CN1181644C - 用于保护数字通信系统的方法 - Google Patents

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Abstract

在一种用于实现数字通信系统的保护的方法中，该数字通信系统具有N个通信单元和K个保护单元，通过在保护单元中的存储器中存储与通信单元有关的配置数据来最初设置保护单元。随后，当涉及一个通信单元的一个故障出现时，只需要向保护单元之一提供一个哪个通信单元被涉及的指示，提此保护单元访问存储器中与该单元相关的配置数据并使用那些数据作为它自己的配置数据。通过这种手段，保护单元以非常小的延迟来承担与故障相关的通信单元的任务。一旦故障已经被矫正，则保护单元使它自己的配置数据恢复而与故障相关的通信单元被放回原处进入服务。该方法是针对主要在使用一个1：N保护方案的一个SDH通信系统中的使用。

Description

用于保护数字通信系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于保护数字通信系统的方法，其含有若干保护单元和通信单元，并且特别地但是非唯一地涉及一种用于保护数字通信系统的方法，其使用一种1:N保护方案。
背景技术
电信系统包括通过各种网络设备彼此连接和/或连接到其他系统上的若干通信单元。在图1中说明了一个典型通信系统的很简单化的表述。在图1中，SDH数字通信网10通过一个局域网(LAN)20与若干通信单元12、14、16、18连接。依次连接到用户(“主机”)或者连接到其它网络的各个单元，被安排在一个环形结构22中或者被安排沿着一条总线24和单元12、16之一，而单元12、16在各自的场合中担当把其它单元接口到LAN 20上的一个网关设备。在所说明的设备中，环形22包括-纯粹作为一实例-STM-1 6型单元，而总线24包括STM-4型单元。本领域的技术人员应该理解，许多其他类型的单元也是可能的。
在使用中，为了允许通信业务量在一个用户与另外一个用户之间流动，通信系统将提供被选择的某些单元。这样的选择是路由程序的一部分。为了达到此期望的业务流动，则在业务期间将会非常频繁地配置或者重新配置各个单元，该单元也可以被称为“端口”。
经常，系统需要向用户提供高实用性，即，在一个单元中发生的一个故障不应该不利地影响该系统的运行。固此，在通信系统中希望包括有帮助达到此目的的某种形式的保护设备。一种对单元故障的提供保护的已知方法是提供一个或多个所谓的保护单元以便接替破坏单元的位置。这在图2中进行了说明，其中，N个单元20，例如，其对应于图1所示的STM单元并且通常被称为“工人(worker)”单元，它受控于一个控制器单元22，该控制器单元最初通过与业务相关的端口参数独立地配置这些单元-这些参数包括帧结构、信号标签、路径轨迹、性能监测、报警作用、信号衰落门限值等等-并且，当条件改变(例如，配置一个新端口，或者改变某些参数)时，通过一个控制总线24更新相关单元的配置数据。另外，提供一个额外单元26-一个所谓的“保护”单元-它也受控于控制器单元22。这个附加的单元，在诸如图1中的环形22之类的一个环形环境中可以采取MS-SPRING(多个部分共享保护的环形)设备的形式，而在诸如图1中的总线24之类的一个总线环境中可以是一个MSP(多个部分保护)设备，它将接替即将丢失其业务的那个其它单元20的一个，而在系统的正常操作期间它还可以负责处理它自己的业务。如果该保护单元有它自己的业务，则该业务通常将为低优先业务，其能够容忍在被传递到另一单元中所包含的延迟或者甚至在一个单元20中将出现故障时可以能够被抛弃。被说明的方案是一种所谓的“1:N”方案，其中单独一个保护单元服务N个通信单元。
