專利名稱：一種光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)性能及故障監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的故障監(jiān)測。
背景技術(shù)：
光突發(fā)交換技術(shù)結(jié)合了光電路交換和光分組交換的技術(shù)優(yōu)點，是下一代全光互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)選方案之一。光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)可以看作是電域控制網(wǎng)絡(luò)與全光的數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)相疊加的網(wǎng)絡(luò)，它使用電信號控制光交叉連接(OXC)設(shè)備，完成波長信道的快速交叉連接，被認(rèn)為是很有發(fā)展前景的波分復(fù)用(WDM)網(wǎng)絡(luò)交換形式。完善光域的監(jiān)測機制，使光域的監(jiān)測參數(shù)能確保本層的正常工作一直是一個熱門研究方向。如文獻(xiàn)Wen，Y.；Chan，V.W.S.；EfficientFault-Diagnosis Algorithms for All-Optical WDM Networks WithProbabilistic Link Failures，Zheng，L.Lightwave Technology，IEEEJournal of Volume 23，Issue 10，Oct.2005中披露，但由于當(dāng)前光邏輯功能非常有限，光緩存技術(shù)尚未成熟，光域監(jiān)測參數(shù)的完善也將是一個長期的過程。在光域的監(jiān)測機制成熟以前，光域必須由所承載的電域業(yè)務(wù)完成自己的誤碼監(jiān)視、連通狀態(tài)、遠(yuǎn)端缺陷指示等生存性監(jiān)視，如，SDH over WDM系統(tǒng)中SDH系統(tǒng)完成這些功能、ATM在WDM上傳送時，ATM完成此功能等。這些系統(tǒng)中，光信號在每個節(jié)點都要進(jìn)行單跳測試(single-hop test)即光信號被轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行比特校驗，信號再生等，然后再經(jīng)過電光轉(zhuǎn)換，發(fā)送出去，光域的故障能在一跳范圍內(nèi)被監(jiān)測到。但是，由于光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信道傳輸?shù)氖峭该鞯娜庑盘枴２⑶译娪驑I(yè)務(wù)不能保證所承載信號的質(zhì)量。利用電層對信號進(jìn)行校驗來監(jiān)視信道性能的辦法，在全光透明網(wǎng)絡(luò)中又難以實現(xiàn)。因而已有的上述監(jiān)測方法并不適用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)信道傳輸?shù)氖峭该鞯娜庑盘?，現(xiàn)有技術(shù)中沒有完善的故障檢測手段的現(xiàn)狀，本發(fā)明提出了一種新的光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信道性能監(jiān)測機制，該機制在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元節(jié)點向數(shù)據(jù)信道周期性地或以某種特定方式發(fā)送探測突發(fā)，并在每個核心節(jié)點逐跳的監(jiān)測探測突發(fā)的誤碼情況，來評估每兩個節(jié)點間的數(shù)據(jù)信道狀態(tài)，以此判斷被監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的軟硬故障。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是利用光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信道的空閑時段或占用少量數(shù)據(jù)信道資源的情況下，人為的產(chǎn)生探測突發(fā)PB(Probe Burst)和相應(yīng)的探測突發(fā)的控制分組包PBHP(Probe Burst HeaderPacket)，通過探測突發(fā)，可以將光層的故障迅速反映到電層，從而在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)。