CN1848709B - 实现保护倒换的无源光网络系统及保护倒换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现保护倒换的无源光网络系统及保护倒换方法，包括：由OLT和无源交接节点组成的环网，及连接在交接节点上的ONU支路；OLT中设置有两套光发送接收模块；交接节点中设置有2×2耦合器和2×N耦合器，2×2耦合器的一对端口1、3与所述环网连接，另一对端口2、4与2×N耦合器的端口5、6连接，2×N耦合器其余N个端口与ONU连接；正常工作时，OLT的光发送接收模块只有一套工作，光发送模块发送下行光信号到环网光纤，通过无源交接节点分离出一部分光信号到ONU；ONU发送的上行光信号通过交接节点发送到OLT光接收模块；发生故障时，两套光发送接收模块进行倒换。本发明可与接入网领域的光缆网络布局相匹配，并提高网络的生存性。

Description

实现保护倒换的无源光网络系统及保护倒换方法

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别是指一种能够实现保护倒换的无源光网络系统及基于该系统的保护倒换方法。

背景技术

目前，在城市接入光网络的规划中，一般采用的光缆敷设方式参见图1所示，图中粗实线表示城域环网上的光缆，细实线表示接入主干环的光缆，点划线表示接入链型光缆，虚线表示接入分支光缆。在城域环网上安置有源的分局机房，从分局机房往用户方向按道路成环形布设光缆，在沿途安置几个无源的光交接箱。通常情况下，环形布设的光缆中，包括贯穿各交接箱的光缆并构成环形，称之为接入主干光缆环；也可包括从分局到每个交接箱的光缆，可供点对点设备使用，称之为链型光缆。从光交接箱进一步往用户方向，则通过布设一定数量的分支光缆到达用户区，且一般为单路由。

在这种光缆网的规划部署下，主要有两种组网方式：对于生存性要求很高的银行等高端客户，可以利用同步数字体系(SDH，Synchronous Digital Hierarchy)/多业务传送平台(MSTP，Multi-Service Transport Platform)设备及接入主干光缆环组成独享的环网，从光交接箱利用分支光缆连接到银行分支机构，实际的光纤连接会在每个交接箱到银行间形成类似盲肠的光纤回路。这种组网方式的缺点，一是有源的SDH/MSTP设备节点的故障会引起整个网络的保护倒换；二是连接各节点到光交接箱的盲肠式分支光缆一般为单路由，容易发生某节点两方向分支光缆同时故障的情况，对于环网来说即是两点故障，一般此时不能保护环上全部业务，导致生存性下降。对于其他专线用户，主要使用星网或点对点的准同步数字体系(PDH，Plesiochronous Digital Hierachy)设备，利用环型光缆中的链型光缆和每个交接箱的分支光缆接入。这种组网方式的缺点是每个专线用户到分局机房需要分别配置链型光缆，占用大量的接入光缆资源；专线用户不采用环型的光缆保护，难以保证较高的生存性。

利用无源光网络(PON，Passive Optical network)组网可以克服上述的有源节点故障影响整个环上设备和专线用户占用大量接入的环型光缆资源等问题。PON系统为无源光网络，通过光分配网络(ODN，Optical Distribution Network)将光纤线路终端(OLT，Optical Line Terminal)和光网络单元(ONU，Optical Net Unit)连接起来，拓扑结构是点到多点的形式，OLT到光分/合路器，即耦合器之间的主干光纤可以共享，到用户分布密集处再通过光耦合器进行光功率的分合路后通过分支光缆连接至各用户节点。目前常见的PON组网方式主要包括树型、总线型和环型。在ITU-T G.983.1的附录和ITU-TG.983.5中建议了宽带PON中基于端口冗余的线路保护方法，对于树型、总线型结构的线路保护来说，一般为单路由保护，容易发生工作线路和保护线路同时故障的情况。相比之下，环型结构的保护由于工作线路和保护线路不同路由，可以大大减少两条线路同时故障导致的网络生存性下降。但是目前所谓的PON的环型组网方式实际上也只是将网络中的多个ONU链型串接起来，物理结构上类似环型，在拓扑结构上与总线型没有本质区别，因此不具备环型组网结构的较高生存性优势。

