CN1186964C - 用于通信保护的方法与系统 - Google Patents

Abstract

一种用于将第一位置和第二位置之间传输的业务量转移到保护链路上传输的方法，该方法包含：在第二位置检测到第一光链路上的故障；如果在第二位置通过光接收链路收到的能量不超过预定义门限，则在第二位置处将业务量的发送和接收转移到相应的保护链路上；在第一位置检测到第一光链路上的故障；如果在第一位置通过第一光链路收到的能量不超过预定义门限，则在第一位置处将业务量的发送和接收转移到相应的保护链路上。

Description

用于通信保护的方法与系统

发明领域

本发明总体涉及光网络，以及更具体地涉及光电信网络和使用它们的方法。

发明背景

在本领域中已知，电信系统包含很多光传输信道。很不幸，这些系统偶尔会受到这些信道之一中发生的、例如由于部件失败引起的故障的损害。因此，通常在这样的系统中引入一种保护信道，允许传输的通信转移到非故障信道，即保护信道上。传统上，在引入多种告警条件的同时监测这些电信系统的性能。当检测到特定事件，例如信号丢失或差错率已超出预定义门限时，这些告警条件会向操作者发出警报。为响应该告警，操作者将手动切换到网络的一条冗余通道上，以允许继续通信。

后来，常规纤光纤在网络中为光信道采用1:1冗余，并有一定数量的自动切换。在这些系统中，当发现连接第一位置与第二位置的信道中有信号丢失(在下文中称为“LOS”)或告警指示信号(“AIS”)条件时，传输就转移到可用的冗余通道上。该转移使得在这些第一和第二位置之间能够继续数据传输。

US 4,646,286公开了一种系统，其中在接收端通过检测信道故障来实现保护切换。此后，在通向发送端的返回信道上发送保护请求。之后，该请求在控制器中用于该信道以激活到相应保护信道的切换。类似地，WO97/24822公开了指示故障检测的特殊光信号的使用，以允许切换到一条保护链路。

然而，由于与承载业务量的需求相比，该方案要求线缆和输入/输出端口数量都加倍，所以这样的方案十分昂贵。

US 5,479,608描述的另一种方案公开了一种使用1:N组保护的电信系统。使用这种类型的方案，则一条冗余信道被分配用于多条操作信道的保护。按照该方案，为了响应检测到的出错条件，要向系统的另一侧发送一种请求，以激活保护信道。

Chung-Sheng Li的“Automatic Fault Detection，Isolation，and Recovefy in Transport All-Optical Networks(在传输全光网络中自动故障检测、分离和恢复)”J.of Lightwave Tech.，IEEE，Vol.15，1784-1793，1997描述了单独监控信道的使用，该信道使用独立的波长或副载波信道，其中导频音提供故障管理信息。

发明概述

本发明的一个目的是提供一种光系统，在万一传输通道发生故障时，它通过使用另一条可选传输通道来允许消息继续传输。

本发明的另一个目的是提供一种系统，它包含保护装置和自动系统关闭装置的组合。

本发明的另一个目的是提供将传输从故障传输通道转移到另一个可选保护通道上的方法。

随着本发明描述的进行，本发明的其他目的将变得很明显。

按照本发明，在一个光传输网络中，该网络包含在第一和第二位置之间延伸并在正常操作模式下承载在第一位置和第二位置之间的业务量的第一光发送链路和第一光接收链路，和适于从包括第一光发送链路和第一光接收链路的组中选择的至少一条发生故障的事件中承载转移自第一光发送链路和第一光接收链路的业务量的第二光发送链路和第二光接收链路，提供了一种将业务量转移到第二光发送和光接收链路的方法，该方法包含以下步骤：

