DE19958893A1 - Verfahren zur Umschaltung zwischen Übertragungskanälen sowie Übertragungsmodul, Ersatzmodul und Ersatzschaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Umschaltung zwischen Übertragungskanälen, vorzugsweise zur Fehlerüberbrückung sowie eine Ersatzschaltung, ein Übertragungsmodul (8.X.X) und ein Ersatzmodul (9.1; 9.2). DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen den Übertragungsmodulen (8.1.X; 8.2.X) und dem Ersatzmodul (9.1; 9.2) eine unidirektionale Ringleitung (12.1; 12.2) hergestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umschaltung zwischen Übertragungskanälen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Ersatzschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspru­ ches 7, ein Übertragungsmodul gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 12 und ein Ersatzmodul gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 18 zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der Telekommunikation sind Übertragungssysteme mit Über­ tragungsmodulen und mit einer Vielzahl von Verbindungen zur Signalübertragung bekannt, die zur Erhöhung der Betriebssi­ cherheit für jedes Übertragungsmodul eine Ersatzschaltung vorsehen (1 : 1-Protection). Beim Ausfall eines Übertragungs­ moduls wird dieses aus dem Übertragungssystem herausgetrennt und ein zugeordnetes Ersatzmodul an seiner Stelle eingeschal­ tet. Hierbei entsteht allerdings ein enormer Schaltungsauf­ wand.

Damit der Schaltungsaufwand und somit auch die Kosten redu­ ziert werden, schlägt die Patentschrift DE 195 28 742 C1 vor, für mehrere Übertragungsmodule nur ein einziges Ersatzmodul vorzusehen (1 : n-Protection). Da es sehr unwahrscheinlich ist, daß mehrere Übertragungsmodule gleichzeitig ausfallen, bestehen nur geringe Einbußen bei der Sicherheit gegenüber der 1 : 1-Protection. Die Verbindung zwischen den Übertra­ gungsmodulen und dem Ersatzmodul erfolgt hier bidirektional.

In der DE 41 32 598 A1 ist ein weiteres 1 : n-Protectionsystem beschrieben. Dieses System geht allerdings über die Funktion einer reinen Ersatzschaltung hinaus, denn es bietet auch die Möglichkeit, die Ersatzschaltung mit Hilfe von Umschaltungen zu überprüfen. Hierbei treten allerdings die Zeiten zur Aus­ führung der Überprüfung als Unterbrechung der Signalübertra­ gung auf. Weiterhin ist zum Aufbau dieses Systems eine große Anzahl an hochbitratigen, bidirektionalen Verbindungen nötig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Um­ schaltung zwischen Übertragungskanälen, eine Ersatzschaltung, ein Übertragungsmodul und ein Ersatzmodul dahingehend zu ent­ wickeln, daß eine deutliche Reduzierung der benötigten Ver­ bindungstechnik zum Aufbau der Ersatzschaltung erreicht wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der jeweils unabhängigen Ansprüche gelöst.

Der Erfinder hat erkannt, daß es für eine Ersatzschaltung ei­ nes Übertragungssystems ausreichend ist, wenn die Verbindung zwischen den einzelnen Übertragungsmodulen und dem Ersatzmo­ dul unidirektional und ringförmig ausgebildet ist.

Demgemäß schlägt der Erfinder vor, das bekannte Verfahren zur Umschaltung zwischen Übertragungskanälen, vorzugsweise zur Fehlerüberbrückung für ein Übertragungssystem mit einer Viel­ zahl von bidirektionalen Verbindungen, bei dem jede bidirek­ tionale Verbindung auf jeder Seite des Übertragungssystems jeweils ein Übertragungsmodul durchläuft und bei einer Unter­ brechung einer der bidirektionalen Verbindungen die Übertra­ gung von Signalen der ausgefallenen bidirektionale Verbindung über jeweils ein Ersatzmodul umgeleitet wird, dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Signale der ausgefallenen bidirektionalen Verbindung über eine unidirektionale Ringleitung umgeleitet werden.

In einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Übertragungsmodule und das Ersatzmodul so angeord­ net, daß jedes Modul mit zwei Nachbarmodulen unidirektional verbunden ist, wobei ein Modul das Ersatzmodul, die restli­ chen Module die Übertragungsmodule darstellen. Hierdurch entsteht trotz des Einsatzes von unidirektionalen Verbindun­ gen effektiv eine bidirektionale Signalübertragung zwischen zwei beliebigen Modulen.

In vorteilhafter Weise fungiert das Ersatzmodul bei einer in­ aktiven Ersatzschaltung als Übertragungsmodul für minder wichtige Signale (Signale niedriger Priorität), wobei bei ei­ ner Aktivierung der Ersatzschaltung die Übertragung dieser minder wichtigen Signale unterbrochen wird. Das Ersatzmodul übernimmt dann die Übertragung der Signale der ausgefallenen Verbindung. Darüber hinaus kann das Ersatzmodul auch, ledig­ lich im Falle der Umleitung, von Signalen aktiviert werden, und verbleibt ansonsten in einem Stand-By-Betrieb.

