CN1734994A - 一种采用ip通讯方式的保护倒换协议的实现装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种采用IP通讯方式的保护倒换协议的实现装置及其方法,其装置包括一主光业务波长处理模块,以及至少一滤波镜,对输入/输出所述主光业务波长处理模块的主光波长组进行合分波处理,以及一IP交换器,通讯连接所述至少一滤波器,将APS信令与监控波长进行转换,通过所述滤波器合分波后输入或输出;所述IP交换器以APS信令与一APS控制系统进行通讯连接。本发明的装置和方法采用IP包通讯方式的系统不仅具备快速可靠的网络通讯性能,而且可以实现对APS信令内容的扩充,以支持多个保护组设置的应用;并有效解决了原有保护倒换协议在IP信令通讯网络环境下带来的信令方向识别问题、多保护组支持问题以及多保护组并发带来的通讯风险问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种光传输网OTN(Optical Transport Network)中采用IP通讯方式的保护倒换协议的实现装置及其方法,特别涉及采用波分复用WDM(Wave Division Multiplexing)技术的环型光传输网中的保护倒换协议的实现装置及其方法。
背景技术
在目前的光纤传输网络中,自动保护倒换即APS(Automatic ProtectionSwitching),作为网络自愈体系的重要手段,其实现方法和技术也处于不断发展完善的过程中。国际电信联盟ITU-T有关电信标准方面的分支机构(International Telecommunication Union Telecommunication StandardizationSector)的G.841号建议《SDH网络保护体系结构的类型和特性》主要针对SDH光网络的自动保护倒换功能做出了具体的建议,建议中对1+1保护、1∶1保护、复用段共享环保护的原理和实现方法做了详细描述。截至目前国际上有关WDM光网络的保护倒换协议和标准还没有加以制定,很多通讯厂家都采用沿用G.841协议标准的原理的实现方式。
在光网络中APS过程主要是通过网络节点之间APS信令的应答来实现的。在SDH网络中,APS信令是通过SDH帧开销字节来进行传递的。在WDM光网络中,APS信令是通过独立于主光通道(用于传送业务,包含多个波长)的监控通道(用于传送控制信息,采用独立于主光频带的波长)来进行节点间传递的,具体的通讯实现方式一般采用脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation)方式。PCM方式的基本实现方法是在通过指定帧时隙专门用于APS信令的传送,APS信令包括K1和K2字节,其格式如表1和表2所示,这种方式的主要局限性在于APS信令的内容不能扩充,不能同时为多个保护提供信令传递。
APS请求命令码(1-4位) | 目的地址ID(5-8位) |
表1K1字节结构定义
源地址ID(1-4位) | 信令长/短径(6位) | APS状态(6-8位) |
表2 K2字节结构定义
光网络节点之间的APS信令通讯方式由基于SDH帧开销状态变化的方式转变为基于IP包中断的方式,直接沿用目前的APS协议标准(如ITU-T的G.841、G.842、G.gps等有关协议标准)就不能有效实现光传输网络的APS处理过程。由于IP数据传送中动态选路的特点,APS协议算法所需要的信令方向信息就不能直接获得,此外在同时触发多个保护设置的情况下,协议信令应答过程中信令报文数量的线性增加会导致潜在的通讯风险。
发明内容
本发明的目的在于针对采用IP通讯方式下保护倒换协议的实现问题,提出一种采用IP通讯方式的保护倒换协议的实现装置及其方法。
本发明所提出的所述采用IP通讯方式下保护倒换协议、进行APS信令传递的系统装置,主要用来实现环型光网络的保护倒换协议。
本发明所提出的采用IP通讯方式下保护倒换协议的实现方法,在能够兼容原有APS协议标准的基础上,通过对APS信令进行基于IP包方式的扩展定义,有效实现1+1保护、1∶1保护、复用段共享环保护以及通道共享环保护等类型的保护倒换协议。
