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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
die Telekommunikation und insbesondere Fehlerschutzverfahren für optische
Kommunikationsnetze.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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1 zeigt
ein Blockschaltbild eines Teils eines passiven optischen Netzes 100,
das folgendes umfaßt:
eine optische Teilnehmereinheit (OSU) 102, einen passiven
optischen Splitter 104 und zwei optische Netzanschlüsse (ONTs) – ONT#1 106 und
ONT#2 108. Die OSU 102 tauscht über eine
bidirektionale optische Faser 110 optische Signale mit
dem Splitter 104 aus, während
der Splitter 104 optische Signale über eine bidirektionale Faser 112 mit
dem ONT#1 106 und über
eine bidirektionale optische Faser 114 mit dem ONT#2 108 austauscht.
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Die OSU 102 fungiert wie
ein zentrales Hub, das von einem Backbonenetz empfangene optische
Abwärtssignale
zum Splitter 104 überträgt, das
die optischen Abwärtssignale
kopiert und sowohl an ONT#1 als auch ONT#2 ausstrahlt. Dieses Ausstrahlen
optischer Abwärtssignale
ist in 1 durch Übertragung
eines optischen Abwärtssignals,
das die Datenpakete VC1 und VC2 umfaßt, von der OSU 102 über die
Faser 110 zum Splitter 104 dargestellt, der dieses
optische Abwärtssignal
passiv in zwei identische Kopien aufteilt, die über die Faser 112 an
den ONT#1 und über
die Faser 114 an den ONT#2 übertragen werden.
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In der Aufwärtsrichtung übertragen
der ONT#1 und der ONT#2 unterschiedliche optische Aufwärtssignale über die
Fasern 112 bzw. 114 zum Splitter 104,
der die beiden optischen Aufwärtssignale
passiv verknüpft
und als ein einziges verknüpftes
optisches Aufwärtssignal über die
Faser 110 zur OSU 102 überträgt, die das kombinierte optische
Aufwärtssignal
zum Backbonenetz lenkt.
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Um zu verhindern, daß die durch
die verschiedenen ONTs erzeugten verschiedenen optischen Aufwärtssignale
einander stören,
wenn sie am optischen Splitter 104 passiv verknüpft werden,
werden bei einer Implementierung eines passiven optischen Netzes
die verschiedenen optischen Aufwärtssignale
von den ONTs auf der Basis der Grundlagen des TDMA-(Zeitvielfachzugriff)-multiplexerens
verknüpft,
bei dem jedem ONT ein eindeutiger Zeitschlitz im verknüpften (d.h.
TDMA), vom Splitter 104 zur OSU 102 übertragenen
optischen Aufwärtssignal
zugeordnet ist. Durch das Übertragen
von Informationen in diskreten Datenpaketen und durch präzise zeitliche
Steuerung der Übertragung
dieser Datenpakete von den verschiedenen ONTs kann das Ankommen
der verschiedenen Datenpakete am Splitter 104 so abgestimmt
werden, daß es
mit den entsprechenden Zeitschlitzen in dem vom Splitter 104 zur
OSU 102 übertragenen
optischen TDMA-Aufwärtssignal übereinstimmt.
Auf diese Weise können
verschiedene optische Aufwärtssignale
von den verschiedenen ONTs durch den Splitter 104 passiv
verknüpft
werden, um ohne etwaige Störung
zwischen Datenpaketen verschiedener ONTs das optische TDMA-Aufwärtssignal
zu erzeugen. Dieses TDMA-Multiplexieren
ist in 1 dadurch dargestellt,
daß der
ONT#1 ein Datenpaket VC3 über
die Faser 112 zum Splitter 104 und ONT#2 über die
Faser 114 ein Datenpaket VC4 zum Splitter 104 überträgt, wobei
die zeitliche Steuerung dieser Übertragungen
derart koordiniert ist, daß der
Splitter 104 die beiden optischen Aufwärtssignale im optischen Bereich passiv
verknüpfen
kann, um ein optisches TDMA-Aufwärtssignal,
das ein Datenpaket VC3 gefolgt von einem Datenpaket VC4 umfaßt, zu erzeugen
und über
die Faser 110 zur OSU 102 zu übertragen.
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Allgemein kann die Entfernung vom
Splitter 104 zu jedem ONT von einem ONT zum nächsten ONT variieren.
Als solches kann die Zeit, die ein optisches Aufwärtssignal
zur Ausbreitung vom ONT#1 zum Splitter 104 benötigt, von
der Zeit verschieden sein, die ein optisches Aufwärtssignal
benötigt,
um sich vom ONT#2 zum Splitter 104 auszubreiten. Um bei
Verwendung eines passiven optischen Splitters ein präzises TDMA-Multiplexieren
sicherzustellen, wird unter Verwendung einer als Entfernungsmessung
bezeichneten Prozedur die Umlaufzeit für Übertragungen zwischen dem Splitter 104 und
jedem ONT gekennzeichnet. Während der
Entfernungsmessung überträgt die OSU 102 eine
spezielle Abwärtsnachricht,
die bewirkt, daß der
ONT#1 zur OSU 102 eine entsprechende Aufwärtsbestätigungsnachricht überträgt. Die
OSU 102 mißt
die Gesamtumlaufzeit ab dem Zeitpunkt der Übertragung der speziellen Abwärtsnachricht
bis zum Zeitpunkt des Empfangs der entsprechenden Aufwärtsbestätigungsnachricht
vom ONT#1. Die OSU 102 wiederholt dann die gleiche Prozedur
mit dem ONT#2, um die Gesamtumlaufzeit für den ONT#2 zu messen. Die
OSU 102 vergleicht die verschiedenen gemessenen Umlaufzeiten,
um Zeitsteuerungsoffsets zu erzeugen, die zur Sicherung eines präzisen TDMA-Multiplexierens
beim Übertragen
von Aufwärtsdatenpaketen
zum Splitter 104 durch die verschiedenen ONTs anzuwenden
sind.
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Da jeder ONT bei einem anderen Signalleistungspegel über eine
optische Faser mit einer anderen Länge übertragen kann und da der optische
Splitter 104 die von den verschiedenen ONTs empfangenen
verschiedenen optischen Aufwärtssignale
passiv verknüpft,
besteht das optische Aufwärts-TDMA-Signal,
das an der OSU 102 ankommt, allgemein aus einer Sequenz
von Datenpaketen, wobei jedes Datenpaket einen anderen Signalleistungspegel
aufweisen kann. Damit die OSU 102 die verschiedenen Datenpakete
präzise
zum Backbonenetz lenken kann, ist die OSU 102 mit einer
speziellen Art von Empfänger
konfiguriert, der als Burst-Mode-Empfänger (BMR)
bezeichnet wird. Eine der Charakteristiken eines BMR besteht darin,
daß er, um
die verschiedenen Signalleistungspegel der verschiedenen Datenpakete
zu verarbeiten, seinen Auslösepegel
(d.h. den Schwellwert zum Unterscheiden zwischen Einsen und Nullen
in einem empfangenen optischen Signal) am Anfang jedes anderen Datenpakets
in einem optischen TDMA-Signal zurücksetzen kann.
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Die 2A–D zeigen Zeitlinien, aus denen die Fähigkeit
eines BMR hervorgeht, seinen Auslösepegel am Anfang jedes Datenpakets
(d.h. Burst) einstellen zu können.
Insbesondere zeigt 2A eine
Zeitlinie, die einem optischen TDMA-Signal entspricht, das einen
Burst von einem ONT w, gefolgt von einem Burst von einem anderen
ONT x, gefolgt von einem Burst von noch einem weiteren ONT y, gefolgt
von einem Burst von noch einem weiteren ONT z umfaßt, wobei
jeder andere Burst von jedem anderen ONT mit einem anderen Signalleistungspegel
am BMR ankommt.
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2B zeigt
Fall (a), wo ein festgelegter hoher Auslösepegel, wie in 2A gezeigt, dazu verwendet wird,
jedes empfangene Datenpaket zu verarbeiten. In diesem Fall wird
nur das Datenpaket vom ONT y präzise
decodiert. Die Datenpakete von den anderen ONTs gehen verloren,
da der hohe Auslösepegel
alle diese Daten als Nullen fehlinterpretiert hat. Analog zeigt 2C den Fall (b), wo ein
fester mittlerer Auslösepegel, wie
in 2A gezeigt, dazu
verwendet wird, jedes empfangene Datenpaket zu verarbeiten. In diesem
Fall werden nur die Datenpakete vom ONT y und ONT z präzise dekodiert.
Man beachte, daß der
Fall, bei dem ein fester niedriger Auslösepegel (in 2 nicht gezeigt) verwendet wird, dazu
führen
kann, daß die
Nullen für Datenpakete
mit einem hohen Signalleistungspegel als Einsen fehlinterpretiert
werden. 2D zeigt Fall
(c), bei dem der BMR einen variablen Auslösepegel verwendet, wie in 2A gezeigt, um jedes Datenpaket
zu verarbeiten. In diesem Fall wird der Auslösepegel am Start jedes Burst
von Daten (d.h. jedes Datenpaket) dynamisch nachgeregelt, um jedes
Datenpaket von jedem anderen ONT präzise zu decodieren.
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Wie bei allen Telekommunikationssystemen
ist es zur Sicherstellung der Überlebensfähigkeit
und zum Wiederherstellen von Dienstleistungen nach dem Auftreten
verschiedener, die Dienstleistungen beeinflussender Defekte, wünschenswert,
Netze, wie etwa das passive optische Netz 100 von 1, mit Fehlererfassungs- und
Schutzumschaltungsfähigkeiten
zu konfigurieren, wie dies beispielsweise aus „Redundancy and Protection
switching in APON systems" Proceedings
of the European Conference on Networks and Optical Communications
1999 De Groote J.L. et al., bekannt ist. Um über einen großen Bereich
von Dienstleistungen hinweg hohe Zuverlässigkeit sicherzustellen, sollte
das Netz die Dienstleistungen sehr schnell wieder herstellen können, üblicherweise
in der Größenordnung
von 60–200
ms. Die Schutzumschaltungsfunktionalität sollte eine schnelle Wiederherstellung
der Dienstleistungen sicherstellen. Außerdem sollte sie die automatische
Erfassung von Fehlern unterstützen,
wobei sie generisch von „Gesundheitsüberprüfungsfunktionen" und anderen geeigneten
Protokollen unterstützt
wird.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Techniken zum Bereitstellen einer schnellen und zuverlässigen Schutzumschaltung
in passiven optischen Netzen, wie etwa dem Netz 100 von 1, mit Arbeits- und Schutzschaltungen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Algorithmus,
bei dem eine Schutzleitungsabschluß-(LT)-Einheit in einem ONT
Abwärtszellen
uberwacht, um Zeitsteuerinformationen zu erzeugen, die dann aufwärts zur
arbeitenden OSU übertragen
werden, wo Offsets erzeugt werden, die die Differenzen zwischen
der Arbeits- und der Schutzschaltung darstellen. Diese Zeitsteueroffsets
werden dann von einer Schutz-OSU angewendet, falls es bei Kommunikationen
zwischen der Schutz-OSU und den ONTs des optischen Netzes zu einer
Schutzumschaltung von der Arbeitsschaltung zur Schutzschaltung kommt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht
eine schnelle Schutzumschaltung indem sie die Notwendigkeit, daß die Schutz-OSU
eine Entfernungsmessung an den ONTs nach einer Schutzumschaltung
vornimmt, beschleunigt oder sogar eliminiert.
