进行手工保护倒换；配置保护组的保护类型、是否自动恢复，以及自动恢复时间；提供告警上报；提供M:N的交叉保护，状态检测与控制。

此外，在所述步骤A之前，可以进一步包括下列步骤：

步骤A1：判断所述保护组是否已经配置，如果是，则结束配置；否则执行步骤A2；

步骤A2：判断该保护组中的工作口是否加入其它保护组，如果是，则执行步骤A3；否则执行步骤A4；

步骤A3：判断该保护组中的工作口在其它保护组中是否为工作口，如果是，则结束配置，否则执行步骤A4；

步骤A4：判断该保护组中的工作口是否正常，如果是，则执行步骤A8；否则，执行步骤A5；

步骤A5：判断该保护组中的保护口是否加入了其它保护组，如果是，则执行步骤A6；否则执行步骤A7；

步骤A6：判断该保护组中的保护口在其它保护组中是否在工作，如果是，则结束配置；否则，执行步骤A7；

步骤A7：判断该保护组中的保护口是否有告警，如果是，则结束配置；否则，执行步骤A9；

步骤A8：添加保护组，配置数据同步，结束配置；

步骤A9：添加保护组，配置数据同步并执行倒换操作，结束配置。

本发明的有益效果是：依照本发明的基于光网络系统的保护装置及方法，通过有源可控制光分离装置，将光信号进行设置、重组和分配，实现M:N的交叉保护模式的功能，能够最大程度地利用闲置资源，提高设备效率，通过有效地控制光从而实现数据的交互。

附图说明

图1为现有的光网络保护装置的示意图；

图2为现有的PON口下行处理示意图；

图3为现有的PON口上行处理示意图；

图4为本发明的光网络保护装置的结构示意图；

图5为本发明的光网络保护装置的工作示意图；

图6为本发明实施例的光网络保护方法的流程图。

具体实施方式

以下，参考附图1～6详细描述本发明的基于光网络系统的保护装置及方法。

本发明的核心思想是：在OLT侧与ONU侧之间设置有源可控制光分离装置，对OLT侧与ONU侧之间的光信号进行设置、重组和分配，实现M:N的交叉保护模式的功能。

如图4所示，为本发明的基于光网络系统的保护装置的结构示意图。如图5所示，为本发明的光网络保护装置的工作示意图。其中，该光分离装置，包括CPU信息处理模块、PON模块、光处理模块、光分离器、OLT侧光控制模块以及ONU侧光控制模块。

其中，CPU信息处理模块，用于控制OLT侧光控制模块、ONU侧光控制模块以及PON模块，以使ONU侧光口与OLT侧建立交互通讯关系，并能有效控制光信号的分离、合并及光进出。图5中的虚线箭头指示了可用于交互或者直接交互的模块。

需要说明的是，本发明的光分离装置目前来说就是一个默认的光网络终端系统，因此，自身可以定义为ONU设备，有默认的ONU id，也需要按照现有ONU的注册流程进行，如此在OLT需要相应的配置，为了更好的配合本发明的应用，需要用户在OLT侧配置保护组的情况下，会默认一配置，便于与本发明光分离装置的正常注册和业务交互。

PON模块，用于在CPU信息处理模块的控制下，完成与OLT的对接，主要实现介质访问控制(MediaAccess Control，MAC)芯片和TM(传输管理)芯片直到CPU之间的处理过程，完成PON到交互芯片模块的层层转换；

光处理模块，用于将PON模块处理后的信号进行光电/电光转换，以及进行相应的告警处理；

光分离器，用于对OLT侧与ONU侧的光信号进行分离与合并。

需要说明的是，PON模块、光处理模块以及光分离器均属于现有技术，本发明不再就其功能进行详细描述。

OLT侧光控制模块，用于根据CPU信息处理模块的控制命令，控制OLT侧的广播光源是否接入光分离器；

ONU侧光控制模块，用于根据CPU信息处理模块的控制命令，对光分离器处理后的ONU侧的入光源进行控制。

此外，本发明的光分离装置未与OLT侧交互或者未收到OLT侧任何相关配置信息时，光分离装置中的OLT侧光控制模块，通常优先打开第一个OLT侧入光口。

ONU侧光控制模块，通常在未与OLT侧交互或者未收到任何相关配置信息情况下，默认为特定分离器，如1:N的光分离器，也可以默认为2:N或者其它方式分离器，但此时不具有控制功能。