本发明的技术方案如下:一种采用IP通讯方式的保护倒换协议的实现装置,其包括一主光业务波长处理模块,以及至少一滤波镜,对输入/输出所述主光业务波长处理模块的主光波长组进行合分波复用处理,其中所述装置还设置有一IP交换器,通讯连接所述至少一滤波器,将APS信令与监控波长进行转换,通过所述滤波器合分波复用后输入或输出;所述IP交换器以APS信令与一APS控制系统进行通讯连接。
所述的实现装置,其中,所述APS控制系统还包括一APS控制器分别与所述IP交换器通讯连接、以及一APS告警检测模块和一APS倒换执行模块通讯连接;所述APS告警检测模块用于在网络发生故障时提供APS协议自动触发所需要的告警指示信号,所述APS倒换执行模块,用于根据APS协议的计算结果实现相应的光开关动作;当所述APS告警检测模块检测到线路故障或收到外部APS命令,当前节点就发起一个保护倒换协议处理过程。
所述的实现装置,其中,所述APS信令格式的定义是在原有字节定义内容的基础上增加了保护组ID标识字段,以支持系统多个保护组设置下的任意保护组触发模式;信令方向标识字段,用来作为信令接收节点判断信令来向的辅助依据;保护组绑定标识,用来标识多保护组同时触发时涉及的保护组情况;多播过滤标识,以过滤多播发送导致的多余接收报文。
所述的一种采用IP通讯方式的保护倒换协议的实现方法,其基本步骤为:
a)将APS控制程序下载到传输系统的所述APS控制器内;
b)通过网管进行APS保护组的组网配置,将保护组信息作为保护配置信息下载并存储到所述APS控制器的数据库中;
c)当某一方向光纤发生故障或收到APS外部命令触发时,网络节点之间开始通过APS信令进行协议应答,由至少一滤波镜对主光波长组与监控波长进行合分波复用处理,并由一IP交换器对APS信令与监控波长进行转换,由一APS控制系统对所述APS信令进行处理。
所述的方法,其中,所述网络节点对APS信令的协议应答包括:收到APS信令的IP包后,通过解析信令中的长/短径字段和信令方向标识字段计算得到该信令的来向,通过信令中的保护组标识和保护组绑定标识解析出信令对应的保护组,信令的内容通过保护倒换协议算法处理,将得到的输出信令再以IP包的形式发送出去,将本节点需要执行的倒换动作以命令的形式发送到APS倒换执行模块,APS信令通过在网络节点之间相互应答直至稳定后,节点获得新的状态值,同时触发相应的倒换动作。
所述的方法,其中,所述信令来向的获取方法如下:
c1)如果接收到的APS信令的长/短径标识为短径,信令方向标识为左侧,那么该信令的来向为右侧;
c2)如果接收到的APS信令的长/短径标识为短径,信令方向标识为右侧,那么该信令的来向为左侧;
c3)如果接收到的APS信令的长/短径标识为长径,信令方向标识为左侧,那么该信令的来向为左侧;
c4)如果接收到的APS信令的长/短径标识为长径,信令方向标识为右侧,那么该信令的来向为右侧。
所述的方法,其中,所述保护组为一节点内某一设定保护的自身属性、涉及单板的地址和端口、网络拓扑结构信息、被保护业务信息等的逻辑集合。
本发明所提供的一种采用IP通讯方式的保护倒换协议的实现装置及其方法,其具有以下优点:
(1)针对环型光网络的保护倒换,设计了一种采用IP通讯方式进行APS信令传递的系统装置,该采用IP包通讯方式的系统不仅具备快速可靠的网络通讯性能,而且可以实现对APS信令内容的扩充,以支持多个保护组设置的应用。
(2)本发明提出一种采用IP通讯方式下的保护倒换协议的实现方法,通过对ITU-T标准规定的APS信令的格式进行扩展以及在信令收发时增加相应的协议处理,有效解决了原有保护倒换协议在IP信令通讯网络环境下带来的信令方向识别问题、多保护组支持问题以及多保护组并发带来的通讯风险问题。
附图说明
图1为本发明的一种采用IP通讯方式的保护倒换协议的APS节点装置逻辑结构图;
图2为本发明的一个包括4个APS节点的两纤双向环型光网络系统中IP信令传递的网络示意图;
图3为本发明的两纤双向环型光网络中实现方法的过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体技术实施方案作详细的描述。
