CN111064504B - 一种光通信系统中的1比1的olp保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光通信系统中的1比1的OLP保护方法，包括：步骤1，确认远端设备的类型，若为不需要协商报文的OLP设备，则进入状态机控制运行状态；步骤2，根据本端设备的实际线路选择两个通道中的一个通道为主用通道，另一个通道为备用通道；步骤3，确定主用通道后，根据本端设备的工作模式的不同转移到状态机的对应状态，由所述状态机根据对应状态对光开关执行对应切换操作保护光路；所述本端设备的工作模式包括：自动模式、手动模式和强制模式。该方法拥有更强的灵活性，能够对主业务提供更好更合理的保护，能够实现全面而快速OLP功能，从而对组建无阻断、高可靠、安全灵活、抗灾害能力强的光通信网提供重要的保证。

Description

一种光通信系统中的1比1的OLP保护方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种用于光缆物理链路上的自动监测保护的光通信系统中的1比1的OLP保护方法。

背景技术

随着光通信技术的发展和光通信设备的普及，对光通信系统稳健性的要求越来越高。为组建无阻断、高可靠、安全灵活、抗灾害能力强的光通信网，开发出光纤线路自动切换保护(OLP，Optical Fiber Line Auto Switch Protection)技术。OLP设备是一个独立于通信传输系统，完全建立在光缆物理链路上的自动监测保护设备，它是工作在光层的传输设备，具有传输信号独立透明、安全可靠、故障恢复快速的特点。

目前的OLP保护分成1+1保护方式和1:1保护方式，由于采用双发选收的1+1保护方式同一时间只有一个通道被利用，存在通道利用率低的缺点。目前多采用能克服这种缺点的1比1(即1:1)保护方式，1:1保护方式是在正常时发端设备在主用通道上发主用业务，在备用通道上发额外业务(低级别业务)，收端设备从主用通道收主用业务从备用通道收额外业务。当主用通道损坏时，为保证主用业务的传输，发端设备将主用业务发到备用通道上，收端设备将切换到从备用通道选收主用业务，此时额外业务被终结，主用业务传输得到恢复。这种倒换方式称之为双端倒换(收、发两端均进行切换)，虽然通道利用率高，但倒换速率较慢。由于额外业务的传送在主用通道损坏时要被终结，所以额外业务也叫做不被保护的业务。目前常用的1:1保护方式的实现方法中，第一种方法(参见图1(a)和图1(b))存在无法实现真正的自动切换，第二种方法(参见图1(c))采用试探返回方式会造成主业务的短暂中断而出现人为主业务中断等问题。目前多采用图2所示的第三种方法，该方法具体使用的是2选1光开关，每台设备使用两个2选1光开关，分别用来对主业务所处的发送通道和接收通道进行切换，也就是说主业务既可能在主用通道上传输也可能在备用通道上传输。该方法中将发送光开关称为桥接bridge，将接收光开关称为选择器selector。与前两种方法最大的不同之处是该方法需要在两台设备之间传输信息报文以实现切换、返回等一系列功能。该方法中，传输在两台设备之间的有两种报文：APS报文和OAM中的CCM报文。其中APS报文实际上也是一种OAM报文，只是PDU为APS PUD。在OAM报文中，APS功能的OpCode为39。该方法中APS报文传递用于协商的大部分信息，包括链路状态，是否切换，返回方式等。在APS链路的首端(head end)担当桥接(Bridge)任务，负责选择将流量从哪条链路(通道)发出去；尾端(tail end)担当选择器(selector)任务，负责选择从哪条链路(通道)接收流量。特别需要说明的是该方法中APS报文只会在备用通道上传输，而不会切换到主用通道进行传输。而OAM中的CCM功能定义于标准Y.1731中，CCM报文既在主用通道上传输也在备用通道上传输，分别用于监测主用链路(通道)和备用链路(通道)是否出现故障。具体而言，链路两端的设备周期性地互发CCM PDU，通过分析报文内容和判断报文接收是否超时来检测链路当前的状态，若设备在3.5个CCM PDU发送周期内未收到另一端发来的CCM PDU，则认为链路有问题并触发链路(通道)失效的相关事件。而APS报文正如之前所述，它之传输在备用通道。在状态发生改变时，如果没有配置Hold-off Timer，要立即发送APS报文，前三个报文要以3.3ms的间隔发送，与CCM的发送间隔一样；之后的报文以5s的间隔发送。如果一直没有收到带有有效信息的APS报文，则上一次收到的有效信息保持可用。如果再一次收到了带有有效信息的APS报文，则相关状态需要重新计算。第三种方法由于在备用通道传输APS报文，而且由于APS报文除了在状态改变后的前3个报文的发送间隔是3.3ms之外其它时间的发送间隔是5s这个时间间隔足够大，完全可以用来在备用通道上传输额外业务(次一级业务)，这样就可以明显相较前两种方法提高通道利用率。另一方面，由于两台设备之间由APS报文传递，所以不仅可以实现双端协商切换到备用通道的功能，还可以实现很多其他功能包括：倒换是返回式倒换还是非返回式倒换，立刻返回还是定时返回等等。