在专利申请号02159583.6，名称为“以太网无源光网络系统中弹性保护倒换的方法和设备”的专利申请中提出一种弹性保护倒换方案。参见图2所示，其中每个有保护要求的ONU经过两条不同路由与OLT相接，构成两个相互保护的PON链路。但是这种保护倒换方法要求分支光缆双路由，这就要求为每个ONU提供两套不同路由的分支光缆，对于用户节点数量多的接入网环境来说成本较高。并且在实际的接入网规划中，交接箱到ONU的分支光缆通常设置为单路由，若在实际中应用必须对现有网络进行大规模的改造，成本很高；否则，若仅在现有ONU与OLT之间的光缆路径上增加一条分支光缆，则很容易造成有保护要求的ONU的两条支路光纤同时发生故障的情况，无法真正实现对ONU支路的保护倒换。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种能够实现保护倒换的无源光网络系统，能够提供网络故障时的保护倒换，提高网络的生存性，并与接入网领域的光缆网络布局相匹配。

一种实现保护倒换的无源光网络系统，该系统包括：

由OLT和无源交接节点通过光纤线路组成的环网，以及连接在无源交接节点上的ONU支路，

所述OLT中设置有两套光发送和光接收模块，分别通过光口与环网光纤连接，用于环网两个方向的光信号发送和接收；且，所述OLT和ONU的光发送模块中设置有隔离器，用于阻止光信号反向进入光发送模块；

正常工作时，所述OLT只有一套光发送接收模块处于工作状态；处于工作状态的光发送模块和/或光接收模块出现故障时，倒换到另一个光发送和/或接收模块；环网链路出现故障时，两套光发送接收模块同时工作；

所述ONU支路上的ONU中设置有光发送接收模块通过光口与所述ONU支路的光纤连接，用于光信号的发送和接收；

所述无源交接节点中设置有2×2耦合器和2×N耦合器，2×2耦合器的一对端口1、3与所述环网连接，另一对端口2、4与2×N耦合器的端口5、6连接，2×N耦合器其余的N个端口用于与ONU支路连接，其中N大于等于连接在该无源交接节点上的ONU支路的数量；所述2×2耦合器用于从环网上分离一部分功率的下行光信号发送至所述2×N耦合器，2×N耦合器将该部分下行光信号按一定功率比例分别发送到所连的每个ONU支路；ONU支路发来的上行光信号通过2×N耦合器输出至2×2耦合器，2×2耦合器将该上行光信号发送到环网中。

该系统所述ONU中的光发送接收模块为一套。

该系统所述环网为城域网中的接入主干光缆环，所述OLT设置于接入主干光缆环的分局接入机房中，所述无源交接节点为接入主干光缆环的光交接箱。

本发明的另一主要目的是提供一种无源光网络的保护倒换方法，在网络故障时实现保护倒换，提高网络的生存性，并与接入网领域的光缆网络布局相匹配。

一种无源光网络的保护倒换方法，所述的无源光网络中包括有OLT和无源交接节点通过光纤连接而成的环网，以及连接在无源交接节点上的ONU支路，所述OLT中设置有两套光发送和光接收模块；

所述无源交接节点中设置有2×2耦合器和2×N耦合器，2×2耦合器的一对端口1、3与所述环网连接，另一对端口2、4与2×N耦合器的端口5、6连接，2×N耦合器其余的N个端口用于与ONU支路连接，其中N大于等于连接在该无源交接节点上的ONU支路的数量；

该方法包括：

正常工作时，OLT中的光发送接收模块只有一套处于工作状态，处于工作状态的光发送模块发送下行光信号到环网光纤，下行光信号到达环网上的无源交接节点后，无源交接节点从中分离出一部分功率的光信号发送到与自身相连的ONU；ONU发送上行光信号到达无源交接节点，无源交接节点沿两个方向将上行光信号发送至环网光纤，传输到OLT后被处于工作状态的光接收模块接收；

