CN101669317B - 网络故障检测及保护切换 - Google Patents

Abstract

现在的网络切换体系结构需要与高级网络控制平面通信，能使变更通信线路减慢，从而导致造成无法接受的客户通信损失。本发明的范例实施方案以经由光学通信路径耦合的光学开关检测光学信号的光强度并且部份地通过在至少第一或第二光学开关之一的光强度跌落到门限水平以下的事件中触发的物理层使第一光学开关和第二光学开关之间的至少一条光学通信路径切换到备用光学通信路径更快速地变更通信线路。响应物理层触发的切换可能导致减少切换时间并因此导致网络故障中断后较快速地恢复与客户的通信。

Description

网络故障检测及保护切换

相关申请

这份申请要求于2006年12月20日申请的美国专利临时申请第60/876,348号的利益。上述申请的全部教导在此通过引证被并入。

背景技术

光纤切口、设备故障和降级引起相当多的中断和停歇。时常，故障恢复时间与网络组成部分(例如，开关和网络管理器)通信以改变设备故障位置一样慢。当生意和消费者变得越来越不能容忍网络故障的时候，由于失去收入和名誉受到玷污，停工时间对运营商可能是非常昂贵的。因此，运营商不断地寻找较好的方法通过更有效地使用保护带宽保护网络使之免受这样的光纤故障的损害和减少费用。

发明内容

本发明的范例实施方案是通过在经由光学通信路径耦合的光学开关处检测光学信号的光强度切换光学通信路径的方法和对应的装置。该范例实施方案进一步包括在至少第一或第二光学开关之一的光强度跌落到门限水平以下的事件中使在第一光学开关和第二光学开关之间的至少一条光学通信路径部份地通过物理层触发切换到备用光学通信。开关响应物理层触发自主地切换导致减少网络故障恢复时间。

附图说明

从下面对在相似的参考符号在不同的视图中自始至终表示同一部份的附图中举例说明的本发明的范例实施方案的更具体的描述，前述内容将变得显而易见。这些附图不必依比例绘制，而是把重点放在举例说明本发明的实施方案上。

图1是用业务路径光纤和保护路径光纤光学耦合的并且在输入光学端口有光强度检测器的光学开关的示意图；

图2是图1的开关检测业务路径故障然后切换到保护路径光纤的程序流程图；

图3是用业务路径和保护路径光学耦合的并且在输出光学端口(出口)有光强度检测器的光学开关的示意图；

图4是图3的开关检测业务路径或开关矩阵故障并且切换到保护路径光纤的程序流程图；

图5是用业务路径和保护路径光学耦合的并且在输出光学端口(出口)和输入光学端口(入口)都有光强度检测器的光学开关的示意图；

图6A是图5的开关检测业务路径故障并且切换到保护路径光纤的程序流程图；

图6B是图5的开关检测开关矩阵故障而并且切换到保护路径光纤的程序流程图；

图7是用业务路径双向光纤和保护路径端口双向光纤光学耦合的并且有在每个端口检测输出(出口)方向的光强度的光强度检测器的光学开关的示意图；

图8是图7的开关检测业务路径或开关矩阵故障并且切换到保护路径光纤的程序流程图；

图9是用业务路径双向光纤和保护路径双向光纤光学耦合的并且有在每个端口检测输出(出口)方向和输入(入口)方向的光强度的光强度检测器的光学开关的示意图；

图1OA是图9的开关检测业务路径故障并且切换到保护路径光纤的程序流程图；

图1OB是图9的开关检测开关矩阵故障并且切换到保护路径光纤的程序流程图；

图11是为在两个发射器/接收器之间提供业务路径和多样的保护路径而光学耦合的光学开关的示意图。

具体实施方式

本发明的范例实施方案描述如下。

在物理层把故障检测整合到光学切换之中能大大提高保护切换的速度。现有的保护切换系统通常包括在网络节点之间使用复杂的框架式内务操作信道或数据包通信的高级通信或信号传送。这项发明的实施方案由于其智能型光学开关有能就地检测光学线路故障的光强度检测器所以能提高故障检测和网络保护切换的速度。网络故障通常导致光强度的损失或减少。智能型光学开关在检测到故障的时候自主地从业务光纤对切换到保护光纤对。这种切换导致其它的智能型光学开关也检测光强度的损失或减少，从而导致那些开关自主地切换到保护光纤对。由网络故障或由切换事件引起的光强度损失每个都是物理层触发器，引起依照这项发明的实施方案的智能型光学开关自主地从业务光纤切换到保护光纤。实施方案也能通过允许工作线路分享保护路径信道组来提高光纤利用率。

