CN101321031B - 一种波分复用环网中的共享保护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波分复用环网中的共享保护方法及系统，所述波分复用环网包括至少一个节点，每一节点分为复用段层、通道层和子波长层，所述共享保护方法包含如下步骤：A、分别对每一节点的复用段层、通道层和子波长层进行检测；B、检测点在复用段层、通道层和子波长层中的至少一者发生故障时，产生故障信息，各节点的控制器根据故障信息确定本节点的保护控制状态并通知给各自的执行器，所述保护控制状态包括业务上路、业务直通和业务下路；C、各节点的执行器控制其对应的节点切换到步骤B中确定的保护控制状态。本发明实现了子波长级的共享保护。

Description

一种波分复用环网中的共享保护方法及系统

技术领域

本发明涉及波分复用(WDM)技术，尤其涉及一种波分复用环网中的共享保护方法及系统。

背景技术

随着技术的发展，WDM的应用已经逐步由长途向城域转化。在城域WDM应用中，WDM因其开放性的接口，能为多种业务，如异步传输模式(ATM)、IP、同步数字系统(SDH)等直接提供承载通道，所以经常有多种非SDH业务直接在波长通道上进行传输。并且由于单波长通道的承载容量变得越来越大，由2.5Gbit/s到10Gbit/s、40Gbit/s，单个波长通道内经常出现业务的汇聚传输的情况，即多个不同的业务汇聚后占用同一个波长通道进行传输。

在城域WDM应用中，为了提高网络的整体生存性能，往往是将多个光分插复用(OADM)站点组合成一个环形网络，通过利用类似SDH环形网保护方式来提升WDM环网的生存性能。并且为了提高网络的可靠性，往往在WDM系统中引入保护和恢复的方法。WDM环网中目前最常见的保护方式有客户业务1+1保护和光通道共享保护。

光通道共享保护是指在两纤双向环网中的两个环上占用两个波长来实现多个跨段业务的共享保护，它利用内外环的两个波长互为工作和保护。外环的多个跨段占用同一个波长传输业务，当任意一个跨段断开时，被中断的业务可以倒换到内环共享的保护通道上。相似地，反向的工作业务占用内环的另一个波长传输，同时外环的此波长作为其共享保护通道。

对于参与光通道共享保护的节点而言，一般来说需要支持三个功能：业务上路、业务直通和业务下路。业务上路是指当本地上路的业务的工作通道发生故障时，能够倒换到保护通道上进行传输；业务直通是指其他节点间的保护业务能在该节点直通过去；业务下路是指本地下路的业务在工作通道发生故障时能够倒换到保护通道上。

图1显示了光通道共享保护的一般结构。客户业务从汇聚单元接入后从汇聚单元的线路侧输出，经保护倒换装置后由复用单元复用到线路上；解复用方向与之相反。汇聚单元线路侧的输入输出使用ITU-T规定的标准波长。

对于业务上路节点，在正常状态，汇聚单元的线路侧输出经保护倒换装置连接到本方向的本波长上路端口；在故障状态倒换到另一个方向的本波长上路端口。对于业务直通节点，正常状态下，没有倒换动作；故障状态下，保护通道经解复用后被保护倒换装置直接连接到另一个方向的保护通道上路端口。在业务下路节点，正常状态下接收工作通道；故障状态下接收另一个方向的保护通道。

上面所述的光通道共享保护，是以一对波长作为基本单位，先用分插复用单元从东西两个线路方向上将波长解复用出来，经过保护倒换单元处理，再经过分插复用单元复用到线路上去。该方案中，当发生通道层故障或复用段层故障时可以做出有效保护，但当汇聚单元或其上路的业务发生故障时，由于工作通道和保护通道都有故障，不能有效保护。

而目前实际中应用广泛的客户侧1+1保护尽管可以对客户业务进行保护的问题，但由于它从原理上讲并不是共享保护，因而也有其自身的缺陷，即环网上多个跨段业务都需要保护时须占用多个波长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对子波长实现共享保护的方法，解决上述问题，以适应光传输技术发展的需要。