Eine bevorzugte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sieht vor, daß das Ersatzmodul sowohl im Normalbe­ trieb als auch während einer aktiven Ersatzschaltung die feh­ lerfreie Funktion der Ersatzschaltung überwacht, vorzugsweise indem es ein Kontrollsignal über die Ringleitung an die Über­ tragungsmodule leitet und überprüft, ob ein solches Kontroll­ signal ankommt. Normalbetrieb bedeutet, daß fehlerfreie Sig­ nalübertragungen auf den bidirektionalen Verbindungen des Ü­ bertragungssystems stattfinden. Die Selbstüberwachung der Ersatzschaltung gewährleistet nun, daß die Ersatzschaltung wartungsfrei und zuverlässig funktioniert.

Als Kontrollsignal kann nun die kleinste mögliche Datenmenge in den Ring geleitet werden, wie beispielsweise ein Bit oder ein Byte. Hierbei wird das Kontrollsignal entweder "InBand" oder "OutOfBand" transportiert. Bei "InBand" liegt das Kon­ trollsignal innerhalb, bei "OutOfBand" außerhalb eines Rah­ mens. Solche Rahmen werden erzeugt bei SDH- und SONET- Übertragungssystemen (SDH = Synchronous Digital Hierarchy; SONET = Synchronous Optical Network), die eine effektive Ü­ bertragung niederratiger Datenströme (Nutzdaten), wie zum Beispiel von Telefonkanälen oder IP-Paketen (IP = Internet Protocol), ermöglichen. Die Nutzdaten werden in diese Rahmen eingeteilt und mit Zusatzinformationen versehen, die der Ü­ bertragungsqualität dienen können.

Wird das Kontrollsignal nun bei einer aktiven Ersatzschaltung in solch einem Rahmen des Ersatz zu schaltenden Signals in der unidirektionalen Ringleitung "InBand" transportiert, liegt das Kontrollsignal in einem nicht genutzten Bereich dieses Rahmens (das heißt in einem nicht genutzten Byte eines sogenannten "Section Overheads"), also in einem Bereich ohne Informationsgehalt. Falls im unidirektionalen Ring aufgrund einer inaktiven Ersatzschaltung kein zu Ersatz schaltendes Signal transportiert wird, wird ein Hilfssignal gebildet, das ein gleichwertiges Section Overhead besitzt. Das Kontroll­ signal wird nun in diesem Section Overhead transportiert und der restlichen Teil des Hilfssignals wird mit beliebigen Bytes gefüllt.

Wird das Kontrollsignal "OutOfBand" transportiert, wird bei einer aktiven Ersatzschaltung das zu Ersatz schaltende Signal nicht verändert, da das Kontrollsignal in der unidirektiona­ len Ringleitung, eingekapselt in ein höherfrequentes Signal transportiert wird. Das höherfrequente Signal beinhaltet das zu Ersatz schaltende Signal und zusätzlich mindestens das Kontrollsignal. Falls in der unidirektionalen Ringleitung aufgrund einer inaktiven Ersatzschaltung kein zu Ersatz schaltendes Signal transportiert wird, wird in dem höherfre­ quenten Signal der Bereich des zu Ersatz schaltenden Signals durch eine gleichwertige Menge an beliebigen Bits belegt.

Erfindungsgemäß erkennen die Übertragungsmodule das eingehen­ de Kontrollsignal. Sie bestätigen den korrekten Empfang und leiten das Kontrollsignal weiter. Bei einer fehlerfreien Funktion des Ersatzschaltungsringes kommt das vom Ersatzmodul gesendete Kontrollsignal nach dem Durchlaufen der Ringleitung wieder bei dem Ersatzmodul an, so daß dieses die Funktionsfä­ higkeit des Ersatzschaltungringes erkennen kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Übertragungsmodule melden, wenn sie kein Kontrollsignal empfangen. Wenn ein Fehler in der Ersatzschaltung vorliegt wird der Empfang des Kontrollsignals unterbrochen. Ein auf­ tretender Fehler ist zum Beispiel eine Unterbrechung des uni­ direktionalen Ringes aufgrund eines Bruchs einer Verbindungs­ leitung, wie zum Beispiel einer Glasfaser. Weiterhin treten Fehler auf, wenn Verbindungen nicht korrekt angebracht wur­ den, ein Chip zerstört oder ein Modul defekt ist, also ein sonstiger HW-Fehler in der Ringleitung vorliegt.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß die Software den Ort des Fehlers lokalisiert. Tritt der Fehler beispielsweise zwischen zwei Übertragungsmodulen auf, melden alle in Fluß­ richtung nachfolgenden Übertragungsmodule, daß kein Kontroll­ signal erhalten wurde. Die Software erkennt, daß der Fehler bei dem ersten Übertragungsmodul in Flußrichtung liegt, wel­ ches das Fehlen des Kontrollsignals meldet.

In einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Kontrollsignal in zeitlich festgelegten Rahmen ge­ sendet. Dieses Kontrollsignal wird auch in diesen zeitlichen Rahmen erwartet, und weiterhin wird von jedem Modul gemeldet, wenn das Kontrollsignal in einer definierten Zahl von Rahmen fehlt. Hierbei wird also nicht schon beim ersten fehlenden Kontrollsignal ein Alarm ausgelöst, sondern erst nach einer vorbestimmten Anzahl fehlender Kontrollsignale. Die Grenzen zur Auslösung eines Alarms sollten hier so gewählt werden, daß kleine, kurzfristige Übertragungsfehler, die keine beson­ dere Relevanz für die Übertragung von Signalen haben, nicht zu Fehlalarmen führen. Auf der anderen Seite sollte die ma­ ximale Anzahl an tolerierten fehlenden Kontrollsignalen klei­ ner oder gleich der Anzahl an Kontrollbytes sein, die in der typischen Zeit bis zur Erkennung eines komplizierten HW- Fehlers im System übertragen werden.

Entsprechend dem Erfindungsgedanken schlägt der Erfinder wei­ terhin vor, eine Ersatzschaltung für ein Übertragungssystem mit einer Vielzahl von bidirektionalen Verbindungen, wobei jede bidirektionale Verbindung auf jeder Seite des Übertra­ gungssystems jeweils ein Übertragungsmodul durchläuft, wobei ein Mittel zur Detektion einer Unterbrechung der bidirektio­ nalen Verbindungen und eine Ersatzleitung vorgesehen ist, wo­ bei über die Ersatzleitung bei einer Unterbrechung einer der bidirektionalen Verbindungen die Übertragung der ausgefalle­ nen Verbindung zu einem Ersatzmodul umgeleitet wird, so wei­ terzuentwickeln, daß die Ersatzleitung als unidirektionale Ringleitung ausgebildet ist.

In einer besonderen Ausgestaltung der Ersatzschaltung ist mindestens eine Software vorgesehen, die Fehlermeldungen aus­ wertet und einen Ersatzschalter, einen Eingangsumschalter und einen Ausgangsumschalter steuert. Bricht zum Beispiel eine Verbindung in der Übertragungsstrecke oder ist ein Übertra­ gungsmodul defekt, reagiert die Software in allen Übertra­ gungsmodulen und steuert die Schalter so, daß das Modul, das den Fehler aufweist, mit dem Ersatzmodul verbunden wird. Die Signale werden somit vom defekten Übertragungsmodul auf das Ersatzmodul umgeleitet.

In einer vorteilhaften Ausführung der Ersatzschaltung sind die Schalter als ASICs, also digitalen, anwendungsspezifi­ schen integrierten Schaltungen ausgestaltet.

Zur Kontrolle der Einsatzbereitschaft der Ersatzschaltung ist ein Mittel zur Ausgabe eines Kontrollsignals vorgesehen, vor­ zugsweise im Ersatzmodul, wobei das Kontrollsignal die unidi­ rektionale Ringleitung durchläuft. Erreicht das ausgesendete Kontrollsignal das Ersatzmodul wieder, ist die Ersatzschal­ tung funktionsfähig.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung weist das Mittel zur Ausgabe des Kontrollsignals einen Zeitgeber auf. Dieser Zeitgeber bewirkt, daß das Kontrollsignal in einem zeitlich festgelegten Rahmen in die Ringleitung geschickt wird.

Zur Realisierung der oben beschriebenen Ersatzschaltung wird weiterhin vorgeschlagen, die nachfolgend beschriebenen Über­ tragungsmodule zu verwenden.

So schlägt der Erfinder auch vor, ein Übertragungsmodul zur Übertragung von Signalen mit mindestens einem sender- /empfängerseitigen Eingang, einem sender-/empfängerseitigen Ausgang, einem übertragungsseitigen Eingang, einem übertra­ gungsseitigen Ausgang, einem Ersatzeingang und einem Ersatz­ ausgang zur Anbindung an weitere Übertragungsmodule, einem Eingangsumschalter und einem Ausgangsumschalter, die die wei­ terzuleitenden Signale zwischen Eingängen und/oder Ausgängen umschalten, dahingehend auszugestalten, daß der Ersatzeingang und der Ersatzausgang unidirektional ausgebildet sind.

In vorteilhafter Weise sind der Eingangsumschalter und der Ausgangsumschalter derart ausgestaltet, daß der Eingangsum­ schalter ein Eingangssignal entweder von dem übertragungssei­ tigen Eingang oder von dem Ersatzeingang zum sender- /empfängerseitigen Ausgang zuführt, und der Ausgangsumschal­ ter ein Eingangssignal von dem sender-/empfängerseitigen Ein­ gang entweder dem übertragungsseitigen Ausgang oder dem Er­ satzausgang zuführt.

