CN102412896A - 一种实现单端监控的光线路保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现单端监控的光线路保护系统，包括中心光端机、远端光端机、主用线路、备用线路、中心保护装置、远端保护装置，所述中心保护装置包括有中央控制单元以及与其连接的第一光开关、内部监测信号单元、第一光探测单元、第二光探测单元、第二光开关、第三光探测单元、第四光探测单元，所述远端保护装置包括有第二光波分复用器、第三光波分复用器、第五光分路器、第六光分路器，第五光分路器、第六光分路器公共端分别同第二光波分复用器、第三光波分复用器合波端相连接，第五光分路器和第六光分路器的两个分路端分别同主用线路和备用线路的其中一路相连接。采用本发明可大大降低设备和维护成本。

Description

一种实现单端监控的光线路保护系统

技术领域

本发明属于光通信领域，涉及一种光线路保护系统，特别涉及到一种中心端保护装置可监控，远端保护装置无需网络监控以及供电的单端监控光线路保护系统。

背景技术

随着光通信的发展，重要的大客户节点是各个通信运营商的主要收入来源，如何做好重要节点的接入保障工作是每个运营商服务与维护的首要任务。宽带大客户是指采用光纤接入方式，带宽从2M到100M甚至1000M，以网络通信方式为主要对外数据传输手段的用户，如企业、政府和金融单位。用户利用宽带的目的，主要有互联网访问、虚拟专用网接入等，用以传送用户内部的生产数据、业务数据、办公自动化、企业资源规划等，大多是非常重要的信息，对业务故障响应有极高的要求。所以，做好用户接入服务与维护工作是运营商提高竞争力，争取客户资源，保障收入的重要手段。

在正常通信时，每一次光缆阻断，都会造成巨大经济损失。光缆阻断带来的一个技术问题是：传输业务中断，传统维护上派人前往故障点进行故障排查和光缆接续，或者采用将系统业务调往其他路径的光缆的空余纤芯上，但需要两站点维护人员协同工作，业务中断时间太长，夜间更甚。

在这种环境下，如何做好用户的传输信号业务保障工作是运营商的首要考虑的问题，防患于未然，预先做好应急手段，在故障出现后不影响用户使用，抢修也有足够时间，增加一些投资，做到双赢的局面，因此各大运营商均把大客户作为各自的战略重点。谁能实现更低的成本和价格、更高的服务质量和更能适应大客户业务发展，更好地满足大客户的动态需求，谁就能在大客户的竞争中占据优势。

在现有的系统保护手段有人工修复、调纤及光纤自动切换技术。其中光纤自动切换技术能够在50ms时间内，根据光纤运行状态，实时自动地将光通信传输系统从工作光纤切换至备用光纤，实现光缆线路的同步切换保护，保证光缆网络安全可靠的运行，被阻断的光传输系统业务得到恢复。由于是基于光缆物理层上的保护，所以远远优于其他几种保护方式。

这方面的技术有：专利号01125709.1，专利名称为：自动光通道同步切换方法及其装置，申请人：隆磐科技股份有限公司，该技术提出了一个基于主纤光功率下降的同步切换装置。专利 03254764.1，专利名称为：动态光线路同步切换保护装置，申请人为武汉光迅科技有限责任公司。以上专利虽然提出的技术都是基于光线路传输系统的保护，但都没有针对站点无组网管理和供电条件的特点进行考虑，需要两端进行监控。不足之处主要体现在以下几点：

1、机房条件：由于部分站点机房空间、环境等各个方面一般都达不到运营商的专用通信机房标准要求，所以对设备的体积、结构有更高的要求，从而满足在恶劣机房条件下也能够正常工作。

2、维护问题：由于部分站点的维护力量较弱，增加新的设备必然会对维护人员有提出更高的要求，如果增加的设备能够在结构方面、设备使用方面达到免维护的程度，不仅可以减少维护人员的劳动强度也会大大降低误操作和设备故障的几率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在缺陷，提供一种一端可以监控管理，另外一端无需监控管理和供电的的光线路保护系统。

