专利名称：以太网e1双向环网系统的制作方法
技术领域：
本发明属于通信网络技术，尤其涉及一种具备OAM功能的基于El网桥(连 接以太网和E1)的双向环路自愈网络系统。二、 背景技术现有的E1传输有星状、链状和环状组网方式。星状组网系统构成简单，但 是传输资源利用率低；链状组网克服每个节点独占传输信道的缺点，实现整条链 路共享传输资源，但是也存在着生存性差的缺点。现在已经存在的环状组网系统 (申请号:200610020385.3公开号:CN1812364)继承了链状组网共享传输资源的 优点，但是利用交换设备的生成树算法STP检测、控制环路状态存在反应时间 长、信息少的缺陷，没有故障自诊断能力、不能定位故障点；依然存在系统布置 和维护困难、运行成本高的缺陷，后期的使用维护成本高。在提供保障服务质量的网络中，OAM功能尤为重要。传统的SDH/SONET 和ATM中都定义了相应的OAM功會g，然而现有的以太网E1传输中，却没有采 用OAM功能，这使得以太网系统中，特别是环状控制环路中的故障诊断和维护 能力缺乏，仍然要采用传统方式进行处理。三、 发明内容基于此，本发明的目的在于提供一种集成OAM功能的高可靠性以太网El 双向环网系统，以弥补现有技术中El环网可靠性不高、维护困难、应用成本高 的问题。本发明是这样实现的一种以太网El双向环网系统，其包括一个主节点和至少一个从节点。所有节点之间的线路端口连接组成双向环网，其特征在于，对于每个节点，具有基于 双向El网桥的环保护模块及双向传输电缆。环保护模块的构成为以太网数据 交换单元、以太网传输单元、两路El网桥转换单元、0AM控制单元。所述的以 太网传输单元、El网桥转换单元可以通过以太网数据交换单元完成信息交换、 传输，0AM控制单元也可以通过E1网桥转换单元收发OAM信令数据。环保护模 块有两个E1线路端口 (E1W和E1E)和一个以上的以太网支路端口 (FE)。两个 El线路端口各接一侧的电缆(每侧收/发共两根电缆)，为了描述方便我们将其 分为西(West)向E1 (简称为E1W)线路、东(East)向El (简称E1E)线路端 口。以太网支路端口供给用户上、下传以太网数据，与用户以太网设备的端口用 网线对接。环保护模块的作用将以太网支路数据包交叉、转换进东或西向线路上去， 或从东或西侧线路端口收的线路信号中转换出以太网数据包并依据MAC进行交 换；达到东/西侧线路数据互通、东/西侧线路数据进出以太网支路端口 (用户数 据上、下传)的目的。所述的环保护模块为2M环保护模块。当然在其它的方式或应用中也可以采 用例如德等其它容量的环保护模块。所述的E1网桥转换单元包括E1线路端口、 El防雷电路、El变压器、协议 转换芯片，按顺序相连。协议转换芯片还与以太网数据交换单元相连。所述的以太网传输单元包括以太网支路端口、防雷电路、以太网变压器，按 顺序相连。以太网数据交换单元直接与以太网变压器相连。所述的以太网传输单元包括至少一个以太网支路端口，这些以太网支路端口 之间可以完成数据交换，这些以太网接口一起作为本地数据接入口 (LAN)。所述的El网桥转换单元完成相邻节点的互联，两路E1线路分别与东西侧相 邻节点连接形成环网系统。节点数据可以通过El网桥转换单元发送到相邻节点， 并再通过此节点传输到下一节点，逐个节点透传直至目的节点。所述以太网数据交换单元完成El网桥单元、以太网接口所有端口之间的数 据交换，达到各个节点的L緒数据交互的目的。所有节点组成一个互通的WAN。所述的0AM控制单元通过El线路收发0AM信令，分析系统工作状态，控制 模块动作和状态转换。这种以太网El双向环网系统的基于系统本身OAM信息的APS(Auto Protect Switch)保护，采用以下步骤A) 主节点(Master)发送OAM信令检测从东西两个方向上环形网络环路，OAM信令以环状通路传送，使主节点本身的一个E1线路接口 处于数据转发状态(working),另一个El线路接口处于数据丢弃 状态(disabled)。主节点把环形的以太网通路切断为以自身为起点 和终点的链状以太网数据通道。B) 当所述系统中发生故障，中断点两侧的2M环保护模块的El线路接口变为数据丢弃状态(disabled),主节点(Master)则把两侧的El 线路接口都转变为数据转发状态(working),系统转变为以中断点 两侧为两个端点的链状以太网数据通道，通过传输通路上的OAM 信令，中断点的告警信息和位置信息收集到OAM管理台上。