專利名稱：：一種混合型無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其故障定位和恢復(fù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及無源光網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及一種具有保護(hù)功能的無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其故障定位和恢復(fù)方法。
背景技術(shù)：
：光纖接入技術(shù)是實(shí)現(xiàn)下一代寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)之一，具有高帶寬，大容量，高可靠，服務(wù)質(zhì)量好等特點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、視頻等的多網(wǎng)合一。在接入網(wǎng)應(yīng)用這樣一個特殊的場合，隨著其承載業(yè)務(wù)種類和帶寬的增加，尤其是可能的語音業(yè)務(wù)的并入，使得對其可靠性和生存性的要求越來越高，要求網(wǎng)絡(luò)具有冗余保護(hù)和快速恢復(fù)能力，甚至在出現(xiàn)災(zāi)難性事故的情況下也應(yīng)能最大限度地保持通信。從成本的角度考慮，還要以小的代價實(shí)現(xiàn)保護(hù)。此外，接入網(wǎng)還要求具有好的擴(kuò)展性，可以滿足不斷增長的帶寬、接入用戶數(shù)、接入業(yè)務(wù)類型等的要求，以滿足網(wǎng)絡(luò)的升級需求。在無源光網(wǎng)絡(luò)(以下簡稱P0N)中，目前主要存在波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(以下簡稱WDM-P0N)和時分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(以下簡稱TDM-P0N)兩種技術(shù)。其中，TDM-P0N技術(shù)相對成熟，帶寬利用率高，器件成本較低，已有比較廣泛的應(yīng)用；而WDM-P0N可為每個接入終端提供更高的帶寬，擴(kuò)展性好，可為未來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用升級提供保證，但元件成本相對較高，且光帶寬資源的使用率較低。此外，無論是TDM-P0N技術(shù)還是WDM-P0N技術(shù)，能夠接入的最大用戶數(shù)目均受到功率和帶寬的限制，這對于某些高密度接入的場合應(yīng)用仍存在限制。相比之下，WDM-P0N與TDM-P0N技術(shù)的混合使用可在保證帶寬的前提下實(shí)現(xiàn)多達(dá)成百上千的用戶接入數(shù)目，具有更高的帶寬資源利用率，并可為TDM-P0N到WDM-P0N的升級過程提供平滑的過渡。就網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而言，現(xiàn)在使用的結(jié)構(gòu)主要為樹形(包括星型、總線型)和環(huán)形。樹型結(jié)構(gòu)能夠分散分配光纖上的風(fēng)險，且擴(kuò)展性好，但主干及各分支饋線光纖的故障會影響到其所連接的所有0NU，同時對其光纖的保護(hù)一般用雙倍光纖來實(shí)現(xiàn)，冗余度高、備份效率低，且備份與工作光纖具有相同路由存在共享風(fēng)險問題。環(huán)形結(jié)構(gòu)可用較少的光纖實(shí)現(xiàn)冗余保護(hù)，且環(huán)上工作與備份光纖之間不存在共享風(fēng)險問題，但在多故障的情況下，環(huán)網(wǎng)中可能有遠(yuǎn)多于故障數(shù)目的無法接入的0NU節(jié)點(diǎn)數(shù)，且其擴(kuò)展性較差。對于TDM-P0N和WDM-P0N，目前已有利用網(wǎng)絡(luò)組成元件的雙倍冗余來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的各種方案，如使用雙倍的主干光纖或全部光纖、雙倍的光線路終端(以下簡稱0LT)或0LT中的收發(fā)機(jī)、雙倍的0NU或0NU中的發(fā)送機(jī)、接收機(jī)等，結(jié)合分路器的分光或光開關(guān)、電控制單元的選通等實(shí)現(xiàn)對主干光纖、全部光纖、0LT或0LT中的元件、0NU或0NU中的收發(fā)器等的保護(hù)、及各部件的綜合保護(hù)等。此外還有通過將相鄰的兩個0LT或0NU節(jié)點(diǎn)連接起來來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)相互備份保護(hù)的方法。對于混合型無源光網(wǎng)絡(luò)(以下簡稱WDM/TDM-P0N)結(jié)構(gòu)，目前尚未見到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方法。對于網(wǎng)絡(luò)故障的監(jiān)測，可利用光時域反射儀(以下簡稱0TDR)來進(jìn)行故障監(jiān)測和定位，或通過檢測上/下行信號的功率計(jì)算線路損耗來進(jìn)行故障監(jiān)測和定位，亦可通過檢測上行信號來監(jiān)測故障，或利用專門的監(jiān)測鏈路來進(jìn)行監(jiān)測等。這些方法中，利用0TDR來不僅實(shí)現(xiàn)代價高(0TDR價格昂貴)，且不適用于TDM-P0N的支路故障定位，用于WDM-P0N時，則必須要有多波長的0TDR的光源，進(jìn)一步增加了檢測設(shè)備的成本。