鏈形組網光纖傳輸網絡的通信鏈路保護方法
2023-06-14 02:23:51
專利名稱：鏈形組網光纖傳輸網絡的通信鏈路保護方法
技術領域：
本發明涉及一種網絡通信鏈路的保護方法，特別是涉及一種採用鏈形組網方式的光傳輸網絡的通信鏈路保護方法。
隨著現代數字通信技術和光傳輸技術的飛速發展，以光纖傳輸為主的綜合業務接入網正在獲得越來越廣泛的應用。其中，採用鏈形組網方式的光纖接入網由於其成本和適應遠距離傳輸等特點，更在諸如鐵路等許多系統中得到越來越廣泛的應用。在該通信網絡中，一般採用主備鏈路的方法對重要的通信鏈路進行保護。參見
圖1(a)所示，在採用主備鏈路保護機制的系統中，兩個相臨的通信節點之間一般保留了一條或多條備用鏈路(圖中虛線所示)，當主用鏈路(圖中實線所示)中斷時，通信節點自動將主用鏈路上的業務(雙箭頭直線所示)平滑轉移到備用鏈路上，參見圖1(b)所示，以確保重要通信鏈路傳輸的可靠性。
當通信節點數目較少、節點之間的距離較短時，上述主備方式可以提供穩定可靠的保護機制。國際電信聯盟(ITU)規定的交換機(LE)和接入網(AN)之間的V5.2接口，對通信通道的保護，也主要是採用主備方式。但當通信節點數目較多，節點之間距離較長的時候，採用主備方式對通信鏈路進行保護，卻帶來了一些難以解決的問題。
以鐵路專網為例，由於其網絡結構比較特殊，一般採用鏈形組網，上級模塊和下級模塊之間在地理上分布較散，鏈形網的長度可達幾百公裡，乃至上千公裡，因此，傳輸一般採用光傳輸系統。各下級模塊光纖網絡單元(ONU)的2M E1統一來自鐵路沿線鋪設的光纖傳輸通道，E1發生中斷的原因，最有可能是光傳輸設備故障或光纖物理損傷。由於ONU的主、備鏈路都在同一條光纖上，那麼當主用鏈路(圖中實線所示)中斷的時候，備用鏈路(圖中虛線所示)也可能一起中斷，從而備用鏈路不能起到保護作用，參見圖2(a)所示。由圖2(b)可以看出，如果ONU B和ONU C之間的光纖中斷，那麼不僅造成鏈形網絡ONU B之後的所有ONU與上級模塊光纖線路終端(OLT)間的通信中斷，而且ONU B和ONU C之間的通信也同時中斷，這種情況下，ONU B和ONU C之間的備用E1，亦無法發揮保護作用。
上述問題究其原因就在於，在鏈形組網的鐵路專網中，ONU之間通過光傳輸系統通信，主、備E1都在同一條光纖之上，因此，備用E1的可靠性等級與主用E1相同，而且，主用E1中斷的時候，備用E1也極有可能是同時中斷。
因此，在以主備工作方式對通信鏈路進行保護的系統中，要解決上述問題，必須提高備用鏈路的可靠性，比如1、獨立於現有的光傳輸系統，另外鋪設備用光纖，備用鏈路通過備用光纖傳輸，避免主備鏈路在同一條光纖或同一個通信管道內。2、備用鏈路通過其它可靠性更高的傳輸方式。但是，上面這兩種方式，都會導致網絡的投資成本大大增加，實際應用價值不高。
有鑑於此，本發明的目的就在於提供鏈形組網方式的光傳輸網絡中一種新型的通信鏈路保護方法，其可充分利用現有設備、不增加投資成本，簡單、方便地解決以光纖傳輸為主的綜合業務接入網中投資成本和系統可靠性之間的矛盾。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種鏈形組網光纖傳輸網絡的通信鏈路保護方法，其特徵在於該方法包含以下步驟按照鏈形網的東西走向確定入向通信鏈路和出向通信鏈路，光纖網絡單元(ONU)的通信鏈路至少具有入主用鏈路、入備用鏈路和出主用鏈路、出備用鏈路四種，其中，起始端光纖網絡單元無入主用鏈路，末端光纖網絡單元無出主用鏈路；將起始端光纖網絡單元的入備用鏈路和末端光纖網絡單元的出備用鏈路分別引出，並通過一長距離通信通道建立互連；將光纖網絡單元(ONU)之間的出備用鏈路和入備用鏈路通過傳輸線互相連接，在光纖網絡單元(ONU)內部建立入備用鏈路和出備用鏈路的固定連接，再結合所述的起始端光纖網絡單元的入備用鏈路和末端光纖網絡單元的出備用鏈路之間的長距離通信通道，從而組成一個備用鏈路的環路；通過光纖網絡單元(ONU)內部的保護切換及所述的備用鏈路環路，實現對光纖網絡單元(ONU)之間任何一條主用鏈路的保護。
