CN115811356B

CN115811356B - 一种通信主备光纤数字控制切换系统及方法

Info

Publication number: CN115811356B
Application number: CN202211597454.2A
Authority: CN
Inventors: 杨晓寒; 周兰孙; 于文杰; 潘崇柯; 李照彬
Original assignee: BEIJING JIAOKE HIGHWAY SURVEYING DESIGN AND RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: BEIJING JIAOKE HIGHWAY SURVEYING DESIGN AND RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2022-12-12
Filing date: 2022-12-12
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2042-12-12
Also published as: CN115811356A

Abstract

本发明提供一种通信主备光纤数字控制切换系统及方法，包括：管理系统以及多个联机控制的通信光纤数字控制切换站级系统；每个联机控制的通信光纤数字控制切换站级系统包括A站通信传输设备、B站通信传输设备、A站切换装置、B站切换装置、第1主用光纤、第1备用光纤、第2主用光纤和第2备用光纤。优点：1.采用可控制的光路切换装置，实现主备光纤的物理连接和切换，提高高速公路光纤调度使用效率，节省维护成本。2.模块化设计。保证本发明可以按需配置、更换组件，宽范围适应工程应用中组网条件，提高工程应用的高可靠性和工况适应性。3.可有效结合光缆自动检测技术，推动光缆维护、故障处置数字化、智能化水平。

Description

一种通信主备光纤数字控制切换系统及方法

技术领域

本发明属于通信主备光纤切换技术领域，具体涉及一种通信主备光纤数字控制切换系统及方法。

背景技术

现有高速公路通信传输设备光纤数字传输网设备之间一般预留备用光纤，但与通信设备未实现物理连接。因此，当主用光纤故障，需要启用备用光纤时，无人通信传输设备需要派遣维修工程师到现场，对故障的主用光纤两端的通信传输设备操作，拆卸掉主用光纤，再手动对备用光纤接线，替代原主用光纤，因此，在将主用光纤替换为备用光纤时，耗时长，维修工程师操作复杂，无法及时恢复通信。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种通信主备光纤数字控制切换系统及方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种通信主备光纤数字控制切换系统，包括：管理系统以及多个联机控制的通信光纤数字控制切换站级系统；

每个所述通信光纤数字控制切换站级系统包括A站通信传输设备、B站通信传输设备、A站切换装置、B站切换装置、第1主用光纤、第1备用光纤、第2主用光纤和第2备用光纤；

其中，所述A站切换装置包括A站发送端切换模块、A站接收端切换模块和A站通信模块；所述B站切换装置包括B站发送端切换模块、B站接收端切换模块和B站通信模块；

所述第1主用光纤和所述第1备用光纤形成一组由所述A站通信传输设备向所述B站通信传输设备发送信息的主备光纤；所述A站发送端切换模块和所述B站接收端切换模块分别具有三个光口；所述A站发送端切换模块的第1光口与所述A站通信传输设备的发送光口连接；所述B站接收端切换模块的第1光口与所述B站通信传输设备的接收光口连接；所述第1主用光纤的两端，分别与所述A站发送端切换模块的第2光口和所述B站接收端切换模块的第2光口连接；所述第1备用光纤的两端，分别与所述A站发送端切换模块的第3光口和所述B站接收端切换模块的第3光口连接；

所述第2主用光纤和所述第2备用光纤形成一组由所述B站通信传输设备向所述A站通信传输设备发送信息的主备光纤；所述A站接收端切换模块和所述B站发送端切换模块分别具有三个光口；所述A站接收端切换模块的第1光口与所述A站通信传输设备的接收光口连接；所述B站发送端切换模块的第1光口与所述B站通信传输设备的发送光口连接；所述第2主用光纤的两端，分别与所述A站接收端切换模块的第2光口和所述B站发送端切换模块的第2光口连接；所述第2备用光纤的两端，分别与所述A站接收端切换模块的第3光口和所述B站发送端切换模块的第3光口连接；

所述A站通信设备和所述B站通信设备通过网络与所述管理系统连接。

优选的，所述管理系统，分别与通信传输设备网管和光缆自动检测系统通信连接。

本发明还提供一种通信主备光纤数字控制切换系统的方法，包括以下步骤：

步骤1，每个通信光纤数字控制切换站级系统的切换装置与管理系统初次建立通信连接，包括：

步骤1.1，切换装置初次上电运行前，本地配置切换装置名称、IP地址和管理系统IP地址；

步骤1.2，切换装置与管理系统之间通过通信专线或物联网连接，切换装置重启后，切换装置根据本地配置的管理系统IP地址，自动寻址管理系统，并向所述管理系统发出通信请求；