通過檢測上/下行損耗的方法將功率檢測單元分別設(shè)在0NU和0LT中，只有在保證0NU與0LT之間正常通信的情況下才能實(shí)現(xiàn)二者所測得光功率信息的交互從而計(jì)算損耗，若被測光路故障可能導(dǎo)致測試信息無法交互。而采用專門的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)來傳輸網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控管理信息時，在該監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障而數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)無故障時可能會出現(xiàn)誤判，導(dǎo)致正常的通信受到影響。僅通過檢測上行信號的信息進(jìn)行故障判斷適用于上下行信號采用單纖雙向傳輸?shù)那闆r，可以快速實(shí)現(xiàn)故障檢測。根據(jù)保護(hù)控制和恢復(fù)動作實(shí)現(xiàn)位置的不同，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)恢復(fù)可分為分布式(0NU端控制和倒換)和集中式(0LT端控制和倒換)保護(hù)恢復(fù)。多點(diǎn)控制恢復(fù)型和集中單點(diǎn)控制恢復(fù)型。集中式的控制與恢復(fù)可以降低0NU的成本，有利于光接入網(wǎng)的終端價格的降低及應(yīng)用的推廣。0LT中使用單個開光進(jìn)行單點(diǎn)控制時所需控制元件少，網(wǎng)絡(luò)總成本相對較低，但其保護(hù)動作在使故障所影響到的0NU的業(yè)務(wù)得到恢復(fù)的同時也往往會使一些正常工作的0NU受到影響，此外其一般僅能對單個故障進(jìn)行恢復(fù)；而使用多個光開關(guān)進(jìn)行控制恢復(fù)則以更多元件為代價，可實(shí)現(xiàn)局部故障的局部恢復(fù)，及可能對多個故障進(jìn)行恢復(fù)。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的針對上述問題，本發(fā)明提供一種具有集中控制全光纖保護(hù)功能的混合型無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，及基于該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的故障定位和快速恢復(fù)方法，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可有效提高網(wǎng)絡(luò)的接入擴(kuò)展能力，為網(wǎng)絡(luò)帶寬和用戶數(shù)目的逐漸增加提供便利，并能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，對分配光纖的局部故障可以實(shí)現(xiàn)局部恢復(fù)，在網(wǎng)絡(luò)中存在多個故障的情況下也可以最大程度的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為一種混合型無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括一個0LT、一個遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)(以下簡稱RN)和m個0NU，其中0LT外部設(shè)有兩個可相互備份亦可同時工作的端口，稱為主用端口和備用端口，主用端口通過主用饋線光纖與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接，備用端口通過備用饋線光纖與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接，網(wǎng)絡(luò)中上/下行信號采用同纖雙向傳輸?shù)姆绞絺鬏?。所?NU根據(jù)每個0NU所需的帶寬、0NU所處的位置等，分成n個0NU分組(l^n^m)，各0NU分組內(nèi)部采用雙纖樹形、雙纖星型、交叉總線型或其它樹形結(jié)構(gòu)將組內(nèi)需要保護(hù)的0NU連接起來，各0NU的上行信號同時發(fā)送到與其連接的兩根分配光纖的光路中。對于其他不需要保護(hù)的0NU可采用現(xiàn)有的各種接入結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其與RN的連接；RN由具有2X2p個端口(gXh表示具有g(shù)個輸入端口和h個輸出端口，或者具有h個輸入端口和g個輸出端口)的波分復(fù)用器構(gòu)成(p彡n)，以雙纖星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與各0NU分組相連。所述0LT的一個簡單的實(shí)現(xiàn)方案為0LT內(nèi)部采用兩套同樣的波分復(fù)用光收發(fā)模塊(或者光收發(fā)器陣列等)，分別稱為主光收發(fā)模塊和備用光收發(fā)模塊，分別連接主用端口和備用端口，主用、備用光收發(fā)模塊在控制電路的控制下可彼此獨(dú)立工作又可分波長或/和分時協(xié)調(diào)工作，二者均可收發(fā)對應(yīng)于n個分組的n路波長信號。所述0LT的另一個實(shí)現(xiàn)方案為0LT內(nèi)部采用一套波分復(fù)用光收發(fā)模塊(或者光收發(fā)器陣列等)通過一個1X2的光路倒換模塊與主用端口和備用端口連接，所述1X2的光路倒換模塊通過控制電路控制光收發(fā)模塊光信號從主用、備用端口輸入或輸出。