本发明采用的技术方案是： 

一种实现单端监控的光线路保护系统，包括中心光端机、远端光端机、主用线路、备用线路，所述中心光端机收发端连接有中心保护装置,所述远端光端机收发端连接有远端保护装置,中心保护装置与远端保护装置之间连接有主用线路和备用线用；所述中心保护装置包括有中央控制单元以及与其连接的第一光开关、内部监测信号单元、第一光探测单元、第二光探测单元、第二光开关、第三光探测单元、第四光探测单元，所述第一光开关输入端同内部监测信号单元相连接，第一光开关输出端分别连接有第一光探测单元、第二光探测单元，所述第二光开关输出端分别连接有第三光探测单元、第四光探测单元；所述远端保护装置包括有第二光波分复用器、第三光波分复用器、第五光分路器、第六光分路器，第五光分路器的公共端同第二光波分复用器合波端相连接，第五光分路器、第六光分路器的两个分路端均分别同主用线路和备用线路的其中一路相连接，第六光分路器的公共端同第三光波分复用器合波端相连接，所述第二光波分复用器同第三光波分复用器相连接。

所述第一光探测单元、第二光探测单元、第三光探测单元、第四光探测单元均包括有光分路器和光电转换电路；其光分路器的分路端一端同第一光开关或者第二光开关的输出端相连接，另一端则同光电转换电路相连接。

所述中央控制单元包括第一阈值与第一光探测单元探测功率值、第二阈值与第二光探测单元探测功率值、第三阈值与第三光探测单元探测功率值、第四阈值与第四光探测单元探测功率值相比较的比较单元，以及获得比较单元反馈信息而控制第一光开关和第二光开关同步切换的控制单元。

所述内部监测信号单元包括有第一光波分复用器、监测信号光源，监测信号光源同第一光波分复用器的反射端相连接。

所述第五光分路器、第六光分路器、光分路器采用光耦合器。

本发明的一种实现单端监控的光线路保护系统具有如下优点：

1、中心保护装置具有内置监测光源和探测电路，对于传输线路的状况判断在中心保护装置完成，远端保护装置对传输线路的光信号无需做任何监测，可大大降低设备和维护成本；

2、远端保护装置为无源设备不用电源供电，可任意放置；

3、中心保护装置采用网络组网管理监控，远端保护装置无需组网管理；

4、本发明的光线路保护系统不仅适用于重要客户接入的光传输线路保护，还可以应用于任何只有一端具备网络监控管理条件的骨干网和城域网的系统保护。

附图说明

图1是本发明的光线路保护系统工作在主用线路的结构示意图；

图2是本发明的光线路保护系统工作在备用线路的结构示意图。

其中：

1：中心保护装置；                      11：中央控制单元；

12：第一光开关；                       13：内部监测信号单元；

131：第一光波分复用器；                132：监测信号光源；

14：第一光探测单元；                   141：第一光电转换电路；

142：第一光分路器；                    15：第二光探测单元；

151：第二光电转换电路；                152：第二光分路器；

16：第二光开关；                       17：第三光探测单元；

171：第三光电转换电路；                172：第三光分路器；

18：第四光探测单元；                   181：第四光电转换电路；

182：第四光分路器；       

2：远端保护装置；                    

211：第五光分路器；                    212：第二光波分复用器；

221：第六光分路器；

222：第三光波分复用器；

3：中心光端机；                        4：远端光端机。

具体实施方式

本发明的一种实现单端监控的光线路保护系统可以实现只在中心机房一端监控传输系统状态，远端机房无源接入、无需监控。下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明的一种实现单端监控的光线路保护系统的功能是如何实现的。

