CN104301027B - 光突发交换环网中实现自动保护倒换的方法、***及节点 - Google Patents

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Abstract

一种光突发交换环网中实现自动保护倒换的方法、***及节点，包括主节点和从节点分别对各自的信道进行光功率监测，并将监测结果汇集到主节点；主节点根据监测结果确定发生故障时，向从节点发送倒换操作指令；从节点进行倒换操作并进入保护工作状态。通过本发明，为光突发交换环网引入保护倒换机制，实现了对故障的处理，保证了光突发交换环网通信质量。进一步地，本发明方法通过对数据信道和控制信道采用不同的倒换操作方式，既解决了集中控制的光突发交换环网对控制信道环路的保护要求，保证了控制信道依然能够按照主从式的环网工作模式运作，又顾全了数据信道上收发设备的利用率，最大限度地发挥了每个节点上收发设备的可用性。

Description

光突发交换环网中实现自动保护倒换的方法、***及节点
技术领域
本发明涉及网络保护技术，尤指一种集中控制的光突发交换环网（OBRing，Optical Burst-switching Ring）中实现自动保护倒换的方法、***及节点。
背景技术
互联网的不断发展，特别是随着用户数量的增多、带宽需求量的持续增长，以及云服务模式的普遍推广，使得传统的城域汇聚网络越来越难以应付业务对于带宽提供的高灵活性、高可靠性以及低能耗的要求。在这样的需求背景下，光突发交换环网（OBRing，Optical Burst-switching Ring）作为一种能够提供子波长交换粒度的全光组网技术得到了广泛的研究和重视。如图1所示，OBRing一般可采用环形拓扑组网技术中常用的双纤自愈环形式，可支持自动保护倒换（APS，Auto Protection Switching）。OBRing的光纤信道分为控制信道和数据信道，其中，控制信道专门用于控制平面的信令传送，实现动态的带宽分配、管理配置等操作。基于光突发包的子波长带宽提供粒度和全光交换能力是OBRing的核心所在，而带宽分配和资源调度方法、保护倒换和业务恢复方法是OBRing控制层面的两大关键技术。其中，保护倒换和业务恢复技术是提高网络生存性、保障网络可用性的基础。
由于环网拓扑的固有特征，在网络出现故障时，一般可以通过保护倒换操作自动进入保护模式，尽可能地利用残存的网络连通性提供最大的可用带宽，并最大程度地减小业务中断时间，直到故障修复后恢复到正常工作状态。
对于城域光网络采取环形组网的保护倒换，在现有技术方案中，有同步数字体系（SDH）环网技术中用到的自愈环技术，包括二纤单（双）向复用段保护环、二纤单（双）向共享通道保护环等，基本原则都是用双纤或多纤组网，把富裕的资源作为预留保护通道，形成1:1或N:1保护；还有弹性分组环标准规定的wrapping模式、steering模式以及直通转发（cut-through）模式等保护倒换方案；此外，光传输网络（OTN，Optical Transport Network），分组传输网络（PTN，Packet Transport Network）等网络也有相应的保护倒换机制。但是，上述现有的相关技术方案都是针对各自网络架构设计的，却尚未有任何方案可以直接适用于OBRing的特定情况。从技术上看，由于现有的环网保护倒换技术方案中，基本的网络设定都是节点对业务和控制信号都能进行光电光转换，但是OBRing只有控制信道能进行光电光转换，而数据业务除了上下路以外只能透明地穿通节点，因此，凡是在电域内进行业务调度的保护倒换方式均无法直接应用到OBRing。
在现有的支持保护倒换的环网技术中，与OBRing网络模型最接近的是弹性分组环。然而，弹性分组环的steering模式保护倒换，默认节点能够对业务进行光电光转换，因此倒换调度简单，但也无法在OBRing网络中直接使用，尤其对于集中式控制的OBRing，带宽分配的控制信息还必须有能够一次遍历所有节点并回到主节点的通路，而传统的基于分布式控制的steering模式没有考虑这种特殊要求。cut-through模式事实上也是针对光电光转换的节点，电域处理故障的情况下可以通过倒换将此节点在光域直接跨越，从而保证网络剩余的节点还可以继续工作，但是，在OBRing中节点本身就支持对业务的透明穿透，仅控制通道进行光电光转换，所以cut-through模式在OBRing中意义不大。wrapping模式类似SDH中的二纤单向复用保护技术，仅在光域完成倒换，不但支持光电光网络，也可以支持全光组网技术，但是，现有wrapping模式的相关技术方案同样存在没有针对集中式控制的OBRing的特点加以改进以便适用；而且，wrapping模式在全光交换的OBRing中会造成备用光纤上的收发设备因进入保护模式而停止数据收发工作，从而形成资源浪费，所以从业务恢复角度来说，也并非最优的方案。
