弹性光突发环的保护与恢复方法及其装置

摘要

本发明提供了一种保护与恢复方法，用于弹性光突发环的保护与恢复，其特征在于包括以下步骤：步骤a，根据弹性光突发环的特点建立故障模型，故障模型包括与特点相对应的各种故障类型；步骤b，当发生各种故障类型中的一种故障时，向介质接入控制层提供对应的故障告警信号；以及步骤c，使介质接入控制层针对故障告警信号，执行相应的保护倒换方法。

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，更具体而言，涉及用于弹性光突发环的保护与恢复的方法及其装置。

背景技术

光突发交换(OBS：optical burst switching)是一种极具吸引力的面向高突发、高速率IP业务的DWDM(Dense Wavelength DivisionMultiplexing，密集波分复用)光网络实现方案，已成为近来光网络领域的研究热点。在光突发交换中，入口边缘节点将用户数据封装成突发数据分组(BDP：burst data packet)，并生成相应的突发控制分组(BCP：burst control packet)。控制分组先于数据分组在专门的控制信道中传送，并在经过的中间节点为对应的数据分组预留全光通路。突发数据分组在边缘节点经过一段延迟后，直接在预先设置的全光通道中透明传输。这种不需要确认的单向预留方案减小了建立通道的延迟等待时间，提高了带宽利用率；中等粒度的突发数据分组降低了开销，提高了利用率。数据分组和控制分组的分离、适合的颗粒及非时隙交换方式可降低对光子器件的要求和中间交换节点的复杂度，并能充分发挥现有的光子技术和电子技术的特长。

由于光突发环网不仅不需要较大规模的快速光交换矩阵，并具有结构简单、自动保护恢复等优点，而且可以利用已被广泛采用的光环网结构，保护已有投资。因此，基于环形拓扑的光突发交换环网具有非常现实的意义。

近年来光突发环网被认为是下一代全光互联网理想的交换模式，其研究引起了越来越多的关注，例如可以参考以下文献：1.Lisong Xu，Harry G.Perros，George N.Rouskas，“A simulation studyof optical burst switching and access protocols for WDM ringnetworks，”Computer Networks，41，pp.143-160，2003；2.YutakaArakawa，Naoaki Yamanaka，and Iwao Sasase，“Performance of OpticalBurst Switched WDM Ring network with TTFR System，″The first IFIPOptical Networks & Technologies Conference 2004(OpNeTec2004)，Pisa，Italy，October，2004，pp.95-102。

图1示出了相关技术的弹性光突发环(ROBR：Resilient OpticalBurst Ring)的结构。

ROBR是一种将弹性分组环(RPR：Resilient Packet Ring)与OBS融合起来的光突发交换环网。弹性光突发环采用与RPR相同的反向双环结构，通过在已标准化的RPR控制协议的中融入OBS特征来时实现光突发环的offset time(偏置时间)管理、保护与恢复、和动态公平带宽分配等。同时，其突发数据分组以全光的方式传输，对数据分组格式和速率透明。ROBR的特征在于，与RPR相比，ROBR采用的是信道资源单向预留方式，且分为数据信道组和控制信道组；而与OBS相比，ROBR采用的是环网结构和基于弹性分组环的控制机制。

弹性光突发环网的结构如图1所示，它是一个反向双环结构。每个环有N+1个波长通道，其中1个为控制信道，另外N个为数据信道。控制信道用来传输控制分组，数据信道用来传输突发数据分组。ROBR节点将要经过ROBR网络的来自本地子网的数据包组装成突发数据包，并以突发交换的方式发送到一个环(由环选择机制确定)上。而到本地子网的数据包被转发到相应子网。同时，ROBR节点根据从控制信道上收到的突发控制分组中的信息下路或直通突发控制分组以及对应的数据分组。下路到本地的突发数据包被还原成原始的数据包(如IP包)后被转发到相应子网。

表一示出了RPR与ROBR网络特点的比较。

表一：RPR与ROBR网络特点对比

RPR保护与恢复对应的网络状况光/电/光，点到点，分组头与数据分组在一起，两纤双向环ROBR保护与恢复对应的网络状况光电混合(控制光/电/光，数据全光)，突发控制分组头与数据分组分离，两纤双向环

上面的对比表明ROBR与RPR明显不同之处在于：

1、突发控制分组头与数据分组在时间和波长上是分离的；以及

2、数据信道是全光和非点对点的。

保护与恢复是实现可运营网络的关键之一，然而，目前还没有见到对光突发环网的保护与恢复的研究报道，即，一个问题是相关技术中没有对光突发环网的保护与恢复。

下面根据表二以及图2至图3来说明RPR的故障检测和保护方案。

图2示出了相关技术的RPR的Steering(转向)模式示意图；图3是示出了相关技术的RPR的Wrapping模式示意图；以及图4是示出了相关技术的RPR的Passthrough(直通)模式示意图。

