一种光路备份方法和装置与流程

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种光路备份方法和装置。

背景技术：

万物互联，催生了5g技术及其移动通信网络的发展，随着5g技术及标准的成熟，国家开展5g网络战略部署，5g已全面铺开建设。5g网络采用超密集组网、大规模多输入多输出系统(multiple-inputmultiple-output，mimo)、云网络等多项关键技术，与4g网络相比其技术特点及设备形态发生了较大变化，5g超密集组网带来大量站点建设，对站址、传输及干扰控制要求高；mimo技术使5g基站的架构发生演进，将射频拉远单元(remoteradiounit，rru)与天线一体化演进为有源天线处理单元(activeantennaunit，aau)，aau的设备重量重、体积大、功耗大、传输数据量大。5g网络的技术及设备特点，使其建设面临与以往2g/3g/4g等网络制式建设不同的要求，特别是面对多运营商，多种网络制式，网络系统复杂，5g网络相关配套建设成为建设的重点和难点。

c-ran(centralized,cooperative,cloudandclean-radioaccessnetwork)是一种“绿色节能”的无线接入网络构架，主要基于bbu集中放置，具有“集中化、协作化、云计算化”等特征，可有效解决5g网络建设中存在的建站难、建站成本高等问题与挑战，为节省网络建设成本、加快建设进度，越来越多的5g网络建设基于c-ran部署，c-ran建设将是5g时代移动网络建设的重要方式。与传统的分布式无线接入网(distributed-radioaccessnetwork，d-ran)无线网络组网方式相比，c-ran网络架构特点鲜明，(1)基带处理单元(buildingbasebandunit，bbu)集中化：bbu集中放置，通过站间协同技术减少干扰，提升容量，提供频谱效率；(2)bbu协作化：通过引入实时高速的内部互联架构，bbu基带池内的不同bbu之间可实现快速高效地交换调度信息、信道信息和用户数据，更好地实现跨bbu的协作。

5g的mimo技术带来了对前传带宽的要求高，对光纤资源需求大；现阶段，5g建设为节省机房站址资源，降本增效，c-ran建设是首选；5g技术的低时延高可靠性技术特点，5g网络对前传网络时延提出了更高要求，超低时延使小规模部署成为5gc-ran首选；5g技术的网络功能虚拟化(networkfunctionsvirtualization，nfv)、多无线接入技术(radioaccesstechnology，rat)资源协调等技术特点，5gc-ran部署要求基于虚拟化及云化架构。5g网络的技术特点使得5g网络建设面临传输资源受限，需要大量的光纤资源，而对于城区，大量建设管道、光缆，难度较大。

5g传输接口可以采用ecpri(enhancedcommonpublicradiointerface，ecpri)或通用公共无线电接口(commonpublicradiointerface，cpri)，ecpri较之cpri接口具有带来前传带宽的降低的特点，对光模块的带宽要求低，降低了光模块成本。为了节省光纤资源，解决5g网络建设的传输瓶颈，除了引进先进的ecpri等协议技术外，还可以采用多种前传解决方案，如：基于单芯双向的光纤直驱、基于彩光模块的无源波分复用(wavelengthdivisionmultiplexing，wdm)、基于wdm+光传送网(opticaltransportnetwork，otn)设备的有源wdm等方案。

具体的，各种方案特点各异，其中基于单芯双向的光纤直驱方案通过在rru和bbu侧更换单芯双向光模块，rru与bbu之间通过较少光纤即可满足数据传输要求，相比传统光纤直驱方案可以节省一半光纤需求，但方案对光纤的需求量仍然大，无法彻底解决光纤资源的问题；基于彩光模块的无源wdm或基于wdm+otn设备的有源wdm方案，采用wdm技术，将不同的传输电路采用用于形成彩光的不同的波长合路到一根光纤中传输，方案吸取了波分技术和光纤直驱方式的优点，aau和bbu均采用彩光光模块，通过光纤分别接入本地波分复用器，波分复用器和彩光模块负责完成多路合波和分波，波分复用器之间采用1根光纤连接单纤双向相连，大大节省光纤资源，部署成本低。采用wdm技术，集中了大量的bbu，管理的rru数量多，覆盖范围广，对传输的可靠性要求高，特别是接入网的主干和回程网的传输可靠性要求高，需要有相应的传输备份要求。

对于基于彩光模块的无源wdm或基于wdm+otn设备的有源wdm方案，由于该方案不具备自动光路备份功能，难以确保光路的可靠性，在需要光路备份功能的接入网主干传输应用中受限；为使方案具备用光路备份能力，通常的做法是增加一路与原光路一模一样的备份系统，这样需要多增加一套光路设备，大大增加了传输系统成本，同时，为实现自动光路无缝切换功能，还需增加一套光路备份控制系统，增加了系统的复杂度及成本。

