CN105049112B - 基于监控波长的波分接入保护环 - Google Patents
基于监控波长的波分接入保护环 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于监控波长的波分接入保护环,涉及城域接入领域。该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
技术领域
本发明涉及城域接入领域,具体是涉及一种基于监控波长的波分接入保护环。
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,提供一种基于监控波长的波分接入保护环,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。
本发明提供一种基于监控波长的波分接入保护环,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、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Fw和备用光纤Fb,对于一个节点而言,Ew表示该节点的东向主用光纤,Eb表示该节点的东向备用光纤,Ww表示该节点的西向主用光纤,Wb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SWDE,西向SWD表示为SWDW,东向SWM表示为SWME,西向SWM表示为SWMW;
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ER、东向发送端口ET、西向接收端口WR、西向发送端口WT;
SWDE将东向监控波长与信号波长分离;SWDE的端口1与东向备用光纤Eb相连,SWDE的端口2与2×2光开关的端口1相连,SWDE的端口3的监控波长送往OSU的东向接收端口ER;
SWME将东向监控波长与信号波长复用;SWME的端口1与东向主用光纤Ew相连,SWME的端口2与2×2光开关的端口3相连,SWME的端口3与OSU的东向发送端口ET相连,监控波长由OSU的东向发送端口ET发送到SWME的端口3;
SWMW将西向监控波长与信号波长复用;SWMW的端口1与西向备用光纤Wb相连,SWMW的端口2与2×2光开关的端口4相连,SWMW的端口3与OSU的西向发送端口WT相连,监控波长由OSU的西向发送端口WT发送到SWMW的端口3;
OSU的西向接收端口WR与西向主用光纤WW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OSW、一个东向2×2光开关OSE、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;OSW、OSE与中心机房的OLT的2×2光开关的结构、功能均相同;
OSW的端口1与OSE的端口1相连,OSW的端口3与WSS的主光口相连,OSW的端口2与SWDW的端口1相连,OSW的端口4与SWMW的端口1相连;OSE的端口3与WSS的直通光口相连,OSE的端口2与SWME的端口1相连,OSE的端口4与SWDE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ET发送东向监控波长到SWME的端口3,ER接收来自SWDE的端口3的监控波长;OSU的WT发送西向监控波长到SWMW的端口3,WR接收来自SWDW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Fb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Fw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SWMW之间,或者放置在节点OADM m内的OSE的端口4与SWDE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OSE的端口4与SWDE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OSE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LTX和线路接收接口LRX,WSS的本地上下光口分别与R-OTU的线路发送接口LTX和线路接收接口LRX相连;
所述R-OTU的客户侧接口包括一个客户侧发送接口CTX和一个客户侧接收接口CRX;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CTX和多个客户侧接收接口CRX;如果业务是单向的,则R-OTU只包括客户侧发送接口CTX或只包括客户侧接收接口CRX;
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是本发明实施例中基于监控波长的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。
参见图1所示,本发明实施例提供一种基于监控波长的波分接入保护环,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-OpticalTransport 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Fw和备用(backup)光纤Fb,对于一个节点而言,Ew表示该节点的东向主用光纤,Eb表示该节点的东向备用光纤,Ww表示该节点的西向主用光纤,Wb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SWDE,西向SWD表示为SWDW,东向SWM表示为SWME,西向SWM表示为SWMW。
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ER、东向发送端口ET、西向接收端口WR、西向发送端口WT。
东向SWD(SWDE)将东向监控波长与信号波长分离。参见图2所示,SWDE的端口1与东向备用光纤Eb相连,SWDE的端口2与2×2光开关的端口1相连,SWDE的端口3的监控波长送往OSU的东向接收端口ER。
东向SWM(SWME)将东向监控波长与信号波长复用。参见图2所示,SWME的端口1与东向主用光纤Ew相连,SWME的端口2与2×2光开关的端口3相连,SWME的端口3与OSU的东向发送端口ET相连,监控波长由OSU的东向发送端口ET发送到SWME的端口3。
西向SWM(SWMW)将西向监控波长与信号波长复用。参见图2所示,SWMW的端口1与西向备用光纤Wb相连,SWMW的端口2与2×2光开关的端口4相连,SWMW的端口3与OSU的西向发送端口WT相连,监控波长由OSU的西向发送端口WT发送到SWMW的端口3。
OSU的西向接收端口WR与西向主用光纤WW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)OSW、一个东向2×2光开关OSE、一个西向SWD(SWDW)、一个东向SWD(SWDE)、一个西向SWM(SWMW)、一个东向SWM(SWME)、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;OSW、OSE与中心机房的OLT的2×2光开关的结构、功能等均相同。
