CN101826919A - 一种混合型无源光网络结构及其故障定位和恢复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合型无源光网络结构及其故障定位和恢复的方法，所述无源光网路结构包括一个光线路终端，分成若干光网络单元分组的光网络单元和一个远端节点，所述光线路终端与远端节点间通过两条馈线光纤连接，远端节点和各光网络单元分组间采用双纤星型拓扑结构连接，各光网络单元分组内部采用双纤树形或交叉总线型结构连接组内需要保护的光网络单元；本发明采用混合TDM/WDM技术能够有效提高网络的接入扩展能力，为网络带宽和用户数目的逐渐增加提供便利；对本发明提供的网络可以通过统计分析方法进行故障定位，并可通过光线路终端的动作实现灵活的网络故障恢复，提高网络的生存率。

Description

一种混合型无源光网络结构及其故障定位和恢复的方法

技术领域

本发明涉及无源光网络，尤其涉及一种具有保护功能的无源光网络结构及其故障定位和恢复方法。

背景技术

光纤接入技术是实现下一代宽带接入网络的主要技术之一，具有高带宽，大容量，高可靠，服务质量好等特点，便于实现语音、数据、视频等的多网合一。在接入网应用这样一个特殊的场合，随着其承载业务种类和带宽的增加，尤其是可能的语音业务的并入，使得对其可靠性和生存性的要求越来越高，要求网络具有冗余保护和快速恢复能力，甚至在出现灾难性事故的情况下也应能最大限度地保持通信。从成本的角度考虑，还要以小的代价实现保护。此外，接入网还要求具有好的扩展性，可以满足不断增长的带宽、接入用户数、接入业务类型等的要求，以满足网络的升级需求。

在无源光网络(以下简称PON)中，目前主要存在波分复用无源光网络(以下简称WDM-PON)和时分复用无源光网络(以下简称TDM-PON)两种技术。其中，TDM-PON技术相对成熟，带宽利用率高，器件成本较低，已有比较广泛的应用；而WDM-PON可为每个接入终端提供更高的带宽，扩展性好，可为未来的网络应用升级提供保证，但元件成本相对较高，且光带宽资源的使用率较低。此外，无论是TDM-PON技术还是WDM-PON技术，能够接入的最大用户数目均受到功率和带宽的限制，这对于某些高密度接入的场合应用仍存在限制。相比之下，WDM-PON与TDM-PON技术的混合使用可在保证带宽的前提下实现多达成百上千的用户接入数目，具有更高的带宽资源利用率，并可为TDM-PON到WDM-PON的升级过程提供平滑的过渡。

就网络拓扑结构而言，现在使用的结构主要为树形(包括星型、总线型)和环形。树型结构能够分散分配光纤上的风险，且扩展性好，但主干及各分支馈线光纤的故障会影响到其所连接的所有ONU，同时对其光纤的保护一般用双倍光纤来实现，冗余度高、备份效率低，且备份与工作光纤具有相同路由存在共享风险问题。环形结构可用较少的光纤实现冗余保护，且环上工作与备份光纤之间不存在共享风险问题，但在多故障的情况下，环网中可能有远多于故障数目的无法接入的ONU节点数，且其扩展性较差。

对于TDM-PON和WDM-PON，目前已有利用网络组成元件的双倍冗余来实现保护的各种方案，如使用双倍的主干光纤或全部光纤、双倍的光线路终端(以下简称OLT)或OLT中的收发机、双倍的ONU或ONU中的发送机、接收机等，结合分路器的分光或光开关、电控制单元的选通等实现对主干光纤、全部光纤、OLT或OLT中的元件、ONU或ONU中的收发器等的保护、及各部件的综合保护等。此外还有通过将相邻的两个OLT或ONU节点连接起来来实现节点相互备份保护的方法。对于混合型无源光网络(以下简称WDM/TDM-PON)结构，目前尚未见到相应的网络保护方法。