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Bei einer Ausführungsform ist die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zum Ermöglichen
einer schnellen Schutzumschaltung von der Arbeitsschaltung zu der
Schutzschaltung in einem optischen Netz, das einen optischen Splitter
umfaßt,
der mit (1) einer arbeitenden optischen Teilnehmereinheit (OSU)
einer Arbeitsschaltung, (2) einer Schutz-OSU einer Schutzschaltung
und (3) einem oder mehreren optischen Netzanschlüssen (ONTs) verbunden ist,
wobei mindestens ein ONT (i) eine Arbeitsleitungsabschlußeinheit
(LT) der Arbeitsschaltung, die über
eine arbeitende optische Faser mit dem optischen Splitter verbunden
ist, und (ii) eine Schutz-LT-Einheit der Schutzschaltung, die über eine
optische Schutzfaser mit dem optischen Splitter verbunden ist, umfaßt, mit
den folgenden Schritten: (a) Synchronisieren der Arbeits- und Schutz-LT-Einheiten des mindestens
einen ONT; (b) Messen von Ankunftszeiten entsprechender Abwärtszellen
sowohl an den Arbeits- als auch an den Schutz-LT-Einheiten des mindestens
einen ONT; (c) Übertragen
von die Ankunftszeiten betreffenden Informationen von dem mindestens
einen ONT zur Schutz-OSU; und (d) Erzeugen mindestens eines Ausbreitungsverzögerungswerts
auf der Basis der übertragenen
Informationen zur Verwendung durch die Schutz-OSU zur Kommunikation
mit dem mindestens einen ONT, falls bei Erfassung eines Ausfalls
in der Arbeitsschaltung eine Schutzumschaltung implementiert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung ergeben sich eingehender aus der folgenden
ausführlichen
Beschreibung, den beigefügten
Ansprüchen
und den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Teils eines passiven optischen Netzes;
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2A–D Zeitlinien, aus denen die Fähigkeit
eines Burst-Mode-Empfängers
hervorgeht, seinen Auslösepegel
am Beginn jedes Datenpakets nachzustellen;
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3A–H Zeitsteuerdiagramme, die die Beziehung
zwischen den Werten Teq, Tid und Td veranschaulichen und auch eine
einfache Erläuterung
des Entfernungsmessungsprozesses liefern, die in ATM-PON-Systemen
durchgeführt
werden, die der ITU-T-Empfehlung G.983.1 entsprechen;
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4 und 5 Schutztopologien entsprechend
den Optionen B bzw. D aus dem Anhang D der ITU-T-Empfehlung G.983.1;
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6 ein
Zustandsdiagramm einer Zellenschreibprozedur gemäß bestimmten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung;
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7A–E ein einfaches Beispiel der Zellenschreibprozedur,
die einem Zustandsübergang
vom HUNT-Zustand zum PRESYNC-Zustand von 6 entspricht;
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8A–B Zeitlinien, die mögliche Ergebnisse darstellen,
wenn während
der Zellenschreibprozedur von 6 ein
zu kleines Fenster verwendet wird;
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9A–C Zeitlinien, die mögliche Ergebnisse darstellen,
wenn während
der Zellenschreibprozedur von 6 ein
zu großes
Fenster verwendet wird;
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10A–E Darstellungen von Zeitlinien, die mit
dem Anschauen durch die Schutz-OSU an PLOAM-Zellen verbunden sind;
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11 ein
Blockschaltbild einer 1 : N-Schutzumschaltungsarchitektur, wobei
N = 3;
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12 ein
Blockschaltbild einer 1 : N-Schutzumschaltungsarchitektur, bei der
eine einzige Schutzschaltung verwendet wird, um drei verschiedene
passive optische Netze zu schützen;
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13 eine
Darstellung der Schutzarchitektur von 5,
die die Kennzeichnung der Differenzen bei der Ausbreitungsverzögerung zwischen
dem optischen Splitter und der geschützten OSU anzeigt; und
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14 eine
Darstellung der Schutzarchitektur von 5,
die die Kennzeichnung der Differenzen bei der Ausbreitungsverzögerung zwischen
dem optischen Splitter und einem geschützten ONT anzeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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ITU-T-Empfehlung G.983.1
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Die ITU-T-Empfehlung G.983.1 definiert
einen neuen Standard für
passive optische Netze (PONs), bei dem für alle Datenübertragungen
ATM-(Asynchronous Transfer Mode)-Zellen fester Größe verwendet
werden. Entsprechend der Empfehlung G.983.1 ist der Aufwärtskanal
ein TDMA-Kanal, der in Blöcke
unterteilt ist, wobei jeder Block 53 Zeitschlitze aufweist. Jeder
Zeitschlitz kann eine von einem bestimmten ONT erzeugte 56-Byte-Aufwärtszelle
enthalten, wobei jede 56-Byte-Aufwärtszelle
einen 3-Byte-Kopfteil umfaßt,
auf den eine 53-Byte-Zelle folgt, bei der es sich um eine PLOAM
(Physical Layer Operations Administration and Maintenance)-Zelle
oder eine konventionelle ATM-Zelle mit Benutzerdaten handeln kann.
PLOAM-Zellen sind spezielle Steuerzellen, die von der optischen
Teilnehmereinheit (OSU) und den optischen Netzanschlüssen (ONTs) dazu
verwendet werden, miteinander zu kommunizieren.
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Gemäß der Empfehlung G.983.1 besteht
der Abwärtskanal
aus einem kontinuierlichen Strom von Zellen, wobei der Strom zu
allen ONTs übertragen
(d.h. ausgestrahlt) wird. Der Abwärtszellenstrom wird in Blöcke unterteilt,
wobei jeder Block 56 Zellen und jede Zelle 53 Byte aufweist. Am
Anfang und in der Mitte jedes Blocks wird eine spezielle PLOAM-Zelle
eingefügt.
Folglich besteht jeder Block im Abwärtszellenstrom aus einer ersten
53-Byte-PLOAM-Zelle,
gefolgt von 27 konventionellen 53-Byte-ATM-Zellen, die Benutzerdaten enthalten, gefolgt
von einer zweiten 53-Byte-PLOAM-Zelle, gefolgt von weiteren 27 konventionellen
53-Byte-ATM-Zellen, die weitere Benutzerdaten enthalten.
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Die erste PLOAM-Zelle enthält 27 Bewilligungsfelder
und ein 12-Byte-Nachrichtenfeld, während die zweite PLOAM-Zelle 26 Bewilligungsfelder
und ein 12-Byte-Nachrichtenfeld
enthält.
Mit den Bewilligungen wird die Aufwärtsdatenübertragung gesteuert. Insbesondere
kann mit jedem der 53 verschiedenen Bewilligungsfelder ein bestimmter
ONT identifiziert werden, der die Erlaubnis besitzt, ein Datenpaket
im entsprechenden Zeitschlitz im Aufwärtskanal während des aktuellen Aufwärtsblocks
zu übertragen.
Es besteht eine Eins-zu-Eins-Entsprechung
zwischen den 53 Bewilligungsfeldern in der ersten und zweiten PLOAM-Zelle
eines Abwärtsblocks
und den 53 Zeitschlitzen in einem Aufwärtsblock. Die Empfehlung G.983.1
definiert verschiedene Bewilligungs arten, einschließlich der
Bewilligungen DATA, UNASSIGNED und PLOAM, die in den folgenden Absätzen erläutert werden.
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Während
des Prozesses der Entfernungsmessung werden jedem ONT zwei einzigartige
Bewilligungen zugeordnet: eine für
Benutzerdatenzellen und eine für
PLOAM-Zellen. Immer dann, wenn ein ONT einen seiner zugeordneten
Bewilligungswerte in einem bestimmten Bewilligungsfeld einer PLOAM-Zelle
sieht, überträgt er eine
entsprechende Aufwärtszelle
(d.h. entweder eine Aufwärtsbenutzerdatenzelle
oder eine Aufwärts-PLOAM-Zelle) für den entsprechenden
Zeitschlitz des Aufwärtskanals.
Wenn der Wert in einem Bewilligungsfeld dem PLOAM-Bewilligungswert
für einen
ONT entspricht, dann überträgt der ONT
eine Aufwärts-PLOAM-Zelle.
Wenn der Wert in einem Bewilligungsfeld dem DATA-Bewilligungswert für einen ONT entspricht, dann überträgt der ONT
entweder eine Benutzerdatenzelle (falls der ONT Daten zur Übertragung
hat) oder eine Leerzelle (falls der ONT keine Daten zur Übertragung
hat). Falls keiner der Werte in den Bewilligungsfeldern in der ersten
und zweiten PLOAM-Zelle eines Abwärtsblocks einer der zugeordneten
Bewilligungen für
einen ONT entspricht, dann überträgt der ONT
während
des entsprechenden Aufwärtsblocks überhaupt
nicht. Spezielle UNASSIGNED-Bewilligungswerte sind reserviert, um
anzuzeigen, daß der
entsprechende Zeitschlitz im Aufwärtskanal nicht zugeordnet ist,
wobei dann keiner der ONTs in diesem Zeitschlitz eine Aufwärtszelle überträgt.
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Entfernungsmessung
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Bei der oben beschriebenen TDMA-Verarbeitung
müssen
alle ONTs sich auf Zeitschlitzgrenzen einigen. Ansonsten können die
an der OSU ankommenden Aufwärtszellen
möglicherweise
aufgrund der Differenzen bei den Faserlängen, die jeden ONT und den
Splitter verbinden, überlappen,
wobei dann die entsprechenden Zellendaten verloren gehen. Wie weiter
oben beschrieben, ist die Entfernungsmessung der Prozeß, der sicherstellt,
daß die
Aufwärtszellen
nicht überlappen
(d.h. einander stören,
wenn sie am Splitter passiv verknüpft werden).
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Bei der Entfernungsmessungprozedur
strahlt zum Konfigurieren der ONTs zur Aufwärtsübertragung die OSU zunächst zu
allen ONTs drei Aufwärtskopfteilnachrichten
aus, die das Muster für
den in jeder 56-Byte-Aufwärtszelle
verwendeten 3-Byte-Kopfteil definieren. Die Inhalte dieses 3-Byte-Kopfteils
werden unten näher
beschrieben. Als zweites sendet die OSU eine SERIAL_NUMBER_MASK-Nachricht,
damit der ONT mit der entsprechenden Seriennummer auf Entfernungsmessungsbewilligungen
reagieren kann. Auf diese Weise wird garantiert, daß es nicht
mehr als einen ONT geben kann, der auf Entfernungsmessungsbewilligungen
reagieren kann, wodurch Kollisionen bei der Entfernungsmessungsantwort
verhindert werden. Je nachdem, wie die Seriennummer des ONT erfaßt wird,
stehen in der Empfehlung G.983.1 zwei verschiedene Entfernungsmessungsmethoden
zur Verfügung,
die als Methode-A und Methode-B bezeichnet sind. Bei Methode-A wird
die Seriennummer (z.B. manuell) durch die Operation Systems am OLT
registriert, während
Methode-B auf einen automatischen Erfassungsmechanismus der Seriennummer
auf der Basis eines binären
Baumsuchalgorithmus zurückgreift.
