CN1505284A - 一种全光网中的分布式故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全光网中的分布式故障定位方法，该方法将故障定位分为资源的故障的定位和业务的故障定位，在光网络中的每个光节点都分布式定位自己相邻资源故障监测点，其步骤为：收集各监测点处的告警信息；B、对来自不同监测点的告警信息属于同一链路的和同一路径的告警信息分离出来，进行相关性处理；C、对告警信息进行过滤；D、对具体的资源故障位置定位；F、对业务故障进行定位。本发明的业务和资源的分离有助于资源的保护和业务的恢复，还可以避免重复动作；克服了传统技术中的故障定位时间长、可实现性差的缺点，减少了故障定位过程中节点之间信令传输量，克服了资源和业务不分、故障定位和保护恢复功能不明确的问题。

Description

一种全光网中的分布式故障定位方法

技术领域

本发明涉及光纤通信，更具体地指一种全光网中的分布式故障定位方法。

背景技术

故障定位是网络生存性的基础，无论是网络的保护，还是网络的恢复都离不开故障的定位，就是网络的优化配置也离不开网络的故障定位信息。鉴于故障定位在网络中的重要性，故障定位已经被广泛研究。

典型的故障定位有：

人工测试法

这种方法是在出现故障的情况下，由人工去确定故障的具体位置，可见这种方法不适合于大型网络，并且不能实时地对受损业务进行保护，主要的目的是管理和维护。

通道相关性分析法

这种方法的原理是利用业务通路的相关性，即利用前向缺陷指示(FDI)和后向缺陷指示(BDI)来把故障信息传给业务的上游节点来进行仲裁，从而判断出故障的位置。

中心控制节点分析法

这种方法是在网络中设置一个主控制节点，在网络故障发生时，其他所有节点的告警指示信号全部送给该节点，该节点利用这些告警信息以及数据库中储存的业务和网络拓扑信息，来进行故障的定位。

不难分析，由于业务分布的不均匀性使得通道相关性分析方法的实现需要大量的信令支持，而且信令的目的地址不同，从而使得实现复杂费时。

虽然中心控制节点分析法理论上能够比较完善地分析出故障所在，但是由于故障的不可预测性使得在故障发生后，大量的告警信号涌向主控制节点，过程复杂，对较大规模的光网络难以实用。

此外，人工定位方法不具有实时性，而后两种定位方法都需要告警信息在节点之间的互相传递，并且故障定位信息不是由与故障相邻的节点来定位，这样就使得这两种故障定位方法不仅不能应用于分布式控制的网络中，而且使定位时间也加长。

业内人士知道网络的保护和恢复是有严格的时间要求，如保护要求在50ms内完成，恢复要求至少在200ms或2s内完成。对于全光网，如果网络得不到及时的保护和恢复，将造成业务的大量损失，而保护和恢复都依赖于故障准确定位，所以要求故障定位不仅准确而且应该在最短的时间内完成。而上述人工测试法不具有实时性，其他两种方案的的定位时间都相对较长，而且可实用性不强。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的故障定位时间长、可实现性差、资源和业务不分、故障定位过程中节点之间信令传输量大、故障定位和保护恢复功能不明确的缺点，提出一种全光网中的分布式故障定位方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，

该全光网中的分布式故障定位方法将故障定位分为资源的故障的定位和业务的故障定位，在光网络中的每个光节点都分布式定位自己相邻资源故障监测点，该方法包括以下步骤：

A、收集各监测点处的告警信息；

B、对来自不同监测点的告警信息属于同一链路的和同一路径的告警信息分离出来，进行相关性处理；

C、对告警信息进行过滤，将客户层的告警信息和上游已经有告警的下游告警信息滤去；

D、对具体的资源故障位置定位；

F、对业务故障进行定位。

所述的资源的定位是指将网络的故障定位到传输段层、复用段层和通道段层所对应的物理层上，

所述的业务故障定位是指定出具体受损的业务。

在分布监测点时，光节点上游侧的监测点包括检测传输层、复用段层、通道层、信令通道层的点；光节点下游侧的监测点包括光通道层和光复用段层。

所述的步骤C和步骤D中，在对告警信息进行过滤和对具体的资源故障位置定位时，进一步包括以下步骤：

d1、查看告警信息，如果在节点的上游侧检测到传输段告警信息，将故障定位于本节点该传输段对应的链路上游侧故障，并将与其相关的节点上下游的复用段，通道段以及下路端告警过滤，否则，进行下一步；

