專利名稱：光通信的保護裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及光通信，更具體地說，涉及用于光通信保護的裝置和方法。
背景技術：
光通信系統(tǒng)已經成為當代社會至關重要的設備。隨著這種重要性的增加，維護光通信基礎設施的高可靠性和信號的質量就更加迫切。已經執(zhí)行許多技術來建立這些高標準。一種非常成功且廣泛用于維護通信網絡完整性的方法(即使在出現(xiàn)問題期間)就是使用線路保護。
在光通信網絡中，線路保護的基本原理是產生每一條通信鏈路的工作信道和保護信道，實質上，工作信道和保護信道在帶寬和功能上是相同的。在正常運行時，在未指示任一信道的缺省值的情況下，選擇通過工作信道的通信路徑。在工作通道出現(xiàn)問題時，線路保護的使用允許把經過工作信道的通信轉移到保護信道，把實際信息傳輸?shù)闹袛鄿p至最小。線路保護系統(tǒng)有許多不同的配置，這些線路保護系統(tǒng)通常在使用的光纜(下文稱為光載波(OC)鏈路)的數(shù)目和所需要的保護級之間產生折衷。
線路保護的最簡單類型之一是1∶1線性保護方案，如

圖1A所述，圖中兩個網絡單元(NE)之間的每一個工作信道都有一個與它并行的對應的保護信道。如圖1A所示，雖然它們最好在分開的鏈路內，但是，這些工作信道和保護信道可以在單一的OC鏈路中。工作信道和保護信道分開在兩個OC鏈路中允許在包含工作信道的OC鏈路被禁止的情況下為通信選擇替代的路由。具有分開的工作信道和保護信道的鏈路的缺點是附加的OC鏈路的高成本會加到光通信網絡上。
在線路保護的一些配置中，在NE之間的許多工作信道共用一個保護信道，圖1B示出了這種配置的實例。這些配置稱為1∶n保護方案，其中n對應于依賴于單一保護信道的工作信道的數(shù)目。在圖1B的實例配置中，n等于3。這些1∶n的保護系統(tǒng)結構優(yōu)點是可以壓縮實現(xiàn)它所需要的OC鏈路的數(shù)目。其主要缺點是要建立的保護的電平減小了。例如，在這種保護系統(tǒng)結構的情況下，與一條公共保護信道對應的兩條或兩條以上工作信道的故障是不能逆向保護的，因而如果當場沒有其它保護方案代替的話，則將導致得不到校正的故障。
在光通信網絡中通常使用的另一種保護技術是雙向線路交換環(huán)(BLSR)。在與BLSR保護方案連接的網絡中，一般包括加入/分接(add/drop)多路復用器的NE以連接成一個圓的串行配置連接，如圖2A所示。實質上，當配置成BLSR時，從環(huán)中任何一個NE到環(huán)中任何其它NE的通信可以沿順時鐘或逆時鐘方向直接進行。這考慮到OC鏈路和/或NE被禁止的情況下的完全獨立的通信路線。即使在BLSR的設計中，每一個方向上的每一個工作信道通常都要用一個保護信道保護，使得在工作信道被禁止情況下通過工作信道發(fā)送的通信具有多種傳輸選擇。
一般的BLSR設計有兩種類型，包括兩條光纜的稱為2F BLSR和包括4條光纜的稱為4F BLSR。在2F BLSR中，通過環(huán)的每一個方向的每一對NE之間存在單一的OC鏈路，每一條OC鏈路的帶寬通常在工作信道和保護信道之間等分。在4F BLSR中，通過環(huán)的每一個方向的每一對NE之間存在兩條OC鏈路，一條OC鏈路對應于特定方向的工作信道，另一條OC鏈路對應于保護信道。
由于網絡之間的保護級和預計的技術要求不同，所以，BLSR的設計必須靈活并考慮到各種修改。不同的BLSR的設計考慮到在使用的OC鏈路數(shù)目和提供的保護級之間的經過修改的平衡。例如，有一些例子，其中，BLSR網絡考慮到數(shù)據(jù)業(yè)務超過工作信道的帶寬(下文稱為超通信量)，所述數(shù)據(jù)業(yè)務通過保護信道發(fā)送而不是要求較大帶寬的工作信道。而且，一些BLSR網絡考慮到在未被保護的特定NE之間通信，所述未被保護的數(shù)據(jù)業(yè)務在工作和/或保護信道內傳送、但是具有較低的優(yōu)先等級、使得在使用的帶寬要求其它目的或在用于未保護數(shù)據(jù)業(yè)務的特定信道出現(xiàn)故障時，未保護的數(shù)據(jù)業(yè)務的傳送就可以在還沒有嚴重問題的情況下停止。而且，與線性線路保護類似，在BLSR的各個NE之間的一些或所有連接可以用1∶n的保護系統(tǒng)結構實現(xiàn)，以便壓縮所需要的保護OC鏈路數(shù)目。
雖然這些修改考慮到BLSR系統(tǒng)結構的可調整的配置，但是，可以看到，這些修改也增加了光通信網絡的整體復雜性，并因此增加了網絡管理的難度。當在單一BLSR中考慮多種上述修改的組合時，所述復雜性特別普遍。即使在不需要對標準設計進行修改時，BLSR系統(tǒng)結構仍然存在困難，其中之一現(xiàn)在參考圖2A和2B予以說明。
圖2A說明一種狀態(tài)，其中數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)在BLSR內從第一NE50通過第二和第三NE 52，54傳送給第四NE 56。圖2B說明出現(xiàn)在圖2A中典型的BLSR的狀態(tài)，在所述狀態(tài)中故障出現(xiàn)在連接第二和第三NE 52，54的OC鏈路中(包括工作信道和保護信道)。如圖2B所述，在第二和第三NE 52，54之間出現(xiàn)故障的情況下，從第一NE 50發(fā)送給第四NE 56的數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)將圍繞故障重選傳送路線。在當前使用的一般BLSR系統(tǒng)結構中，所述重選路由是通過將數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)從第一NE 50傳送給第二NE 52，接著從第二NE 52，經過第一、第五、第六和第四NE 50、58、60、56，傳送給第三NE 54，并且最后從第三NE 54傳送給第四NE 56來完成。雖然這個重選路由允許維護第一和第四NE 50、56之間的通信，但是線路保護切換的結果使第一和第二NE 50、52及第三和第四NE 54、56之間的OC鏈路的應用效率大大降低。在兩種情況下，數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)兩次返回到它自己的路徑，從而降低了有效的OC鏈路中的可用帶寬，而且還額外增加了數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)的傳輸時間。這個問題是由以下原因產生的在通常的BLSR設計中，當一個OC鏈路失敗時，通過OC鏈路的所有數(shù)據(jù)業(yè)務都沿著與失敗的OC鏈路對應的保護路徑傳送，不必考慮具體數(shù)據(jù)業(yè)務在網絡中通過的實際路徑。
有一種技術，通常稱為越洋交換，它往往用于在不改變BLSR系統(tǒng)結構的同時消除上述效率低下的問題。當工作信道出現(xiàn)故障后為數(shù)據(jù)業(yè)務重選路由時，越洋交換考慮到所考慮的每一條數(shù)據(jù)業(yè)務路徑在開始和結束點的NE。這種考慮實質上是使BLSR的線路保護交換方案轉變成線路保護和路徑保護系統(tǒng)結構之間的組合，在維持標準的BLSR框架條件下提高與線路保護相關聯(lián)的效率。與BLSR設計的其它可能的修改類似，越洋交換的問題在于其實現(xiàn)的復雜性和管理整個網絡的難度。
為了解決BLSR的設計和它們的許多修改中的問題，嘗試過的一種技術，這種技術打算轉移到網狀保護設計，如圖3所示。在完全的網狀設計中，網絡中的每一個NE連接到其它每一個NE，而在部分網狀設計中，使用較少的OC鏈路。網狀設計的慨念是當某處出現(xiàn)任何單一故障而采用路徑保護策略時為網絡中的所有數(shù)據(jù)業(yè)務建立工作路徑。在眾所周知網設計中，當故障出現(xiàn)在建立在兩個NE之間的工作路徑中時，網絡管理員要根據(jù)網絡中其余的OC鏈路的可用帶寬來為所述數(shù)據(jù)業(yè)務確定新的工作路徑。眾所周知的網技術具有把關于專用保護路徑帶寬的要求減至最小的優(yōu)點，因為用于保護的光學帶寬僅在出現(xiàn)故障的情況下才指派給保護路徑，因此，降低了附加光纜的成本。
這些眾所周知的網設計的一個主要問題就是在故障出現(xiàn)后，要花費很長時間去定位和建立新的工作路徑。出現(xiàn)故障后重建通信所用的時間是關鍵，因為交換期間的時段應該足夠小、使得它對于使用數(shù)據(jù)業(yè)務的裝置或人而言是可以忽略的。事實上，保護交換的速度是上述BLSR設計的主要優(yōu)點之一，因此，要消除它的復雜性使BLSR設計大眾化就要增加靈活性。
