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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Komponenten einer Kommunikationsumgebung
für Datenverkehr. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung Komponenten einer Kommunikationsumgebung,
wie z.B. Karten, die als Kette zum Datenverkehr benutzt werden.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Der
zunehmende Umfang der Telekommunikation, insbesondere der zunehmende
Datenverkehr und die steigende Zahl daran beteiligter Systeme und
Einrichtungen, erfordert eine verbesserte Leistungsfähigkeit von
Hardware-Schnittstellen
zum Anschluss unterschiedlicher Systeme und Einrichtungen und zur
Datenkommunikation. Besonders in Bereich von 2G und 3G benötigen Betreiber
von Telekommunikationsumgebungen, da eine drastische Zunahme des
Verkehrs zu erwarten ist, effiziente, auf Hochleistung ausgelegte
Geräte.
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Um
diese Anforderung zu erfüllen,
wurde eine vorhandene Hardware-Schnittstelle üblicherweise durch neue entwickelte
Hardware-Schnittstellen mit verbesserter Leistungsfähigkeit
und Kapazität
ersetzt.
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Diese
Lösung
ist teuer, zeitaufwendig und zur Erfüllung der sich schnell ändernden
Anforderungen von Telekommunikationsumgebungen unflexibel. So werden
zum Beispiel in Mobilfunkumgebungen, die Standards gemäß der Plesiochronen
Digitalen Hierarchie (Plesiosynchronous Digital Hierarchy – PDH) verwenden, in
Basisstationssystemen (BSS) Paketsteuerungseinheiten (Packet Control
Units – PCU)
benutzt, welche E1-Schnittstellen
mit Datenraten von 2 Mb/s bereitstellen. Ein Beispiel für eine solche
Paketsteuerungseinheit ist der so genannte Multi-BSS Fast Packet
Server (MFS) der Firma Alcatel zur Verarbeitung von Datenströmen und
zur Übertragung
von Sprachströmen.
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Zur
Erhöhung
der Leistungsfähigkeit
für die
Datenkommunikation, z.B. zur Unterstützung höherer Datenraten wie sie gemäß der Synchronen
Digitalen Hierarchie (Synchronous Digital Hierarchy – SDH) verwendet
werden, wurden spezielle Einrichtungen zur Datenkommunikation und
-verteilung, wie z.B. eine PCU mit Karten höherer Kapazität, vorgesehen.
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Im
Allgemeinen hat diese Lösung
mehrere Nachteile, die in Fällen,
in denen eine solche Einrichtung (z.B. PSUs) niedrigere Datenraten
und zusätzlich
höhere
Datenraten unterstützen
soll, deutlicher zu Tage treten. Zum Beispiel werden die höheren Datenraten
in Bezug auf einen Teil der Kommunikationsumgebung, z.B. ein bezüglich der
Einrichtung externes Netz, unterstützt, während die niedrigeren Datenraten
einrichtungsintern oder in Bezug auf einen anderen Teil der Kommunikationsumgebung
unterstützt
werden.
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Entsprechend
werden von der Einrichtung mit hoher Kapazität sowohl höhere als auch niedrigere Datenraten
unterstützende
Komponenten bereitgestellt, obwohl die Unterstützung niedrigerer Datenraten
durch die jeweilige vorgeschaltete Einrichtung mit relativ kleinerer
Kapazität
erfolgen könnte.
So werden Komponenten der vorher verwendeten Einrichtung mit kleinerer
Kapazität
ebenfalls durch Komponenten der Einrichtung mit höherer Kapazität ersetzt.
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Aus
US-Patent Nr. 5,327,427 ist ein selbstheilendes Maschennetz mit
logischen Ringstrukturen bekannt, das bei einem unterbrochenen Nachrichtenweg
oder einem ausgefallenen Knoten weiterhin funktionsfähig ist.
Eine logische Verbindung wird durch eine Kaskade von realen Hybridringsegmenten,
die jeweils aus einem Paar einseitig gerichteter Nachrichtenwege
für Multiplex-Unterkanäle und dazwischengeschalteten Add/Drop-Multiplexknoten
bestehen, und die Segmente abschließenden Crossconnect-Knoten
gebildet. Jeder Crossconnect-Knoten leitet einen ankommenden Unterkanal
von einem Segment zu einem abgehenden Unterkanal auf einem anderen
Segment.
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Aufgabe der
Erfindung
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Es
besteht somit ein Bedürfnis
nach einer Lösung,
die einen vollständigen
Ersatz von Einrichtungen mit kleinerer Kapazität durch Einrichtungen mit höherer Kapazität vermeidet
und die es ermöglicht,
zumindest Komponenten der Einrichtungen mit kleinerer Kapazität zur Unterstützung höherer Datenraten
weiterzuverwenden. Dieses Bedürfnis
schließt
die Notwendigkeit entsprechender Anordnungen und für den Betrieb
solcher Anordnungen erforderlicher Lösungen ein.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Der
Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine als
Datenverkehrsschnittstelle dienende Datenkommunikationseinrichtung,
wie z.B. eine Paketsteuerungseinheit oder einen Paket-Server, die z.B.
ursprünglich
gemäß PDH verwendet
wird, so zu betreiben, dass Komponenten derselben, z.B. Karten,
die eine geringere Leistungsfähigkeit,
z.B. eine niedrigere Datenrate, aufweisen, zur Unterstützung einer
gewünschten
höheren
Leistungsfähigkeit
zusammenarbeiten. Insbesondere werden durch die zu erreichende höhere Leistungsfähigkeit
verursachte höhere
Lasten auf Komponenten verteilt, die allein nicht in der Lage sind,
die höhere
Last zu unterstützen.
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Im
Einzelnen lehrt die vorliegende Erfindung, Karten einer solchen
Datenverkehrsschnittstelleneinrichtung als Kartenkette zu betreiben,
in der sich Karten eine für
eine gewünschte
höhere
Datenverkehrsleistung erforderliche Datenverkehrsverarbeitungslast
teilen.
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Beispielsweise
ermöglicht
es die vorliegende Erfindung, Karten eines PDH-Paket-Servers, der
ursprünglich
E1- Schnittstellen
von 2 Mb/s unterstützt,
als Kartenkette zu betreiben, die SDH-Schnittstellen, z.B. STM-1,
mit Datenraten von 140 Mb/s und mehr bereitstellt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden solche Karten und Bauteile derselben als Kette
so konfiguriert und initialisiert, dass hochratiger Datenverkehr
durch die Kette fließt
und von dieser verarbeitet wird. Insbesondere sind keine Reihenfolge
in der Kette und keine Regel für
die Verbindung von Karten vorgegeben.
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Ferner
umfasst die vorliegende Erfindung Lösungen zum Betrieb solcher
verketteten Karten, da bekannte Maßnahmen für den Betrieb nicht anwendbar
sind.
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So
ist zum Beispiel ein bekannter Lösungsansatz
zur Erkennung von Ausfällen
bei Einzelkarten oder bei nicht erfindungsgemäß, d.h. nicht als Kette, angeordneten
Karten eine aktive Ausfallerkennung durch den Equipment-Manager. Zusätzlich werden
die Karten regelmäßig überwacht
und als fehlerhaft angesehen, wenn eine Anwesenheitsanforderung
(presence request) innerhalb einer vorgegebenen Zeit nicht beantwortet
wird.
