CN1968141A - 一种wdm传输***的保护方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信传输领域，特别公开了一种适用于城域接入网中的WDM(wavelength division multiplex波分复用)传输***的实现方法和装置。本发明的光调制的实现方法包括如下步骤：步骤1：终端节点检测下行业务是否发生故障；步骤2：当检测到下行业务发生故障时，终端节点标识发生故障的下行路径，并生成下行路径故障信息；步骤3：将所述下行路径故障信息通过上行路径传输给中心节点；步骤4：中心节点将下行业务从工作路径切换到保护路径。本发明通过使分发节点无源化来达到降低网络综合建设成本的目的。

Description

一种WDM传输***的保护方法与装置
技术领域
本发明涉及通信传输领域，尤指一种适用于城域接入网中的WDM(wavelength division multiplex波分复用)传输***的实现方法和装置。
背景技术
在城域接入网中，目前采用最多的光纤接入的方式是PON(PassiveOptical Network  无源光纤网络)的形态，但是光纤所能够提供的最高速率仅为1.25Gbps或者2.5Gbps，而实际单个用户的计算机通常使用的网卡为100Mbps，接入带宽仅有2M左右，满足不了客户快速增长的需求。因此需要更高的带宽提供光纤接入。WDM技术在骨干网、城域网已经大规模商用，其带宽可随着需求不断增加波长进行升级扩展。随着接入带宽的不断快速增长，WDM技术应用到接入层成为发展趋势。然而传统的WDM(wavelengthdivision multiplex波分复用)技术是点对点传输，应用到接入层价格过于昂贵，需要采用新的技术降低其应用的成本。现有技术通常采用的是WDM技术和PON技术的结合，如图1所示，在中心节点分别有n个下行发射器和上行接收器，分别用来发射下行路径上的光波长业务和接收上行路径上的光波长业务。下行路径上的光波长业务首先通过波分复用/解复用器，然后再从骨干光纤传输至分发节点上的波分复用/解复用器，然后再分别输入终端节点上的下行接收器。上行路径上的的光波长业务的传输与之相同。由对图1的描述可以看出，现有技术的WDM-PON中的不同的终端节点可采用不同的波长，提供了更大的带宽。
WDM传输***应用在实际的网络中，由于含有多个波长，并且单个波长的传输的数据带宽至少在Gbps量级，承载了较多的客户的数据，所以一旦发生故障，将有可能对重要客户或者很多客户的业务造成严重影响，给运营商造成很大的损失。因此WDM传输***需要保护技术提供更高的可靠性。通常在网络中，最容易发生故障的是传输介质——光纤，例如市政施工、新建楼盘等都会造成埋藏在地下的光缆中的光纤发生被挖断的情况，从而使对应的网络连接发生故障。因此运营商需要一种可靠的保护技术来保障波长业务。
通常采用的网络保护技术有1+1双发选收路径专用保护、1∶1或M∶N路径共享保护、复用段保护等类型，比较常用的是1+1双发选收路径专用保护。1+1双发选收路径专用保护采用一个工作路径和一个备份路径传输需要保护的业务，两个路径走不同的路由，备份路径不走其他业务。当传输线路发生故障时，对应业务连接的监测点会检测到故障，根据故障类型和保护的方案将业务从工作路径自动倒换到备份路径，保证业务的可靠性。
1+1双发选收路径专用保护结构示意图如图2所示，其采用永久桥接的方式。发端A节点、收端B节点间有下行和上行两路业务信号，两路业务分别都有工作路径和保护路径。A节点上的下行业务信号，首先通过永久桥接分路器(如采用光耦合器)将发端A节点发出的业务信号分为完全相同的两路，分别通过工作、保护两个路径进行传输，收端B节点采用选择器(如采用光开关)进行选择其中一路信号。上行业务信号也采用相同的方式实现保护倒换。
以A节点到B节点的下行业务为例，当工作路由发生故障时，由于B节点在同时检测工作路径的业务和保护路径的业务，一旦发现工作路由的业务发生故障，就上报并控制B点的选择开关从工作路径切换到保护路径，实现业务的保护。由于检测故障和进行倒换都在同一个节点进行，无需通知另一个节点，因此不需要进行两个节点间通过通信协议互通消息。因此这种方式又称为单端倒换。同样，从B节点到A节点的业务采用同样的机制。
