CN101262406A

CN101262406A - 双向环网系统及其控制方法

Info

Publication number: CN101262406A
Application number: CNA2008100664863A
Authority: CN
Inventors: 华麟; 吴小华; 段成刚; 颜小云
Original assignee: Emerson Network Power Co Ltd
Current assignee: Vertiv Tech Co Ltd
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2008-09-10

Abstract

本发明公开了一种双向环网系统，包括一个主节点和至少一个从节点，主节点包括至少两对E1端口，从节点包括两对E1端口和与两对E1端口进行数据交换的以太网端口，主节点和从节点之间通过E1端口连接组成双向环网，主节点包括具有CPOS接口的交换设备和以CPOS通道方式与交换设备相连的终端复用设备，主节点E1端口设置在终端复用设备上。本发明同时公开了一种双向环网系统的控制方法。本发明能避免网络中出现单点故障导致通信故障，还能发现双向环之间交叉连接的问题，并自动阻塞E1端口的自环回；交换设备以CPOS通道方式连接终端复用设备，可带环网容量大，且可实现光纤不落地直接连到交换设备，简化了系统结构并节约了成本。

Description

双向环网系统及其控制方法

【技术领域】

本发明涉及电通信技术，尤其涉及一种双向环网系统及其控制方法。

【背景技术】

现有电通信领域的组网技术主要存在如下两种：

1.E1-以太网成帧网桥技术

E1-以太网成帧网桥技术可以实现E1网络(WAN)和以太网(LAN)的简单桥接功能，也可以组建环形E1网络，每个节点带FE(Fast Ethernet，快速以太网)接口，但都只是单向环路，不具备环路保护功能，一旦环路上电缆或某个节点故障，将导致整个环路通信故障，无法自行恢复通信，必须人工修复故障后才能恢复通信，基本原理参见图1。

2.基于CPOS(Channelized Packet Over SONET/SDH，通道化同步光纤网络/同步数字系列)的点对点组网技术

通常CPOS接口利用SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列)传输网为下端设备建立63个点对点的E1连接通道，用于传输设备间的分组业务。在实际应用中的典型组网模式如图2所示，图中展示了2个点对点的E1通道。

在实际应用中，CPOS接口通过光纤与SDH传输网中的ADM(Add/DropMultiplexer，分/插复用器)进行物理连接，输出的支路信号由信号接收端ADM复用进更高阶的复用帧STM-N，并通过光纤环网传送到对端的ADM，再由对端的ADM设备分离出STM-1帧信号，送给TM(终端复用设备)。TM将63个支路分离出来，采用点对点的方式连接下端设备的E1接口。这种组网模式采用点对点的方法，形式简单，信号经过的环节少，工程施工维护比较方便。但是由于E1线路采用点对点的方法，一台设备占用一条E1线，所以容量较小，而且不具有保护功能，一旦出现单点故障连线中断，就会造成整个网点的掉站。

在本申请人的中国专利申请——申请号：2006100203853中，披露了一种可靠性高的双向E1网桥及其以太网的E1环网方法和系统，可弥补以往技术中E1环网可靠性低，应用受限的问题。如图3所示，该方案中，在环网中心采用网桥将E1转换为以太，然后上连到交换机，通过在交换机来实现双向环网的保护。这种方式实现的双向E1环网在容量上较小，在考虑级连的情况下，一台24口的交换机最多带11个双环，而且在实际应用时，一般都是光纤直接到中心机房，在该方案下，系统需要完成光纤到E1，E1到以太的两次转换，结构复杂，成本较高。此外，该方案的环网方法和系统还需要解决防止双向环交叉连接以及E1端口自环回的问题。

【发明内容】

本发明的主要目的就在于解决现有技术中的问题，提供一种既具有高可靠性、高容量同时又实现了结构优化和低成本的双向环网系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供一种双向环网系统，包括一个主节点和至少一个从节点，所述主节点包括至少两对E1端口，所述从节点包括两对E1端口和与所述两对E1端口进行数据交换的以太网端口，所述主节点和所述从节点之间通过E1端口连接组成双向环网，其特征在于：所述的主节点包括具有CPOS接口的交换设备和以CPOS通道方式与所述交换设备相连的终端复用设备，所述主节点的E1端口设置在所述终端复用设备上。

所述从节点为至少两个，所述主节点的E1端口分别与两个从节点的一对E1端口相连，所述两个从节点的其余E1端口分别与相邻从节点的E1端口相连，所述主节点和各从节点的E1端口顺次相连组成双向环网。