如图1、图2所示，本发明可实现单端监控的光线路保护系统包括有中心光端机3、中心保护装置1、主用线路、备用线路、远端保护装置2、远端光端机4，中心保护装置1与中心光端机3收发端相连，远端保护装置2与远端光端机4收发端相连。其中所述的中心保护装置1的发端Tx与中心光端机3发端Tx相连，中心保护装置1的收端Rx与中心光端机3收端Rx相连；远端保护装置2的发端Tx与远端光端机4发端Tx相连，远端保护装置2的收端Rx与远端光端机4收端Rx相连；中心保护装置1的R1通过传输光缆的主用线路A与远端保护装置2的发端T1相连，中心保护装置1的收端R2通过传输光缆的备用线路C与远端保护装置2的发端T2相连，中心保护装置1的发端T1通过传输光缆的主用线路B与远端保护装置2的收端R1相连，中心保护装置1的发端T2通过传输光缆的备用线路D与远端保护装置2的收端R2相连。

所述的中心保护装置1包括有中央控制单元11、第一光开关12、内部监测信号单元13、第一光探测单元14、第二光探测单元15、第二光开关16、第三光探测单元17、第四光探测单元18。第一光开关12输入端与内部监测信号单元13相连接，内部监测信号单元13同中心光端机3的收端RX相连接，第一光开关12两个输出端分别同第一光探测单元14、第二光探测单元15相连；第二光开关16输入端同中心光端机3的发端TX相连接，第二光开关16两个输出端分别与第三光探测单元17、第四光探测单元18相连。中央控制单元11与第一光开关12、内部监测信号单元13、第一光探测单元14、第二光探测单元15、第二光开关16、第三光探测单元17、第四光探测单元18均有连接。

第一光探测单元14、第二光探测单元15、第三光探测单元17、第四光探测单元18均包括有光分路器和光电转换电路，光分路器的分路端一端同光开关的输出端相连接，光分路器的另一端则同光电转换电路相连接。其中,第一光探测单元14包括有第一光电转换电路141和第一光分路器142，第一光分路器142分路端一端同第一光开关12输出端相连接，其另一端则同第一光电转换电路141相连接。第一光探测单元14可以实现第一光电转换电路141通过第一光分路器142监测远端光端机4的Tx端经主用线路A发过来的光信号。第二光探测单元15包括有第二光电转换电路151和第二光分路器152。第二光探测单元15可以实现第二光电转换电路151通过第二光分路器152监测远端光端机4的Tx端经备用线路C发过来的光信号。所述的第三光探测单元17包括有第三光电转换电路171和第三光分路器172 ，第三光分路器172分路端一端同第二光开关16输出端相连接，其另一端则同第三光电转换电路171相连接，第二光探测单元17可以实现第三光电转换电路171通过第三光分路器172监测内部监测信号。第四光探测单元18包括有第四光电转换电路181和第四光分路器182，第四光分路器182分路端一端同第二光开关16输出端相连接，其另一端则同第四光电转换电路181相连接，第四光探测单元18可以实现第四光电转换电路181通过第四光分路器182监测内部监测信号。第一光分路器142、第二光分路器152、第三光分路器172、第四光分路器182可以采用光耦合器。

所述的内部监测信号单元13包括有第一光波分复用器131，监测信号光源132，监测信号光源132同第一光波分复用器131的反射端相连接，监测信号光源132的信号光通过第一光波分复用器131进入到传输线路中。

所述的远端保护装置2包括有两个光分路器和两个光波分复分器，即第二光波分复用器212、第三光波分复用器222、第五光分路器211、第六光分路器221，第五光分路器211的公共端同第二光波分复用器212合波端相连接，第五光分路器211的两个分路端分别同主用线路A和备用线路C相连接，第六光分路器221的公共端同第三光波分复用器222合波端相连接，第六光分路器221的两个分路端分别同主用线路B和备用线路D相连接。第二光波分复用器212的反射端与第三光波分复用器的222的反射端相连. 第二光波分复用器212的透射端与远端光端机4的Tx端相连，第三光波分复用器的222的透射端与远端光端机4的Rx端相连。第五光分路器211、第六光分路器221可以采用光耦合器。