但上述的第三种方法至少存在以下问题：(1)由于APS报文一直在备用通道上传输虽然这样不会造成APS报文的中断，但是当主业务切换到备用通道时，备用通道会同时存在三种业务，包括：APS报文，主业务以及CCM报文。这三种业务中应该受保护的是主业务，而APS报文和CCM报文会抢占主业务的信道，对主业务造成影响；虽然CCM报文的发送间隔长达3.3ms已经足够长，当主业务报文比较短且发送间隔比较大时CCM报文对主业务影响不大，但是当主业务报文比较长或者发送间隔很短的时候CCM报文与主业务之间的互相影响就会比较大。(2)由于在主用通道和备用通道上都有CCM报文的传输，因此当主业务位于主用通道上时CCM报文也会抢占主业务的信道(主业务被中断或者CCM被中断，CCM报文的中断也会造成对通道故障的误判或者对故障的反应出现延迟)。(3)为减少CCM报文对主业务的影响，为在保护主业务和提高对故障的反应速度之间尽量达成妥协的Y.1731标准规定CCM报文最短发送间隔为3.3ms。这虽在一定程度上平衡了保护主业务不受影响和提高反应速度这两个目的，但还是没有完全消除；3.3ms对于保护倒换来说还是很长的一段时间，这个过长的间隔会造成对故障反应不够即时，进而造成倒换时间变长，最终会影响到主业务(主用通道发生故障而不能即时将主业务切换到备用通道，必然会造成主业务停留在故障通道的时间加长，进而会造成主业务报文丢失增多)；另一方面，由于APS和CCM报文都是以太网报文，所以其长度最为小64字节，而一般的倒换协商信息实际上根本不需要这个多字节，这实际上不仅造成了浪费，也存在影响倒换时间加长的问题。(4)由于要求APS一直在备用通道传输，即没有光开关对APS的传输通道进行切换，所以主用通道和备用通道也不能进行灵活互换(例如：以2个通道分别命名为channel1和channel2为例，若channel1作为主用通道，则channel2作为备用通道，那么channel1和channel2的角色就不能互换无法通过配置将channel1作为主用通道，将channel2作为备用通道)。(5)当设备工作在自动非返回模式下时，在主业务已经位于备用通道的前提下，无法对备用通道出现故障而主用通道恢复的情况下做出合理的处理，但根据有线保护主业务的原则，此时应该将主业务切换到主用通道，而上述的第三种方法却无法自动完成这种操作，而需要人为干涉，这样就存在无法实现自动将主业务切换到主用通道的问题。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种光通信系统中的1比1的OLP保护方法，能解决现有基于OLP的1比1保护方法所存在的影响主业务传输、倒换时间长以及在自动非返回模式下时无法将主业务自动切换到主用通道的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种光通信系统中的1比1的OLP保护方法，包括：

将本端设备与远端设备之间的主用通道和备用通道的两条光路采用两条光路的切换能同步联动的光开关连接，所述本端设备与远端设备均为OLP设备，所述光开关均采用2×2光开关；

本端设备和远端设备接收端处均设置用于检测主用通道接收端和备用通道接收端是否发生信号丢失的分光探测器；所述主用通道客户侧设置用于检测主业务是否经过客户侧端口正常进入所述OLP设备的分光探测器；

本端设备与远端设备之间采用TS-1000协议的短帧同时完成通道监测、信息交换和协商任务；

在本端设备和远端设备中设有状态机，通过所述状态机的对应状态控制光开关的切换操作完成光路的自动保护，包括如下步骤：

步骤1，确认远端设备的类型，若为不需要协商报文的OLP设备，则进入状态机控制运行状态；

步骤2，根据本端设备的实际线路选择两个通道中的一个通道为主用通道，另一个通道为备用通道；

步骤3，确定主用通道后，根据本端设备的工作模式的不同转移到状态机的对应状态，由所述状态机根据对应状态对光开关执行对应切换操作保护光路；所述本端设备的工作模式包括：自动模式、手动模式和强制模式。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的基于状态机和TS-1000协议的多功能1比1的OLP保护方法，其有益效果为：

该方法能够完全消除额外业务和协议报文对主业务的影响，相比现有方法有很大的改善，完全符合优先保护主业务的原则，具有更高的通道利用率，只要通道不发生故障通道利用率就能保持在2；也能够很大程度地减少协议报文与额外业务(次一级业务)的相互影响；由于在硬件和软件机制上避免了协议报文受到额外业务的影响，可将TS-1000发包间隔设置到很小，这就使得无论是通道故障的发现和排除，还是两端设备信息的相互传递都能实时实现，进而可以有效地减少倒换时间；本发明的方法拥有更强的灵活性，能够对主业务提供更好更合理的保护，能够实现全面而快速OLP功能，从而对组建无阻断、高可靠、安全灵活、抗灾害能力强的光通信网提供重要的保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为现有技术提供的1比1保护方法的光路图；其中，(a)是第一种1比1保护方法的光路图；(b)第二种1比1保护方法的光路图；(c)第二种1比1保护方法的第二种状态的光路图；

图2为现有技术提供的第三种1比1保护方法的光路图；

图3为本发明实施例提供的光通信系统中的1比1的OLP保护方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的OLP保护方法中的2×2光开关的光路图；其中，(a)是2×2光开关的状态A的示意图；(b)2×2光开关的状态B的示意图；