现有技术方案1+1保护是采用收端检测、收端进行倒换的单端倒换的方式，发端采用的是永久桥接。这种方式要求在收端必须有选择倒换的器件，当这种方案应用在一个双向传输的网络中时，两端的节点都必须提供电源。当应用在城域接入层网络中，下行的路径如果需要实现保护就必须在倒换节点进行供电。当图1中的只有中心节点到分发节点的光纤需要完成保护倒换时，分发节点也必须采用有源的方式，因此无法实现无源化的无源光纤网络PON技术。
在光纤接入的过程中，需要将光纤从中心节点连接到多个大楼或者小区，再接入到小区内或者楼内机房的设备上。由于实际网络建设时，光纤通常是提早铺设在路边或者楼边。当小区或者大楼有用户时，光纤再接入到已经铺设的光纤上。由于中间的分发不能采用需要供电的设备，所以需要路边或者楼边的光纤分发节点是一个无源的配线设备，此时光纤两端的中心节点和终端节点都有机房可以供电。
中心节点和终端节点都可以提供电源，但在进行分发的节点上，通常是放在路边或者比较简单的环境，没有电源供应。如果需要完成下行业务的双发选收，需要在此节点提供电源供光开关或者电开关实现倒换动作。为了保证设备的可靠性，通常还需要空调等附属设备保证设备、器件工作的环境温度、湿度满足器件的可靠性要求，因此会给分发节点的建设造成巨大的成本。
发明内容
为了解决上述由于分发节点的建设所造成的成本过高的问题，本发明提供了一种WDM传输***的保护方法与装置，通过使分发节点无源化来达到降低网络综合建设成本的目的。
基于上述目的，本发明提供了一种WDM传输***的保护方法，包括以下步骤：
步骤1：终端节点检测下行业务是否发生故障；步骤2：当检测到下行业务发生故障时，终端节点标识发生故障的下行路径，并生成下行路径故障信息；步骤3：将所述下行路径故障信息通过上行路径传输给中心节点；步骤4：中心节点将下行业务从工作路径切换到保护路径。
所述步骤1中的终端节点在所述的下行业务的收端之前分一部分光进行功率检测来检测故障，或用接收器直接检测故障，或用检测下行业务上的开销来检测故障。
所述的下行路径故障信息通过传输上行业务波长的开销信息上传到中心节点。
所述的下行路径故障信息通过光监控信道上传到中心节点。
所述的下行路径故障信息通过上行业务的告警字节上传到中心节点。
本发明还提供了一种WDM传输***的保护装置，包括中心节点、分发节点、波分复用/解复用器和终端节点，所述分发节点和所述中心节点通过所述波分复用/解复用器相连接，所述分发节点与所述终端节点通过分发光纤相连接，其特征在于，
所述的分发节点由两个以上的永久桥接器组成，所述的两个以上的永久桥接器中，至少有两个永久桥接器分别用于双收下行业务和双发上行业务。
所述永久桥接器为耦合器。
所述的中心节点包括下行发射器、上行发射器、第一开关选择模块、第二开关选择模块、波分复用/解复用器1和波分复用/解复用器2；
所述的第一开关选择模块的输入端与下行发射器相连，两个输出端分别与波分复用/解复用器1和波分复用/解复用器2相连；所述的第二开关选择模块的两个输入端分别与波分复用/解复用器1和波分复用/解复用器2相连，输出端与上行接收器相连。
所述的第一开关选择模块与第二开关选择模块为光开关，或为电开关。
所述的终端节点包括下行业务接收器和上行业务发送器，所述的下行业务接收器用于接收从分发节点的双收永久桥接器传来的光波长业务，所述的上行业务发送器用于将上行的业务通过分发节点的双发永久桥接器和所述的波分复用/解复用器发送给中心节点。
由上述本发明提供的技术方案可见，本发明针对接入网络中大量采用的星型结构拓扑，提供了一种WDM的工作路径无源保护方式，从而使得在分发节点不需要专门配备电源、空调等相配备的设备，极大地降低了提供保护功能的WDM接入网的网络建设成本。
附图说明
图1为WDM-PON结构示意图；
图2为现有技术方案1+1保护结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的一种WDM的工作路径保护***示意图；
图4为本发明实施例一提供的下行业务选发双收的自愈保护流程图；
图5为本发明实施例二提供的子网连接的1+1保护方案；
图6为无源分发节点构成的WDM-PON网络架构。
具体实施方式
本发明的核心思想是：针对接入网的特定场景，采用不对称的保护实现方案，对下行路径采用发端选发，收端双收的方案，上行路径采用发端双发，收端选收的方案，这样在中心节点侧的收发都采用选择方式，而靠近用户侧的分发节点都采用永久连接的方式，这样实现的分发节点不存在选择开关，因此可以采用无源器件实现，无需供电，从而无需使用空调等附属设备来保证器件设备工作的环境温度、湿度，达到了降低成本的目的。
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明，具体实施例中的永久桥接器为耦合器。
