CN114401038B - 一种基于光旁路保护的5g融合网络分流方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于光旁路保护的5G融合网络分流方法及装置，包括本地网络、5G/4G基站、无线网络分流装置、核心网，无线网络分流装置包括主用无线网络分流器、备用无线网络分流器和光旁路保护装置，当发生故障事故或者断电事故时，采用一种智能切换机制，可以自动或者人为的切换当前主用无线网络分流器和备用无线网络分流器，确保设备发生故障时的光路能够维持正常通信状态，保证融合网络分流器移动信号延伸覆盖网络的稳健性和可靠性。

Description

一种基于光旁路保护的5G融合网络分流方法及装置

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于光旁路保护的5G融合网络分流方法及装置。

背景技术

无线融合网络分流器，根据无线终端设备数据包访问的网络资源进行分流，无线融合网络分流器是第五代通信技术业务应用之一，兼容第四代与第五代移动通信技术，其网络接入方式包含WIFI、NBIOT、网线等。无线融合网络分流器采用数据分流的方法，将本地网络核心数据直接分流至本地网络，避免所有融合网络数据包传输至核心网，有效缩短端到端的业务时延，降低网络回传带宽需求，从而提升网络数据处理效率，缓解核心网的数据传输压力。

但是随着移动通信技术的迅猛发展，网络边缘终端产生的实时数据量越来越大，如何缓解用户数量激增带来的网络压力，且满足用户的高质量业务体验诉求，是无线融合网络分流器需要解决的一大问题。其中，由于庞大的数据量带来了无线融合网络分流器的可靠性问题。已有的无线融合网络分流器自身的分流技术存在着移动信号可能中断的问题，此外，无线融合网络分流器在使用过程中会发生故障事故或者断电事故，例如出现相关软件故障、电源故障、软件死锁。

光旁路保护系统是一种应用于光纤通信领域并能自动绕过故障网络节点的智能光路切换系统，能自动识别网络节点供电状态及光信号输出状态，当本地光设备出现故障(包括电源中断、发光异常等)后，能够瞬间切换到旁通光路，通讯线路将绕过本地设备(即故障节点)，从而能避免由于该故障节点而发生全阻障碍，保证系统连通正常，但现在采用光旁路保护的设备只考虑到了单个设备的情况，当单个分流装置发生故障时，就无法完成用户需要的分流操作。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于光旁路保护的5G融合网络分流装置，包括本地网络、5G/4G基站、无线网络分流装置、核心网，本地网络部署有5G/4G客户端设备、WiFi模组终端、WiFi接入点、交换机和WiFi接入控制器，无线网络分流装置包括主用网络分流器、备用网络分流器和光旁路保护装置，

进一步的，光旁路保护装置由一个2×2微机械光开关、一块印制电路板和一组控制信号线组成，该光旁路保护装置包括主控模块、光路切换模块、设备切换开关，主控模块包括光功率接收单元、比较判断单元和切换信号发送单元，其中：

光功率接收单元，用于连接主用网络分流器的监控板和备用网络分流器的监控板，并接收光功率；

比较判断单元，用于判断光功率接收单元接收到的光功率值是否异常，若异常，则生成切换信号；

切换信号发送单元，用于接收比较判断单元生成的切换信号，并将切换信号发送给光路切换模块；设备切换开关，用于采用不同的切换开关连接主用网络分流器和备用网络分流器对应的输入端；

光路切换模块，用于连接设备切换开关，并根据切换信号发送单元发送的切换信号切换开关。

进一步的，主用网络分流器设有主用输入接口和主用输出接口，备用网络分流器设有备用输入接口和备用输出接口，光旁路保护装置设有三个输入接口和三个输出接口，其中，光旁路保护装置的第一输入接口连接本地网络，第二输入接口连接主用网络分流器的主用输出接口，第三输入接口连接备用网络分流器的备用输出接口，第一输出接口连接核心网，第二输出接口连接主用网络分流器的主用输入接口，第三输出接口连接备用网络分流器的备用输入接口。