如果处于工作状态的光发送模块和/或光接收模块出现故障，则倒换到另一个光发送和/或接收模块；

如果环网链路出现故障，则OLT中的两套光发送接收模块同时工作，两个光发送模块沿相反的两个方向发送下行光信号到环网光纤，两个光接收模块分别接收来自两个方向的上行光信号。

该方法在处于工作状态的光发送模块或/和光接收模块出现故障时，所述倒换过程为：用另一套中的光发送模块和/或光接收模块替换当前处于工作状态的光发送模块和/或光接收模块。

该方法所述的倒换过程中同时改变光信号的发送和接收方向。

该方法如果环网链路出现故障且故障位置在OLT和处于工作状态的光发送接收模块相邻的无源交接节点之间，则OLT中与该无源交接节点相连的光发送模块和光接收模块停止工作，倒换至另一个光发送模块和光接收模块处于工作状态。

该方法所述光纤链路故障为：环网的光纤线路故障，或环网的无源交接节点故障。

该方法所述光纤线路故障为光纤断或光纤部分损坏；所述无源交接节点故障为整个节点损坏造成断路，或节点部分损坏。

从上面所述可以看出本发明的实现保护倒换的无源光网络系统及基于该系统的保护倒换方法，通过在OLT中设置两套光发送接收模块，在环网的无源交接节点中设置耦合器，实现了真正意义上的无源环形组网，在与目前接入网领域的光缆网布局充分匹配的同时，通过对PON的主干光缆的环网保护使得网络具有较高的生存性和可靠性，并且能够为用户提供较高QoS的电信级服务质量的接入网络。

附图说明

图1为现有城市接入光缆网的敷设方式示意图；

图2为现有技术弹性保护倒换方案示意图；

图3为本发明实施例的无源交接节点内耦合器的连接关系示意图；

图4为本发明实施例的无源光网络系统结构示意图；

图5为本发明实施例的无源光网络系统在正常工作时下行信号传输示意图；

图6为本发明实施例的无源光网络系统发生环网断故障进行倒换后下行信号传输示意图；

图7为本发明实施例的无源光网络系统OLT发送模块发生故障进行倒换后下行信号传输示意图；

图8为本发明实施例的无源光网络系统ONU支路发生故障后下行信号传输示意图；

图9为本发明实施例的无源光网络系统在正常工作时上行信号传输示意图；

图10为本发明实施例的无源光网络系统发生环网断故障进行倒换后上行信号传输示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明实现保护倒换的无源光网络系统和保护倒换方法，应用于由环形网和连接在其上的树型分支构成的“环带树”型组网结构的光网络。

本发明的无源光网络系统中OLT和无源交接节点通过光纤线路组成无源自愈环状网，ONU通过支路光纤连接在无源交接节点上形成树型ONU支路。节点设备的配置上，OLT配置两套光发送和光接收模块；ONU配置一套光发送和光接收模块。并且为阻断无用光信号的干扰，还进一步在OLT和ONU发射光源模块内置光隔离器。每个无源交接节点内设置两个光分/合路器，即耦合器，一个是2×2的耦合器，用于接入主干光缆环上信号的耦合；一个是2×N的耦合器，可挂接N个ONU用于用户信号的分/合路。2×N的耦合器的配置可以结合地区业务的实际和预测发展情况预留一定数量的光接口，当出现新的用户时，仅需添置ONU通过光配线接入光配线箱即可完成业务开通，从而既可高效利用光纤，又可实现未来业务的快速开通，因此，这里N值可设置为等于或大于支路上ONU数，具体数量可由系统的总功率预算情况确定。为结合现有的接入主干光缆环网，可将OLT置于分局接入机房，接入主干光缆环网上的光交接箱作为所述无源交接节点，将光分/合路器置于环网上的光交接箱内，利用接入主干光缆环组成无源自愈环状网络。