表二：RPR保护类型和检测

   故障类型   故障探测和定位 节 点 故 障 (station failure)软件故障一致性检查硬件故障：转发功能还可以工作心跳检测(heartbeat monitors)硬件故障：转发功能不工作，如掉电或卡被拔出等自检 链 路 故 障 (span failure)光发射机失败光功率，驱动电路告警→Signal_Failure(信号失败)or Signal_Degrade(信号降级)光接收机失败光功率、OSNR(光信噪比)，检测电路告警→Signal_Failure or Signal_Degrade光纤断(fiber-cut)光功率检测→Signal_Failure光缆连接错误(Miscabling)光缆连接错误→Signal_Failure 管 理强制切换管理指令通知MAC→Forced_Switch手动切换管理指令通知MAC→Manual_Switch

RPR有三种故障处理模式：

Steering：出现故障时，各个站(S1至S7)将要保护的数据切换到另一个可以到达目的点的环上，每个站都必须支持该模式。(参见图2)

Wrapping：出现故障时，故障点附近的站将业务绕接到反向环上，该模式是可选的。(参见图3)

Passthrough：节点内部发生了不影响转发功能的软/硬件故障时，节点变成一个转发器，转发所有的包，是一种可选模式。(参见图4)

然而，RPR的保护与恢复机制不能解决ROBR特有的问题，例如全光数据信道的故障处理，控制信道与数据信道的协同问题等，即，不能解决ROBR的故障检测、定位、以及控制信道与数据信道在保护与恢复中的一致性问题。

发明内容

本发明旨在提供基本上克服了由于现有技术的局限和缺陷而造成的一个或多个问题的，用于弹性光突发环的保护与恢复的方法及其装置，其解决了ROBR的故障检测、定位、以及控制信道与数据信道在保护与恢复中的一致性问题，实现了在ROBR节点或/和链路故障后业务的快速保护与恢复。

根据本发明的一个方面，提供了一种保护与恢复方法，用于弹性光突发环的保护与恢复，其特征在于包括以下步骤：步骤a，根据弹性光突发环的特点建立故障模型，故障模型包括与特点相对应的各种故障类型；步骤b，当发生各种故障类型中的一种故障时，向介质接入控制层提供对应的故障告警信号；以及步骤c，使介质接入控制层针对故障告警信号，执行相应的保护倒换方法。

各种故障类型包括以下故障类型中的至少一种：节点故障，其包括以下故障中的至少一种：与直通无关的软/硬件故障、以及与直通相关的软/硬件故障；链路故障，其包括以下故障中的至少一种：光纤断、以及光缆连接错误；控制信道故障，其包括以下故障中的至少一种：光发射机失败、光接收机失败、以及控制波长的传输或放大故障；数据信道故障，其包括以下故障中的至少一种：光发射机失败、光接收机失败、数据波长的传输或放大故障、以及经过的光分插复用器中对应器件故障；以及管理，以下情况中的至少一种：强制切换、以及手动切换。

与直通无关的软/硬件故障所对应的故障告警信号是第一信号；与直通相关的软/硬件故障、光纤断、光缆连接错误所对应的故障告警信号是第二信号；控制信道故障所包括的光发射机失败、光接收机失败、以及控制波长的传输或放大故障所对应的故障告警信号是第二信号或第三信号；数据信道故障所包括的光发射机失败、光接收机失败、数据波长的传输或放大故障、以及经过的光分插复用器中对应器件故障多对应的故障告警信号是第四信号或第五信号；强制切换多对应的故障告警信号是第六信号；以及手动切换所对应的故障告警信号是第七信号。

步骤b包括以下步骤：通过故障检测和定位来确定所发生的故障是各种故障类型中的哪一种，其中，故障检测和定位包括以下检测中的至少一种：一致性检查、心跳监测、保持激活信号丢失检测、告警检测、控制信道光功率检测、光缆连接错误检测、驱动告警检测、发射光功率检测、电信噪比检测、光信噪比检测、光功率检测、驱动电路告警检测、检测电路告警检测、设备告警检测、监控、和管理指令通知介质接入控制。

与直通无关的软/硬件故障通过一致性检查、或心跳监测来确定；与直通相关的软/硬件故障通过保持激活信号丢失检测、或告警检测来确定；光纤断通过控制信道光功率检测来确定；光缆连接错误通过光缆连接错误检测来确定；控制信道故障中的光发射机失败通过驱动告警检测、发射光功率检测、电信噪比检测、或光信噪比检测来确定；光接收机失败通过控制信道光功率检测、电信噪比检测、光信噪比检测、或告警检测来确定；以及控制波长的传输或放大故障通过控制信道光功率检测、或光信噪比检测来确定；数据信道故障中的光发射机失败通过光功率检测、或驱动电路告警检测来确定；光接收机失败通过光功率检测、光信噪比检测、或检测电路告警检测来确定；数据波长的传输或放大故障通过设备告警检测、或监控来确定；以及经过的光分插复用器中对应器件故障通过设备告警检测、或监控来确定；强制切换通过管理指令通知介质接入控制来确定；以及手动切换通过管理指令通知介质接入控制来确定。

步骤c包括以下步骤：步骤c1，当告警信号为第一信号时，执行直通处理方法；步骤c2，当告警信号为第二信号或第三信号时，执行带偏置时间调整的转向处理方法；步骤c3，当告警信号为第四信号或第五信号时，执行停止使用故障数据信道的处理方法；以及步骤c4，当告警信号为第六信号或第七信号时，执行带偏置时间调整的转向处理方法。

