自动检测光传输监控网络拓扑的方法及实现装置

摘要

本发明公开了一种自动检测光传输监控网络拓扑的方法及实现装置，该方法包括中心站点拓扑方法和普通结点拓扑方法，由中心结点发起拓扑查询，从中心主站开始按照子路优先、断路返回的策略向下路由，如结点有多个子拓扑结构，可定义子拓扑结构不同的优先级，优先级自高到低依次遍历。拓扑路由算法可保障任意开路或闭环情况下不仅可以遍历光网络中的所有结点，而且保证遍历顺序与伪编码顺序一致。本发明还公开了实现自动检测光传输监控网络拓扑的方法的装置。本发明具有基于同步时钟传输系统及硬件结构实现，具有拓扑速度快(ns级)，可靠性高，支持链式、环式、环切、星形以及混合型光网络，实现成本低等多种特点，适用于安防领域中大型甚至超大规模监控光传输网络的智能拓扑处理。

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络拓扑的检测方法，尤其是涉及一种在安防监控领域中光传输监控网络中自动检测光传输监控网络拓扑的方法及实现装置。

背景技术

随着目前安防领域不断扩大和安防市场的逐步升级，传统的安防光端机(点对点、结点式、汇聚型等)已经无法满足日益提升的系统需求，新一代安防业务光传输监控网络应运而生。新一代安防业务光传输监控网络具有以下优势：系统容量更大、拓扑结构更复杂、各种自愈保护功能更强、业务质量更高、更加人性化和智能化等。

由于光传输监控网络的拓扑更加复杂，如果不采取智能化管理将会带来多种负面影响，比如由于光网络系统中的光路更多，故障点也就更多，导致光路故障更难排查，同时需要更多的维护人力及物力；光网络的复杂化也会导致对维护人员专业技能要求的提高，监控系统需要配备更专业的维护人员，也会导致维护成本的上升等等。

发明内容

针对以上问题，本发明目的在于提供一种拓扑速度快(ns级)，可靠性高，支持链式、环式、环切、星形以及混合型光网络、低成本等特点的适用于大型和超大规模安防监控光传输监控网络的自动检测光传输监控网络拓扑的方法及实现装置。

本发明通过以下技术措施实现的，一种自动检测光传输监控网络拓扑的方法，该方法至少包括中心站点拓扑方法和普通结点拓扑方法；

所述中心站点拓扑方法包括：

(101)、上电时首先判断本地机箱是否为中心站点，如果是中心站点则生成初始拓扑帧流并进入下一步骤，否则跳至步骤(201)进行普通结点的拓扑方法；

(102)、判断下光路方向是否有连接，如果有连接则进入下一步骤，否则定义初始拓扑帧流为主机拓扑帧流并跳至步骤(105)；

(103)、发送初始拓扑帧流到下光路方向的普通结点，同时接收下光路方向普通结点反馈回来的普通结点拓扑帧流，定义普通结点拓扑帧流为主机拓扑帧流；

(104)、判断左光路方向是否有连接，如果有连接则进入下一步骤，否则跳至步骤(107)；

(105)、发送主机拓扑帧流到左光路方向，判断右光路是否接收到回传的遍历拓扑帧流，如果有则跳至步骤(109)，否则进入下一步骤；

(106)、从左光路接收回传的拓扑帧流并透发右光路，跳至步骤(108)；

(107)、发送主机拓扑帧流到右光路方向；

(108)、从右光路接收遍历回来的拓扑帧流并完成拓扑历经过程；

(109)将拓扑帧流解码、存储并与存储在中心站点的光传输监控网络原拓扑结构进行比较，从而检测并显示出该光传输监控网络的即时拓扑结构状态；

所述普通结点拓扑方法包括：

(201)、首先判断传来的拓扑帧流是否来自下光路方向，如果是则跳至步骤(231)；

(202)、判断传来的拓扑帧流是否来自左光路方向，如果是则跳至步骤(232)；

(203)、判断传来的拓扑帧流是否来自上光路方向，如果是则跳至步骤(221)；

(211)、根据传来的拓扑帧流计算生成本机箱结点的拓扑信息，并将本结点拓扑信息增加到拓扑帧流尾部，拓扑长度增加1，判断下光路方向是否有连接，如果有连接则将变化后的拓扑帧流传向下光路方向，否则进入下一步骤；

