專利名稱：實現(xiàn)保護倒換的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及保護倒換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種能夠?qū)崿F(xiàn)保護倒換的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及基于該系統(tǒng)的保護倒換方法。
背景技術(shù)：
目前，在城市接入光網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃中，一般采用的光纜敷設(shè)方式參見圖1所示，圖中粗實線表示城域環(huán)網(wǎng)上的光纜，細(xì)實線表示接入主干環(huán)的光纜，點劃線表示接入鏈型光纜，虛線表示接入分支光纜。在城域環(huán)網(wǎng)上安置有源的分局機房，從分局機房往用戶方向按道路成環(huán)形布設(shè)光纜，在沿途安置幾個無源的光交接箱。通常情況下，環(huán)形布設(shè)的光纜中，包括貫穿各交接箱的光纜并構(gòu)成環(huán)形，稱之為接入主干光纜環(huán)；也可包括從分局到每個交接箱的光纜，可供點對點設(shè)備使用，稱之為鏈型光纜。從光交接箱進一步往用戶方向，則通過布設(shè)一定數(shù)量的分支光纜到達用戶區(qū)，且一般為單路由。
在這種光纜網(wǎng)的規(guī)劃部署下，主要有兩種組網(wǎng)方式對于生存性要求很高的銀行等高端客戶，可以利用同步數(shù)字體系(SDH，Synchronous DigitalHierarchy)/多業(yè)務(wù)傳送平臺(MSTP，Multi-Service Transport Platform)設(shè)備及接入主干光纜環(huán)組成獨享的環(huán)網(wǎng)，從光交接箱利用分支光纜連接到銀行分支機構(gòu)，實際的光纖連接會在每個交接箱到銀行間形成類似盲腸的光纖回路。這種組網(wǎng)方式的缺點，一是有源的SDH/MSTP設(shè)備節(jié)點的故障會引起整個網(wǎng)絡(luò)的保護倒換；二是連接各節(jié)點到光交接箱的盲腸式分支光纜一般為單路由，容易發(fā)生某節(jié)點兩方向分支光纜同時故障的情況，對于環(huán)網(wǎng)來說即是兩點故障，一般此時不能保護環(huán)上全部業(yè)務(wù)，導(dǎo)致生存性下降。對于其他專線用戶，主要使用星網(wǎng)或點對點的準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH，PlesiochronousDigital Hierachy)設(shè)備，利用環(huán)型光纜中的鏈型光纜和每個交接箱的分支光纜接入。這種組網(wǎng)方式的缺點是每個專線用戶到分局機房需要分別配置鏈型光纜，占用大量的接入光纜資源；專線用戶不采用環(huán)型的光纜保護，難以保證較高的生存性。
利用無源光網(wǎng)絡(luò)(PON，Passive Optical network)組網(wǎng)可以克服上述的有源節(jié)點故障影響整個環(huán)上設(shè)備和專線用戶占用大量接入的環(huán)型光纜資源等問題。PON系統(tǒng)為無源光網(wǎng)絡(luò)，通過光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN，Optical DistributionNetwork)將光纖線路終端(OLT，Optical Line Terminal)和光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU，Optical Net Unit)連接起來，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是點到多點的形式，OLT到光分/合路器，即耦合器之間的主干光纖可以共享，到用戶分布密集處再通過光耦合器進行光功率的分合路后通過分支光纜連接至各用戶節(jié)點。目前常見的PON組網(wǎng)方式主要包括樹型、總線型和環(huán)型。在ITU-T G.983.1的附錄和ITU-TG.983.5中建議了寬帶PON中基于端口冗余的線路保護方法，對于樹型、總線型結(jié)構(gòu)的線路保護來說，一般為單路由保護，容易發(fā)生工作線路和保護線路同時故障的情況。相比之下，環(huán)型結(jié)構(gòu)的保護由于工作線路和保護線路不同路由，可以大大減少兩條線路同時故障導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)生存性下降。但是目前所謂的PON的環(huán)型組網(wǎng)方式實際上也只是將網(wǎng)絡(luò)中的多個ONU鏈型串接起來，物理結(jié)構(gòu)上類似環(huán)型，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上與總線型沒有本質(zhì)區(qū)別，因此不具備環(huán)型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的較高生存性優(yōu)勢。
