一种光突发交换网络性能及故障监测方法

摘要

本发明请求保护一种光突发交换网络性能及故障监测方法，涉及光通信技术领域。本方法在光突发交换网络的数据信道产生探测突发PB和相应的探测突发的控制分组包PBHP，通过探测突发，将光层的故障反映到电层，在线监测网络的性能指标。在控制平面或管理平面控制下，周期性地在欲探测的数据信道上发送PB，并提前在控制信道上发送其相应的PBHP，在发送PB节点的下一跳网络节点接收并取出PB，并对PB中的比特进行校验，统计分析其误码情况，若超出故障告警门限，网元便送出告警信息。本发明通过探测突发，可以将光层的故障迅速反映到电层，能为网络生存性所需要的快速保护倒换或恢复，以及故障定位，提供快速准确的故障信息。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及光互联网络的故障监测。

背景技术

光突发交换技术结合了光电路交换和光分组交换的技术优点，是下一代全光互联网的优选方案之一。光突发交换网络可以看作是电域控制网络与全光的数据传送网络相叠加的网络，它使用电信号控制光交叉连接(OXC)设备，完成波长信道的快速交叉连接，被认为是很有发展前景的波分复用(WDM)网络交换形式。完善光域的监测机制，使光域的监测参数能确保本层的正常工作一直是一个热门研究方向。如文献：Wen，Y.；Chan，V.W.S.；EfficientFault-Diagnosis Algorithms for All-Optical WDM Networks WithProbabilistic Link Failures，Zheng，L.Lightwave Technology，IEEEJournal of Volume 23，Issue 10，Oct.2005中披露，但由于当前光逻辑功能非常有限，光缓存技术尚未成熟，光域监测参数的完善也将是一个长期的过程。在光域的监测机制成熟以前，光域必须由所承载的电域业务完成自己的误码监视、连通状态、远端缺陷指示等生存性监视，如，SDH over WDM系统中SDH系统完成这些功能、ATM在WDM上传送时，ATM完成此功能等。这些系统中，光信号在每个节点都要进行单跳测试(single-hop test)即光信号被转换成电信号进行比特校验，信号再生等，然后再经过电光转换，发送出去，光域的故障能在一跳范围内被监测到。但是，由于光突发交换网络数据信道传输的是透明的全光信号。并且电域业务不能保证所承载信号的质量。利用电层对信号进行校验来监视信道性能的办法，在全光透明网络中又难以实现。因而已有的上述监测方法并不适用于光突发交换网络。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对光突发交换网络中数据信道传输的是透明的全光信号，现有技术中没有完善的故障检测手段的现状，本发明提出了一种新的光突发交换网络数据信道性能监测机制，该机制在光突发交换网络网元节点向数据信道周期性地或以某种特定方式发送探测突发，并在每个核心节点逐跳的监测探测突发的误码情况，来评估每两个节点间的数据信道状态，以此判断被监测网络的软硬故障。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用光突发交换网络的数据信道的空闲时段或占用少量数据信道资源的情况下，人为的产生探测突发PB(Probe Burst)和相应的探测突发的控制分组包PBHP(Probe Burst HeaderPacket)，通过探测突发，可以将光层的故障迅速反映到电层，从而在线监测网络的性能指标。本发明可进一步监测光突发交换网络的软、硬故障，故障监测方法具体包括如下步骤：在光突发交换网络的每个网元节点产生探测突发PB(Probe Burst)和相应的探测突发的控制分组PBHP(Probe Burst HeaderPacket)；在控制平面或管理平面控制下，周期性地(或以其它规定方式)在欲探测的数据信道上发送PB，并提前在控制信道上发送其相应控制分组PBHP；在发送PB节点的下一跳网络节点取出PB，并对PB中的比特进行校验，统计分析其误码情况，存入错误情况统计日志；若误码极度恶化，超出硬故障告警门限，网元便送出硬故障告警给保护恢复模块；将误码情况与误码历史进行比较分析，若误码情况超出软故障告警门限，那么网元便送出软故障告警给网络管理中心。

本发明的有益效果是，不需要复杂的外配监测设备，它能为网络生存性所需要的快速保护倒换或恢复，提供快速准确的告警信息；它还能为管理维护目的故障定位，提供准确详尽的软硬故障信息，且它适用于任何网络规模，任何网络拓扑和控制方式，扩展性良好。

附图说明

图1数据突发DB、探测突发PB信号格式示例

图2(a)边缘节点入口部分的功能图(b)边缘节点出口部分功能图

图3带探测模块的核心节点功能结构图

图4PB和DB在OBS中的传输示意图

图5故障监视原理流程图

具体实施方式

光网络中的硬故障往往是由断纤、掉电、激光器或接收机损坏、人为攻击等引起的，它会造成通信的中断，导致短时间内大量突发丢失，大量的突发性误码。软故障往往由器件老化，温度漂移等引起，表现为单位时间随机误码数(随机误码率)的上升。信道的状态可以通过对信道的抽样来估计，在数据信道中，周期性地或以某种特定方式，发送探测突发，相当于对数据信道的状态进行了抽样调查，以探测突发的误码情况，来评估数据信道的状态。假如探测突发中封装的探测帧，有固定的比特图案，那么接收端在收到PB后，只需将PB中封装的探测帧与标准图案相比较，便可知PB中的差错是随机错误，还是突发性错误。如图4所示，数据信道组DCG中，除了传送正常业务DB，还负责传送相邻网元间的探测突发PB。DB(和PB)的控制分组DBHP(和PBHP)是在控制信道组CCG上传送的。DB从入口边缘节点进入数据信道组，直通核心交换节点，直至出口边缘节点，中间不再经历任何光电转换。PB则不同，PB可从任一网元节点进入数据信道组，但必须从下一跳网元节点下路，送往探测处理模块(Probe Process Module)进行校验。

