一種實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測的系統(tǒng)和方法，屬于光網(wǎng)絡(luò)生存性的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)種類越來越多并且業(yè)務(wù)量越來越大。但是一旦網(wǎng)絡(luò)中的光纖鏈路或者是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點發(fā)生故障，就會造成大量的數(shù)據(jù)丟失和服務(wù)中斷，因此只有快速監(jiān)測定位到發(fā)生故障的光纖鏈路，各層的路由協(xié)議才能夠及時地調(diào)整路由，把傳輸?shù)焦收湘溌返臄?shù)據(jù)通過其他鏈路進行傳輸，從而及時地恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸。
[0003]為了監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)需要具備應(yīng)對多種類型錯誤提供有效的檢測機制的能力。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型是分層結(jié)構(gòu)的，理論上可以在任一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層中進行故障定位。在上層協(xié)議中進行故障監(jiān)測由于其相對復(fù)雜的信令導(dǎo)致的監(jiān)測時間較長，而在實際的工程應(yīng)用中很難接受這么長的監(jiān)測時間。在物理層上對故障進行監(jiān)測，可以避免復(fù)雜的信令，降低檢測信號的復(fù)雜性，能夠較快速的實現(xiàn)故障的監(jiān)測和定位。兩種在物理層的故障定位的方案:光跡檢測機制和光編碼機制由于有效性好而應(yīng)用較多。
[0004]光跡檢測機制有以下特點:1、通過算法為整個網(wǎng)絡(luò)分配專用的有向光鏈路，可以實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)鏈路精確和快速的故障定位;2、一個連通性好的網(wǎng)絡(luò)中，可以把所需要的光監(jiān)測跡的條數(shù)減小到所需監(jiān)測鏈路數(shù)目的對數(shù);3、可以實現(xiàn)監(jiān)測器成本與專用鏈路數(shù)量的有效折衷;4、不易于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點故障。
[0005]光編碼機制有以下特點:1、每個光纖段放置唯一的編碼器，可以監(jiān)測相應(yīng)光纖鏈路或者節(jié)點的狀態(tài);2、光編碼機制是一個集中的方案，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(NMS)可以收集所有反射的編碼信號并通過解碼信號的自相關(guān)特征判斷故障;3、使用單一(或較少數(shù)量)的專用監(jiān)測波長;4、可擴展性好;5、所用的編碼器的數(shù)量不少于需監(jiān)測鏈路或節(jié)點的數(shù)量。
[0006]網(wǎng)狀網(wǎng)-樹狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，可用于城域-接入網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為:光鏈路終端(OLT)連接一些遠端節(jié)點(RN)，組成一個網(wǎng)狀網(wǎng)，相比于環(huán)有更高的可靠性。RN與功率分配耦合器(PSC)之間通過光纖連接。PSC與終端用戶之間是樹形拓撲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測的系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測的方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測的系統(tǒng)，包括光鏈路終端OLT和多個遠端節(jié)點RN連接成的網(wǎng)狀網(wǎng)和功率分配耦合器PSC，所述遠端節(jié)點RN與功率分配耦合器PSC之間通過光纖連接;所述功率分配耦合器PSC通過樹形拓撲網(wǎng)絡(luò)與終端用戶相連。目前沒有單一方案可以有效的監(jiān)測網(wǎng)狀網(wǎng)加樹的拓撲網(wǎng)絡(luò)，包括節(jié)點和鏈路，針對監(jiān)測時間，監(jiān)測成本，可擴展性等方面，本發(fā)明結(jié)合了光跡檢測機制和光編碼機制的優(yōu)勢，通過簡單、可擴展的解決方案最終實現(xiàn)全網(wǎng)的有效故障監(jiān)測。
[0011]—種實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測的方法，包括以下步驟:
[0012](I)設(shè)計互不相同、且最大互相關(guān)系數(shù)為I的準正交周期碼，以及對應(yīng)該準正交周期碼的雙光纖光柵FBG編碼器和FBG解碼器；