OSW的端口1与OSE的端口1相连,OSW的端口3与WSS的主光口相连,OSW的端口2与SWDW的端口1相连,OSW的端口4与SWMW的端口1相连;OSE的端口3与WSS的直通光口相连,OSE的端口2与SWME的端口1相连,OSE的端口4与SWDE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ET发送东向监控波长到SWME的端口3,ER接收来自SWDE的端口3的监控波长;OSU的WT发送西向监控波长到SWMW的端口3,WR接收来自SWDW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Fb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Fw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Fb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Fw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SWMW之间,参见图2所示;也可以放置在节点OADM m内的OSE的端口4与SWDE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OSE的端口4与SWDE之间为例进行说明。
第一光环行器的端口2与东向SWD(SWDE)相连,第二光环行器的端口2与OADM m的东向2×2光开关OSE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LTX和线路接收接口LRX,WSS的本地上下光口分别与R-OTU的线路发送接口LTX和线路接收接口LRX相连。R-OTU的客户侧接口包括一个客户侧发送接口CTX和一个客户侧接收接口CRX。
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…Tn),即R-OTU包括多个客户侧发送接口CTX和多个客户侧接收接口CRX。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CTX或只包括客户侧接收接口CRX。
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)
1.一种基于监控波长的波分接入保护环,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、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Fw和备用光纤Fb,对于一个节点而言,Ew表示该节点的东向主用光纤,Eb表示该节点的东向备用光纤,Ww表示该节点的西向主用光纤,Wb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;其特征在于:
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,
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SWDE,西向SWD表示为SWDW,东向SWM表示为SWME,西向SWM表示为SWMW;
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ER、东向发送端口ET、西向接收端口WR、西向发送端口WT;
SWDE将东向监控波长与信号波长分离;SWDE的端口1与东向备用光纤Eb相连,SWDE的端口2与2×2光开关的端口1相连,SWDE的端口3的监控波长送往OSU的东向接收端口ER;
SWME将东向监控波长与信号波长复用;SWME的端口1与东向主用光纤Ew相连,SWME的端口2与2×2光开关的端口3相连,SWME的端口3与OSU的东向发送端口ET相连,监控波长由OSU的东向发送端口ET发送到SWME的端口3;
SWMW将西向监控波长与信号波长复用;SWMW的端口1与西向备用光纤Wb相连,SWMW的端口2与2×2光开关的端口4相连,SWMW的端口3与OSU的西向发送端口WT相连,监控波长由OSU的西向发送端口WT发送到SWMW的端口3;
OSU的西向接收端口WR与西向主用光纤WW直接相连。
2.如权利要求1所述的基于监控波长的波分接入保护环,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OSW、一个东向2×2光开关OSE、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;OSW、OSE与中心机房的OLT的2×2光开关的结构、功能均相同;
OSW的端口1与OSE的端口1相连,OSW的端口3与WSS的主光口相连,OSW的端口2与SWDW的端口1相连,OSW的端口4与SWMW的端口1相连;OSE的端口3与WSS的直通光口相连,OSE的端口2与SWME的端口1相连,OSE的端口4与SWDE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ET发送东向监控波长到SWME的端口3,ER接收来自SWDE的端口3的监控波长;OSU的WT发送西向监控波长到SWMW的端口3,WR接收来自SWDW的端口3的监控波长。
3.如权利要求2所述的基于监控波长的波分接入保护环,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Fb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Fw中传输,在主用状态下工作。
4.如权利要求3所述的基于监控波长的波分接入保护环,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SWMW之间,或者放置在节点OADM m内的OSE的端口4与SWDE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所述的基于监控波长的波分接入保护环,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所述的基于监控波长的波分接入保护环,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所述的基于监控波长的波分接入保护环,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所述的基于监控波长的波分接入保护环,其特征在于:所述补偿模块放置于OADM m内的OSE的端口4与SWDE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OSE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中任一项所述的基于监控波长的波分接入保护环,其特征在于:所述R-OTU的线路接口包括线路发送接口LTX和线路接收接口LRX,WSS的本地上下光口分别与R-OTU的线路发送接口LTX和线路接收接口LRX相连;
所述R-OTU的客户侧接口包括一个客户侧发送接口CTX和一个客户侧接收接口CRX;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CTX和多个客户侧接收接口CRX;如果业务是单向的,则R-OTU只包括客户侧发送接口CTX或只包括客户侧接收接口CRX;
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。
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