CN101267259B - 无源光网络中的光纤保护系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无源光网络中的光纤保护系统，该系统包括：光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)及一个以上分光器节点，其中，OLT输出两根光纤分别串接所有分光器节点，分光器节点输出一根光纤连接ONU，串接OLT和各分光器节点的主干光纤构成环路；当环路上任何一处主干光纤发生故障时，ONU通过环路上正常的主干光纤与OLT通信。另外，本发明还提供了一种分光器节点和倒换控制设备。利用本发明所提供的技术方案，能够降低多级分光下光纤保护的复杂度，节省光纤保护成本。
Description
技术领域
本发明涉及无源光网络(PON，Passive Optical Network)技术，尤其涉及无源光网络中的光纤保护系统及装置。
背景技术
PON是一种点到多点结构的无源光网络，具有易维护、高带宽、低成本等优点，是目前应用较为广泛的一种光接入技术。图1示出了PON结构示意图，主要包括：光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)、无源分光器(POS，Passive Optical Splitter)和光网络单元(ONU，Optical Network Unit)，OLT、POS和ONU之间通过光纤相连。
如图1所示，PON具有单纤传输双向数据和点到多点的特性，在这种情况下，如果OLT与POS之间的主干光纤发生故障，那么势必会造成大量ONU业务中断。为解决该问题，提高网络可靠性，PON中引入了光纤保护倒换机制，即：冗余另外一根光纤作为备份光纤，当主用光纤发生故障时，自动或者手动将PON倒换到备份光纤上，以保证PON的正常运行。如图2a～2c所示，现有的光纤保护倒换结构主要有以下三种：一、OLT采用单PON口，在OLT PON口处内置1×2开关，通过一个2∶N分光器实现OLT与ONU的连接，对OLT与分光器之间的主干光纤进行冗余保护；二、OLT采用双PON口，通过一个2∶N分光器实现OLT与ONU的连接，对OLT PON口和主干光纤均进行冗余保护；三、OLT采用双PON口，通过两个1:N分光器实现OLT与ONU的连接，不仅OLT PON口、主干光纤冗余，分光器以及分光器与ONU间的分支光纤也冗余，实现全保护。
但是，上述三种光纤保护倒换结构存在以下缺陷：一、图2a和图2b必须一次分光完成，只能实现单级分光，不能实现多级分光；二、图2c虽然能够实现多级分光，但图2c中的各个ONU都必须内置开关，实现复杂，成本高，并且图2c对无保护需求的分支光纤也进行了保护，增加了多余的保护成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种PON中的光纤保护系统及装置，降低多级分光下光纤保护的复杂度，节省光纤保护成本。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种无源光网络中的光纤保护系统，该系统包括：光线路终端OLT、光网络单元ONU及一个以上分光器节点，其中，
OLT输出两根光纤分别串接所有分光器节点，分光器节点输出一根光纤连接ONU，串接OLT和各分光器节点的主干光纤构成环路；当环路上任何一处主干光纤发生故障时，ONU通过环路上正常的主干光纤与OLT通信，其中，
所述OLT包括PON口和倒换控制设备，该倒换控制设备包括：一个1∶2均分分光器、两个电控光开关、两个光探测模块和一个逻辑控制模块，其中，
所述均分分光器与OLT的PON口相连，用于将OLT PON口输出的光信号均分到第一电控光开关和第二电控光开关；
第一电控光开关和第二电控光开关分别与分光器节点相连，从第一电控光开关输出的光纤经过各分光器节点后回到第一光探测模块，从第二电控光开关输出的光纤经过各分光器节点后回到第二光探测模块；
第一光探测模块和第二光探测模块分别探测自身连接的光纤上是否有光，并将探测结果上报给逻辑控制模块；
逻辑控制模块根据光探测模块上报的探测结果输出电控光开关的控制信号，控制两个电控光开关的开启和闭合，
所述分光器节点包括一个1∶2均分分光器和两个1∶2不均分分光器，其 中，均分分光器与ONU分支光纤连接，两个不均分分光器分别与OLT输出的两根主干光纤相连，且两个不均分分光器分别引出一路分支光纤汇合到均分分光器。
