Способ и система защиты связи

1 Настоящее изобретение относится, в целом, к оптическим сетям и, в частности, к оптическим телекоммуникационным сетям и способам их использования. Из уровня техники известны телекоммуникационные системы, содержащие несколько оптических каналов связи. К сожалению, работа этих систем время от времени нарушается в результате сбоев, происходящих в каком-либо из этих каналов, например, из-за повреждения элементов каналов. Поэтому в состав таких систем обычно включают защитный канал, что позволяет осуществить перевод работы системы на действующий канал, т.е. защитный канал. Традиционно, для контроля работоспособности этих коммуникационных систем использовали различные сигналы тревоги. С помощью таких сигналов тревоги оператор-человек определял наступление определенных событий, например,потери сигнала или превышения заданного порога частоты появления ошибок. Получив такой сигнал тревоги, оператор вручную переключался на резервный канал в сети, обеспечивая продолжение связи. В дальнейшем, перешли к резервированию с коэффициентом 1:1 оптических каналов сети посредством традиционного оптического волокна, до некоторой степени автоматизировав коммутацию. В таких системах, при распознавании потери сигнала (именуемой в дальнейшем ПС) или сигнала тревоги (именуемого в дальнейшем СТ) на канале, соединяющем первый узел со вторым узлом, происходит перевод связи на доступный резервный маршрут. Этот перевод позволяет продолжать передачу данных между вышеупомянутыми первым и вторым узлами. В патенте США 4,646,286 описана система, в которой защитная коммутация осуществляется при обнаружении сбоя канала на приемном конце. После этого, на передающий конец по обратному каналу передают запрос на защиту. По этому запросу контроллер канала осуществляет переключение на соответствующий резервный канал. Аналогично, в WO 97/24822 описано использование отличительных оптических сигналов, указывающих обнаружение сбоя для обеспечения переключения на защитную линию связи. Однако, поскольку такое решение предусматривает удвоение количества кабелей и входных/выходных портов по сравнению с необходимыми для переноса трафика, это решение сопряжено с чрезмерными затратами. Другое решение описано в патенте США 5,479,608, где раскрыта телекоммуникационная система, имеющая групповую защиту с коэффициентом 1:N. Такое решение предусматривает выделение одного резервного канала для защиты нескольких действующих каналов. Согласно этому решению, в случае обнаружения ошибочной ситуации, на другую сторону систе 003797 2 мы передают запрос на активацию защитного канала. В статье Chung-Sheng Li "Automatic FaultLightwave Tech., IEEE, Vol.15, 1784-1793, 1997 описано использование отдельного контрольного канала на основе либо независимой длины волны, либо канала поднесущей, на котором пилот-сигнал обеспечивает информацию для аварийного управления. Задачей настоящего изобретения является обеспечение оптической системы, которая позволяет продолжать передачу сообщений в случае сбоя на маршруте передачи с использованием альтернативного маршрута передачи. Другой задачей настоящего изобретения является система, которая содержит комбинацию средства защиты и средства автоматического отключения системы. Еще одной задачей настоящего изобретения является способ перевода передачи со сбойного маршрута передачи на альтернативный защитный маршрут. Другие задачи изобретения явствуют из дальнейшего описания изобретения. Настоящее изобретение предусматривает оптическую транспортную сеть, содержащую первую оптическую линию передачи и первую оптическую линию приема, проходящие между первым и вторым узлами и переносящие трафик с первого узла на второй узел в нормальном рабочем режиме, и вторую оптическую линию передачи и вторую оптическую линию приема,предназначенные для переноса трафика, переведенного из первых оптических линий передачи и приема в случае сбоя, по меньшей мере, в одной из двух первых оптических линий связи,способ перевода трафика во вторые линии передачи и приема, способ, содержащий этапы, на которых обнаруживают сбой в первой оптической линии связи на втором узле, определяют факт превышения заданного порога суммарной энергии, принятой на втором узле по первой оптической линии приема, если суммарная принятая энергия не превышает заданный порог, то переводят передачу и прием трафика на втором узле на соответствующие