專利名稱：動態光線路同步切換保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種動態光線路同步切換保護裝置，適用于光纖通信中纜(多光纖)對纜(多光纖)或光纖對光纖的1∶1自動線路保護系統。
背景技術：
有線網絡通訊要求能為其用戶提供可靠的不間斷的服務，其可用性要求能達到99.999％，甚至更高。因此，網絡生存能力成為影響網絡設計與構建的重要因素，而光路層的保護與恢復對于整個網絡的生存能力有著重大的影響。
目前，在光纖干線、重要支線傳輸系統中通常采用1+1、1∶1線路保護方式。圖6是一種現有1∶1主備用光通路自動保護結構示意圖，Tx1/Rx1、Tx2/Rx2分別為兩端局間的主通路回路和備用通路回路，50、50a分別為可切換主通路、備用通路的光切換裝置，當檢測到主通路回路Tx1/Rx1發生故障時，終端控制系統60接收到故障信號后，通過另外架設的通訊線路61向兩個光切換裝置50、50a發送同步切換命令，切換到Tx2/Rx2備用通路回路。此方式，由于需要額外架設一組不同于光纖線路的通訊線路以及設置終端控制系統，實施比較困難，且成本昂貴。
另外，在CN1402446A提出的自動光通路同步切換裝置中，當檢測到主通路Tx1/Rx1回路發生故障時，能自動完成到備用Tx2/Rx2回路的同步切換，但存在如下不足一是主通路Tx1、Rx1中任一通路發生故障，都必須完全切換到備用通路Tx2/Rx2回路，即使另一主通路正常；二是未能對備用光纖通路狀態進行實時監控，從而不能保證保護系統的有效性和可靠性。
發明內容
本實用新型的目的是為了克服上述技術存在的問題和不足，而提供一種動態光線路同步切換保護裝置。此裝置可實時監控各光通路狀態，利用一組光切換開關，在主通路之一或者兩通路同時出現故障時，兩端局同步切換到相應的備用通路，避免了額外的終端控制系統及其額外架設通訊線路，提高了保護系統的工作效率。同時采用結構簡單的內置光發射器、內置光接收器，既能實現最快速的光通路切換操作，又能實時對備用通路進行監控，保證了光切換的可靠性。
為實現上述目的，本實用新型的技術方案是，該裝置包括至少一組光切換開關，每個光切換開關有四個光端口，具有平行和交叉連接兩種功能，各光切換開關的光端口分別與裝置外端局發射機、接收機以及主、備用光纖通路部分相連接；一個內置光發射器，在裝置內連接光切換開關的一個光端口，由控制單元控制，發送具有一定含義的指定信號；一個內置光接收器，在裝置內連接光切換開關的一個光端口，由控制單元控制，接收具有一定含義的指定信號；一組集成功率分配和探測功能的光功率檢測單元，其輸入端連接需要監控的光通路，輸出端連接至相應的光切換開關，其檢測信號輸入到控制單元；一個控制單元，分別連接光切換開關、內置光發射器、內置光接收器、光功率檢測單元，可控制所有光切換開關，接收、處理所有功率信息，驅動對應的狀態顯示，以及實現外部通信功能。
本實用新型進一步在控制單元的輸出端可分別連接一個狀態顯示區和一個通信區，狀態顯示區，用以實時顯示各光通路工作狀態信息，通信區的控制接口既可以實現本裝置的手動操作，又可以連接至局域網、廣域網實現本裝置的遠程控制。
該裝置內設一同步切換機制，其具體步驟包括(1)內置光發射器可以周期性的發送三種以上指令信號，內置接收器則可以接收如上指令信號并傳送于控制單元識別；(2)指令信號通常包括光通路正常、異常，備用線路可用、不可用，以及要求倒換的信息，也可附加任何額外的指令信息；(3)主用光通路無光或弱光時，本方發送告警信息或切換命令，對方接收后兩個端局同時自動告警或自動切換到備用線路；(4)切換到備用光通路后，進行主用光通路狀態監控，主用光通路恢復正常后，則可以選擇返回主通路或繼續工作于備用光通路。
本裝置具有一個控制單元，其作用包括內置光接收器、光功率檢測單元輸出信號的處理，光切換開關的驅動和監控，內置光發射器的驅動及其信息加載，完成相應的邏輯和判斷，并將對應的動作傳遞于光切換開關和內置光發射器。
本裝置中所述的光功率檢測單元中可以采用光纖耦合器或鍍膜濾波片實現光功率分配。