基于光旁路保护的5G融合网络分流装置，提出了一种实现方法，包括以下步骤：

S1、将光信号接入无线网络分流装置，判断当前主用网络分流器是否出现故障，若不是则进入步骤S2，否则进入步骤S4；

S2、光信号传输到主用网络分流器中，主用网络分流器将本地网络核心数据直接分流至本地网络，结束本次操作；

S3、当前主用网络分流器出现故障，光旁路保护装置的主控模块的比较判断单元生成切换信号；

S4、将切换信号发送至光路切换模块，光路切换模块生成控制信号发送给光旁路保护装置的切换开关；

S5、切换开关启动备用网络分流器，光信号传输到备用网络分流器中，备用网络分流器将本地网络核心数据直接分流至本地网络，结束本次操作。

进一步的，步骤S2中，光信号的传输路径为：光旁路保护装置的第一输入接口-第二输出接口-主用网络分流器的主用输入接口-主用网络分流器的主用输出接口-第二输入接口-第一输出接口；

进一步的，步骤S5中启用备用网络分流器后，光信号的传输路径为：光旁路保护装置的第一输入接口-第三输出接口-备用网络分流器的备用输入接口-备用网络分流器的备用输出接口-第三输入接口-第一输出接口。

进一步的，步骤S1中将光信号接入无线网络分流装置后进行判断，当主用网络分流器的监控板没有供电，控制信号为低电平时，光旁路保护装置的主控模块生成切换信号；

进一步的，步骤S1中将光信号接入无线网络分流装置后进行判断，当主用网络分流器的监控板有供电，控制信号为高电平时，光旁路保护装置的主控模块生成切换信号。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种采用光旁路保护的5G融合网络分流器及实现方法，在组网系统分流装置的应用中，部署主用网络分流器和备用网络分流器，当发生故障事故或者断电事故时，采用一种智能切换机制，可以自动或者人为的切换当前主用网络分流器和备用网络分流器，确保设备发生故障时的光路能够维持正常通信状态，保证融合网络分流器移动信号延伸覆盖网络的稳健性和可靠性。

本发明采用双稳态的2×2BT光开关，可以保证当光旁路保护设备出现故障且被保护设备正常工作时，不会误切至旁路状态，保障了由于设备误切造成的损失。

附图说明

图1为本发明的基于5G融合网络分流器的组网系统架构图；

图2为本发明的基于光旁路保护的5G融合网络分流系统的结构示意图；

图3为本发明的光信号切换机制流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

一种基于光旁路保护的5G融合网络分流装置，如图1所示，包括本地网络、5G/4G基站、无线网络分流装置、核心网，本地网络部署有5G/4G客户端设备、WiFi模组终端、WiFi接入点、交换机和WiFi接入控制器，无线网络分流装置包括主用网络分流器(主用无线融合网络分流器)、备用网络分流器(备用无线融合网络分流器)和光旁路保护装置，其中：

光旁路保护装置，用于监控主用网络分流器与备用网络分流器的状态，发生故障时智能切换网络分流装置；

主用网络分流器，用于采用数据分流的方法，将本地网络核心数据直接分流至本地网络；

备用网络分流器，用于在主用网络分流器故障后启动，维持光路正常通信状态。

优选地，光旁路保护装置由一个2×2微机械光开关、一块印制电路板和一组控制信号线组成，该光旁路保护装置包括主控模块、光路切换模块、设备切换开关，主控模块包括光功率接收单元、比较判断单元和切换信号发送单元，其中：

光功率接收单元，用于连接主用网络分流器的监控板和备用网络分流器的监控板，并接收光功率；

比较判断单元，用于判断光功率接收单元接收到的光功率值是否异常，若异常，则生成切换信号；

切换信号发送单元，用于接收比较判断单元生成的切换信号，并将切换信号发送给光路切换模块；

设备切换开关，用于采用不同的切换开关连接主用网络分流器和备用网络分流器对应的输入端；

光路切换模块，用于连接设备切换开关，并根据切换信号发送单元发送的切换信号切换开关。

如图2所示，主用网络分流器设有主用输入接口P1和主用输出接口P2，备用网络分流器设有备用输入接口CP1和备用输出接口CP2，光旁路保护装置设有三个输入接口和三个输出接口，其中，光旁路保护装置的第一输入接口R1连接本地网络，第二输入接口连接R2主用网络分流器的主用输出接口P2，第三输入接口R3连接备用网络分流器的备用输出接口CP2，第一输出接口OP1连接核心网，第二输出接口OP2连接主用网络分流器的主用输入接口P1，第三输出接口OP3连接备用网络分流器的备用输入接口CP1。