所述双向环网为至少两路，各双向环网共用所述主节点。

所述交换设备为CPOS路由器。

所述终端复用设备为光端机，所述CPOS路由器与所述光端机通过SDH光传输网络相连。

为实现上述目的，本发明同时提供一种双向环网系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

检测步骤：检测双向环网的连接状态；

阻断步骤：当检测到双向环网正常连接时，阻断主节点和与其相邻的两个从节点之间的通路中的一条；

接通步骤：当检测到双向环网发生单点故障时，接通被阻断的通路；

复原步骤：当检测到故障点被修复时，执行所述阻断步骤；

阻断步骤、接通步骤和复原步骤通过具有CPOS接口的交换设备来控制实现。

所述检测步骤包括：从节点线路两端部的E1端口向对端的E1端口发送检测报文，所述报检测文包含源地址和目的地址，本端的E1端口检查收到的检测报文的源地址和目的地址；

所述阻断步骤包括：当检查到目的地址是本端的E1端口地址，同时源地址是对端的E1端口地址时，将主节点的两对应E1端口中的一者切换到数据丢弃状态；

所述接通步骤包括：当在规定的时间内没有收到检测报文时，将主节点的两对应E1端口都切换到数据转发状态；

还包括以下步骤：

当检查到目的地址是对端的E1端口地址，同时所述源地址是本端的E1端口地址时，自动关闭本端数据的转发。

还包括以下步骤：

当检查到目的地址是既不是本端的E1端口地址，也不是对端的E1端口地址，则认为收到其它双向环网的检测报文，并作出提示。

本发明的有益技术效果是：

本发明的双向环网系统中，主节点的交换设备具有CPOS接口，其以CPOS通道方式与终端复用设备相连，终端复用设备上的E1端口与从节点的E1端口相连构成双向环网，由于每个CPOS接口可通过例如SDH光传输网带31路E1双向环网，从而，较现有采用交换机-E1网桥方式实现的双向E1环网系统，本发明所能组建的网络的容量大大增加；当交换设备采用CPOS口路由器、终端复用设备采用光端机时，因为每个CPOS接口可通过SDH带31路E1双向环网又因为光端机将E1数据转换为光纤数据与CPOS口路由器进行通信，故在工程安装中可通过光纤不落地直接连接到中心机房，使整个系统的结构简单，同时也节省了成本。而结构和成本上的优化，使得可以更有利于工程应用和推广。

同时，与现有E1双向环网方案相比，本发明同样具有双向保护功能，能够避免网络中出现单点故障即导致整个网络通信故障或网点掉站的问题，通过CPOS交换设备的控制(可采用例如生成树算法实现)进行环网的检测、判断和两个通路的切换(即通路阻断和接通状态的切换)，从而实现了环网的任何单点故障的保护，即环网中任何单点故障都不会使整个网络通信故障，也不会导致网点的掉线，并在故障被修复后可自动恢复到环网的正常通信状态。而且，本发明还可以发现双向环之间交叉连接的问题，防止连线时的误操作，并能自动阻塞E1端口的自环回，功能上较现有E1环网系统更加强大，更方便于工程中的应用。

【附图说明】

图1是现有技术的单E1网桥方案组网图；

图2是现有技术的CPOS点对点方案组网图；

图3是现有技术的E1双向环网系统组网图；

图4是本发明一个实施例的双向环网系统组网图；

图5是图4的双向环网系统在单点故障下的工作模式图。

【具体实施方式】

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

请参见图4，双向环网系统包括一个主节点和多个从节点，主节点包括交换设备和终端复用设备，交换设备采用具有CPOS接口的中心路由器即CPOS路由器，终端复用设备采用光端机，CPOS路由器和光端机之间以155M的CPOS通道连接，该CPOS通道以基于SDH的光纤传输网络实现。中心路由器负责完成对E1双向环网的检测和保护功能，光端机负完成E1数据/光信号的转换。作为主节点与从节点的接口，光端机具有至少与一个环网两端部从节点相连的E1端口，各从节点均采用E1双向网桥，E1双向网桥包括两对E1端口和与两对E1端口进行数据交换的以太网端口FE，以太网端口FE用于向下接入以太网设备(该E1双向网桥更具体的结构可参本申请人的在先中国专利申请——申请号：2006100203853中披露的内容)。主节点的E1端口分别与环网两端部从节点的一对E1端口相连，两端部从节点的另一对E1端口分别和与之相邻的从节点的一对E1端口相连，主节点和各从节点的E1端口顺次相连组成双向环网。

本实施例中，中心路由器的一个CPOS接口可通过SDH传输网带31路E1双向环网，图4中仅示出了其中一个E1双向环网。该E1双向环网包含三个E1双向网桥，分别构成本实施例环网系统的三个从节点。三个E1双向网桥分别通过E1端口顺次连接，图中，位于左右侧的两个E1双向网桥作为从节点线路两端部，通E1端口与光端机连接，形成从节点至光端机的两个通道E1-A和E1-B，再由光端机通过SDH光纤传输网上连到CPOS路由器。

本实例环网系统所采用双向保护控制包括以下方面：

检测双向环网的连接状态；

当检测到双向环网正常连接时，阻断主节点和与其相邻的两个从节点之间的通路中的一条；

当检测到双向环网发生单点故障时，接通被阻断的通路；

当检测到故障点被修复时，重新阻断该通道；

以上过程通过具有中心路由器的控制来实现，具体原理如下：

如图4所示，对每一个E1双向环网，中心路由器检测E1环路是否存在，即检测通道E1-A和E1-B是否均处于正常工作状态，当环路存在即处于正常工作状态时，阻断其中一个通道E1-B的E1端口，使通路E1-B处于阻断状态，从而环网各节点上的数据只通过另外一个通路E1-A收发，这样，环网系统物理上的环形拓扑就被处理成逻辑上的总线拓扑结构，避免网络环路，实现双向环网系统的正常工作。

