光突發交換環網中實現自動保護倒換的方法、系統及節點的制作方法
【專利摘要】一種光突發交換環網中實現自動保護倒換的方法、系統及節點，包括主節點和從節點分別對各自的信道進行光功率監測，并將監測結果匯集到主節點；主節點根據監測結果確定發生故障時，向從節點發送倒換操作指令；從節點進行倒換操作并進入保護工作狀態。通過本發明，為光突發交換環網引入保護倒換機制，實現了對故障的處理，保證了光突發交換環網通信質量。進一步地，本發明方法通過對數據信道和控制信道采用不同的倒換操作方式，既解決了集中控制的光突發交換環網對控制信道環路的保護要求，保證了控制信道依然能夠按照主從式的環網工作模式運作，又顧全了數據信道上收發設備的利用率，最大限度地發揮了每個節點上收發設備的可用性。
【專利說明】光突發交換環網中實現自動保護倒換的方法、系統及節點
【技術領域】
[0001]本發明涉及網絡保護技術，尤指一種集中控制的光突發交換環網(OBRing，Optical Burst-switching Ring)中實現自動保護倒換的方法、系統及節點。
【背景技術】
[0002]互聯網的不斷發展，特別是隨著用戶數量的增多、帶寬需求量的持續增長，以及云服務模式的普遍推廣，使得傳統的城域匯聚網絡越來越難以應付業務對于帶寬提供的高靈活性、高可靠性以及低能耗的要求。在這樣的需求背景下，光突發交換環網(OBRing，Optical Burst-switching Ring)作為一種能夠提供子波長交換粒度的全光組網技術得到了廣泛的研究和重視。如圖1所示，OBRing—般可采用環形拓撲組網技術中常用的雙纖自愈環形式，可支持自動保護倒換(APS, Auto Protect1n Switching)。OBRing的光纖信道分為控制信道和數據信道，其中，控制信道專門用于控制平面的信令傳送，實現動態的帶寬分配、管理配置等操作。基于光突發包的子波長帶寬提供粒度和全光交換能力是OBRing的核心所在，而帶寬分配和資源調度方法、保護倒換和業務恢復方法是OBRing控制層面的兩大關鍵技術。其中，保護倒換和業務恢復技術是提高網絡生存性、保障網絡可用性的基礎。
[0003]由于環網拓撲的固有特征，在網絡出現故障時，一般可以通過保護倒換操作自動進入保護模式，盡可能地利用殘存的網絡連通性提供最大的可用帶寬，并最大程度地減小業務中斷時間，直到故障修復后恢復到正常工作狀態。
[0004]對于城域光網絡采取環形組網的保護倒換，在現有技術方案中，有同步數字體系(SDH)環網技術中用到的自愈環技術，包括二纖單(雙)向復用段保護環、二纖單(雙)向共享通道保護環等，基本原則都是用雙纖或多纖組網，把富裕的資源作為預留保護通道，形成1:1或N:1保護；還有彈性分組環標準規定的wrapping模式、steering模式以及直通轉發(cut-through)模式等保護倒換方案；此外，光傳輸網絡(0ΤΝ, Optical TransportNetwork),分組傳輸網絡(PTN, Packet Transport Network)等網絡也有相應的保護倒換機制。但是，上述現有的相關技術方案都是針對各自網絡架構設計的，卻尚未有任何方案可以直接適用于OBRing的特定情況。從技術上看，由于現有的環網保護倒換技術方案中，基本的網絡設定都是節點對業務和控制信號都能進行光電光轉換，但是OBRing只有控制信道能進行光電光轉換，而數據業務除了上下路以外只能透明地穿通節點，因此，凡是在電域內進行業務調度的保護倒換方式均無法直接應用到OBRing。
[0005]在現有的支持保護倒換的環網技術中，與OBRing網絡模型最接近的是彈性分組環。然而，彈性分組環的steering模式保護倒換，默認節點能夠對業務進行光電光轉換，因此倒換調度簡單，但也無法在OBRing網絡中直接使用，尤其對于集中式控制的OBRing，帶寬分配的控制信息還必須有能夠一次遍歷所有節點并回到主節點的通路，而傳統的基于分布式控制的steering模式沒有考慮這種特殊要求。cut-through模式事實上也是針對光電光轉換的節點，電域處理故障的情況下可以通過倒換將此節點在光域直接跨越，從而保證網絡剩余的節點還可以繼續工作，但是，在OBRing中節點本身就支持對業務的透明穿透，僅控制通道進行光電光轉換，所以cut-through模式在OBRing中意義不大。wrapping模式類似SDH中的二纖單向復用保護技術，僅在光域完成倒換，不但支持光電光網絡，也可以支持全光組網技術，但是，現有wrapping模式的相關技術方案同樣存在沒有針對集中式控制的OBRing的特點加以改進以便適用；而且，wrapping模式在全光交換的OBRing中會造成備用光纖上的收發設備因進入保護模式而停止數據收發工作，從而形成資源浪費，所以從業務恢復角度來說，也并非最優的方案。
[0006]綜上，對于能夠提供子波長交換粒度的集中式控制OBRing全光交換網絡，目前還沒有保護倒換和業務恢復的具體實現技術方案。
【發明內容】
[0007]本發明提供一種光突發交換環網中實現自動保護倒換的方法、系統及節點，能夠為光突發交換環網引入保護倒換機制，實現對故障的處理和恢復，保證光突發交換環網通信質量。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明公開了、一種光突發交換環網中實現自動保護倒換的方法，包括以下步驟:主節點和從節點分別對各自的信道進行光功率監測，并將監測結果匯集到主節點；