在第二位置检测到所述第一光接收链路上的故障；

判定在第二位置处第一光接收链路上收到的总能量是否超过预定义的门限；

在这样接收的总能量不超过预定义门限的情况下，在第二位置处将业务量的发送和接收转移到相应的第二光发送链路和第二光接收链路上；

在第一位置检测到第一光接收链路上的故障；

判定在第一位置处通过第一光接收链路收到的总能量是否超过预定义的门限；并

在这样于第一位置处接收的总能量不超过预定义门限的情况下，在第一位置处将业务量的发送和接收转移到相应的第二光发送链路和第二光接收链路上。

按照本发明，在一个光传输网络中，该网络包含在第一和第二位置之间延伸的多个电信信道，这些信道包含在正常操作模式下承载从第一位置到第二位置业务量的多个信道，和用于在正常操作模式下承载业务量的其中至少一个信道发生故障的事件中承载业务量信道的至少一个保护信道，提供了一种管理到达保护信道的业务量路由的方法，该方法包含以下步骤：

在第二位置检测到在正常操作模式下承载业务量的其中至少一个信道的故障；

在第二位置将与所述至少一个故障信道相关的发送和接收通道切换到该至少一个保护信道上；

在第一位置检测到所述至少一个信道上的故障；并

在第一位置将与所述至少一个故障信道相关的发送和接收通道切换到该至少一个保护信道上。

按照本发明的一种实施方案，使用该至少一个保护信道以保护多个电信信道中预先指定的一个信道。

按照本发明的另外一种实施方案，使用至少一个保护信道以保护多个电信信道。

仍是按照本发明的另外一种实施方案，在一个光传输网络中，该网络包含在第一和第二位置之间延伸的多个电信信道，这些信道包含承载从第一位置到第二位置业务量的多个信道，用于在至少一个前向信道发生故障的事件中承载该至少一个前向信道业务量的至少一个保护信道，提供了一种在非故障信道上传输的总能量超过预定义门限的情况下允许该非故障信道继续操作的方法。

按照本发明另外一方面，提供了一种光传输网络，包含在第一和第二位置之间延伸的多个电信信道，这些信道包含以正常操作模式下承载从第一位置到第二位置业务量的多个前向信道，用于在至少一个前向信道发生故障的事件中承载该至少一个前向信道业务量的至少一个保护信道，其中当一个或多个所述电信信道发生故障时，假若非故障电信信道上传输的总能量超过预定义门限，就允许该非故障电信信道继续操作。

优选地，本发明的光传输网络包含：

多个光发送机；

一个波分复用器，它在多个光信道上接收所述多个光发送机的输出；

包含一条发送链路和一条接收链路的至少一对光链路；

包含一条发送链路和一条接收链路的至少一对保护链路；

至少一个保护信道；

一个波分解复用器，它能在所述发送链路之一上接收一个来自所述波分复用器的输入；

多个光接收机，每个接收一个来自所述波分解复用器的输入；

一个检测装置，用于检测出多个光信道中至少一个故障信道的信号丢失；

一个判定装置，用于判定接收自所述波分复用器的输入能量是否超过预定义门限；

一个阻塞装置，可阻塞所有激光束以使所述波分复用器响应所述判定装置判定到这样接收的能量没有超过预定义门限；和

一个保护装置，假如接收自所述波分复用器的输入能量超过预定义门限，则该装置可在至少一个前向信道发生故障的事件中将业务量从所述至少一个故障信道转移至所述至少一个保护信道。

按照本发明另一个实施方案，该系统还包含至少一个另外的发送机和至少一个另外的检测器。操作这些另外的发送机和检测器会允许连续监测那些当前未用于电信业务量传输的光纤的可操作性。通过该实施方案，可以连续地或按照一个预先确定的时间表来监测那些未用于业务量传输的光纤，即，被分配用于保护目的的光纤。这种监测使得可以当需要未用光纤(例如，被分配用于保护的光纤)时(即，当主光纤被破坏和业务量将切换到保护光纤上时)，检测到那些阻碍其正常运行的问题。这样，如果发现光纤功能异常，可对其及时修复。按照本发明的另外一个更优选的实施方案，一旦业务量传输切换到保护光纤上，则功能异常的主光纤将被至少一个另外的发送机和至少一个另外的检测器监测，该发送机和/或检测器可能与用于监测保护光纤的发送机和/或检测器不同，也可能是与之相同的。一旦主光纤被修复，系统将立即被通知，且业务量可能从保护光纤(可恢复的保护)切换回来而重新启用其原来的传输通道(主光纤)。