当一个工人单元-例如单元1-出现一个故障时，把业务切换到保护单元的传统方法是通过控制器单元利用在故障时存在的单元1的配置数据来重新配置保护单元。顺便提及，故障可以是这样的事件：例如单元本身中的一个硬件故障、一个协议命令(例如，一个“手动切换到保护”命令，一个“强迫切换到保护”命令，一个“锁定保护”命令或者一个“清除”命令)或者由传感器产生的一个故障指示，等等。)。控制器单元实际上执行保护单元的一个完整的重新配置，通过总线24将其拷入单元1的配置数据。理想地，控制器单元做此项工作所花费的时间应该尽可能短，以便恢复正常业务而没有明显的衰落。此重新配置过程花费的时间与单元1的初始配置所花费的相同，它可以是使用保护单元的MSP或者MS-SPRING设备的一个50ms的命令。主要的局限是控制器单元中的处理器(未表示)的功率、控制总线14的带宽、在控制总线上所使用的协议的效率以及保护单元16中的处理器的功率。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于实现对数字通信系统进行保护的方法，该数字通信系统具有N个可独立地配置的通信单元和具有分配给该N个通信单元的K个保护单元，其中，1小于或等于K，K小于或等于N，该方法包括如下步骤：
(a)在对保护单元进行初始设置阶段，向一个或多个保护单元的每一个提供与通信单元有关的配置数据，并且把所述数据存储在每个保护单元中各自的存储器单元中；
(b)在有要求的情况下，随后，采用与所述通信单元有关的更新数据来更新所述数据；
(c)如果一个故障的发生涉及通信单元之一，则把在该故障中涉及到哪一个通信单元的指示发送到一个或多个保护单元之一，以及
(d)使那个保护单元使用所述指示来识别与故障相关的通信单元相关联的存储器单元并把那个存储器单元中的配置数据作为它自己的配置数据，从而接管在该通信系统中的那个通信单元的任务。
在第二方面，本发明提供一种用于数字电信系统的K:N保护设备，该数字电信系统具有N个可独立地配置的通信单元和具有分配给该N个通信单元的K个保护单元，其中，1小于或等于K，K小于或等于N，其中该设备包括：
(a)一种装置，用于向一个或多个保护单元提供与通信单元有关的配置数据并且把所述数据存储在所述一个或多个保护单元中；
(b)一种装置，用于随后采用与所述通信单元有关的更新数据来更新所述数据；
(c)一种装置，用于检测涉及一个通信单元的故障的发生；
(d)一种装置，用于把在该故障中涉及到哪一个通信单元的指示发送到保护单元之一，以及
(e)一种装置，用于使保护单元使用所述指示来访问与故障相关的通信单元相关联的配置数据并把所述配置数据用作它自己的配置数据，从而接替通信系统中的那个通信单元的任务。
附图说明
现在参考附图仅仅通过例子将描述本发明的一个实施例，附图中：
图1是一个典型SDH通信系统的简化示意图；
图2是一个1:N保护方案的方框图，它可以使用于诸如图1所示的通信系统中，以及
图3A到3D是流程图，阐明一种如本发明实施例所述的保护方法的工作模式。
具体实施方式
现在参见流程图——图3，以一种现在将描述的方式来修改在上面所概述的已知的保护程序。
最初，通信系统中的保护单元是受支配于图3A与3B中所示的一种配置过程。在这个过程中，并且假定保护单元处理它自己的低优先业务量，则控制器单元22通过总线24发出和保护单元本身有关的配置数据。那些数据可以包括路由数据，业务质量数据以及帧结构数据。这一点如图3A中的块30所示。据此，保护单元提供有与通信系统中的各个非保护单元(即单元1到N)有关的配置数据。在所说明的流程图中，这通过首先在块32中把一个单元计数器值M设置为1来实现，在块34中把表示当前数值M(一)的一个标记发送给保护单元，然后向保护单元发送同一单元的配置数据(块36)。这些动作由控制器单元22在总线24上执行。最后，这些数据被储存在专用于单元1的一个保护单元存储器单元中(参见块38)。然后值M与值N进行比较(块40)，值N是与保护单元相关的通信单元的总数，然后如果两个值不同，则单元计数器增加一(块42)并重复块34到40的操作直到把所有通信单元的配置数据都驻留在保护单元中各自的存储器单元中为止。因此，标记向保护单元发出它期望对一个特定工人单元是配置数据的信号，随后该保护继续接收之并存储之。
一旦这已经完成，则对于更新任何一个通信“工人”单元20的配置数据的指示而安排控制器单元22监视通信系统，。如果在路由中或者在服务质量上等等方面有改变时将需要这样做。在块44中说明了此监控过程。在已经请求进行更新时，则把特定的更新数据发送给有关的工人单元(按照通用术语，单元M)(46)并且把一个简单的标记发送给保护单元(48)以便通知它有关的工人单元的数据即将改变。然后在块50中，控制器单元向保护单元发送有关的更新数据，它通常将是以单个命令的形式，于是保护单元把数据存储在那个工人单元的有关存储器单元中。实际上，更新通常将是由新数据部分替代现有的数据部分。