在專利申請?zhí)?2159583.6，名稱為“以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中彈性保護倒換的方法和設(shè)備”的專利申請中提出一種彈性保護倒換方案。參見圖2所示，其中每個有保護要求的ONU經(jīng)過兩條不同路由與OLT相接，構(gòu)成兩個相互保護的PON鏈路。但是這種保護倒換方法要求分支光纜雙路由，這就要求為每個ONU提供兩套不同路由的分支光纜，對于用戶節(jié)點數(shù)量多的接入網(wǎng)環(huán)境來說成本較高。并且在實際的接入網(wǎng)規(guī)劃中，交接箱到ONU的分支光纜通常設(shè)置為單路由，若在實際中應(yīng)用必須對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行大規(guī)模的改造，成本很高；否則，若僅在現(xiàn)有ONU與OLT之間的光纜路徑上增加一條分支光纜，則很容易造成有保護要求的ONU的兩條支路光纖同時發(fā)生故障的情況，無法真正實現(xiàn)對ONU支路的保護倒換。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)保護倒換的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠提供網(wǎng)絡(luò)故障時的保護倒換，提高網(wǎng)絡(luò)的生存性，并與接入網(wǎng)領(lǐng)域的光纜網(wǎng)絡(luò)布局相匹配。
一種實現(xiàn)保護倒換的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由OLT和無源交接節(jié)點通過光纖線路組成的環(huán)網(wǎng)，以及連接在無源交接節(jié)點上的ONU支路，進一步所述OLT中設(shè)置有兩套光發(fā)送和光接收模塊，分別通過光口與環(huán)網(wǎng)光纖連接，用于環(huán)網(wǎng)兩個方向的光信號發(fā)送和接收；所述ONU支路上的ONU中設(shè)置有光發(fā)送接收模塊通過光口與所述ONU支路的光纖連接，用于光信號的發(fā)送和接收；所述無源交接節(jié)點中設(shè)置有2×2耦合器和2×N耦合器，2×2耦合器的一對端口1、3與所述環(huán)網(wǎng)連接，另一對端口2、4與2×N耦合器的端口5、6連接，2×N耦合器其余的N個端口用于與ONU支路連接，其中N大于等于連接在該無源交接節(jié)點上的ONU支路的數(shù)量；所述2×2耦合器用于從環(huán)網(wǎng)上分離一部分功率的下行光信號發(fā)送至所述2×N耦合器，2×N耦合器將該部分下行光信號按一定功率比例分別發(fā)送到所連的每個ONU支路；ONU支路發(fā)來的上行光信號通過2×N耦合器輸出至2×2耦合器，2×2耦合器將該上行光信號發(fā)送到環(huán)網(wǎng)中。
該系統(tǒng)所述OLT和ONU的光發(fā)送模塊中設(shè)置有隔離器，用于阻止光信號反向進入光發(fā)送模塊。
該系統(tǒng)所述ONU中的光發(fā)送接收模塊為一套。
該系統(tǒng)所述環(huán)網(wǎng)為城域網(wǎng)中的接入主干光纜環(huán)，所述OLT設(shè)置于接入主干光纜環(huán)的分局接入機房中，所述無源交接節(jié)點為接入主干光纜環(huán)的光交接箱。
本發(fā)明的另一主要目的是提供一種無源光網(wǎng)絡(luò)的保護倒換方法，在網(wǎng)絡(luò)故障時實現(xiàn)保護倒換，提高網(wǎng)絡(luò)的生存性，并與接入網(wǎng)領(lǐng)域的光纜網(wǎng)絡(luò)布局相匹配。
一種無源光網(wǎng)絡(luò)的保護倒換方法，所述的無源光網(wǎng)絡(luò)中包括有OLT和無源交接節(jié)點通過光纖連接而成的環(huán)網(wǎng)，以及連接在無源交接節(jié)點上的ONU支路，所述OLT中設(shè)置有兩套光發(fā)送和光接收模塊；該方法包括正常工作時，OLT中的光發(fā)送接收模塊只有一套處于工作狀態(tài)，處于工作狀態(tài)的光發(fā)送模塊發(fā)送下行光信號到環(huán)網(wǎng)光纖，下行光信號到達環(huán)網(wǎng)上的無源交接節(jié)點后，無源交接節(jié)點從中分離出一部分功率的光信號發(fā)送到與自身相連的ONU；ONU發(fā)送上行光信號到達無源交接節(jié)點，無源交接節(jié)點沿兩個方向?qū)⑸闲泄庑盘柊l(fā)送至環(huán)網(wǎng)光纖，傳輸?shù)絆LT后被處于工作狀態(tài)的光接收模塊接收；如果處于工作狀態(tài)的光發(fā)送模塊和/或光接收模塊出現(xiàn)故障，則倒換到另一個光發(fā)送和/或接收模塊；如果環(huán)網(wǎng)鏈路出現(xiàn)故障，則OLT中的兩套光發(fā)送接收模塊同時工作，兩個光發(fā)送模塊沿相反的兩個方向發(fā)送下行光信號到環(huán)網(wǎng)光纖，兩個光接收模塊分別接收來自兩個方向的上行光信號。
該方法在處于工作狀態(tài)的光發(fā)送模塊或/和光接收模塊出現(xiàn)故障時，所述倒換過程為用另一套中的光發(fā)送模塊和/或光接收模塊替換當(dāng)前處于工作狀態(tài)的光發(fā)送模塊和/或光接收模塊。