如图1所示，当传输系统正常工作在主用线路时，第一光开关12和第二光开关16切换在主用线路的端口上，当传输系统中心光端机3的TX端信号向远端光端机4的RX端发送时，其信号传输工作过程具体如下：传输系统中心光端机3的Tx端信号进入中心保护装置1的Tx端，经过第二光开关16进入第三光分路器172，从中心保护装置1的T1端出来，再经过主用线路B进入远端保护装置2的R1端，进入远端保护装置2中的第六光分路器221、第三光波分复用器222，从远端保护装置2的Rx端连接到远端光端机的Rx端。当传输系统远端光端机4的TX端信号向中心光端机RX端发送时，其信号传输工作过程具体如下：当远端光端机4的Tx信号进入远端保护装置2的Tx端，光信号依次通过远端保护装置的第二光波分复用器212、第五光分路器211，通过第五光分路器211其中一路的光信号进入远端保护装置2的T1端，再经过主用线路A、中心保护装置1的R1端进入中心保护装置1，该光信号进入中心保护装置1的第一光分路器142，经过第一光分路器142分路的一部分光信号通过第一光开关12从中心保护装置1的RX端输出。

当传输系统工作在主用线路时，中心保护装置1的第一光探测单元14、第二光探测单元15、第三光探测单元17、第四光探测单元18会对传输系统的线路状况进行实时监控。

第一光探测单元14的监测功能实现过程具体如下：传输系统的远端光端机4的TX端信号光进入第二光波分复用器212的透射端，通过第二光波分复用器212的合波端进入到第五光分路器211的公共端，经过第五光分路器211的其中一个分路到达主用线路A，再到中心保护装置1的R1端进入第一光探测单元14的第一光分路器142分光进入到第一光电转换电路141，第一光电转换电路141将探测值反馈给中央控制单元11，通过上述信号监控机理，当传输系统工作在主用线路的时候，第一光探测单元14可以实时监控线路A的状况。

第二光探测单元15的监测功能实现过程具体如下：传输系统的远端光端机4的TX信号光进入第二光波分复用器212的透射端，通过第二光波分复用器212的合波端进入到第五光分路器211的公共端，由第五光分路器211的另一个分路输出的信号光经过主用线路C到中心保护装置1的R2端，再进入第二光探测单元15的第二光分路器152分光进入到第二光电转换电路151，第二光电转换电路151将探测值反馈给中央控制单元11，通过上述信号监控机理，当传输系统工作在主用线路的时候，第二光探测单元15可以实时监控线路C的状况。

第三光探测单元17的监测功能实现过程具体如下：内部监测信号单元13发出的监测光信号通过第一光开关12、第一光分路器142进入主用线路A，再通过远端保护装置2的第五光分路器211、第二波分复用器212、第三光波分复用器222进入第六光分路器221，通过第六光分路器221其中一个分路的监测光信号进入主用线路B，该光监测信号最后由中心保护装置1的T1端进入第三光探测单元17中的第三光电转换电路171，第三光电转换电路171将探测值反馈给中央控制单元11，通过上述信号监控机理，当传输系统工作在主用线路的时候，第三光探测单元17可以实时监控线路A和线路B的状况。

第四光探测单元18的监测功能实现过程具体如下：内部监测信号单元13发出的监测光信号通过第一光开关12、第一光分路器142进入主用线路A，再通过远端保护装置2的第五光分路器211、第二波分复用器212、第三光波分复用器222进入第六光分路器221，通过第六光分路器221另一分路的监测光信号则进入备用线路D，该光监测信号最后由中心保护装置1的T2端进入第四光探测单元18中的第四光电转换电路181，第四光电转换电路181将探测值反馈给中央控制单元11，通过上述信号监控机理，当传输系统工作在主用线路的时候，第四光探测单元18可以实时监控线路A和线路D的状况。

综上所述，即当传输系统工作在主用线路时，第三光探测单元17可以实时监控线路A和线路B的状况，第四光探测单元18可以实时监控线路A和线路D的状况，第一光探测单元14可监控线路A的状况，第二光探测单元15可监控线路C的状况.采用本发明的光线路保护装置可以实时监控所有的线路。