每当输入更新指令被请求时就重复此过程。由控制单元进行的标记发布只是确保把更新数据引导到保护单元的恰当存储区中以便在该单元中更新恰当的配置数据。
应该理解，代替在图3A的块32中把单元计数器最初设置为1然后增加该计数器，这可能等同于把计数器最初设置为值N随后递减该计数器直到M＝1，在图3A中概述的配置设置过程的那一点处能给出图3B中概述的更新处理的方法。在此使用了迭代法，它是首先在保护单元中储存单元N的配置数据并最后储存单元1的配置数据。在块34-38也可有其他选择性的迭代方式，例如与顺序无关的迭代计数过程，在其中通信单元的配置数据被发送给保护单元。因此，只要保持提供配置数据写操作数目的一个精确计数，可以以任意顺序发送数据(例如单元1后面跟着单元N，单元N后面跟着单元2等等)，但是按照严格连续的序列：单元1、单元2、..单元N或者反向来安排要发送的数据通常更容易。
在此，现在一个工人单元20遭受一个故障，命令保护单元接替那个工人单元的功能是很容易的一件事。在图3C和3D中画出了此情况。在图3C的块54中，示出了在故障发生的通知时的控制器单元或者其它设备(随后可见)。一旦检测到故障就确定该故障与哪个工人单元有关(块56)。把该单元的身份传送给保护单元(块58)，然后它在它的存储器中访问与该单元有关的配置数据并将它们载入它自己的工作存储器中(块60，62)。如果保护单元正在处理它自己的业务，则通常完全将其丢弃，尤其是在它为低优先业务时更是如此，这是通常的情形。最后，把单元M预定的业务路由到保护单元(块64)。(实际上，块64可以在块62之前。)
此过程的结果是保护单元现在已代替了由于故障已经停止服务的该工人单元。
现在所保持的是用于定位并固定有关的故障(66)，业务被重新引导回到已经停止服务的单元(68)，最后在保护单元的存储器中用保护单元自己的配置数据来重写先前涉及故障的单元的配置数据并且把低优先业务量再导入保护单元中(块70，72)。块66中说明的动作由服务人员执行，而剩余操作通常是自动的。
前面提及，可以由控制器单元监视一个故障的发生并向保护单元发送适当的标记。但是这是一种可能性，同样也可等同地以由有故障的单元本身通过总线24或者通过设备内部的各种可用通信设备来发送该标记。微为选择，根据故障的性质，可以通过记录故障出现的一个传感器来执行标记动作。在此，重要的是，由于所需要的全部是指示哪一单元被故障影响，所以发送该指示的单元不必是对通信系统的结构有总体观察的一个单元(例如，控制器单元)。这意味着在某些情况下可以更直接地发送标记，其结果就是保护性切换可以更快发生。
当然，切换的速度更基本地是还要受到这样一个事实的影响：为了启动切换，不得不把仅仅单个标记指示发送给保护单元。对于任何特定工人单元由于标记的长度比整个重新配置数据的长度短许多(标记在大小上可能只有少数几个字节)，响应时间必定将比现有技术保护方法中的更短。另外，切换时间现在只受到保护单元中的处理器的功率影响，而不会受控制器单元中的处理器的功率影响，这是在现有技术设备中会有的情况。管理把重新配置数据从保护单元中有故障单元的存储器单元中载入保护单元的业务配置区域中所需要的功率值低于从控制总线获得消息并转换它们以及最后在保护单元内将它们应用所需要的功率。
在本发明的实际实现时可能出现的一个潜在问题是这样一个危险：可能每当在用相关工人单元的配置数据进行配置的时候把一个标记发送给该保护单元。例如，这可能发生在由于某些原因(例如由于维修)该单元先前已经停止服务并且正好已经被放回原处进入服务状态的地方。在那种情况下，可以想像，虽然它已经收到该标记，但是由于它不能假定与该有故障的单元有关的新配置，所以它仍然没有准备好对它进行动作。实际上，注意力集中在：在软件已经把保护单元的业务配置修改为该有故障的单元的设置之前，保护单元中的固件不试图执行保护性转换。诸如“启动配置”和“结束配置”消息之类的合适消息的使用可能会影响这个固件禁止。
可以想像在与第一个故障大概相同的时间处，即在已经满意地清除第一个故障之前，一个第二工人单元可能被牵扯到一个故障中。在那些情况下，保护单元将不能服务于第二故障，除非特别地命令它丢掉第一单元的业务而接替第二单元的业务。那将取决于所使用的详细保护方案的优先级规则。如果没有任何特定的优先级规则，则保护单元将按照′先进先服务′的原则简单地动作。基于一个优先级方案的保护性转换将要求通过控制器单元或者至少通过已知优先级规则的一个单元来发送为了启动保护性转换而发送给保护单元的标记。