該方法所述的倒換過程中同時改變光信號的發(fā)送和接收方向。
該方法如果環(huán)網(wǎng)鏈路出現(xiàn)故障且故障位置在OLT和處于工作狀態(tài)的光發(fā)送接收模塊相鄰的無源交接節(jié)點之間，則OLT中與該無源交接節(jié)點相連的光發(fā)送模塊和光接收模塊停止工作，倒換至另一個光發(fā)送模塊和光接收模塊處于工作狀態(tài)。
該方法所述光纖鏈路故障為環(huán)網(wǎng)的光纖線路故障，或環(huán)網(wǎng)的無源交接節(jié)點故障。
該方法所述光纖線路故障為光纖斷或光纖部分損壞；所述無源交接節(jié)點故障為整個節(jié)點損壞造成斷路，或節(jié)點部分損壞。
從上面所述可以看出本發(fā)明的實現(xiàn)保護倒換的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及基于該系統(tǒng)的保護倒換方法，通過在OLT中設(shè)置兩套光發(fā)送接收模塊，在環(huán)網(wǎng)的無源交接節(jié)點中設(shè)置耦合器，實現(xiàn)了真正意義上的無源環(huán)形組網(wǎng)，在與目前接入網(wǎng)領(lǐng)域的光纜網(wǎng)布局充分匹配的同時，通過對PON的主干光纜的環(huán)網(wǎng)保護使得網(wǎng)絡(luò)具有較高的生存性和可靠性，并且能夠為用戶提供較高QoS的電信級服務(wù)質(zhì)量的接入網(wǎng)絡(luò)。


圖1為現(xiàn)有城市接入光纜網(wǎng)的敷設(shè)方式示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)彈性保護倒換方案示意圖；圖3為本發(fā)明實施例的無源交接節(jié)點內(nèi)耦合器的連接關(guān)系示意圖；圖4為本發(fā)明實施例的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在正常工作時下行信號傳輸示意圖；圖6為本發(fā)明實施例的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)生環(huán)網(wǎng)斷故障進行倒換后下行信號傳輸示意圖；圖7為本發(fā)明實施例的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)OLT發(fā)送模塊發(fā)生故障進行倒換后下行信號傳輸示意圖；圖8為本發(fā)明實施例的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ONU支路發(fā)生故障后下行信號傳輸示意圖；圖9為本發(fā)明實施例的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在正常工作時上行信號傳輸示意圖；圖10為本發(fā)明實施例的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)生環(huán)網(wǎng)斷故障進行倒換后上行信號傳輸示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明再作進一步詳細(xì)的說明。
本發(fā)明實現(xiàn)保護倒換的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和保護倒換方法，應(yīng)用于由環(huán)形網(wǎng)和連接在其上的樹型分支構(gòu)成的“環(huán)帶樹”型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的光網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中OLT和無源交接節(jié)點通過光纖線路組成無源自愈環(huán)狀網(wǎng)，ONU通過支路光纖連接在無源交接節(jié)點上形成樹型ONU支路。節(jié)點設(shè)備的配置上，OLT配置兩套光發(fā)送和光接收模塊；ONU配置一套光發(fā)送和光接收模塊。并且為阻斷無用光信號的干擾，還進一步在OLT和ONU發(fā)射光源模塊內(nèi)置光隔離器。每個無源交接節(jié)點內(nèi)設(shè)置兩個光分/合路器，即耦合器，一個是2×2的耦合器，用于接入主干光纜環(huán)上信號的耦合；一個是2×N的耦合器，可掛接N個ONU用于用戶信號的分/合路。2×N的耦合器的配置可以結(jié)合地區(qū)業(yè)務(wù)的實際和預(yù)測發(fā)展情況預(yù)留一定數(shù)量的光接口，當(dāng)出現(xiàn)新的用戶時，僅需添置ONU通過光配線接入光配線箱即可完成業(yè)務(wù)開通，從而既可高效利用光纖，又可實現(xiàn)未來業(yè)務(wù)的快速開通，因此，這里N值可設(shè)置為等于或大于支路上ONU數(shù)，具體數(shù)量可由系統(tǒng)的總功率預(yù)算情況確定。為結(jié)合現(xiàn)有的接入主干光纜環(huán)網(wǎng)，可將OLT置于分局接入機房，接入主干光纜環(huán)網(wǎng)上的光交接箱作為所述無源交接節(jié)點，將光分/合路器置于環(huán)網(wǎng)上的光交接箱內(nèi)，利用接入主干光纜環(huán)組成無源自愈環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)。