[0009]主節點根據監測結果確定發生故障時，向從節點發送倒換操作指令；
[0010]從節點進行倒換操作并進入保護工作狀態。
[0011]所述光功率監測包括對控制信道和數據信道的光功率狀態進行實時監測。
[0012]所述將監測結果匯集到主節點包括:
[0013]所述從節點將監測到的監測結果攜帶在控制幀，或者新增故障匯報消息中，并經由控制信道傳送給主節點；
[0014]所述主節點的監測結果包括自身對控制信道和數據信道的光功率狀態進行實時監測的監測結果，以及各個從節點通過控制信道上報的監測結果。
[0015]所述根據監測結果確定發生故障包括:
[0016]當所述監測結果顯示為僅某一環上存在一個節點的控制信道、數據信道均報告失光時，故障結果為單纖單點線路故障；
[0017]當所述監測結果顯示為兩個環上分別有一處節點(位置相鄰)的控制信道和數據信道均失光時，故障結果為雙纖單點線路故障；
[0018]當所述監測結果顯示為僅某一節點控制信道報告失光時，故障結果為控制信道發射機故障；
[0019]當所述監測結果顯示為兩個環上均發生控制幀接收失常時，故障結果為非主節點的節點癱瘓。
[0020]當所述故障結果存在個別數據信道波長故障，不影響網絡整體運作的情況時，該方法還包括:
[0021]所述主節點通知相關節點避開不可用的波長信道，同時將情況上報給網管系統。
[0022]該方法還包括:所述各從節點向主節點反饋表示倒換操作成功的控制巾貞;
[0023]或者，反饋對應于所述故障匯報消息的表示倒換操作成功的故障匯報響應消息。
[0024]如果所述主節點處于故障點一端，該方法還包括:
[0025]所述主節點自身執行倒換操作，切換保護開關并進入保護狀態；
[0026]否則，所述主節點直接進入保護工作狀態。
[0027]所述從節點進行倒換操作之前,該方法還包括:從節點接收到倒換操作指令后，判斷自身是否是故障點兩端的節點:
[0028]如果判斷出不是故障端節點，則直接進入保護工作狀態，并等待所述主節點重新進行帶寬分配；
[0029]如果判斷出是故障端節點，則根據倒換操作指令，進行保護開關切換操作后進入保護工作狀態。
[0030]所述保護開關切換操作包括:將光開關從正常工作狀態時的平行bar狀態切換到交叉cross狀態；或者，
[0031]在電域上將控制信道從一個環轉調度到另一環上。
[0032]所述進入保護工作狀態后，該方法還包括:所述主節點和各從節點的所有收發設備共享一個控制信道；
[0033]所述各節點邏輯上拆分成上節點和下節點，分別對應原來內環和外環上的收發設備；其中，上節點從控制幀中提取屬于上路的帶寬配置信息，并根據該帶寬配置信息進行OB收發，下節點則從控制幀中提取屬于下路的帶寬配置信息，并根據該帶寬配置信息進行OB收發。
[0034]所述主節點分為上主節點和下主節點，該方法還包括:
[0035]所述控制幀流經上主節點時，下線的帶寬請求信息全部匯集到所述上主節點中，所述上主節點根據帶寬分配算法計算出相應的帶寬配置策略后填寫到控制幀中，當這一控制幀流經下線的第一個節點時，其中所攜帶的下線帶寬分配策略開始生效；
[0036]相應地，所述控制幀途徑下主節點時，提交上線節點的所有帶寬請求，并通過帶寬分配算法更新對應的上線帶寬分配策略。
[0037]該方法還包括:所述主節點進行測距，并根據測距結果進行環長微調。
[0038]該方法還包括:在所述主節點和各從節點上恢復業務的正常傳送。
[0039]在故障修復后，該方法還包括:網絡通過網管系統下達指令，通知所述主節點和各從節點從保護工作狀態恢復到正常雙環工作狀態。
[0040]所述恢復到正常雙環工作狀態包括:
[0041]所述主節點接收到來自網管系統的指令后，向控制信道上發送出攜帶有網絡恢復指示的控制幀，該控制幀在所有途徑節點處被處理和轉發；
[0042]所述途徑節點暫停所有業務，等待新一輪重啟，同時，
[0043]所述故障段兩端的節點在終止業務發送時，還將光開關從cross狀態切換到正常工作狀態時的bar狀態，或者，停止控制信道在電域上的跨環轉發，恢復到正常工作狀態。
[0044]所述主節點發送完攜帶有網絡恢復指示的控制幀后，該方法還包括:所述主節點立刻或者等到收到來自所述從節點的表示正在等待的響應后，開始重新一輪的測距、帶寬分配以及重啟。
[0045]本發明還公開了一種節點，應用于二纖反向環網的光突發交換環網網絡中；所述節點包括控制信道處理模塊、數據信道接收模塊、數據信道發送模塊，以及保護開關，其中，
[0046]所述控制信道處理模塊包括:
[0047]第一功率監測模塊，用于探測控制信道的光信號功率狀況，進行光電轉換后，將控制幀輸出給控制幀解析模塊；
[0048]控制幀解析模塊，用于解析控制幀內容，根據控制幀中所指示的帶寬預留信息向所述數據信道接收模塊和所述數據信道發送模塊下達相應的指令，進行正常的數據幀上下路；根據本節點的處理情況，并通知控制幀生成模塊生成新的控制幀；