设计自动地受到保护免受多样的最坏情况光纤突变损害的网络可能是困难的和昂贵的。因此，许多网络保护配置通常只提供对单光纤故障的自动保护。此后的推论是维修队将在单一故障之后被立刻派遣并且希望在另一个故障发生之前固定该问题。许多整体传送线路和网络实用性计算是受修复第一故障之前发生第二故障的可能性支配的。

大灾难(像地震和飓风)往往能在网络中引起多样的光纤突变。“共享信道组”的概念能在它们被作为必需品提供之后通过以与工作路径一样的方式简单地监视保护路径延伸到保护网络使之免受多样的光纤突变损害的困难任务。这允许业务运送保护路径受共享信道组的剩余资源保护。如果网络在所提供的保护路径或规则的工作线路上经历第二光纤突变，则业务被自动地切换到来自该信道组的另一条保护路径。“共享信道组”配置也能通过提供对多样的光纤故障的保护提高网络实用性。

网络能容许的故障数目是由剩余光纤信道组的大小决定的。虽然没有系统能对每个突发事件提供保护，但是有能自动地重新配置和修复多样的光纤故障的网络能大大改善整体可用性。

本发明的实施方案能在如同SONET那样的传统系统中用来代替或补充现有的保护切换方法。在实践中，一实施方案能被整合到现有的系统之中作为用来处理光纤故障的提高。举例来说，光学开关能如上所述经由物理层触发传递关于故障的信息，但是也可以通过标准的通信信道与高级网络控制平面接口。在光纤突变的事件中，依照本发明的范例实施方案的开关依照预先定义的规则自动地重新配置故障周围的通信业务流，然后经由上游的接口告知高级控制平面。相反地，高级控制平面能命令该开关在非光纤故障情况下重新配置或关掉用于维持操作的自动保护切换特征。本发明的实施方案允许工作业务线路有效地分享若干保护路径，不需要来自高级网络控制层的干预。

本发明的实施方案包括在通信路径两端的一对光学开关。每个开关备有光强度检测器以便在不需要高级网络控制平面的干预或复杂的信号传送的情况下免遭导致光强度的减少或损失的网络故障的损害。

图1是一个范例实施方案100的网络图。故障122是使用光强度检测器106、108、110、112、114、116在每个开关102、104中就地检测的，而且每个开关102、104都被配置成检测故障122并且就地对故障122作出反应。开关独立地操作以便检测故障122和新加入的保护开关。

该开关通过使用每个开关102104内的智能型开关控制器118、120监视光强度在光学开关102、104的接收器端口124，126、128、170、132、134的损失检测光纤故障122。在这个范例实施方案中，智能型开关控制器118、120调整光强度读数光、切换功能、预先定义的用于切换和与外部的高级网络组成部分通信的规则的存储器。

因为本地切换控制允许多样的工作路径分享保护路径信道组，所以在此描述的本发明的范例实施方案准许有效地使用保护光纤路径。用于每个工作路径的精确保护路径不需要在光纤故障发生之前限定。因为光学开关知道哪个保护路径随时在使用，所以它们只选择下一个可用的保护路径，然后把网络重新配置报告给较高的网络控制层。这些较高的层能随时下载更新后的保护切换标准。

该如何选择下一个可用的保护路径的范例方法能借助多种方法确定。举例来说，一个简单的方法是预先准备暗光纤保护路径并且预定它们即将为缓解故障被分配的次序。这个协议准许多样的工作路径与该开关连接，以便有效地分享保护光纤和路径的公用信道组。

如果线路对中的两条光纤经历故障或强度下降，那么两个开关检测输入端口的强度损失并且自动地切换。

就这种应用而言两个有用的光学开关特性是低损失和快速的切换时间。低损失将对传输线损害预算的冲击减到最少；快速的开关时间保证切换在高级控制平面层干预之前完成。

保护切换可能与中间的开关或节点转移的数目无关。许多光学开关被包括在路径中的情况下，只有在该路径末端的开关是完成保护切换所需要的。然而，随着中间的开关或节点转移的数字逐渐增加，使用能够在没有光的情况下切换的开关(即，“暗光纤开关”)变成有利的。在配置了暗光纤开关的网络中，网络路径中的开关能在切换事件发生的时候同时调整它们自己，从而导致总的切换时间近似等于单一开关完成切换事件所需要的时间，不管网络路径中的开关数目。相反，如果网络没有配置暗光纤开关，开关只能在光学信号出现之后调整它们自己，所以每个开关必须在能够调整之前等待网络路径中的前述开关。结果，总的切换时间增加到近似等于单一开关完成切换事件所需要的时间乘以网络路径中的开关数目。