вторые линии связи,обнаруживают сбой в первой оптической линии связи на первом узле, определяют факт превышения заданного порога суммарной энергии,принятой на первом узле по первой оптической линии связи, и если суммарная принятая энергия не превышает заданный порог, то переводят передачу и прием трафика на первом узле на соответствующие вторые линии связи. Настоящее изобретение предусматривает оптическую транспортную сеть, содержащую совокупность телекоммуникационных каналов,проходящих между первым и вторым узлами, 3 причем каналы содержат совокупность каналов для переноса трафика с первого узла на второй узел в нормальном рабочем режиме и, по меньшей мере, один защитный канал для переноса трафика в случае сбоя, по меньшей мере, на одном из каналов, переносящих трафик в нормальном рабочем режиме, способ перевода маршрутизации трафика на защитный канал,содержащий этапы, на которых обнаруживают сбой, по меньшей мере, на одном из каналов,переносящих трафик в нормальном рабочем режиме, на втором узле,осуществляют переключение на втором узле маршрутов передачи и приема, связанные,по меньшей мере, с одним сбойным каналом, по меньшей мере, на один защитный канал,обнаруживают сбой, по меньшей мере, на одном канале на первом узле и осуществляют переключение на первом узле маршрутов передачи и приема, связанный, по меньшей мере, с одним сбойным каналом, по меньшей мере, на один защитный канал. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один защитный канал используют для защиты одного определенного канала из совокупности телекоммуникационных каналов. Согласно другому варианту осуществления изобретения, по меньшей мере, один защитный канал используют для защиты совокупности телекоммуникационных каналов. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, предусмотрена оптическая транспортная сеть, содержащая совокупность телекоммуникационных каналов, проходящих между первым и вторым узлами, причем каналы содержат совокупность прямых каналов для переноса трафика с первого узла на второй узел,по меньшей мере, один защитный канал для переноса трафика, по меньшей мере, одного прямого канала в случае сбоя, по меньшей мере,на одном прямом канале, способ обеспечения непрерывной работы несбойных каналов при условии, что суммарная переданная энергия на несбойных каналах превышает заданный порог. Согласно другому аспекту изобретения,предусмотрена оптическая транспортная сеть,содержащая совокупность телекоммуникационных каналов, проходящих между первым и вторым узлами, причем каналы содержат совокупность прямых каналов для переноса трафика с первого узла на второй узел в нормальном рабочем режиме, по меньшей мере, один защитный канал для переноса трафика, по меньшей мере,одного прямого канала в случае сбоя, по меньшей мере, на одном прямом канале, в которой,когда на одном или нескольких из телекоммуникационных каналов происходит сбой, обеспечивается продолжение работы несбойных телекоммуникационных каналов при условии, что суммарная энергия на несбойных телекоммуникационных каналах превышает заданный порог. 4 Предпочтительно, оптическая транспортная сеть, согласно настоящему изобретению,содержит совокупность оптических передатчиков, мультиплексор с разделением по длине волны, принимающий выходные сигналы совокупности оптических передатчиков по совокупности оптических каналов, по меньшей мере,одну пару оптических линий связи, содержащую линию передачи и линию приема, по меньшей мере, одну пару защитных линий связи, содержащую линию передачи и линию приема, по меньшей мере, один защитный канал, демультиплексор с разделением по длине волны, способный принимать входной сигнал мультиплексора с разделением по длине волны по одной из упомянутых линий передачи, совокупность оптических приемников, каждый из которых принимает входной сигнал демультиплексора с разделением по длине волны, средство обнаружения для обнаружения потери сигнала,по меньшей мере, в одном сбойном канале из совокупности оптических каналов,средство определения для определения факта превышения заданного порога энергии входного сигнала, принятого от мультиплексора с разделением по длине волны,средство блокировки, предназначенное для блокировки всех лазерных пучков, выходящих из мультиплексора с разделением по длине волны, когда средством определения определено,что принятая энергия не превышает заданный порог, и средство защиты, предназначенное для перевода трафика, по меньшей мере, с одного сбойного канала, по меньшей мере, на один защитный канал в случае сбоя, по меньшей мере,на одном прямом канале, при условии, что энергия входного сигнала, принятого от мультиплексора с разделением по длине волны, превышает заданный порог. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, система дополнительно содержит, по меньшей мере, еще один передатчик и, по меньшей мере, еще один детектор. Работа еще одного передатчика и еще одного детектора позволяет непрерывно контролировать работоспособность оптического волокна, которое в данный момент не используется для передачи телекоммуникационного трафика. Согласно этому варианту осуществления, оптическое волокно, не используемое для передачи трафика,например, волокно, предназначенное для целей защиты, контролируют либо непрерывно, либо согласно заданному графику. Такой контроль позволяет обнаруживать неполадки, которые могут воспрепятствовать правильной работе неиспользуемого волокна (например, волокна,предназначенного для защиты), когда это потребуется (например, когда основное оптическое волокно повреждено, и трафик нужно переключить на защитное волокно). Таким образом, если обнаружено, что это волокно неис 5 правно, его можно вовремя починить. Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления, после переключения передачи трафика на защитное волокно, поврежденное основное оптическое волокно, контролируют посредством, по меньшей мере, еще одного передатчика и, по меньшей мере, еще одного детектора, которые могут быть другими передатчиком и/или детектором или теми же, которые использовались для контроля того защитного волокна. После восстановления этого основного волокна система может быть немедленно извещена, и трафик может вернуться на свой исходный маршрут передачи (основное оптическое волокно) путем переключения с защитного волокна (обратная защита). Настоящее изобретение можно лучше понять из подробного описания, приведенного в сочетании с чертежами, на которых на фиг. 1 А представлена типичная конфигурация оптического защитного модуля, на фиг. 1 В и 1C - конфигурации входного оптического коммутатора и выходного оптического коммутатора, соответственно; на фиг. 2 изображена блок-схема, описывающая последовательность событий, происходящих, когда требуется защитная процедура; на фиг. 3A-3D - работа системы, согласно варианту осуществления настоящего изобретения при переключении из нормального режима в режим защиты; на фиг. 4 изображена функциональная блок-схема оптического защитного модуля согласно варианту осуществления изобретения; на фиг. 5 В и 5 С - конфигурации входного оптического коммутатора и выходного оптического коммутатора, соответственно; и на фиг. 6 представлена блок-схема, описывающая последовательность событий, происходящих, когда требуется защитная процедура,согласно варианту осуществления изобретения,проиллюстрированному на фиг. 5. Обратимся к фиг. 1, которая схематически иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления системы связи с мультиплексированием по длине волны, построенной и функционирующей согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Нижеприведенный пример описывает оптический защитный модуль (ниже именуемый ОЗМ), согласно настоящему изобретению. Одной из главных задач ОЗМ является защита линии и защита Вх/Вых на оптическом уровне,подобные системам защиты SDH MSP 1+1 иIOР. Блок ОЗМ может представлять собой отдельный или встроенный блок по отношению к блоку обнаружения ПС. В последнем случае,необходимость в дополнительных механизмах обнаружения ПС и электрических управляющих компонентах отпадает. 6 Традиционно ОЗМ занимает один слот ДСП (центральной соединительной панели,термин ECI Telecom), образуя совместно с блоком обнаружения ПС двухслотовый блок. Блок ОЗМ содержит два комплекта волоконных разъемов, каждый из которых рассчитан на 3 волокна. Первый комплект содержит 2 волоконных входа и 1 выход, а второй комплект содержит 1 волоконный вход и 2 выхода. В итоге, к блоку ОЗМ подключается 4 волокна от линии и 2 волокна от блока обнаружения ПС. На фиг. 1 А изображена конфигурация платы ОЗМ. Первый комплект оптоволоконных интерфейсов содержит два волоконных разъема для двух волокон, приходящих от линии (одного действующего и другого - для защиты), и один выходной волоконный разъем для волокна,идущего на плату