参见图3所示，图3为本发明光分/合路器的结构，包括2×2耦合器1和2×N耦合器2。耦合器1的端口2、4分别与耦合器2的端口5、6连接，耦合器1的端口1和端口3用于连接主干光缆环，耦合器2的端口7～端口m(N＝m-6)用于连接ONU节点设备。从端口1输入的信号按预先设置好的功率配比分别输出到端口3和端口4(6)，端口3输出的信号继续沿环网传输；端口4(6)的信号按预先设置的功率配比分别输出到端口7～端口m，到达用户节点设备。由于光耦合器的对称性，同理，端口3输入信号也会到达端口7～端口m。以从端口7输入的信号流向为例，输入信号按一定比例分配到端口2(5)和端口4(6)，端口2(5)的信号按一定比例分配到端口3和端口4(6)，通过端口3到达环网的信号为有用信号，端口4(6)经过耦合器2耦合到端口7～端口m的信号为干扰信号，需要用光隔离器进行隔离；同理端口4(6)的信号按一定比例分配到端口1和端口2(5)，通过端口1到达环网的信号为有用信号，端口2(5)经过耦合器2耦合到端口7～端口m的信号为干扰信号，需要用光隔离器进行隔离。同理，从端口8～端口m输入的信号也会到达端口1和端口3。这样，通过耦合器1和耦合器2的配合，主干光缆环环网的两个方向中的任一方向下来的业务信号(从端口1或端口3输入)均可以到达用户节点设备(端口7～端口m输出)；反之，用户节点设备的业务信号(从端口7～端口m中的一个端口输入)也会同时到达主干光缆环环网的两个方向(端口1和端口3输出)。

参见图4所示，为本发明实施例中无源环带树型网络的保护倒换系统组网结构。OLT中配置双光口，两套发送/接收(TM/RM)光模块TM0、RM0及TM1、RM1；ONU配置单光口，并对应的设置一套发送/接收光模块；OLT和ONU发送光模块中均内置光隔离器，用于阻断无用光信号的干扰。主干环路上OLT所带的每个节点内设置两个光分/合路器，一个是2×2的耦合器，用于接入主干环路上信号的耦合；另一个是2×N的耦合器，可挂接N个ONU，其中N为分支用户数。该系统结构当应用于接入主干光缆环网时，OLT置于分局接入机房内，光分/合路器则置于光缆环网上的光交接箱内。

在本发明对该无源“环带树”系统的保护方法中，利用接入主干光缆环资源提供PON主干段的双路由保护，每个ONU节点可以通过环网上两段不同路由的主干光纤连接至OLT端。在系统正常工作时，OLT上行只接收一个方向(顺时针或逆时针方向)，下行只发送一个方向(顺时针或逆时针方向)，光分/合路器和光隔离器的配合可以保证双向业务信号均能够正常传输。OLT的两套TM/RM光模块中的一套处于工作状态，另外一套光模块处于冷备份状态。OLT的发送模块通过光隔离器进行保护，当出现故障需要保护倒换的时候启动工作，也就是所谓的1∶1保护形式。

该无源“环带树”型网络的保护系统可以通过保护倒换来抵抗环网单点断故障。当环网的主干光纤出现故障需要倒换时，OLT根据对上行信号的监测情况来判断确定故障点的位置，启动冷备份的光模块，双向同时发送/接收业务信号，环网结构拆分为一个以OLT为根节点的树型结构。光分/合路器和光隔离器的配合可以保证双向业务信号均能够正常传输。保护倒换需要的相关信息通过在开销中设置相应的字节来额外传送。其中，光交接节点故障可以视为环网单点故障，保护倒换方法同上述。

该无源“环带树”型网络的保护系统可以通过保护倒换抗OLT模块故障。当OLT的工作光模块发生故障需要倒换时，OLT启动冷备份的光模块，将所有ONU的业务信号的发送和/或接收倒换至备份的光模块。