综上，对于能够提供子波长交换粒度的集中式控制OBRing全光交换网络，目前还没有保护倒换和业务恢复的具体实现技术方案。
发明内容
本发明提供一种光突发交换环网中实现自动保护倒换的方法、***及节点，能够为光突发交换环网引入保护倒换机制，实现对故障的处理和恢复，保证光突发交换环网通信质量。
为了解决上述技术问题，本发明公开了、一种光突发交换环网中实现自动保护倒换的方法，包括以下步骤：主节点和从节点分别对各自的信道进行光功率监测，并将监测结果汇集到主节点；
主节点根据监测结果确定发生故障时，向从节点发送倒换操作指令；
从节点进行倒换操作并进入保护工作状态。
所述光功率监测包括对控制信道和数据信道的光功率状态进行实时监测。
所述将监测结果汇集到主节点包括：
所述从节点将监测到的监测结果携带在控制帧，或者新增故障汇报消息中，并经由控制信道传送给主节点；
所述主节点的监测结果包括自身对控制信道和数据信道的光功率状态进行实时监测的监测结果，以及各个从节点通过控制信道上报的监测结果。
所述根据监测结果确定发生故障包括：
当所述监测结果显示为仅某一环上存在一个节点的控制信道、数据信道均报告失光时，故障结果为单纤单点线路故障；
当所述监测结果显示为两个环上分别有一处节点（位置相邻）的控制信道和数据信道均失光时，故障结果为双纤单点线路故障；
当所述监测结果显示为仅某一节点控制信道报告失光时，故障结果为控制信道发射机故障；
当所述监测结果显示为两个环上均发生控制帧接收失常时，故障结果为非主节点的节点瘫痪。
当所述故障结果存在个别数据信道波长故障，不影响网络整体运作的情况时，该方法还包括：
所述主节点通知相关节点避开不可用的波长信道，同时将情况上报给网管***。
该方法还包括：所述各从节点向主节点反馈表示倒换操作成功的控制帧；
或者，反馈对应于所述故障汇报消息的表示倒换操作成功的故障汇报响应消息。
如果所述主节点处于故障点一端，该方法还包括：
所述主节点自身执行倒换操作，切换保护开关并进入保护状态；
否则，所述主节点直接进入保护工作状态。
所述从节点进行倒换操作之前，该方法还包括：从节点接收到倒换操作指令后，判断自身是否是故障点两端的节点：
如果判断出不是故障端节点，则直接进入保护工作状态，并等待所述主节点重新进行带宽分配；
如果判断出是故障端节点，则根据倒换操作指令，进行保护开关切换操作后进入保护工作状态。
所述保护开关切换操作包括：将光开关从正常工作状态时的平行bar状态切换到交叉cross状态；或者，
在电域上将控制信道从一个环转调度到另一环上。
所述进入保护工作状态后，该方法还包括：所述主节点和各从节点的所有收发设备共享一个控制信道；
所述各节点逻辑上拆分成上节点和下节点，分别对应原来内环和外环上的收发设备；其中，上节点从控制帧中提取属于上路的带宽配置信息，并根据该带宽配置信息进行OB收发，下节点则从控制帧中提取属于下路的带宽配置信息，并根据该带宽配置信息进行OB收发。
所述主节点分为上主节点和下主节点，该方法还包括：
所述控制帧流经上主节点时，下线的带宽请求信息全部汇集到所述上主节点中，所述上主节点根据带宽分配算法计算出相应的带宽配置策略后填写到控制帧中，当这一控制帧流经下线的第一个节点时，其中所携带的下线带宽分配策略开始生效；
相应地，所述控制帧途径下主节点时，提交上线节点的所有带宽请求，并通过带宽分配算法更新对应的上线带宽分配策略。
该方法还包括：所述主节点进行测距，并根据测距结果进行环长微调。
该方法还包括：在所述主节点和各从节点上恢复业务的正常传送。
在故障修复后，该方法还包括：网络通过网管***下达指令，通知所述主节点和各从节点从保护工作状态恢复到正常双环工作状态。
所述恢复到正常双环工作状态包括：
所述主节点接收到来自网管***的指令后，向控制信道上发送出携带有网络恢复指示的控制帧，该控制帧在所有途径节点处被处理和转发；
所述途径节点暂停所有业务，等待新一轮重启，同时，
所述故障段两端的节点在终止业务发送时，还将光开关从cross状态切换到正常工作状态时的bar状态，或者，停止控制信道在电域上的跨环转发，恢复到正常工作状态。
所述主节点发送完携带有网络恢复指示的控制帧后，该方法还包括：所述主节点立刻或者等到收到来自所述从节点的表示正在等待的响应后，开始重新一轮的测距、带宽分配以及重启。
本发明还公开了一种节点，应用于二纤反向环网的光突发交换环网网络中；所述节点包括控制信道处理模块、数据信道接收模块、数据信道发送模块，以及保护开关，其中，
所述控制信道处理模块包括：
第一功率监测模块，用于探测控制信道的光信号功率状况，进行光电转换后，将控制帧输出给控制帧解析模块；
控制帧解析模块，用于解析控制帧内容，根据控制帧中所指示的带宽预留信息向所述数据信道接收模块和所述数据信道发送模块下达相应的指令，进行正常的数据帧上下路；根据本节点的处理情况，并通知控制帧生成模块生成新的控制帧；