图5为本发明实施例提供的OLP保护方法中设置分光探测器的示意图；

图6为本发明实施例提供的OLP保护方法中的状态机的示意图；

图7为本发明实施例提供的是OLP保护方法中的整体光路示意图；其中，(a)是第一状态1比1保护的光路图；(b)第二状态1比1保护的光路图；(c)第三状态1比1保护的光路图。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

参见图3至7所示，本发明实施例提供一种光通信系统中1比1的OLP保护方法，是一种基于状态机和TS-1000的多功能1:1的OLP保护方法，包括：

将本端设备与远端设备之间的主用通道和备用通道的两条光路采用两条光路的切换能同步联动的光开关连接，所述本端设备与远端设备均为OLP设备，所述光开关均采用2×2光开关；

本端设备和远端设备接收端处均设置用于检测主用通道接收端和备用通道接收端是否发生信号丢失的分光探测器；所述主用通道客户侧设置用于检测主业务是否经过客户侧端口正常进入所述OLP设备的分光探测器；具体的，分光探测器位于OLP设备内部；

本端设备与远端设备之间采用TS-1000协议的短帧同时完成通道监测、信息交换和协商任务；

在本端设备和远端设备中设有状态机，通过所述状态机的对应状态控制光开关的切换操作完成光路的自动保护，包括如下步骤：

步骤1，确认远端设备的类型，若为不需要协商报文的OLP设备，则进入状态机控制运行状态；

步骤2，根据本端设备的实际线路选择两个通道中的一个通道为主用通道，另一个通道为备用通道；

步骤3，确定主用通道后，根据本端设备的工作模式的不同转移到状态机的对应状态，由所述状态机根据对应状态对光开关执行对应切换操作保护光路；所述本端设备的工作模式包括：自动模式、手动模式和强制模式。

上述方法的步骤1还包括：

当确认远端设备是需要协商报文的OLP设备，则关闭本端设备OSC的发光使能，同时使本端设备运行于状态机之外，与远端设备采用试探返回的OLP设备配合使用。

上述方法的步骤1中，远端设备的类型能通过手动配置为不需要协商报文的OLP设备或需要协商报文的OLP设备；

所述方法的步骤2中，能通过手动配置将两条通道中的一条通道配置为主用通道，另一条通道配置为备用通道。

上述方法的步骤3中，根据本端设备的工作模式的不同转移到状态机的对应状态，由所述状态机根据对应状态对光开关执行对应切换操作保护光路；所述本端设备的工作模式包括：自动模式、手动模式和强制模式包括：

(3a)当需要强制改变本端设备的光开关的状态来改变主业务所处通道时，将所述本端设备的工作模式设为强制模式，所述强制模式下能根据需要任意改变光开关的状态来改变主业务所处的通道；与所述强制模式对应的状态机的状态是Forced状态，在状态机处于Forced状态下，业务的通道切换由本端设备的强制命令控制，不受其他任何的限制因素的制约；

(3b)当需要手动切换本端设备的光开关的状态来改变本端设备与远端设备的主业务所处通道时，将所述本端设备的工作模式设为手动模式，所述手动模式能使本端设备与处于自动模式的远端设备同时切换主业务所处的通道；与手动模式相关的状态机的状态包括：Master状态、Slave状态和Repaired状态；

其中，在状态机处于Mater状态下，若远端设备的工作模式处于强制模式，则状态机不进行状态转移；若两端设备的TS-1000协议报文都接收正常且远端设备处于手动模式，而且手动切换的目标通道与本端设备一致，则根据主用通道是否故障将状态机转移到对应的Slave状态(主用通道故障对应转移到该Slave状态)或Repaired状态(主用通道故障对应转移到该Repaired状态)，同时驱动光开关改变到状态B或者保持在Master状态且不改变光开关状态；

在状态机处于Slave状态下，当两端设备的TS-1000协议报文接收都正常时，状态机转移到Repaired状态，且光开关状态不变保持在状态B；

在状态机处于Repaired状态下，当此状态下发现主用通道发生故障则状态机转移到Slave状态，不驱动光开关改变状态；如果远端设备的工作模式处于强制模式，则状态机不进行状态转移；如果远端设备处于手动模式而且手动切换的目标通道与本端设备一致，则将状态机转移到Master状态，同时驱动光开关改变到状态A或者保持在Repaired状态且不改变光开关状态；

(3c)当需要本端设备与远端设备不受人为干预自动对光路进行1比1保护时，将所述本端设备的工作模式设为自动模式，会根据本端设备与远端设备的状态以及两端设备之间光路的状态对两端设备的光开关同时进行自动切换来保护主业务；自动模式下，TS-1000报文所处通道处于正常状态，两端设备的协议能够互通；与自动模式相关的状态机状态包括：Master状态、Slave状态和Repaired状态；

其中，在状态机处于Mater状态下，若远端设备的工作模式是强制模式，则状态机不进行状态转移；

若远端设备的工作模式处于手动模式且两端设备的TS-1000协议报文都接收正常时，当远端设备的fiber_select指示的目标通道没有故障则进行转移，否则不转移；若远端设备处于自动模式，则当两端设备中任一个设备的TS-1000协议报文接收不正常时则不进行状态转移；当两端设备的TS-1000协议报文接收都正常时，若主用通道故障则状态机转移到Slave状态同时驱动光开关将状态转移到状态B，若主用通道没有故障则状态机不进行状态转移；

