SE506320C2 - Förfarande och anordning för att detektera fel i ett nätverk - Google Patents

Description

_¿soe 10 15 20 25 30 szo i 2 noder är deaktiverad. Detta kan exempelvis ske genom att på/av switchar är avkopplade (ställda i fránslaget läge) mot den deaktiverade sträckan. Noderna kommunicerar med varandra genom att sända och lyssna åt båda hàllen i bussen. Alla noder är anordnade med en skyddsutrustning innefattande minst en skyddssignalsändare med nodspecifik signal, minst en skyddssignalövervakningsmodul och minst två optiska på/av switchar eller anordning med samma funktion.

Skyddsförfarandet använder sig av en speciellt designad skyddssignalsåndare. Denna skyddssignalsändare kan bestå av en digitalt modulerad laser eller en sinusformad pilotton. Varje skyddssignalsändare är nodspecifik antingen genom en digital kod eller en speciell frekvens. De två noder som utgör ändnoder i bussen sänder ut sin skyddssignal både in åt bussen och ut på den deaktiverade sträckan vilken utgörs av skyddsfiberparet.

I skyddssignalsövervakningsmodulen finns anordnad minst en skyddssignaldetektor som måste kunna lyssna och identifiera två samtidigt närvarande signaler. I varje nod finns på/av switchar, eller anordning med samma funktion, vilken den ena som är riktad mot reservsträckan i varje ändnod är avstängd. Detta för att hindra kanaler att gå dubbla vägar samt hindra cirkulering av och brus. Skyddssignalerna adderas efter kanaler pá/av switcharna åt båda hàllen, således kommer ändnoderna på vardera fibern att ha tillgång till sin egen skyddssignal från båda hàllen, vilken har samt den andra gått hela ringen runt, ändnodens skyddssignal från båda hàllen.

Genom att analysera förlust av den egna ändnodens skyddssignal samt den andra ändnodens skyddssignal kan ändnoderna i bussen avgöra om ett fiberavbrott skett på den inkommande bussfibern eller på den utgående reservfibern. Har ett brott skett pà 10 15 20 25 3 in sus 320 bussfibern sätts av/pà switchen mot reservfibern i. tillslaget läge och skyddssignalen stängs därefter av. Vid ett kabelbrott går normalt båda fibrerna av, således gör den andra ändnoden samma åtgärd samtidigt. Vid ett enkelfiberavbrott fördröjs förfarandet tills den ändnod som detekterade fiberavbrottet ställt sin av/på switch i fránslaget läge och slagit från sin förstärkare. Vid ett avbrott på reservfibern detekteras detta och rapporteras till ett övervakningssystem. Noderna som angränsar till fiberavbrottet eller fiberavbrotten känner av att ljuset in till noden försvinner så kallad “Optical Power Loss", OPL, och ställer sina av/pà switchar i frånslaget läge och slår av förstärkarna emot fiberavbrottet samt skickar ut sina skyddssignaler i nätet. Genom dessa åtgärder har bussen fått nya ändnoder och all kommunikation har àterupprättats.

Skyddssignalen kan också användas för att justera förstårkníngen på de optiska förstärkarna som finns i nätverket.

Skyddssignalens amplitud mäts och används som en referenssignal för att kontrollera förstärkarens förstärkning. Den optiska förstärkaren regleras till att hålla skyddssignalens amplitud konstant och därmed alla andra våglängdskanaler.

En fördel med föreliggande uppfinning är att man kan kontinuerligt övervaka reservfibern utan att skicka data pá densamma.

En annan fördel med den föreliggande uppfinningen är att noderna kan ta lokala beslut utan någon annan information än skyddssignalernas närvaro eller icke närvaro samt närvaro eller icke närvaro av optisk ineffekt.

