[发明专利]用于异构光通信网络的操作、保护和恢复的方法和设备

说明书

本发明一般涉及光与通信，并具体涉及以光纤为基础的网络，用于在出现一条无效光纤链路时(例如光纤中的断点或有源元件例如光纤放大器的故障)恢复网络服务和使用光转接实现该恢复的技术。

光传输、放大和转接技术提供了建立、配置和管理现代大容量电信网的灵活方法。要求网络中的物理层能重配置设备以支持通信的动态路由，该物理层包括传输设备和用于信号传输的光纤层。虽然分钟级或更长时间的低速重配置对于响应网络需求模式中的改变重新安排通信容量可能是足够的，在传输设备或光缆设备故障的情况下恢复服务则需要快速重配置(可能50毫秒或者更短)。快速恢复对于阻止单点故障影响的升级也是必需的，其中受影响的服务(语音和数据)在服务中断之后试图立即重新连接，可能导致相邻或连接到初始故障点的设备过载。

除了快速恢复的迫切需要之外，随着光传输数据速率的持续增长和在单光纤上多波长信道的引入，需要被重新路由的容量已经快速地增加。例如，远程电信网所需通信容量的快速增加已经加速了用于传输和多路复用的新技术的引入。高达10Gbps比特率(OC-192)的传输链路已在商业服务中使用，并且多波长组件技术中的新发展导致4、8、16、32和40信道WDM(波分复用)链路(每波长2.5Gbps或者更高)的商业可用性的增加。

这种单条光纤上高数据速率的传输还导致网络更容易出现较大规模的故障。例如当光纤链路在单波长上以10Gbps或在四波长中的每一个上以2.5Gbps运行时，单条光纤链路故障可能中断大约130000条语音信道(DS0)。因此，为服务的动态恢复所提供的冗余设备也需要在链路上提供近似规模的用作备份或后备链路的容量以确保网络的可靠性。

因此，用于网络恢复的路由技术必需提供满足高速转接和大容量的双重需要的解决方案。

国际和北美标准化组织已经规定了用于运行光波网络的多种同步光网络(SONET)结构。“自愈环”结构允许在光纤传输媒体出故障时快速恢复服务。在四光纤自愈环网络中，每个节点通过两对光纤(在相反方向上传送信号)连接到它的相邻节点。每对光纤中的一条称为“工作”光纤；另一条称为“保护”光纤，当工作光纤设备出故障时可以使用。每个节点包括分插复用器(ADM)终端设备，用于始发和终止通过环中各条链路的信号。

当任意两个节点之间的任意工作光纤链路出故障时，该故障两侧的ADM终端设备在保护光纤上进行所需要的信号重路由。这种恢复所有服务的信号重路由被称为服务的“恢复”。如果输出工作光纤链路出故障，但相应的保护光纤链路未被使用，准备发送到出故障的工作光纤的信号将被转到未用的相应保护光纤，这称为跨越转接。在本文中，所提到的相应保护光纤是指连接在相同的两个节点之间并用于相同方向(输入到另一节点或从另一节点输出)的保护光纤。

如果工作和保护链路出故障，准备发送到出故障的工作光纤的信号将被转到在另一方向上环绕该环的输出保护光纤，从一个节点传送到下一个节点，这称为环形转接。

然而，这些恢复方案中的一些方案(环形转接)在称为异构网络的网络中将是无效的。异构环形网络是不同链路在诸如信号传送容量(带宽)、波长信道数、调制方案、格式或协议等一些具体方面不同的网络。例如，通过提高给定波长信道上信号的比特率，通过提供附加WDM终端设备以支持附加波长信道，或两者之结合，某条高业务量通信链路可以被升级以提供扩展的带宽。

因此，因为各方面的原因，网络可以具有一条链路，在每端上具有终端设备，其中这条链路上的信号在一条或多条其它链路上是异类或不被支持。既然相反方向上的至少一些链路将不支持在无效链路上普通传输的信号，因此环形转接是不可能的。一种特殊类型的异构网络，即一个包含单波长和多波长光波通信链路的网络，有时被称为混合网络。

本发明公开了用于异构网络中的终端设备或传输媒体出现故障时，提供正常操作和服务恢复能力的方法和设备，该异构网络可以是例如包含单波长和多波长光波通信系统的混合网络。

一般来说，这通过允许被环形转接的信号在不与插入节点上的终端设备相遇的情况下环绕该环传播来获得。在任意给定的节点对之间的保护光纤链路不能支持所有相关通信方式的情况下，改变这种链路以提供该支持。

在具体实施例中，光转接节点(OSN)被放在环形网络中的每个节点上以提供不同光纤和终端设备之间所需的连接，但具有允许保护光纤上的信号绕过该节点上的终端设备的转接状态。本文的混合网络中只有一些节点具有WDM终端设备，在不干扰该环的单波长SONET运行的情况下，多波长信号的普通操作和恢复成为可能。