CN1691550A - 光通信网络中的业务保护装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信中的业务保护技术，公开了一种光通信网络中的业务保护装置及其方法，使得各种通信网，特别是基于光传输的城域网，实现全网范围内的业务保护，可以灵活地对不同种类、不同端口的业务进行保护，从而提高带宽利用率，提高网络可靠性和多业务承载能力。这种光通信网络中的业务保护装置及其方法采用了空分交叉连接技术实现业务级别的业务保护，每个节点都通过对经过该节点的业务信号的监测，获知网络工作情况，并将客户信号进行汇聚和解汇聚处理，同时根据网络故障情况和设定的业务保护机制对业务信号进行交叉连接操作，实现业务保护，业务保护机制可以根据实际需要设定为通道保护或复用段保护等。

Description

光通信网络中的业务保护装置及其方法

技术领域

本发明涉及通信中的业务保护技术，特别涉及光通信网络中业务级别的保护技术。

背景技术

随着科技的进步和社会的发展，通信技术在社会生产和人们生活中日益重要。为了适应多种需求，各种各样的通信技术和通信网络随之诞生。同时，业务的多样化使得通信网络需要实现高效的多业务传输。近年来，随着宽带接入互联网、移动通信、数字电视、多媒体通讯、数据存储等新兴业务的出现，通信网络中承载的数据业务需求急剧增长，尤其在大、中城市数据业务量正以每个季度翻番的速度持续发展，并且势头还非常强劲，这就对通信网络，尤其是城域网(Metropolitan Area Networks，简称“MAN”)的传输效率和资源利用率等方面提出了新的要求。通信界内的一致意见是，未来网络中传输的数据量与今天的数字网相比将是巨大的，并要求先进的日常维护和管理技术。

为构建骨干网和接入网间的桥梁，以及满足城市内和城市间业务尤其是数据业务发展的需求，城域网将成为下一轮电信建设的热点。城域网复杂的环境对网络的建设提出种种难题，从而产生许多建设城域网的新技术。目前，新兴的城域网技术平台：基于同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy，简称“SDH”)的同步光纤网络(Synchronous Optical Network，简称“SONET”)、弹性分组环(Resilient Packet Ring，简称“RPR”)、多协议标记交换(Multi-Protocol Label Switching，简称“MPLS”)、城域波分复用(WavelengthDivision Multiplexing，简称“WDM”)等，及时缓解了一定的传输压力，但相应解决方案所存在的技术问题也随之产生：带宽不够、扩容成本高、组网复杂、全网缺乏统一管理调度能力等，严重影响了城域网等通信网络的进一步发展。

针对客户层业务的多样性及复杂性，城域网技术必须向高效承载多业务方向演进。继在骨干网及长途网络中应用后，波分复用技术，特别是密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，简称“DWDM”)也开始在城域网应用，特别是其巨大的容量、网络的扩展性及业务的可扩充性，在城域网中显示出特有的优势。它能提供高带宽并支持波长出租，核心平台对协议透明，支持网际协议(Internet Protocol，简称“IP”)、时分复用(TimeDivision Multiplexing，简称“TDM”)等多种业务，而且通过开通下一波长可以扩容并不影响已有业务。

DWDM平台为业务传输提供了巨大的带宽资源，在该平台上将承载大量各类业务。由于DWDM系统主要位于传输网络的骨干和核心层，网络承载的业务量非常大，因此，单个节点的故障或单条链路的失效都将影响相当大范围的业务，尤其是在环网结构中，链路中任一处的故障都将引起全网效率的下降，甚至导致全网瘫痪。这在当今社会中，在高度依赖于信息网络的情况下，是绝对不允许出现的。因此就对网络的可靠性提出了很高的要求，当代通信网络必须能够在传输链路或节点出现故障时，将业务信号快速切换到保护路由进行传输。目前WDM系统中，主要采用的生存性机制是多业务的业务保护方案和多通道的业务保护方案，用于提高网络的可靠性。

多业务的业务保护方案系统框图如图1所示。

在多业务的业务保护方案中，每个节点都包含一个工作单元和一个保护单元，用于发送和接收两份相同业务信号，并对业务信号进行处理。发送节点发送业务时将每个业务都复制一份，同时通过工作单元和保护单元在网络中发送。注意到两份内容相同的业务在网络中的路由往往不同，因此在接收节点可以收到信号质量不同的业务信号。接收节点根据信号质量选择接收不同网络路由中传输过来的相同业务信号。在图1中，节点A和节点B之间存在两个业务信号。在WDM线路上，用光传输单元(Optical Transmission Unit，简称“OTU”)实现客户业务的汇聚传输。各个节点均包含一个工作OTU和一个保护OTU。当节点A需要发送业务信号到节点B时，在发送端将两个业务信号分别复制成两份，送给工作OTU和保护OTU，经过业务处理、业务汇聚之后，产生WDM线路信号，同时送给接收端的工作OTU和保护OTU，分别还原出两个客户信号，接收端根据接收到的两个信号质量进行选收。这样，当两份相同的业务信号中中有一份出现故障时，通过接收另一份即可实现业务保护功能。