d2、查看与本链路相关的上游信令通道是否出现告警信息，如果有，对应上游信令通道的故障，处理的方法是节点状态保持不变，否则，进行下一步；

d3、查看上游复用段是否有告警信息存在，如果有，将故障定位于本节点内部该复用段所在的光纤的上游侧故障，并将与其相关的节点上下游的复用段，通道段以及下路端告警过滤，否则，继续进行下一步；

d4、查看下游复用段是否有告警信息存在，如果有，进行下一步，否则，直接进行步骤d7，查看上游通道段是否有告警信息；

d5、检查该复用段是否进行了保护倒换操作，如果是，过滤该告警信号以及与该通道相关的下游复用段和通道故障；否则，进行下一步；

d6、检查该本节点该复用段的下游中是否有业务被配置并且无故障，如果有业务且无故障，将故障定位于本节点内部该复用段所在的光纤的下游侧故障，并将与其相关的节点下游的复用段，通道段以及下路端告警过滤，进行下一步，否则过滤掉该告警信号和与其相关的节点下游的复用段、通道段以及下路端告警信号，再进行下一步；

d7、查看上游通道段是否有告警信号存在，如果有，对应于本节点无法定位的通道故障情况，不予处理，并将下游侧对应通道故障和相应下路端故障过滤，否则，进行下一步；

d8、查看下路端是否有告警信号存在，如果有，将故障定位于告警所在通道的本节点内部的上游故障，否则，进行下一步；

d9、查看下游通道段是否有告警信号存在，如果有，进行下一步，否则返回步骤d1，开始另一相关链路的故障定位；

d10、查看告警信号对应通道的上路端口是否有故障，如果没有，则将故障定位于告警所在通道的本节点内部的下游故障，并过滤掉下游相关的通道故障，否则，对应上路端口故障，本链路相关的故障定位完毕。

本发明采用了上述的技术方案，与传统的集中式控制方法相比，本发明的方法中，其网络的业务配置，保护和恢复是由网络中的各个节点分散完成的，在这种方式中，每个节点的地位相同，他们都分别控制和管理与本节点相关的拓扑和业务信息，所以仅仅需要储存与本节点相关的信息即可；在本发明的方法中，将故障定位分为资源的故障的定位和业务的故障定位，在光网络中的每个光节点都分布式定位自己相邻资源故障监测点，这样很好的实现了资源和业务的分离，业务受损，资源未必有故障，资源出故障，经过该故障的业务必定受损，所以业务和资源的分离有助于资源的保护和业务的恢复，还可以避免重复动作。因此，本发明克服了传统技术中的故障定位时间长、可实现性差的缺点，减少了故障定位过程中节点之间信令传输量，克服了资源和业务不分、故障定位和保护恢复功能不明确的问题，增强了软件处理的模块化。

附图说明

图1为物理层和原子模型的对应关系示意图。

图2为客户层和原子模型的对应关系示意图。

图3为光节点处传输原理示意图。

图4为本发明的定位方法流程示意图。

图5为OXC光节点处监测点设置示意图。

图6为利用本发明的定位方法对OXC节点的资源故障定位流程示意图。

具体实施方式

从本发明在技术方案中描述的分布式故障定位方法可知，需要设置光节点中故障监测点，对于故障监测点的设置而言，如图1所示，光网络的资源对应到三层OTS层(传输段层)、OMS层(复用段层)、OCH层(光通道层)，客户层对应具体的端到端的业务(如图2)。