блока обнаружения ПС. Два входных волокна подключены к оптическому коммутатору 2x1, который может попеременно подключать каждое из входных волокон к выходному волокну. На фиг. 1 В изображено соединение между 2 входными и одним выходным волокнами. Аналогично, два выходных волокна второго комплекта волоконных интерфейсов подключены к другому оптическому коммутатору 2x1,который может попеременно подключать каждое из них к одному входному волокну. На фиг. 1C изображено соединение между двумя выходными и одним входным волокнами. В самом блоке ОЗМ обнаружение ПС не требуется, поскольку операцию обнаружения ПС может осуществлять блок обнаружения ПС. Таким образом, плата ОЗМ содержит только два оптических коммутатора, и никакого дополнительного оборудования не требуется. Использование двух оптических коммутаторов вместо оптического коммутатора и оптического разделителя позволяет избежать потерь мощности в 3-4 дБ, которые имеют место в случае разделения оптического сигнала между действующим и защитным волокнами. Ниже будет показано, что, хотя коммутаторы используются на обоих концах, защитный механизм может работать без обмена информацией между двумя концами сети (наподобие алгоритма АЗК (автоматической защитной коммутации. На фиг. 2 изображена блок-схема последовательности событий, имеющих место, когда происходит сбой линии связи и требуется защитная процедура. Поскольку для обнаружения ПС требуется меньше 1 мс, и время переключения оптического коммутатора не должно превышать 4 мс, то вся защитная процедура должна занимать не более 10 мс. Как было объяснено выше, один тип оптической защиты представляет собой защиту уровня ОМС/ОТС (оптическая мультиплексная секция/оптическая транспортная система). Такой тип защиты предусматривает защиту груп 7 пы мультиплексированных сигналов между двумя соседними элементами оптической сети(СЭ). Защитная процедура в чем-то аналогична другим кольцевым защитам, известным из уровня техники, например, применяемых в сетях СЦИ (синхронной цифровой иерархии)(SDH), но выполняется на оптическом уровне. Другой тип защиты представляет собой защиту уровня ОК (оптического канала). Защита ОК предусмотрена для отдельных каналов (длин волны). В этом случае, передача отдельных каналов осуществляется либо по действующим,либо по защитным волокнам. Следовательно,для каждого канала может требоваться два разных ретранслятора. В отличие от рассмотренного выше типа защиты, этот тип защиты, предпочтительно, выполняется на динамическом мультиплексоре, а не на оптическом кольце. На фиг. 3 А-3D представлена схема работы в нормальном рабочем режиме, а также в режиме защиты. На фиг. 3 А изображена система в нормальном рабочем режиме. Четыре оптических волокна, два действующих и два защитных волокна, подключены обоими концами к блокам 400 и 410 ОЗМ, соответственно, которые, в свою очередь, подключены к блокам 420 и 430 обнаружения ПС, соответственно. На фиг. 3 В изображен этап, когда в точке,обозначенной позицией 440, происходит обрыв волокна. Обнаружив ПС в волокне, блок 420 обнаружения ПС осуществляет процедуру автоматического отключения. После начала процедуры отключения ОЗМ 400 переключается в режим защиты, проиллюстрированный на фиг. 3 С. В результате такого переключения блок 430 обнаружения ПС обнаруживает ПС, после чего ОЗМ 410 также переключается в режим защиты(фиг. 3 В), завершая необходимое переключение системы в режим защиты. После второй защитной коммутации, передача всего трафика осуществляется по защитным волокнам. Вся операция обычно занимает менее 10 мс, что препятствует запуску механизма обнаружения ПС (операции, на которую обычно уходит около 500 мс). Теперь к блоку обнаружения ПС подключены защитные волокна, и потому, если обрыв волокна произойдет на одном из защитных волокон, будет запущено обнаружение ПС, что приведет к перекрытию всего трафика. Блок ОЗМ, отвечающий данному варианту,содержит следующие основные компоненты:- 6 волоконных разъемов типа SC (оптоволоконный формованный пластиковый разъем,разработанный фирмой NTT), 3 входных и 3 выходных;- источник постоянного тока. В данном варианте никаких дополнительных компонентов не требуется, поскольку все 8 схемы управления входят в состав блока обнаружения ПС. На фиг. 4 изображена функциональная блок-схема блока ОЗМ. На фигуре представлены основные функциональные блоки и их взаимосвязь, и ее не следует рассматривать