一、数据突发和探测突发的格式

图1为光突发交换网络数据突发DB和相应的数据突发控制信息包DBHP(Data Burst Header Packet)以及探测突发PB(ProbeBurst)和相应的探测突发的控制分组包PBHP(Probe Burst HeaderPacket)数据结构示意图。其中图1(a)为DB及其DBHP的信号格式，上层业务数据在突发适配层经汇聚处理后，产生了数据突发DB(Data Burst)和相应的数据突发控制分组DBHP(Data Burst HeadPacket)。DBHP中包含的信息一般包括DB的源地址(Src)、目的地址(Des)、所要使用的波长编号(Wavelength)、DB的大小(Size)和偏置时间(Offset time)等内容，它是被送往控制网络的物理层进行传送的。而DB作为静荷被送往数据网络，它一般并不为节点的控制部分所读取或改写，因此也常称为“数据透明地穿过网络”。与DB不同，探测突发的静荷不是由汇聚产生的，它由探测处理模块(ProbeModule)依据故障监测原理和编码原理等产生的，具有很强的监测突发性误码的能力，PB及其PBHP的信号格式如图1(b)所示，它采用与DB相同的突发格式，包括相同的控制包格式和静荷格式，在静荷部分，填充的不是上层业务，而是一个探测帧，这种帧具有很强的监测突发性误码的能力，节点区分PB和DB是通过控制包中的类型(type)字节来区分的。

二、突发包的处理流程

如图2(a)所示，在边缘节点的发送部分(边缘入口节点)。汇聚模块(Assembler)完成对业务数据的汇聚，形成DB；探测模块(Probe Module)依据既定规则生成PB，当DB或PB生成的时候，BHP生成器(BHP Generator)产生相应的突发控制包，DB的突发控制包是DBHP，PB的突发控制包是PBHP。这时，电信号格式的控制分组经E/O变换，成为光信号被发送到控制信道组。在偏置时间到达后，偏置时间管理器(Offset Manager)控制调度器发送突发。这时，电信号格式的突发分组经E/O变换，成为光信号被发送到数据信道组。如图2(b)所示，在边缘节点接收部分(边缘出口节点)，光纤上的信号被接收机转换成电信号(O/E变换)。BHP处理器(BHPProcessor)依据BHP提供的突发类型信息，控制数字交叉连接设备，使DB被送往解汇聚模块(disassembler)，PB被送往探测处理模块。

图3是带探测模块的核心节点功能结构图。在核心交换节点，交换控制单元SCU接收控制信道上的BHP，依据BHP中的地址和波长信息，配置光交叉连接设备OXC，使数据信道上的相应DB被交换到正确的出口波长，或下路送往边缘出口节点。如果SCU处理的是PBHP，那么就控制OXC将PB交换到探测模块，由探测模块处理探测突发，对数据信道性能进行评估。SCU也可按照管理或控制平面的要求，产生欲探测出口波长信道的PBHP并通知探测模块准备PB，在合适偏置时间之后，SCU控制OXC调度相应PB发送到相应出口波长。图3中的虚线表示控制信道是所有波长信道中的一个波长或几个波长(控制信道组CCG)。可用图4来表示OBS中数据信道组(DCG)与控制信道组的这种解耦关系。值得提醒的一点是，PB一般比较短，且存活期只有一跳；而DB一般比较长，且其存活期从入口节点到出口节点一般有多跳。

在光突发交换网络的边缘和核心节点均可完成探测突发的产生、发送、接收及判断网络性能。

三、故障监视过程

探测突发中封装的探测帧，可采用固定的比特图案，接收端在收到PB后，只需将PB中封装的探测帧与标准图案相比较，便可知PB中的差错是随机错误，还是突发性错误。如图5所示。在发送PB节点的下一跳网络节点取出PB，并对PB中的比特进行校验，统计分析其误码情况，存入错误情况统计日志，如果接收到的帧格式不正确，或探测帧中有突发性错误或根据PBHP应该接到PB而没有接到时，都会导致可逆计数器加一，但是，如果接下来又接收到正确帧时，可逆计数器便减一，当计数值增加，超过预先设置的硬故障告警门限时，表示误码极度恶化，网元便送出硬故障告警给保护恢复模块；统计随机错误导致的误帧数、单位时间内的错误帧数，并与以前的误帧数、误帧率等历史纪录进行比较分析，若误码情况超出软故障告警门限，那么网元便送出软故障告警给网络管理中心。随机误码率如果不断攀升，往往表明了器件的不断老化。

本发明通过探测突发，可以将光层的故障迅速反映到电层。它能为网络生存性所需要的快速保护倒换或恢复，提供快速准确的告警信息；它还能为管理维护目的故障定位，提供准确详尽的软硬故障信息。且它适用于任何网络规模，任何网络拓扑和控制方式，扩展性良好。