专利名称：动态光线路同步切换保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种动态光线路同步切换保护装置，适用于光纤通信中缆(多光纤)对缆(多光纤)或光纤对光纤的1∶1自动线路保护系统。
背景技术：
有线网络通讯要求能为其用户提供可靠的不间断的服务，其可用性要求能达到99.999％，甚至更高。因此，网络生存能力成为影响网络设计与构建的重要因素，而光路层的保护与恢复对于整个网络的生存能力有着重大的影响。
目前，在光纤干线、重要支线传输系统中通常采用1+1、1∶1线路保护方式。图6是一种现有1∶1主备用光通路自动保护结构示意图，Tx1/Rx1、Tx2/Rx2分别为两端局间的主通路回路和备用通路回路，50、50a分别为可切换主通路、备用通路的光切换装置，当检测到主通路回路Tx1/Rx1发生故障时，终端控制系统60接收到故障信号后，通过另外架设的通讯线路61向两个光切换装置50、50a发送同步切换命令，切换到Tx2/Rx2备用通路回路。此方式，由于需要额外架设一组不同于光纤线路的通讯线路以及设置终端控制系统，实施比较困难，且成本昂贵。
另外，在CN1402446A提出的自动光通路同步切换装置中，当检测到主通路Tx1/Rx1回路发生故障时，能自动完成到备用Tx2/Rx2回路的同步切换，但存在如下不足一是主通路Tx1、Rx1中任一通路发生故障，都必须完全切换到备用通路Tx2/Rx2回路，即使另一主通路正常；二是未能对备用光纤通路状态进行实时监控，从而不能保证保护系统的有效性和可靠性。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服上述技术存在的问题和不足，而提供一种动态光线路同步切换保护装置。此装置可实时监控各光通路状态，利用一组光切换开关，在主通路之一或者两通路同时出现故障时，两端局同步切换到相应的备用通路，避免了额外的终端控制系统及其额外架设通讯线路，提高了保护系统的工作效率。同时采用结构简单的内置光发射器、内置光接收器，既能实现最快速的光通路切换操作，又能实时对备用通路进行监控，保证了光切换的可靠性。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是，该装置包括至少一组光切换开关，每个光切换开关有四个光端口，具有平行和交叉连接两种功能，各光切换开关的光端口分别与装置外端局发射机、接收机以及主、备用光纤通路部分相连接；一个内置光发射器，在装置内连接光切换开关的一个光端口，由控制单元控制，发送具有一定含义的指定信号；一个内置光接收器，在装置内连接光切换开关的一个光端口，由控制单元控制，接收具有一定含义的指定信号；一组集成功率分配和探测功能的光功率检测单元，其输入端连接需要监控的光通路，输出端连接至相应的光切换开关，其检测信号输入到控制单元；一个控制单元，分别连接光切换开关、内置光发射器、内置光接收器、光功率检测单元，可控制所有光切换开关，接收、处理所有功率信息，驱动对应的状态显示，以及实现外部通信功能。
本实用新型进一步在控制单元的输出端可分别连接一个状态显示区和一个通信区，状态显示区，用以实时显示各光通路工作状态信息，通信区的控制接口既可以实现本装置的手动操作，又可以连接至局域网、广域网实现本装置的远程控制。
该装置内设一同步切换机制，其具体步骤包括(1)内置光发射器可以周期性的发送三种以上指令信号，内置接收器则可以接收如上指令信号并传送于控制单元识别；(2)指令信号通常包括光通路正常、异常，备用线路可用、不可用，以及要求倒换的信息，也可附加任何额外的指令信息；(3)主用光通路无光或弱光时，本方发送告警信息或切换命令，对方接收后两个端局同时自动告警或自动切换到备用线路；(4)切换到备用光通路后，进行主用光通路状态监控，主用光通路恢复正常后，则可以选择返回主通路或继续工作于备用光通路。
本装置具有一个控制单元，其作用包括内置光接收器、光功率检测单元输出信号的处理，光切换开关的驱动和监控，内置光发射器的驱动及其信息加载，完成相应的逻辑和判断，并将对应的动作传递于光切换开关和内置光发射器。