直通处理方法包括以下步骤：使发生故障的节点的控制卡直接转发上游控制包；以及将其光分插复用器的所有信道都设为直通。

执行带偏置时间调整的转向处理方法包括以下步骤：检测到故障的第二节点广播故障通知消息；本地检测到和/或收到故障通知消息的第一节点将源自本节点并经过第二点的业务转到可到达目的站的环上并调整偏置时间；以及丢弃经过第一节点的要保护业务。

停止使用故障数据信道的处理方法包括以下步骤：若故障位于检测到故障的第一节点的输出端口，则第一节点停止使用相应的数据信道，且如果第一节点不支持波长变换，则通过反向环的控制信道向其相邻的上游节点发送故障通知消息；若故障位于第一节点的输入端口，则通过反向环的控制信道发送故障通知消息；收到数据信道故障通知消息的上游节点将相应的数据信道设为不可用；如果上游节点不支持波长变换，则通过转发故障通知消息；以及若支持波长变换，则吸收故障通知消息。

根据本发明的另一方面，提供了一种保护与恢复装置，用于弹性光突发环的保护与恢复，其特征在于包括：建模模块，用于根据弹性光突发环的特点建立故障模型，故障模型包括与特点相对应的各种故障类型；告警模块，用于当发生各种故障类型中的一种故障时，向介质接入控制层提供对应的故障告警信号；以及保护倒换模块，用于使介质接入控制层针对故障告警信号，执行相应的保护倒换装置。

各种故障类型包括以下故障类型中的至少一种：节点故障，其包括以下故障中的至少一种：与直通无关的软/硬件故障、以及与直通相关的软/硬件故障；链路故障，其包括以下故障中的至少一种：光纤断、以及光缆连接错误；控制信道故障，其包括以下故障中的至少一种：光发射机失败、光接收机失败、以及控制波长的传输或放大故障；数据信道故障，其包括以下故障中的至少一种：光发射机失败、光接收机失败、数据波长的传输或放大故障、以及经过的光分插复用器中对应器件故障；以及管理，以下情况中的至少一种：强制切换、以及手动切换。

与直通无关的软/硬件故障所对应的故障告警信号是第一信号；与直通相关的软/硬件故障、光纤断、光缆连接错误所对应的故障告警信号是第二信号；控制信道故障所包括的光发射机失败、光接收机失败、以及控制波长的传输或放大故障所对应的故障告警信号是第二信号或第三信号；数据信道故障所包括的光发射机失败、光接收机失败、数据波长的传输或放大故障、以及经过的光分插复用器中对应器件故障多对应的故障告警信号是第四信号或第五信号；强制切换多对应的故障告警信号是第六信号；以及手动切换所对应的故障告警信号是第七信号。

告警模块还用于通过故障检测和定位模块来确定所发生的故障是各种故障类型中的哪一种，其中，故障检测和定位模块包括以下检测模块中的至少一种：一致性检查模块、心跳监测模块、保持激活信号丢失检测模块、告警检测模块、控制信道光功率检测模块、光缆连接错误检测模块、驱动告警检测模块、发射光功率检测模块、电信噪比检测模块、光信噪比检测模块、光功率检测模块、驱动电路告警检测模块、检测电路告警检测模块、设备告警检测模块、监控模块、和管理指令通知介质接入控制模块。

与直通无关的软/硬件故障通过一致性检查模块、或心跳监测模块来确定；与直通相关的软/硬件故障通过保持激活信号丢失检测模块、或告警检测模块来确定；光纤断通过控制信道光功率检测模块来确定；光缆连接错误通过光缆连接错误检测模块来确定；控制信道故障中的光发射机失败通过驱动告警检测模块、发射光功率检测模块、电信噪比检测模块、或光信噪比检测模块来确定；光接收机失败通过控制信道光功率检测模块、电信噪比检测模块、光信噪比检测模块、或告警检测模块来确定；以及控制波长的传输或放大故障通过控制信道光功率检测模块、或光信噪比检测模块来确定；数据信道故障中的光发射机失败通过光功率检测模块、或驱动电路告警检测模块来确定；光接收机失败通过光功率检测模块、光信噪比检测模块、或检测模块电路告警检测模块来确定；数据波长的传输或放大故障通过设备告警检测模块、或监控模块来确定；以及经过的光分插复用器中对应器件故障通过设备告警检测模块、或监控模块来确定；强制切换通过管理指令通知介质接入控制模块来确定；以及手动切换通过管理指令通知介质接入控制模块来确定。

保护倒换模块包括：第一处理模块，用于当告警信号为第一信号时，执行直通处理装置；第二处理模块，用于当告警信号为第二信号或第三信号时，执行带偏置时间调整的转向处理装置；第三处理模块，用于当告警信号为第四信号或第五信号时，执行停止使用故障数据信道的处理装置；以及第四处理模块，用于当告警信号为第六信号或第七信号时，执行带偏置时间调整的转向处理装置。