Ytterligare en fördel med den föreliggande uppfinningen är att skyddshârdvaran är separerad från trafikutrustningen. _5116 10 15 20 25 520 ' 4 Ännu en fördel med föreliggande uppfinning är att den enkla logiken ger en snabb skyddsomkopplingstid. Ännu en fördel med den föreliggande uppfinningen är att alla skyddssignalsändare kan använda sig av samma våglängd för att spara användbara optiska vàglângdskanaler. Ännu en fördel med den föreliggande uppfinningen är att skyddssignalen kan användas för att justera de optiska förstärkarnas uteffekt. Ännu en fördel med den föreliggande uppfinningen är att skydds- förfarandet fungerar från det att nätverket inte bär några trafikkanaler alls till att vara fullt utrustat. Ännu en fördel med den föreliggande uppfinningen är att ett avbrott på skyddsfibern är övervakat.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av föredragna utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 'visar en utföringsform av uppfinningen på en nod i nätverket.

Figur 2 visar ett helt nätverk enligt uppfinningen.

Figur 3a visar ett bidirektionellt fel pà ordinarie fibrer intill en slutnod i nätverket.

Figur 3b visar nätverket i figur 3a efter omkonfiguration.

Figur 4a visar ett bidirektionellt fel på ordinarie fibrer mellan två noder som ej är slutnoder i nätverket. 10 15 5 i sus 320 Figur 4b visar nätverket i figur 4a efter omkonfiguration.

Figur 5a visar ett unidirektionellt fel på ordinarie fiber intill en slutnod och med trafik mot nämnda nod i nätverket.

Figur 5b visar nätverket i figur Sa efter omkonfiguration.

Figur 6a visar ett unidirektionellt fel på ordinarie fiber intill en slutnod och med trafik fràn nämnda slutnod i nätverket.

Figur 6b visar samma nätverket som i figur 6a men med framskriden reparationsprocess. figur 6c visar nätverket i figur 6b efter omkonfiguration.

Figur 7a visar ett unidirektionellt fel på ordinarie fiber mellan tvâ noder som ej är slutnoder i nätverket.

Figur 7b visar samma nätverk som i figur 7a men med framskriden reparationsprocess.

Figur 7c visar nätverk i figur 7b efter omkonfiguration.

Figur 8 visar ett unidirektionellt fel på reservfibern i nätverket.

Figur 9 visar ett bidirektionellt fel på reservfibrerna i nätverket. 506 10 15 20 25 320 i 6 FÖREDRAGNA UTFöRINGsFommR Varje nod är konstruerad så som visas i figur 1. Noderna är sammankopplade med ett par ordinarie fibrer till en buss och mellan bussens slutnoder finns anordnat ett par reservfibrer.

Noden innefattar en optisk fiber 1 med trafik i en riktning och en annan optisk fiber 2 med trafik i motsatt riktning jämfört Noderna med fiber 1. innefattar vidare optiska förstärkare 2l,22,23,24 som i sin tur innefattar ett par PIN-dioder 31,32, en skyddssignaldetektor 33 och en pumplaser 34. De optiska förstärkarna 21,22,23,24 vilka utgörs av förförstärkare 22,24 och boosterförstärkare 21,23 åstadkommer förstärkningskontroll med hjälp av skyddssignaldetektorn 33 till pumpen 34 kombinerat med framåtkoppling av totalineffekten till förstärkaren. Ena eller andra eller medelvärdet av signalnivån från de två skyddssignalerna används till att styra uteffekten på förförstärkarna 22,24 och boosterförstärkarna 21,23 Om bara en skyddssignal mottages i noden räcker detta värde för att styra uteffekten. Om ingen signal mottages, vilket inträffar under ett kort ögonblick vid omkoppling, låses återkopplingen till laserpumpen så att uteffekten endast regleras av framåtkopplingen. Förstärkningskontroll kan implementeras antingen i mikroprocessorn eller i helt analog elektronik.

Noderna i nätverket innefattar även multiplexrar 40 för att sammanföra våglängdskanaler i. nätverket och demultiplexrar 41 för att separera våglängdskanaler från nätverket.