Weiterhin kann ein Mittel zur Fehlerüberwachung vorgesehen werden. Die Fehlerüberwachung beinhaltet beispielsweise die Überwachung der Übertragungsstrecke sowie die Überwachung der Funktionseinheiten des Übertragungsmoduls. Das Mittel zur Fehlerüberwachung kann einen auftretenden Fehler erkennen und die Umleitung der Signale bewirken (Aktivierung der Ersatz­ schaltung). Dieses Mittel kann zum Beispiel eine Software aufweisen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Übertragungsmoduls ist mindestens ein Ersatzschalter zum Öffnen und Schließen der Ersatzleitung vorgesehen. Ist der Ersatzschalter im Ü­ bertragungsmodul geschlossen, kann zum einen das Kontrollsig­ nal zur Überprüfung der Ersatzleitung und zum anderen ein um­ geleitetes Signal zur Fehlerüberbrückung durch den Ring und durch das Übertragungsmodul geschickt werden. Tritt in dem Übertragungsmodul selbst ein Fehler auf, wird der Ersatz­ schalter geöffnet. Es entsteht eine Verbindung zu der Er­ satzleitung, und die zu übertragende Signale können nun, in Verbindung mit den Eingangs- und Ausgangsumschaltern, zu dem Ersatzmodul umgeleitet werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Übertragungsmodule sieht Sen­ soren in den Modulen vor, die das eingehende Kontrollsignal erkennen, den korrekten Empfang bestätigen und dieses Kon­ trollsignal an das Ersatzmodul weiterleiten.

In einer anderen Weiterentwicklung der Erfindung weisen die Übertragungsmodule ein Mittel zum Erzeugen eines Kontrollsig­ nals, ein Mittel zum Abschicken dieses Kontrollsignals und ein Mittel zur Überprüfung eines Kontrollsignals auf. Hier­ durch wird es ermöglicht, die Topologie der Ersatzschaltung, also die Reihenfolge der Module in der Ringleitung zu über­ prüfen. Zum Beispiel bestehe die Ringtopologie aus n Modulen und einem Ersatzmodul sowie einer Verbindung der Ringleitung von Modul 1 zu 2, 2 zu 3, usw., . . ., n - 1 zu n, n zu Ersatzmo­ dul und Ersatzmodul zu 1. Die Topologie der Ringleitung kann nun überprüft werden, indem ein Kontrollsignal von Modul 1 erzeugt und weitergeleitet wird. Dieses von Modul 1 erzeugte Kontrollsignal wird nur an Modul 2 erwartet, nicht aber wei­ tergeleitet. Nach Erhalt des Kontrollsignals wird ein weite­ res Kontrollsignal von Modul 2 erzeugt, weitergeleitet und an Modul 3 erwartet, aber von dort nicht weitergeleitet, und so weiter. Schließlich wird das Kontrollsignal von dem Ersatz­ modul erzeugt und weitergeleitet, an dem Modul 1 erwartet und von dort nicht weitergeleitet. Nach erfolgreichem Abschluß dieser Prozedur wurde die korrekte Topologie der Ringleitung nachgewiesen. Hierdurch kann beispielsweise überprüft werden, ob die Reihenfolge der Module des Übertragungssystems richtig angeschlossen wurden.

Gemäß dem Erfindungsgedanken schlägt der Erfinder auch vor, ein Ersatzmodul mit mindestens einem übertragungsseitigen Eingang, einem übertragungsseitigen Ausgang, einem Ersatzein­ gang und einem Ersatzausgang zur Anbindung an die Übertra­ gungsmodule dahingehend zu verbessern, daß der Ersatzeingang und der Ersatzausgang unidirektional ausgebildet sind. Das Ersatzmodul kann im Falle des Ausfalls eines Übertragungsmo­ duls als redundantes Bauteil des Systems Ersatz schalten. Es leitet die Signale anstelle des ausgefallenen Übertragungsmo­ duls weiter.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann mindestens ein sender-/empfängerseitiger Eingang, mindestens ein sender- /empfängerseitiger Ausgang, ein Eingangsumschalter und ein Ausgangsumschalter vorgesehen sein. Mit dieser Ausgestaltung wird es dem Ersatzmodul erlaubt, die Aufgaben eines Übertra­ gungsmodul zu übernehmen, indem es Signale von einem Sender zu einem Empfänger leitet.

Darüber hinaus kann ein Mittel zum Erzeugen eines Kontroll­ signals, ein Mittel zum Abschicken des Kontrollsignals zu den Übertragungsmodulen und ein weiteres Mittel zur Überprüfung des ankommenden Kontrollsignals vorgesehen werden. Ist das angekommene Kontrollsignal das gleiche, das abgeschickt wur­ de, ist die Ersatzschaltung elektrisch funktionsfähig.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer 1 : 5 Ersatzschaltung unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen. Es zeigen:

Fig. 1 Ruhende erfindungsgemäße Ersatzschaltung;

Fig. 2 Aktive erfindungsgemäße Ersatzschaltung;

Fig. 3 Überprüfung der Funktionsfähigkeit der erfindungs­ gemäßen Ersatzschaltung;

Fig. 4 Überprüfung der Funktionsfähigkeit der erfindungs­ gemäßen Ersatzschaltung mit auftretendem Verbin­ dungsfehler.

Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine ru­ hende erfindungsgemäße 1 : 5-Ersatzschaltung. Solch eine Er­ satzschaltung ist zum Beispiel für Architekturen eines SDH- und SONET-Übertragungssystems üblich.