同一客户可以占用不同的资源，同一资源也可承载不同的客户，资源是客户的载体，保护和恢复最终的目的是保护和恢复客户信息，但是这些保护和恢复的动作需要通过资源来完成，传统的方法中没有把资源和业务分开，这样使得故障定位和保护恢复操作功能不明确，而且功能模块间的独立性不强，本发明将故障定位分为资源的定位和业务定位两个部分，即资源和业务相分离，资源的定位关心和解决的是故障在OTS，OMS和OCH层中的具体位置，而业务的定位则不管具体资源故障的具体位置，仅仅关心哪些业务受损。

这种处理方法使得后续保护和恢复的选择变得非常简单和明确，并且使得系统模块化增强，功能相对独立。

因为业务的定位非常简单，它可以由客户层的告警信号来确定，具体而言，就是一个节点的下路端口的告警。由于业务的定位非常简单，所以下述描述主要集中在资源的故障定位方面。

资源的故障定位的目的就是要将故障定位到具体的链路，光纤和通道，为了说明本发明在光网络中利用单节点实施分布定位的通用性，并且尽可能的对故障实施精确定位，对光节点，如OXC(光交叉连接设备)，OADM(光分插复用设备)按层间原子功能模型进行抽象。

在图3中，以中间上下路/光交叉连接为轴，把节点分为内部的上下游，在轴输入前的为节点的上游侧；在轴输入后的为节点的下游侧。不难看出，如果轴为光上下路对应的是OADM节点，如果轴为光交叉连接，对应的为OXC节点。光节点上游侧应该设立的检测点包括检测传输层，复用段层，通道层和信令通道的点，节点下游侧的检测点仅仅需要有光通道层和光复用段层的检测功能即可。因为本发明采用的是分布式定位方法，那就意味着下游侧传输段和信令通道的故障完全可以由本传输段相邻的一节点的上游侧检测到，这样就避免了故障的重复检测和定位，将单节点检测的任务和定位的任务降之最低，而又不会影响整个网络的定位。此外在上下路适配模块处也应该设置相应的检测点。

在节点内部的告警信号中，上游端告警过滤相应的下游端告警，如果上游无故障，下游出现故障则故障定位于本节点内部；如果上游有故障又不能定位的则认为本节点无故障，为上游节点处故障，这种故障可由上游节点实现定位。

如果上游OTS层或OMS层告警，则过滤下游侧相关的OMS层、OCH层和客户层告警。如果上游OCH层告警，应将下游侧对应的OCH层和客户层告警。

对于客户层告警，为了业务保护和恢复的方便和快捷，还需单独处理，因为客户层与业务一一对应，所以利用客户层告警可以很容易找出受损的业务，当然为了防止在定位业务过程中出错，还需加一定时器来判决。

由此可知为了进行故障定位，光节点中的传输段，复用段，光通道层和光信令通道处都应设置相应的检测装置。

在考虑了上述关于故障监测点的设置后，再对本发明方法所依据原理、方法步骤作如下描述：

由于故障的传递性，使得网络中某处发生故障的情况下必然会导致下游相关节点的相关模块发生相应的告警指示，但是如果能够将这些告警指示信号进行一定的隔离和过滤，并进行一定的相关性分析，就可以实现单节点的故障定位。

考虑到实际情况，即故障发生的具体情况以及故障后的后续处理，将资源的故障都转化为链路或者通道，即对应资源的形式给出。因为不管是保护、恢复还是新的业务配置，关心的仅仅为哪条链路、哪个通道的可利用状况，所以节点内部的器件故障也相应转化为其所在的链路或者通道故障，报给管理者或者保护、恢复模块。

具体步骤如下：

A、告警信息的收集

即将监测点处的告警指示信号全部收集到故障定位模块处。

B、告警信息的相关性处理

由于告警是来自于不同监测点的，而这些监测点很可能分别对应不同的链路和不同的通路，为便于进行相关性分析，必须先将这些告警进行分类，即把属于同一链路的和同一路径的告警信号分离出来。以便进行相关性分析。