參見圖3所示，圖3為本發(fā)明光分/合路器的結(jié)構(gòu)，包括2×2耦合器1和2×N耦合器2。耦合器1的端口2、4分別與耦合器2的端口5、6連接，耦合器1的端口1和端口3用于連接主干光纜環(huán)，耦合器2的端口7～端口m(N＝m-6)用于連接ONU節(jié)點設(shè)備。從端口1輸入的信號按預(yù)先設(shè)置好的功率配比分別輸出到端口3和端口4(6)，端口3輸出的信號繼續(xù)沿環(huán)網(wǎng)傳輸；端口4(6)的信號按預(yù)先設(shè)置的功率配比分別輸出到端口7～端口m，到達用戶節(jié)點設(shè)備。由于光耦合器的對稱性，同理，端口3輸入信號也會到達端口7～端口m。以從端口7輸入的信號流向為例，輸入信號按一定比例分配到端口2(5)和端口4(6)，端口2(5)的信號按一定比例分配到端口3和端口4(6)，通過端口3到達環(huán)網(wǎng)的信號為有用信號，端口4(6)經(jīng)過耦合器2耦合到端口7～端口m的信號為干擾信號，需要用光隔離器進行隔離；同理端口4(6)的信號按一定比例分配到端口1和端口2(5)，通過端口1到達環(huán)網(wǎng)的信號為有用信號，端口2(5)經(jīng)過耦合器2耦合到端口7～端口m的信號為干擾信號，需要用光隔離器進行隔離。同理，從端口8～端口m輸入的信號也會到達端口1和端口3。這樣，通過耦合器1和耦合器2的配合，主干光纜環(huán)環(huán)網(wǎng)的兩個方向中的任一方向下來的業(yè)務(wù)信號(從端口1或端口3輸入)均可以到達用戶節(jié)點設(shè)備(端口7～端口m輸出)；反之，用戶節(jié)點設(shè)備的業(yè)務(wù)信號(從端口7～端口m中的一個端口輸入)也會同時到達主干光纜環(huán)環(huán)網(wǎng)的兩個方向(端口1和端口3輸出)。
參見圖4所示，為本發(fā)明實施例中無源環(huán)帶樹型網(wǎng)絡(luò)的保護倒換系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。OLT中配置雙光口，兩套發(fā)送/接收(TM/RM)光模塊TM0、RM0及TM1、RM1；ONU配置單光口，并對應(yīng)的設(shè)置一套發(fā)送/接收光模塊；OLT和ONU發(fā)送光模塊中均內(nèi)置光隔離器，用于阻斷無用光信號的干擾。主干環(huán)路上OLT所帶的每個節(jié)點內(nèi)設(shè)置兩個光分/合路器，一個是2×2的耦合器，用于接入主干環(huán)路上信號的耦合；另一個是2×N的耦合器，可掛接N個ONU，其中N為分支用戶數(shù)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)應(yīng)用于接入主干光纜環(huán)網(wǎng)時，OLT置于分局接入機房內(nèi)，光分/合路器則置于光纜環(huán)網(wǎng)上的光交接箱內(nèi)。
在本發(fā)明對該無源“環(huán)帶樹”系統(tǒng)的保護方法中，利用接入主干光纜環(huán)資源提供PON主干段的雙路由保護，每個ONU節(jié)點可以通過環(huán)網(wǎng)上兩段不同路由的主干光纖連接至OLT端。在系統(tǒng)正常工作時，OLT上行只接收一個方向(順時針或逆時針方向)，下行只發(fā)送一個方向(順時針或逆時針方向)，光分/合路器和光隔離器的配合可以保證雙向業(yè)務(wù)信號均能夠正常傳輸。OLT的兩套TM/RM光模塊中的一套處于工作狀態(tài)，另外一套光模塊處于冷備份狀態(tài)。OLT的發(fā)送模塊通過光隔離器進行保護，當(dāng)出現(xiàn)故障需要保護倒換的時候啟動工作，也就是所謂的1∶1保護形式。
該無源“環(huán)帶樹”型網(wǎng)絡(luò)的保護系統(tǒng)可以通過保護倒換來抵抗環(huán)網(wǎng)單點斷故障。當(dāng)環(huán)網(wǎng)的主干光纖出現(xiàn)故障需要倒換時，OLT根據(jù)對上行信號的監(jiān)測情況來判斷確定故障點的位置，啟動冷備份的光模塊，雙向同時發(fā)送/接收業(yè)務(wù)信號，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)拆分為一個以O(shè)LT為根節(jié)點的樹型結(jié)構(gòu)。光分/合路器和光隔離器的配合可以保證雙向業(yè)務(wù)信號均能夠正常傳輸。保護倒換需要的相關(guān)信息通過在開銷中設(shè)置相應(yīng)的字節(jié)來額外傳送。其中，光交接節(jié)點故障可以視為環(huán)網(wǎng)單點故障，保護倒換方法同上述。
該無源“環(huán)帶樹”型網(wǎng)絡(luò)的保護系統(tǒng)可以通過保護倒換抗OLT模塊故障。當(dāng)OLT的工作光模塊發(fā)生故障需要倒換時，OLT啟動冷備份的光模塊，將所有ONU的業(yè)務(wù)信號的發(fā)送和/或接收倒換至備份的光模塊。
