CN1292956A

CN1292956A - 用于管理动态同步传输模式双环拓扑上的故障的方法

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Publication number: CN1292956A
Application number: CN988139979A
Authority: CN
Inventors: 拉斯·H·拉姆菲尔特; 拉斯·M·希德尔
Original assignee: Dynarc AB
Current assignee: Dynarc AB; Dynarc Inc
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2001-04-25
Also published as: EP1075740A1; CA2327069A1; WO1999056420A1; JP2002513241A; AU8590198A; AU749398B2; US5982747A; KR20010043058A

Abstract

动态同步传输模式双环拓扑具有两个环(12,14)。它们具有相对的纤维方向(H1,H2)。该双环可以具有多个共同节点(A－F)。在第一与第二节点之间延伸的第一段中可以建立第一信道(K)。可以提供与第一信道(K)关联的令牌。这样,在第一信道(K)中从第一节点到第二节点可以传送时隙。如果在第一段中发生纤维故障(U),则第二节点可能首先探测纤维故障(U),并且传送一条纤维故障消息。然后确定第一信道(K)是否延伸跨过纤维故障(U)。如果第一信道受到纤维故障(U)的影响,那么传送一条信道故障消息,并且终止第一信道(K),而且除去所有与第一段关联的令牌。如果第一信道(K)没有受到影响,那么在第一信道(K)上继续传送时隙。

Description

用于管理动态同步传输模式双环拓扑上的故障的方法

本申请是1996年11月27日提交的U．S．Patent Application No．08／757，347的部分继续申请。

本发明涉及一种电路交换网中的动态同步传输模式(DTM)结构，它在以两个相对的纤维方向操作的双环拓扑中至少具有一个故障。

下一代网络可能把各种服务，例如包括传真、邮件和文件传输的延迟不敏感异步应用，与包括音频和视频的具有实时要求的延迟敏感应用集成起来。这些应用传统上由不同的网络技术支持，而且不同网络之间的集成受到限制并且不方便。过去，异步通信由计算机网络提供，计算机网络是包交换的，并且使用存储转发技术，例如因特网。另一方面，实时同步通信由电路交换时分多路复用电话网络提供。

电路交换网具有许多吸引人的特点。例如，就一个电路上的业务不受其他电路上的活动影响意义来说，电路是相互隔离的。这样使得有可能以恒定延迟提供保证传输质量，这经常对有定时要求的应用是适合的。此外，与数据和控制相关的信息在电路交换网中分开。只有当形成或终止电路时，才发生控制信息的处理，并且实际数据传输能在无需处理数据流和控制任何拥塞下执行。这样允许有效地传送大量数据。

普通电路交换网的静态特性通常使得它们不适合于某些类型的信息流。传统上，电路具有固定容量、长设定延迟和对多点传送的较差支持能力。这些缺点例如使得难以有效地支持电路交换网中的计算机通信。这样促使寻找各种选择解决办法，并且主导观点是下一代远程通信网络应该是基于异步传输模式(ATM)的单元交换。单元是小的固定尺寸的包，因此ATM和包交换类似。这样意味包交换的许多缺点在单元交换网中，特别是在提供保证服务质量的领域内，仍然存在。因此，为了集成对其他类型信息流的支持，需要各种附加机制，例如进入控制、业务调节、连接处包的调度、以及在接收器的再同步。一般对于包和单元交换网，并且特别对于ATM来说，主要关心之一就是是否可能以成本有效方式提供和使用这些机制。

共享介质局域网(LAN)，例如CSMA／CD、令牌环和FDDI，在因特网中用作建立由路由器或桥接器连接的块。易于扩展、低增加节点成本和对故障节点的耐受性的结合，结果形成了简单、灵活和健壮网络。而且，共享介质使得容易有效应用新的多点传送协议，例如IP多点传送。

现今使用的共享介质的一个缺点是，它典型地任何时候仅准许单终端传送，因而没有有效地利用所有网段。可以设计允许再使用介质容量的设计，但是这样经常以增加高速访问控制硬件中的复杂性为代价。共享介质的访问控制机制还直接取决于网络的尺寸，并且通常仅对局域环境有效。