Drittens überträgt die OSU
drei Assign_PON_ID-Nachrichten abwärts, die eine PON_ID (eine
logische Adresse) mit der Seriennummer des ONT verknüpfen. Viertens überträgt die OSU
drei Grant_allocation-Nachrichten abwärts, die die PLOAM- und DATA-Bewilligungswerte
dem ONT zuordnen. Bis dahin wiesen alle Abwärts-PLOAM-Zellen nur nicht
zugeordnete Bewilligungen auf. Folglich würde es keine Aufwärtsübertragung
gegeben haben. An dieser Stelle jedoch enthalten die Abwärts-PLOAM-Zellen
entweder Entfernungsmessungsbewilligungen oder PLOAM-Bewilligungen
für die
ONTs, was bewirkt, daß sie
Aufwärtszellen übertragen.
An dieser Stelle kann die messung der tatsächlichen Laufzeit folgendermaßen erfolgen.
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Zuerst mißt die OSU die Umlaufverzögerungszeit
Td zwischen der OSU und einem ONT. Zweitens berechnet die OSU den
Wert einer zusätzlichen
Verzögerung
Teq = Tid-Td, wobei
Tid die übliche
logische Verzögerung
ist,. auf die alle ONTs eingestellt werden sollen. Drittens informiert
die OSU den ONT über
die berechnete zusätzliche
Verzögerung
Teq, die der ONT dann als ein festes Offset zu seiner Übertragungszeit
addiert.
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Nachdem dies für alle ONTs erfolgt ist, sagt
man, daß die
Entfernung aller ONTs gemessen worden ist. Ab diesem Punkt kommen
alle von den verschiedenen ONTs bei verschiedenen Zeitschlitzen übertragenen Aufwärtszellen
ohne Überlappung
in verschiedenen 56-Byte-Zeitschlitzen an der OSU an.
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Die Entfernungsmessung ermöglicht außerdem die
korrekte Plazierung der Rücksetzimpulse
für den Burst-Mode-Empfänger in
der OSU. Wie oben erläutert,
ist die Empfangsleistung der optischen Signale bei der OSU für jeden
ONT verschieden. Folglich wird ein Rücksetzimpuls am Beginn jeder
Aufwärtszelle
an den BMR angelegt, um zu bewirken, daß der BMR seinen Auslösepegel
dynamisch nachstellt. Dieser Rücksetzimpuls sollte
in einem Schutzband plaziert sein, das zu Beginn des 3-Byte-Kopfteils auftritt,
das zu Beginn jeder 56-Byte-Aufwärtszelle übertragen
wird. Die Entfernungsmessung kann als ein Prozeß angesehen werden, bei dem
sichergestellt wird, daß die
Ankunftszeiten der Aufwärtszellen
derart sind, daß damit
sichergestellt wird, daß ein
BMR-Rücksetzimpuls
mit dem Schutzband im 3-Byte-Kopfteil jeder Aufwärtszelle zusammenfällt.
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Die 3A–H zeigen Zeitsteuerdiagramme, die die Beziehung
zwischen den Werten von Teq, Tid und Td veranschaulichen und auch
eine einfache Erläuterung
des Entfernungsmessungsprozesses liefern, der in ATM-PON-Systemen vorgenommen
wird, die der Empfehlung G.983.1 entsprechen.
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Insbesondere zeigt 3A den Ort der Grenzen für aufeinanderfolgende
Abwärtsblöcke. 3B zeigt eine Abwärts-Ranging-PLOAM-Zelle
für den
Fall, daß sich
die Entfernungsmessungsbewilligung im ersten Bewilligungsfeld in
der ersten PLOAM-Zelle des Abwärtsblocks
befindet.
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3C zeigt
eine Aufwärts-Ranging-Reply-PLOAM-Zelle
(d.h. eine weitere spezielle Art von PLOAM-Zelle) die vom entsprechenden
ONT für
den hypothetischen Fall, bei dem die Umlaufverzögerungszeit Td Null ist, als
Reaktion auf die empfangene Abwärts-Ranging-PLOAM-Zelle
erzeugt würde.
Die in 3C gezeigte Dauer
Tmin entspricht der Gesamtverarbeitungs- und warteschlangenzeit,
die der ONT benötigt,
um eine empfangene Abwärts-Ranging-PLOAM-Zelle
zu verarbeiten und eine entsprechende Ranging-Reply-PLOAM-Zelle
zur Übertragung
zurück
zur OSU zu erzeugen, wobei eine etwaige tatsächliche Abwärts- oder Aufwärtsübertragungszeit
nicht berücksichtigt
ist.
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3D zeigt
eine Aufwärts-Ranging-Reply-PLOAM-Zelle,
die vom ONT für
die realistische Situation erzeugt wird, bei der die Umlaufübertragungszeit
Td größer als
Null ist. Die OSU mißt
die Gesamtumlaufdauer zwischen dem Übertragen der Abwärts-Ranging-PLOAM-Zelle
und dem Empfangen der Aufwärts-Ranging-Reply-PLOAM-Zelle
und leitet die Umlaufzeit Td für
den ONT dadurch ab, indem sie die Gesamtumlaufdauer mit dem a priori
Wert für
Tmin vergleicht. Die OSU errechnet und überträgt dann die zusätzliche
Verzögerung
Teq für
den jeweiligen ONT in einer RANGING_TIME-Nachricht. Nachdem diese
Prozedur für
jeden ONT ausgeführt
worden ist, wird gesagt, daß die
Entfernung der ONTs gemessen worden ist.
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3E zeigt
die Zeitsteuerung einer von dem ONT erzeugten Aufwärtszelle
nach der Beendigung der Entfernungsmessung. Wie in 3E gezeigt, wird nach der Entfernungsmessung
des ONT die zusätzliche Verzögerung Teq
von dem ONT als ein fester Offset zu seinem Zeitpunkt des Übertragens
der Aufwärtszelle addiert
um sicherzustellen, daß die Übertragung
der Aufwärtszelle
nach der gewöhnlichen
logischen Verzögerung
Tid stattfindet.
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Die 3F–H zeigen typische Operationen nach der
Messung der Entfernungen der ONTs. Insbesondere zeigt 3F eine Abwärts-PLOAM-Zelle
mit Bewilligungen für
bestimmte ONTs für
den ersten, zweiten und dritten Zeitschlitz, und 3G zeigt die drei Aufwärtszellen,
die als Reaktion auf die PLOAM-Zelle von 3F von den jeweiligen ONTs erzeugt werden.
Man beachte, daß ungeachtet
davon, welcher Satz von ONTs diese drei Zellen erzeugt, sie relativ
zur gleichen logischen Gesamtverzögerung (d.h. Tid + Tmin) ordnungsgemäß zeitlich
gesteuert werden.
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3H zeigt
eine erweiterte Ansicht der drei Aufwärtszellen von 3G, wobei jede Aufwärtszelle aus einem 3-Byte-Kopfteil
(OH) gefolgt von einer konventionellen 53-Byte-ATM-Zelle besteht. 3H zeigt außerdem,
wie ein BMR-Rücksetzimpuls
zeitlichtgesteuert wird, damit er innerhalb des Kopfteils jeder
Aufwärtszelle
auftritt.
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Schutztopologien
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Die Empfehlung G.983.1 definiert
bestimmte spezifische Schutztopologien. Zwei dieser Topologien – die Optionen
B und D aus Anhang D der Empfehlung G.983.1 – sind in den 4 und 5 gezeigt.
Bei Option B ist nur der Weg zwischen der OSU und dem Splitter geschützt. Bei
Option D ist der Gesamtweg zwischen der OSU und mindestens einem
der ONTs geschützt.
Somit sind bei Option D der Weg zwischen der OSU und dem Splitter,
der Splitter selbst und außerdem
die Wege zwischen dem Splitter und einem oder mehreren der ONTs
geschützt.
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Insbesondere zeigt 4 ein passives optisches Netz 400,
das einen optischen Leitungsabschluß (OLT) 402 mit zwei
OSUs 404 und 406 umfaßt, wobei jede OSU durch eine
andere optische Faser 410 bzw. 412 mit dem Splitter 408 verbunden
ist, wobei die Fasern 410 und 412 zur Verbesserung
der Überlebensfähigkeit
des Netzes physisch voneinander getrennt sein könnten. Der Splitter 408 ist
außerdem
durch N ungeschützte
optische Fasern 416 mit N ONTs 414 verbunden.
Bei dieser Schutztopologie wird der Spliter 408 unter Verwendung
eines einzelnen passiven optischen N : 2 Splitters implementiert,
der die von den N ONTs 414 über die N optischen Fasern 416 empfangenen
N verschiedenen Aufwärtssignale
passiv zu zwei identischen Kopien eines Aufwärts-TDMA-Signals verknüpft, das über die
optischen Fasern 410 bzw. 412 parallel zu den OSUs 404 und 406 übertragen
wird. Außerdem
verknüpft
der Splitter 408 passiv die von den beiden OSUs 404 und 406 über die
optischen Fasern 410 bzw. 412 empfangenen optischen
Signale und strahlt N identische Kopien des resultierenden verknüpften Abwärtszellenstroms
zu den N ONTs 414 über
die N optischen Fasern 416 aus.
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Im Betrieb ist eine der beiden OSUs
als die Arbeits-OSU ausgewählt
(z.B. WarmOSU 404 in 4), während die
andere OSU als die Schutz-OSU (z.B. ProtectOSU 406) bezeichnet
ist. Bei der in 4 gezeigten Situation
ist die optische Faser 410 die Arbeitsfaser und die optische
Faser 412 ist die Schutzfaser. Der OLT 402 weist
eine (in 4 nicht gezeigte)
Steuerung auf, die unter anderem (1) die Netzleistung überwacht,
um System- und Komponentengesundheitsprüfungen durchzu führen und
zu erfassen, wann ein Fehler auftritt, und (2) die Auswahl der Arbeits-
und Schutz-OSUs steuert, um gegebenenfalls ein Schutzumschalten
zu implementieren. Bei normalen Betriebszuständen werden sowohl die Arbeits-OSU
als auch die Schutz-OSU eingeschaltet, wobei beide OSUs ihre jeweiligen
Kopien des Aufwärts-TDMA-Signals empfangen,
aber nur die Arbeits-OSU optische Signale aktiv abwärts überträgt. Der
Splitter 408 empfängt
zu jedem Zeitpunkt als solcher aktive optische Signale nur von einer
der OSUs (d.h. der Arbeits-OSU). Auf diese Weise kann der Splitter 408 als
ein passives Bauelement sowohl für
die Aufwärts-
als auch Abwärtssignalverarbeitung
implementiert werden.
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Analog zu 4 zeigt 5 ein
passives optisches Netz 500, das einen OLT 502 mit
zwei OSUs 504 und 506 aufweist, die über verschiedene
(möglicherweise
physisch getrennte) optische Fasern 510 bzw. 512 mit
einem Splitter 508 verbunden sind. Wie der Splitter 408 in 4 ist auch der Splitter 508 mit
N ONTs verbunden, doch weisen im Netz 500 einige der ONTs
(z.B. ONT 520) zwei Leitungsabschlußeinheiten (LT-Einheiten) (z.B. 522 und 524)
auf, die durch verschiedene (möglicherweise
physisch getrennte) optische Fasern (z.B. 526 bzw. 528)
mit dem Splitter 508 verbunden sind, während andere ONTs (z.B. 514)
eine einzelne LT-Einheit (z.B. 518) aufweisen, die durch
eine einzelne ungeschützte
optische Faser (z.B. 516) mit dem Splitter 508 verbunden
ist.