[0049]控制幀生成模塊，用于接收來自控制幀解析模塊的通知或數據信道接收模塊的故障通知，按照通知生成新的控制幀，并將新的控制幀發送到控制幀發送模塊；
[0050]控制幀發送模塊，用于將來自控制幀生成模塊的新的控制幀發送到光纖線路上傳遞給下游節點；
[0051 ] 所述數據信道接收模塊包括:
[0052]第二功率監測模塊，用于針對各個波長的監測，將監測結果經由控制接口通知給控制幀生成模塊；
[0053]快速選擇開關，用于經由控制接口接收來自所述控制信道處理模塊的控制幀，根據控制幀中包含的帶寬預留信息，接收應在本地下路的OB ;接收到的OB光信號經過光電轉換和本地電域緩存，后發送到用戶端；
[0054]如果所述節點收到的控制幀是指示節點進行保護倒換操作；
[0055]所述控制幀解析模塊，還用于完成控制幀解析后，通知保護開關動作。
[0056]所述節點為主節點，還包括故障判斷模塊和帶寬分配模塊，其中，
[0057]故障判斷模塊，用于收集本節點上的監測結果；從來自所述控制信道處理模塊中的控制幀解析模塊解析后的信息中，獲取網絡中其它節點的光功率監測結果，根據得到的監測結果，確定網絡是否發生故障，以及故障類型和故障位置，并將得到的故障結果輸出給所述控制信道處理模塊中的控制幀生成模塊；
[0058]所述控制信道處理模塊中的控制幀生成模塊，還用于接收來自所述帶寬分配模塊的帶寬分配結果并轉換成相應的控制幀數據；接收來自故障判斷模塊的故障結果，根據該故障結果生成相應的信令信息并填入控制幀，并將新的控制幀發送到控制幀發送模塊。
[0059]本發明還公開了一種光突發交換環網中實現自動保護倒換的系統，所述系統為二纖反向環網的光突發交換環網OBRing網絡；
[0060]所述光突發交換環網中，控制信道獨占一個物理信道；所述光突發交換環網中的節點包括主節點和從節點；
[0061]所述各節點包括控制信道處理模塊、數據信道接收模塊、數據信道發送模塊，以及倒換用的保護開關。
[0062]所述節點為主節點，還包括故障判斷模塊和帶寬分配模塊。
[0063]本申請技術方案包括主節點和從節點分別對各自的信道進行光功率監測，并將監測結果匯集到主節點；主節點根據監測結果確定發生故障時，向從節點發送倒換操作指令；從節點即故障兩端的相關節點進行倒換操作并進入保護工作狀態。通過本發明，為光突發交換環網引入保護倒換機制，實現了對故障的處理，保證了光突發交換環網通信質量。
[0064]進一步地，本發明方法通過對數據信道和控制信道采用不同的倒換操作，即數據信道由雙環拓撲倒換成雙總線型拓撲，而原雙環控制信道倒換形成一個大的單環，從而既解決了 OBRing對控制信道環路的保護要求，保證了控制信道依然能夠按照主從式的環網工作模式運作，又顧全了數據信道上收發設備的利用率，最大限度地發揮了每個節點上收發設備的可用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0065]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0066]圖1為現有OBRing子波長交換光網絡及其節點結構示意圖；
[0067]圖2為本發明光突發交換環網中實現自動保護倒換的方法的流程圖；
[0068]圖3為本發明保護倒換動作實施例的示意圖；
[0069]圖4(a)為本發明圖5所示實施例中保護倒換后的網絡示意圖；
[0070]圖4(b)為本發明圖5所示實施例中的網絡圖的等效網絡示意圖；
[0071]圖5為本發明OBRing中從節點的內部邏輯組成結構示意圖；
[0072]圖6為本發明OBRing中主節點的內部邏輯組成結構示意圖。
【具體實施方式】
[0073]圖2為本發明光突發交換環網中實現自動保護倒換的方法的流程圖，如圖2所示，包括以下步驟:
[0074]步驟200:主節點和從節點分別對各自的信道進行光功率監測，并將監測結果匯集到主節點。
[0075]本步驟中，主節點和各個從節點都分別對控制信道和數據信道的光功率狀態(也稱為光路狀態)進行實時監測。其中，從節點監測到的光路狀態的監測結果可以攜帶在控制幀或者新增設的故障匯報消息中，并經由控制信道傳送給主節點；主節點上的光路狀態的監測結果包括自身對控制信道和數據信道的光功率狀態進行實時監測的監測結果，以及各個從節點通過控制信道上報的監測結果。
[0076]步驟201:主節點根據監測結果確定發生故障時，向從節點發送倒換操作指令。
[0077]本發明方法可應用的OBRing網絡為二纖反向環網。本步驟中，主節點能確定的故障主要針對單纖斷路或者雙纖斷路造成的控制信道、數據信道光纖環中斷的情況。本步驟中，根據監測結果確定的會直接導致網絡運作失常的故障可以包括:當監測結果顯示為僅某一環上存在一個節點的控制信道、數據信道均報告失光時，故障結果為單纖單點線路故障；當監測結果顯示為兩個環上分別有一處節點(位置相鄰)的控制信道和數據信道均失光時，故障結果為雙纖單點線路故障；當監測結果顯示為僅某一節點控制信道報告失光時，故障結果為控制信道發射機故障；當監測結果顯示為兩個環上均發生控制幀接收失常時，故障結果為非主節點的節點癱瘓(如供電失效)等。這些故障下，主節點會向從節點發送倒換操作指令。