此外，该无源“环带树”型网络由于节点无源，因此某个节点故障或支路光纤故障时，仅造成相关ONU的业务中断，不会影响到其他正常的ONU节点业务，系统不需要发起倒换保护。

下面以图4所示的OLT和3个无源交接节点组成环网，每个交接节点带2个ONU支路的组网结构为例，结合附图5～10，对基于上述无源“环带树”系统的保护倒换方法中上下行方向业务在正常工作、环网单点故障、OLT模块故障时保护倒换的情况作进一步说明。

下行方向：

正常工作时，OLT侧的两个发送模块TM0和TM1只有一个处于工作状态，在一个方向上发送光信号。以沿顺时针方向进行业务传输为例，参见图5所示，图5中虚线表示该方向上信号的传输路径。业务信号从OLT工作的光发送模块TM0出发，信号到达光交接箱1，经过耦合器1后，一部分光信号继续沿环网传输，另一部分光信号耦合下来到耦合器2，经过耦合后分别到达ONU1和ONU2的光接收模块。光交接箱2和光交接箱3中的耦合器工作原理同光交接箱1。最后剩余的一部分光信号经过环网回到OLT的备份光模块TM1，TM1的内置光隔离器阻止这一部分光信号的进入，保护该模块不受无用信号的干扰。

图6示出了无源“环带树”保护方法在下行方向，当环网主干光纤线路出现单点断故障时的工作原理。以光交接箱1和光交接箱2之间的光缆发生断裂的情况为例，OLT顺时针方向下行传输的业务在ONU3～ONU6处发生中断。OLT通过对上行接收信号的监测来判断确定故障点的位置位于环网光纤上，OLT发起倒换，启动处于冷备份的光发送模块TM1，使得顺时针和逆时针双向同时发送业务信号，环网结构拆分为一个以OLT作为根节点的树型拓扑结构。OLT到ONU1、ONU2的信号仍然在顺时针方向进行下行传输，图中用虚线表示该信号路径；OLT通过启用的备用模块TM1进行ONU3～ONU6的信号发送，在逆时针方向下行传输，图中以点划线表示该信号的路径。可以看到，当OLT发起保护倒换后，两个光发送模块TM0和TM1同时工作，使得下行的信号沿顺时针和逆时针两个方向同时发送，保证了ONU1～ONU6的业务均正常传输而不发生中断。

如果环网主干光纤链路上某个无源交接节点出现故障，可以采取与光纤线路同样的处理，即将该故障节点视为环网主干光纤上的断点，环网结构拆分为树型结构，OLT上的两套光发送模块同时工作。此时只是该无源交接节点所带的ONU分支信号无法正常发送接收。

另外，如果故障位置恰好位于OLT处于工作状态的模块TM0和其相邻节点光交接箱1之间，导致TM0发出的信号无法被环网上的任何节点接收，则要停止TM0的工作，倒换至TM1处于工作状态。如果检测发现故障的位置位于OLT处于冷备份状态的模块TM1和其相邻节点光交接箱3之间，此时由于不会影响OLT与环网上任何节点的信号交互，则这种情况OLT可以不发起倒换，仍然保持TM0工作状态，TM1处于非工作状态。

如果OLT相邻的光交接箱1故障，也可以将该节点作为光纤断点，采取与TM0和光交接箱1之间光纤故障同样的处理；如果另一端的相邻节点交接箱3故障，OLT可以不进行任何倒换操作，此时交接箱3所带的ONU分支信号无法正常发送接收。

图7示出了无源“环带树”保护方法在下行方向，当OLT工作的光发送模块出现故障时的工作原理。以OLT的工作光发送模块TM0发生故障为例，OLT通过各个ONU上行的线路信息或告警信号等来判断确定故障点的位置位于OLT端口位置，OLT发起倒换，启动处于冷备份的光发送模块TM1，TM1向各ONU发送下行信号，下行信号沿原传输方向的相反方向(逆时针)传输，图中用虚线表示下行信号的路径，各ONU的工作原理与正常情况相同。