如较早所指出，通常使用的两种主要类型的网络是用于电话的面向连接的电路交换网，和用于计算机的无连接的包交换网，如因特网示例。当电路交换网用于数据通信时，电路必须在信息突发之间保持断开，这样经常较差使用网络容量。这个问题是因为与用户需求的动态变化比较，电路管理操作慢而出现的。常规电路交换网中的另一个内务开销源是要求对称双工信道的限制，当信息流是单向时，它对网络增加100％内务开销。这种限制还使得多点传送效率低，并且难以实现。另一方面，包交换网缺乏资源保留，并且在进行传送之前，必须对每条消息增加首标信息。此外，包交换网中的任何等待时间不能精确地预测，并且包甚至可能由于缓冲器溢出而丢失或破坏首标。后两个因素使得实时服务难以在包交换网中得到支持。拥塞避免机制能隔离不同用户的信息流。然而，这些设计限于可以与往返包延迟比较的时标操作。

DTM是宽带网络结构，它结合了电路交换和包交换的许多优点，因为DTM是基于随动态资源分配而增加的快速电路交换，对多点传送信道具有良好的支持，并且DTM具有提供短访问延迟的装置。DTM结构跨越包括同步方案的介质访问，直到在接收器的逻辑端口的路由选择和寻址。DTM设计成支持各种类型的信息流，并且能直接用于应用到应用通信，或用作其他协议，例如ATM或IP(因特网协议)的载波网。

已经指出，与通信信道的建立和终止关联的信令延迟确定快速电路交换的大部分效率。DTM设计成在几百微秒之内快速地建立网络。DTM不同于脉冲交换，因为与控制和数据相关的信息被分开，并且DTM使用多点传送、多速率、高容量信道，以支持各种不同种类的信息流。例如，有可能根据当时用户的特殊要求，增加或减少现有信道的分配资源。即使DTM网络具有对每条消息建立信道的可能性，但是这种方法可能不适合于所有信息流。宁愿相反地，由用户决定是对每个信息突发建立信道，还是即使在空闲时限期间也保持所建立的信道。

DTM概念使用信道作为通信抽象。DTM信道在许多方面不同于电话电路。第一，建立延迟短，以便资源能随用户要求变化尽快地动态分配／重新分配。第二，DTM信道为单工，以当通信单向时使内务操作最小。第三，DTM信道提供多比特率，以支持用户需求大的变化。最后，DTM信道为多点传送，以允许任何数量的目的地。

DTM信道在信道建立之后不要求控制信息的传输，结果对大量数据传输带来网络资源的非常高的利用。对任何实时信息流的支持是有效的，并且没有与网络之内的管制、拥塞控制或流控制有关的问题。如较早所述，控制信息与数据信息分开，这样使得多点传送较少复杂。传送延迟可以忽略(即小于125μs)，并且实际上没有如ATM中那样由缓冲器溢出所引起的数据丢失。比特错误率取决于基础连接技术，并且由于在信道建立时的严格资源保留，使交换简单和快速。

DTM拓扑可以构成为环，与双总线结构比较，它具有减小50％硬件需求的优点。为了使所有节点能够相互通信，与总是要求至少两个相对方向的纤维的总线结构对比，通过仅使用一个光导纤维，在环形拓扑上的所有节点能够相互通信。

实际上，任何拓扑可能会经受故障，例如纤维故障或节点故障。过去，环形拓扑中的某些故障引起相当大的性能降低。例如，如果在FDDI双环结构中发生纤维故障，则必须关闭损坏的环，因此急剧地降低了环形结构的容量。理想的是研制一种环形拓扑，它对纤维和节点故障不大敏感。

本发明的DTM双环结构的性能相对地对纤维和节点故障不敏感。更具体地说，动态同步传输模式双环拓扑具有两个以相对纤维方向操作的环。优选地，该双环具有多个共同节点。第一信道可以在第一与第二节点之间延伸的第一段中建立，这意味着时隙(或令牌)可以在该信道的节点之间分配。这样，信息可以在第一信道中从第一节点传送到第二节点。如果在第一段中发生纤维故障，第二节点可能首先探测到纤维故障。第二节点于是可以传送一条纤维故障消息。然后确定第一信道是否延伸跨过该纤维故障。如果第一信道受到纤维故障的影响，那么可以传送一条信道故障消息，并且使第一信道终止，而且消除与第一段关联的所有令牌。如果第一信道没有受到影响，相同时隙能继续形成第一信道。这样意味尽管在环形拓扑上有纤维故障，但是仅有受到纤维故障影响的信道被终止，而环形拓扑上的剩余信道可以按正常方式操作。

