CN1258270C - 无源光网络保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无源光网络保护方法，采用的保护系统主要由光线路终端，工作光纤，保护光纤，2×N光分路器，工作光网络单元组成，光线路终端内包括控制模块、PON-LT工作模块、PON-LT保护模块和2×2光开关，控制模块具有系统失效判断功能，针对系统失效的不同种类，采用切换光开关到保护光纤的方法，或采用拷贝事先测量好的PON-LT保护模块往返时间RTT数据及对应的光网络单元序号ONU-ID数据来取消测距过程，并对新增的光网络单元的序号数据及对应的往返时间进行补偿及计算修正，同样也取消了光网络单元的测距过程，加快系统的恢复保护速度。
Description
技术领域：
本发明涉及一种无源光网络的保护方法，系统发生故障时能在电信级保护时间内恢复正常，属于光通信技术领域。
背景技术：
近来，无源光网络(PON，Passive Optical Network)开始倍受人们的关注。无源光网络是为了解决“最后一公里”的问题而提出的。众所周知，在接入网和本地环路中，在最后一公里的居民区范围里，电话铜线和有线电视CATV的同轴电缆的分布占有很大的优势。无源光网络采用点到多点式的网络结构，光分配网络中没有有源器件，众多的用户共享光网络单元，众多的光网络单元共享光线路终端，从而降低初建成本。与有源的光网络和铜线网络相比，无源光网络更加简单，更加可靠，更加易于维护。
一个典型的无源光网络系统由光线路终端、光网络单元、光分路器组成。光线路终端放在中心机房，光网络单元放在网络接口单元附近或与其合为一体。光分路器是无源光纤分支器，是一个连接光线路终端和光网络单元的无源设备，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。无源光网络的传输方案是以1310nm波长区传送窄带业务信号，以1550nm波长区传送宽带业务信号。无源光网络的主要传输技术有频分复用(FDM)、时分复用(TDM)和密集波分复用(DWDM)等多种方式，目前，使用比较多的是基于时分复用的。在下行方向采用时分复用技术，上行方向执行时分复用相关接入协议。上行方向上的给定时刻只允许一个用户传输。实际网络中，由于不同光网络单元光支路的传输时延不同，不同光网络单元的光电、电光转换及处理时间不同，以及由于系统环境温度的变化及器件老化等原因导致的传输时延会变化，都会导致不同光网络单元发出的信号在光线路终端处发生上行信号的冲突，为此在无源光网络中采用了多点控制协议(MPCP，Multi-Point Control Protocol)以及测距技术。
在实际应用中，对光缆或故障的保护变得非常重要。故障主要分为线路与终端，终端包括光线路终端及光网络单元。
G.983.3中提出了四种保护方法，其中第二种方法主要有工作光线路终端，光线路终端内包括PON-LT(无源光网络线路终端)工作模块、PON-LT保护模块，工作光纤，保护光纤，2×N光分路器，工作光网络单元，其中，PON-LT保护模块采用冷备份方案。来自工作光线路终端的信号依次经过工作光纤、2×N光分路器，最后进入工作光网络单元。
当工作光线路终端与2×N光分路器间的工作光纤失效时，冷备份的PON-LT保护模块被激发，同时与之相连的保护光纤被启用，来自PON-LT保护模块的信号依次经过保护光纤、2×N光分路器，最后进入工作光网络单元。由于，冷备份的PON-LT保护模块中的信号发射模块被激发到正常工作状态需要一段较长的时间(＞50ms)，同时，当光终端或光线路发生失效，系统启用了备份的PON-LT保护模块及光纤后，由于工作和保护PON-LT模块光线路终端存在着差异，为了保证无源光网络的上行信号同步，必需对系统中的所有光网络单元进行重测距过程，测量各个光网络单元的往返时间(RTT)，重测距也是一个耗费系统时间资源的过程，所以这种保护结构在系统出现故障时不能实现电信级＜50ms的保护倒换时间。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有保护方法对一些失效恢复时间慢的不足，提出一种改进的无源光网络保护方法，以保证系统能在电信级保护时间内恢复正常，满足客户的不同要求。
为实现这样的目的，本发明首先在现有技术的基础上对保护系统作了改进，主要由光线路终端，工作光纤，保护光纤，2×N光分路器，工作光网络单元组成。光线路终端内包括控制模块、PON-LT工作模块、PON-LT保护模块和2×2光开关。控制模块具有系统失效判断功能，针对光纤失效采用切换光开关到保护光纤的方法，针对PON-LT工作模块失效或两者同时失效的情况，采用拷贝事先测量好的PON-LT保护模块往返时间RTT数据及对应的光网络单元序号ONU-ID数据来取消测距过程，并对新增的光网络单元的序号数据及对应的往返时间进行补偿及计算修正，同样也取消了光网络单元的测距过程，加快系统的恢复保护速度。
