一種通道保護環的自愈機制的製作方法
2023-07-26 18:40:41 1
專利名稱：一種通道保護環的自愈機制的製作方法
技術領域：
本發明屬於通信技術領域，涉及一種光網絡中的環形網絡中的自愈機制，特別是一種通道保護環的自愈機制，用於當網絡發生故障時對網絡業務的保護，適用用於各類光網絡中，如SDH(同步數字序列)網，WDM(波分復用)網，ASON(自動交換光網絡)網等。
背景技術：
光網絡已在大量應用，它獨有的特點和強大的網管能力越來越受到人們的重視。進行光網絡的自愈問題的研究不僅對光網絡本身至關重要，而且對其他利用光網絡作為承載網的業務網來講，也是必須考慮的問題。在光網絡自愈機制的研究中存在著兩大分支環形網的自愈和網狀網的自愈，在每種自愈中又存在著以通道為恢復對象和以復用段為恢復對象的情況，從而引出了不同的自愈機制。
自愈網的實質是給網絡賦予這樣一種能力，它能發現替代傳輸路由，並重新建立通信能力，在極短的時間內，將業務從失效的故障中自動恢復，而無需人的幹預。
我們可以看到，環形網的結構簡單，與點對點的拓撲結構相比，其業務恢復能力強，與網狀網的拓撲結構相比其業務恢復算法簡單，恢復時間短，因此在光網絡中得到廣泛的應用。
本發明結合光環網絡的特點，在充分分析光環網絡自愈機制研究中存在的不足的基礎上，提出了一種基於通道保護的光環自愈機制。
自愈環是一種由多個節點構成的閉合環，各節點間通過雙工通信設備相連，能提供冗餘的帶寬和/或網絡設備，以便自動恢復被中斷的業務。
從各個自愈環的情況來看，環形結構允許網絡資源共享；存在著正常情況下保護通道/線路是空閒的問題，帶寬利用率低；恢復時間一般在ms級，恢復率是按100％設計的，沒有考慮允許恢復率低於100％的情況；復用段保護時均需在節點間傳送控制信號，需要較複雜的控制操作；均需在具體實施時對目前的自動保護倒換(APS)標準作修改，因為目前的APS系統是為點對點系統設計的；復用段保護均是在較通道層低的電路層通過環回動作來恢復所有故障的通道，這樣當用通道管理時，它們的靈活性就受到限制；對多故障無能為力；在各種自愈環中，沒有考慮從單環擴展到多環結構時的情況，尤其在雙節點互連環網中，它們就顯得不夠靈活。
傳統的自愈環存在以下幾點不足之處(1)多屬線路倒換方式傳統的自愈環多採用線路倒換方式，而通道保護倒換採用通道層信令〔如通道AIS(前向告警)〕來傳遞故障消息，並以端到端為基礎來恢復信道。通道保護倒換的恢復時間少，因為通道AIS有轉接連接，不需在環的中介節點停留。
(2)環的保護多為1∶1的保護(3)不適於進行通道保護由於自愈環在較通道層低的電路層通過環回動作來恢復所有故障的通道，這樣當用通道進行管理時，它們的靈活性就受到限制。
(4)業務信道再利用問題傳統的雙向四纖環在正常情況下業務只沿環的一部分路由傳送，故存在著業務信道再利用的問題。但目前的機制又沒有更好地利用這一特性。環網的自愈方法簡單，但均存在著帶寬利用率低的缺點。
(5)保護方式自愈環的共性是，它用來保護信號的方式均是通過改變信號的傳輸方向來進行的，不同的方法只是倒換的位置等不同。
(6)閉合通道問題傳統的環回雙向自愈環，當發生節點故障或者多條線路故障時，某些不存在迂迴路由的業務信號不能及時被識別出來，以便從環上拆除，會有發生閉合通道的危險，如圖1所示，當節點B、C之間，節點F、E之間有線路故障時，無故障的節點B、A之間，節點C、D、E之間相同的信息信號沿該通道無休止地運行，無效佔用環的資源。
(7)不適於恢復多故障傳統的環形網的根本問題是對多段故障的無能為力。
(8)恢復後的信號時延問題傳統的環回保護操作多是由鄰接故障段的兩個節點完成，採用了線路恢復的策略，對各受損的業務信號而言，有可能找不到最佳的恢復路由，如圖2所示，A→D業務信號的恢復是沿路由A→B→A→F→E→D→C→D兜個圈子，因此會無效專用線路資源，並且在環比較大、環節點數較多時，可能會加大信號的延時。
(9)APS的採用傳統的自愈環網絡在進行網絡恢復時均需要在節點間傳控制信號，如APS字節，來實現恢復，而且，都需要對目前的APS標準作修改。
當網絡容量(帶寬)一定時，提高資源的利用率與保證網絡的自愈性能是一對矛盾。在以往的自愈網研究中，很難將備用資源的分配問題與自愈算法結合在一起研究。眾多算法均假設網絡中有足夠的備用資源可用於自愈過程中建立恢復路由。
