CN104868968B - 用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，涉及城域接入领域。该方法包括以下步骤：波分接入保护环中传输的信号包括上行信号、下行信号、监控波长，监控波长用于传输监控，倒换控制信息，传输公务电话、管理、控制和辅助性信息；监控波长与信号波长不重叠，在信号波长区域之外，信号波长包括上行信号的波长、下行信号的波长；所述波分接入保护环具有回绕wrapping保护功能。本发明采用监控波长构成监控信道，对环路运行状态进行监测，并控制环路中相关光开关的动作，能够正确实施保护倒换。

Description

用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法

技术领域

本发明涉及城域接入领域，具体是涉及一种用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法。

背景技术

随着互联网应用领域日益深入生活和工作，宽带接入已经成为如同水、电、气一般必不可少的基础设施。经过近十年的发展，PON(Passive Optical Network，无源光网络)成为固宽接入的最主要技术，具有大容量、大带宽、低成本的特性。借助PON接入技术，国内固宽接入达到十兆量级，美国则在“谷歌光纤”的刺激下逐渐进入千兆时期。

在移动通信技术的快速演进下，移动宽带接入逐渐成为另一种主要接入方式。理想的4G/LTE(Long Term Evolution，长期演进)网络可以提供数十兆的速率，正在讨论中的5G则希望能将速率提高到吉比特量级。因此，移动通信基站的带宽需求不可避免地向10G甚至100G发展，这要求移动回传和前传网络在高鲁棒性和强OAM(Operation Administrationand Maintenance，操作、管理、维护)能力的前提下，必须能有成本合理的超大带宽传输能力，现有的PTN(Packet Transport Network，分组传送网)、IP RAN(IP Radio AccessNetwork，IP化无线接入网)等手段捉襟见肘。

此外，“互联网+”热潮冲击之下，企业日益依赖大数据、因特网、云计算、数据中心等手段来生存和发展，企业的经营、生产、管理必须越来越多地通过网络展开，企业希望得到廉价、高带宽的专线服务。

经过多年电信改革的推进，中国的运营商发展成全业务运营商，但其网络往往仍是业务强相关的“烟囱式”结构，网络层面、尤其是接入域的固移融合还很不够。因此，中国联通在ITU-T(International Telecommunication Union TelecommunicationStandardization Sector，国际电信联盟电信标准化部门)提出G.metro(下一代城域波分)建议，期望将固宽、移动、专线等的接入统一到一个技术平台中，这是PON、PTN/IPRAN力所不及的。通常的波分复用技术在带宽等方面适合作为G.metro的选择，但在成本、生存性等方面则无法满足要求。

因此，迫切需要一种固移融合的接入域网络，适应固定宽带、移动宽带、专线等全业务特点。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，采用监控波长构成监控信道，对环路运行状态进行监测，并控制环路中相关光开关的动作，能够正确实施保护倒换。

本发明提供一种用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，包括以下步骤：

波分接入保护环包括中心机房内部的光线路终端OLT、m个光分插复用器OADM节点和若干远端光传送单元R-OTU，m为正整数，以中心机房的OLT作为网络汇聚点，中心机房的OLT和m个OADM节点共同构成环型拓扑，该环型拓扑中共有m+1个节点，每个节点分东E、西W两个方向，用E、W表示m+1个节点在环型拓扑内的连接关系，按顺时针方向，前一节点的E向与后一节点的W向相连；除中心机房的OLT外，环型拓扑中的OADM节点按顺时针编号为OADM1、OADM 2、…、OADM m-1、OADM m；每个OADM节点连接至少一个R-OTU；环型拓扑内有两根光纤：主用光纤F_w和备用光纤F_b，对于一个节点而言，E_w表示该节点的东向主用光纤，E_b表示该节点的东向备用光纤，W_w表示该节点的西向主用光纤，W_b表该节点的西向备用光纤；环型拓扑周围的各区域业务通过R-OTU接入对应的OADM节点；

所述波分接入保护环中传输的信号包括上行信号、下行信号、监控波长，监控波长用于传输监控，倒换控制信息，传输公务电话、管理、控制和辅助性信息；监控波长与信号波长不重叠，在信号波长区域之外，信号波长包括上行信号的波长、下行信号的波长；

在主用状态下：下行方向，中心机房的OLT送往OADM节点的信号在主用光纤中顺时针传输，即从前一节点的E向送往后一节点的W向；上行方向，OADM节点送往中心机房的OLT的信号在主用光纤中逆时针传输，即从前一节点的W向送往后一节点的E向；

在备用状态下：在故障点前后紧邻的节点将信号倒换到备用光纤后，下行方向，中心机房的OLT送往OADM节点的信号在备用光纤中逆时针传输，即从前一节点的W向送往后一节点的E向；上行方向，OADM节点送往中心机房的OLT的信号在备用光纤中顺时针传输，即从前一节点的E向送往后一节点的W向；

当环型拓扑中相邻两个OADM节点之间出现故障时，出现故障的两个OADM节点之间的连接经过备用光纤绕行，在备用状态下工作；其余OADM节点之间的信号在主用光纤中传输，在主用状态下工作；

