CN1988421B - 在光纤通信系统中初始化端到端链路的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种在一对节点与一对终端设备互连的光纤通信系统中对端到端链路进行初始化的方法和装置。第一个节点在对与所述节点所连接的终端设备的设备链路段进行初始化后，通过网络链路段发送一个信号给另一个节点，表明发送节点已经初始化其设备链路段。第一个节点在收到该另一个节点通过网络链路段发送的表明该另一个节点已经初始化其设备链路段的信号后，完成端到端链路的初始化。在一个替代的初始化方案中，一个节点临时地使其数据信道在回到透明模式前以环回模式工作，以允许其终端设备根据预定的协议初始化设备链路段。
Description
技术领域
本发明适用于采用时分复用和波分复用组合并传送通信协议的光纤网络，所述通信协议要求在网络中传送光损失(LOL)、开放光纤控制(OFC)或这两种状态的组合。
背景技术
光纤密集波分复用(DWDM)设备的最近的进步，通过波分复用(WDM)和时分复用(TDM)的组合，更有效地利用光纤的可用带宽。典型地，在一个TDM/WDM系统中，数据速率达到1-2吉比特/秒(Gbit/s)的多路输入信号被时间复用成一个单一高速数据流。随后将其调制到波分复用(WDM)网络中运行速率达10Gbit或更高的一个光波长上。该方法提供了一种成本有效的途径以扩展光纤网络的容量，目前应用于行业标准协议如吉比特以太网、光纤通道、异步转移模式(ATM)等。
某些数据通信协议需要特殊的调整才能在此环境下工作。例如，IBM公司就已经开发了一套名为系统间信道(ISC)链路的协议，用于地理分散并行系统(GDPS)体系结构中的大型计算机的群集。(“Geographically Dispersed Sysplex”和“GDPS”是IBM公司的商标)该方法在国际大公司中用于提供高可用性和灾难恢复，要求将DWDM网上的ISC链路延伸到50-100公里(km)甚至更长。直至最近，在WDM网中每波长的最大数据速率约为2.5Gbit/s，大致跟ISC信道的速度相同，因此ISC信道还不需要时间复用。(这些信道可以以2.125Gbit/s的对等模式或1.0625Gbit/s的兼容模式运行；兼容模式链路也使用开放光纤控制(OFC)协议的一个版本。)近来随着WDM网中每波长的数据比特率提高到10Gbit/s甚至更高，就需要找到一种方法将若干ISC信道时间复用到一个共同波长上，以保持GDPS体系结构的成本竞争优势。
这个操作需要两个基本步骤。首先是ISC信道和WDM网之间的FIFO(先入先出)缓冲器速度匹配方法。这要求IBM数据帧结构知识，并且实现此速度匹配的算法在美国专利申请公告2005/0100337(DeCusatis等人)中描述，该公告在此引用而成为本申请的组成部分。第二个基本步骤是提供信道初始化和控制信息的时间复用，包括开放光纤控制(OFC)和光损失(LOL)的传播。
美国专利6,356,367、6,359,709和6,359,713(DeCusatis等人)以及美国专利6,438,285(DeCusatis等人)和美国专利申请公告2003/0072516(DeCusatis等人)中对OFC做出了描述，所有这些在此引用而成为本申请的组成部分。根据引用的专利申请公告的解释，OFC是收发器硬件中实施的一个激光眼安全联锁；在数据传送开始之前，一对由点到点链路连接的收发器必须完成一个握手序列，以初始化链路。只有完成此握手激光器才会以完全光学功率开启。如过因任何原因链路开放(如光纤断开或连接器断开)，链路会探测到并自动禁止两端的激光器，防止暴露于危险的光学功率电平。当链路再次闭合时，硬件自动探测到此情况并重新建立链路。在ANSI(美国国家标准化组织)光纤信道标准中定义了用于各种激光波长和数据速率的OFC；该标准也定义了OFC校时和状态机。即使OFC不再担负激光安全功能，仍然需要OFC与其他联结到光纤链路的装置共同工作。
在上面提到的美国专利申请6,356,367、6,359,709和6,359,713以及美国专利申请公告2003/0072516中，以及在诸如美国专利5,504611(Carbone等人)和5,136,410(Heiling等人)等的专利中描述了LOL，所有这些在此引用而成为本申请的组成部分。即使是不执行OFC协议的链路有时候也必须在光纤长度上传播光损失(LOL)情况。根据引用的专利申请公告2003/0072516的解释，传送光损失不同于在链路上发送一长串零数据；由于两种情况的错误恢复不同，所联结的计算机设备必须能够判定开放光纤连接和一长串零值(可能有缺陷的数据)之间的不同。
本发明涉及这两种重要链路状态：LOL和OFC，为保证ISC信道的正确功能性，必须在TDM/WDM网中传播LOL和OFC。
以往，这种控制信息是通过每波长光监控信道(OSC)在WDM网中传送的。这在图1中说明。该图示出了采用现有技术的系统100，其包括通过网络106连接的一个WDM发送节点102和一个WDM接收节点104。(节点102和104各自都包括发送和接收功能，本例做了一定的简化。)