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Während sich
im Falle einer Einzelkarte ein Fehler nur auf eine Karte auswirkt,
wird sich ein Fehler in einer Kette höchstwahrscheinlich auf alle
Karten in der betroffenen Kette auswirken. Bei SDH hat dies mit
großer
Sicherheit drastische Auswirkungen auf den Gesamtverkehr, da auf
Grund eines einzigen Fehlers eine Last von bis zu 155 Mb/s verloren
gehen kann.
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Die
bekannte Fehlererkennung für
Einzelkarten geschieht über
Zeitglieder, die für
SDH zu lang sind. Zum Beispiel verlangt bei einer Störung einer
optischen Übertragungsstrecke
der ITU-T-Standard G738, dass die APS-Prozedur in weniger als 50
ms zum Abbruch führt.
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Ein
weiteres Problem bei bekannten Lösungen
besteht darin, dass auf Grund eines Einzelausfalls im Allgemeinen
eine Vielzahl, insbesondere Kaskaden, von Alarmen von mehreren Karten
den System-Operator, sowohl den Menschen als auch die Maschine, überlasten.
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In
diesem Zusammenhang lehrt die vorliegende Erfindung, Fehler von
eine Kette bildenden Karten auf der Basis von Korrelationen zwischen
Alarmen aus der Kette und Ausfällen
der Kette zu erkennen.
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Um
bei Erkennung eines Fehlers in der Kette die Funktionsfähigkeit
der verketteten Karten aufrechtzuerhalten, lehrt die vorliegende
Erfindung, Ausfälle
der Kette mittels einer Redundanz von mindestens N + 1 zu heilen.
Erfindungsgemäß kann eine
Redundanz von N + 1 durch eine Modifizierung des Datenverkehrs durch
die Kette und/oder durch eine Ersatzkarte erzielt werden, die zur
Kompensation von ausgefallenen Kettenelementen in die Kette aufgenommen
wird. Für
höhere
Redundanzen ist die Verwendung weiterer Ersatzkarten möglich.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Auf
der Basis des obigen Grundgedankens gibt die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zur Unterstützung
unterschiedlicher Datenraten in einer Telekommunikationsumgebung
an, bei dem mindestens zwei Einheiten vorgesehen werden, die jeweils
fähig sind,
eine vorgegebene niedrige Datenrate über eine niedrigratige Schnittstelle
zu unterstützen,
und bei dem die mindestens zwei Einheiten miteinander verbunden
werden, um eine Kette zu bilden, durch welche hochratiger Datenverkehr
so geleitet werden soll, dass Kapazitäten, die zur Unterstützung der
hohen Datenrate für
internen Datenverkehr erforderlich sind, von den mindestens zwei
Einheiten kooperativ bereitgestellt werden.
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Zum
Empfang von hochratigem Datenverkehr wird mindestens eine der mindestens
zwei Einheiten mit einer die hohe Datenrate unterstützenden
Schnittstelle versehen, welche so betrieben wird, dass sie die hohe Datenrate
aufweisenden externen Datenverkehr empfängt. Somit bildet die mindestens
eine Schnittstelle mit hoher Datenrate den Anfang der Kette.
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Zur
Ausgabe von hochratigem Datenverkehr wird mindestens eine der mindestens
zwei Einheiten mit einer die hohe Datenrate unterstützenden
Schnittstelle versehen, welche so betrieben wird, dass sie die hohe Datenrate
aufweisenden internen Datenverkehr ausgibt. Somit bildet die mindestens
eine Schnittstelle mit hoher Datenrate das Ende der Kette.
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Ferner
ist es möglich,
mindestens eine der Schnittstellen mit niedriger Datenrate so zu
betreiben, dass eine Ausgabe von Datenverkehr mit der niedrigen
Datenrate, der aus dem internen Datenverkehr mit der hohen Datenrate
erzeugt wurde, und/oder ein Empfang von externem Datenverkehr mit
der niedrigen Datenrate erfolgt. Somit kann der Datenverkehr durch
die Kette als Bus für
hochratigen Verkehr angesehen werden.
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Eine
automatische Verkettung der mindestens zwei Einheiten kann beispielsweise
dadurch bewirkt werden, dass die mindestens zwei Einheiten entsprechend
den für
die hohe Datenrate erforderlichen Kapazitäten initialisiert werden, um
den internen Datenverkehr kooperativ zu unterstützen. Dies kann dadurch ergänzt werden,
dass die mindestens eine Schnittstelle mit hoher Datenrate, welche
den Anfang oder das Ende der Kette bildet, erkannt wird.
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Eine
Ausfallerkennung für
verkettete Karten kann auf Korrelationen basieren, die für Ausfälle der
Kette und für
von den mindestens zwei Einheiten erzeugte Alarme definiert sind.
Auf Grund mindestens eines Alarms von den mindestens zwei Einheiten
ist es möglich,
einen aktuellen Ausfall der Kette auf der Basis der definierten
Korrelationen zu erkennen.
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Eine
schnellere Ausfallerkennung kann erfolgen, indem der aktuelle Ausfall
auf der Basis der definierten Korrelationen dadurch ermittelt wird,
dass Alarme, für die
keine Korrelationen zu Ausfällen
definiert sind, ausgeschlossen werden.
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Wenn
der mindestens eine Alarm zur Ermittlung des aktuellen Ausfalls
nicht ausreicht, ist es möglich, mindestens
einen weiteren Alarm von den mindestens zwei Einheiten zu empfangen.
Der Empfang des mindestens einen weiteren Alarms kann auf Grund
einer Fehlerinformation erfolgen, die von einer der mindestens zwei
Einheiten nach einer den mindestens zwei Einheiten übermittelten
Anforderung oder einer anderen Alarmübermittlung übertragen
wird. Dann wird der aktuelle Ausfall auf der Basis der definierten
Korrelationen für
den mindestens einen Alarm und den mindestens einen weiteren Alarm
ermittelt.
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Weiterhin
ist es möglich,
mindestens eine der mindestens zwei Einheiten als für die Erzeugung
mindestens eines weiteren Alarms nach dem mindestens einen Alarm
anfällig
zu definieren. Die definierte der mindestens zwei Einheiten wird überwacht
oder überprüft, wenn
der mindestens eine Alarm für
die Erkennung des aktuellen Ausfalls nicht ausreicht. Nach Empfang
mindestens eines weiteren Alarms von der definierten der mindestens
zwei Einheiten wird der aktuelle Ausfall auf der Basis der definierten
Korrelationen für
den mindestens einen Alarm und den mindestens einen weiteren Alarm
spezifiziert.
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Eine
Heilung von Ausfällen
der verketteten Einheiten gemäß der Erfindung
kann dadurch erfolgen, dass ein aktueller Ausfall für die Kette
erkannt, ein dem aktuellen Ausfall zugeordnetes ausgefallenes Kettenelement
ermittelt und der aktuelle Ausfall durch mindestens eine der folgenden
Maßnamen
geheilt wird: Umkehren der Richtung des Datenverkehrsflusses durch
die Kette; Aufnehmen einer weiteren Einheit in die Kette und Betreiben
der aufgenommenen weiteren Einheit in der Weise, dass sie das ausgefallene
Kettenelement ersetzt; und Entfernen eine der mindestens zwei Einheiten
aus der Kette, wobei die entfernte Einheit die ausgefallene Kette
ist, Aufnehmen einer weiteren Einheit in die Kette und Betreiben
der aufgenommenen weiteren Einheit in der Weise, dass sie die entfernte
Einheit ersetzt.