本發(fā)明可進(jìn)一步監(jiān)測光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的軟、硬故障，故障監(jiān)測方法具體包括如下步驟在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的每個網(wǎng)元節(jié)點產(chǎn)生探測突發(fā)PB(Probe Burst)和相應(yīng)的探測突發(fā)的控制分組PBHP(Probe Burst HeaderPacket)；在控制平面或管理平面控制下，周期性地(或以其它規(guī)定方式)在欲探測的數(shù)據(jù)信道上發(fā)送PB，并提前在控制信道上發(fā)送其相應(yīng)控制分組PBHP；在發(fā)送PB節(jié)點的下一跳網(wǎng)絡(luò)節(jié)點取出PB，并對PB中的比特進(jìn)行校驗，統(tǒng)計分析其誤碼情況，存入錯誤情況統(tǒng)計日志；若誤碼極度惡化，超出硬故障告警門限，網(wǎng)元便送出硬故障告警給保護(hù)恢復(fù)模塊；將誤碼情況與誤碼歷史進(jìn)行比較分析，若誤碼情況超出軟故障告警門限，那么網(wǎng)元便送出軟故障告警給網(wǎng)絡(luò)管理中心。
本發(fā)明的有益效果是，不需要復(fù)雜的外配監(jiān)測設(shè)備，它能為網(wǎng)絡(luò)生存性所需要的快速保護(hù)倒換或恢復(fù)，提供快速準(zhǔn)確的告警信息；它還能為管理維護(hù)目的故障定位，提供準(zhǔn)確詳盡的軟硬故障信息，且它適用于任何網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，任何網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜涂刂品绞?，擴展性良好。


圖1數(shù)據(jù)突發(fā)DB、探測突發(fā)PB信號格式示例圖2(a)邊緣節(jié)點入口部分的功能圖(b)邊緣節(jié)點出口部分功能3帶探測模塊的核心節(jié)點功能結(jié)構(gòu)4PB和DB在OBS中的傳輸示意5故障監(jiān)視原理流程圖具體實施方式
光網(wǎng)絡(luò)中的硬故障往往是由斷纖、掉電、激光器或接收機損壞、人為攻擊等引起的，它會造成通信的中斷，導(dǎo)致短時間內(nèi)大量突發(fā)丟失，大量的突發(fā)性誤碼。軟故障往往由器件老化，溫度漂移等引起，表現(xiàn)為單位時間隨機誤碼數(shù)(隨機誤碼率)的上升。信道的狀態(tài)可以通過對信道的抽樣來估計，在數(shù)據(jù)信道中，周期性地或以某種特定方式，發(fā)送探測突發(fā)，相當(dāng)于對數(shù)據(jù)信道的狀態(tài)進(jìn)行了抽樣調(diào)查，以探測突發(fā)的誤碼情況，來評估數(shù)據(jù)信道的狀態(tài)。假如探測突發(fā)中封裝的探測幀，有固定的比特圖案，那么接收端在收到PB后，只需將PB中封裝的探測幀與標(biāo)準(zhǔn)圖案相比較，便可知PB中的差錯是隨機錯誤，還是突發(fā)性錯誤。如圖4所示，數(shù)據(jù)信道組DCG中，除了傳送正常業(yè)務(wù)DB，還負(fù)責(zé)傳送相鄰網(wǎng)元間的探測突發(fā)PB。DB(和PB)的控制分組DBHP(和PBHP)是在控制信道組CCG上傳送的。DB從入口邊緣節(jié)點進(jìn)入數(shù)據(jù)信道組，直通核心交換節(jié)點，直至出口邊緣節(jié)點，中間不再經(jīng)歷任何光電轉(zhuǎn)換。PB則不同，PB可從任一網(wǎng)元節(jié)點進(jìn)入數(shù)據(jù)信道組，但必須從下一跳網(wǎng)元節(jié)點下路，送往探測處理模塊(Probe Process Module)進(jìn)行校驗。
一、數(shù)據(jù)突發(fā)和探測突發(fā)的格式圖1為光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)突發(fā)DB和相應(yīng)的數(shù)據(jù)突發(fā)控制信息包DBHP(Data Burst Header Packet)以及探測突發(fā)PB(ProbeBurst)和相應(yīng)的探測突發(fā)的控制分組包PBHP(Probe Burst HeaderPacket)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖1(a)為DB及其DBHP的信號格式，上層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在突發(fā)適配層經(jīng)匯聚處理后，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)突發(fā)DB(Data Burst)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)突發(fā)控制分組DBHP(Data Burst HeadPacket)。DBHP中包含的信息一般包括DB的源地址(Src)、目的地址(Des)、所要使用的波長編號(Wavelength)、DB的大小(Size)和偏置時間(Offset time)等內(nèi)容，它是被送往控制網(wǎng)絡(luò)的物理層進(jìn)行傳送的。而DB作為靜荷被送往數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，它一般并不為節(jié)點的控制部分所讀取或改寫，因此也常稱為“數(shù)據(jù)透明地穿過網(wǎng)絡(luò)”。與DB不同，探測突發(fā)的靜荷不是由匯聚產(chǎn)生的，它由探測處理模塊(ProbeModule)依據(jù)故障監(jiān)測原理和編碼原理等產(chǎn)生的，具有很強的監(jiān)測突發(fā)性誤碼的能力，PB及其PBHP的信號格式如圖1(b)所示，它采用與DB相同的突發(fā)格式，包括相同的控制包格式和靜荷格式，在靜荷部分，填充的不是上層業(yè)務(wù)，而是一個探測幀，這種幀具有很強的監(jiān)測突發(fā)性誤碼的能力，節(jié)點區(qū)分PB和DB是通過控制包中的類型(type)字節(jié)來區(qū)分的。