所述1X2的光路倒換模塊內(nèi)部包括一個1X2光耦合器、一個波長選通單元、一個端口數(shù)至少為2X2的光開關(guān)單元；所述光路倒換模塊的單口端(具有一個端口的接入端稱為單口端，具有兩個端口的接入端稱為雙口端)連接光耦合器的單口端，光耦合器的雙口端的一個端口連接波長選通單元的輸入端口，所述光耦合器的雙口端的另一個端口與所述波長選通單元的輸出端口分別與光開關(guān)單元的輸入端的兩個端口連接，所述光開關(guān)單元的輸出端的兩個端口分別連接所述光路倒換模塊的雙口端的兩個端口。所述波長選通單元可由一個波長可調(diào)濾波器構(gòu)成，此時光開關(guān)單元需選用端口數(shù)至少為2X2的光開關(guān)，所述波長選通單元亦可由一個1X1的光開關(guān)和一個波長可調(diào)濾波器串聯(lián)構(gòu)成；所述可調(diào)濾波器可以使用單波長濾波器或多波長濾波器，即有多個可調(diào)的通帶的光濾波器，例如聲光可調(diào)濾波器。0NU分組內(nèi)部采用交叉總線型連接時，每一個0NU分組均有兩條從RN的輸出端延伸出來的對應(yīng)于同一波長或一對波長或一組波長的總線(稱為主用光纖總線和備用光纖總線)分別以相反的方向?qū)⑺薪M內(nèi)0NU連接起來，這樣可避免主用光纖與備用光纖采用相同路由而存在的風(fēng)險共享問題。其連接方法為從RN下行的主用光纖總線和備用光纖總線以相反的方向和次序依次將各0NU連接起來，構(gòu)成一個相互交叉的總線結(jié)構(gòu)，例如對于具有k個0NU的0NU分組，其在主用光纖總線上的排序(從RN端起)為第i+1的0NU，其在備用光纖總線上的排序?yàn)榈趉-i。兩根總線可利用分光器與各0NU進(jìn)行連接，總線末端的光纖直接連接到末端0NU上無需分光，或者經(jīng)分光器與末端0NU連接后另一端接一個衰減器以便于網(wǎng)絡(luò)將來的進(jìn)一步擴(kuò)展。0NU分組內(nèi)部亦可采用星型結(jié)構(gòu)連接，對于具有k個0NU的0NU分組，此時從RN延伸出來的兩條光纖需分別利用1:k光分路器與組內(nèi)所有k個0NU相連。所述混合型無源光網(wǎng)絡(luò)采用如下的帶寬利用方式0NU分組采用WDM的方式接入，各分組內(nèi)部的0NU之間采用TDM或TDM/WDM混合的方式接入。各0NU分組使用不同的波長，分別對應(yīng)于所連接RN的不同的端口所對應(yīng)的波長，各0NU分組可以使用RN的1個或多個自由譜區(qū)間(以下簡稱FSR)中對應(yīng)位置的波長，若使用多個FSR，則0NU上/下行信號之間的波長間隔可為FSR的非零整數(shù)倍；同一0NU分組兩條不同光路上的信號可采用相同或不同的FSR；0NU分組內(nèi)部不同的0NU可使用相同的波長亦可使用波長間隔為FSR的非零整數(shù)倍的不同波長。本發(fā)明亦提供了一種通過統(tǒng)計(jì)分析各0NU的通信狀態(tài)實(shí)現(xiàn)在本網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)光纖故障時進(jìn)行故障定位和恢復(fù)的方法，其故障定位方法如下1)對主用饋線光纖進(jìn)行上行信號的檢測，通過檢測各光網(wǎng)絡(luò)單元的通信狀態(tài)判斷其是否能夠正常通信；2)若所有光網(wǎng)絡(luò)單元均無法正常通信則判斷主用饋線光纖可能出現(xiàn)故障；3)若僅部分光網(wǎng)絡(luò)單元無法正常通信，則判斷主用分配光纖出現(xiàn)故障，且a)對于光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用交叉總線型連接的網(wǎng)絡(luò)來說，若主用光纖總線上第i個光網(wǎng)絡(luò)單元及其后續(xù)所有光網(wǎng)絡(luò)單元均無法正常通信，則判斷在該總線上的第i個和第i+1個光網(wǎng)絡(luò)單元之間可能出現(xiàn)了光纖故障；若第i個光網(wǎng)絡(luò)單元無法正常通信，但其后續(xù)光網(wǎng)絡(luò)單元沒有全部無法正常通信，則判斷第i個光網(wǎng)絡(luò)單元可能出現(xiàn)了故障；b)對于光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用雙纖星型連接的網(wǎng)絡(luò)來說，若第i個光網(wǎng)絡(luò)單元無法正常通信，則判斷連接第i個光網(wǎng)絡(luò)單元的主用分配光纖可能出現(xiàn)了故障；4)對備用饋線光纖進(jìn)行上行信號的檢測，通過檢測各光網(wǎng)絡(luò)單元的通信狀態(tài)判斷其是否能夠正常通信，對檢測結(jié)果進(jìn)行步驟2)、3)同樣的判斷；5)比較主用饋線光纖和備用饋線光纖的判斷結(jié)果，若對應(yīng)于同一個光網(wǎng)絡(luò)單元的兩條光路僅在一條光路上發(fā)生故障，則判斷為單纖故障；若兩條光路上均發(fā)生故障且故障位于相同鏈路，則判斷為鏈路雙纖故障；若兩條光路上均發(fā)生故障而故障位于不同鏈路，則判斷為雙光路交錯故障。