图1是本发明的双DTM环形拓扑的示意图；

图2是本发明的DTM循环的示意图，它使数据时隙与控制时隙分开；

图3是包括帧时隙和间隔时隙的DTM循环的示意图；

图4是表示三个分开信道的环形拓扑的示意图；

图5是与环节点和时隙数相关的两个分开DTM信道的位置的示意图；

图6是在外环上具有环故障的双DTM环形拓扑的示意图；

图7是在不同段的外环和内环上都有环故障的双DTM环形拓扑

的示意图；

图8是在相同段的外环和内环上都有环故障的双DTM环形拓扑的示意图；以及

图9是在外环上具有两个环故障的双DTM环形拓扑的示意图。

参考图1至图5，本发明是一种动态同步传输模式(DTM)环形拓扑系统10，它具有第一环形拓扑12和第二环形拓扑14。在图1中，第一环形拓扑12可以表示为外环，而第二环形拓扑14可以表时为内环。环形拓扑12、14的总容量可以分成125微秒的时间循环，时间循环又可进一步分为64比特时隙。

DTM环形拓扑12、14的一个特点是，在整个DTM环形拓扑12、14中，循环时间和时隙长度优选地恒定。DTM环形拓扑12、14设计为具有多点访问的单向介质，例如具有所有连接节点所共享容量的纤维光学介质13、15。如以下详细所述，时隙可以在节点之间动态分配。除光导纤维外，传送介质还可以是同轴光缆或其他具有高容量的介质。在本说明书中，传送介质可以称为光导纤维。

如箭头H1所示，第一环形拓扑12可以适应以第一旋转方向，例如逆时针方向传输数据，而如箭头H2所示，第二环形拓扑14可以适应以第二旋转方向，例如顺时针方向传输数据。应该理解，第一旋转方向可以是顺时针方向，而第二旋转方向可以是逆时针方向，只要第一纤维方向和第二纤维方向不同。优选地，第一和第二环形拓扑12、14都具有125微秒长循环的整数倍的有效长度。如下详细所述，虽然环形拓扑的实际长度可能不是125微秒的整数倍，但是环形拓扑的有效长度可以随扩展节点而调整。

第一环形拓扑12可以包括一个扩展节点16，尽管环形拓扑12的有效长度不是循环时间的整数倍，但是节点16可以用来精确地调整环形拓扑12的有效长度。扩展节点16可以包括一个可扩展缓冲器段，例如FIFO(先进先出)队列18，以存储时隙的进入循环。队列18通过在队列18中存储适当时间量的进入循环，可以准许第一环形拓扑12的时间扩展，以通过准许扩展节点16在环形拓扑中产生周期循环(每125微秒)，使扩展节点16的使用最优和同步，而与在新循环的传送时间时，在FIFO队列18中的任何进入循环的可利用性无关。

第一环形拓扑12优选地具有多个节点A-G，并且这些节点中的至少一个选择为扩展节点16。因为两个环形拓扑具有相对的纤维方向，所以节点A可以是环形拓扑12的第一节点，并且是环形拓扑14的第八节点。类似地，节点B可以是环形拓扑12的第二节点，并且是环形拓扑14的第七节点。选择扩展节点16的方法可以根据适当的选择方法来执行，例如选择最高或最低预定识别号的节点。

类似地，第二环形拓扑14优选地包括一个扩展节点22，它可以用来精确地调节第二环形拓扑14的有效长度。扩展节点22也可以包括一个可扩展FIFO队列24，以使扩展节点22的使用最优，并且适当地使进入循环与扩展节点22同步。虽然第二环形拓扑14的纤维方向与第一环形拓扑12的纤维方向相对，但是第二环形拓扑14优选地与第一环形拓扑12共享节点A-G。

一般地，由本发明的DTM环形拓扑12、14所提供的服务优选地以信道为基础。信道可以限定为一组时隙，它具有一个发送器和任意数目的接收器，以保证信息数据将以信道的容量所给定的速率到达接收器。物理上共享介质的信道可以用时分多路复用(TDM)方案说明(见图2)。信道的总容量可以分成具有125微秒长度的时间循环26，它们又可进一步分成64比特时隙28。应该理解，可以使用其它循环和时隙尺寸。

时隙28优选地分成数据时隙30和控制时隙32。如以下详细叙述，各节点A-G和各扩展节点16、22可以使用与其关联的至少一个控制时隙32，该控制时隙可以用来对环形拓扑12、14中的其他节点发送控制信息。例如，可以根据用户的请求，以及响应其他节点的控制消息，或同时为了管理目的，发送控制消息。控制时隙32可以构成总容量的一小部分，而时隙的主要部分优选地是传送有效负载的数据时隙30。