[0013](2)將所述FBG編碼器分別放置在網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)遠端節(jié)點RN的兩側(cè)以及終端用戶光路前面;首先采用光編碼器監(jiān)測網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)遠端節(jié)點RN、網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)上的鏈路、樹形拓撲網(wǎng)絡(luò)的分支鏈路和遠端節(jié)點RN與功率分配耦合器PSC之間的鏈路；
[0014](3)所述光鏈路終端OLT發(fā)射U波段監(jiān)測脈沖，在所述網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)上逆時針傳輸:每個FBG編碼器耦合部分U波段監(jiān)測脈沖，對應(yīng)生成一個光編碼，然后將所述光編碼在所述網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)上順時針方向反射到光鏈路終端0LT;光鏈路終端OLT沿所述網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)上順時針方向收到所有反射的光編碼總和;所述U波段為:1625-1675nm；
[0015](4)網(wǎng)絡(luò)管路系統(tǒng)匪S把接收到的光編碼總和信號周期性地與各個相應(yīng)的FBG解碼器匹配，得到每個FBG解碼器的自相關(guān)峰值:設(shè)定相關(guān)峰值的故障閾值，如果所述自相關(guān)峰值小于故障閾值，則所述自相關(guān)峰值對應(yīng)的鏈路或遠端節(jié)點RN無故障；如果所述自相關(guān)峰值大于或等于故障閾值，則所述自相關(guān)峰值對應(yīng)的鏈路或遠端節(jié)點RN存在故障，并根據(jù)自相關(guān)峰值對應(yīng)的FBG編碼器確定故障位置；
[0016](5)網(wǎng)狀網(wǎng)中除去環(huán)上的鏈路之外的其它鏈路，即網(wǎng)狀網(wǎng)內(nèi)部鏈路是通過光跡監(jiān)測:通過啟發(fā)式的監(jiān)測跡分配MTA算法，生成專用監(jiān)測鏈路;其中在生成光跡碎片之后，采用整個網(wǎng)狀網(wǎng)中的任一鏈路連接所述光跡碎片使其形成更長的光跡鏈路;所述每條光跡鏈路分別具有唯一的報警碼;所述MTA算法還同時生成報警碼表ACT;
[0017](6)當任意一條鏈路故障的時候，其經(jīng)過該鏈路的所有的光跡鏈路分別觸發(fā)報警信號，所述網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS收集到報警信號，并由報警碼表ACT定位故障鏈路。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)勢如下:
[0019]1、本發(fā)明低成本，不采用昂貴的可調(diào)諧光時域反射儀(OTDR)和濾波器。
[0020]2、本發(fā)明不需要用戶參與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測，監(jiān)測機制是用戶獨立的。
[0021]3、本發(fā)明由于采用兩種監(jiān)測技術(shù)結(jié)合，該監(jiān)測技術(shù)可以支持大容量的用戶監(jiān)測。
[0022]4、本發(fā)明可擴展性好，當增加新用戶的時候，只需要安裝額外的光編碼器，無需改變原來的網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)。
[0023]5、本發(fā)明結(jié)合了光跡檢測和光編碼檢測的優(yōu)勢，可以在不增加MTA算法復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，比較簡單地實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的監(jiān)測。
[0024]6、本發(fā)明可以取得檢測器成本，監(jiān)測波長成本，光編碼器成本的有效折衷，進一步顯著降低網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測成本。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明所述實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖2為本發(fā)明所述遠端節(jié)點RN的結(jié)構(gòu)框圖；其中，λη為光鏈路終端OLT發(fā)出的監(jiān)測信號;AD為光鏈路終端OLT發(fā)出的數(shù)據(jù)信號;WS為波長選擇器;Adi為節(jié)點i的數(shù)據(jù)信號;WDM為波峰復(fù)用裝置；
[0027]圖3為本發(fā)明所述FBG編碼器的結(jié)構(gòu)框圖；其中，Ii為2個光纖之間的長度；
[0028]圖4為本發(fā)明中所述網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖5為本發(fā)明實施例的實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測的流程圖；
