CN104092490B - 一种多通道光纤自愈方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多通道光纤自愈方法，应用于四通道双纤自愈环中，该四通道双纤自愈环由1个主网元节点和n个从网元节点连成封闭环路；所述主网元节点与通信管理机通信连接；每一个从网元节点均连接对应的从通信设备；所述主网元节点和n个所述从网元节点均为自愈光端机；所述自愈光端机包括TX1光发送端口、RX1光接收端口、TX2光发送端口、RX2光接收端口、端口状态检测模块、控制芯片和倒切开关；各个主或从网元节点对通信数据进行处理，结合链路侦测判定、状态迁移模型、冲突避让、环网数据过滤机制，实现了4种自愈环路。相比传统的方法，信道恢复效率大大提高，性能更加可靠稳定，适应能力强，应用前景广阔。

Description

一种多通道光纤自愈方法

技术领域

本发明属于光端机技术领域，具体涉及一种多通道光纤自愈方法。

背景技术

为了提高网络传输的安全性和可靠性，需要网络有较高的生存能力，从而产生了自愈网的概念。自愈网是指：无需人为干预，网络能自身地在极短时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已经出现问题。其基本原理为：通过线路保护倒切，当网络主通道传输中断或出现其他意外故障时，通信线路系统可以在很短的时间内自动倒切到备用通道，从而自动恢复业务，保证正常通信，因此，目前已广泛应用在高速铁路隧道照明和电力监控等领域。

现有技术中，自愈网只具有内环和外环两种双环自愈模式，自愈环路只有两个可用信道，对于极端网络情况下的生存能力有限。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种多通道光纤自愈方法，应用于四通道双纤自愈环中，在降低通信链路成本的基础上，还有效提高了自愈环的自愈能力。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种多通道光纤自愈方法，应用于四通道双纤自愈环中，该四通道双纤自愈环由1个主网元节点和n个从网元节点连成封闭环路；所述主网元节点与通信管理机通信连接；每一个从网元节点均连接对应的从通信设备；所述主网元节点和n个所述从网元节点均为自愈光端机；所述自愈光端机包括TX1光发送端口、RX1光接收端口、TX2光发送端口、RX2光接收端口、端口状态检测模块、控制芯片和倒切开关；

设n个从网元节点按连接顺序依次记为从网元节点1、从网元节点2…从网元节点n；对于任意一个从网元节点i，记其配置有TX1_-i光发送端口、RX1_-i光接收端口、TX2_-i光发送端口、RX2_-i光接收端口、端口状态检测模块i、控制芯片i和倒切开关i；

则：主网元节点的TX1光发送端口与从网元节点1的RX2_-1光接收端口连接，从网元节点1的TX1_-1光发送端口与从网元节点2的RX2_-2光接收端口连接，从网元节点2的TX1_-2光发送端口与从网元节点3的RX2_-3光接收端口连接…依此类推，从网元节点n的TX1_-n光发送端口连接到主网元节点的RX2光接收端口，由此形成一个内环路；

主网元节点的TX2光发送端口与从网元节点n的RX1_-n光接收端口连接，从网元节点n的TX2_-n光发送端口与从网元节点n-1的RX1_-n-1光接收端口连接，从网元节点n-1的TX2_-n-1光发送端口与从网元节点n-2的RX1_-n-2光接收端口连接，依此类推，从网元节点1的TX2_-1光发送端口与主网元节点的RX1光接收端口连接，由此形成一个外环路；

所述多通道光纤自愈方法包括以下步骤：

S1，主网元节点的控制芯片配置四种链路检测模式，分别为：内环模式、外环模式、左半环模式和右半环模式；并设置四种链路检测模式的优先级顺序，即：内环模式的优先级高于外环模式的优先级，左半环模式和右半环模式的优先级相同且低于外环模式的优先级；

另外，控制芯片还配置四种同步帧类型，分别为：与内环模式唯一对应的内环同步帧，与外环模式唯一对应的外环同步帧，与左半环模式唯一对应的左半环同步帧以及与右半环模式唯一对应的右半环同步帧；