本发明提供的第一个实施例为一种WDM的工作路径保护***示意图如图3所示，其中Z1......Zn分别为n个终端节点。
中心节点中采用多个波长的WDM收发器，某个波长的下行发射器1，发送下行的业务至选择开关模块101；选择开关模块101的两个输出端分别与波分复用/解复用器1、波分复用/解复用器2相连；波分复用/解复用器1通过作为工作路径的骨干光纤与分发节点上的波分复用/解复用器3相连，波分复用/解复用器2通过作为保护路径的骨干光纤与分发节点上的波分复用/解复用器4相连；经过波分复用/解复用器1的下行业务通过波分复用/解复用器3后与耦合器103的一个输入端相连，经过波分复用/解复用器2的下行业务通过波分复用/解复用器4后与耦合器103的另一个输入端相连；最后，下行业务由耦合器103的汇总输出端口输出后通过分发光纤连接到终端节点上的下行接收器1上。
该波长的上行业务的传输方向与下行相反。首先，上行发射器1，发送上行的业务至耦合器104的汇总输入端口；然后通过耦合器104的两个输出端口输出两路相同的信号分别输入到波分复用/解复用器3和波分复用/解复用器4；经过波分复用/解复用器3的上行业务通过波分复用/解复用器1后输入开关选择模块102的一个输入端口，经过波分复用/解复用器4的上行业务通过波分复用/解复用器2后输入开关选择模块102的另一个输入端口；最后上行业务由开关选择模块的输出端口输出后通过分发光纤连接到中心节点上的上行接收器1上。
相应地，其它波长的上下业务的传输过程与上述过程相似。
上述的波长复用/解复用器可以采用OADM单元(OPTICAL ADD/DROPMUXPLEXER，光分插复用器)或者MUX(Multiplexer复用器)/DEMUX单元(Demultiplexer解复用器)实现；开关选择模块可以采用光开关实现。波长复用/解复用器和耦合器可以在一个节点实现，也可以在不同节点分布实现。
如图3所示，当中心节点到分发节点的工作路径发生故障时，由于分发节点是无源的，无法检测故障，此时需要在其他节点进行检测，并告知中心结点进行切换。图3中的技术方案仅仅对中心节点到分发节点的光纤进行保护，也可以将中心节点到终端节点的整个光纤实现保护，扩大保护的范围。
对中心节点到分发节点的下行业务来说，由于故障检测单元只存在于有源节点，因此只有终端节点可以检测下行业务的故障。具体的下行业务选发双收的自愈保护流程图如图4所示。
步骤1：终端节点检测下行业务是否发生故障。
故障的检测点可以在收端之前采用分一部分光进行功率检测的方式，也可以采用接收器直接检测业务是否存在或者业务是否正确的方式，也可以采用检测业务上的特定开销、确定业务是否正确的方式。
步骤2：标识发生故障的下行路径并生成下行路径故障信息。
步骤3：通过上行路径传输下行路径故障信息给中心节点。
下行路径故障信息上传到中心节点的方式有多种，可以通过传输上行业务波长的开销信息，也可以通过光监控信道走带外传输的方式，也可以通过上行业务的特定告警字节实现。
步骤4：中心节点控制发生故障的下行路径对应的选择开关模块从工作路径切换到保护路径。
而对终端节点经过分发节点到达中心节点的上行业务来说，中心节点具备故障检测单元，并且进行保护倒换的选择开关模块也在中心节点，中心节点检测到工作路由的故障后，直接控制对应的选择开关模块选择保护路径实现单端倒换。
为了进一步提高WDM传输***的可靠性，使传输***不仅在工作路径出现故障时可以实现保护倒换，而且在发射器或接收器出现故障时也能够实现保护倒换，本发明提供了第二个实施例——实现选发双收的子网连接1+1保护***结构图如图5所示，其中Z1......Zn分别为n个终端节点。
此时的开关选择模块在客户侧信号与WDM波长发射器之间。以某波长下行业务所经过的开关选择模块111为例来说明。开关选择模块111可以采用光开关实现，也可以采用电开关来实现。由于开关选择模块111位于发射器之前，开关选择模块111的两个输出端需要两个发射模块，即下行发射器1W和下行发射器1P来选择发送某波长的下行业务。下行发射器1W和下行发射器1P分别与波分复用/解复用器W、波分复用/解复用器P相连；波分复用/解复用器W通过作为工作路径的骨干光纤与分发节点上的波分复用/解复用器3相连，波分复用/解复用器P通过作为保护路径的骨干光纤与分发节点上的波分复用/解复用器4相连；经过波分复用/解复用器W的下行业务通过波分复用/解复用器3后与耦合器115的一个输入端相连，经过波分复用/解复用器P的下行业务通过波分复用/解复用器4后与耦合器115的另一个输入端相连；最后，下行业务由耦合器115的汇总输出端口输出后通过分发光纤连接到终端节点Z1的下行接收器1上，从而实现了下行业务的选发双收。