C) 当故障排除时，OAM信令反应出线路的改变，所有节点依据信令信息做出动作；主节点一个线路接口 working,另一个disabled,从节点线路接口全部working。 在本发明中，主节点设备和(至少一个)从节点设备之间的E1线路端口两 两连接成双向环路组网，通过主节点设备发送的OAM信令检测环形网络，通过 OAM信令分析通信连接状态并控制El线路接口的working、 disabled状态变化， 起到APS双向保护、断点自愈的作用，从而保证以太网数据在E1环形网络中正 常传送。环网内的每个节点都具有以太网数据交换功能，对外提供多路以太网数 据接口， 2路E1接口、多路以太网口之间都能进行数据交换，从而实现节点的 本地以太网(LAN)数据通过该双向E1环交换到别的节点上面，进而实现各个 节点的以太网互通形成一个广域网。环路上任何光路或电路上的中断都会致使OAM信令的传输发生改变，节点 设备依据OAM信令的变化形成逻辑断口、变成两条链路工作，任何单点故障都 不会影响通信业务。并且新的OAM传输链路反映到新的网络拓扑图中，指示出 故障点并能通过OAM网管台告警。系统不光具备自愈保护功能、还具备故障告 警和分析能力。系统同时也具备在链路组网状态下平稳工作的能力，OAM信息能够反应链状连接的节点的位置关系，通过记录分析位置的变化和线路告警信 息，找出故障点位置。只需依据故障诊断和分析结果作相应的修复即可恢复到环 路正常工作状态，给维护工作带来很大便利。总之，具备OAM(操作Operation、管理Administration、维护Maintenance) 功能的以太网E1双向环网系统，继承并发扬了现有环状组网优点，且所有节点 设备间有信息交互，对节点设备提供诊断和远程控制能力；不光大大提高了网络 生存能力(包括故障影响范围控制和故障保护反应时间)，还可以提供丰富的系 统自诊断内容。在故障发生后，人工干预的过程中能够大大降低操作难度，减少 人力、时间投入。OAM功能在公众电信网中十分重要，它可以简化网络操作， 检验网络性能和降低网络运行成本。四
图1是本发明所实施的2M环保护模块电路结构图，图2是本发明所实施的以太网El双向环网构成图，图3是本发明所实施的以太网El双向环网保护动作原理图，图4是本发明所实施的系统OAM信令通信原理图，图5是本发明所实施的OAM信令转变为APS状态示意图。五、 实施例下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明如图1所示，2M环保护模块中包含以太网传输单元11、两路E1网桥转换 单元12、以太网数据交换单元13、 0AM控制单元14。所述的以太网传输单元ll 与两路El网桥转换单元12之间可以进行数据交互、转换和转发；从而实现多个 以太网支路(FE)接口和两路E1线路的任意相互通信。数据可以从一路E1网桥 转换单元12直接转发给另外一路El网桥转发单元12，完成数据透传；也可以 完成FE接口与这两路E1端口的双向转发，实现远程数据通信。网桥转换单元12由协议转换(硬件专用芯片)121完成El接口到以太网Mil 接口的数据双向自动转换。支持El接口上的成帧(n*64k)方式，可以实现对 El传输以太网数据的带宽分配；使用PCM31方式时，时隙0被系统占用，其中的Sa bit用于传送0AM信令(如图4)，时隙1 31则可以用来传送用户数据。 另外还包括El变压器122和防雷电路123。以太网数据交换单元13是一个多端口的以太网二层交换芯片。它负责所有 的以太网(业务)数据的路径选择、转发工作。整个以太网El双向环网系统的 核心就是以太网数据交换单元13，网桥转换单元12则是完成以太网数据交换单 元13的FE接口向El网络的延伸。0AM控制单元14控制着网桥转换单元12和以太网数据交换单元13，能够从 两路网桥转换单元12接收和发送0AM信令，实现运行、管理信息的交互。图2所示，本实施例包括一个主节点a和3个从节点b、 c、 d。