采用本實用新型的上述方案，控制單元實時監控主、備用光通路的信息傳送狀態，若任一光通路發生故障即時發出告警信號，配合內置光發射器、內置光接收器，所述的控制單元控制與該通路連接的光切換開關，使兩個光切換開關同步切換到備用光通路上，因此，本實用新型具有不僅能夠實現光纖通路的自動、快速、同步切換保護，而且可以實時監控主、備用光通路的狀態的優點。
圖1是一種動態光線路同步切換保護裝置的具體結構圖。
圖2是一個光切換開關的功能示意圖。
圖3a、圖3b、圖3c、圖3d分別為本實用新型涉及的一種實際操作示意圖。
圖4a、圖4b分別為本實用新型涉及的另一種實際操作示意圖。
圖5a、圖5b、圖5c、圖5d分別為本實用新型涉及的另一種實際操作示意圖。
圖6是一種現有1∶1主備用光通路自動保護結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型的具體實施方式
和工作原理圖1是本實用新型所涉及的動態光線路同步切換保護裝置的具體結構圖，包括至少一組光切換開關111、112，光切換開關111分別連接至主、備發射通路、內置光接收器131以及光發射機，光切換開關112分別連接至主、備接收通路、內置光發射器132以及光接收機，111和112的切換由所連接的控制單元14控制；一個內置光接收器131，連接至控制單元14和連接至光切換開關111；一個內置光發射器132，連接至控制單元14和連接至光切換開關112；一組集成功率分配和探測功能的光功率檢測單元121、122，123，連接到所要監控的特定光通路、獲取部分光信號，并將探測、放大、轉換處理后的信號輸入到所連接的控制單元14；一個控制單元14，連接控制兩個光切換開關111、112，連接至內置光接收器131、內置發射器132，連接光功率檢測單元121、122、123的輸出端；一個狀態顯示區151，連接所述的控制單元14的輸出端；一個通信區152，實現外部強制選擇、切換等功能，并可以連接至局域網、廣域網實現本裝置的遠程控制。
圖2是一個光切換開關的功能示意圖，其特征在于，存在兩個光路連接狀態平行連接1-3、2-4，交叉連接1-4、2-3。
圖3a、圖3b、圖3c、圖3d分別為本實用新型涉及的一種實際操作示意圖。
本實用新型涉及的一種實際操作示意圖，其中Tx1/Rx1為主通路回路，Tx2、Rx2分別為Tx1、Rx1的備用通路，同步切換保護裝置10放置于端局A和Tx1/Rx1/Tx2/Rx2之間，10a放置于Tx1/Rx1/Tx2/Rx2和端局B之間，同步切換保護裝置10、10a各使用兩個2×2光開關111、112、111a、112a。
為了實際操作上的安全需要，同步切換保護裝置10、10a可設置為主從或從主關系，主機裝置可任意選擇通路，從機只能跟隨或有限選擇通路。
本實際操作結構通常存在自動和手動工作模式，每種模式又可分單向獨立和雙向同步工作方式。
在自動工作模式下單向獨立工作實現下面分三種光通路故障情況，結合上述光線路同步切換保護裝置說明其動作過程參考圖3a所示，當主通路回路Tx1/Rx1正常運行時，Tx1/Rx1通過同步切換保護裝置10、10a在端局A、B之間傳送信號，10、10a中的第一、第二光開關111、112、111a、112a會切換到平行連接狀態，以使端局A、B能夠以主通路回路作為信號傳送的介質，同時，測試信號通過10、10a的控制單元14、14a所控制的內置光發射器132、132a、內置光接收器131、131a在備用通路Tx2、Rx2上傳送，測試信號通常包含對方工作模式和告警信息，若10的內置光接收器131接收不到測試信號，備用通路Tx2告警，若10a的內置光接收器131a接收不到測試信號，備用通路Rx2告警。