技术实现要素：

本发明提供了一种光路备份方法和装置，以解决现有的5g网络传输方案特别是传输接入网方案存在对光纤的需求量大，导致光纤资源受限、光路可靠性受限这一问题。

一种光路备份方法，包括以下步骤：

步骤1，设立主用光路和备用光路，将所述主用光路或备用光路通过光路切换模块的切换开关连接到波分复用模块进行系统备份；

步骤2，初始化异常阈值和光路切换方式参数，并根据所述光路切换方式参数确定光路切换方式，所述异常阈值包括光功率值异常阈值和光功率异常累计时长阈值，所述光路切换方式包括自动模式和手动模式；

步骤3，监控模块采集和监测在用光路的光功率值，所述在用光路即通过切换开关与波分复用模块连接的主用光路或备用光路；

步骤4，所述监控模块将在用光路的光功率值与异常阈值进行比较，根据比较结果确定光功率值状态，再根据所述光功率值状态选择主用光路或备用光路作为系统数据传输的链路通道。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤2中光路切换方式包括自动模式，当所述光路切换方式为自动模式，所述步骤4包括：

步骤4-1，所述光路切换模块默认选择主用光路作为在用光路用于系统数据传输的链路通道；

步骤4-2，所述监控模块将在用光路的光功率值与异常阈值进行比较，获得比较结果：当所述比较结果为在用光路的光功率值大于或等于光功率异常阈值时，所述在用光路的光功率值状态为正常状态；当所述比较结果为在用光路的光功率值小于光功率异常阈值时，所述在用光路的光功率值状态为异常状态；

步骤4-3，若所述在用光路的光功率值为正常状态，则将用于累计所述在用光路的光功率值异常时长的计时器清零，并执行所述步骤2；若所述在用光路的光功率值状态为异常状态，则执行步骤4-4；

步骤4-4，启动用于累计所述在用光路的光功率值异常时长的计时器，并获得在用光路的光功率值的异常累计时长；

步骤4-5，若所述在用光路的光功率值的异常累计时长小于光功率异常累计时长阈值，则执行所述步骤2；

步骤4-6，若所述在用光路的光功率值的异常累计时长大于或等于光功率异常累计时长阈值，则判定所述在用光路发生故障，判断所述在用光路是主用光路还是备用光路；

若所述在用光路是主用光路，所述监控模块控制光路切换模块的切换开关启动光路切换，切换备用光路作为系统数据传输的链路通道，并向网管中心上报主用光路故障告警和光路切换告警，执行所述步骤2；

若所述在用光路是备用光路，则向所述网管中心上报备用光路故障告警，执行所述步骤2。

进一步地，在一种实现方式中，当所述光路切换方式为手动模式，所述步骤4包括：所述监控模块接收来自网管中心、维护终端或光路备份装置上的拨码开关下达的切换指令，根据所述切换指令切换所述备用光路或主用光路作为系统数据传输的链路通道。

进一步地，在一种实现方式中，当所述主用光路或备用光路发生故障并故障修复时，所述主用光路与备用光路切换方式复位为自动模式，并向网管中心上报故障修复告警。

进一步地，在一种实现方式中，一种光路备份装置，包括波分复用模块、光功率采集模块、光路切换模块、监控模块和电源模块；

所述波分复用模块分为合波器和分波器，用于对不同波长的光波进行合成或分离，所述波分复用模块支持不同光波数量的光波汇聚比，所述光波汇聚比为波分复用模块支持复用波长的最大数量；

所述光功率采集模块用于采集各个分波波长及合波波长的光功率，并将采集到的光功率转换成电信号传送给监控模块进行运算和处理；

所述光路切换模块用于根据切换指令进行主用光路与备用光路的实时切换；

所述监控模块用于对所述各个分波波长及合波波长的光功率进行电信号采集、运算、存储和处理，通过判断监测到的所述光功率值状态确定主用光路与备用光路是否故障；当任一光路出现故障时，向光路切换模块下达切换指令切换对进行系统备份的光路，并将光路故障告警及光路切换告警上报网管中心；

