[发明专利]一种低开销的高生存性PON保护结构

说明书

技术领域

本发明属于光网络技术领域，涉及光网络中的下一代波分复用时分复用混合无源光网络(WDM/TDM-PON)故障保护技术，特别是一种低开销的高生存性PON保护结构。

背景技术

随着经济的发展和科学技术的进步，人们对各种信息的需求与日俱增，这对现有网络的数据承载能力形成空前的压力，致使下一代高带宽大容量、低成本可平滑升级的混合无源光网络WDM/TDM-PON的提出成为必然趋势，相应的，提高混合无源光网络的生存能力至关重要。故障保护恢复是网络能够持续可靠运行的保障，快速的故障恢复能够显著地提高网络的可靠性，减少数据业务的丢失，因此WDM/TDM-PON故障保护技术的研究成为混合PON生存性研究的关键。

保护技术主要从网络结构设计入手，按照保护资源的配置模式可将传统保护技术分为备份保护，分组保护和环网保护三类。典型的保护备份为ITU-TG983.1建议的四种保护结构，主要通过对网络设备或链路的备份来达到保护的目的。分组保护即将两个相邻的ONU用备用光纤互联形成一个ONU组，可节省资源且实现ONU之间的自动互保护倒换。环网保护是指将所有ONU/RN或者部分ONU/RN一次连接成环，通过OLT来控制故障两边的上下行数据方向和ONU/RN中光开关的倒换来实现业务保护恢复。

按照控制方式的不同又可将PON的保护技术分为集中式和分布式。集中式指故障后，保护倒换操作由OLT集中控制完成；分布式指故障后由RN或ONU分散地执行保护操作。Qiu Y 等人在“A novel survivable architecture for hybrid WDM/TDM passive optical networks”【Optics Communications[J].,2014,312:52-56.】提出一种分布式保护结构，在TDM部分的保护环中以一个故障状态为基准状态，减少了参与保护倒换的元器件数量，但其DF发生故障时，所有DF都参与保护倒换，仍造成保护资源浪费。FanH等人在“Cost-effective scalable and robust star-cross-bus PON architecture using a centrally controlled hybrid restoration mechanism”【Optical Communications and Networking[J].IEEE/OSA Journal of,2013,5(7):730-740.】提出一种集中式保护结构，在OLT中设置备份收发单元，在TDM部分采用交叉总线形结构。发生故障时，通过备份收发单元的保护调谐实现了局部故障当地恢复，减小了故障的影响范围，但需要最后一公里光纤(LMF)一起参与保护倒换，造成保护资源浪费。ZhuM等人在“A survivable colorless wavelength division multiplexed passive optical network with centrally controlled intelligent protection scheme”【Optical Communications and Networking[J].IEEE/OSA Journal of,2012,4(10):741-748.】提出一种集中式智能保护倒换机制，在OLT中采用数字逻辑判定单元，根据同时对工作路径和保护路径进行监视所得的逻辑信号，控制光开关实现快速保护倒换，网络结构简单且网元成本低，但保护倒换时需要所有的DF参与，资源浪费大。集中式保护要求OLT更复杂，但能有效地简化系统其他元器件的结构，降低成本开销；分布式能够有效地减小故障影响范围，提高保护倒换速度。

因此，在WDM/TDM-PON的保护结构中，如何减少保护倒换过程中涉及到的网元数量，减小故障影响范围，从而减少网络保护资源浪费，降低保护的开销，是生存性研究的重点问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对传统PON光纤故障中参与保护倒换元器件多，保护资源开销大的问题，提出了一种低开销的高生存性PON保护结构，该结构在光线路终端中新设计了多个不同的功能单元，使WDM部分只将故障部分器件执行倒换操作，实现了低开销的集中式保护；在TDM部分采用交叉总线形结构，实现了快速的分布式保护倒换，有效的减小了故障的影响范围，降低了故障的保护资源开销。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：