另外，该情况下进行倒换时，也可以设置只倒换光发送模块，而光口不改变，使下行信号保持原有传输方向(顺时针)不变改变原信号的传输方向，即TM1发出的下行信号沿原传输方向的相反方向(逆时针)传输，并且此时接收模块也可以同时倒换，即由原来的RM0倒换为RM1接收逆时针方向发来的上行信号。图8示出了无源“环带树”保护方法在下行方向，当ONU分支光纤或/和ONU节点故障时的工作原理。以ONU1节点故障和ONU3的支路光纤故障为例，假设ONU1中的RM发生故障，ONU3与光交接向2之间的光纤发生故障，OLT通过各个ONU上行的线路信息或告警信号等来判断确定故障点的位置位于ONU节点或支路光纤，则OLT不发起倒换。此时除了相应的ONU无法正常工作、业务中断外，其他的ONU均不受到任何影响。

上行方向：

参见图9所示，图9示出了无源“环带树”保护方法在上行方向，系统正常运行时的工作原理。OLT侧的两个接收模块只有一个在工作，接收一个方向的光信号，图中以逆时针方向的信号接收为例。OLT接收并处理逆时针方向的上行信号，忽略顺时针方向的上行信号。环网中各个ONU地位等同，以ONU3和ONU4的业务传输为例，虚线表示信号的传输路径，空心和实心的箭头分别表示ONU3和ONU4的业务信号传输方向。从ONU3和ONU4光发送模块发出的信号经过光交接箱2内的耦合器2后，耦合到耦合器1的两个端口，其中每个端口的信号少量一部分会耦合到回ONU3和ONU4造成干扰的信号，此时通过ONU3和ONU4中的光隔离器进行隔离，大部分信号耦合到环网光纤上传输。两个端口的信号耦合到达环网的两个方向上，以顺时针和逆时针两个方向传输到OLT的两个光模块，OLT的工作模块RM0逆时针接收来自ONU3和ONU4的业务信号，冷备份的光模块RM1通过光隔离器保护该模块不受无用光信号的干扰。另外，ONU3和ONU4的业务信号在经过中间节点的光交接箱1和光交接箱3的时候会有一部分光信号分别耦合到ONU1、ONU2和ONU5、ONU6对其造成无用干扰，这时ONU1、ONU2和ONU5、ONU6可通过自身的光隔离器将这部分干扰信号隔离来保护该模块不受无用信号的干扰。

ONU1、ONU2和ONU5、ONU6向OLT发送上行信号的原理与ONU3、ONU4相同，这里不再赘述。

图10示出了无源“环带树”保护方法在上行方向，当环网主干光纤线路出现单点故障时的工作原理。以环网上光交接箱1和光交接箱2之间的光缆发生断裂为例，ONU3～ONU6的逆时针方向上行传输的业务发生中断。OLT通过各个ONU上行的线路信息或告警信号等来判断确定故障点的位置位于环网光纤上。在此示意图中，OLT的光接收模块RM0只能接收到ONU1、ONU2的上行信号，接收不到ONU3～ONU6的上行信号，则OLT经过判断后确定故障点的位置位于光交接箱1和光交接箱2之间。OLT发起倒换，启动处于冷备份的光接收模块RM1，双向同时接收上行的业务信号，环网结构拆分为一个以OLT为根节点的树型结构。OLT的光接收模块RM0仍然接收ONU1、ONU2逆时针方向的上行信号，图中以点划线表示这部分的信号路径，斜线和灰色填充的箭头分别表示OLT所接收的ONU1和ONU2上行信号的传输方向；OLT的备用光接收模块RM1接收ONU3～ONU6顺时针方向的上行信号，图中以虚线表示信号路径，空心和实心箭头分别表示了OLT所接收的ONU3和ONU4上行信号的传输方向，另外对于ONU5和ONU6由于工作原理与ONU3和ONU4相同，因此其信号传输过程在图中略去未示，并不再赘述。可以看到，当OLT发起保护倒换后，两个光接收模块同时工作时，顺时针和逆时针方向传输的信号都被OLT接收，保证了ONU1～ONU6的业务均正常传输，不发生中断。