在状态机处于Slave状态下，若两端设备的TS-1000协议报文接收都正常时，则状态机转移到Repaired状态同时光开关状态不变仍然保持在状态B；当状态机处于Repaired状态时，当主用通道发生故障则状态机转移到Slave状态，不驱动光开关改变状态；若远端设备的工作模式是强制模式，则不进行状态转移；若远端设备的工作模式处于手动模式，当远端设备指示的目标通道没有故障则进行转移，否则不转移；如果远端设备的处于自动模式，则根据两端设备的具体情况决定状态机的状态是否转移，具体为：当返回模式为非返回式，如果备用通道没有发生故障则不进行状态转移，否则状态机立即将状态转移到Master同时将光开关切换到状态A；当返回模式是返回式，等到返回时间到来时，则将状态机状态转移到Master状态且将光开关同步切换到状态A；

参见图4(a),所述光开关的状态A为：光开关处于平行连接状态，光开关左侧的输入端P1与光开关右侧的输出端P3连接，光开关左侧的输入端P1’与光开关右侧的输出端P3’连接，光开关左侧的输入端P2与光开关右侧的输出端P4连接，光开关左侧的输入端P2’与光开关右侧的输出端P4’连接；

参见图4(b)，所述光开关的状态B为：光开关处于交叉连接状态，光开关左侧的输入端P1与光开关右侧的输出端P4连接，光开关左侧的输入端P1’与光开关右侧的输出端P4’连接，光开关左侧的输入端P2与光开关右侧的输出端P3连接，光开关左侧的输入端P2’与光开关右侧的输出端P3’连接。

上述方法中，本端设备的强制模式具有最高的优先级，不受两端设备之间的管理通道是否处于正常状态，以及两端设备之间的协议能否互通的限制；

所述强制模式下，本端设备执行强制切换命令不受远端设备的状态与两端设备之间光纤状态的影响；

所述在强制模式下，本端设备执行强制切换命令不会改变远端设备光开关的状态，不会改变远端设备的主业务所处的通道。

上述方法中，本端设备处于手动模式或自动模式下，要使两端设备之间的TS-1000报文所处通道处于正常状态，两端设备之间的协议能够互通，才能切换光开关状态来切换主业务所处通道。

上述方法中，通过以下方式验证两端设备之间的TS-1000报文所处通道是否处于正常状态，包括：

通过对设定时间间隔内是否能够收到远端设备的协议包来判定本端设备是否接收正常，若判断本端设备与远端设备同时接收正常，则确认TS-1000通道处于正常状态；

所述协议包为按TS-1000协议发送的一个TS-1000协议报文，TS-1000协议报文传递的信息字段包括：主用通道选择，三个分光探测器的状态Tx_pri、M_Rx、S_Rx，2×2光开关的状态fiber_rx_station，工作模式mode_select，TS-1000协议报文是否接收正常R_link，返回模式rtn_time、返回时间rtn_mode，强制模式或者手动模式下的选择通道fiber_select、本端返回条件是否达成returned和主用通道m_channel。

上述方法中，本端设备处于自动模式下，OLP设备会根据本端设备与远端设备的状态以及两端设备之间的光纤状态对光路进行自动切换来保护主业务；

初始时，主业务处于主用通道，额外业务和协商报文处于备用通道；

当本端设备或者远端设备的主用通道接收出现断路，本端设备切换光开关将主业务切换到备用通道，同时额外业务和协商报文切换到主用通道；

当确认主用通道恢复时，根据设置的返回模式和返回时间执行不同的返回操作。

上述方法中，当所述本端设备处于手动模式或自动模式下，两端设备同时切换主业务所处的通道时，每端设备达成切换条件后按预设的等待时间等待后，执行光开关切换。

上述方法中，当主用通道恢复后且返回模式配置为非返回时，不进行业务通道的回切；当主用通道恢复而备用通道出现故障，将主业务切到主用通道，同时将额外业务和协商报文切到备用通道；