对于网络故障的监测，可利用光时域反射仪(以下简称OTDR)来进行故障监测和定位，或通过检测上/下行信号的功率计算线路损耗来进行故障监测和定位，亦可通过检测上行信号来监测故障，或利用专门的监测链路来进行监测等。这些方法中，利用OTDR来不仅实现代价高(OTDR价格昂贵)，且不适用于TDM-PON的支路故障定位，用于WDM-PON时，则必须要有多波长的OTDR的光源，进一步增加了检测设备的成本。通过检测上/下行损耗的方法将功率检测单元分别设在ONU和OLT中，只有在保证ONU与OLT之间正常通信的情况下才能实现二者所测得光功率信息的交互从而计算损耗，若被测光路故障可能导致测试信息无法交互。而采用专门的监测网络来传输网络性能监控管理信息时，在该监测网络出现故障而数据传送网络无故障时可能会出现误判，导致正常的通信受到影响。仅通过检测上行信号的信息进行故障判断适用于上下行信号采用单纤双向传输的情况，可以快速实现故障检测。

根据保护控制和恢复动作实现位置的不同，网络保护恢复可分为分布式(ONU端控制和倒换)和集中式(OLT端控制和倒换)保护恢复。多点控制恢复型和集中单点控制恢复型。集中式的控制与恢复可以降低ONU的成本，有利于光接入网的终端价格的降低及应用的推广。OLT中使用单个开光进行单点控制时所需控制元件少，网络总成本相对较低，但其保护动作在使故障所影响到的ONU的业务得到恢复的同时也往往会使一些正常工作的ONU受到影响，此外其一般仅能对单个故障进行恢复；而使用多个光开关进行控制恢复则以更多元件为代价，可实现局部故障的局部恢复，及可能对多个故障进行恢复。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明提供一种具有集中控制全光纤保护功能的混合型无源光网络结构，及基于该网络结构的故障定位和快速恢复方法，该网络结构可有效提高网络的接入扩展能力，为网络带宽和用户数目的逐渐增加提供便利，并能够实现灵活的网络保护，对分配光纤的局部故障可以实现局部恢复，在网络中存在多个故障的情况下也可以最大程度的实现网络恢复。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种混合型无源光网络结构，包括一个OLT、一个远端节点(以下简称RN)和m个ONU，其中：

OLT外部设有两个可相互备份亦可同时工作的端口，称为主用端口和备用端口，主用端口通过主用馈线光纤与远端节点连接，备用端口通过备用馈线光纤与远端节点连接，网络中上/下行信号采用同纤双向传输的方式传输。

所有ONU根据每个ONU所需的带宽、ONU所处的位置等，分成n个ONU分组(1≤n≤m)，各ONU分组内部采用双纤树形、双纤星型、交叉总线型或其它树形结构将组内需要保护的ONU连接起来，各ONU的上行信号同时发送到与其连接的两根分配光纤的光路中。对于其他不需要保护的ONU可采用现有的各种接入结构实现其与RN的连接；

RN由具有2×2p个端口(g×h表示具有g个输入端口和h个输出端口，或者具有h个输入端口和g个输出端口)的波分复用器构成(p≥n)，以双纤星型拓扑结构与各ONU分组相连。

所述OLT的一个简单的实现方案为OLT内部采用两套同样的波分复用光收发模块(或者光收发器阵列等)，分别称为主光收发模块和备用光收发模块，分别连接主用端口和备用端口，主用、备用光收发模块在控制电路的控制下可彼此独立工作又可分波长或/和分时协调工作，二者均可收发对应于n个分组的n路波长信号。

所述OLT的另一个实现方案为OLT内部采用一套波分复用光收发模块(或者光收发器阵列等)通过一个1×2的光路倒换模块与主用端口和备用端口连接，所述1×2的光路倒换模块通过控制电路控制光收发模块光信号从主用、备用端口输入或输出。

所述1×2的光路倒换模块内部包括一个1×2光耦合器、一个波长选通单元、一个端口数至少为2×2的光开关单元；所述光路倒换模块的单口端(具有一个端口的接入端称为单口端，具有两个端口的接入端称为双口端)连接光耦合器的单口端，光耦合器的双口端的一个端口连接波长选通单元的输入端口，所述光耦合器的双口端的另一个端口与所述波长选通单元的输出端口分别与光开关单元的输入端的两个端口连接，所述光开关单元的输出端的两个端口分别连接所述光路倒换模块的双口端的两个端口。所述波长选通单元可由一个波长可调滤波器构成，此时光开关单元需选用端口数至少为2×2的光开关，所述波长选通单元亦可由一个1×1的光开关和一个波长可调滤波器串联构成；所述可调滤波器可以使用单波长滤波器或多波长滤波器，即有多个可调的通带的光滤波器，例如声光可调滤波器。