Das Übertragungssystem besteht aus einer Vielzahl von bidi­ rektionalen Verbindungen 14.X. Hierbei besteht jede dieser bidirektionalen Verbindungen 14.X aus einer Hin- und einer Rückrichtung, schematisch dargestellt mit zwei Verbindungs­ strängen. Es versteht sich, daß diese beiden Verbindungs­ stränge in einer Leitung verlaufen können, wie beispielsweise bei einer Glasfaser.

Auf jeder Seite des Übertragungssystems durchläuft jede bidi­ rektionale Verbindung 14.X je ein Übertragungsmodul 8.1.X o­ der 8.2.X. Weiterhin enthält die Ersatzschaltung auf jeder Seite des Übertragungssystems ein Ersatzmodul 9.1 und 9.2, sowie eine Ersatzleitung 12.1 und 12.2, die als unidirektio­ nale Ringleitung ausgebildet ist. Ausgehend von dem Ersatz­ modul 9.1 durchläuft die Ringleitung 12.1 auf der einen Seite des Übertragungssystems (links in Fig. 1) sämtliche Übertra­ gungsmodule 8.1.1 bis 8.1.5 und mündet wieder in das Ersatz­ modul 9.1. Auf der anderen Seite durchläuft die Ringleitung 12.2 ausgehend von dem Ersatzmodul 9.2 sämtliche Übertragungsmodule 8.2.1 bis 8.2.5 und mündet ebenfalls wieder in das Ersatzmodul 9.2.

Bei ruhender Ersatzschaltung, das heißt, wenn kein Fehler im Übertragungssystem auftritt, findet eine Übertragung von Sig­ nalen über die bidirektionalen Verbindungen 14.X der jeweili­ gen Module 8.1.X und 8.2.X statt, also beispielsweise zwi­ schen dem Übertragungsmodul 8.1.1 und dem Übertragungsmodul 8.2.1 über die bidirektionale Verbindung 14.1. Zur Verdeut­ lichung ist die Signalübertragung von dem Übertragungsmodul 8.1.2 zu dem Übertragungsmodul 8.2.2 auf der Verbindung 14.2 fett hervorgehoben. Also liegt hier bei 8.1.2 ein Sender und bei 8.2.2 ein Empfänger vor.

Auch die Ersatzmodule 9.1 und 9.2 übertragen Signale über ei­ ne bidirektionale Verbindung 14.6. Allerdings haben diese Signale geringere Priorität als die von den Übertragungsmodu­ len 8.X.X weitergeleiteten Signale.

Weiterhin hat jedes Ersatzmodul 9.1 und 9.2 die Möglichkeit, mit einem Kontrollsignalgenerator 15 ein Kontrollsignal 10 zu erzeugen, welches in den Ersatzschaltungring geleitet werden kann und zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Ersatz­ schaltungsringes dient. Diese Möglichkeit wird in den Fig. 3 und 4 näher beschrieben.

Jedes Übertragungsmodul 8.X.X weist einen Eingangsumschalter 5, einen Ausgangsumschalter 11 und einen Ersatzschalter 13 auf, die bei einer aktivierten Ersatzschaltung betätigt wer­ den können. Im hier gezeigten Ruhezustand sind die Eingangs­ umschalter 5 so gestellt, daß Signale von dem übertragungs­ seitigen Eingang 3 zu dem sender-/empfängerseitigen Ausgang 2 geleitet werden. Gleichzeitig sind die Ausgangsumschalter 11 in einer Betriebsstellung, um die zu übertragenden Signale von dem sender-/empfängerseitigen Eingang 1 zu dem übertra­ gungsseitigen Ausgang 4 zu leiten. Bei geschlossenen Ersatz­ schaltern 13 sind die Ringleitungen 12.X, die sämtliche Über­ tragungsmodule 8.1.X und 8.2.X auf jeder Seite des Übertra­ gungssystems durchlaufen, geschlossen.

Die Fig. 2 zeigt die ein Fig. 1 dargestellte ruhende 1 : 5- Ersatzschaltung in einem aktivierten Modus mit einer Unter­ brechung in der bidirektionalen Verbindung 14.2 des Übertra­ gungssystems.

Sowohl beim Sender als auch beim Empfänger der Nachricht oder des Signals, wird die Nachricht oder das Signal umgeleitet.

Bei der Unterbrechung der bidirektionalen Verbindung 14.2, dargestellt als gestrichelte Linie, werden die zu übertragen­ den Signale über die Ersatzleitungen 12.X umgeleitet. Hier­ bei ändern die Schalter, nämlich der Ersatzschalter 13, der Eingangsumschalter 5 und der Ausgangsumschalter 11, der von der Unterbrechung der Verbindung betroffenen Übertragungsmo­ dule 8.2.1 und 8.2.2, ihre Betriebsstellung. Durch das Öff­ nen der Ersatzschalter 13 wandeln sich nun die unidirektiona­ len Ringverbindungen in bidirektionale Verbindungen zwischen den betroffenen Übertragungsmodulen 8.2.1 und 8.2.2 und den jeweiligen Ersatzmodulen 9.1 beziehungsweise 9.2 um. Weiter­ hin ändern die Ausgangsumschalter 11 der Module 8.2.1 und 8.2.2 ihre Stellung und bewirken, daß ein zu übertragendes Eingangssignal vom sender-/empfängerseitigen Eingang 1 zum Ersatzausgang 7 geleitet wird. Auch die Eingangsumschalter 5 schalten um und leiten nun ein eingehendes Signal von dem Er­ satzeingang 6 zu dem sender-/empfängerseitigen Ausgang 2.

