一种DWDM光传输系统中的光通路共享保护方法

摘要

本发明公开了一种DWDM光传输系统中的光通路共享保护方法，在传输系统中的需要提供保护节点的两个光转发单元上，由两个结构相同的共享保护单元及四个结构相同的输入光信号监测单元构成保护装置，优点是节点间的工作完全依靠信号的通断状态来协调，无须如APS保护倒换协议般需要进行编解码和信号分析，本发明的保护装置结构简单，不影响现有OADM环网的业务结构，不改变网络设备的构造，直接加装共享通路保护机盘即可实现业务保护的目的，且无须协议软件管理即可实现自动保护倒换与恢复，不受环路节点数量的限制，保护倒换与恢复的时间也与环路的长度以及节点数量无关，可扩展性极强，便于网络的升级改造，并具有动作简单可靠，可以保护多点故障等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光传输系统中的光通路共享保护方法，尤其是涉及一种DWDM光传输系统中的光通路共享保护方法。

背景技术

当前主要的光传输技术是SDH和DWDM，相对于SDH技术，属于DWDM范畴的ROADM和OTN系统其网络保护恢复技术都处于相对弱势地位，这些保护技术的方案种类、保护可靠性、适用条件等相对于网络所承担传输业务的重要性来说都不成比例。目前主要的DWDM保护技术是基于并发选收技术的两纤单向光线路保护和光通路保护，而两纤双向光线路环保护则因环网自激风险而极少应用。大量应用于SDH的共享保护长期以来因技术方案的欠缺而很少在DWDM系统中出现。目前一般的DWDM保护技术都需要与工作通道相等的空余传输容量来对工作通道的传输容量提供保护，而在共享光通路保护中，特别是在分布型业务的环网结构中可以让多个业务信号共享一个保护通道，从而极大地提高网络传输容量的利用率。近年来这种光通路共享保护技术出现了突破，并得到国际标准组织的承认，然而由于技术专利的限制而较少获得推广。而现有的共享光通路保护技术有的存在需要传输协议协同管理，提高了系统的复杂性，降低了保护倒换速度；有的还要求监测保护通道的光信号，并进行分析控制，提高了系统的复杂度和建造成本，也降低了系统可靠性；有的仍然难以承受环路自激振荡的危害，从而影响了此技术的工程应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不影响现有OADM环网的业务结构，不改变网络设备的构造，无须协议软件管理即可实现自动保护倒换与恢复，不受环路节点数量的限制，且保护倒换与恢复的时间也与环路的长度以及节点数量无关的DWDM光传输系统中的光通路共享保护方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种DWDM光传输系统中的光通路共享保护方法，在传输系统中的需要提供保护节点的两个光转发单元上，由两个结构相同的共享保护单元及四个结构相同的输入光信号监测单元构成保护装置，将其中的两个输入光信号监测单元的输入端分别与对应的发送节点的工作通路输出端和保护通路输出端连接，其与工作通路输出端连接的输入光信号监测单元的输出端与一个共享保护单元的工作通路输入端连接，将该共享保护单元的通路接收信号输出端与节点上的一个光转发单元的输入端连接，将该光转发单元的输出端与另一个共享保护单元的通路发送信号输入端连接，而将该另一个共享保护单元的保护通路输入端与连接到发送节点的保护通路输出端的输入光信号监测单元的输出端连接，并将该另一个共享保护单元的通路接收信号输出端与节点上的另一个光转发单元的输入端连接，将该另一个光转发单元的输出端与连接到发送节点的工作通路输出端的输入光信号监测单元的输出端的共享保护单元的通路发送信号输入端连接，当光传输线路发生中断，接收节点监测工作通路输入信号的输入光信号监测单元收不到发送节点的光信号，此时，将与监测到输入工作通路光丢失的输入光信号监测单元连接的共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，通路接收信号输出端从与工作通路输入端连接切换到与保护通路输入端连接，而将另一个共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，并从该共享保护单元的工作通路输出端发出周期性的瞬断信息激发发送节点发出输入工作通路光丢失告警，此时，将发送节点与监测到瞬断信息的输入光信号监测单元连接的共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，通路接收信号输出端从与工作通路输入端连接切换到与保护通路输入端连接，而将另一个共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，当断点修复后，接收节点的输入光信号监测单元监测到发送节点的光信号，待信号稳定保持，确定正常后，将本节点所有的共享保护单元恢复原态，并向发送节点发送保护信号丢失瞬断信息，使发送节点的共享保护装置恢复原态。