中心机房的OLT包括若干局端光传送单元O-OTU，O-OTU经环形拓扑内的OADM节点与该OADM节点对应的R-OTU实现上行、下行：OADM节点完成各波长通道的直通、上行、下行，R-OTU通过OADM节点接入上行环路、下行环路；上行信号的波长与下行信号的波长满足间插排列关系，以便通过光间插滤波器进行分离或复用；所述波分接入保护环具有回绕wrapping保护功能。

在上述技术方案的基础上，所述中心机房的OLT包括k个上联口、一个汇聚模块、若干O-OTU、一个下行波分复用器、一个下行光放大器、一个上行波分复用器、一个上行光放大器、一个光间插滤波器、一个2×2光开关、一个东向监控波长分波器SWD、一个东向监控波长合波器SWM、一个西向SWM、一个光监控单元OSU，k为正整数，其中：

k个上联口分别与城域核心网连接；

汇聚模块完成所有O-OTU中各种业务的汇聚；

所有O-OTU的发送端口均与下行波分复用器相连，所有O-OTU的接收端口均与上行波分复用器相连，每个O-OTU分别对应一个下行波长通道和一个上行波长通道；

下行波分复用器通过下行光放大器与光间插滤波器相连；

上行波分复用器通过上行光放大器与光间插滤波器相连；

光间插滤波器完成上下行波长的分离；光间插滤波器通过一个2×2光开关分别与环型拓扑内的主用光纤和备用光纤相连；

2×2光开关包括4个端口：端口1、端口2、端口3、端口4，在主用状态下，端口1与端口4联通，端口2与端口3联通；切换到备用状态时，端口1与端口3联通，端口2与端口4联通；2×2光开关工作于主用状态还是备用状态，由OSU决定；

光间插滤波器包括3个端口：端口1、端口2、端口3，其中，端口1对应全部信号波长，端口2对应下行波长，端口3对应上行波长；光间插滤波器的端口1与2×2光开关的端口2连接，端口2与下行波分复用器连接，端口3与上行波分复用器连接；

SWD完成监控波长与信号波长的分波；SWD包括3个端口：端口1、端口2、端口3，其中，端口1输入全部波长，端口2输出信号波长，端口3输出监控波长；

SWM完成监控波长与信号波长的合波；SWM包括3个端口：端口1、端口2、端口3，其中，端口1输出全部波长，端口2输入信号波长，端口3输入监控波长；

下面将东向SWD表示为SWD_E，西向SWD表示为SWD_W，东向SWM表示为SWM_E，西向SWM表示为SWM_W；

OSU完成监控波长的发送、接收，对主用光纤链路、备用光纤链路的状态进行监控，并对监控信息进行处理，控制保护倒换与恢复的相应动作、与其它节点中的OSU交互状态、倒换、恢复信息，监控信息指主用光纤链路、备用光纤链路的状态信息，包括光信号的丢失、恢复信息；OSU发送、接收监控波长都有东西两个方向，下面将OSU发送、接收监控波长的端口表示为：东向接收端口E_R、东向发送端口E_T、西向接收端口W_R、西向发送端口W_T；

SWD_E将东向监控波长与信号波长分离；SWD_E的端口1与东向备用光纤E_b相连，SWD_E的端口2与2×2光开关的端口1相连，SWD_E的端口3的监控波长送往OSU的东向接收端口E_R；

SWM_E将东向监控波长与信号波长复用；SWM_E的端口1与东向主用光纤E_w相连，SWM_E的端口2与2×2光开关的端口3相连，SWM_E的端口3与OSU的东向发送端口E_T相连，监控波长由OSU的东向发送端口E_T发送到SWM_E的端口3；

SWM_W将西向监控波长与信号波长复用；SWM_W的端口1与西向备用光纤W_b相连，SWM_W的端口2与2×2光开关的端口4相连，SWM_W的端口3与OSU的西向发送端口W_T相连，监控波长由OSU的西向发送端口W_T发送到SWM_W的端口3；

OSU的西向接收端口W_R与西向主用光纤W_W直接相连。

在上述技术方案的基础上，所述环型拓扑中的每个OADM节点均包括一个波长选择开关WSS、一个西向2×2光开关OS_W、一个东向2×2光开关OS_E、一个西向SWD、一个东向SWD、一个西向SWM、一个东向SWM、一个光监控单元OSU和若干R-OTU，WSS包括一个主光口、一个直通光口和若干本地上下光口，WSS完成本地波长的上/下环路，以及其它波长的直通；OS_W、OS_E与中心机房的OLT的2×2光开关的结构、功能均相同；

OS_W的端口1与OS_E的端口1相连，OS_W的端口3与WSS的主光口相连，OS_W的端口2与SWD_W的端口1相连，OS_W的端口4与SWM_W的端口1相连；OS_E的端口3与WSS的直通光口相连，OS_E的端口2与SWM_E的端口1相连，OS_E的端口4与SWD_E的端口1相连；OADM节点中的SWM、SWD、OSU的功能分别与中心机房的OLT内部的SWM、SWD、OSU的功能相同；

OSU的E_T发送东向监控波长到SWM_E的端口3，E_R接收来自SWD_E的端口3的监控波长；OSU的W_T发送西向监控波长到SWM_W的端口3，W_R接收来自SWD_W的端口3的监控波长。