发送节点102包括多路输入信道，每个信道都驱动共用的WDM复用器120。每个这样的输入信道中，来自客户(未示出)链路上的光信号108驱动一个光电(OE)转换器或光接收器(RX)110，产生一个输出电信号112。电信号112与开销控制电信号114结合，并将结果输入给电光(EO)转换器或光发送器(TX)116。转换器116有一个内部激光器(未单独示出)，该激光器提供一个特定波长的光信号118给WDM复用器120。WDM复用器120将来自所有这些输入信道(信道的波长不同)的光信号118结合到一起，提供一个单一的多波长光输出信号122给网络106。
相应地，在接收节点104，WDM解复用器126从网络106接收多波长光输入信号124并将其分离成不同波长的多个光信号128，由各个输出信道处理。在这些输出信道的每一个中都有一个光接收器130将光信号128转换成一个电信号132，并运用已知技术从该电信号132中提取出一个开销控制信号134。最后，光发送器136接收已经提取出控制信号134的电信号132，并且使用另一个内部激光器将它转换成一个与原始的输入信号108相对应的光输出信号138。
在图1示出的系统100中，输入光数据流108被转换成电信号形式112，随后重新调制到波长与WDM网106兼容的另一激光信号118上。在此过程中，载有此波长的网络管理信息的开销位114被加入到数据流。这个开销信道不会占用大量的可用带宽(可能占几个百分点)，并且被限制在WDM网106内；在目标WDM节点104由接收器功能将该信道分离出去。以这种方法，如果链路任何位置有光纤或部件故障，WDM设备就能够禁止其网络激光器连接和客户激光器连接。类似地，如果链路采用OFC协议，整个光链路能够被禁止，直至故障解除；届时OFC自动重新初始化端到端链路。否则，WDM接口会将任何输入数据透明透明地传送给输出节点。
然而，如果要时间复用ISC业务的若干个信道，就不能采用这种方法。在这后一种情况下，例如考虑LOL传播。如果TDM级存在仅影响一个ISC信道的设备故障，由于激光载有其他输入信道的ISC业务，因此不可能再禁止整个链路上的激光器。另外也不可能简单地发送全部零值。这出于种种原因，包括这种传输会违反ISC链路上的不均等性。否则将被误解为数据错误并禁止正确的信道错误恢复，并且在此情况下接收器内的时钟恢复电路会漂移失锁。同样的考虑也适用于在时间复用ISC业务的若干个信道时OFC传播的情况。
以往，为在光网络中复用各个通信协议，曾经做过各种努力。以下专利是具有代表性的。
美国专利6,587,615(Paiam)描述了一种光波解复用器，其在通带内基本上为平坦输出响应。这是通过采用一个两级光波复用过程实现的，其中第一个WDM具有跟第二个WDM基本相同的自由光谱范围。该专利描述了各种实施例，包括光谐振腔、阵列波导光栅及其他。该专利仅涉及WDM系统的光谱属性。该专利不包括时分复用技术，也不涉及网络中的LOL或OFC状态传播。
美国专利5,814,557(Otsuka等人)描述了一种在WDM系统中干扰光信号偏振以抑制非线性效应和提高传输保真的方法和装置。该专利提出了各种实施例，包括每波长光偏振干扰仪和一种中间具有干扰级的两级波长结合方案。该专利仅涉及长距离WDM系统中光偏振变化可能造成的非线性效应。该专利不包括时分复用技术，也不涉及网络中的LOL或OFC状态传播。
美国专利公告2003/0081294(Lee等人)描述了一种自由空间WDM系统，将接收的信道耦合到一根光纤以促进光放大器利用。该专利描述了一种促进这种耦合的光束发射和聚焦单元，包括一个光循环器、WDM耦合器以及放大自发发射光纤。该专利不包括时分复用技术，也不涉及网络中的LOL或OFC状态传播。
上述一组专利6,359,709、6,359,713和6,356,367描述了用于光纤网络的允许在WDM网中传播OFC情况的方法、装置和计算机产品。这是通过使用载有OFC状态的带外信号实现的；还提出了一个使用电包装模式的替代实施例。这些专利中描述的技术仅适用于WDM系统，不包括TDM，并且不能扩展以包括TDM系统。实际上，这些专利中描述的方法不能在TDM环境下工作。因此，这些专利描述的是使用每波长控制信道传播OFC状态信息，这意味着每波长仅能支持一个数据信道。这些专利也没有涉及WDM或TDM网中的LOL传播。
发明内容
本发明涉及一种在光网络中传播链路状态情况的方法和装置，其克服了现有技术的缺点并具备其他一些优点。本发明一些较重要的方面包括：
本发明的一个方面即本申请的主题，涉及系统间信道(ISC)或类似协议在光网络中的传送，所述光网络典型地与波分复用(WDM)级相结合地使用时分复用(TDM)级。如前所述，需要在采用WDM的单一WDM波长内的每个TDM子信道中正确地传播链路情况，如光损失(LOL)情况。为此，本发明的这个方面考虑为每个TDM子信道设置一个控制信道以承载此信息，将控制信道按照与数据相同的方式时间复用。
更正式地，本发明的这一方面考虑了一种用于通过TDM光网络发送来自多个输入信道的信号的方法和装置，其中每个输入信道都包含一个光数据信号和一个包含与该光数据信号有关的控制信息的电控制信号。根据本发明，各光接收器将光数据信号分别转换成各电数据信号，再由一个TDM数据复用器对各电数据信号进行时间复用以产生一个复用数据信号。一个TDM控制信号复用器对电控制信号进行时间复用以产生一个复用控制信号，该复用控制信号与所述复用数据信号结合产生一个复合电信号。一个光发送器从该复合电信号产生一个复合光信号通过网络进行发送。