本发明的一种采用IP通讯方式的保护倒换协议的实现装置中,采用IP信令传递的方式的节点装置的逻辑结构如图1所示,节点两侧进入的光信号通过滤波器110分成主光波长组和监控波长两部分,其中主光波长组承载网络业务数据,进入主光业务波长处理模块120进行合分波处理;监控波长承载APS信令数据,经过IP交换器130处理得到APS信令报文,并发送至APS控制系统,所述APS控制系统包括一APS控制器140,一APS告警检测模块160和一APS倒换执行模块150,所述APS告警检测模块160用于在网络发生故障时提供APS协议自动触发所需要的告警指示信号,所述APS倒换执行模块150,用于根据APS协议的计算结果实现相应的光开关动作。主光业务波长处理模块120的输出光信号和APS控制器140通过IP交换器130输出的承载APS信令的光信号通过滤波器合波复用后分别向两侧输出。
本发明的采用IP通讯方式的保护倒换协议实现方法的基本过程为:
首先将APS控制程序下载到传输系统的所述APS控制器140内,在该软件的设计中,对ITU-T协议中规定的APS信令,对其K1、K2字节的格式进行扩展,扩展后的格式如表3所示。
信令字段名称 | 数据类型(字节) | 说明 |
保护组标识 | 4 | 标识不同的保护组,取值范围为1-32 |
APS请求命令码 | 2 | 对应K1字节的定义 |
目的地址ID | 2 | 对应K1字节的定义 |
源地址ID | 2 | 对应K2字节的定义 |
信令长/短径 | 2 | 对应K2字节的定义 |
APS状态 | 2 | 对应K2字节的定义 |
信令方向标识 | 2 | 用来辅助判定APS信令的接收方向,与保护倒换协议触发源的方向相关 |
保护组绑定标识 | 4 | 标识多保护组同触发源情形时涉及的多保护组信息 |
多播过滤标识 | 2 | 过滤多播发送导致的多余发送报文 |
表3IP通讯方式APS信令扩展结构定义
通过将表3同表1、表2的比较可以看出,本发明提出的APS信令格式的定义是在原有K1,K2字节定义内容的基础上:
增加了保护组ID标识字段,以支持系统多个保护组设置下的任意保护组触发模式;
增加了信令方向标识字段,用来作为信令接收节点判断信令来向的辅助依据;
增加了保护组绑定标识,用来标识多保护组同时触发时涉及的保护组情况,例如按照位由低到高的顺序分别标识保护组标识为1-32的保护组,对应位取值为1表示被绑定,0表示未被绑定,抑制多保护组同时触发情况所引发的信令报文数量线性增加的问题;
增加了多播过滤标识,以过滤多播发送导致的多余接收报文。
扩充信令内容的同时,也对原有K字节信令格式中相应内容的数据类型做了由位(bit)到字节(byte)的扩展,使信令可以携带更多内容。
其次,通过网管进行APS保护组的组网配置。将保护组信息作为保护配置信息下载并存储到APS控制器单板的数据库中。所述保护组的含义是指一节点内某一设定保护的自身属性、涉及单板的地址和端口、网络拓扑结构信息、被保护业务信息等的逻辑集合。
然后,依照ITU-T协议的规定,正常情况下网络中每个节点的状态都是空闲态。当某一方向上光纤发生故障或收到APS外部命令触发时,依照保护倒换协议的处理原理,网络节点之间开始通过APS信令进行协议应答,当某一节点收到某一APS信令的IP包后,通过解析信令中的长/短径字段和信令方向标识字段计算得到该信令的来向,通过信令中的保护组标识和保护组绑定标识解析出信令对应的保护组,信令的内容通过保护倒换协议算法处理,将得到的输出信令再以IP包的形式发送出去,将本节点需要执行的倒换动作以命令的形式发送到APS倒换执行模块150单板。APS信令通过在网络节点之间相互应答直至稳定后,节点获得新的状态值,同时触发相应的倒换动作。
如图2所示描述的包括四个节点的两纤双向环型WDM光网络中,每个APS节点的APS控制器通过节点内部的IP交换器单板实现同相邻节点的APS信令传递,不同节点的IP交换器之间采用IP通讯方式,通讯的物理载体为节点间相连接的光纤。
在对环型光网络节点的APS控制器单板完成下载保护倒换协议处理程序和保护组信息配置后,APS控制系统即可启用。
根据协议规定,在网络没有发生故障时,且网管没有下达任何APS外部命令的情况下,每个节点的APS控制器的状态都是空闲状态,各个节点之间没有任何的APS信令传递。