控制帧生成模块，用于接收来自控制帧解析模块的通知或数据信道接收模块的故障通知，按照通知生成新的控制帧，并将新的控制帧发送到控制帧发送模块；
控制帧发送模块，用于将来自控制帧生成模块的新的控制帧发送到光纤线路上传递给下游节点；
所述数据信道接收模块包括：
第二功率监测模块，用于针对各个波长的监测，将监测结果经由控制接口通知给控制帧生成模块；
快速选择开关，用于经由控制接口接收来自所述控制信道处理模块的控制帧，根据控制帧中包含的带宽预留信息，接收应在本地下路的OB；接收到的OB光信号经过光电转换和本地电域缓存，后发送到用户端；
如果所述节点收到的控制帧是指示节点进行保护倒换操作；
所述控制帧解析模块，还用于完成控制帧解析后，通知保护开关动作。
所述节点为主节点，还包括故障判断模块和带宽分配模块，其中，
故障判断模块，用于收集本节点上的监测结果；从来自所述控制信道处理模块中的控制帧解析模块解析后的信息中，获取网络中其它节点的光功率监测结果，根据得到的监测结果，确定网络是否发生故障，以及故障类型和故障位置，并将得到的故障结果输出给所述控制信道处理模块中的控制帧生成模块；
所述控制信道处理模块中的控制帧生成模块，还用于接收来自所述带宽分配模块的带宽分配结果并转换成相应的控制帧数据；接收来自故障判断模块的故障结果，根据该故障结果生成相应的信令信息并填入控制帧，并将新的控制帧发送到控制帧发送模块。
本发明还公开了一种光突发交换环网中实现自动保护倒换的***，所述***为二纤反向环网的光突发交换环网OBRing网络；
所述光突发交换环网中，控制信道独占一个物理信道；所述光突发交换环网中的节点包括主节点和从节点；
所述各节点包括控制信道处理模块、数据信道接收模块、数据信道发送模块，以及倒换用的保护开关。
所述节点为主节点，还包括故障判断模块和带宽分配模块。
本申请技术方案包括主节点和从节点分别对各自的信道进行光功率监测，并将监测结果汇集到主节点；主节点根据监测结果确定发生故障时，向从节点发送倒换操作指令；从节点即故障两端的相关节点进行倒换操作并进入保护工作状态。通过本发明，为光突发交换环网引入保护倒换机制，实现了对故障的处理，保证了光突发交换环网通信质量。
进一步地，本发明方法通过对数据信道和控制信道采用不同的倒换操作，即数据信道由双环拓扑倒换成双总线型拓扑，而原双环控制信道倒换形成一个大的单环，从而既解决了OBRing对控制信道环路的保护要求，保证了控制信道依然能够按照主从式的环网工作模式运作，又顾全了数据信道上收发设备的利用率，最大限度地发挥了每个节点上收发设备的可用性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有OBRing子波长交换光网络及其节点结构示意图；
图2为本发明光突发交换环网中实现自动保护倒换的方法的流程图；
图3为本发明保护倒换动作实施例的示意图；
图4(a)为本发明图5所示实施例中保护倒换后的网络示意图；
图4(b)为本发明图5所示实施例中的网络图的等效网络示意图；
图5为本发明OBRing中从节点的内部逻辑组成结构示意图；
图6为本发明OBRing中主节点的内部逻辑组成结构示意图。
具体实施方式
图2为本发明光突发交换环网中实现自动保护倒换的方法的流程图，如图2所示，包括以下步骤：
步骤200：主节点和从节点分别对各自的信道进行光功率监测，并将监测结果汇集到主节点。
本步骤中，主节点和各个从节点都分别对控制信道和数据信道的光功率状态（也称为光路状态）进行实时监测。其中，从节点监测到的光路状态的监测结果可以携带在控制帧或者新增设的故障汇报消息中，并经由控制信道传送给主节点；主节点上的光路状态的监测结果包括自身对控制信道和数据信道的光功率状态进行实时监测的监测结果，以及各个从节点通过控制信道上报的监测结果。
步骤201：主节点根据监测结果确定发生故障时，向从节点发送倒换操作指令。
本发明方法可应用的OBRing网络为二纤反向环网。本步骤中，主节点能确定的故障主要针对单纤断路或者双纤断路造成的控制信道、数据信道光纤环中断的情况。本步骤中，根据监测结果确定的会直接导致网络运作失常的故障可以包括：当监测结果显示为仅某一环上存在一个节点的控制信道、数据信道均报告失光时，故障结果为单纤单点线路故障；当监测结果显示为两个环上分别有一处节点（位置相邻）的控制信道和数据信道均失光时，故障结果为双纤单点线路故障；当监测结果显示为仅某一节点控制信道报告失光时，故障结果为控制信道发射机故障；当监测结果显示为两个环上均发生控制帧接收失常时，故障结果为非主节点的节点瘫痪（如供电失效）等。这些故障下，主节点会向从节点发送倒换操作指令。
另外，需要说明的是，如果根据监测结果确定仅仅有个别的数据信道波长故障，不影响网络整体运作的情况下，可以不需要进行本发明的保护倒换操作，主节点只需通知相关节点避开不可用的波长信道即可，同时将情况上报给网管***。当然，对于这种情况，主节点也可以向从节点发送倒换操作指令。