本装置中所述的光功率检测单元中可以采用光纤耦合器或镀膜滤波片实现光功率分配。
采用本实用新型的上述方案，控制单元实时监控主、备用光通路的信息传送状态，若任一光通路发生故障即时发出告警信号，配合内置光发射器、内置光接收器，所述的控制单元控制与该通路连接的光切换开关，使两个光切换开关同步切换到备用光通路上，因此，本实用新型具有不仅能够实现光纤通路的自动、快速、同步切换保护，而且可以实时监控主、备用光通路的状态的优点。
图1是一种动态光线路同步切换保护装置的具体结构图。
图2是一个光切换开关的功能示意图。
图3a、图3b、图3c、图3d分别为本实用新型涉及的一种实际操作示意图。
图4a、图4b分别为本实用新型涉及的另一种实际操作示意图。
图5a、图5b、图5c、图5d分别为本实用新型涉及的另一种实际操作示意图。
图6是一种现有1∶1主备用光通路自动保护结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方式
和工作原理图1是本实用新型所涉及的动态光线路同步切换保护装置的具体结构图，包括至少一组光切换开关111、112，光切换开关111分别连接至主、备发射通路、内置光接收器131以及光发射机，光切换开关112分别连接至主、备接收通路、内置光发射器132以及光接收机，111和112的切换由所连接的控制单元14控制；一个内置光接收器131，连接至控制单元14和连接至光切换开关111；一个内置光发射器132，连接至控制单元14和连接至光切换开关112；一组集成功率分配和探测功能的光功率检测单元121、122，123，连接到所要监控的特定光通路、获取部分光信号，并将探测、放大、转换处理后的信号输入到所连接的控制单元14；一个控制单元14，连接控制两个光切换开关111、112，连接至内置光接收器131、内置发射器132，连接光功率检测单元121、122、123的输出端；一个状态显示区151，连接所述的控制单元14的输出端；一个通信区152，实现外部强制选择、切换等功能，并可以连接至局域网、广域网实现本装置的远程控制。
图2是一个光切换开关的功能示意图，其特征在于，存在两个光路连接状态平行连接1-3、2-4，交叉连接1-4、2-3。
图3a、图3b、图3c、图3d分别为本实用新型涉及的一种实际操作示意图。
本实用新型涉及的一种实际操作示意图，其中Tx1/Rx1为主通路回路，Tx2、Rx2分别为Tx1、Rx1的备用通路，同步切换保护装置10放置于端局A和Tx1/Rx1/Tx2/Rx2之间，10a放置于Tx1/Rx1/Tx2/Rx2和端局B之间，同步切换保护装置10、10a各使用两个2×2光开关111、112、111a、112a。
为了实际操作上的安全需要，同步切换保护装置10、10a可设置为主从或从主关系，主机装置可任意选择通路，从机只能跟随或有限选择通路。
本实际操作结构通常存在自动和手动工作模式，每种模式又可分单向独立和双向同步工作方式。
在自动工作模式下单向独立工作实现下面分三种光通路故障情况，结合上述光线路同步切换保护装置说明其动作过程参考图3a所示，当主通路回路Tx1/Rx1正常运行时，Tx1/Rx1通过同步切换保护装置10、10a在端局A、B之间传送信号，10、10a中的第一、第二光开关111、112、111a、112a会切换到平行连接状态，以使端局A、B能够以主通路回路作为信号传送的介质，同时，测试信号通过10、10a的控制单元14、14a所控制的内置光发射器132、132a、内置光接收器131、131a在备用通路Tx2、Rx2上传送，测试信号通常包含对方工作模式和告警信息，若10的内置光接收器131接收不到测试信号，备用通路Tx2告警，若10a的内置光接收器131a接收不到测试信号，备用通路Rx2告警。