對于本發(fā)明所述的P0N在實(shí)際工作中可能遇到的各種故障，可以通過對0LT的集中控制和動作進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，其恢復(fù)方法如下當(dāng)正在使用的主用饋線光纖出現(xiàn)單纖故障時，通過單獨(dú)使用備用端口經(jīng)備用饋線光纖對故障進(jìn)行恢復(fù)；當(dāng)與光線路終端的主用端口相連的主用分配光纖出現(xiàn)單纖故障時，通過使用光線路終端備用端口對應(yīng)于故障分組的波長經(jīng)備用分配光纖對故障進(jìn)行恢復(fù)；當(dāng)分配光纖中同一光網(wǎng)絡(luò)單元分組中出現(xiàn)雙光路交錯故障時，利用光線路終端兩端口對應(yīng)波長的同時協(xié)調(diào)工作來對故障進(jìn)行恢復(fù)；對于光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用交叉總線型結(jié)構(gòu)連接的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)分配光纖中出現(xiàn)鏈路的雙纖故障時，利用光線路終端兩端口對應(yīng)波長的同時工作來對故障進(jìn)行恢復(fù)。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、網(wǎng)絡(luò)采用混合TDM/WDM技術(shù)，使得整個網(wǎng)絡(luò)相比TDM-P0N和WDM-P0N都具有更好的擴(kuò)展能力，可接入的總用戶數(shù)更多，網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘扛蟆Ｔ揚(yáng)0N在用戶數(shù)的擴(kuò)展方面不僅可在0NU分組內(nèi)部增加新的0NU，而且可采用增加新的波長分組的方式來增加0NU數(shù)目(可在選擇設(shè)計(jì)RN時預(yù)留一些端口)，若單獨(dú)使用TDM-P0N和WDM-P0N方式可接入的最大用戶數(shù)分別為ml和m2，則本TDM/WDM-P0N的可接入的最大用戶數(shù)可以達(dá)到mlXm2。網(wǎng)絡(luò)容量增加的方法有兩種，既可以增加新的波長，亦可以提高現(xiàn)有0LT和0NU端機(jī)的速率。同時網(wǎng)絡(luò)的升級擴(kuò)展可以不影響現(xiàn)有用戶的通信業(yè)務(wù)。2、采用集中控制保護(hù)恢復(fù)技術(shù)、保持0NU低成本的同時，對分配光纖的局部故障可以實(shí)現(xiàn)局部恢復(fù)而不對其它0NU分組的正常通信造成影響，在出現(xiàn)雙纖故障的情況下，所有正常通信的0NU均不會受到恢復(fù)動作的影響，同時在網(wǎng)絡(luò)中存在多處并發(fā)故障的情況下也可最大程度的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，提高了網(wǎng)絡(luò)的生存率。3、0NU分組內(nèi)部采用交叉總線型結(jié)構(gòu)具有比環(huán)形結(jié)構(gòu)更好的擴(kuò)展性，不僅在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的過程中可減少對正常通信0NU的影響，如在總線末端增加新的0NU，而且由于信號不需要環(huán)回，因此在相同的最遠(yuǎn)傳輸距離條件下具有比無源環(huán)網(wǎng)更多的可接入用戶數(shù)，或者相同接入用戶數(shù)條件下更遠(yuǎn)的傳輸距離；相比雙纖星型結(jié)構(gòu)則降低了工作和備份路徑間的風(fēng)險相關(guān)程度，同時有效減少了所需光纖量，其所需光纖量是已知的各種保護(hù)結(jié)構(gòu)中最少的。而0NU分組中采用雙纖星型結(jié)構(gòu)時，相比組內(nèi)使用交叉總線型結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)可以具有更好的擴(kuò)展性，其功率限制條件下的接入用戶數(shù)可以進(jìn)一步提高(源于光路上器件插入損耗的累積值相對較小)，同時新0NU從RN的任何位置接入均不會對原有0NU造成影響。4、通過檢測上行信號來對光纖及0NU故障進(jìn)行故障定位，避免了使用昂貴的0TDR或附加的專門用于故障檢測的光收發(fā)機(jī)，降低了故障檢測與定位的成本，并基于故障定位判斷結(jié)果給出了一種簡單快速的故障恢復(fù)方法。5、組內(nèi)采用總線結(jié)構(gòu)時，總線末端直接終止于最尾端的0NU或連接衰減器，避免了總線型/環(huán)形結(jié)構(gòu)通常存在的末端反射對信號的干擾問題。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中使用的RN的兩種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中使用的0NU分組內(nèi)部連接的兩種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中使用的0LT的兩種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中光路倒換模塊的兩種結(jié)構(gòu)示意圖；圖6本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)在幾種故障情況下的恢復(fù)情形示意圖；圖7本為各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)接入網(wǎng)的生存率隨故障數(shù)目變化的計(jì)算結(jié)果圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。圖形中的文字及符號文字說明<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>如圖1所示，為本發(fā)明提出的具有集中控制冗余保護(hù)功能的混合型無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。