直通处理装置包括：转发模块，用于使发生故障的节点的控制卡直接转发上游控制包；以及直通设置模块，用于将其光分插复用器的所有信道都设为直通。

采用带偏置时间调整的转向处理装置包括：广播模块，用于使检测到故障的第二节点广播故障通知消息；偏置时间设置模块，用于使本地检测到和/或收到故障通知消息的第一节点将源自本节点并经过第二点的业务转到可到达目的站的环上并调整偏置时间；以及弃除模块，用于丢弃经过第一节点的要保护业务。

停止使用故障数据信道的处理装置包括以下模块：第一停止模块，用于若故障位于检测到故障的第一节点的输出端口，则第一节点停止使用相应的数据信道，且如果第一节点不支持波长变换，则通过反向环的控制信道向其相邻的上游节点发送故障通知消息；第二停止模块，用于若故障位于第一节点的输入端口，则通过反向环的控制信道发送故障通知消息；第三停止模块，用于使收到数据信道故障通知消息的上游节点将相应的数据信道设为不可用；第四停止模块，用于如果上游节点不支持波长变换，则转发故障通知消息；以及第五停止模块，用于若支持波长变换，则吸收故障通知消息。

通过上述技术方案，本发明实现了如下技术效果：

本发明提供的ROBR保护倒换方法能有效解决ROBR的故障检测、定位、以及控制信道与数据信道在保护与恢复中的一致性问题；实现ROBR节点或/和链路故障后业务的快速保护与恢复；提高ROBR的健壮性，使其成为一个能可靠运营的网络；并能在不中断业务的情况下实现节点的加入和删除。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了相关技术的ROBR的结构；

图2示出了相关技术的RPR的Steering模式示意图；

图3是示出了相关技术的RPR的Wrapping模式示意图；

图4是示出了相关技术的RPR的Passthrough模式示意图；

图5示出了根据本发明的原理的方法的流程图；

图6示出了根据本发明的原理的装置的结构图；

图7示出了根据本发明的ROBR的保护过程的流程图；

图8示出了根据本发明的一个实施例的ROBR节点的功能结构图；

图9示出了根据本发明的一个实施例的故障和保护处理流程；以及

图10A到图10F示出了根据本发明的一个实施例的ROBR在故障和保护处理流程中的各个状态。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明本发明。

下面参照图5和图6说明本发明的原理。

图5示出了根据本发明的原理的方法的流程图；以及图6示出了根据本发明的原理的装置的结构图。

为实现上述目的，本发明的原理是：首先建立ROBR的故障模型和相应的故障检测方法；然后规定不同故障给MAC(MediaAccess Control，介质接入控制)层的故障告警信号；最后给出MAC层在不同故障条件下的保护倒换方法。

具体来说，根据本发明的原理的保护与恢复方法如图5所示，包括以下步骤：

在步骤S102中，根据ROBR的特点建立故障模型，故障模型包括与特点相对应的各种故障类型；

在步骤S104中，针对不同故障，给MAC层对应的故障告警信号；以及

在步骤S106中，使MAC层针对不同的故障告警信号，执行相应的保护倒换方法。

具体来说，根据本发明的原理的保护与恢复装置100如图6所示，包括：

建模模块10，用于根据ROBR的特点建立故障模型，故障模型包括与特点相对应的各种故障类型；

信号创建模块20，用于针对不同故障，给MAC层对应的故障告警信号；以及

保护倒换模块30，用于使MAC层针对不同的故障告警信号，执行相应的保护倒换方法。

如图1所示，弹性光突发环网的结构特点在于：它是一个反向双环结构；每个环有N+1个波长通道，其中1个为控制信道，另外N个为数据信道；控制信道用来传输控制分组，数据信道用来传输突发数据分组；ROBR节点将要经过ROBR网络的来自本地子网的数据包组装成突发数据包，并以突发交换的方式发送到一个环(由环选择机制确定)上；而到本地子网的数据包被转发到相应子网；同时，ROBR节点根据从控制信道上收到的突发控制分组中的信息下路或直通突发控制分组以及对应的数据分组；下路到本地的突发数据包被还原成原始的数据包(如IP包)后被转发到相应子网。

根据本发明的一个实施例，根据ROBR的特点，如表三所示，在本发明中如下创建ROBR的故障类型、其对应的故障检测和定位、以及给MAC层的对应信号。

表三：ROBR的故障类型

 故障类型故障探测和定位给MAC层的信号 节点故障 (station  failure)    与直通无关的软/硬   件故障 一致性检查(consistency checks)、心跳监测(heartbeat monitors)  Node_Degrade(节点降级)    与直通相关的软/硬  件故障，如power loss，  card removal，调度器  故障等同RPRloss of keepalives(保持激活信号丢失)、告警 C_Signal_Failure   链路故障 (span  failure)   光纤断(fiber-cut) 控制信道光功率检测 C_Signal_Failure   光缆连接错误   (Miscabling)与RPR相同 miscablingDefect C_Signal_Failure      信 道 故 障          控  制  (p2p)          光发射机失败   (laser-transmitter   failures)  同RPR 驱动告警、发射光功 率、ESNR(/OSNR) 检测   C_Signal_Failure或C_ Signal_Degrade      光接收机失败    (laser-receiver   failures)  同RPR  控制信道光功率、  ESNR(/OSNR)检 测、告警   C_Signal_Failure或C_  Signal_Degrade    控制波长的传输或放  大故障控制信道光功率和OSNR检测C_Signal_Failure或C_Signal_Degrade  数据      光发射机失败   (laser-transmitter   failures) 同RPR   D_Signal_Failure或 D_Signal_Degrade   光接收机失败   (laser-receiver   failures)  同RPR       D_Signal_Failure或     D_Signal_Degrade    数据波长的传输或放   大故障  采用AON(All OpticalNetworks，全光网) 已有技术： 设备告警、监控等      D_Signal_Failure或     D_Signal_Degrade   经过的OADM中对   应器件故障采用AON已有技术： 设备告警、监控等     D_Signal_Failure或    D_Signal_Degrade     管   理      强制切换  管理指令通知MAC     同RPR     Forced_Switch    手动切换   管理指令通知MAC      同RPR     Manual_Switch

