DE3878941T2

DE3878941T2 - Nachrichtenwegesuchverfahren fuer netzwerk von digitalen zeitmultiplexvermittlungsanlagen.

Info

Publication number: DE3878941T2
Application number: DE8888100832T
Authority: DE
Inventors: Jean-Romain Mejane
Original assignee: Alcatel Business Systemes SA
Current assignee: ALE International SAS
Priority date: 1987-01-23
Filing date: 1988-01-21
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2008-01-22
Also published as: DE3878941D1; ATE86817T1; EP0276754A1; EP0276754B1; US4831649A; FR2610161B1; ES2039482T3; FR2610161A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leitwegbestimmung von Nachrichten in einem automatischen, digitalen, Zeitschalt-Vermittlungsnetz, dessen zentralen untereinander durch Fernleitungen verbunden sind, von denen jede aus einer oder mehreren PCM-Verbindungen besteht. Sie betrifft insbesondere automatische Vermittlungsnetze für Einzel- oder Mehrfachdienste, die sich von den öffentlichen Netzen unterscheiden, mit denen sie möglicherweise an mindestens bestimmten Knoten verbunden sind.
Die in öffentlichen Fernmeldenetzen angewandten Verfahren zur Leitwegbestimmung sind allgemein für Systeme entwickelt worden, die eine große Anzahl von Knoten aufweisen, welche über Fernleitungen bedient werden, die aus Multiplexstrecken zusammengesetzt sind.
Diese öffentlichen Netze bestehen in den meisten Fällen aus veralteten Anlagen und wenden unterschiedliche Technologien an, die so beschaffen sind, daß sie untereinander kompatibel bleiben. Die Größe der öffentlichen Netze und/oder die Unterschiedlichkeit der sie bildenden Anlagen führen zu gewissen Beschränkungen, denen man beim Einsatz und insbesondere bei der Leitwegbestimmung für die Anrufe Rechnung tragen muß. Dies führt dann zu Lösungen, die sich von denjenigen unterscheiden können, die man bei einem kleineren und/oder einem aus homogenen Anlagen zusammengesetzten Netz vorsehen kann.
Das Dokument US-A-4.532.625 beschreibt ein Informationssystem über den Zustand eines Vermittlungsnetzes, bei dem jeder Knoten des Netzes Informationen über den Zustand aller Knoten und aller Strecken zwischen den Knoten speichert, und diese Informationen werden durch periodische Mitteilung zwischen den Knoten quasi in Echtzeit aktualisiert.
Jeder Knoten hat die Möglichkeit, den zu verfolgenden örtlichen Leitweg aufgrund der Mitteilungen aus örtlicher Quelle und solchen Mitteilungen, die den Knoten durchlaufen, zu definieren, und zwar in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen von Strecken im Funktionszustand zwischen ihm selber und den benachbarten Knoten, mit denen er verbunden ist.
Das Dokument FR-A-1.485.269 beschreibt ein System zur Steuerung und Verteilung des Verkehrs zwischen Verbindungsknoten, das ein oder mehrere Steuerzentren für die Wahl der Verbindungsleitwege implementiert.
Ein Befehlszentrum erstellt eine Wahl, indem es danach sucht, welches der direktest mögliche Leitweg für eine herzustellende Verbindung ist, und indem es nachprüft, daß die aktuellen Verkehrsbelastungen auf diesem direktesten Leitweg unter vorbestimmten Bezugswerten bleiben. Die Wahl eines alternativen Leitweges erfolgt aufgrund der gleichen Kriterien.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Leitwegbestimmung von Nachrichten in einem automatischen Vermittlungsnetz, dessen Zentralen untereinander durch Bündel von Strecken verbunden sind, wobei jede Zentrale Informationen über den Zustand der mit ihr verbundenen Strecken erzeugt, durch direkten Kontakt Zustandsinformationen, die sie erzeugt oder empfängt, den anderen Zentralen mitteilt, und die letzte Aktualisierung derselben speichert, um selber Verbindungsleit wege zu erstellen.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird der Aufbau einer von einer automatischen Vermittlungs zentrale ausgehenden Verbindung mit Hilfe einer Leitwegerstellungsnachricht erhalten, die von der betreffenden Zentrale aus den gespeicherten Zustandsinformationen der Bündel des Netzes und mit Hilfe eines bekannten Suchalgorithmus für den kürzesten Weg erzeugt, worauf diese Nachricht der Erstellung des Leitweges durch die durchlaufenen Vermittlungszentralen übertragen wird, wobei die Leitwegerstellungsnachrichten und die Zustandsinformationen in vergleichbarer Weise von der einen Zentrale zur nachfolgenden Zentrale übertragen werden, soweit erforderlich, und wobei jede Zentrale die Übertragung der Zustandsinformationen und derjenigen Teile der Leitwegnachrichten unterbricht, die sie erhalten hat und die überflüssig geworden sind.