所述电源模块用于为光路备份装置的各个模块提供符合各个模块的元器件电压、电流及纹波要求的供电电源；

所述网管中心用于对光路备份装置进行远程参数查询、参数设置及设备管理操作，包括设置光路备份装置的系统参数、对主用光路与备用光路的告警状态和光路切换状态进行远程查询。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供一种光路备份方法和装置。其中方法包括：设立主用光路和备用光路，将主用光路或备用光路通过光路切换模块的切换开关连接到波分复用模块进行系统备份；初始化异常阈值和光路切换方式参数，并根据光路切换方式参数确定光路切换方式；监控模块采集和监测在用光路的光功率值，在用光路即通过切换开关与波分复用模块连接的主用光路或备用光路；监控模块将在用光路的光功率值与异常阈值进行比较，根据比较结果确定光功率值状态，再根据光功率值状态选择主用光路或备用光路作为系统数据传输的链路通道。

现有的5g网络传输方案特别是传输接入网方案存在对光纤的需求量大，导致光纤资源受限、光路可靠性受限这一问题。而采用前述方法或装置，在达到节省光纤资源目的的同时实现光路的备份及无缝切换，相对于现有技术，可以大幅提升5g网络传输接入网的可靠性、节省光纤资源、降低建设成本。

具体的，本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明的光路备份方法和装置支持传输装置之间采用一芯光纤实现单芯双向数据传输，大大节省光纤资源，各站点光路资源共享，成本低，施工简单；

(2)本发明采用主用光路或备用光路的光路备份方法，支持自动或手动切换方式，稳定性、可靠性高，解决了bbu集中等对光路可靠性要求高的问题；

(3)本发明采用主用光路或备用光路的智能光路备份方法，支持各分波波长和合波波长功率监测，对装置远程通信拓扑管理，实时化、智能化程度高，利于维护和管理；

(4)本发明采用的单芯光路代替传统的多芯光路解决方案，解决了现场光纤资源受限、光路布放受限等工程建设问题；

(5)本发明特别适用于光纤资源需求大光纤资源受限、站点光纤资源布放困难等需要bbu集中部署的场景，如：枢纽楼核心机房、机场、地铁、大型办公、商业区等bbu集中站点；可根据bbu集中数量考虑光路备份装置的光波汇聚比，实现一套光路备份装置同时支持接入更多台bbu，特别是多运营商机房共建共享场景，实现光纤资源融合共享，资源利用最大化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例部分提供的一种光路备份方法的工作流程示意图；

图2是本发明实施例部分提供的一种光路备份方法中故障修复的工作流程示意图；

图3是本发明实施例部分提供的一种光路备份装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

当前5g网络建设对传输特别是前传接入的要求高且基于c-ran建设模式是一种趋势，其传输特别是前传接入网建设面临诸多挑战，制约着5g网络的快速、低成本建设，为了节省光纤资源并保证光路的可靠性，研究一种光路备份方法和装置在达到节省光纤资源目的的同时实现光路的备份及无缝切换，可以大幅提升5g网络传输接入网的可靠性、节省光纤资源、降低建设成本。该方法和装置具有实现简单、使用方便、成本低以及稳定性高的优点，有效解决光纤资源受限、光路可靠性受限等问题。

具体应用中，本发明特别适用于光纤资源需求大、光纤资源受限、站点光纤资源布放困难等需要bbu集中部署的场景，如：枢纽楼核心机房、机场、地铁、大型办公、商业区等bbu集中站点；可根据bbu集中数量考虑光路备份装置的光波汇聚比，实现一套光路备份装置同时支持接入更多台bbu，特别是多运营商机房共建共享场景，实现光纤资源融合共享，资源利用最大化。

本发明旨在克服现有5g网络传输方案特别是传输接入网方案存在的缺点和不足，提供一种光路备份方法和装置，所述方法运行在光路备份装置上。参照图1，是本发明实施例部分提供的一种光路备份方法的工作流程示意图，本发明实施例所述的一种光路备份方法包括以下步骤：

步骤1，设立主用光路和备用光路，将所述主用光路或备用光路通过光路切换模块的切换开关连接到波分复用模块进行系统备份；本步骤中，在同一时间，所述切换开关只将波分复用模块与一路光路连通，即切换开关只将波分服用模块与主用光路或备用光路中的任一光路连通。本实施例中，默认的，波分复用模块与主用光路相连。

步骤2，初始化异常阈值和光路切换方式参数，并根据所述光路切换方式参数确定光路切换方式，所述异常阈值包括光功率值异常阈值和光功率异常累计时长阈值，所述光路切换方式包括自动模式和手动模式；本步骤中，所述光功率异常累计时长阈值即产生光功率值异常的累计时长阈值。所述异常阈值和光路切换方式参数由网管中心远程设置或现场操作维护终端本地预先设置并存储在装置的非易失性寄存器中。