在接收端，光接收器通过网络中接收该复合光信号，并从该复合光信号产生一个复合电信号，该复合电信号可分离成一个复用数据信号和一个复用控制信号。TDM数据解复用器将复用数据信号解复用，得到各个电数据信号给与输入信道相对应的输出信道，同时TDM控制信号解复用器将复用控制信号解复用，得到各个电控制信号给输出信道。最后，各个光发送器将电数据信号转换成光数据信号给输出信道。
在所描述系统中，探测到一个输入信道中的光数据信号损失时，针对该输入信道产生一个电控制信号表明该光数据信号损失。该电控制信号依靠上述信号处理方法传播到适当的输出信道。
如果需要，本发明可以用于TDM/WDM系统，其中一个WDM复用器将复合光信号跟一个或多个不同波长的其它复合光信号结合，然后通过网络传输。在此情况下，一个WDM解复用器将接收的复合光信号分离成不同波长的复合光信号，每个光信号都输入给一个光接收器，产生一个复合电信号，按照上述方法从该复合电信号产生单个的数据信号和控制信号给输出信道。
更特别地，根据本发明的这一方面，每个输入信道(例如一个ISC输入信道)都有其专门的开销控制信道，其区别于(例如依靠标识符)同一TDM模块中其它输入信道的控制信道。对这些控制信道进行时间复用以产生用于每个光波长的单一的控制信道，与现行的方法兼容。无论实际上链路中是否有任何数据传输，这些控制信道都可用。任何设备或链路故障造成的光损失，现在将可以由下一个下游元件识别，并且TDM(包括TDM/WDM)设备可以为受影响的信道插入一个其它WDM节点可以识别的控制符。
本发明的另一个方面即本申请的一个主题，涉及一种用于在混合TDM/WDM网络中传播开放光纤控制(OFC)情况的方法和装置。在此公开的是在混合TDM/WDM网络中传播开放光纤控制(OFC)的一个对等实施例和一个主-从实施例。
更正式地，本发明的这一方面考虑在一对节点与一对终端设备互连的光纤通信系统中对端到端链路进行初始化的方法和装置。所述节点通过各设备链路段与终端设备连接，并通过网络链路段彼此连接，所述设备链路段和所述网络链路段共同构成一个端到端链路。根据本发明，第一个节点对与该节点所连接的终端设备的设备链路段进行初始化。在设备链路段初始化完成时，第一个节点通过网络链路段向另一个节点发出一个信号，表明发送节点已经初始化其设备链路段。第一个节点接收到另一个节点通过网络链路段发出的表明另一个节点已经初始化其设备链路段的信号后，完成端到端链路的初始化。
当另一个节点初始化其设备链路端失败时，第一个节点可以禁止与该第一个节点所连接的终端设备的设备链路段，并回到初始化步骤。在预设的时间内，未能接收到来自另一个节点的表明另一个节点已完成其设备链路段初始化的信号时，可以执行该禁止。替代地，在接收到来自另一个节点的表明另一个节点未能初始化其设备链路段的信号时，可以执行该禁止。
初始化步骤可以由作为另一个节点的对等节点的每个节点执行。替代地，这些步骤可以由所述节点之一作为主节点来执行，其在完成其设备链路段初始化时，发送信号给另一个节点，使之作为从节点执行其自己的初始化程序。该从节点在接收到主节点的信号后，对与该节点所连接的终端设备的设备链路段进行初始化，并且，在完成该设备链路段初始化时，通过网络链路段发出一个信号给主节点，表明从节点已经初始化其设备链路段。
本发明的又一个方面，也即本申请的一个主题，涉及一种在混合TDM/WDM网中传播OFC状态的方法和装置，其不要求网络中的端节点产生OFC兼容信号。确切地说，本发明的这一方面采用一种算法以处理连接到网络的终端设备产生的OFC信号，后文将进一步对此进行描述。
更正式地，本发明的这一方面考虑一种在一对节点与一对终端设备互连的光纤通信系统中按照预定协议初始化端到端链路的方法。每个终端设备都能够按照预定的协议初始化其与一个类似设备之间的链路段。节点有各自的设备端口，通过各自的设备链路连接到终端设备，有各自的网络端口，通过网络链路段互相连接，在设备端口和网络端口间延伸各自的数据信道，设备链路段和网络链路段共同构成一个端到端链路。
根据本发明，由所述节点之一执行时，数据信道正常地以透明模式工作，其中将在设备端口接收到的光信号从网络端口再发送，而将在网络端口接收到的光信号从设备端口再发送。然而，响应于在所述设备端口检测到一个预定的链路状态，数据信道临时以环回模式工作，其中在将从设备端口接收到的光信号从网络端口再发送的同时，也将其从设备端口环回给设备链路段，以允许终端设备按照预设协议初始化该设备链路段，随后回到透明模式下。更特别地，如果设备端口包括一个光发送器和一个光接收器，则预定链路状态包括缺少来自所述光接收器的信号且与此同时存在到所述光发送器的信号。
通过本发明的技术还能实现其他的特征和优势。在此详述本发明的其它实施例和其它方面，并作为权利要求的一部分。请考参描述和附图，以便更好地了解本发明的优势和特征。
附图说明
在本说明书所附的权利要求部分特别指出并明确地要求保护作为本发明的主题内容。以下详述和附图一起，可以明确地说明本发明的前述目标和其它的目标、特征和优势，附图中：
图1示出了现有技术，其中WDM网络中的每个光波长使用一个专门控制信道；