故障一參考圖3b所示，若主通路回路中的發射通路Tx1發生故障，所述的同步切換保護裝置10a的光功率檢測單元121a檢測到故障并傳送至控制單元14a，如10a為主機裝置，在確認同步切換保護裝置10中內置光發射器132發送過來的測試信號表明Tx1的備用通路Tx2有效、10中發射通路不告警情況下，132a即時通過備用通路Tx2向10發送切換命令，10接到命令后實現其發送端光切換，10a則根據光功率檢測單元121a、122a的光功率大小，完成跟隨光切換。如10a為從機裝置，內置光發射器132a即時通過備用通路Tx2發送Tx1告警信號，10的內置光接收器131接收到132a的發送信號后，即確認了備用通路Tx2的有效性，在10中發射通路不告警情況下，立即完成發送端的光切換，之后10a根據光功率檢測單元121a、122a的光功率大小，完成跟隨光切換。至此，實現了兩端局A、B之間主通路Tx1到備用通路Tx2的同步切換，此后，測試信號進入主通路Tx1，實時監控主通路Tx1的狀態。
故障二參考圖3c所示，若主通路回路中的接收通路Rx1發生故障，所述的同步切換保護裝置10的光功率檢測單元121檢測到故障并傳送至控制單元14，如10為主機裝置，在確認同步切換保護裝置10a中內置光發射器132a發送過來的測試信號表明Rx1的備用通路Rx2有效、10a中發射通路不告警情況下，132即時通過備用通路Rx2向10a發送切換命令，10a接收到命令后實現其發送端光切換，光切換裝置10則根據光功率檢測單元121、122的光功率大小，完成跟隨光切換。如10為從機裝置，內置光發射器132即時通過備用通路Rx2發送Rx1告警信號，10a的內置光接收器131a接收到132的發送信號后，即確認了備用通路Rx2的有效性，在10a中發射通路不告警情況下，立即完成發送端的開關切換，之后10根據光功率檢測單元121、122的光功率大小，完成跟隨光切換。至此，實現了兩端局A、B之間接收方向主通路Rx1到備用通路Rx2的同步切換，測試信號則進入主通路Rx1，實時監控Rx1的狀態。
故障三參考圖3d所示，若主通路回路中的發射/接收通路Tx1/Rx1同時發生故障，所述的同步切換保護裝置10、10a的光功率檢測單元121、121a即時檢測到故障并傳送至控制單元14、14a，如10為主機裝置，在確認10a中內置光發射器132a發送過來的測試信號表明Rx1的備用通路Rx2有效、10a中發射通路不告警情況下，132即時通過備用通路Rx2向10a發送切換命令，10a接收到命令后實現其發送端光切換，同時，從機裝置10a中的132a通過備用通路Tx2向10發送Tx1告警信號，10的內置光接收器131接收到132a的發送信號后，10完成發送端的開關切換，10、10a根據光功率檢測單元121、122、121a、122a的光功率大小，完成相應的跟隨光切換。如10a為主機裝置，在確認10中內置光發射器132發送過來的測試信號表明Tx1的備用通路Tx2有效、10中發射通路不告警情況下，132a即時通過備用通路Tx2向10發送切換命令，10接收到命令后實現其發送端光切換，同時，從機裝置10中的132通過備用通路Rx2向10a發送Rx1告警信號，10a的內置光接收器131a接收到132的發送信號后，10a完成發送端的開關切換，10、10a根據光功率檢測單元121、122、121a、122a的光功率大小，完成相應的跟隨光切換。至此，實現了兩端局A、B之間主通路回路Tx1/Rx1到備用通路Tx2/Rx2的同步切換，同時，指令信號通過同步切換保護裝置10、10a的控制單元14、14a所控制的內置光發射器132、132a、內置接收器131、131a在主通路Tx1和Rx1上傳送，以實時檢測備用通路Tx1、Rx1的有效狀態。
在上述的三種光通路故障情況下，光線路同步切換保護裝置的自動切換存在兩種工作模式自動切換返回模式和自動切換不返回模式。同步切換保護裝置10、10a工作于備用光通路時，其相應的主通路回路的工作狀態仍被實時監控，若相應的主通路回路恢復正常時，自動切換返回工作模式下，10、10a將把工作通路同步切換回主通路回路；自動切換不返回工作模式下，10、10a的工作通路仍鎖定在備用光纖通路回路上。