In den Ersatzmodulen 9.1 und 9.2 wird die Übertragung von Signalen mit niedriger Priorität unterbrochen, und dann wer­ den die Eingangsumschalter 5 und Ausgangsumschalter 11 wie bei den betroffenen Übertragungsmodulen 8.1.2 und 8.2.2 umge­ schaltet.

Der Weg der umgeleiteten Signale durch die Ersatzschaltung ist durch eine Strichpunktlinie fett hervorgehoben: Das Sig­ nal wird umgeleitet von dem Übertragungsmodul 8.1.2 über den Ausgangsumschalter 11 auf die Ringleitung 12.1. Es durch­ läuft das Übertragungsmodul 8.1.1 und erreicht den Ersatzein­ gang 6 des Ersatzmoduls 9.1. Das Signal wird mit Hilfe des Eingangsumschalters 5 dem übertragungsseitigen Ausgang 4 des Ersatzmoduls 9.1 zugeführt und über die bidirektionale Ver­ bindung 14.6 zu dem empfängerseitigen Ersatzmodul 9.2 gelei­ tet. Hier wird von dem übertragungsseitigen Eingang 3 das Signal über den Ausgangsumschalter 11 dem Ersatzausgang 7 zu­ geführt und auf die unidirektionale Ringleitung 12.2 gelei­ tet. Das Signal durchläuft das Übertragungsmodul 8.2.1 und wird über den Eingangsumschalter 5 des Moduls 8.2.2 dessen sender-/emfängerseitigem Ausgang 2 und dem Empfänger des Sig­ nals zugeführt.

Während des Betriebs der Ersatzschaltung leiten die nicht vom Verbindungsausfall betroffenen Übertragungsmodule 8.1.1 und 8.2.1 das umzuleitende Signal mit Hilfe ihrer Ersatzeingänge 6, Ersatzschalter 13 und Ersatzausgänge 7 über die Ersatzlei­ tung 12.1; 12.2 weiter. Simultan übertragen sie auch die re­ gulären Signale über die bidirektionalen Verbindungen 14.1. Auch die übrigen Übertragungsmodule 8.1.3 bis 8.1.5 und 8.2.3 bis 8.2.5 übertragen Signale über die jeweiligen intakten bi­ direktionalen Verbindungen 14.3 bis 14.5.

Findet eine Signalübertragung von dem Übertragungsmodul 8.2.2 zu dem Übertragungsmodul 8.1.2, also in Fig. 2 von rechts nach links, statt, werden auch hier die Signale über die er­ findungsgemäße Ersatzschaltung umgeleitet. Hierbei wird al­ lerdings das Signal auf der Ringleitung 12.2 über die Über­ tragungsmodule 8.2.3 bis 8.2.5 dem Ersatzmodul 9.2, und von dort über die Verbindung 14.6 dem Ersatzmodul 9.1 zugeleitet. Das Signal wird dann über die Ringleitung 12.1 und die Über­ tragungsmodule 8.1.5 bis 8.1.3 dem vom Verbindungsausfall be­ troffenen Modul 8.1.2 zugeführt.

Die Fig. 3 zeigt die Überprüfung der Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen 1 : 5 Ersatzschaltung auf einer Seite des Ü­ bertragungssystems. Hierbei leitet das Ersatzmodul 9.1 das mit dem Kontrollsignalgenerator 15 erzeugte Kontrollsignal 10, das als fetter Punkt symbolisiert dargestellt ist, über die Ersatzleitung 12.1 an die Übertragungsmodule 8.1.1 bis 8.1.5. Das Kontrollsignal 10 wird vorzugsweise in einem zeitlich festgelegten Rahmen über die Ersatzleitung 12.1 an die Übertragungsmodule 8.1.1 bis 8.1.5 gesendet. Jedes der Übertragungsmodule 8.1.n erkennt das Kontrollsignal 10, bes­ tätigt den korrekten Empfang und leitet es zum nächsten Über­ tragungsmodul 8.1.n - 1 weiter. Bei einer funktionsfähigen 1 : 5 Ersatzschaltung leitet das letzte Übertragungsmodul 8.1.1 in Flußrichtung das Kontrollsignal 10 dem Ersatzmodul 9.1 wieder zu.

Simultan können während der gesamten Dauer der Überprüfung Signale von einem Sender zu einem Empfänger übertragen wer­ den. Die Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Ersatzschal­ tung kann sowohl bei aktiver als auch bei ruhender Ersatz­ schaltung stattfinden. Es ergibt sich also während einer Selbstüberprüfung kein Ausfall in den Übertragungszeiten von Signalen oder Daten.