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In ähnlicher
Weise können
weitere, nach einem geheilten aktuellen Ausfall auftretende aktuelle
Ausfälle
der Kette dadurch geheilt werden, dass ein weiteres ausgefallenes
Kettenelement ermittelt, eine zusätzliche weitere Einheit in
die Kette aufgenommen und die aufgenommene zusätzliche weitere Einheit so
betrieben wird, dass sie das weitere ausgefallene Kettenelement
ersetzt, und/oder dass eine zusätzliche
der mindestens zwei Einheiten aus der Kette entfernt wird, wobei
die zusätzliche
entfernte Einheit das weitere ausgefallenen Kettenelement ist, eine
zusätzliche
weitere Einheit in die Kette aufgenommen und die aufgenommene zusätzliche
weitere Einheit so betrieben wird, dass sie die zusätzliche
entfernte Einheit ersetzt.
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Eine
verbesserte Heilung von Ausfällen
schließt
eine Kompensation von weiteren, nach den bereits geheilten Ausfällen auftretenden
Ausfällen
mittels Einheiten ein, die für
den bereits geheilten Ausfall benutzt wurden. Bei einem nachfolgenden
Ausfall der Kette wird ein jeweiliges ausgefallenes Kettenelement
identifiziert. Es wird ein Abstand zwischen dem vorher ausgefallenen
Kettenelement und dem danach ausgefallenen Kettenelement auf der
Basis der Anordnung der mindestens zwei Einheiten in der Kette ermittelt.
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Eine
Heilung des nachfolgenden Ausfalls kann durchgeführt werden, wenn der ermittelte
Abstand unter einem vorgegebenen Wert liegt. Eine solche Heilung
kann folgende Maßnahmen
umfassen: Aufnehmen einer zusätzlichen
weiteren Einheit in die Kette und Betreiben der aufgenommenen zusätzlichen
weiteren Einheit in der Weise, dass sie das weitere ausgefallene
Kettenelement ersetzt; und Entfernen einer zusätzlichen der mindestens zwei
Einheiten aus der Kette, wobei die zusätzliche entfernte Einheit das
weitere ausgefallene Kettenelement ist, Aufnehmen einer zusätzlichen
weiteren Einheit in die Kette und Betreiben der aufgenommenen zusätzlichen
weiteren Einheit in der Weise, dass sie die zusätzliche entfernte Einheit ersetzt.
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Insbesondere
können
aktuelle Ausfälle
auf Grund von Alarmen von benachbarten Kettenelementen erkannt werden.
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Ferner
gibt die vorliegende Erfindung Einrichtungen und Systeme an, die
für die
Durchführung
der obigen Schritte ausgelegt und programmiert sind und/oder dafür erforderliche
Mittel aufweisen.
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Außerdem kann
die Lösung
gemäß der vorliegenden
Erfindung durch ein Computerprogramm-Produkt mit Programmcodeteilen
zur Durchführung
der Schritte der oben beschriebenen Verfahren erreicht werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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In
der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen:
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1 zeigt
schematisch eine für
die vorliegende Erfindung verwendete Telekommunikationsumgebung;
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2 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 zeigt
schematisch eine für
das Ausführungsbeispiel
nach 2 verwendete Karte;
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4 zeigt
schematisch einen Datenverkehrsfluss gemäß der vorliegenden Erfindung
durch eine Kette von Karten nach 3; und
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5 zeigt
schematisch einen Ausfallzustand für das in 2 bis 4 dargestellte
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsbeispielen
-
Im
Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand von Telekommunikationsumgebungen
beschrieben, welche die Standards für Synchrone Digitale Hierarchie
(SDH) verwenden. Da SDH bekannt ist, erübrigt sich eine diesbezügliche ausführliche
Beschreibung.
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In 1 umfasst
eine Telekommunikationsumgebung ein Netz zur Datenkommunikation
mit anderen Netzen (z.B. Mobiltelefon- und Festnetzen), Endbenutzereinrichtungen
(z.B. Telefone, Rechnersysteme), Kommunikationssysteme (z.B. Internet-Server)
und dergleichen. Zur Datenkommunikation sind verschiedene Teile
der Telekommunikationsumgebung über
Hardware-Schnittstellen miteinander verbunden. Bei SDH werden solche
Schnittstellen durch eine Einrichtung gebildet, die SDH-Schnittstellen bereitstellt.
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2 zeigt
ein Beispiel einer solchen Schnittstelleneinrichtung zur Verbindung
einer Mobilfunkumgebung und eines einer Festnetzumgebung zugeordneten
Endgeräts.
Die Mobilfunkumgebung ist mit der Schnittstelleneinrichtung über ein
Lichtwellenleitersystem verbunden, das Eingangs- und Ausgangsfunktionen
für die Datenübertragung
in die und aus der Mobilfunkumgebung bereitstellt. Das Lichtwellenleitersystem
weist einen optischen Anschluss auf, der mit einem optischen Anschluss
der Karte verbunden ist. Ein elektrischer Anschluss der Karte ist zur
Datenkommunikation mit einem Endgerät der Festnetzumgebung verbunden.
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Verkettung
von Karten
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Ein
Satz Karten ist in einer als „Gerät" bezeichneten Einrichtung
installiert, die ein Gestell oder einen Satz Baugruppenträger umfasst.
Die Karten sind in Steck- oder Einbauplätzen (Slots) des Gestells (oder
der Baugruppenträger)
angeordnet, die mittels Zahlen 1-zu-1 codiert sind. Jede Karte für sich oder
mehrere Karten, die eine als Einzelkarte dienende Gruppe bilden,
ist bzw. sind in der Lage, eine vorgegebene niedrige Datenrate,
nicht aber eine gewünschte
hohe Datenrate zu unterstützen.
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Wie
in 3 veranschaulicht, umfasst jede Karte eine Laserdiode
LD, die zur Kommunikation über eine
optische (STM-1) Verbindung mit dem externen Netz (oder mit anderen ähnlichen
Einrichtungen, die auf diese Verbindung ausgerichtet sind) dient.
Zu diesem Zweck sollen die Karten den hochratigen Datenverkehr unterstützen, was
durch eine weiter unten beschriebene Anordnung der Karten als Kette
erreicht werden kann.
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Ferner
umfasst jede Karte zwei so genannte Framer (z.B. VC-4-Framer), die
mit V0 und V1 gekennzeichnet sind und jeweils zwei elektrische Anschlüsse EP1
und EP2 und einen optischen Anschluss OP aufweisen, und einen digitalen
Koppelnetzbaustein DXS, der beide Framer V0 und V1 mit seinen elektrischen
Anschlüssen
EP1, EP2 und OP verbindet. Weiterhin enthält jede Karte Anschlüsse zur
Verbindung mit Steckplätzen
des Geräts,
die z.B. über
einen Bus verbunden sind. Dazu sind die Karten so ausgelegt, dass
sie auf Grund ihrer oben genannten Eigenschaften den niedrigratigen
Datenverkehr unterstützen.
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Zur
Bildung einer Kette von Karten wird eine für eine gewünschte Datenverkehrsverarbeitung
erforderliche Anzahl von installierten Karten festgelegt, z.B. alle
Karten des Geräts
oder mindestens zwei davon. Die angegebenen Karten werden mittels
einer Verbindung mit hoher Übertragungskapazität, welche
die hohe Datenrate unterstützt
(z.B. eine elektrische STM-1-Verbindung), miteinander verbunden.
Es ist anzumerken, dass keine Reihenfolge der Karten in der Kette
und keine Regel für
die Verbindung der Karten vorgegeben sind.
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Zum
Verbinden zweier Karten dient eine Verbindung, die einen Anschluss
der einen Karte mit einem Anschluss der anderen Karte verbindet.