本发明改进的保护系统中，控制模块连接PON-LT工作模块和PON-LT保护模块，PON-LT工作模块和PON-LT保护模块分别连接到2×2光开关的两个输入端口，2×2光开关的两个输出端口分别与工作光纤、保护光纤相连，工作光纤与相连保护光纤分别连接到2×N光分路器的两个输入端口，2×N光分路器的N个输出端口通过光纤与工作光网络单元相连。
系统正常工作时，来自PON-LT工作模块的光信号分别经过2×2光开关，工作光纤，2×N光分路器和光纤到达工作光网络单元。此处，控制模块负责接收来自PON-LT工作模块、PON-LT保护模块和2×2光开关的光信号并负责发出控制信号，控制模块具有系统失效判断功能，并根据失效不同做出不同的保护恢复动作。
在无源光网络系统中，每一个光网络单元ONU分配一个ONU序号(ONU-ID)，为了保证上行信号同步，在无源光网络系统安装过程或新光网络单元添加过程中，控制模块均会测量出每个光网络单元的往返时间RTT，这些往返时间包括在PON-LT工作模块下的往返时间RTT1和在PON-LT保护模块下的往返时间RTT2，根据往返时间RTT1和往返时间RTT2计算出往返时间差RTT2-1，将往返时间RTT1及其对应的ONU-ID1、返时间RTT2及其对应的ONU-ID2、往返时间差RTT2-1等数据存储在控制模块的内存中，以便在执行保护恢复时提高速度。
当控制模块仅接收到工作光纤失效的告警信号时，控制模快对2×2光开关发出切换命令，2×2光开关切换到保护光纤，将PON-LT工作模块与保护光纤接通，这时，来自PON-LT工作模块的光信号分别经过2×2光开关，保护光纤，2×N光分路器和光纤到达工作光网络单元。在这一过程中无需启动冷备份的PON-LT保护模块。
当控制模块接收到PON-LT工作模块失效的告警信号或又同时收到工作光纤失效的告警信号时，控制模块用当前的光网络单元序号ONU-ID及其对应的往返时间RTT表刷新内存中的对应PON-LT工作模块的往返时间RTT1表及其对应的ONU-ID1表，然后，对照当前ONU-ID及保存于内存中的对应PON-LT保护模块的往返时间RTT2表中的ONU-ID，一一对应，用保存于内存中的往返时间RTT2表更新当前的RTT表，如发现ONU-ID表中没有的ONU-ID，说明这些光网络单元ONU是后来新增的，其对应的RTT值可以通过公式(RTT)j＝(RTT1)j-(RTT2-1)来计算，其中(RTT2-1)为RTT1和RTT2之间的差，j为新增的光网络单元ONU序号。计算好的(RTT)j添加到当前的RTT表中。接着，控制模块启动PON-LT保护模块收发数据。通过以上过程，可以取消测距过程，节省了大量的时间，加快了系统的恢复保护速度。
本发明提出的这种新的保护系统及保护方法具有显著的效果。本发明针对光纤失效采用了切换光开关到保护光纤的简单方法，针对其他的失效情况，采用拷贝事先测量好的往返时间(RTT)以及对应的光网络单元ONU序号(0NU-ID)数据来取消测距过程，同时，对于新增的光网络单元ONU的(ONU-ID)及对应的往返时间(RTT)进行补偿及计算修正，同样也取消了光网络单元ONU的测距过程，快速而有效地对系统进行了保护。
附图说明：
图1是本发明改进的保护系统结构示意图。
图2为工作光纤(5)失效时，系统恢复保护后的工作流程示意图。
图3为本发明控制模块的控制保护流程图。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图对实施方式作进一步描述。
图1是本发明保护系统结构示意图。系统主要由光线路终端(1)，工作光纤(5)，保护光纤(6)，2×N光分路器(7)，工作光网络单元(8)，光纤(9)组成。光线路终端(1)内包括控制模块(2)、PON-LT工作模块(3)、PON-LT保护模块(4)和2×2光开关(10)，控制模块(2)通过控制线连接着PON-LT工作模块(3)和PON-LT保护模块(4)，PON-LT工作模块(3)和PON-LT保护模块(4)分别连接到2×2光开关(10)的两个输入端口，2×2光开关(10)的两个输出端口分别与工作光纤(5)、保护光纤(6)相连，工作光纤(5)与保护光纤(6)分别连接到2×N光分路器(7)的两个输入端口，2×N光分路器(7)的N个输出端口通过光纤(9)与工作光网络单元(8)相连。系统正常工作时，来自PON-LT工作模块(3)的光信号分别经过2×2光开关(10)，工作光纤(5)，2×N光分路器(7)，光纤(9)到达工作光网络单元(ONU)(8)，图中的点划线表示的是正常系统的工作光信号轨迹。