步骤202：从节点进行倒换操作并进入保护工作状态。
本步骤之前还包括：主节点向从节点下发包含倒换操作指令的控制帧，该控制帧沿途经过的各从节点比较控制帧内携带的节点标识（ID）信息与自身的ID是否一致，以便检查自身是否是故障点两端的节点（即故障端节点），如果二者不一致则表明不是故障端节点，那么该从节点直接进入保护工作状态，并继续向下游转发该控制帧，等待主节点重新进行带宽分配；如果二者一致则表明是故障端节点，那么该从节点根据倒换指令做出相应的开关切换操作。如果节点采用光开关作为保护开关，则此时只需从正常工作状态时的平行bar状态切换到交叉cross状态，将内环与外环控制信道合并到一起；如果节点未采用光开关做倒换，也可以直接在电域将准备要发往故障点的控制信道信号调度到另一个环方向上，即将原本独立的内、外环控制信道合并成一个大环。如图3所示，假设图3中节点1为主节点，故障为发生在从节点3和从节点4之间的断纤。这样，如图4(a)和图4(b)所示，原来两个独立的环形拓扑网络，倒换后形成两条直线型拓扑的网络，此时的网络逻辑上可看作一个总共2N个节点（原来是N个节点）的新网络，而且这一新网络的特点是具有两条独立的直线拓扑的数据通道，同时共用一个环形拓扑的控制通道。
完成以上过程后，网络的每个节点都自动进入保护工作状态即保护模式，原来的双环双控制信道网络转变为，主节点和各从节点在保护状态下共享一个控制信道。此时所有节点的收发工作与正常状态下并无区别，都是根据控制帧中携带的带宽配置信息进行OB的收发。区别仅在于，正常工作状态下内环和外环分别有自己的环形控制信道，各个节点在两个环上独立地进行带宽分配；而保护工作状态下，各个节点只有一个共享的环形控制信道，用于同时传送包含两条总线形拓扑网络的带宽配置信息。
结合图3、图4(a)和图4(b)可见，每个节点逻辑上可拆分成上节点和下节点，分别对应原来内环和外环上的收发设备，上节点从控制帧中提取属于上路的带宽配置信息，并根据该带宽配置信息进行OB收发，下节点则从控制帧中提取属于下路的带宽配置信息，并根据该带宽配置信息进行OB收发。在倒换后的网络中，数据通道由正常情况下的反向双环拓扑，变成了保护状态下的反向双总线拓扑，而同时控制信道在两条总线的两端相连通，依然形成一个环形的通道。也就是说，相当于正常状态下的两个环上的所有节点，在保护状态下公用一个控制信道环。通过本发明的保护倒换，一方面保证了控制信道依然能够按照主从式的环网工作模式运作，另一方面也最大限度地发挥了每个节点上收发设备的可用性。
需要说明的是，在主节点处，保护工作状态下，带宽分配的算法与正常工作模式下有所不同。如图4(a)和图4(b)所示的实施例中，主节点1可以分为上主节点1（图4(a)和图4(b)中的1上）和下主节点1（图4(a)和图4(b)中的1下），控制帧流经上主节点1时，下线的带宽请求信息能够全部汇集到主节点1中，根据带宽分配算法计算出相应的带宽配置策略后填写到控制帧中，当这一控制帧走到下线的第一个节点，如图4(a)和图4(b)中的4下（从节点4）时，其中所携带的下线带宽分配策略开始生效；相应地，控制帧途径下主节点1时，也会提交上线节点的所有带宽请求，并通过带宽分配算法更新对应的上线带宽分配策略。
步骤202还包括：如果主节点恰好处于故障点一端，则主节点自身也会执行倒换操作，切换保护开关并进入保护状态，否则，主节点直接进入保护工作状态。
步骤202还包括：各从节点向主节点反馈表示倒换操作成功的控制帧，或者对应于故障汇报消息的表示倒换操作成功的故障汇报响应消息。
本发明方法为光突发交换环网引入保护倒换机制，实现了对故障的处理，保证了光突发交换环网通信质量。
OBRing的物理网络是基于无源光环路的，而在倒换操作完成之后，由于数据通道和控制信道物理拓扑有所变化，因此，为了满足OBRing中控制帧长和数据帧长，与网络环长之间可能的某些约束关系，本发明方法还进一步包括：主节点进行测距，并根据测距结果进行环长微调以满足环长与帧长的整数倍约束关系。需要说明的是，测距及环长微调的实现属于本领域技术人员公知常识，其具体实现并不用于限定本发明的保护范围，因此这里不再赘述。
进一步地，在测距即环长微调完成后，网络可以恢复业务的正常传送，此时，每个节点对于控制信道和数据信道的行为，与正常双环工作状态时基本相同，区别仅在于主节点，主节点需要根据分别来自两条总线的带宽请求进行带宽分配，而两条总线上的带宽分配结果同时在同一个控制信道中传送。
进一步地，在故障修复后，本发明方法还包括：网络可以通过任意可行的方式，比如通过网管***下达指令，使得节点从保护工作状态恢复到正常双环工作状态。具体地：
主节点接收到来自网管***的指令后，向控制信道上发送出携带有网络恢复指示的控制帧，该控制帧在所有途径节点处被处理和转发，之后，节点暂停所有业务，等待新一轮重启。特别地，故障段两端的节点收到该控制帧后，在终止业务发送的同时，还进一步通过光开关将倒换处重新切换成双环工作的原始状态即将光开关从cross状态切换到正常工作状态时的bar状态；