根據上述技術方案，所述的光纖網絡單元(ONU)內部建立的入備用鏈路和出備用鏈路的固定連接是在網片上通過半永久連接的方式實現的。
根據上述技術方案，所述的光纖網絡單元(ONU)內部的保護切換包含以下步驟當第一光纖網絡單元(ONU B)和第二光纖網絡單元(ONU C)發生中斷時，第一光纖網絡單元(ONU B)的出主用鏈路通過一保護切換單元的切換控制，內部連接到該第一光纖網絡單元(ONU B)的出備用鏈路；第二光纖網絡單元(ONU C)的入主用鏈路通過一保護切換單元的切換控制，內部連接到該第二光纖網絡單元(ONU C)的入備用鏈路。
所述的保護切換單元可以通過現場可編程門陣列(FPGA)實現根據上述技術方案，所述的長距離通信通道可以通過衛星通信鏈路實現，也可以通過光傳輸幹線等方式實現。
由於以上技術方案，在鏈形組網方式的光傳輸系統中，通過一長距離通信通道、各光纖網絡單元內部、外部建立的連接，從而組成了一個備用鏈路的保護環路。當傳輸線路中任何一點發生中斷時，由中斷處兩端的光纖網絡單元內部分別作主用鏈路到備用鏈路的保護切換，藉由上述的備用鏈路的保護環路迂迴傳輸，實現了對鏈形網光傳輸系統中的任何一條主用鏈路的保護。
採用本發明方法，除了起始端ONU和末端ONU各佔用一條其它傳輸方式的通信鏈路之外，無需添加任何設備，也無需埋設備用光纖，直接利用接入網現有的光傳輸系統，就可以組成備用鏈路保護環，對鏈形網上任何兩個相臨ONU之間的主用鏈路進行保護，可以確保在光纖全部中斷的情況下，ONU之間的業務不發生中斷。所述的其它傳輸方式的通信鏈路，例如，可以是光傳輸幹線、衛星通信鏈路等，亦皆為現有傳輸系統，因此本發明確為一種投資少、實現簡單的通信鏈路保護方法。
下面結合附圖及具體實施例對本發明再做進一步詳細的說明。
圖1為一般的通信鏈路保護方法。
圖2為鐵路專網的組網方式示意圖。
圖3為本發明實施例鐵路專網中的備用E1保護環示意圖。
圖4為本發明實施例鐵路專網中，通過備用E1保護環實現對ONU間主用E1保護的示意圖。
圖5為本發明實施例保護切換單元(FPGA)的保護切換電路示意圖。
在一具體應用實例鐵路專網中，為了保證整個系統的可靠性，在中心調度局，一般都具有衛星通信通道，以保證在意外情況下，如鐵路沿線通信中斷時，中心調度局之間的通信不會中斷。因此，參照圖3所示，將本發明應用到這一具體實例中，即在鐵路專網的組網設計中，只要在其鏈形網的起始端ONU和末端ONU各引出一條E1，並且通過中心調度局的衛星通信通道(圖中點線所示)互連，就可以結合ONU之間的備用E1，組成一個備用E1的保護環路，稱為E1保護環。利用E1保護環，就可以實現對ONU之間任何一條主用E1的保護功能。圖中以實線表示主用E1，以虛線區別主用E1表示備用E1。
在E1保護環中，長距離的衛星通信通道是關鍵，必須保證這條通信通道的可靠安全，在實際組網中，也可以考慮採用其它高可靠性的通信方式，實現起始端ONU和末端ONU之間的2M E1互連。