步骤1.3，所述管理系统接收到所述通信请求后，向所述切换装置发送应答消息；

步骤1.4，所述切换装置接收到所述应答消息后，向所述管理系统发送注册信息，其中，所述注册信息中包括所述切换装置名称、IP地址、以及切换装置各个光口的属性；所述光口的属性包括：光口标识、光口类型和与光口绑定的光纤编号；其中，光口类型为光纤活动连接器接口类型；

步骤1.5，所述管理系统保存所述注册信息；

步骤1.6，所述切换装置向所述管理系统上报本地当前状态数据，包括：本地软件版本信息；所述管理系统向所述切换装置下发最新软件版本信息；所述切换装置判断本地的软件版本信息是否为最新软件版本信息，如果不是，则下载最新软件版本信息，完成本地的软件版本的升级；

步骤2，所述切换装置定时与所述管理系统通信，使所述管理系统定时获取所述切换装置的状态，具体为：

步骤2.1，所述切换装置设定定时器；在未达到定时器的定时时间时，其通信模块为休眠状态；当达到定时器的定时时间时，定时器唤醒所述通信模块，所述切换装置通过所述通信模块向所述管理系统发送通信请求；

步骤2.2，所述管理系统接收到所述通信请求后，向所述切换装置发送应答消息；

步骤2.3，所述切换装置接收到所述应答消息后，与所述管理系统相互校验，所述管理系统校验所述切换装置是否为已注册的切换装置，如果是，则通过校验；

步骤2.4，所述切换装置向所述管理系统上报本地当前状态数据，包括：本地软件版本信息；所述管理系统向所述切换装置下发最新软件版本信息；所述切换装置判断本地的软件版本信息是否为最新软件版本信息，如果不是，则下载最新软件版本信息，完成本地的软件版本的升级；

步骤3，管理系统对出现故障的光纤的两端的切换模块进行同步切换控制，完成光纤自动切换，具体为：

步骤3.1，当所述管理系统接收到某段光纤出现故障的消息时，所述消息中具有出现故障的光纤的编号；

步骤3.2，所述管理系统查找存储的各切换装置的注册信息，获得该故障光纤两端的切换装置的名称以及该故障光纤两端绑定的光口标识；

步骤3.3，所述管理系统向查找到的两个切换装置同步发送光纤切换指令；

步骤3.4，接收到光纤切换指令的两个切换装置，对对应的切换模块进行切换控制，完成故障光纤切换的操作。

优选的，步骤2具体为：

步骤2.4，所述切换装置向所述管理系统上报本地当前状态数据，包括：本地软件版本信息；所述管理系统向所述切换装置下发最新软件版本信息；所述切换装置判断本地的软件版本信息是否为最新软件版本信息，如果不是，则下载最新软件版本信息，完成本地的软件版本的升级。

优选的，步骤3中，如果故障光纤为主用光纤，则将其切换为对应的备用光纤；如果故障光纤为备用光纤，则将其切换为对应的主用光纤。

优选的，步骤3.1具体为：

管理系统与通信传输设备网管通信连接；

所述通信传输设备网管，用于管理各个通信光纤数字控制切换站级系统的通信传输设备，对各个通信传输设备的收发光口进行状态检测，当检测到某个通信传输设备的收发光口出现故障时，定位到与故障光口连接的光纤，认为其为故障光纤，并获取该故障光纤的编号；

然后，所述通信传输设备网管向所述管理系统发送故障光纤的消息。

优选的，步骤3.1具体为：

管理系统与光缆自动检测系统通信连接；

所述光缆自动检测系统，对各段光纤的状态进行检测，当检测到某段光纤出现故障时，获得故障光纤的编号；

然后，所述光缆自动检测系统向所述管理系统发送故障光纤的消息。

优选的，步骤3.1具体为：

每个切换装置直接与光纤自动检测装置相连；

所述光纤自动检测装置，用于对对应的切换装置所连接的各个光纤的状态进行检测，当检测到某段光纤出现故障时，获得故障光纤的编号；

所述光纤自动检测装置，向所述管理系统发送故障光纤的消息。

本发明提供的一种通信主备光纤数字控制切换系统及方法具有以下优点：

1.采用可控制的光路切换装置，实现主用、备用光纤的物理连接和光路远程控制切换或自动切换功能，提高高速公路光纤调度使用效率，节省维护成本，并为通信业务的稳定运行提供有力保障。

2.模块化设计。保证本发明可以按需配置、更换组件，宽范围适应工程应用中组网条件，提高工程应用的高可靠性和工况适应性，使之适合在高速公路大规模推广应用。

3.可有效结合光缆自动检测技术，推动光缆维护、故障处置数字化、智能化水平。

附图说明

图1为本发明提供的通信主备光纤数字控制切换系统在一种模式下的结构图；

图2为本发明提供的通信主备光纤数字控制切换系统在另一种模式下的结构图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明针对高速公路数字光纤网通信传输设备主用、备用光纤现存不能自动切换弊端，提出适用于高速公路模式、可有效解决现有问题的主、备光纤自动切换装置及系统工作原理、实现方法。