C、告警过滤

由于资源故障定位是针对OCH、OMS和OTS层的，对于服务层的某些告警指示应该交由业务的故障定位去处理，这也就是业务和资源分离的方法。所以，在处理过程中应该将客户层的告警过滤掉。此外利用相关性的处理方法，一些上游已经有告警的下游告警信号也应相应过滤。

D、资源故障定位

经过上述的处理后，我们已经得到的告警是相关链路和通道上的告警。

C、失效业务上报(业务的故障定位)

由于资源故障定位定的是具体的故障位置，但是终端的告警也要上报给总的故障定位模块，资源故障定位模块除了分离相关链路和通路的告警外，还应将终端告警信号分离出来，上报业务定位模块，这部分与资源故障定位同时进行。因为只有终端才能检测到真正受损的业务，这样就很好的实现了资源和业务的分离，业务受损，资源未必有故障，资源出故障，经过该故障的业务必定受损，所以业务和资源的分离有助于资源的保护和业务的恢复，还可以避免重复动作。

业务的故障定位信息可以清楚地告知此时受损的业务，而资源故障定位的功能是实时地给出保护和恢复所需要利用的资源情况。

请参阅图4所示，图4中分析的是在相关告警全部收集过来的情况，即未考虑具体告警上报时间的不同以及某些单板告警的特殊性，所以应该根据实际情况在适当的位置设置定时器，以保证资源故障定位算法启动时，相关的告警已经全部收集全。

其资源的故障定位流程如下：

d1、查看告警信息，如果在节点的上游侧检测到传输段告警信息，将故障定位于本节点该传输段对应的链路上游侧故障，并将与其相关的节点上下游的复用段，通道段以及下路端告警过滤，否则，进行下一步；

d2、查看与本链路相关的上游信令通道是否出现告警信息，如果有，对应上游信令通道的故障，处理的方法是节点状态保持不变，否则，进行下一步；

d3、查看上游复用段是否有告警信息存在，如果有，将故障定位于本节点内部该复用段所在的光纤的上游侧故障，并将与其相关的节点上下游的复用段，通道段以及下路端告警过滤，否则，继续进行下一步；

d4、查看下游复用段是否有告警信息存在，如果有，进行下一步，否则，直接进行步骤d7，查看上游通道段是否有告警信息；

d5、检查该复用段是否进行了保护倒换操作，如果是，过滤该告警信号以及与该通道相关的下游复用段和通道故障；否则，进行下一步；

d6、检查该本节点该复用段的下游中是否有业务被配置并且无故障，如果有业务且无故障，将故障定位于本节点内部该复用段所在的光纤的下游侧故障，并将与其相关的节点下游的复用段，通道段以及下路端告警过滤，进行下一步，否则过滤掉该告警信号和与其相关的节点下游的复用段、通道段以及下路端告警信号，再进行下一步；

d7、查看上游通道段是否有告警信号存在，如果有，对应于本节点无法定位的通道故障情况，不予处理，并将下游侧对应通道故障和相应下路端故障过滤，否则，进行下一步；

d8、查看下路端是否有告警信号存在，如果有，将故障定位于告警所在通道的本节点内部的上游故障，否则，进行下一步；

d9、查看下游通道段是否有告警信号存在，如果有，进行下一步，否则返回步骤d1，开始另一相关链路的故障定位；

d10、查看告警信号对应通道的上路端口是否有故障，如果没有，则将故障定位于告警所在通道的本节点内部的下游故障，并过滤掉下游相关的通道故障，否则，对应上路端口故障，本链路相关的故障定位完毕。

在资源故障定位时，首先应判是否处于在业务配置阶段或者保护恢复阶段，若正处于此阶段应先将业务配置或者单板调节所涉及到的链路或通道监测点的故障告警暂时过滤，即不作为故障定位的依据考虑，等配置和动作完毕后再放开对这些监测点的过滤。

上述的定位过程是针对某条相关链路的，其它链路的定位过程与此相同。

下面再以一个OXC节点为例来说明本发明的故障定位方法。

对于监测点的设置，请参阅图5所示，图中，OCS表示光监控信令模块，OPA表示光功率放大器，OPM表示光性能检测模块，OBA表示光前置放大器，ODU为波分解复用器，OMU为波分复用器。