как подробную и точную схему конструкции. Согласно вышесказанному, обнаружение ПС обеспечивается блоком обнаружения ПС посредством управляющей ППВМ (программируемой пользователем вентильной матрицы),которую используют для управления оптическими коммутаторами, расположенными на плате ОЗМ. Для управления блоком ОЗМ необходимы дополнительные выходы ППВМ, расположенной на плате обнаружения ПС. Поэтому ППВМ задействуют повторно, с учетом дополнительного сигнала. Требуются два главных дополнительных выхода - РазркомОЗМ и состояние коммутатора ОЗМ. Сигнал РазркомОЗМ управляет двумя оптическими коммутаторами и призван переводить их из состояние 0 в состояние 1 или из 1 в 0 при обнаружении ПС. Согласно вышесказанному, сигнал должен фиксироваться на протяжении 10 мс, хотя ПС все еще обнаруживается, чтобы обеспечить завершение защитной процедуры. В нижеследующей табл. 2 приведены некоторые важные технические условия на блок ОЗМ. Компонент Блок оптической коммутации нормальное состояние коммутатора 1 Игнорирует обнаружение ПС до завершения защитной процедуры Другой вариант осуществления настоящего изобретения проиллюстрирован на фиг. 5 А 5 В. Согласно этому варианту осуществления,входной оптический коммутатор 2x2 50 обеспечивает возможность подключения двух входных оптических волокон 52 и 54 (одно из которых является действующим волокном, а другое защитным волокном), к выходному оптическому волокну 56 и фотодиоду 58. Входное волок 9 но, в данный момент не подключенное к выходному волокну, подключается к дополнительному приемнику (фотодиоду 58) для контроля работоспособности волокна. Аналогично, на фиг. 5 С показан другой оптический коммутатор 2x2 60, используемый в качестве выходного коммутатора. Этот коммутатор обеспечивает возможность подключения одного входного волокна 62 к любому из выходных оптических волокон 64 и 66. Выходное волокно, в данный момент не подключенное ко входному волокну, подключается к передатчику 68. Предпочтительно, используют недорогие передатчик 68 и приемник 58 и обеспечивают непрерывный контроль волокна, которое не используется для передачи трафика. Как было объяснено выше, такой контроль можно осуществлять либо непрерывно,например, передавая низкоскоростные сигналы,либо в течение заданных периодов времени. В ходе работы фотодиод 58 выдает сигнал контроля ПС, который используется для извещения об обнаружении ПС в оптическом волокне, в данный момент не используемом для передачи трафика. Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления, дополнительный приемник не применяют, и реальный трафик отличают от контрольных сигналов по их характеристикам, например, изменению мощности,скорости, полосе и т.д. На фиг. 6 изображена блок-схема, альтернативная блок-схеме, изображенной на фиг. 2,которая демонстрирует последовательность событий, имеющих место, когда происходит сбой линии связи и требуется защитная процедура в случае осуществления контроля неиспользуемого канала. Очевидно, что вышеописанные способы допускают разнообразные модификации, в том числе, касающиеся конкретной реализации. Очевидно также, что вышеприведенное описание способов и сетей следует рассматривать как включающее в себя сеть, в которой осуществляются способы и способы использования компонентов сети. Настоящее изобретение описано с использованием неограничительных подробных описаний предпочтительных вариантов его осуществления, которые представлены в качестве примеров и не предназначены для ограничения объема изобретения. Следует понимать, что признаки, описанные применительно к одному варианту осуществления, можно использовать применительно к другим вариантам осуществления, и что не все варианты осуществления изобретения обладают всеми признаками, показанными на конкретной фигуре. Специалисты в данной области могут предложить разнообразные модификации описанных вариантов осуществления. Кроме того,термины содержит, включает в себя, имеет и однокоренные им слова, используемые в 10 формуле изобретения, означают включает в себя, но не обязательно ограничивается. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ перевода трафика связи в оптической транспортной сети, содержащей первую оптическую линию передачи и первую оптическую линию приема, проходящие между первым и вторым местоположениями и переносящие трафик с первого местоположения во второе местоположение в нормальном рабочем режиме, и вторую линию передачи и вторую линию приема, предназначенные для переноса трафика, переведенного из первых оптических линий передачи и приема в случае сбоя, по меньшей мере, в одной из двух первых оптических линий связи, способ содержит следующие этапы, на которых обнаруживают сбой в первой оптической линии связи на втором местоположении,определяют факт превышения заданного порога суммарной энергии, принятой на втором местоположении по первой оптической линии приема,если суммарная принятая энергия не превышает заданный порог, то переводят передачу и прием трафика на втором местоположении на соответствующие вторые линии связи,обнаруживают сбой в первой оптической линии связи на первом местоположении,определяют факт превышения заданного порога суммарной энергии, принятой на первом местоположении по первой оптической линии связи, и если суммарная принятая энергия не превышает заданный порог, то переводят передачу и прием трафика на первом местоположении на соответствующие вторые линии связи. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно контролируют работоспособность, по меньшей мере, одной из второй линии передачи и второй линии приема, когда, по меньшей мере, одна из второй линии передачи и второй линии приема не используется для передачи трафика в нормальном рабочем режиме. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная вторая линия передачи и вторая линия приема, проходят между первым и вторым местоположениями через третье местоположение, и при этом каждый этап обнаружения осуществляется в течение предварительно заданного периода времени, если суммарная принятая энергия превышает предварительно заданный порог. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что предварительно заданный период времени составляет около 10 мc или менее. 5. Способ маршрутизации трафика на защитный канал в оптической сети связи, содержащей множество телекоммуникационных каналов, проходящих между первым и вторым 11 местоположениями, причем телекоммуникационные каналы содержат множество каналов для переноса трафика с первого местоположения на второе местоположение в нормальном рабочем режиме и, по меньшей мере, один защитный канал для переноса трафика в случае сбоя, по меньшей мере, на одном из каналов, переносящих трафик в нормальном рабочем режиме, при этом способ содержит этапы, на которых обнаруживают сбой, по меньшей мере, на одном из каналов, переносящих трафик в нормальном рабочем режиме, на втором местоположении,переключают на втором местоположении маршруты передачи и приема, связанные, по меньшей мере, с одним сбойным каналом, по меньшей мере, на один защитный канал,обнаруживают сбой, по меньшей мере, на одном канале на первом местоположении и переключают на первом местоположении маршруты передачи и приема, связанные, по меньшей мере, с одним сбойным каналом, по меньшей мере, на один защитный канал. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что,по меньшей мере, один защитный канал используют для защиты, по меньшей мере, одного предварительно определенного канала из множества телекоммуникационных каналов. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что,по меньшей мере, один защитный канал исполь 003797 12 зуют для защиты множества телекоммуникационных каналов. 8. Оптическая система связи, содержащая множество телекоммуникационных каналов,проходящих между первым и вторым местоположениями, причем каналы содержат множество прямых каналов для переноса трафика с первого узла на второй узел в нормальном рабочем режиме, по меньшей мере, одну защитную линию связи для переноса трафика, по меньшей мере, одного из прямых каналов в случае сбоя,по меньшей мере, на одном прямом канале,средство детектирования, осуществляющее оперативное обнаружение потери сигнала, по меньшей мере, на одном прямом канале, и средство коммутации, предназначенное для перевода трафика, предназначенного для передачи, по меньшей мере, по одному прямому каналу, по меньшей мере, на одну защитную линию связи как на первом, так и на втором местоположении,независимо от потери сигнала оперативно обнаруживаемого посредством указанного средства детектирования на другом из первого и второго местоположений. 9. Оптическая система связи по п.8, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средство, предназначенное контролировать работоспособность защитнойлинии связи в нормальном рабочем режиме системы.