S2，主网元节点初始上电为空闲态，然后，根据链路检测模式的优先级顺序，首先按一定的发送策略不断发送内环同步帧，各个从网元节点根据接收到的同步帧类型以及自身四个端口状态，确定倒切开关的动作方向：

具体为：如果从网元节点的RX2光接收端口接收到内环同步帧，并检测到本节点的RX2光接收端口和TX1光发送端口正常，则通过倒切开关短接RX2光接收端口和TX1光发送端口，然后将该内环同步帧向下一从网元节点发送，如果环路上某一段链路出现故障，则内环同步帧无法继续向前传输；

S3，主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX2光接收端口接收到经过环路传输后返回的内环同步帧，如果能够接收到，则证明当前内环环路链路正常，继续使用内环作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前内环环路链路故障，然后执行S4；

S4，所述主网元节点按一定的发送策略不断发送外环同步帧，各个从网元节点根据接收到的同步帧类型以及自身四个端口状态，确定倒切开关的动作方向：

具体为：如果从网元节点的RX1光接收端口接收到外环同步帧，并检测到本节点的RX1光接收端口和TX2光发送端口均正常，则通过倒切开关短接RX1光接收端口和TX2光发送端口，然后将该外环同步帧向下一节从网元节点发送，如果外环环路上某一段链路出现故障，则外环同步帧无法继续向前传输；

S5，主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX1光接收端口接收到经过环路传输后返回的外环同步帧，如果能够接收到，则证明当前外环环路链路正常，继续使用外环作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前外环环路链路故障，然后执行S6；

S6，所述主网元节点按一定的发送策略同时执行以下操作：通过TX1光发送端口不断发送左环同步帧，以及，通过TX2光发送端口不断发送右环同步帧；

对于任何一个从网络节点i，当其接收到左环同步帧时，判断自身的TX1光发送端口是否故障，如果没有，则将左环同步帧继续向后一个从网络节点i+1发送，直到发送到TX1光发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX2光接收端口和TX2光发送端口，将接收到的左环同步帧通过自身的TX2光发送端口返回给前一个从网络节点i-1，从网络节点i-1再将接收到的左环同步帧返回给前一个从网络节点，如果返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX1光接收端口；如果返回链路出现故障，则无法将左环同步帧返回到主网络节点的RX1光接收端口；即：主网络节点判断RX1光接收端口是否能够在预设时间间隔内接收到经左环路传输后返回的左环同步帧，如果能够接收到，则证明当前存在左环环路链路正常的传输链路；

对于任何一个从网络节点i，当其接收到右环同步帧时，判断自身的TX2光发送端口是否故障，如果没有，则将右环同步帧继续向后一个从网络节点i-1发送，直到发送到TX2光发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX1光接收端口和TX1光发送端口，将接收到的右环同步帧通过自身的TX1光发送端口返回给前一个从网络节点i+1，从网络节点i+1再将接收到的右环同步帧返回给前一个从网络节点，如果返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX2光接收端口；如果返回链路出现故障，则无法将右环同步帧返回到主网络节点的RX2光接收端口；即：主网络节点判断RX2光接收端口是否能够在预设时间间隔内接收到经右环路传输后返回的右环同步帧，如果能够接收到，则证明当前存在右环环路链路正常的传输链路；

即：主网络节点通过探测到的链路状态调整组网方式，实现四通道光纤自愈。

优选的，S2中，对于任何一个从网元节点i，其控制芯片通过以下方式获知自身的TX1_-i光发送端口、RX1_-i光接收端口、TX2_-i光发送端口和RX2_-i光接收端口是否出现故障：

(1)对于RX1_-i光接收端口和RX2_-i光接收端口：

通过端口状态检测模块i，直接检测本网元节点中RX1_-i光接收端口和RX2_-i光接收端口是否出现连接故障，如果检测到RX1_-i光接收端口出现故障，则一方面，将故障信号通知给本网元节点中的控制芯片i；另一方面，向TX1_-i光发送端口发送第一故障头，TX1_-i光发送端口再将接收到的第一故障头发送到从网元节点i+1的RX2_-i+1光接收端口，RX2_-i+1光接收端口再将接收到的第一故障头发送到本网元节点的控制芯片i+1，控制芯片i+1即可获知自身的TX2_-i+1光发送端口出现故障；