Die Erfindung, ihre Merkmale und Vorteile werden in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den nachstehend aufgeführten Figuren beschrieben.
Fig. 1 stellt das Schaltschema einer automatischen Zeitschalt-Vermittlungszentrale dar, die die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ermöglicht;
Fig. 2 stellt ein schematisches Beispiel eines Netzes mit automatischen Zentralen dar; und
Fig. 3 stellt ein Funktionsbeispiel für die Beziehung zwischen Kosten und Besetztschwelle dar.
Die in Fig. 1 dargestellte digitale, automatische Zeitschaltzentrale gehört beispielsweise dem Typ an, der in dem MM. BAUDOIN, LE, MEJANE, SEVEQUE, ANIZAN veröffentlichten Aufsatz "L'autocommutateur multiservice 0PUS 4000", in der Zeitschrift "Communication et Transmission", Nr. 4, 1985 beschrieben ist.
Diese digitale, automatische Zentrale mit Zeitschaltung für Mehrfachdienste ermöglicht das Verbinden von Fernmeldeapparaten und -endgeräten untereinander über das die Zeitschaltzentrale umfassende Vermittlungsnetz 1, das sie enthält, und zwar entweder direkt, falls die zu verbindenden Apparate oder Endgeräte an die betreffende Zentrale angeschlossen sind, oder über andere identische oder kompatible Zentralen.
Das zeitgeschaltete Vermittlungsnetz 1 steht unter der Kontrolle einer Zentraleinheit 2, die einen oder mehrere Prozessoren 3 in einer aus Sicherheitsgründen meistens doppelten Struktur umfaßt.
Eine Gruppe von Speichern 4 ist in bekannter Weise den Prozessoren 3 in der Zentraleinheit zur Speicherung der Betriebsprogramme und der für das Funktionieren der Zentrale benötigten Daten zugeordnet, insbesondere im vorliegenden Falle zum Speichern der für die Leitwegbestimmung benötigten Programme und Daten.
Die Speicher 4 der Gruppe sowie die Prozessoren 3 sind in bekannter Weise untereinander durch mindestens einen Bus 5 verbunden, der auch die Koppler bedient, die Zugang zum Vermittlungsnetz 1 haben.
In dem vorgestellten Beispiel ist eine Gruppe von mehreren Kopplern 7 dargestellt, die mit dem Vermittlungsnetz durch bidirektionale, zeitgeschaltete Multiplexstrecken 8 verbunden sind. Bei den Kopplern 7 handelt es sich beispielsweise um Signalisationskoppler, über die alle Fernmeldesignalisationen laufen, die für die Verarbeitung durch die automatische Vermittlungszentrale bestimmt sind.
Die Zeitmultiplexstrecken 8 sind im vorliegenden Falle die üblichen Strecken mit 32 Kanälen, von denen der Kanal Null für die Synchronisation und der Kanal 16 für die Signalisation reserviert sind, während die dreißig anderen Kanäle der Übertragung von PMC-kodierten Abtastproben der Sprachsignale oder der Daten dienen und sich beide in Form von Oktetts darstellen.
Das Vermittlungsnetz 1 ist ein Zeitschaltnetz ohne Sperrung und schaltet Sprache, Daten und Signalisation zwischen den verschiedenen Kanälen der Zeitschaltstrecken 8, die mit dem Netz verbunden sind. Letztere Strecken, von denen bestimmte den Kopplern 7 zugewiesen sind, wie oben angegeben, bedienen auch örtliche oder dezentralisierte Anschlußeinheiten 9.
Diese Anschlußeinheiten 9 bewirken das Multiplexieren und Demultiplexieren der Sprachinformationen, Daten und Signalisation, die vom Vermittlungsnetz 1 geschaltet werden müssen oder bereits geschaltet worden sind. Sie enthalten ferner Schnittstelleneinrichtungen für die Fernmeldeapparate, Endgeräte und äußeren Fernmeldestrecken, die an der Zentrale enden.
Bei den Schnittstelleneinrichtungen handelt es sich beispielsweise um:
- eine analoge Leitungseinrichtung 10, die die Verwendung eines Telefonapparates oder eines Telematikendgerätes 11 ermöglicht, an die die Informationen in Analogform übertragen
TEXT FEHLT 28, die die Zentralen D und G verbinden, sieht.
