本发明涉及光通信技术领域，尤其是一种光纤故障时传输业务的切换和保护装置及控制方法。
背景技术：
光纤网络技术为一种采用光纤来作为信号传输媒介的通讯技术，其可让不同的信息系统之间通过激光束来传输模拟或数字信号。由于激光束比电波具有更高的频率，因此其传输速度远大于传统的有线和无线式的通讯系统。根据工信部统计，2010~2015年间，光缆线路总长度的增速超过20%。与之相对应的是光缆网络的维护任务将更为繁重。
在传统的单纤双向传输的光纤网络中是利用一条光纤来做双向传输，当光纤断线或其它因素使得光功率过低时导致数据传输功能中断。此问题的一种解决方案是在光纤传输线路中配置主用信道和备用信道；其中主用信道初始设定为主用光纤线路，并于该主用光纤线路发生失效状况时，将光束传输路径切换至备用信道。为达到此功能，需要设计一种主用及备用信道切换控制系统，可用于光纤传输线路的主用通道失效时，将其光束传输路径改为切换至其备用通道。因此，切换控制系统的控制效率对光纤传输线路的效率有极其重要的影响。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种光纤故障时传输业务的切换和保护装置及控制方法。
本发明采用的技术方案如下：一种光纤故障时传输业务的切换和保护装置，包含主站设备和从站设备，主站设备包括主站微控制器、主站二选一光开关、主站合路器、主站分路器和主站光功率监测模块；从站设备包括从站微控制器、从站二选一光开关、从站分路器、从站合路器和从站光功率监测模块；所述主站二选一光开关的多路端连接下行主用光纤传输线路和下行备用光纤传输线路，下行主用光纤传输线路连接第一从站分路器，下行备用光纤传输线路连接第二从站分路器，所述第一从站分路器和第二从站分路器均连接从站合路器；
所述第一从站分路器和第二从站分路器分别连接第一从站光功率监测模块和第二从站光功率监测模块，用于监测下行主用光纤传输线路和下行备用光纤传输线路；
所述第一从站光功率监测模块和第二从站光功率监测模块与从站微控制器连接，所述从站微控制器与从站二选一光开关连接；
所述从站二选一光开关的多路端连接上行主用光纤传输线路和上行备用光纤传输线路，上行主用光纤传输线路连接第一主站分路器，上行备用光纤传输线路连接第二主站分路器，所述第一主站分路器和第二主站分路器均连接主站合路器；
所述第一主站分路器和第二主站分路器分别连接第一主站光功率监测模块和第二主站光功率监测模块，用于监测上行主用光纤传输线路和上行备用光纤传输线路；
所述第一主站光功率监测模块和第二主站光功率监测模块与主站微控制器连接，所述主站微控制器与主站二选一光开关连接。
进一步的，所述下行主用光纤传输线路包括采用主用光纤连接的第一波分复用电路，所述第一波分复用电路连接在主站二选一光开关和第一从站分路器之间；
所述下行备用光纤传输线路包括采用备用光纤连接的第二波分复用电路，所述第二波分复用电路连接在主站二选一光开关和第二从站分路器之间；
所述上行主用光纤传输线路包括采用主用光纤连接的第三波分复用电路，所述第三波分复用电路连接在从站二选一光开关和第一主站分路器之间；
所述上行备用光纤传输线路包括采用备用光纤连接的第四波分复用电路，所述第四波分复用电路连接在从站二选一光开关和第二主站分路器之间。
进一步的，主站设备还包括otdr模块和多选一光开关，所述主站微控制器控制otdr模块是否工作，所述otdr模块连接多选一光开关的公共端，所述多选一光开关的多路端分别连接第一波分复用电路、第二波分复用电路、第三波分复用电路和第四波分复用电路。
本发明还公开了一种光纤故障时传输业务的切换和保护的控制方法，其特征在于，包括以下过程：步骤1：主站微控制器通过主站光功率监测模块监测到上行主用光纤传输线路无光时（即发生故障），立即控制主站二选一光开关产生切换动作，将传输光纤通道从下行主用光纤传输线路切换至下行备用光纤传输线路；从站微控制器通过从站光功率监测模块监测到下行主用光纤传输线路无光时（即发生故障），立即控制从站二选一光开关产生切换动作，将传输光纤通道从上行主用光纤传输线路切换至上行备用光纤传输线路；步骤2：主站微控制器控制otdr模块产生测试动作，获取主用光纤传输线路的故障信息；步骤3：备用光纤传输线路工作的同时修复发生故障的主用光纤传输线路，修复的光纤传输线路变化为新的备用光纤线路，并重复步骤1-步骤3的控制方法。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明在下行传输线路和上行传输线路设置了下行主用光纤传输线路、下行备用光纤传输、上行主用光纤传输线路、上行备用光纤传输线路，使得下行传输线路和上行传输线路均具有一个正常情况下工作的主用传输路径以及一个主用传输路径故障情况下工作的备用传输路径，并采用光功率监测电路进行光纤故障监测，通过微控制器有效控制多选一光开关进行主用光纤传输线路和备用光纤传输的切换，提高光纤传输效率；