附图简述

结合附图阅读下面的详细描述，可以更全面地理解和领会本发明，其中：

图1A示出了一种光保护模块的典型配置，图1B和1C分别示出了一种输入光开关和输出光开关的配置；

图2是描述了当需要保护动作时发生的一系列事件的流程图；

图3A-3D展示了按照本发明一种实施方案的系统从正常操作模式切换到保护模式时的操作；

图4给出了按照本发明的一种实施方案的光保护模块的功能框图；

图5A和5B分别示出了一种输入光开关和输出光开关的配置；

图6描述了按照图5示出的实施方案，当需要保护动作时发生的一系列事件的流程图。

发明详述

参考图1A-1C，它示出了一种按照本发明的优选实施方案构造和工作的波分复用通信系统的一种优选实施方案。

下面的例子描述了按照本发明的一种光保护模块(在下文中称为“OPM”)。采用这样一个OPM的主要目的在于在光功率电平上执行线路保护和IO保护，这与SDH的MSP 1+1和IOP保护类似。

OPM单元可以是独立的或作为LOS检测单元的一个附加单元。后一种情况不需要另外的LOS检测机制和电子控制部件。

典型地，OPM占有单一的CCP(Closed Controlpanel，闭合控制板)插槽，与LOS检测单元一起构成一个双槽单元。OPM单元包括两组光纤连接器，每组包括3条光纤。第一组包括2条输入光纤和1条输出光纤，第二组包括1条输入光纤和2条输出光纤。OPM单元总共从线路方向接收4条光纤，并从LOS检测单元方向接收2条光纤。图1A示出了OPM卡的配置。

第一组光纤接口含有用于连接来自线路方向的两条光纤(一条工作而另一条保护)的两个光纤连接器，和一条朝向LOS检测单元卡的输出光纤。两条输入光纤被连接到2×1光开关，后者可交替地将每一条输入光纤连接到输出光纤上。

图1B描述了在两条输入和一条输出光纤之间的连接。

类似地，第二组光纤接口的两条输出光纤被连接到另一2×1光开关，后者可交替地将每一条输入光纤连接到单一的输出光纤上。图1C描述了在两条输出和一条输入光纤之间的连接。

由于LOS检测单元能够执行LOS检测操作，所以OPM单元本身不需要LOS检测。这样，OPM卡只包括两个光开关，并且无需附加硬件。

在工作光纤和保护光纤之间分离光信号的情况下，为了避免3-4dB的功率损耗，使用两个光开关代替一个光开关和一个分光器。从后面可以看出，虽然在两端使用开关，但无需网络两端之间的信息交换，该保护方案就可以工作(如APS算法)。

图2演示了当有一条链路出现故障并需要采取保护动作时发生的一系列事件的流程图。

由于所需的LOS检测时间小于1毫秒，并且光开关的切换时间必须小于4毫秒，所以全部保护过程可以在10毫秒内完成。

如前所述，有一类光纤保护是OMS/OTS层的保护。按照该类保护，在两个相邻光网络单元(“NE”)之间的一组复用信号被保护。该保护过程在某种程度上与本领域例如SDH网络中所知的其他环保护相类似，但是它是在光层上实现的。

另一类光纤保护是在Och层的保护。它为各信道提供单独的Och层保护。在这种情况下，在工作或保护光纤上传输独立信道。因此每个信道需要两个转发器。与讨论的前一类保护相比，该类保护可以在上载和下载方向，而不是环路方向上更加优选地实现。