-
Bei dieser Schutztopologie wird der
Splitter 508 unter Verwendung eines passiven optischen
2N : 2-Splitters implementiert, der zwei passive optische N : 2
Splitter umfaßt,
die mit zwei passiven optischen 2 : 1 Splittern konfiguriert sind,
wobei der 2N : 2 Splitter 508 die von den N ONTs über die
bis zu 2N optischen Fasern empfangenen bis zu 2N verschiedenen Aufwärtssignale
passiv zu zwei identischen Kopien eines Aufwärts-TDMA-Signals verknüpft, die über die optischen Fasern 510 bzw. 512 parallel
zu den OSUs 504 und 506 übertragen werden. Außerdem verknüpft der
Splitter 508 passiv die über die optischen Fasern 510 bzw. 512 von
den beiden OSUs 504 und 506 empfangenen optischen
Signale und sendet den verknüpften
Abwärtszellenstrom über die
bis zu 2N optischen Fasern zu den N ONTs aus.
-
Analog zum PON 400 von 4 wird, wenn sich das PON 500 in
Betrieb befindet, eine der beiden OSUs als die Arbeits-OSU ausgewählt (z.B.
WarmOSU 504), während
die andere OSU als die Schutz OSU bezeichnet ist (z.B. ProtectOSU 506).
In der in 5 gezeigten
Situation ist die optische Faser 510 die Arbeitsfaser und
die optische Faser 512 die Schutzfaser. Wie beim OLT 402 weist
der OLT 502 eine (in 5 nicht gezeigte)
Steuerung auf, die unter anderem (1) die Netzleistung überwacht,
um System- und Komponentengesundheitsüberprüfungen vorzunehmen und zu erfassen,
wenn ein Fehler auftritt, und (2) die Auswahl der Arbeits- und Schutz-OSUs steuert, um
gegebenenfalls einen Schutzumschalten zu implementieren.
-
Wie bei Netz 400 von 4 werden während normalen
Betriebszuständen
des Netzes 500 sowohl die Arbeits-OSU als auch die Schutz-OSU
eingeschaltet, wobei beide OSUs ihre jeweiligen Kopien des Aufwärts-TDMA-Signals
empfangen, aber nur die Arbeits-OSU optische Signale aktiv abwärts überträgt. Der
Splitter 508 empfängt
zu jedem Zeitpunkt als solcher aktive optische Signale von nur einer
der OSUs (d.h. der Arbeits-OSU). Auf diese Weise kann der Splitter 508 als
ein passives Bauelement sowohl für
die Aufwärts-
als auch die Abwärtssignalverarbeitung
implementiert werden.
-
Außerdem wird auf analoge Weise
innerhalb jedes geschützten
ONT (z.B. 520) eine der beiden LT-Einheiten als die Arbeits-LT-Einheit
ausgewählt
(z.B. PON LT(1) 522 in 5),
während
die andere LT-Einheit als die Schutz-LT-Einheit bezeichnet wird
(z.B. PON LT (0)
524). Bei der in 5 gezeigten Situation ist die optische
Faser 526 die Arbeitsfaser und die optische Faser 528 ist
die Schutzfaser. Wie bei dem OLT 502 weist jeder geschützte ONT 520 eine
(in 5 nicht gezeigte)
Steuerung auf, die unter anderem und je nach der Implementierung
(1) die Netzleistung überwachen
kann, um LT-Einheiten-Gesundheitsprüfungen vorzunehmen und zu erfassen,
wann ein Fehler auftritt, und (2) die Auswahl der Arbeits- und Schutz-LT-Einheiten steuern
kann, um gegebenenfalls ein Schutzumschalten zu implementieren.
Bei normalen Betriebssituationen werden sowohl die Arbeits-LT-Einheit
als auch die Schutz-LT-Einheit
eingeschaltet, wobei beide OSUs ihre jeweiligen Kopien des Abwärtszellenstroms
empfangen, aber nur die Arbeits-LT-Einheit aufwärts überträgt. Als solches wird nur eines
der beiden, vom Splitter 508 von jeder geschützten ONT
empfangenen optischen Aufwärtssignale
irgendwelche Aufwärtszellen
enthalten (d.h. solche, die von der Arbeits-LT-Einheit erzeugt werden);
das andere optische Aufwärtssignal
wird ausgeschaltet sein (d.h. entsprechend der Schutz-LT-Einheit).
-
Für
jedes ungeschützte
ONT (z.B. 514) ist die entsprechende LT-Einheit 518 natürlich immer
eingeschaltet und in der Lage, über
ihre entsprechende ungeschützte
optische Faser 516, die willkürlich auf einen der beiden
optischen N : 2-Splitter im Splitter 508 konfiguriert sein
kann, Aufwärtszellen
zum Splitter 508 zu übertragen.
-
Online-Gesundheitsüberprüfungsalgorithmus
für die
Schutz-OSU
-
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wird die Funktionalität
der Schutzschaltung, die den Schutz-BMR in der Schutz-OSU sowie die optische
Faser zwischen dem Splitter und der Schutz-OSU enthält, bei
normalem Betrieb durch Implementieren eines Online-Gesundheitsüberprüfungsalgorithmus
ständig überprüft, um sicher zustellen,
daß die
Schutzschaltung genau dann arbeitet, wenn sie im Fall eines Ausfallens
des Arbeitskreises benötigt
wird. Der Online-Gesundheitsüberprüfungsalgorithmus
für die
Schutz-OSU basiert auf (1) einem Lichtleistungsmeßgerät mit einem
Splitter zum Erfassen einer Faserunterbrechung und (2) einer Zellenschreibprozedur
zum Erfassen eines BMR-Ausfalls. Der Online-Gesundheitsüberprüfungsalgorithmus
kann als solcher einen Ausfall der Schutz-OSU erfassen und die ausgefallene
Komponente (z.B. den BMR oder die Faser) identifizieren. Der Online-Gesundheitsüberprüfungsalgorithmus
setzt die folgenden Bedingungen voraus:
- – Die Arbeits-OSU
arbeitet normal, wobei die Entfernung aller ONTs gemessen worden
ist, wobei die Arbeits-OSU Bewilligungen abwärts sendet und entsprechende
Zellen aufwärts
empfängt,
und
- – die
Schutz-OSU empfängt
Aufwärtssignale
von den ONTs über
den passiven optischen Splitter.
-
Erfassen einer
Schutzfaserunterbrechung
-
Zur Erfassung einer unterbrochenen
Faser zu der Schutz-OSU
wird ein Splitter unmittelbar vor dem BMR in der Schutz-OSU angeordnet,
wobei eine Kopie des empfangenen Aufwärtssignals dem BMR und die andere
Kopie einem Lichtleistungsmeßgerät zugeführt wird,
das die Lichtleistungen auf der Faser mißt, um zu bestimmen, ob die
Faser unterbrochen ist oder nicht. Beispielsweise kann die Leistung
in optischen Signalen auf Bursts von 448 Bit (d.h. 56 Byte) hin
gemessen werden. Falls eine Faser unterbrochen wird, sollte das
Leistungsmeßgerät dann nicht
viel Lichtleistung empfangen (wobei vorausgesetzt ist, daß keine
andere Lichtquelle Streulicht in das unterbrochene Ende der Faser
einkoppelt).
-
Erfassen eines
ausgefallenen Schutz-BMR
-
Damit ein BMR ordnungsgemäß arbeitet,
ist es wichtig, daß der
BMR während
des Schutzbandes zurückgesetzt
wird, so daß der
BMR seinen Auslösepegel
unter Verwendung des entsprechenden Bitmusters, das im 3-Byte-Kopfteil auf
das Schutzband folgt, präzise
nachstellen kann. Beispielsweise kann durch eine ordnungsgemäße Entfernungsmessung
von ONTs für
die Arbeits-OSU die OSU-Steuerung Rücksetzimpulse so an den BMR
anlegen, daß sie
mit dem Schutzband jeder 56-Byte-Aufwärtszelle
zusammenfallen. Da jedoch die optische Faser zwischen der Arbeits-OSU
und dem Splitter physisch von der optischen Faser zwischen der Schutz-OSU und dem Splitter
getrennt sein kann, gibt es keine Garantie dafür, daß die Werte für die zusätzlichen
Verzögerungen
zu der Teq, die zur Entfernungsmessung der ONTs für die Arbeits-OSU
verwendet werden, gleich den Werten für die Entfernungsmessung der
ONTs für
die Schutz-OSU sein werden.
-
Da die Entfernung der ONTs nicht
notwendigerweise im Hinblick auf die Schutz-OSU gemessen sein wird,
reichen die Überwachung
der Datenausgabe von dem BMR in der Schutz-OSU und der Suche nach
Aktivität
nicht aus, um einen BMR-Ausfall zu erfassen, da Systemrauschen oder
ein falsch funktionierender BMR einen Zufallsbitstrom erzeugen können, der
wie der eines funktionierenden Schutz-BMR aussehen kann, der reale
Daten von ONTs empfängt,
deren Entfernung nicht gemessen worden ist. Je nach der Anfangseinstellung
des Auslösepegels
des Schutz-BMR kann sogar ein normal funktionierender BMR der reale
Daten von ONTs empfängt,
deren Entfernung nicht gemessen worden ist, lange Ketten von Nullen
und Einsen empfangen, da der BMR-Auslösepegel am Anfang jeder Aufwärtszelle
nicht ordnungsgemäß nachgestellt
worden sein wird.
-
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wird eine Zellenschreibprozedur ausgeführt, um den Beginn von Aufwärtszellen
in dem am BMR der Schutz-OSU empfangenen optischen Signal zu finden. Wie
oben beschrieben, bestehen von den ONTs übertragene Aufwärtsbenutzerdatenzellen
aus einem 3-Byte-Kopfteil, gefolgt von einer konventionellen 53-Byte-ATM-Zelle.
Die 3 Byte des Kopfteils sind weiterhin in ein Schutzband unterteilt,
gefolgt von einem Bitmuster für
die BMR-Auslösepegelnachstellung,
gefolgt von einem Bitmuster für
die Synchronisierung.
-
Obwohl die Entfernungsmessungsprozedur
einen Wert für
die zusätzliche
Verzögerung
Teq zwischen jedem ONT und der Arbeits-OSU bestimmt, kann es immer
noch zu einer gewissen Ungenauigkeit bei der relativen zeitlichen
Abfolge der verschiedenen Aufwärtszellen
kommen, wenn sie an der OSU ankommen. Aus diesem Grund wird am Anfang
des 3-Byte-Kopfteils ein Schutzband (das z.B. nur aus Nullen besteht)
angeordnet. Die genauen Anzahlen der Bit im 3-Byte-Kopfteil, die
dem Schutzband und den beiden Bitmustern zugeordnet sind, hängen von
der Genauigkeit der Entfernungsmessungsprozedur und den jeweiligen
Charakteristika des BMR ab, doch wird ein typisches Schutzband etwa
10 Bit lang sein.
-
Auf den 3-Byte-Kopfteil in jeder
56-Byte-Aufwärtsbenutzerdatenzelle
(d.h. Nicht-PLOAM-Zellen) folgt eine 53-Byte-ATM-Zelle, die aus
einem 5-Byte-ATM-Zellkopf besteht, gefolgt von 48 Byte an Benutzerdaten. Das
fünfte
Byte des 5-Byte-ATM-Zellkopfs ist ein Zellkopffehlerkorrekturbyte
(HEC-Byte = Header error correction), das den ersten vier Byte im
ATM-Zellkopf entspricht. Die Zellenschreibprozedur nutzt die Existenz
dieser HEC-Byte in den ATM-Zellen aus, um in dem Aufwärts-TDMA-Signal,
das am BMR der Schutz-OSU, deren Entfernung nicht gemessen worden
ist, empfangen wird, die Aufwärtszellgrenzen
zu finden.