(212)、判断左光路方向是否有连接，如果有连接则将变化后的拓扑帧流传向左光路方向，否则传向右光路方向；

(221)、根据传来的拓扑帧流计算生成本机箱结点的拓扑信息，并将本结点的拓扑信息增加到拓扑帧流尾部，拓扑长度增加1，判断下光路方向是否有连接，如果有连接则将变化后的拓扑帧流传向下光路方向，否则传向上光路方向；

(231)、判断上光路方向是否有连接，如果有连接则将下光路方向传来的拓扑帧流透传给上光路，否则进入下一步骤；

(232)、判断右光路方向是否有连接，如果有连接则将传来的拓扑帧流透传给右光路，否则透传给左光路。

其中的拓扑帧流包括帧头，该帧头由隔离位相连接有帧长度，以及由隔离位连接在帧长度后含有所通过结点的拓扑信息的由隔离位相连接的多个拓扑信息帧，所述帧头和信息帧具有差异性结构。其中的拓扑信息包括结点伪编码、结点所在拓扑类型、支路类型、机箱类型、上级伪编码、结点拓扑状态，结点伪编码表示各结点的遍历次序；结点环路类型表示结点所在环路拓扑特征，例如主环、子环等；支路类型表示结点所在支路，一般分为左支路或右支路；机箱类型表示当前结点的机箱功能，与一定的拓扑结构关联，如环切机位于环切点上等等；上级伪编码指该结点直接隶属环路或链路的拓扑参照点的伪编码，例如主环上各结点的上级伪编码为中心结点、子环上各结点的上级伪编码为环切点、堆叠或链式各结点的上级伪编码为该堆叠或链式与上级拓扑结构衔接结点等等；结点环路状态指结点所在环路的开环或闭环状态。

上述的左光路和右光路为高一级拓扑网络的网路，所述下光路和上光路为低一级拓扑网络的网路，也可以定义上光路和下光路为高一级拓扑网络的网路，左光路和右光路为低一级拓扑网络的网路，还可以进行其它的命名。右光路和下光路为主要的数据流入口，左光路和上光路为主要的数据流出口。

本发明还公开了自动检测光传输监控网络拓扑的装置，包括控制模块、设置有四个光路接口的路由模块、存储器、光路接口检测模块、拓扑帧流接收模块、拓扑帧流发射模块、编码器和解码器；其中，

所述控制模块能控制各模块的运行，并生成初始拓扑帧流或本机拓扑信息；所述设置有四个光路接口的路由模块具有网络路由功能；所述存储器具有存储数据的功能；所述光路接口检测模块检测与设置在路由模块上四个光路接口的连通情况和检测数据流是从哪个光路接口接收；所述拓扑帧流接收模块能从光路接口接收拓扑帧流并送给解码器；所述拓扑帧流发射模块能从编码器接收拓扑帧流并送给光路接口发送出去；所述解码器能将拓扑帧流接收模块传来的拓扑帧流进行解析成数据；所述编码器能将生成的数据或插值后的数据按要求组合成拓扑帧流。

本发明可以通过FPGA来实现，这样编码、解码、存储、检测等各模块单元均采用硬件方式实现，能保证处理速度快、稳定可靠；从而保证拓扑延时非常小，整个网络拓扑过程仅需几ns。本发明采用帧头和信息帧的差异性拓扑帧结构，从而使信息帧在填充任意数据时帧头和信息帧能保持差异，不会造成误判；拓扑帧流传输采用单比特流结构，具有占用系统带宽小，耗用资源少的优点。