因此，在光通信網絡中要求有一種新的保護交換技術。這種新的保護交換技術具有追隨具體用戶要求的靈活性并且具有可以與標準的BLSR設計相比擬的交換速度。
發(fā)明慨述本發(fā)明針對光通信網絡中的保護技術。本發(fā)明利用一種在網絡建立期間指派所需的工作路徑和保護路徑的路徑保護技術，而不是將線路保護方案用于最新的光通信網絡。在正常運行時，僅僅在網絡單元交換結構中與未配置的保護路徑一起配置工作路徑。通過把保護入口加到工作路徑的網絡單元中的路由選擇表來指派保護路徑。如果在工作路徑中檢測到故障標記，則檢測故障的網絡單元就在其路由選擇表中查找保護入口，確定保護交換需要的修改，并將數(shù)據(jù)業(yè)務切換到預指派的保護路徑；在其交換結構中實現(xiàn)所要求的修改；并在數(shù)據(jù)業(yè)務的路徑開銷中輸入交換指令，使得這些指令可以傳送給所有需要的網絡單元。這種預指派的保護路徑的過程考慮到與線路交換保護(例如，BLSR設計)類似的交換速度，同時提高保護帶寬的有效性。
根據(jù)第一主要方面，本發(fā)明是準備耦合在光網絡的工作路徑中的網絡單元。所述網絡單元包括多個端口、交換結構和控制裝置。多個端口包括配置成與工作路徑中的光載波(OC)鏈路耦合的第一和第二端口。交換結構與所述多個端口連接，并配置成將第一和第二端口耦合、使得第一和第二端口中的一個接收的數(shù)據(jù)業(yè)務在另一個端口輸出?？刂蒲b置與交換結構連接并且起監(jiān)控工作路徑中的故障的作用。如果在工作路徑中檢測到故障，則控制裝置進一步起確定與所述故障對應的保護交換數(shù)據(jù)的作用，并且將保護交換數(shù)據(jù)插入從第一和第二端口中至少一個輸出的數(shù)據(jù)業(yè)務中。
在本發(fā)明的最佳實施例中，根據(jù)第一主要方面，網絡單元還包括路由選擇表，它包括至少一個保護入口。在這種情況下，控制裝置通過查找路由選擇表中與工作路徑中的故障對應的保護入口，確定與故障對應的保護交換數(shù)據(jù)，所述保護入口包括保護交換數(shù)據(jù)。
根據(jù)第二主要方面，本發(fā)明是準備指派到光網絡的保護路徑中的網絡單元。所述網絡單元包括多個端口；與這些端口中的每一個連接的交換結構；以及與交換結構連接的控制裝置?？刂蒲b置起監(jiān)控在這些端口中的一個接收的數(shù)據(jù)業(yè)務中保護交換數(shù)據(jù)的變化的作用。如果保護交換數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，則控制裝置起處理所述保護交換數(shù)據(jù)、以便確定是否保護交換數(shù)據(jù)中任何交換指令與網絡單元相關的作用，并且，如果所述交換指令中至少一個與網絡單元相關，那么，根據(jù)與網絡單元相關的交換指令重新配置交換結構、以便在光網絡保護路徑中配置所述網絡單元。
根據(jù)第三主要方面，本發(fā)明是一種用于建立網絡單元和光載波(OC)鏈路的光通信網絡的方法。所述方法包括通過第一組OC鏈路，在第一路徑終端網絡單元和第二路徑終端網絡單元之間配置數(shù)據(jù)業(yè)務的工作路徑。所述方法還包括通過第二組OC鏈路在第一網絡單元和第二網絡單元之間指派至少一個數(shù)據(jù)業(yè)務保護路徑。所述指派至少一個保護路徑包括將保護入口插入網絡單元的路由選擇表中，所述網絡單元可以檢測工作路徑的故障；所述保護入口包括保護交換數(shù)據(jù)，保護交換數(shù)據(jù)確定在第一網絡單元和第二網絡單元之間配置保護路徑所需要的對交換結構的修改。
根據(jù)第四主要方面，本發(fā)明是一種用于在預配置的工作路徑中出現(xiàn)故障期間、在光網絡中配置預指派的保護路徑的方法。所述方法包括監(jiān)控在預配置的工作路徑中的故障標記。而且，如果在工作路徑中檢測到故障標記，那么所述方法包括確定與所述故障對應的保護交換數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)業(yè)務中的保護交換數(shù)據(jù)傳送給保護路徑的網絡單元，并且這樣處理要求重新配置的每一個網絡單元的保護交換數(shù)據(jù)、使得其對應的交換結構被重新配置。
根據(jù)第五主要方面，本發(fā)明是一種與光載波(OC)鏈路耦合在一起的網絡單元的光通信網絡。光通信網絡包括工作路徑和至少一條保護路徑。工作路徑包括第一組OC鏈路和配置成在第一和第二路徑終端網絡單元之間傳送數(shù)據(jù)業(yè)務的網絡單元。保護路徑包括當在工作路徑上檢測到故障時被指派在第一和第二路徑終端網絡單元之間傳送數(shù)據(jù)業(yè)務的第二組OC鏈路和各網絡單元。在這方面，工作路徑的網絡單元中的路由選擇表包括保護入口，它支配必須加到保護路徑的網絡單元以便配置保護路徑的交換指令。
在上述每一個主要方面，數(shù)據(jù)業(yè)務最好包括多數(shù)據(jù)單元，每一個數(shù)據(jù)單元包括另外包含至少一個保護字節(jié)的路徑開銷。在工作路徑出現(xiàn)故障的情況下，所述至少一個保護字節(jié)具有插入其中的保護交換數(shù)據(jù)。在本發(fā)明示范性的實施例中，每一個數(shù)據(jù)單元都是同步傳輸信號級1(STS-1)，并且所述至少一個保護字節(jié)包括在每一個STS-1的路徑開銷中定義的Z3和Z4字節(jié)中的至少一個。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明是一個包括傳輸開銷和同步有效負載包絡(SPE)的數(shù)據(jù)幀。所述SPE包括路徑開銷和有效負載。保護交換數(shù)據(jù)被插入路徑開銷中。保護交換數(shù)據(jù)最好插入在路徑開銷中的Z3和Z4字節(jié)的至少一個中，數(shù)據(jù)幀最好為同步光網絡(SONET)幀和同步數(shù)字分層(SDH)幀中的一個。
對于本專業(yè)的普通技術人員來說，結合附圖閱讀以下對本發(fā)明具體實施例的描述，將明白本發(fā)明的其它方面和特征。
圖3說明眾所周知的網狀保護的光通信網絡；圖4說明第一光通信網絡實例；圖5參考SONET標準說明STS-N的幀結構；圖6說明根據(jù)本發(fā)明實施例描述的具有特定的工作和保護數(shù)據(jù)業(yè)務路徑的圖4的第一光通信網絡實例；圖7A是根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的說明網絡建立期間執(zhí)行的步驟的流程圖；圖7B是根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的說明在切換到保護路徑期間在網絡單元中由控制裝置執(zhí)行的步驟的流程圖；圖8A說明根據(jù)本發(fā)明實施例的第二光通信網絡實例；圖8B說明在圖8A的第二光通信網絡實例中OC鏈路指派帶寬的分配；圖9說明根據(jù)本發(fā)明實施例的、描述特定工作和保護數(shù)據(jù)業(yè)務路徑的第三光通信網絡實例；圖10A說明根據(jù)本發(fā)明實施例的、正常運行期間的第四光通信網絡實例；以及圖10B、10C和10D說明運行期間圖10A的第四光通信網絡實例，其中示出各種不同故障。
正如下面將要說明的，在某些實施例中，在故障期間根據(jù)故障的類型和位置來確定所選擇的待配置的保護路徑。在另一些實施例中，只配置一條保護路徑供故障期間使用。
正如以下將說明的，雖然可以看到可能使用的其它標準，例如，同步數(shù)字分層(SDH)標準，但是本發(fā)明最好設計成在同步光網絡(SONET)標準中運行。在說明實現(xiàn)本發(fā)明所需要的具體改進之前，先介紹遵循SONET標準的一般網絡的部件和限制，以便給出實現(xiàn)本發(fā)明最佳實施例的環(huán)境背景。
圖4中描述SONET網絡實例。如圖所示，所述SONET網絡實例包括多個網絡單元(NE)100、102、104，每一個NE都是網絡的一個部分；線路和/或路徑終端設備，例如，加入/分接多路分插復用器、再生器或數(shù)字交叉連接。圖4中，所述SONET網絡實例中的NE 100、102、104通過多條OC鏈路106、108、110互連，所述NE 100、102、104設計成通過多條OC鏈路106、108、110以光學方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。與任何其它SONET基礎結構中的情況一樣，圖4中SONET網絡的每一條OC鏈路上大多數(shù)可用的傳輸能力都用于傳送產生收入的數(shù)據(jù)業(yè)務(有效負載)，同時設定一些能力(開銷)用于管理和控制有效負載的傳送。正如以下將說明的，在本發(fā)明的實施例中，每一條OC鏈路中的有效負載可以細分為(如圖4所述)工作信道部分112、未保護信道部分113、保護信道部分114和未指派部分115。