环形拓扑12、14中的所有连接节点A-G和扩展节点16、22共享所有可用数据时隙。DTM概念的一个重要特点是图2说明的时分多路复用方案。循环中的特定组时隙的位置可以用来确定节点中的哪些节点可以使用该特定组时隙。换句话说，数据时隙在特定时间总是正好由一个节点拥有，并且在特定时间仅有数据时隙的拥有者可以使用数据时隙来发送和接收信息。这样，循环中时隙的位置可以用来确定哪个节点将要使用数据时隙，并且无需在消息中包括首标。

图3说明一个完整时间循环50的详细情况，它可以限定为一个与约125微秒相对应的时隙的整数。循环50可以分成帧52和间隔时隙54。帧52可以用来包括传送有效负载的数据时隙，和传送控制和管理消息的控制时隙。必须在各循环50中包括间隔时隙54，因为环形拓扑10中的各节点可能没有完美地与125微秒同步，而间隔时隙54可以用来适应节点之间的任何变化。间隔时隙54优选地从不用来传送有效负载，而仅用作调节机制。间隔时隙54的数目可以上调或下调几个时隙，以便平均循环时间非常接近125微秒。

在该优选实施例中，帧52还可以包括一个开始时隙56，它安排在帧52的开始，以限定新循环的开始。这样，帧52是固定数目的时隙，它稍小于循环50中的时隙总数。

然而，如果其他节点需要更多时隙来完成请求，一个节点可以对环形拓扑中的另一个节点动态分配资源，例如通过对另一个节点动态分配一个数据时隙或一组数据时隙。这样，数据时隙的所有权可以改变，并且通过控制时隙32在节点之间协商。在各网络节点中，可以有一个节点控制器，它控制对数据时隙的访问，并且执行网络管理操作，例如网络起动和错误恢复。节点控制器的主要任务是根据用户要求建立和终止信道，并且响应用户请求管理网络资源。优选地，控制时隙独占地用于节点控制器之间的消息。如较早所述，各节点控制器在各循环中可以对至少一个控制时隙具有写访问，该节点控制器可以用来对其下游的节点广播控制消息。由于对控制时隙的写访问是独占的，所以节点控制器应该总是可以使用其控制时隙或多个控制时隙，而与环形系统10上的其他节点和负载无关。

如较早所述，循环中时隙的大多数优选地是数据时隙。根据与环形系统10中节点连接的用户的要求，对数据时隙的访问可以随时间改变。对时隙的写访问可以由时隙令牌(或简称为令牌)来控制，时隙令牌可以保持在令牌区中。优选地，只有节点控制器拥有对应令牌时，它才可以把数据写入时隙。令牌协议可以保证时隙访问免除冲突，这样意味不会有多于一个的节点可以把数据写入相同时隙。

可以使用一组状态消息，以在环形拓扑12、14中的节点之中，分配关于可用自由令牌区的信息。例如，如图4所示，自由令牌区可以用圆柱体的周面来表示，其中圆柱体的长度可以表示时隙数，而圆柱体的外围可以表示安排在段之间的节点数。当需要从另一个节点动态分配时隙时，状态消息信息可以用来帮助一个节点确定自由令牌的可用性。各节点可以有规律地广播关于该节点有多少个自由令牌的状态信息。其他节点可以在它们的状态表中存储这个信息。这样，一个要求更多容量的节点可以简单地查询它的状态表，以确定从哪个节点请求更多的时隙。广播状态信息提供对令牌信息的当前状态的近似视图，因此如果令牌请求发送到一个不再具有任何待发送令牌的节点，则令牌请求可能被拒绝。

如较早所述，本发明的DTM系统可能依赖哪个节点已经根据用于环形拓扑系统10的分配系统分配了时隙，准许对数据时隙的多路访问。根据DTM协议，当环形拓扑12、14中的扩展节点16、22和节点A-G读出由一个包括扩展节点16、22的前节点发送或接收的循环的时隙时，这些节点可以任一地复制时隙的信息，并把该信息发送到特定节点的本地用户，而且把相同信息传送到环形拓扑12、14的下一个节点。

如果使用时隙再用法，节点A-G和扩展节点16、22也可以读出和复制时隙的信息，并把复制的信息发送到本地用户，然后在信息转发到下一个节点之前，改变信息或把新信息写入时隙。当然，这些节点可能决不读出或复制特定节点的信息。