此外，該無源“環(huán)帶樹”型網(wǎng)絡(luò)由于節(jié)點無源，因此某個節(jié)點故障或支路光纖故障時，僅造成相關(guān)ONU的業(yè)務(wù)中斷，不會影響到其他正常的ONU節(jié)點業(yè)務(wù)，系統(tǒng)不需要發(fā)起倒換保護。
下面以圖4所示的OLT和3個無源交接節(jié)點組成環(huán)網(wǎng)，每個交接節(jié)點帶2個ONU支路的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)為例，結(jié)合附圖5～10，對基于上述無源“環(huán)帶樹”系統(tǒng)的保護倒換方法中上下行方向業(yè)務(wù)在正常工作、環(huán)網(wǎng)單點故障、OLT模塊故障時保護倒換的情況作進一步說明。
下行方向正常工作時，OLT側(cè)的兩個發(fā)送模塊TM0和TM1只有一個處于工作狀態(tài)，在一個方向上發(fā)送光信號。以沿順時針方向進行業(yè)務(wù)傳輸為例，參見圖5所示，圖5中虛線表示該方向上信號的傳輸路徑。業(yè)務(wù)信號從OLT工作的光發(fā)送模塊TM0出發(fā)，信號到達光交接箱1，經(jīng)過耦合器1后，一部分光信號繼續(xù)沿環(huán)網(wǎng)傳輸，另一部分光信號耦合下來到耦合器2，經(jīng)過耦合后分別到達ONU1和ONU2的光接收模塊。光交接箱2和光交接箱3中的耦合器工作原理同光交接箱1。最后剩余的一部分光信號經(jīng)過環(huán)網(wǎng)回到OLT的備份光模塊TM1，TM1的內(nèi)置光隔離器阻止這一部分光信號的進入，保護該模塊不受無用信號的干擾。
圖6示出了無源“環(huán)帶樹”保護方法在下行方向，當(dāng)環(huán)網(wǎng)主干光纖線路出現(xiàn)單點斷故障時的工作原理。以光交接箱1和光交接箱2之間的光纜發(fā)生斷裂的情況為例，OLT順時針方向下行傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)在ONU3～ONU6處發(fā)生中斷。OLT通過對上行接收信號的監(jiān)測來判斷確定故障點的位置位于環(huán)網(wǎng)光纖上，OLT發(fā)起倒換，啟動處于冷備份的光發(fā)送模塊TM1，使得順時針和逆時針雙向同時發(fā)送業(yè)務(wù)信號，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)拆分為一個以O(shè)LT作為根節(jié)點的樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。OLT到ONU1、ONU2的信號仍然在順時針方向進行下行傳輸，圖中用虛線表示該信號路徑；OLT通過啟用的備用模塊TM1進行ONU3～ONU6的信號發(fā)送，在逆時針方向下行傳輸，圖中以點劃線表示該信號的路徑。可以看到，當(dāng)OLT發(fā)起保護倒換后，兩個光發(fā)送模塊TM0和TM1同時工作，使得下行的信號沿順時針和逆時針兩個方向同時發(fā)送，保證了ONU1～ONU6的業(yè)務(wù)均正常傳輸而不發(fā)生中斷。
如果環(huán)網(wǎng)主干光纖鏈路上某個無源交接節(jié)點出現(xiàn)故障，可以采取與光纖線路同樣的處理，即將該故障節(jié)點視為環(huán)網(wǎng)主干光纖上的斷點，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)拆分為樹型結(jié)構(gòu)，OLT上的兩套光發(fā)送模塊同時工作。此時只是該無源交接節(jié)點所帶的ONU分支信號無法正常發(fā)送接收。
另外，如果故障位置恰好位于OLT處于工作狀態(tài)的模塊TM0和其相鄰節(jié)點光交接箱1之間，導(dǎo)致TM0發(fā)出的信號無法被環(huán)網(wǎng)上的任何節(jié)點接收，則要停止TM0的工作，倒換至TM1處于工作狀態(tài)。如果檢測發(fā)現(xiàn)故障的位置位于OLT處于冷備份狀態(tài)的模塊TM1和其相鄰節(jié)點光交接箱3之間，此時由于不會影響OLT與環(huán)網(wǎng)上任何節(jié)點的信號交互，則這種情況OLT可以不發(fā)起倒換，仍然保持TM0工作狀態(tài)，TM1處于非工作狀態(tài)。
如果OLT相鄰的光交接箱1故障，也可以將該節(jié)點作為光纖斷點，采取與TM0和光交接箱1之間光纖故障同樣的處理；如果另一端的相鄰節(jié)點交接箱3故障，OLT可以不進行任何倒換操作，此時交接箱3所帶的ONU分支信號無法正常發(fā)送接收。
圖7示出了無源“環(huán)帶樹”保護方法在下行方向，當(dāng)OLT工作的光發(fā)送模塊出現(xiàn)故障時的工作原理。以O(shè)LT的工作光發(fā)送模塊TM0發(fā)生故障為例，OLT通過各個ONU上行的線路信息或告警信號等來判斷確定故障點的位置位于OLT端口位置，OLT發(fā)起倒換，啟動處于冷備份的光發(fā)送模塊TM1，TM1向各ONU發(fā)送下行信號，下行信號沿原傳輸方向的相反方向(逆時針)傳輸，圖中用虛線表示下行信號的路徑，各ONU的工作原理與正常情況相同。