該網(wǎng)絡(luò)包括一個具有兩個可彼此單獨(dú)工作、相互備份亦可同時工作的端口(分別稱為主用端口和備用端口)的0LT，分成n個0NU分組的m個0NU和一個具有2X2p個端口的RN，其中p彡n。0LT的主用端口和備用端口經(jīng)兩條相互獨(dú)立的主干/饋線光纖(分別稱為主用饋線光纖和備用饋線光纖)和RN相連，這兩條主干/饋線光纖中的信號從RN的輸入端輸入后，分別至少從其輸出端的n個輸出端口中輸出；RN的各個輸出端口經(jīng)主用分配光纖和備用分配光纖與各個相應(yīng)的0NU分組相連。圖中實(shí)線表示主用光路，虛線表示備用光路。如圖2所示為圖1結(jié)構(gòu)中的RN的兩種結(jié)構(gòu)，其中實(shí)線表示主用光路，虛線表示備用光路，主用和備用光路可相互替換。圖2(a)所示的RN由一個NXN波分復(fù)用器組成，這里N彡n+1，圖中是以NXN陣列波導(dǎo)光柵(以下簡稱AWG)為例，其完全對稱的兩端有一對處于對稱位置的端口通過主用/備用饋線光纖和0LT中的主用/備用端口相接，其它端口經(jīng)主用/備用分配光纖與所有0NU分組相連，對應(yīng)于同一0NU分組的兩個引出端位置對稱。圖2(b)由兩個lXn的波分復(fù)用器組成，兩個波分復(fù)用器的合波端分別通過主用/備用饋線光纖和0LT的主用/備用端口相接，分波端口分別經(jīng)主用/備用分配光纖與所有0NU分組相連，對應(yīng)于同一波長的端口接到同一個0NU分組中。如圖3所示為圖1結(jié)構(gòu)中的0NU分組內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，其包含k個0NU，分組內(nèi)部的不同0NU采用TDM技術(shù)或TDM/WDM混合技術(shù)實(shí)現(xiàn)帶寬分配，其中實(shí)線表示主用光路，虛線表示備用光路。圖3(a)采用交叉總線型結(jié)構(gòu)，圖3(b)采用雙纖星型結(jié)構(gòu)。圖3(a)交叉總線型結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)方式為從RN下行的相互獨(dú)立的主用、備用光纖總線分別用一系列光分路器將組內(nèi)0NU連到總線上，其中主用光纖總線在其第一段分配光纖末端用第一個光分路器將組內(nèi)位于一端的一個0NU(圖中為0NU連到總線上，第一光分路器的另一端連接主用光纖總線上的第二段分配光纖，其末端再利用光分路器將下一個0NU(圖中為ONUi,㈠)，即主用光纖總線上的第2個0NU連到總線上，依次地將組內(nèi)所有0NU都連接到主用光纖總線上；同時，備用光纖總線從0NU分組的另一端(ONUy)開始以相反的方向逆序地將分組中的各個0NU連接起來，在主用光纖總線上的排序?yàn)閕+1的0NU，則其在備用光纖總線上的排序?yàn)閗-i。主用、備用光纖總線各自將0NU組內(nèi)所有0NU連接起來后，每個0NU均同時位于主用、備用光纖總線上，此時每個0NU都可通過相反的兩個上行光路與0LT之間進(jìn)行通信。在不需要為全部0NU提供保護(hù)的特殊情況下亦可將無需備份的0NU只接到主用光纖總線上?？偩€末端的光纖直接連接到末端0NU上無需分光，亦可經(jīng)分光器與末端0NU連接后另一端接一個衰減器，以便于網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步擴(kuò)展。如圖4所示為圖1結(jié)構(gòu)中的0LT的兩種結(jié)構(gòu)，圖4(a)所示的0LT內(nèi)部采用兩套同樣的波分復(fù)用光收發(fā)模塊(或者光收發(fā)器陣列)，分別稱為主光收發(fā)模塊和備用光收發(fā)模塊，分別連接主用端口和備用端口，主用、備用光收發(fā)模塊在控制模塊的控制下可彼此獨(dú)立工作又可分波長或/和分時協(xié)調(diào)工作，二者均可收發(fā)對應(yīng)于n個0NU分組的n路波長信號。圖4(b)所示的0LT內(nèi)部采用一套波分復(fù)用光收發(fā)模塊(或者光收發(fā)器陣列)通過一個1X2光路倒換模塊與主用端口和備用端口連接，所述1X2的光路倒換模塊通過控制光收發(fā)模塊光信號從主用、備用端口輸入或輸出。如圖5所示為圖4(b)的1X2光路倒換模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，內(nèi)部包括一個1X2光耦合器、一個波長選通單元、一個端口數(shù)至少為2X2的光開關(guān)單元；所述光路倒換模塊的單口端連接光耦合器的單口端，光耦合器的雙口端的一個端口連接波長選通單元的輸入端口，所述光耦合器的雙口端的另一個端口與所述波長選通單元的輸出端口分別與光開關(guān)單元的輸入端的兩個端口連接，所述光開關(guān)單元的輸出端的兩個端口分別連接所述光路倒換模塊的雙口端的兩個端口。所述波長選通單元可由一個波長可調(diào)濾波器構(gòu)成，此時光開關(guān)單元使用端口數(shù)至少為2X2的光開關(guān)，所述波長選通單元亦可由一個1X1的光開關(guān)和一個波長可調(diào)濾波器串聯(lián)構(gòu)成；所述可調(diào)濾波器可以使用單波長濾波器或多波長濾波器，即有多個可調(diào)的通帶的光濾波器，例如聲光可調(diào)濾波器。如圖6所示為本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)在故障情況下的恢復(fù)情形，這里以NXN的AWG(亦可使用多端口的薄膜濾波器等)作為RN中的波分復(fù)用器、組內(nèi)采用交叉總線型結(jié)構(gòu)連接(組內(nèi)采用雙纖星型結(jié)構(gòu)時的恢復(fù)情形類似)、兩條光路采用相同的波長且每組均有k個0NU為例進(jìn)行說明。