主节点发送完携带有网络恢复指示的控制帧后，可以立刻或者等到收到来自从节点的表示正在等待的响应后，开始重新一轮的测距、带宽分配，以及重启。之后网络恢复到正常的双环工作状态。
通过本发明上述方法，解决了集中式控制的OBRing网络没有合适的保护倒换机制的问题，为光突发交换环网引入保护倒换机制，实现了对故障的处理，保证了光突发交换环网通信质量；而且，本发明方法通过对数据信道和控制信道采用不同的倒换操作方式，既解决了OBRing对控制信道环路的保护要求，保证了控制信道依然能够按照主从式的环网工作模式运作，又顾全了数据信道上收发设备的利用率，最大限度地发挥了每个节点上收发设备的可用性。
本发明方法是以图1所示的OBRing网络为基础的，如图1所示，至少包括以下功能：
两个光纤环路（为了形成保护，两个环上的数据流向是相反的），一环用于工作，一环用于保护。特别地，对于业务来说，正常情况下只在一根光纤环中收发，而另一环用于保护低优先级业务也可只在保护环中收发；
控制信道独占一个物理信道：每条光纤内按照波长资源划分物理信道，控制信道至少固定占用一个波长信道，且控制信号时钟全都同步于主节点；
集中式带宽分配控制：控制信道中传递的控制帧在经过每个节点时，将本地的带宽请求信息填写到控制帧中，从而每个环周期都有所有的带宽请求信息汇集到主节点上，由主节点集中进行带宽分配，并将分配结果填写到控制帧中，在下一个环周期中下达给各个节点；
节点分主从关系，主节点负责全局调度，包括执行带宽分配策略，通过控制信道协调各个节点之间的收发时序，实现动态的子波长交换同时避免冲突竞争。除此之外主节点与从节点的物理结构上是一致的；
节点在两个环方向上配备有相同的整套收发设备，其中都包括控制信道和数据信道各自的处理模块；
OB包的长度在***运行过程中是固定值，环长是OB包长的整数倍；
网络中出现单点故障，无论是节点故障还是断纤，以及故障位置处于何处，因为双环拓扑的固有特性，所有节点都还可以至少有一个环方向上能与主节点连通，此时，所有节点的收发设备都必须同步于主节点；
基于图1所示的网络结构，每个节点上有两条光纤通过，从全网的角度看可以分为一个内环一个外环，两个环上的业务流向是相反的，类似于弹性分组环网络中的ringlet0和ringlet1情形。而且每个节点内部来看，内环和外环上挂载的功能模块也都是相同的，只有业务流向的区别。
如图1所示，对于任意一个环来说，进入节点后首先有一个解复用器（DEMUX），用于将控制信道和数据信道剥离开，其中，控制信号进入控制信道的处理模块进行电域的逻辑处理，而数据信道则继续在光域向前传送，继而经过一定的光线延迟线，再通过耦合器将一部分信号能量耦合下路并传递给数据信道接收模块。此外，还有一个波长选择开关，用于参照控制信号的指示，将控制信道的信号以及与本节点上路信号相冲突的波长信号终结掉。同时，控制信道处理模块，还用于控制数据信道的发送模块，将本地上路信号发送到相应的波长和OB时隙上去；同时，控制信道处理模块还用于将更新过的控制帧与上路的数据帧一起通过耦合器发送到光纤线路上去。
在节点的两侧线路出入端口处，还需分别设置一个光开关。光开关用于在正常网络运行状态下，保持令外环和内环平行不交叉的状态，而在网络进入保护倒换模式时，将内环和外环切到桥接的状态。进一步地，光开关可以选用具有波长选择能力的光开关，使得倒换时可以灵活地选择具体切换哪个波长到倒换状态。
具体地，每个节点的内部逻辑组成结构如图5所示，包括控制信道处理模块、数据信道接收模块、数据信道发送模块，以及保护开关，其中，
控制信道处理模块包括：
第一功率监测模块，用于探测控制信道的光信号功率状况，进行光电转换后，将控制帧输出给控制帧解析模块。正常情况下，控制信号应始终有稳定的光功率，并可以经过一个光电转换，进入控制帧解析模块；如果监测结果显示“失光”（说明上游节点的控制信道发射机故障或者也可能是上游节点与本节点之间发生了断纤），就立即将这一情况汇报给控制帧生成模块；
控制帧解析模块，用于解析控制帧内容，根据控制帧中所指示的带宽预留信息向数据信道接收模块和数据信道发送模块下达相应的指令，进行正常的数据帧上下路。因为控制帧还需要继续向下游转发，所以控制帧解析完成后一部分控制信息继续进入控制帧生成模块，以便生成新的控制帧。如果节点收到的控制帧是指示节点进行保护倒换操作，完成控制帧解析后，控制帧解析模块应通知保护开关做切换动作。
控制帧生成模块，用于接收来自控制帧解析模块的信息或数据信道接收模块的故障通知，按照通知生成新的控制帧，比如在控制帧的相应字段里填写相应故障特征，并将新的控制帧发送到控制帧发送模块；
控制帧发送模块，用于将来自控制帧生成模块的新的控制帧发送到光纤线路上传递给下游节点。控制帧发送模块物理上就是控制信道发射机。