初始状态下，倒换控制设备的第一电控光开关打开，第二电控光开关闭合；第一光探测模块探测不到光时，向逻辑控制模块上报中断信号，逻辑控制模块收到中断信号后，打开第二电控光开关，并判断第二光探测模块是否探测到光，如果是，则关闭第一电控光开关；否则，保持第一电控光开关和第二电控光开关都打开。
所述逻辑控制模块由中央处理单元CPU或用户可编程逻辑器件CPLD构成。
一种分光器节点，位于包括输出两根主干光纤的OLT和一根分支光纤的ONU的无源光网络中，该分光器节点包括：一个1∶2均分分光器和两个1∶2不均分分光器，其中，均分分光器与ONU分支光纤连接，两个不均分分光器分别与OLT输出的两根主干光纤相连，且两个不均分分光器分别引出一路分支光纤汇合到均分分光器。
一种倒换控制设备，位于包括OLT、ONU和分光器节点的PON中，所述OLT至少包括一个PON口，该倒换控制设备包括：一个1∶2均分分光器、两个电控光开关、两个光探测模块和一个逻辑控制模块，其中，
所述均分分光器与OLT的PON口相连，用于将OLT PON口输出的光信号均分到第一电控光开关和第二电控光开关；
第一电控光开关和第二电控光开关分别与分光器节点相连，从第一电控光开关输出的光纤经过各分光器节点后回到第一光探测模块，从第二电控光开关输出的光纤经过各分光器节点后回到第二光探测模块；
第一光探测模块和第二光探测模块分别探测自身连接的光纤上是否有光，并将探测结果上报给逻辑控制模块；
逻辑控制模块根据光探测模块上报的探测结果输出电控光开关的控制信号，控制两个电控光开关的开启和闭合。
初始状态下，第一电控光开关打开，第二电控光开关闭合；第一光探测模块探测不到光时，向逻辑控制模块上报中断信号，逻辑控制模块收到中断信号后，打开第二电控光开关，并判断第二光探测模块是否探测到光，如果是，则关闭第一电控光开关；否则，保持第一电控光开关和第二电控光开关都打开。
所述逻辑控制模块由中央处理单元CPU或用户可编程逻辑器件CPLD构成。
由此可见，采用本发明提供基于环网的光纤保护结构后，不仅可以实现多级分光，并且，分光器节点单纤连接ONU，ONU内无需内置开关，从而降低了ONU的实现复杂度和成本，同时也避免了多余的分支光纤保护成本。
附图说明
图1为现有技术中的PON结构示意图；
图2a～2c为现有技术中的三种光纤保护倒换结构示意图；
图3为本发明实施例中的光纤保护系统结构示意图；
图4为本发明实施例中光纤发生故障时的保护倒换示意图；
图5为本发明实施例中OLT采用单PON口时的光纤保护系统实现结构示意图；
图6为本发明实施例中分光器节点的结构示意图；
图7为本发明实施例中倒换控制设备的结构示意图；
图8为本发明实施例中倒换控制设备的工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
为了解决现有技术中的问题，本发明基于环网的思想提出了一种光纤保护方案。图3示出了本发明实施例中的一种光纤保护系统结构示意图，如图 3所示，该系统包括OLT、ONU及多个分光器节点，其中，OLT输出两根光纤分别串接所有分光器节点，分光器节点输出一根光纤连接ONU，串接OLT与各分光器节点的主干光纤构成环路。在实际工程实施时，从OLT输出的两根光纤既可以位于同一条光缆内，也可以位于不同的光缆内。采用图1所示的光纤保护系统结构，不仅可以实现多级分光，并且，分光器节点单纤连接ONU，ONU内无需内置开关，降低了ONU的实现复杂度和成本，同时也避免了多余的分支光纤保护成本。
基于图3所示的环网光纤保护系统，图4示出了图3中光纤发生故障时的保护倒换示意图。如图4所示，当图中两个分光器节点之间的两根光纤都断裂时，断裂光纤左侧分光器节点下挂的ONU仍然可以通过顺时针方向的光纤连接到OLT，而断裂光纤右侧分光器节点下挂的ONU仍然可以通过逆时针方向的光纤连接到OLT；如果只是其中一根光纤断裂，则ONU可通过另一根正常的光纤与OLT进行通信。可见，采用基于环网的光纤保护系统结构后，对于环上任一处的光纤断裂，都可以通过环上两边连接OLT的光纤进行保护倒换，从而实现了业务的持续连接，避免了业务中断，减少了光纤断裂对整个网络业务的影响。
下面以OLT采用单PON口为例，给出一种光纤保护系统的具体实现框图。参见图5所示，该系统包括：通过两根主干光纤相连的OLT和分光器节点，以及与分光器节点单纤连接的ONU，其中，OLT端包括PON口和倒换控制设备，从OLT输出的两根主干光纤串接起所有的分光器节点后又回到OLT。这里为便于描述，将其中一根主干光纤形成的环路称为外环，将另一根主干光纤形成的环路称为内环。