为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

一种波分复用环网中的共享保护方法，所述波分复用环网包括至少一个节点，每一节点分为复用段层、通道层和子波长层，所述共享保护方法包含如下步骤：

A、分别对每一节点的复用段层、通道层和子波长层进行检测；

B、检测点在复用段层、通道层和子波长层中的至少一者发生故障时，产生故障信息，各节点的控制器根据故障信息确定本节点的保护控制状态并通知给各自的执行器，所述保护控制状态包括业务上路、业务直通和业务下路；

C、各节点的执行器控制其对应的节点切换到步骤B中确定的保护控制状态。

所述对复用段层的检测是根据复用段层的光功率是否超过预设判决门限来判断是否发生复用段层故障。

所述对通道层的检测是根据通过通道层的光功率是否超过预设判决门限和通道层的业务帧格式的特定开销字节至少一者来判断是否发生通道层故障。

所述对子波长层的检测是根据通过子波长层的光功率是否超过预设判决门限和子波长层的业务帧格式的特定开销字节至少一者来判断是否发生子波长层故障。

所述的共享保护方法，所述步骤B具体按如下步骤进行：

B1、检测点在复用段层、通道层和子波长层中的至少一者发生故障时，产生故障信息，通知给故障关联节点；

B2、故障关联节点的节点控制器通过组播信令将故障信息通知给其他节点的节点控制器；

B3、各节点控制器通过共享保护倒换协议得出各节点的保护控制状态，通知给各自的执行器。

所述共享保护倒换协议按如下原则进行：

对故障关联节点，如果原状态为业务上路，则从保护方向上路；如果原状态为业务下路，则由选择工作方向业务下路倒换为选择对应保护方向业务下路，其他节点为业务直通。

本发明还公开了一种波分复用环网中的共享保护系统，包括至少一个节点，每一节点包括第一分插复用单元和第二分插复用单元、第一保护业务板和第二保护业务板、第一工作业务板和第二工作业务板、第一光分配器和第二光分配器、第一光交叉器和第二光交叉器、第一光选择器和第二光选择器；所述第一保护业务板和第一工作业务板分别具有一对与第一分插复用单元相连的线路侧端口和至少一对客户侧端口，所述第二保护业务板和第二工作业务板分别具有一对与第二分插复用单元相连的线路侧端口和至少一对客户侧端口，所述第一光分配器和第二光分配器分别具有一个输入端口和两个输出端口，所述第一光交叉器和第二光交叉器分别具有两个输入端口和两个输出端口，所述第一光选择器和第二光选择器分别具有两个输入端口和一个输出端口；

所述第一光分配器输入端口与第一本地上路业务端口相连，输出端口分别与第一工作业务板客户侧输入端口以及第一光交叉器的一输入端口相连，所述第二光分配器输入端口与第二本地上路业务端口相连，输出端口分别与第二工作业务板客户侧输入端口以及第二光交叉器的一输入端口相连；

第一光交叉器另一输入端口与第一保护业务板客户侧输出端口相连，输出端口分别与第二保护业务板客户侧输入端口以及第二光选择器的一输入端口相连，第二光交叉器另一输入端口与第二保护业务板客户侧输出端口相连，输出端口分别与第一保护业务板客户侧输入端口以及第一光选择器的一输入端口相连；

第一光选择器另一输入端口与第一工作业务板客户侧输出端口相连，输出端口与第一本地下路业务端口相连，第二光选择器另一输入端口与第二工作业务板客户侧输出端口相连，输出端口与第一本地下路业务端口相连，其中，分插复用单元与保护业务板或工作业务板的线路侧端口相连的一侧构成通道层，分插复用单元的另一侧构成复用段层，保护业务板或工作业务板的客户侧构成子波长层，所述复用段层、通道层和子波长层中的至少一者上设置有倒换检测点。