初始化时，监控模块从本地非易失性寄存器中读取相应的参数值并对相应参数进行赋值，从而确定光路切换方式。本实施例设置光功率值异常阈值的范围为-12dbm～-5dbm，默认值为-10dbm、异常累计时长阈值15毫秒、主用光路与备用光路切换方式为自动方式。

步骤3，监控模块采集和监测在用光路的光功率值，所述在用光路即通过切换开关与波分复用模块连接的主用光路或备用光路；

步骤4，所述监控模块将在用光路的光功率值与异常阈值进行比较，根据比较结果确定光功率值状态，再根据所述光功率值状态选择主用光路或备用光路作为系统数据传输的链路通道。

本实施例所述的一种光路备份方法中，当所述光路切换方式为自动模式，所述步骤4包括：

步骤4-1，所述光路切换模块默认选择主用光路作为在用光路用于系统数据传输的链路通道；

步骤4-2，所述监控模块将在用光路的光功率值与异常阈值进行比较，获得比较结果：当所述比较结果为在用光路的光功率值大于或等于光功率异常阈值时，所述在用光路的光功率值状态为正常状态；当所述比较结果为在用光路的光功率值小于光功率异常阈值时，所述在用光路的光功率值状态为异常状态；

步骤4-3，若所述在用光路的光功率值为正常状态，则将用于累计所述在用光路的光功率值异常时长的计时器清零，并执行所述步骤2；若所述在用光路的光功率值状态为异常状态，则执行步骤4-4；

步骤4-4，启动用于累计所述在用光路的光功率值异常时长的计时器，并获得在用光路的光功率值的异常累计时长；

步骤4-5，若所述在用光路的光功率值的异常累计时长小于光功率异常累计时长阈值，则执行所述步骤2；本实施例中，该阈值可根据数据通信链路保证要求和避免误告警酌情取值。

步骤4-6，若所述在用光路的光功率值的异常累计时长大于或等于光功率异常累计时长阈值，则判定所述在用光路发生故障，判断所述在用光路是主用光路还是备用光路；

若所述在用光路是主用光路，所述监控模块控制光路切换模块的切换开关启动光路切换，切换备用光路作为系统数据传输的链路通道，并向网管中心上报主用光路故障告警和光路切换告警，执行所述步骤2；

具体的，本步骤中，监控模块通过监测光功率值状态来判断是否需要进行备份切换。

若所述在用光路是备用光路，则向所述网管中心上报备用光路故障告警，执行所述步骤2。具体的，本实施例中，当在用光路是备用光路，在告警并上报后回到步骤2，此时，在用光路仍为备用光路，还是针对备用光路进行故障判断，备用光路仍然告警，但不需要重复上报，即相当于停止了切换备份的功能，并等待人工修复。

本实施例所述的一种光路备份方法中，当所述光路切换方式为手动模式，所述步骤4包括：所述监控模块接收来自网管中心、维护终端或光路备份装置上的拨码开关下达的切换指令，根据所述切换指令切换所述备用光路或主用光路作为系统数据传输的链路通道。

本实施例所述的一种光路备份方法中，当所述主用光路或备用光路发生故障并故障修复时，所述主用光路与备用光路切换方式复位为自动模式，并向网管中心上报故障修复告警。本实施例中，具体的，当所述主用光路或备用光路发生故障，由现场维护人员到现场对故障进行修复，并通过现场操作维护终端触发相应光路故障修复指令时，所述主用光路与备用光路切换方式复位为自动模式，并向网管中心上报故障修复告警。

如图2所示，是本发明实施例部分提供的一种光路备份方法中故障修复的工作流程示意图，包括以下步骤：

首先，当发生光路故障告警，即主用光路或备用光路发生故障时，和光路切换告警并且故障修复时，现场维护人员通过现场操作维护终端触发光路备份装置故障修复指令，光路备份装置触发故障修复模式，光路切换方式复位为自动方式，并上报故障修复告警，在用光路切换为默认的主用光路；

然后，光路备份装置开启自动方式下的后续步骤。

如图3所示，在本实施例所述的一种光路备份方法的基础上，本发明实施例还提供一种光路备份装置，包括波分复用模块、光功率采集模块、光路切换模块、监控模块和电源模块；

所述波分复用模块分为合波器和分波器，用于对不同波长的光波进行合成或分离，所述波分复用模块支持不同光波数量的光波汇聚比，所述光波汇聚比为波分复用模块支持复用波长的最大数量。本实施例中，所述合波器和分波器分别置于光纤的两端，在发送端通过合波器将一系列载有信息的不同波长的光信号合成成一束光信号，在单光纤中传输，在接收端通过分波器将一束光信号分开成不同波长的光信号，实现在一根光纤上同时传输多路信号的目的，波分复用模块支持复用波长的最大数量称为光波汇聚比，波分复用模块支持不同光波数量的光波汇聚比，以应对不同的应用需要。