Somit gibt es vier Möglichkeiten,
zwei Karten miteinander zu verbinden. Die Verbindungsmöglichkeiten
können
zum Beispiel durch eine vom Operator des Geräts definierte Prozedur, ein
vom Gerätehersteller
vorgesehenes Verbindungssystem und dergleichen beschränkt sein
oder keinerlei Beschränkung
unterliegen.
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Mindestens
ein Ende der Kette, d.h., mindestens eine an einem Ende der Kette
angeordnete Karte, ist über
seinen optischen Anschluss OP für
hochratigen Datenverkehr mit dem externen Netz verbunden. Der Anschluss
(die Anschlüsse)
an des externe Netz bildet (bilden) eine Schnittstelle mit hoher
Datenrate für
die verketteten Karten, während
Anschlüsse
mittels der Gerätesteckplätze, z.B.
Anschlüsse
an einen Bus, eine Schnittstelle mit niedriger Datenrate für die verketteten
Karten darstellen.
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Demzufolge
sind alle Karten so miteinander verbunden, dass sie eine Kette bilden,
welche über
die hochratige Schnittstelle mit dem externen Netz verbunden ist.
Hochratiger Datenverkehr fließt
so durch die Kette, dass Last, insbesondere Datenverkehrverarbeitungslast,
auf die Karten der Kette verteilt wird. Somit kann die hohe Last
gesteuert und verarbeitet werden, obwohl die Karten für sich genommen
ursprünglich
nicht dafür
vorgesehen waren, die hohe Datenrate zu unterstützen. Was die niedrigratige
Schnittstelle betrifft, so kann der jeweilige Datenverkehr aus dem
hochratigen Datenverkehr durch die Kette „geboren" oder mit diesem „verschmolzen" werden, wie dies
in 4 dargestellt ist. Zum Beispiel kann der Datenverkehr
durch die Kette ein STM-1-Fluss sein, während über die niedrigratige Schnittstelle
laufender Datenverkehr ein E1-Fluss sein kann.
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Initialisierung
von verketteten Karten
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Im
Folgenden wird beschrieben, wie die Ketteninitialisierung der Karten
und die Konfigurierung von Komponenten jeder der Karten in der Weise
erfolgen, dass hochratiger Datenverkehr durch die Kette fließt. Die Initialisierung
und die Konfigurierung können
von einer nicht dargestellten Steuereinheit gesteuert werden, die
Hardware- und Software-Funktionen bereitstellt.
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Mittels
eines automatischen Prozesses, welcher empirische Ermittlungsverfahren
(trial-and-error) und Ableitungen von Zwischenergebnissen einschließt, ist
es möglich,
die tatsächliche
Reihenfolge der Karten in der Kette zu bestimmen, Verbindungs- oder
Verzweigungsfehler in der Kette (z.B. Schleife in der Kette, fehlende
oder überzählige Karten)
zu erkennen, die Kette zu initialisieren und jede Karte so zu konfigurieren,
dass Datenverkehr durch die Kette fließen kann.
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Ein
Aspekt dieses Prozesses besteht darin, dass jede Karte an die in
der Kette vorgeschaltete(n) oder nachgeschaltete(n) Karte(n) Daten übermittelt,
die den ihr zugeordneten Steckplatz angeben, und von der (den) in
der Kette vorgeschalteten oder nachgeschalteten Karte(n) Daten erhält, die
den Steckplatz (die Steckplätze)
der benachbarten Karte(n) angeben.
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Wie
oben angegeben, sind die Karten mit Steckplätzen des Geräts verbunden,
die so angeordnet sind, dass die Karten zu einer Kette verbunden
werden können
(ohne dass dabei eine Reihenfolge für die Kette vorgegeben ist),
wobei ein Ende oder beide Enden der Kette mit dem externen Netz
verbunden ist bzw. sind. Dies kann durch den Geräte-Operator und/oder den Gerätehersteller
erfolgen.
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Die
Steuereinheit erhält
Informationen über
Steckplätze
(Slot-Liste) für
Karten, bei denen zu erwarten ist, dass sie Teil der Kette werden,
sowie Informationen über
eine API (Application Programming Interface) oder zwei APIs, welche
die Enden der Kette bilden. Dies kann z.B. direkt durch den Geräte-Operator/Gerätehersteller,
durch einen Software Equipment Manager für die Telekommunikationsumgebung,
durch Datenübertragung
aus dem Gerät
und dergleichen erfolgen.
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Die
Steuereinheit konfiguriert die DXSs jeder Karte in der Liste in
der Weise, dass jeder Framer V0 mit dem jeweiligen optischen Anschluss
OP und jeder Framer V1 mit dem jeweiligen elektrischen Anschluss
EP2 verbunden ist.
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Zum
Erkennen der ein oder zwei angeschlossenen Enden der Kette werden
die Laserdioden LD aller Karten in der Liste aktiviert. Auf der
Basis der bezüglich
der ein oder zwei APIs empfangenen Informationen wird jede Karte
in der Liste daraufhin geprüft,
ob ein Datensignal von einer Laserdiode LD übertragen wird (z.B. die bei
STM-1 empfangenen J0-Bytes). Dies ermöglicht es, die Enden der Kette
zu erkennen.
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Hier
ist es möglich,
eine erste Prüfung über die
empfangene Anzahl von APIs durchzuführen. Zum Beispiel kann ein
Verbindungs- oder Verzweigungsfehler vorliegen, falls nur eine API
erkannt wird, obwohl die empfangene, die API betreffende Information
zwei APIs anzeigt, oder zwei statt drei usw.
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Für die oben
beschriebene Erkennung des einen Endes oder der beiden Enden der
Kette werden alle Laserdioden LD der Karten mindestens für einen
kurzen Zeitraum aktiviert. Je nach der Leistung der Laserdioden
LD, den technischen Eigenschaften der Lichtwellenleiterverbindung
zum externen Netz, den Sicherheitsanforderungen und dergleichen
kann die Aktivierung aller Laserdioden somit als unzulänglich angesehen
werden. Als Alternative wird in Betracht gezogen, nur die eine Laserdiode
LD oder die beiden Laserdioden LD zu aktivieren, die erforderlich
ist bzw. sind, um mittels der Steuereinheit über die jeweilige API zu ermitteln,
welche der Karten tatsächlich
mit dem externen Netz verbunden ist. Diese begrenzte Laserdiodenaktivierung
kann z.B. manuell durch den Geräte-Operator
oder gesteuert durch Hardware- und/oder Softwarekomponenten des Geräte-Operators
erfolgen. Ferner kann dies durch eine derartige, z.B. vom Hersteller
oder Geräte-Operator vorgenommene
Konfigurierung des Geräts
und/oder der Karten erfolgen, dass Laserdioden LD mit Verbindung nach
außen
zum Beispiel auf Grund einer Inbetriebnahme des Geräts oder
mittels Steuerdaten von der Steuereinheit aktiviert werden.
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Falls
die begrenzte Aktivierung von Laserdioden LD nicht genügt, um die
Enden der Kette zu erkennen, können
die Kettenenden, wie weiter oben erläutert, durch eine Aktivierung
von Laserdioden LD aller Karten erkannt werden.
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Nachdem
das eine Ende oder beide Enden der Kette mit Verbindung zum externen
Netz erkannt wurde, werden die Laserdioden LD all der Karten in
der Liste deaktiviert, die kein Kettenende darstellen, also nicht mit
dem externen Netz verbunden sind.