Natürlich kann das Netz auch auf der Ebene einer oder mehrerer Zentralen mit anderen Zentralen verbunden werden, die wegen verschiedener Unverträglichkeiten kein Bestandteil des Netzes sein können, wie beispielsweise die Zentrale F, die über ein Bündel 29 mit analogen Leitungen an eine nicht dargestellte raumgeschaltete Zentrale angeschlossen ist. Das betrachtete Netz kann auch ein nichtöffentliches Netz sein, das über eine oder mehrere ihrer Zentralen an ein öffentliches Netz angeschlossen ist, wobei dieses in anderer Weise betrieben wird und die Durchführung des unten beschriebenen Verfahrens der Leitwegbestimmung nur innerhalb des nichtöffentlichen Netzes erlaubt.
Jede automatische Zentrale des Netzes, die das Verfahren zur Leitwegbestimmung gemäß der Erfindung anwendet, ermittelt die "Benutzungskosten" für jedes der Bündel, das sie an eine andere zentrale des Netzes anschließt, also für die Bündel 18, 19, 20, 21, 22, jedoch nicht für das Bündel 29 betreffend die zentrale F, die an die Zentralen A, B, C, E, O durch die fünf Bündel 18 bis 22 angeschlossen ist.
Im vorliegenden Falle bezeichnet man mit Benutzungskosten eines zwischen zwei Zentralen befindlichen Bündels einen Faktor, der aus dem Benutzungsgrad derjenigen Hauptstrecke bzw. der zeitgeschalteten Multiplexstrecke 15 erstellt wird, die die am wenigsten belastete Strecke eines Bündels ist.
Hierzu ermittelt jede Zentrale über ihre Zentraleinheit 2 den Besetzungsgrad der verschiedenen Hauptstrecken, die den BündeIn angehören, welche die Zentrale mit anderen Zentralen des Netzes verbinden.
Die beiden, an die Enden desselben Bündels angeschlossenen Zentralen ermitteln jeweils getrennt die Besetzungsgrade der Haupt strecken des Bündels und daraus den Besetzungsgrad der an wenigsten belasteten Hauptstrecke, was einschließt, daß das gleiche Bündel einen Besetzungsgrad aufweisen kann, der sich für jede der durch ihn verbundenen beiden Zentralen unterscheidet.
Sofern jede Zentrale in bekannter Weise bereits in der Zentraleinheit eine Karte über den Zustand der Kanäle der zeitgeschalteten Multiplexstrecken speichert, welche die mit ihr verbundenen Hauptstrecken bilden, und sofern diese Karte in Echtzeit aktualisiert wird, genügt es, durch eine banale Signalverarbeitung in der Zentraleinheit festzustellen, welche diejenige Hauptstrecke eines Bündels ist, die die am wenigsten besetzten Kanäle aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung definiert man die Kosten eines Bündels durch eine Schwellenwertfunktion des Besetzungsgrades der am wenigsten belasteten Hauptstrecke, wie dies auf Fig. 3 dargestellt ist.
Die Funktion umfaßt beispielsweise drei ansteigende Schwellenwerte SM0, SM1, SM2, deren Werte durch den Betreiber des Netzes festgesetzt werden, der diese Werte im Bedarfsfalle durch Eingriff in die Daten des Benutzungsprogrammes ändern kann.
Jede Überschreitung einer Schwelle entspricht ein diskreter Kostenwert. Ein erster Nullkostenwert C0 ermöglicht die Privilegierung des Verkehrs im Netz durch eines der Bündel gegenüber den anderen BündeIn, die von der gleichen Zentrale ausgehen, oder mittels einer Verzweigung durch mehr als ein Bündel gegenüber den anderen. Zu diesem Zweck ordnet man von der Zentrale D her gesehen, beispielsweise einen geringeren Kostenbetrag dem Bündel 23 als dem Bündel 24 zu, um den Durchgang der Anrufe durch die Zentrale B zu Lasten der Zentrale C zu begünstigen.
Bei jedem Schwellenübergang auf steigenden Verkehr eines gegebenen Bündels von einer Zentrale her gesehen findet eine Erhöhung der entsprechenden Benutzungskosten vom Nullkostenwert C0 zum Unendlichkostenwert C1 statt, der einer Nichtverfügbarkeit des Bündels entspricht, wobei die Erhöhung beispielsweise einen Wert C1 durchläuft, der einer Schwellenstufe SM0 von fünf auf der am wenigsten belasteten Strecke besetzten Kanälen entspricht, und einen Wert C2, der einer Schwellenstufe SM1 von Kanälen in Richtung wachsenden Verkehrs entspricht.