所述的两个光转发单元为左端的第一光转发单元和右端的第二光转发单元上，所述的两个共享保护单元为第一共享保护单元和第二共享保护单元，所述的四个输入光信号监测单元为第一输入光信号监测单元、第二输入光信号监测单元、第三输入光信号监测单元和第四输入光信号监测单元，将所述的第一输入光信号监测单元的输入端与左端节点的工作通路输出端连接，所述的第一输入光信号监测单元的输出端与所述的第一共享保护单元的工作通路输入端连接，将所述的第二输入光信号监测单元的输入端与左端节点的保护通路输出端连接，所述的第二输入光信号监测单元的输出端与所述的第二共享保护单元的保护通路输入端连接，将所述的第三输入光信号监测单元的输入端与右端节点的工作通路输出端连接，所述的第三输入光信号监测单元的输出端与所述的第二共享保护单元的工作通路输入端连接，将所述的第四输入光信号监测单元的输入端与右端节点的保护通路输出端连接，所述的第四输入光信号监测单元的输出端与所述的第一共享保护单元的保护通路输入端连接，将第一共享保护单元的通路接收信号输出端与所述的节点上的第一光转发单元的输入端连接，所述的第一光转发单元的输出端与所述的第二共享保护单元的通路发送信号输入端连接，将第二共享保护单元的通路接收信号输出端与所述的节点上的第二光转发单元的输入端连接，所述的第二光转发单元的输出端与所述的第一共享保护单元的通路发送信号输入端连接，所述的发送节点为左端节点，所述的第一输入光信号监测单元监测到输入工作通路光丢失后，将第一共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，通路接收信号输出端从与工作通路输入端连接切换到与保护通路输入端连接，而将第二共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，并从第二共享保护单元的工作通路输出端发出周期性的瞬断信息激发左端节点发出输入工作通路光丢失告警，此时，将左端节点的第二共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，通路接收信号输出端从与工作通路输入端连接切换到与保护通路输入端连接，而将左端节点的第一共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，当断点修复后，接收节点的第一输入光信号监测单元监测到发送节点的光信号，待信号稳定保持，确定正常后，将本节点所有的共享保护单元恢复原态，并向左端节点发送保护信号丢失瞬断信息，使左端节点的共享保护装置恢复原态。

所述的两个光转发单元为左端的第一光转发单元和右端的第二光转发单元上，所述的两个共享保护单元为第一共享保护单元和第二共享保护单元，所述的四个输入光信号监测单元为第一输入光信号监测单元、第二输入光信号监测单元、第三输入光信号监测单元和第四输入光信号监测单元，将所述的第一输入光信号监测单元的输入端与左端节点的工作通路输出端连接，所述的第一输入光信号监测单元的输出端与所述的第一共享保护单元的工作通路输入端连接，将所述的第二输入光信号监测单元的输入端与左端节点的保护通路输出端连接，所述的第二输入光信号监测单元的输出端与所述的第二共享保护单元的保护通路输入端连接，将所述的第三输入光信号监测单元的输入端与右端节点的工作通路输出端连接，所述的第三输入光信号监测单元的输出端与所述的第二共享保护单元的工作通路输入端连接，将所述的第四输入光信号监测单元的输入端与右端节点的保护通路输出端连接，所述的第四输入光信号监测单元的输出端与所述的第一共享保护单元的保护通路输入端连接，将第一共享保护单元的通路接收信号输出端与所述的节点上的第一光转发单元的输入端连接，所述的第一光转发单元的输出端与所述的第二共享保护单元的通路发送信号输入端连接，将第二共享保护单元的通路接收信号输出端与所述的节点上的第二光转发单元的输入端连接，所述的第二光转发单元的输出端与所述的第一共享保护单元的通路发送信号输入端连接，所述的发送节点为右端节点，所述的第三输入光信号监测单元监测到输入工作通路光丢失后，将第二共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，通路接收信号输出端从与工作通路输入端连接切换到与保护通路输入端连接，而将第一共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，并从第一共享保护单元的工作通路输出端发出周期性的瞬断信息激发右端节点发出输入工作通路光丢失告警，此时，将右端节点的第一共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，通路接收信号输出端从与工作通路输入端连接切换到与保护通路输入端连接，而将右端节点的第二共享保护单元的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，当断点修复后，接收节点的第三输入光信号监测单元监测到发送节点的光信号，待信号稳定保持，确定正常后，将本节点所有的共享保护单元恢复原态，并向右端节点发送保护信号丢失瞬断信息，使右端节点的共享保护装置恢复原态。