根據(jù)SONET標準，圖4中的SONET網絡中的每一條OC鏈路106、108、110可以設計為攜帶一個或多個SONET基本(base)信號。在SONET中，SONET基本信號稱為同步傳輸信號級1(STS-1)，并定義為工作在每秒51.84兆位(Mbps)。在傳統(tǒng)的SONET系統(tǒng)中，通常的做法是設計能攜帶多個STS-1信號的OC鏈路。一般地說，STS-1信號被一起多路復用并且以形成以基本STS-1速率的整數(shù)倍工作的更高級信號。例如，三個多路復用的STS-1信號可以被多路復用形成以基本速率51.84Mbps的三倍或155.520Mbps速率工作的STS-3信號。同樣，48個多路復用的STS-1信號可以形成STS-48信號，所述信號以基本速率51.84Mbps的48倍或以每秒2.488千兆位(Gbps)工作。在更復雜的配置中，OC鏈路可以設計為攜帶高達192個復用的STS-1信號，并提供接近10Gbps的傳輸能力。能夠攜帶192個復用的STS-1信號的OC鏈路一般稱為OC-192鏈路。
在圖4的SONET網絡中，OC鏈路106、108、110可以設計為滿足各種容量的需要，但是，為了舉例，下面將把OC鏈路106、108、110假設為是攜帶192個STS-1信號的OC-192鏈路。應該理解，鏈路106、108、110和下面描述的其它圖中說明的所有其它OC鏈路都可以有選擇地設計為具有較低傳輸容量和攜帶較少的STS-1信號，如果需要，甚至可以設計為具有更高的傳輸容量，未來的傳輸技術可能允許這種增加。
對于STS-N信號、例如STS-192信號(N＝192)的傳輸，SONET定義了一種標準的STS-N的幀結構，所述幀結構包括用于傳輸有效負載數(shù)據(jù)的包絡容量和用于開銷信息的各個域。圖5示出在SONET中定義的標準STS-N幀的實例。圖5示出的STS-N幀由N個STS-1幀122、124、126(只示出三個)組成，在SONET中，這些幀分別編號為1至N。正常情況下，包括在STS-N幀中的STS-1幀120、122、124的編號N與STS-N信號中攜帶的STS-1信號的編號對應。例如，對于一個OC-192鏈路，STS-N幀由192個STS-1幀組成，其中每一個幀都與復用的192個STS-1信號中的一個對應。
在STS-N幀中，，STS-1幀120、122、124都按照在SONET中定義的標準幀的格式構成?？紤]特定的STS-1幀120，在SONET中定義的所述STS-1幀的格式是一個按90列×9行結構排列的810字節(jié)或6480比特的確定序列，其中每一列包括9個字節(jié)而每一行包括90個字節(jié)。根據(jù)SONET，STS-1幀120有125微妙的幀長。每秒就可以傳送帶有125微妙幀長，8000個STS-1幀，例如，STS-1幀120?？紤]每一個STS-1幀都包含6480比特，可以傳送STS-1信號的速率由下式給定
STS-1的速率＝6480比特/幀*8000幀/秒；＝51.84Mbps正如上面指出的，它是SONET的基本速率。
更詳細地考慮STS-1幀120，幀120的前三個列(列1至列3)用于傳輸開銷126，剩下的列(列4至列90)確定同步有效負載包絡(SPE)128。SPE 128由783字節(jié)組成，并可以以87列×9行的結構描繪。SPE 128主要用于攜帶有效負載數(shù)據(jù)，但是，由9個字節(jié)組成的第一列劃歸給路徑層開銷130(下文稱為路徑開銷)。包括在路徑開銷130中的開銷字節(jié)分別用J1，J2，B3，C2，G1，F(xiàn)2，H4，Z3，Z4和Z5標記。除Z3和Z4字節(jié)外，路徑開銷字節(jié)用于各種路徑控制功能，包括信號特性監(jiān)控和路徑終端設備之間的維護。Z3和Z4字節(jié)當前還沒有指派任何具體控制功能，而在先前的技術狀態(tài)下被設定用于用戶目的。在STS-N幀的每一個STS-1幀120、122、124中存在的所有其它Z3和Z4字節(jié)也是如此。
傳輸開銷126位于STS-1幀的前三列，這些列一共包含27個字節(jié)。這些字節(jié)中，9個字節(jié)劃歸部分層開銷132(下文稱為部分開銷)，而18個字節(jié)是為線路層開銷134(下文稱為線路開銷)準備的。部分開銷132定位在傳輸開銷126的行1至行3，一般用于支持部分控制功能，后者包括信號特性監(jiān)控、管理、維護和部分終端設備之間的接通。線路開銷134定位在傳輸開銷126的行4至行9，一般用于支持線路的控制功能，例如，信號多路復用，在線路終端設備之間的保護交換和維護。
在本發(fā)明中，在光網絡中如何發(fā)生保護交換方面進行改進。這些改進要求在上述SONET標準中修改。在當前的線路保護系統(tǒng)結構中，線路開銷134有兩個字節(jié)，用于特定鏈路的保護交換數(shù)據(jù)是在故障期間插入其中的，這些字節(jié)是圖5中圖解說明的K1和K2字節(jié)。在特定的OC鏈路中出現(xiàn)故障情況下，保護交換數(shù)據(jù)提供所需要的替代的路徑信息。在這種情況下，如果在特定OC鏈路中出現(xiàn)故障時，通過所述OC鏈路的所有數(shù)據(jù)業(yè)務將由K1和K2字節(jié)規(guī)定的保護路徑重新定向、使得數(shù)據(jù)業(yè)務仍然達到有故障的OC鏈路另一端的NE上。如上所述，所述保護路徑可以是與工作OC鏈路并行的保護OC鏈路，或者保護路徑可以包括許多沿BLSR按照相反方向引導數(shù)據(jù)業(yè)務的OC鏈路，一直到它達到有故障的OC鏈路另一端的NE上。
在本發(fā)明中，保護交換數(shù)據(jù)沒有插入線路開銷134中，但是，最好是在故障期間插入路徑開銷130中。更具體地說，保護交換數(shù)據(jù)最好插入在當前還沒有被SONET標準使用的Z3和Z4字節(jié)中。當然，如果進行了重新定義或已包括在不同的標準中，那么，路徑開銷中的其它字節(jié)可以用于類似目的。
正如下面將要說明的，保護交換數(shù)據(jù)的細節(jié)是隨實施例變化的，但是本發(fā)明最佳實施例的本質是在網絡建立期間在光網絡中保護路徑的指派以及在出現(xiàn)故障情況下在路徑開銷中保護交換數(shù)據(jù)的插入，這種保護交換數(shù)據(jù)表示需要重新配置、以便沿指派的保護路徑引導所述數(shù)據(jù)業(yè)務?？梢园阉霰Ｗo交換數(shù)據(jù)看做接收它的網絡單元的觸發(fā)參數(shù)，因為，當在工作路徑中檢測到故障時，由光網絡中其它可用的網絡單元進行的對所述保護交換數(shù)據(jù)的處理，觸發(fā)了它們的交換結構的重新配置以便建立保護路徑。
現(xiàn)在參考圖6說明本發(fā)明的一個簡單的實施例。在圖6中，示出了圖4的光通信網絡實例，還描述了數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)的工作和保護路徑。如圖所示，第一NE 100接收數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)并通過OC鏈路106將其向前傳送給第二NE 102。這種情況下的NE 100、102為帶有構成特定數(shù)據(jù)業(yè)務的工作路徑的OC鏈路106的路徑終端設備。如圖6所示，用于傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)的可供選擇的路徑被指派為從NE 100、經由OC鏈路108、NE 104和OC鏈路110到達NE 102。
如圖6中所示，在所述例子中，NE 100包括與各個OC鏈路耦合的端口P1、P2、P3；耦合在每一個端口P1、P2、P3之間的交換結構136；與交換結構136耦合的控制裝置137；以及與控制裝置137耦合的路由選擇表138。下面將詳細說明這些部件中的每一個的運行情況。應該看出，其它NE 102、104具有類似的結構，事實上，在下面說明的其它附圖中的其它NE最好具有根據(jù)本發(fā)明的相似的結構。