本发明中采取下列方法来检测和定位上述故障，以实现图5中的步骤S102：

由于控制信道在每个节点经过光电变为电信号，本发明中控制信道的故障采用与RPR类似的物理层检测机制。物理层在检测到控制信道失效或严重降级时向MAC层的保护与恢复处理模块发送C_Signal_Failure故障指示，在检测到控制信道信号降级时向MAC层的保护与恢复处理模块发送C_Signal_Degrade故障指示。

链路故障的检测通过控制信道来实现，并采用与控制信道相同的故障指示。这是因为控制信道是相应的链路的一部分，链路故障必然导致控制信道故障(反之并不成立)，并且在突发交换的工作模式下链路故障和控制信道故障的影响是等效的。

节点的软件故障通过任一现有的软件检测方法来检测。如果故障软件不影响上游控制包和数据包的转接则发Node_Degrade故障指示；否则发C_Signal_Failure。节点的硬件的告警信号被用来作为相应硬件的故障检测，并根据故障硬件的功能发送Node_Degrade或否则发C_Signal_Failure故障指示。

通过相关的告警信号(如收发模块告警、OADM(Optical AddDrop Multiplexer，光分插复用器)器件的监视告警等)实现数据信道的故障检测，并发送D_Signal_Failure(i)/D_Signal_Degrade(i)来指示第i数据信道信号失败或降级。

同时，本发明在MAC层采用keepalives(保持存活)的故障检测机制，每个节点的MAC层通过控制信道定期发送keepalives。若下游节点在规定时间内未收到keepalives消息，则认为上游节点失效或控制信道故障或光纤链路故障，并向保护与恢复处理模块发送C_Signal_Failure故障指示。

本发明针对不同的故障采用不同的保护与恢复方法。

对不影响转接的节点故障(Node_Degrade故障指示)，采用直通(Passthrough)处理机制。此时，发生故障的节点的控制卡直接转发上游控制包，同时其OADM的所有信道都设为直通。

对链路故障、控制信道故障、与直通有关的节点故障(收到C_Signal_Failure/C_Signal_Degrade故障指示/故障通知消息)，采用带偏置时间(offsetime)调整的“转向(Steering)”保护与恢复方法。检测到相应故障的节点广播此类型的故障通知消息。本地检测到和/或收到此类故障通知消息的节点将源自本节点并经过故障点的业务(称为要保护业务)转到可到达目的站的环上并调整offsettime，同时丢弃经过本站的要保护业务。

对于单个数据信道故障(收到D_Signal_Failure(i)/D_Signal_Degrade(i)故障指示/故障通知消息)，本发明采用停止使用故障数据信道的保护与恢复方法。若故障位于检测到此故障的节点的一个输出端口(称为出口数据信道故障)，检测到此故障的节点停止使用相应的数据信道，且如果此节点不支持波长变换，则通过反向环的控制信道向其相邻的上游节点发送故障通知消息；若故障位于检测到此故障的节点的一个输入端口，则通过反向环的控制信道发送故障通知消息。收到数据信道故障通知消息的上游节点将相应信道设为不可用。如果此上游节点不支持波长变换，则通过转发该故障通知消息；若支持波长变换，则吸收该故障通知消息。

图7示出了根据本发明的ROBR的保护过程的流程图。

基于上述原理和方法，本发明中ROBR的保护过程图7所示，包括以下步骤：

在步骤S202中，每个节点采用上述的检测和定位故障方法探测故障，并根据上述的检测和定位故障方法中的定义将检测到的故障转换为相应的故障指示传递MAC层的保护处理模块；

在步骤S204中，每个节点同时将收到的故障通知消息包传递给MAC层的保护处理模块；以及

在步骤S206中，MAC层的保护处理模块采用对应的保护与恢复方法来处理本地的故障指示和收到的故障通知消息。

故障指示处理过程，根据故障指示类型做出相应的动作：

若故障指示为Node_Degrade，本节点的控制卡直接转发上游控制包，同时将OADM的所有信道设为直通；

若故障指示为C_Signal_Failure，若存在一个正常的或有C_Signal_Degrade故障的环可将源自本节点且经过故障点的业务发送到目的站，则调整业务的offset time并将其转到正常的或有C_Signal_Degrade故障的环上。然后，经两个环的控制信道广播类型为C_Signal_Failure的故障通知消息；