另外，該情況下進行倒換時，也可以設(shè)置只倒換光發(fā)送模塊，而光口不改變，使下行信號保持原有傳輸方向(順時針)不變改變原信號的傳輸方向，即TM1發(fā)出的下行信號沿原傳輸方向的相反方向(逆時針)傳輸，并且此時接收模塊也可以同時倒換，即由原來的RM0倒換為RM1接收逆時針方向發(fā)來的上行信號。圖8示出了無源“環(huán)帶樹”保護方法在下行方向，當(dāng)ONU分支光纖或/和ONU節(jié)點故障時的工作原理。以O(shè)NU1節(jié)點故障和ONU3的支路光纖故障為例，假設(shè)ONU1中的RM發(fā)生故障，ONU3與光交接向2之間的光纖發(fā)生故障，OLT通過各個ONU上行的線路信息或告警信號等來判斷確定故障點的位置位于ONU節(jié)點或支路光纖，則OLT不發(fā)起倒換。此時除了相應(yīng)的ONU無法正常工作、業(yè)務(wù)中斷外，其他的ONU均不受到任何影響。
上行方向參見圖9所示，圖9示出了無源“環(huán)帶樹”保護方法在上行方向，系統(tǒng)正常運行時的工作原理。OLT側(cè)的兩個接收模塊只有一個在工作，接收一個方向的光信號，圖中以逆時針方向的信號接收為例。OLT接收并處理逆時針方向的上行信號，忽略順時針方向的上行信號。環(huán)網(wǎng)中各個ONU地位等同，以O(shè)NU3和ONU4的業(yè)務(wù)傳輸為例，虛線表示信號的傳輸路徑，空心和實心的箭頭分別表示ONU3和ONU4的業(yè)務(wù)信號傳輸方向。從ONU3和ONU4光發(fā)送模塊發(fā)出的信號經(jīng)過光交接箱2內(nèi)的耦合器2后，耦合到耦合器1的兩個端口，其中每個端口的信號少量一部分會耦合到回ONU3和ONU4造成干擾的信號，此時通過ONU3和ONU4中的光隔離器進行隔離，大部分信號耦合到環(huán)網(wǎng)光纖上傳輸。兩個端口的信號耦合到達環(huán)網(wǎng)的兩個方向上，以順時針和逆時針兩個方向傳輸?shù)絆LT的兩個光模塊，OLT的工作模塊RM0逆時針接收來自O(shè)NU3和ONU4的業(yè)務(wù)信號，冷備份的光模塊RM1通過光隔離器保護該模塊不受無用光信號的干擾。另外，ONU3和ONU4的業(yè)務(wù)信號在經(jīng)過中間節(jié)點的光交接箱1和光交接箱3的時候會有一部分光信號分別耦合到ONU1、ONU2和ONU5、ONU6對其造成無用干擾，這時ONU1、ONU2和ONU5、ONU6可通過自身的光隔離器將這部分干擾信號隔離來保護該模塊不受無用信號的干擾。
ONU1、ONU2和ONU5、ONU6向OLT發(fā)送上行信號的原理與ONU3、ONU4相同，這里不再贅述。
圖10示出了無源“環(huán)帶樹”保護方法在上行方向，當(dāng)環(huán)網(wǎng)主干光纖線路出現(xiàn)單點故障時的工作原理。以環(huán)網(wǎng)上光交接箱1和光交接箱2之間的光纜發(fā)生斷裂為例，ONU3～ONU6的逆時針方向上行傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)發(fā)生中斷。OLT通過各個ONU上行的線路信息或告警信號等來判斷確定故障點的位置位于環(huán)網(wǎng)光纖上。在此示意圖中，OLT的光接收模塊RM0只能接收到ONU1、ONU2的上行信號，接收不到ONU3～ONU6的上行信號，則OLT經(jīng)過判斷后確定故障點的位置位于光交接箱1和光交接箱2之間。OLT發(fā)起倒換，啟動處于冷備份的光接收模塊RM1，雙向同時接收上行的業(yè)務(wù)信號，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)拆分為一個以O(shè)LT為根節(jié)點的樹型結(jié)構(gòu)。OLT的光接收模塊RM0仍然接收ONU1、ONU2逆時針方向的上行信號，圖中以點劃線表示這部分的信號路徑，斜線和灰色填充的箭頭分別表示OLT所接收的ONU1和ONU2上行信號的傳輸方向；OLT的備用光接收模塊RM1接收ONU3～ONU6順時針方向的上行信號，圖中以虛線表示信號路徑，空心和實心箭頭分別表示了OLT所接收的ONU3和ONU4上行信號的傳輸方向，另外對于ONU5和ONU6由于工作原理與ONU3和ONU4相同，因此其信號傳輸過程在圖中略去未示，并不再贅述。可以看到，當(dāng)OLT發(fā)起保護倒換后，兩個光接收模塊同時工作時，順時針和逆時針方向傳輸?shù)男盘柖急籓LT接收，保證了ONU1～ONU6的業(yè)務(wù)均正常傳輸，不發(fā)生中斷。
如果環(huán)網(wǎng)主干光纖鏈路上某個無源交接節(jié)點出現(xiàn)故障，可以采取與光纖線路故障同樣的處理，即將該故障節(jié)點視為環(huán)網(wǎng)主干光纖上的斷點，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)拆分為樹型結(jié)構(gòu)，OLT上的兩套光接收模塊同時工作。此時只是該無源交接節(jié)點所帶的ONU分支信號無法正常發(fā)送接收。
另外，如果故障位置位于OLT的工作模塊RM0和其相鄰節(jié)點之間，或者位于該相鄰節(jié)點上，也可以停止與該相鄰節(jié)點連接的光接收模塊RM0的工作，倒換至另一套的光接收模塊RM0使其處于工作狀態(tài)。