如果检测到RX2_-i光接收端口出现故障，则一方面，将故障信号通知给本网元节点中的控制芯片i；另一方面，向TX2_-i光发送端口发送第二故障头，TX2_-i光发送端口再将接收到的第二故障头发送到从网元节点i-1的RX1_-i+1光接收端口，RX1_-i+1光接收端口再将接收到的第二故障头发送到本网元节点的控制芯片i-1，控制芯片i-1即可获知自身的TX1_-i+1光发送端口出现故障；

(2)对于TX1_-i光发送端口和TX2_-i光发送端口：

如果其RX1_-i光接收端口接收到来自后一从网元节点i+1的TX2_-i+1光发送端口发送的第二故障头，则可获知TX1_-i光发送端口出现故障；

如果其RX2_-i光接收端口接收到来自前一从网元节点i-1的TX1_-i-1光发送端口发送的第一故障头，则可获知TX2_-i光发送端口出现故障。

优选的，S2、S4和S6中，主网元节点发送各种类型同步帧的发送策略为：同步帧与数据帧之间的冲突避让机制。

优选的，所述冲突避让机制具体为：

主网元节点与通信管理机之间通过RS232/RS485接口传输数据帧；

主网元节点设置定时时间间隔，当没有检测到RS232/RS485接口存在数据帧时，按该定时时间间隔定时发送各种类型的同步帧；一旦检测到RS232/RS485接口存在数据帧时，则优先发送数据帧，在数据帧发送完成，且检测到RS232/RS485接口不存在数据帧时，再将后续需要发送的同步帧按定时时间间隔不断发送到下一网元节点。

优选的，所述控制芯片为FPGA芯片。

优选的，还包括：

主网元节点接收通信管理机发送的数据帧，并检测是否在预定时间间隔内接收到经环路传输后返回的该数据帧，如果接收到，首先对该数据帧进行过滤处理，再将过滤后的数据帧返回到通信管理机。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的多通道光纤自愈方法，应用于环网系统中，提高了通信网络的性能，相比传统的光端机装置信道恢复效率大大提高，将本发明提供的方法应用于某高铁隧道照明监控系统中，实测情况证明，该方法将自愈时间控制在20ms内，相比传统的内、外环模式，性能更加可靠稳定，适应能力强，应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明提供的应用多通道光纤自愈方法时处于内环工作模式的系统架构图；

图2为本发明提供的应用多通道光纤自愈方法时处于外环工作模式的系统架构图；

图3为本发明提供的应用多通道光纤自愈方法时处于左右半环工作模式的系统架构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：

本发明提供一种多通道光纤自愈方法，如图1所示，应用多通道光纤自愈方法的系统架构图，应用于四通道双纤自愈环中，该四通道双纤自愈环由1个主网元节点和n个从网元节点连成封闭环路；所述主网元节点与通信管理机通信连接；每一个从网元节点均连接对应的从通信设备；所述主网元节点和n个所述从网元节点均为自愈光端机；自愈光端机可采用Lattice公司的FPGA(LFXP2)芯片为核心，通过编程实现了3组串口，并向外部提供了1个RS485/RS232接口、2组环路光口，其中，对于主网元节点，其通过RS485/RS232接口与通信管理机通信；对于从网元节点，其通过RS485/RS232接口与RTU设备通信。2组环路光口实现自愈功能，为全双工的单模或多模光纤接口，环路光口须成对使用，TX口为光发送端口，连接另一个光端机的一组光接口的接收端RX，RX口为光接收端口，连接同一个光端机同一组光接口的发送端TX。每一个自愈光端机RS485/RS232接口波特率自适应，透明转发通信数据。每一个自愈光端机包括TX1光发送端口、RX1光接收端口、TX2光发送端口、RX2光接收端口、端口状态检测模块、控制芯片和倒切开关；控制芯片可采用FPGA芯片。

设n个从网元节点按连接顺序依次记为从网元节点1、从网元节点2…从网元节点n；对于任意一个从网元节点i，记其配置有TX1_-i光发送端口、RX1_-i光接收端口、TX2_-i光发送端口、RX2_-i光接收端口、端口状态检测模块i、控制芯片i和倒切开关i；