按照鏈形組網的東西走向，定義入向E1(由西向東接入ONU)和出向E1(由西向東引出ONU)。對於每個ONU而言，ONU之間的E1鏈路有四種入主用E1、入備用E1、出主用E1和出備用E1。其中，起始端ONU無入主用E1，末端ONU無出主用E1。除起始端ONU的入備用E1和末端ONU的出備用E1是衛星鏈路外，其餘的ONU間備用E1都通過現有的光傳輸系統傳輸，可以和主用E1共用一條光纖。
ONU之間的出備用E1和入備用E1通過傳輸系統互相連接，組成一個備用E1的環路，在ONU內部，入備用E1和出備用E1通過半永久連接的方式實現互連。
參見圖4所示，假設ONU B和ONU C之間的光纖全部中斷時，ONU B的出主用E1通過FPGA的控制切換，內部連接到ONU B的出備用E1；ONU C的入備用E1通過FPGA的控制切換，內部連接到ONU C的入主用E1。
通過上面兩步的控制切換動作，ONU B的出主用E1，經由E1保護環，迂迴連接到ONU C的入主用E1，從而保證了在光纖全部中斷的情況下，仍然為ONUB和ONU C之間提供了一條可靠的E1鏈路，而且主用E1的邏輯連接關係不變，確保了ONU B和ONU C之間主用E1上的重要業務不發生中斷。
上述的控制切換功能，由ONU內部的現場可編程門陣列(FPGAFieldProgrammable Gate Arrays)的控制邏輯實現，做ONU的出入主備用E1之間的保護切換，通過內部的切換及外部的E1保護環，實現E1的傳輸保護。
FPGA能夠將大量邏輯功能集成於一個單片IC中，具有結構靈活、可靠性高、開發工具先進、開發費用低廉等優點。在實現E1保護切換的FPGA中，二選一數據選擇器是基本單元。二選一數據選擇器在兩個數字輸入信號中，可以由控制信號決定輸出哪個信號。如果在FPGA中要實現兩路E1的保護切換，那麼需要兩個數據選擇器。邏輯電路圖參見圖5所示。
每路E1信號包括收、發兩端。適合遠距離傳送的E1信號，在本地轉換為PCM信道(HW信號)進行處理。其中PUHW1表示1#E1的上行HW信號，對應1#E1的接收端。
PDHW1表示1#E1的下行HW信號，對應1#E1的發送端。
PUHW2表示2#E1的上行HW信號，對應2#E1的接收端。
PDHW2表示2#E1的下行HW信號，對應2#E1的發送端。
UHW1表示網片上1#E1對應的上行HW。
DHW1表示網片上1#E1對應的下行HW。
UHW2表示網片上2#E1對應的上行HW。
DHW2表示網片上2#E1對應的下行HW。
S1第一個數據選擇器的控制信號。
S2第二個數據選擇器的控制信號。
第一個數據選擇器的輸入信號為1#E1的上行HW信號PEUHW1，和網片送給2#E1的下行HW信號PDHW2。輸出信號為1#E1上行HW信號對應的網片上行HW信號UHW1。
第二個數據選擇器的輸入信號為2#E1的上行HW信號PEUHW2，和網片送給1#E1的下行HW信號PDHW1。輸出信號為2#E1上行HW信號對應的網片上行HW信號UHW2。
正常時S1、S2為『0』(低電平)，PUHW1和UHW1直通，PUHW2和UHW2直通，這種情況下僅相當於增大了兩路E1上行HW到網片的傳輸延時，需要注意的是根據所選器件確定最大允許延時。
在FPGA保護切換時，S0、S1為『1』(高電平)，此時PUHW1被PDHW2替換，PDHW2和UHW1連通，相當於2#E1的下行HW(發送端)與1#E1的上行HW(接收端)互連；同時PUHW2被PDHW1替換，PDHW1和UHW2連通，相當於1#E1的下行HW(發送端)與2#E1的上行HW(接收端)互連。此時，1#E1和2#E1的收發端交叉連接，在FPGA內實現了兩路E1的保護切換。
如果1#E1為主用鏈路，2#E1為備用鏈路，那麼保護切換後，原來1#E1承載的業務，被轉移到2#E1上，2#E1再通過網片預連接的備用E1保護環，將原來1#E1上的業務，切換到E1保護環上，實現了主用E1業務的安全切換。