虽然本保护方法主要地针对在使用1:N保护的SDH系统中的使用，但是它也适用于其他通信系统并适用于使用K:N保护方案的系统。在后一种情况中，K个保护单元的每一个被用与N个工人单元相关的全部配置数据进行加载，在一个优先级方案之下，K个保护单元之一把与第一有故障的工人单元有关的标记发送以使它可以接替那个单元的业务。后来的故障由K个保护单元的剩余部分以同样的方式进行处理。

Claims (16)

1.一种用于实现对数字通信系统进行保护的方法，该数字通信系统具有N个可独立地配置的通信单元和具有分配给该N个通信单元的K个保护单元，其中，1小于或等于K，K小于或等于N，该方法包括如下步骤：
(a)在对保护单元进行初始设置阶段，向一个或多个保护单元的每一个提供与通信单元有关的配置数据，并且把所述数据存储在每个保护单元中各自的存储器单元中；
(b)在有要求的情况下，随后，采用与所述通信单元有关的更新数据来更新所述数据；
(c)如果一个故障的发生涉及通信单元之一，则把在该故障中涉及到哪一个通信单元的指示发送到一个或多个保护单元之一，以及
(d)使那个保护单元使用所述指示来识别与故障相关的通信单元相关联的存储器单元并把那个存储器单元中的配置数据作为它自己的配置数据，从而接管在该通信系统中的那个通信单元的任务。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个保护单元是低优先级业务量传送单元，并且被提供了它们自己的配置数据。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在发送与通信单元有关的配置-更新数据之前，把一个识别标记发送到该一个或多个保护单元，以便识别更新数据所属的那个特定通信单元。
4.如权利要求1所述的方法，其中，通过一个用于对通信单元的配置进行控制的控制器单元来把所述指示发送给保护单元。
5.如权利要求4所述的方法，其中，通过一条总线来把所述指示从控制器单元发送给保护单元。
6.如权利要求1所述的方法，其中，由故障相关的通信单元来直接地把所述指示发送给保护单元。
7.如权利要求1所述的方法，其中，由一个传感器设备来检测故障，并且由该传感器设备直接地把所述指示发送给保护单元。
8.如权利要求1所述的方法，其中，按照从通信单元1和N的其中之一到通信单元1和N其中的另外一个的连续的序列把与通信单元1到N相关联的配置数据提供给一个或多个保护单元。
9.如权利要求2所述的方法，其中，在通信系统中保护单元接替故障相关的通信单元之前，先前与保护单元相关联的业务量被转移到一个工作通信单元或者被丢弃。
10.如权利要求9所述的方法，其中，在保护单元已经接替故障相关的通信单元的业务量之后，矫正引起这种接替的那个故障，把被接替的业务量重新向回定向到该故障相关的单元，然后给保护单元提供它自己的配置数据，并再一次把业务量提供给保护单元。
11.如权利要求10所述的方法，其中，一旦故障已经被矫正，则故障相关的通信单元被用该单元当前所要求的配置数据重新配置，并且把这些配置数据发送给一个或多个保护单元。
12.如权利要求1所述的方法，其中，K＝1。
13.一种用于数字电信系统的K：N保护设备，该数字电信系统具有N个可独立地配置的通信单元和具有分配给该N个通信单元的K个保护单元，其中，1小于或等于K，K小于或等于N，其中该设备包括：
(a)一种装置，用于向一个或多个保护单元提供与通信单元有关的配置数据并且把所述数据存储在所述一个或多个保护单元中；
(b)一种装置，用于随后采用与所述通信单元有关的更新数据来更新所述数据；
(c)一种装置，用于检测涉及一个通信单元的故障的发生；
(d)一种装置，用于把在该故障中涉及到哪一个通信单元的指示发送到保护单元之一，以及
(e)一种装置，用于使保护单元使用所述指示来访问与故障相关的通信单元相关联的配置数据并把所述配置数据用作它自己的配置数据，从而接替通信系统中的那个通信单元的任务。
14.如权利要求13所述的保护设备，其中，K＝1。
15.如权利要求14所述的保护设备，其中，通信系统是一个SDH通信系统。
16.一种SDH通信系统，包括如权利要求13所述的保护设备。
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