在上述技术方案的基础上，所述环型拓扑中相邻两个OADM节点之间出现故障时，仅切换紧邻故障点的两个光开关，出现故障的两个OADM节点之间的信号经备用光纤F_b绕行，在备用状态下工作，其它光开关不动作；其余OADM节点之间的信号在主用光纤F_w中传输，在主用状态下工作。

在上述技术方案的基础上，所述波分接入保护环还包括补偿模块，补偿模块放置在中心机房的OLT内的2×2光开关的端口4与SWM_W之间，或者放置在节点OADM m内的OS_E的端口4与SWD_E之间；

所述补偿模块主要包括光放大器，光放大器用于补偿备用链路产生的损耗，信号在光纤中是单纤双向传输，通过光放大器进行损耗补偿时，补偿模块必须实现双向放大功能；

所述光放大器是否对备用路径形成有效放大作用，由光放大器所在节点的OSU控制，以避免备用路径成为闭环；当环路出现故障时，故障点相邻的节点中的OSU判断出需要进行倒换，将倒换信息通过监控波长逐节点传递至补偿模块所在节点的OSU，该OSU根据该倒换信息控制补偿模块中的光放大器发挥作用；当环路故障消除后需要恢复时，同样由该OSU控制补偿模块中的光放大器不发挥作用。

在上述技术方案的基础上，所述补偿模块还包括色散补偿光纤，在补偿损耗的同时，补偿备用链路引起的色度色散。

在上述技术方案的基础上，所述补偿模块中的光放大器采用拉曼光纤放大器，补偿模块利用拉曼放大器的无方向性放大，实现双向放大；所述拉曼放大器采用集总式拉曼光纤放大器LRFA。

在上述技术方案的基础上，所述补偿模块中的光放大器采用掺铒光纤放大器EDFA，补偿模块还包括第一光环形器、第二光环形器、耦合器、光间插滤波器，上/下行波长经耦合器耦合在一起后，由EDFA放大，EDFA将放大后的信号输出到光间插滤波器；EDFA单向工作，通过第一光环形器、第二光环形器、光间插滤波器的配合，最终在效果上实现双向放大。

在上述技术方案的基础上，所述补偿模块放置于OADM m内的OS_E的端口4与SWD_E之间；第一光环行器的端口2与东向SWD相连，第二光环行器的端口2与OADM m的东向2×2光开关OS_E的端口4相连，第一光环行器的端口3与耦合器相连，第一光环行器的端口1与光间插滤波器的端口3相连；EDFA的一端与耦合器相连，EDFA的另一端与光间插滤波器的端口1相连，光间插滤波器的端口2与第二光环行器的端口1相连，第二光环行器的端口3与耦合器相连。

在上述技术方案的基础上，所述R-OTU的线路接口包括线路发送接口L_TX和线路接收接口L_RX，WSS的本地上下光口分别与R-OTU的线路发送接口L_TX和线路接收接口L_RX相连；

所述R-OTU的客户侧接口包括一个客户侧发送接口C_TX和一个客户侧接收接口C_RX；或者R-OTU采用支路复接TMUX技术提供多组客户侧接口，即R-OTU包括多个客户侧发送接口C_TX和多个客户侧接收接口C_RX；如果业务是单向的，则R-OTU只包括客户侧发送接口C_TX或只包括客户侧接收接口C_RX；

与环型拓扑中的OADM节点相连的若干R-OTU，与该OADM节点同处放置，或者根据需要与OADM节点异处放置；

当工作于一对上/下行波长的O-OTU、R-OTU用于PON接入时，PON中的物理层功能在R-OTU的客户侧接口中实现，PON中的媒体访问控制MAC/传输汇聚TC功能在O-OTU中实现。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明采用监控波长构成监控信道，对环路运行状态进行监测，并控制环路中相关光开关的动作，能够正确实施保护倒换。

(2)本发明根据接入环距离偏短的特点，结合单纤双向传输的特征，采用集总式拉曼光纤放大器，补偿因保护而增加的链路插损，满足保护倒换状态下的环路性能要求。

(3)本发明中的拉曼增益光纤可以兼具色度色散补偿的功能。

(4)本发明在通过波分实现大带宽的同时，适应固宽接入的成本敏感要求，适应移动回传和企业专线等的时延、抖动、强OAM等要求，并采用Wrapping(回绕)方式实现电信级的生存性，有望成为支持G.metro需求的统一接入平台。

附图说明

图1是本发明实施例中波分接入保护环的结构框图。

图2是本发明实施例的中心机房的OLT的结构框图。

图3是本发明实施例中OADM节点的结构框图。

图4是本发明中补偿模块的一个实施例。

图5是本发明中补偿模块的另一个实施例。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明实施例提供一种用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，包括以下步骤：