若故障指示为C_Signal_Degrade，若存在一个正常的环可将源自本节点并经过故障点的业务发送到目的站，则调整业务的offsettime并将其转到正常的环上，并经两个环的控制信道广播类型为C_Signal_Degrade的故障通知消息；

若故障指示为D_Signal_Failure(i)/D_Signal_Degrade(i)，若为出口数据信道故障，停止使用相应的数据信道，且如果本节点不支持波长变换，则通过反向环的控制信道向其相邻的上游节点发送故障通知消息。若故障为入口数据信道故障，通过反向环的控制信道向其相邻的上游节点发送故障通知消息。

故障通知消息处理过程。根据收到故障通知消息的类型保护处理模块做出相应的动作：

故障通知消息类型为C_Signal_Failure时，若本节点已从另一环上收到过同一故障的通知消息，吸收该故障通知消息；否则，若存在一个正常的或有C_Signal_Degrade故障的环可将源自本节点并经过故障点的业务发送到目的站，则调整业务的offset time并将其转到正常的或有C_Signal_Degrade故障的环上。若该故障通知消息来自故障环且本节点是故障相邻点(称为同环故障相邻点)，吸收该故障通知消息。否则，经控制信道将该故障通知消息转发到下游节点；

故障通知消息类型为C_Signal_Degrade时，若本节点已从另一环上收到过同一故障的通知消息，吸收该故障通知消息；否则，若存在一个正常的环可将源自本节点并经过故障点的业务发送到目的站，则调整业务的offset time并将其转到正常的环上。若该故障通知消息来自故障环且本节点是故障相邻点(称为同环故障相邻点)，吸收该故障通知消息。否则，经控制信道将该故障通知消息转发到下游节点；

若故障通知消息类型为D_Signal_Failure(i)/D_Signal_Degrade(i)，停止使用数据信道i。如果本节点不支持波长变换，则向下游转发该故障通知消息；否则，吸收该故障通知消息。

值得注意的是，收到管理指令后的操作与收到C_Signal_Failure信号时相同，只是处理的优先级不同，因为其与弹性分组环(RPR)的处理一样，所有这里不再赘述。

下面结合实施例和图8到图10来说明本发明的具体实施。

图8示出了根据本发明的一个实施例的ROBR节点的功能结构图；图9示出了根据本发明的一个实施例的故障和保护处理流程；以及图10A到图10F示出了根据本发明的一个实施例的ROBR在故障和保护处理流程中的各个状态。

如图8所示，根据本发明的一个实施例的ROBR节点的功能结构包括：转发引擎、组装单元、拆装单元、环选择模块、含偏置时间的拓扑数据库、资源库、两个OADM、两个链路监测模块、两个消息处理模块以及两个调度器(每个环一个)、OADM控制器、故障和保护处理模块、Keepalive监测模块、拓扑发现模块、操作管理维护(Operation，Administration and Maintenance，缩写为OAM)模块、偏置时间管理模块、和软/硬件监测模块。

转发引擎用于实现接入数据包的转发处理，要经过ROBR网络的数据包被转发到组装单元，到本地的数据则被转发到相应的子网。

组装单元用于将要上路到ROBR网络的数据包组装成突发数据包；拆装单元用于将突发数据包还原成接入数据分组传给转发引擎。

环选择模块用于查询含偏置时间的拓扑数据库确定突发数据的发送环和偏置时间。

含偏置时间的拓扑数据库用于保存整个环的拓扑信息以及本节点到每个节点的偏置时间。其中偏置时间的更新由偏置时间管理模块来完成。

消息处理模块用于接收控制信道及本地控制和管理模块的消息，并实现消息的分发。到本地的故障通知消息被传给故障与保护处理模块；到本地的突发控制包被传给接收处理模块，接收处理模块根据突发控制包中的信息通过OADM控制器设置OADM来接收突发数据分组；到本地其它控制和管理模块的消息被分发到相应的控制和管理模块；要转发的突发控制包及本地要发送的故障通知、拓扑发现、偏置时间管理等控制和管理维护消息则被传给调度模块。

调度模块用于根据资源库的信息为管理控制包、突发控制分组和突发数据分组分配资源。

资源库用于保存本节点每个出口的资源及使用状况。

拓扑发现模块、操作管理维护模块(OAM)的功能与弹性分组环类以。

Keepalive监测模块用于实现上述的MAC层keepalives故障检测功能。OADM控制器是OADM的控制接口，通过它可控制OADM每信道的状态(上路、下路或直通)。

故障与保护处理模块用于接收来自控制信道、链路监测、各软/硬件监视模块以及Keepalive监测模块的故障信息，判断故障类型，并做出相应的动作。

如图9所示，故障与保护处理模块的故障和保护处理流程包括以下步骤：

系统加电或复位后，故障与保护处理模块进入空闲(idle)状态，等待故障指示和故障通知消息的到来；当收到本地故障指示时，进入故障指示处理状态S300。收到故障通知消息时进入故障通知消息处理状态S400。完成故障指示处理或故障通知消息处理后均回到空闲状态，等待新的故障指示和故障通知消息。