所述的共享保护系统，复用段层的检测点设置于分插复用单元的线路侧输入端口。

所述的共享保护系统，通道层的检测点设置于保护业务板或工作业务板的线路侧输入端口。

所述的共享保护系统，子波长层的检测点设置于源节点保护业务板或工作业务板的客户侧输入端口、宿节点保护业务板或工作业务板的相应客户侧输出端口、或者设置于宿节点保护业务板或工作业务板的相应客户侧输出端口相连的第一光交叉器或第二光交叉器上。

本发明通过对复用段层、通道层、子波长层分别进行检测，由检测到的故障信息进行保护倒换，从而实现了子波长级保护，且可使用一个波长及较少的业务汇聚单元实现多个子波长业务的保护；

同时，本发明中不需要规定汇聚单元的波长，这样在组网时波长可根据需要灵活配置，也方便现有网络的升级和优化。

附图说明

图1为现有技术中的典型光通道共享保护示意图；

图2为本发明具体实施方式的子波长共享保护正常状态下光开关状态示意图；

图3为本发明具体实施方式的业务分布环网示意图；

图4为本发明具体实施方式的故障状态下业务倒换到保护路径示意图；

图5为本发明具体实施方式的子波长共享保护故障状态下直通节点光开关状态示意图；

图6为本发明具体实施方式的子波长共享保护西向故障状态下宿节点光开关状态示意图；

图7为本发明具体实施方式的子波长共享保护的保护倒换装置的整体示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合具体实施方式对本发明做详细说明。

参见图2至图7，由于图示为了说明的直白性，在器件名称上与前文所述有所不同，现首先对此做一说明，并在后文中以图示器件名进行说明：

第一分插复用单元：西向分插复用单元；第二分插复用单元：东向分插复用单元。

第一光分配器：光分配器A；第二光分配器：光分配器B。

第一光交叉器：光开关A；第二光交叉器：光开关B；第一光选择器：光开关C；第二光选择器：光开关D。

第一本地业务上路端口：西向本地业务上路；第一本地业务下路端口：西向本地业务下路；第二本地业务上路端口：东向本地业务上路；第二本地业务下路端口：东向本地业务下路。其中，图2中的西向和东向以图3所示的位置为例，例如对于节点A，假设人站在环内面向节点A，则西向为A点左侧，东向为A点右侧。

图7为本发明具体实施方式中，光通道共享保护倒换装置与业务板、分插复用单元连接的整体示意图，对于环路中的每一节点，包括两个方向(图示的西向和东向)的分插复用单元、工作业务板、保护业务板，子波长共享保护倒换装置位于两个方向的业务板之间，分插复用单元与业务板之间为通道层，分插复用单元的另一侧(远离子波长共享保护倒换装置的一侧)为复用段层，业务板的另一侧(靠近子波长共享保护倒换装置的一侧)为子波长层。在图2中，业务板实现对多业务的汇聚功能，具有一对与分插复用单元相连的线路侧接口，以及一对或多对客户侧端口。客户侧的接入业务类型和接口数目根据业务板的类型不同而不同。客户侧业务上路后经业务板汇聚从线路侧输出，线路业务使用标准波长承载。这样在一个波长同时传输多个客户侧业务，故称每一个客户侧业务占用了该波长的一个子波长，本发明论述的就是如何针对一个子波长实现共享保护。

城域网中，两纤双向环网是用得较多的一种拓扑结构。这种拓扑的特点首先是所有节点组成一个环网，两个相邻节点间通过两根光纤连接，两根光纤传输方向相反。这样构成了内外两个传输方向不同的环，一个传输方向为顺时针方向，另一个为逆时针方向。内、外环都分别有多个波长传输，即是多个波长复用到一根光纤中传输。每个波长称为一个通道。