参见图1所示，波分接入保护环包括CO(Central Office，中心机房)内部的OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)、m个OADM(Optical Add-Drop Multiplexer，光分插复用器)节点和若干R-OTU(Remote-Optical Transport Unit，远端光传送单元)，m为正整数，以中心机房的OLT作为网络汇聚点，中心机房的OLT和m个OADM节点共同构成环型拓扑，该环型拓扑中共有m+1个节点，每个节点分E(东)、W(西)两个方向，用E(东)、W(西)表示m+1个节点在环型拓扑内的连接关系，按顺时针方向，前一节点的E向与后一节点的W向相连；除中心机房的OLT外，环型拓扑中的OADM节点按顺时针编号为OADM 1、OADM 2、…、OADM m-1、OADM m；每个OADM节点连接至少一个R-OTU；环型拓扑内有两根光纤：主用(work)光纤F_w和备用(backup)光纤F_b，对于一个节点而言，E_w表示该节点的东向主用光纤，E_b表示该节点的东向备用光纤，W_w表示该节点的西向主用光纤，W_b表该节点的西向备用光纤；环型拓扑周围的各区域(Area)业务通过R-OTU接入对应的OADM节点。

波分接入保护环中传输的信号包括上行信号、下行信号、监控波长，监控波长用于传输监控，倒换控制信息，传输公务电话、管理、控制和辅助性信息；监控波长与信号波长不重叠，在信号波长区域之外，信号波长包括上行信号的波长、下行信号的波长。

监控波长的传输方向有2种：第一种：监控波长在主用光纤中顺时针传输(前一节点的E向发送，后一节点的W向接收)，在备用光纤中逆时针传输(前一节点的W向发送，后一节点的E向接收)；第二种：监控波长的传输方向也可以反过来：在主用光纤中逆时针传输，备用光纤中顺时针传输；为了简化描述，约定后文中监控波长按照第一种方向传输。

在主用状态下：下行方向，中心机房的OLT送往OADM节点的信号在主用光纤中顺时针传输，即从前一节点的E向送往后一节点的W向；上行方向，OADM节点送往中心机房的OLT的信号在主用光纤中逆时针传输，即从前一节点的W向送往后一节点的E向。

在备用状态下：在故障点前后紧邻的节点将信号倒换到备用光纤后，下行方向，中心机房的OLT送往OADM节点的信号在备用光纤中逆时针传输，即从前一节点的W向送往后一节点的E向；上行方向，OADM节点送往中心机房的OLT的信号在备用光纤中顺时针传输，即从前一节点的E向送往后一节点的W向。

当环型拓扑中相邻两个OADM节点之间出现故障时，例如：当环型拓扑中OADM i和OADM i+1之间的光纤出现故障时，i为正整数，出现故障的两个OADM节点(即OADM i和OADMi+1)之间的连接经过备用光纤绕行，在备用状态下工作；其余OADM节点之间的信号在主用光纤中传输，在主用状态下工作。

中心机房的OLT包括若干O-OTU(Office-Optical Transport Unit，局端光传送单元)，O-OTU经环形拓扑内的OADM节点与该OADM节点对应的R-OTU实现上行、下行：OADM节点完成各波长通道的直通、上行、下行，R-OTU通过OADM节点接入上行环路、下行环路。上行信号的波长与下行信号的波长满足间插排列关系，以便通过光间插滤波器(Interleaver)进行分离或复用。

上述波分接入保护环具有wrapping(回绕)保护功能。

参见图2所示，中心机房的OLT包括k个上联口、一个汇聚模块、若干O-OTU、一个下行波分复用器(MUX)、一个下行光放大器、一个上行波分复用器、一个上行光放大器、一个光间插滤波器(Interleaver)和一个2×2光开关、一个东向SWD(Supervison WavelengthDemultiplexer，监控波长分波器)、一个东向SWM(Supervison Wavelength Multiplexer，监控波长合波器)、一个西向SWM、一个OSU(Optical Supervison Unit，光监控单元)，k为正整数，其中：

k个上联口分别与城域核心网连接，城域核心网包括IP/MPLS(Multi-ProtocolLabel Switching，多协议标签交换)核心网、移动核心网等；

汇聚模块完成所有O-OTU中各种业务的汇聚；

所有O-OTU的发送端口均与下行波分复用器相连，所有O-OTU的接收端口均与上行波分复用器相连，每个O-OTU分别对应一个下行波长通道和一个上行波长通道；

下行波分复用器通过下行光放大器与光间插滤波器相连；

上行波分复用器通过上行光放大器与光间插滤波器相连；

光间插滤波器完成上下行波长的分离；光间插滤波器通过一个2×2光开关分别与环型拓扑内的主用光纤和备用光纤相连；

2×2光开关包括4个端口：端口1、端口2、端口3、端口4，在主用状态下，端口1与端口4联通，端口2与端口3联通；切换到备用状态时，端口1与端口3联通，端口2与端口4联通。2×2光开关工作于主用状态还是备用状态，由OSU决定。

光间插滤波器包括3个端口：端口1、端口2、端口3，其中，端口1对应全部信号波长，端口2对应下行波长，端口3对应上行波长。光间插滤波器的端口1与2×2光开关的端口2连接，端口2(对应下行波长)与下行波分复用器连接，端口3(对应上行波长)与上行波分复用器连接。