Man weist niedrigere Werte den Schwellenwerten für abnehmenden Verkehr SD0, SD1, SD2 als den Schwellenwerten für ansteigenden Verkehr SM0, SM1, SM2 zu, um dauernde Kostenänderungen schwankender Art zu vermeiden, wenn sich die Verkehrsbelastung auf der am wenigsten belasteten Hauptstrecke in der Nähe einer ansteigenden Schwelle befindet.
Die Benutzungskosten für die Bündel einer Zentrale werden in bekannter Weise in Binärform ausgedrückt, also bei dem hier vereinfacht dargestellten Beispiel durch ein Wort bestehend aus zwei Bits für vier Kostenwerte C0 bis C1; und jede Zentrale bringt die Kosten jedes Bündels in Verbindung mit einer Information, die es ermöglicht, das betreffende Bündel sowohl hinsichtlich der Speicherung dieser Information, als auch der Verbreitung derselben an andere Zentralen des Netzes zu identifizieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt jede automatische Zentrale nach jeder größeren Änderung der Benutzungskosten eines mit ihr verbundenen Bündels, d.h., bei einem Schwellenübergang, eine Nachricht, Aktualisierungsnachricht genannt.
Diese Nachricht umfaßt:
- eine Information, die die betroffene Zentrale und das betroffene Bündel identifiziert, beispielsweise durch ein Nachrichtenelement, das die beiden Enden des betreffenden Bündels bezeichnet, wie beispielsweise die Enden O und F des Bündels OF, wobei das erste bezeichnete Ende beispielsweiSe der Zentrale O entspricht, von der die Nachricht ausgeht;
- eine Ordnungsnummer, die die Aktualisierung für das betrachtete Bündel identifiziert, wobei die Nummer in bekannter Weise durch Inkrementieren um eine Einheit gegenüber der Ordnungsnummer der vorhergehenden Aktualisierung für das gleiche Bündel und von der gleichen Zentrale her gesehen, gewonnen werden kann;
- die Mitteilung der aktuellen Benutzungskosten, Operationskosten genannt, des identifizierten Bündels.
Jede Aktualisierungsnachricht, die in bekannter Weise in Binärform erfolgt, wird anschließend von der betroffenen Zentrale über den Signalisationskanal einer der Hauptstrecken, beispielsweise der am wenigsten belasteten Strecke der verschiedenen mit der Zentrale verbundenen Bündel übertragen, um an alle Zentralen gesandt zu werden, mit denen die betroffene Zentrale verbunden ist; so sendet beispielsweise die Zentrale C über die Bündel 25, 20, 24 die Nachricht an die Zentralen E, F, D.
Jede der die Aktualisierungsnachricht empfangenden Zentralen überträgt dieselbe an alle ihre Nachbarn, mit Ausnahme desjenigen, der ihr die Nachricht übersandt hat; so sendet beispielsweise die Zentrale D an B und G. Jede Aktualisierungsnachricht wird also durch unmittelbaren Kontakt an alle Zentralen des Netzes übertragen, wobei jede derselben durch Vergleich der Ordnungsnummer der Nachricht prüft, ob sie bereits die Nachricht erhalten hat oder nicht und einerseits die Nachricht speichert, andererseits an andere Zentralen weitergibt, falls die Nachricht für sie neu ist.
Weiter sendet jede Zentrale periodisch in einem durch den Betreiber des Netzes änderbaren Takt die unterschiedlichen Aktualisierungen erneut aus, die die dann als operationell geltenden Benutzungskosten präzisieren, welche die Zentrale erstellt hat. Dabei bleiben die Ordnungsnummern der Aktualisierungen unverändert, um es anderen Zentralen zu ermöglichen, nachzuprüfen, ob die Informationen, die sie besitzt, richtig sind, und um sie möglicherweise zu aktualisieren.
Alle Zentralen eines Netzes kennen also in jedem Augenblick die Kosten der verschiedenen Bündel des Netzes, so daß jede Zentrale in der Lage ist, die Wege für diejenigen Anschlüsse zu definieren, die über sie verlangt werden.
Die Suche nach einem Leitweg seitens der Zentraleinheit einer Zentrale erfolgt mit Hilfe eines Suchalgorithmus für den kürzesten Weg, der bekannter Art ist, wie etwa der Algorithmus von DIJKSTRA, auf den insbesondere in dem Aufsatz "A Theorem on the expected complexity of DIJKSTRA'S shortest path algorithm", von K.NOSHITA in der Zeitschrift "JOURNAL OF ALGORITHMS", veröffentlicht in Nr. 3, Bd. 6, 1985 eingegangen wird.