對於單向環，由於進入環中的所有業務信號都要經過兩個方向傳向接收節點因而相當於要通過整個環傳輸，環的業務量等於所有進入環的業務量的總和。雙向環中業務的路由僅僅是環的一部分，而業務通路可以重新使用，允許更多的業務信號從環中進行分插，增加了環中業務量分配的靈活性。不同的業務量分配方案，不同的路由算法，對應著環中不同的業務容量。
發明內容
本發明的目的就是提供一種通道保護環的自愈機制，它是一種雙向四纖智能通道保護型自愈環的自愈機制，它能合理地利用網絡的帶寬資源、提高恢復速度、增加恢復率、適應多故障的情況。
本發明的目的是這樣實現的，一種通道保護環的自愈機制，其特徵是與故障相鄰的下行節點產生並送出「AIS」，環上各節點收「AIS」；各節點進行判斷，若有業務出口，則對該業務進行倒換，同時產生「FERF」，向該通道的業務入口節點傳送，當該通道業務入口處節點收到對應的FERF，就進行相應的通道倒換，至此完成對該通道的恢復從S1到P1。
所述的節點是指分插復用設備。
所述的S1是上行工作通道方向的業務。
所述的產生「AIS」是指給出前向告警報告信息。
所述的業務進行倒換是指按通道倒換。
所述的產生「FERF」是指產生前向差錯報告信息。
本發明的算法有以下特點(1)告警採用通道告警。
(2)環的容量與BSHR/4相似。
(3)對多故障的恢復可能這裡不區分是什麼故障，只針對每個通道進行恢復即可，不需通道K1/K2位元組來區分故障種類等，並不區分是纖故障、斷纜，還是節點故障。
(4)業務均勻性在每個通道使用前，在路由選擇上採用了業務均衡算法，從而使各段的業務量達到最佳平衡。
(5)恢復時間省去了來回傳送K1/K2的時間，恢復時間大大縮短。
(6)恢復路由解決了保護路由在環內繞圈子的問題，不致使傳輸距離太長。
(7)迴繞問題解決了多故障時的閉合環現象。
(8)適應發展採用通道恢復，能與ATM等恢復技術很好地銜接。
(9)判據單一，不需APS協議，容易實現，通用性好，而BSHR/4必須用APS協議，控制複雜。
(10)易實現環的互連情況下的恢復。
(11)解決了保護通道資源的再利用問題。
(12)復用段共享保護環由於K1/K2位元組位數的限制，節點數不能超過16個，而該算法在理論上節點數不限。
下面結合實施例附圖對本發明作進一步說明。
圖1是現有技術兩節點之間出現工作故障一種恢復工作過程說明；圖2是現有技術節點之間出現工作故障另一種恢復工作過程說明；圖3是本發明兩節點之間出現工作故障一種恢復工作過程說明；圖4是本發明兩節點之間出現工作故障另一種恢復工作過程說明。
具體實施例方式
為了對自愈機制的步驟具體說明，需要對如下各項進行定義BSHR/4IP共有四個纖，雙向傳輸，環中包括工作通道(S1/S2)和保護通道(P1/P2)，S1和P1為一對對應纖，S2和P2為一對對應纖。
工作通道S是指在正常情況下用於傳遞業務的通道。這裡為雙向環，即上行工作通道S1與下行工作通道S2經過相同的ADM(分插復用設備)，這樣可以簡化維護，並獲得最短路由。
保護通道P是指在發生故障後用於恢復工作通道而建立的。這裡保護通道也是事先建立好的，它在與工作通道相對的那一半環上。每個連接的工作通道和保護通道的建立都遵循一定的路由選擇原則，使各節點間的業務量基本上保持均勻。
如圖3所示，在圖3中設環中有四種業務1-2-3，2-3-4，5-4-3，和1-5-4-3。
當發生節點2、3間斷纜故障時，受影響的業務是業務A1-2-3和業務B2-3-4。
對業務B，其上行路線為4-3-2，沿S1傳送。當節點2-3之間發生故障，對業務A的恢復步驟如下環的右側順時針方向，定義為上行路線，環的右側逆時針方向，定義為下行路線，(1)節點2檢測到故障；(2)節點2產生「AIS」；(3)節點2向節點1、5、4發送「」AIS；(4)節點2將業務A從S1倒換到P1；(5)節點2產生「FERF1」；(6)節點2發送「FERF1」到節點1、5、4；(7)節點4接收到「FERF1」後將業務A從S1倒換到P1。
對業務A，其上行路線為3-2-1，沿S1傳送。當節點2-3之間發生故障，對業務B的恢復步驟如下(1)節點2檢測到故障；
(2)節點2產生「AIS」；(3)節點2向節點1、5、4發送「」AIS；(4)節點1收到「AIS」後，將業務B從S1倒換到P1；(5)節點1產生「FERF2」；(6)節點1發送「FERF2」到節點5、4、3；(7)節點3接收到「FERF2」後，將業務B從S1倒換到P1。
