CN1934811B - 在传输网络故障的情况下自动复位预编程电路的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种网络系统包括至少一个输入TNE(10)和一个输出TNE(11)，它们通过网络(20)中的电路互连。每个TNE在保护步骤中包括通信量选择器(22，23)和分路模块(21，24)，所述通信量选择器(22，23)可在监听从工作电路(13，14)输入的通信量和监听从复位电路(18，19)输入的通信量之间切换，所述分路模块(21，24)允许发送输出到工作电路或复位电路的相同通信量。每个TNE另外包括称为ASTN代理的代理(25，26)，所述代理命令激活和停用复位电路以及在工作电路和复位电路之间切换通信量选择器。两个ASTN代理中的每个能够发出：“激活”消息，以命令激活复位电路并用信号通知另一个代理完成对复位电路的激活；以及“回复请求”消息，用于用信号通知另一个代理希望停用先前激活的复位电路；以及“回复”消息，用于在接收到由另一个代理发送给它的“回复请求”消息后，命令停用复位电路。

Description

在传输网络故障的情况下自动复位预编程电路的系统和方法

本发明涉及在传输网络故障的返回的情况下自动复位预编程保护电路的方法和系统。

在网络管理中最重要的概念之一是确保网络的生存，即由其传输的通信的生存。当有节点或连接故障时，应当尽可能快地修复所涉及的任何电路(术语电路用来指传输通信的实体)。

由于网络必须传输的巨大通信量、由面向数据的应用的持续增长所导致的通信量，所以网络的生存已经变成极其重要的问题。另外，对于最大化从故障中生存所涉及的效率以及最小化从故障中生存所涉及的成本存在持续的推动力。的确，主要用于环形网络的常规保护图(diagram)消耗过多的频带。为了满足生存的需要，必须开发其他的保护图，尤其是在网状网络中。

在现今的传输网络中，存在非常快的复位机制，举例来说，例如具有约十分之几毫秒的复位时间的1+1图，但是需要大的网络资源消耗，因为对于网络中每个可能的电路，必须提供一个专门用于其的复位电路。

已经证实，与环形网络相比，共享的网状网络需要少得多的附加容量，但是回过来，在已知的结构中比环形网络需要更长的服务复位时间。

在现有技术中提出的使复位更快的第一解决方案是在传输网络单元(TNE)中执行称作“预编程”的复位机制。这个机制需要计算复位路径并提前保留资源，以使当故障出现时，只需要激活已准备好的复位路径来代替故障部分。好处在于下述事实，即多于一个的电路能够共享保留的资源。

在预编码复位机制的执行过程中，现有技术已经提出了检测故障出现、激活预编程复位路径以及在故障消失时停用复位路径以返回正常工作路径的使用的系统。

然而，所述系统一般仅在严格的双向故障的情况下是可用的，即根据定义只能同时包括通信的两个方向以及同时在两个方向上消除的故障。在这样的系统中，只在一个方向上再激活工作路径的事实导致错误地且不合时宜地消除预编程复位路径以在仍然故障的另一方向上丢失通信量，直到该故障被检测为新故障，并且再次激活预编程复位路径。

本发明的一般目的是通过下述来补救上述缺点，即在传输网络故障的情况下使得可用的方法和系统达到令人满意的快速以及对于预编程复位的资源的低消耗，并且甚至当存在故障的单向复位时，也将避免传输数据的丢失。

根据本发明的解决方案主要应用于同步数字体系(SDH)传输网络。这是因为这种类型的网络的广泛使用。但是提供了下述，即相同的过程通过本领域技术人员易于想到的最小变化能够应用于其他的数据传输网络类型。

鉴于这个目的，根据本发明设法实现一种网络系统，其包括至少一个输入传输网络单元和一个输出传输网络单元，它们通过网络中的电路互连，其中每个传输网络单元包括通信量选择器和分路模块，该通信量选择器可在监听从工作电路输入的通信量与监听从复位电路输入的通信量之间切换，该分路模块允许发送输出到工作电路或复位电路的相同通信量，其中每个传输网络单元另外包括称为ASTN代理的代理，该代理命令激活和停用复位电路以及在工作电路与复位电路之间切换通信量选择器，其中每个代理能够向网络中发出：激活消息，以命令激活复位电路并用信号通知另一个代理完成对复位电路的激活；以及回复请求消息，以用信号通知另一个代理希望停用先前激活的复位电路；以及回复消息，以在接收到由另一个代理发送给它的回复请求消息之后命令停用复位电路。