图6示出了图5中分光器节点的具体结构，包括三个独立的1∶2分光器∶一个分光比为50∶50的均分分光器和两个分光比为5∶95的不均分分光器，均分分光器与ONU分支光纤连接，两个不均分分光器分别位于内环光纤和外环光纤上。其中，位于外环光纤上的不均分分光器的输入为外环光纤，且引出一路外环光纤输出；位于内环光纤上的不均分分光器的输入为内环光纤， 且引出一路内环光纤输出；另外，这两个不均分分光器分别引出一路分支光纤汇合到ONU侧的均分分光器。通过这些分光器，ONU与OLT输出的两根光纤实现了连接，为与OLT间的通信奠定了基础。需要说明的是，主干光纤上不均分分光器的分光比可根据实际组网功率分配进行调整。
图5中倒换控制设备的具体结构如图7所示，包括：一个1∶2的均分分光器、两个电控光开关、两个光探测模块和一个逻辑控制模块。其中，分光器与PON口相连，将PON口输出的光信号均分到第一电控光开关和第二电控光开关；第一电控光开关和第二电控光开关与分光器节点相连，从第一电控光开关输出的光纤经过各分光器节点后回到第一光探测模块，从第二电控光开关输出的光纤经过各分光器节点后回到第二光探测模块；两个光探测模块分别探测自身连接的光纤上是否有光，并将探测结果上报给逻辑控制模块；逻辑控制模块根据光探测模块上报的探测结果输出电控光开关的控制信号，控制两个电控光开关的开启和闭合。在具体实现时，逻辑控制模块可由中央处理单元(CPU)或用户可编程逻辑器件(CPLD)构成，光探测模块可由普通以太网的光模块实现。
图8示出了倒换控制设备的工作流程图，包括以下步骤：
步骤801：假设初始状态下，图7中的第一电控光开关打开，第二电控光开关关闭，即只有外环光纤工作，内环光纤备用。在外环光纤正常的情况下，此时第一光探测模块将接收到光，而第二光探测模块则无光接收。
步骤802：如果外环光纤发生故障，则第一光探测模块也将接收不到光，此时第一光探测模块向逻辑控制模块上报中断信号，通知逻辑控制模块第一光探测模块接收不到光。
步骤803：逻辑控制模块收到第一光探测模块上报的中断信号后，打开第二电控光开关，并判断第二光探测模块是否接收到光，如果第二光探测模块接收到光，则说明仅外环光纤断裂，内环光纤正常，执行步骤804；如果第二光探测模块也接收不到光，则说明两根光纤全部断裂，执行步骤805。
其中，一根光纤断裂而另一根光纤正常的情况，通常发生在互为备份的 两根光纤位于不同的光缆内的场景下；而两根光纤同时断裂的情况，则在两根光纤位于同一条光缆内时比较常见。
步骤804：逻辑控制模块关闭第一电控光开关，将所有的ONU业务切换到正常的内环光纤上工作，然后执行步骤806。
步骤805：逻辑控制模块不进行任何操作，保持第一电控光开关和第二电控光开关都打开。
步骤806：当光纤故障修复后，系统再次进入外环工作状态，内环光纤备用，即逻辑控制模块打开第一电控光开关，关闭第二电控光开关。
通过以上描述可见，光纤保护系统的切换时间主要由电控光开关的动作时间、光探测模块的探测时间和逻辑控制模块的运算时间等决定，其中，电控光开关动作的时间约在10ms左右，光探测模块对于连续光(1490nm)的检测时间在1us以下，另外再加上逻辑控制器运算时间等，总的切换时间约在20ms以内。也就是说，总的业务中断时间可以控制在20ms左右，在这种情况下，如果将ONU和OLT的握手周期调整到100ms左右，那么，就可以保证切换时ONU不掉线，ONU无需重新注册到OLT上，从而可以避免因ONU重新注册而导致的业务中断时间过长的问题。
以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无源光网络中的光纤保护系统，其特征在于，该系统包括：光线路终端OLT、光网络单元ONU及一个以上分光器节点，其中，
OLT输出两根光纤分别串接所有分光器节点，分光器节点输出一根光纤连接ONU，串接OLT和各分光器节点的主干光纤构成环路；当环路上任何一处主干光纤发生故障时，ONU通过环路上正常的主干光纤与OLT通信，其中，
所述OLT包括PON口和倒换控制设备，该倒换控制设备包括：一个1∶2均分分光器、两个电控光开关、两个光探测模块和一个逻辑控制模块，其中，
所述均分分光器与OLT的PON口相连，用于将OLT PON口输出的光信号均分到第一电控光开关和第二电控光开关；