附图说明

图1为本发明中心站点拓扑方法的流程图；

图2为本发明普通结点拓扑方法的流程图；

图3为本发明装置的方框图；

图4为本发明拓扑帧流结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种自动检测光传输监控网络拓扑的装置，包括控制模块、设置有四个光路接口的路由模块、存储器、光路接口检测模块、拓扑帧流接收模块、拓扑帧流发射模块、编码器和解码器。其中定义：处于较高级拓扑网络的光路接口为左光路和右光路，处于较低级拓扑网络光路接口为下光路和上光路，主要的数据流入口为右光路和下光路，主要的数据流出口为左光路和上光路。

一、当该装置为环路拓扑上的中心站点机时，主要实现自动拓扑启动控制、初始拓扑帧流生成、环路检测、自动拓扑流路由抉择、拓扑帧解码接收存储等功能。

为中心站拓扑方法，工作方法为：

由于中心站点机仅有左右光路或同时有下行扩展机箱，不存在上行连接，其算法流程为：首先，上电时中心机箱判断本地机箱是否为主中心站点，如果“否”则按普通结点拓扑算法处理；如果“是”则优先判断左光路是否有连接，如果左光路有连接，则判断下行方向是否有连接(即是否有堆叠机箱)，如果有连接则发送初始拓扑帧流到下行方向的堆叠机，同时接收下行方向堆叠机反馈回来的拓扑帧流，并向左光路发送；如果下行方向无连接(无堆叠机箱)则直接发送初始拓扑帧流到左行方向，如果能从右光路接收遍历回来的拓扑帧流则完成拓扑发现过程。如果能是从左光路接收回传的拓扑帧流，则将该拓扑帧流发送往右光路，最后从右光路接收遍历回来的拓扑帧流，完成拓扑发现过程。如果左光路没有连接，则将拓扑帧流发往右光路，由于左路无光路，则环路肯定为断裂状态，只需接收右光路遍历返回的拓扑帧，完成拓扑发现过程。

二、当该装置为环路拓扑上的普通结点拓扑单元机时，有左、右两个光路或者左、右、下三个光路。主要实现拓扑帧流的自动接收、解析、计算、存储、支路检测、插值、发送及路由功能。

为普通结点拓扑方法，具体工作方法为：

首先优先判断左光路是否有连接，如果有连接，则继续判断右光路是否有连接，如果右光路也有连接，则该结点不在链路末端，需要判断该结点处于左支路或右支路。无论处于环路哪条支路，结点均将左光路传来的拓扑帧流透传至右光路，并从右光路接收上级结点传来的拓扑帧流，根据传来的拓扑帧流计算生成本机箱的拓扑信息，并将本地拓扑增加到拓扑帧尾部，拓扑长度增加1，同时判断下行方向是否有连接：如果有，则发送更新后的拓扑帧流到下行方向并从下行方向接收返回的拓扑帧流发送至左光路；如果没有，则发送更新后的拓扑帧流到左光路。如果右光路无连接，则说明结点处于环路右支路末端，结点从左光路接收上级结点传来的拓扑帧流，根据传来的拓扑帧流计算生成本机箱的拓扑信息，并将本地拓扑增加到拓扑帧尾部，拓扑长度增加1，同时判断下行方向是否有连接：如果有，则发送更新后的拓扑帧流到下行方向并从下行方向接收返回的拓扑帧流发送至左光路；如果没有，则发送更新后的拓扑帧流到左光路。如果结点左光路无连接但右光路有连接，则说明结点处于环路左支路末端，结点从右光路接收上级结点传来的拓扑帧流，根据传来的拓扑帧流计算生成本机箱的拓扑信息，并将本地拓扑增加到拓扑帧尾部，拓扑长度增加1，同时判断下行方向是否有连接：如果有，则发送更新后的拓扑帧流到下行方向并从下行方向接收返回的拓扑帧流发送至右光路；如果没有，则发送更新后的拓扑帧流到右光路。如果结点连右光路也没有连接，则说明该结点处于孤立状态，则保持本结点的拓扑信息不变。