再者，根据本发明设法实现一种方法，以用于激活和停用在传输网络中两个输入与输出传输网络单元之间的预编程复位路径，在所述传输网络单元中存在称为ASTN代理的命令激活和停用复位电路的代理，以及每个代理能够发出“激活”消息、“回复请求”消息以及“回复”消息，一个代理发送“激活”消息以用于命令激活复位电路，即互连保留的资源，一个代理发送“回复请求”消息以用信号通知另一个代理它希望停用复位电路，一个代理在接收到由另一个代理发送给它的“回复请求”消息后发送“回复”消息以命令停用复位电路。

为了阐明本发明的创新原理以及其与现有技术相比的优点，以下将在仅有的一张附图的帮助下，通过应用所述原理的非限制性例子来描述其可能的实施例。

参考图1，其中示出根据本发明的网络的框图，其具有突出显示并分别由参考数字10和11表示的传输网络单元(TNE)的输入和输出单元，它们由网络中的电路互连。在该网络中实现了预编程复位图，即利用在故障之前完成的路径计算和资源选择以及在故障之后完成的资源分配。在其一般线路方面，预编程复位系统是本领域技术人员所周知的，并且不再进一步描述也不示出。通常，借助于输入-输出子网络连接保护(SNCP)和借助于在转接传输网络单元(TNE)上的互连来实现预编程复位电路。网络中发送的适当的预定消息根据命令允许激活或停用预编程保护电路。

TNE包括多个输入和输出通信量转接端口。对于正常的网络功能，借助于互连矩阵16、17可以有选择地互连端口。为了简单起见，在附图中突出显示形成用于正常网络通信的工作电路所互连的端口12、13和14、15。在附图中还突出显示输入/输出端口18、19，它们是网络20中工作电路的预编程复位电路的一部分，该网络20(通过未示出的特定数量的转接TNE)互连TNE的端口13、14。

TNE还包括“分路”模块21、22和Sel模块23、24，所述“分路”模块21、22使得有可能发送同一个通信量到两个端口(一个用于工作，一个用于复位)，所述Sel模块23、24根据命令从两个源或输入端口(一个用于工作，一个用于复位)中选择该通信量以将其发送给矩阵。这些模块当然可以是软件类型，并且按照需要进行创建。

用于选择资源的选择模块的命令由另一个封装在TNE中并且称为ASTN代理的软件模块25、26完成。ASTN代理是执行ASTN协议和过程的模块。在技术文献中使用术语ASTN来表示“自动交换传输网络”。根据本发明，对于复位电路的激活和停用功能，互连的TNE模块的ASTN代理交换以下三种信号或消息：

(a)激活：ASTN代理发送其以命令激活复位电路，即互连保留的资源；

(b)回复请求：ASTN代理发送其以用信号通知另一ASTN代理希望除去它自己的预编程SNCP以及消除复位电路；以及

(c)回复：ASTN代理发送其以命令释放复位电路。

为了本发明的目的，在TNE中创建的所谓有限状态机(FSM)具有两个重要的状态，即所谓的“自动交换”状态和“无请求”状态。无请求状态是指从TNE看不到告警，因此通信量选择器(Sel)监听在工作电路上的通信量。自动交换状态是指由TNE检测到告警，因此通信量选择器(Sel)监听在复位电路上的通信量。

在预备步骤(现有技术，因此本领域技术人员易于想到，并且不进一步描述)中，通过网络完成操作或工作的电路创建，以及完成相应预编程复位电路的资源保留。

在预备步骤操作的结尾，网络处于在附图中用图解法所说明的状态。输入/输出TNE之间的工作电路是激活的，并且在故障的情况下保留所有必需的资源但是还没有互连。把执行互连所需要的数据存储在所谓的复位表中，该复位表在图中由参考数字27、28表示，并且其结构和管理是本领域技术人员已知的。

在复位表中包含的数据还允许沿网络TNE传播激活消息。

TNE一接收到激活消息，就互连为复位所保留的端接点(Tp)。

在工作连接的故障(或告警)的情况下，会出现三种情形。只要输入TNE的ASTN代理检测到连接失败，故障就是在从输出到输入的连接上的单向。只要输出TNE的ASTN代理检测到连接失败，故障就是在输入到输出的连接上的单向。如果两个TNE的代理都检测到连接失败，那么故障是双向的，即在输入到输出的连接和输出到输入的连接上。

然而也就是，检测到故障的ASTN代理启动复位电路的设置信号，并且发出激活消息，以及在创建或激活它自己的分路模块之后，选择器也将被转向监听保护电路通信量。这样，通过端口18或19并且沿复位路径来发送激活消息。换言之，检测到故障的代理创建SNCP，并且发出激活消息来请求激活复位电路，无论如何这都是双向的。激活信号在网络中进行传播，并且一接收到激活信号，转接TNE就互连保留资源，直到它们到达另一输入或输出TNE。

如果故障是在输出到输入的连接上的单向，那么发送激活信号给输出，而如果故障是在另一个方向上的单向，那么发送激活信号给输入。在双向故障的情况下，输入和输出二者分别发送激活信号到输出和输入。