Noden innefattar vidare en centralmodul 50 vilken innefattar en centralprocessor 51, en logisk enhet 52, en skyddssignalssändare 53 och en skyddssignalmonitor 54 vilken övervakar att skyddsignalssändaren fungerar. Centralprocessorn står i 10 15 20 25 7 " sus 320 förbindelse med alla övriga moduler i noden och har som uppgift att övervaka och ge signaler om förändringar i nätet. Den logiska enheten 52 tar emot från logiska signaler skyddssignaldetektorerna 33 i noden samt från sin ~egen skyddssignalssändare 53. De logiska signalerna indikerar om den västra 22 eller den östra 24 förstärkaren, vilka fungerar som förförstärkare, tar emot eller inte tar emot den egna nodens skyddssignaler eller om den tar emot eller inte tar emot skyddssignalerna från den andra ändnoden. Under förutsättning att den lokala skyddssignalssändaren 53 är i funktion, kan ett lokalt beslut fattas om ett kabelbrott har skett i reservfibern eller i den ordinarie fibern och dessutom om brottet ligger pá utgående fiber eller inkommande fiber.

Med följande algoritm skulle kunna fås skydd mot att skyddsswitchen falerar och går i fel läge. Ringen mäste vara bruten för att kallas en buss. Den logiska enheten ,52 i ändnoderna tar emot två logiska signaler som indikerar om nodens optiska skyddsswitchar 60,61 står i fel läge, det vill säga de står i frànslaget läge då de skall stå i tillslaget läge och vice versa. I följande två fall, baserat på dessa nämnda logiska signaler, kommer boosterförstärkaren 21,23 efter dessa switchar 60,61 att stängas av: i) Om PIN-dioden 62,63 inte känner av någon signal samtidigt som switchen 60,61 skall vara i frànslaget läge och inkommande data inte skall kopplas vidare i reservfibern och ii) om PIN-dioden känner av signaler samtidigt som switchen 60,61 skall vara i tillslaget läge och inkommande data Skall kopplas vidare in i ordinarie fiber. 10 15 20 25 _ sne 320 A8 Dessa PIN dioder och nämnda logik behöver i princip endast vara implementerad i de normala slutnoderna eftersom alla förstärkare är utrustade med automatisk avstängning så kallad “Automatic Power Shutdown”, APS. Dock bör alla noder ha detta implementerat för generalitetens och användarvänlighetens skull.

Vid fiberbrott tar den logiska enheten emot en logisk signal för vardera förförstärkare som indikerar om förförstärkaren 22 eller 24 inte känner av nâgra signaler alls (LOP). I händelse av total avsaknad av signaler vid förförstärkaren 22,24 skall förstärkaren slå av sig själv och sin motsvarande boosterförstärkare 21,23.

De olika logiska signalerna som genereras i varje nod är följande: i) Förlust av egen skyddssignal utsänd först genom reservfibern och sedan tillbaks till noden via ordinarie fibern, så kallad “Loss of Own Protectional Signal Bus Side” LOwnPS-BS, ii) förlust av skyddssignal utsänd av den andra slutnoden via ordinarie fibern, så kallad “Loss of Other Protectional Signal Bus Side” LOtherPS-BS, iii) förlust av skyddssignal utsänd av den andra slutnoden via reservfibern, så kallad “Loss of Other Protectional Signal Spare Side" LOtherPS-SS, iiii) förlust av alla optiska datakanaler, så kallad “Optical Power Loss” OPL-N, där N står för numret på den optiska fibern, och funktionsoduglig egen skyddssignal, så kallad “Malfunctioning Own Protectional Signal Laser Diode", MPSLD. 10 15 20 25 .ii) om två skyddssignaler mottages i samma ingång, ' arrangerat till en så kallad flexbuss. 9 ai sus 320 För ändnoder gäller följande villkor: i) Om LOwnPS-BS och LOtherPS-BS och inte MPSLD och inte, LOtherPS-SS: Ställ skyddsswitchen i tillslaget läge, ii) om LOwnPS-BS och inte MPSLD och inte LOtherPS-BS: Rapportera att det är fel pà reservfibern, som går från denna slutnod till den andra slutnoden, iii) om LOtherPS-SS och inte LOtherPS-BS: Rapportera att det är fel på reservfibern som går från den andra slutnoden till denna slutnod, och iiii) om LOtherPS-BS och inte LOwnPS-BS och inte MPSLD: Rapportera att det är fel pà den andra pilottonen.