将返回模式配置为返回式时，根据设定的返回参数进行业务通道切换。

本发明的方法与传统的第三种1比1OLP方法相比，抛弃了使用两种以太网报文的作为协商报文的方案(CCM报文用来进行通道故障的监测，APS报文用来执行状态、配置传递，切换命令的收发等大部分协商功能)，只使用一种TS-1000报文就能同时完成上面CCM报文和APS报文两种报文的工作，而且相比于都是以太网报文的CCM和APS报文的最短长度都是64个字节，TS-1000报文只有短短的12个字节，正是由于TS-1000协议的这个短帧特性，使得满足TS-1000协议的管理帧，可以实现对远端媒体转换器的远程监测控制管理，而且管理信息与网络上的普通数据共用数据通道，在同一条光纤链路中既传送IP数据包，也传送管理数据包，实现了带内网管，即通过同一条光纤链路，局端的网管系统就可以对用户端(远端设备)的媒体转换器进行状态监测和远程控制，这是由于TS-1000帧的长度12字节正好是以太网报文的最小帧间隙IFG的长度，这就意味着TS-1000报文完全可以在嵌在两个正常的以太网帧的帧间隙中进行传输，这样TS-1000报文就不会对同一个通道中的以太网帧造成影响；在支持TS-1000协议的设备运行过程中，可以在正常传输的网络数据中插入12字节的管理帧，来完成网络的管理工作，因此在支持TS-1000协议的设备中可以传输两种数据帧格式，一种是遵循通用802.3协议、用来环回测试的帧，另一种是遵循TS-1000协议的管理帧。同理如果正常的以太网帧可以在两个TS-1000报文的间隔传输，那么正常的以太网帧也就不会对TS-1000报文造成影响；而要达到这个目的需要安排好TS-1000。在本发明方法中，与TS-1000报文在同一个通道传输的报文是管理报文或者升级报文(即本发明中的额外业务是管理业务或者升级报文)。由于管理报文一般不会太长，一般不超过几百字节，而升级报文的长度一般也是1K字节，因此一个管理报文在百兆以太网链路上的传输时间不会超过0.08ms，也就是说理论上TS-1000的发送间隔最小可以达到0.08ms。考虑到可能存在更长的升级报文或者临时的其它额外业务报文，本发明将TS-1000发送间隔默人设置为1ms(同时开放了调整这个时间间隔的接口，用于根据实际需要配置)。综上，通过上述处理传输于同一通道的额外业务(管理报文、升级报文或者其他临时报文)与TS-1000报文可以互不影响；TS-1000报文传递的信息字段包括：主用通道选择，3个TAP-PD(分光探测器)的状态Tx_pri、M_Rx、S_Rx，2×2光开关的状态fiber_rx_station，工作模式mode_select，TS-1000协议报文是否接收正常(有没有超时)R_link，返回模式及返回时间rtn_time和rtn_mode，强制模式或者手动模式下的选择通道fiber_select以及本端返回条件是否达成returned等。

下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。

本发明实施例提供一种基于状态机和TS-1000的多功能1比1的OLP保护方法，是一种需要协商报文的1比1的OLP保护方法，该方法中，硬件光开关采用2×2光开关，图4是2×2光开关的光路图，使用2×2光开关可以实现同一台设备的主业务与额外业务的通道切换是同步联动的；另一方面，该方法中，每端设备中设置3个TAP-PD(分光探测器)，具体如图5所示，除了在主用通道和备用通道的接收端M_Rx和S_Rx处设置TAP-PD，用于检测主用和备用通道接收端是否发生信号丢失外，还在主用通道客户侧Tx_pri处设置TAP-PD，用于检测主业务是否经过客户侧端口正常进入OLP设备。这样设置TAP-PD能避免由于主业务没有通过客户侧端口进入OLP设备造成的误倒换。

正常状态下，整个系统光路图如图7(a)所示，此时2×2光开关处于状态A，主业务在主用通道传输，额外业务(次一级业务)和协商报文在备用通道传输。

当本端设备A的主用通道的接收出现故障，由于备用通道没有故障，根据优先保护主业务的原则，通过协商报文两端设备一起将主业务切换到备用通道，与此同时额外业务(次一级业务)和协商报文都被切换到主用通道，如图7(b)所示。由于此时主用通道处于故障状态所以额外业务被中断，两端设备的协商也处于中断状态。由于额外业务不是最重要的业务所以它的暂时中断是可以的；而协商报文的中断也不会影响OLP的功能，因为在主用通道中断的情况下返回、手动切换等在实际应用中都是没有意义的。

当主用通道从故障中恢复，如图7(c)所示，若此时设置的返回模式是返回式，则在返回时间到达后主业务会切回到主用通道，同时额外业务(次一级业务)和协商报文也相应的切回到备用通道，若此时设置的返回模式是非返回式，则主业务和额外业务不会主动切换通道(即主业务保持在备用通道，而额外业务和协商报文也保持在主用通道)，直到发现备用通道发生故障才将主业务切回到主用通道(此时的主用通道已经恢复正常)，同时将额外业务和协商报文切回到备用通道。这种非返回式的机制能够更加贴近实际地为主业务提供更全面的保护。

本发明的状态机中有如下几个状态：IDLE、Forced、Master、Slave、Repaired等；其中，状态机的第一个状态是IDLE状态，用于上电时或者主用通道配置改变时，根据当前的具体情况，包括两端设备的工作模式(强制、手动、自动)、光开关所处状态、两端设备是否接收正常(也就是是否能在1ms内接收到远端设备的TS-1000协议报文)等信息，判定状态机下一步应该进入的状态。

状态机的第二个状态是Forced状态，它表示当本端设备工作于强制模式时状态机的状态，在这个状态下，业务的通道切换只受本端设备的强制命令force channel1/channel2的控制，而不会受其他任何的限制因素的制约，这是工作模式中强制模式的特殊之处，它有一个专用的状态机状态与之对应；而手动模式和自动模式的状态机状态却是共享的。

状态机的第三个状态是Master状态，这个状态相应的情形是工作模式处于手动模式或者自动模式，并且光开关处于状态A(见图4和图7(a))，在Mater状态下，状态机的转移包括如下几种情形：