1、 对于监控系统来说，传输链路为一个环形起始于监控中心a的2M环保护模 块接入设备的E1W端口，传输路径为模块a+a_ElW+b—ElE+模块 b^b—ElW+c—E1E^模块c+c—ElW+d—E1E^模块d">d_ElW^a—E1E，终止于a 的2M环保护模块接入设备的E1E端口；在基站侧，传输设备需要提供两组 El电接口 (每组E1包含收发两个方向)与2M环保护模块的E1线路接口对 接；2M环保护模块通过内部处理将这两组El连接起来，实现环路连通；在 监控中心，每一个环也需要两组E1接口与接入设备相连，这样才可保证实现 2M环的保护功能。2、 对于传输网络来说，实际上不是"环"的概念，而是"链"的概念；只需要 为每两个相邻的站点之间开通一个2M链路即可，以上图为例，需要开通4路 2M 链路a—ElW^+b—E1E 、 b_ElW《+c_ElE 、 c—ElW《~>d_ElE 、 d—ElW4"+a_ElE;在每个节点，这些链路是没有直接连接的，而是通过2M环 保护模块透传连接到一起；对于这4路2M链路，为节省资源，可以使用光环 路中的同一 "时隙"编号的2M;以上图为例，假设该光环路为155M，包含 63个2M链路，那么这4段链路可以使用同一编号的2M，如都使用#1号2M 链路。3、 在每个节点，传输设备需要提供两组El端口与2M环保护模块相连(包含2 收2发共4个连接端子)；在监控中心，针对每一个环，传输设备同样需要提 供两组El端口与接入设备相连(包含2收2发共4个连接端子)。4、所有节点用户的以太网设备接入到2M环保护模块的以太网支路端口上，相当 于处于同一个以太网连接的局域网内。2M环保护模块相当于3个端口的以太 网交换机，El线路接口等同于以太网网线的延伸。如图2、 3是该系统所实施以太E1双向环网的通信自愈原理图，1. 正常运行时，所有模块经由传输组成一个以太网环路；位于监控中心的模块 此时主动关闭一个方向上的E1接口 (disabled),另外一个E1端口正常收发 数据(working),环路被斩断为以关闭的E1 口为两个起点的链路。如图3， 正常时，监控中心右边的ElE口关闭(disabled)，变为链路a《+b《+c《今d2. 传输(光或El)发生故障时，位于监控中心的模块的2个方向都直通工作(working),故障点两边的El端口都停止收发以太网数据(disabled);环 路断裂为以故障点为两个起点的链路。如图3，节点c与节点d之间传输中 断，变为链路d《->a《^b《+c3. 当2M环保护模块发生故障时，主节点模块的2个方向都直通工作(working); 环路断裂为以故障模块两边为两个起点的链路。如图2中，若节点b故障造 成数据无法透传，则变为链路c《+d《+a4. 主节点模块(a点)能够收集到以上这些链路的变换，并通过网管程序告警。 网络维护人员可以依据网管程序记录的的环路断点，迅速定位故障原因。系 统为网络维护节省大量的人力和时间。如图4是本发明所实施的OAM信令通信原理图。 1.如图中包括一个主节点Master a和3个从节点Slave b、 Slave c、 Slave d。 主节点Master a的2M保护环模块发送检测信令从西向口发送环路检测命 令(looptest West to East),在东向口接收到；从东向口发送环路检测命 令(looptest East to West),在西向口接收到。在每个从节点处都把接收 从一个El线路接收到的0AM信令转发到另外一个El线路上，同时附加自身 信息。Master a的E1W发送lo叩test W to E命令让Slave b的E1E接收到， Slave b在信令中附加自身信息后从自己的E1W再发送出去，依次传送直至Master a的E1E端口接收到并分析信令内容，另一方向同理。Master a通过 0AM检测信令获取到所有Slave点的运行状态信息和网络位置信息。2. Master a处配置一台0AM网管台，负责读取Master a的2M保护环模块获取 到的Slave节点信息；0AM网管台对从节点信息进行分析、综合得到网络运 行状态，能够以图文方式展现出来；网络运行状态写入数据库中，以备査用。3. 0AM网管台连接到Master a的2M保护环模块，并能透过这个模块的0AM信 令发送命令给从节点模块，从节点模块依据接收到的0AM网管台命令执行动 作，从而实现远程控制功能。