-
6 zeigt
ein Zustandsdiagramm der Zellenschreibprozedur gemäß bestimmten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Das Zustandsdiagramm von 6 weist vier unterschiedliche
Zustände
auf: HUNT 602, PRESYNC 602, SYNC 606,
und FAILURE 608.
-
In dem HUNT-Zustand wird der Zellenschreibprozeß ausgeführt, indem
die Position des Rücksetzimpulses
bitweise zum BMR der Schutz-OSU verschoben wird, um das HEC-Byte
einer Aufwärtszelle
zu finden. Falls der BMR mit realen empfangenen Daten ordnungsgemäß arbeitet,
wird schließlich
durch bitweises Verschieben der Position des BMR-Rücksetzimpulses
der Rücksetzimpuls
mit dem Schutzband einer Aufwärtszelle
zusammenfallen. In diesem Fall wird der Auslösepegel des BMR unter Verwendung
des entsprechenden Bitmusters im Kopfteil korrekt nachgestellt,
und der korrekte Satz von Bit wird als das ATM-HEC-Byte identifiziert,
das den vorausgegangenen vier ATM-Zellkopfbytes korrekt entspricht.
Sobald der HUNT-Zustand ein korrektes ATM-HEC-Byte findet, kommt es zu einem Zustandsübergang
zum PRESYNC-Zustand. Falls jedoch andererseits der HUNT-Zustand nach BETA
aufeinanderfolgenden erfolglosen Schreibversuchen kein korrektes
ATM-HEC-Byte findet, kommt es zu einem Zustandsübergang in den FAILURE-Zustand, was anzeigt,
daß der
BMR in der Schutz-OSU ausgefallen ist (wobei angenommen wird, daß durch
das Lichtleistungsmeflgerät nicht
bereits eine Faserunterbrechung erfaßt worden ist).
-
In dem PRESYNC-Zustand wird die Zellenschreibprozedur
unter Verwendung der während
des HUNT-Zustandes identifizierten relativen Position des BMR-Rücksetzimpulses
für jede
nachfolgende Aufwärtszelle
wiederholt. Falls die Zellenschreibprozedur erfolglos ist (d.h.,
falls das ATM-HEC-Byte nicht korrekt ist), kommt es zu einem Zustandübergang
zurück
zum HUNT-Zustand.
Falls die Zellenschreibprozedur andererseits für DELTA aufeinanderfolgende
Aufwärtszellen
erfolgreich ist, kommt es zu einem Zustandsübergang zum SYNC-Zustand.
-
Wie bei dem PRESYNC-Zustand wird
im SYNC-Zustand die Zellenschreibpozedur unter Verwendung der während des
HUNT-Zustandes identifizierten relativen Position des BMR-Rücksetzimpulses
für jede
nachfolgende Aufwärtszelle
wiederholt. Falls die Zellenschreibprozedur für ALPHA aufeinanderfolgende
Aufwärtszellen
erfolglos ist, kommt es zu einem Zustandsübergang zurück zum HUNT-Zustand.
-
Falls mit der Faser und mit dem BMR
der Schutz-OSU keine Probleme existieren, wird die Zellenschreibprozedur
von 6 im allgemeinen
die Zellengrenzen korrekt identifizieren und den SYNC-Zustand erreichen
und meistens in diesem bleiben, mit Ausnahme von kurzen und vorübergehenden
Aufenthalten im HUNT- und PRESYNC-Zustand, die sich aus Zufallsbitfehlern
und Fluktuationen bei ankommenden Zellengrenzen ergeben können. Falls
andererseits mit der Schutz-OSU ein Problem vorliegt, dann ist die
Zellenschreibprozedur ausreichend lange erfolglos, um den Prozeß zum FAILURE-Zustand zu bewegen
und festzustellen, daß ein
Ausfall des BMR der Schutz-OSU erfaßt worden ist.
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Die Werte der Parameter ALPHA, BETA
und DELTA können
empirisch gewählt
werden, damit der Zellenschreibprozeß für die jeweilige Implementierung
so robust und sicher wie möglich
wird. Die Robustheit gegenüber
einer falschen Anzeige von Fehlausrichtungen aufgrund von Bitfehlern
im Kanal hängt
vom Wert von ALPHA ab, während
die Robustheit gegenüber
einem falschen Schreiben im Resynchronisierungsprozeß vom Wert
von DELTA abhängt.
-
Die 7A–E zeigen ein einfaches Beispiel der Zellenschreibprozedur,
die einem Zustandsübergang vom
HUNT-Zustand zum PRESYNC-Zustand von 6 entspricht.
Insbesondere zeigt 7A,
daß der
BMR GA der Schutz-OSU
(i) ein kontinuierliches optisches Aufwärtssignal RX_OPT_SIGNAL und
diskrete BMR-Rücksetzimpulse
BMR_RESET empfängt
und (ii) einen entsprechenden dekodierten Datenstrom RX_BMR_DATA
erzeugt. 7B zeigt die
Zeitsteuerreferenz an der Arbeits-OSU, wobei jede vertikale Linie den
Start einer weiteren Aufwärtszelle
in RX_OPT SIGNAL entspricht, wie in 7C gezeigt.
Wie in 7C angegeben,
kann jede Aufwärtszelle
einen anderen Lichtsignalleistungspegel aufweisen.
-
7D zeigt
die Zeitsteuerung der BMR_RESET-Impulse während der Zellenschreibprozedur
von 6. Bei den ersten
vier Impulsen (in 7D von
links nach rechts) befindet sich die Zellenschreibprozedur im HUNT-Zustand. Wie oben
beschrieben werden während
des HUNT-Zustands
die BMR_RESET-Impulse solange bitmäßig verschoben, bis ein korrektes
HEC-Byte gefunden ist. Bei dem Beispiel von 7D ist diese Bitverschiebung durch BMR-RESET-Impulse
dargestellt, die durch 449 Bit getrennt sind (d.h. 1 Bit mehr als ein
56-Byte-Zeitschlitz).
Bei den ersten drei BMR_RESET-Impulsen in 7D fallen die Impulse nicht mit dem Schutzband
einer Aufwärtszelle
in 7C zusammen. Wahrscheinlich
wird der Auslösepegel
vom BMR GA nicht entsprechend nachgestellt, und die vom BMR erzeugte
RX_BMR_DATA sind wahrscheinlich unerkannte Datenübergänge (d.h. Müll), wobei in diesem Fall das
ATM-HEC-Byte nicht gefunden wird.
-
Der vierte BMR_RESET-Impuls in 7D fällt jedoch mit dem Schutzband
der in 7C gezeigten fünften Aufwärtszelle
zusammen. Als solcher wird der Auslösepegel vom BMR GA präzise nachgestellt,
die ATM-Zelle wird präzise
dekodiert (wie durch die vorletzte ATM-Zelle in 7E gezeigt),
das ATM-HEC-Byte wird gefunden und es kommt zu einem Zustandsübergang
vom HUNT-Zustand zum PRESYNC-Zustand in 6. Die Zeitsteuerung der letzten beiden
in 7D gezeigten BMR_RESET-Impulse
basiert auf der Zeitsteuerung des vierten BMR_RESET-Impulses, wenn
der Übergang
vom HUNT_Zustand aufgetreten ist (d.h. um 56 Byte auseinander) und
fällt mit
den Schutzbändern
der in 7C gezeigten
letzten beiden Aufwärtszellen
zusammen, was zu präzise
dekodierten ATM-Zellen in RX_BMR-DATA führt, wie durch die letzte ATM-Zelle in 7E gezeigt.
-
Da in der Aufwärtsrichtung an der OSU kein
kontinuierlicher Bitstrom zur Verfügung steht, sollte der BMR
in dem dem Schutzband folgenden Teil des Kopfteils am Anfang jeder
Aufwärtszelle
eine Bitsynchronisierung erreichen. Bei normalen Arbeitsabläufen kann
das Zellenschreiben, nachdem die Entfernung der ONTs gemessen worden
ist, auch dadurch erzielt werden, daß nach der Wiederherstellung
der Bitsynchronisierung nach einem einzigartigen Muster (d.h. einem
Begrenzungszeichen) gesucht wird. Gegenüber Zufallsbitfehlern kann
die Zellenschreibprozedur noch unempfindlicher werden, indem zusätzlich zu
dem ATM-HEC-Byte
auch noch nach einem derartigen Begrenzungszeichen gesucht wird.
-
Möglicherweise
kann es mehrere BMR-Rücksetzimpulspositionen
geben, die zu einem korrekten Zellenschreiben führen würden. Wegen der Ungenauigkeit
beim Entfernungsmessungsvorgang (üblicherweise in der Größenordnung
von einem Bit) gibt es immer eine gewisse Fluktuation bei Aufwärtszellengrenzen
von verschiedenen ONTs. Zur Abdeckung dieser Fluktuationen sollte
der Suchprozeß nach
dem Begrenzungszeichen für
einen Bereich von Bit (d.h. ein Fenster) durchgeführt werden,
das an der angenommenen korrekten Position zentriert ist. Falls
das Fenster nicht groß genug
ist, um die sich aus der Entfernungsmessungsungenauigkeit ergebende
Fluktuation bei Zellengrenzen abzudecken, könnte möglicherweise nach dem bitweisen
Prüfen aller
448 Positionen sogar ohne Bitfehler kein korrektes Zellenschreiben
erzielt werden, was zur falschen Schlußfolgerung führen kann,
daß ein
BMR-Fehler erfaßt
worden ist. Die 8A–B zeigen Zeitlinien, die mögliche Ergebnisse
darstellen, wenn während
der Zellenschreibprozedur ein zu kleines Fenster verwendet wird.
-
Falls andererseits jedoch das Suchfenster
zu groß ist,
kann der Zellenschreibvorgang mit einer falschen Rücksetzimpulsposition
in den PRESYNC-Zustand übergehen.
Die 9A–C zeigen Zeitlinien, die mögliche Ergebnisse
darstellen, wenn während
der Zellenschreibprozedur ein zu großes Fenster verwendet wird. 9B zeigt eine Situation,
bei der die Zellenschreibprozedur mit einer falschen Rücksetzimpulsposition in
den PRESYNC-Zustand übergeht
und sofort zum HUNT-Zustand zurückkehrt,
während 9C eine Situation zeigt,
bei der die Zellenschreibprozedur mit der korrekten Rücksetzimpulsposition
in den PRESYNC-Zustand übergeht.
Mit Ausnahme einer geringfügigen
zeitlichen Zunahme, um in den SYNC-Zustand einzutreten, garantiert
die Zellenschreibprozedur von 6,
wenn für
ALPHA und DELTA ordnungsgemäße Werte
verwendet werden, daß schließlich sogar
nach mehreren Zustandsübergängen zwischen
dem HUNT- und dem PRESYNC-Zustand eine korrekte Rücksetzimpulsposition
gefunden wird.