多通道的业务保护方案系统框图如图2所示。

在多通道的业务保护方案中，在节点到节点之间除了工作通道还存在保护通道。业务信号同时在两条通道中发送，在接收端进行选收。在图2中，WDM网络的两个节点只包含一个OTU。在发送端将两个业务信号汇聚之后，按照50∶50的功率在工作信道和保护信道发送。在收端根据两个信道中的信号质量进行选收，并解汇聚成两个业务信号。这样，两条信道中，有一条出现故障时，不会出现业务丢失的情况，实现了业务保护功能。

可见，上述现有WDM系统中针对业务信号的两种常用保护方案，都是通过对业务或光通道信号采用固定的双发选收装置，需要为被保护业务提供一个额外网络传输量或业务通道，通常情况下带宽利用率只有50％。在有些复杂拓扑网络结构的配置中，带宽利用率会更低，例如分布式业务类型。由于这两种保护方式都为固定的保护方式，缺少灵活性，主要适用于点到点网络的保护，并不能满足当前城域网或其他配置较多的环型网络的业务保护要求。事实上，由于这两种保护方式，对于每个业务都采用了端到端的业务保护，使得全网所有通道业务量加倍，严重降低了网络传输效率。另外，由于这两种保护方式中，工作路由和保护路由沿着不同的光通道进行传输，在长途组网中，如果工作路由和保护路由路径长度存在较大差异，就必须克服由于传输距离增加和多业务传输而引入的光性能劣化，比如光功率衰减、信噪比降低、色散严重等，因此而引入的额外高成本补偿器件，将大大提高了网络成本和系统复杂度。

事实上，最根本的原因是上述两种方案没有全网范围内的业务保护功能，不同的业务只能在各自的波长通道内发送，所有保护机制必须针对端到端的业务进行。这样就造成了，在网络配置复杂、业务种类繁多的情况下，大大降低系统效率，恶化业务保护性能。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：端到端的业务多发使得带宽等网络资源利用率最多只有50％，严重浪费网络资源；增加的保护单元或保护通道使得系统复杂度太高；由于信道差异带来的额外补偿器件提高了网络成本；在网络配置复杂和业务种类繁多的情况下，不能高效地实现业务保护功能，不能适用于当前通信网络发展的需求。

造成这种情况的主要原因在于，当前多业务或多通道的业务保护方法，都是针对端到端通信模式的固定业务保护机制，不同业务只能在不同的网络通道内传输，不能在全网范围内提供针对业务的业务保护。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光通信网络中的业务保护装置及其方法，使得各种通信网，特别是基于光传输的城域网，实现全网范围内的业务保护，可以灵活地对不同种类、不同端口的业务进行保护，从而提高带宽利用率，提高网络可靠性和多业务承载能力。

为实现上述目的，本发明提供了一种光通信网络中的业务保护装置，包含业务保护单元、控制单元、多个业务预处理单元和业务后处理单元，其中，

所述业务预处理单元用于对业务信号进行监测，并将监测到的状态信息上报给所述控制单元，同时通过预处理操作将来自线路侧的所述业务信号分解为多个独立业务；

所述控制单元根据所述状态信息判断网络信号传输情况，按照预先设定的业务保护机制决策业务保护措施，并下发相应的控制信息给所述业务保护单元；

所述业务保护单元根据所述控制信息对所述独立业务进行交叉连接操作，在业务级别上实现所述业务保护措施；

所述业务后处理单元用于对经过所述交叉连接操作的所述业务信号通过后处理操作转换为可供输出的信号。

其中，所述独立业务是千兆以太网业务。

所述预处理包含光电转换和业务解汇聚中的一种或其组合，所述后处理包含业务汇聚和电光转换中的一种或其组合。

所述业务保护机制是通道保护机制；

在所述通信网络的发送端节点中的所述控制单元还用于当本节点的所述业务信号上行时，控制所述业务保护单元进行所述交叉连接操作，在多个通道发送；

在所述通信网络的接收端节点中的所述控制单元还用于根据所述状态信息，控制所述业务保护单元进行所述交叉连接操作，选择接收从多个通道发来的所述业务信号。

所述业务保护机制为复用段保护机制；

所述控制单元还用于根据所述状态信息判断与本节点相邻的链路是否出现故障；如果任意一条相邻链路出现故障，则控制所述业务保护单元进行所述交叉连接操作，将原先在所述出现故障的相邻链路发送的所述业务信号，转换到其他相邻链路发送。