图3显示了ABCDEF六个节点组成一个两纤环网。这里假设外环顺时针方向传输工作业务，有A＞B、B＞C、C-＞D、D＞E、E＞F、F-＞A六个业务。需要说明的是，与现有技术中的通道共享保护不同的是，这里每个业务占用的是一个子波长。内环业务逆时针方向传输(虚线所示)，作为外环工作业务的保护。这里“共享”指的是内环业务为外环业务提供共享的保护通道，当有任何一个外环工作业务需要走保护通道时，都倒换到内环的保护通道。

图4中，当AB间发生故障中断时，A-＞B的工作业务倒换到内环，保护路径为A＞F-＞E＞D-＞C-＞B，从而保证业务不会中断。

保护倒换系统需要检测点检测到故障后才会触发保护倒换，本发明中检测点根据系统结构可分为复用段级、通道级和子波长级。

复用段级检测点可选择分插复用单元的线路侧输入端口，主要根据光功率来判断是否发生复用段故障，判决门限可根据具体系统灵活设置。

通道级检测点可选择业务板的线路侧输入端口，可根据光功率或者线路侧业务帧格式的特定开销字节来判断是否发生通道故障，判决条件可选择某一个条件或多个条件同时发生。

子波长级检测点可选择源节点业务板的客户侧输入端口或宿节点业务板的相应客户侧输出端口，也可选择与宿节点业务板的相应客户侧输出端口相连的2×2光开关A或B。在源节点业务板的客户侧输入端口可根据光功率或者具体上路业务的故障判决条件来判断是否发生故障，在宿节点业务板的客户侧输出端口可根据此业务端口帧格式的特定开销来判断是否发生子波长级故障，在光开关A或光开关B可根据检测宿节点业务板的客户侧输出光功率来判断是否发生故障。由于这几个检测点能检测到的内容并不相同，因此一般来说，这几个检测点中有一个发生故障时就应触发保护倒换。

子波长、通道层、复用段层检测到故障时都会通知本节点倒换控制器。当控制器收到检测点发送的故障信息后，通过在保护组(由参与了共享保护的所有节点组成)内各节点组播信令将故障信息通知其他节点的控制器故障信息。保护组内各节点控制器通过共享保护倒换协议得出各节点的保护控制状态。一般是源节点东向或西向倒换、中间节点直通状态、宿节点西向或东向倒换。控制状态由控制器向执行器发送倒换信息，通知执行器执行倒换或直通命令。在本例中，执行器就是每个节点的四个光开关。

执行器接收到系统倒换或恢复指令后改变客户端口间的连接关系，全网的协调一致切换使得整个备份或工作业务路径连通，并使业务切换到相应路径上。

在故障业务源节点发送侧(以东向业务的发送为例)，本地东向上路业务被光分配器一分为二，一路送往东向工作客户输入端口，另一路送往西向备份客户输入端口。西向业务发送与此类似。

在故障业务宿节点接收侧(以西向业务的接收为例)，本地西向下路业务可从两个端口选择一路信号接收，由保护倒换控制器下发的系统指令决定是接收西向工作客户输出端口的信号或者东向备份客户端口的信号。东向业务接收与此类似。

在直通节点(以西-＞东方向为例)，由系统指令决定是连通西向备份业务输出端口至东向备份客户输入端口，或者是连通本地西向上路备份信号至东向备份客户输入端口、西向备份客户输出端口至本地东向下路备份端口。东-＞西方向的备份业务处理与此类似。

光分配器A与光分配器B均采用1分2的光分配器件，分别有一个输入端口和两个输出端口。光分配器A输入端口与西向本地上路业务相连，输出分别与西向工作客户侧端口以及去往东向保护客户端口的光开关A相连。光分配器B的连接与光分配器A类似。

光开关A和光开关B都是2×2光开关，分别有两个输入端口和两个输出端口。光开关A输入端口分别与西向保护客户端口以及光分配器A的一路相连，输出端口分别与东向保护客户端口以及光开关D的保护输入端口相连。光开关B的连接和光开关A类似。

光开关C和光开关D都是2选1光开关，有两个输入端口和一个输出端口。光开关C输入端口分别与西向工作客户端口相连和光开关B相连，输出端口与西向本地下路业务相连。光开关D的连接和光开关C类似。