Diese Suche bestimmt den Weg geringster Kosten unter Berücksichtigung der Kosten der verschiedenen benutzten Bündel und der Anzahl der zur Herstellung einer Verbindung durch das Netz durchquerten Zentralen, beispielsweise den Weg zwischen den Zentralen O und D, entweder über die Zentralen G und die Bündel 15 und 27, oder über alle wegemöglichkeiten, bei denen mindestens zwei der Zentralen E, C, F und B benutzt werden.
Die für ein gegebenes Gespräch an eine gegebene Zentrale, ausgehend von einer gegebenen anderen Zentrale durchgeführte Suche wird von dieser Zentrale durchgeführt. Sie führt die Zentrale zur Erstellung einer Nachricht über den Verlauf des Weges, unter Angabe der verschiedenen zu durchlaufenden Zentralen. Diese Nachricht wird von der die Suche durchführenden Zentrale zu der Zentrale des Leitwegs gesandt, mit der sie über ein Bündel verbunden ist. Zu diesem Zweck überträgt der Signalisationskanal einer der Hauptstrecken des betroffenen Bündels, wie beispielsweise der Hauptstrecke des Bündels 26 für die Ursprungszentrale O, im Verlauf aufeinanderfolgender Zeitintervalle des Kanals IT 16 die Folge der Kodes von E, C, D, die die vom Leitweg durchquerten Zentralen identifizieren, bis zur letzten Zentrale, D, an der die betreffende Verbindung endet.
Jede betroffene Zentrale, wie etwa E, schaltet die von ihr erhaltene Nachricht an das Bündel durch, das die nächste bezeichnete Zentrale bedient, im vorliegenden Falle C, nachdem die betroffene Zentrale die empfangene Nachricht in ihrer Zentraleinheit analysiert hat und nachdem sie beim Durchgang denjenigen Teil der Nachricht entfernt hat, der nur sie selber betrifft.
Falls der Weg nicht erstellt werden kann, weil sich eine Nichtverfügbarkeit eines Bündels nach der Wahl des Weges und vor seiner völligen Erstellung ergibt, wird der Anruf in bekannter Weise abgewiesen, so daß er erneuert werden muß, um einen anderen Weg zugeteilt zu bekommen.

Claims

1. Verfahren zur Leitwegbestimmung für Nachrichten in einem Netz von Vermittlungszentralen, die untereinander durch Bündel von Strecken (18 bis 28) verbunden sind, wobei jede Zentrale Informationen über den Zustand der mit ihr verbundenen Strekken erzeugt, durch direkten Kontakt Zustandsinformationen, die sie erzeugt oder empfängt, anderen Zentralen mitteilt und die letzte Aktualisierung derselben speichert, um selber Verbindungsleitwege durch das Netz zu erstellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau einer von einer Zentrale ausgehenden Verbindung mit Hilfe einer Leitwegerstellungsnachricht erhalten wird, die von der betreffenden Zentrale aus den gespeicherten Zustandsinformationen der Bündel des Netzes und mit Hilfe eines bekannten Suchalgorithmus für den kürzesten Weg erzeugt wird und im Zuge der Erstellung des Leitweges durch die durchlaufenen Zentralen übertragen wird, wobei die Leitwegerstellungsnachrichten und die Zustandsinformationen in gleicher Weise von der einen Zentrale zur nächsten übertragen werden, soweit erforderlich, und wobei jede Zentrale die Übertragung der Zustandsinformationen und derjenigen Teile der Leitwegnachrichten unterbricht, die sie erhalten hat und die überflüssig geworden sind.

2. Verfahren zur Leitwegbestimmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zentrale aus dem Besetzungsgrad des am wenigsten belasteten Bündels der Zeitmultiplex-PMC-Strecke, das sie selber bestimmt, in Echtzeit die Benutzungskosten (C0, C1, C2, C3) für jedes an sie angeschlossene Bündel ermittelt, um im Falle einer erheblichen Änderung der Benutzungskosten eines Bündels eine Aktualisierung der Zustandsinformation auszusenden, wobei die Aktualisierung eine laufende Aktualisierungsnummer einschließt, um die Sperrung der Übertragung dieser Aktualisierung zu ermöglichen, und weiter die Identität der Zentrale, die die Aktualisierung veranlaßt hat, die Identität des betroffenen Bündels und die neuen Benutzungskosten angibt, die für das betreffende Bündel in Betracht kommen.