以下是參考圖7A進行描述的、用于根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例建立工作路徑和保護路徑的過程。所述過程可以通過網絡管理員手動實現(xiàn)，或者可以應用以下將說明的集算法自動實現(xiàn)其中的一些步驟。
首先，如步驟140所述，必須由網絡管理員確定關于每一個數(shù)據(jù)業(yè)務路徑的所需的保護級，可以有若干種不同的保護級。這些保護級中的一些包括(并不局限于這些)1∶1保護，1+1保護，未保護數(shù)據(jù)業(yè)務和1∶n保護。下面將通過例子說明每一個特定的保護級。在圖6描述的情況中，對于數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)，選擇了1∶1保護方案。
在如圖7A所述的網絡建立過程中，下一步是在步驟141確定最佳OC鏈路和用于每一個工作路徑和保護路徑的NE，它們必須根據(jù)確定的保護級配置。只要網絡管理員了解整個網絡布局，這可以由網絡管理員手工完成，或者可以使用路由方法，例如，Dijkstra算法自動完成。在用Dijkstra算法確定數(shù)據(jù)業(yè)務的工作路徑和保護路徑的情況下，理論上將求得的最佳最短路徑選擇作為數(shù)據(jù)業(yè)務的工作路徑，而下一個最佳最短路徑選擇作為保護路徑。應該理解，其它考慮，例如，關于特定的OC鏈路的負載和成本對路徑的選擇也會產生影響。
一旦選定任何所需的工作路徑，就必須適當?shù)嘏渲门c工作路徑有關的NE的交換結構，如步驟142所述。每一個NE中的交換結構的配置規(guī)定了將把所述特定的數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)送到什么地方。更具體地說，達到經過交換結構與第二端口連接的NE的第一端口的數(shù)據(jù)業(yè)務將經過與第二端口對應的OC鏈路輸出。如果在工作狀態(tài)期間通過路徑終端NE的特定端口接收數(shù)據(jù)業(yè)務，那么，各種交換結構配置的組合效果是確定將使用的OC鏈路和NE。
此外，正如圖7A的步驟143所述，一旦選定了所需的任何保護路徑，就必須輸入在工作路徑中檢測到的故障的路由選擇表的入口。即，為了在光通信網絡中指派保護路徑，在工作路徑的每一個NE中的路由選擇表就增加一個保護入口。一旦出現(xiàn)具體故障時，每一個入口包括必須插入在路徑開銷保護字節(jié)中的保護交換數(shù)據(jù)。所述保護交換數(shù)據(jù)指明了在包括在保護路徑中的NE的交換結構中需要進行的修改以便重新選擇數(shù)據(jù)業(yè)務的路由。
在本發(fā)明中，NE中檢測工作路徑中故障的控制裝置確定路由選擇表中哪一個保護入口必須經過查找過程加到交換結構中。接著，NE中檢測故障的控制裝置將保護交換數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)業(yè)務的路徑開銷中，更準確地說，對于最佳實施例，就是當前還沒有使用的Z3和/或Z4字節(jié)中。而且，如果合適的話，檢測故障的NE的控制裝置應根據(jù)保護交換數(shù)據(jù)重新配置它的交換結構。對于光網絡的其它NE，對應的控制裝置讀出Z3和/或Z4字節(jié)，確定保護交換數(shù)據(jù)是否被插入。如果有一個保護數(shù)據(jù)被插入(與缺省數(shù)據(jù)比較)，控制裝置處理所述數(shù)據(jù)以確定是否需要將它們的具體交換結構重新配置，如果需要，如何重新配置它們的交換結構以便配置保護路徑。
在圖6的光通信網絡實例中，NE 100具有這樣配置的交換結構136、使得在正常運行時在端口P1接收的任何數(shù)據(jù)業(yè)務經由OC鏈路上的端口P2被傳送出去，并且NE 102具有這樣配置的交換結構、使得在OC鏈路106的端口P6上接收的任何數(shù)據(jù)業(yè)務在端口P7輸出。另外，NE 100和NE 102(工作路徑的NE)具有它們的帶有保護入口的路由選擇表，所述保護入口表明如果在工作路徑(OC鏈路106)中出現(xiàn)故障，那么，由保護入口指明的保護交換數(shù)據(jù)將被插入所述數(shù)據(jù)業(yè)務的路徑開銷的Z3和/或Z4字節(jié)中。在所述實例情況下，保護交換數(shù)據(jù)包括重新配置NE 100的交換結構、使得端口P1和端口P3耦合在一起的保護交換指令；配置NE 104的交換結構、使得端口P4和端口P5耦合在一起的保護交換指令；以及重新配置NE 102的交換結構、使得端口P8和端口P7耦合在一起的交換指令。在正常運行時，使用這些配置的交換結構，可以將在端口P1接收的數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)經過端口P2、OC鏈路106、端口P6和NE 102輸出到端口P7。
現(xiàn)在參考圖7B說明在切換到保護路徑期間網絡單元中控制裝置的操作。開始，如步驟144所述，控制裝置監(jiān)控NE使用眾所周知的技術耦合的任何OC鏈路中的任何故障標記。在檢測到預配置的工作路徑中的OC鏈路的故障標記的情況下，如步驟145所述，控制裝置查找其路由選擇表中與檢測到的特定故障對應的保護入口。保護入口指明保護交換數(shù)據(jù)，后者包含必須在光網絡中實現(xiàn)以便這樣配置交換結構、使得數(shù)據(jù)業(yè)務通過所述保護路徑的若干交換指令。這里，NE(在步驟146中)將保護字節(jié)中的保護交換數(shù)據(jù)插入在包括數(shù)據(jù)業(yè)務的STS-1信號的路徑開銷中。在保護交換數(shù)據(jù)中，可能存在檢測故障的具體NE的交換指令；所述指令在步驟147中確定。
如果在步驟147插入保護字節(jié)中的保護交換數(shù)據(jù)中存在與特定的NE對應的交換指令，那么，在步驟148發(fā)生根據(jù)交換指令重新配置交換結構。與特定的NE對應的交換指令的內容指明特定的NE將在保護路徑中。一旦在步驟148中出現(xiàn)所述交換結構的重新配置，或者在步驟147中不需要重新配置(表明特定的NE將不在保護路徑中)，那么，在步驟149中，NE將把在保護字節(jié)中帶有保護交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)業(yè)務輸出給由交換結構的配置所說明的端口。這時，由NE中的控制裝置執(zhí)行的運算將返回步驟144。
在步驟144中，如果在任何NE被耦合到其中的OC鏈路中沒有檢測到故障，那么，在步驟150，控制裝置將監(jiān)控輸入的數(shù)據(jù)業(yè)務的保護字節(jié)中的任何變化。如步驟146所述，當工作路徑沒有出現(xiàn)故障時，保護字節(jié)將處于缺省狀態(tài)，一旦工作路徑出現(xiàn)故障，保護交換數(shù)據(jù)被插入保護字節(jié)。如果輸入的數(shù)據(jù)業(yè)務的保護字節(jié)沒有變化，那么，圖7B的過程返回步驟144。在圖7B中，雖然步驟144和150是作為獨立步驟加以說明，但是，應該理解，這些監(jiān)控操作最好通過光網絡的每一個NE中的控制裝置連續(xù)執(zhí)行。
如果在步驟150檢測到保護字節(jié)中的變化，那么，在步驟151，控制裝置繼續(xù)處理插入在保護字節(jié)中的保護交換數(shù)據(jù)。這時，由控制裝置執(zhí)行的過程轉到如上所述的步驟147，在步驟147，確定在與特定的NE對應的保護交換數(shù)據(jù)中是否存在交換指令。如果存在與具體NE相關聯(lián)的交換指令，那么，控制裝置根據(jù)交換指令重新配置交換結構。不論存在還是不存在交換結構的重新配置，控制裝置都要將在保護字節(jié)中包含保護交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)業(yè)務輸出給由交換結構的配置規(guī)定的端口。