光开关，用于接收来自控制帧解析模块的动作通知，执行切换操作。
数据信道接收模块包括：
第二功率监测模块，用于针对各个波长的监测。只要监测到某个或某些或者全部波长的光功率丢失，说明存在上游节点故障或者链路故障的可能，这一信息将经由控制接口通知给控制帧生成模块；
快速选择开关，用于经由控制接口接收来自控制信道处理模块的控制帧，根据控制帧中包含的带宽预留信息，准确地接收应在本地下路的OB。这些OB光信号经过光电转换和本地电域缓存，继而被后续的其他上层模块接收最终发送到用户端去。其中，本地电域缓存属于现有模块，这里不再赘述。
数据信道发送模块，用于根据控制帧中携带的带宽分配信息，以OB形式上路本地业务数据。
特别地，图6为本发明OBRing中主节点的内部逻辑组成结构示意图，如图6所示，作为主节点，还用于负责全局的控制和调度，因此，在图5所示的功能模块外，主节点还包括故障判断模块和带宽分配模块，其中，
故障判断模块，用于收集本节点上的监测结果；从来自控制帧解析模块解析后的信息中，获取网络中其它节点的光功率监测结果，根据得到的监测结果，确定网络是否发生故障，以及故障类型和故障位置，并将得到的故障结果输出给控制帧生成模块；
控制帧生成模块，处理具备图5所示的功能外，还用于接收来自带宽分配模块的带宽分配结果并转换成相应的控制帧数据；接收来自故障判断模块的故障结果，根据该故障结果生成相应的信令信息并填入控制帧，并将新的控制帧发送到控制帧发送模块。其中，对于保护倒换操作来说，根据故障结果生成相应的信令信息包括下达倒换指令、测距指令以及***重启指令等。
下面结合具体实施例，分别从普通节点和主节点的角度对本发明方法做进一步具体描述。
对于普通节点来说，每个节点都利用其光功率监测模块进行实时的功率监测。控制信道或数据信道上的功率监测无论哪一方出现“失光”，都可认认为是发现故障。理论上如果只考虑单点故障，对于一个节点来说功率监测情况只可能出现如下几种情景：
两个环方向上的控制信道和数据信道都能检测到光（或数据信道个别波长无光）；或者，某一环方向上控制信道上检测不到光，数据信道上有光（或个别波长无光），而另一环方向上都能检测到光；或者，某一环方向上的控制信道和数据信道同时检测不到光。
根据上述监测结果，以第一种情景，即两个环方向上的控制信道和数据信道都能检测到光（或数据信道个别波长无光）为例，也就是说，在上游节点的个别数据信道波长的发射机可能有故障，但只影响到一个节点的数据信道，并不影响控制信道以及网络其它节点的正常工作。此时，本节点只需正常地向控制帧中填写相应监测信息即可；
根据上述监测结果，以第二种情景，即某一环方向上控制信道上检测不到光，数据信道上有光（或个别波长无光），而另一环方向上都能检测到光为例，也就是说，在上游节点出现了控制信道故障，此时监测到此故障的节点无法收到上游传来的控制帧，则应立即组装一个新的控制帧，并在相应字段标示出故障结果，从与主节点连通的环方向上发送给主节点；
根据上述监测结果，以第三种情景，即某一环方向上的控制信道和数据信道同时检测不到光为例，也就是说，在节点的一侧的光纤线路出现断纤情况，可能是双纤断，或者单纤断。监测到该故障的节点同样立即组装一个新的控制帧并标识故障结果，从与主节点联通的方向上发给主节点。
进一步地，基于上述节点故障监测结果，普通节点在上述3种情况下，在将故障结果信息通过控制信道传给主节点后，主节点根据所有节点发来的信息综合判断，并决定是否发送包含具体倒换指令的控制帧。
具体地，以图3为例，当节点3和节点4之间出现双纤断纤时，节点3上检测到上述故障情景中的第三种情景，比如外环控制信道和数据信道同时无光，而内环还都能监测到光；节点4上也会监测到上述故障情景中的第三种情景，表现为内环控制信道和数据信道同时无光，而外环还能检测到光。
此时，节点3和节点4立即将各自监测到的故障结果发送给主节点1。其中，节点3通过内环与主节点相连的控制信道获取同步时钟，控制帧则是通过外环控制信道发送给主节点1，而节点4与之相反，通过外环控制信道获取主节点的时钟同步，而经由内环控制通道向主节点1发送故障结果。
主节点1在一个环周期内，同时收到来自节点3和节点4的故障结果信息后，经由故障判断模块判断，生成指示倒换操作的控制帧，分别从两个方向的控制通道下发出去。
当环上的从节点收到来自主节点1的包含倒换指令的控制帧，则首先判断是否自身是故障点两端的节点，如果不是故障端节点，则直接进入保护状态，并等待主节点重新进行带宽分配；如果自身是故障端节点，则根据倒换指令做出相应的光开关切换操作，如图3中，节点3和节点4作为故障端节点，将执行光开关切换，而节点1和节点2并非故障端节点，则直接进入保护状态。
进一步地，完成上述切换操作，节点进入保护工作状态后，各从节点可以向主节点1发送一个表示操作成功的控制帧，而主节点确认所有节点已经准备好之后，开始重新对网络测距。
进一步地，测距完成后，主节点1发送正常的带宽分配控制帧，使网络中的各节点开始在控制信道统一调度下正常进行OB收发。