雙向同步工作實現下面仍分三種光通路故障情況，結合上述光線路同步切換保護裝置說明其動作過程參考圖4a所示，當主通路回路Tx1/Rx1正常運行時，Tx1/Rx1通過同步切換保護裝置10、10a在端局A、B之間傳送信號，10、10a中的第一、第二光開關111、112、111a、112a會切換到平行連接狀態，以使端局A、B能夠以主通路回路作為信號傳送的介質，同時，測試信號通過10、10a的控制單元14、14a所控制的內置光發射器132、132a、內置光接收器131、131a在備用通路Tx2、Rx2上傳送，測試信號通常包含對方工作模式和告警信息，若10的內置光接收器131接收不到測試信號，備用通路Tx2告警，若10a的內置光接收器131a接收不到測試信號，備用通路Rx2告警。
故障一參考圖4b所示，若主通路回路中的發射通路Tx1發生故障，所述的同步切換保護裝置10a的光功率檢測單元121a即時檢測到故障并傳送至控制單元14a，如10a為主機裝置，在確認10中內置光發射器132發送過來的測試信號表明備用通路Tx2/Rx2有效、10中發射通路不告警情況下，132a即時通過備用通路Tx2向10發送切換命令，10接收到命令后實現其發送端光切換，10a根據光功率檢測單元121a、122a的光功率大小，完成跟隨光切換，10a的發送端同步完成開關切換，相應的同步切換保護裝置10根據光功率檢測單元121、122的光功率大小，完成跟隨光切換。如10a為從機裝置，內置光發射器132a即時通過備用通路Tx2發送Tx1告警信號，10的內置光接收器131接收到132a的發送信號后(即確認了備用通路Tx2的有效性)，在10中發射通路不告警情況下，10立即完成發送端的開關切換，之后10a根據光功率檢測單元121a、122a的光功率大小，完成跟隨光切換，同時10a的發送端同步完成開關切換，相應的同步切換保護裝置10根據光功率檢測單元121、122的光功率大小，完成跟隨光切換。至此，實現了兩端局A、B之間主通路回路Tx1/Rx1到備用通路Tx2/Rx2的同步切換，同時，指令信號通過同步切換保護裝置10、10a的控制單元14、14a所控制的內置光發射器132、132a、內置接收器131、131a在主通路Tx1和Rx1上傳送，以實時監控備用通路Tx1、Rx1的有效狀態。
故障二參考圖4b所示，若主通路回路中的接收通路Rx1發生故障，所述的同步切換保護裝置10的光功率檢測單元121即時檢測到故障并傳送至控制單元14，如10為主機裝置，在確認10a中內置光發射器132a發送過來的測試信號表明備用通路Tx2/Rx2有效、10a中發射通路不告警情況下，132即時通過備用通路Rx2向10a發送切換命令，10a接收到命令后實現其發送端光切換，10根據光功率檢測單元121、122的光功率大小，完成跟隨光切換，同時10的發送端同步完成開關切換，相應的10a根據光功率檢測單元121a、122a的光功率大小，完成跟隨光切換。如10為從機裝置，內置光發射器132即時通過備用通路Rx2發送Rx1告警信號，10a的內置光接收器131a接收到132的發送信號后(即確認了備用通路Rx2的有效性)，在10a中發射通路不告警情況下，10a立即完成發送端的開關切換，之后10根據光功率檢測單元121、122的光功率大小，完成跟隨光切換，同時10的發送端同步完成開關切換，相應的10a根據光功率檢測單元121a、122a的光功率大小，完成跟隨光切換。至此，實現了兩端局A、B之間主通路回路Tx1/Rx1到備用通路Tx2/Rx2的同步切換，同時，指令信號通過同步切換保護裝置10、10a的控制單元14、14a所控制的內置光發射器132、132a、內置接收器131、131a在主通路Tx1和Rx1上傳送，以實時監控備用通路Tx1、Rx1的有效狀態。
