专利名称：链形组网光纤传输网络的通信链路保护方法
技术领域：
本发明涉及一种网络通信链路的保护方法，特别是涉及一种采用链形组网方式的光传输网络的通信链路保护方法。
随着现代数字通信技术和光传输技术的飞速发展，以光纤传输为主的综合业务接入网正在获得越来越广泛的应用。其中，采用链形组网方式的光纤接入网由于其成本和适应远距离传输等特点，更在诸如铁路等许多系统中得到越来越广泛的应用。在该通信网络中，一般采用主备链路的方法对重要的通信链路进行保护。参见
图1(a)所示，在采用主备链路保护机制的系统中，两个相临的通信节点之间一般保留了一条或多条备用链路(图中虚线所示)，当主用链路(图中实线所示)中断时，通信节点自动将主用链路上的业务(双箭头直线所示)平滑转移到备用链路上，参见图1(b)所示，以确保重要通信链路传输的可靠性。
当通信节点数目较少、节点之间的距离较短时，上述主备方式可以提供稳定可靠的保护机制。国际电信联盟(ITU)规定的交换机(LE)和接入网(AN)之间的V5.2接口，对通信通道的保护，也主要是采用主备方式。但当通信节点数目较多，节点之间距离较长的时候，采用主备方式对通信链路进行保护，却带来了一些难以解决的问题。
以铁路专网为例，由于其网络结构比较特殊，一般采用链形组网，上级模块和下级模块之间在地理上分布较散，链形网的长度可达几百公里，乃至上千公里，因此，传输一般采用光传输系统。各下级模块光纤网络单元(ONU)的2M E1统一来自铁路沿线铺设的光纤传输通道，E1发生中断的原因，最有可能是光传输设备故障或光纤物理损伤。由于ONU的主、备链路都在同一条光纤上，那么当主用链路(图中实线所示)中断的时候，备用链路(图中虚线所示)也可能一起中断，从而备用链路不能起到保护作用，参见图2(a)所示。由图2(b)可以看出，如果ONU B和ONU C之间的光纤中断，那么不仅造成链形网络ONU B之后的所有ONU与上级模块光纤线路终端(OLT)间的通信中断，而且ONU B和ONU C之间的通信也同时中断，这种情况下，ONU B和ONU C之间的备用E1，亦无法发挥保护作用。
上述问题究其原因就在于，在链形组网的铁路专网中，ONU之间通过光传输系统通信，主、备E1都在同一条光纤之上，因此，备用E1的可靠性等级与主用E1相同，而且，主用E1中断的时候，备用E1也极有可能是同时中断。
因此，在以主备工作方式对通信链路进行保护的系统中，要解决上述问题，必须提高备用链路的可靠性，比如1、独立于现有的光传输系统，另外铺设备用光纤，备用链路通过备用光纤传输，避免主备链路在同一条光纤或同一个通信管道内。2、备用链路通过其它可靠性更高的传输方式。但是，上面这两种方式，都会导致网络的投资成本大大增加，实际应用价值不高。
有鉴于此，本发明的目的就在于提供链形组网方式的光传输网络中一种新型的通信链路保护方法，其可充分利用现有设备、不增加投资成本，简单、方便地解决以光纤传输为主的综合业务接入网中投资成本和系统可靠性之间的矛盾。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种链形组网光纤传输网络的通信链路保护方法，其特征在于该方法包含以下步骤按照链形网的东西走向确定入向通信链路和出向通信链路，光纤网络单元(ONU)的通信链路至少具有入主用链路、入备用链路和出主用链路、出备用链路四种，其中，起始端光纤网络单元无入主用链路，末端光纤网络单元无出主用链路；将起始端光纤网络单元的入备用链路和末端光纤网络单元的出备用链路分别引出，并通过一长距离通信通道建立互连；将光纤网络单元(ONU)之间的出备用链路和入备用链路通过传输线互相连接，在光纤网络单元(ONU)内部建立入备用链路和出备用链路的固定连接，再结合所述的起始端光纤网络单元的入备用链路和末端光纤网络单元的出备用链路之间的长距离通信通道，从而组成一个备用链路的环路；通过光纤网络单元(ONU)内部的保护切换及所述的备用链路环路，实现对光纤网络单元(ONU)之间任何一条主用链路的保护。