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Dann
werden die DXSs auf jeder Karte in der Liste, die kein Kettenende
repräsentiert,
so konfiguriert, dass jeder Framer V0 mit dem jeweiligen elektrischen
Anschluss EP1 und jeder Framer V1 mit dem jeweiligen elektrischen
Anschluss EP2 verbunden ist.
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Die
Steuereinheit empfängt
von jeder Karte in der Liste Daten, die jede der Karte zugeordnete
Steckplatznummer angeben (z.B. das F1-Byte im STM-1-Overhead, das
von jedem VC-4-Framer bei STM-1 empfangen wird).
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Auf
der Basis der oben beschriebenen Konfiguration der DXSs und der
Informationen über
die Zuordnung der Karten zu den Steckplätzen des Geräts erhält die Steuereinheit
ein „abstraktes
Bild" der realen
Kartenkette. Die Erstellung des abstrakten Bildes der realen Kette
kann über
einen Vergleichsalgorithmus für
Karten-Steckplatz-Paare
in einer Liste erfolgen.
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Wahlweise
kann eine Wieder-Wiedererstellung des abstrakten Bilds der realen
Kette erfolgen, falls mindestens eine der wie oben angegeben erkannten
Kettenenden noch nicht mit einer anderen Karte in der Kette verbunden
ist. Dann wird der DXS am Steckplatz für die Karte, welche das betreffende
Ende darstellt, so konfiguriert, dass deren Framer V0 mit dem jeweiligen optischen
Anschluss OP und deren Framer V1 mit dem jeweiligen elektrischen
Anschluss E1 verbunden ist.
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Wiederum
auf der Grundlage der oben beschriebenen Konfiguration der DXSs
und der die Zuordnung der Karten zu den Steckplätzen des Geräts angebenden
Informationen erstellt die Steuereinheit ihr „abstraktes Bild" der realen Kartenkette.
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Nachdem
die reale Kette, d.h., die als Ende(n) der Kette dienende(n) Karte(n)
für die
Datenkommunikation mit dem externen Netz, die Reihenfolge der Karten
in der Kette und die Zuordnung der Karten zu Steckplätzen des
Geräts
bestimmt wurde, konfiguriert die Steuereinheit Komponenten der in
der realen Kette vorhandenen Karten.
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Was
die Synchronisierung der Karten und ihrer Komponenten anbelangt,
so befindet sich die Synchronisationsquelle für eine Karte der Kette auf
der Seite, die entlang der Kette dem Anfang der Kette am nächsten liegt,
d.h., die API für
das Kettenende oder die jeweilige Karte, das bzw. die mit dem externen
Netz zum Datenempfang aus diesem verbunden ist.
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Der
hier definierte Prozess ist transparent, z.B. für den Geräte-Operator und den Software
Equipment Manager. Insbesondere sind keine Regeln für das Verbinden
der Karten in der Kette erforderlich, und damit wird die Kettenkonfigurierung
zu einem automatischen Prozess. Abhängig von den Anforderungen
an den Betrieb der Telekommunikationsumgebung, den für den Betrieb
des Geräts
gewählten
Optionen und dergleichen kann dieser Prozess automatisch gestoppt
werden oder nicht; falls eine unerwartete Karte Teil der Kette ist, z.B.
wenn die unerwartete Karte in der Kette die Funktion der Kette nicht
beeinträchtigt.
Obwohl es keine Voraussetzung für
diesen Prozess ist, können
Verbindungsregeln vorgegeben und z.B. in der Steuereinheit abgespeichert
werden. Dann kann der Ketteninitialisierungs- und Konfigurierungsprozess
automatisch gestoppt werden, wenn eine Verletzung der Verbindungsregeln
zu einer unerwünschten
Betriebsweise oder zu einem Ausfall führen würde. Auch wenn Verbindungsregeln
verletzt werden, kann der Prozess so weitergeführt werden, dass das Gerät sich selbst „heilt".
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Somit
fließt,
wie in 4 dargestellt, hochratiger, zum und vom externen
Netz übertragener
Datenverkehr durch die Karten der Kette, wobei Last entsprechend
der Initialisierung und Konfigurierung auf die verketteten Karten
verteilt wird. Was die niedrigratige Schnittstelle anbelangt, so
wird niedrigratiger Datenverkehr aus dem hochratigen Datenverkehr „geboren". Ebenso wird niedrigratiger
Datenverkehr mit dem hochratigen Datenverkehr „verschmolzen". Insbesondere verarbeitet
eine Karte niedrigerratigen Datenverkehr, der von niedrigerratigen
Anschlüssen
kommt oder aus dem von einem der höherratigen Anschlüsse kommenden
höherratigen
Datenverkehr ausgekoppelt wurde. Dieser verarbeitete Datenverkehr
wird dann entweder in der Karte beendet oder zu einem niedrigerratigen
Anschluss (demselben oder einem anderen) weitergeleitet oder in
einen höherratigen
Rahmen eingefügt,
um über
einen der höherratigen
Anschlüsse übertragen
zu werden. Der höherratige
Datenverkehr kann als ein Bus aufgefasst werden, der niedrigerratigen
Datenverkehr von einer Karte zur anderen übertragen kann. Dies ist eine
weitere, sekundäre
Anwendung des Verkettungsprinzips.
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Fehlererkennung
für verkettete
Karten
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Für eine Erkennung
von Fehlern oder Ausfällen
von als Kette angeordneten Karten und Kartenbauteilen sind Informationen
vorgesehen, die Karten der Kette zugeordnete Steckplätze des
Geräts
und das für
die Karten in der Kette bzw. für
die Reihenfolge der Karten in der Kette verwendete Verbindungsschema
kennzeichnen. Ferner sind Informationen vorgesehen, die angeben,
welche Karte den Anfang der Kette bildet. Falls zwei Karten mit
dem externen Netz verbunden sind, sind zusätzlich Informationen darüber vorgesehen,
welche Karte(n) das Ende (die Enden) der Kette bildet (bilden).
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Solche
Ketteninformationen, die es der Steuereinheit ermöglichen,
eine Fehlererkennung für
verkettete Karten durchzuführen,
können
durch die oben beschriebene Ketteninitialisierung gewonnen werden.
Alternativ können
solche Informationen vom Gerät
oder dessen Operator geliefert werden. Vorteilhafterweise speichert
die Steuereinheit Ketteninformationen oder sie hat Zugriff auf Speichereinrichtungen,
die ausreichende Ketteninformationen liefern.
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Bei
einem Fehler wird von den Karten ein Alarm ausgelöst und zur
Steuereinheit geleitet. Auf der Basis von Alarmpegeln wie sie z.B.
für SDH
definiert sind, von Informationen, die angeben, von welcher Karte und/oder
von welchem Kartenbauteil ein Alarm ausgeht, und von Ketteninformationen
ist die Steuereinheit in der Lage, Fehler aus den Alarmen zu korrelieren.
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Der
Grundgedanke besteht darin, Typen von Fehlern der Kette, für jeden
Fehler die Anzahl und wahlweise die zu erwartende Folge von Alarmen
und für
jeden Fehler zu definieren, welche Karte oder Karten Alarm (e) auslösen wird
bzw. werden, z.B. erwartete nachfolgende Alarme, einschließlich etwaige
Arten von Nebenalarmen, Alarme mit niedrigerem Pegel und dergleichen,
die infolge eines vorher ausgelösten
Einzelalarms ausgelöst
werden, z.B. wenn der Einzelalarm einen vorgegebenen Pegel überschreitet.
Die Korrelation berücksichtigt
die Bauteile der Karte(n), die Alarme melden, und Alarmpegel, wie
sie z.B. für
SDH definiert sind.