图2示出了在网络中传播多路TDM和WDM信道的网络环境；
图3示出了本发明的一个实施例，其中多路TDM数据信道的控制信道合成一个单一TDM信道，在图2示出的网络中传输；
图4示出了在组合TDM/WDM网络中传播OFC状态的对等程序；
图5示出了在组合TDM/WDM网络中传播OFC状态的主-从程序；
图6-图10示出了在网络中传播OFC状态的一个替代实施例；
以下的详细描述，通过参照附图举例，解释了本发明的优选实施例以及优势和特征。
具体实施方式
图2和图3示出了本发明的一个实施例，其中多路TDM数据信道的控制信道合成单一的TDM信道在网络中传输。更特别地，图2示出了一个端到端系统，包括通过网络连接的一对这样的节点，而图3示出了这些节点的发送器和接收器部分。
首先见图2，该图示出了系统200，包括使第一主机系统206(主机A)与网络106互连的第一个TDM/WDM节点202(节点A)，以及使该网络与第二主机系统208(主机B)互连的第二个TDM/WDM节点204(节点B)。以下的讨论中，参考节点202中的发送器功能和节点204中的接收器功能。当然，每个节点都同时包含这两种功能，构成一个双工链路的两部分。
现在见图3，第一个节点202的发送器部分包括多路TDM信道209，每个信道运行于不同的波长，在此示出其中一个。每个TDM信道209典型地位于单独的卡上并服务于一路或多路输入信道。如上文的系统100所示，每个由发送器的TDM信道209提供服务的输入信道，都有一个输入光数据信号108驱动一个光接收器210，产生一个电数据信号212。然而，在此，每一个电数据信号212随后都被馈入第一个TDM复用器(MPX)214，其将数据信号212合成为单一的复用数据信号216。此外，TMD信道209服务的每个输入信道的开销控制信号218(OC1-OC3)被馈入第二个TDM复用器(MPX)220，其将控制信号218合成为单一的复用控制信号222。随后复用数据信号216和复用制控制信号222合并产生单一的复合电信号223。随后将这个复合电信号馈入光发送器224，其(通过内部激光器)向WDM复用器228提供一个特定波长的复合光信号226。WDM复用器228将该复合光信号226与来自其他TDM信道(未示出)的不同波长的光信号226合并以提供单一的多波长光输出信号230给网络106。
图3还示出了节点204的接收器部分，其按照相反的顺序执行相应操作，以产生与原始光信号108相应的光信号138。更特别地，WDM解复用器252将来自网络106的多波长光信号250分离成与TDM信道209对应的多个单一波长光信号254。每个这样的光信号254驱动光接收器256，由其产生对应TDM信道的复合电信号258。每个这样的复合电信号258分离成一个复用数据信号260和一个复用控制信号262。TDM数据解复用器264将复用数据信号260分离成对应各输出信道的单个数据信号266。各个光发送器268将这些解复用信号转换成期望的光信号138。最后，TDM控制信号解复用器270将复用控制信号262分离成单个的与数据信号266对应的控制信号272(OC1-OC3)。
为了理解本发明在图2-图3示出的系统200中的工作原理，假设客户端的输入108从ISC链路1断开。在发送节点202，构成WDM客户接口的光接收器210探测到此情况，但并没有禁止光发送器224中的WDM网络端激光器。作为替代，光接收器210在ISC链路1的开销子信道218上插入一个表明光损失(LOL)的控制符。TDM复用器220对此控制符与其他输入信道的类似控制信息进行时间复用，并且将此控制信息通过WDM网络传递给接收节点204。在接收节点204，控制符从相应的开销控制信号272中剥离出来，并且WDM设备开始禁止与ISC链路1对应的客户端输出激光器268，而其他的链路仍然完好不受影响。这样，在网络输入108上去除ISC链路的一根光缆会造成相应远端138的光损失，就好象WDM网络在这两个点间提供了一个长的虚拟连接；然而在WDM网络中没有光损失。通过类似的过程可以将输出客户208端故障造成的LOL传播给输入客户206端，或者将网络106故障造成的LOL传播给两个客户端。
OFC传播
下面考虑如图2和图3中示出的一个TDM/WDM混合网络中OFC传播的问题。
直接传播OFC需要TDM网络中有非常快的激光以符合OFC的定时要求，并且不太可行。而ANSI光纤信道标准在定义OFC时，只针对点到点链路进行了定义而未考虑复式或WDM网络；也没有针对TDM网络进行定义。此外，供应商为了实现更长的距离，可能会在ISC信道实施时使用OFC的专有的非标准版本。虽然此前已经解决在WDM中传播OFC，在组合的TDM/WDM网络中传播OFC则是另一个问题，是本发明的这一个方面所涉及的。
可以使用对等方法或主-从方法。尽管对等方法被视为优选方法，但是两者都可以采用，并且都将作出描述。
图4的算法和流程图示出了对等方法。每一对互连的节点都作为一对对等节点，遵守同样的程序，通过节点A的执行过程来描述此程序。节点202和节点204各自包括适于执行此程序的逻辑(以及图5的程序)，如图6中示出的逻辑630。