[0030]圖6為圖5所示的實現(xiàn)光跡監(jiān)測的MTA算法流程圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合實施例和說明書附圖對本發(fā)明做詳細的說明，但不限于此。
[0032]實施例1、
[0033]一種實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測的系統(tǒng)，包括光鏈路終端OLT和多個遠端節(jié)點RN連接成的網(wǎng)狀網(wǎng)和功率分配耦合器PSC，所述遠端節(jié)點RN與功率分配耦合器PSC之間通過光纖連接;所述功率分配耦合器PSC通過樹形拓撲網(wǎng)絡(luò)與終端用戶相連。
[0034]實施例2、
[0035 ] 一種實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測的方法，包括以下步驟:
[0036](I)設(shè)計互不相同、且最大互相關(guān)系數(shù)為I的準正交周期碼，以及對應(yīng)該準正交周期碼的雙光纖光柵FBG編碼器和FBG解碼器；
[0037](2)將所述FBG編碼器分別放置在網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)遠端節(jié)點RN的兩側(cè)以及終端用戶光路前面;首先采用光編碼器監(jiān)測網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)遠端節(jié)點RN、網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)上的鏈路、樹形拓撲網(wǎng)絡(luò)的分支鏈路和遠端節(jié)點RN與功率分配耦合器PSC之間的鏈路；
[0038](3)所述光鏈路終端OLT發(fā)射U波段監(jiān)測脈沖，在所述網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)上逆時針傳輸:每個FBG編碼器耦合部分U波段監(jiān)測脈沖，對應(yīng)生成一個光編碼，然后將所述光編碼在所述網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)上順時針方向反射到光鏈路終端0LT;光鏈路終端OLT沿所述網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)上順時針方向收到所有反射的光編碼總和;所述U波段為:1625-1675nm；
[0039](4)網(wǎng)絡(luò)管路系統(tǒng)匪S把接收到的光編碼總和信號周期性地與各個相應(yīng)的FBG解碼器匹配，得到每個FBG解碼器的自相關(guān)峰值:設(shè)定相關(guān)峰值的故障閾值，如果所述自相關(guān)峰值小于故障閾值，則所述自相關(guān)峰值對應(yīng)的鏈路或遠端節(jié)點RN無故障；如果所述自相關(guān)峰值大于或等于故障閾值，則所述自相關(guān)峰值對應(yīng)的鏈路或遠端節(jié)點RN存在故障，并根據(jù)自相關(guān)峰值對應(yīng)的FBG編碼器確定故障位置；
[0040](5)網(wǎng)狀網(wǎng)中除去環(huán)上的鏈路之外的其它鏈路，即網(wǎng)狀網(wǎng)內(nèi)部鏈路是通過光跡監(jiān)測:通過啟發(fā)式的監(jiān)測跡分配MTA算法，生成專用監(jiān)測鏈路;其中在生成光跡碎片之后，采用整個網(wǎng)狀網(wǎng)中的任一鏈路連接所述光跡碎片使其形成更長的光跡鏈路;所述每條光跡鏈路分別具有唯一的報警碼;所述MTA算法還同時生成報警碼表ACT;
[0041](6)當任意一條鏈路故障的時候，其經(jīng)過該鏈路的所有的光跡鏈路分別觸發(fā)報警信號，所述網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS收集到報警信號，并由報警碼表ACT定位故障鏈路。
[0042]如實施I和實施例2的具體說明:
[0043]1、根據(jù)給定的光正交碼的碼重ω，自相關(guān)限Aa和互相關(guān)限λ。設(shè)計所需數(shù)量的光正交周期碼，并確定正交碼的周期Pl。
[0044]2、光正交周期碼與編碼器是對應(yīng)的。所有的編碼器有相同的光纖光柵，反射系數(shù)分別為RdPR2,只有連接兩個光柵之間的光纖長度1工互不相同。應(yīng)當選擇合適的反射系數(shù)使得總的光功率可以集中在前ω個編碼之后的脈沖內(nèi)。
[0045]已設(shè)計好的編碼器按照圖1所示，放置于網(wǎng)狀網(wǎng)中環(huán)上節(jié)點的兩側(cè)以及終端用戶之前。放置于節(jié)點兩側(cè)是用來監(jiān)測節(jié)點的故障情況，當匪S檢測到一個節(jié)點一側(cè)的編碼器的形成的編碼信號，未檢測到另一側(cè)的編碼信號，判斷該節(jié)點出現(xiàn)故障。與此同時，這些編碼器也可以監(jiān)測環(huán)上光纖鏈路的故障狀態(tài)。當NMS檢測到一條光纖鏈路一端的編碼器的形成的編碼信號，未檢測到另一端的編碼信號，判斷該鏈路出現(xiàn)故障。放置于終端用戶之前的編碼器用來監(jiān)測PSC到終端用戶之間的光纖鏈路的健康狀態(tài)。當NMS未檢測到用戶前編碼器形成的編碼信號，