ONU分组内部采用交叉总线型连接时，每一个ONU分组均有两条从RN的输出端延伸出来的对应于同一波长或一对波长或一组波长的总线(称为主用光纤总线和备用光纤总线)分别以相反的方向将所有组内ONU连接起来，这样可避免主用光纤与备用光纤采用相同路由而存在的风险共享问题。其连接方法为：从RN下行的主用光纤总线和备用光纤总线以相反的方向和次序依次将各ONU连接起来，构成一个相互交叉的总线结构，例如：对于具有k个ONU的ONU分组，其在主用光纤总线上的排序(从RN端起)为第i+1的ONU，其在备用光纤总线上的排序为第k-i。两根总线可利用分光器与各ONU进行连接，总线末端的光纤直接连接到末端ONU上无需分光，或者经分光器与末端ONU连接后另一端接一个衰减器以便于网络将来的进一步扩展。

ONU分组内部亦可采用星型结构连接，对于具有k个ONU的ONU分组，此时从RN延伸出来的两条光纤需分别利用1：k光分路器与组内所有k个ONU相连。

所述混合型无源光网络采用如下的带宽利用方式：ONU分组采用WDM的方式接入，各分组内部的ONU之间采用TDM或TDM/WDM混合的方式接入。各ONU分组使用不同的波长，分别对应于所连接RN的不同的端口所对应的波长，各ONU分组可以使用RN的1个或多个自由谱区间(以下简称FSR)中对应位置的波长，若使用多个FSR，则ONU上/下行信号之间的波长间隔可为FSR的非零整数倍；同一ONU分组两条不同光路上的信号可采用相同或不同的FSR；ONU分组内部不同的ONU可使用相同的波长亦可使用波长间隔为FSR的非零整数倍的不同波长。

本发明亦提供了一种通过统计分析各ONU的通信状态实现在本网络出现光纤故障时进行故障定位和恢复的方法，其故障定位方法如下：

1)对主用馈线光纤进行上行信号的检测，通过检测各光网络单元的通信状态判断其是否能够正常通信；

2)若所有光网络单元均无法正常通信则判断主用馈线光纤可能出现故障；

3)若仅部分光网络单元无法正常通信，则判断主用分配光纤出现故障，且：

a)对于光网络单元分组内部采用交叉总线型连接的网络来说，若主用光纤总线上第i个光网络单元及其后续所有光网络单元均无法正常通信，则判断在该总线上的第i个和第i+1个光网络单元之间可能出现了光纤故障；若第i个光网络单元无法正常通信，但其后续光网络单元没有全部无法正常通信，则判断第i个光网络单元可能出现了故障；

b)对于光网络单元分组内部采用双纤星型连接的网络来说，若第i个光网络单元无法正常通信，则判断连接第i个光网络单元的主用分配光纤可能出现了故障；

4)对备用馈线光纤进行上行信号的检测，通过检测各光网络单元的通信状态判断其是否能够正常通信，对检测结果进行步骤2)、3)同样的判断；

5)比较主用馈线光纤和备用馈线光纤的判断结果，若对应于同一个光网络单元的两条光路仅在一条光路上发生故障，则判断为单纤故障；若两条光路上均发生故障且故障位于相同链路，则判断为链路双纤故障；若两条光路上均发生故障而故障位于不同链路，则判断为双光路交错故障。

对于本发明所述的PON在实际工作中可能遇到的各种故障，可以通过对OLT的集中控制和动作进行网络恢复，其恢复方法如下：

当正在使用的主用馈线光纤出现单纤故障时，通过单独使用备用端口经备用馈线光纤对故障进行恢复；

当与光线路终端的主用端口相连的主用分配光纤出现单纤故障时，通过使用光线路终端备用端口对应于故障分组的波长经备用分配光纤对故障进行恢复；

当分配光纤中同一光网络单元分组中出现双光路交错故障时，利用光线路终端两端口对应波长的同时协调工作来对故障进行恢复；

对于光网络单元分组内部采用交叉总线型结构连接的网络，当分配光纤中出现链路的双纤故障时，利用光线路终端两端口对应波长的同时工作来对故障进行恢复。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、网络采用混合TDM/WDM技术，使得整个网络相比TDM-PON和WDM-PON都具有更好的扩展能力，可接入的总用户数更多，网络总容量更大。该PON在用户数的扩展方面不仅可在ONU分组内部增加新的ONU，而且可采用增加新的波长分组的方式来增加ONU数目(可在选择设计RN时预留一些端口)，若单独使用TDM-PON和WDM-PON方式可接入的最大用户数分别为m1和m2，则本TDM/WDM-PON的可接入的最大用户数可以达到m1×m2。网络容量增加的方法有两种，既可以增加新的波长，亦可以提高现有OLT和ONU端机的速率。同时网络的升级扩展可以不影响现有用户的通信业务。