物理层触发至此已被描述为由网络故障或把光学信号转移到保护路径的开关所引起的光强度的损失或减少。然而，在网络末端开关之间的物理层触发可能利用使用调幅、调相或调频的业务信号的更完善的系统。在在网络末端开关之间的物理层触发也可能是借助非通信信号完成的。

使用带输入功率检测器的光学开关的范例实施方案

现在更详细地参照图1，两个光学开关102、104被展示，其中每个开关102、104包括端口124、126、128、170、132、134、136、138、140、142、144、146、光强度检测器106、108、110、112、114、116、开关矩阵148、150和智能型光学开关控制器118、120。端口124、126、128、170、132、134、136、138、140、142、144、146定义通向每个开关102、104的光纤连接点。光学检测器106、108、110、112、114、116被放置在开关输入端口124、126、128、170、132、134并且有方向性，它们沿着箭头的方向检测光强度。开关矩阵148、150全是非阻断开关矩阵。可能使用对称的N×N或不对称的N×M开关矩阵148、150。每个开关的智能型开关控制器118、120调整开关内的光强度读数、切换功能、预先定义的用于切换和与外部的高级网络组成部分通信的规则的存储器。预先定义的保护路径156、158能随时经由通信接口(未展示)下载或改变，而且开关能经由任何形式的通信信道报告所有的保护配置变化、开关设定和诊断。开关能人工地或自动地配置，以响应网络故障122。智能型开关控制器118、120能通过识别一个或两个方向的光强度损失在每个节点中自主地操作并且使各自的开关矩阵148、150把光学信号从工作路径152、154切换到保护路径156、158。

开关102、104通过使它们与主要业务线路对152、154和保护线路对156、158互连被配置到网络中。主要业务线路对152、154和保护线路对156、158每个都包括，举例来说，向西的光纤154、158和往东的光纤152、156。两个光学开关102、104经由向西的和往东的光纤对连接起来。西边的异频雷达收发机164与光学开关102连接，其中发射器(TX)与端口124连接，接收器(RX)与端口136连接。同样，东边的异频雷达收发机166与光学开关104的端口134和146连接，其中TX和接收器分别与端口134和146连接。在开关102、104之间预先定义的保护路径156、158与接在端口140处的开关102和端口132处的开关104之间的往东的保护光纤156和接在端口128处的开关102和端口144处的开关104之间的向西的光纤158连接。

虽然在光学传输路径末端的Tx和Rx节点164、166处的光纤故障检测结果和用来改变业务流避免光纤故障的控制平面技术在文献中得到很好的证明，但是本地检测和保护开关初始化和开关之间物理层触发的组合通过在组合中移动多样的光纤在此正在与传统的检测和故障修正区别开来。

在网络100中出现网络故障122之前，开关102、104正在经由主要业务线路对152、154发送来自异频雷达收发机164、166的通信业务信号。在故障122发生并且被开关102、104检测到之后，开关自主地把通信业务信号切换到保护线路对156、158。

图2是参照图1的网络配置展示如何检测故障122和如何实现网络保护开关的流程图。故障被定义为任何导致在传输线路中光强度损失的光纤或设备故障或降级。举例来说，如果故障122(或降级)发生，改变向西光纤154的光学线路功率，那么它是用光强度检测器108检测的。故障122或降级能由在检测器前面的业务光学线路的任何平常的故障条件引起，例如，光学开关104的路径故障、光学线路故障或开关102的输入端口故障。在这个范例中，光强度损失是由向西业务光纤154上的光纤故障122引起的，而功率损失是用功率检测器108检测的。

有许多能用来检测故障122的标准。一个标准可能是绝对的参考水平，其中预定的功率水平是选定的，而且当功率降低到预定水平以下的时候宣布出现故障。另一个标准是相对的参考水平，其中预定的功率下降是选定的，当功率下降预定的数量时宣布出现故障。能使用许多其它的技术，例如，延迟宣布故障，直到功率门限的水平或变化已在预定的时间里被超出或实时地比较光强度。