当某一时刻某一节点检测到线路故障或收到外部APS命令,当前节点就会发起一个保护倒换协议处理过程,协议处理过程主要通过APS信令应答的形式实现。在APS信令收发应答的处理过程中,基于兼容原有的APS协议标准的原则,信令报文中沿用原有协议标准规定的内容以及相应的处理算法保持不变,所以下面主要描述本发明新增报文内容的处理。
下面结合图3对本发明的该保护倒换协议过程的处理进行详细描述。
对于网络中存在多个保护组设置的情况,当某一时刻仅仅触发其中的某个保护组时,比如APS外部命令触发,各个接收节点通过接收报文中的保护组标识信息即可识别信令报文对应的保护组,实现多保护组设置情况下的保护组独立触发模式。
在如图3所示的光网络中,节点A、B之间的跨段1发生线路故障。对于A节点来说,检测到左侧发生线路故障,A节点立即向故障跨段对端节点B分别发送短径和长径的APS信令,其中由于长径信令需要发送到A、B之间长径包含的中间节点H、G、F、E、D、C,采用多播的发送方式,而短径信令只需要B节点接收,采用单播的发送方式(基于通讯效率等的考虑,也可采用多播方式,但需要设置信令中的多播过滤标识)。如果信令内容仅限于原有协议规定的K字节格式,那么B节点和其它中间节点在收到A发出的信令时不能直接判定信令的来向,通过在信令中增加信令方向标识信息,可以很简单地解决这个困难。
在信令发出的节点,信令方向标识的生成规则如下:如果APS触发消息来自节点左侧,那么信令方向标识设置为左侧,比如用1表示;如果APS触发消息来自节点右侧,那么信令方向标识设置为右侧,比如用2表示。
在信令接收节点,信令方向的获取方法如下:
(1)如果接收到的APS信令的长/短径标识为短径,信令方向标识为左侧,那么该信令的来向为右侧;
(2)如果接收到的APS信令的长/短径标识为短径,信令方向标识为右侧,那么该信令的来向为左侧;
(3)如果接收到的APS信令的长/短径标识为长径,信令方向标识为左侧,那么该信令的来向为左侧;
(4)如果接收到的APS信令的长/短径标识为长径,信令方向标识为右侧,那么该信令的来向为右侧。
对于图3的例子来说,A节点发送长/短径信令的信令方向标识均应设置为左侧。在信令接收节点,按照上面的规则,接收到的短径信令来自接收节点右侧,接受到的长径信令来自接收节点左侧。
对于短径信令采用多播方式的情况来说,在信令发出节点,信令过滤标识的值设置为过滤使能状态,比如用1表示。对于长径采用多播方式的情况来说,在信令发出节点,信令过滤标识的值设置为过滤非使能状态,比如用0表示。在信令接收节点,对多余信令消息的过滤实现方法为:
(1)如果接收到的APS信令中信令过滤标识的值设置为非使能状态,那么接收到的APS信令不需要过滤,为节点应该接收的信令报文;
(2)如果接收到的APS信令中信令过滤标识的值设置为使能状态,且信令中的目的地址ID等于当前节点ID,那么该报文为应接收的信令报文;
(3)如果接收到的APS信令中信令过滤标识的值设置为使能状态,且信令中的目的地址ID不等于当前节点ID,那么该报文为应过滤的信令报文。
对于图3的例子来说,A节点发向B节点的短径信令的信令过滤标识的值应设置为过滤使能状态,在中间节点接收到该信令报文后会根据信令中的目的地址ID不等于自身的节点ID来实现对信令报文的过滤。
对于同时设置多个保护组的光网络来说,当某一APS触发源同时触发多个保护组,多个保护组并发时需要的信令报文数目会随着保护组的数目而线性增加,此时对信令应答的效率以及信令报文传递的可靠性都会造成潜在的通讯风险。据此采用在信令报文中扩展了保护组绑定标识信息字段加以来有效解决该问题。
对于图3所示的情况,当A节点左侧跨段的线路故障同时触发了A节点的多个保护组时,A节点不采用针对每个保护组逐一发送信令的方式,而是将被触发的保护组中涉及网络节点拓扑一致的保护组归并起来,将多组信令合并为统一的一组信令加以发送,此时信令的保护组标识字段填写为不同于任何保护组标识的特殊值,如0xFFFFFFFF,再在信令的保护组绑定标识字段进行按bit进行设置,设置方法例如:从第1bit位开始至第32bit位依次标识保护组ID位1-32的保护组的被绑定情况,对应bit位值为1表示对应的保护组被绑定包含在信令中,对应bit位值为0表示对应的保护组不被绑定包含在信令中。