-
Wenn sich die Zellenschreibprozedur
von
6 im SYNC-Zustand befindet,
ist bekannt, daß der
BMR in der Schutz-OSU ordnungsgemäß funktioniert und die Faser
nicht unterbrochen ist. Falls jedoch die Prozedur in den FAILURE-Zustand
eintritt, können
die eine oder die mehreren ausgefallenen Komponenten auf der Basis
erhältlicher
Informationen durch die folgende Schlußfolgerung identifiziert werden:
| Fall
1: | Falls
(i) der BMR in der Arbeits-OSU Aufwärtszellen dekokiert, (ii) der
BMR in der Schutz-OSU den FAILURE-Zustand erreicht und (iii) das
Leistungsmeßgerät in der Schutz-OSU
von der Faser zu der Schutz-OSU keine Leistung mißt, dann
ist die Faser vom Splitter zur Schutz-OSU unterbrochen. |
| Fall
2: | Falls
(i) der BMR in der Arbeits-OSU Aufwärtszellen dekodiert, (ii) der
BMR in der Schutz-OSU den FAILURE-Zustand erreicht und (iii) das
Leistungsmeßgerät in der Schutz-OSU
von der Faser zu der Schutz-OSU ausreichend Leistung mißt, dann ist
der BMR in der Schutz-OSU
ausgefallen. |
| Fall
3: | Falls
die BMRs sowohl in den Arbeit- als auch den Schutz-OSUs keine Aufwärtszellen
von irgendeinem der ONTs dekodieren, könnte ein Versagen bei den durch die
Arbeits-OSU erzeugten Abwärtsübertragungen
(was dazu führt,
daß an
den ONTs keine Bewilligoder ein Ausfall im optischen Splitter ungen
ankommen) vorliegen. |
| Fall
4: | Falls
die BMRs sowohl in den Arbeits- und den Schutz-OSUs keine Aufwärtszellen vom
gleichen spezifischen ONT dekodieren, könnte ein Ausfall am Sender
dieses ONT vorliegen oder die Faser von diesem ONT zum Splitter
könnte
unterbrochen sein. |
-
Bei den Fällen 1 und 2 wird der Ausfall
in der Regel erfaßt,
bevor die Schutz-OSU verwendet werden muß, was der Zweck ist, daß überhaupt
die Gesundheitsüberprüfung der
Schutzschaltung erfolgt. In diesen Situationen könnte ein Bediener eingreifen
und den Ausfall bestätigen
und reparieren.
-
Schnelle Schutzentfernungsmessung
durch Abhören
während
des Entfernungsmessungsprozesses der Arbeits-OSU
-
Durch die Schutzumschaltung werden
alle von der ausgefallenen Arbeits-OSU übertragenen und empfangenen
Daten zur Schutz-OSU verschoben, wobei dann die Schutz-OSU die Entfernung
der ONTs messen muß,
um für
jeden ONT den Td-Wert zu messen und den korrekten zusätzlichen
Verzögerungs-Teq-Wert neu
zu berechnen. Da die Entfernungsmessung aller ONTs relativ viel
Zeit in Anspruch nehmen kann, ist dies bezüglich der zeitlichen Einschränkungen
beim Schutzumschalten der kritische Schritt. Gemäß der SONET-Spezifikation sollte
eine Schutzumschaltung innerhalb von 50 ms beendet sein. Zur Adressierung
dieser Einschränkungen
implementieren Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung einen schnellen Entfernungsalgorithmus
auf der Basis des Abhörens
durch die Schutz-OSU während
der von der Arbeits-OSU vorgenommenen ursprünglichen Entfernungsmessungsprozedur,
um die Differenzen bei den Td-Werten für die verschiedenen ONTs zu
messen, die sich aus Differenzen bei den Faserlängen zwischen dem Splitter
und der Arbeits-OSU und zwischen dem Splitter und der Schutz-OSU
ergeben.
-
Insbesondere wenn die Arbeits-OSU
ihre Entfernungsmessungsprozedur vornimmt, überwacht die Schutz-OSU den
Aufwärtszellenstrom.
Das ist möglich,
da der Splitter Aufwärtssignale
sowohl zu der Arbeits-OSU als auch der Schutz-OSU sendet. Wenn unter
Bezugnahme auf 4 beispielsweise
die Arbeits-OSU die Entfernungsmessung für den ONT#1 vornimmt, wird
eine abwärts
entfernungsmessende PLOAM-Zelle von der Arbeits-OSU 404 entlang
der Faser 410 zum Splitter 408 und dann entlang
der Faser 416–1 zum
ONT#1 übertragen,
und eine entsprechende aufwärts
entfernungsmessende Antwort-PLOAM-Zelle
wird dann von dem ONT#1 zurück
entlang der Faser 416–1 zum
Splitter 408 und dann zurück entlang der Faser 410 zur
Arbeits-OSU 404 übertragen.
Zur Messung der Entfernung des ONT#1 bestimmt die Arbeit-OSU für diesen
Umlauf-„Entfernungsmessungs"-Ausbreitungsweg
eine Gesamtumlaufausbreitungsverzögerung Td1 und bestimmt mit
diesem Wert die zusätzliche
Verzögerung
Teq für
den ONT#1.
-
Falls die Arbeits-OSU die Schutz-OSU
darüber
informiert, wann die abwärts
entfernungsmessende PLOAM-Zelle
zum ONT#1 übertragen
wird, dann kann die Schutz- OSU
durch Überwachen
des Aufwärtszellenstroms
einen Entfernungsverzögerungswert
Td2 messen, der der Dauer der Ausbreitung der abwärts entfernungsmessenden
PLOAM-Zelle von
der Arbeits-OSU zum ONT plus der Dauer der Ausbreitung der entsprechenden
aufwärts
entfernungsmessenden Antwort-PLOAM-Zelle vom ONT zur Schutz-OSU
entspricht. Wie in 4 gezeigt,
besteht der einzige Unterschied zwischen dem Umlauf-„Entfernungsmessungs"-Ausbreitungsweg zwischen der Arbeits-OSU
und dem ONT#1 und dem „abhörenden" Ausbreitungsweg
von der Arbeits-OSU zum ONT#1 und zurück zur Schutz-OSU in der letzten
Strecke vom Splitter entweder zur Arbeits- oder zur Schutz-OSU.
Die Entfernungsmessungsverzögerungsdifferenz
D2 = (Td1 – Td2)
kann als solche von der OLT-Steuerung
dazu verwendet werden, die Differenz der Faserlängen zwischen dem Splitter
und der Arbeits-OSU und zwischen dem Splitter und der Schutz-OSU
zu kennzeichnen.
-
Da der einzige Unterschied bei diesen
entfernungsmessenden und abhörenden
Ausbreitungswegen die letzte Strecke ist, die für alle ONTs die gleiche ist,
sollte theoretisch die Entfernungsmessungsverzögerungsdifferenz D2 für alle der
ONTs identisch sein. In der Realität jedoch kann bei Entfernungsmessung
verschiedener ONTs der für
die Entfernungsmessungsverzögerungsdifferenz
D2 bestimmte Wert geringfügig
variieren. Die OLT-Steuerung (oder abhängig von der Implementierung,
die Schutz-OSU) bestimmt bevorzugt einen mittleren D2-Wert auf der
Basis der während
der Entfernungsmessung der verschiedenen ONTs erzeugten D2-Werte.
-
Wenn die Entfernungsmessung für alle ONTs
beendet ist, wird die OLT-Steuerung (oder die Arbeits-OSU) für jeden
anderen ONT einen bestimmten zusätzlichen
Verzögerungswert
Teq bestimmt haben. Die OLT-Steuerung (oder die Schutz-OSU) kann
dann mit dem mittleren D2-Wert für
jeden ONT einen „Schutz"-Teq-Wert bestimmen.
Diese Schutz-Teq-Werte werden (entweder in der OLT-Steuerung oder
in der Schutz-OSU) gespeichert, und wenn es zu einer Schutzumschaltung
von einer ausgefallenen Arbeits-OSU zur sichernden Schutz-OSU kommt, überträgt die Schutz-OSU
die gespeicherten Schutz-Teq-Werte zu den entsprechenden ONTs, um
eine schnelle Entfernungsmessung der ONTs zu erzielen, ohne die
ganze zeitraubende Entfernungsmessungsprozedur durchlaufen zu müssen.
-
An diesem schnellen Entfernungsmessungsalgorithmus
sind allgemein verschiedene Operationen bei verschiedenen Phasen
der Netzverarbeitung beteiligt. Es wird nachfolgend angenommen,
daß sowohl
die Arbeits- als auch Schutz-OSU sychronisiert werden können. Mit
anderen Worten wird angenommen, daß eine Verzögerung für ein Signal von der Arbeits-OSU
zur Schutz-OSU (siehe Schritt 1) vernachlässigbar ist, was dann zutrifft,
wenn zwei OSUs im gleichen OLT untergebracht sind. Beim Hochfahren
erfolgen die folgenden Operationen:
| Schritt
1: | Für jeden
ONT informiert die Arbeits-OSU die Schutz-OSU darüber, daß eine abwärts entfernungsmessende
PLOAM-Zelle von der Arbeits-OSU übertragen
wird. |
| Schritt
2: | Die
Arbeits- und die Schutz-OSU überwachen
die jeweiligen Aufwärtszellenströme für die entsprechende
aufwärts
entfernungsmessende Antwort-PLOAM-Zelle vom ONT, und beide OSUs
messen ihre jeweiligen Td-Werte für den ONT (d.h. Td1 für die Arbeits-OSU
und Td2 für
die Schutz-OSU). |
| Schritt
3: | Die
Arbeits-OSU informiert die Schutz-OSU über ihren gemessenen Td1-Wert. |
| Schritt
4: | Die
Schutz-OSU berechnet/aktualisiert D2 auf der Basis der Differenz
zwischen Td1 und Td2 und hält
sie im Speicher. |
-
Die Schritte 1–4 werden immer dann wiederholt,
wenn die Arbeits-OSU für
einen ONT eine Entfernungsmessung vornimmt, um den von der Schutz-OSU
beibehaltenen Wert von D2 zu verifizieren bzw. zu aktualisieren,
einschließlich
während
normaler Operationen, ob und wann ein neuer ONT im System konfiguriert wird.
-
Nach der Messung der Entfernung eines
ONT berechnet die Arbeits-OSU einen angemessenen Wert für die zusätzliche
Verzögerung
Teq für
diesen ONT auf der Basis des gemessenen Td1-Werts. Die Arbeits-OSU
informiert zusätzlich
zur Übertragung
dieses Arbeits-Teq-Werts zum ONT die Schutz-OSU über den Arbeits-Teq-Wert für diesen
ONT. Die Schutz-OSU kann dann einen Schutz-Teq-Wert für diesen
ONT auf der Basis folgender Gleichung berechnen: Teq_prot
= Teq_work- (1 + α)*(Td2 – Td1),wobei α das Verhältnis der
Aufwärtsausbreitungsgeschwindigkeit
zur Abwärtsausbreitungsgeschwindigkeit
ist und der Faktor (1 + α)
die Differenzen zwischen Aufwärts-
und Abwärtslaufzeiten
berücksichtigt,
wenn für
die Aufwärts-
und Abwärtsübertragung
(z.B. wie in einem Netz, das bidirektionale Fasern mit Wellenlängenmultiplexieren
(WDM) verwendet) unterschiedliche Wellenlängen verwendet werden.