图2为工作光纤(5)失效时，系统恢复保护后的工作流程图，其恢复保护动作过程主要如下：控制模块(2)监测到工作光纤(5)断路，将2×2光开关(10)切换到保护光纤(6)。保护倒换后，来自PON-LT工作模块(3)的光信号分别经过2×2光开关(10)，保护光纤(6)，2×N光分路器(7)，光纤(9)到达工作光网络单元(8)。在这一过程中无需启动冷备份的PON-LT保护模块(4)。系统完成恢复保护过程后，将进行ONU的重测距过程。图2中的点划线表示的是系统恢复保护后光信号的轨迹。
图3本发明控制模块(2)的控制保护流程图。
在无源光网络PON系统中，每一个光网络单元ONU分配一个ONU序号(ONU-ID)，为了保证上行信号同步，在无源光网络系统安装过程或新光网络单元添加过程中，控制模块(2)均会测量出每个光网络单元的往返时间RTT，这些往返时间RTT包括在PON-LT工作模块下的往返时间RTT1和在PON-LT保护模块下的往返时间RTT2，并计算出往返时间差RTT2-1，这些数据存储在内存中，以便保护恢复时提高速度。
流程图解析如下：
第1步，控制模块的保护程序开始工作。
第2步，从光线路终端OLT获得监控信号数据。
第3步，通过监控信号判断系统是否正常工作，如果是，回到第1步，如果否，到第4步。
第4步，判断系统失效的种类：光纤断路或PON-LT工作模块失效或两者同时失效。
第5步，因为是光纤断路，切换光开关至备用保护光纤，到第9步。
第6步，PON-LT工作模块失效或两者同时失效，启动备份PON-LT保护模块，拷贝当前的RTT数据，将内存中的RTT1表更新。
第7步，数据复制与修正过程。用保存于内存中的往返时间(RTT2)表更新当前的RTT表，依据ONU-ID表一一对应，如发现(ONU-ID)表中没有的ONU-ID，说明这些ONU后来新增的，其对应的RTT可以通过公式(RTT2)j＝(RTT1)j-(RTT2-1)来计算，计算好的(RTT2)j添加到当前的RTT表中。
第8步，控制模块启动备份的PON-LT保护模块收发数据。
第9步，系统恢复正常工作，到第1步。
本发明采用改进的保护系统及相应的恢复保护方法，能保证系统实现电信级的恢复保护时间，从而提高电信业务的服务质量。当系统发生工作光纤断路时，光线路终端(OLT)无需通过丢弃仍能正常工作的ONU-LT而启用冷备份ONU-LT保护模块的方式达到快速保护恢复，如果采用冷备份ONU-LT，保护模块启动稳定过程需要一个校长的时间(秒量级)，而这种方案从恢复保护时间上能达到电信级的恢复要求(＜50毫秒)。
Claims (1)
1、一种无源光网络保护方法，其特征在于采用的保护系统由光线路终端(1)，工作光纤(5)，保护光纤(6)，2×N光分路器(7)，工作光网络单元(8)，光纤(9)组成，光线路终端(1)内包括控制模块(2)、无源光网络线路终端PON-LT工作模块(3)、无源光网络线路终端PON-LT保护模块(4)和2×2光开关(10)，控制模块(2)通过控制线连接PON-LT工作模块(3)和PON-LT保护模块(4)，PON-LT工作模块(3)和PON-LT保护模块(4)分别连接到2×2光开关(10)的两个输入端口，2×2光开关(10)的两个输出端口分别与工作光纤(5)、保护光纤(6)相连，工作光纤(5)与保护光纤(6)分别连接2×N光分路器(7)的两个输入端口，2×N光分路器(7)的输出端口通过光纤(9)与工作光网络单元(8)相连；当控制模块(2)仅接收到工作光纤(5)失效的告警信号时，对2×2光开关(10)发出切换命令，将PON-LT工作模块(3)与保护光纤(6)接通；当控制模块(2)接收到PON-LT工作模块(3)失效的告警信号或又同时收到工作光纤(5)失效的告警信号时，用当前的光网络单元序号ONU-ID及其对应的往返时间RTT表刷新内存中的对应PON-LT工作模块的往返时间RTT1表及其对应的ONU-ID1表，然后，对照当前ONU-ID及保存于内存中的对应PON-LT保护模块的往返时间RTT2表中的ONU-ID，一一对应，用保存于内存中的往返时间RTT2表更新当前的RTT表，如发现ONU-ID表中没有的ONU-ID，说明这些光网络单元ONU是后来新增的，其对应的RTT值通过公式(RTT)j＝(RTT1)j-(RTT2-1)来计算，其中(RTT2-1)为RTT1和RTT2之间的差，j为新增的光网络单元ONU序号，计算好的(RTT)j添加到当前的RTT表中，接着，控制模块(2)启动PON-LT保护模块(4)收发数据；其中，N和j为自然数。
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