如果环网主干光纤链路上某个无源交接节点出现故障，可以采取与光纤线路故障同样的处理，即将该故障节点视为环网主干光纤上的断点，环网结构拆分为树型结构，OLT上的两套光接收模块同时工作。此时只是该无源交接节点所带的ONU分支信号无法正常发送接收。

另外，如果故障位置位于OLT的工作模块RM0和其相邻节点之间，或者位于该相邻节点上，也可以停止与该相邻节点连接的光接收模块RM0的工作，倒换至另一套的光接收模块RM0使其处于工作状态。

无源“环带树”保护方法在上行方向，当出现OLT模块故障时的工作原理与图7所示的下行情况的处理类似，即OLT发起倒换，启动处于冷备份的光接收模块，由该光接收模块从环网的另一方向(顺时针)接收各ONU的上行信号。另外，该情况下进行倒换时，也可以设置只倒换光接收模块，而光口不改变，仍保持原接收方向(逆时针)接收上行信号。

无源“环带树”保护方法在上行方向，当ONU分支光纤或/和ONU节点故障时的工作原理与图8所示的下行情况的处理类似，即OLT判断确定出故障点的位置位于ONU节点或支路光纤后，OLT不发起倒换。此时除了相应的ONU无法正常工作、业务中断外，其他的ONU均不受到任何影响。

需要说明的是，本发明的无源光网络系统，在正常情况下，同侧的光发送模块和光接收模块作为一组同时工作，即图4中的TM0和RM0，或者TM1和RM1同时工作。但本发明对此并不加以限定，在实际中，也可设置在正常情况或发生故障时，两侧的光发送和接收模块一起工作，比如：TM0和RM1一起工作，或TM1和RM0一起工作。本发明对应于同一侧的光发送模块和光发送模块比如：图4中的TM0和RM0，可以集成在一起通过同一个光口与环网的光纤连接，在进行倒换时可以发送模块和接收模块一起与另一组发送和接收模块进行整体倒换；并且同一侧的光发送模块和光接收模块，也可以是分离的两个独立模块分别通过两个光口与环网的光纤连接，在进行倒换时可以在两个发送模块之间，或者两个接收模块之间单独进行倒换。另外，上面举例中都是光纤线路断路时的情况，如果光纤线路只是部分损坏，造成信号传输质量下降以至于影响正常通信，则也可以视为该光纤为断路，采取与光纤断路同样的倒换保护处理；对于节点也是如此，也分为节点整个损坏导致网络不通，或者节点部分损坏，必要时都可以采取上述节点故障的保护方案处理。本发明无源光网络系统中的光纤线路可以为由单条光纤构成的单线双向线路，也可以是两条光纤构成的双纤双向线路，或者多条光纤构成的多纤双向线路，这里不作限定。

本发明无源“环带树”型组网的保护倒换系统能够与接入网领域的光缆网布局充分匹配，与SDH/MSTP有源自愈环的本质区别是该PON环网中任何ONU与OLT之间仅通过光分路器的信号耦合实现光信号的无源上、下路，ONU不参与环上业务的中继。由于采用了上述的组网方案和倒换保护方法，可以通过光耦合器和光隔离器的配合保证该无源“环带树”保护方案在正常情况的业务运行和在环网链路单点故障、OLT模块故障的情况下通过倒换保护实现业务的正常运行，在ONU节点故障和支路光纤故障的情况下，无需发起保护倒换。总之，本发明无源“环带树”保护方案通过对PON的主干光缆的环网保护使得网络具有较高的生存性和可靠性，能够为用户提供较高QoS的电信级服务质量的接入网络。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种实现保护倒换的无源光网络系统，该系统包括：由OLT和无源交接节点通过光纤线路组成的环网，以及连接在无源交接节点上的ONU支路，其特征在于，