在202检测到故障之后，检测故障的开关102随后在204把往东的和向西的两条业务路径152、154切换到对应的往东和向西的保护路径156、158。从往东的业务线路152切换到往东的保护路径156提供引起在214以对应的光强度检测器112检测的功率损失的物理层触发器。然后开关104把往东的和向西的业务光纤切换到预定的保护路径156、158，在216重建业务连接。

保护开关的完整性能通过以光强度检测器110和114监视功率来检查。在206、218，开关102和开关104两者都为开关102、104使保护开关204、216更完善等候预定数量的时间。如果功率在等候周期之后未被光强度检测器110、114在210和220检测，那么保护开关不未被成功地完善，而且每个开关在208、222为这个保护开关设定保护开关错误标记。保护开关事件和状态能在212、224经由通信信道发送给较高的网络层。

在保护开关错误的情况下，该开关也能有预先编程的动作目录，例如，以给定的速率接通多样的保护路径。最后，开关102、104中的智能型开关控制器118、120把结果报告给高级网络控制平面160、162。开关102、104可能报告包括网络连接状态变化、光强度读数、保护开关错误标记、其它开关状态标记和任何其它相关信息的信息。

由于开关102、104也有监视TX164、166的功率的输入功率检测器106、116，开关102、104能确定它们各自的本地TX164、166激光器是否已出故障而且告知高级网络控制平面160、162，因此能进行适当的设备修理或高级网络保护切换。在这个实施方案中，输入光强度检测器106和输入光强度检测器116能检测各自的TX164、166的激光器是否已出故障。光学开关102、104也能通过编程在识别出TX164、166故障的时候自动地切换到备用的异频雷达收发机(未展示)。再者，那个开关可能把配置变化告知高级网络控制层。

处理这种特定的TX故障情况的另一种方法是开关102、104在出现保护开关错误或发生另一种预定的动作之时把它们自己重新设定回最初的配置。另一种方法是简单地在适当的时候让它们被高级控制平面160、162重新设定。

因为光纤故障122的检测和保护开关控制是在每个节点就地在切换硬件内完成的，所以这种机制是快速的。故障是在光纤路径末端的开关之一中检测的。切换次序取决于故障究竟是位于往东的光纤路径152、156中还是位于向西的光纤路径154、158中。

替代范例实施方案是智能型开关控制器118、120也能在其它的光学开关之间直接通信在许多其它的光学开关之中进一步协调光学切换。

使用带输出功率检测器的光学开关的范例实施方案

用输出端口(出口)光强度检测器监视与使用输入(入口)光强度检测器相比考虑到检测异频雷达收发机之间的大部分连接路径中的故障。在开关上只有输入端口(入口)光强度检测器时，检测在RX前面的开关矩阵故障是不可能的，因为检测器在开关矩阵前面的输入端口上。

图3展示与配置了输出功率检测器706、708、310、312、314、316的开关702和704的网络连接。开关702、704与业务光纤对152、154和保护光纤对156、158互连。

检测故障122、322和保护切换的操作类似于图1的检测输入功率的情况而且是用图4的流程图描述的，该流程图类似于图2的流程图并且为了简短未被详细描述但是应该能从该流程图直接理解。在这种情况，如果开关故障发生在开关702的矩阵中，它是用输出光强度检测器706检测的。因此，输出光强度检测器708和312能检测开关矩阵348、350或TX164、166的故障。

使用带输入和输出功率检测器的开关的范例实施方案

用光学开关中的输入和输出光强度检测器监视考虑到在与采用输出检测器的情形相同的光学路径部分上的两种故障检测，除此之外能够确定故障的位置。

图5展示本发明在光学开关502、504中有输入光强度检测器506、509、511、512、514、517和输出光强度检测器507、508、510、513、515、516的实施方案。使用输入光强度检测器506、509、511、512、514、517和输出光强度检测器507、508、510、513、515、516，能通过比较沿着连接路径在不同位置的光强度读数确定故障位置是在TX164、166中、在线路对152、154或156、158中还是在开关矩阵548、550之一中。

故障的位置是通过读出和比较在与业务线路152、154接连的开关502和504的输入端口524、526、528、570、532、534和输出端口536、538、540、542、544、546检测到的光强度确定的。这可以这样完成的，举例来说，按顺序比较以光强度检测器517、513、509、507检测到的光强度，从光学路径的发射器端开始沿着线路按顺序读光学检测器，直到发现功率下降。故障122、522位于功率有下降的检测器和前一个功率没有下降的检测器之间。使用输入光强度检测器506、509、511、512、514、517和输出光强度检测器507、508、510、513、515、516的保护切换的操作被展示在用来检测设备故障122的流程图图6A和用来检测开关路径故障522的流程图图6B中。在每种情况下，保护切换都与图2的流程图类似并且为了简短不再详细地描述。保护切换应该能直接从图6A和6B的流程图了解。