进一步地，工作于保护状态的网络，直到故障消除，网管下达复原指令后，主节点1从控制信道下发包含复原指令的控制帧，这样，对于普通节点来说，收到包含复原指令的控制帧意味着退出保护状态，恢复正常工作状态，并等待主节点新一轮的带宽分配启动。
对于主节点，故障判断模块周期性地检查其所收集到的故障结果信息，当判断模块判断出为需要进行倒换操作的故障（包括单/双纤单点断纤，控制信道故障，节点瘫痪等）时，生成控制帧并在其中携带倒换指令。主节点在确定出故障的同时，还要进一步判断故障的位置。判断方式可以有很多种，这里并不做限定，举例来讲，比如根据某一环方向上故障汇报节点的ID，如果从ID为n的节点开始，其下游节点都汇报了故障信息，则可判断出节点n为紧邻故障点的下游节点，另一环方向同理。这样，综合两个环方向上的判断，即可以确定出两个故障端节点。如果此时主节点恰好处于故障点一端，则主节点自身也会执行倒换操作，切换光开关并进入保护状态，否则，主节点直接进入保护工作状态。进一步地，主节点可选地等待所有节点返回倒换成功的反馈信息控制帧，或者为了节约信令时间而默认所有节点已进入保护状态，进行网络测距。测距结束后，主节点开始发送带宽分配控制帧和进行正常的收发OB，直到故障消除网管下达复原命令后，主节点再向网络中的各节点发出包含复原指令的控制帧，使网络退出保护工作状态，重新开始正常的双环工作状态。
以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种光突发交换环网中实现自动保护倒换的方法，其特征在于，包括以下步骤：主节点和从节点分别对各自的信道进行光功率监测，并将监测结果汇集到主节点；
主节点根据监测结果确定发生故障时，向从节点发送倒换操作指令；
从节点进行倒换操作并进入保护工作状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光功率监测包括对控制信道和数据信道的光功率状态进行实时监测。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将监测结果汇集到主节点包括：
所述从节点将监测到的监测结果携带在控制帧，或者新增故障汇报消息中，并经由控制信道传送给主节点；
所述主节点的监测结果包括自身对控制信道和数据信道的光功率状态进行实时监测的监测结果，以及各个从节点通过控制信道上报的监测结果。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据监测结果确定发生故障包括：
当所述监测结果显示为仅某一环上存在一个节点的控制信道、数据信道均报告失光时，故障结果为单纤单点线路故障；
当所述监测结果显示为两个环上分别有一处节点的控制信道和数据信道均失光时，故障结果为双纤单点线路故障；
当所述监测结果显示为仅某一节点控制信道报告失光时，故障结果为控制信道发射机故障；
当所述监测结果显示为两个环上均发生控制帧接收失常时，故障结果为非主节点的节点瘫痪。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述故障结果存在个别数据信道波长故障，不影响网络整体运作的情况时，该方法还包括：
所述主节点通知相关节点避开不可用的波长信道，同时将情况上报给网管***。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：各从节点向主节点反馈表示倒换操作成功的控制帧；
或者，反馈对应于所述故障汇报消息的表示倒换操作成功的故障汇报响应消息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述主节点处于故障点一端，该方法还包括：
所述主节点自身执行倒换操作，切换保护开关并进入保护状态；
否则，所述主节点直接进入保护工作状态。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述从节点进行倒换操作之前，该方法还包括：从节点接收到倒换操作指令后，判断自身是否是故障点两端的节点：
如果判断出不是故障端节点，则直接进入保护工作状态，并等待所述主节点重新进行带宽分配；
如果判断出是故障端节点，则根据倒换操作指令，进行保护开关切换操作后进入保护工作状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述保护开关切换操作包括：将光开关从正常工作状态时的平行bar状态切换到交叉cross状态；或者，
在电域上将控制信道从一个环转调度到另一环上。
10.根据权利要求7或9所述的方法，其特征在于，所述进入保护工作状态后，该方法还包括：所述主节点和各从节点的所有收发设备共享一个控制信道；