另外，一检测到告警，由检测到告警的ASTN输入或输出代理创建的SNCP的FSM就进入自动交换状态。

图1通过例子示出了对于仅仅由输出TNE 11看到单向故障的情况在上述步骤末尾的情形(在输入到输出的连接上的故障由用参考数字29图示的电路中断表示)。

正如可在图中看到的，在输入到输出的工作连接由相应的双向复位连接所代替。

应该注意到，ASTN代理只基于本地数据来决定是否激活复位电路，并且仅仅必须发出激活消息。

在终止告警之后，即复位了工作电路，复位电路的释放过程必须考虑这样的事实，即单个ASTN代理并不拥有足够的数据来正确地释放复位电路。实际上，如果两个TNE之一检测到进入它这端的工作电路返回到激活，那么无法保证工作电路在另一方向也是有效的。如果TNE要消除复位电路，那么通信量会丢失，直到另一TNE检测到缺少输入连接并且再激活新的复位电路。

因此，仅当输入和输出SNCP的FSM都处于无请求状态，即两个选择器Sel都在工作电路上监听，从而工作电路在两个方向上都激活时，复位电路才可以被释放。但是，无法提前保证SNCP的两个FSM处于相同的状态。实际上，很明显，存在导致两个TNE的两个FSM具有不同状态的事件序列。

根据本发明的原理，通过要求下述来非常有效地解决这个问题：每当两个SNCP FSM之一进入无请求状态时，回复请求消息就被发送到电路的另一端，并且当ASTN代理接收到回复请求时，只有当它的SNCP FSM处于无请求状态时它才用(复位电路所释放的)回复来回答。

只有当在工作电路上实际上重新建立连接时，这才允许释放复位电路资源。因此，对于单向或双向故障存在可靠的操作。

总之，ASTN代理遵循以下规则：

a)当ASTN检测到TNE的输入故障时，它的SNCP的FSM改变成自动交换状态(通信量选择器Sel改变为监听在复位电路上的通信量)。如果TNE的SNCP还未激活，那么该代理创建SNCP并发出激活消息；

b)当ASTN代理检测到输入故障消失时，它的SNCP的FSM改变为无请求状态(通信量选择器Sel改变为监听在工作电路上的通信量)，并且发送回复请求消息到电路的另一端；

c)当ASTN代理接收到回复请求时，只有当它的SNCP FSM处于无请求状态下时，它才用(保护电路所释放的)回复来回答；以及

d)当ASTN代理接收到回复时，它破坏它自己的SNCP。

所有这些使得有可能公平地处理双向故障、单向故障或由在另一方向的单向故障所跟随的在一个方向的单向故障的序列，并且在不同的时间修复在两个方向上的故障。

例如，让我们考虑由出现的连续两个单向故障导致的最复杂的事件序列，所述连续两个单向故障导致工作电路的双向中断，并且然后总是被连续地修复。

根据本发明的原理，一出现这样的事件序列，就会有以下动作。

1.由输出TNE检测到单向故障：

(a)输出TNE发送激活消息；

(b)输出SNCP FSM进入自动交换状态，因此相应的选择器Sel开始在复位电路上监听；

(c)激活消息在具有转接TNE的网络中传播，所述转接TNE一接收到激活消息就在保留的Tp上执行互连，直到完成整个复位电路；以及

(d)一接收到激活消息，输入TNE就执行它自己的SNCP。所述SNCP的FSM的状态是无请求状态，因为输入没有看到告警。

2.由输入TNE检测到单向故障：

(a)因为在输入TNE中的SNCP已经激活，所以网络中无信号发送；以及

(b)输入SNCP FSN进入自动交换状态，因此相应选择器Sel在复位电路(已经存在)上监听。输出SNCP FSM保持在自动交换状态中。

3.由输出看到的告警消失：

(a)输出SNCP FSM进入无请求状态，因此相应选择器Sel返回到监听复位工作电路；

(b)回复请求消息被发送给输入；

(c)转接TNE转发回复消息而不释放所实施的复位电路；以及

(d)输入ASTN代理拒绝回复请求消息(因为它的SNCP FSM处于自动交换状态)，并且不发送回复消息。

4.由输入看到的告警消失：

(a)输入SNCP FSM进入无请求状态，因此相应的选择器Sel返回到监听复位工作电路；

(b)回复请求消息被发送给输出；

(c)转接TNE转发回复请求消息而不释放所实施的复位电路；

(d)输出ASTN代理接受回复请求消息，因为它的SNCP FSM处于无请求状态；

(e)破坏输出SNCP；

(f)回复消息被发送给输入；

(g)回复一在网络中传播，转接TNE就释放复位电路。在互连中所涉及的Tp在预编程的基础上保持保留；以及

(h)输入TNE接收回复消息并破坏SNCP。

在上述步骤的结尾，复位电路返回到与它在操作电路创建过程和对于预编程复位电路保留资源的结尾所具有的相同的状态，而没有任何通信量的损失。

现在很明显，通过使复位结构和过程可用，从而使得有可能甚至在部分复位的情况下以很少的资源消耗和令人满意的速度来处理单向和双向故障而没有通信量的损失，实现了预定的目的。