現(xiàn)在，回到圖6的例子中，如果在OC鏈路106中出現(xiàn)故障，那么，NE 100和/或NE 102將檢測所述故障。為了簡化，僅僅描述NE 100檢測到故障的情況。由于檢測故障的結果，NE 100中的控制裝置137將執(zhí)行查找路由選擇表以確定與這種故障對應的保護入口的操作(步驟145)。在這種情況下，保護入口將具有與上述相似的保護交換數(shù)據(jù)；保護交換數(shù)據(jù)包括用于NE 100，NE 104和NE 102中每一個的交換指令。接著，控制裝置137將把保護交換數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)的路徑開銷中的保護字節(jié)中(步驟146)，并且確定是否有任何交換指令與NE 100中的交換結構136有關(步驟147)。在圖6的情況下，確實有一個交換指令與NE 100對應，它是重新配置交換結構136、使得端口P1和端口P3耦合在一起的指令。因此，控制裝置繼續(xù)執(zhí)行所指令的交換結構136中的重新配置(步驟148)。在NE 100中執(zhí)行所述重新配置后，在端口P1接收的數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)隨后經過端口P3輸出，這將帶有路徑開銷的保護字節(jié)中的保護交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)業(yè)務經由OC鏈路108引到NE 104(步驟149)。
這時，NE 104將在端口P4上接收數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)，并檢測在數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)中的非缺省的保護字節(jié)(步驟150)。這導致對保護字節(jié)中保護交換數(shù)據(jù)的處理(步驟151)并確定存在針對NE 104的交換結構的交換指令(步驟147)，所述交換指令是這樣配置交換結構、使得端口P4和端口P5耦合在一起的指令。接著，NE 104的控制裝置將根據(jù)所述指令配置其交換結構(步驟148)并且將由交換結構配置的數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)經過端口P5輸出，結果，在NE 102經由OC鏈路110接收數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)(步驟149)。
另外，將在NE 102中執(zhí)行與上面說明的NE 104的過程相似的過程、以便重新配置其交換結構(圖7B中的步驟150，151，147，148和149)?；蛘?，由于NE 102中的控制裝置能夠直接檢測OC鏈路106中的故障，所以，NE 102的控制裝置就能夠繼續(xù)執(zhí)行與上述關于NE 100的類似的步驟(圖7B的步驟144，145，146，147，148和149)。最后，當OC鏈路106出現(xiàn)故障時，在端口P1接收的數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)將經過端口P3、OC鏈路108、端口P4、NE 104、端口P5、OC鏈路110、端口P8和NE 102輸出給端口P7，這是在前一步驟中選擇的保護路徑。
應該看出，在本發(fā)明的最佳實施例中，工作路徑和保護路徑是雙向路徑。上述例子是具體的易于說明的簡單的單向系統(tǒng)。因此，在正常運行期間，在相同的工作路徑配置和保護路徑指派的情況下，在NE 102中端口P7接收的任何數(shù)據(jù)業(yè)務都將經過端口P6、OC鏈路106、端口P2和NE 100傳送給端口P1。而且，在OC鏈路106故障期間，在NE 100、102、104中獲得的交換結構的重新配置將引起在端口P7接收的任何數(shù)據(jù)業(yè)務經過端口P6、OC鏈路110、端口P5、NE104、端口P4、OC鏈路108、端口P3和NE 100傳送給端口P1。
應該看到，在未討論的其它數(shù)據(jù)業(yè)務路徑的NE 100、102、104的各自的交換結構和路由選擇表中，可能包括其他端口配置和保護入口。本質上，整個光通信網絡可以看作許多對各NE和OC鏈路進行復用的通信路徑，并且定義了帶有它自己的一組輸入和輸出端口的每一條路徑。在圖6的例子中，只定義了一條通信路徑。在此情況下，在網絡建立期間，工作路徑和保護路徑的選擇要保證保護得以維護，工作路徑和保護路徑都有保留帶寬。應當指出，正如下面將要說明的，在某些實施例中，保護路徑的保留帶寬與其它通信路徑的保護路徑共享，而在其它實施例中則不共享。
一般地說，根據(jù)本發(fā)明，包括在光通信網絡中的路徑可以是下面討論的許多不同保護方案和保護級中的任何一個。事實上，借助于本發(fā)明，每一條路徑都可以具有專門為其類型劃定的不同的保護范圍、數(shù)據(jù)業(yè)務的優(yōu)先等級(所述路徑將用于該數(shù)據(jù)業(yè)務)、光纜的可用性和/或客戶所需的配置。
在討論更復雜的光通信網絡之前，現(xiàn)在參考圖8至圖10，說明一些不同的保護方法。應該指出，下面說明的保護方案和等級并不意味著限制了本發(fā)明的范圍，事實上，本發(fā)明的靈活性允許設置這里未討論的各種不同的保護方案。
根據(jù)本發(fā)明，某些能夠在光通信網絡中應用的眾所周知的保護方案是如圖6所示的1∶1保護方案、1∶n保護方案和未保護數(shù)據(jù)業(yè)務。另外，網絡中的網絡單元可以配置成與BLSR設計相似的環(huán)，在環(huán)中分開地配置工作路徑和保護路徑。
當考慮保護級時，應當考慮在有關的OC鏈路中保留帶寬指派的標記。正如前面參考圖4所說明的，OC鏈路最好細分成工作信道部分112、未保護信道部分113、保護信道部分114和未指派部分115。在本發(fā)明的最佳實施例中，工作信道112是用作一個或多個工作路徑部分的帶寬保留部分；未保護信道部分113是用作一個或多個沒有保護路徑的數(shù)據(jù)業(yè)務路徑的帶寬保留部分；保護信道部分114是所需要的帶寬的保留部分，它確保如果必須配置保護路徑就有帶寬可用；以及未指派部分115是其它數(shù)據(jù)業(yè)務可使用的剩余帶寬。這些保留帶寬部分最好保存在應用眾所周知技術的控制軟件中。
根據(jù)本發(fā)明，光通信網絡可以擴展其靈活性，因而可以使網絡與每一種數(shù)據(jù)業(yè)務路徑之間在適合的情況下保持效率平衡。圖8A說明可實現(xiàn)本發(fā)明的一種光通信網絡實例，所述網絡包括五個可以沿著五條數(shù)據(jù)業(yè)務路徑傳送數(shù)據(jù)業(yè)務的NE。在圖8A中，第一NE 160經由OC鏈路A與第二NE 162耦合；第二NE 162經由OC鏈路B與第三NE 164耦合；第一NE 160經由OC鏈路C與第三NE 164耦合；第一NE 160經由OC鏈路D與第四NE 166耦合；第四NE 166經由OC鏈路E與第五NE 168耦合；而第五NE 168經由OC鏈路F與第三NE 164耦合。在所述網絡實例中，數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)在第一NE 160和第三NE 164之間傳送；數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)2)在第一NE 160和第二NE 162之間傳送；數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)3)在第二NE 162和第四NE 166之間傳送；數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)4)在第四NE 166和第三NE 164之間傳送；而數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)5)在第三NE 162和第五NE 168之間傳送。
圖8B說明在圖8A的OC鏈路中的保留帶寬。在這個例子中，數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)具有經由OC鏈路C的配置的工作路徑和經由OC鏈路A和B的指派的保護路徑；數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)2)具有經由OC鏈路A的配置的工作路徑和經由OC鏈路C和B的指派的保護路徑；數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)3)具有經由OC鏈路A和D的配置的未保護路徑；數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)4)具有經由OC鏈路C和F的配置的工作路徑和經由OC鏈路D和C的指派的保護路徑；而數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)5)具有經由OC鏈路B和F的配置的未保護路徑。