[0078]另外，需要說明的是，如果根據監測結果確定僅僅有個別的數據信道波長故障，不影響網絡整體運作的情況下，可以不需要進行本發明的保護倒換操作，主節點只需通知相關節點避開不可用的波長信道即可，同時將情況上報給網管系統。當然，對于這種情況，主節點也可以向從節點發送倒換操作指令。
[0079]步驟202:從節點進行倒換操作并進入保護工作狀態。
[0080]本步驟之前還包括:主節點向從節點下發包含倒換操作指令的控制幀，該控制幀沿途經過的各從節點比較控制幀內攜帶的節點標識(ID)信息與自身的ID是否一致，以便檢查自身是否是故障點兩端的節點(即故障端節點)，如果二者不一致則表明不是故障端節點，那么該從節點直接進入保護工作狀態，并繼續向下游轉發該控制幀，等待主節點重新進行帶寬分配；如果二者一致則表明是故障端節點，那么該從節點根據倒換指令做出相應的開關切換操作。如果節點采用光開關作為保護開關，則此時只需從正常工作狀態時的平行bar狀態切換到交叉cross狀態，將內環與外環控制信道合并到一起；如果節點未采用光開關做倒換，也可以直接在電域將準備要發往故障點的控制信道信號調度到另一個環方向上，即將原本獨立的內、外環控制信道合并成一個大環。如圖3所示，假設圖3中節點I為主節點，故障為發生在從節點3和從節點4之間的斷纖。這樣，如圖4(a)和圖4(b)所示，原來兩個獨立的環形拓撲網絡，倒換后形成兩條直線型拓撲的網絡，此時的網絡邏輯上可看作一個總共2N個節點(原來是N個節點)的新網絡，而且這一新網絡的特點是具有兩條獨立的直線拓撲的數據通道，同時共用一個環形拓撲的控制通道。
[0081]完成以上過程后，網絡的每個節點都自動進入保護工作狀態即保護模式，原來的雙環雙控制信道網絡轉變為，主節點和各從節點在保護狀態下共享一個控制信道。此時所有節點的收發工作與正常狀態下并無區別，都是根據控制幀中攜帶的帶寬配置信息進行OB的收發。區別僅在于，正常工作狀態下內環和外環分別有自己的環形控制信道，各個節點在兩個環上獨立地進行帶寬分配；而保護工作狀態下，各個節點只有一個共享的環形控制信道，用于同時傳送包含兩條總線形拓撲網絡的帶寬配置信息。
[0082]結合圖3、圖4(a)和圖4(b)可見，每個節點邏輯上可拆分成上節點和下節點，分別對應原來內環和外環上的收發設備，上節點從控制幀中提取屬于上路的帶寬配置信息，并根據該帶寬配置信息進行OB收發，下節點則從控制幀中提取屬于下路的帶寬配置信息，并根據該帶寬配置信息進行OB收發。在倒換后的網絡中，數據通道由正常情況下的反向雙環拓撲，變成了保護狀態下的反向雙總線拓撲，而同時控制信道在兩條總線的兩端相連通，依然形成一個環形的通道。也就是說，相當于正常狀態下的兩個環上的所有節點，在保護狀態下公用一個控制信道環。通過本發明的保護倒換，一方面保證了控制信道依然能夠按照主從式的環網工作模式運作，另一方面也最大限度地發揮了每個節點上收發設備的可用性。
[0083]需要說明的是，在主節點處，保護工作狀態下，帶寬分配的算法與正常工作模式下有所不同。如圖4(a)和圖4(b)所示的實施例中，主節點I可以分為上主節點I (圖4(a)和圖4(b)中的I上)和下主節點I (圖4(a)和圖4(b)中的I下)，控制幀流經上主節點I時，下線的帶寬請求信息能夠全部匯集到主節點I中，根據帶寬分配算法計算出相應的帶寬配置策略后填寫到控制幀中，當這一控制幀走到下線的第一個節點，如圖4(a)和圖4(b)中的4下(從節點4)時，其中所攜帶的下線帶寬分配策略開始生效；相應地，控制幀途徑下主節點I時，也會提交上線節點的所有帶寬請求，并通過帶寬分配算法更新對應的上線帶寬分配策略。
[0084]步驟202還包括:如果主節點恰好處于故障點一端，則主節點自身也會執行倒換操作，切換保護開關并進入保護狀態，否則，主節點直接進入保護工作狀態。
[0085]步驟202還包括:各從節點向主節點反饋表示倒換操作成功的控制巾貞,或者對應于故障匯報消息的表示倒換操作成功的故障匯報響應消息。
[0086]本發明方法為光突發交換環網引入保護倒換機制，實現了對故障的處理，保證了光突發交換環網通信質量。
[0087]OBRing的物理網絡是基于無源光環路的，而在倒換操作完成之后，由于數據通道和控制信道物理拓撲有所變化，因此，為了滿足OBRing中控制幀長和數據幀長，與網絡環長之間可能的某些約束關系，本發明方法還進一步包括:主節點進行測距，并根據測距結果進行環長微調以滿足環長與幀長的整數倍約束關系。需要說明的是，測距及環長微調的實現屬于本領域技術人員公知常識，其具體實現并不用于限定本發明的保護范圍，因此這里不再贅述。
[0088]進一步地，在測距即環長微調完成后，網絡可以恢復業務的正常傳送，此時，每個節點對于控制信道和數據信道的行為，與正常雙環工作狀態時基本相同，區別僅在于主節點，主節點需要根據分別來自兩條總線的帶寬請求進行帶寬分配，而兩條總線上的帶寬分配結果同時在同一個控制信道中傳送。
[0089]進一步地，在故障修復后，本發明方法還包括:網絡可以通過任意可行的方式，比如通過網管系統下達指令，使得節點從保護工作狀態恢復到正常雙環工作狀態。具體地:
[0090]主節點接收到來自網管系統的指令后，向控制信道上發送出攜帶有網絡恢復指示的控制幀，該控制幀在所有途徑節點處被處理和轉發，之后，節點暫停所有業務，等待新一輪重啟。特別地，故障段兩端的節點收到該控制幀后，在終止業務發送的同時，還進一步通過光開關將倒換處重新切換成雙環工作的原始狀態即將光開關從ClOSS狀態切換到正常工作狀態時的bar狀態；
[0091]主節點發送完攜帶有網絡恢復指示的控制幀后，可以立刻或者等到收到來自從節點的表示正在等待的響應后，開始重新一輪的測距、帶寬分配，以及重啟。之后網絡恢復到正常的雙環工作狀態。
[0092]通過本發明上述方法，解決了集中式控制的OBRing網絡沒有合適的保護倒換機制的問題，為光突發交換環網引入保護倒換機制，實現了對故障的處理，保證了光突發交換環網通信質量；而且，本發明方法通過對數據信道和控制信道采用不同的倒換操作方式，既解決了 OBRing對控制信道環路的保護要求，保證了控制信道依然能夠按照主從式的環網工作模式運作，又顧全了數據信道上收發設備的利用率，最大限度地發揮了每個節點上收發設備的可用性。
[0093]本發明方法是以圖1所示的OBRing網絡為基礎的，如圖1所示，至少包括以下功倉泛:
[0094]兩個光纖環路(為了形成保護，兩個環上的數據流向是相反的)，一環用于工作，一環用于保護。特別地，對于業務來說，正常情況下只在一根光纖環中收發，而另一環用于保護低優先級業務也可只在保護環中收發；
[0095]控制信道獨占一個物理信道:每條光纖內按照波長資源劃分物理信道，控制信道至少固定占用一個波長信道，且控制信號時鐘全都同步于主節點；
[0096]集中式帶寬分配控制:控制信道中傳遞的控制幀在經過每個節點時，將本地的帶寬請求信息填寫到控制幀中，從而每個環周期都有所有的帶寬請求信息匯集到主節點上，由主節點集中進行帶寬分配，并將分配結果填寫到控制幀中，在下一個環周期中下達給各個節點；
[0097]節點分主從關系，主節點負責全局調度，包括執行帶寬分配策略，通過控制信道協調各個節點之間的收發時序，實現動態的子波長交換同時避免沖突競爭。除此之外主節點與從節點的物理結構上是一致的；
[0098]節點在兩個環方向上配備有相同的整套收發設備，其中都包括控制信道和數據信道各自的處理模塊；
[0099]OB包的長度在系統運行過程中是固定值，環長是OB包長的整數倍；
[0100]網絡中出現單點故障，無論是節點故障還是斷纖，以及故障位置處于何處，因為雙環拓撲的固有特性，所有節點都還可以至少有一個環方向上能與主節點連通，此時，所有節點的收發設備都必須同步于主節點；
[0101]基于圖1所示的網絡結構，每個節點上有兩條光纖通過，從全網的角度看可以分為一個內環一個外環，兩個環上的業務流向是相反的，類似于彈性分組環網絡中的ringletO和ringletl情形。而且每個節點內部來看，內環和外環上掛載的功能模塊也都是相同的，只有業務流向的區別。
[0102]如圖1所示，對于任意一個環來說，進入節點后首先有一個解復用器(DEMUX)，用于將控制信道和數據信道剝離開，其中，控制信號進入控制信道的處理模塊進行電域的邏輯處理，而數據信道則繼續在光域向前傳送，繼而經過一定的光線延遲線，再通過耦合器將一部分信號能量耦合下路并傳遞給數據信道接收模塊。此外，還有一個波長選擇開關，用于參照控制信號的指示，將控制信道的信號以及與本節點上路信號相沖突的波長信號終結掉。同時，控制信道處理模塊，還用于控制數據信道的發送模塊，將本地上路信號發送到相應的波長和OB時隙上去；同時，控制信道處理模塊還用于將更新過的控制幀與上路的數據幀一起通過耦合器發送到光纖線路上去。
[0103]在節點的兩側線路出入端口處，還需分別設置一個光開關。光開關用于在正常網絡運行狀態下，保持令外環和內環平行不交叉的狀態，而在網絡進入保護倒換模式時，將內環和外環切到橋接的狀態。進一步地，光開關可以選用具有波長選擇能力的光開關，使得倒換時可以靈活地選擇具體切換哪個波長到倒換狀態。
[0104]具體地，每個節點的內部邏輯組成結構如圖5所示，包括控制信道處理模塊、數據信道接收模塊、數據信道發送模塊，以及保護開關，其中，
[0105]控制信道處理模塊包括:
[0106]第一功率監測模塊，用于探測控制信道的光信號功率狀況，進行光電轉換后，將控制幀輸出給控制幀解析模塊。正常情況下，控制信號應始終有穩定的光功率，并可以經過一個光電轉換，進入控制幀解析模塊；如果監測結果顯示“失光”(說明上游節點的控制信道發射機故障或者也可能是上游節點與本節點之間發生了斷纖)，就立即將這一情況匯報給控制幀生成模塊；
[0107]控制幀解析模塊，用于解析控制幀內容，根據控制幀中所指示的帶寬預留信息向數據信道接收模塊和數據信道發送模塊下達相應的指令，進行正常的數據幀上下路。因為控制幀還需要繼續向下游轉發，所以控制幀解析完成后一部分控制信息繼續進入控制幀生成模塊，以便生成新的控制幀。如果節點收到的控制幀是指示節點進行保護倒換操作，完成控制幀解析后，控制幀解析模塊應通知保護開關做切換動作。
[0108]控制幀生成模塊，用于接收來自控制幀解析模塊的信息或數據信道接收模塊的故障通知，按照通知生成新的控制幀，比如在控制幀的相應字段里填寫相應故障特征，并將新的控制幀發送到控制幀發送模塊；
[0109]控制幀發送模塊，用于將來自控制幀生成模塊的新的控制幀發送到光纖線路上傳遞給下游節點。控制幀發送模塊物理上就是控制信道發射機。