现在参考图2-图4，在开始创建端到端ISC链路(例如ISC链路1)时，网络链路106两端的主机206(A)和208(B)独立地尝试与它们各自的TDM/WDM节点202(A)和204(B)发起一个OFC握手。首先考虑A端的握手。如图4所示，节点202(A)首先尝试与主机206(A)进行一次握手(步骤402a)。如果握手尝试失败(步骤404a)，节点202禁止链路段1(连接主机206和节点202)并再次尝试握手(步骤406a)，同时继续向另一个节点204(B)发送一个已发送过的“OFC未完成”的消息(步骤408a)。
如果在第一次或后续的尝试中握手成功(步骤410a)，随后链路段1(连接主机206和节点202)初始化(步骤412a)。节点202(A)随后向另一个节点204(B)发送一个“OFC完成”的消息，并启动一个计时器用于从该另一个节点接收确认(ACK)信号，表明其已经与主机208(B)建立了链路(链路段3)(步骤414a)。节点202通过在ISC链路1的子信道218上插入一个反映这种状态的控制符来发送“OFC完成”的消息。这个控制符被时间复用到每波长控制信道222中，通过网络链路106(构成链路段2)发送，并被节点204(B)探测到。节点204通过另一个控制符对节点202做出响应，表明其是否已经在链路段3(连接节点204和主机208)上完成了一次握手。
当接收ACK信号的定时届满时，节点202(A)检查确定是否已经从节点204(B)接收到ACK信号(步骤416a)。如果节点202未按期接收到ACK信号(步骤418a)，则节点202通过丢弃其客户端激光信号(来自与图3示出的发送器268类似的发送器)强行断开链路1(步骤420a)，随后回到步骤402a。如果节点202按期从节点204(B)接收到ACK信号(步骤422a)，则检查确定是否该信号表明激光器已经通过链路3与主机208(B)建立了一个连接(步骤424a)。如果ACK信号未表明链路3的初始化(步骤426a)，则节点202同样会强行断开链路1(步骤420a)并回到步骤402a。
如果节点202(A)按期从节点204(B)收到了一个ACK信号，并且该信号表明链路段3的初始化完成(步骤428a)，则节点202继续保持链路段1在线，因为链路初始化现已完成(步骤430)。
同样的过程在B端执行。更特别地，节点204(B)执行与步骤402a-428a相同的一系列步骤402b-428b，因此不再赘述。基本地，节点204(B)尝试与主机208(B)握手(步骤402b)，并且如果成功(410b)，则链路段3初始化完成(步骤412b)并且一个控制信号向上游传播给节点202(A)(步骤414b)。与节点202(A)和链路1一样，如果节点204(B)从节点202接收到一个积极的确认，则只需保持链路段3(步骤428b)；否则就禁止链路段3(步骤420b)。这个过程持续直到节点202和节点204都建立了一个客户端连接并且已经收到来自对方节点的确认；则完成端到端链路初始化(步骤430)。
实际上，可以配置节点202或节点204，使得如果在预定的时间间隔内未能收到来自对方节点的任何形式的确认，则丢弃其客户端信号，其中时间间隔决定于WDM网络的反应时间。该间隔可通过软件配置或预先设置为网络支持的最长反应时间。这个步骤也防止客户端(链路段1和3)在网络光纤在链路段2断开或TDM/WDM设备故障时进行初始化。
因为其对称性和容易实施，对等方法是优选方法。一个替代方法是主-从方法，在图5中示出。主-从程序与图4示出的对等程序类似，对两个节点的主-从关系做了适当的修改。在TDM/WDM设备配置过程中，两个节点首先确定哪个节点作为主节点(步骤501)。这可以通过手动设置或通过设备默认设置协商确定。
一旦确立了主-从关系，并且在网络两端都已确认，主节点就通过执行一系列步骤502-530，控制所有随后的OFC握手。这些步骤一般地与图4中单个节点202和节点204执行的同样编号的步骤类似(除另有说明外)，并且因此不再全部单独描述。主节点首先尝试与所连接的主机206或主机208握手，命令从节点(通过网络链路段发出适当的信号)保持禁止(步骤502)。如果握手尝试失败(步骤504)，主节点禁止客户链路并且再次尝试握手(步骤506)，而同时继续此前向从节点发送“禁止”信息的动作(步骤508)。当主节点成功地完成握手后(步骤510)，主节点初始化客户链路(步骤512)，发送一个“激活”信息给从节点，允许从节点尝试链路对面一侧的握手，并启动一个计时器用于接收来自从节点的确认(ACK)信号(步骤514)。
从节点完成握手时，在预定的超时间隔内向主节点发回一个确认，以完成链路初始化过程。如果未能及时收到ACK信号(步骤516和518)，主节点禁止客户(步骤520)并回到步骤502以尝试再次与客户握手。如果及时收到了ACK信号(步骤522)并所收到的信号形式正确(步骤524和步骤528)，则链路初始化完成(步骤530)。如果ACK信号形式不正确(步骤526)，则主节点同样禁止客户(步骤520)并回到步骤502以尝试再次与客户握手。
注意，不需要通过网络链路106进行额外的握手；从节点假设其在主节点的握手首先完成之前不被允许握手。出于同样的原因，也不需要在从节点一侧设置超时间隔(步骤514-步骤528)。然而，这些特征和确立最初的主-从关系所额外增加的复杂性之间存在着折衷。