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Grundsätzlich können Fehlerzustände in zwei
Kategorien eingeteilt werden: eine, in der ein Einzelalarm, also
ein auf Grund eines einzelnen Ereignisses ausgelöster Alarm, ausreicht, um den
zugrundeliegenden Fehler zu erkennen und identifizieren, und die
andere, in der ein Einzelalarm nicht ausreicht.
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Bei
einem Einzelalarm, der für
die Durchführung
einer Fehlererkennung ausreicht, korreliert die Steuereinheit den
aktuellen Alarm mit einem jeweiligen Fehler, wobei erwogen wird,
eine weitere Überwachung
von Alarmen zu stoppen.
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Reicht
ein Einzelalarm nicht aus, dann wartet die Steuereinheit, bis mindestens
ein weiterer, nachfolgender Alarm ausgelöst wird, also bis zum Eintreten
mindestens eines weiteren Ereignisses oder bis zum Auftreten mindestens
eines weiteren Fehlers. Ferner kann die Steuereinheit auf Alarme
prüfen,
deren Auslösung nach
dem Erstalarm erwartet wird.
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Weiterhin
ist es möglich,
spezielle, ausgewählte
Alarme oder alle Arten von Alarmen zu verwenden, die sich aus vorher
ausgelösten
Einzelalarmen ergeben, z.B. wenn der Einzelalarm einen vorgegebenen
Pegel überschreitet.
Auf der Basis dieser Alarme stellt die Steuereinheit fest, welche
Alarme für
die Fehlererkennung von Interesse sind, und überwacht die jeweiligen Ereignisse
bzw. Karten oder Bauteile derselben. Zu diesem Zweck ist es möglich, Alarme
zu filtern, z.B. durch Verwendung von Teilinformationen, die sich
aus Primär-
oder Erstalarmen ergeben. Beispielsweise liefert der Erstalarm Informationen
darüber,
ob die der erstalarmauslösenden
Karte vorgeschaltete oder nachgeschaltete Karte zu prüfen ist.
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Ferner
ist es möglich,
dass Alarme, die nach einem Erstalarm erwartet werden, nicht gemeldet
oder erkannt werden. Dann kann diese Situation selbst als Fehler
betrachtet werden, für
den jeweilige Korrelationen bezüglich
des Zustands der Kette und ihrer Elemente definiert werden können.
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Als
Beispiele sind in der nachfolgenden Tabelle Fehler, zur Korrelation
verwendete Alarme sowie Bemerkungen bezüglich zugrundeliegender Ereignisse
und Konfiguration aufgeführt:
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5 zeigt
ein Beispiel einer Fehlererkennung für den Fall einer ausgefallenen
internen Verbindung. Auf Grund eines Ausfalls einer internen Verbindung
zwischen Karte B2 und Karte B3, also der Verbindung FL, lösen der
Framer V1 von Karte B2 und der Framer V0 von Karte B3 einen LOS-Alarm aus. Diese
Alarme werden mit dem aktuellen Fehler, also dem Ausfall der Verbindung
FL, korreliert. Der so erkannte Fehler oder diesbezügliche Informationen
werden z.B. dem Geräte-Operator
für Wartungs-
oder Instandsetzungszwecke oder für einen Austausch von defekten
Bauteilen mitgeteilt.
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Für den Fall,
dass die obigen Annahmen nicht vollständig zutreffen, z.B. wenn der
Ausfall eines Bauteils einer Karte nicht zu einem vollständigen Ausfall
der Karte führt,
kann auch das Prinzip einer Fehlererkennung auf Grund von durch
benachbarte Bauteile ausgelösten
Alarmen angewendet werden. Dabei werden weitere Alarme in gleicher
Weise wie bei der oben beschriebenen Korrelation mit Fehlern berücksichtigt
und korreliert. Wenn zum Beispiel ein Bauteil einer Karte ausfällt, lösen benachbarte
Bauteile der Karte einen Alarm aus, der zur Erkennung des zugrundeliegenden
Fehlers und zur Identifizierung des ausgefallenen Bauteils verwendet
wird.
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Ausfallheilung
für verkettete
Karten
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Zum
Heilen von Ausfällen
von als Kette angeordneten Karten und von Kartenbauteilen sind Informationen
vorgesehen, die Karten der Kette zugeordnete Steckplätze des
Geräts
und das für
die Karten in der Kette bzw. für
die Reihenfolge der Karten in der Kette verwendete Verbindungsschema
kennzeichnen. Ferner sind Informationen vorgesehen, die angeben,
welche Karte den Anfang der Kette bildet. Sind zwei Karten mit dem externen
Netz verbunden, sind weitere Informationen darüber vorgesehen, welche Karten
das Ende der Karte bilden.
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Solche
Ketteninformationen können
durch die oben beschriebene Ketteninitialisierung gewonnen werden.
Alternative können
solche Informationen vom Gerät
oder dessen Operator geliefert werden. Vorteilhafterweise speichert
die Steuereinheit Ketteninformationen oder sie hat Zugriff auf Speichereinrichtungen,
die ausreichende Ketteninformationen liefern.
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Außerdem sind
Informationen vorgesehen, die das Vorhandensein eines Fehlers, den
Fehlertyp und die betroffenen Karten anzeigen. Diese Fehlerinformationen
können
mittels der oben beschriebenen Fehlererkennung gewonnen oder aus
Informationen entnommen werden, die vom Geräte-Operator oder einer anderen geeigneten
Quelle, wie zum Beispiel einer Zentraleinheit (z.B. Server, Zentralcomputersystem)
für die
Telekommunikationsumgebung, geliefert werden.
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Beim
Auftreten eines Fehlers und auf der Grundlage von Informationen,
die angeben, welche Art von Fehler vorliegt und welche der Karten
ausgefallen oder von dem Ausfall betroffen ist, wird eine automatische „Heilung" durchgeführt.
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Abhängig vom
Ist-Zustand der Kette umfassen Maßnahmen zur Ausfallheilung
und zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit der Kette mindestens:
- – Ändern der
Richtung des Datenflusses durch die Kette;
- – Aufnehmen
einer Ersatzkarte in die Kette, z.B. um eine ausgefallene Verbindung
zwischen Karten in der Kette zu ersetzen oder um ausgefallene Funktionalitäten bereitzustellen;
und
- – Ausschließen einer
ausgefallenen Karte durch Aufnahme einer Ersatzkarte.
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Das
Heilen von Fehlern kann einen Prozess umfassen, in dem die Richtung
des Datenverkehrs durch die Kette umgekehrt wird. Im Hinblick auf
die Verwendung von SDH wird bezüglich
der Karte, die vorher das Ende der ursprünglichen Kette bildete, eine
APS (Automatic Protection Switching gemäß dem SDH-Standard, eine automatische
Ersatzschaltung, die es ermöglicht,
Verkehr von einer (optischen) aktiven Verbindung auf eine passive
Verbindung zu schalten) durchgeführt.
Falls für
eine solche Änderung
der Datenverkehrsrichtung erforderlich, kann auch die Synchronisationskonfiguration
jeder Karte in der Kette umgekehrt werden, zum Beispiel wenn eine
Karte ihre Synchronisation von der ihr in der umgesteuerten Kette
vorgeschalteten Karte erhält.
Eine Umkehr der Synchronisierung kann auch durch Anwendung entsprechender
Maßnahmen
erreicht werden, wie sie für
die oben erläuterte
Ketteninitialisierung beschrieben sind.