在鐵路專網中，採用E1保護環方式對ONU之間的E1進行保護，是一種投資少、實現簡單的E1保護方法。除了起始端ONU和末端ONU各佔用一條其它傳輸方式的E1鏈路之外，無需添加任何設備，也無需埋設備用光纖，直接利用接入網現有的光傳輸系統，就可以組成E1保護環，對鏈形網上任何兩個相臨ONU之間的主用E1進行保護，可以確保在光纖全部中斷的情況下，ONU之間的業務不發生中斷。
本發明方法並不局限於鐵路專網，但凡鏈形組網的光傳輸系統，皆可採用本發明方法，以充分利用現有設備、不增加投資成本，簡單、方便地解決光纖傳輸網中投資成本和系統可靠性之間的矛盾。
權利要求
1.一種鏈形組網光纖傳輸網絡的通信鏈路保護方法，其特徵在於該方法包含以下步驟按照鏈形網的東西走向確定入向通信鏈路和出向通信鏈路，光纖網絡單元(ONU)的通信鏈路至少具有入主用鏈路、入備用鏈路和出主用鏈路、出備用鏈路四種，其中，起始端光纖網絡單元無入主用鏈路，末端光纖網絡單元無出主用鏈路；將起始端光纖網絡單元的入備用鏈路和末端光纖網絡單元的出備用鏈路分別引出，並通過一長距離通信通道建立互連；將光纖網絡單元(ONU)之間的出備用鏈路和入備用鏈路通過傳輸線互相連接，並在光纖網絡單元(ONU)內部建立入備用鏈路和出備用鏈路的固定連接，再結合所述的起始端光纖網絡單元的入備用鏈路和末端光纖網絡單元的出備用鏈路之間的長距離通信通道，從而組成一個備用鏈路的環路；通過光纖網絡單元(ONU)內部的保護切換及所述的備用鏈路環路，實現對光纖網絡單元(ONU)之間任何一條主用鏈路的保護。
2.根據權利要求1所述的鏈形組網光纖傳輸網絡的通信鏈路保護方法，其特徵在於所述的光纖網絡單元(ONU)內部建立的入備用鏈路和出備用鏈路的固定連接是在網片上通過半永久連接的方式實現的。
3.根據權利要求1所述的鏈形組網光纖傳輸網絡的通信鏈路保護方法，其特徵在於所述的光纖網絡單元(ONU)內部的保護切換包含以下步驟當第一光纖網絡單元(ONU B)和第二光纖網絡單元(ONU C)發生中斷時，第一光纖網絡單元(ONU B)的出主用鏈路通過一保護切換單元的切換控制，內部連接到該第一光纖網絡單元(ONU B)的出備用鏈路；第二光纖網絡單元(ONU C)的入主用鏈路通過一保護切換單元的切換控制，內部連接到該第二光纖網絡單元(ONU C)的入備用鏈路。
4.根據權利要求3所述的鏈形組網光纖傳輸網絡的通信鏈路保護方法，其特徵在於所述的保護切換單元可以通過現場可編程門陣列(FPGA)實現
5.根據權利要求1所述的鏈形組網光纖傳輸網絡的通信鏈路保護方法，其特徵在於所述的長距離通信通道可以通過衛星通信鏈路實現。
6.根據權利要求1所述的鏈形組網光纖傳輸網絡的通信鏈路保護方法，其特徵在於所述的長距離通信通道可以通過光傳輸幹線實現。
全文摘要
本發明公開了一種鏈形組網光纖傳輸網絡的通信鏈路保護方法:將起始端光纖網絡單元(ONU)的入備用鏈路和末端光纖網絡單元的出備用鏈路分別引出,並通過一長距離通信通道建立互連;將光纖網絡單元之間的出備用鏈路和入備用鏈路通過傳輸線互相連接,並在其內部建立入備用鏈路和出備用鏈路的固定連接,再結合長距離通信通道,組成一個備用鏈路的環路;通過光纖網絡單元內部的保護切換及所述的備用鏈路環路,實現對光纖網絡單元之間任何一條主用鏈路的保護。
文檔編號H04B10/12GK1274210SQ99107339
公開日2000年11月22日 申請日期1999年5月17日 優先權日1999年5月17日
發明者王正安, 谷懷龍, 沈曉軍 申請人:深圳市華為技術有限公司