根据上述技术方案，所述的光纤网络单元(ONU)内部建立的入备用链路和出备用链路的固定连接是在网片上通过半永久连接的方式实现的。
根据上述技术方案，所述的光纤网络单元(ONU)内部的保护切换包含以下步骤当第一光纤网络单元(ONU B)和第二光纤网络单元(ONU C)发生中断时，第一光纤网络单元(ONU B)的出主用链路通过一保护切换单元的切换控制，内部连接到该第一光纤网络单元(ONU B)的出备用链路；第二光纤网络单元(ONU C)的入主用链路通过一保护切换单元的切换控制，内部连接到该第二光纤网络单元(ONU C)的入备用链路。
所述的保护切换单元可以通过现场可编程门阵列(FPGA)实现根据上述技术方案，所述的长距离通信通道可以通过卫星通信链路实现，也可以通过光传输干线等方式实现。
由于以上技术方案，在链形组网方式的光传输系统中，通过一长距离通信通道、各光纤网络单元内部、外部建立的连接，从而组成了一个备用链路的保护环路。当传输线路中任何一点发生中断时，由中断处两端的光纤网络单元内部分别作主用链路到备用链路的保护切换，藉由上述的备用链路的保护环路迂回传输，实现了对链形网光传输系统中的任何一条主用链路的保护。
采用本发明方法，除了起始端ONU和末端ONU各占用一条其它传输方式的通信链路之外，无需添加任何设备，也无需埋设备用光纤，直接利用接入网现有的光传输系统，就可以组成备用链路保护环，对链形网上任何两个相临ONU之间的主用链路进行保护，可以确保在光纤全部中断的情况下，ONU之间的业务不发生中断。所述的其它传输方式的通信链路，例如，可以是光传输干线、卫星通信链路等，亦皆为现有传输系统，因此本发明确为一种投资少、实现简单的通信链路保护方法。
下面结合附图及具体实施例对本发明再做进一步详细的说明。
图1为一般的通信链路保护方法。
图2为铁路专网的组网方式示意图。
图3为本发明实施例铁路专网中的备用E1保护环示意图。
图4为本发明实施例铁路专网中，通过备用E1保护环实现对ONU间主用E1保护的示意图。
图5为本发明实施例保护切换单元(FPGA)的保护切换电路示意图。
在一具体应用实例铁路专网中，为了保证整个系统的可靠性，在中心调度局，一般都具有卫星通信通道，以保证在意外情况下，如铁路沿线通信中断时，中心调度局之间的通信不会中断。因此，参照图3所示，将本发明应用到这一具体实例中，即在铁路专网的组网设计中，只要在其链形网的起始端ONU和末端ONU各引出一条E1，并且通过中心调度局的卫星通信通道(图中点线所示)互连，就可以结合ONU之间的备用E1，组成一个备用E1的保护环路，称为E1保护环。利用E1保护环，就可以实现对ONU之间任何一条主用E1的保护功能。图中以实线表示主用E1，以虚线区别主用E1表示备用E1。
在E1保护环中，长距离的卫星通信通道是关键，必须保证这条通信通道的可靠安全，在实际组网中，也可以考虑采用其它高可靠性的通信方式，实现起始端ONU和末端ONU之间的2M E1互连。
按照链形组网的东西走向，定义入向E1(由西向东接入ONU)和出向E1(由西向东引出ONU)。对于每个ONU而言，ONU之间的E1链路有四种入主用E1、入备用E1、出主用E1和出备用E1。其中，起始端ONU无入主用E1，末端ONU无出主用E1。除起始端ONU的入备用E1和末端ONU的出备用E1是卫星链路外，其余的ONU间备用E1都通过现有的光传输系统传输，可以和主用E1共用一条光纤。