OFC传播的可选实施例
除了上述实施例之外，还提出了在具有双工链路的TDM/WDM网络中用于OFC传播的替代实施例。该替代方法不要求TDM/WDM网络节点产生OFC握手脉冲。相反地，其操作是在链路条件适于进行链路初始化时，将来自ISC信道的OFC脉冲环回给脉冲源，具体描述如下。
图6示出了一个系统600，包括连接第一个ISC信道604a(信道A)和第二个ISC信道604b(信道B)的一对互连的TDM节点602a(节点A)和602b(节点B)。双工光链路606a使TDM节点602a与ISC信道604a互连，而类似的双工光链路606b使TDM节点602b与ISC信道604b互连。附加的双工光链路608(特别的是网络链路)将TDM节点602a和602b彼此互连。每个ISC信道604a和604b各自包括光发送器(TX)610和光接收器(RX)612，并使用预设的协议，如上文提及的ANSI标准中定义的协议，用于与所连接的设备交换OFC信号。
为简化起见，图6仅示出了一个ISC信道604，其连接到每个TDM节点602上。然而，该方法可以容易地重复用于同一个TDM节点602上的多路信道604。此外，虽然该方法仅针对TDM信号进行了描述，它显然地可以扩展以包含运行在WDM网络上的TDM信号。在这样一个WDM/TDM网络中，图6示出的节点602的部件可以对应一个单一TDM信道，由多路TDM信道与单一的WDM复用器和解复用器接口连接，如上文其它实施方法所示。
每个TDM节点602a和602b包括多个输入端口，由参考号614集合地表示，示出了其中的两个，即端口614-1(端口1)和614-2(端口2)。每个输入端口614有发送器(TX)616和接收器(RX)618，分别与ISC信道604a或604b的相应的接收器(RX)612和发送器(TX)610接口连接。每个接收器618向TDM复用器(MPX)620提供一个输入，该复用器将此输入与来自同一节点602a或602b的其它接收器的输入时间复用。每个节点602a或602b的TDM复用器620依次地驱动发送器622，发送器622通过链路608与另一个节点中相应的接收器624连接，每个节点602的发送器622和接收器624构成一个输出端口626。每个接收器624驱动一个TDM解复用器(DMPX)628，解复用器628向本节点的端口发送器616提供解复用信号。
上述600系统工作时，源自ISC信道604a的发送器610的光信号通过链路606a、(节点602a的)输入端口614-1、复用器620、发送器622、链路608、节点602b的接收器624、解复用器628、输入端口614-1的发送器616和链路606b，到达ISC信道604b的接收器612。源自ISC信道604b的发送器610的光信号经由另一个方向的类似路径到达ISC信道604a的接收器612，并且源自其它ISC信道并穿过其他双工输入端口的光信号也与此类似。
大多数时候，每个TDM节点602都透明地工作：任何来自ISC信道604的输入信号都被时间复用并沿着网络链路608发送给另一个节点，而任何从网络链路接收到的TDM信号都被解复用并经由一个输入端口614被路由到适当的ISC信道604。为了利用OFC初始化整个链路(包括一对相互通信的ISC信道604之间的所有组成部分)，本发明的这一方面考虑在某些情况下TDM节点602以非透明的方式工作。更特别地，本发明地这一方面考虑由整合到每个TDM节点602中的逻辑630监视在TMD输入端口614和TMD输出端口626处出现的信号，随后实现根据需要路由握手信号的状态机。逻辑630可以用任何适当的方法实施，例如通过一个特定目的的数字电路——例如一个专用集成电路(ASIC)——固件(即微码)或两者的结合来实现。
为说明工作原理，首先假设ISC信道604a连接到TDM节点602a，并从其发送器610发起一个OFC握手脉冲到节点602a的端口1的接收器618。由于来自ISC信道604b的相应链路606b尚未激活，从网络端接收器624到端口1的发送器616的线路上不会有接收信号。(注意由复用器620和解复用器628服务的TDM信道的其他端口614上可能仍有信号通过，因此可能有其它信号在发送器和接收器的链路上流向节点602a。)
参考图7和图10的流程图，本发明的这一方面当(1)从ISC信道604到一个节点602的输入端口614的接收器618的信号包含一个OFC脉冲702(步骤1002)并且(2)从同一输入端口614的发送器616发送的信号低时(如针对节点602a的输入端口614-1的图形所示)(步骤1004)时开始工作。当这两个事件同时发生时，节点602的数字逻辑630迫使OFC信号702(1)利用发送器616环回到ISC信道604的接收器612(如704所示)，并且(2)从节点602的发送器622经过TDM链路608发送(如706所示)(步骤1006)。发送端节点602在预设的固定长度的时间内保持这种状态，经过此时间后节点602回到透明状态并传播其接收到的任何信号(步骤1008)。将信号环回给ISC信道604使得OFC握手在该信道上完成，并且初始化第一链路段，在此情况下链路段包括ISC信道604a和节点602a之间的链路606a。