如图5所示，当环网上任何一点故障(包括断开等环路不通的情况)，比如图中左侧、下侧双向E1网桥之间发生故障时，中心路由器会检测到，并将两个通路E1-A和E1-B都切换到数据转发状态，也就是将原来被阻断的通路E1-B接通，环网的断口就只在故障点处，这样整个网络在物理上和逻辑上就都是总线拓扑结构了，从而自动恢复全网的正常通信。

当故障点被修复的时候，中心路由器1通过控制通道切换回图4所示的正常工作状态：即通道E1-A处于转发状态，通道E1-B处于阻断状态。这样也就实现了E1环网的双向保护，也就是任何单点故障，都可以保持整个网络正常的通信收发。

更优选地，采用如下控制方案：

在正常连接下，每个双向环从节点线路两端部的E1端口周期性地向对端的E1端口发送检测报文，该检测报文中包含源地址和目的地址，以及一些其他的信息。本端E1端口收到该检测报文时进行检查：

1、如果检测报文中的目的地址是本端E1端口的地址，同时检测报文中的源地址是对端的E1端口的地址，则认为线路正常，此时将主节点的两对应E1端口中的一者切换到数据丢弃状态，即通过关闭CPOS路由器上相应的一个E1端口的数据收发来阻断通道E1-B，使环网上的数据只能从另外一个E1端口，即只通过通道E1-A收发环网上的数据。

2、如果E1端口在预定时间内没有收到该检测报文，则认为线路出现故障。中心路由器也会自动检测到，并重新启动相关算法，将主节点的两对应E1端口都切换到数据转发状态，也就是将原来阻断的E1端口接通，即接通阻断了的通道E1-B，这样，环网的断口就只存在于故障点处，自动恢复全网的正常通信。

3、如果检测报文中的目的地址是对端E1端口的地址，同时检测报文中的源地址是本端的E1端口的地址，则认为线路出现环回，自动关闭本端的E1端口的数据转发，从而有效避免了实际组网施工过程中带来的E1自环问题。

4、如果检测报文中的目的地址既不是本端的E1口地址，也不是对端的E1口地址，则认为收到其他环路的检测报文，系统作出提示，打印环路交叉连接信息，有利于工程人员根据提示信息查找问题原因。

本发明中的中心路由器的控制与管理功能可采用生成树算法实现。

本发明环网系统具有双向保护功能，能够避免网络中出现单点故障即导致整个网络通信故障或网点掉站的问题；交换设备以CPOS通道方式与终端复用设备相连，每个CPOS接口可通过SDH光传输网带31路E1双向环网，从而，较现有采用交换机-E1网桥方式实现的双向E1环网系统，本发明所能组建的网络的容量大大增加；在实际应用中，本发明可实现光纤不落地地直接连到CPOS路由器，简化了系统结构并节约了成本，适于在工程上的推广应用；此外，本发明还可以发现双向环之间交叉连接的问题，防止连线时的误操作，并能自动阻塞E1端口的自环回，功能上较现有E1环网系统更加强大，更方便于工程中的应用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种双向环网系统，包括一个主节点和至少一个从节点，所述主节点包括至少两对E1端口，所述从节点包括两对E1端口和与所述两对E1端口进行数据交换的以太网端口，所述主节点和所述从节点之间通过E1端口连接组成双向环网，其特征在于：所述主节点包括具有CPOS接口的交换设备和以CPOS通道方式与所述交换设备相连的终端复用设备，所述主节点的E1端口设置在所述终端复用设备上。

2.如权利要求1所述的双向环网系统，其特征在于：所述从节点为至少两个，所述主节点的E1端口分别与两个从节点的一对E1端口相连，所述两个从节点的其余E1端口分别与相邻从节点的E1端口相连，所述主节点和各从节点的E1端口顺次相连组成双向环网。

3.如权利要求1所述的双向环网系统，其特征在于：所述双向环网为至少两路，各双向环网共用所述主节点。

4.如权利要求1至3任意一项所述的双向环网系统，其特征在于：所述交换设备为CPOS路由器。

5.如权利要求4所述的双向环网系统，所述终端复用设备为光端机，所述CPOS路由器与所述光端机通过SDH光传输网络相连。

6.一种双向环网系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

检测步骤：检测双向环网的连接状态；

复原步骤：当检测到故障点被修复时，执行所述阻断步骤；

所述阻断步骤、接通步骤和复原步骤通过具有CPOS接口的交换设备来控制实现。

7.如权利要求6所述的双向环网的控制方法，其特征在于：

所述接通步骤包括：当在规定的时间内没有收到检测报文时，将主节点的两对应E1端口都切换到数据转发状态。

8.如权利要求7所述的双向环网的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：

9.如权利要求7或8所述的双向环网的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：

当检查到目的地址既不是本端的E1端口地址，也不是对端的E1端口地址，则认为收到其它双向环网的检测报文，并作出提示。