所述OLT中设置有两套光发送和光接收模块，分别通过光口与环网光纤连接，用于环网两个方向的光信号发送和接收；且，所述OLT和ONU的光发送模块中设置有隔离器，用于阻止光信号反向进入光发送模块；

正常工作时，所述OLT只有一套光发送接收模块处于工作状态；处于工作状态的光发送模块和/或光接收模块出现故障时，倒换到另一个光发送和/或接收模块；环网链路出现故障时，两套光发送接收模块同时工作；

所述ONU支路上的ONU中设置有光发送接收模块通过光口与所述ONU支路的光纤连接，用于光信号的发送和接收；

所述无源交接节点中设置有2×2耦合器和2×N耦合器，2×2耦合器的一对端口1、3与所述环网连接，另一对端口2、4与2×N耦合器的端口5、6连接，2×N耦合器其余的N个端口用于与ONU支路连接，其中N大于等于连接在该无源交接节点上的ONU支路的数量；所述2×2耦合器用于从环网上分离一部分功率的下行光信号发送至所述2×N耦合器，2×N耦合器将该部分下行光信号按一定功率比例分别发送到所连的每个ONU支路；ONU支路发来的上行光信号通过2×N耦合器输出至2×2耦合器，2×2耦合器将该上行光信号发送到环网中。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述ONU中的光发送接收模块为一套。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述环网为城域网中的接入主干光缆环，所述OLT设置于接入主干光缆环的分局接入机房中，所述无源交接节点为接入主干光缆环的光交接箱。

4.一种无源光网络的保护倒换方法，所述的无源光网络中包括有OLT和无源交接节点通过光纤连接而成的环网，以及连接在无源交接节点上的ONU支路，其特征在于，

所述OLT中设置有两套光发送和光接收模块；且，所述OLT和ONU的光发送模块中设置有隔离器，用于阻止光信号反向进入光发送模块；

所述无源交接节点中设置有2×2耦合器和2×N耦合器，2×2耦合器的一对端口1、3与所述环网连接，另一对端口2、4与2×N耦合器的端口5、6连接，2×N耦合器其余的N个端口用于与ONU支路连接，其中N大于等于连接在该无源交接节点上的ONU支路的数量；

该方法包括：

正常工作时，OLT中的光发送接收模块只有一套处于工作状态，处于工作状态的光发送模块发送下行光信号到环网光纤，下行光信号到达环网上的无源交接节点后，无源交接节点从中分离出一部分功率的光信号发送到与自身相连的ONU；ONU发送上行光信号到达无源交接节点，无源交接节点沿两个方向将上行光信号发送至环网光纤，传输到OLT后被处于工作状态的光接收模块接收；

如果处于工作状态的光发送模块和/或光接收模块出现故障，则倒换到另一个光发送和/或接收模块；

如果环网链路出现故障，则OLT中的两套光发送接收模块同时工作，两个光发送模块沿相反的两个方向发送下行光信号到环网光纤，两个光接收模块分别接收来自两个方向的上行光信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在处于工作状态的光发送模块或/和光接收模块出现故障时，所述倒换过程为：用另一套中的光发送模块和/或光接收模块替换当前处于工作状态的光发送模块和/或光接收模块。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的倒换过程中同时改变光信号的发送和接收方向。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果环网链路出现故障且故障位置在OLT和处于工作状态的光发送接收模块相邻的无源交接节点之间，则OLT中与该无源交接节点相连的光发送模块和光接收模块停止工作，倒换至另一个光发送模块和光接收模块处于工作状态。

8.根据权利要求4或7所述的方法，其特征在于，所述光纤链路故障为：环网的光纤线路故障，或环网的无源交接节点故障。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光纤线路故障为光纤断或光纤部分损坏；所述无源交接节点故障为整个节点损坏造成断路，或节点部分损坏。

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