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Abhängig von
der für
das Gerät
vorgesehenen Redundanz, d.h., von der Anzahl von Fehlern oder ausgefallenen
Karten, die möglich
sind, bevor das gesamte Gerät
ausfällt,
werden eine, zwei, drei oder mehr Ersatzkarten vorgesehen. Für den Ersatz
einer ausgefallenen Karte wird die Ersatzkarte in der Weise mit
den übrigen,
funktionsfähigen
Karten verbunden – im
Kontext dieser Beschreibung elektrisch verbunden –, dass die
Kette in ihrer vorgesehenen ursprünglichen Form gebildet wird.
Eine solche Verbindung kann z.B. dadurch hergestellt werden, dass
ein elektrischer Anschluss jedes Framers der verketteten Karte an
einen im Gerät
enthaltenen Bus gekoppelt wird, der üblicherweise in der Rückplatte
des Gestells implementiert ist.
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Ist
eine Verbindung zwischen zwei Karten in der Kette ausgefallen, wird
die Ersatzkarte oder eine der Ersatzkarten aktiviert, um die ausgefallene
Datenverkehrsleitung zu ersetzen. Insbesondere ermöglicht die
Ersatzkarte ein transparentes Weiterleiten des Datenverkehrs. In
vergleichbarer Weise kann die Ersatzkarte oder eine der Ersatzkarten
in die Kette integriert werden, um vorher verfügbare, aber aktuell auf Grund
eines Ausfalls nicht unterstützte
Funktionalitäten
bereitzustellen, wobei die jeweilige Karte nicht notwendigerweise
ersetzt wird.
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Fällt eine
der Karten aus, dann wird der Fehler dadurch „geheilt", dass die Karte, die ausgefallen ist oder
ein ausgefallenes Bauteil enthält,
durch eine funktionsfähige,
im Gerät
als Reservemittel angeordnete Karte ersetzt wird.
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Die
Ersatzkarte oder eine der Ersatzkarten wird mit den übrigen,
funktionsfähigen
Karten der Kette (die eigentlich keine Kette mehr ist) in der Weise
verbunden, dass die ursprüngliche
Kette wiederhergestellt wird. Bei einem Bus zur Verbindung von Karten
im Gerät
wird die Ersatzkarte durch eine Konfiguration des DXS in der Ersatzkarte
an den Bus gekoppelt und in Betrieb gesetzt. Zum Beispiel werden
die Framer der Ersatzkarten vorab an einen elektrischen Anschluss
für den
Bus angeschlossen, der für
Framer mit zwei elektrischen Anschlüssen einen Doppelanschluss
umfasst. Zum Verbinden der Ersatzkarten mit den übrigen Karten der Kette muss
der DXS der das ausgefallene Element umgebenden Karte(n) so rekonfiguriert
werden, dass der Framer, der vorher indirekt mit dem ausgefallenen
Element verbunden war, nun über
den Bus indirekt mit der Ersatzkarte verbunden wird.
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Zur
Konfigurierung der nun die ausgefallene Karte ersetzenden (Ersatz)Karte
wird die Konfiguration der ausgefallenen Karte mit Ausnahme von
deren DXS-Konfiguration
auf die ersetzende Karte kopiert. Die DXS-Konfiguration für die ersetzende Karte muss
in Abhängigkeit
von der bestehenden Verbindung mit den anderen Karten und dem Bus
angepasst werden. Alternativ kann die Konfigurierung der ersetzenden
Karte auf die oben für
eine Ketteninitialisierung der Karten beschriebene Weise erfolgen.
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Die
nachfolgende Tabelle zeigt als Beispiel für eine Redundanz von N + 1
eine Liste, in der Fehler, entsprechende Aktionen für eine Kettenheilung
sowie Bemerkungen bezüglich
des resultierenden Zustands aufgeführt sind:
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Verbesserte
Ausfallheilung für
verkettete Karten
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Die
oben beschriebene Ausfallheilung ist bei Vorhandensein einer einzigen
Ersatzkarte, also einer Redundanz von N + 1, vorwiegend auf Einzelausfälle beschränkt. Mehr
Einzelausfälle
als einer können
durch eine höhere
Redundanz kompensiert werden, für
welche mehr als eine Ersatzkarte verwendet wird. In der Praxis ist
es erwünscht,
mit mehr als einem Ausfall fertig werden zu können und dabei die Anzahl der
Ersatzkarten gering zu halten, vorzugsweise nur eine einzige Ersatzkarte
zu verwenden. Dies kann durch eine verbesserte Ausfallheilung für verkettete
Karten wie nachfolgend angegeben erreicht werden.
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Das
Prinzip besteht darin zu kontrollieren, ob eine ehemalige Ersatzkarte,
die bereits in die Kette aufgenommen wurde und möglicherweise eine ausgefallene
Karte der ursprünglichen
Kette ersetzt, ausreicht, einen weiteren, danach auftretenden Ausfall
zu heilen. Da die ehemalige Ersatzkarte nun eine Komponente der Kette
und somit in einen speziellen Teil der Kette integriert ist, ist
bei den hier verwendeten Karten die ehemalige Ersatzkarte im Allgemeinen
darauf beschränkt,
Ausfälle
von benachbarten Kettenabschnitten, also von benachbarten Verbindungen
oder Karten, zu heilen. Wenn zum Beispiel eine Karte, die als Ersatzkarte
vorgesehen ist und nun in die Kette aufgenommen wird, eine weiterreichende
Fähigkeit
zur Herstellung von Verbindungen mit dem Bus und/oder mit anderen
Karten in der Kette aufweist, ist eine verbesserte Ausfallheilung
bei Ausfällen
beliebiger Kettenteile und -abschnitte möglich.
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Angenommen,
ein erster Ausfall ist geheilt worden, indem eine als Ersatzkarte
vorgesehene Karte aufgenommen und damit z.B. eine ausgefallene Verbindung
ersetzt wurde, und es folgt ein zweiter Ausfall. Dann wird geprüft, ob der
zweite Ausfall bei einer Kettenkomponente oder einem Kettenabschnitt
vorliegt, welche bzw. welcher der ehemaligen Ersatzkarte, die nun
einen Teil der Kette bildet, benachbart ist.
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Der
Ausfall wird in Bezug auf die zur Verfügung stehende Leistung der
aufgenommenen Karte ausgewertet, d.h., auf deren Fähigkeit
und Funktionalität,
die zur Heilung des ersten Fehlers nicht benötigt wird oder die genutzt
werden kann, ohne die Heilung des ersten Ausfalls zu beeinträchtigen.
Das heißt:
es muss nachgewiesen werden, dass die aufgenommene Karte ausreicht,
sowohl den ersten Ausfall auch den zweiten Ausfall zu heilen.
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Bei
einem positiven Ergebnis wird die aufgenommene Karte aktiviert,
um den zweiten Ausfall zu kompensieren, z.B. durch eine Konfigurierung,
wie oben erläutert,
auf der Basis einer ausgefallenen, dem zweiten Ausfall zugeordneten
Karte oder durch Wiederherstellung einer ausgefallenen Verbindung
zwischen Karten oder durch Anschluss an den Bus.
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Andernfalls
kann die Kette ohne weitere Maßnahmen
nicht geheilt werden. Bei einer Redundanz von N + 1 ist eine Ketteninstandhaltung
erforderlich, z.B. durch Auswechseln ausgefallener Kettenteile.
Bei höheren
Redundanzen kann eine Ausfallheilung durch Aufnahme einer weiteren
Ersatzkarte wie oben erläutert
erfolgen, oder wenn die aktuelle Kette mehr als eine ehemalige Ersatzkarte
enthält,
kann der Ort des Ausfalls bestimmt werden, um zu prüfen, ob
der weitere Ausfall einer der ehemaligen Ersatzkarten benachbart
ist.