本发明中，自愈环网组建时，自愈光端机区分主、从机，一个环内必须有且仅有一个主机，使用时主机的“光口1”连接下一个从机的“光口2”，如此向下级联；最后一台从机的“光口1”连接主机的“光口2”。

即：主网元节点的TX1光发送端口与从网元节点1的RX2_-1光接收端口连接，从网元节点1的TX1_-1光发送端口与从网元节点2的RX2_-2光接收端口连接，从网元节点2的TX1_-2光发送端口与从网元节点3的RX2_-3光接收端口连接…依此类推，从网元节点n的TX1_-n光发送端口连接到主网元节点的RX2光接收端口，由此形成一个内环路；

主网元节点的TX2光发送端口与从网元节点n的RX1_-n光接收端口连接，从网元节点n的TX2_-n光发送端口与从网元节点n-1的RX1_-n-1光接收端口连接，从网元节点n-1的TX2_-n-1光发送端口与从网元节点n-2的RX1_-n-2光接收端口连接，依此类推，从网元节点1的TX2_-1光发送端口与主网元节点的RX1光接收端口连接，由此形成一个外环路；

所述多通道光纤自愈方法包括以下步骤：

主网元节点是自愈的核心，主网元节点通过对同步帧发送和接收的检测、超时处理机制，完成内部4种状态的迁移，实现光纤环网自愈，具体为：以LATTICE公司的FPGA(LFXP2)芯片为核心，对通信数据进行处理，结合链路侦测判定、状态迁移模型、冲突避让、环网数据过滤机制，实现了4种自愈环路，该方案解决了复杂环境下自愈网络的生存性和效率，系统工作稳定、误码率低、实时性强，实验结果证明了该方案的可行性。

具体实现步骤为：

S1，主网元节点的控制芯片配置四种链路检测模式，分别为：内环模式、外环模式、左半环模式和右半环模式；并设置四种链路检测模式的优先级顺序，即：内环模式的优先级高于外环模式的优先级，左半环模式和右半环模式的优先级相同且低于外环模式的优先级；参考图1，为处于内环工作模式的系统架构图；图2为处于外环工作模式的系统架构图；图3为处于左右半环工作模式的系统架构图。其中，在图1、图2和图3中，从网元节点在图中以自愈光端机(从)表示，主网元节点在图中以自愈光端机(主)表示，并且，图中仅以共设置5台自愈光端机(从)进行示意，实际应用中，自愈光端机(从)的数量可根据实际需要灵活调整，本发明对此并不限制。

另外，控制芯片还配置四种同步帧类型，分别为：与内环模式唯一对应的内环同步帧，与外环模式唯一对应的外环同步帧，与左半环模式唯一对应的左半环同步帧以及与右半环模式唯一对应的右半环同步帧；

具体实现上，可采用表1所示方式，进行链路状态类型及其相关参数配置：

S2，主网元节点初始上电为空闲态，然后，根据链路检测模式的优先级顺序，首先按一定的发送策略不断发送内环同步帧，各个从网元节点根据接收到的同步帧类型以及自身四个端口状态，确定倒切开关的动作方向：

本步骤中，对于任何一个从网元节点i，其控制芯片通过以下方式获知自身的TX1_-i光发送端口、RX1_-i光接收端口、TX2_-i光发送端口和RX2_-i光接收端口是否出现故障：

(1)对于RX1_-i光接收端口和RX2_-i光接收端口：

通过端口状态检测模块i，直接检测本网元节点中RX1_-i光接收端口和RX2_-i光接收端口是否出现连接故障，如果检测到RX1_-i光接收端口出现故障，则一方面，将故障信号通知给本网元节点中的控制芯片i；另一方面，向TX1_-i光发送端口发送第一故障头，TX1_-i光发送端口再将接收到的第一故障头发送到从网元节点i+1的RX2_-i+1光接收端口，RX2_-i+1光接收端口再将接收到的第一故障头发送到本网元节点的控制芯片i+1，控制芯片i+1即可获知自身的TX2_-i+1光发送端口出现故障；