Die Fig. 4 zeigt die Überprüfung der Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen 1 : 5 Ersatzschaltung auf einer Seite des Ü­ bertragungssystems, beim Auftreten eines Verbindungsfehlers. Hierbei ist zwischen dem Übertragungsmodul 8.1.3 und dem Ü­ bertragungsmodul 8.1.2 die Ersatzleitung 12.1 unterbrochen.

Das vom Ersatzmodul 9.1 ausgesendete Kontrollsignal 10 wird von den Übertragungsmodulen 8.1.3 bis 8.1.5 empfangen, der korrekte Empfang bestätigt und weitergeleitet. Aufgrund der Unterbrechung der Ersatzleitung 12.1 zwischen den Modulen 8.1.3 und 8.1.2 wird das Kontrollsignal 10 aber in den Über­ tragungsmodulen 8.1.2 und 8.1.1 sowie in dem Ersatzmodul 9.1 nicht mehr erhalten. Die betroffenen Übertragungsmodule 8.1.2 und 8.1.1 melden, daß das Kontrollsignal 10 fehlt. Ei­ ne Software lokalisiert daraufhin den Fehler, indem angenom­ men wird, daß der Ort des Fehlers entweder zwischen dem letz­ ten Modul mit korrektem Empfang des Kontrollsignals (Modul 8.1.3) und dem ersten Modul in Flußrichtung liegt, das den Fehler meldet (Modul 8.1.2), oder in dem ersten Modul liegt, das den Fehler meldet (Modul 8.1.2).

Um die Zuverlässigkeit der Selbstüberwachung zu erhöhen, kann das Kontrollsignal 10 in einem zeitlichen Rahmen ausgesendet werden und auch in einem zeitlichen Rahmen erwartet werden. Hierbei kann auch festgelegt werden, daß ein Alarm erst dann ausgegeben wird, wenn mehrere Kontrollsignale 10 fehlen. Hierdurch werden kleine, kurzfristige Übertragungsfehler, die zu Fehlalarmen führen können, bei einem Alarm nicht berück­ sichtigt.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf elektrische Sys­ teme sondern kann auch in optischen Netzwerken (optische WDM- Technologie) eingesetzt werden.

Insgesamt wird durch die Erfindung ein Verfahren zur Umschal­ tung zwischen Übertragungskanälen, eine Ersatzschaltung, ein Übertragungsmodul und ein Ersatzmodul entwickelt, daß eine deutliche Reduzierung der benötigten Verbindungstechnik zum Aufbau der Ersatzschaltung erreicht wurde. Außerdem stellt die Erfindung eine Selbstüberprüfung der Ersatzschaltung ohne Unterbrechung der Signalübertragung zur Verfügung.

Claims (20)

1. Verfahren zur Umschaltung zwischen Übertragungskanälen, vorzugsweise zur Fehlerüberbrückung für ein Übertra­ gungssystem mit einer Vielzahl von bidirektionalen Ver­ bindungen (14.X), wobei jede bidirektionale Verbindung (14.X) auf jeder Seite des Übertragungssystems jeweils ein Übertragungsmodul (8.1.X; 8.2.X) durchläuft und bei einer Unterbrechung einer der bidirektionalen Verbin­ dungen (14.X) die Übertragung von Signalen der ausge­ fallenen bidirektionale Verbindung (14.X) über ein Er­ satzmodul (9.1; 9.2) umgeleitet wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Signale der ausgefallenen bi­ direktionalen Verbindung (14.X) über eine unidirektio­ nale Ringleitung (12.1; 12.2) umgeleitet werden.

2. Verfahren gemäß dem voranstehenden Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß bei einer inaktiven Er­ satzschaltung das Ersatzmodul (9.1; 9.2) als Übertra­ gungsmodul für minder wichtige Signale fungiert, wobei bei einer Aktivierung der Ersatzschaltung die Übertra­ gung dieser Signale unterbrochen wird.

3. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Normalbetrieb als auch während einer aktiven Ersatz­ schaltung das Ersatzmodul (9.1; 9.2) die fehlerfreie Funktion der Ersatzschaltung überwacht, vorzugsweise indem es ein Kontrollsignal (10) über eine Ringleitung (12.1; 12.2) an die Übertragungsmodule (8.1.X; 8.2.X) leitet und/oder überprüft, ob ein solches Kontrollsig­ nal (10) ankommt.

4. Verfahren gemäß dem voranstehenden Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmodule (8.X.X) das eingehende Kontrollsignal (10) erkennen, den korrekten Empfang bestätigen und das Kontrollsignal (10) weiterleiten.

5. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertra­ gungsmodule (8.X.X) melden, wenn sie kein Kontrollsig­ nal (10) empfangen.

6. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontroll­ signal (10) in zeitlich festgelegten Rahmen gesendet, dieses Kontrollsignal (10) in den zeitlichen Rahmen er­ wartet und gemeldet wird, wenn das Kontrollsignal (10) in einer definierten Zahl von Rahmen fehlt.