所述业务保护单元采用电交叉器件实现；

所述业务保护单元还用于接收来自客户侧的所述业务预处理单元的电信号，通过交叉连接操作完成业务保护，输出到线路侧的所述业务后处理单元；还用于接收来自线路侧的所述业务预处理单元的电信号，通过交叉连接操作完成业务保护，将需要在本地终结的业务的电信号输出到客户侧的所述业务后处理单元，将其他业务的电信号输出到线路侧的所述业务后处理单元；

客户侧的所述业务预处理单元还用于接收来自客户侧的业务的光信号，进行光电转换；

客户侧的所述业务后处理单元还用于对来自所述业务保护单元的电信号进行电光转换，并向客户侧输出；

线路侧的所述业务预处理单元还用于接收来自线路侧的业务的光信号，进行光电转换和业务解汇聚；

线路侧的所述业务后处理单元还用于对来自所述业务保护单元的电信号进行业务汇聚和电光转换，并向线路侧输出。

当所述业务保护单元采用电交叉器件实现时，可采用背板走线或者电缆连接的方式实现一个节点内不同单元之间的信号传输。

所述业务保护单元采用光交叉器件实现；

线路侧的所述业务预处理单元还用于接收来自线路侧的业务的光信号，进行光电转换和业务解汇聚处理；

客户侧的所述业务后处理单元还用于接收来自线路侧的所述业务预处理单元的电信号，进行电光转换；

所述业务保护单元还用于接收来自客户侧的所述业务后处理单元的光信号，通过交叉连接操作完成业务保护，将需要在本地终结的业务的光信号输出到客户侧，其他业务的光信号输出到客户侧的所述业务预处理单元；所述业务保护单元还用于接收来自客户侧的光信号，通过交叉连接操作完成业务保护，输出到客户侧的所述业务预处理单元；

客户侧的所述业务预处理单元还用于对来自所述业务保护单元的光信号进行光电转换处理；

线路侧的所述业务后处理单元还用于接收来自客户侧的所述业务预处理单元的电信号，进行业务汇聚处理及电光转换后输出到线路侧。

当所述业务保护单元采用光交叉器件实现时，可采用光缆实现一个节点内的不同单元之间的信号传输。

所述业务保护装置被应用于分布式业务模式下的通信网络；

所述分布式业务模式下的通信网络包含子速率复用系统。

所述通信网络中各通信节点中的业务保护装置之间进行业务保护信令通信，实现网络状态信息共享，完成业务保护协作。

所述来自线路侧的业务信号由4个千兆以太网汇聚而成。

本发明还提供了一种光通信网络中的业务保护方法，包含以下步骤：

A业务预处理单元对输入的业务信号进行监测，上报状态信息给控制单元，同时进行光电转换和业务解汇聚；

B控制单元根据所述状态信息判断网络信号传输情况，按照预先设定的业务保护机制，决策业务保护措施，控制业务保护单元对所述业务信号进行交叉连接操作，实现业务保护功能；

C业务后处理单元对经过所述交叉连接操作的业务信号进行业务汇聚和电光转换后输出。

其中，所述业务信号是千兆以太网业务信号或由多路千兆以太网业务汇聚而成的业务信号。

当所述业务保护机制为通道保护机制时，所述步骤B还包含以下子步骤：

在发送端，经过所述交叉连接操作，将所述业务信号在多个通道发送，在接收端，经过所述交叉连接操作，选择接收从多个通道发来的所述业务信号；

当所述业务保护机制为复用段保护机制时，所述步骤B还包含以下子步骤：

当监测到任意一条相邻链路出现故障时，经过所述交叉连接操作，将原先在所述出现故障的相邻链路发送的所述业务信号，转换到其他相邻链路发送。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，采用了空分交叉连接技术实现业务级别的业务保护，每个节点都通过对经过该节点的业务信号的监测，获知网络工作情况，并将客户信号进行汇聚和解汇聚处理，同时根据网络故障情况和设定的业务保护机制对业务信号进行交叉连接操作，实现业务保护，业务保护机制可以根据实际需要设定为通道保护或复用段保护等。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即业务级别的业务保护使得网络中每个节点都能对多种业务进行灵活、高效的业务保护处理，大大节约了网络资源，提高了资源利用率，节省额外补偿器件，降低网络成本；系统能够灵活设定为不同的业务保护机制，提高网络可靠性；网络节点之间的信令通信使得网络状态信息共享和业务保护协作成为可能，提高了业务保护性能，提供了巨大的性能扩展空间。

附图说明

图1是传统的多业务的业务保护方案系统结构示意图；

图2是传统的多通道的业务保护方案系统结构示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的采用电交叉器件实现空分交叉的业务保护装置结构示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的采用通道保护机制下业务保护装置的网络结构及信号流示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的采用复用段保护机制下业务保护装置的网络结构、故障处理过程及信号流示意图；