首先按照如下方法判斷網(wǎng)絡(luò)故障類型1)對主用饋線光纖進(jìn)行上行信號的檢測，通過檢測各光網(wǎng)絡(luò)單元的通信狀態(tài)判斷其是否能夠正常通信；2)若所有光網(wǎng)絡(luò)單元均無法正常通信則判斷主用饋線光纖可能出現(xiàn)故障；3)若僅部分光網(wǎng)絡(luò)單元無法正常通信，則判斷主用分配光纖出現(xiàn)故障，且a)對于光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用交叉總線型連接的網(wǎng)絡(luò)來說，若主用光纖總線上第i個光網(wǎng)絡(luò)單元及其后續(xù)所有光網(wǎng)絡(luò)單元均無法正常通信，則判斷在該總線上的第i個和第i+1個光網(wǎng)絡(luò)單元之間可能出現(xiàn)了光纖故障；若第i個光網(wǎng)絡(luò)單元無法正常通信，但其后續(xù)光網(wǎng)絡(luò)單元沒有全部無法正常通信，則判斷第i個光網(wǎng)絡(luò)單元可能出現(xiàn)了故障；b)對于光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用雙纖星型連接的網(wǎng)絡(luò)來說，若第i個光網(wǎng)絡(luò)單元無法正常通信，則判斷連接第i個光網(wǎng)絡(luò)單元的主用分配光纖可能出現(xiàn)了故障；4)對備用饋線光纖進(jìn)行上行信號的檢測，通過檢測各光網(wǎng)絡(luò)單元的通信狀態(tài)判斷其是否能夠正常通信，對檢測結(jié)果進(jìn)行步驟2)、3)同樣的判斷；5)比較主用饋線光纖和備用饋線光纖的判斷結(jié)果，若對應(yīng)于同一個光網(wǎng)絡(luò)單元的兩條光路僅在一條光路上發(fā)生故障，則判斷為單纖故障；若兩條光路上均發(fā)生故障且故障位于相同鏈路，則判斷為鏈路雙纖故障；若兩條光路上均發(fā)生故障而故障位于不同鏈路，則判斷為雙光路交錯故障。根據(jù)上述方法判斷結(jié)果為圖6(a)為主用饋線光纖單纖故障，在主用饋線光纖修復(fù)后可進(jìn)一步判斷得出主用分配光纖中位于0NU第1分組內(nèi)部連接RN及0NWk的光纖出現(xiàn)了單纖故障、同時主用分配光纖中第n分組內(nèi)部位于0NUn,2及0NUn,3之間的光纖出現(xiàn)了單纖故障，；圖6(b)為主用分配光纖中位于0NU第1分組內(nèi)部連接RN及ONUu的光纖出現(xiàn)了單纖故障、同時分配光纖中第n分組內(nèi)部位于0NUn,2及0NUn,3之間的鏈路出現(xiàn)了鏈路雙纖故障；圖6(c)為主用分配光纖中0NU第1分組內(nèi)部連接ONUu及ONUu的光纖出現(xiàn)了單纖故障，同時0LT內(nèi)部通過對光源信號的直接檢測(如通過對激光器自帶的背面光電二極管的檢測)可以判斷TRXl出現(xiàn)故障。圖中實(shí)線表示有信號傳輸?shù)墓饴?，虛線表示無信號傳輸?shù)墓饴?。如圖6(a)所示，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中正在使用的連接0LT主用端口的主用饋線光纖發(fā)生故障，或主用饋線光纖及與其相連的分配光纖同時發(fā)生故障(圖中以第1和第n個0NU分組相應(yīng)的分配光纖故障為例)，而連接0LT備用端口的備用饋線光纖及與其相連的分配光纖無故障時，通過啟用0LT的備用端口代替正在使用的主用端口可以通過備用光路實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的恢復(fù)。如圖6(b)所示為主用、備用光路的分配光纖上均出現(xiàn)故障時的恢復(fù)情形。以第1和第n個0NU分組存在分配光纖故障為例，當(dāng)?shù)?個0NU分組與RN之間的正在使用的主用光纖發(fā)生故障，且在第n個0NU分組的0NUn,2和0NUn,3之間的鏈路出現(xiàn)雙纖故障時，第1個0NU分組的故障可通過啟動0LT備用端口對應(yīng)于第1個0NU分組的一對工作波長入工、入/來實(shí)現(xiàn)恢復(fù)；而第n組中的故障可通過0LT主用、備用端口對應(yīng)于第n個0NU分組的波長入n、入n’的同時工作來實(shí)現(xiàn)恢復(fù)，該組中除ONUy和ONUn,2外的所有其它ONU仍通過主用光路與OLT的主用端口通信，而ONU&和ONUn,2則經(jīng)備用光路與OLT的備用端口通信實(shí)現(xiàn)恢復(fù)。由恢復(fù)過程可見，無故障的ONU分組，即第2到n-1的ONU分組的正常通信在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的過程中不會受到影響，同時第n個0NU分組中除ONU。和0NUn,2外的所有其它0NU的通信在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的過程中也不會受到影響。如圖6(c)所示，0LT中使用兩組相互獨(dú)立的主、備光收發(fā)模塊(圖中以光收發(fā)器陣列為例)分別收發(fā)信號。當(dāng)主光收發(fā)模塊中的一個光收發(fā)器和/或與其相連的分配光纖發(fā)生故障時，可利用備用光收發(fā)模塊中的對應(yīng)收發(fā)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的恢復(fù)。同樣，此種恢復(fù)過程不會對其他0NU分組的通信造成影響。