二、突發(fā)包的處理流程如圖2(a)所示，在邊緣節(jié)點的發(fā)送部分(邊緣入口節(jié)點)。匯聚模塊(Assembler)完成對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的匯聚，形成DB；探測模塊(Probe Module)依據(jù)既定規(guī)則生成PB，當(dāng)DB或PB生成的時候，BHP生成器(BHP Generator)產(chǎn)生相應(yīng)的突發(fā)控制包，DB的突發(fā)控制包是DBHP，PB的突發(fā)控制包是PBHP。這時，電信號格式的控制分組經(jīng)E/O變換，成為光信號被發(fā)送到控制信道組。在偏置時間到達(dá)后，偏置時間管理器(Offset Manager)控制調(diào)度器發(fā)送突發(fā)。這時，電信號格式的突發(fā)分組經(jīng)E/O變換，成為光信號被發(fā)送到數(shù)據(jù)信道組。如圖2(b)所示，在邊緣節(jié)點接收部分(邊緣出口節(jié)點)，光纖上的信號被接收機轉(zhuǎn)換成電信號(O/E變換)。BHP處理器(BHPProcessor)依據(jù)BHP提供的突發(fā)類型信息，控制數(shù)字交叉連接設(shè)備，使DB被送往解匯聚模塊(disassembler)，PB被送往探測處理模塊。
圖3是帶探測模塊的核心節(jié)點功能結(jié)構(gòu)圖。在核心交換節(jié)點，交換控制單元SCU接收控制信道上的BHP，依據(jù)BHP中的地址和波長信息，配置光交叉連接設(shè)備OXC，使數(shù)據(jù)信道上的相應(yīng)DB被交換到正確的出口波長，或下路送往邊緣出口節(jié)點。如果SCU處理的是PBHP，那么就控制OXC將PB交換到探測模塊，由探測模塊處理探測突發(fā)，對數(shù)據(jù)信道性能進(jìn)行評估。SCU也可按照管理或控制平面的要求，產(chǎn)生欲探測出口波長信道的PBHP并通知探測模塊準(zhǔn)備PB，在合適偏置時間之后，SCU控制OXC調(diào)度相應(yīng)PB發(fā)送到相應(yīng)出口波長。圖3中的虛線表示控制信道是所有波長信道中的一個波長或幾個波長(控制信道組CCG)。可用圖4來表示OBS中數(shù)據(jù)信道組(DCG)與控制信道組的這種解耦關(guān)系。值得提醒的一點是，PB一般比較短，且存活期只有一跳；而DB一般比較長，且其存活期從入口節(jié)點到出口節(jié)點一般有多跳。
在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的邊緣和核心節(jié)點均可完成探測突發(fā)的產(chǎn)生、發(fā)送、接收及判斷網(wǎng)絡(luò)性能。
三、故障監(jiān)視過程探測突發(fā)中封裝的探測幀，可采用固定的比特圖案，接收端在收到PB后，只需將PB中封裝的探測幀與標(biāo)準(zhǔn)圖案相比較，便可知PB中的差錯是隨機錯誤，還是突發(fā)性錯誤。如圖5所示。在發(fā)送PB節(jié)點的下一跳網(wǎng)絡(luò)節(jié)點取出PB，并對PB中的比特進(jìn)行校驗，統(tǒng)計分析其誤碼情況，存入錯誤情況統(tǒng)計日志，如果接收到的幀格式不正確，或探測幀中有突發(fā)性錯誤或根據(jù)PBHP應(yīng)該接到PB而沒有接到時，都會導(dǎo)致可逆計數(shù)器加一，但是，如果接下來又接收到正確幀時，可逆計數(shù)器便減一，當(dāng)計數(shù)值增加，超過預(yù)先設(shè)置的硬故障告警門限時，表示誤碼極度惡化，網(wǎng)元便送出硬故障告警給保護(hù)恢復(fù)模塊；統(tǒng)計隨機錯誤導(dǎo)致的誤幀數(shù)、單位時間內(nèi)的錯誤幀數(shù)，并與以前的誤幀數(shù)、誤幀率等歷史紀(jì)錄進(jìn)行比較分析，若誤碼情況超出軟故障告警門限，那么網(wǎng)元便送出軟故障告警給網(wǎng)絡(luò)管理中心。隨機誤碼率如果不斷攀升，往往表明了器件的不斷老化。
本發(fā)明通過探測突發(fā)，可以將光層的故障迅速反映到電層。它能為網(wǎng)絡(luò)生存性所需要的快速保護(hù)倒換或恢復(fù)，提供快速準(zhǔn)確的告警信息；它還能為管理維護(hù)目的故障定位，提供準(zhǔn)確詳盡的軟硬故障信息。且它適用于任何網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，任何網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜涂刂品绞?，擴展性良好。