2、采用集中控制保护恢复技术、保持ONU低成本的同时，对分配光纤的局部故障可以实现局部恢复而不对其它ONU分组的正常通信造成影响，在出现双纤故障的情况下，所有正常通信的ONU均不会受到恢复动作的影响，同时在网络中存在多处并发故障的情况下也可最大程度的实现网络恢复，提高了网络的生存率。

3、ONU分组内部采用交叉总线型结构具有比环形结构更好的扩展性，不仅在网络扩容的过程中可减少对正常通信ONU的影响，如在总线末端增加新的ONU，而且由于信号不需要环回，因此在相同的最远传输距离条件下具有比无源环网更多的可接入用户数，或者相同接入用户数条件下更远的传输距离；相比双纤星型结构则降低了工作和备份路径间的风险相关程度，同时有效减少了所需光纤量，其所需光纤量是已知的各种保护结构中最少的。而ONU分组中采用双纤星型结构时，相比组内使用交叉总线型结构，网络可以具有更好的扩展性，其功率限制条件下的接入用户数可以进一步提高(源于光路上器件***损耗的累积值相对较小)，同时新ONU从RN的任何位置接入均不会对原有ONU造成影响。

4、通过检测上行信号来对光纤及ONU故障进行故障定位，避免了使用昂贵的OTDR或附加的专门用于故障检测的光收发机，降低了故障检测与定位的成本，并基于故障定位判断结果给出了一种简单快速的故障恢复方法。

5、组内采用总线结构时，总线末端直接终止于最尾端的ONU或连接衰减器，避免了总线型/环形结构通常存在的末端反射对信号的干扰问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中使用的RN的两种结构示意图；

图3为本发明中使用的ONU分组内部连接的两种结构示意图；

图4为本发明中使用的OLT的两种结构示意图；

图5为图4中光路倒换模块的两种结构示意图；

图6本发明提供的网络在几种故障情况下的恢复情形示意图；

图7本为各种拓扑结构接入网的生存率随故障数目变化的计算结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

图形中的文字及符号文字说明：

如图1所示，为本发明提出的具有集中控制冗余保护功能的混合型无源光网络结构示意图。该网络包括一个具有两个可彼此单独工作、相互备份亦可同时工作的端口(分别称为主用端口和备用端口)的OLT，分成n个ONU分组的m个ONU和一个具有2×2p个端口的RN，其中p≥n。OLT的主用端口和备用端口经两条相互独立的主干/馈线光纤(分别称为主用馈线光纤和备用馈线光纤)和RN相连，这两条主干/馈线光纤中的信号从RN的输入端输入后，分别至少从其输出端的n个输出端口中输出；RN的各个输出端口经主用分配光纤和备用分配光纤与各个相应的ONU分组相连。图中实线表示主用光路，虚线表示备用光路。

如图2所示为图1结构中的RN的两种结构，其中实线表示主用光路，虚线表示备用光路，主用和备用光路可相互替换。图2(a)所示的RN由一个N×N波分复用器组成，这里N≥n+1，图中是以N×N阵列波导光栅(以下简称AWG)为例，其完全对称的两端有一对处于对称位置的端口通过主用/备用馈线光纤和OLT中的主用/备用端口相接，其它端口经主用/备用分配光纤与所有ONU分组相连，对应于同一ONU分组的两个引出端位置对称。图2(b)由两个1×n的波分复用器组成，两个波分复用器的合波端分别通过主用/备用馈线光纤和OLT的主用/备用端口相接，分波端口分别经主用/备用分配光纤与所有ONU分组相连，对应于同一波长的端口接到同一个ONU分组中。

如图3所示为图1结构中的ONU分组内部连接结构，其包含k个ONU，分组内部的不同ONU采用TDM技术或TDM/WDM混合技术实现带宽分配，其中实线表示主用光路，虚线表示备用光路。图3(a)采用交叉总线型结构，图3(b)采用双纤星型结构。