图6是根据本发明的一个实施例的分布式业务模式网络中采用不同业务保护装置下的网络资源分配情况对比示意图；

图7是根据本发明的一个实施例的采用光交叉器件实现空分交叉的业务保护装置结构示意图；

图8是根据本发明的一个实施例的业务保护方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明给出了一种基于空分交叉连接技术的业务保护装置和方法。通过节点内部的汇聚、解汇聚处理以及空分交叉操作，使得不同业务信号可以在相同通道内传输，可以提高网络资源利用率。同时，业务通道两端节点内的保护机制与交叉连接机制的结合，实现了全网范围内的针对业务的灵活业务保护，大大提高通信网络的可靠性。

在本发明的一个实施例中，针对WDM、DWDM环形网，采用电交叉器件实现了基于空分交叉连接技术的业务保护装置。

图3示出了采用电交叉器件实现的基于空分交叉连接技术的业务保护装置的结构。按照信号流向，分别为业务预处理单元301、业务保护单元303、业务后处理单元302，而控制单元304和其他三个单元连接。其中针对于双向信号处理，在客户侧和线路侧均都有业务预处理单元301和业务后处理单元302，图中为了表示简单，将同一侧的业务预处理单元301和业务后处理单元302画在一起，而实际应用中，往往也将两个单元捆绑在一起。该空分交叉连接装置，在客户侧与多个客户信号相连，在线路侧与光传输网络的多个光传输单元(Optical Transmission Unit，简称“OTU”)相连。这样，客户的上下行信号均经过空分交叉装置处理，即可以将多个业务信号合并在一个波长发送，也能实现从一个经过该节点的网络信号中分解出到达本节点的业务信号并透传其他业务信号。

在每个节点内部，当从客户侧上行到线路侧时，单个客户侧信号经过客户侧的业务预处理单元301光电转换之后，变成电信号输出给业务保护单元303；同时业务预处理单元301同时对客户侧业务信号进行监测，产生状态信息305送给控制单元304；控制单元304根据接收到的状态信息305，以及给定的业务保护机制，产生相应的控制信息306下发给业务保护单元303；业务保护单元303根据接收到的控制信息306对收到的客户侧业务信号进行交叉连接操作，可以输出给多个不同的线路侧业务后处理单元302，产生多个线路信号给相应OUT，在多条通道传输，达到业务保护目的。

同样的，从线路侧的输入的网络信号经过线路侧的业务预处理单元301，解汇聚成多个业务信号，同时对业务信号进行监测，产生状态信息305送给控制单元304，控制单元304根据接收到的状态信息305，确定在本节点终结的业务信号，并判断信号质量以及网络信道故障情况，根据给定的业务保护机制，作出业务保护决策，产生相应的控制信息306下发给业务保护单元303；业务保护单元303对业务信号进行交叉连接操作，输出给客户侧的业务后处理单元302或线路侧的业务后处理单元302进行后续操作，实现业务保护功能。

可见，网络中的不同端之间的业务信号可以在任意节点穿透，结合控制单元中的业务保护机制，即可实现全网范围内针对业务的灵活的业务保护功能。而且，由于空分交叉连接技术使得网络中的不同节点之间的业务信号可以灵活调度，实现不同业务信号的信道共用，比如，两个目的节点不同的业务，在目前业务保护装置下的光网络中，必须由不同的波长通道传输，在各自的节点下行，而在本发明的业务保护装置下，目的节点不同的业务可以汇聚在一个波长通道传输，在各自的目的节点都能进行解汇聚并下行，而互不干扰。这样即可以节省网络资源，提高网络资源利用率，而且可以避免长途组网中信号功率衰落的情况，节省功率补偿器件带来的网络成本。

上述基于空分交叉连接技术的业务保护装置中，各个节点可以自由设置业务保护机制，通过业务预处理单元301完成业务信息采集，通过控制单元304的进行业务保护决策，并由交叉单元303的交叉连接操作完成业务保护操作，最后由业务后处理单元302业务信号上行、下行或透传。

根据不同网络需求设置不同的业务保护机制，可以实现多种业务保护。比如在通道保护机制下，发送节点在交叉连接操作时将上行的单个业务信号发送到多个OTU出口，经过多个通道传输到达目的节点；而目的节点在接收时，根据不同通道传送过来的业务信号的质量，选择接收质量较好的通道，并且收发两端节点可以相互通信调整保护通道路由和工作通道路由。又比如在复用段保护机制下，节点根据网络业务信号传送情况，检测网络中各段链路的通信情况，当检测到环网中某段相连的链路出现故障时，由交叉连接操作完成保护倒换操作，将原故障链路上的业务信号倒换到其他正常链路上进行传输，完成业务保护功能。