[0110]光開關，用于接收來自控制幀解析模塊的動作通知，執行切換操作。
[0111]數據信道接收模塊包括:
[0112]第二功率監測模塊，用于針對各個波長的監測。只要監測到某個或某些或者全部波長的光功率丟失，說明存在上游節點故障或者鏈路故障的可能，這一信息將經由控制接口通知給控制幀生成模塊；
[0113]快速選擇開關，用于經由控制接口接收來自控制信道處理模塊的控制幀，根據控制幀中包含的帶寬預留信息，準確地接收應在本地下路的0B。這些OB光信號經過光電轉換和本地電域緩存，繼而被后續的其他上層模塊接收最終發送到用戶端去。其中，本地電域緩存屬于現有模塊，這里不再贅述。
[0114]數據信道發送模塊，用于根據控制幀中攜帶的帶寬分配信息，以OB形式上路本地業務數據。
[0115]特別地，圖6為本發明OBRing中主節點的內部邏輯組成結構示意圖，如圖6所示，作為主節點，還用于負責全局的控制和調度，因此，在圖5所示的功能模塊外，主節點還包括故障判斷模塊和帶寬分配模塊，其中，
[0116]故障判斷模塊，用于收集本節點上的監測結果；從來自控制幀解析模塊解析后的信息中，獲取網絡中其它節點的光功率監測結果，根據得到的監測結果，確定網絡是否發生故障，以及故障類型和故障位置，并將得到的故障結果輸出給控制幀生成模塊；
[0117]控制幀生成模塊，處理具備圖5所示的功能外，還用于接收來自帶寬分配模塊的帶寬分配結果并轉換成相應的控制幀數據；接收來自故障判斷模塊的故障結果，根據該故障結果生成相應的信令信息并填入控制幀，并將新的控制幀發送到控制幀發送模塊。其中，對于保護倒換操作來說，根據故障結果生成相應的信令信息包括下達倒換指令、測距指令以及系統重啟指令等。
[0118]下面結合具體實施例，分別從普通節點和主節點的角度對本發明方法做進一步具體描述。
[0119]對于普通節點來說，每個節點都利用其光功率監測模塊進行實時的功率監測。控制信道或數據信道上的功率監測無論哪一方出現“失光”，都可認認為是發現故障。理論上如果只考慮單點故障，對于一個節點來說功率監測情況只可能出現如下幾種情景:
[0120]兩個環方向上的控制信道和數據信道都能檢測到光(或數據信道個別波長無光)；或者，某一環方向上控制信道上檢測不到光，數據信道上有光(或個別波長無光)，而另一環方向上都能檢測到光；或者，某一環方向上的控制信道和數據信道同時檢測不到光。
[0121]根據上述監測結果，以第一種情景，即兩個環方向上的控制信道和數據信道都能檢測到光(或數據信道個別波長無光)為例，也就是說，在上游節點的個別數據信道波長的發射機可能有故障，但只影響到一個節點的數據信道，并不影響控制信道以及網絡其它節點的正常工作。此時，本節點只需正常地向控制幀中填寫相應監測信息即可；
[0122]根據上述監測結果，以第二種情景，即某一環方向上控制信道上檢測不到光，數據信道上有光(或個別波長無光)，而另一環方向上都能檢測到光為例，也就是說，在上游節點出現了控制信道故障，此時監測到此故障的節點無法收到上游傳來的控制幀，則應立即組裝一個新的控制幀，并在相應字段標示出故障結果，從與主節點連通的環方向上發送給主節點；
[0123]根據上述監測結果，以第三種情景，即某一環方向上的控制信道和數據信道同時檢測不到光為例，也就是說，在節點的一側的光纖線路出現斷纖情況，可能是雙纖斷，或者單纖斷。監測到該故障的節點同樣立即組裝一個新的控制幀并標識故障結果，從與主節點聯通的方向上發給主節點。
[0124]進一步地，基于上述節點故障監測結果，普通節點在上述3種情況下，在將故障結果信息通過控制信道傳給主節點后，主節點根據所有節點發來的信息綜合判斷，并決定是否發送包含具體倒換指令的控制幀。
[0125]具體地，以圖3為例，當節點3和節點4之間出現雙纖斷纖時，節點3上檢測到上述故障情景中的第三種情景，比如外環控制信道和數據信道同時無光，而內環還都能監測到光；節點4上也會監測到上述故障情景中的第三種情景，表現為內環控制信道和數據信道同時無光，而外環還能檢測到光。
[0126]此時，節點3和節點4立即將各自監測到的故障結果發送給主節點I。其中，節點3通過內環與主節點相連的控制信道獲取同步時鐘，控制幀則是通過外環控制信道發送給主節點1，而節點4與之相反，通過外環控制信道獲取主節點的時鐘同步，而經由內環控制通道向主節點I發送故障結果。
[0127]主節點I在一個環周期內，同時收到來自節點3和節點4的故障結果信息后，經由故障判斷模塊判斷，生成指示倒換操作的控制幀，分別從兩個方向的控制通道下發出去。
[0128]當環上的從節點收到來自主節點I的包含倒換指令的控制幀，則首先判斷是否自身是故障點兩端的節點，如果不是故障端節點，則直接進入保護狀態，并等待主節點重新進行帶寬分配；如果自身是故障端節點，則根據倒換指令做出相應的光開關切換操作，如圖3中，節點3和節點4作為故障端節點，將執行光開關切換，而節點I和節點2并非故障端節點，則直接進入保護狀態。
[0129]進一步地，完成上述切換操作，節點進入保護工作狀態后，各從節點可以向主節點I發送一個表示操作成功的控制幀，而主節點確認所有節點已經準備好之后，開始重新對網絡測距。