其中，默认ONU侧的1号光口为最高优先级与OLT侧进行通讯。

基于如上所述，本发明的基于光网络系统的保护装置可以实现对OLT和ONU的交叉保护功能，通过保护组和配置，可以灵活地利用本发明装置对出入光进行分离与合并，最终实现对光口的保护。

此外，如上所述的光分离装置除了可以实现1+1保护、1:1保护，还可以实现M:N混合交叉保护模式，通过OLT的保护模块与本发明的CPU处理模块的交互，实现M:N的任何组合的保护应用和实现。

本发明的基于光网络系统的保护方法，包括下列步骤：

步骤100：光分离装置顺序扫描OLT侧发送来的入光源，在检测到光信号后，根据与该光信号相应的光口的预先设定的保护配置，控制OLT侧的广播光源是否进行光信号分离或合并；

步骤200：光分离装置控制步骤100中分离或合并后的光源发送至ONU侧。

其中，在步骤100中，进一步包括下列步骤：如果未检测到光信号，则采用默认配置，且采用定时轮询模式检测OLT，直到找到有效的OLT光源。

此外，在OLT侧进行保护配置时，其会先询问下面的光口状态和资源利用情况，根据实际OLT侧光口的利用情况以及ONU侧光口的利用情况提供配置许可功能。

当配置完成后，OLT侧通过交互模块与本发明的光分离装置进行交互，并告之其相关配置信息，本发明的光分离装置根据所述配置信息打开/关闭出入光口，完成光信号的交叉控制。

另外，上述配置可以包括：创建或删除保护组；支持保护组的修改，例如保护类型、保护接口；通过网管命令进行手工保护倒换；配置一些关键参数，例如保护组的保护类型、是否自动恢复，以及自动恢复时间等；提供告警上报功能；提供M:N的交叉保护功能，状态检测与控制等。

此外，如图6所示，为本发明实施例的光网络保护方法的流程图，在步骤100之前，可以进一步包括下列步骤：

步骤11：判断所述保护组是否已经配置，如果是，则结束配置；否则执行步骤12；

步骤12：判断该保护组中的工作口是否加入其它保护组，如果是，则执行步骤13；否则执行步骤14；

步骤13：判断该保护组中的工作口在其它保护组中是否为工作口，如果是，则结束配置，否则执行步骤14；

步骤14：判断该保护组中的工作口是否正常，如果是，则执行步骤18；否则，执行步骤15；

步骤15：判断该保护组中的保护口是否加入了其它保护组，如果是，则执行步骤16；否则执行步骤17；

步骤16：判断该保护组中的保护口在其它保护组中是否在工作，如果是，则结束配置；否则，执行步骤17；

步骤17：判断该保护组中的保护口是否有告警，如果是，则结束配置；否则，执行步骤19；

步骤18：添加保护组，配置数据同步，结束配置；

步骤19：添加保护组，配置数据同步并执行倒换操作，结束配置。重复如上操作可以顺序检测完成保护组的数据同步与倒换。

下面按4个OLT的PON口实现保护进行举例说明。

按照现有技术，仅仅能够实现2个PON口间的保护，比如1:1，也就是1个PON口只能保护另一个PON口，因此，按照现有的实现方式最多可以实现2个保护组的功能，比如保护组1和保护组2。

采用本发明的方法，可以实现多保护组的保护功能，即4个OLT的PON口可以实现组合级的保护功能，至少可以实现16种组合保护功能，即2的4次方的保护操作。

例如，让其中的1个PON口去实现对其它3个PON口的保护功能。通常情况下虽然某PON口加入了保护组，但是并不一定需要保护，因为保护的目的是保护业务，在无人工干预的情况下，只会通过告警检测实现保护功能，因此实际工作中该PON口的工作状态是相对稳定的。如果依据本发明的方法配置了3个保护组，实现1:3的保护功能，在3个工作PON口的任何一个PON口出现问题时均执行保护操作，相当于具备了三重保险。避免3个工作PON口同时出现问题，也可以通过等待或者配置更多的保护来实现，如此所配置的保护组中的所有工作PON口同时出现问题的概率就更低了。此外如果作为保护的1个PON口未处在工作状态，本发明可以通过分离的开关控制继续实现业务的正常处理操作。