如果检测到RX2_-i光接收端口出现故障，则一方面，将故障信号通知给本网元节点中的控制芯片i；另一方面，向TX2_-i光发送端口发送第二故障头，TX2_-i光发送端口再将接收到的第二故障头发送到从网元节点i-1的RX1_-i+1光接收端口，RX1_-i+1光接收端口再将接收到的第二故障头发送到本网元节点的控制芯片i-1，控制芯片i-1即可获知自身的TX1_-i+1光发送端口出现故障；

也就是说，本发明中，各个光端机内置光纤模块，光纤模块提供了其RX接口的(SD引脚)无光检测信号，因此光端机可直接检出其RX1和RX2口的连接故障，但TX口连接的故障无法检出，为了判定TX口连接故障，光端机采用“反向通知”机制，即：任何一个光口的RX连接故障，则说明与其连接的“对向设备”的TX接口出现异常，此时该光端机向其TX端口发送故障帧，通知“对向设备”的TX连接故障。

(2)对于TX1_-i光发送端口和TX2_-i光发送端口：

如果其RX1_-i光接收端口接收到来自后一从网元节点i+1的TX2_-i+1光发送端口发送的第二故障头，则可获知TX1_-i光发送端口出现故障；

如果其RX2_-i光接收端口接收到来自前一从网元节点i-1的TX1_-i-1光发送端口发送的第一故障头，则可获知TX2_-i光发送端口出现故障。

本步骤具体为：如果从网元节点的RX2光接收端口接收到内环同步帧，并检测到

本节点的RX2光接收端口和TX1光发送端口正常，则通过倒切开关短接RX2光接收端口和TX1光发送端口，然后将该内环同步帧向下一从网元节点发送，如果环路上某一段链路出现故障，则内环同步帧无法继续向前传输；

S3，主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX2光接收端口接收到经过环路传输后返回的内环同步帧，如果能够接收到，则证明当前内环环路链路正常，继续使用内环作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前内环环路链路故障，然后执行S4；

S4，所述主网元节点按一定的发送策略不断发送外环同步帧，各个从网元节点根据接收到的同步帧类型以及自身四个端口状态，确定倒切开关的动作方向：

具体为：如果从网元节点的RX1光接收端口接收到外环同步帧，并检测到本节点的RX1光接收端口和TX2光发送端口均正常，则通过倒切开关短接RX1光接收端口和TX2光发送端口，然后将该外环同步帧向下一节从网元节点发送，如果外环环路上某一段链路出现故障，则外环同步帧无法继续向前传输；

S5，主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX1光接收端口接收到经过环路传输后返回的外环同步帧，如果能够接收到，则证明当前外环环路链路正常，继续使用外环作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前外环环路链路故障，然后执行S6；

S6，所述主网元节点按一定的发送策略同时执行以下操作：通过TX1光发送端口不断发送左环同步帧，以及，通过TX2光发送端口不断发送右环同步帧；

对于任何一个从网络节点i，当其接收到左环同步帧时，判断自身的TX1光发送端口是否故障，如果没有，则将左环同步帧继续向后一个从网络节点i+1发送，直到发送到TX1光发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX2光接收端口和TX2光发送端口，将接收到的左环同步帧通过自身的TX2光发送端口返回给前一个从网络节点i-1，从网络节点i-1再将接收到的左环同步帧返回给前一个从网络节点，如果返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX1光接收端口；如果返回链路出现故障，则无法将左环同步帧返回到主网络节点的RX1光接收端口；即：主网络节点判断RX1光接收端口是否能够在预设时间间隔内接收到经左环路传输后返回的左环同步帧，如果能够接收到，则证明当前存在左环环路链路正常的传输链路；

对于任何一个从网络节点i，当其接收到右环同步帧时，判断自身的TX2光发送端口是否故障，如果没有，则将右环同步帧继续向后一个从网络节点i-1发送，直到发送到TX2光发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX1光接收端口和TX1光发送端口，将接收到的右环同步帧通过自身的TX1光发送端口返回给前一个从网络节点i+1，从网络节点i+1再将接收到的右环同步帧返回给前一个从网络节点，如果返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX2光接收端口；如果返回链路出现故障，则无法将右环同步帧返回到主网络节点的RX2光接收端口；即：主网络节点判断RX2光接收端口是否能够在预设时间间隔内接收到经右环路传输后返回的右环同步帧，如果能够接收到，则证明当前存在右环环路链路正常的传输链路；