图3(a)交叉总线型结构的具体实现方式为：从RN下行的相互独立的主用、备用光纤总线分别用一系列光分路器将组内ONU连到总线上，其中主用光纤总线在其第一段分配光纤末端用第一个光分路器将组内位于一端的一个ONU(图中为ONU_i，k)连到总线上，第一光分路器的另一端连接主用光纤总线上的第二段分配光纤，其末端再利用光分路器将下一个ONU(图中为ONU_i，k-1)，即主用光纤总线上的第2个ONU连到总线上，依次地将组内所有ONU都连接到主用光纤总线上；同时，备用光纤总线从ONU分组的另一端(ONU_i，1)开始以相反的方向逆序地将分组中的各个ONU连接起来，在主用光纤总线上的排序为i+1的ONU，则其在备用光纤总线上的排序为k-i。主用、备用光纤总线各自将ONU组内所有ONU连接起来后，每个ONU均同时位于主用、备用光纤总线上，此时每个ONU都可通过相反的两个上行光路与OLT之间进行通信。在不需要为全部ONU提供保护的特殊情况下亦可将无需备份的ONU只接到主用光纤总线上。总线末端的光纤直接连接到末端ONU上无需分光，亦可经分光器与末端ONU连接后另一端接一个衰减器，以便于网络的进一步扩展。

如图4所示为图1结构中的OLT的两种结构，图4(a)所示的OLT内部采用两套同样的波分复用光收发模块(或者光收发器阵列)，分别称为主光收发模块和备用光收发模块，分别连接主用端口和备用端口，主用、备用光收发模块在控制模块的控制下可彼此独立工作又可分波长或/和分时协调工作，二者均可收发对应于n个ONU分组的n路波长信号。图4(b)所示的OLT内部采用一套波分复用光收发模块(或者光收发器阵列)通过一个1×2光路倒换模块与主用端口和备用端口连接，所述1×2的光路倒换模块通过控制光收发模块光信号从主用、备用端口输入或输出。

如图5所示为图4(b)的1×2光路倒换模块的结构示意图，内部包括一个1×2光耦合器、一个波长选通单元、一个端口数至少为2×2的光开关单元；所述光路倒换模块的单口端连接光耦合器的单口端，光耦合器的双口端的一个端口连接波长选通单元的输入端口，所述光耦合器的双口端的另一个端口与所述波长选通单元的输出端口分别与光开关单元的输入端的两个端口连接，所述光开关单元的输出端的两个端口分别连接所述光路倒换模块的双口端的两个端口。所述波长选通单元可由一个波长可调滤波器构成，此时光开关单元使用端口数至少为2×2的光开关，所述波长选通单元亦可由一个1×1的光开关和一个波长可调滤波器串联构成；所述可调滤波器可以使用单波长滤波器或多波长滤波器，即有多个可调的通带的光滤波器，例如声光可调滤波器。

如图6所示为本发明提供的网络在故障情况下的恢复情形，这里以N×N的AWG(亦可使用多端口的薄膜滤波器等)作为RN中的波分复用器、组内采用交叉总线型结构连接(组内采用双纤星型结构时的恢复情形类似)、两条光路采用相同的波长且每组均有k个ONU为例进行说明。首先按照如下方法判断网络故障类型：

1)对主用馈线光纤进行上行信号的检测，通过检测各光网络单元的通信状态判断其是否能够正常通信；

2)若所有光网络单元均无法正常通信则判断主用馈线光纤可能出现故障；

3)若仅部分光网络单元无法正常通信，则判断主用分配光纤出现故障，且：

a)对于光网络单元分组内部采用交叉总线型连接的网络来说，若主用光纤总线上第i个光网络单元及其后续所有光网络单元均无法正常通信，则判断在该总线上的第i个和第i+1个光网络单元之间可能出现了光纤故障；若第i个光网络单元无法正常通信，但其后续光网络单元没有全部无法正常通信，则判断第i个光网络单元可能出现了故障；

b)对于光网络单元分组内部采用双纤星型连接的网络来说，若第i个光网络单元无法正常通信，则判断连接第i个光网络单元的主用分配光纤可能出现了故障；

4)对备用馈线光纤进行上行信号的检测，通过检测各光网络单元的通信状态判断其是否能够正常通信，对检测结果进行步骤2)、3)同样的判断；

5)比较主用馈线光纤和备用馈线光纤的判断结果，若对应于同一个光网络单元的两条光路仅在一条光路上发生故障，则判断为单纤故障；若两条光路上均发生故障且故障位于相同链路，则判断为链路双纤故障；若两条光路上均发生故障而故障位于不同链路，则判断为双光路交错故障。