在使用输入光强度检测器和输出光强度检测器的时候，控制器518、520能通过比较检测器光强度确定故障位置：

1.如果光强度检测器517检测到功率减少，那么故障位于光强度检测器517前面的连接路径。故障位于TX166中或位于TX166和开关504之间的连接174中。

2.如果功率减少被光强度检测器513检测到并且光强度检测器517检测到的光强度不变，那么故障位于开关504内。

3.如果功率减少被光强度检测器509检测到并且光强度检测器513检测到的光强度不变，那么故障122位于开关502和504之间的业务线路154中。

4.如果光强度减少被光强度检测器507检测到并且光强度检测器509检测到的光强度不变，那么故障522位于开关502内。

5.高级控制平面160、162能通过沿着线路质询光强度检测器确定RX164是否已出现故障。如果在线路中任何地方都没有检测到故障，那么故障位于RX164中或在开关502的端口536和RX164之间的线路170上。

刚刚描述的故障确定方法也应用于使用光强度检测器506、508、512、516的相反方向。

在双向光纤系统上使用每个开关端口有一个光学检测器的光学开关的范例实施方案

图7展示在单光纤光学线路752、756上有双向业务的开关702、704的操作，其中每个开关有每个开关端口724、726、728、770、732、734的单向光强度检测器706、708、710、712、714、716。在双向光纤系统中，举例来说，往东和向西的两种业务共享同一光纤752、756。故障722、723是通过在每个开关702、704中就地监视光强度检测的。在业务光纤752上光纤设备故障722引起被检测的功率在光强度检测器706和光强度检测器716处降低。在这种情况下，控制器718、720使开关702、704分别切换到端口728、732，以便使用保护路径756。用于这个保护开关的流程图是在图8中给出的，该流程图与图2的流程图类似而且为了简短不予以详细描述，但是从图8的流程图应该能理解。

开关702、704中的光强度检测器708、712能确定来自TX764、766的输入功率是否已经降低。

在替代实施方案中，检测器的方向性可能被颠倒，即，输出光强度检测器能被输入光强度检测器代替。

本发明在双向光纤系统上使用每个开关端口有多个光学检测器的光学开关的实施方案

图9展示在单光纤光学线路752、756上有双向业务的开关902、904的操作，其中每个端口924、926、928、970、932、934都有两个定向光强度检测器906、907、908、910、911、912、913、914、915、916、917，任何端口的两个检测器的方向性有相反的方向。额外的检测器考虑到故障检测和故障位置确定。使用输入和输出两种光强度检测器，能通过比较沿着连接路径在不同的端口检测到的光强度确定故障位置722、923是在TX764、766中、在线路752中还是在开关矩阵948、950之一中。

主光纤752上的光纤故障722或开关矩阵948、950之一中的故障923引起光强度检测器907和光强度检测器916检测到的光强度降低。在这种情况下，两个开关902、904将分别切换到端口928、932，以便使用保护路径756。关于这个保护开关的流程图展示在图1OA和1OB中。在每种情况下，保护切换与图2的流程图并且为了简短不予以详细描述。保护切换从图1OA和1OB的流程图应该能理解。

故障的位置是通过读出和比较在业务线路752上来自两个开关902和904的输入和输出端口的光强度确定的。这是这样实现的，即通过比较从光学路径的发射器端764、766开始的光强度检测器测量结果和沿着该线路按顺序读光强度检测器906、908、912、916或917、913、909、907直到发现功率下降。故障位于有功率下降的检测器和前一个没有功率损失的检测器之间。