下面举例说明实现过程：

在OLT侧配置了3个组，且都将p1端口(OLT侧的光口p1-p4，均连接到光分离装置)作为自己的保护接口，保护组按如下设置：

p1---p2    group1

p1---p3    group2

p1---p4    group3

每个保护组(group1--group3)OLT都会检测光口状态、ONT设备状态和业务状态信息，且将group1～group3的状态信息告知光分离装置，正常情况下定时发送上述状态信息，在异常或者告警状态时候则及时告知光分离装置。

p1接入光分离装置后，被分离为3个光通道p12、p13和p14，分别用于保护p2、p3和p4的光通道。

光分离装置的操作如下：

当任何一个p2、p3、p4接口出现故障时候，先检测p1端口状态；如果p1端口正常且未被占用，则切换到保护光口p1的路由，即P12或者P13或者P14进行倒换保护，即由p1接替工作进行数据同步与倒换，实现对工作光口的保护；如果p1端口正常且未被完全占用，则切换到保护光口p1的路由，即P12或者P13或者P14进行倒换保护，即由p1接替工作进行数据同步与倒换，实现对工作光口的保护；如果p1端口被完全占用，则定时检测p1端口状态，一旦检测正常且未被完全占用则切换到保护光口p1的路由，p1接替工作实现对工作光口的光路，进行数据同步与倒换；如果p1端口异常且未被占用，则定时检测p1端口状态，一旦检测正常则切换到保护光口p1的路由，p1接替工作实现对工作光口的光路，进行数据同步与倒换。

其中，光分离装置会定时检测group1～group3的工作口p2～p4状态，如果p2或者p3或者p4处在保护状态，即由p1接替保护工作；如果工作口恢复正常，则将保护口p1倒换回工作口p2或者p3或者p4工作；如果工作口异常，则继续检测，直到工作口p2～p4恢复工作。

光分离装置实现了光路由功能，即由光分离装置按照前后的控制开关，实现M×N(其中M为光分离装置的前端光口，N为光分离装置的后端光口)的光路交叉连接，从而可以实现对多条光路的自动切换。如表一所示：

                    表一M×N矩阵关系表

正常情况下，如果M1与M2光通路打开，实现对光的广播，在N侧理论上都可以收到光源，但是在未配置保护的情况下，默认为其中M1打开，N1～N3打开。通过本发明光分离装置的光控制开关，在保护倒换时通过前后开关，实现M与N的连接。在实现保护时，M1、M2的开关与N1～N3交叉打开，实现关联，如：M1-N1，M1-N2，M1-N3；M2-N1，M2-N2，M2-N3。非保护的情况下，M1、M2的开关可以按默认状态打开，也可以在需要的时候组合打开开关。

光分离装置实现对光的复制，分离与合并可以最大化利用保护通道实现一对多的保护功能，再通过OLT对保护组的配置，完成对保护光路的复制、分离和合并，最终完成最大化的对光口的保护工作，具体光复制和分离及合并的方法属于现有技术，有折射、影射、光栅等技术，不再叙述。

综上所述，依照本发明的基于光网络系统的保护装置及方法，通过有源可控制光分离装置，将光信号进行设置、重组和分配，实现M:N的交叉保护模式的功能，对OLT侧入射光信号的检测和轮训，实现OLT侧的保护控制，如关闭保护光源和打开保护光源，波分控制等操作，并且能够实现ONU侧的保护控制，以及ONU侧的自由倒换与负荷分担操作，能够最大程度地利用闲置资源，提高设备效率，通过有效地控制光从而实现数据的交互。