在正常状态下，各网元均不发生倒换和直通，光开关的状态如图2所示。光分配器A和光分配器B在任何状态下都是并发的。光开关A和光开关B处于交叉状态。对于光开关A来讲，即西向上路业务的保护交叉到东向保护客户端口，西向保护客户端口交叉到东向下路业务保护。对于光开关B来讲，即东向上路业务的保护交叉到西向保护客户端口，东向保护客户端口交叉到西向下路业务保护。

在倒换状态下，根据具体故障情况，四个光开关状态部分或全部发生状态改变，使得相应业务从源节点经过直通节点到达宿节点的保护通道建立起来。对于源节点所有光开关状态保持不变，上路业务经过一个光分配器，再经过2×2光开关交叉到保护客户端口。对于直通节点，若业务在本节点传送方向分为从西向东，则光开关A状态改变为西向保护客户输出端口交叉到东向保护客户输入端口；若业务在本节点传送方向分为从东向西，则光开关B状态改变为东向保护客户输出端口交叉到东向保护客户输入端口，如图5所示。对于宿节点，若发生西向故障，则光开关C状态改变为接收光开关B过来的东向保护业务，如图6所示；若发生东向故障，则光开关D状态改变为接收光开关A过来的西向保护业务。

下面根据一个实例说明系统中子波长共享保护功能实现的具体实现过程。

根据共享保护原理，我们知道环网倒换结果应该如图3所示。以A-＞B业务为例，业务倒换到保护路径为A-＞F-＞E-＞D-＞C-＞B，依次在F、E、D、C节点业务处于直通状态。需要说明的是，根据共享保护原理，业务一般是对发的且倒换是双向同时倒换，这里为叙述方便仅说明了一个方向业务的保护倒换。

当节点A和B之间发生故障时，B节点的西向工作客户侧输出端口检测到故障并通知B节点保护倒换控制器(注意通道和复用段层也可作为检测点，这里只以子波长故障检测点为例)。B节点控制器收到故障信息后将信令通过监控通道组播给保护组内其他节点控制器，各节点根据共享保护倒换协议计算出本节点的保护控制状态。

在本实例中，源节点A状态是东向倒换，所有光开关没有状态切换，东向上路业务在节点A的东向上路后经过光分配器B，保护路径经过光开关A选择后从西向保护业务板的相应支路上路。F、E、D、C节点处于直通状态，由于A-＞B业务保护路径为自东向西(内环逆时针方向)，所以控制器状态应为光开关B变为东向保护输出客户端口和西向保护输入客户端口连通。宿节点B状态是西向倒换，光开关C变为接收东向保护客户输出端口。这样保护路径完全连通，业务成功切换到保护路径。

业务的倒换恢复过程和倒换过程相似。当故障消失时检测点也会通知控制器，控制器组播此信息后命令执行器倒换回正常状态。

本发明具有以下有益效果：

1.相对于光通道共享保护技术，本发明对于特定子波长实现了子波长级保护，即当特定子波长发生故障时可实现保护倒换，且不影响其他子波长的业务传输。

2.目前使用广泛的客户业务1+1保护中，对于同一个波长不同节点间有多个客户业务需要保护时，必须占用多个波长以及多对业务汇聚单元。而使用本发明提出的共享保护的实现方法，可使用一个波长及较少的业务汇聚单元实现多个子波长业务的保护；

3.另外，与光通道共享技术相比，本发明中不需要规定汇聚单元的波长，这样在组网时波长可根据需要灵活配置，也方便现有网络的升级和优化。

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 (8)