故障一参考图3b所示，若主通路回路中的发射通路Tx1发生故障，所述的同步切换保护装置10a的光功率检测单元121a检测到故障并传送至控制单元14a，如10a为主机装置，在确认同步切换保护装置10中内置光发射器132发送过来的测试信号表明Tx1的备用通路Tx2有效、10中发射通路不告警情况下，132a即时通过备用通路Tx2向10发送切换命令，10接到命令后实现其发送端光切换，10a则根据光功率检测单元121a、122a的光功率大小，完成跟随光切换。如10a为从机装置，内置光发射器132a即时通过备用通路Tx2发送Tx1告警信号，10的内置光接收器131接收到132a的发送信号后，即确认了备用通路Tx2的有效性，在10中发射通路不告警情况下，立即完成发送端的光切换，之后10a根据光功率检测单元121a、122a的光功率大小，完成跟随光切换。至此，实现了两端局A、B之间主通路Tx1到备用通路Tx2的同步切换，此后，测试信号进入主通路Tx1，实时监控主通路Tx1的状态。
故障二参考图3c所示，若主通路回路中的接收通路Rx1发生故障，所述的同步切换保护装置10的光功率检测单元121检测到故障并传送至控制单元14，如10为主机装置，在确认同步切换保护装置10a中内置光发射器132a发送过来的测试信号表明Rx1的备用通路Rx2有效、10a中发射通路不告警情况下，132即时通过备用通路Rx2向10a发送切换命令，10a接收到命令后实现其发送端光切换，光切换装置10则根据光功率检测单元121、122的光功率大小，完成跟随光切换。如10为从机装置，内置光发射器132即时通过备用通路Rx2发送Rx1告警信号，10a的内置光接收器131a接收到132的发送信号后，即确认了备用通路Rx2的有效性，在10a中发射通路不告警情况下，立即完成发送端的开关切换，之后10根据光功率检测单元121、122的光功率大小，完成跟随光切换。至此，实现了两端局A、B之间接收方向主通路Rx1到备用通路Rx2的同步切换，测试信号则进入主通路Rx1，实时监控Rx1的状态。
故障三参考图3d所示，若主通路回路中的发射/接收通路Tx1/Rx1同时发生故障，所述的同步切换保护装置10、10a的光功率检测单元121、121a即时检测到故障并传送至控制单元14、14a，如10为主机装置，在确认10a中内置光发射器132a发送过来的测试信号表明Rx1的备用通路Rx2有效、10a中发射通路不告警情况下，132即时通过备用通路Rx2向10a发送切换命令，10a接收到命令后实现其发送端光切换，同时，从机装置10a中的132a通过备用通路Tx2向10发送Tx1告警信号，10的内置光接收器131接收到132a的发送信号后，10完成发送端的开关切换，10、10a根据光功率检测单元121、122、121a、122a的光功率大小，完成相应的跟随光切换。如10a为主机装置，在确认10中内置光发射器132发送过来的测试信号表明Tx1的备用通路Tx2有效、10中发射通路不告警情况下，132a即时通过备用通路Tx2向10发送切换命令，10接收到命令后实现其发送端光切换，同时，从机装置10中的132通过备用通路Rx2向10a发送Rx1告警信号，10a的内置光接收器131a接收到132的发送信号后，10a完成发送端的开关切换，10、10a根据光功率检测单元121、122、121a、122a的光功率大小，完成相应的跟随光切换。至此，实现了两端局A、B之间主通路回路Tx1/Rx1到备用通路Tx2/Rx2的同步切换，同时，指令信号通过同步切换保护装置10、10a的控制单元14、14a所控制的内置光发射器132、132a、内置接收器131、131a在主通路Tx1和Rx1上传送，以实时检测备用通路Tx1、Rx1的有效状态。
在上述的三种光通路故障情况下，光线路同步切换保护装置的自动切换存在两种工作模式自动切换返回模式和自动切换不返回模式。同步切换保护装置10、10a工作于备用光通路时，其相应的主通路回路的工作状态仍被实时监控，若相应的主通路回路恢复正常时，自动切换返回工作模式下，10、10a将把工作通路同步切换回主通路回路；自动切换不返回工作模式下，10、10a的工作通路仍锁定在备用光纤通路回路上。