如上所述，本发明的一个重要特点是循环时间优选地恒定，以保持整个环形拓扑系统10的同步。另外，虽然在每个循环中各时隙可能包含也可能不包含任何信息，但是各循环具有恒定数的时隙。同样重要的是注意到有可能增加光导纤维13、15中的每秒比特率，从而增加每循环的时隙数，而不损失网络的环形拓扑12、14的同步。甚至有可能把两个以不同速度操作的DTM网络连接在一起，并且如果循环时间和时隙长度恒定，可以保持同步。

如果使用时隙再用法，单时隙可以在环形拓扑上使用多次。时隙再用使得在环形拓扑12、14的分开段中能够实现由不同用户在相同时隙中的传送。时隙再用可以叙述为一种更好地利用环形拓扑12、14中的共享连接的一般方法。

第一DTM环形拓扑12具有和第二环形拓扑14的纤维方向相对的纤维方向的实事，改善了环形拓扑系统10的容量。系统10的容量部分地取决于所用特定光导纤维的每秒比特率。例如，每秒比特率可以是一个固定值，例如每秒100亿比特。当然，每秒比特率可以是一个更高值或更低值。光导纤维的比特率越高，每125微秒循环的时隙越多。如以下详细说明，通过在环形拓扑的某些段中再用环形拓扑12、14的时隙，环形拓扑系统10的实际吞吐量可以比光导纤维13、15的比特率高。换句话说，相同时隙可以由环形拓扑的不同段中的不同用户使用，以便一个时隙可以使用不止一次。然而，如果要求的时隙数超过循环中的时隙数，每个循环的时隙数不只增加时隙所使用的次数。

假定两个环形拓扑12、14具有相同的纤维方向，系统10的总容量可以叙述为环形拓扑12的比特率加环形拓扑14的比特率，即总比特率是只有一个环形拓扑的比特率的两倍高。

通过提供相互之间具有相对的纤维方向的环形拓扑12、14，一个时隙必须从源节点传播到目的节点的平均距离减小到单环拓扑12的统计平均距离的一半。单环拓扑或具有相同纤维方向的双环拓扑中的平均传播距离是环形圆周的一半，而具有相对纤维方向的双环拓扑中的平均传播距离仅是环形圆周的四分之一。通过减小平均距离，具有相对纤维方向的双环的总容量增加到两个环具有相同纤维方向的双环的总容量的两倍高。

换句话说，一个环形拓扑可以提供一个常规双总线拓扑的两倍高容量，因为在环形拓扑中的任何源节点都能到达任何目的节点。相反，一个总线拓扑至少要求两个总线，每个方向一个总线，以使总线拓扑中任何源节点能够到达任何目的节点。如较早所述，一个具有相同纤维方向的双环拓扑系统提供单环拓扑的两倍高容量。一个具有相对纤维方向的双环拓扑提供具有相同纤维方向的双环拓扑的两倍高容量的容量。因此，具有相对纤维方向的双环拓扑的总容量可以叙述为提供常规总线拓扑的容量八倍高的容量。

如较早所述，环形拓扑系统10中的扩展节点16、22或任何其他节点A-G，通过为信道分配一组数据时隙，并且发送一条信道建立控制消息，可以建立一个信道。控制消息可以或对单节点寻址，或对多点传送组寻址，并且通告信道已经建立，以及使用了那些时隙。

信道建立和带宽再分配的控制消息可以传送令牌组作为参数。然而，控制消息优选地是64比特，并且因此能仅具有少量参数。这意味如果一个用户请求大带宽传输，则可能必须发送几条控制消息，以建立信道。这样可能引入额外访问延迟，并且要求附加信令容量。已经考虑了几种机制，以减小在信道建立和令牌再分配过程期间，需要发送的信息量。

在本优选实施例中，令牌管理的第一优化可以是引入块令牌，以便一个令牌可以用来表示自由令牌区中的一组可用邻接时隙。块令牌可以以单控制消息传输，并且表示一组令牌，但是只能用于特定的令牌组合。例如，一个块令牌可以用一个时隙号和组中的邻接时隙数来表示。块令牌优化假定令牌区没有被碎成小片。自由池中太多小令牌块可能是一个问题，并且称为破碎。

一个块令牌可以表示一些能邻接以形成块的可用时隙。时隙可以既在段中又在时隙号尺寸上延伸。块令牌的尺寸可以用段中和时隙号方向上的块的长度来测量。可以设计选择适当块令牌格式的过程，以便每当可能时，选择一个具有最小总尺寸，但是又满足新信道要求的块令牌，即该块令牌提供从信道的源节点到目的节点的有效令牌。然而，如果有几个具有相同尺寸的适当可用块令牌，则选择过程可以选择在段方向具有最长长度的块令牌。在时隙号方向的长度仅具有次重要性。当在DTM环形系统中使用时隙再用法时，可以使块令牌延伸，以包括描述块令牌所表示的段的参数。令牌管理协议也可以修改，以避免在时隙号尺寸以及段尺寸上的冲突。