即：主网络节点通过探测到的链路状态调整组网方式，实现四通道光纤自愈。

另外，在上述过程中，链路检测过程是自愈的核心，其检测的速度直接决定了自愈的时间，链路检测过程由主网元节点定时发送同步帧完成，而从网元节点根据接收到的同步帧类型完成相应的链路转换。为保证在链路传输上，同步帧不和来自通信管理机发送的数据帧冲突，提高链路检测效率，光端机(主机)的链路检测帧采用15M bps的波特率每10ms发送一次。

由于主网元节点定时发起的同步帧存在和来自通信管理机的数据帧重叠的可能，本发明设计了冲突避让机制，避开数据帧和同步帧之间的冲突，即：根据串口数据传输的特点，TTL电平在无数据传输情况下，数据线保持高电平，当有串口有数据时，起始位为低电平，根据此特点，主光端机可以通过对其RS232/RS485接口对应的TTL串口的RX接口电平的检测确定当前的数据传送状态，当检测到RX口为低电平后，延时5ms停止当前的同步帧发送，从而避开来自通信管理机的数据帧发送，超时后重启发送

具体过程为：主网元节点与通信管理机之间通过RS232/RS485接口传输数据帧；

主网元节点设置定时时间间隔，当没有检测到RS232/RS485接口存在数据帧时，按该定时时间间隔定时发送各种类型的同步帧；一旦检测到RS232/RS485接口存在数据帧时，则优先发送数据帧，在数据帧发送完成，且检测到RS232/RS485接口不存在数据帧时，再将后续需要发送的同步帧按定时时间间隔不断发送到下一网元节点。

另外，根据建立的链路类型，通信管理机发送的数据帧经主光端机TX口转发，经过从光端机处理后，将会在主光端机的对应RX口同步接收到该数据帧，该数据帧如果直接转发给通信管理机，将会影响通信管理机，导致数据回环。为了避免该问题，主光端机应对该部分进行过滤处理。

过滤处理的原则：主光端机在检测到其与通信管理机连接的RX口发送数据帧时(即低电平起始信号)，则将其与通信管理机连接的TX接口电平拉高。也就是说，主网元节点接收通信管理机发送的数据帧，并检测是否在预定时间间隔内接收到经环路传输后返回的该数据帧，如果接收到，首先对该数据帧进行过滤处理，再将过滤后的数据帧返回到通信管理机。

为了验证本发明提供的多通道光纤自愈方法的自愈效果，使用了40个光端机(从机)节点进行试验，通过断开和恢复相应节点，验证自愈链路重新建立的时间，测试的相应的指标如表2所示：

表2 自愈环转换时间

序号	自愈切换	自愈时间(平均值)
			1	内环-->外环	10ms
2	内环-->左半环	20ms
			3	内环-->右半环	20ms
4	外环-->内环	20ms
			5	外环-->左半环	10ms
6	外环-->右半环	10ms
			7	右半环-->外环	20ms
8	左半环-->外环	20ms
			9	右半环-->内环	10ms
10	左半环-->内环	10ms

从测试结果上看，本发明自愈时间非常小。

综上所述，本发明提供的多通道光纤自愈方法，应用于环网系统中，提高了通信网络的性能，相比传统的光端机装置信道恢复效率大大提高，将本发明提供的方法应用于某高铁隧道照明监控系统中，实测情况证明，该方法将自愈时间控制在20ms内，相比传统的内、外环模式，性能更加可靠稳定，适应能力强，应用前景广阔。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种多通道光纤自愈方法，其特征在于，应用于四通道双纤自愈环中，该四通道双纤自愈环由1个主网元节点和n个从网元节点连成封闭环路；所述主网元节点与通信管理机通信连接；每一个从网元节点均连接对应的从通信设备；所述主网元节点和n个所述从网元节点均为自愈光端机；所述自愈光端机包括TX1光发送端口、RX1光接收端口、TX2光发送端口、RX2光接收端口、端口状态检测模块、控制芯片和倒切开关；