在双向光纤系统上当每个开关端口使用两个检测器的时候通过比较检测器光强度确定故障位置：

控制器918、920通过比较检测器光强度确定故障的位置：

1.如果光强度检测器917检测到光强度减少，那么故障位于光学端口934前面的连接路径中。故障位于TX766中或位于TX766和端口934之间的连接770中。

2.如果功率减少被光强度检测器913检测到并且光强度检测器917检测到的光强度不变，那么故障(未展示)位于开关904之内。

3.如果功率减少被光强度检测器909检测到并且光强度检测器913检测到的光强度不变，那么故障722位于开关902和904之间的光纤752中。

4.如果功率减少被光强度检测器907检测到并且光强度检测器909检测到的光强度不变，那么故障923位于开关902之内。

作为替代，两个光学的检测器在每个端口的落实可能被组合成一个双向检测器。

多样故障的防护

本发明的实施方案能适用于对付多样的网络故障的困难的防护工作。这是通过在提供保护路径之后用与主要业务路径相同的方法监视保护路径和允许保护路径使用多余光纤路径的剩余信道组实现的。如果后来的光纤故障在保护路径中发生，通信业务自动地切换到该信道组中的另一条保护路径。这个特征能大大提高整个网络的可信度和实用性。

这考虑到保护光纤的有效使用，因为本地切换控制允许工作光纤路径以预定的标准为基础共享多样的保护光纤路径。在光纤故障发生之前，不需要预定精确的保护路径。该机制以预定的层次为基础简单地选择离开每个节点路径的下一条可用的光纤路径。因为本地保护开关知道哪条保护路径是随时在用的，所以它能简单地选择下一条可用的路径而且能在所有的保护路径都在用的时候报告给高级网络控制层。关于保护切换的状态信息能被切换元素传递给高级网络控制平面，而且保护切换标准能从高级网络控制层下载。

不需要预定用于特定工作光纤故障的精确的保护光纤。该如何选择下一条可用的保护路径的方法能用多种方法确定。举例来说，一种简单的方法包括预先提供保护路径，然后预先确定为了减轻网络故障它们的分配次序。这允许与开关连接的多样的工作路径有效地分享保护光纤和路径的公用信道组。

对付多样的网络故障的防护例证展示在图11中。图11展示有五个配备输入光强度检测器1112、1114、1116、1118、1120、1122、1124、1126、1128的开关1102、1104、1106、1108、1110的网络1100。异频雷达收发机1164、1166最初经由主要业务光纤对1170连接并且有可以在许多其它的异频雷达收发机对(未展示)当中分享的三条预先定义的保护路径1134、1136、1138的信道组。预先定义的保护路径1134、1136、1138是预先提供的以准许快速的保护切换。

业务和保护路径光纤对连接：

主要业务路径1170：开关1102到开关1104

保护路径11134：开关1102到开关1106到开关1104

保护路径21136：开关1102到开关1108的开关1106到开关1110到开关1104

保护路径31138：开关1102到开关1108到开关1110到开关1104

当故障1140发生在开关1102和开关1104之间的主要业务路径1170上的时候，它在开关1102中被光强度检测器1114检测到，而且自动保护开关被用到保护路径1134上。在保护路径1134建立起来之后，它受到信道组中的剩余的未被提供的保护路径对1136、1138的监视和保护。当故障1142发生在开关1102和开关1106之间的保护路径1134上的时候，它在开关1102中被光强度检测器1116检测到，于是自动保护开关被用到保护路径1136上。最后，当故障1144发生在开关1110和1104之间的保护路径1136上的时候，它在开关1104处被光强度检测器1128检测到，于是自动的保护开关被用到保护路径1138上。

三个网络故障1140、1142、1144也可能同时发生，而不是相继发生。开关能被预先编程，以便在保护路径错误出现之时自动地移到下一条可用的保护路径。在这种情况下，如果三个故障同时发生，开关1102和1104将首先切换到保护路径1134。当保护开关错误在保护路径1134上出现的时候，开关1102和1104将自动地切换到保护路径1136。最后，当保护路径错误在保护路径1136上出现的时候，开关1102和1104将成功地保护切换到保护路径1138。在这种情况下，在保护切换错误出现的地方，开关等待时间可能被调整，以适应切换时间的差异。

高级控制系统可以把来自光学开关的检测器的功率读数与其它的网络性能监视和故障检测标准结合起来确定网络重新配置。在网络中，检测器配置不同的开关可以以任何方式组合用于保护切换。

对付多样的故障的保护方法也能适用于有使用任何输入和输出检测器组合的光学开关的网络和检测器配置和切换特性不同的开关混合在一起的网络。

对付多样的故障的保护方法也能适用于有双向光纤系统的网络(其中光学开关在每个开关端口使用单一的或成双的检测器的任何组合)或检测器组合和切换特性不同的开关混合在一起的网络。

虽然这项发明已经参照其范例实施方案具体地予以展示和描述，但是熟悉这项技术的人将理解在形式和细节方面各种不同的改变可以在不脱离权利要求书囊括的本发明的范围的情况下完成。