所述的共享保护单元由2×2光开关、1×2光开关、1×1光开关以及光耦合器各一个组成，所述的2×2光开关的工作通路输入端与监测工作通路输入信号的输入光信号监测单元的输出端连接，所述的2×2光开关的保护通路输入端与监测保护通路输入信号的输入光信号监测单元的输出端连接，所述的2×2光开关的通路接收信号输出端与所述的两个光转发单元中的一个光转发单元的输入端连接，所述的2×2光开关的保护通路输出端与所述的1×2光开关的一个动臂连接，所述的光耦合器的通路发送信号输入端与所述的两个光转发单元中的另一个光转发单元的输出端连接，所述的光耦合器的一个输出端与所述的1×2光开关的另一个动臂连接，所述的光耦合器的另一输出端与所述的1×1光开关的输入端连接，所述的1×1光开关的输出端与工作通路输出端连接，所述的1×2光开关的定臂与保护通路输出端连接。

所述的周期性的瞬断信息由所述的1×1光开关产生，瞬断时长大于2ms，且小于周期时长。

与现有技术相比，本发明的优点是节点间的工作完全依靠信号的通断状态来协调，无须如APS保护倒换协议般需要进行编解码和信号分析，本发明的保护装置结构简单，不影响现有OADM环网的业务结构，不改变网络设备的构造，直接加装共享通路保护机盘即可实现业务保护的目的，且无须协议软件管理即可实现自动保护倒换与恢复，不受环路节点数量的限制，保护倒换与恢复的时间也与环路的长度以及节点数量无关，可扩展性极强，便于网络的升级改造，并具有动作简单可靠，可以保护多点故障等特点。