1.一种波分复用环网中的共享保护方法，其特征在于，所述波分复用环网包括至少一个节点，每一节点分为复用段层、通道层和子波长层，所述共享保护方法包含如下步骤：

A、分别对每一节点的复用段层、通道层和子波长层进行检测；

B、检测点在复用段层、通道层和子波长层中的至少一者发生故障时，产生故障信息，通知给故障关联节点；故障关联节点的节点控制器通过组播信令将故障信息通知给其他节点的节点控制器；各节点控制器通过故障信息及共享保护倒换协议得出各节点的保护控制状态，通知给各自的执行器，所述保护控制状态包括业务上路、业务直通和业务下路，所述共享保护倒换协议为：对故障关联节点，如果原状态为业务上路，则从保护方向上路；如果原状态为业务下路，则由选择工作方向业务下路倒换为选择对应保护方向业务下路，其他节点为业务直通；

C、各节点的执行器控制其对应的节点切换到步骤B中确定的保护控制状态。

2.如权利要求1所述的共享保护方法，其特征在于，所述对复用段层的检测是根据复用段层的光功率是否超过预设判决门限来判断是否发生复用段层故障。

3.如权利要求1所述的共享保护方法，其特征在于，所述对通道层的检测是根据通过通道层的光功率是否超过预设判决门限和通道层的业务帧格式的特定开销字节至少一者来判断是否发生通道层故障。

4.如权利要求1所述的共享保护方法，其特征在于，所述对子波长层的检测是根据通过子波长层的光功率是否超过预设判决门限和子波长层的业务帧格式的特定开销字节至少一者来判断是否发生子波长层故障。

5.一种波分复用环网中的共享保护系统，其特征在于，包括至少一个节点，每一节点包括第一分插复用单元和第二分插复用单元、第一保护业务板和第二保护业务板、第一工作业务板和第二工作业务板、第一光分配器和第二光分配器、第一光交叉器和第二光交叉器、第一光选择器和第二光选择器；所述第一保护业务板和第一工作业务板分别具有一对与第一分插复用单元相连的线路侧端口和至少一对客户侧端口，所述第二保护业务板和第二工作业务板分别具有一对与第二分插复用单元相连的线路侧端口和至少一对客户侧端口，所述第一光分配器和第二光分配器分别具有一个输入端口和两个输出端口，所述第一光交叉器和第二光交叉器分别具有两个输入端口和两个输出端口，所述第一光选择器和第二光选择器分别具有两个输入端口和一个输出端口；

所述第一光分配器输入端口与第一本地上路业务端口相连，输出端口分别与第一工作业务板客户侧输入端口以及第一光交叉器的一输入端口相连，所述第二光分配器输入端口与第二本地上路业务端口相连，输出端口分别与第二工作业务板客户侧输入端口以及第二光交叉器的一输入端口相连；

第一光交叉器另一输入端口与第一保护业务板客户侧输出端口相连，输出端口分别与第二保护业务板客户侧输入端口以及第二光选择器的一输入端口相连，第二光交叉器另一输入端口与第二保护业务板客户侧输出端口相连，输出端口分别与第一保护业务板客户侧输入端口以及第一光选择器的一输入端口相连；

第一光选择器另一输入端口与第一工作业务板客户侧输出端口相连，输出端口与第一本地下路业务端口相连，第二光选择器另一输入端口与第二工作业务板客户侧输出端口相连，输出端口与第二本地下路业务端口相连，其中，分插复用单元与保护业务板或工作业务板的线路侧端口相连的一侧构成通道层，分插复用单元的另一侧构成复用段层，保护业务板或工作业务板的客户侧构成子波长层，所述复用段层、通道层和子波长层中的至少一者上设置有倒换检测点。

6.如权利要求5所述的共享保护系统，其特征在于，复用段层的检测点设置于分插复用单元的线路侧输入端口。

7.如权利要求5所述的共享保护系统，其特征在于，通道层的检测点设置于保护业务板或工作业务板的线路侧输入端口。

8.如权利要求5所述的共享保护系统，其特征在于，子波长层的检测点设置于源节点保护业务板或工作业务板的客户侧输入端口、宿节点保护业务板或工作业务板的相应客户侧输出端口、或者设置于宿节点保护业务板或工作业务板的相应客户侧输出端口相连的第一光交叉器或第二光交叉器上。

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