CN101404605A

CN101404605A - 以太网e1双向环网系统

Info

Publication number: CN101404605A
Application number: CNA2008102175236A
Authority: CN
Inventors: 翟卫东; 张雪林; 刘永新; 路旭; 林彬; 覃彪; 徐俊兵
Original assignee: Shenzhen ZTE Netview Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen ZTE Netview Technology Co Ltd
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2009-04-08

Abstract

本发明是一种以太网E1双向环网系统，其包括一个主节点和至少一个从节点。所有节点之间的线路端口连接组成双向环网，对于每个节点，具有基于双向E1网桥的环保护模块及双向传输电缆。环保护模块的构成为：以太网数据交换单元、以太网传输单元、两路E1网桥转换单元、OAM控制单元。具备OAM功能的以太网E1双向环网系统，继承并发扬了现有环状组网优点，且所有节点设备间有信息交互，对节点设备提供诊断和远程控制能力；不光大大提高了网络生存能力，还可以提供丰富的系统自诊断内容。

Description

以太网E1双向环网系统

一、所属技术领域

本发明属于通信网络技术，尤其涉及一种具备OAM功能的基于E1网桥(连接以太网和E1)的双向环路自愈网络系统。

二、背景技术

现有的E1传输有星状、链状和环状组网方式。星状组网系统构成简单，但是传输资源利用率低；链状组网克服每个节点独占传输信道的缺点，实现整条链路共享传输资源，但是也存在着生存性差的缺点。现在已经存在的环状组网系统(申请号：200610020385.3公开号：CN1812364)继承了链状组网共享传输资源的优点，但是利用交换设备的生成树算法STP检测、控制环路状态存在反应时间长、信息少的缺陷，没有故障自诊断能力、不能定位故障点；依然存在系统布置和维护困难、运行成本高的缺陷，后期的使用维护成本高。

在提供保障服务质量的网络中，OAM功能尤为重要。传统的SDH/SONET和ATM中都定义了相应的OAM功能，然而现有的以太网E1传输中，却没有采用OAM功能，这使得以太网系统中，特别是环状控制环路中的故障诊断和维护能力缺乏，仍然要采用传统方式进行处理。

三、发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种集成OAM功能的高可靠性以太网E1双向环网系统，以弥补现有技术中E1环网可靠性不高、维护困难、应用成本高的问题。

本发明是这样实现的：

一种以太网E1双向环网系统，其包括一个主节点和至少一个从节点。所有节点之间的线路端口连接组成双向环网，其特征在于，对于每个节点，具有基于双向E1网桥的环保护模块及双向传输电缆。环保护模块的构成为：以太网数据交换单元、以太网传输单元、两路E1网桥转换单元、OAM控制单元。所述的以太网传输单元、E1网桥转换单元可以通过以太网数据交换单元完成信息交换、传输，OAM控制单元也可以通过E1网桥转换单元收发OAM信令数据。环保护模块有两个E1线路端口(E1W和E1E)和一个以上的以太网支路端口(FE)。两个E1线路端口各接一侧的电缆(每侧收/发共两根电缆)，为了描述方便我们将其分为西(West)向E1(简称为E1W)线路、东(East)向E1(简称E1E)线路端口。以太网支路端口供给用户上、下传以太网数据，与用户以太网设备的端口用网线对接。

环保护模块的作用：将以太网支路数据包交叉、转换进东或西向线路上去，或从东或西侧线路端口收的线路信号中转换出以太网数据包并依据MAC进行交换；达到东/西侧线路数据互通、东/西侧线路数据进出以太网支路端口(用户数据上、下传)的目的。

所述的环保护模块为2M环保护模块。当然在其它的方式或应用中也可以采用例如4M等其它容量的环保护模块。

所述的E1网桥转换单元包括E1线路端口、E1防雷电路、E1变压器、协议转换芯片，按顺序相连。协议转换芯片还与以太网数据交换单元相连。

所述的以太网传输单元包括以太网支路端口、防雷电路、以太网变压器，按顺序相连。以太网数据交换单元直接与以太网变压器相连。

所述的以太网传输单元包括至少一个以太网支路端口，这些以太网支路端口之间可以完成数据交换，这些以太网接口一起作为本地数据接入口(LAN)。

所述的E1网桥转换单元完成相邻节点的互联，两路E1线路分别与东西侧相邻节点连接形成环网系统。节点数据可以通过E1网桥转换单元发送到相邻节点，并再通过此节点传输到下一节点，逐个节点透传直至目的节点。