根据上述方法判断结果为：图6(a)为主用馈线光纤单纤故障，在主用馈线光纤修复后可进一步判断得出主用分配光纤中位于ONU第1分组内部连接RN及ONU_1，k的光纤出现了单纤故障、同时主用分配光纤中第n分组内部位于ONU_n，2及ONU_n，3之间的光纤出现了单纤故障，；图6(b)为主用分配光纤中位于ONU第1分组内部连接RN及ONU_1，k的光纤出现了单纤故障、同时分配光纤中第n分组内部位于ONU_n，2及ONU_n，3之间的链路出现了链路双纤故障；图6(c)为主用分配光纤中ONU第1分组内部连接ONU_1，1及ONU_1，2的光纤出现了单纤故障，同时OLT内部通过对光源信号的直接检测(如通过对激光器自带的背面光电二极管的检测)可以判断TRx₁出现故障。图中实线表示有信号传输的光路，虚线表示无信号传输的光路。

如图6(a)所示，当网络中正在使用的连接OLT主用端口的主用馈线光纤发生故障，或主用馈线光纤及与其相连的分配光纤同时发生故障(图中以第1和第n个ONU分组相应的分配光纤故障为例)，而连接OLT备用端口的备用馈线光纤及与其相连的分配光纤无故障时，通过启用OLT的备用端口代替正在使用的主用端口可以通过备用光路实现网络通信的恢复。

如图6(b)所示为主用、备用光路的分配光纤上均出现故障时的恢复情形。以第1和第n个ONU分组存在分配光纤故障为例，当第1个ONU分组与RN之间的正在使用的主用光纤发生故障，且在第n个ONU分组的ONU_n，2和ONU_n，3之间的链路出现双纤故障时，第1个ONU分组的故障可通过启动OLT备用端口对应于第1个ONU分组的一对工作波长λ₁、λ₁’来实现恢复；而第n组中的故障可通过OLT主用、备用端口对应于第n个ONU分组的波长λ_n、λ_n’的同时工作来实现恢复，该组中除ONU_n，1和ONU_n，2外的所有其它ONU仍通过主用光路与OLT的主用端口通信，而ONU_n，1和ONU_n，2则经备用光路与OLT的备用端口通信实现恢复。由恢复过程可见，无故障的ONU分组，即第2到n-1的ONU分组的正常通信在网络恢复的过程中不会受到影响，同时第n个ONU分组中除ONU_n，1和ONU_n，2外的所有其它ONU的通信在网络恢复的过程中也不会受到影响。

如图6(c)所示，OLT中使用两组相互独立的主、备光收发模块(图中以光收发器阵列为例)分别收发信号。当主光收发模块中的一个光收发器和/或与其相连的分配光纤发生故障时，可利用备用光收发模块中的对应收发器实现网络通信的恢复。同样，此种恢复过程不会对其他ONU分组的通信造成影响。

为进一步说明本发明所述网络在多故障情况下的生存能力，图7给出了各种具有保护功能的拓扑结构接入网在可接入节点数为128时的生存率随故障光纤数目变化的计算结果，这里的生存率是指在给定网络中的故障数目的情况下网络可接入节点(即ONU)百分率的期望值，是网络中可接入节点数目占总节点数目百分率在各种故障分布情况下的统计平均值。双馈线双星型结构和双馈线双星-交叉总线型结构(ONU分组内部采用交叉总线型结构)为本发明提供的拓扑结构。