如图5是本发明所实施的0AM信令转变为APS状态示意图。1. 如图5中包括一个主节点Master a和3个从节点Slave b、 Slave c、 Slave d， Slave c与Slave d之间的传输中断。主节点Master a的2M保护环模块 发送检测信令从西向口发送环路检测命令(looptest W to E);从东向口 发送环路检测命令(looptest E to W)，中途有中断点而不能到达另外一个 方向；Slave c的E1E线路接口接收到looptest信令后并转发到E1W线路接 口上，同时Slave c发现自己的E1W端口出现故障，状态转变为disabled, 并从E1E发送loopbreak信令；使得Master a接收到loopbreak信令并把两 个E1线路接口状态都转为working。同理，中断点另外一侧的Slave d也是 一样的。2. 所有Slave节点在透传looptest或loopbreak信令时附加自身信息，Master 节点接收到looptest或loopbreak信令并从中收集到Slave节点信息。0AM 网管台收集到环路发生改变并给出告警和分析结果，大大提高环路诊断的自 动化，降低维护成本。
权利要求
1、一种以太网E1双向环网系统，其包括一个主节点和至少一个从节点，所有节点之间的线路端口连接组成双向环网，其特征在于，对于每个节点，具有基于双向E1网桥的环保护模块及双向传输电缆；环保护模块的构成为以太网数据交换单元、以太网传输单元、两路E1网桥转换单元、OAM控制单元；所述的以太网传输单元、E1网桥转换单元通过以太网数据交换单元完成信息交换、传输，OAM控制单元通过E1网桥转换单元收发OAM信令数据，环保护模块有两个E1线路端口和一个以上的以太网支路端口，两个E1线路端口各接一侧的电缆。
2、 如权利要求1所述的以太网El双向环网系统，其特征在于所述的环保护 模块为2M环保护模块。
3、 如权利要求1所述的以太网El双向环网系统，其特征在于所述的El网 桥转换单元包括E1线路端口、 El防雷电路、El变压器、协议转换芯片，按顺序 相连，协议转换芯片还与以太网数据交换单元相连。
4、 如权利要求1所述的以太网El双向环网系统，其特征在于所述的以太网 传输单元包括以太网支路端口、防雷电路、以太网变压器，按顺序相连，以太网 数据交换单元直接与以太网变压器相连。
5、 如权利要求1所述的以太网El双向环网系统，其特征在于所述的以太网 传输单元包括至少一个以太网支路端口，这些以太网支路端口之间可以完成数据交换，这些以太网接口一起作为本地数据接入口 (LAN)。
6、 如权利要求1所述的以太网El双向环网系统，其特征在于所述的El网 桥转换单元完成相邻节点的互联，两路E1线路分别与东西侧相邻节点连接形成 环网系统，节点数据可以通过E1网桥转换单元发送到相邻节点，并再通过此节 点传输到下一节点，逐个节点透传直至目的节点。
7、 如权利要求1所述的以太网El双向环网系统，其特征在于所述以太网数 据交换单元完成E1网桥单元、以太网接口所有端口之间的数据交换，达到各个 节点的LAN数据交互的目的，所有节点组成一个互通的WAN。
8、 如权利要求1所述的以太网El双向环网系统，其特征在于所述的0AM控 制单元通过E1线路收发0AM信令，分析系统工作状态，控制模块动作和状态转 换。
全文摘要
本发明是一种以太网E1双向环网系统，其包括一个主节点和至少一个从节点。所有节点之间的线路端口连接组成双向环网，对于每个节点，具有基于双向E1网桥的环保护模块及双向传输电缆。环保护模块的构成为以太网数据交换单元、以太网传输单元、两路E1网桥转换单元、OAM控制单元。具备OAM功能的以太网E1双向环网系统，继承并发扬了现有环状组网优点，且所有节点设备间有信息交互，对节点设备提供诊断和远程控制能力；不光大大提高了网络生存能力，还可以提供丰富的系统自诊断内容。
文档编号H04L12/42GK101404605SQ20081021752
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月4日 优先权日2008年11月4日
发明者刘永新, 张雪林, 徐俊兵, 彬 林, 翟卫东, 彪 覃, 旭 路 申请人:深圳中兴力维技术有限公司