在信令接收节点收到节点信令的时候,可以首先通过信令报文中的保护组标识字段的值来判断出该信令是否为多保护组绑定信令,如果是多保护组绑定信令,则根据信令报文中保护组绑定标识字段的值进行解析,在接收节点将一条多保护组绑定报文解析为与所绑定保护组ID对应的多条信令报文,然后根据协议规则分别处理,在信令输出时恢复多保护组绑定的信令形式。这样就有效抑制了多保护组同时触发情形下的信令报文的线性增加,保证了网络保护倒换协议的处理效率和可靠性。
应当理解的是,上述对本发明的具体实施方案的描述过于具体,不能因此而对本发明的请求保护范围加以限制,本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1、一种采用IP通讯方式的保护倒换协议的实现装置,其包括一主光业务波长处理模块,以及至少一滤波镜,对输入/输出所述主光业务波长处理模块的主光波长组进行合分波复用处理,其特征在于,所述装置还设置有一IP交换器,通讯连接所述至少一滤波器,将APS信令与监控波长进行转换,通过所述滤波器合分波复用后输入或输出;所述IP交换器以APS信令与一APS控制系统进行通讯连接。
2、根据权利要求1所述的实现装置,其特征在于,所述APS控制系统还包括一APS控制器分别与所述IP交换器通讯连接、以及一APS告警检测模块和一APS倒换执行模块通讯连接;所述APS告警检测模块用于在网络发生故障时提供APS协议自动触发所需要的告警指示信号,所述APS倒换执行模块,用于根据APS协议的计算结果实现相应的光开关动作;当所述APS检测器检测到线路故障或收到外部APS命令,当前节点就发起一个保护倒换协议处理过程。
3、根据权利要求2所述的实现装置,其特征在于,所述APS信令格式的定义是在原有字节定义内容的基础上增加了保护组ID标识字段,以支持系统多个保护组设置下的任意保护组触发模式;信令方向标识字段,用来作为信令接收节点判断信令来向的辅助依据;保护组绑定标识,用来标识多保护组同时触发时涉及的保护组情况;多播过滤标识,以过滤多播发送导致的多余接收报文。
4、根据权利要求1所述的一种采用IP通讯方式的保护倒换协议的实现方法,其基本步骤为:
a)将APS控制程序下载到传输系统的所述APS控制器内;
b)通过网管进行APS保护组的组网配置,将保护组信息作为保护配置信息下载并存储到所述APS控制器的数据库中;
c)当某一方向光纤发生故障或收到APS外部命令触发时,网络节点之间开始通过APS信令进行协议应答,由至少一滤波镜对主光波长组与监控波长进行合分波复用处理,并由一IP交换器对APS信令与监控波长进行转换,由一APS控制系统对所述APS信令进行处理。
5、根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述网络节点对APS信令的协议应答包括:收到APS信令的IP包后,通过解析信令中的长/短径字段和信令方向标识字段计算得到该信令的来向,通过信令中的保护组标识和保护组绑定标识解析出信令对应的保护组,信令的内容通过保护倒换协议算法处理,将得到的输出信令再以IP包的形式发送出去,将本节点需要执行的倒换动作以命令的形式发送到APS执行器,APS信令通过在网络节点之间相互应答直至稳定后,节点获得新的状态值,同时触发相应的倒换动作。
6、根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述信令来向的获取方法如下:
c1)如果接收到的APS信令的长/短径标识为短径,信令方向标识为左侧,那么该信令的来向为右侧;
c2)如果接收到的APS信令的长/短径标识为短径,信令方向标识为右侧,那么该信令的来向为左侧;
c3)如果接收到的APS信令的长/短径标识为长径,信令方向标识为左侧,那么该信令的来向为左侧;
c4)如果接收到的APS信令的长/短径标识为长径,信令方向标识为右侧,那么该信令的来向为右侧。
7、根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述保护组为一节点内某一设定保护的自身属性、涉及单板的地址和端口、网络拓扑结构信息、被保护业务信息等的逻辑集合。
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