故障三參考圖4b所示，若主通路回路中的發射/接收通路Tx1/Rx1同時發生故障，所述的同步切換保護裝置10、10a的光功率檢測單元121、121a即時檢測到故障并傳送至控制單元14、14a，如10為主機裝置，在確認10a中內置光發射器132a發送過來的測試信號表明備用通路Tx2/Rx2有效、10a中發射通路不告警情況下，132即時通過備用通路Rx2向10a發送切換命令，10a完成發送端的開關切換，同時，從機裝置10a中的132a通過備用通路Tx2向10發送Tx1告警信號，10的內置光接收器131接收到132a的發送信號后，10完成發送端的開關切換，10、10a根據光功率檢測單元121、122、121a、122a的光功率大小，完成相應的跟隨光切換。如10a為主機裝置，在確認10中內置光發射器132發送過來的測試信號表明Tx1的備用通路Tx2有效、10中發射通路不告警情況下，132a即時通過備用通路Tx2向10發送切換命令，10完成發送端的開關切換，同時，從機裝置10中的132通過備用通路Rx2向10a發送Rx1告警信號，10a的內置光接收器131a接收到132的發送信號后，10a完成發送端的開關切換，10、10a根據光功率檢測單元121、122、121a、122a的光功率大小，完成相應的跟隨光切換。至此，實現了兩端局A、B之間主通路回路Tx1/Rx1到備用通路Tx2/Rx2的同步切換，同時，指令信號通過同步切換保護裝置10、10a的控制單元14、14a所控制的內置光發射器132、132a、內置接收器131、131a在主通路Tx1和Rx1上傳送，以實時監控備用通路Tx1、Rx1的有效狀態。
在上述的三種光通路故障情況下，光線路同步切換保護裝置的自動切換存在兩種工作模式自動切換返回模式和自動切換不返回模式。同步切換保護裝置10、10a工作于備用光通路時，其相應的主通路回路的工作狀態仍被實時監控，若相應的主通路回路恢復正常時，自動切換返回工作模式下，10、10a將把工作通路同步切換回主通路回路；自動切換不返回工作模式下，10、10a的工作通路仍鎖定在備用光纖通路回路上。
在手動工作模式下只有工作于主機模式下的光線路同步切換保護裝置10(或10a)，才能進入手動工作模式，此時同步切換保護裝置10(或10a)將忽略任何來自于從機裝置10a(或10)的指令信號，同時本裝置可以發送指令信號給從機裝置10a(或10)，控制從機裝置發送端開關切換和接收端跟隨切換。
圖5a、圖5b、圖5c、圖5d分別為本實用新型涉及的另一種實際操作示意圖。其特點是端局A、B之間的傳送信號分為一級和二級，一級信號占有主通路回路，二級信號占有備用通路回路，下面仍然分三種光通路故障狀態，結合上述光線路同步切換保護裝置說明其動作過程故障一參考圖5b所示，若主通路回路中的發射通路Tx1發生故障，所述的同步切換保護裝置10a的光功率檢測單元121a即時檢測到故障并傳送至控制單元14a，14a通過光功率檢測單元122a確認備用通路Tx2有效后，光切換開關112a、111a同時實施光切換，當同步切換保護裝置10的光功率檢測單元121檢測不到一級信號后，參考圖5d所示，控制單元14控制光切換開關111、112同時實施光切換，至此，實現了兩端局A、B之間主通路回路Tx1/Rx1到備用通路回路Tx2/Rx2的同步切換。
故障二參考圖5c所示，若主通路回路中的接收通路Rx1發生故障，所述的同步切換保護裝置10的光功率檢測單元121即時檢測到故障并傳送至控制單元14，14通過光功率檢測單元122確認備用通路Rx2有效后，光切換開關112、111同時實施光切換，當同步切換保護裝置10a的光功率檢測單元121檢測不到一級信號后，參考圖5d所示，控制單元14a控制光切換開關111a、112a同時實施光切換，至此，實現了兩端局A、B之間主通路回路Tx1/Rx1到備用通路回路Tx2/Rx2的同步切換。
故障三參考圖5d所示，若主通路回路中的發射/接收通路Tx1/Rx1同時發生故障，所述的同步切換保護裝置10的光功率檢測單元121即時檢測到故障并傳送至控制單元14，14通過光功率檢測單元122確認備用通路Rx2有效后，光切換開關112、111同時實施光切換，同時同步切換保護裝置10a也實現光切換開關111a、112a同時光切換，至此，實現了兩端局A、B之間主通路回路Tx1/Rx1到備用通路回路Tx2/Rx2的同步切換。