附图说明

图1为本发明使用的保护装置的结构示意图；

图2为本发明两个节点之间处于正常工作状态的信号流示意图；

图3为本发明两个节点中的左端节点发送的光信号发生断路时的保护状态信号流示意图；

图4为本发明多节点接收光信号断路时保护状态的信号流示意图；

图5为本发明的共享保护装置处于工作状态的示意图和端口连通简图；

图6为本发明的共享保护装置处于保护状态A的示意图和端口连通简图；

图7为本发明的共享保护装置处于保护状态B的示意图和端口连通简图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一种DWDM光传输系统中的光通路共享保护方法，在传输系统中的每个节点上设置有两个光转发单元分别收发两个传输方向的光信号，第一光转发单元1收发左端传输方向的光信号而第二光转发单元2收发右端传输方向的光信号，保护装置由两个结构相同的共享保护单元即第一共享保护单元3和第二共享保护单元4及四个结构相同的输入光信号监测单元即第一输入光信号监测单元5、第二输入光信号监测单元6、第三输入光信号监测单元7和第四输入光信号监测单元8构成，第一共享保护单元1由2×2光开关01、1×2光开关02、1×1光开关03以及光耦合器04各一个组成，将2×2光开关01的工作通路输入端a1与第一输入光信号监测单元5的输出端连接，2×2光开关01的保护通路输入端b1与第四输入光信号监测单元8的输出端连接，2×2光开关01的通路接收信号输出端e1与第一光转发单元1的输入端连接，2×2光开关01的保护通路输出端与1×2光开关02的一个动臂连接，光耦合器04的通路发送信号输入端f1与第二光转发单元2的输出端连接，光耦合器04的一个输出端与1×2光开关02的另一个动臂连接，光耦合器04的另一输出端与1×1光开关03的输入端连接，1×1光开关03的输出端与右端工作通路输出端c1连接，1×2光开关03的定臂与左端保护通路输出端d1连接，第二共享保护单元2也由2×2光开关01、1×2光开关02、1×1光开关03以及光耦合器04各一个组成，将2×2光开关01的工作通路输入端a2与第三输入光信号监测单元7的输出端连接，2×2光开关01的保护通路输入端b2与第二输入光信号监测单元6的输出端连接，2×2光开关01的通路接收信号输出端e2与第二光转发单元2的输入端连接，2×2光开关01的保护通路输出端与1×2光开关02的一个动臂连接，光耦合器04的通路发送信号输入端f2与第一光转发单元1的输出端连接，光耦合器04的一个输出端与1×2光开关02的另一个动臂连接，光耦合器04的另一输出端与1×1光开关03的输入端连接，1×1光开关03的输出端与工作通路输出端c2连接，1×2光开关02的定臂与右端保护通路输出端d2连接，将第一输入光信号监测单元5的输入端与左端节点的工作通路输出端连接，将第二输入光信号监测单元6的输入端与左端节点的保护通路输出端连接，将第三输入光信号监测单元7的输入端与右端节点的工作通路输出端连接，将第四输入光信号监测单元8的输入端与右端节点的保护通路输出端连接，当左端节点的光传输线路发生中断，接收节点收不到发送节点的光信号，第一输入光信号监测单元5监测到输入工作通路光丢失后，将第一共享保护单元3切换到保护状态A的状态：2×2光开关01将保护通路输入端b1与通路接收信号输出端e1连通，同时将工作通路输入端a1与1×2光开关02的一个动臂相连，而1×2光开关02则将此与2×2光开关01互联的动臂与其定臂断开，使工作通路输入端a1与左端保护通路输出端d1不相接通；通路发送信号输入端f1通过光耦合器04分为两个端口输出，其中一个端口与1×2光开关02的另一动臂相连，并接通到其定臂，使通路发送信号输入端f1与左端保护通路输出端d1接通；另一个端口通过1×1光开关03与右端工作通路输出端c1连通。即通过几个光开关的切换，使保护通路输入端b1与通路接收信号输出端e1接通；通路发送信号输入端f1分成两路分别与右端工作通路输出端c1和左端保护通路输出端d1接通。而将第二共享保护单元4切换到保护状态B的状态：2×2光开关01将工作通路输入端a2与通路接收信号输出端e2连通，同时将保护通路输入端b2与1×2光开关02的一个动臂相连，而1×2光开关02则将此与2×2光开关01互联的动臂与其定臂断开，使保护通路输入端b2与右端保护通路输出端d2不相接通；通路发送信号输入端f2通过光耦合器04分为两个端口输出，其中一个端口与1×2光开关02的另一动臂相连，并接通到其定臂，使通路发送信号输入端f2与右端保护通路输出端d2接通；而另一个端口通过1×1光开关03与左端工作通路输出端c2连通。即通过几个光开关的切换，使工作通路输入端a2与通路接收信号输出端e2接通；通路发送信号输入端f2分成两路分别与左端工作通路输出端c2和右端保护通路输出端d2接通。并从第二共享保护单元4的左端工作通路输出端c2发出周期性的由1×1光开关03产生的瞬断信息激发左端节点发出输入工作通路光丢失告警，瞬断时长大于2ms，且小于周期时长。此时，将左端节点的第二共享保护单元4的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，通路接收信号输出端从与工作通路输入端连接切换到与保护通路输入端连接，而将左端节点的第一共享保护单元3的保护通路输出端从与保护通路输入端连接切换到与通路发送信号输入端连接，当断点修复后，接收节点的第一输入光信号监测单元5监测到发送节点的光信号，待信号稳定保持，确定正常后，将第一共享保护单元3和第二共享保护单元4恢复原态，并向左端节点发送保护信号丢失瞬断信息，使左端节点的共享保护装置恢复原态。