下面的图3A-3D提出了在正常操作模式和保护模式下的系统操作方案。

图3A提出了正常操作模式的系统。四条光纤(两条工作和两条保护光纤)分别在两端连接到OPM单元400和410，它们又分别连接到LOS检测单元420和430。

图3B示出了标为440的点中发生光纤断开的情况。由执行自动关闭过程的LOS检测单元420检测到光纤LOS。一旦关闭过程启动，OPM400将按照图3C所示的切换到保护模式。这样一个切换触发了LOS检测单元430的LOS，并且，一旦检测到此LOS，OPM410也也将切换到保护模式(图3D)，完成系统的切换到保护模式的要求。

在第二种保护切换之后，通过保护光纤传输所有业务量。通常在10毫秒以内可以完成整个操作，并且不会触发LOS检测机制(该操作通常需要大约500毫秒)。现在，保护光纤被连接到LOS检测单元，因此如果在保护光纤之一上发生光纤断开，则将触发LOS检测并导致全部业务量关闭。

按照本例的OPM单元包括下述主要部件：

□6个SC光纤连接器，3个输入和3个输出。

□2个2×1光开关。

□DC电源。

由于所有的控制电路都包括在LOS检测单元中，所以该例无需附加部件。

图4提出了OPM单元的一个功能方框图。该图提出了主要的功能块及它们之间的相互关系，并且不能解释为详细和精确的硬件设计。

如前所述，LOS检测单元通过FPGA提供LOS检测，用于控制OPM卡上的光切换。

为了控制OPM单元，要求另外附加从LOS检测卡上的FPGA的输出。由此又一次引入FPGA，包括附加的信号。

要求两个主要的附加输出-OPM_Switch_En和OPM开关位置。OPM_Switch_En信号控制两个光开关并根据LOS检测结果将其值由0改为1或由1改为0。如前所述，即使仍检测到LOS，该信号也必须保持固定10毫秒，以便能够完成保护动作。

下面的表2列出了一些有关OPM单元的技术规范：

部件	参数	值	单位	备注
					光开关单元	插入损耗	＜0.5	dB
	切换时间	＜4	毫秒
						切换位置	0-在正常位置切换1-在保护位置切换
FPGA	OPM_Switch_En保持时间	10	毫秒	在完成保护动作之前忽略LOS检测

图5A和5B示出了本发明的另外一种实施方案。按照该实施方案，一个输入2×2的光开关50允许两个输入光纤52和54(其中一个是工作光纤，另外一个是保护光纤)连接到输出光纤56和光控二极管58。为了监测光纤的可操作性，当前不与外出光纤相连的输入光纤被连接到另外一个接收机(光控二极管58)。与之类似地图5B示出了另外一个2×2光开关60用作一个输出开关。该光开关允许一条输入光纤62连接到任意一条外出光纤64和66。当前不与进入光纤相连的该外出光纤被连接到一个发送机68。优选地使用低成本的发送机68和接收机58，并提供对未用于业务量传输的光纤的连续监测。如前所述，可以连续地，即通过发送低速率信号，或每隔一个预先确定的时间周期地进行这种监测。当工作时光控二极管58提供一种监测LOS信号，用于通知检测到当前未用于业务量传输的光纤的LOS。仍旧按照本发明的另外一种优选实施方案，不使用附加接收机，并根据如功率、速率、带宽等类似的特征区分实际业务量和监测信号。

图6是图2提出的流程图的一种实施方案，它演示了在对未使用信道进行监测的情况下，当链路出现故障并需要保护动作时，所发生的一系列事件的流程图。

可以理解，可以按照多种方式改变上述方法，这包括但不局限于改变所使用的原样的实现。同样可以理解，上述有关方法与网络的描述可以解释为包括实现方法的网络和使用网络部件的方法。