這樣，原業務1-2-3和2-3-4在正常情況下是沿S1，S2在同一側傳輸，當發生節點2、3間斷纜故障時，業務1-2-3改路為1-5-4-3沿P1，P2在環的另一側傳送，同理，業務2-3-4的路由改為2-1-5-4。
幾點說明(1)通道保護的採用這裡之所以採用通道保護的原因是，在通道保護方案中採用的是通道層的信號(如通道「AIS」)來觸發保護倒換，與線路保護方案不同，通道保護倒換方案可恢復一個端到端信道。某個專門通道的通道倒換是獨立於其他通道的狀態的，即使一個節點檢測到是線路故障，對於通道保護自愈環仍在通道級進行倒換。
通道保護能簡化恢復的執行控制機制，不需要在節點間進行協商就能將故障通道恢復，減少恢復時間；另外，在通道層進行恢復，可以與將來ATM網的控制很好地銜接，而且還能適應多故障的情況。
(2)路由選擇機制在本自愈算法中引入了路由算法，以尋找合理的業務量分配方案，大大提高了網絡的利用率，減少對環路的容量要求。
對於雙向環，常用的路由算法有最少轉接法、業務均衡加載算法、非分割業務算法、分割業務加載算法等。
為了保持業務的完整性，本次採用非分割業務算法，。
非分割業務算法中同一節點對之間的業務在相同環路方向上傳輸，不同節點對之間的業務路由允許通過不同的環路方向，通過一定的算法合理地安排環中節點之間的業務流向，使得鏈路上的業務量最大值儘可能小。
(3)多故障的情況在這個算法中，無論是節點故障還是段故障或纖故障，恢復機制完全相同，以通道為恢復對象，並且只恢復受故障影響的通道。整個恢復只需傳一次「AIS」和「FERF」信號做兩次倒換即可。另外，該算法當發生多故障時的恢復機制也是相同的。
當發生多故障時，由於環的恢復機制本身是基於通道進行恢復的，仍可在環內尋找替換通道。若某通道在環內找不到恢復路由，還可將該信號經交叉節點傳至另一個網中，通過另一個網來迂迴。
如圖4中所示，在圖4中，設有5種業務5-1-2；4-5-1；3-4-5；2-3-4；1-2-3。
當發生節點3、4和節點2、3間的斷纜時，業務1-2-3和3-4-5不能恢復，這時，假設該環通過節點2和節點3等與其他環或網互通，這時採用通道恢復的概念，就可將告警沿通道經環(網)間的共享節點，傳至其他網，以尋找迂迴路由。
總之，與故障相鄰的下行節點產生並送出「AIS」，環上各節點收「AIS」；各節點進行判斷，若有業務出口，則對該業務進行倒換(按通道倒換)，同時產生「FERF」，向該通道的業務入口節點傳送，當該通道業務入口處節點收到對應的FERF，就進行相應的通道倒換，至此完成對該通道的恢復(從S1到P1)。
權利要求
1.一種通道保護環的自愈機制，其特徵是與故障相鄰的下行節點產生並送出「AIS」，環上各節點收「AIS」；各節點進行判斷，若有業務出口，則對該業務進行倒換，同時產生「FERF」，向該通道的業務入口節點傳送，當該通道業務入口處節點收到對應的FERF，就進行相應的通道倒換，至此完成對該通道的恢復從S1到P1。
2.根據權利要求1所述的一種通道保護環的自愈機制，其特徵是所述的節點是指分插復用設備。
3.根據權利要求1所述的一種通道保護環的自愈機制，其特徵是所述的S1是上行工作通道方向的業務。
4.根據權利要求1所述的一種通道保護環的自愈機制，其特徵是所述的產生「AIS」是指給出前向告警報告信息。
5.根據權利要求1所述的一種通道保護環的自愈機制，其特徵是所述的業務進行倒換是指按通道倒換。
6.根據權利要求1所述的一種通道保護環的自愈機制，其特徵是所述的產生「FERF」是指產生前向差錯報告信息。
全文摘要
本發明屬於通信技術領域，涉及一種光網絡中的環形網絡中的自愈機制，特別是一種通道保護環的自愈機制，其特徵是與故障相鄰的下行節點產生並送出「AIS」，環上各節點收「AIS」；各節點進行判斷，若有業務出口，則對該業務進行倒換，同時產生「FERF」，向該通道的業務入口節點傳送，當該通道業務入口處節點收到對應的FERF，就進行相應的通道倒換，至此完成對該通道的恢復從S1到P1。它能合理地利用網絡的帶寬資源、提高恢復速度、增加恢復率、適應多故障的情況。
文檔編號H04L12/437GK101094036SQ200610043020
公開日2007年12月26日 申請日期2006年6月23日 優先權日2006年6月23日
發明者趙季紅, 曲樺 申請人:趙季紅