Claims (25)

1.一种光学开关，其中包括：

第一众多光学端口；

第二众多光学端口；

开关矩阵，所述的开关矩阵使第一众多光学端口中的光学端口与第二众多光学端口中的光学端口光学耦合；

位于第一众多光学端口和第二众多光学端口的光学端口处的光强度检测器；以及

控制器，该控制器被配置以使开关矩阵使第一众多光学端口的第一光学端口与第二众多光学端口的第一光学端口脱耦，并且使第一众多光学端口的第一光学端口与对光强度检测器检测到低于门限水平的光强度下降敏感的第二众多光学端口的第二光学端口耦合，其中

控制器被进一步配置以导致开关矩阵使第一众多光学端口的第一光学端口与第二众多光学端口的第二光学端口脱耦并且使第一众多光学端口的第一光学端口与第二众多光学端口中在第一众多光学端口的光学端口和在第二众多光学端口的第二光学端口处的光强度检测器在指定的时间间隔内检测到低于门限水平的光强度敏感的第三光学端口耦合。

2.根据权利要求1的光学开关，其中第一众多光学端口的光学端口和第二众多光学端口的光学端口是作为端口对安排的，所述对的第一端口被配置成发送光学信号，所述对的第二端口被配置成接收光学信号。

3.根据权利要求2的光学开关，其中一些光强度检测器位于每个端口对的第二端口处，其被配置成接收光学信号并测量在该第二端口收到的光学信号的光强度。

4.根据权利要求2的光学开关，其中一些光强度检测器位于每个端口对的第一端口，其被配置成发送光学信号并测量在该第一端口发送的光学信号的光强度。

5.根据权利要求2的光学开关，其中光强度检测器位于每个端口对的被配置成发送光学信号的第一端口和每个端口对的接受光学信号的第二端口，在第一端口的光强度检测器被配置成测量在第一端口发送的光学信号的光强度而在第二端口的光强度检测器被配置成测量在第二端口收到的光学信号的光强度。

6.根据权利要求5的光学开关，其中控制器被进一步配置成将在第一众多光学端口的端口的光强度检测器检测到的强度与在经由开关矩阵与第一众多光学端口的端口耦合的第二众多光学端口的端口的光强度检测器检测到的强度进行比较；以及

其中控制器被进一步配置成把在所检测到的超过门限水平的光强度中的任何差异经由网络控制平面报告给网络管理器。

7.根据权利要求1的光学开关，其中第一众多光学端口的光学端口和第二众多光学端口的光学端口都被配置成两者都发送和接收光学信号。

8.根据权利要求7的光学开关，其中光强度检测器位于第一众多光学端口和第二众多光学端口的光学端口，并且被配置成至少在下列方向之一测量光强度：发送方向；以及接收方向。

9.根据权利要求7的光学开关，其中两个光强度检测器位于第一众多光学端口和第二众多光学端口的每个光学端口，两个光强度检测器之一被配置成沿着发送方向测量光强度，而且两个光强度检测器之一被配置成沿着接收方向测量光强度。

10.根据权利要求9的光学开关，其中控制器被进一步配置成在第一众多光学端口的光学端口和第二众多光学端口中经由开关矩阵与它耦合的光学端口之间比较检测到的光强度；以及

该控制器被进一步配置成把超过门限水平的任何检测到的光强度差异经由网络控制平面报告给网络管理器。

11.根据权利要求1的光学开关，其中控制器被进一步配置成把光强度检测器检测到的任何低于门限水平的光强度经由网络控制平面报告给网络管理器。

12.根据权利要求1的光学开关，其中开关矩阵被配置成在被耦合的光学端口处没有出现光学信号时将第一众多光学端口的光学端口与第二众多光学端口的光学端口耦合。

13.一种切换光学通信路径的方法，其中包括：

在光学开关处检测光学信号的光强度，该光学开关包括第一众多光学端口和第二众多光学端口；

在第一众多光学端口的第一光学端口和第二众多光学端口的第一光学端口之间的至少一条光学通信路径上检测光强度；

使在第一众多光学端口的第一光学端口之间的至少一条光学通信路径从第二众多光学端口的第一光学端口切换到第二众多光学端口中对在光学通信路径上检测到的光强度减少到门限水平以下敏感的第二光学端口；以及