双向同步工作实现下面仍分三种光通路故障情况，结合上述光线路同步切换保护装置说明其动作过程参考图4a所示，当主通路回路Tx1/Rx1正常运行时，Tx1/Rx1通过同步切换保护装置10、10a在端局A、B之间传送信号，10、10a中的第一、第二光开关111、112、111a、112a会切换到平行连接状态，以使端局A、B能够以主通路回路作为信号传送的介质，同时，测试信号通过10、10a的控制单元14、14a所控制的内置光发射器132、132a、内置光接收器131、131a在备用通路Tx2、Rx2上传送，测试信号通常包含对方工作模式和告警信息，若10的内置光接收器131接收不到测试信号，备用通路Tx2告警，若10a的内置光接收器131a接收不到测试信号，备用通路Rx2告警。
故障一参考图4b所示，若主通路回路中的发射通路Tx1发生故障，所述的同步切换保护装置10a的光功率检测单元121a即时检测到故障并传送至控制单元14a，如10a为主机装置，在确认10中内置光发射器132发送过来的测试信号表明备用通路Tx2/Rx2有效、10中发射通路不告警情况下，132a即时通过备用通路Tx2向10发送切换命令，10接收到命令后实现其发送端光切换，10a根据光功率检测单元121a、122a的光功率大小，完成跟随光切换，10a的发送端同步完成开关切换，相应的同步切换保护装置10根据光功率检测单元121、122的光功率大小，完成跟随光切换。如10a为从机装置，内置光发射器132a即时通过备用通路Tx2发送Tx1告警信号，10的内置光接收器131接收到132a的发送信号后(即确认了备用通路Tx2的有效性)，在10中发射通路不告警情况下，10立即完成发送端的开关切换，之后10a根据光功率检测单元121a、122a的光功率大小，完成跟随光切换，同时10a的发送端同步完成开关切换，相应的同步切换保护装置10根据光功率检测单元121、122的光功率大小，完成跟随光切换。至此，实现了两端局A、B之间主通路回路Tx1/Rx1到备用通路Tx2/Rx2的同步切换，同时，指令信号通过同步切换保护装置10、10a的控制单元14、14a所控制的内置光发射器132、132a、内置接收器131、131a在主通路Tx1和Rx1上传送，以实时监控备用通路Tx1、Rx1的有效状态。
故障二参考图4b所示，若主通路回路中的接收通路Rx1发生故障，所述的同步切换保护装置10的光功率检测单元121即时检测到故障并传送至控制单元14，如10为主机装置，在确认10a中内置光发射器132a发送过来的测试信号表明备用通路Tx2/Rx2有效、10a中发射通路不告警情况下，132即时通过备用通路Rx2向10a发送切换命令，10a接收到命令后实现其发送端光切换，10根据光功率检测单元121、122的光功率大小，完成跟随光切换，同时10的发送端同步完成开关切换，相应的10a根据光功率检测单元121a、122a的光功率大小，完成跟随光切换。如10为从机装置，内置光发射器132即时通过备用通路Rx2发送Rx1告警信号，10a的内置光接收器131a接收到132的发送信号后(即确认了备用通路Rx2的有效性)，在10a中发射通路不告警情况下，10a立即完成发送端的开关切换，之后10根据光功率检测单元121、122的光功率大小，完成跟随光切换，同时10的发送端同步完成开关切换，相应的10a根据光功率检测单元121a、122a的光功率大小，完成跟随光切换。至此，实现了两端局A、B之间主通路回路Tx1/Rx1到备用通路Tx2/Rx2的同步切换，同时，指令信号通过同步切换保护装置10、10a的控制单元14、14a所控制的内置光发射器132、132a、内置接收器131、131a在主通路Tx1和Rx1上传送，以实时监控备用通路Tx1、Rx1的有效状态。