具体的，本发明从高速公路光纤通信场景出发，采用可控制光路的切换装置构建起主、备用光纤与通信传输设备的物理连接，通过管理系统协同邻近通信传输设备的切换装置同时操作，完成主用光纤和备用光纤的切换与投入使用，保障通信业务的连续性。本装置与管理系统配套，可接收被保护的通信传输设备的光功率告警信息、光缆自动检测系统的监测信息，通过切换装置完成光路切换。系统通过多站点组网、与通信传输设备网管对接以及与光缆自动检测系统对接，可实现自动化切换与更稳定可靠的通信系统光路由保护功能。

本发明包含两个大的组件：一是与数字光纤网通信传输设备同址安装运行的，对主用、备用光纤、通信传输设备同时提供光接口，并执行切换操作的切换装置；一是处于有人值守站、与数字光纤网网管计算机同址部署的管理系统，为服务器(或工作站)形态，软硬一体的系统。两者通过专线或4G/5G物联网实现通信，多个切换装置通过管理系统联网运行。管理系统管理对所辖的切换装置提供接口绑定管理、装置设备地图管理，为管理人员提供管理界面及授权管理操作窗口。

具体的，如图1所示，本发明提供一种通信主备光纤数字控制切换系统，包括：管理系统以及多个联机控制的通信光纤数字控制切换站级系统；

另外，所述管理系统，分别与通信传输设备网管和光缆自动检测系统通信连接。

步骤1.2，配置完成后，切换装置与管理系统之间连接通信专线或4G/5G物联网，切换装置重启后，切换装置根据本地配置的管理系统IP地址，自动寻址管理系统，并向所述管理系统发出通信请求；

所述1.4，所述切换装置接收到所述应答消息后，向所述管理系统发送注册信息，其中，所述注册信息中包括所述切换装置名称、IP地址、以及切换装置各个光口的属性；所述光口的属性包括：光口标识、光口类型和与光口绑定的光纤编号；其中，光口类型为光纤活动连接器接口类型；

所述1.5，所述管理系统保存所述注册信息；

所述1.6，所述切换装置向所述管理系统上报本地当前状态数据，包括：本地软件版本信息；当然，也可以包括硬件版本信息；所述管理系统向所述切换装置下发最新软件版本信息；所述切换装置判断本地的软件版本信息是否为最新软件版本信息，如果不是，则下载最新软件版本信息，完成本地的软件版本的升级；

还可以进一步包括：

步骤1.7，切换装置下载管理系统对本地的配置参数，完成通信。

步骤2，所述切换装置定时与所述管理系统通信，使所述管理系统定时获取所述切换装置的状态；

步骤2具体为：

步骤2.1，所述切换装置设定定时器；在未达到定时器的定时时间时，其通信模块为休眠状态；当达到定时器的定时时间时，定时器唤醒所述通信模块，所述切换装置通过所述通信模块向所述管理系统发送通信请求；此种方式可降低切换装置的功耗。

步骤2.4，所述切换装置向所述管理系统上报本地当前状态数据，包括：本地软件版本信息；当然，也可以包括硬件版本信息；所述管理系统向所述切换装置下发最新软件版本信息；所述切换装置判断本地的软件版本信息是否为最新软件版本信息，如果不是，则下载最新软件版本信息，完成本地的软件版本的升级。

还可以进一步包括：

步骤2.5，切换装置检查参数下载项，若参数有修改，下载管理系统对本地的配置参数；完成通信。

本步骤中，具体可采用以下三种方式实现：

(一)第一种方式

管理系统与通信传输设备网管通信连接；

所述通信传输设备网管，用于管理各个光纤数字控制切换站级系统的通信传输设备，对各个通信传输设备的收发光口进行状态检测，当检测到某个通信传输设备的收发光口出现故障时，定位到与故障光口连接的光纤，认为其为故障光纤，并获取该故障光纤的编号；