在圖8A和圖8B說明的例子中，可以看到，OC鏈路A中的保護部分是為數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)的保護路徑保留的；OC鏈路B中的保護部分是在數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)1)和數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)2)的保護路徑之間共享的；OC鏈路C中的保護部分是在數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)2)和數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)4)的保護路徑之間共享的；OC鏈路D中的保護部分是為數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)4)保護路徑保留的；而OC鏈路E和F沒有保留任何保護部分。在OC鏈路B和C的共享保護部分的情況下，應當指出，這種包括共享保護部分的實現(xiàn)方案僅僅保證在光通信網絡中單一故障的保護，但不能保證以下情況下的保護由于網絡中多個故障的緣故，需要共享一個保留保護部分的兩條數(shù)據(jù)業(yè)務保護路徑。
有許多技術針對光通信網絡中出現(xiàn)多個故障的情況，這與圖8A說明的情況相似。例如，可以建立不同保護路徑的優(yōu)先級分層結構。例如，在由于OC鏈路A和F中故障的緣故、數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)2)和數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)4)的保護路徑都需要OC鏈路C中的保護部分的情況下，數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)2)的保護路徑可能優(yōu)先。優(yōu)先級可以簡單地基于故障出現(xiàn)的次序、或者基于所傳送數(shù)據(jù)的類型或重要性。另一方面，即使當?shù)诙Ｗo路徑需要所述保護部分時所述保護部分正被第一保護路徑使用，假設未指派部分有足夠的帶寬，則可選擇在OC鏈路的未指派部分中配置第二保護路徑。在圖8A和圖8B的實現(xiàn)實例中，OC鏈路A在未指派部分中幾乎具有足夠的帶寬來容納超過保護部分所包含的帶寬的附加保護帶寬。
另外，在多故障情況下，一種附加的解決共享保護部分問題的方案就是在共享保護部分情況下具有較大的保護部分。所述解決方案的缺點是增加了所需的保留帶寬資源的數(shù)量，但是在必須保證1∶1或1+1的保護時這可能是需要的。在不能配置第一保護路徑的情況下，所述問題的另一個解決方案就是把第二保護路徑指派給一條特定的通信路徑。所述解決方案的缺點是增加了復雜性，在一條工作路徑多條保護路徑情況下，還增加了所需帶寬資源。
在圖8A和圖8B所示的例子中，可能由于所述數(shù)據(jù)業(yè)務的優(yōu)先級較低，數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)3)和數(shù)據(jù)業(yè)務(數(shù)據(jù)5)只有未保護數(shù)據(jù)路徑。在本發(fā)明的某些實施例中，盡管未保護路徑在OC鏈路中沒有保留保護帶寬，但是仍然存在在網絡建立期間指派保護路徑的選項。在這種情況下，如上所述，保護路徑的指派包括將保護入口插入受影響的NE的路由選擇表中，但是不包括使用保留的OC鏈路保護部分中的帶寬的能力。只有相關聯(lián)的OC鏈路的未指派部分中的任意帶寬可以用于未保護路徑出現(xiàn)故障的情況。
在圖8B中，雖然與OC鏈路對應的帶寬相同，但是人們應該懂得，這是為了說明一個簡單實例。在另一個實施例中，光網絡中的OC鏈路可能具有各種不同的帶寬。而且在圖8B中，雖然所示出的每一組數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬需求是相同的，但是人們應該懂得，不同數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬需求可能是不同的。保留在特定OC鏈路中的保護部分最好有足夠的帶寬，以便保護相應的具有最大帶寬需求的工作路徑。
圖9舉例說明一種光通信網絡，它證明借助于本發(fā)明可以得到的、而利用傳統(tǒng)的保護技術不能得到的附加靈活性，所述附加靈活性是在光學工作路徑中出現(xiàn)故障時，重新配置僅形成數(shù)據(jù)路徑的一部分的光路徑的能力。更具體地說，如果服務接入點出現(xiàn)故障，先有保護技術將不能修正所述故障，而如下所述，根據(jù)情況借助于本發(fā)明有可能修正所述故障。
如圖9所述，四個路由器170、172、174、188和5個NE 176、178、180、182、184在光通信網絡中互連。如圖9所述，NE 176與NE 178、NE 180和路由器172連接；NE 178還與NE 180、NE 182和路由器174連接；而NE 182還與NE 184和路由器170連接。另外，路由器170、172和188單獨與局域網(LAN)186連接。在圖9說明的實例中，工作路徑經由LAN 186、路由器172和NE 176、178配置在路由器188和路由器174之間。在所述情況下，如果服務接入點、例如NE 176出現(xiàn)故障，那么，光網絡的剩余的部件不能通過它們自己來補償所述故障。
在本發(fā)明的實施例中，如果網絡管理員知道路由器188能夠經由LAN 186將數(shù)據(jù)業(yè)務傳送給路由器170或從路由器170接收數(shù)據(jù)業(yè)務的話，那么，在網絡建立期間就可以將保護路徑指派給這樣一種故障。在此情況下，如果較高層的保護方案的某些形式對于故障情況下經由路由器170傳送的數(shù)據(jù)業(yè)務是恰當?shù)脑?，那么，可以經由LAN 186、路由器170、NE 182和NE 178在路由器188和路由器174之間指派總保護路徑。在較高層上，這可以通過路由器170和路由器188之間的恒定連接以及路由器172和路由器188之間的工作路徑連接來實現(xiàn)，或者，可以通過在故障期間連接路由器170、188的另一種保護形式實現(xiàn)。
只要存在一種使路由器170、188在故障期間進行連接的技術，那么，圖9的NE就可以通過在路由器170和路由器174之間建立一條保護路徑補償在NE 176中的故障。這可以通過將保護入口插入NE176、178中來實現(xiàn)，NE 176、178包括適應故障情況下重新配置的NE178、182的交換結構。
在此情況下，如果NE 178檢測到NE 176中的故障，那么，NE 178中的控制裝置將查找其路由選擇表、以便確定相應的保護入口，所述保護入口包括帶有NE 178的交換指令的保護交換數(shù)據(jù)和NE 182的交換指令。然后，NE 178的控制裝置將保護交換數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)業(yè)務的路徑開銷中的保護字節(jié)中，按照交換指令重新配置它的交換結構，并將路由器174接收的數(shù)據(jù)業(yè)務輸出給NE 182(按照它的交換結構中的重新配置)。然后，NE 182中的控制裝置將檢測接收數(shù)據(jù)業(yè)務中的非缺省保護字節(jié)，處理保護字節(jié)中保護交換數(shù)據(jù)，根據(jù)對應的交換指令重新配置它的交換結構，并將數(shù)據(jù)業(yè)務輸出給路由器170。假設路由器172和路由器188之間的路由選擇在路由器170和路由器188之間切換，那么，路由器188和路由器174可以經過總保護路徑通信。在先前的網配置中，配置圖9的光通信網絡的嘗試不考慮光通信網絡的NE以外的部件。
在本發(fā)明的示范性實施例中，工作路徑中故障的類型和位置指明了將使用的保護路徑。這是通過使網絡中的不同故障在查找的路由選擇表中產生不同的保護入口(即保護交換數(shù)據(jù))來實現(xiàn)的。