以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明，而对本发明所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于光网络系统的保护装置，其特征在于，在光线路终端OLT与光网络单元ONU之间设置光分离装置，用于对所述OLT侧与所述ONU侧之间的光信号进行设置、重组和分配，所述光分离装置采用标准的1+1保护、或者1.1保护、或者M:N混合交叉保护模式，其中，所述OLT，根据实际OLT侧光口的利用情况以及ONU侧光口的利用情况提供配置许可，所述配置包括提供M:N的交叉保护，状态检测与控制。

2.如权利要求1所述的基于光网络系统的保护装置，其特征在于，所述光分离装置，包括CPU信息处理模块、无源光网络PON模块、光处理模块、光分离器、OLT侧光控制模块以及ONU侧光控制模块，其中，

CPU信息处理模块，用于控制OLT侧光控制模块、ONU侧光控制模块以及PON模块，以使ONU侧光口与OLT侧建立交互通讯关系；

PON模块，用于在CPU信息处理模块的控制下，完成与OLT的对接，实现介质访问控制MAC芯片和传输管理TM芯片到CPU之间的处理过程，以及完成PON到交互芯片的相应转换；

光处理模块，用于将PON模块处理后的信号进行光电/电光转换，以及进行相应的告警处理；

光分离器，用于对OLT侧与ONU侧的光信号进行分离与合并；

OLT侧光控制模块，用于根据所述CPU信息处理模块的控制命令，控制OLT侧的广播光源是否接入光分离器；

ONU侧光控制模块，用于根据所述CPU信息处理模块的控制命令，对光分离器处理后的ONU侧的入光源进行控制。

3.如权利要求1所述的基于光网络系统的保护装置，其特征在于，所述光分离装置未与OLT侧交互或者未收到OLT侧任何相关配置信息时，所述光分离装置中的OLT侧光控制模块，优先打开第一个OLT侧入光口，通过轮询方式检测与OLT的系统通道，在ONU侧按照默认方式打开全部光通道。

4.一种基于光网络系统的保护方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤A：光分离装置顺序扫描OLT侧发送来的入光源，在检测到光信号后，根据与该光信号相应的光口的预先设定的保护配置，控制OLT侧的广播光源是否进行光信号分离或合并；其中，所述光分离装置采用标准的1+1保护、或者1:1保护、或者M:N混合交叉保护模式，所述OLT，根据实际OLT侧光口的利用情况以及ONU侧光口的利用情况提供配置许可，所述配置包括提供M:N的交叉保护，状态检测与控制；

步骤B：光分离装置控制步骤A中分离或合并后的光源发送至ONU侧。

5.如权利要求4所述的基于光网络系统的保护方法，其特征在于，在步骤A中，进一步包括下列步骤：如果未检测到光信号，则采用默认配置，且采用定时轮询模式检测OLT。

6.如权利要求5所述的基于光网络系统的保护方法，其特征在于，所述配置进一步包括以下之一或其任意组合：创建或删除保护组；支持保护组的修改；通过网管命令进行手工保护倒换；配置保护组的保护类型、是否自动恢复，以及自动恢复时间；提供告警上报。

7.如权利要求6所述的基于光网络系统的保护方法，其特征在于，在所述步骤A之前，进一步包括下列步骤：

步骤A1：判断所述保护组是否已经配置，如果是，则结束配置；否则执行步骤A2；

步骤A2：判断所述保护组中的工作口是否加入其它保护组，如果是，则执行步骤A3；否则执行步骤A4；

步骤A3：判断所述保护组中的工作口在其它保护组中是否为工作口，如果是，则结束配置，否则执行步骤A4；

步骤A4：判断该保护组中的工作口是否正常，如果是，则执行步骤A8；否则，执行步骤A5；

步骤A5：判断该保护组中的保护口是否加入了其它保护组，如果是，则执行步骤A6；否则执行步骤A7；

步骤A6：判断该保护组中的保护口在其它保护组中是否在工作，如果是，则结束配置；否则，执行步骤A7；

步骤A7：判断所述保护组中的保护口是否有告警，如果是，则结束配置；否则，执行步骤A9；

步骤A8：添加保护组，配置数据同步，结束配置；

步骤A9：添加保护组，配置数据同步并执行倒换操作，结束配置。

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