从图中可以看出，本发明所采用的拓扑结构具有更好的容错能力，能够使网络生存率随故障数目的增加呈更为缓慢的下降趋势。其中双馈线双星型结构在绝大多数情况下都具有最佳的生存性，不仅在单个故障时可以实现完全恢复，而且其生存率随故障数目的增加呈线性趋势降低，且降低速度最缓慢(斜率最小)；双馈线-双星-交叉总线型结构网络在ONU分组数目较多时具有更高的生存性(图中n＝16时的生存率好于n＝8时的生存率)，但相比双馈线双星型结构则生存率略低，但其所需光纤量显著少于双馈线双星型结构。相比较而言，现有的环形结构网络虽然在极小故障数时可实现完全恢复，但对于双向双环结构和双向单环结构来说故障数目分别超过3和1时其生存率就快速降低，远低于其它几种网络的生存率；而现有的双馈线单星型结构网络的生存率在所计算的故障数目范围内亦显著低于ONU分组数为16的双馈线双星-交叉总线型结构网络，仅在故障数大于12时接近分组数为8的双馈线双星-交叉总线型结构网络。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种混合型无源光网络结构，其特征在于：该网络结构包括以下三种节点：

1)一个光线路终端，外部设有两个可相互备份亦可同时工作的端口，分别称为主用端口和备用端口；

2)m个光网络单元，分成n个光网络单元分组，其中1≤n≤m；

3)一个具有2×2p个端口的远端节点，其中p≥n；

所述光线路终端的主用端口通过主用馈线光纤与远端节点连接，备用端口通过备用馈线光纤与远端节点连接，远端节点和各光网络单元分组采用双纤星型拓扑结构连接，各光网络单元分组内部采用双纤树形或交叉总线型结构连接组内需要保护的光网络单元；网络中上/下行信号采用同纤双向传输方式进行传输，各光网络单元的上行信号同时发送到与其连接的两根分配光纤的光路中。

2.根据权利要求1所述的混合型无源光网络结构，其特征在于：各光网络单元分组内部采用交叉总线型结构连接组内需要保护的光网络单元时，各光网络单元利用分光器与总线连接，总线末端连接一个衰减器或者不经过分光器直接与最末一个光网络单元连接。

3.根据权利要求1或2所述的混合型无源光网络结构，其特征在于：所述无源光网络结构采用如下的带宽利用方式：所有光网络单元分组采用波分复用方式接入，各光网络单元分组内部的不同光网络单元采用时分复用的方式或时分复用与波分复用混合的方式接入。

4.一种如权利要求1所述的混合型无源光网络结构的故障定位方法，其特征在于，该定位方法如下：

1)对主用馈线光纤进行上行信号的检测，通过检测各光网络单元的通信状态判断其是否能够正常通信；

2)若所有光网络单元均无法正常通信则判断主用馈线光纤可能出现故障；

3)若仅部分光网络单元无法正常通信，则判断主用分配光纤出现故障，且：

a)对于光网络单元分组内部采用交叉总线型连接的网络来说，若主用光纤总线上第i个光网络单元及其后续所有光网络单元均无法正常通信，则判断在该总线上的第i个和第i+1个光网络单元之间可能出现了光纤故障；若第i个光网络单元无法正常通信，但其后续光网络单元没有全部无法正常通信，则判断第i个光网络单元可能出现了故障；

b)对于光网络单元分组内部采用双纤星型连接的网络来说，若第i个光网络单元无法正常通信，则判断连接第i个光网络单元的主用分配光纤可能出现了故障；

4)对备用馈线光纤进行上行信号的检测，通过检测各光网络单元的通信状态判断其是否能够正常通信，对检测结果进行步骤2)、3)同样的判断；

5)比较主用馈线光纤和备用馈线光纤的判断结果，若对应于同一个光网络单元的两条光路仅在一条光路上发生故障，则判断为单纤故障；若两条光路上均发生故障且故障位于相同链路，则判断为链路双纤故障；若两条光路上均发生故障而故障位于不同链路，则判断为双光路交错故障。

5.一种使用如权利要求1所述的混合型无源光网络结构的故障恢复的方法，其特征在于，该方法通过对光线路终端的动作实现，其具体实施方法如下：

当正在使用的主用馈线光纤出现单纤故障时，通过单独使用备用端口经备用馈线光纤对故障进行恢复；

当与光线路终端的主用端口相连的主用分配光纤出现单纤故障时，通过使用光线路终端备用端口对应于故障分组的波长经备用分配光纤对故障进行恢复；

当分配光纤中同一光网络单元分组中出现双光路交错故障时，利用光线路终端两端口对应波长的同时协调工作来对故障进行恢复；

对于光网络单元分组内部采用交叉总线型结构连接的网络，当分配光纤中出现链路的双纤故障时，利用光线路终端两端口对应波长的同时工作来对故障进行恢复。

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