(二)第二种方式

管理系统与光缆自动检测系统通信连接；

(三)第三种方式

每个切换装置配置光纤自动检测装置；

本步骤可以为：

管理系统向查找到的两个切换装置首先发送通信模块唤醒指令，唤醒对应的通信模块。然后，与查找到的两个切换装置相互校验，成功后建立连接。

本步骤中，如果故障光纤为主用光纤，则将其切换为对应的备用光纤；如果故障光纤为备用光纤，则将其切换为对应的主用光纤。

本步骤之后，还可以进一步包括：

步骤3.5，切换装置完成故障光纤切换的操作后，向管理系统上报本地新状态信息，完成通信。

本发明中，管理系统主要配置功能包括：

1.绑定端口功能：

将同一段光纤与其两端的两个切换装置的光口绑定。因此，在操作光纤切换时，同时选定两个切换装置同步操作。

2.切换装置配置功能：

配置切换装置定时上报状态时长，从秒到天，可灵活选择自动上报时间。

3.拓扑制作功能：

通过光口、光纤对应关系，严格按照光发送-接收关系建立拓扑。

4.地图管理功能：

可将管理系统、切换装置编辑在地图上，提高管理和操作可视化。

5.光缆自动检测系统对接功能：

包括注册互认管理；将光缆自动检测系统的检测数据同步到本发明中的管理系统；与光缆自动检测系统同步光纤编号等数据；注册指令互转等。

6.通信传输设备网管对接功能：

包括注册互认管理；同步通信传输设备网管中设备基本信息、光口告警信息等至本发明中管理系统中。

本发明中切换装置提供两种光纤切换控制方式：

模式一为远程切换模式：判断故障光纤后，通过管理系统远程下达指令，对故障光纤两端站点的切换装置同时执行切换操作，其组网如图1所示；

模式二为自动切换模式：通过集成光缆自动检测系统，由光缆自动检测系统定位故障光纤，联动本发明自动对故障光纤两端的切换装置执行切换操作，其组网如图2所示。

采用模式一实现主用、备用光纤的切换时，管理人员可通过通信传输设备网管的光口告警信息，判断故障光纤，同时对故障光纤两端的切换装置下达切换指令。如下达错误指令，通过本系统也可以及时纠正。

两种模式的具体过程为：

模式一：远程切换过程

步骤1：分析通信传输设备网管光口告警信息，综合判断故障光纤所属段落及对应本发明管理中的切换装置。

步骤2：对已绑定两端切换装置光口的光纤直接做光纤切换操作。

步骤3：检查是否解决问题，若解决，切换操作完成；若未解决，反向恢复切换装置的连接关系至原状态。通过远程切换操作逐段排查，判断故障光纤位置。

采用模式二实现主用、备用光纤的切换：

需要与光缆自动检测系统对接。包括：

对接模式一、光缆自动检测系统在中心站与管理系统对接；

对接模式二、在远端的站光缆自动检测设备与对应站切换装置直接对接。

两种对接方式均可支持，主要支持对接模式一。光缆自动检测系统给出检测结果，触发自动切换机制，由本发明管理系统下达自动切换指令。

在单独采用对接模式二时，需要将光缆自动检测系统纳入本发明管理系统，本发明管理系统预留相关管理模块。

模式二：自动切换过程

对接模式一条件下：

1.光缆自动检测系统与本发明管理系统实现基础数据、拓扑结构同步。

2.光缆自动检测系统判断出故障光纤，包括光纤故障点定位。

3.光缆自动检测系统将故障信息发送给本发明管理系统。

4.本发明管理系统自动完成主用、备用光纤自动切换操作。

对接模式二条件下：

1.光缆自动检测系统完成与本发明管理系统集成，实现基础数据同步。

2.处于故障光纤两端的光缆自动检测系统分别判断出故障光纤，包括光纤故障点定位。

3.光缆自动检测系统分别将故障信息发送给本发明管理系统(复用本系统通信路由及通道)。

4.本发明管理系统作出判断，自动完成主用、备用光纤自动切换操作。

本发明提供的通信主备光纤数字控制切换系统及方法，具有以下优点：

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

1.一种通信主备光纤数字控制切换系统的方法，其特征在于，通信主备光纤数字控制切换系统包括：管理系统以及多个联机控制的通信光纤数字控制切换站级系统；

所述A站通信模块和所述B站通信模块通过网络与所述管理系统连接；

通信主备光纤数字控制切换系统的方法包括以下步骤：

步骤1.5，所述管理系统保存所述注册信息；

2.根据权利要求1所述的通信主备光纤数字控制切换系统的方法，其特征在于，步骤2具体为：

3.根据权利要求1所述的通信主备光纤数字控制切换系统的方法，其特征在于，步骤3中，如果故障光纤为主用光纤，则将其切换为对应的备用光纤；如果故障光纤为备用光纤，则将其切换为对应的主用光纤。

4.根据权利要求1所述的通信主备光纤数字控制切换系统的方法，其特征在于，步骤3.1具体为：

管理系统与通信传输设备网管通信连接；

5.根据权利要求1所述的通信主备光纤数字控制切换系统的方法，其特征在于，步骤3.1具体为：

管理系统与光缆自动检测系统通信连接；

6.根据权利要求1所述的通信主备光纤数字控制切换系统的方法，其特征在于，步骤3.1具体为：

每个切换装置直接与光纤自动检测装置相连；

7.根据权利要求1所述的通信主备光纤数字控制切换系统的方法，其特征在于，所述管理系统，分别与通信传输设备网管和光缆自动检测系统通信连接。