在本发明的一个实施例中，采用通道保护机制实现业务保护装置。若采用这种空分交叉功能执行通道保护，将客户侧上载的客户信号经过业务保护单元处理后，同时送给环网中沿两个沿相反方向传输的业务后处理单元，经过不同的路由送到目的节点，由目的节点的业务保护单元根据控制单元的控制信息对业务信号进行交叉连接操作，送给客户侧的业务后处理单元，产生客户侧需要的业务信号。

图4示出了根据本发明的一个实施例的采用通道保护机制下业务保护装置的网络结构及信号流示意图。

图4a中由节点401、402、403、404四个节点组成一个环网，外环沿逆时针方向，内环沿顺时针方向，当节点401的两个客户分别与节点402的两个客户发生通信。在通道保护机制下，发送节点都将业务信号在两个方向的OTU中传送，接收节点则收到两份相同的业务信号。

图4中，从节点401到节点402的两个客户的业务信号分别在节点401的业务保护装置作用下，控制单元控制业务保护单元将业务信号汇聚后在两个通道发送。第一个通道中，业务信号通过OTU 405在内环经节点403发送至节点402，这两个业务信号分别为411、413；当业务信号411、413到达节点402时，由OTU 407接收，经过节点402的业务保护装置的处理，控制单元控制业务保护单元将业务信号分离出来传送给相应的目的节点。同样的，第二个通道中，业务信号通过OTU 406在外环经节点401发送至节点402，这两个业务信号分别为412、414；当业务信号412、414到达节点402时，由OTU 408接收，经过节点402的业务保护装置处理，控制单元控制业务保护单元将业务信号分理出来传送给相应的目的节点。业务信号411、412传送到同一个目的节点，业务信号413、414传送到另一个目的节点。

反之，从节点402返回到节点401的业务信号同样的处理，图4中已示出。在第一个通道，业务信号421、423从OTU 407发出，经节点403到达节点401，由OTU 405分解并传送给相应的目的节点客户；在第二个通道，业务信号422、424从OTU 408发出，节点404到达节点401，由OTU 406分解并传送给相应的目的节点。

图4中用实线示出的是工作通道，用虚线示出的是保护通道。这样业务保护处理下，所有业务信号均经过两个通道发送各自到达目的地，达到通道保护的功能。当网络正常工作时，每个客户选择接收信号质量较好的业务信号。当其中一个通道出现故障时，另一个通道中的业务信号能达到保护业务的目的。比如，当图4中节点403到节点401之间的通信链路出现故障时，左侧的业务信号411、413、421、423均丢失，而右侧的内容完全相同的业务信号412、414、422、424并不受影响，达到业务保护的目的。

在本发明的一个较佳实施例中，业务保护装置是根据线路故障情况实现业务保护功能的，在业务信号正常发送的情况下，只用工作通道发送，当根据业务预处理单元等上报的状态信息判断工作通道出现故障时，则采用保护通道进行发送。这样可以提高网络资源利用率，并且同样达到业务保护目的。

在本发明的另一个实施例中，采用复用段保护机制实现业务保护装置，在网络链路出现故障时，与故障链路相邻的节点的业务保护装置，根据检测到的链路故障情况，进行复用段保护机制下的业务保护处理。将原先传送到故障链路方向的业务信号，转到另一方向继续传输。控制单元控制业务保护单元进行业务保护处理，将本节上载的业务信号均传送到正常工作的链路中传输；而其他节点传送过来的业务信号中，将需要透传到故障链路方向的业务信号分离并进行环回操作，倒换到正常工作的链路中继续传输。由此实现复用段保护在本节点的倒换处理。

图5a示出了根据本发明的一个实施例的采用复用段保护机制下业务保护装置的网络结构及信号流示意图；图5b示出了根据本发明的一个实施例的采用复用段保护机制下业务保护装置的网络故障处理过程及信号流示意图。

在图5a中，给出了一个四节点环网中部分业务的分布情况，从节点501到503的业务信号513，通过OTU直接传送；从节点503返回到节点501的业务信号通过OTU直传送；从节点504到节点503的业务信号543需要经过节点501的透传，达到节点503；从节点503返回到节点504的534也需要经过节点501的透传，到达节点504。注意到，在空分交叉的业务保护装置处理下，业务信号513和543在节点501汇聚在一条通道传输，业务信号531和534在节点503汇聚在一条通道传输，而到达节点501时，分解并下行业务信号531，透传业务信号534。