För övriga noder gäller följande: i) Om OPL: Ställ skyddsswitchen i frànslaget läge och slå av förstärkarparet i denna riktning, det senare sker automatiskt då noden är utrustad med APS, och öst eller väst, måste switchen i denna nod ställas i tillslaget läge.

Detta förfarande utnyttjas vid automatisk uppstartning.d I figur 2 ser vi ett bidirektionellt vàglängdsdirigerat nätverk Bussen innefattar fyra stycken noder A,B,C,D sammanbundna med tvà optiska fibrer 1,2.

De optiska fibrerna mellan nod A och nod B, mellan nod B och nod C samt mellan nod C och nod D kallas för ordinarie fibrer och de optiska fibrerna mellan nod A och nod D kallas reservfibrerna.

Varje nod kan se ut som den beskrivna i figur 1. I dessa figurer har endast skyddsswitcharna 60,61 ritats ut i varje nod. I denna bild år nod A och nod D utformade som ändnoder i bussen, detta 506 10 15 20 25 520 D10 ser vi genom att en av skyddsswitcharna 60,61 är i frànslaget läge i vardera av de två ändnoderna. Datatrafiken i bussen sker utan några problem och inga alarm detekteras.

I figur 3a ser vi samma buss som i figur 2 men med den skillnaden att här föreligger ett bidirektionellt fel pà de ordinarie fibrerna 1,2 intill en ändnod. Nod A känner av LOwnPS- BS och LOtherPS-BS och inte LOtherPS-SS, vilket implicerar att den västra switchen ställs i tillslaget läge. Nod B fär inga alarm. Nod C känner av OPL-2 vilket implicerar att den östra switchen samt förstärkarparet 23,24 ställs i frànslaget läge.

Nod D känner av OPL-1 vilket implicerar att den västra switchen samt förstärkarparet 21,22 ställs i frànslaget läge. Nod D känner även av LOwnPS-BS och LOtherPS-BS och inte LotherPS-SS vilket implicerar att den östra switchen ställs i tillslaget läge.

I figur 3b är full kommunikation återskapad. Nod A och nod B får inga alarm. Nod C och nod D känner av LOwnPS-BS och LOwnPS-SS, men bussen är omformad så att nod C och D är nya ändnoder.

I figur 4a ser vi bussen med ett bidirektionellt fel pà ordinarie fibrerna mellan två mellanliggande noder. Nod A känner av LOwnPS-BS och LOtherPS-BS och inte LOtherPS-SS, vilket implicerar att den västra switchen ställs i tillslaget läge. Nod B känner av OPL-2, vilket implicerar att den östra switchen samt förstärkarparet 23,24 ställs i frànslaget läge. Nod C känner av OPL-1 vilket implicerar att den västra switchen samt förstärkarparet 21,22 ställs i frànslaget läge. Nod D känner av LOwnPS-BS och LOtherPS-BS och inte LOtherPS-SS vilket implicerar att den östra switchen ställs i tillslaget läge. 10 15 20 25 '11 vi 506 320 I figur 4b är full kommunikation àterskapad. Nod B och C känner av LOwnPS-BS och LOwnPS-SS, men bussen är omkonfigurerad med nod B och C som nya ändnoder.

I figur 5a ser vi bussen med ett unidirektionellt fal pà ordinarie fiber intill en ändnod. Fiberbrottet har skett på den fiber i vilken trafiken flyter till ändnoden. Nod A, nod B och nod C får inga alarm. Nod D känner av LOwnPS-BS och LOtherPS~BS och inte LOtherPS-SS, vilket implicerar att den östra switchen ställs i tillslaget läge. Nod D känner även av OPL-1, vilket medför att den västra switchen samt förstärkarparet 21,22 ställs i frànslaget läge.