故障三参考图4b所示，若主通路回路中的发射/接收通路Tx1/Rx1同时发生故障，所述的同步切换保护装置10、10a的光功率检测单元121、121a即时检测到故障并传送至控制单元14、14a，如10为主机装置，在确认10a中内置光发射器132a发送过来的测试信号表明备用通路Tx2/Rx2有效、10a中发射通路不告警情况下，132即时通过备用通路Rx2向10a发送切换命令，10a完成发送端的开关切换，同时，从机装置10a中的132a通过备用通路Tx2向10发送Tx1告警信号，10的内置光接收器131接收到132a的发送信号后，10完成发送端的开关切换，10、10a根据光功率检测单元121、122、121a、122a的光功率大小，完成相应的跟随光切换。如10a为主机装置，在确认10中内置光发射器132发送过来的测试信号表明Tx1的备用通路Tx2有效、10中发射通路不告警情况下，132a即时通过备用通路Tx2向10发送切换命令，10完成发送端的开关切换，同时，从机装置10中的132通过备用通路Rx2向10a发送Rx1告警信号，10a的内置光接收器131a接收到132的发送信号后，10a完成发送端的开关切换，10、10a根据光功率检测单元121、122、121a、122a的光功率大小，完成相应的跟随光切换。至此，实现了两端局A、B之间主通路回路Tx1/Rx1到备用通路Tx2/Rx2的同步切换，同时，指令信号通过同步切换保护装置10、10a的控制单元14、14a所控制的内置光发射器132、132a、内置接收器131、131a在主通路Tx1和Rx1上传送，以实时监控备用通路Tx1、Rx1的有效状态。
在上述的三种光通路故障情况下，光线路同步切换保护装置的自动切换存在两种工作模式自动切换返回模式和自动切换不返回模式。同步切换保护装置10、10a工作于备用光通路时，其相应的主通路回路的工作状态仍被实时监控，若相应的主通路回路恢复正常时，自动切换返回工作模式下，10、10a将把工作通路同步切换回主通路回路；自动切换不返回工作模式下，10、10a的工作通路仍锁定在备用光纤通路回路上。
在手动工作模式下只有工作于主机模式下的光线路同步切换保护装置10(或10a)，才能进入手动工作模式，此时同步切换保护装置10(或10a)将忽略任何来自于从机装置10a(或10)的指令信号，同时本装置可以发送指令信号给从机装置10a(或10)，控制从机装置发送端开关切换和接收端跟随切换。
图5a、图5b、图5c、图5d分别为本实用新型涉及的另一种实际操作示意图。其特点是端局A、B之间的传送信号分为一级和二级，一级信号占有主通路回路，二级信号占有备用通路回路，下面仍然分三种光通路故障状态，结合上述光线路同步切换保护装置说明其动作过程故障一参考图5b所示，若主通路回路中的发射通路Tx1发生故障，所述的同步切换保护装置10a的光功率检测单元121a即时检测到故障并传送至控制单元14a，14a通过光功率检测单元122a确认备用通路Tx2有效后，光切换开关112a、111a同时实施光切换，当同步切换保护装置10的光功率检测单元121检测不到一级信号后，参考图5d所示，控制单元14控制光切换开关111、112同时实施光切换，至此，实现了两端局A、B之间主通路回路Tx1/Rx1到备用通路回路Tx2/Rx2的同步切换。
故障二参考图5c所示，若主通路回路中的接收通路Rx1发生故障，所述的同步切换保护装置10的光功率检测单元121即时检测到故障并传送至控制单元14，14通过光功率检测单元122确认备用通路Rx2有效后，光切换开关112、111同时实施光切换，当同步切换保护装置10a的光功率检测单元121检测不到一级信号后，参考图5d所示，控制单元14a控制光切换开关111a、112a同时实施光切换，至此，实现了两端局A、B之间主通路回路Tx1/Rx1到备用通路回路Tx2/Rx2的同步切换。
故障三参考图5d所示，若主通路回路中的发射/接收通路Tx1/Rx1同时发生故障，所述的同步切换保护装置10的光功率检测单元121即时检测到故障并传送至控制单元14，14通过光功率检测单元122确认备用通路Rx2有效后，光切换开关112、111同时实施光切换，同时同步切换保护装置10a也实现光切换开关111a、112a同时光切换，至此，实现了两端局A、B之间主通路回路Tx1/Rx1到备用通路回路Tx2/Rx2的同步切换。