(1)主用通道改变时，状态机转到IDLE状态。

(2)当本端设备的工作模式变为强制模式时，状态机转到Forced状态，此时不会驱动光开关改变状态。

(3)当本端设备的工作模式处于手动模式时，如果远端设备的工作模式处于强制模式，则状态机不进行状态转移；如果两端设备的TS-1000协议报文都接收正常且远端设备也处于手动模式，而且手动切换的目标通道与本端设备一致则根据主用通道是否故障分别将状态机转移到Slave状态、Repaired状态，同时驱动光开关改变到状态B或者保持在Master状态并且不改变光开关状态。

(4)当本端设备的工作模式处于自动模式时，包括以下情况：

(4a)如果远端设备的工作模式是强制模式，则状态机不进行状态转移；

(4b)如果远端设备的工作模式处于手动模式且两端设备的TS-1000协议报文都接收正常时，则根据远端设备的fiber_select以及决定状态是否转移，当远端设备的fiber_select指示的目标通道没有故障则进行转移否则不转移；

(4c)如果远端设备也处于自动模式则根据两端设备的具体情况决定状态机的状态转移，具体而言，当两端设备中任一个设备的TS-1000协议报文接收不正常时则不进行状态转移；当两端设备的TS-1000协议报文接收都正常时，则根据本端设备或者远端设备的主用通道接收线路是否故障决定状态机的状态是否转移：假如主用通道故障则状态机转移到Slave状态同时驱动光开关将状态转移到B，假如两端主用通道都没有故障则状态机不进行状态转移。

状态机的第四个状态是Slave，其状态机的状态转移分成以下几种情况：

(1)当主用通道由于设置发生改变时，状态机转移到IDLE；

(2)当工作模式变为“强制模式”时状态机转到Forced状态，注意此时不会驱动光开关改变状态。

(3)当两端设备的TS-1000协议报文接收都正常时状态机转移到Repaired状态同时光开关状态不变仍然保持在状态B。

状态机的第五个状态是Repaired状态，顾名思义指的是主用通道从故障中恢复了的状态(且光开关处于状态B)。这种状态下，状态转移有以下几种不同的路径：

(1)当主用通道由于设置发生改变时，状态机转移到IDLE状态；

(2)当工作模式变为“强制模式”时状态机转到Forced状态，注意此时不会驱动光开关改变状态。

(3)当此状态下发现主用通道发生故障则状态机转移到Slave状态，此时也不会驱动光开关改变状态。

(4)当本端设备工作模式处于手动模式时，如果远端设备的工作模式处于强制模式，则状态机不进行状态转移；如果远端设备也处于手动模式而且手动切换的目标通道与本端设备一致则将状态机转移到Master状态，同时驱动光开关改变到状态A或者保持在Repaired状态并且不改变光开关状态。

(5)当本端设备的工作模式处于自动模式时，包括以下情况：

(5a)如果远端设备的工作模式是强制模式，则不进行状态转移；

(5b)如果远端设备的工作模式处于手动模式，则根据远端设备的fiber_select以及决定状态机的状态是否转移，当远端设备的fiber_select指示的目标通道没有故障则进行转移否则不转移；

(5c)如果远端设备的也处于自动模式则根据两端设备的具体情况决定状态机的状态是否转移，具体而言：当返回模式为非返回式，如果备用通道没有发生故障则不进行状态转移，否则状态机立即将状态转移到Master同时光开关切换到状态A；当返回模式是返回式，则等到返回时间到来时，会将状态机状态转移到Master状态并且光开关同步切换到状态A。

本发明的方法，能远端到端设备的光路通道进行1比1自动切换保护，能够在提高通道利用率的基础上实现多种功能的OLP功能。通过同时使用以下几种机制：

(1)只有12字节的TS-1000协议进行协商；

(2)额外业务和协商报文与主业务完全分离，也就是说额外业务和协商报文也会随着状态转移切换通道使它们永远与主业务传输于不同的通道；

本发明的方法能够完全消除额外业务和协议报文对主业务的影响，相比传统的第三种1比1方法有很大的改善，完全符合优先保护主业务的原则；与此同时也能够很大程度地减少协议报文与额外业务(次一级业务)地相互影响；由于在硬件和软件机制上避免了协议报文受到额外业务的影响，能将TS-1000发包间隔设置到很小(默认是1ms已经远小于CCM报文的最小间隔，而且这个间隔还可以根据额外业务的具体情况进一步减小)，这就使得无论是通道故障的发现和排除还是两端设备信息的相互传递都能实时实现，进而可以有效地减少倒换时间。另外，通过使用返回模式中的非返回式机制，可以在主用通道恢复而备用通道出现故障时立即(而不是等待一定时间)返回到主用通道，这样就能够更加及时有效的保护主业务，从而保证其受最小的影响。本发明的方法中，还在返回式模式中添加了RCT定时功能，这种功能允许按照实际使用情况设置返回时间点，从而使主业务返回主用通道的时刻尽量避免发生在使用高峰期，造成相对比较严重的影响。利用本发明的方法，实现的设备经过测试能够在人工模式实现平均5ms的倒换时间，在自动模式能够实现20ms的倒换时间，这两种模式倒换时间的差异，说明本发明倒换时间的瓶颈在于TAP-PD的响应时间和平稳性，而不在于本发明方法的原理性缺陷。如果进一步通过硬件和软件优化减少AP-PD的响应时间和平稳性就能够将自动模式下的倒换时间继续减小，证明本发明能够实现全面而快速的OLP保护，从而对组建无阻断、高可靠、安全灵活、抗灾害能力强的光通信网提供重要的保证。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光通信系统中的1比1的OLP保护方法，其特征在于，包括：