為進(jìn)一步說明本發(fā)明所述網(wǎng)絡(luò)在多故障情況下的生存能力，圖7給出了各種具有保護(hù)功能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)接入網(wǎng)在可接入節(jié)點(diǎn)數(shù)為128時的生存率隨故障光纖數(shù)目變化的計(jì)算結(jié)果，這里的生存率是指在給定網(wǎng)絡(luò)中的故障數(shù)目的情況下網(wǎng)絡(luò)可接入節(jié)點(diǎn)(即0NU)百分率的期望值，是網(wǎng)絡(luò)中可接入節(jié)點(diǎn)數(shù)目占總節(jié)點(diǎn)數(shù)目百分率在各種故障分布情況下的統(tǒng)計(jì)平均值。雙饋線雙星型結(jié)構(gòu)和雙饋線雙星-交叉總線型結(jié)構(gòu)(0NU分組內(nèi)部采用交叉總線型結(jié)構(gòu))為本發(fā)明提供的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，本發(fā)明所采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有更好的容錯能力，能夠使網(wǎng)絡(luò)生存率隨故障數(shù)目的增加呈更為緩慢的下降趨勢。其中雙饋線雙星型結(jié)構(gòu)在絕大多數(shù)情況下都具有最佳的生存性，不僅在單個故障時可以實(shí)現(xiàn)完全恢復(fù)，而且其生存率隨故障數(shù)目的增加呈線性趨勢降低，且降低速度最緩慢(斜率最小)；雙饋線-雙星-交叉總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在0NU分組數(shù)目較多時具有更高的生存性(圖中n=16時的生存率好于n=8時的生存率)，但相比雙饋線雙星型結(jié)構(gòu)則生存率略低，但其所需光纖量顯著少于雙饋線雙星型結(jié)構(gòu)。相比較而言，現(xiàn)有的環(huán)形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)雖然在極小故障數(shù)時可實(shí)現(xiàn)完全恢復(fù)，但對于雙向雙環(huán)結(jié)構(gòu)和雙向單環(huán)結(jié)構(gòu)來說故障數(shù)目分別超過3和1時其生存率就快速降低，遠(yuǎn)低于其它幾種網(wǎng)絡(luò)的生存率；而現(xiàn)有的雙饋線單星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的生存率在所計(jì)算的故障數(shù)目范圍內(nèi)亦顯著低于0NU分組數(shù)為16的雙饋線雙星-交叉總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，僅在故障數(shù)大于12時接近分組數(shù)為8的雙饋線雙星-交叉總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求一種混合型無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括以下三種節(jié)點(diǎn)1)一個光線路終端，外部設(shè)有兩個可相互備份亦可同時工作的端口，分別稱為主用端口和備用端口；2)m個光網(wǎng)絡(luò)單元，分成n個光網(wǎng)絡(luò)單元分組，其中1≤n≤m；3)一個具有2×2p個端口的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，其中p≥n；所述光線路終端的主用端口通過主用饋線光纖與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接，備用端口通過備用饋線光纖與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)連接，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)和各光網(wǎng)絡(luò)單元分組采用雙纖星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，各光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用雙纖樹形或交叉總線型結(jié)構(gòu)連接組內(nèi)需要保護(hù)的光網(wǎng)絡(luò)單元；網(wǎng)絡(luò)中上/下行信號采用同纖雙向傳輸方式進(jìn)行傳輸，各光網(wǎng)絡(luò)單元的上行信號同時發(fā)送到與其連接的兩根分配光纖的光路中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于各光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用交叉總線型結(jié)構(gòu)連接組內(nèi)需要保護(hù)的光網(wǎng)絡(luò)單元時，各光網(wǎng)絡(luò)單元利用分光器與總線連接，總線末端連接一個衰減器或者不經(jīng)過分光器直接與最末一個光網(wǎng)絡(luò)單元連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合型無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用如下的帶寬利用方式所有光網(wǎng)絡(luò)單元分組采用波分復(fù)用方式接入，各光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部的不同光網(wǎng)絡(luò)單元采用時分復(fù)用的方式或時分復(fù)用與波分復(fù)用混合的方式接入。4.