CN1897496A - 一种无源光网络的保护方法及保护系统 - Google Patents

Abstract

一种无源光网络的保护方法及保护系统，涉及光通信技术，特别涉一种无源光网络(PON)的保护方法。本发明针对现有的PON可能存在的问题，提出一种基于光纤保护的方法，以保护通信的顺畅，降低故障对通信业务的影响。无源光网络的保护方法，包括以下步骤：1)检测工作线路状态；2)如果工作线路出现故障，切换至备用线路；3)对备用线路测距；4)对备用线路应用测距结果。本发明对于实现在PON系统中电信级的保护，对于数据的传输，各种新业务的开拓起到了非常好的作用。本发明提出的这样新的保护系统以及保护方法对于保证系统可以实现电信级的运行起到了显著的效果。

Description

一种无源光网络的保护方法及保护系统

技术领域

本发明涉及光通信技术，特别涉及一种无源光网络(PON)的保护方法。

背景技术

近年来，随着Internet的高速发展，用户对网络带宽的需求不断的提高，传统的接入网已经成为整个网络中的瓶颈，以新的宽带接入技术取而代之已成为发展的必然趋势。无源光网络(Passive Optical Network，PON)技术作为一种点对多点的光纤传输和接入技术，越来越受到人们的重视。作为“最后一公里”最终的解决方案，已经逐步被广大运营商所接受，目前在全球范围内得到大规模应用。该系统根据传输机制的不同，可以分为APON和EPON.他们都是采用下行采用广播方式、上行采用时分多址方式或者以太网技术，采用无源器件。在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。

一个典型的PON系统如图1所示，分别由OLT(光线路终端)、ODN(光分配网络)、ONU(光网络单元)和EMS(网元管理系统)组成。一般采用树形拓扑结构。其中OLT位于中心交换局的机架上，它既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，提供EPON系统与业务提供商的核心数据、视频和电话网络之间的接口，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。它通过一个EMS链接到业务提供商的核心网络上。ONU位于用户端，放在一个住户、企业、商务搂处。EMS管理PON中的各个组成单元，并向业务提供商的核心网提供标准网络管理接口。它的管理职责包括故障、配置、计费、性能和安全等所有的管理功能。EMS的主要特点和功能包括：通过一个图形用户接口(GUI)，能够管理几十个完全装备的PON系统；向核心网提供标准的网络管理接口。

无源光网络的传输方案是以1310nm波长传输窄带业务信号，以1550nm波长传输宽度业务信号。同时采用多点控制协议(MPCP，Multi-Point Control Protocol)以及测距技术。

由于PON具有降低安装、管理和运营成本，提高投资回报率，增加新的赢利机会，长期保持竞争优势等等特点深受运营商的欢迎。很多运营商采用PON作为接入方式，为用户提供数据、语音、视频等各种业务，而获取收益。但是传统的树型网络结构，如果光纤出现问题，整个PON系统就会陷入瘫痪。所有的业务都无法开展，对业务得运营导致不良的后果，运营商也无法获取收益。因此建立一个带有线路保护的，稳定性好、可靠性高、便于维护的PON系统是运营商获取收益的前提。

同时随着自动保护倒换技术(APS，Automatic ProtectionSwitching)的快速发展，在SDH、城域网已经以太网中都得到了很好的广泛应用。把APS技术用于到PON中，对于PON网络的生存性和健壮性都会一个很大的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有的PON可能存在的问题，提出一种基于光纤保护的方法，以保护通信的顺畅，降低故障对通信业务的影响。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，无源光网络的保护方法，包括以下步骤：1)检测工作线路状态；2)如果工作线路出现故障，切换至备用线路；3)对备用线路测距；4)对备用线路应用测距结果。

所述工作线路和备用线路为不同路径的物理线路。所述步骤2)中，在局端控制光开关，通过备用线路连接用户端的光分路器，实现线路切换.或者。在所述步骤2)中，在用户端控制光开关，通过备用线路连接局端的光分路器，实现线路切换。进一步的说，所述步骤2)为：如果工作线路出现故障，依顺序逐个检测备用线路，当发现可用的备用线路时，停止检测，切换至该可用的备用线路。所述步骤1)为：检测所有线路状态，将工作线路之外的其他可用线路定义为备用线路；或者，所述步骤2)为：如果当前工作线路出现故障，切换至备用线路之一；所述步骤3)为：对切换后使用的备用线路测距；所述步骤4)为：对切换后使用的备用线路应用测距结果，并将该备用线路定义为工作线路，然后回到步骤1)。