ONU之间的出备用E1和入备用E1通过传输系统互相连接，组成一个备用E1的环路，在ONU内部，入备用E1和出备用E1通过半永久连接的方式实现互连。
参见图4所示，假设ONU B和ONU C之间的光纤全部中断时，ONU B的出主用E1通过FPGA的控制切换，内部连接到ONU B的出备用E1；ONU C的入备用E1通过FPGA的控制切换，内部连接到ONU C的入主用E1。
通过上面两步的控制切换动作，ONU B的出主用E1，经由E1保护环，迂回连接到ONU C的入主用E1，从而保证了在光纤全部中断的情况下，仍然为ONUB和ONU C之间提供了一条可靠的E1链路，而且主用E1的逻辑连接关系不变，确保了ONU B和ONU C之间主用E1上的重要业务不发生中断。
上述的控制切换功能，由ONU内部的现场可编程门阵列(FPGAFieldProgrammable Gate Arrays)的控制逻辑实现，做ONU的出入主备用E1之间的保护切换，通过内部的切换及外部的E1保护环，实现E1的传输保护。
FPGA能够将大量逻辑功能集成于一个单片IC中，具有结构灵活、可靠性高、开发工具先进、开发费用低廉等优点。在实现E1保护切换的FPGA中，二选一数据选择器是基本单元。二选一数据选择器在两个数字输入信号中，可以由控制信号决定输出哪个信号。如果在FPGA中要实现两路E1的保护切换，那么需要两个数据选择器。逻辑电路图参见图5所示。
每路E1信号包括收、发两端。适合远距离传送的E1信号，在本地转换为PCM信道(HW信号)进行处理。其中PUHW1表示1#E1的上行HW信号，对应1#E1的接收端。
PDHW1表示1#E1的下行HW信号，对应1#E1的发送端。
PUHW2表示2#E1的上行HW信号，对应2#E1的接收端。
PDHW2表示2#E1的下行HW信号，对应2#E1的发送端。
UHW1表示网片上1#E1对应的上行HW。
DHW1表示网片上1#E1对应的下行HW。
UHW2表示网片上2#E1对应的上行HW。
DHW2表示网片上2#E1对应的下行HW。
S1第一个数据选择器的控制信号。
S2第二个数据选择器的控制信号。
第一个数据选择器的输入信号为1#E1的上行HW信号PEUHW1，和网片送给2#E1的下行HW信号PDHW2。输出信号为1#E1上行HW信号对应的网片上行HW信号UHW1。
第二个数据选择器的输入信号为2#E1的上行HW信号PEUHW2，和网片送给1#E1的下行HW信号PDHW1。输出信号为2#E1上行HW信号对应的网片上行HW信号UHW2。
正常时S1、S2为‘0’(低电平)，PUHW1和UHW1直通，PUHW2和UHW2直通，这种情况下仅相当于增大了两路E1上行HW到网片的传输延时，需要注意的是根据所选器件确定最大允许延时。
在FPGA保护切换时，S0、S1为‘1’(高电平)，此时PUHW1被PDHW2替换，PDHW2和UHW1连通，相当于2#E1的下行HW(发送端)与1#E1的上行HW(接收端)互连；同时PUHW2被PDHW1替换，PDHW1和UHW2连通，相当于1#E1的下行HW(发送端)与2#E1的上行HW(接收端)互连。此时，1#E1和2#E1的收发端交叉连接，在FPGA内实现了两路E1的保护切换。
如果1#E1为主用链路，2#E1为备用链路，那么保护切换后，原来1#E1承载的业务，被转移到2#E1上，2#E1再通过网片预连接的备用E1保护环，将原来1#E1上的业务，切换到E1保护环上，实现了主用E1业务的安全切换。