令牌协议可以保证一个数据时隙能决不会同时被环形拓扑系统10上的两个节点所使用。有时这个协议太保守。图4说明怎样为三个信道(A，B和C)保留令牌的例子。节点由段连接，并且信道典型地使用环形结构上的段的子集(灰色)，而且其余可以保留(白色)，但是留作未用，因此浪费了共享资源。如图5例子所说明，一种较好选择是仅保留发送器和接收器之间的段上的容量。更具体地说，图5表示三个信道K1，K2和K3。在这种情况下，单时隙或时隙分段可以在环形拓扑上使用多次。在该说明例子中，信道K2使用和信道K3相同的时隙，但是在环形拓扑12的不同段上。如较早所指出，这可称为时隙再用。时隙再用使得能够在环形拓扑系统10的不连接段上在相同时隙中的同时传送。因为环形拓扑为圆形，所以还可能保留从终节点到始节点，例如节点G到节点A的时隙。这是环形结构的附加特点，它在单或双直线总线拓扑中是没有的。

图6至图9说明在一个或两个环形拓扑12、14中具有纤维或节点故障的各种情况。图6表示安排在外环拓扑12上的节点D与节点E之间的单故障U。因为节点E沿纤维方向H1直接位于故障U的下游，所以故障E可能首先被环形拓扑12上的节点E探测。如果节点E在一定时限之内没有从节点D接收到任何时隙，则节点E可以探测在节点E之前有故障。换句话说，节点E仅知道必定在节点E之前发生了故障，但是不确切地知道在环形拓扑12上的什么地方。节点E然后可以或以逆时针方向在外环拓扑12上发送纤维故障消息，或以顺时针方向H2在内环拓扑14上发送纤维故障消息，把故障U通知给环形拓扑12上的所有节点。

在所有节点从节点E接收到关于纤维故障U的信息之后，各节点可以检查其信道表，以确定由特定节点所传送的信道的任何部分是否受到故障U的影响。在以上例子中，故障U仅影响外环拓扑12上从源节点C到目的节点E延伸的信道。节点C通过使用内环拓扑14，可以向目的节点E发送关于故障信道的控制消息，并且以相对顺时针方向传送，知道信道故障消息到达目的节点E为止。这些类型的消息可以由节点C的节点控制器传送。如果节点E具有时隙发生器，节点E然后可以继续以正常方式作为主节点传送循环。

下一步可以是除去与损环的外环拓扑12上节点D与节点E之间的段关联的所有令牌。换句话说，可以除去外环拓扑12上节点D与E之间的全带宽的所有令牌，并且使这些令牌对所有节点不可用。无需具有复杂的控制机制，以跟踪在系统中什么地方发生了故障。足够的是简单地使与段关联的特定令牌对环形拓扑系统10中的所有节点不可用。

实质上在外环拓扑12上的节点D与E之间发生纤维故障，与对信道使用节点D与E之间的段的所有令牌之间，不存在差别，因为在任何一种情况下令牌都不可用。在外环拓扑12上没有使用缺陷段的所有其他信道可以继续以正常方式操作。换句话说，虽然外环拓扑12包括一个永久故障U，但是除受到纤维故障U影响的段的令牌不可用外，环形拓扑12仍然完全起作用。环形拓扑12具有的节点越多，信道越少，则纤维故障将会影响特定信道的可能性越小。正常将使用外环拓扑12上节点D与E之间的段的任何将来信道，现在必须使用内环拓扑14。

在外环拓扑12上从节点B延伸到节点D的信道K2，和从节点F延伸到节点G的信道K3完全不受影响。只要信道不要求在节点D与节点E之间延伸的段的令牌，则在外环拓扑12上建立的任何将来信道将完全不受纤维故障U的影响。即使信道要求节点D与节点E之间的段，仍可以使用内环拓扑14。

因为节点D与E之间段的所有令牌从外环拓扑12的自由令牌区

中除去，所以外环拓扑12的块令牌的平均尺寸可能比内环拓扑14的

块令牌的平均尺寸小。信道的源节点于是可以把外环拓扑12上将会满足信道要求的可用的最小可能的块令牌，与内环拓扑14上将会也满足信道要求的可用的最小可能的块令牌比较。这样可能意味使损坏的外环拓扑12的利用最大，同时使内环拓扑14上保持尽可能多的自由容量，因为块令牌由于纤维故障而可能在外环拓扑12上较小。