[0130]進一步地，測距完成后，主節點I發送正常的帶寬分配控制幀，使網絡中的各節點開始在控制信道統一調度下正常進行OB收發。
[0131]進一步地，工作于保護狀態的網絡，直到故障消除，網管下達復原指令后，主節點I從控制信道下發包含復原指令的控制幀，這樣，對于普通節點來說，收到包含復原指令的控制幀意味著退出保護狀態，恢復正常工作狀態，并等待主節點新一輪的帶寬分配啟動。
[0132]對于主節點，故障判斷模塊周期性地檢查其所收集到的故障結果信息，當判斷模塊判斷出為需要進行倒換操作的故障(包括單/雙纖單點斷纖，控制信道故障，節點癱瘓等)時，生成控制巾貞并在其中攜帶倒換指令。主節點在確定出故障的同時，還要進一步判斷故障的位置。判斷方式可以有很多種，這里并不做限定，舉例來講，比如根據某一環方向上故障匯報節點的ID，如果從ID為η的節點開始，其下游節點都匯報了故障信息，則可判斷出節點η為緊鄰故障點的下游節點，另一環方向同理。這樣，綜合兩個環方向上的判斷，即可以確定出兩個故障端節點。如果此時主節點恰好處于故障點一端,則主節點自身也會執行倒換操作，切換光開關并進入保護狀態，否則，主節點直接進入保護工作狀態。進一步地，主節點可選地等待所有節點返回倒換成功的反饋信息控制幀，或者為了節約信令時間而默認所有節點已進入保護狀態，進行網絡測距。測距結束后，主節點開始發送帶寬分配控制幀和進行正常的收發0Β，直到故障消除網管下達復原命令后，主節點再向網絡中的各節點發出包含復原指令的控制幀，使網絡退出保護工作狀態，重新開始正常的雙環工作狀態。
[0133]以上所述，僅為本發明的較佳實例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種光突發交換環網中實現自動保護倒換的方法，其特征在于，包括以下步驟:主節點和從節點分別對各自的信道進行光功率監測，并將監測結果匯集到主節點； 主節點根據監測結果確定發生故障時，向從節點發送倒換操作指令； 從節點進行倒換操作并進入保護工作狀態。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述光功率監測包括對控制信道和數據信道的光功率狀態進行實時監測。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述將監測結果匯集到主節點包括: 所述從節點將監測到的監測結果攜帶在控制幀，或者新增故障匯報消息中，并經由控制信道傳送給主節點； 所述主節點的監測結果包括自身對控制信道和數據信道的光功率狀態進行實時監測的監測結果，以及各個從節點通過控制信道上報的監測結果。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據監測結果確定發生故障包括: 當所述監測結果顯示為僅某一環上存在一個節點的控制信道、數據信道均報告失光時，故障結果為單纖單點線路故障； 當所述監測結果顯示為兩個環上分別有一處節點(位置相鄰)的控制信道和數據信道均失光時，故障結果為雙纖單點線路故障； 當所述監測結果顯示為僅某一節點控制信道報告失光時，故障結果為控制信道發射機故障； 當所述監測結果顯示為兩個環上均發生控制幀接收失常時，故障結果為非主節點的節點癱瘓。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，當所述故障結果存在個別數據信道波長故障，不影響網絡整體運作的情況時，該方法還包括: 所述主節點通知相關節點避開不可用的波長信道，同時將情況上報給網管系統。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，該方法還包括:所述各從節點向主節點反饋表示倒換操作成功的控制巾貞； 或者，反饋對應于所述故障匯報消息的表示倒換操作成功的故障匯報響應消息。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述主節點處于故障點一端，該方法還包括: 所述主節點自身執行倒換操作，切換保護開關并進入保護狀態； 否則，所述主節點直接進入保護工作狀態。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述從節點進行倒換操作之前，該方法還包括:從節點接收到倒換操作指令后，判斷自身是否是故障點兩端的節點: 如果判斷出不是故障端節點，則直接進入保護工作狀態，并等待所述主節點重新進行帶寬分配； 如果判斷出是故障端節點，則根據倒換操作指令，進行保護開關切換操作后進入保護工作狀態。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述保護開關切換操作包括:將光開關從正常工作狀態時的平行bar狀態切換到交叉cross狀態；或者， 在電域上將控制信道從一個環轉調度到另一環上。