如图2所示，当传输系统工作在备用线路时，第一光开关12和第二光开关16切换在备用线路的位置上，当传输系统中心光端机3的TX端信号向远端光端机4的RX端发送时，其信号传输的过程具体如下：传输系统的中心光端机3的Tx信号进入光线路保护系统中心保护装置1的Tx端，经过第二光开关16从中心保护装置1的T2端出来，再经过备用线路D到远端保护装置2的R2端，从远端保护装置2的Rx端连接到远端光端机4的Rx端。当传输系统远端光端机4的TX端信号向中心光端机3的RX端发送时，其信号传输的过程具体如下：远端光端机4的Tx端信号进入远端保护装置2的Tx端，再从远端保护装置2的T2端，经过主用线路到中心保护装置1的R2端，再从中心保护装置1的Rx端进入到中心光端机3的Rx端。此时，中心保护装置1的第一光探测单元14、第二光探测单元15、第三光探测单元17、第四光探测单元18仍然可以实现对传输系统的线路状况的实时监控。

当传输系统切换至备用线路时，此时第一光探测单元14的监测功能实现同传输系统处于主用线路时的实现过程一样，即当传输系统工作在备用线路的时候，第一光探测单元14可以实时监控线路A的状况。

当传输系统切换至备用线路时，此时第二光探测单元15的监测功能实现同传输系统处于主用线路时的实现过程一样，即当传输系统工作在备用线路的时候，第二光探测单元15可以实时监控线路C的状况。

当传输系统切换至备用线路时，此时第三光探测单元18的监测功能实现过程具体如下：内部监测信号单元13发出的监测光信号通过第一光开关12、第二光分路器152进入备用线路C，再通过远端保护装置2的T2端，通过第五光分路器211、第二波分复用器212、第三光波分复用器222进入第六光分路器221，通过第六光分路器221其中一个分路的监测光信号进入主用线路B，该光监测信号最后由中心保护装置1的T1端进入第三 光探测单元17中的第三光电转换电路171，第三光电转换电路171将探测值反馈给中央控制单元11，通过上述信号监控机理，当传输系统工作在备用线路的时候，第三光探测单元17可以实现监控线路C和线路B的状况。

当传输系统切换至备用线路时，此时第四光探测单元18的监测功能实现过程具体如下：内部监测信号单元13发出的监测光信号通过第一光开关12、第二光分路器152进入备用线路C，再通过远端保护装置2的T2端通过第五光分路器211、第二波分复用器212、第三光波分复用器222进入第六光分路器221，通过第六光分路器221其中一个分路的监测光信号进入备用线路D，该光监测信号最后由中心保护装置1的T2端进入第四光探测单元18中的第四光电转换电路181，第四光电转换电路181将探测值反馈给中央控制单元11，通过上述信号监控机理，当传输系统工作在备用线路的时候，第四光探测单元18可以实现监控线路C和线路D的状况。

综上所述，即当传输系统工作在备用线路时，第三光探测单元17可以实时监控线路C和线路B的状况，第四光探测单元18可以实时监控线路C和线路D的状况，第一光探测单元14可监控线路A的状况，第二光探测单元15可监控线路C的状况. 

根据实际线路状况，需要通过中央控制单元11中需要设定四个探测功率切换阈值，即第一光探测单元14的第一阈值，第二光探测单元15的第二阈值，第三光探测单元17的第三阈值，第四光探测单元18的第四阈值。当传输系统工作在主用线路时，若第一光探测单元14检测到的光信号功率低于设定第一阈值或第三光探测单元17检测到光信号功率低于设定第三阈值两个条件之一满足，且第二光探测单元15检测到的光信号功率高于设定第二阈值和第四光探测单元18检测到的光信号功率高于设定第四阈值，以上两组条件同时满足时，中央控制单元11可以控制第一光开关12和第二光开光16同步切换，使整个光传输线路从主线路切换到备用线路；若第二光探测单元15检测到的光信号功率高于设定第二阈值和第四光探测单元18检测到的光信号功率高于设定第四阈值这两个条件不能同时满足，或者第一光探测单元14和第三光探测单元17检测到的光信号功率均高于各自的切换阈值，光传输线路均保持在主用线路。