本发明还提供一种无源光网络的保护系统，包括OLT和ONU，以及OLT和ONU之间的工作线路，还包括：光开关，所述光开关的输出端接OLT，一个输入端接工作线路，其他各输入端接各备用线路；至少一条备用线路，所述备用线路为独立于工作线路的物理线路；光分路器；所述光分路器的各输入端接各ONU，一个输出端接工作线路，其他输出端接各备用线路；线路测距装置，用于对光线路测距；保护模块，检测线路状态，当工作线路出现故障时，控制光开关，将工作线路切换到备用线路。

本发明的有益效果是，本发明对于实现在PON系统中电信级的保护，对于数据的传输，各种新业务的开拓起到了非常好的作用。本发明提出的这样新的保护系统以及保护方法对于保证系统可以实现电信级的运行起到了显著的效果。本发明对于光纤失效采用的切换到保护光纤的方法，也可以使用于其他失效的情况。本发明采用的带有保护功能的PON系统以及相应的保护倒换方法，能保证系统实现在电信级的保护倒换时间。从而提高电信业务的服务质量。当系统发生工作光纤故障时，业务很快可以倒换到保护光纤。这种方案可以在保护倒换时间上很快就可以完成(十几个毫秒)完全满足电信级保护倒换的要求。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是PON系统传统的树型拓扑图。

图2为PON系统改进后的树型拓扑图。

图3为PON系统正常的工作示意图。

图4为PON系统发生保护倒换后的工作示意图。

图5为本发明OLT-APS的控制保护流程图。

具体实施方式

本发明首先在现有技术的基础上对系统结构进行了改进。主要有带有保护的光线路终端(OLT-APS)、工作光纤、保护光纤、2xN光分路器单元组成。其中光线路终端包括APS模块、OLT和1x2光开关组成。APS模块具有光纤失效判断功能，针对光纤失效采用光开关切换到保护光纤的方法。

图2为本发明保护系统的结构示意图。系统主要由OLT-APS、工作光纤、保护光纤、2:N光分路器、ONU、枝干光纤组成。OLT-APS内包括APS模块、OLT模块以及1x2光开关，OLT模块通过1x2光开关分别与工作光纤和保护光纤相连，工作光纤与保护光纤又分别连接到2:N光分路器的两个端口，而2:N光分路器的N的端口又分别与N个ONU相连。

图3为PON系统正常的工作流程示意图。来自OLT-APS模块的光信号分别通过1x2光开关，工作光纤，2:N光分路器和枝干的光纤到达ONU单元。图3中的点划线表示正常系统的工作光信号轨迹。

图4为PON系统发生保护倒换后的工作流程示意图；当工作光纤失效后，系统的保护动作过程如下：APS模块接受到OLT的告警或者检测到工作光纤出现故障后，将1x2光开关切换到保护光纤。保护倒换后，来自OLT-APS模块的光信号分别通过1x2光开关，保护光纤，2:N光分路器和枝干的光纤到达ONU单元。系统完成保护过程后，立即将对ONU进行重新测距。图4中的点划线表示发生保护倒换后系统的保护光信号轨迹。

具体的说，如图2所示，在本发明中，OLT-APS单元通过1x2的光开关分别与工作光纤和保护光纤相连。工作光纤和保护光纤又分别与2:N的光分路器的两个端口相连。2:N光分路器的N个端口通过光纤与ONU网络单元相连。

如图3所示，系统正常工作时，来自OLT-APS模块的光信号分别通过1x2光开关，工作光纤，2:N光分路器和枝干的光纤到达ONU单元。此处的APS控制模块负责接受来自工作光纤、保护光纤的信号进行检测，检测1x2光开关的状态，并负责发出控制信号，控制1x2光开关的倒换。