其中，故障指示处理S300包括以下步骤：

故障指示处理S300开始，

在步骤S302中，判断故障指示是否为Node_Degrade，如果为是则执行步骤S304，否则执行步骤S306；

在步骤S304中，将两个OADM设置为全直通，将控制信道设置为直接转发；

在步骤S306中，判断故障指示是否为C_SIGNAL_FAIL/C_Signal_Degrade，如果为是则执行步骤S308，否则执行步骤S312；

在步骤S308中，更新拓扑数据库，将故障通路设置为不可用；

在步骤S310中，经两个环控制信道广播类型为C_SIGNAL_FAIL/C_Signal_Degrade的故障消息，然后结束本处理的执行；

在步骤S312中，判断故障指示是否为D_SIGNAL_FAIL/D_Signal_Degrade，如果为是则执行步骤S314，否则结束本处理的执行；

在步骤S314中，判断是否为出口数据信道故障？如果为是则执行步骤S316，否则执行步骤S320；

在步骤S316中，更新资源库，使故障数据信道不可用；

在步骤S318中，判断是否支持波长变换，如果为是则结束本处理的执行，否则执行步骤S320；以及

在步骤S320中，经反向环控制信道向相邻上游结点发类型为D_SIGNAL_FAIL/D_Signal_Degrade的故障消息；

然后结束故障指示处理S300，然后回到空闲状态。

其中，故障通知消息处理状态S400包括以下步骤：

故障通知消息处理S400开始，

在步骤S402中，判断是否收到过同一故障的通知，如果为是则执行步骤S416，否则执行步骤S404；

在步骤S404中，判断故障消息类型，如果为D_Signal_Failure/D_Signal_Degrade则执行步骤S406，如果为C_Signal_Failure/C_Signal_Degrade则执行步骤S410；

在步骤S406中，更新资源库，使故障数据信道不可用；

在步骤S408中，判断是否支持波长转换，如果为是则执行步骤S416，否则执行步骤S414；

在步骤S410中，更新拓扑数据库，并转向本节点要保护业务；

在步骤S412中，判断是否为故障同环相邻点，如果为是则执行步骤S416，否则执行步骤S414；

在步骤S414中，经控制信道向下游结点转发故障消息，然后结束本处理的执行；以及

在步骤S416中，吸收故障消息；

然后结束故障通知消息处理S400，然后回到空闲状态。

图10A显示的是一个有8个节点的ROBR，其中每个节点的结构都如图8所示。节点1、3、5、7有波长变换能力，其它节点无波长变换能力。在发生故障之前，节点0通过突发交换方式经外环向节点3发送数据。

图10B显示的是节点2发生不影响转接的节点故障时的情况，此时，节点2的故障与保护处理模块收到相应故障监测模块发来的Node_Degrade故障指示。节点2的故障与保护处理模块执行图9中的S302、S304，即将本节点的控制卡设置成直通模式，直接转发上游控制包，同时通过OADM控制器将两个OADM的所有信道设为直通。

图10C显示的是节点1和节点2之间的外环光纤断裂或控制信道失败时的情况。此时，节点2的链路监视模块检测到外环控制信道信号丢失/失败，并向节点2的故障与保护处理模块发送C_Signal_Failure故障指示(图9中S306)。节点2的故障与保护处理模块更新含偏置时间的拓扑数据库，将故障通路设为无效(图9中S308)，并通过两个环的控制信道广播类型为C_Signal_Failure的故障通知消息(图9中S310)。

节点1的消息处理模块从内环控制信道收到该C_Signal_Failure故障通知消息，并将其分发给节点1的故障与保护处理模块。由于节点1的故障与保护处理模块还没有从外环的控制信道收到同一故障的通知消息(图9中S402)，更新含偏置时间的拓扑数据库(图9中S410)。由于该故障通知消息不是从故障环(外环)收到的，因此，节点1不是故障的同环相邻节点，节点1通过内环控制信道将该故障通知消息转发给节点0(图9中S414)。

节点0的故障与保护处理模块从内环控制信道收到该C_Signal_Failure故障通知消息后，更新含偏置时间的拓扑数据库，结果导致环选择模块将经外环发给节点3的业务转到内环发送到节点3(图9中S410)。同时，将该故障通知消息通过内环控制信道继续向下游发送(图9中S414)。

节点7从内环控制信道收到该C_Signal_Failure故障通知消息后，其故障与保护处理模块更新含偏置时间的拓扑数据库，并将该故障通知消息通过内环控制信道继续向下游发送；

节点6从内环控制信道收到该C_Signal_Failure故障通知消息时，发现本节点已从外环控制信道收到同一故障的通知消息。故将沿内环控制信道广播的该C_Signal_Failure故障通知消息吸收(图9中S416)。

节点3、4、5、6从外环控制信道收到该C_Signal_Failure故障通知消息，相应的故障与保护处理模块更新各自的含偏置时间的拓扑数据库，并将故障通知消息通过外环控制信道向下游发送。沿外环控制信道广播的该C_Signal_Failure故障通知消息到达节点7时，节点7已从内环控制信道收到过该C_Signal_Failure故障通知消息，故吸收掉沿外环控制信道广播的该C_Signal_Failure故障通知消息(图9中S416)。