该波长的上行业务的传输方向与下行相反。首先，终端节点Z1的上行发射器1，发送上行的业务至耦合器116的汇总输入端口；然后通过耦合器116的两个输出端口输出两路相同的信号分别输入到波分复用/解复用器3和波分复用/解复用器4；经过波分复用/解复用器3的上行业务通过波分复用/解复用器W后输入上行接收器1W，经过波分复用/解复用器4的上行业务通过波分复用/解复用器P后输入上行接收器1P；最后，从上行接收器1W和上行接收器1P输出的上行业务分别通过开关选择模块112的两个输入端，由开关选择后从开关选择模块112的输出端口输出，从而实现了上行业务的双发选收。
相应地，其它波长的上下业务的传输过程与上述过程相似。
在本发明的第一、二个实施例中，分发节点只有一个，但在实际应用中可以为多个。如图6所示的无源分发节点构成的WDM-PON网络架构中，模块1、2、M分别为WDM-PON网络中的M个分发节点，每个分发节点又相对应Z1至Zn个终端节点，分发节点通过作为工作路径和保护路径的骨干光纤与中心节点相连接。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种WDM传输***的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：终端节点检测下行业务是否发生故障；
步骤2：当检测到下行业务发生故障时，终端节点标识发生故障的下行路径，并生成下行路径故障信息；
步骤3：将所述下行路径故障信息通过上行路径传输给中心节点；
步骤4：中心节点将下行业务从工作路径切换到保护路径。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的终端节点在所述的下行业务的收端之前分一部分光进行功率检测来检测故障，或用接收器直接检测故障，或用检测下行业务上的开销来检测故障。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的下行路径故障信息通过传输上行业务波长的开销信息上传到中心节点。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的下行路径故障信息通过光监控信道上传到中心节点。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的下行路径故障信息通过上行业务的告警字节上传到中心节点。
6、一种WDM传输***的保护装置，包括中心节点、分发节点、波分复用/解复用器和终端节点，所述分发节点和所述中心节点通过所述波分复用/解复用器相连接，所述分发节点与所述终端节点通过分发光纤相连接，其特征在于，
所述的分发节点由两个以上的永久桥接器组成，所述的两个以上的永久桥接器中，至少有两个永久桥接器分别用于双收下行业务和双发上行业务。
7、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述永久桥接器为耦合器。
8、如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述的中心节点包括下行发射器、上行发射器、第一开关选择模块、第二开关选择模块、波分复用/解复用器1和波分复用/解复用器2；
所述的第一开关选择模块的输入端与下行发射器相连，两个输出端分别与波分复用/解复用器1和波分复用/解复用器2相连；所述的第二开关选择模块的两个输入端分别与波分复用/解复用器1和波分复用/解复用器2相连，输出端与上行接收器相连。
9、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的第一开关选择模块与第二开关选择模块为光开关，或为电开关。
10、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的终端节点包括下行业务接收器和上行业务发送器，所述的下行业务接收器用于接收从分发节点的双收永久桥接器传来的光波长业务，所述的上行业务发送器用于将上行的业务通过分发节点的双发永久桥接器和所述的波分复用/解复用器发送给中心节点。
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