设n个从网元节点按连接顺序依次记为从网元节点1、从网元节点2…从网元节点n；对于任意一个从网元节点i，记其配置有TX1_-i光发送端口、RX1_-i光接收端口、TX2_-i光发送端口、RX2_-i光接收端口、端口状态检测模块i、控制芯片i和倒切开关i；

则：主网元节点的TX1光发送端口与从网元节点1的RX2_-1光接收端口连接，从网元节点1的TX1_-1光发送端口与从网元节点2的RX2_-2光接收端口连接，从网元节点2的TX1_-2光发送端口与从网元节点3的RX2_-3光接收端口连接…依此类推，从网元节点n的TX1_-n光发送端口连接到主网元节点的RX2光接收端口，由此形成一个内环路；

主网元节点的TX2光发送端口与从网元节点n的RX1_-n光接收端口连接，从网元节点n的TX2_-n光发送端口与从网元节点n-1的RX1_-n-1光接收端口连接，从网元节点n-1的TX2_-n-1光发送端口与从网元节点n-2的RX1_-n-2光接收端口连接，依此类推，从网元节点1的TX2_-1光发送端口与主网元节点的RX1光接收端口连接，由此形成一个外环路；

所述多通道光纤自愈方法包括以下步骤：

S1，主网元节点的控制芯片配置四种链路检测模式，分别为：内环模式、外环模式、左半环模式和右半环模式；并设置四种链路检测模式的优先级顺序，即：内环模式的优先级高于外环模式的优先级，左半环模式和右半环模式的优先级相同且低于外环模式的优先级；

另外，控制芯片还配置四种同步帧类型，分别为：与内环模式唯一对应的内环同步帧，与外环模式唯一对应的外环同步帧，与左半环模式唯一对应的左半环同步帧以及与右半环模式唯一对应的右半环同步帧；

S2，主网元节点初始上电为空闲态，然后，根据链路检测模式的优先级顺序，首先按一定的发送策略不断发送内环同步帧，各个从网元节点根据接收到的同步帧类型以及自身四个端口状态，确定倒切开关的动作方向：

具体为：如果从网元节点的RX2光接收端口接收到内环同步帧，并检测到本节点的RX2光接收端口和TX1光发送端口正常，则通过倒切开关短接RX2光接收端口和TX1光发送端口，然后将该内环同步帧向下一从网元节点发送，如果环路上某一段链路出现故障，则内环同步帧无法继续向前传输；

S3，主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX2光接收端口接收到经过环路传输后返回的内环同步帧，如果能够接收到，则证明当前内环环路链路正常，继续使用内环作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前内环环路链路故障，然后执行S4；

S4，所述主网元节点按一定的发送策略不断发送外环同步帧，各个从网元节点根据接收到的同步帧类型以及自身四个端口状态，确定倒切开关的动作方向：

具体为：如果从网元节点的RX1光接收端口接收到外环同步帧，并检测到本节点的RX1光接收端口和TX2光发送端口均正常，则通过倒切开关短接RX1光接收端口和TX2光发送端口，然后将该外环同步帧向下一节从网元节点发送，如果外环环路上某一段链路出现故障，则外环同步帧无法继续向前传输；

S5，主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX1光接收端口接收到经地环路传输后返回的外环同步帧，如果能够接收到，则证明当前外环环路链路正常，继续使用外环作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前外环环路链路故障，然后执行S6；

S6，所述主网元节点按一定的发送策略同时执行以下操作：通过TX1光发送端口不断发送左环同步帧，以及，通过TX2光发送端口不断发送右环同步帧；

对于任何一个从网络节点i，当其接收到左环同步帧时，判断自身的TX1光发送端口是否故障，如果没有，则将左环同步帧继续向后一个从网络节点i+1发送，直到发送到TX1光发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX2光接收端口和TX2光发送端口，将接收到的左环同步帧通过自身的TX2光发送端口返回给前一个从网络节点i-1，从网络节点i-1再将接收到的左环同步帧返回给前一个从网络节点，如果返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX1光接收端口；如果返回链路出现故障，则无法将左环同步帧返回到主网络节点的RX1光接收端口；即：主网络节点判断RX1光接收端口是否能够在预设时间间隔内接收到经左环路传输后返回的左环同步帧，如果能够接收到，则证明当前存在左环环路链路正常的传输链路；