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Die
Reihenfolge der Bestimmung, ob ein weiterer Ausfall ein benachbarter
Ausfall ist und der weitere Ausfall durch die aufgenommene Karte
geheilt werden kann, kann umgekehrt werden. Wenn dann die aufgenommene
Karte einen weiteren Ausfall nicht kompensieren kann, kann bei einer
Redundanz von N + 1 die Bestimmung des Ausfallorts entfallen. Bei
höheren
Redundanzen kann die Abschätzung
der Leistungsfähigkeit, auf
welche die Bestimmung des Ausfallorts folgt, in Bezug auf eine weitere
ehemalige Ersatzkarte durchgeführt werden,
die aktuell in der Kette enthalten ist.
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Als
Beispiel für
eine Redundanz von N + 1 wird angenommen, dass der erste Ausfall
eine ausgefallene Verbindung zwischen zwei Karten war und dass die
Ersatzkarte in die Kette aufgenommen wurde, um als Verbindung zu
dienen, d.h., um eine transparente Datenverkehrsweiterleitung zu
ermöglichen.
Wenn als zweiter Ausfall ein an die ausgefallene Verbindung angrenzende
Karte ausfällt,
kann die ehemalige Ersatzkarte den zweiten Ausfall dadurch kompensieren,
dass sie zusätzlich
mit einer Datenverkehrsverarbeitungsfunktionalität aktiviert wird, die vorher
durch die nun ausgefallene Karte bereitgestellt wurde.
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Als
weiteres Beispiel kann der Datenverkehr von zwei oder mehr benachbarten
ausgefallenen Karten durch die ehemalige Ersatzkarte gesteuert und
verarbeitet werden, wenn deren Leistungsfähigkeit dazu ausreichend ist.
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Zur
Durchführung
der verbesserten Ausfallheilung erhält die Steuereinheit Informationen,
welche die aktuelle Kette, d.h., deren Topologie beschreiben (z.B.
welche Karten die Kette bilden, die Reihenfolge der Karten in der
Kette, Kartenfunktionalitäten),
sowie Informationen, die den aktuellen Zustand der Kette beschreiben (z.B.
Betriebszustand der Karten, internen Verbindungen und externen Verbindungen),
z.B. wie oben angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass für diesen
Prozess eine dynamische Konfiguration der Kette (z.B. deren aktueller
Zustand nach Initialisierung, Konfiguration, Start, möglichen
Ausfällen
und erforderlicher Heilung) verwendet wird. Die statische Kettenkonfiguration
wird verwendet, wenn noch kein Ausfall geheilt wurde, z.B. bei der
oben beschriebenen Erkennung von Ausfällen.
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Ein
weiterer Ausfall (weitere Ausfälle),
der (die) durch eine als Ersatzkarte vorgesehene und nun in der Kette
enthaltene Karte kompensiert wird (werden), werden überwacht.
Abhängig
von dem Ausfall (den Ausfällen),
der (die) bereits von der ehemaligen Ersatzkarte und nun in der
Kette enthaltenen Karte geheilt wurde(n), und vom letzten erkannten
Ausfall wird ermittelt, ob der letzte Ausfall von der betreffenden
Karte geheilt werden kann und wie diese für die Ausfallheilung benutzt
wird.
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Wenn
ein Ausfall auftritt, wird geprüft,
ob die Ersatzkarte bereits belegt ist oder nicht. Im letzteren Fall können ausfallbezogene
Alarme von der Ersatzkarte weitergeleitet werden oder in dieser
ihren Ursprung haben und werden im Fehlererkennungsprozess berücksichtigt.
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Ist
die Ersatzkarte nicht zur Ausfallheilung in der Kette enthalten,
kann die Ausfallheilung wie oben beschrieben durchgeführt werden.
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Andernfalls
wird ermittelt, ob die ausgefallenen Kettenelemente, d.h., ein vorher
ausgefallenes, nun durch eine Ersatzkarte ersetztes Kettenelement
(Kettenelemente) und ein aktuell ausgefallenes, zuletzt erkanntes
Kettenelement (Kettenelemente), benachbarte Elemente sind. In diesem
Zusammenhang umfassen benachbarte Kettelemente ausgefallene Karten,
die Nachbarn in der normalen Kettenverarbeitung sind (z.B. benachbart
in Bezug auf den Datenverkehrsfluss durch die Kette), ausgefallene
Verbindungen, die derselben Karte zugeordnet sind, ausgefallene
Karten und ausgefallene Verbindungen zu diesen sowie Kombinationen davon.
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Sind
die ausgefallenen Elemente nicht einander benachbart, wird bei einer
Redundanz von N + 1 ein vollständiger
Ausfall der Kette festgestellt. Wie oben erläutert, ergeben höhere Redundanzen
weitere Fähigkeiten
zur Ausfallheilung.
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Für benachbarte
ausgefallene Kettenelemente wird die Ersatzkarte so konfiguriert,
dass sie ausgefallene Elemente und deren Funktionalitäten ersetzt,
zumindest in dem Umfang, dass die Kette weiter betrieben werden
kann. Wenn der letzte aktuell zu heilenden Ausfall der erste Ausfall
einer Karte ist, wird, wie bereits erläutert, die Konfiguration der
ausgefallenen Karte mit Ausnahme der DXS-Konfiguration auf die Ersatzkarte kopiert.
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Bei
einem weiteren Ausfall einer Karte kann in Abhängigkeit von dem bereits kompensierten
Ausfall und dem aktuell zu heilenden Ausfall die Ersatzkarte für einen
Ersatz aller ausgefallenen Karten aktiviert werden. Wenn die bereits
in die Kette aufgenommene Ersatzkarte nicht alle Funktionen der
ausgefallenen Karte ersetzen kann, ist es immer noch möglich, die
Kette weiter zu betreiben. Hierbei wird ermittelt, welcher Teil
der Datenverkehrssteuerung und -verarbeitung aufrechterhalten werden
sollte, z.B. in Abhängigkeit
von den Prioritäten
des Systembetreibers. Dann wird die Ersatzkarte entsprechend konfiguriert,
um die jeweilige Konfiguration der letzen ausgefallenen Karte zu
absorbieren. Für
eine solche Konfiguration ist es möglich, dass Konfigurationen
der Ersatzkarte, die von einer vorher ausgefallenen Karte stammen,
welche vor dem Auftreten des letzten Ausfalls durch eine Ersatzkarte
ersetzt wurde, so geändert
werden, dass sie die Datenverkehrsanforderungen erfüllen. Vorteilhafterweise
absorbiert die Ersatzkarte so viel von der Konfiguration der ausgefallenen Karte(n)
wie möglich.
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Für den Fall
eines ersten Ausfalls einer Verbindung wird die Ersatzkarte so konfiguriert,
dass sie Datenverkehr für
die ausgefallene Verbindung weiterleitet, z.B. über ihre VC-4-Framer, mit einer
Synchronisierungskonfiguration im Hinblick auf die Datenverkehrrichtung über den
Bus. Dabei kann die DXS-Konfiguration so
sein, dass sie den Bus verwendet.
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Als
Ergebnis der Ausfallheilung fließt Datenverkehr durch die Kette,
wobei in Abhängigkeit
von den Ausfällen
und der Leistungsfähigkeit
der Ersatzkarte die Datenverkehrsverarbeitung vollständig wiederhergestellt
oder reduziert werden kann.