如果在外环拓扑12上有单纤维故障，如上所述，由于时隙再用法和环形结构本身的原因，环形拓扑14仍具有至少两倍常规总线拓扑的容量的容量。另外，因为除节点D与E之间的段外，环形拓扑12仍然可以使用，所以环形拓扑12对环形拓扑系统10添加了附加容量。当两个环形拓扑完全起作用时，环形拓扑系统10提供常规总线拓扑的约8倍高的容量。这样意味具有单纤维故障的环形拓扑系统10的容量提供常规总线拓扑的2到8倍高之间的容量。具有一个纤维故障的系统10的确切容量部分地取决于使用损坏段的信道数。

图7说明一个例子，其时两个环形拓扑12和环形拓扑14各有一个纤维故障，但是位于环形拓扑的不同段中。例如，外环拓扑12可能在位于节点C与D之间具有纤维故障W，而内环拓扑14可能在节点E具有节点故障Y。如果有一个信道K4，它在内环拓扑14上从节点G延伸到节点D，和一个信道K5，它在环形拓扑12上从节点B延伸到节点F，则两个信道K4和K5都受到影响。信道K4受到纤维故障W的影响，而信道K5受到节点故障Y的影响。在这种情况下，节点D将首先探测到故障W，而节点F将首先探测到节点E的节点故障Y。

节点D于是可以向其他节点传送一条纤维故障消息。因为信道K5受到了纤维故障W的影响，所以源节点B于是可以向其他节点传送一条信道故障消息。信道K5于是可以终止，并且可以使得在外环拓扑12上节点C与节点D之间的段的令牌不同用，以便将来信道不包括节点C与节点D之间的段。如果必须保持源节点B与目的节点F之间的信道，则节点B可以通过使用内环拓扑14，在源节点B与目的节点F之间建立一个选择信道K5’，并且通过节点A、扩展节点22和节点G，传送到目的节点F。

图8说明一种情况，其时外环拓扑12和内环拓扑14都在节点C与D之间的相同段内有故障M和N。更具体地说，纤维故障M首先由内环拓扑14上的节点C探测，而纤维故障N首先由外环拓扑12上的节点D探测。节点C将把纤维故障M通知内环拓扑14上节点C下游的所有节点，而节点D将把纤维故障N通知外环拓扑12上的所有下游节点。如果希望这样，节点C和节点D都可以作为主节点继续产生循环。所有节点于是确定哪些信道受到纤维故障M和N的影响。这个确定可以由所有节点同时并行地进行。如果一个信道受到纤维故障的影响，源节点可以向目的节点发送一条信道故障消息。在图8说明的例子中，信道K6和K7受到影响，并且由于外环拓扑上的纤维故障N，节点C不能使用外环拓扑12把纤维故障M通知源节点E。然而，节点C可以在内环拓扑14上通过扩展节点22很远地发送消息，并且最终到达节点E。类似地，外环拓扑12上的节点D必须使用外环拓扑12，以把影响信道K7的纤维故障N的消息发送到源节点B。

然后使得两个环形拓扑12、14上节点C与节点D之间段的所有令牌不可用，并且环形拓扑12、14实质上将起一个双总线结构的作用，以节点C和节点D为终节点。并且，在这种情况下环形拓扑系统的总容量和双总线拓扑的总容量相同，它是单总线拓扑的两倍高。

图9说明一种情况，其时外环拓扑12具有两个纤维故障，而内环拓扑14无纤维故障。例如，外环拓扑12可能具有节点A与B之间的纤维故障O，和节点C与D之间的纤维故障P。因为内环拓扑14完全起作用，所以内环拓扑可以用来对所有节点发送控制消息，以把纤维故障O和P通知所有节点。通知环形系统10中节点的过程和上述过程类似。节点B和D可以起主节点作用，并且在探测到纤维故障O和A之后，尽可能快地保持产生循环。

虽然已经参考优选实施例叙述了本发明，但是应该理解，在不违反如所附权利要求所述的本发明的精神和范围下，可以对其进行某些替换和变更。

Claims

1．一种管理动态同步传输模式双环拓扑上的故障的方法，包括步骤：

提供第一动态同步传输模式环形拓扑，它具有第一节点、第二节点和第三节点，该第一环形拓扑使用时分多路复用，它具有分成时间循环的容量，时间循环可分成时隙，该第一拓扑适应仅在第一纤维方向传送帧；