对于任何一个从网络节点i，当其接收到右环同步帧时，判断自身的TX2光发送端口是否故障，如果没有，则将右环同步帧继续向后一个从网络节点i-1发送，直到发送到TX2光发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX1光接收端口和TX1光发送端口，将接收到的右环同步帧通过自身的TX1光发送端口返回给前一个从网络节点i+1，从网络节点i+1再将接收到的右环同步帧返回给前一个从网络节点，如果返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX2光接收端口；如果返回链路出现故障，则无法将右环同步帧返回到主网络节点的RX2光接收端口；即：主网络节点判断RX2光接收端口是否能够在预设时间间隔内接收到经右环路传输后返回的右环同步帧，如果能够接收到，则证明当前存在右环环路链路正常的传输链路；

即：主网络节点通过探测到的链路状态调整组网方式，实现四通道光纤自愈；

其中，S2中，对于任何一个从网元节点i，其控制芯片通过以下方式获知自身的TX1_-i光发送端口、RX1_-i光接收端口、TX2_-i光发送端口和RX2_-i光接收端口是否出现故障：

(1)对于RX1_-i光接收端口和RX2_-i光接收端口：

通过端口状态检测模块i，直接检测本网元节点中RX1_-i光接收端口和RX2_-i光接收端口是否出现连接故障，如果检测到RX1_-i光接收端口出现故障，则一方面，将故障信号通知给本网元节点中的控制芯片i；另一方面，向TX1_-i光发送端口发送第一故障头，TX1_-i光发送端口再将接收到的第一故障头发送到从网元节点i+1的RX2_-i+1光接收端口，RX2_-i+1光接收端口再将接收到的第一故障头发送到本网元节点的控制芯片i+1，控制芯片i+1即可获知自身的TX2_-i+1光发送端口出现故障；

如果检测到RX2_-i光接收端口出现故障，则一方面，将故障信号通知给本网元节点中的控制芯片i；另一方面，向TX2_-i光发送端口发送第二故障头，TX2_-i光发送端口再将接收到的第二故障头发送到从网元节点i-1的RX1_-i+1光接收端口，RX1_-i+1光接收端口再将接收到的第二故障头发送到本网元节点的控制芯片i-1，控制芯片i-1即可获知自身的TX1_-i+1光发送端口出现故障；

(2)对于TX1_-i光发送端口和TX2_-i光发送端口：

如果其RX1_-i光接收端口接收到来自后一从网元节点i+1的TX2_-i+1光发送端口发送的第二故障头，则可获知TX1_-i光发送端口出现故障；

如果其RX2_-i光接收端口接收到来自前一从网元节点i-1的TX1_-i-1光发送端口发送的第一故障头，则可获知TX2_-i光发送端口出现故障。

2.根据权利要求1所述的多通道光纤自愈方法，其特征在于，S2、S4和S6中，主网元节点发送各种类型同步帧的发送策略为：同步帧与数据帧之间的冲突避让机制。

3.根据权利要求2所述的多通道光纤自愈方法，其特征在于，所述冲突避让机制具体为：

主网元节点与通信管理机之间通过RS232/RS485接口传输数据帧；

主网元节点设置定时时间间隔，当没有检测到RS232/RS485接口存在数据帧时，按该定时时间间隔定时发送各种类型的同步帧；一旦检测到RS232/RS485接口存在数据帧时，则优先发送数据帧，在数据帧发送完成，且检测到RS232/RS485接口不存在数据帧时，再将后续需要发送的同步帧按定时时间间隔不断发送到下一网元节点。

4.根据权利要求1所述的多通道光纤自愈方法，其特征在于，所述控制芯片为FPGA芯片。

5.根据权利要求1所述的多通道光纤自愈方法，其特征在于，还包括：

主网元节点接收通信管理机发送的数据帧，并检测是否在预定时间间隔内接收到经环路传输后返回的该数据帧，如果接收到，首先对该数据帧进行过滤处理，再将过滤后的数据帧返回到通信管理机。