SWD完成监控波长与信号波长的分波。SWD包括3个端口：端口1、端口2、端口3，其中，端口1输入全部波长，端口2输出信号波长，端口3输出监控波长。

SWM完成监控波长与信号波长的合波。SWM包括3个端口：端口1、端口2、端口3，其中，端口1输出全部波长，端口2输入信号波长，端口3输入监控波长。

为了便于描述，下面将东向SWD表示为SWD_E，西向SWD表示为SWD_W，东向SWM表示为SWM_E，西向SWM表示为SWM_W。

OSU完成监控波长的发送、接收，对主用光纤链路、备用光纤链路的状态进行监控，并对监控信息进行处理，控制保护倒换与恢复的相应动作、与其它节点中的OSU交互状态、倒换、恢复等信息，监控信息指主用光纤链路、备用光纤链路的状态信息，例如光信号丢失或恢复等。监控波长不仅可以传输上述状态、倒换、恢复一类的信息，还可传输公务电话、网管等其它的管理、控制和辅助性信息，所以OSU还具备与之相应的功能。

OSU发送、接收监控波长都有东西两个方向，为了便于描述，下面将OSU发送、接收监控波长的端口表示为：东向接收端口E_R、东向发送端口E_T、西向接收端口W_R、西向发送端口W_T。

东向SWD(SWD_E)将东向监控波长与信号波长分离。参见图2所示，SWD_E的端口1与东向备用光纤E_b相连，SWD_E的端口2与2×2光开关的端口1相连，SWD_E的端口3的监控波长送往OSU的东向接收端口E_R。

东向SWM(SWM_E)将东向监控波长与信号波长复用。参见图2所示，SWM_E的端口1与东向主用光纤E_w相连，SWM_E的端口2与2×2光开关的端口3相连，SWM_E的端口3与OSU的东向发送端口E_T相连，监控波长由OSU的东向发送端口E_T发送到SWM_E的端口3。

西向SWM(SWM_W)将西向监控波长与信号波长复用。参见图2所示，SWM_W的端口1与西向备用光纤W_b相连，SWM_W的端口2与2×2光开关的端口4相连，SWM_W的端口3与OSU的西向发送端口W_T相连，监控波长由OSU的西向发送端口W_T发送到SWM_W的端口3。

OSU的西向接收端口W_R与西向主用光纤W_W直接相连。

上行信号的波长与下行信号的波长满足间插排列关系。例如，上行信号采用C波长，下行信号采用C+波长；或者上行信号采用L波长，下行信号采用L+波长；或者上行信号采用C波长和L波长，下行信号采用C+波长和L+波长。当然，C波长与C+波长可以互换，L波长与L+波长也可以互换。总之，上行信号、下行信号的波长可以依需要设置，只要保证上行信号、下行信号的波长满足间插排列关系即可。C波长、C+波长、L波长和L+波长，分别指一组特定的波长，属于WDM光纤传输的波长划分方式，这是本领域的公知常识。

下面以上行信号采用C波长、下行信号采用C+波长为例进行说明。

图2中的下行波分复用器为C MUX(波分复用器)，上行波分复用器为C+MUX，光间插滤波器(Interleaver)是无源器件，可将C波长和C+波长分离或耦合。

参见图3所示，环型拓扑中的每个OADM节点均包括一个WSS(WavelengthSelective Switch，波长选择开关)、一个西向2×2光开关(OS，Optical Switcher)OS_W、一个东向2×2光开关OS_E、一个西向SWD(SWD_W)、一个东向SWD(SWD_E)、一个西向SWM(SWM_W)、一个东向SWM(SWM_E)、一个光监控单元(OSU)和若干R-OTU。WSS包括一个主光口、一个直通光口和若干本地上下光口，WSS完成本地波长的上/下环路，以及其它波长的直通；OS_W、OS_E与中心机房的OLT的2×2光开关的结构、功能等均相同。

OS_W的端口1与OS_E的端口1相连，OS_W的端口3与WSS的主光口相连，OS_W的端口2与SWD_W的端口1相连，OS_W的端口4与SWM_W的端口1相连；OS_E的端口3与WSS的直通光口相连，OS_E的端口2与SWM_E的端口1相连，OS_E的端口4与SWD_E的端口1相连。OADM节点中的SWM、SWD、OSU的功能分别与中心机房的OLT内部的SWM、SWD、OSU的功能相同。

参见图3所示，OSU的E_T发送东向监控波长到SWM_E的端口3，E_R接收来自SWD_E的端口3的监控波长；OSU的W_T发送西向监控波长到SWM_W的端口3，W_R接收来自SWD_W的端口3的监控波长。

当环型拓扑中相邻两个OADM节点之间出现故障时，仅需切换紧邻故障点的两个光开关，出现故障的两个OADM节点之间的信号经备用光纤F_b绕行，在备用状态下工作，其它光开关不动作；其余OADM节点之间的信号在主用光纤F_w中传输，在主用状态下工作。

例如：环型拓扑中OADM i和OADM i+1之间的光纤出现故障断开时，i为正整数，OADM i的E向光开关切换，OADM i+1的W向光开关切换，OADM i和OADM i+1间的信号经备用光纤F_b绕行，其它光开关不动作，其余OADM节点之间的信号在主用光纤F_w中传输，在主用状态下工作。

基于监控波长的波分接入保护环出现故障时，信号需要通过迂回路径进行传输，即通过备用路径绕开故障点。迂回路径上的光纤、器件会产生相应的损耗，应进行补偿。此时，基于监控波长的波分接入保护环还可以包括补偿模块，补偿模块可以放置在中心机房的OLT内的2×2光开关的端口4与SWM_W之间，参见图2所示；也可以放置在节点OADM m内的OS_E的端口4与SWD_E之间，参见图3所示。