将本端设备与远端设备之间的主用通道和备用通道的两条光路采用两条光路的切换能同步联动的光开关连接，所述本端设备与远端设备均为OLP设备，所述光开关均采用2×2光开关；

本端设备和远端设备接收端处均设置用于检测主用通道接收端和备用通道接收端是否发生信号丢失的分光探测器；所述主用通道客户侧设置用于检测主业务是否经过客户侧端口正常进入所述OLP设备的分光探测器；

本端设备与远端设备之间采用TS-1000协议的短帧同时完成通道监测、信息交换和协商任务；

在本端设备和远端设备中设有状态机，通过所述状态机的对应状态控制光开关的切换操作完成光路的自动保护，包括如下步骤：

步骤1，确认远端设备的类型，若为不需要协商报文的OLP设备，则进入状态机控制运行状态；

步骤2，根据本端设备的实际线路选择两个通道中的一个通道为主用通道，另一个通道为备用通道；

步骤3，确定主用通道后，根据本端设备的工作模式的不同转移到状态机的对应状态，由所述状态机根据对应状态对光开关执行对应切换操作保护光路；所述本端设备的工作模式包括：自动模式、手动模式和强制模式；

所述自动模式会根据本端设备与远端设备的状态以及两端设备之间光路的状态对两端设备的光开关同时进行自动切换来保护主业务；

所述手动模式能使本端设备与处于自动模式的远端设备同时切换主业务所处的通道；

所述强制模式下能根据需要任意改变光开关的状态来改变主业务所处的通道。

2.根据权利要求1所述的光通信系统中的1比1的OLP保护方法，其特征在于，所述方法的步骤1还包括：

当确认远端设备是需要协商报文的OLP设备，则关闭本端设备OSC的发光使能，同时使本端设备运行于状态机之外，与远端设备采用试探返回的OLP设备配合使用。

3.根据权利要求1或2所述的光通信系统中的1比1的OLP保护方法，其特征在于，所述方法的步骤1中，远端设备的类型能通过手动配置为不需要协商报文的OLP设备或需要协商报文的OLP设备；

所述方法的步骤2中，能通过手动配置将两条通道中的一条通道配置为主用通道，另一条通道配置为备用通道。

4.根据权利要求1所述的光通信系统中的1比1的OLP保护方法，其特征在于，所述方法的步骤3中，根据本端设备的工作模式的不同转移到状态机的对应状态，由所述状态机根据对应状态对光开关执行对应切换操作保护光路；所述本端设备的工作模式包括：自动模式、手动模式和强制模式包括：

(3a)当需要强制改变本端设备的光开关的状态来改变主业务所处通道时，将所述本端设备的工作模式设为强制模式，所述强制模式下能根据需要任意改变光开关的状态来改变主业务所处的通道；与所述强制模式对应的状态机的状态是Forced状态，在状态机处于Forced状态下，业务的通道切换由本端设备的强制命令控制，不受其他任何的限制因素的制约；

(3b)当需要手动切换本端设备的光开关的状态来改变本端设备与远端设备的主业务所处通道时，将所述本端设备的工作模式设为手动模式，所述手动模式能使本端设备与处于自动模式的远端设备同时切换主业务所处的通道；与手动模式相关的状态机的状态包括：Master状态、Slave状态和Repaired状态；

其中，在状态机处于Mater状态下，若远端设备的工作模式处于强制模式，则状态机不进行状态转移；若两端设备的TS-1000协议报文都接收正常且远端设备处于手动模式，而且手动切换的目标通道与本端设备一致，则根据主用通道是否故障将状态机转移到对应的Slave状态或Repaired状态，同时驱动光开关改变到状态B或者保持在Master状态且不改变光开关状态；

在状态机处于Slave状态下，当两端设备的TS-1000协议报文接收都正常时，状态机转移到Repaired状态，且光开关状态不变保持在状态B；

在状态机处于Repaired状态下，当此状态下发现主用通道发生故障则状态机转移到Slave状态，不驱动光开关改变状态；如果远端设备的工作模式处于强制模式，则状态机不进行状态转移；如果远端设备处于手动模式而且手动切换的目标通道与本端设备一致，则将状态机转移到Master状态，同时驱动光开关改变到状态A或者保持在Repaired状态且不改变光开关状态；

(3c)当需要本端设备与远端设备不受人为干预自动对光路进行1比1保护时，将所述本端设备的工作模式设为自动模式，会根据本端设备与远端设备的状态以及两端设备之间光路的状态对两端设备的光开关同时进行自动切换来保护主业务；自动模式下，TS-1000报文所处通道处于正常状态，两端设备的协议能够互通；与自动模式相关的状态机状态包括：Master状态、Slave状态和Repaired状态；