本发明已采用其优选实施方案的不受限于细节的描述来说明，该实施方案是借助于示例提供的，而并不打算去限制本发明的范围。应该理解，有关一个实施方案的所述特征可以用于另外一个实施方案，而且，并非本发明的全部实施方案都具有某一特定的图中所显示的全部特征。对于本领域的人员可以想象所述实施方案的种种变体。此外，术语“包含”、“包括”、“有”和其变化形式在权利要求中使用时应该意味着“包括但不是一定受限于”。

Claims (9)

1.一种用于在光传输网络中转移通信业务量的方法，该网络包含在第一和第二位置之间延伸并在正常操作模式下承载在第一位置和第二位置之间的业务量的第一光发送链路和第一光接收链路，和适于从由第一光发送链路和第一光接收链路组成的组中选择的至少一条发生故障的事件中承载转移自第一光发送链路和第一光接收链路的业务量的第二光发送链路和第二光接收链路，该方法包含以下步骤：

在第二位置检测到所述第一光接收链路上的故障；

判定在第二位置处第一光接收链路上收到的总能量是否超过预定义的门限；

在这样接收的总能量不超过预定义门限的情况下，在第二位置处将业务量的发送和接收转移到相应的第二光发送链路和第二光接收链路上；

在第一位置检测到第一光接收链路上的故障；

判定在第一位置处通过第一光接收链路收到的总能量是否超过预定义的门限；并

在这样于第一位置处接收的总能量不超过预定义门限的情况下，在第一位置处将业务量的发送和接收转移到相应的第二光发送链路和第二光接收链路上。

2.一种用于在光通信网络中路由业务量到达保护信道的方法，该网络包含在第一和第二位置之间延伸的多个电信信道，这些电信信道包含在正常操作模式下承载从第一位置到第二位置业务量的多个信道，和用于在正常操作模式下承载业务量的其中至少一个信道发生故障的事件中承载业务量的至少一个保护信道，该方法包含以下步骤：

在第二位置检测到正常操作模式下承载业务量的其中至少一个信道上的故障；

在第二位置将与所述至少一个故障信道相关的发送和接收通道切换到该至少一个保护信道上；

在第一位置检测到所述至少一个信道上的故障；并

在第一位置将与所述至少一个故障信道相关的发送和接收通道切换到该至少一个保护信道上。

3.按照权利要求2的方法，使用所述至少一个保护信道以保护该多个电信信道中至少一个预先指定的信道。

4.按照权利要求2的方法，使用所述至少一个保护信道以保护多个电信信道。

5.按照权利要求1的方法，还包含在正常操作模式期间保护链路未用于业务量传输时监测该保护链路的可操作性。

6.按照权利要求1的转移通信业务量的方法，其中所述第二光发送链路和第二光接收链路经由第三位置在第一和第二位置之间延伸，并且其中每一个判定接收的总能量是否超过预定义门限的步骤都是在一个预先确定的时间周期内实现的。

7.按照权利要求6的方法，其中每一个所述预先确定的时间周期为10毫秒或更少。

8.一种光通信系统，包含在第一和第二位置之间延伸的多个光电信信道，这些光电信信道包含正常操作模式下承载从第一位置到第二位置业务量的多个前向光信道，以及用于在所述前向光信道中至少一个前向光信道故障的事件中承载所述至少一个前向光信道业务量的至少一个保护链路，其中，为响应所述至少一个前向光信道上检测到的信号丢失，在所述第一位置将指定为沿所述至少一个前向光信道传输的业务量转移到所述至少一个保护链路上，与所述第二位置处是否已检测到信号丢失无关；以及在所述第二位置将指定为沿所述至少一个前向光信道传输的业务量转移到所述至少一个保护链路上，与所述第一位置处是否已检测到信号丢失无关。

9.按照权利要求8的光通信系统，其中所述至少一个保护链路还配备适于监测该系统的正常操作模式期间所述至少一个保护链路的可操作性的装置。

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