当传输系统工作在备用线路时，只要同时满足第一光探测单元14检测到光信号功率高于设定第一阈值和第三光探测单元17检测到光信号功率高于设定第三阈值，中央控制单元11可以控制第一光开关12和第二光开光16同步切换，使整个光传输线路从备用线路切回到主用线路；若上述第一光探测单元14和第三光探测单元17检测到的光信号功率不能同时高于各自的切换阈值，则光传输线路保持在备用线路。

在本发明的一种实现单端监控的光线路保护系统中，中央控制单元11对第一光探测单元14、第二光探测单元15、第三光探测单元17、第四光探测单元18四个探测单元的探测光功率值进行判断的阈值为设定值，需要根据中心光端机和远端光端机的收发光信号功率值的最低门限值为依据进行判断后设定，以保证本发明的光线路保护系统不会影响到光传输系统的信号质量。

本发明一种实现单端监控的光线路保护系统可通过网络管理系统软件进行管理，网络管理系统通过中央控制单元11上传获取路由状况和光功率检测等信息，也可远程下达各种指令到中央控制单元11执行。传输系统通信线路的切换可以在网管上进行调度和监控，也可以在中心保护装置1上进行本地操作。

虽然本发明已经详细地示出并描述了一个相关的特定的实施例参考，但本领域的技术人员能够应该理解，在不背离本发明的精神和范围内可以在形式上和细节上作出各种改变。这些改变都将落入本发明的权利要求所要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种实现单端监控的光线路保护系统，包括中心光端机、远端光端机、主用线路、备用线路，其特征在于：

    所述中心光端机收发端连接有中心保护装置,所述远端光端机收发端连接有远端保护装置,中心保护装置与远端保护装置之间连接有主用线路和备用线用；

    所述中心保护装置包括有中央控制单元（11）以及与其连接的第一光开关（12）、内部监测信号单元（13）、第一光探测单元（14）、第二光探测单元（15）、第二光开关（16）、第三光探测单元（17）、第四光探测单元（18），所述第一光开关（12）输入端同内部监测信号单元（13）相连接，第一光开关（12）输出端分别连接有第一光探测单元（14）、第二光探测单元（15），所述第二光开关（16）输出端分别连接有第三光探测单元（17）、第四光探测单元（18）；

    所述远端保护装置包括有第二光波分复用器（212）、第三光波分复用器（222）、第五光分路器（211）、第六光分路器（221），第五光分路器（211）的公共端同第二光波分复用器（212）合波端相连接，第五光分路器（211）、第六光分路器（221）的两个分路端均分别同主用线路和备用线路的其中一路相连接，第六光分路器（221）的公共端同第三光波分复用器（222）合波端相连接，所述第二光波分复用器（212）同第三光波分复用器（222）相连接。

2.如权利要求1所述的一种实现单端监控的光线路保护系统，其特征在于：

   所述第一光探测单元（14）、第二光探测单元（15）、第三光探测单元（17）、第四光探测单元（18）均包括有光分路器和光电转换电路；其光分路器的分路端一端同第一光开关（12）或者第二光开关（16）的输出端相连接，另一端则同光电转换电路相连接。

3.如权利要求1或权利要求2所述的一种实现单端监控的光线路保护系统，其特征在于：

所述中央控制单元（11）包括第一阈值与第一光探测单元（14）探测功率值、第二阈值与第二光探测单元（15）探测功率值、第三阈值与第三光探测单元（17）探测功率值、第四阈值与第四光探测单元（18）探测功率值相比较的比较单元，以及获得比较单元反馈信息而控制第一光开关（12）和第二光开关（16）同步切换的控制单元。

4.如权利要求1或权利要求2所述的一种实现单端监控的光线路保护系统，其特征在于：

所述内部监测信号单元（13）包括有第一光波分复用器（131）、监测信号光源（132），监测信号光源（132）同第一光波分复用器（131）的反射端相连接。

5.如权利要求1或权利要求2所述的一种实现单端监控的光线路保护系统，其特征在于：

所述第五光分路器（211）、第六光分路器（221）、光分路器采用光耦合器。

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