10.根據權利要求7或9所述的方法，其特征在于，所述進入保護工作狀態后，該方法還包括:所述主節點和各從節點的所有收發設備共享一個控制信道； 所述各節點邏輯上拆分成上節點和下節點，分別對應原來內環和外環上的收發設備；其中，上節點從控制幀中提取屬于上路的帶寬配置信息，并根據該帶寬配置信息進行OB收發，下節點則從控制幀中提取屬于下路的帶寬配置信息，并根據該帶寬配置信息進行OB收發。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述主節點分為上主節點和下主節點，該方法還包括: 所述控制幀流經上主節點時，下線的帶寬請求信息全部匯集到所述上主節點中，所述上主節點根據帶寬分配算法計算出相應的帶寬配置策略后填寫到控制幀中，當這一控制幀流經下線的第一個節點時，其中所攜帶的下線帶寬分配策略開始生效； 相應地，所述控制幀途徑下主節點時，提交上線節點的所有帶寬請求，并通過帶寬分配算法更新對應的上線帶寬分配策略。
12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括:所述主節點進行測距，并根據測距結果進行環長微調。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，該方法還包括:在所述主節點和各從節點上恢復業務的正常傳送。
14.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，在故障修復后，該方法還包括:網絡通過網管系統下達指令，通知所述主節點和各從節點從保護工作狀態恢復到正常雙環工作狀態。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，所述恢復到正常雙環工作狀態包括: 所述主節點接收到來自網管系統的指令后，向控制信道上發送出攜帶有網絡恢復指示的控制幀，該控制幀在所有途徑節點處被處理和轉發； 所述途徑節點暫停所有業務，等待新一輪重啟，同時， 所述故障段兩端的節點在終止業務發送時，還將光開關從ClOSS狀態切換到正常工作狀態時的bar狀態，或者，停止控制信道在電域上的跨環轉發，恢復到正常工作狀態。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述主節點發送完攜帶有網絡恢復指示的控制幀后，該方法還包括:所述主節點立刻或者等到收到來自所述從節點的表示正在等待的響應后，開始重新一輪的測距、帶寬分配以及重啟。
17.一種節點，其特征在于，應用于二纖反向環網的光突發交換環網網絡中；所述節點包括控制信道處理模塊、數據信道接收模塊、數據信道發送模塊，以及保護開關，其中， 所述控制信道處理模塊包括: 第一功率監測模塊，用于探測控制信道的光信號功率狀況，進行光電轉換后，將控制幀輸出給控制幀解析模塊； 控制幀解析模塊，用于解析控制幀內容，根據控制幀中所指示的帶寬預留信息向所述數據信道接收模塊和所述數據信道發送模塊下達相應的指令，進行正常的數據幀上下路；根據本節點的處理情況，并通知控制幀生成模塊生成新的控制幀； 控制幀生成模塊，用于接收來自控制幀解析模塊的通知或數據信道接收模塊的故障通知，按照通知生成新的控制幀，并將新的控制幀發送到控制幀發送模塊； 控制幀發送模塊，用于將來自控制幀生成模塊的新的控制幀發送到光纖線路上傳遞給下游節點； 所述數據信道接收模塊包括: 第二功率監測模塊，用于針對各個波長的監測，將監測結果經由控制接口通知給控制幀生成模塊； 快速選擇開關，用于經由控制接口接收來自所述控制信道處理模塊的控制幀，根據控制幀中包含的帶寬預留信息，接收應在本地下路的OB ;接收到的OB光信號經過光電轉換和本地電域緩存，后發送到用戶端。
18.根據權利要求17所述的節點，其特征在于，如果所述節點收到的控制幀是指示節點進行保護倒換操作； 所述控制幀解析模塊，還用于完成控制幀解析后，通知保護開關動作。
19.根據權利要求17或18所述的節點，其特征在于，所述節點為主節點，還包括故障判斷模塊和帶寬分配模塊，其中， 故障判斷模塊，用于收集本節點上的監測結果；從來自所述控制信道處理模塊中的控制幀解析模塊解析后的信息中，獲取網絡中其它節點的光功率監測結果，根據得到的監測結果，確定網絡是否發生故障，以及故障類型和故障位置，并將得到的故障結果輸出給所述控制信道處理模塊中的控制幀生成模塊； 所述控制信道處理模塊中的控制幀生成模塊，還用于接收來自所述帶寬分配模塊的帶寬分配結果并轉換成相應的控制幀數據；接收來自故障判斷模塊的故障結果，根據該故障結果生成相應的信令信息并填入控制幀，并將新的控制幀發送到控制幀發送模塊。
20.一種光突發交換環網中實現自動保護倒換的系統，其特征在于，所述系統為二纖反向環網的光突發交換環網OBRing網絡； 所述光突發交換環網中，控制信道獨占一個物理信道；所述光突發交換環網中的節點包括主節點和從節點； 所述各節點包括控制信道處理模塊、數據信道接收模塊、數據信道發送模塊，以及倒換用的保護開關。
21.根據權利要求20所述的系統，其特征在于，所述節點為主節點，還包括故障判斷模塊和帶寬分配模塊。
【文檔編號】H04B10/079GK104301027SQ201310298344
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月16日 優先權日:2013年7月16日
【發明者】郭宏翔, 張東旭, 陳雪, 伍劍, 安高峰 申請人:中興通訊股份有限公司, 北京郵電大學