在上述的三種光通路故障情況下，光線路同步切換保護裝置的自動切換存在兩種工作模式自動切換返回模式和自動切換不返回模式。同步切換保護裝置10、10a工作于備用光通路時，其相應的主通路回路的工作狀態仍被實時監控，若相應的主通路回路恢復正常時，自動切換返回工作模式下，10、10a將把工作通路同步切換回主通路回路；自動切換不返回工作模式下，10、10a的工作通路仍鎖定在備用光纖通路回路上。
由以上三種實際操作可知，本實用新型不需要額外架設通訊線路以及設置終端控制系統，就能完成兩端光切換開關111、112、111a、112a同步切換功能，并且備用光纖通路得以實時監控，保證了自動同步切換保護裝置的有效性；本實用新型的另一優點是，無論主通路回路中任一發射或接收通路發生故障或是兩通路同時發生故障，都能通過本實用新型自動同步切換到相應的備用通路上。
同時，本實用新型使用范圍不局限于兩組主、備用通路回路，只要結合多對2×2光切換開關即可實現光纜(多光纖)對光纜的自動保護。
綜上所述，本實用新型優點在于既能適用于光纖通信中光纜(多光纖)對光纜(多光纖)、又能適用于光纖對光纖的自動線路保護系統；作為主、備用光通路自動同步切換保護裝置，不僅避免了手工切換的麻煩，而且不需要額外架設終端控制系統及其通信線路，就可以實現完全自動同步切換的功能；作為主、備用光通路自動同步切換保護裝置，即可實現單一光通路的同步切換保護，又可以實現通路回路的同步切換保護，并且能夠實時檢測主、備用光通路的有效狀態，保證保護系統的有效性和可靠性。
權利要求1.應用在光傳輸網的重要干線、支線中實現動態光線路同步切換的保護裝置，包括光功率檢測單元、控制單元、光切換開關、內置光發射器、內置光接收器，其特征在于該裝置包括至少一組光切換開關，各光切換開關的光端口分別與裝置外端局發射機、接收機以及主、備用光纖通路部分相連接；每個光切換開關有四個光端口，具有平行和交叉連接兩種功能；一個內置光發射器，連接光切換開關和控制單元；一個內置光接收器，連接光切換開關和控制單元；一組集成功率分配和探測功能的光功率檢測單元，其輸入端連接至主、備接收通路，輸出端連接至相應的光切換開關，其檢測信號輸入到控制單元；一個控制單元，分別連接光切換開關、內置光發射器、內置光接收器、光功率檢測單元。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于光切換開關(111)各光端口分別連接至主、備發射通路光纖、端局發射機以及內置光接收器(131)；光切換開關(112)分別連接至光功率檢測單元(121、122)的輸出光端口以及端局光接收機、內置光發射器(132)。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于在控制單元的輸出端可分別連接一個狀態顯示區和通信區。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的光功率檢測單元中可以采用光纖耦合器或鍍膜濾波片實現光功率分配。
專利摘要本實用新型涉及一種動態光線路同步切換保護裝置，主要利用光切換開關為端局的光發射機、接收機和光纖的主、備通路提供選擇性連接，通過一組光功率檢測單元、內置光發射器、光接收器對光纖各通路的狀態進行實時監控，當檢測當前光纖通路工作狀態正常時，則上述光切換開關鎖定該通路；當檢測出現光功率異常如無光或弱光達到某一設定閾值時，光切換裝置將兩端局同步切換連接到其備用通路，達到自動同步切換保護的目的。本實用新型作為主、備用光通路自動同步切換保護裝置，即可實現單一光通路的同步切換保護，又可以實現通路回路的同步切換保護，并且能夠實時檢測主、備用光通路的有效狀態，保證保護系統的有效性和可靠性。
文檔編號H04B10/12GK2641926SQ0325476
公開日2004年9月15日 申請日期2003年7月9日 優先權日2003年7月9日
發明者肖清明, 胡強高, 張宇燁, 呂增海, 譚曼, 許遠忠 申請人:武漢光迅科技有限責任公司