7. Ersatzschaltung für ein Übertragungssystem mit einer Vielzahl von bidirektionalen Verbindungen (14.X), wobei jede bidirektionale Verbindung (14.X) auf jeder Seite des Übertragungssystems jeweils ein Übertragungsmodul (8.1.X; 8.2.X) durchläuft, wobei ein Mittel zur Detek­ tion einer Unterbrechung der Verbindungen (14.X) und eine Ersatzleitung (12.1; 12.2) vorgesehen ist, wobei über die Ersatzleitung (12.1; 12.2) bei einer Unterbre­ chung einer der bidirektionalen Verbindungen (14.X) die Übertragung der ausgefallenen bidirektionalen Verbin­ dung (14.X) zu einem Ersatzmodul (9.1; 9.2) umgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ersatzlei­ tung (12.1; 12.2) als unidirektionale Ringleitung aus­ gebildet ist.

8. Ersatzschaltung gemäß dem voranstehenden Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Soft­ ware vorgesehen ist, die Fehlermeldungen auswertet und einen Ersatzschalter (13), einen Eingangsumschalter (5) und einen Ausgangsumschalter (11) steuert.

9. Ersatzschaltung gemäß einem der voranstehenden Ansprü­ che 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mit­ tel (15) zur Ausgabe eines Kontrollsignals (10), das die unidirektionale Ringleitung (12.1; 12.2) durch­ läuft, vorzugsweise im Ersatzmodul (9.1; 9.2) vorgese­ hen ist.

10. Ersatzschaltung gemäß dem voranstehenden Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (15) zur Ausgabe des Kontrollsignals (10) einen Zeitgeber auf­ weist.

11. Ersatzschaltung gemäß einem der voranstehenden Ansprü­ che 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ü­ bertragungsmodule (8.X.X) die Merkmale eines der An­ sprüche 12 bis 17 aufweisen.

12. Übertragungsmodul zur Übertragung von Signalen mit min­ destens einem sender-/empfängerseitigen Eingang (1), einem sender-/empfängerseitigen Ausgang (2), einem ü­ bertragungsseitigen Eingang (3), einem übertragungssei­ tigen Ausgang (4), einem Ersatzeingang (6) und einem Ersatzausgang (7) zur Anbindung an weitere Übertra­ gungsmodule (8.X.X), einem Eingangsumschalter (5) und einem Ausgangsumschalter (11), die die weiterzuleiten­ den Signale zwischen Eingängen und/oder Ausgängen um­ schalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Ersatzeingang (6) und Ersatzausgang (7) unidirektional ausge­ bildet sind.

13. Übertragungsmodul gemäß dem voranstehenden Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsumschal­ ter (5) und der Ausgangsumschalter (11) derart ausges­ taltet sind, daß der Eingangsumschalter (5) entweder ein Eingangssignal von dem übertragungsseitigen Eingang (3) oder dem Ersatzeingang (6) dem sender- /empfängerseitigen Ausgang (2) zuführt, und der Aus­ gangsumschalter (11) ein Eingangssignal von dem sender- /empfängerseitigen Eingang (1) entweder dem übertra­ gungsseitigen Ausgang (4) oder dem Ersatzausgang (7) zuführt.

14. Übertragungsmodul gemäß einem der voranstehenden An­ sprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel zur Fehlerüberwachung vorgesehen ist.

15. Übertragungsmodul gemäß einem der voranstehenden An­ sprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ersatzschalter (13) zum Öffnen und Schließen der Ersatzleitung (12.1; 12.2) vorgesehen ist.

16. Übertragungsmodul gemäß einem der voranstehenden An­ sprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren vorgesehen sind, die das eingehende Kontroll­ signal (10) erkennen, den korrekten Empfang bestätigen und dieses Kontrollsignal (10) an das Ersatzmodul (9.1; 9.2) weiterleiten.

17. Übertragungsmodul gemäß einem der voranstehenden An­ sprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel zum Erzeugen eines Kontrollsignals (10), ein Mittel zum Abschicken des Kontrollsignals (10) und ein Mittel zur Überprüfung eines Kontrollsignals (10) vor­ gesehen ist.

18. Ersatzmodul mit mindestens einem übertragungsseitigen Eingang (3), einem übertragungsseitigen Ausgang (4), einem Ersatzeingang (6) und einem Ersatzausgang (7) zur Anbindung an die Übertragungsmodule (8.X.X), dadurch gekennzeichnet, daß der Ersatzeingang (6) und der Ersatzausgang (7) unidirektional ausgebildet sind.

19. Ersatzmodul gemäß dem voranstehenden Anspruch 18, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein sender- /empfängerseitiger Eingang (1), mindestens ein sender- /empfängerseitiger Ausgang (2), ein Eingangsumschalter (5) und ein Ausgangsumschalter (11) vorgesehen sind.

20. Ersatzmodul gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 18 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das ein Mit­ tel zum Erzeugen eines Kontrollsignals (10), ein Mittel zum Abschicken des Kontrollsignals (10) zu den Übertra­ gungsmodulen (8.X.X) und ein weiteres Mittel zur Über­ prüfung des ankommenden Kontrollsignals (10) vorgesehen sind.