所述以太网数据交换单元完成E1网桥单元、以太网接口所有端口之间的数据交换，达到各个节点的LAN数据交互的目的。所有节点组成一个互通的WAN。

所述的OAM控制单元通过E1线路收发OAM信令，分析系统工作状态，控制模块动作和状态转换。

这种以太网E1双向环网系统的基于系统本身OAM信息的APS(Auto ProtectSwitch)保护，采用以下步骤：

A)主节点(Master)发送OAM信令检测从东西两个方向上环形网络环路，OAM信令以环状通路传送，使主节点本身的一个E1线路接口处于数据转发状态(working)，另一个E1线路接口处于数据丢弃状态(disabled)。主节点把环形的以太网通路切断为以自身为起点和终点的链状以太网数据通道。

B)当所述系统中发生故障，中断点两侧的2M环保护模块的E1线路接口变为数据丢弃状态(disabled)，主节点(Master)则把两侧的E1线路接口都转变为数据转发状态(working)，系统转变为以中断点两侧为两个端点的链状以太网数据通道，通过传输通路上的OAM信令，中断点的告警信息和位置信息收集到OAM管理台上。

C)当故障排除时，OAM信令反应出线路的改变，所有节点依据信令信息做出动作；主节点一个线路接口working，另一个disabled，从节点线路接口全部working。

在本发明中，主节点设备和(至少一个)从节点设备之间的E1线路端口两两连接成双向环路组网，通过主节点设备发送的OAM信令检测环形网络，通过OAM信令分析通信连接状态并控制E1线路接口的working、disabled状态变化，起到APS双向保护、断点自愈的作用，从而保证以太网数据在E1环形网络中正常传送。环网内的每个节点都具有以太网数据交换功能，对外提供多路以太网数据接口，2路E1接口、多路以太网口之间都能进行数据交换，从而实现节点的本地以太网(LAN)数据通过该双向E1环交换到别的节点上面，进而实现各个节点的以太网互通形成一个广域网。

环路上任何光路或电路上的中断都会致使OAM信令的传输发生改变，节点设备依据OAM信令的变化形成逻辑断口、变成两条链路工作，任何单点故障都不会影响通信业务。并且新的OAM传输链路反映到新的网络拓扑图中，指示出故障点并能通过OAM网管台告警。系统不光具备自愈保护功能、还具备故障告警和分析能力。系统同时也具备在链路组网状态下平稳工作的能力，OAM信息能够反应链状连接的节点的位置关系，通过记录分析位置的变化和线路告警信息，找出故障点位置。只需依据故障诊断和分析结果作相应的修复即可恢复到环路正常工作状态，给维护工作带来很大便利。

总之，具备OAM(操作Operation、管理Administration、维护Maintenance)功能的以太网E1双向环网系统，继承并发扬了现有环状组网优点，且所有节点设备间有信息交互，对节点设备提供诊断和远程控制能力；不光大大提高了网络生存能力(包括故障影响范围控制和故障保护反应时间)，还可以提供丰富的系统自诊断内容。在故障发生后，人工干预的过程中能够大大降低操作难度，减少人力、时间投入。OAM功能在公众电信网中十分重要，它可以简化网络操作，检验网络性能和降低网络运行成本。

四、附图说明：

图1是本发明所实施的2M环保护模块电路结构图，

图2是本发明所实施的以太网E1双向环网构成图，

图3是本发明所实施的以太网E1双向环网保护动作原理图，

图4是本发明所实施的系统OAM信令通信原理图，

图5是本发明所实施的OAM信令转变为APS状态示意图。

五、实施例：

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，2M环保护模块中包含以太网传输单元11、两路E1网桥转换单元12、以太网数据交换单元13、OAM控制单元14。所述的以太网传输单元11与两路E1网桥转换单元12之间可以进行数据交互、转换和转发；从而实现多个以太网支路(FE)接口和两路E1线路的任意相互通信。数据可以从一路E1网桥转换单元12直接转发给另外一路E1网桥转发单元12，完成数据透传；也可以完成FE接口与这两路E1端口的双向转发，实现远程数据通信。