使第一众多光学端口的第一光学端口之间的至少一条光学通信路径从第二众多光学端口的第二光学端口切换到第二众多光学端口的第三光学端口，其中第三端口对在指定的时间间隔内检测到第一众多光学端口的第一光学端口和第二众多光学端口的第二光学端口之间的光学通信路径的光强度在门限水平以下敏感。

14.根据权利要求13的方法，其中在第一众多光学端口的第一光学端口和第二众多光学端口的第一光学端口之间的至少一条光学的通信路径上检测光强度的动作包括在第一众多光学端口的第一光学端口和第二众多光学端口的第一光学端口的至少一个上沿着传送方向检测强度。

15.根据权利要求13的方法，其中在第一众多光学端口的第一光学端口和第二众多光学端口的第一光学端口之间的至少一条光学的通信路径上检测光强度的动作包括在第一众多光学端口的第一光学端口和第二众多光学端口的第一光学端口的至少一个上沿着接收方向检测强度。

16.根据权利要求13的方法，其中在第一众多光学端口的第一光学端口和第二众多光学端口的第一光学端口之间的至少一条光学通信路径上检测光强度的动作包括在第一众多光学端口的第一光学端口和第二众多光学端口的第一光学端口的至少一个上沿着传送方向和接收方向检测强度。

17.根据权利要求16的方法，进一步包括在第一众多光学端口的第一光学端口和第二众多光学端口的第一光学端口比较检测到的光强度；以及

把任何检测到的超过门限水平的光强度差异经由网络控制平面报告给网络管理器。

18.根据权利要求13的方法，其中使第一众多光学端口的第一光学端口之间的至少一条光学的通信路径从第二众多光学端口的第一光学端口切换到第二众多光学端口的第二光学端口包括：

在缺少光强度时从第二众多光学端口的第一光学端口切换到第二众多光学端口的第二光学端口。

19.一种用来切换光学信号的系统，其中包括：

有众多光学端口第一光学开关；

有众多光学端口的第二光学开关；

与第一光学开关和第二光学开关各自的光学端口耦合的主光学通信路径；

与第一光学开关和第二光学开关各自的光学端口耦合的至少两个保护光学通信路径；

在第一光学开关的每个光学端口和在第二光学开关的每个光学端口的光强度检测器；以及

控制器，该控制器在第一光学开关和第二光学开关处被配置以使得第一光学开关和第二光学开关自主地把光学通信从与主光学通信路径之一耦合的端口切换到与第一保护光学通信路径耦合的端口，该端口对检测到与至少一个与主光学通信路径之一耦合的端口相关联的强度下降到门限水平以下敏感，其中

在第一光学开关和第二光学开关处的控制器被进一步配置成导致第一光学开关和第二光学开关自主地把光学通信从与第一保护光学通信路径耦合的端口切换到对在与第一保护光学通信路径相关联的端口检测到在指定的时间间隔里面光强度在门限水平以下敏感的第二保护光学通信路径。

20.根据权利要求19的系统，其中主光学通信路径和保护光学通信路径两者都包含配置成沿着两个方向传送信号的单光纤，每条路径分别与第一光学开关的单一光学端口和第二光学开关的单一光学端口耦合。

21.根据权利要求19的系统，其中主光学通信路径和保护光学通信路径两者都包含一对光纤，那对光纤中的第一光纤沿着第一方向传送光学信号，而那对光纤中的第二光纤沿着与第一方向相反的第二方向传送光学信号，每个光纤对与第一光学开关的两个光学端口和第二光学开关的两个光学端口耦合。

22.根据权利要求19的系统，其中在第一光学开关的每个光学端口和在第二光学开关的每个光学端口的光强度检测器都被配置成至少沿着下列方向之一测量光强度：

传送方向；和

接收方向。

23.根据权利要求19的系统，进一步包括从第一光学开关和第二光学开关的每一个到网络管理器的通信路径；以及

其中在第一光学开关和第二光学开关处的控制器被配置成把在光学端口检测到的低于门限水平的光强度报告给网络管理器。

24.根据权利要求23的系统，其中在第一光学开关和第二光学开关处的控制器被配置成比较该开关跨接开关矩阵的两个端口的检测光强度；以及

控制器被配置成把两个比较端口的光强度差异报告给对该差异超过门限水平敏感的网络管理器。

25.根据权利要求24的系统，其中控制器被进一步配置成把在光学端口检测到的光强度报告给网络管理器；以及

其中网络管理器比较在第一和第二光学开关的光强度检测器处得到的光强度以确定故障位置。

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