無源“環(huán)帶樹”保護方法在上行方向，當(dāng)出現(xiàn)OLT模塊故障時的工作原理與圖7所示的下行情況的處理類似，即OLT發(fā)起倒換，啟動處于冷備份的光接收模塊，由該光接收模塊從環(huán)網(wǎng)的另一方向(順時針)接收各ONU的上行信號。另外，該情況下進行倒換時，也可以設(shè)置只倒換光接收模塊，而光口不改變，仍保持原接收方向(逆時針)接收上行信號。
無源“環(huán)帶樹”保護方法在上行方向，當(dāng)ONU分支光纖或/和ONU節(jié)點故障時的工作原理與圖8所示的下行情況的處理類似，即OLT判斷確定出故障點的位置位于ONU節(jié)點或支路光纖后，OLT不發(fā)起倒換。此時除了相應(yīng)的ONU無法正常工作、業(yè)務(wù)中斷外，其他的ONU均不受到任何影響。
需要說明的是，本發(fā)明的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在正常情況下，同側(cè)的光發(fā)送模塊和光接收模塊作為一組同時工作，即圖4中的TM0和RM0，或者TM1和RM1同時工作。但本發(fā)明對此并不加以限定，在實際中，也可設(shè)置在正常情況或發(fā)生故障時，兩側(cè)的光發(fā)送和接收模塊一起工作，比如TM0和RM1一起工作，或TM1和RM0一起工作。本發(fā)明對應(yīng)于同一側(cè)的光發(fā)送模塊和光發(fā)送模塊比如圖4中的TM0和RM0，可以集成在一起通過同一個光口與環(huán)網(wǎng)的光纖連接，在進行倒換時可以發(fā)送模塊和接收模塊一起與另一組發(fā)送和接收模塊進行整體倒換；并且同一側(cè)的光發(fā)送模塊和光接收模塊，也可以是分離的兩個獨立模塊分別通過兩個光口與環(huán)網(wǎng)的光纖連接，在進行倒換時可以在兩個發(fā)送模塊之間，或者兩個接收模塊之間單獨進行倒換。另外，上面舉例中都是光纖線路斷路時的情況，如果光纖線路只是部分損壞，造成信號傳輸質(zhì)量下降以至于影響正常通信，則也可以視為該光纖為斷路，采取與光纖斷路同樣的倒換保護處理；對于節(jié)點也是如此，也分為節(jié)點整個損壞導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不通，或者節(jié)點部分損壞，必要時都可以采取上述節(jié)點故障的保護方案處理。本發(fā)明無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的光纖線路可以為由單條光纖構(gòu)成的單線雙向線路，也可以是兩條光纖構(gòu)成的雙纖雙向線路，或者多條光纖構(gòu)成的多纖雙向線路，這里不作限定。
本發(fā)明無源“環(huán)帶樹”型組網(wǎng)的保護倒換系統(tǒng)能夠與接入網(wǎng)領(lǐng)域的光纜網(wǎng)布局充分匹配，與SDH/MSTP有源自愈環(huán)的本質(zhì)區(qū)別是該PON環(huán)網(wǎng)中任何ONU與OLT之間僅通過光分路器的信號耦合實現(xiàn)光信號的無源上、下路，ONU不參與環(huán)上業(yè)務(wù)的中繼。由于采用了上述的組網(wǎng)方案和倒換保護方法，可以通過光耦合器和光隔離器的配合保證該無源“環(huán)帶樹”保護方案在正常情況的業(yè)務(wù)運行和在環(huán)網(wǎng)鏈路單點故障、OLT模塊故障的情況下通過倒換保護實現(xiàn)業(yè)務(wù)的正常運行，在ONU節(jié)點故障和支路光纖故障的情況下，無需發(fā)起保護倒換。總之，本發(fā)明無源“環(huán)帶樹”保護方案通過對PON的主干光纜的環(huán)網(wǎng)保護使得網(wǎng)絡(luò)具有較高的生存性和可靠性，能夠為用戶提供較高QoS的電信級服務(wù)質(zhì)量的接入網(wǎng)絡(luò)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)保護倒換的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由OLT和無源交接節(jié)點通過光纖線路組成的環(huán)網(wǎng)，以及連接在無源交接節(jié)點上的ONU支路，其特征在于，所述OLT中設(shè)置有兩套光發(fā)送和光接收模塊，分別通過光口與環(huán)網(wǎng)光纖連接，用于環(huán)網(wǎng)兩個方向的光信號發(fā)送和接收；所述ONU支路上的ONU中設(shè)置有光發(fā)送接收模塊通過光口與所述ONU支路的光纖連接，用于光信號的發(fā)送和接收；所述無源交接節(jié)點中設(shè)置有2×2耦合器和2×N耦合器，2×2耦合器的一對端口1、3與所述環(huán)網(wǎng)連接，另一對端口2、4與2×N耦合器的端口5、6連接，2×N耦合器其余的N個端口用于與ONU支路連接，其中N大于等于連接在該無源交接節(jié)點上的ONU支路的數(shù)量；所述2×2耦合器用于從環(huán)網(wǎng)上分離一部分功率的下行光信號發(fā)送至所述2×N耦合器，2×N耦合器將該部分下行光信號按一定功率比例分別發(fā)送到所連的每個ONU支路；ONU支路發(fā)來的上行光信號通過2×N耦合器輸出至2×2耦合器，2×2耦合器將該上行光信號發(fā)送到環(huán)網(wǎng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述OLT和ONU的光發(fā)送模塊中設(shè)置有隔離器，用于阻止光信號反向進入光發(fā)送模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述ONU中的光發(fā)送接收模塊為一套。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)網(wǎng)為城域網(wǎng)中的接入主干光纜環(huán)，所述OLT設(shè)置于接入主干光纜環(huán)的分局接入機房中，所述無源交接節(jié)點為接入主干光纜環(huán)的光交接箱。