优选地，光旁路保护装置的光路切换功能，由监控板的信号控制，其中“V”是供电电源，"Control"是控制信号，"GND"是共地连线。正常未发生光旁路时，控制信号状态为："V"有供电，"Control"为低电平。三种突发状况下，开启光旁路功能时，控制信号状态为：

1、当发生断电事故时：“V”没有供电，"Control"为低电平，发生光旁路；

2、有内部硬件部件需要更换时：切断电源后，"V"没有供电，"Control"为低电平，发生光旁路；

3、软件升级更新时：“V”有供电，"Control"为高电平，发生光旁路。

优选地，所采用的切换开关是双稳态的2×2BT光开关。这种双稳态的光开关可以保证当光旁路保护设备出现故障且被保护设备正常工作时，不会误切至旁路状态，保障了线路的可靠性。

本发明的光信号切换机制流程如图3所示，包括：

101、接受光旁路保护装置旁侧的光信号，将光信号接入无线网络分流装置；

102、判断当前主用网络分流器，即主用5G融合网络分流装置的监控板的“V”信号是否正常供电，若是，则进入步骤103，否则进入步106；

103、判断当前主用网络分流器的监控板的“Control”信号是否为低电平，若是，则进入步骤104，否则进入步骤106；

104、当前主用网络分流器正常工作，光旁路保护装置的主控模块不生成切换信号，光信号传输到主用网络分流器；

105、光信号沿通路R1→OP2→P1→P2→R2→OP1交叉传输,当前主用网络分流器将本地网络核心数据直接分流至本地网络，结束本次操作；

106、当前主用网络分流器出现故障，光旁路保护装置的主控模块生成切换信号；

107、将切换信号发送给光路切换模块，光路切换模块生成控制信号；

108、将控制信号发送至R2→OP1通路上的切换开关；

109、光信号传输到备用网络分流器，即备用5G融合网络分流装置，且光信号沿着通路R1→OP3→CP1→CP2→R3→OP1交叉传输；

110、当前备用网络分流器将本地网络核心数据直接分流至本地网络，结束操作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种基于光旁路保护的5G融合网络分流方法，其特征在于，构建无线网络分流装置，无线网络分流装置包括主用网络分流器、备用网络分流器和光旁路保护装置；主用网络分流器设有主用输入接口和主用输出接口，备用网络分流器设有备用输入接口和备用输出接口，光旁路保护装置设有三个输入接口和三个输出接口，其中，光旁路保护装置的第一输入接口连接本地网络，第二输入接口连接主用网络分流器的主用输出接口，第三输入接口连接备用网络分流器的备用输出接口，第一输出接口连接核心网，第二输出接口连接主用网络分流器的主用输入接口，第三输出接口连接备用网络分流器的备用输入接口