I figur 5b ser vi bussen i ett mellansteg i àterstâllandët av full kommunikation mellan noderna. Här känner nod A av LOwnPS-BS och LOtherPS-BS och inte LOtherPS-SS vilket implicerar att den västra switchen ställs i tillslaget läge. Nod B får inga alarm.

Nod C känner av OPL-2 vilket medför att den östra switchen gsamt förstärkarparet 23,24 ställs i. frànslaget läge. Nod IJ känner fortfarande av LOwnPS-BS (västra sidan) och LOtherPS-BS (västra sidan) och inte LOtherPS-SS (östra sidan). Kommunikationen mellan noderna i bussen är nu återställd.

I figur 6a ser vi bussen med ett unidirektionellt fel på ordinarie fibern intill en ändnod. Fiberbrottet har skett pá den fiber i vilken trafiken flyter från ändnoden. Nod A känner av LOwnPS-BS och LOtherPS-BS och inte LOtherPS-SS vilket medför att den västra switchen ställs i tillslaget läge. Nod B och D får inga alarm. Nod C känner av OPL-2 vilket medför att den östra switchen samt förstärkarparet 23,24 ställs i frànslaget läge.

I figur 6b ser vi ett mellansteg i reparationen av bussen. Nod A känner fortfarande av LOwnPS-BS och LOtherPS-BS och inte 506 10 15 20 25 320 i C12 LOtherPS-SS. Nod B fär inga alarm. Nod C känner fortfarande av OPL-2. Nod D känner av LOwnPS-BS och LOtherPS-BS och inte LOtherPS-SS, vilket implicerar att den östra switchen ställs i tillslaget läge. Nod D känner även av OPL-1, vilket medför att den västra switchen samt förstärkarparet 21,22 ställs i frànslaget läge.

I figur 6c ser vi bussen med full kommunikation där nod C och D är ändnoder.

I figur 7a ser vi bussen med ett unidirektionellt fel på ordinarie fibern mellan tvà noder som ej är ändnoder, alltså mellan två mellanliggande noder. Nod A och B får inga alarm. Nod C känner av OPL-1, vilket meför att den västra switchen samt förstärkarparet 21,22 ställs i frànslaget läge. Nod D känner av och LOtherPS-BS och inte vilket LOwnPS-BS LOtherPS-SS, implicerar att den östra switchen ställs i tillslaget läge.

I figur 7b ser vi ett mellansteg i reparationen av bussen. Nod A känner av LOwnPS-SS och LOtherPS-BS och inte LOtherPS-SS, vilket implicerar att den västra switchen ställs i tillslaget läge. Nod B känner av OPL-2, vilket medför att den östra switchen samt förstärkarparet 23,24 ställs i. frànslaget läge. Nod CI känner fortfarande av OPL-1. Nod D känner fortfarande av LOwnPS-BS och LOtherPS-BS och inte LOtherPS-SS.

I figur 7c är all kommunikation áterupprättad i bussen I figur 8 ser' vi bussen. med ett unidirektionellt fel på en reservfiber. Nod A känner av LOwnPS-BS and LOtherPS-BS och inte LOtherPS-BS, vilket medför att larm sänds ut om att reservfiber 1 är trasig. Nod B och C får inga alarm. Nod D känner av LOwnPS- i13 " sne 320 BS och inte LOtherPS-BS vilket medför att larm sänds ut om att reservfiber 1 är trasig.

I figur 9 ser vi bussen med ett bidirektionellt fel pá reservfibrerna. Nod A känner av LOwnPS-BS och LOtherPS-SS och inte LOtherPS-BS, vilket implicerar ett alarm om att det är fel på báda reservfibrerna. Nod B och C får inga alarm. Nod D känner av samma som nod A, det vill säga LOwnPS-BS och LOtherPS-SS och inte LotherPS-BS, vilket medför att ett alarm sänds ut om att det är fel på båda reservfibrerna.