补偿模块主要包括光放大器，光放大器用于补偿备用链路产生的损耗。由于信号在光纤中是单纤双向传输，通过光放大器进行损耗补偿时，补偿模块必须实现双向放大功能。

在封闭环路中引入光放大器，容易引起自激震荡。为了避免备用路径成为闭环，光放大器是否对备用路径形成有效放大作用，由光放大器所在节点的OSU控制。当环路出现故障时，故障点相邻的节点中的OSU判断出需要进行倒换，将倒换信息通过监控波长逐节点传递至补偿模块所在节点的OSU，该OSU根据该倒换信息控制补偿模块中的光放大器发挥作用。当环路故障消除后需要恢复时，同样由该OSU控制补偿模块中的光放大器不发挥作用。

补偿模块还可以包括色散补偿光纤，在补偿损耗的同时，补偿备用链路引起的色度色散。

光放大器可以采用RFA(Raman Fiber Amplifier，拉曼光纤放大器)，也可以采用EDFA(Erbium-Doped Optical Fiber Amplifier，掺铒光纤放大器)。

下面通过2个实施例对补偿模块进行详细说明。

参见图4所示，补偿模块中的光放大器采用拉曼光纤放大器，补偿模块利用拉曼放大器的无方向性放大，实现双向放大。考虑到接入场景中节点间距离短，拉曼放大器具体采用LRFA(Lumped Raman Fiber Amplifier，集总式拉曼光纤放大器)。LRFA中的增益光纤还可采用色散补偿光纤，在补偿损耗的同时，补偿备用链路引起的色度色散。

参见图5所示，补偿模块中的光放大器采用EDFA时，补偿模块还包括第一光环形器、第二光环形器、耦合器、光间插滤波器，上/下行波长经耦合器耦合在一起后，由EDFA放大，EDFA将放大后的信号输出到光间插滤波器；EDFA单向工作，但是，通过第一光环形器、第二光环形器、光间插滤波器的配合，最终在效果上实现双向放大。

为方面描述补偿模块内部器件之间的连接关系，下面以补偿模块放置于OADM m内的OS_E的端口4与SWD_E之间为例进行说明。

第一光环行器的端口2与东向SWD(SWD_E)相连，第二光环行器的端口2与OADM m的东向2×2光开关OS_E的端口4相连。第一光环行器的端口3与耦合器相连，第一光环行器的端口1与光间插滤波器的端口3(对应上行波长)相连；EDFA的一端与耦合器相连，EDFA的另一端与光间插滤波器的端口1相连，光间插滤波器的端口2(对应下行波长)与第二光环行器的端口1相连，第二光环行器的端口3与耦合器相连。

如果需要补偿备用链路引起的色度色散，可以在EDFA与光间插滤波器之间放置色散补偿光纤。

在实际应用中，可以采用上述两种补偿模块中的任意一种，来补偿备用链路产生的损耗。

R-OTU的线路接口包括线路发送接口L_TX和线路接收接口L_RX，WSS的本地上下光口分别与R-OTU的线路发送接口L_TX和线路接收接口L_RX相连。R-OTU的客户侧接口包括一个客户侧发送接口C_TX和一个客户侧接收接口C_RX。

R-OTU也可以采用TMUX(Tributary Multiplexing，支路复接)技术提供多组客户侧接口(T₁…T_n)，即R-OTU包括多个客户侧发送接口C_TX和多个客户侧接收接口C_RX。如果业务是单向的，例如只接收或发送，则R-OTU只包括客户侧发送接口C_TX或只包括客户侧接收接口C_RX。

R-OTU可以接入图1所示的区域1、区域2、区域3、区域4的业务，例如：FTTx(Fiber-to-the-x，光纤接入)、DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer，数字用户线路接入复用器)、大客户专线、移动基站等。

与环型拓扑中的OADM节点相连的若干R-OTU，既可以与该OADM节点同处放置，亦可以根据需要与OADM节点异处放置，例如置于移动基站或大客户处。

当工作于一对上/下行波长的O-OTU、R-OTU用于PON接入时，PON中的PHY(PhysicalLayer，物理层)层功能(如突发接收等)在R-OTU的客户侧接口中实现，PON中的MAC(MediaAccess Control，媒体访问控制)/TC(Transmission Convergence，传输汇聚)功能(如适配、动态带宽分配、测距等)在O-OTU中实现。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

波分接入保护环包括中心机房内部的光线路终端OLT、m个光分插复用器OADM节点和若干远端光传送单元R-OTU，m为正整数，以中心机房的OLT作为网络汇聚点，中心机房的OLT和m个OADM节点共同构成环型拓扑，该环型拓扑中共有m+1个节点，每个节点分东E、西W两个方向，用E、W表示m+1个节点在环型拓扑内的连接关系，按顺时针方向，前一节点的E向与后一节点的W向相连；除中心机房的OLT外，环型拓扑中的OADM节点按顺时针编号为OADM 1、OADM2、…、OADM m-1、OADM m；每个OADM节点连接至少一个R-OTU；环型拓扑内有两根光纤：主用光纤F_w和备用光纤F_b，对于一个节点而言，E_w表示该节点的东向主用光纤，E_b表示该节点的东向备用光纤，W_w表示该节点的西向主用光纤，W_b表该节点的西向备用光纤；环型拓扑周围的各区域业务通过R-OTU接入对应的OADM节点；