应设置故障监测点的位置和其相应应该完成的检测功能请参阅下表：

检测点	对应位置	对应告警模块	应检测功能
				1	OSC的输入	OSC	输入光功率(对应信令通道)
2	OPA的输入处	OPA	输入光功率(与OSC的输入一起对应光传输段)
				3	OPA的输出处	OPA	输出光功率(对应光复用段)
4	OPM(前端)	OPM	输入光功率，各波长信道功率及其光信噪比
				5	光解复用器的输入	光解复用器	输入光功率(对应光复用段)
6	上路端口	上下路适配模块	输出光功率(对应光通道段)
				7	下路端口	上下路适配模块	输入光功率以及业务告警情况(对应光通道段和业务告警的情况)
8	光功率均衡模块的输入	光功率均衡模块	输入光功率(对应光通道段)
				9	光功率均衡模块的输出	光功率均衡模块	输出光功率(对应光通道段)
10	光复用器的输出	光解复用器	输出光功率(对应光复用段)
				11	OPM(后端)	OPM	输入光功率，各波长信道功率及其光信噪比(对应光通道段)
12	OBA的输入处	OBA	输入光功率(对应光复用段)
				13	OBA的输出处	OBA	输出光功率(对应光复用段)

故障定位模块所涉及的检测点包括上述所有的故障检测点，而失效业务定位模块的检测点仅仅为业务的下路端。

依本发明的方法，上述OXC节点的资源故障定位过程请参阅图6所示，

1、先查看告警信息，如果检测点1处(OSC输入)检测到无光告警，则转向步骤2；否则，转向步骤3。

2、查看检测点2(OPA的输入)的告警信号，如果有无光告警，则故障定位于1，2检测点所在链路的本节点上游侧，并将下游相关的所有告警过滤。否则，为OSC信道故障。

3、查看检测点2(OPA的输入)的告警信号，如果有无光告警，非本节点OMS故障，不进行定位，但将下游相关的所有告警过滤。否则，转向步骤4。

4、查看检测点3(OPA的输出)或/和检测点5(光解复用器的输入)的告警信号，如果有无光告警，则故障定位于3，5检测点所在链路的本节点上游侧，并将下游相关的所有告警过滤。否则，转向步骤5。

5、查看检测点10(光复用器的输出)和检测点12和13(OBA的输入和输出)的告警信号，如果有无光告警，转向步骤6；否则转向步骤8

6、查看检测点10，12，13所在的链路是否正处于下游保护倒换状态，如果是则将上述告警过滤，否则转向步骤7。

7、再查看该节点的上游侧是否有属于检测点10，12，13所在的OMS的业务在运行且无故障发生，如果有业务且无故障，则故障定位于检测点10，12，13所在的链路的本节点下游侧；否则过滤这些告警。

8、查看检测点7(下路端口)的告警，如果有无光告警，则转向步骤9；否则转向步骤10。

9、查看检测点4处(上游OPM)有无与7检测点对应通道的告警，如果有，过滤检测点7处告警；否则，故障定位于节点上游侧7所在的通道。

10、查看检测点8或9处(功率均衡模块的输入和输出)或11处(输出OPM)的告警，如果有无光告警，则转向步骤11，否则转向步骤12。

11、检测点4或/和6处(上路端口)有无与8、9、11检测点对应通道的告警？如果有，过滤检测点8、9、11处告警；否则，故障定位于节点下游侧8、9、11所在的通道。

12、本相关链路和通路定位完毕。

以上，第1步到第7步为复用段故障的定位，而众8步开始为通道故障的定位(该通道不在保护或者恢复阶段)。

从上述说明不难看出，本发明的分布式单节点故障定位方法具有以下优点：

1、简单、实用，将复杂的、难以实现的NP(Nondeterministic polynomial)完备问题转化为实用的，简单的方法。

2、定位快，有利于在最短的时间内反应当前的网络资源状况。

3、将业务和资源分离，使得各部分的模块化增强。由于系统中的保护、恢复和业务资源优化依赖于故障的及时反映，资源和业务分离的思路使得这些模块之间的独立性增强，有利于功能模块的移植应用和系统的改造、升级扩容。