在图5b中，当节点501和节点503之间的链路出现故障时，故障链路用虚线示出。则与故障链路相连的节点501和节点503的业务保护装置在复用段保护机制下进行业务保护处理。在节点501中，原先在故障链路中传输的业务信号513发送到另一方向，经节点504、502到达目的节点503；而原先需要透传的节点504在内环发送过来的业务信号543，则在控制单元控制下的业务保护单元进行交叉操作，将业务信号543进行环回操作，在外环倒回节点504，经节点504、502可以到达目的节点503。同样的，在节点503中，则将返回的业务信号531、534在内环发送，经节点502，到达节点504，在节点504分解业务信号，下行本节点终结的业务信号534，并透传业务信号531，最终可以到达目的节点501。

可见，采用空分交叉的业务保护装置可以实现客户业务的复用段保护功能，实现灵活的业务级别的保护，对接入的客户业务没有任何要求。而传统的复用段保护功能只能实现最小颗粒为波长级别的保护，带宽利用率很低。

在实际应用中，常常会出现分布式业务模式的网络应用，上述基于空分交叉连接技术的业务保护装置，当应用在分布式业务模式下时，其优点更加显著，带宽利用率比传统的保护方式高很多。在本发明的一个实施例中，采用空分交叉连接技术实现了分布式业务模式下的业务保护。

图6是根据本发明的一个实施例的分布式业务模式网络中采用不同业务保护装置下的网络资源分配情况对比示意图。

图6a示出了一个典型的四节点分布式业务模式的网络模型中，采用传统业务保护装置时的网络资源分配情况。节点601、602、603、604组成环网，四个节点中任意相邻的两个节点之间都存在带宽相同的的客户信号连接，即总共需要四个工作通道，图中用实线示出。在传送业务保护装置下，需要为每个工作通道提供一个保护通道，因此增加四个保护通道，图中用虚线示出。每个通道只要在一条链路上传输就必须采用不同的波长资源。因此，由图中可见，任意一段链路中有四个不同的通道传输，这就决定了这个网络至少需要四个波长资源才能完成业务保护功能，网络资源利用率很低。

图6b示出了根据本发明的一个实施例的在相同的四节点分布式业务模式的网络模型中，采用空分交叉的业务保护装置时的网络资源分配情况。由于空分交叉业务保护装置实现了业务汇聚、解汇聚、透传以及任意交叉操作的功能，使得任意一段链路上可以使用一条波长通道即可完成多种业务通道的汇聚传输。而且采用上述复用段保护机制下的业务保护装置时，不需要额外添加保护通道，各节点的业务保护倒换处理能够灵活地实现业务保护功能。整个网络的保护机制和工作机制浑然一体，图中虚线环所示。可见，采用复用段保护机制下的空分交叉业务保护装置，只需要一个波长资源，且预留各个通道中的与工作通道相同的空余带宽，作为共享保护带宽，就可以保护节点之间的线路故障，网络资源利用率高。

在本发明的一个实施例中，针对在发明《一种子速率复用方法、装置和系统》(专利申请号为：“200410003052.0”)中提供的4个GE信号透明映射进5G线路单元的系统，采用本发明的分布式业务模式下的业务保护装置，就可以实现GE业务的业务保护，大大节省网络资源。

同时，采用空分交叉的业务保护装置，除了可以提高网络资源利用率以外，由于保护业务在每个节点都会进行信号处理操作，因此能够克服传统的工作通路和保护通路经过的路径长度不一致带来的信号劣化，可以避免使用昂贵的光放大器以及其他补偿器件，大大降低网络成本。

在本发明的一个较佳实施例中，全网各个节点通过单独成帧的业务保护信令或者由业务信号帧承载的业务保护信令，进行相互通信，共享全网的状态信息和节点资源，协调处理全网业务的保护机制，高效灵活地完成业务保护功能。同时，节点可以灵活地设定业务保护机制，通过上述业务保护机制各单元的协同工作，完成业务保护功能，同时协调其他节点，完成其他节点业务的业务保护功能，使得全网形成一个统一体。

本发明的关键技术是使用基于空分交叉在客户信号级别实现灵活、高效的业务保护功能，在完成对业务信号的分解之后，至于空分业务保护单元的实现方式可以是多种多样的，比如上述的采用电交叉连接芯片实现，或者也可以采用光交叉连接芯片实现，例如采用光开关、耦合器等分立元件搭建的业务保护单元。

图7示出了在本发明的一个实施例中，采用光交叉连接芯片实现基于空分交叉连接技术的业务保护装置和方法。当采用光交叉器件实现业务级别的空分交叉时，必须先将线路侧的多个业务信号汇聚的光信号分解为单个业务的光信号，然后在这些光信号与客户光信号之间直接进行空分交叉操作。于是，在线路测必须先完成光信号的分解汇聚，在本发明的该实施例中，先采用第一层业务预处理或后处理单元进行光电转换和电信号分解或汇聚，然后将分解或汇聚后的电信号，通过第二层业务预处理或后处理单元完成电光转换，得到光信号。