提供第二动态同步传输模式环形拓扑，它具有和第一环形拓扑共同的第一节点和第二节点，该第二环形拓扑适应仅在和第一纤维方向相对的第二纤维方向传送帧；

在第二环形拓扑上第一与第二节点之间延伸的第一段中，建立第一信道，第二节点是第一节点的下游；

提供与第一信道关联的令牌；

在形成第一信道的时隙内传送信息；

第二节点探测第二环形拓扑上第一段内的纤维故障；

第二节点传送一条纤维故障消息；

确定第一信道是否延伸跨过纤维故障；

如果第一信道延伸跨过纤维故障，则传送一条信道故障消息，终止第一信道，并且除去与第一段关联的所有令牌；以及

如果第一信道没有延伸跨过纤维故障，则继续在第二环形拓扑上形成第一信道的时隙内传送消息。

2．根据权利要求1的方法，其中该方法还包括从邻接令牌形成多个块令牌的步骤，并且建立第一信道的步骤还包括选择一个与第一段关联的块令牌的步骤。

3．根据权利要求2的方法，其中该方法还包括提供多个具有各种尺寸的块令牌的步骤，并且选择块令牌的步骤还包括选择具有最小尺寸的块令牌的步骤。

4．根据权利要求3的方法，其中选择块令牌的步骤还包括检查第一环形拓扑和第二环形拓扑两者上的块令牌的步骤。

5．根据权利要求3的方法，其中选择步骤还包括如果两个块令牌具有相同的面积尺寸，则选择在段方向具有最长长度的块令牌的步骤。

6．一种管理动态同步传输模式双环拓扑上的故障的方法，该方法包括步骤：

提供第一动态同步传输模式环形拓扑，它具有第一节点、第二节点和第三节点，该第一环形拓扑使用时分多路复用，它具有分成时间循环的容量，时间循环可分成时隙，该第一环形拓扑适应仅在第一纤维方向传送帧；

探测第二环形拓扑上第一节点与第二节点之间的故障；以及

在第二环形拓扑上从第二节点到第三节点的时隙内传送信息。

7．根据权利要求6的方法，其中该方法还包括在第二环形拓扑上从第三节点到第一节点的时隙内传送信息的步骤。

8．根据权利要求6的方法，其中该方法还包括在第一环形拓扑上从第一节点到第二节点的时隙内传送信息的步骤。

9．一种处理动态同步传输模式双环拓扑上的故障的方法，该方法包括步骤：

探测第一环形拓扑上第一节点与第二节点之间的第一故障；

探测第二环形拓扑上第一节点与第二节点之间的第二故障；

在第一环形拓扑上从第一节点到第二节点的时隙内传送信息；以及

在第二环形拓扑上从第二节点到第一节点的时隙内传送信息。

10．根据权利要求9的方法，其中该方法还包括步骤，以在第一环形拓扑上第一节点与第二节点之间建立信道，并且提供用于信道的令牌。

11．根据权利要求10的方法，其中该方法还包括从邻接令牌形成多个块令牌的步骤，并且建立信道的步骤还包括选择一个与信道关联的块令牌的步骤。

12．根据权利要求11的方法，其中该方法还包括提供多个具有各种尺寸的块令牌的步骤，并且选择块令牌的步骤还包括选择具有最小尺寸的块令牌的步骤。

13．根据权利要求12的方法，其中选择块令牌的步骤还包括检查第一环形拓扑和第二环形拓扑上的块令牌的步骤。

14．根据权利要求12的方法，其中选择步骤还包括如果两个块令牌具有相同的面积尺寸，则选择在段方向具有最长长度的块令牌的步骤。

15．根据权利要求10的方法，其中该方法还包括确定信道是否延伸跨过第一故障的步骤。

16．根据权利要求15的方法，其中确定步骤还包括如果信道延伸跨过第一故障，则传送信道故障消息的步骤。

17．根据权利要求16的方法，其中传送步骤还包括终止信道的步骤。

18．一种处理动态同步传输模式双环拓扑上的故障的方法，该方法包括步骤：

探测第二环形拓扑上第一节点与第二节点之间的第一故障；

探测第二环形拓扑上第二节点与第三节点之间的第二故障；以及

在第二环形拓扑上从第三节点到第一节点的时隙内传送信息。

19．根据权利要求18的方法，其中探测第一故障的步骤还包括传送第一故障消息的步骤。

20．根据权利要求18的方法，其中探测第二故障的步骤还包括传送第二故障消息的步骤。