第一电控光开关和第二电控光开关分别与分光器节点相连，从第一电控光开关输出的光纤经过各分光器节点后回到第一光探测模块，从第二电控光开关输出的光纤经过各分光器节点后回到第二光探测模块；
第一光探测模块和第二光探测模块分别探测自身连接的光纤上是否有光，并将探测结果上报给逻辑控制模块；
逻辑控制模块根据光探测模块上报的探测结果输出电控光开关的控制信号，控制两个电控光开关的开启和闭合，
所述分光器节点包括一个1∶2均分分光器和两个1∶2不均分分光器，其中，均分分光器与ONU分支光纤连接，两个不均分分光器分别与OLT输出的两根主干光纤相连，且两个不均分分光器分别引出一路分支光纤汇合到均分分光器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，初始状态下，倒换控制设备的第一电控光开关打开，第二电控光开关闭合；第一光探测模块探测不到光时，向逻辑控制模块上报中断信号，逻辑控制模块收到中断信号后，打开第二电控光开关，并判断第二光探测模块是否探测到光，如果是，则关闭第一电控光开关；否则，保持第一电控光开关和第二电控光开关都打开。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述逻辑控制模块由中央处理单元CPU或用户可编程逻辑器件CPLD构成。
4.一种分光器节点，位于包括输出两根主干光纤的OLT和一根分支光纤的ONU的无源光网络中，其特征在于，该分光器节点包括：一个1∶2均分分光器和两个1∶2不均分分光器，其中，均分分光器与ONU分支光纤连接，两个不均分分光器分别与OLT输出的两根主干光纤相连，且两个不均分分光器分别引出一路分支光纤汇合到均分分光器。
5.一种应用于权利要求1系统中的倒换控制设备，其中所述系统中的OLT至少包括一个PON口，其特征在于，该倒换控制设备包括：一个1∶2均分分光器、两个电控光开关、两个光探测模块和一个逻辑控制模块，其中，
所述均分分光器与OLT的PON口相连，用于将OLT PON口输出的光信号均分到第一电控光开关和第二电控光开关；
第一电控光开关和第二电控光开关分别与分光器节点相连，从第一电控光开关输出的光纤经过各分光器节点后回到第一光探测模块，从第二电控光开关输出的光纤经过各分光器节点后回到第二光探测模块；
第一光探测模块和第二光探测模块分别探测自身连接的光纤上是否有光，并将探测结果上报给逻辑控制模块；
逻辑控制模块根据光探测模块上报的探测结果输出电控光开关的控制信号，控制两个电控光开关的开启和闭合。
6.根据权利要求5所述的倒换控制设备，其特征在于，初始状态下，第一电控光开关打开，第二电控光开关闭合；第一光探测模块探测不到光时，向逻辑控制模块上报中断信号，逻辑控制模块收到中断信号后，打开第二电控光开关，并判断第二光探测模块是否探测到光，如果是，则关闭第一电控光开关；否则，保持第一电控光开关和第二电控光开关都打开。
7.根据权利要求5或6所述的倒换控制设备，其特征在于，所述逻辑控制模块由中央处理单元CPU或用户可编程逻辑器件CPLD构成。
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Address after: 310052 Binjiang District Changhe Road, Zhejiang, China, No. 466, No. Patentee after: Xinhua three Technology Co., Ltd. Address before: 310053 Hangzhou hi tech Industrial Development Zone, Zhejiang province science and Technology Industrial Park, No. 310 and No. six road, HUAWEI, Hangzhou production base Patentee before: Huasan Communication Technology Co., Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110817 Termination date: 20200513 |
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