在图7中，业务保护装置由业务保护单元以及内外两层业务预处理、后处理单元组成。客户侧信号1～n送给光业务保护单元，直接对光层客户信号进行交叉连接操作，输出交叉后的客户光信号再送给内层的业务后处理单元，进行光电转换，变换为客户电信号，然后将相同方向的多个客户电信号汇聚到外层的单个业务后处理单元，通过该业务后处理单元的电光转换，在OTU上发送。同理，输入的线路侧信号经过外层的业务预处理单元的电光转换处理，转换为电信号，并分解为多个业务电信号，然后分别将每个业务电信号各自传送给内层的一个业务预处理单元，经过电光转换，传送给光业务保护单元，交叉操作之后，将需要下行的客户信号传给相应客户，需要透传的则返回给内层业务后处理单元，经过光电转换后与上述上行的客户电信号一起汇聚到外层业务后处理单元，并经电光转换在OTU发送。

在上述业务保护过程中，业务预处理、后处理单元对业务信号进行检测，并上报状态信息给控制单元，控制单元根据收到的业务状态信息判断网络链路工作情况，并向业务保护单元下发相应的控制信息。业务保护单元根据接收到的控制信息，进行相应交叉操作。光交叉连接操作与电交叉连接操作方法类似，不同的地方在于直接交叉操作的信号为光信号。在本发明的一个实施例中，直接采用光纤实现光交叉连接操作中不同单元之间的信号连接。

熟悉本领域的技术人员可以理解，上述业务保护装置中所采用的空分交叉连接技术，除了电交叉器件和光交叉器件，还可以根据系统需要采用其他任何方法实现，同样能完成发明目的，而不影响本发明的实质和范围。

最后，图8示出了根据本发明的一个实施例的业务保护方法流程图。

在步骤801中，业务预处理单元对业务信号进行监测，上报状态信息给控制单元，同时完成对业务信号的预处理操作。

接着进入步骤802，控制单元根据上报的状态信息判断网络各通道的信号传输情况，按照设定的业务保护机制，决策业务保护措施，并下发相应的控制信息给业务保护单元。

接着进入步骤803，交叉连接模块根据控制信息对预处理之后的业务信号进行交叉连接操作，实现业务保护功能。比如，对预处理后的客户侧上行的业务信号和线路侧分解后的业务信号进行交叉连接操作，并传送给相应业务后处理单元。而将需要下行的线路侧业务信号传送给客户侧业务后处理单元；将需要客户侧需要上行的业务信号和线路侧需要透传的业务信号，汇聚到相应业务后处理单元。当在故障出现的情况下，做相应的改变。

如前所述，在通道保护机制下，发送端将上行的业务信号分别在交叉连接到多个单元在多条通道进行发送，在接收端则根据信号质量进行选收。

在复用段保护下，则根据网络故障情况进行转发、倒换等处理，每个节点的业务保护装置一旦发现相邻的链路出现故障时，即启动业务保护流程，在业务保护流程中，业务保护单元在控制单元的控制下，将在正常工作情况下发往故障链路的本节点上行的业务信号和需要透传的其他节点的业务信号，改发到正常链路，以保护网络中业务信号。

接着进入步骤804，业务后处理单元对交叉后的业务信号进行后处理。

熟悉本领域的技术人员可以理解，上述业务保护装置中，除了所述通道保护机制和复用段保护机制，还可以根据实际网络需求，设定其他合适的业务保护机制，实现业务保护，也能完成发明目的，而不影响本发明的实质和范围。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，包含业务保护单元、控制单元、多个业务预处理单元和业务后处理单元，其中，

所述业务预处理单元用于对业务信号进行监测，并将监测到的状态信息上报给所述控制单元，同时通过预处理操作将来自线路侧的所述业务信号分解为多个独立业务；

所述控制单元根据所述状态信息判断网络信号传输情况，按照预先设定的业务保护机制决策业务保护措施，并下发相应的控制信息给所述业务保护单元；

所述业务保护单元根据所述控制信息对所述独立业务进行交叉连接操作，在业务级别上实现所述业务保护措施；

所述业务后处理单元用于对经过所述交叉连接操作的所述业务信号通过后处理操作转换为可供输出的信号。

2.根据权利要求1所述的光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，所述独立业务是千兆以太网业务。

3.根据权利要求2所述的光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，所述预处理包含光电转换和业务解汇聚中的一种或其组合，所述后处理包含业务汇聚和电光转换中的一种或其组合。

4.根据权利要求3所述的光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，所述业务保护机制是通道保护机制；