三、当该装置为环路拓扑上的堆叠拓扑环上的结点机时，有两个光路。主要实现拓扑帧流的自动接收、解析、计算、存储、插值、发送及路由功能。

为普通结点拓扑方法，具体工作方法为：

首先从右行方向接收传来的拓扑帧流，根据传来的拓扑帧流计算生成本机箱的拓扑信息，并将本地拓扑增加到拓扑帧尾部，拓扑长度增加1，同时判断左行方向是否有连接：如果有则发送更新后的拓扑帧流到左行方向，并将左行方向接收的拓扑帧流透传至右行方向；如果没有连接，则本机箱为末端机箱，仅需将更新后的拓扑帧流返回右行方向即可。

四、当该装置为环路拓扑上的环切机时，有左、右、下、上四个光路。主要实现拓扑帧流在环切点上的自动接收、解析、计算、存储、支路检测、子环环路状态检测、子环结点数目及状态检测、插值、发送及路由功能。

为普通结点拓扑方法，具体工作方法为：

首先，根据左、右光路判断该环切机处于主环上的位置(左右支路)，并判断拓扑帧流传来的方向，接收右光路传来的拓扑帧流，计算生成本地拓扑信息，拓扑帧长度加1，并将本地拓扑信息增加到拓扑帧尾；当左光路有连接而右光路无连接时，说明环切机处于主环右支路末端，这时接收左光路传来的拓扑帧流，计算生成本地拓扑信息，拓扑帧长度加1，并将本地拓扑信息增加到拓扑帧尾；当右光路有连接而左光路无连接时，说明环切机处于主环左支路末端，这时接收右光路传来的拓扑帧流，计算生成本地拓扑，拓扑帧长度加1，并将本地拓扑信息增加到拓扑帧尾。如左、右光路均无连接，则说明环切机与主环脱离，保持本机拓扑信息不变。更新后的拓扑帧流作为子环输入拓扑帧流。

至此已经完成了主环部分的拓扑帧流查询，准备进入子环：首先判断下光路是否有连接，如果有则发送子环输入拓扑帧流至下光路，如果从下光路传回的拓扑帧流，则将该拓扑帧流发往上光路，并从上光路接收子环遍历完成的拓扑帧流作为子环输出拓扑帧流。如果上光路没有连接，则接收下光路遍历完成传回的拓扑帧流作为子环输出拓扑帧流。如果下光路无连接，而上光路有连接，则发送子环输入拓扑帧流至上光路，并从上光路接收子环遍历完成的拓扑帧流作为子环输出拓扑帧流。如果下、上光路均无连接，则直接将子环输入拓扑帧流作为子环输出拓扑帧流。

完成子环拓扑帧遍历后，再根据主环光路状态完成最后拓扑路由：如果左、右光路均有连接，则发送子环输出拓扑帧流至左光路，并透传左光路接收的拓扑帧流至右光路；如果左光路有连接，右光路无连接时，则发送子环输出拓扑帧流至左光路；如果左光路无连接，右光路有连接时，则发送子环输出拓扑帧流至右光路；如果左、右光路均无连接，则环切机孤立，保持拓扑信息不变。

其中的拓扑帧流包括帧头，该帧头由隔离位相连接的帧长度，以及由隔离位连接在帧长度后含有所通过结点的拓扑信息的由隔离位相连接的多个拓扑信息帧。所述帧头和信息帧具有差异性结构。其中的拓扑信息包括结点伪编码、结点所在拓扑类型、支路类型、机箱类型、上级伪编码、结点拓扑状态，结点伪编码表示各结点的遍历次序。

以上是对本发明自动检测光传输监控网络拓扑的方法及实现装置进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。