基于无线网络分流装置的分流方法包括以下步骤：

S1、将光信号接入无线网络分流装置，判断当前主用网络分流器是否出现故障，若不是则进入步骤S2，否则进入步骤S3；

步骤S1中将光信号接入无线网络分流装置后进行判断，当主用网络分流器的监控板没有供电，控制信号为低电平时，光旁路保护装置的主控模块生成切换信号；

步骤S1中将光信号接入无线网络分流装置后进行判断，当主用网络分流器的监控板有供电，控制信号为高电平时，光旁路保护装置的主控模块生成切换信号；

S2、光信号传输到主用网络分流器中，主用网络分流器将本地网络核心数据直接分流至本地网络，结束本次操作；

S3、当前主用网络分流器出现故障，光旁路保护装置的主控模块的比较判断单元生成切换信号；

S4、将切换信号发送至光路切换模块，光路切换模块生成控制信号发送给光旁路保护装置的切换开关；

S5、切换开关启动备用网络分流器，光信号传输到备用网络分流器中，备用网络分流器将本地网络核心数据直接分流至本地网络，结束本次操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于光旁路保护的5G融合网络分流方法，其特征在于，步骤S2中，光信号的传输路径为：光旁路保护装置的第一输入接口-第二输出接口-主用网络分流器的主用输入接口-主用网络分流器的主用输出接口-第二输入接口-第一输出接口。

3.根据权利要求1所述的一种基于光旁路保护的5G融合网络分流方法，其特征在于，步骤S5中启用备用网络分流器后，光信号的传输路径为：光旁路保护装置的第一输入接口-第三输出接口-备用网络分流器的备用输入接口-备用网络分流器的备用输出接口-第三输入接口-第一输出接口。

4.一种基于光旁路保护的5G融合网络分流装置，包括本地网络、5G/4G基站、无线网络分流装置、核心网，本地网络部署有5G/4G客户端设备、WiFi模组终端、WiFi接入点、交换机和WiFi接入控制器，无线网络分流装置包括主用网络分流器、备用网络分流器和光旁路保护装置，其中：

光旁路保护装置，用于监控主用网络分流器与备用网络分流器的状态，发生故障时智能切换网络分流装置；

光旁路保护装置由一个2×2微机械光开关、一块印制电路板和一组控制信号线组成，该光旁路保护装置包括主控模块、光路切换模块、设备切换开关，主控模块包括光功率接收单元、比较判断单元和切换信号发送单元，其中：

光功率接收单元，用于连接主用网络分流器的监控板和备用网络分流器的监控板，并接收光功率；

比较判断单元，用于判断光功率接收单元接收到的光功率值是否异常，若异常，则生成切换信号；

切换信号发送单元，用于接收比较判断单元生成的切换信号，并将切换信号发送给光路切换模块；

设备切换开关，用于采用不同的切换开关连接主用网络分流器和备用网络分流器对应的输入端；

光路切换模块，用于连接设备切换开关，并根据切换信号发送单元发送的切换信号切换开关；

主用网络分流器，用于采用数据分流的方法，将本地网络核心数据直接分流至本地网络；

备用网络分流器，用于在主用网络分流器故障后启动，维持光路正常通信状态；

主用网络分流器设有主用输入接口和主用输出接口，备用网络分流器设有备用输入接口和备用输出接口，光旁路保护装置设有三个输入接口和三个输出接口，其中，光旁路保护装置的第一输入接口连接本地网络，第二输入接口连接主用网络分流器的主用输出接口，第三输入接口连接备用网络分流器的备用输出接口，第一输出接口连接核心网，第二输出接口连接主用网络分流器的主用输入接口，第三输出接口连接备用网络分流器的备用输入接口；

基于无线网络分流装置的分流方法包括以下步骤：

S1、将光信号接入无线网络分流装置，判断当前主用网络分流器是否出现故障，若不是则进入步骤S2，否则进入步骤S3；

步骤S1中将光信号接入无线网络分流装置后进行判断，当主用网络分流器的监控板没有供电，控制信号为低电平时，光旁路保护装置的主控模块生成切换信号；

步骤S1中将光信号接入无线网络分流装置后进行判断，当主用网络分流器的监控板有供电，控制信号为高电平时，光旁路保护装置的主控模块生成切换信号；

S2、光信号传输到主用网络分流器中，主用网络分流器将本地网络核心数据直接分流至本地网络，结束本次操作；

S3、当前主用网络分流器出现故障，光旁路保护装置的主控模块的比较判断单元生成切换信号；

S4、将切换信号发送至光路切换模块，光路切换模块生成控制信号发送给光旁路保护装置的切换开关；

S5、切换开关启动备用网络分流器，光信号传输到备用网络分流器中，备用网络分流器将本地网络核心数据直接分流至本地网络，结束本次操作。