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Falls und wenn es zu einen Schutzumschalten
kommt, sendet die Schutz-OSU, wenn sie die neue Arbeits-OSU wird,
ihren gespeicherten Satz von Schutz-Teq-Werten zu den ONTs und beginnt
mit den normalen Operationen.
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Wenn die Synchronisierung zwischen
zwei OSUs bei bestimmten Implementierungen nicht perfekt (d.h. sehr
grob) ist, würde
die Schutz-OSU nach dem Eintreten einer Schutzumschaltung eine gewisse
Art von Entfernungsmessung vorzunehmen haben. Weil die Schutz-OSU ungefähre Teq-Werte
aufweist, ist jedoch selbst in diesem Fall eine viel schnellere
Entfernungsmessung möglich.
Beispielsweise könnte
eine parallele Entfernungsmessung erfolgen, wenn die entfernungs messenden
Antwort-PLOAM-Zellen für
mehrere ONTs in einem einzelnen Entfernungsmessungsfenster gemessen
werden.
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Falls für alle Aufwärts-PLOAM-Zellen oder Datenzellen
Zeitprotokolle gesammelt werden, können die Arbeits- und Schutz-Td-Differenzen
ständig überwacht
werden, um sicherzustellen, daß der
von der Schutz-OSU verwendete D2-Wert präzise ist. Dies kann auf eine „faule" Weise implementiert
werden. Da der Wert von Td2 bekannt ist, ist auch die korrekte Zeitsteuerung
für Rücksetzimpulse
bekannt. Infolgedessen können
von der Schutz-OSU alle Aufwärtszellen
präzise
verarbeitet werden. In diesem Fall würde die Arbeits-OSU die Schutz-OSU
darüber
informieren, daß sie
zu einem bestimmten Zeitpunkt eine bestimmte PLOAM-Bewilligung aussenden
würde,
und beide OSUs könnten
ihre Empfangszeiten messen.
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Schnelle Schutzentfernungsmessung
durch Abhören
von PLOAM-Zellen
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Die im vorausgegangenen Abschnitt
beschriebene schnelle Entfernungsmessungsprozedur basiert darauf,
daß die
Schutz-OSU während
der durch die Arbeits-OSU vorgenommenen normalen Entfernungsmessungsprozedur
abhört.
Bei sogenannten „Hot-plug-in"-Situationen jedoch
wird eine Schutz-OSU in ein arbeitendes Netz konfiguriert, nachdem
die Arbeits-OSU bereits die Entfernungen der ONTs gemessen hat.
Dieser Abschnitt beschreibt eine Technik zur Ermöglichung einer schnellen Entfernungsmessung
im Fall einer Schutzumschaltung von einer ausgefallenen Arbeits-OSU
zu einer Schutz-OSU, wobei die Technik darauf basiert, daß die Schutz-OSU
während
normaler Operationen übertragene
PLOAM-Zellen abhört
(d.h., nachdem die Entfernungen der ONTs durch die Arbeits-OSU gemessen
worden sind, jedoch vor dem Ausfall der Arbeits-OSU). Als solche
läßt sich
die vorliegende Technik in Hotplug-in-Situationen anwenden.
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Die vorliegende Technik basiert auf
der Messung der Ankunftszeiten entsprechender Aufwärtszellen sowohl
an der Arbeits- als auch an der Schutz-OSU. Obwohl jede beliebige
spezifische Zelle verwendet werden könnte, lassen sich PLOAM-Zellen
relativ leicht unzweideutig identifizieren.
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Die 10A–E zeigen Darstellungen von Zeitlinien,
die der vorliegenden Technik zugeordnet sind. Insbesondere zeigt 10A die Blockgrenzen für den Abwärtskanal,
wobei zur einfachen Beschreibung angenommen wird, daß jeder
Blockstart (SOF) zwischen der Arbeits- und Schutz-OSU synchronisiert
wird (was leicht geschehen kann, wenn beide OSUs im gleichen ONT
untergebracht sind). 10B zeigt
eine Sequenz von durch die Arbeits-OSU übertragenen vier Abwärts-PLOAM-Zellen (P1, P2, P3
und P4), wobei angenommen wird, daß die PLOAM-Zelle P1 eine PLOAM-Bewilligung
nur für
ONT#1 enthält.
Unter der Annahme, daß jeder
ONT schließlich
eine PLOAM-Bewilligung erhält,
wird vom ONT#1 über
einen gewissen annehmbaren Zeitraum mindestens eine Aufwärts-Antwort-PLOAM-Zelle
erzeugt.
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10C zeigt
die Zeitsteuerung der Ankunft der durch den ONT#1 als Reaktion auf
die PLOAM-Bewilligung in der PLOAM-Zelle P1 übertragenen Aufwärts-Antwort-PLOAM-Zelle sowohl an der
Arbeits- als auch der Schutz-OSU für die hypothetische Situation,
bei der die Umlaufübertragungszeiten
Td1 und Td2 beide Null sind. 10D zeigt
die Zeitsteuerung der Ankunft der von dem ONT#1 übertragenen Aufwärts-Antwort-PLOAM-Zelle
an der Arbeit-OSU für
die reale Situation, in der Td1 > 0,
und 10E zeigt die Zeitsteuerung
der Ankunft der von dem ONT#1 übertragenen
Aufwärts-Antwort-PLOAM-Zelle
an der Schutz-OSU für die
reale Situation, in der Td2 > 0.
Wie in 10E gezeigt,
ist die Differenz zwischen Td1 und Td2 die Entfernungsmessungsverzögerungsdifferenz
D2.
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Bei der vorliegenden Technik wird
angenommen, daß die
Schutz-OSU, noch bevor sie einen korrekten Wert für D2 bestimmt,
in der Lage ist, die Ankunft der Aufwärts-Antwort-PLOAM-Zelle präzise zu
erfassen. Dies setzt aber voraus, daß der Rücksetzimpuls für den BMR
in der Schutz-OSU zum korrekten Zeitpunkt angelegt wird, damit der
BMR-Auslösepegel
für jede
andere Aufwärtszelle
präzise
nachgestellt wird. Dies kann man mit der in dieser Patenschrift
weiter oben beschriebenen Zellenschreibprozedur von 6 erreichen.
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Die vorliegende Technik kann allgemein
durch die folgenden vier Schritte implementiert werden:
| Schritt
1: | Nachdem
die Schutz-OSU auf das Netz konfiguriert worden ist, wird die Zellenschreibprozedur
von Fig. 6 für
die Schutz-OSU eingeleitet. |
| Schritt
2: | Wenn
an der Schutz-OSU korrekt geschriebene Zellen empfangen werden (d.h.,
wenn die Zellenschreibprozedur von Fig. 6 den SYNC-Zustand erreicht),
werden die Ankunftszeiten von Aufwärts-Antwort-PLOAM-Zellen an der
Schutz-OSU mit den Ankunftszeiten der entsprechenden Aufwärts-Antwort-PLOAM-Zellen
an der Arbeits-OSU verglichen und ein Wert für die Entfernungsmessungsverzögerungsdifferenz
D2 erzeugt. |
| Schritt
3: | Der
berechnete Wert D2 wird gespeichert (zur Verwendung bei der Durchführung einer
schnellen Entfernungsmessung, falls und wenn es zu einer Schutzumschaltung
von der Arbeits-OSU zu der Schutz-OSU kommt). |
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Je nach der jeweiligen Implementierung
werden der Steuerprozeß und
die Implementierung dieser verschiedenen Funktionen angemessenen
zwischen der OLT- Steuerung
und der Arbeits- und Schutz-OSU verteilt.
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1:N-Schutzumschaltung
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Die vorausgegangenen Abschnitte beschrieben
verschiedene Verarbeitungsarten, die im Kontext einer 1 : 1-Schutzumschaltungsarchitektur
vorgenommen werden, bei der für
jede geschützte
Arbeitsschaltung eine eigene Schutzschaltung existiert. Die in den
vorausgegangenen Abschnitten beschriebenen Techniken können auch
im Kontext von 1 : N-Schutzumschaltungsarchitekturen implementiert
werden, bei denen eine einzelne Schutzschaltung eine Reserve für mehrere
(d.h. N) Arbeitsschaltungen liefert. Derartige Architekturen sind
von Vorteil, wenn die Wahrscheinlichkeit, daß gleichzeitig zwei oder mehr
Arbeitsschaltungen ausfallen, sehr gering ist.
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11 zeigt
ein Blockschaltbild einer 1 : N-Schutzumschaltungsarchitektur
mit N = 3. In dieser Architektur liefert eine einzelne Schutzschaltung
P eine Reserve für
drei verschiedene Arbeitsschaltungen 1, 2 und 3. Falls irgendeine
der Arbeitsschaltungen ausfällt
(z.B. eine Faserunterbrechung in Schaltung 2, wie durch das „X" in 11 angezeigt), wird eine Schutzumschaltung
implementiert, um die ausgefallene Arbeitsschaltung mit der Schutzschaltung
P zu ersetzen.
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12 zeigt
ein Blockschaltbild einer 1 : N-Schutzumschaltungsarchitektur,
bei der eine einzelne Schutzschaltung (PON#P) dazu verwendet wird,
drei verschiedene passive optische Netze (PONs#1, #2 und #3) zu
schützen.
Die Architektur von 12 ist
die 1 : 3-Analogie
zu der in 4 gezeigten
1 : 1-Schutzumschaltungsarchitektur.
Wie in 12 gezeigt, umfaßt jede
Arbeits-PON#i eine Arbeits-OSU 1304–i, die über eine
bidirektionale optische Arbeitsfaser 1310–i mit einem ungeschützten passiven
optischen Splitter 1308–i verbunden
ist, der wiederum über
mehrere ungeschützte
bidirektionale optische Fasern 1316–ij mit mehreren ungeschützten ONTs 1314–ij verbunden
ist.
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Die Schutzschaltung PON#P umfaßt eine
Schutz-OSU 1306, die mit einem optischen 1 : 3-Schalter 1318 verbunden
ist, der wiederum über
eine entsprechende optische Schutzfaser 1312–i mit jedem passiven optischen
Splitter 1308–i verbunden
ist. Außerdem
sind die Schutz-OSU 1306 und jede der Arbeits-OSU 1304 mit
einem optischen 3 : 4-Schalter 1320 verbunden. Bei normalen
Operationen, bei denen alle drei Arbeitsschaltungen funktionieren,
ist der optische Schalter 1320 so konfiguriert, daß er die
OSU 1304–1 des
PON#1 mit Port 1, die OSU 1304–2 des PON#2 mit dem Port
2 und die OSU 1304–3 des
PON#3 mit dem Port 3 verbindet.
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Was das Schutzumschalten betrifft,
werden, wenn in einer beliebigen der drei Arbeitsschaltungen ein Ausfall
erfaßt
wird (z.B. eine Unterbrechung der Faser 1310–2 des PON#2, wie in 12 angezeigt), die optischen
Schalter 1318 und 1320 umkonfiguriert, so daß sie die
Schutz-OSU 1306 des PON#P sowohl mit dem entsprechenden
Port (z.B. Port 2 in dem in 12 gezeigten
Beispiel) als auch mit dem entsprechenden Splitter (z.B. Splitter 1308–2 in
dem in 12 gezeigten
Beispiel) verbinden.