所述波分接入保护环中传输的信号包括上行信号、下行信号、监控波长，监控波长用于传输监控，倒换控制信息，传输公务电话、管理、控制和辅助性信息；监控波长与信号波长不重叠，在信号波长区域之外，信号波长包括上行信号的波长、下行信号的波长；

在主用状态下：下行方向，中心机房的OLT送往OADM节点的信号在主用光纤中顺时针传输，即从前一节点的E向送往后一节点的W向；上行方向，OADM节点送往中心机房的OLT的信号在主用光纤中逆时针传输，即从前一节点的W向送往后一节点的E向；

在备用状态下：在故障点前后紧邻的节点将信号倒换到备用光纤后，下行方向，中心机房的OLT送往OADM节点的信号在备用光纤中逆时针传输，即从前一节点的W向送往后一节点的E向；上行方向，OADM节点送往中心机房的OLT的信号在备用光纤中顺时针传输，即从前一节点的E向送往后一节点的W向；

当环型拓扑中相邻两个OADM节点之间出现故障时，出现故障的两个OADM节点之间的连接经过备用光纤绕行，在备用状态下工作；其余OADM节点之间的信号在主用光纤中传输，在主用状态下工作；

局端光传送单元O-OTU经环形拓扑内的OADM节点与该OADM节点对应的R-OTU实现上行、下行：OADM节点完成各波长通道的直通、上行、下行，R-OTU通过OADM节点接入上行环路、下行环路；上行信号的波长与下行信号的波长满足间插排列关系，以便通过光间插滤波器进行分离或复用；所述波分接入保护环具有回绕wrapping保护功能；

所述中心机房的OLT包括k个上联口、一个汇聚模块、若干O-OTU、一个下行波分复用器、一个下行光放大器、一个上行波分复用器、一个上行光放大器、一个光间插滤波器、一个2×2光开关、一个东向监控波长分波器SWD、一个东向监控波长合波器SWM、一个西向SWM、一个光监控单元OSU，k为正整数，其中：

k个上联口分别与城域核心网连接；

汇聚模块完成所有O-OTU中各种业务的汇聚；

所有O-OTU的发送端口均与下行波分复用器相连，所有O-OTU的接收端口均与上行波分复用器相连，每个O-OTU分别对应一个下行波长通道和一个上行波长通道；

下行波分复用器通过下行光放大器与光间插滤波器相连；

上行波分复用器通过上行光放大器与光间插滤波器相连；

光间插滤波器完成上下行波长的分离；光间插滤波器通过一个2×2光开关分别与环型拓扑内的主用光纤和备用光纤相连；

2×2光开关包括4个端口：端口1、端口2、端口3、端口4，在主用状态下，端口1与端口4联通，端口2与端口3联通；切换到备用状态时，端口1与端口3联通，端口2与端口4联通；2×2光开关工作于主用状态还是备用状态，由OSU决定；

光间插滤波器包括3个端口：端口1、端口2、端口3，其中，端口1对应全部信号波长，端口2对应下行波长，端口3对应上行波长；光间插滤波器的端口1与2×2光开关的端口2连接，端口2与下行波分复用器连接，端口3与上行波分复用器连接；

SWD完成监控波长与信号波长的分波；SWD包括3个端口：端口1、端口2、端口3，其中，端口1输入全部波长，端口2输出信号波长，端口3输出监控波长；

SWM完成监控波长与信号波长的合波；SWM包括3个端口：端口1、端口2、端口3，其中，端口1输出全部波长，端口2输入信号波长，端口3输入监控波长；

下面将东向SWD表示为SWD_E，西向SWD表示为SWD_W，东向SWM表示为SWM_E，西向SWM表示为SWM_W；

OSU完成监控波长的发送、接收，对主用光纤链路、备用光纤链路的状态进行监控，并对监控信息进行处理，控制保护倒换与恢复的相应动作、与其它节点中的OSU交互状态、倒换、恢复信息，监控信息指主用光纤链路、备用光纤链路的状态信息，包括光信号的丢失、恢复信息；OSU发送、接收监控波长都有东西两个方向，下面将OSU发送、接收监控波长的端口表示为：东向接收端口E_R、东向发送端口E_T、西向接收端口W_R、西向发送端口W_T；

SWD_E将东向监控波长与信号波长分离；SWD_E的端口1与东向备用光纤E_b相连，SWD_E的端口2与2×2光开关的端口1相连，SWD_E的端口3的监控波长送往OSU的东向接收端口E_R；

SWM_E将东向监控波长与信号波长复用；SWM_E的端口1与东向主用光纤E_w相连，SWM_E的端口2与2×2光开关的端口3相连，SWM_E的端口3与OSU的东向发送端口E_T相连，监控波长由OSU的东向发送端口E_T发送到SWM_E的端口3；

SWM_W将西向监控波长与信号波长复用；SWM_W的端口1与西向备用光纤W_b相连，SWM_W的端口2与2×2光开关的端口4相连，SWM_W的端口3与OSU的西向发送端口W_T相连，监控波长由OSU的西向发送端口W_T发送到SWM_W的端口3；