在所述通信网络的发送端节点中的所述控制单元还用于当本节点的所述业务信号上行时，控制所述业务保护单元进行所述交叉连接操作，在多个通道发送；

在所述通信网络的接收端节点中的所述控制单元还用于根据所述状态信息，控制所述业务保护单元进行所述交叉连接操作，选择接收从多个通道发来的所述业务信号。

5.根据权利要求3所述的光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，所述业务保护机制为复用段保护机制；

所述控制单元还用于根据所述状态信息判断与本节点相邻的链路是否出现故障；如果任意一条相邻链路出现故障，则控制所述业务保护单元进行所述交叉连接操作，将原先在所述出现故障的相邻链路发送的所述业务信号，转换到其他相邻链路发送。

6.根据权利要求1至5中任意一条所述的光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，所述业务保护单元采用电交叉器件实现；

所述业务保护单元还用于接收来自客户侧的所述业务预处理单元的电信号，通过交叉连接操作完成业务保护，输出到线路侧的所述业务后处理单元；还用于接收来自线路侧的所述业务预处理单元的电信号，通过交叉连接操作完成业务保护，将需要在本地终结的业务的电信号输出到客户侧的所述业务后处理单元，将其他业务的电信号输出到线路侧的所述业务后处理单元；

客户侧的所述业务预处理单元还用于接收来自客户侧的业务的光信号，进行光电转换；

客户侧的所述业务后处理单元还用于对来自所述业务保护单元的电信号进行电光转换，并向客户侧输出；

线路侧的所述业务预处理单元还用于接收来自线路侧的业务的光信号，进行光电转换和业务解汇聚；

线路侧的所述业务后处理单元还用于对来自所述业务保护单元的电信号进行业务汇聚和电光转换，并向线路侧输出。

7.根据权利要求6所述的光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，当所述业务保护单元采用电交叉器件实现时，可采用背板走线或者电缆连接的方式实现一个节点内不同单元之间的信号传输。

8.根据权利要求1至5中任意一条所述的光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，所述业务保护单元采用光交叉器件实现；

线路侧的所述业务预处理单元还用于接收来自线路侧的业务的光信号，进行光电转换和业务解汇聚处理；

客户侧的所述业务后处理单元还用于接收来自线路侧的所述业务预处理单元的电信号，进行电光转换；

所述业务保护单元还用于接收来自客户侧的所述业务后处理单元的光信号，通过交叉连接操作完成业务保护，将需要在本地终结的业务的光信号输出到客户侧，其他业务的光信号输出到客户侧的所述业务预处理单元；所述业务保护单元还用于接收来自客户侧的光信号，通过交叉连接操作完成业务保护，输出到客户侧的所述业务预处理单元；

客户侧的所述业务预处理单元还用于对来自所述业务保护单元的光信号进行光电转换处理；

线路侧的所述业务后处理单元还用于接收来自客户侧的所述业务预处理单元的电信号，进行业务汇聚处理及电光转换后输出到线路侧。

9.根据权利要求8所述的光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，当所述业务保护单元采用光交叉器件实现时，可采用光缆实现一个节点内的不同单元之间的信号传输。

10.根据权利要求2所述的光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，所述业务保护装置被应用于分布式业务模式下的通信网络；

所述分布式业务模式下的通信网络包含子速率复用系统。

11.根据权利要求1至5中任意一条所述的光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，所述通信网络中各通信节点中的业务保护装置之间进行业务保护信令通信，实现网络状态信息共享，完成业务保护协作。

12.根据权利要求1至5中任意一条所述的光通信网络中的业务保护装置，其特征在于，所述来自线路侧的业务信号由4个千兆以太网汇聚而成。

13.一种光通信网络中的业务保护方法，其特征在于，包含以下步骤：

A业务预处理单元对输入的业务信号进行监测，上报状态信息给控制单元，同时进行光电转换和业务解汇聚；

B控制单元根据所述状态信息判断网络信号传输情况，按照预先设定的业务保护机制，决策业务保护措施，控制业务保护单元对所述业务信号进行交叉连接操作，实现业务保护功能；

C业务后处理单元对经过所述交叉连接操作的业务信号进行业务汇聚和电光转换后输出。

14.根据权利要求13所述的光通信网络中的业务保护方法，其特征在于，所述业务信号是千兆以太网业务信号或由多路千兆以太网业务汇聚而成的业务信号。

15.根据权利要求14所述的光通信网络中的业务保护方法，其特征在于，当所述业务保护机制为通道保护机制时，所述步骤B还包含以下子步骤：

在发送端，经过所述交叉连接操作，将所述业务信号在多个通道发送，在接收端，经过所述交叉连接操作，选择接收从多个通道发来的所述业务信号；

当所述业务保护机制为复用段保护机制时，所述步骤B还包含以下子步骤：

当监测到任意一条相邻链路出现故障时，经过所述交叉连接操作，将原先在所述出现故障的相邻链路发送的所述业务信号，转换到其他相邻链路发送。

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