各节点逻辑上拆分成上节点和下节点，分别对应原来内环和外环上的收发设备；其中，上节点从控制帧中提取属于上路的带宽配置信息，并根据该带宽配置信息进行OB收发，下节点则从控制帧中提取属于下路的带宽配置信息，并根据该带宽配置信息进行OB收发。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述主节点分为上主节点和下主节点，该方法还包括：
所述控制帧流经上主节点时，下线的带宽请求信息全部汇集到所述上主节点中，所述上主节点根据带宽分配算法计算出相应的带宽配置策略后填写到控制帧中，当这一控制帧流经下线的第一个节点时，其中所携带的下线带宽分配策略开始生效；
相应地，所述控制帧途径下主节点时，提交上线节点的所有带宽请求，并通过带宽分配算法更新对应的上线带宽分配策略。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：所述主节点进行测距，并根据测距结果进行环长微调。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在所述主节点和各从节点上恢复业务的正常传送。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在故障修复后，该方法还包括：网络通过网管***下达指令，通知所述主节点和各从节点从保护工作状态恢复到正常双环工作状态。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述恢复到正常双环工作状态包括：
所述主节点接收到来自网管***的指令后，向控制信道上发送出携带有网络恢复指示的控制帧，该控制帧在所有途径节点处被处理和转发；
所述途径节点暂停所有业务，等待新一轮重启，同时，
所述故障段两端的节点在终止业务发送时，还将光开关从cross状态切换到正常工作状态时的bar状态，或者，停止控制信道在电域上的跨环转发，恢复到正常工作状态。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述主节点发送完携带有网络恢复指示的控制帧后，该方法还包括：所述主节点立刻或者等到收到来自所述从节点的表示正在等待的响应后，开始重新一轮的测距、带宽分配以及重启。
17.一种节点，其特征在于，应用于二纤反向环网的光突发交换环网网络中；所述节点包括控制信道处理模块、数据信道接收模块、数据信道发送模块，以及保护开关，其中，
所述控制信道处理模块包括：
第一功率监测模块，用于探测控制信道的光信号功率状况，进行光电转换后，将控制帧输出给控制帧解析模块；
控制帧解析模块，用于解析控制帧内容，根据控制帧中所指示的带宽预留信息向所述数据信道接收模块和所述数据信道发送模块下达相应的指令，进行正常的数据帧上下路；根据本节点的处理情况，并通知控制帧生成模块生成新的控制帧；
控制帧生成模块，用于接收来自控制帧解析模块的通知或数据信道接收模块的故障通知，按照通知生成新的控制帧，并将新的控制帧发送到控制帧发送模块；
控制帧发送模块，用于将来自控制帧生成模块的新的控制帧发送到光纤线路上传递给下游节点；
所述数据信道接收模块包括：
第二功率监测模块，用于针对各个波长的监测，将监测结果经由控制接口通知给控制帧生成模块；
快速选择开关，用于经由控制接口接收来自所述控制信道处理模块的控制帧，根据控制帧中包含的带宽预留信息，接收应在本地下路的OB；接收到的OB光信号经过光电转换和本地电域缓存，后发送到用户端。
18.根据权利要求17所述的节点，其特征在于，如果所述节点收到的控制帧是指示节点进行保护倒换操作；
所述控制帧解析模块，还用于完成控制帧解析后，通知保护开关动作。
19.根据权利要求17或18所述的节点，其特征在于，所述节点为主节点，还包括故障判断模块和带宽分配模块，其中，
故障判断模块，用于收集本节点上的监测结果；从来自所述控制信道处理模块中的控制帧解析模块解析后的信息中，获取网络中其它节点的光功率监测结果，根据得到的监测结果，确定网络是否发生故障，以及故障类型和故障位置，并将得到的故障结果输出给所述控制信道处理模块中的控制帧生成模块；
所述控制信道处理模块中的控制帧生成模块，还用于接收来自所述带宽分配模块的带宽分配结果并转换成相应的控制帧数据；接收来自故障判断模块的故障结果，根据该故障结果生成相应的信令信息并填入控制帧，并将新的控制帧发送到控制帧发送模块。
20.一种光突发交换环网中实现自动保护倒换的***，其特征在于，所述***为二纤反向环网的光突发交换环网OBRing网络；
所述光突发交换环网中，控制信道独占一个物理信道；所述光突发交换环网中包括多个如权利要求14至19任一的节点，所述节点为主节点或从节点。
21.根据权利要求20所述的***，其特征在于，所述节点为主节点，还包括故障判断模块和带宽分配模块。
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