而且，光功率监测电路对线路故障监测迅速，并将故障信息快速地通过微控制器传递给多选一光开关，实现主用和备用传输线路的切换，使得本切换装置的切换时间主要取决于光开关切换时间，切换速度快，可达到10ms以下。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明光纤故障时传输业务的切换和保护装置的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本发明的光纤故障时传输业务的切换和保护装置，包含主站设备和从站设备，主站设备包括主站微控制器、主站二选一光开关、主站合路器、主站分路器和主站光功率监测模块；从站设备包括从站微控制器、从站二选一光开关、从站分路器、从站合路器和从站光功率监测模块。
其中所述主站二选一光开关的多路端连接下行主用光纤传输线路和下行备用光纤传输线路，下行主用光纤传输线路连接第一从站分路器，下行备用光纤传输线路连接第二从站分路器，所述第一从站分路器和第二从站分路器均连接从站合路器；该结构为主站和从站之间的下行传输线路，主站二选一光开关单端连接了传输设备，正常情况下主站二选一光开关接通下行主用光纤传输线路进行通信，当监测到上行主用光纤传输线路出现故障时，则主站二选一光开关切换，接通下行备用光纤传输线路进行通信，从站合路器端连接了传输设备，实现下行传输线路的通信。
所述第一从站分路器和第二从站分路器分别连接第一从站光功率监测模块和第二从站光功率监测模块，用于监测下行主用光纤传输线路和下行备用光纤传输线路；本实施例的光功率监测模块连接在对应光纤传输线路的分路器上，用于接收所在光纤传输过来的光信号，并监测光功率衰减量，并将衰减量传输给微控制器，监测所在光纤传输线路是否有光，即是否故障。例如，第一从站光功率监测模块监测到下行主用光纤传输线路出现传输故障无光时，而第二从站光功率监测模块监测到下行备用光纤传输线路有光时，则将该信息传输给从站微控制器，从站微控制器控制从站二选一光开关，接通上行备用光纤传输线路进行工作。
所述第一从站光功率监测模块和第二从站光功率监测模块与从站微控制器连接，所述从站微控制器与从站二选一光开关连接，所述从站二选一光开关具有两个多路端，所述从站二选一光开关的两个多路端分别连接上行主用光纤传输线路和上行备用光纤传输线路，用于控制接通上行主用光纤传输线路或者上行备用光纤传输线路；上行主用光纤传输线路连接第一主站分路器，上行备用光纤传输线路连接第二主站分路器，所述第一主站分路器和第二主站分路器均连接主站合路器。该结构为从站和主站之间的上行传输线路，从站二选一光开关单端连接了传输设备，正常情况下从站二选一光开关接通下行主用光纤传输线路进行通信，当从站微控制器监测到下行主用光纤传输线路无光（出现故障时），则控制从站二选一光开关切换，接通上行备用光纤传输线路进行通信，主站合路器端连接了传输设备，实现上行传输线路的通信。
所述第一主站分路器和第二主站分路器分别连接第一主站光功率监测模块和第二主站光功率监测模块，用于监测上行主用光纤传输线路和上行备用光纤传输线路；所述第一主站光功率监测模块和第二主站光功率监测模块与主站微控制器连接，所述主站微控制器与主站二选一光开关连接。例如，当第一主站光功率监测电路监测到上行主用光纤传输线路故障，则将该信息传输给主站微控制器，主站微控制器控制主站二选一光开关，接通下行备用光纤传输线路。
另一实施例中，所述下行主用光纤传输线路包括采用主用光纤连接的第一波分复用电路，所述第一波分复用电路连接在主站二选一光开关和第一从站分路器之间；
所述下行备用光纤传输线路、上行主用光纤传输线路以及上行备用光纤传输线路与下行主用光纤传输线路的具体包括结构类似；下行线路将通信信号从主站向从站传输，上行线路将通信信号从从站向主站传输，主用光纤和备用光纤也是相对概念，将正常使用的命名为主用光纤，正常使用的光纤出故障时使用的命名为备用光纤，实际上是相同的光纤线路。
另一实施例中，主站设备还包括otdr模块和多选一光开关，所述主站微控制器控制otdr模块是否工作，所述otdr模块连接多选一光开关的公共端，所述多选一光开关的多路端分别连接第一波分复用电路、第二波分复用电路、第三波分复用电路和第四波分复用电路；在工作过程中，比如主用光纤故障，下行备用光纤传输线路和上行备用光纤传输线路工作进行信号传输时，主站微控制器启动otdr模块，光开关接通并测试上行主用光纤传输线路和下行主用光纤传输线路，生成状态报告。
现在具体阐述主用光纤传输线路遇到故障时传输业务的切换和保护装置进行快速切换的工作原理：
光功率监测电路实时监测主用光纤传输线路的光功率，例如当第一主站光功率监测模块监测到上行主用光纤传输线路发生故障，将故障信号传输给主站微控制器，主站微控制器立即控制主站二选一开关切换，接通下行备用光纤传输线路；此时，下行备用光纤传输线路工作，下行主用光纤传输线路不工作；第一从站光功率监测模块监测到下行备用光纤传输线路有光，第二从站光功率检测模块监测到下行主用光纤传输线路无光；从站微控制器控制从站多选一光开关切换，接通上行备用光纤传输线路开始工作。所述切换装置快速有效地将工作光纤线路切换到备用光纤线路，主站或者从站内部光功率监测信号很快传输给光开关，切换装置的切换时间取决于多选一光开关切换的时间，可以达到10ms一下。主站微控制器控制otdr模块产生测试动作，获取主用光纤传输线路的故障信息。备用光纤传输线路工作的同时修复发生故障的主用光纤传输线路，修复的光纤传输线路变化为新的备用光纤线路，并重复上述的控制方法。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。