因为由于各个ONU信号到达OLT的时间不确定，并且到达OLT的时延也不同，各个ONU的上行帧会发生碰撞，因此必须采用测距技术进行补偿。因此EPON采用点对多点拓扑结构、TDMA技术实现信息传送。受到ONU到OLT的物理距离的不同、环境温度的变化和光电器件的老化等因素都可能产生传输时延的影响，各个ONU与OLT之间的逻辑距离是不相等的。OLT需要有一套测距功能来测试每一个ONU与OLT之间的逻辑距离，并据此来指挥ONU调整其信号发送延时，使不同距离的ONU所发送的信号能在OLT处准确地复用在一起。同样，为了上行信号的同步，在发生倒换后，OLT-APS会对往返时间RTT进行测距，以纠正因为路径发生倒换而带来的RTT的改变。

如图4所示，当APS控制模块，检测到工作光纤失效的告警时，就会对1x2光开关发出倒换命令，1x2光开关切换到保护光纤，将OLT-APS与保护光纤接通。这时候，来自OLT-APS模块的光信号分别通过1x2光开关，保护光纤，2:N光分路器和枝干的光纤到达ONU单元。

当APS倒换发生后，OLT-APS根据APS控制模块发来的信息，马上实施保护倒换。这样就保证了在系统倒换后，不会因为路径的改变而影响系统的性能。

图5为本发明OLT-APS的控制保护流程图；流程解析如下：

第一步，系统启动，OLT-APS系统开始工作。

第二步，从OLT处获取数据或者从APS模块处获取线路信息，

第三步，通过监控信号判断工作光纤是否正常工作，如果是，系统正常运行，如果否，进入第四步。

第四步，切换光开关到备用保护光纤。

第五步，OLT-APS重新进行测距；系统已经新的测距时间执行相应的操作。

第六步，系统恢复正常工作，到第一步。

前述实施方式中，为便于描述，备用线路为一条。实际上，当备用线路为2条或更多的时候，依然适用本发明。此时，可以在检测工作线路的同时，检测各备用线路的状况，将可用的备用线路编号，当工作线路出现故障时，依编号顺序，以备用线路切换之。切换成功后的备用线路成为新的工作线路。系统继续检测全部的线路，可用的线路定义为备用线路，包括原有故障后得以恢复的线路。

另外，前述实施方式中，光开关处于局端，光分路器处于用户端，如果将二者倒换，则成为另一种实施方式，即光分路器处于局端，而光开关处于用户端。

Claims (7)

1、一种无源光网络的保护方法，包括以下步骤：

1)检测工作线路状态；

2)如果工作线路出现故障，切换至备用线路；

3)对备用线路测距；

4)对备用线路应用测距结果。

2、如权利要求1所述的无源光网络的保护方法，其特征在于，所述工作线路和备用线路为不同路径的物理线路。

3、如权利要求1所述的无源光网络的保护方法，其特征在于，所述步骤2)中，在局端控制光开关，通过备用线路连接用户端的光分路器，实现线路切换。

4、如权利要求1所述的无源光网络的保护方法，其特征在于，所述步骤2)中，在用户端控制光开关，通过备用线路连接局端的光分路器，实现线路切换。

5、如权利要求1所述的无源光网络的保护方法，其特征在于，所述步骤2)为：如果工作线路出现故障，依顺序逐个检测备用线路，当发现可用的备用线路时，停止检测，切换至该可用的备用线路。

6、如权利要求1所述的无源光网络的保护方法，其特征在于，

所述步骤1)为：检测所有线路状态，将工作线路之外的其他可用线路定义为备用线路；

所述步骤2)为：如果当前工作线路出现故障，切换至备用线路之一；

所述步骤3)为：对切换后使用的备用线路测距；

所述步骤4)为：对切换后使用的备用线路应用测距结果，并将该备用线路定义为工作线路，然后回到步骤1)。

7、无源光网络的保护系统，包括OLT和ONU，以及OLT和ONU之间的工作线路，其特征在于，还包括：

光开关，所述光开关的输出端接OLT，一个输入端接工作线路，其他各输入端接各备用线路；

至少一条备用线路，所述备用线路为独立于工作线路的物理线路；

光分路器；所述光分路器的各输入端接各ONU，一个输出端接工作线路，其他输出端接各备用线路；

线路测距装置，用于对光线路测距；保护模块，检测线路状态，当工作线路出现故障时，控制光开关，将工作线路切换到备用线路。

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