现在参考图8，之前发送的同一OFC脉冲706(图7)随后由网络链路608另一端的TDM节点602b的接收器624接收到(如802所示)。然而，TDM节点602b的端口614-1的接收器618仍然没有信号。当探测到这两个信号的这些状态时，接收TDM节点602b的数字逻辑630就将OFC脉冲802接着传递给ISC信道604b的接收器612(如804所示)。同时数字逻辑630还透明地传递其从ISC信道604b接收到的任何信号。ISC信道604b接收到信号804时，从其发送器610发出一个OFC握手脉冲806作为响应。
现在参考图9，来自ISC信道604b的OFC握手脉冲806从TDM节点602b经过网络链路608传播回TDM节点602a，如902所示。至此，节点602a的时间延迟已经到期，因此接收到的信号就只透明地传递。同时ISC信道604a发送光信号，该光信号从TDM节点602a透明地通过网络链路608发送给TDM节点602b；这足以在TDM节点602b完成握手。现在节点602a和节点602b都处于透明模式，并且跨于ISC信道604a和604b之间的链路已经完全初始化。
显然如果不是ISC信道602a而是ISC信道602b首先发起OFC握手，也会遵守同样的程序。作为一个附加的特征，数字逻辑630确保如果网络任何一点有开放链路情况，节点602a和602b会探测到这种情况并且关闭其各自相应的发送器，中断数据传送。一旦链路段被禁止，根据上文提及的现有的OFC握手协议，ISC信道602a和602b每10秒钟尝试发起一个OFC握手。当链路修复后，上述程序会再次初始化链路。通过让每个TDM节点602在利用其自己的状态机开始握手过程前，检查其是否已经从网络链路608的另一端接收到了一个信号来避免死锁情况。
上述实施例有若干潜在优势。所述实施例不要求TDM节点602产生OFC信号脉冲，如果多个ISC信道604都提供在一个单一的卡上，这样可以节约硬件。并且，也不需要光监控信道以验证链路的连接。最大的链路长度，或者从节点602a到节点602b并再回到节点602将所允许的最长往返时间延迟，通过置入数字逻辑630的固定延迟限定；链路必须在此时间内建立。固定延迟还必须足够短，以免因环回信号造成ISC信道604的错误情况。通过选定几毫秒的固定延迟，应该可能将链路延长到100公里以上；该延迟也可设置为可编程的，并可根据链路长度或其它条件调整。在本方法中，首先发起握手的ISC信道604成为其本身与TDM节点602之间握手的主控方；而链路另一端的另一个TDM节点602则作为其本身与ISC信道604之间握手的主控方。
虽然本发明的某些特征(例如光发送器和接收器)需要包括硬件，但其他的特征(如上文描述的数字逻辑)可以通过固件或硬件与固件的某种组合来实现。
作为举例，本发明的一个或多个方面可以包含在一个制造产品中(例如，一个或多个计算机程序产品)，所述产品具有如计算机可用介质。介质可能包含如计算机可读程序代码，用于提供和促进本发明的能力。制造产品可以作为计算机系统的一部分或单独销售。
另外，可以提供至少一个机器可读的程序存储设备，所述设备有形地包括至少一个机器可执行的指令程序，用于实现本发明的能力。
在此所示的流程图仅作为例子。在不违背本发明精神的情况下，这些流程图或其中描述的步骤(或操作)可能有很多变型。例如，步骤的执行顺序可能不同，或可能增加、删除或修改步骤。所有这些变型都视为所要求保护的本发明的部分。
尽管已经描述了本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员将能够理解，现在和将来，在本发明权利要求的范围之内可以进行各种完善和改进。这些权利要求应理解为对首次描述的本发明进行合理保护。
Claims (14)
1.一种在一对节点与一对终端设备互连的光纤通信系统中对端到端链路进行初始化的方法，所述节点通过各自的设备链路段与所述终端设备连接，并通过网络链路段彼此连接，所述设备链路段和所述网络链路段共同构成所述端到端链路，所述方法由所述一对节点中的一个节点执行并且包括以下步骤：
对与所述一个节点连接的终端设备的设备链路段进行初始化，所述初始化包括成功地完成所述一个节点与所述终端设备之间的开放光纤控制OFC协议握手；
在初始化所述设备链路段后，通过所述网络链路段向所述一对一节点中的另一个节点发送指示所述一个节点已经初始化其设备链路段的一个时分复用信号，其中向所述另一个节点发送的所述时分复用信号包括时分复用数据信号以及指示所述一个节点与所述终端设备之间的OFC协议握手完成的时分复用控制信号；以及
在通过所述网络链路段从所述另一个节点接收到指示所述另一个节点已经初始化其设备链路段的时分复用信号后完成所述端到端链路的初始化，其中来自所述另一个节点的所述时分复用信号包括时分复用数据信号以及指示所述另一个节点与其设备链路段之间的OFC协议握手完成的时分复用控制信号。
2.根据权利要求1的方法，还包括步骤：
在所述另一个节点初始化其设备链路段失败时，禁止与所述一个节点连接的终端设备的设备链路段，并且返回对与所述一个节点连接的终端设备的设备链路段进行初始化的步骤。
3.根据权利要求2的方法，其中当在预定的时间段内未能收到来自所述另一个节点的指示所述另一个节点已经初始化其设备链路段的信号时，执行所述禁止的步骤。