4、避免了故障情况下告警信息在网元之间的传递。

5、由于仅仅需了解本节点的构造以及业务在本节点的分配情况，所以本发明的故障定位方法为分布式故障定位方法，该算法在分布式控制网络和集中式控制网络中均适用，克服了以往算法仅仅适用一种控制方式的网络。

6、由于采用的是分布式利用单节点的故障定位法，所以此故障定位方法适用于任何规模的网络。

7、可适用所有的光节点。

Claims (4)

1、一种全光网中的分布式故障定位方法，其特征在于，

该方法将故障定位分为资源的故障的定位和业务的故障定位，在光网络中的每个光节点都分布式定位自己相邻资源故障监测点，该方法包括以下步骤：

A、收集各监测点处的告警信息；

B、对来自不同监测点的告警信息属于同一链路的和同一路径的告警信息分离出来，进行相关性处理；

C、对告警信息进行过滤，将客户层的告警信息和上游已经有告警的下游告警信息滤去；

D、对具体的资源故障位置定位；

F、对业务故障进行定位。

2、如权利要求1所述的全光网中的分布式故障定位方法，其特征在于，

所述的资源的定位是指将网络的故障定位到传输段层、复用段层和通道段层所对应的物理层上，

所述的业务故障定位是指定出具体受损的业务。

3、如权利要求1所述的全光网中的分布式故障定位方法，其特征在于：在分布监测点时，光节点上游侧的监测点包括检测传输层、复用段层、通道层、信令通道层的点；光节点下游侧的监测点包括光通道层和光复用段层。

4、如权利要求1所述的全光网中的分布式故障定位方法，其特征在于：所述的步骤C和步骤D中，在对告警信息进行过滤和对具体的资源故障位置定位时，进一步包括以下步骤：

d1、查看告警信息，如果在节点的上游侧检测到传输段告警信息，将故障定位于本节点该传输段对应的链路上游侧故障，并将与其相关的节点上下游的复用段，通道段以及下路端告警过滤，否则，进行下一步；

d2、查看与本链路相关的上游信令通道是否出现告警信息，如果有，对应上游信令通道的故障，处理的方法是节点状态保持不变，否则，进行下一步；

d3、查看上游复用段是否有告警信息存在，如果有，将故障定位于本节点内部该复用段所在的光纤的上游侧故障，并将与其相关的节点上下游的复用段，通道段以及下路端告警过滤，否则，继续进行下一步；

d4、查看下游复用段是否有告警信息存在，如果有，进行下一步，否则，直接进行步骤d7，查看上游通道段是否有告警信息；

d5、检查该复用段是否进行了保护倒换操作，如果是，过滤该告警信号以及与该通道相关的下游复用段和通道故障；否则，进行下一步；

d6、检查该本节点该复用段的下游中是否有业务被配置并且无故障，如果有业务且无故障，将故障定位于本节点内部该复用段所在的光纤的下游侧故障，并将与其相关的节点下游的复用段，通道段以及下路端告警过滤，进行下一步，否则过滤掉该告警信号和与其相关的节点下游的复用段、通道段以及下路端告警信号，再进行下一步；

d7、查看上游通道段是否有告警信号存在，如果有，对应于本节点无法定位的通道故障情况，不予处理，并将下游侧对应通道故障和相应下路端故障过滤，否则，进行下一步；

d8、查看下路端是否有告警信号存在，如果有，将故障定位于告警所在通道的本节点内部的上游故障，否则，进行下一步；

d9、查看下游通道段是否有告警信号存在，如果有，进行下一步，否则返回步骤d1，开始另一相关链路的故障定位；

d10、查看告警信号对应通道的上路端口是否有故障，如果没有，则将故障定位于告警所在通道的本节点内部的下游故障，并过滤掉下游相关的通道故障，否则，对应上路端口故障，本链路相关的故障定位完毕。

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