OSU的西向接收端口W_R与西向主用光纤W_W直接相连。

2.如权利要求1所述的用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，其特征在于：所述环型拓扑中的每个OADM节点均包括一个波长选择开关WSS、一个西向2×2光开关OS_W、一个东向2×2光开关OS_E、一个西向SWD、一个东向SWD、一个西向SWM、一个东向SWM、一个光监控单元OSU和若干R-OTU，WSS包括一个主光口、一个直通光口和若干本地上下光口，WSS完成本地波长的上/下环路，以及其它波长的直通；OS_W、OS_E与中心机房的OLT的2×2光开关的结构、功能均相同；

OS_W的端口1与OS_E的端口1相连，OS_W的端口3与WSS的主光口相连，OS_W的端口2与SWD_W的端口1相连，OS_W的端口4与SWM_W的端口1相连；OS_E的端口3与WSS的直通光口相连，OS_E的端口2与SWM_E的端口1相连，OS_E的端口4与SWD_E的端口1相连；OADM节点中的SWM、SWD、OSU的功能分别与中心机房的OLT内部的SWM、SWD、OSU的功能相同；

OSU的E_T发送东向监控波长到SWM_E的端口3，E_R接收来自SWD_E的端口3的监控波长；OSU的W_T发送西向监控波长到SWM_W的端口3，W_R接收来自SWD_W的端口3的监控波长。

3.如权利要求2所述的用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，其特征在于：所述环型拓扑中相邻两个OADM节点之间出现故障时，仅切换紧邻故障点的两个光开关，出现故障的两个OADM节点之间的信号经备用光纤F_b绕行，在备用状态下工作，其它光开关不动作；其余OADM节点之间的信号在主用光纤F_w中传输，在主用状态下工作。

4.如权利要求3所述的用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，其特征在于：所述波分接入保护环还包括补偿模块，补偿模块放置在中心机房的OLT内的2×2光开关的端口4与SWM_W之间，或者放置在节点OADM m内的OS_E的端口4与SWD_E之间；

所述补偿模块主要包括光放大器，光放大器用于补偿备用链路产生的损耗，信号在光纤中是单纤双向传输，通过光放大器进行损耗补偿时，补偿模块必须实现双向放大功能；

所述光放大器是否对备用路径形成有效放大作用，由光放大器所在节点的OSU控制，以避免备用路径成为闭环；当环路出现故障时，故障点相邻的节点中的OSU判断出需要进行倒换，将倒换信息通过监控波长逐节点传递至补偿模块所在节点的OSU，该OSU根据该倒换信息控制补偿模块中的光放大器发挥作用；当环路故障消除后需要恢复时，同样由该OSU控制补偿模块中的光放大器不发挥作用。

5.如权利要求4所述的用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，其特征在于：所述补偿模块还包括色散补偿光纤，在补偿损耗的同时，补偿备用链路引起的色度色散。

6.如权利要求4所述的用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，其特征在于：所述补偿模块中的光放大器采用拉曼光纤放大器，补偿模块利用拉曼放大器的无方向性放大，实现双向放大；所述拉曼放大器采用集总式拉曼光纤放大器LRFA。

7.如权利要求4所述的用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，其特征在于：所述补偿模块中的光放大器采用掺铒光纤放大器EDFA，补偿模块还包括第一光环形器、第二光环形器、耦合器、光间插滤波器，上/下行波长经耦合器耦合在一起后，由EDFA放大，EDFA将放大后的信号输出到光间插滤波器；EDFA单向工作，通过第一光环形器、第二光环形器、光间插滤波器的配合，最终在效果上实现双向放大。

8.如权利要求7所述的用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，其特征在于：所述补偿模块放置于OADM m内的OS_E的端口4与SWD_E之间；第一光环行器的端口2与东向SWD相连，第二光环行器的端口2与OADM m的东向2×2光开关OS_E的端口4相连，第一光环行器的端口3与耦合器相连，第一光环行器的端口1与光间插滤波器的端口3相连；EDFA的一端与耦合器相连，EDFA的另一端与光间插滤波器的端口1相连，光间插滤波器的端口2与第二光环行器的端口1相连，第二光环行器的端口3与耦合器相连。

9.如权利要求2至8中任一项所述的用于波分接入保护环的基于监控波长的波分接入保护方法，其特征在于：所述R-OTU的线路接口包括线路发送接口L_TX和线路接收接口L_RX，WSS的本地上下光口分别与R-OTU的线路发送接口L_TX和线路接收接口L_RX相连；

所述R-OTU的客户侧接口包括一个客户侧发送接口C_TX和一个客户侧接收接口C_RX；或者R-OTU采用支路复接TMUX技术提供多组客户侧接口，即R-OTU包括多个客户侧发送接口C_TX和多个客户侧接收接口C_RX；如果业务是单向的，则R-OTU只包括客户侧发送接口C_TX或只包括客户侧接收接口C_RX；

与环型拓扑中的OADM节点相连的若干R-OTU，与该OADM节点同处放置，或者根据需要与OADM节点异处放置；

当工作于一对上/下行波长的O-OTU、R-OTU用于PON接入时，PON中的物理层功能在R-OTU的客户侧接口中实现，PON中的媒体访问控制MAC/传输汇聚TC功能在O-OTU中实现。