圖10A至圖10D舉例說明一種光通信網絡，其數(shù)據(jù)業(yè)務路徑利用根據(jù)本發(fā)明這個示范性實施例的保護方案。在這種情況下，工作路徑經過NE 202，204，206出現(xiàn)在NE 200和NE 208之間，保護路徑經過NE 210、212、214、216、218，經過NE 202、204、214、216、218并經過NE 210、212、214、204、206出現(xiàn)在NE 200和NE 208之間。
圖10A說明在沒有表明工作路徑中出現(xiàn)無故障的正常運行下的光通信網絡。圖10B說明在NE 202和NE 204之間出現(xiàn)故障時圖10A的光通信網絡，這時使用的保護路徑環(huán)繞故障，同時應盡可能使用工作路徑的NE和OC鏈路。因此，只有NE 200、210、212、214、204中的交換結構必須重新配置(即保護交換數(shù)據(jù)中的交換指令5)，并且必定使用OC鏈路中最小數(shù)目的保留保護部分。圖10C說明在NE 204和NE 206之間出現(xiàn)故障時圖10A的光通信網絡。與圖10B相似，這時使用的保護路徑環(huán)繞在故障周圍，同時盡可能使用工作路徑的NE和OC鏈路。因此，只有NE 204、214、216、218、208中的交換結構必須重新配置(即保護交換數(shù)據(jù)中的交換指令5)，并且與圖10B相似，必定使用OC鏈路中最小數(shù)目的保留保護部分。圖10D說明在NE 204中出現(xiàn)故障情況下的圖10A的光通信網絡。這時使用的保護路徑完全環(huán)繞故障，同時沒有使用工作路徑的NE和OC鏈路(即保護交換數(shù)據(jù)中的交換指令7)。
在上述例子中，在故障期間，光通信網絡的網絡管理員要設法盡可能多地使用工作路徑部件，因此，必須使用最小數(shù)目的保護部分和重新配置最小數(shù)目的交換結構。本發(fā)明最佳實施例的實現(xiàn)方案允許把所要求的靈活性用于此目的。
雖然以上已經對關于SONET標準的本發(fā)明作了說明，但是應該清楚，SONET未定義的其它數(shù)據(jù)業(yè)務也可以應用。本發(fā)明的一個重要方面就是經過數(shù)據(jù)業(yè)務中的路徑開銷的保護字節(jié)、傳播保護交換指令的能力，所述能力為故障條件下交換結構的快速和可靠的交換作準備。
本專業(yè)的技術人員明白，為實現(xiàn)本發(fā)明還有更多的可供選擇的實現(xiàn)方案和可能的修改，上述實現(xiàn)方案僅僅是本發(fā)明的某些實施例的說明。因此，本發(fā)明的范圍僅僅由所附權利要求書限定。
權利要求
1.一種準備耦合在光網絡的工作路徑中的網絡單元，所述網絡單元包括多個端口，它包括與工作路徑中的光載波(OC)鏈路耦合的第一和第二端口；交換結構，它與所述多個端口連接并配置成這樣耦合所述第一和第二端口、使得在所述第一和第二端口中的一個接收的數(shù)據(jù)業(yè)務在另一個端口上輸出；以及控制裝置，它與所述交換結構連接，它起監(jiān)控所述工作路徑中的故障的作用，并且，如果在所述工作路徑中檢測到故障，則確定與所述故障對應的保護交換數(shù)據(jù)，并將所述保護交換數(shù)據(jù)插入從所述第一和第二端口中至少一個輸出的所述數(shù)據(jù)業(yè)務中。
2.如權利要求1所述的網絡單元，其特征在于所述數(shù)據(jù)業(yè)務包括多個數(shù)據(jù)單元，每一種數(shù)據(jù)單元包括路徑開銷，所述路徑開銷又包括至少一個保護字節(jié)；以及為了將所述保護交換數(shù)據(jù)插入所述數(shù)據(jù)業(yè)務中，所述控制裝置將所述保護交換數(shù)據(jù)插入在至少一個保護字節(jié)中。
3.如權利要求2所述的網絡單元，其特征在于每一個所述數(shù)據(jù)單元包括同步傳輸信號級1(STS-1)和至少一個保護字節(jié)，所述至少一個保護字節(jié)包括在每一個STS-1的所述路徑開銷中定義的Z3和Z4字節(jié)中的至少一個。
4.如權利要求1所述的網絡單元，其特征在于還包括路由選擇表，后者包括至少一個保護入口；其中，為了確定與所述故障對應的保護交換數(shù)據(jù)，所述控制裝置在所述路由選擇表中查找與所述工作路徑中的故障對應的保護入口，所述保護入口包括所述保護交換數(shù)據(jù)。
5.如權利要求1所述的網絡單元，其特征在于所述保護交換數(shù)據(jù)包括用于網絡單元中交換結構的多個交換指令，所述網絡單元與所述數(shù)據(jù)業(yè)務中的保護路徑相關聯(lián)。
6.如權利要求5所述的網絡單元，其特征在于所述多個端口還包括準備耦合到保護路徑的OC鏈路的第三端口；其中，所述保護交換數(shù)據(jù)中的交換指令確定這樣重新配置所述交換結構、使得所述第一和第三端口耦合在一起；以及其中，如果在所述工作路徑中檢測到故障，則所述控制裝置還起根據(jù)所述對應的交換指令重新配置所述交換結構的作用。
7.如權利要求1所述的網絡單元，其特征在于所述數(shù)據(jù)業(yè)務由同步光網絡(SONET)標準定義。
8.如權利要求1所述的網絡單元，其特征在于所述數(shù)據(jù)業(yè)務由同步數(shù)字分層(SDH)標準定義。
9.一種準備指派到光網絡的保護路徑中的網絡單元，所述網絡單元包括多個端口；與每一個所述端口連接的交換結構；以及與所述交換結構連接的控制裝置，所述控制裝置起監(jiān)控在所述端口之一接收的數(shù)據(jù)業(yè)務中的保護交換數(shù)據(jù)的變化，并且如果所述保護交換數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，則處理所述保護交換數(shù)據(jù)以便確定所述保護交換數(shù)據(jù)中是否有與所述網絡單元有關的任何交換指令，如果所述交換指令中至少一條與所述網絡單元有關，那么，根據(jù)與所述網絡單元有關的所述交換指令重新配置所述交換結構、以便在所述光網絡的所述保護路徑中配置所述網絡單元。
10.如權利要求9所述的網絡單元，其特征在于所述數(shù)據(jù)業(yè)務包括多個數(shù)據(jù)單元，每一個數(shù)據(jù)單元包括路徑開銷，所述路徑開銷又包括至少一個保護字節(jié)；以及其中，所述數(shù)據(jù)業(yè)務中的所述保護交換數(shù)據(jù)位于所述至少一個保護字節(jié)中。
11.如權利要求10所述的網絡單元，其特征在于所述每一個數(shù)據(jù)單元包括同步傳輸信號級1(STS-1)，并且所述至少一個保護字節(jié)包括在每一個STS-1的所述路徑開銷中定義的所述Z3和Z4字節(jié)中的至少一個。
12.如權利要求9所述的網絡單元，其特征在于所述多個端口包括準備耦合到工作路徑中光載波(OC)鏈路的第一和第二端口；其中，所述交換結構配置成這樣耦合所述第一和第二端口、使得在所述第一和第二端口中的一個接收的數(shù)據(jù)業(yè)務在另一個端口輸出；以及其中，所述控制裝置還監(jiān)控所述工作路徑中的故障，并且如果在所述工作路徑中檢測到故障，則確定與所述故障對應的保護交換數(shù)據(jù)并且將所述保護交換數(shù)據(jù)插入從所述第一和第二端口中至少一個端口輸出的所述數(shù)據(jù)業(yè)務中。
13.如權利要求12所述的網絡單元，其特征在于還包括包含至少一個保護入口的路由選擇表；其中，為了確定與所述故障對應的保護交換數(shù)據(jù)，所述控制裝置在所述路由選擇表中查找與所述工作路徑中的所述故障對應的保護入口，所述保護入口包括保護交換數(shù)據(jù)。
14.如權利要求9所述的網絡單元，其特征在于所述數(shù)據(jù)業(yè)務由同步光網絡(SONET)標準定義。
15.如權利要求9所述的網絡單元，其特征在于所述數(shù)據(jù)業(yè)務由同步數(shù)字分層(SDH)標準定義。
16.一種用于建立網絡單元和光載波(OC)鏈路的光通信網絡的方法，所述方法包括經過第一組OC鏈路，配置第一路徑終端網絡單元和第二路徑終端網絡單元之間的數(shù)據(jù)業(yè)務的工作路徑；以及經過第二組OC鏈路，為所述第一網絡單元和所述第二網絡單元之間的數(shù)據(jù)業(yè)務指派至少一個保護路徑，所述指派至少一個保護路徑的操作包括將保護入口插入可以檢測所述工作路徑中的故障的網絡單元的路由選擇表中，所述保護入口包括保護交換數(shù)據(jù)，保護交換數(shù)據(jù)指明在所述第一網絡單元和所述第二網絡單元之間配置所述保護路徑所需的交換結構修改。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于所述配置數(shù)據(jù)業(yè)務的工作路徑的操作包括在多個所述網絡單元中配置交換結構，以便經過所述工作路徑傳送所述數(shù)據(jù)業(yè)務。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于所述配置數(shù)據(jù)業(yè)務的工作路徑的操作還包括保留用于經過第一組OC鏈路的數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬。