反之，当右端节点的光传输线路发生中断，接收节点收不到发送节点的光信号，第三输入光信号监测单元7监测到输入工作通路光丢失后，将第二共享保护单元4切换到保护状态A的状态：切换，使保护通路输入端b1与通路接收信号输出端e1接通；通路发送信号输入端f1分成两路分别与右端工作通路输出端c1和左端保护通路输出端d1接通。而将第二共享保护单元4切换到保护状态B的状态，其工作过程相同。

共享保护单元具有三种工作状态，分别为工作状态、保护状态A以及保护状态B。各种状态下的光开关动作分别如图5、图6和图7所示，其中的1×1光开关03在各种状态中均为接通，它仅用于发送瞬断信号。为简单表示出每种状态的各端口联通状态，各图中均注有端口连通简图。

图5表示在工作状态下的共享保护单元，2×2光开关01将工作通路输入端a与通路接收信号输出端e连通，同时将保护通路输入端b与1×2光开关02的一个动臂相连，而1×2光开关02则将此与2×2光开关01互联的动臂与其定臂连通，使保护通路输入端b与保护通路输出端d接通；通路发送信号输入端f通过光耦合器分为两个端口输出，其中一个端口与1×2光开关02的另一动臂相连，但不予接通，另一个端口通过1×1光开关03与工作通路输出端c连通。即通过几个光开关的切换，使工作通路输入端a与通路接收信号输出端e接通；保护通路输入端b与保护通路输出端d接通；通路发送信号输入端f与工作通路输出端c接通。

图6表示出了共享保护单元在保护状态A时各光开关的切换状态：2×2光开关01将保护通路输入端b与通路接收信号输出端e连通，同时将工作通路输入端a与1×2光开关02的一个动臂相连，而1×2光开关02则将此与2×2光开关01互联的动臂与其定臂断开，使工作通路输入端a与保护通路输出端d不相接通；通路发送信号输入端f通过光耦合器分为两个端口输出，其中一个端口与1×2光开关02的另一动臂相连，并接通到其定臂，使通路发送信号输入端f与保护通路输出端d接通；另一个端口通过1×1光开关03与工作通路输出端c连通。即通过几个光开关的切换，使保护通路输入端b与通路接收信号输出端e接通；通路发送信号输入端f分成两路分别与工作通路输出端c和保护通路输出端d接通。

图7表示出了共享保护单元在保护状态B时各光开关的切换状态：2×2光开关01将工作通路输入端a与通路接收信号输出端e连通，同时将保护通路输入端b与1×2光开关02的一个动臂相连，而1×2光开关02则将此与2×2光开关01互联的动臂与其定臂断开，使保护通路输入端b与保护通路输出端d不相接通；通路发送信号输入端f通过光耦合器分为两个端口输出，其中一个端口与1×2光开关02的另一动臂相连，并接通到其定臂，使通路发送信号输入端f与保护通路输出端d接通；而另一个端口通过1×1光开关03与工作通路输出端c连通。即通过几个光开关的切换，使工作通路输入端a与通路接收信号输出端e接通；通路发送信号输入端f分成两路分别与工作通路输出端c和保护通路输出端d接通。

两个节点正常通信时，每个共享保护单元均处于工作状态，即两个节点光转发单元的发送信号均通过共享保护单元送入线路工作通路输出，而保护通路则直通，节点在输出口将保护通路与工作通路的输出合波到光线路中传输，而在节点输入口则将合波线路中的信号依波长关系分解为工作通路和保护通路输入，并将工作通路输入连接到对应光转发单元的输入端，如图2所示。