4.根据权利要求2的方法，其中在收到来自所述另一个节点的指示所述另一个节点未能初始化其设备链路段的信号时，执行所述禁止的步骤。
5.根据权利要求1的方法，其中所述步骤由作为所述另一个节点的对等节点的所述一个节点执行。
6.根据权利要求1的方法，其中所述步骤由所述一个节点作为所述另一个节点的主节点执行，所述主节点在初始化其设备链路段后发送信号给所述另一个节点，使所述另一个节点作为从节点执行其自己的初始化程序。
7.根据权利要求6的方法，其中所述从节点在收到所述主节点的信号后执行以下步骤：
对与所述从节点连接的终端设备的设备链路段进行初始化；以及
在初始化该设备链路段后，通过网络链路段发送一个信号给主节点，指示所述从节点已经初始化其设备链路段。
8.一种在一对节点与一对终端设备互连的光纤通信系统中对端到端链路进行初始化的方法，所述节点通过各自的设备链路段与所述终端设备连接，并通过网络链路段彼此连接，所述设备链路段和所述网络链路段共同构成所述端到端链路，所述方法由所述一对节点中作为从节点的一个节点执行并且包括以下步骤：
通过所述网络链路段从所述一对节点中作为主节点的另一个节点接收指示所述另一个节点已经初始化其设备链路段的时分复用信号，接收的所述时分复用信号包括时分复用数据信号以及指示所述另一个节点与其设备链路段之间的开放光纤控制OFC协议握手完成的时分复用控制信号；
在从所述另一个节点接收到所述时分复用信号之后，对与所述一个节点连接的终端设备的设备链路段进行初始化，所述初始化包括成功地完成所述一个节点与所述终端设备之间的OFC协议握手；
在初始化所述设备链路段后，通过所述网络链路段向所述另一个节点发送指示所述一个节点已经初始化其设备链路段的一个时分复用信号，其中向所述另一个节点发送的所述时分复用信号包括时分复用数据信号以及指示所述一个节点与所述终端设备之间的OFC协议握手完成的时分复用控制信号。
9.一种在一对节点与一对终端设备互连的光纤通信系统中对端到端链路进行初始化的装置，所述节点通过各自的设备链路段与终端设备连接，并通过网络链路段彼此连接，所述设备链路段和所述网络链路段共同构成所述端到端链路，所述装置与所述一对节点中的一个节点相关联，并且包括：
用于对与所述一个节点连接的终端设备的设备链路段进行初始化的装置，所述初始化包括成功地完成所述一个节点与所述终端设备之间的开放光纤控制OFC协议握手；
用于在初始化该设备链路段后通过所述网络链路段向所述一对节点中的另一个节点发送指示所述一个节点已经初始化其设备链路段的一个时分复用信号的装置，其中向所述另一个节点发送的所述时分复用信号包括时分复用数据信号以及指示所述一个节点与所述终端设备之间的OFC协议握手完成的时分复用控制信号；以及
用于通过所述网络链路段从所述另一个节点接收指示所述另一个节点已经初始化其设备链路段的时分复用信号后完成所述端到端链路的初始化的装置，其中来自所述另一个节点的所述时分复用信号包括时分复用数据信号以及指示所述另一个节点与其设备链路段之间的OFC协议握手完成的时分复用控制信号。
10.根据权利要求9的装置，还包括：
用于在所述另一个节点初始化其设备链路段失败时禁止与所述一个节点连接的终端设备的设备链路段并且使得用于对与所述一个节点连接的终端设备的设备链路段进行初始化的装置执行其操作的装置。
11.根据权利要求9的装置，其中所述一个节点作为所述另一个节点的对等节点。
12.根据权利要求9的装置，其中所述一个节点作为主节点，所述主节点在初始化其设备链路段后发送信号给所述另一个节点，使所述另一个节点作为从节点执行其自己的初始化程序。
13.根据权利要求12的装置，其中所述从节点包括：
用于响应于收到所述主节点的信号对与所述从节点连接的终端设备的设备链路段进行初始化的装置；以及
可操作用于在初始化该设备链路段后通过网络链路段发送一个信号给主节点以指示所述从节点已经初始化其设备链路段的装置。
14.一种在一对节点与一对终端设备互连的光纤通信系统中对端到端链路进行初始化的装置，所述一对节点通过各自的设备链路段与所述终端设备连接，并通过网络链路段彼此连接，所述设备链路段和所述网络链路段共同构成所述端到端链路，所述装置与所述一对节点中作为从节点的一个节点关联并且包括：
用于通过所述网络链路段从所述一对节点中作为主节点的另一个节点接收指示所述另一个节点已经初始化其设备链路段的时分复用信号的装置，接收的所述时分复用信号包括时分复用数据信号以及指示所述另一个节点与其设备链路段之间的开放光纤控制OFC协议握手完成的时分复用控制信号；
用于在从所述另一个节点接收到所述时分复用信号之后对与所述一个节点连接的终端设备的设备链路段进行初始化的装置，所述初始化包括成功地完成所述一个节点与所述终端设备之间的OFC协议握手；
用于在初始化所述设备链路段后通过所述网络链路段向所述另一个节点发送指示所述一个节点已经初始化其设备链路段的一个时分复用信号的装置，其中向所述另一个节点发送的所述时分复用信号包括时分复用数据信号以及指示所述一个节点与所述终端设备之间的OFC协议握手完成的时分复用控制信号。
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