權(quán)利要求
1.一種光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的性能監(jiān)測方法，其特征在于，在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信道產(chǎn)生探測突發(fā)PB和相應(yīng)的探測突發(fā)的控制分組包PBHP，通過探測突發(fā)，將光層的故障反映到電層，在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的性能監(jiān)測方法，其特征在于，探測突發(fā)的產(chǎn)生、發(fā)送、接收以及判斷網(wǎng)絡(luò)性能均可在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的邊緣和核心節(jié)點完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的性能監(jiān)測方法，其特征在于，探測突發(fā)中的靜荷部分填充的是探測幀，探測幀采用固定的比特圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的性能監(jiān)測方法，其特征在于，所述探測突發(fā)的存活期只有一跳。
5.一種光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的故障監(jiān)測方法，其特征在于，該故障監(jiān)測方法包括如下步驟在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的每個網(wǎng)元節(jié)點產(chǎn)生PB和PBHP；在控制平面或管理平面控制下，周期性地在欲探測的數(shù)據(jù)信道上發(fā)送PB，并提前在控制信道上發(fā)送其相應(yīng)的PBHP；在發(fā)送PB節(jié)點的下一跳網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接收并取出PB，并對PB中的比特進(jìn)行校驗，統(tǒng)計分析其誤碼情況；若超出故障告警門限，網(wǎng)元便送出告警信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的故障監(jiān)測方法，其特征在于，若誤碼情況超出硬故障告警門限，送出硬故障告警信息給保護(hù)恢復(fù)模塊；若誤碼情況超出軟故障告警門限，送出軟故障告警信息給網(wǎng)絡(luò)管理中心。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的故障監(jiān)測方法，其特征在于，探測突發(fā)的產(chǎn)生、發(fā)送、接收以及判斷網(wǎng)絡(luò)性能均可在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的邊緣和核心節(jié)點完成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的故障監(jiān)測方法，其特征在于，探測突發(fā)中的靜荷部分填充的是探測幀，探測幀采用固定的比特圖案。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的故障監(jiān)測方法，其特征在于，所述探測突發(fā)的存活期只有一跳。
全文摘要
本發(fā)明請求保護(hù)一種光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)性能及故障監(jiān)測方法，涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域。本方法在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信道產(chǎn)生探測突發(fā)PB和相應(yīng)的探測突發(fā)的控制分組包PBHP，通過探測突發(fā)，將光層的故障反映到電層，在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)。在控制平面或管理平面控制下，周期性地在欲探測的數(shù)據(jù)信道上發(fā)送PB，并提前在控制信道上發(fā)送其相應(yīng)的PBHP，在發(fā)送PB節(jié)點的下一跳網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接收并取出PB，并對PB中的比特進(jìn)行校驗，統(tǒng)計分析其誤碼情況，若超出故障告警門限，網(wǎng)元便送出告警信息。本發(fā)明通過探測突發(fā)，可以將光層的故障迅速反映到電層，能為網(wǎng)絡(luò)生存性所需要的快速保護(hù)倒換或恢復(fù)，以及故障定位，提供快速準(zhǔn)確的故障信息。
文檔編號H04B10/08GK1845516SQ20061005421
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者常交法, 王汝言, 隆克平, 陽小龍, 黃勝 申請人:重慶郵電學(xué)院