19.如權利要求16所述的方法，其特征在于所述指派數(shù)據(jù)業(yè)務的至少一個保護路徑的操作還包括保留用于經過第二組OC鏈路的數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬。
20.如權利要求16所述的方法，其特征在于所述指派數(shù)據(jù)業(yè)務的至少一個保護路徑的操作包括經過多個對應的OC鏈路組從所述第一網絡單元到所述第二網絡單元指派用于所述數(shù)據(jù)業(yè)務的多個保護路徑。
21.一種用于在預配置的工作路徑出現(xiàn)故障期間在光網絡中配置預指派的保護路徑的方法，所述方法包括監(jiān)控所述預配置的工作路徑中的故障標記；以及如果在所述工作路徑中檢測到故障標記則確定與所述故障對應的保護交換數(shù)據(jù)；將所述數(shù)據(jù)業(yè)務中的所述保護交換數(shù)據(jù)傳送給所述保護路徑的所述網絡單元；以及處理請求重新配置的每一個所述網絡單元的所述保護交換數(shù)據(jù)、使得其對應交換結構被重新配置。
22.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)業(yè)務包括多個數(shù)據(jù)單元，每一數(shù)據(jù)單元包括路徑開銷，所述路徑開銷還包含至少一個保護字節(jié)；以及其中，所述傳送所述數(shù)據(jù)業(yè)務中的所述保護交換數(shù)據(jù)包括將所述保護交換數(shù)據(jù)插入所述路徑開銷的所述至少一個保護字節(jié)中并且轉發(fā)所述數(shù)據(jù)業(yè)務。
23.如權利要求22所述的方法，其特征在于每一個所述數(shù)據(jù)單元包括同步傳輸信號級1(STS-1)并且所述至少一個保護字節(jié)包括在每一個STS-1的所述路徑開銷中定義的Z3和Z4字節(jié)中的至少一個。
24.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述確定與所述故障對應的保護交換數(shù)據(jù)的操作包括在與所述故障標記對應的路由選擇表中查找保護入口，所述保護入口包括所述保護交換數(shù)據(jù)。
25.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述保護交換數(shù)據(jù)包括關于需要交換的所述保護路徑的所述網絡單元的多條交換指令。
26.一種與光載波(OC)鏈路耦合在一起的網絡單元的光通信網絡，所述光通信網絡包括包括第一OC鏈路組和網絡單元的工作路徑，它們配置成在第一和第二路徑終端網絡單元之間傳送數(shù)據(jù)業(yè)務；以及包括第二OC鏈路組和網絡單元的至少一個保護路徑，如果在所述工作路徑上檢測到故障，則它們被指派來在所述第一和第二路徑終端網絡單元之間傳送的數(shù)據(jù)業(yè)務；其中，所述工作路徑的所述網絡單元中的路由選擇表包括確定交換指令的保護入口，所述交換指令必須加到所述保護路徑的所述網絡單元以便配置所述保護路徑。
27.如權利要求26所述的網絡，其特征在于如果在所述工作路徑出現(xiàn)故障，則所述第一組的至少一個所述網絡單元檢測故障，通過在其路由選擇表中查找所述對應的保護入口來確定保護交換數(shù)據(jù)，并且將包含其交換指令的所述確定的保護交換數(shù)據(jù)插入所述數(shù)據(jù)業(yè)務中。
28.如權利要求26所述的網絡，其特征在于所述數(shù)據(jù)業(yè)務包括多個數(shù)據(jù)單元，每一個數(shù)據(jù)單元包括路徑開銷，所述路徑開銷還包括至少一個保護字節(jié)；以及其中，為了將所述確定的保護交換數(shù)據(jù)插入所述數(shù)據(jù)業(yè)務中，所述特定的網絡單元將所述保護交換數(shù)據(jù)插入所述至少一個保護字節(jié)中。
29.如權利要求28所述的網絡，其特征在于每一個所述數(shù)據(jù)單元包括同步傳輸信號級1(STS-1)，并且所述至少一個保護字節(jié)包括在每一個STS-1的所述路徑開銷中定義的Z3和Z4字節(jié)中的至少一個。
30.如權利要求26所述的網絡，其特征在于所述第一組中的每一個所述網絡單元包括配置成經過所述工作路徑傳送所述數(shù)據(jù)業(yè)務的交換結構。
31.如權利要求26所述的網絡，其特征在于所述第一組中的每一條所述OC鏈路包括經過所述工作路徑的所述數(shù)據(jù)業(yè)務的保留帶寬。
32.如權利要求26所述的網絡，其特征在于所述第二組的每一條所述OC鏈路包括經過所述工作路徑的所述數(shù)據(jù)業(yè)務的保留帶寬。
33.如權利要求26所述的網絡，其特征在于所述第一組的所述網絡單元中的至少一個在所述第二組中。
34.如權利要求26所述的網絡，其特征在于所述數(shù)據(jù)業(yè)務由同步光網絡(SONET)標準定義。
35.如權利要求26所述的網絡，其特征在于所述數(shù)據(jù)業(yè)務由同步數(shù)字分層(SDH)標準定義。
36.一種準備耦合在光網絡的工作路徑中的網絡單元，所述網絡單元包括用于監(jiān)控工作路徑中故障的裝置；用于在所述工作路徑中檢測到故障時確定與所述故障對應的保護交換數(shù)據(jù)的裝置；用于將所述確定的保護交換數(shù)據(jù)插入所述數(shù)據(jù)業(yè)務中的裝置；以及用于將所述數(shù)據(jù)業(yè)務被插入的所述確定的保護交換數(shù)據(jù)一起輸出的裝置。
37.一種準備指派到光網絡的保護路徑中的網絡單元，所述網絡單元包括用于接收數(shù)據(jù)業(yè)務的裝置；用于監(jiān)控所述接收的數(shù)據(jù)業(yè)務的保護交換數(shù)據(jù)中的變化的裝置；以及用于在所述保護交換數(shù)據(jù)發(fā)生變化情況下處理所述保護交換數(shù)據(jù)的裝置；以及其中，用于處理所述保護交換數(shù)據(jù)的裝置包括用于在所述保護交換數(shù)據(jù)包括與所述網絡單元有關的交換指令情況下重新配置所述網絡單元的裝置。
38.一種數(shù)據(jù)幀，它包括傳輸開銷；以及同步有效負載包絡(SPE)，所述SPE包括路徑開銷和有效負載；其中，保護交換數(shù)據(jù)被插入所述路徑開銷中。
39.如權利要求38所述的數(shù)據(jù)幀，其特征在于所述保護交換數(shù)據(jù)被插入所述路徑開銷中的Z3和Z4字節(jié)中的至少一個中。
40.如權利要求38所述的數(shù)據(jù)幀，其特征在于所述數(shù)據(jù)幀是同步光網絡(SONET)幀。
41.如權利要求38所述的數(shù)據(jù)幀，其特征在于所述數(shù)據(jù)幀是同步數(shù)字分層(SDH)幀。
全文摘要
光通信網絡中的保護技術是非常重要的。當前大多數(shù)光通信網絡應用的代替線路保護方案的替代方案是使用路徑保護技術，其中，在網絡建立期間指派所需的工作路徑和保護路徑。在正常運行期間，在網絡單元的交換結構中，只配置工作路徑，保護路徑未配置。如果網絡單元在工作路徑中檢測到故障標記，那么，在網絡單元的路由選擇表中查找保護入口，確定需要的保護交換數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)業(yè)務切換到預指派的保護路徑。保護交換數(shù)據(jù)被插入數(shù)據(jù)業(yè)務的路徑開銷中、使得它能與所有需要將它們的交換結構配置成建立通信保護路徑的網絡單元通信。所述保護技術允許與線路交換保護、例如BLSR設計有相似的交換速度，而提高了保護帶寬的有效性。
文檔編號H04L12/56GK1459160SQ01815785
公開日2003年11月26日 申請日期2001年7月19日 優(yōu)先權日2000年7月20日
發(fā)明者E·E·德貝爾, D·C·賴安 申請人:北方電訊網絡有限公司