所述光功率采集模块用于采集各个分波波长及合波波长的光功率，并将采集到的光功率转换成电信号传送给监控模块进行运算和处理；具体的，所述波分复用模块为无源波分复用模块或有源波分复用模块；所述光功率采集模块采集到的光功率包括光收功率和光发功率。

所述光路切换模块用于根据切换指令进行主用光路与备用光路的实时切换；所述光路切换模块包括光路切换控制器和光开关。具体的，本实施例中，光路切换模块主要由光开关和光开关控制器构成，用于完成对主用光路、备用光路进行实时切换的动作。光路切换模块根据监控模块下发的切换指令，控制光开关实现主用光路、备用光路的切换；光开关的输入端与波分复用模块相连，光开关的输出端分别与主用光路、备用光路相连；光路切换模块由电源模块负责提供稳定电源供电。

所述监控模块用于对所述各个分波波长及合波波长的光功率进行电信号采集、运算、存储和处理，通过判断监测到的所述光功率值状态确定主用光路与备用光路是否故障；当任一光路出现故障时，向光路切换模块下达切换指令切换对进行系统备份的光路，并将光路故障告警及光路切换告警上报网管中心；本实施例中，所述监控模块可以配置以太网模块或者无线调制解调器将光路故障告警及光路切换告警远程上报网管中心。

所述电源模块用于为光路备份装置的各个模块提供符合各个模块的元器件电压、电流及纹波要求的供电电源；具体的，本实施例中，本装置中需要供电的模块包括光功率采集模块、光路切换模块、监控模块。

所述网管中心用于对光路备份装置进行远程参数查询、参数设置及设备管理操作，包括设置光路备份装置的系统参数、对主用光路与备用光路的告警状态和光路切换状态进行远程查询。

具体的，本实施例中，现场操作维护终端，用于在设备现场对装置进行本地参数查询、参数设置操作及向设备下达主用光路、备用光路切换指令，通过以太网或usb或rs232/rs485串口与装置的监控模块现场连接，除完成与网管中心相同的参数查询、参数设置功能外，还可以对监控模块现场控制进行主用光路、备用光路本地手动切换。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供一种光路备份方法和装置。其中方法包括：设立主用光路和备用光路，将主用光路或备用光路通过光路切换模块的切换开关连接到波分复用模块进行系统备份；初始化异常阈值和光路切换方式参数，并根据光路切换方式参数确定光路切换方式；监控模块采集和监测在用光路的光功率值，在用光路即通过切换开关与波分复用模块连接的主用光路或备用光路；监控模块将在用光路的光功率值与异常阈值进行比较，根据比较结果确定光功率值状态，再根据光功率值状态选择主用光路或备用光路作为系统数据传输的链路通道。

现有的5g网络传输方案特别是传输接入网方案存在对光纤的需求量大，导致光纤资源受限、光路可靠性受限这一问题。而采用前述方法或装置，在达到节省光纤资源目的的同时实现光路的备份及无缝切换，相对于现有技术，可以大幅提升5g网络传输接入网的可靠性、节省光纤资源、降低建设成本。

具体的，本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明的光路备份方法和装置支持传输装置之间采用一芯光纤实现单芯双向数据传输，大大节省光纤资源，各站点光路资源共享，成本低，施工简单；

(2)本发明采用主用光路或备用光路的光路备份方法，支持自动或手动切换方式，稳定性、可靠性高，解决了bbu集中等对光路可靠性要求高的问题；

(3)本发明采用主用光路或备用光路的智能光路备份方法，支持各分波波长和合波波长功率监测，对装置远程通信拓扑管理，实时化、智能化程度高，利于维护和管理；

(4)本发明采用的单芯光路代替传统的多芯光路解决方案，解决了现场光纤资源受限、光路布放受限等工程建设问题；

(5)本发明特别适用于光纤资源需求大光纤资源受限、站点光纤资源布放困难等需要bbu集中部署的场景，如：枢纽楼核心机房、机场、地铁、大型办公、商业区等bbu集中站点；可根据bbu集中数量考虑光路备份装置的光波汇聚比，实现一套光路备份装置同时支持接入更多台bbu，特别是多运营商机房共建共享场景，实现光纤资源融合共享，资源利用最大化。

具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的一种光路备份方法和装置的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：rom)或随机存储记忆体(英文：randomaccessmemory，简称：ram)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。