在上述的三种光通路故障情况下，光线路同步切换保护装置的自动切换存在两种工作模式自动切换返回模式和自动切换不返回模式。同步切换保护装置10、10a工作于备用光通路时，其相应的主通路回路的工作状态仍被实时监控，若相应的主通路回路恢复正常时，自动切换返回工作模式下，10、10a将把工作通路同步切换回主通路回路；自动切换不返回工作模式下，10、10a的工作通路仍锁定在备用光纤通路回路上。
由以上三种实际操作可知，本实用新型不需要额外架设通讯线路以及设置终端控制系统，就能完成两端光切换开关111、112、111a、112a同步切换功能，并且备用光纤通路得以实时监控，保证了自动同步切换保护装置的有效性；本实用新型的另一优点是，无论主通路回路中任一发射或接收通路发生故障或是两通路同时发生故障，都能通过本实用新型自动同步切换到相应的备用通路上。
同时，本实用新型使用范围不局限于两组主、备用通路回路，只要结合多对2×2光切换开关即可实现光缆(多光纤)对光缆的自动保护。
综上所述，本实用新型优点在于既能适用于光纤通信中光缆(多光纤)对光缆(多光纤)、又能适用于光纤对光纤的自动线路保护系统；作为主、备用光通路自动同步切换保护装置，不仅避免了手工切换的麻烦，而且不需要额外架设终端控制系统及其通信线路，就可以实现完全自动同步切换的功能；作为主、备用光通路自动同步切换保护装置，即可实现单一光通路的同步切换保护，又可以实现通路回路的同步切换保护，并且能够实时检测主、备用光通路的有效状态，保证保护系统的有效性和可靠性。
权利要求1.应用在光传输网的重要干线、支线中实现动态光线路同步切换的保护装置，包括光功率检测单元、控制单元、光切换开关、内置光发射器、内置光接收器，其特征在于该装置包括至少一组光切换开关，各光切换开关的光端口分别与装置外端局发射机、接收机以及主、备用光纤通路部分相连接；每个光切换开关有四个光端口，具有平行和交叉连接两种功能；一个内置光发射器，连接光切换开关和控制单元；一个内置光接收器，连接光切换开关和控制单元；一组集成功率分配和探测功能的光功率检测单元，其输入端连接至主、备接收通路，输出端连接至相应的光切换开关，其检测信号输入到控制单元；一个控制单元，分别连接光切换开关、内置光发射器、内置光接收器、光功率检测单元。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于光切换开关(111)各光端口分别连接至主、备发射通路光纤、端局发射机以及内置光接收器(131)；光切换开关(112)分别连接至光功率检测单元(121、122)的输出光端口以及端局光接收机、内置光发射器(132)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于在控制单元的输出端可分别连接一个状态显示区和通信区。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的光功率检测单元中可以采用光纤耦合器或镀膜滤波片实现光功率分配。
专利摘要本实用新型涉及一种动态光线路同步切换保护装置，主要利用光切换开关为端局的光发射机、接收机和光纤的主、备通路提供选择性连接，通过一组光功率检测单元、内置光发射器、光接收器对光纤各通路的状态进行实时监控，当检测当前光纤通路工作状态正常时，则上述光切换开关锁定该通路；当检测出现光功率异常如无光或弱光达到某一设定阈值时，光切换装置将两端局同步切换连接到其备用通路，达到自动同步切换保护的目的。本实用新型作为主、备用光通路自动同步切换保护装置，即可实现单一光通路的同步切换保护，又可以实现通路回路的同步切换保护，并且能够实时检测主、备用光通路的有效状态，保证保护系统的有效性和可靠性。
文档编号H04B10/12GK2641926SQ0325476
公开日2004年9月15日 申请日期2003年7月9日 优先权日2003年7月9日
发明者肖清明, 胡强高, 张宇烨, 吕增海, 谭曼, 许远忠 申请人:武汉光迅科技有限责任公司