网桥转换单元12由协议转换(硬件专用芯片)121完成E1接口到以太网MII接口的数据双向自动转换。支持E1接口上的成帧(n*64k)方式，可以实现对E1传输以太网数据的带宽分配；使用PCM31方式时，时隙0被系统占用，其中的Sa bit用于传送OAM信令(如图4)，时隙1~31则可以用来传送用户数据。另外还包括E1变压器122和防雷电路123。

以太网数据交换单元13是一个多端口的以太网二层交换芯片。它负责所有的以太网(业务)数据的路径选择、转发工作。整个以太网E1双向环网系统的核心就是以太网数据交换单元13，网桥转换单元12则是完成以太网数据交换单元13的FE接口向E1网络的延伸。

OAM控制单元14控制着网桥转换单元12和以太网数据交换单元13，能够从两路网桥转换单元12接收和发送OAM信令，实现运行、管理信息的交互。

图2所示，本实施例包括一个主节点a和3个从节点b、c、d。

1、对于监控系统来说，传输链路为一个环形：起始于监控中心a的2M环保护模块接入设备的E1W端口，传输路径为：模块a→a_E1W→b_E1E→模块b→b_E1W→c_E1E→模块c→c_E1W→d_E1E→模块d→d_E1W→a_E1E，终止于a的2M环保护模块接入设备的E1E端口；在基站侧，传输设备需要提供两组E1电接口(每组E1包含收发两个方向)与2M环保护模块的E1线路接口对接；2M环保护模块通过内部处理将这两组E1连接起来，实现环路连通；在监控中心，每一个环也需要两组E1接口与接入设备相连，这样才可保证实现2M环的保护功能。

2、对于传输网络来说，实际上不是“环”的概念，而是“链”的概念；只需要为每两个相邻的站点之间开通一个2M链路即可，以上图为例，需要开通4路2M链路：a_E1W←→b_E1E、b_E1W←→c_E1E、c_E1W←→d_E1E、d_E1W←→a_E1E；在每个节点，这些链路是没有直接连接的，而是通过2M环保护模块透传连接到一起；对于这4路2M链路，为节省资源，可以使用光环路中的同一“时隙”编号的2M；以上图为例，假设该光环路为155M，包含63个2M链路，那么这4段链路可以使用同一编号的2M，如都使用#1号2M链路。

3、在每个节点，传输设备需要提供两组E1端口与2M环保护模块相连(包含2收2发共4个连接端子)；在监控中心，针对每一个环，传输设备同样需要提供两组E1端口与接入设备相连(包含2收2发共4个连接端子)。

4、所有节点用户的以太网设备接入到2M环保护模块的以太网支路端口上，相当于处于同一个以太网连接的局域网内。2M环保护模块相当于3个端口的以太网交换机，E1线路接口等同于以太网网线的延伸。

如图2、3是该系统所实施以太E1双向环网的通信自愈原理图，

1.正常运行时，所有模块经由传输组成一个以太网环路；位于监控中心的模块此时主动关闭一个方向上的E1接口(disabled)，另外一个E1端口正常收发数据(working)，环路被斩断为以关闭的E1口为两个起点的链路。如图3，正常时，监控中心右边的E1E口关闭(disabled)，变为链路：a←→b←→c←→d

2.传输(光或E1)发生故障时，位于监控中心的模块的2个方向都直通工作(working)，故障点两边的E1端口都停止收发以太网数据(disabled)；环路断裂为以故障点为两个起点的链路。如图3，节点c与节点d之间传输中断，变为链路：d←→a←→b←→c

3.当2M环保护模块发生故障时，主节点模块的2个方向都直通工作(working)；环路断裂为以故障模块两边为两个起点的链路。如图2中，若节点b故障造成数据无法透传，则变为链路：c←→d←→a

4.主节点模块(a点)能够收集到以上这些链路的变换，并通过网管程序告警。网络维护人员可以依据网管程序记录的的环路断点，迅速定位故障原因。系统为网络维护节省大量的人力和时间。

如图4是本发明所实施的OAM信令通信原理图。

1.如图中包括一个主节点Master a和3个从节点Slave b、Slave c、Slave d。主节点Master a的2M保护环模块发送检测信令：从西向口发送环路检测命令(looptest West to East)，在东向口接收到；从东向口发送环路检测命令(looptest East to West)，在西向口接收到。在每个从节点处都把接收从一个E1线路接收到的OAM信令转发到另外一个E1线路上，同时附加自身信息。