一種如權(quán)利要求1所述的混合型無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的故障定位方法，其特征在于，該定位方法如下1)對主用饋線光纖進(jìn)行上行信號的檢測，通過檢測各光網(wǎng)絡(luò)單元的通信狀態(tài)判斷其是否能夠正常通信；2)若所有光網(wǎng)絡(luò)單元均無法正常通信則判斷主用饋線光纖可能出現(xiàn)故障；3)若僅部分光網(wǎng)絡(luò)單元無法正常通信，則判斷主用分配光纖出現(xiàn)故障，且a)對于光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用交叉總線型連接的網(wǎng)絡(luò)來說，若主用光纖總線上第i個光網(wǎng)絡(luò)單元及其后續(xù)所有光網(wǎng)絡(luò)單元均無法正常通信，則判斷在該總線上的第i個和第i+Ι個光網(wǎng)絡(luò)單元之間可能出現(xiàn)了光纖故障；若第i個光網(wǎng)絡(luò)單元無法正常通信，但其后續(xù)光網(wǎng)絡(luò)單元沒有全部無法正常通信，則判斷第i個光網(wǎng)絡(luò)單元可能出現(xiàn)了故障；b)對于光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用雙纖星型連接的網(wǎng)絡(luò)來說，若第i個光網(wǎng)絡(luò)單元無法正常通信，則判斷連接第i個光網(wǎng)絡(luò)單元的主用分配光纖可能出現(xiàn)了故障；4)對備用饋線光纖進(jìn)行上行信號的檢測，通過檢測各光網(wǎng)絡(luò)單元的通信狀態(tài)判斷其是否能夠正常通信，對檢測結(jié)果進(jìn)行步驟2)、3)同樣的判斷；5)比較主用饋線光纖和備用饋線光纖的判斷結(jié)果，若對應(yīng)于同一個光網(wǎng)絡(luò)單元的兩條光路僅在一條光路上發(fā)生故障，則判斷為單纖故障；若兩條光路上均發(fā)生故障且故障位于相同鏈路，則判斷為鏈路雙纖故障；若兩條光路上均發(fā)生故障而故障位于不同鏈路，則判斷為雙光路交錯故障。5.一種使用如權(quán)利要求1所述的混合型無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的故障恢復(fù)的方法，其特征在于，該方法通過對光線路終端的動作實(shí)現(xiàn)，其具體實(shí)施方法如下當(dāng)正在使用的主用饋線光纖出現(xiàn)單纖故障時，通過單獨(dú)使用備用端口經(jīng)備用饋線光纖對故障進(jìn)行恢復(fù)；當(dāng)與光線路終端的主用端口相連的主用分配光纖出現(xiàn)單纖故障時，通過使用光線路終端備用端口對應(yīng)于故障分組的波長經(jīng)備用分配光纖對故障進(jìn)行恢復(fù)；當(dāng)分配光纖中同一光網(wǎng)絡(luò)單元分組中出現(xiàn)雙光路交錯故障時，利用光線路終端兩端口對應(yīng)波長的同時協(xié)調(diào)工作來對故障進(jìn)行恢復(fù)；對于光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用交叉總線型結(jié)構(gòu)連接的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)分配光纖中出現(xiàn)鏈路的雙纖故障時，利用光線路終端兩端口對應(yīng)波長的同時工作來對故障進(jìn)行恢復(fù)。全文摘要本發(fā)明公開了一種混合型無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其故障定位和恢復(fù)的方法，所述無源光網(wǎng)路結(jié)構(gòu)包括一個光線路終端，分成若干光網(wǎng)絡(luò)單元分組的光網(wǎng)絡(luò)單元和一個遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，所述光線路終端與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)間通過兩條饋線光纖連接，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)和各光網(wǎng)絡(luò)單元分組間采用雙纖星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，各光網(wǎng)絡(luò)單元分組內(nèi)部采用雙纖樹形或交叉總線型結(jié)構(gòu)連接組內(nèi)需要保護(hù)的光網(wǎng)絡(luò)單元；本發(fā)明采用混合TDM/WDM技術(shù)能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)的接入擴(kuò)展能力，為網(wǎng)絡(luò)帶寬和用戶數(shù)目的逐漸增加提供便利；對本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)可以通過統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行故障定位，并可通過光線路終端的動作實(shí)現(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)，提高網(wǎng)絡(luò)的生存率。文檔編號H04B10/08GK101826919SQ20101016882公開日2010年9月8日申請日期2010年5月11日優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日發(fā)明者孫小菡,樊鶴紅申請人:東南大學(xué)