节点A左端通过输入信号监测单元后的线路工作通路输入11与第一共享保护单元3的工作通路输入端a1相连，此第一共享保护单元3将其连通到通路接收信号输出端e1，并与节点A的第一光转发单元1的输入端相连；此第一光转发单元1的输出端连接第二共享保护单元4的通路发送信号输入端f2，第二共享保护单元4将其连通到工作通路输出端c2作为节点A左端线路工作通路的输出13；

节点B右端通过输入信号监测单元后的线路工作通路输入11与第二共享保护单元4的工作通路输入端a2相连，此第二共享保护单元4将其连通到通路接收信号输出端e2，并与节点B的第二光转发单元2的输入端相连；此第二光转发单元2的输出端连接第一共享保护单元3的通路发送信号输入端f1，第一共享保护单元3将其连通到工作通路输出端c1作为节点B右端线路工作通路的输出13；

节点A将第二光转发单元2输出端连接到此节点第一共享保护单元3的通路发送信号输入端f1，此第一共享保护单元3将其与工作通路输出端c1接通，将其作为本节点的右端线路工作通路的输出13，并与右端线路保护通路的输出14合波进入合波传输光线路10向节点B传输，节点B将其分波为左端线路工作通路输入11和左端线路保护通路输入12，并分别将他们接入到第一输入光信号监测单元5和第二输入光信号监测单元6，其中的线路工作通路输入11经监测后连接到节点B的第一共享保护单元3的工作通路输入端a1，此第一共享保护单元3将其连通到通路接收信号输出端e1，并连接到节点B第一光转发单元1的输入端；

节点B将第一光转发单元1输出端连接到此节点第二共享保护单元4的通路发送信号输入端f2，此第二共享保护单元4将其与工作通路输出端c2接通，将其作为本节点的左端线路工作通路的输出13，并与左端线路保护通路的输出14合波进入合波传输光线路10向节点A传输，节点A将其分波为右端线路工作通路输入11和右端线路保护通路输入12，并分别将他们接入到第三输入光信号监测单元7和第四输入光信号监测单元8，其中的线路工作通路输入11经监测后连接到节点A的第二共享保护单元4的工作通路输入端a2，此第二共享保护单元4将其连通到通路接收信号输出端e2，并连接到节点A第二光转发单元2的输入端；

节点A经过输入信号监测单元的左端线路保护通路输入12连接到此节点第二共享保护单元4保护通路输入端b2，此第二共享保护单元4将其直通到保护通路输出端d2输出，并作为右端线路保护通路输出14，此输出与右端线路工作通路输入13合波进入合波传输光线路10与节点B的左端线路输入相连，节点B将此合波传输光线路信号分波为左端线路工作通路输入11和左端线路保护通路输入12，其中左端线路保护通路输入12通过第二输入光信号监测单元6后连接到节点B第二共享保护单元4的保护通路输入端b2，此第二共享保护单元4将其直通到保护通路输出端d2作为右端线路保护通路输出14；

节点B经过输入信号监测单元的右端线路保护通路输入12连接到此节点第一共享保护单元3的保护通路输入端b1，此第一共享保护单元3将其直通到保护通路输出端d1输出，并作为左端线路保护通路输出14，此输出与左端线路工作通路输入13合波进入合波传输光线路10与节点A的右端线路输入相连，节点A将此合波传输光线路信号分波为右端线路工作通路输入11和右端线路保护通路输入12，其中右端线路保护通路输入12通过第四输入光信号监测单元8后连接到节点A第一共享保护单元3的保护通路输入端b1，此第一共享保护单元3将其直通到保护通路输出端d1作为左端线路保护通路输出14。

由此可见在工作状态下，保护通路经过各节点直通传输，并不终结。

由上述自动保护倒换与恢复程序可以看出，节点间的工作完全依靠信号的通断状态来协调，无须如APS保护倒换协议般需要进行编解码和信号分析，具有简单可靠，不受环路节点数量的限制，且保护倒换与恢复的时间也与环路的长度以及节点数量无关，可扩展性极强。