Master a的E1W发送looptest W to E命令让Slave b的E1E接收到，Slave b在信令中附加自身信息后从自己的E1W再发送出去，依次传送直至Master a的E1E端口接收到并分析信令内容，另一方向同理。Master a通过OAM检测信令获取到所有Slave点的运行状态信息和网络位置信息。

2.Master a处配置一台OAM网管台，负责读取Master a的2M保护环模块获取到的Slave节点信息；OAM网管台对从节点信息进行分析、综合得到网络运行状态，能够以图文方式展现出来；网络运行状态写入数据库中，以备查用。

3.OAM网管台连接到Master a的2M保护环模块，并能透过这个模块的OAM信令发送命令给从节点模块，从节点模块依据接收到的OAM网管台命令执行动作，从而实现远程控制功能。

如图5是本发明所实施的OAM信令转变为APS状态示意图。

1.如图5中包括一个主节点Master a和3个从节点Slave b、Slave c、Slaved，Slave c与Slave d之间的传输中断。主节点Master a的2M保护环模块发送检测信令：从西向口发送环路检测命令(looptest W to E)；从东向口发送环路检测命令(looptest E to W)，中途有中断点而不能到达另外一个方向；Slave c的E1E线路接口接收到looptest信令后并转发到E1W线路接口上，同时Slave c发现自己的E1W端口出现故障，状态转变为disabled，并从E1E发送loopbreak信令；使得Master a接收到loopbreak信令并把两个E1线路接口状态都转为working。同理，中断点另外一侧的Slave d也是一样的。

2.所有Slave节点在透传looptest或loopbreak信令时附加自身信息，Master节点接收到looptest或loopbreak信令并从中收集到Slave节点信息。OAM网管台收集到环路发生改变并给出告警和分析结果，大大提高环路诊断的自动化，降低维护成本。

Claims

1、一种以太网E1双向环网系统，其包括一个主节点和至少一个从节点，所有节点之间的线路端口连接组成双向环网，其特征在于，对于每个节点，具有基于双向E1网桥的环保护模块及双向传输电缆；环保护模块的构成为：以太网数据交换单元、以太网传输单元、两路E1网桥转换单元、OAM控制单元；所述的以太网传输单元、E1网桥转换单元通过以太网数据交换单元完成信息交换、传输，OAM控制单元通过E1网桥转换单元收发OAM信令数据，环保护模块有两个E1线路端口和一个以上的以太网支路端口，两个E1线路端口各接一侧的电缆。

2、如权利要求1所述的以太网E1双向环网系统，其特征在于所述的环保护模块为2M环保护模块。

3、如权利要求1所述的以太网E1双向环网系统，其特征在于所述的E1网桥转换单元包括E1线路端口、E1防雷电路、E1变压器、协议转换芯片，按顺序相连，协议转换芯片还与以太网数据交换单元相连。

4、如权利要求1所述的以太网E1双向环网系统，其特征在于所述的以太网传输单元包括以太网支路端口、防雷电路、以太网变压器，按顺序相连，以太网数据交换单元直接与以太网变压器相连。

5、如权利要求1所述的以太网E1双向环网系统，其特征在于所述的以太网传输单元包括至少一个以太网支路端口，这些以太网支路端口之间可以完成数据交换，这些以太网接口一起作为本地数据接入口(LAN)。

6、如权利要求1所述的以太网E1双向环网系统，其特征在于所述的E1网桥转换单元完成相邻节点的互联，两路E1线路分别与东西侧相邻节点连接形成环网系统，节点数据可以通过E1网桥转换单元发送到相邻节点，并再通过此节点传输到下一节点，逐个节点透传直至目的节点。

7、如权利要求1所述的以太网E1双向环网系统，其特征在于所述以太网数据交换单元完成E1网桥单元、以太网接口所有端口之间的数据交换，达到各个节点的LAN数据交互的目的，所有节点组成一个互通的WAN。

8、如权利要求1所述的以太网E1双向环网系统，其特征在于所述的OAM控制单元通过E1线路收发OAM信令，分析系统工作状态，控制模块动作和状态转换。