图10D显示的是节点1和节点2之间的内环和外环光纤均断裂或两环的控制信道失败时的情况。此时，节点2的链路监视模块检测到外环控制信道信号丢失/失败，并向节点2的故障与保护处理模块发送C_Signal_Failure故障指示(图9中S306)。节点2的故障与保护处理模块更新含偏置时间的拓扑数据库，将故障通路设为无效(图9中S308)，并通过两个环的控制信道广播类型为C_Signal_Failure的故障通知消息(图9中S310)。同时，节点1的链路监视模块检测到内环控制信道信号丢失/失败，并执行与节点2相同的操作。

节点2通过内环控制信道广播的故障通知消息C_Signal_Failure(2)因为内环光纤断裂而丢失。节点1通过外环控制信道广播的故障通知消息C_Signal_Failure(1)则因为外环光纤断裂而丢失。

节点3、4、5、6、7、0依次从外环控制信道上收到节点2通过外环广播的故障通知消息C_Signal_Failure(2)，每个节点在均更新本节点含偏置时间的拓扑数据库(图9中S410)，并将该故障通知消息通过外环控制信道继续向下游转发。节点0更新本节点含偏置时间的拓扑数据库后，原来通过外环发送给节点3的业务被转到内环发送给节点3(如图10D中所示)。当节点2通过外环广播的故障通知消息C_Signal_Failure(2)到达节点1时，节点1更新本节点含偏置时间的拓扑数据库。同时，由于该故障通知消息是故障环(外环)收到的且节点1是故障相邻点(称为同环故障相邻点)，故节点1吸收此故障通知消息。

节点1通过内环控制信道广播的故障通知消息C_Signal_Failure(1)依次经过节点0、7、6、5、4、3、2。其中节点0、7、6、5、4、3更新本节点含偏置时间的拓扑数据库(图9中S410)，并通过内环控制信道转发该故障通知消息。节点2因为是该故障消息的同环故障相邻点，吸收此故障通知消息。

图10E显示的是在图10C描述的故障之后，节点6和节点7之间的内环又出现信号降级时的情况。节点6从内环控制信道检测到信号降级，向节点6的故障与保护处理模块发送C_Signal_Degrade故障指示(图9中S306)。节点6更新含偏置时间的拓扑数据库(图9中S308)，节点6、7之间的内环通路的跳数被设为254(环支持的最大站数)。并通过两个环的控制信道广播类型为C_Signal_Degrade的故障通知消息(图9中S310)。

外环控制信道上的C_Signal_Degrade故障通知消息依次到达节点7、0、1。节点7、0、1分别更新本节点含偏置时间的拓扑数据库，节点6、7之间的内环通路的跳数被设为254(环支持的最大站数)，并通过外环控制信道向下转发(图9中S410、S414)。节点0更新含偏置时间的拓扑数据库后，通过内环发送给节点3的业务不会被转向到外环发送。因为节点1、2间的外环光纤断裂故障更严重(在含偏置时间的拓扑数据库中被标志为不可用，相当于跳数无穷大)。环选择根据最短跳数原则仍然会选择内环来传送到节点3的业务。节点1通过外环转发的故障通知消息因为外环光纤断裂而丢失。

内环控制信道上的C_Signal_Degrade的故障通知消息依次经过节点5、4、3、2。节点5、4、3、2分别更新本节点含偏置时间的拓扑数据库，节点6、7之间的内环通路的跳数被设为254(环支持的最大站数)，并通过内环控制信道向下转发(图9中S410、S414)。内环控制信道上的故障通知消息到达节点1时，因为节点1已从外环收到同一故障的通知消息，故障通知消息被吸收(图9中S402、S416)。

图10F显示的是图10A所示的ROBR中节点2和节点3之间的外环出口数据信道W_i失败时的情况。节点2的数据信道硬件检测模块将检测到该故障，并向其故障与保护处理模块发送D_Signal_Failure(W_i)故障指示。节点2的故障与保护处理模更新资源库，将外环出口中的波长W_i标志为不可用(图9中S316)。由于节点2不支持波长变换，节点2通过内环的控制信道向相邻的上游节点3发送故障通知消息D_Signal_Failure(W_i)(图9中S320)。节点1从内环收到故障通知消息D_Signal_Failure(W_i)后，通过更新资源库将其外环出口中的波长W_i标志为不可用(图9中S406)。由于节点1支持波长变换，该故障通知消息被节点1吸收(图9中S416)。上述保护过程完成之后，节点0向节点3发送的业务仍然通过外环传送。只不过，在节点0到节点1之间，业务可以使用所有的数据信道；而在节点1到节点3之间，业务只能使用除波长W_i之外的其它数据信道。节点0到节点1之间承载于波长W_i之上的业务需经过波长变化转到节点1出口的其它波长上去传送。

显然，本发明的保护与恢复方法不仅适用于双环结构的ROBR，也适用于多环结构的ROBR。

从以上所述，可以明白本发明实现了如下技术效果：

本发明提供的ROBR保护倒换方法能有效解决ROBR的故障检测、定位、以及控制信道与数据信道在保护与恢复中的一致性问题；实现ROBR节点或/和链路故障后业务的快速保护与恢复；提高ROBR的健壮性，使其成为一个能可靠运营的网络；并能在不中断业务的情况下实现节点的加入和删除。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。