Uppfinningen år naturligtvis inte begränsad till de ovan beskrivna och pá ritningarna visade utföringsformerna, utan kan modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (11)

506 10 15 20 25 520 11,, PATENTKRAV

1. Anordning för att detektera fel i ett optiskt fibernätverk, innefattande minst tvâ noder anordnade med minst tvà optiska fibrer till en buss där bussens ändnoder är sammankopplade med ett par reservfibrer och där varje nod innefattar en centralmodul innefattande ndnst en centralprocessory minst en logisk enhet, minst en skyddssignalsändare samt minst en skyddssignalmonitor, minst två skyddsswitchar eller anordning med samma funktion samt optiska förstärkare, k ä n n e t e c k n a d av att skyddssignalsändaren (53) är anordnad att kunna sända en skyddssignal i minst en av bussens båda riktningar, att bussen är anordnade att kunna detektera förlust av all optisk signal sá kallad “optical Power Loss", OPL och att bussens ändnoder är anordnade att kunna detektera dels sin egen skyddssignal och dels den andra ändnodens skyddssignal i minst den ena av bussens båda riktningar.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att skyddssignalsändaren i varje nod har olika våglängder.

3. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att skyddssignalsändaren i varje nod har samma våglängd.

4. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att skyddssignalsändaren sänder ett digitalt ord skilt från de andra noderna.

5. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att skyddssignalsändaren sänder en sinusformad modulerad signal, en så kallad pilotton.

6. Förfarande för att detektera fel i ett optiskt fibernätverk, innefattande minst tvâ noder anordnade med minst två optiska 10 15 20 25 il, " 506 320 fibrer till en buss där bussens ändnoder är sammankopplade med ett par reservfibrer och där varje nod innefattar en centralmodul innefattande xninst en centralprocessor, minst en logisk enhet, minst en pilottonlasersändare samt minst en pilottonlasermonitor, minst tvà skyddsswitchar eller anordningar med funktion samt optiska samma förstärkare, k ä n n e t e c k n a t av -att det i bussens båda ändnoder utsänds en skyddssignal i minst en av bussens båda riktningar med skyddssignalsändarna, -att det i bussens båda ändnoder detekteras bàde den egna och den andra ändnodens skyddssignal dels från bussens sida och dels fràn reservfibrerna samt även så kallat “ Optical Power Loss” OPL, -att det i varje nod i kan detekteras förlust av all inkommande effekt så kallat “Optical Power Loss", OPL och -att bussen omformas med nya ändnoder i händelse av fel på bussen.

7. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t av att då en första ändnod detekterar förlust av egen skyddssignal inkommen från ordinarie fiber(LOwnPS-BS) och förlust av en andra ändnods skyddssignal inkommen från ordinarie fiber (LOtherPš-BS) men inte detekterar förlust av den andra ändnodens skyddssignal (LOtherPS-SS) inkommen från reservfibern öppnas den stängda skyddsswitchen i den första ändnoden.

8. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t av att då en första ändnod detekterar förlust av egen skyddssignal inkommen på ordinarie fiber (LOwnPS-BS) men inte detekterar förlust av den andra ändnodens skyddssignal inkommen på 5Û6 10 15 20 320 '16 ordinarie fiber (LOtherPS-BS) rapporteras att det är fel på reservfibern med trafik i riktning från den första ändnoden till den andra ändnoden.

9. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t av att då den första ändnoden detekterar förlust av den andra ändnodens skyddssignal inkommen. på reservfibern (LOtherPS-SS) men inte detekterar förlust av den andra ändnodens skyddssignal inkommen på ordinarie fiber (LOtherPS-BS) rapporteras att det är reservfibern med trafik i andra fel pá riktning från den ändnoden till den första ändnoden.

10. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t av att då en första ändnod detekterar förlust av den andra ändnodens skyddssignal inkommen pà ordinarie fiber (LOtherPS-BS) men inte detekterar förlust av' egen skyddssignal inkommen pà (LOwnPS-BS) ordinarie fiber rapporteras att det är fel pà den andra ändnodens skyddssignal.

11. ll. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t av att dá en mellanliggande nod detekterar förlust av all optisk signal, så kallat OPL, från en första sida eller från en andra sida stängs skyddsswitchen eller anordningen med samma funktion samt förstärkarparet av på den första sidan respektive den andra sidan.