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Der optische Schalter 1318 ermöglicht außerdem,
daß jede
der in den vorausgegangenen Abschnitten beschriebenen Techniken
im Kontext der 1 : N-Architektur von 12 implementiert
wird. Insbesondere kann dadurch, daß der optische Schalter 1318 im
Verlauf der Zeit gesteuert wird, so daß er die Schutz-OSU 1306 mit
jedem optischen Splitter 1308–i verbindet, jede der
oben beschriebenen Techniken schließlich für jede der verschiedenen Arbeitsschaltungen
ausgeführt
werden. Man beachte, daß bei
allen N Arbeits-OSUs 1304 und der Schutz-OSU 1306 die
Blöcke
auf die in den vorausgegangenen Abschnitten beschriebene Weise synchronisiert
sein sollten.
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Falls die Schutzschaltung im Netz
bereits konfiguriert ist, wenn die Arbeitsschaltungen ihre Entfernungsmessungsprozeduren
vornehmen sollen, dann kann eine schnelle Entfernungsmessung im
Fall einer Schutzumschaltung dadurch ermöglicht werden, daß die Schutz-OSU
während
der Entfernungsmessungsprozedur jeder Arbeits-OSU unter Verwendung
der oben beschriebenen Prozedur abhört. Die einzige Anforderung
lautet, daß die
verschiedenen Arbeits-OSUs ihre Entfernungsmessungsprozeduren sequenziell
ausführen.
In diesem Fall ist der optische Schalter 1318 so umkonfiguriert,
daß er
vor der Implementierung der Entfernungsmessungsprozedur durch die
Arbeits-OSU 1304-1 die
Schutz-OSU 1306 mit dem entsprechenden optischen Splitter 1308–i verbindet.
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Im Fall einer Hot-plug-in Situation,
bei der die Schutzschaltung in das Netz konfiguriert wird, nachdem die
verschiedenen Arbeits-OSUs ihre normalen Entfernungsmessungsprozeduren
bereits durchgeführt
haben, kann dann dadurch, daß die
Schutz-OSU Routine-PLOAM-Zellen
abhört,
unter Verwendung der zuvor beschriebenen Prozedur eine schnelle
Entfernungsmessung im Fall einer Schutzumschaltung ermöglicht werden.
Hierbei ist der optische Schalter 1318 sequenziell konfiguriert,
die Schutz-OSU 1306 mit jedem optischen Splitter 1308–i zu
verbinden, um für
die entsprechende Arbeitsschaltung PLOAM-Zellen abzuhören, bevor
es zur nächsten
Arbeitsschaltung weitergeht.
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Jedenfalls wird ein anderer D2-Wert
für jede
Arbeitsschaltung bestimmt und zur Verwendung im Fall eines Schutzumschaltens
gespeichert, wobei dann der entsprechende D2-Wert dazu verwendet
wird, für
den entsprechenden Satz von ONTs eine schnelle Entfernungsmessung
durch die Schutz-OSU vorzunehmen.
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Nachdem mit einer der Techniken abgehört worden
ist, kann auch der optische Schalter 1318 sequenziell konfiguriert
werden, so daß er
den zuvor beschriebenen Online-Gesundheitsüberprüfungsalgorithmus durchführt, um
sowohl die korrekte Funktionsweise des BMR in der Schutz-OSU 1306 sowie
die Integrität
jeder optischen Faser 1312–i,
die den optischen Schalter 1318 mit einem entsprechenden
optischen Splitter 1308–i verbindet,
zu verifizieren.
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Schnelle Schutzentfernungsmessung
für geschützte ONTs
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In den vorausgegangenen Abschnitten
wurde eine schnelle Schutzentfernungsmessung für Konfigurationen auf der Basis
der Schutzarchitektur von 4 ermöglicht,
bei der die Schutzschaltung den Weg vom Splitter zur OSU, aber nicht
den Weg vom Splitter zu den ONTs beinhaltet. Insbesondere messen
die beiden zuvor beschriebenen Abhörtechniken die Ausbreitungsdifferenzen
nur zwischen dem Arbeits- und dem Schutzweg, die zwischen einem
Splitter und einer geschützten
OSU vorgesehen sind. Dieser Abschnitt beschreibt eine Technik zum
Messen von Ausbreitungsdifferenzen zwischen Arbeits- und Schutzwegen,
die zwischen dem optischen Splitter und jedem geschützten ONT
vorgesehen sind, um die schnellen Schutzentfernungsmessungsprozeduren
auf Konfigurationen auszuweiten, die auf der Schutzarchitektur von 5 basieren.
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Bei der vorliegenden Technik sind
sowohl der Sender als auch der Empfänger der Arbeitsleitungsabschlußeinheit
(LT-Einheit) eines geschützten
ONT eingeschaltet, doch nur der Empfänger der Schutz-LT-Einheit
ist eingeschaltet, nicht der Schutzsender.
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Die vorliegende Technik ist analog
der oben für
das Abhören
von Aufwärts-PLOAM-Zellen
beschriebenen Prozedur, außer
daß in
diesem Fall Abwärts-PLOAM-Zellen
abgehört
werden. Anfangs wird die Synchronisierung auf Bitebene zwischen
der Arbeits- und Schutz-LT-Einheit eines ONT mit einem Zähler erzielt, wie
in einem obigen Abschnitt beschrieben. Dann wird die Differenz bei
den Ankunftszeiten einer spezifischen Abwärts-PLOAM-Zelle sowohl an der
Arbeits- als auch an der Schutz-LT-Einheit gemessen. Man beachte, daß der optische
2N : 2-Splitter 508 von 5 eine Kopie jeder Abwärtszelle
sowohl zu der Arbeits- als auch der Schutz-LT-Einheit überträgt.
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Diese Abhörtechnik kann mit den zuvor
beschriebenen Abhörtechniken
kombiniert werden, damit im Kontext der Schutzarchitektur von S während
des Schutzumschaltens eine schnelle Entfernungsmessung vorgenommen
werden kann. Dieser Einsatz setzt voraus, daß der N:2- und der 2 : 1-Splitter, die den Splitter 508 bilden,
physisch beieinander angeordnet sind, so daß die Entfernungsdifferenzen
zwischen den verschiedenen Komponentensplittern minimal sind oder
zumindest kleiner als die Fenstergröße des BMR.
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13 zeigt
eine Darstellung der Schutzarchitektur von 5, die die Charakterisierung der Differenzen
bei der Ausbreitungsverzögerung
zwischen dem optischen Splitter und der geschützten OSU anzeigt. Diese Charakterisierung
kann unter Einsatz einer der in den voraus gegangenen Abschnitten
beschriebenen Abhörprozeduren
erzielt werden.
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14 zeigt
eine Darstellung der Schutzarchitektur von 5, die die Charakterisierung der Differenzen
bei der Ausbreitungsverzögerung
zwischen dem optischen Splitter und einem geschützten ONT anzeigt. Diese Charakterisierung
kann unter Einsatz der in den voraus gegangenen Abschnitten beschriebenen
Abhörprozedur
erzielt werden.
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Durch die beiden verschiedenen Ausbreitungsverzögerungswerte,
die unter Verwendung der in den 13 und 14 angezeigten Prozeduren
bestimmt wurden, erfährt
der OLT die Differenzen in den verschiedenen Wegen entweder von
der Arbeits-OSU oder der Schutz-OSU zu der Arbeits-LT-Einheit oder
der Schutz-LT-Einheit des geschützten
ONT. Man beachte, daß die
Verwendung dieses Ansatzes im Kontext existierender Systeme nach
ITU-T G.983.1 die Definition einer zusätzlichen Aufwärtsnachricht
erfordern würde, um
der OSU den Wert der Differenz bei der Ausbreitungsverzögerung zwischen
dem Arbeits- und dem Schutzweg zwischen dem Splitter und jedem geschützten ONT
mitzuteilen.
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Der unter Verwendung der vorliegenden
Technik gemessene Ausbreitungsverzögerungswert entspricht der
Abwärtsrichtung.
Zum Schätzen
der Gesamtumlaufzeit sollte der Ausbreitungsverzögerungswert ordnungsgemäß skaliert
werden, wobei etwaige Differenzen bei der Wellenlänge zwischen
dem Aufwärts-
und dem Abwärtskanal
berücksichtigt
werden, analog zu der weiter oben im Kontext der anderen Abhörprozeduren beschriebenen
Skalierung.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
im Kontext von ATM-PON-Netzen
beschrieben worden ist, die der Empfehlung G.983.1 entsprechen,
bei der alle Daten in einem ATM-Zellenformat
von 53 Byte abwärts
und 56 Byte aufwärts
gesendet werden, versteht der Fachmann, daß die vorliegende Erfindung
im Kontext anderer optischer Netze auf der Basis von Paketen fester
Größe implementiert
werden kann, die zur Aufwärtsübertragung
TDMA und Entfernungsmessung verwenden, einschließlich möglicher nicht-passiver optischer
Netze.
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Die vorliegende Erfindung kann in
Form von schaltungsbasierten Prozessen implementiert werden, einschließlich einer
möglichen
Implementierung auf einer einzelnen integrierten Schaltung. Wie
dem Fachmann ersichtlich ist, können
verschiedene Funktionen von Schaltungselementen auch als Verarbeitungsschritte
in einem Softwareprogramm implementiert werden. Derartige Software
kann beispielsweise in einem digitalen Signalprozessor, einer Mikrosteuerung
oder einem Allzweckcomputer eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung kann in
Form von Verfahren und Vorrichtungen zur Ausübung dieser Verfahren verkörpert werden.
Die vorliegende Erfindung kann außerdem in Form eines Programmcodes
verkörpert
werden, der in faßbaren
Medien wie etwa Disketten, CD-ROMs, Festplatten und einem beliebigen
anderen maschinenlesbaren Speichermedium verkörpert ist, wobei, wenn der
Programmcode in eine Maschine, wie etwa einen Computer geladen und
von ihr ausgeführt
wird, die Maschine eine Vorrichtung zur Ausübung der Erfindung wird. Die
vorliegende Erfindung kann außerdem
in Form eines Programmcodes verkörpert
werden, ob in einem Speichermedium gespeichert, in eine Maschine
geladen und/oder von ihr ausgeführt
oder über
ein bestimmtes Übertragungsmedium
oder einen bestimmten Träger übertragen,
wie etwa über
elektrische Verdrahtung oder Verkabelung, durch Faseroptik oder über elektromagnetische
Strahlung, wobei, wenn der Programmcode in eine Maschine, wie etwa
einen Computer, geladen und von ihr ausgeführt wird, die Maschine eine
Vorrichtung zur Ausübung
der Erfindung wird. Bei Implementierung auf einem Allzweckprozessor
stellen die Programmcodesegmente mit dem Prozessor eine einzigartige
Einrichtung dar, die analog zu spezifischen Logikschaltungen arbeitet.
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Es ist weiter zu verstehen, daß verschiedene Änderungen
an den Einzelheiten, Materialien und Anordnungen der Teile, die
zur Erläuterung
des Charakters der vorliegenden Erfindung beschrieben und dargestellt
worden sind, vom Fachmann vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich
der Erfindung abzuweichen, wie er in den folgenden Ansprüchen zum
Ausdruck kommt.