其中，在状态机处于Mater状态下，若远端设备的工作模式是强制模式，则状态机不进行状态转移；

若远端设备的工作模式处于手动模式且两端设备的TS-1000协议报文都接收正常时，当远端设备的fiber_select指示的目标通道没有故障则进行转移，否则不转移；若远端设备处于自动模式，则当两端设备中任一个设备的TS-1000协议报文接收不正常时则不进行状态转移；当两端设备的TS-1000协议报文接收都正常时，若主用通道故障则状态机转移到Slave状态同时驱动光开关将状态转移到状态B，若主用通道没有故障则状态机不进行状态转移；

在状态机处于Slave状态下，若两端设备的TS-1000协议报文接收都正常时，则状态机转移到Repaired状态同时光开关状态不变仍然保持在状态B；当状态机处于Repaired状态时，当主用通道发生故障则状态机转移到Slave状态，不驱动光开关改变状态；若远端设备的工作模式是强制模式，则不进行状态转移；若远端设备的工作模式处于手动模式，当远端设备指示的目标通道没有故障则进行转移，否则不转移；如果远端设备的处于自动模式，则根据两端设备的具体情况决定状态机的状态是否转移，具体为：当返回模式为非返回式，如果备用通道没有发生故障则不进行状态转移，否则状态机立即将状态转移到Master同时将光开关切换到状态A；当返回模式是返回式，等到返回时间到来时，则将状态机状态转移到Master状态且将光开关同步切换到状态A；

所述光开关的状态A为：光开关处于平行连接状态，光开关左侧的输入端P1与光开关右侧的输出端P3连接，光开关左侧的输入端P1’与光开关右侧的输出端P3’连接，光开关左侧的输入端P2与光开关右侧的输出端P4连接，光开关左侧的输入端P2’与光开关右侧的输出端P4’连接；

所述光开关的状态B为：光开关处于交叉连接状态，光开关左侧的输入端P1与光开关右侧的输出端P4连接，光开关左侧的输入端P1’与光开关右侧的输出端P4’连接，光开关左侧的输入端P2与光开关右侧的输出端P3连接，光开关左侧的输入端P2’与光开关右侧的输出端P3’连接。

5.根据权利要求3所述的光通信系统中的1比1的OLP保护方法，其特征在于，所述方法中，本端设备的强制模式具有最高的优先级，不受两端设备之间的管理通道是否处于正常状态，以及两端设备之间的协议能否互通的限制；

所述强制模式下，本端设备执行强制切换命令不受远端设备的状态与两端设备之间光纤状态的影响；

所述在强制模式下，本端设备执行强制切换命令不会改变远端设备光开关的状态，不会改变远端设备的主业务所处的通道。

6.根据权利要求4所述的光通信系统中的1比1的OLP保护方法，其特征在于，所述方法中，本端设备处于手动模式或自动模式下，要使两端设备之间的TS-1000报文所处通道处于正常状态，两端设备之间的协议能够互通，才能切换光开关状态来切换主业务所处通道。

7.根据权利要求5所述的光通信系统中的1比1的OLP保护方法，其特征在于，所述方法中，通过以下方式验证两端设备之间的TS-1000报文所处通道是否处于正常状态，包括：

通过对设定时间间隔内是否能够收到远端设备的协议包来判定本端设备是否接收正常，若判断本端设备与远端设备同时接收正常，则确认TS-1000通道处于正常状态；

所述协议包为按TS-1000协议发送的一个TS-1000协议报文，TS-1000协议报文传递的信息字段包括：主用通道选择，三个分光探测器的状态Tx_pri、M_Rx、S_Rx，2×2光开关的状态fiber_rx_station，工作模式mode_select，TS-1000协议报文是否接收正常R_link，返回模式rtn_time、返回时间rtn_mode，强制模式或者手动模式下的选择通道fiber_select、本端返回条件是否达成returned和主用通道m_channel。

8.根据权利要求3所述的光通信系统中的1比1的OLP保护方法，其特征在于，所述方法中，本端设备处于自动模式下，OLP设备会根据本端设备与远端设备的状态以及两端设备之间的光纤状态对光路进行自动切换来保护主业务；

初始时，主业务处于主用通道，额外业务和协商报文处于备用通道；

当本端设备或者远端设备的主用通道接收出现断路，本端设备切换光开关将主业务切换到备用通道，同时额外业务和协商报文切换到主用通道；

当确认主用通道恢复时，根据设置的返回模式和返回时间执行不同的返回操作。

9.根据权利要求3所述的光通信系统中的1比1的OLP保护方法，其特征在于，所述方法中，当所述本端设备处于手动模式或自动模式下，两端设备同时切换主业务所处的通道时，每端设备达成切换条件后按预设的等待时间等待后，执行光开关切换。

10.根据权利要求6所述的光通信系统中的1比1的OLP保护方法，其特征在于，所述方法中，当主用通道恢复后且返回模式配置为非返回时，不进行业务通道的回切；当主用通道恢复而备用通道出现故障，将主业务切到主用通道，同时将额外业务和协商报文切到备用通道；

将返回模式配置为返回式时，根据设定的返回参数进行业务通道切换。

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