在铁路专网中，采用E1保护环方式对ONU之间的E1进行保护，是一种投资少、实现简单的E1保护方法。除了起始端ONU和末端ONU各占用一条其它传输方式的E1链路之外，无需添加任何设备，也无需埋设备用光纤，直接利用接入网现有的光传输系统，就可以组成E1保护环，对链形网上任何两个相临ONU之间的主用E1进行保护，可以确保在光纤全部中断的情况下，ONU之间的业务不发生中断。
本发明方法并不局限于铁路专网，但凡链形组网的光传输系统，皆可采用本发明方法，以充分利用现有设备、不增加投资成本，简单、方便地解决光纤传输网中投资成本和系统可靠性之间的矛盾。
权利要求
1.一种链形组网光纤传输网络的通信链路保护方法，其特征在于该方法包含以下步骤按照链形网的东西走向确定入向通信链路和出向通信链路，光纤网络单元(ONU)的通信链路至少具有入主用链路、入备用链路和出主用链路、出备用链路四种，其中，起始端光纤网络单元无入主用链路，末端光纤网络单元无出主用链路；将起始端光纤网络单元的入备用链路和末端光纤网络单元的出备用链路分别引出，并通过一长距离通信通道建立互连；将光纤网络单元(ONU)之间的出备用链路和入备用链路通过传输线互相连接，并在光纤网络单元(ONU)内部建立入备用链路和出备用链路的固定连接，再结合所述的起始端光纤网络单元的入备用链路和末端光纤网络单元的出备用链路之间的长距离通信通道，从而组成一个备用链路的环路；通过光纤网络单元(ONU)内部的保护切换及所述的备用链路环路，实现对光纤网络单元(ONU)之间任何一条主用链路的保护。
2.根据权利要求1所述的链形组网光纤传输网络的通信链路保护方法，其特征在于所述的光纤网络单元(ONU)内部建立的入备用链路和出备用链路的固定连接是在网片上通过半永久连接的方式实现的。
3.根据权利要求1所述的链形组网光纤传输网络的通信链路保护方法，其特征在于所述的光纤网络单元(ONU)内部的保护切换包含以下步骤当第一光纤网络单元(ONU B)和第二光纤网络单元(ONU C)发生中断时，第一光纤网络单元(ONU B)的出主用链路通过一保护切换单元的切换控制，内部连接到该第一光纤网络单元(ONU B)的出备用链路；第二光纤网络单元(ONU C)的入主用链路通过一保护切换单元的切换控制，内部连接到该第二光纤网络单元(ONU C)的入备用链路。
4.根据权利要求3所述的链形组网光纤传输网络的通信链路保护方法，其特征在于所述的保护切换单元可以通过现场可编程门阵列(FPGA)实现
5.根据权利要求1所述的链形组网光纤传输网络的通信链路保护方法，其特征在于所述的长距离通信通道可以通过卫星通信链路实现。
6.根据权利要求1所述的链形组网光纤传输网络的通信链路保护方法，其特征在于所述的长距离通信通道可以通过光传输干线实现。
全文摘要
本发明公开了一种链形组网光纤传输网络的通信链路保护方法:将起始端光纤网络单元(ONU)的入备用链路和末端光纤网络单元的出备用链路分别引出,并通过一长距离通信通道建立互连;将光纤网络单元之间的出备用链路和入备用链路通过传输线互相连接,并在其内部建立入备用链路和出备用链路的固定连接,再结合长距离通信通道,组成一个备用链路的环路;通过光纤网络单元内部的保护切换及所述的备用链路环路,实现对光纤网络单元之间任何一条主用链路的保护。
文档编号H04B10/12GK1274210SQ99107339
公开日2000年11月22日 申请日期1999年5月17日 优先权日1999年5月17日
发明者王正安, 谷怀龙, 沈晓军 申请人:深圳市华为技术有限公司