5.一種無源光網(wǎng)絡(luò)的保護倒換方法，所述的無源光網(wǎng)絡(luò)中包括有OLT和無源交接節(jié)點通過光纖連接而成的環(huán)網(wǎng)，以及連接在無源交接節(jié)點上的ONU支路，其特征在于，所述OLT中設(shè)置有兩套光發(fā)送和光接收模塊；該方法包括正常工作時，OLT中的光發(fā)送接收模塊只有一套處于工作狀態(tài)，處于工作狀態(tài)的光發(fā)送模塊發(fā)送下行光信號到環(huán)網(wǎng)光纖，下行光信號到達環(huán)網(wǎng)上的無源交接節(jié)點后，無源交接節(jié)點從中分離出一部分功率的光信號發(fā)送到與自身相連的ONU；ONU發(fā)送上行光信號到達無源交接節(jié)點，無源交接節(jié)點沿兩個方向?qū)⑸闲泄庑盘柊l(fā)送至環(huán)網(wǎng)光纖，傳輸?shù)絆LT后被處于工作狀態(tài)的光接收模塊接收；如果處于工作狀態(tài)的光發(fā)送模塊和/或光接收模塊出現(xiàn)故障，則倒換到另一個光發(fā)送和/或接收模塊；如果環(huán)網(wǎng)鏈路出現(xiàn)故障，則OLT中的兩套光發(fā)送接收模塊同時工作，兩個光發(fā)送模塊沿相反的兩個方向發(fā)送下行光信號到環(huán)網(wǎng)光纖，兩個光接收模塊分別接收來自兩個方向的上行光信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在處于工作狀態(tài)的光發(fā)送模塊或/和光接收模塊出現(xiàn)故障時，所述倒換過程為用另一套中的光發(fā)送模塊和/或光接收模塊替換當(dāng)前處于工作狀態(tài)的光發(fā)送模塊和/或光接收模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的倒換過程中同時改變光信號的發(fā)送和接收方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，如果環(huán)網(wǎng)鏈路出現(xiàn)故障且故障位置在OLT和處于工作狀態(tài)的光發(fā)送接收模塊相鄰的無源交接節(jié)點之間，則OLT中與該無源交接節(jié)點相連的光發(fā)送模塊和光接收模塊停止工作，倒換至另一個光發(fā)送模塊和光接收模塊處于工作狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或8所述的方法，其特征在于，所述光纖鏈路故障為環(huán)網(wǎng)的光纖線路故障，或環(huán)網(wǎng)的無源交接節(jié)點故障。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述光纖線路故障為光纖斷或光纖部分損壞；所述無源交接節(jié)點故障為整個節(jié)點損壞造成斷路，或節(jié)點部分損壞。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)保護倒換的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及保護倒換方法，包括由OLT和無源交接節(jié)點組成的環(huán)網(wǎng)，及連接在交接節(jié)點上的ONU支路；OLT中設(shè)置有兩套光發(fā)送接收模塊；交接節(jié)點中設(shè)置有2×2耦合器和2×N耦合器，2×2耦合器的一對端口1、3與所述環(huán)網(wǎng)連接，另一對端口2、4與2×N耦合器的端口5、6連接，2×N耦合器其余N個端口與ONU連接；正常工作時，OLT的光發(fā)送接收模塊只有一套工作，光發(fā)送模塊發(fā)送下行光信號到環(huán)網(wǎng)光纖，通過無源交接節(jié)點分離出一部分光信號到ONU；ONU發(fā)送的上行光信號通過交接節(jié)點發(fā)送到OLT光接收模塊；發(fā)生故障時，兩套光發(fā)送接收模塊進行倒換。本發(fā)明可與接入網(wǎng)領(lǐng)域的光纜網(wǎng)絡(luò)布局相匹配，并提高網(wǎng)絡(luò)的生存性。
文檔編號H04B1/74GK1848709SQ20051006435
公開日2006年10月18日 申請日期2005年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月14日
發(fā)明者付曉松, 孫曙和, 鄧羽, 劉冬, 趙曉蘊 申請人:北京格林威爾科技發(fā)展有限公司