当然，应用本发明的创新原理的实施例的上面描述是通过在这里要求保护的专有权范围之内的所述原理的非限制性例子来给出的。例如，虽然本发明特别适用于SDH传输网络，但是其他类型的已知网络也能从本发明中受益。

Claims (7)

1.网络系统，包括至少一个输入传输网络单元(10)和一个输出传输网络单元(11)，它们通过网络(20)中的电路互连，其中每个传输网络单元包括通信量选择器(22，23)和分路模块(21，24)，所述通信量选择器(22，23)可在监听从工作电路(13，14)输入的通信量和监听从复位电路(18，19)输入的通信量之间切换，所述分路模块(21，24)允许发送输出到工作电路或复位电路的相同通信量，其中每个传输网络单元另外包括称为ASTN代理的代理(25，26)，所述代理命令激活和停用复位电路以及在工作电路和复位电路之间切换通信量选择器，其中每个代理能够向网络发出：激活消息，以命令激活复位电路并用信号通知另一个代理完成对复位电路的激活；以及回复请求消息，用于用信号通知另一个代理希望停用先前激活的复位电路；以及回复消息，用于在接收到由另一个代理发送给它的回复请求消息后，命令停用复位电路。

2.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于，当ASTN代理：

-在输入到它自己的传输网络单元的工作电路上检测到故障时，它切换通信量选择器来接收复位电路上的通信量，并且如果复位电路还未激活，就发出“激活”消息；

-在输入到它自己的传输网络单元的工作电路上检测到故障消失时，它切换通信量选择器来接收工作电路上的通信量，并且发送回复请求消息给另一传输网络单元的代理；以及

-接收回复请求消息时，如果它的通信量选择器已被切换成接收工作电路上的通信量，则用释放复位电路的回复消息来回答。

3.根据权利要求2所述的网络系统，其特征在于，在每个传输网络单元中，创建具有所谓的有限状态机的子网络连接保护，所述有限状态机可以具有称为无请求的第一状态和称为自动交换的第二状态；该无请求状态是指代理在输入到它自己的传输网络单元的工作电路上没有检测到故障，因此相应的通信量选择器监听工作电路上的通信量；该自动交换状态是指在输入到它自己的TNE的工作电路上检测到故障，因此相应的通信量选择器监听复位电路上的通信量。

4.根据权利要求3所述的网络系统，其特征在于，当代理接收到“回复”消息时，它破坏了它自己的子网络连接保护。

5.根据任何一项前述权利要求所述的网络系统，其特征在于，网络是SDH传输网络。

6.在两个输入和输出传输网络单元之间的传输网络中激活和停用预编程复位路径的方法，在所述传输网络单元中存在称为ASTN代理的命令激活和停用复位电路的代理，其中每个代理能够发出消息：“激活”，一个代理发送其来命令激活复位电路以互连保留的资源；“回复请求”，一个代理发送其来用信号通知另一个代理它希望停用复位电路；以及“回复”，一个代理在接收到由另一个代理发送的回复请求消息后发送其来命令停用复位电路。

7.根据权利要求6所述的方法，其中在每个传输网络单元中创建具有所谓“有限状态机”的子网络连接保护，所述有限状态机可以具有称为“无请求”的第一状态和“自动交换”的第二状态，以及其中所述代理遵循以下规则：

(a)当ASTN代理在输入到它自己的传输网络单元的工作电路中检测到故障时，它的子网络连接保护的有限状态机改变为自动交换状态，以及传输网络单元从监听工作电路上的通信量切换为监听复位电路上的通信量，并且如果传输网络单元的子网络连接保护还没有激活，那么代理就创建子网络连接保护并发出激活消息；

(b)当ASTN检测到输入故障消失时，它的子网络连接保护的有限状态机改变为无请求状态，以及传输网络单元返回到监听工作电路上的通信量，并且回复请求消息被发送给另一代理；

(c)当ASTN代理接收到回复请求，只有当它的子网络连接保护的有限状态机处于无请求状态时，它才用停用复位电路的回复来回答；以及

(d)当ASTN代理接收到回复时，它破坏它自己的子网络连接保护，

其中所述无请求状态是指从传输网络单元看不到告警，因此通信量选择器监听在工作电路上的通信量，并且

其中所述自动交换状态是指由传输网络单元检测到告警，因此通信量选择器监听在复位电路上的通信量。