DE69331402T2

DE69331402T2 - Verfahren und Schaltungen zur Realisierung eines digitalen und modularen Querverbindungsnetzes

Info

Publication number: DE69331402T2
Application number: DE69331402T
Authority: DE
Inventors: Alberto Lometti; Romano Valussi
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1993-01-16
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2013-01-17
Also published as: AU661087B2; AU3185293A; EP0552694B1; ITMI920108A1; DE69331402D1; EP0552694A2; ITMI920108A0; EP0552694A3; ES2167320T3; IT1258805B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Realisieren eines Verbindungsnetzwerks für SDH-(Synchronous Digital Hierarchy)-Signale mit den besonderen Merkmalen der Modularität, Flexibilität und Fehlerschützbarkeit.
Alle vom ETSI standardisierten synchronen Aussenstellensignale von niedrigerem Niveau, d. h. VC12, VC2 und VC3("Virtual Container" des Niveaus 12, 2 und 3) sind vermittelbare Signale, weswegen die Erfindung die Form einer möglichen Realisierung der von der CCITT G783-Spezifikation für SDH-Standardkompaktible Multiplexer betrachteten LPC -(Lower Path Connec-tion) -Funktion hat.
Die Erfindung betrifft auch die Vorrichtungen zum Implementieren eines auf Grundlage dieses Verfahrens konzipierten Netzwerks.

Stand der Technik

Die Lehre von Vermittlung und Schutz von in öffentlichen und privaten Netzen beförderten Informationsflüssen hat in den letzten 10 Jahren eine Umstellung von Vermittlungsnebenstellen zu Übertragungseinrichtungen mit immer höheren Frequenzen erfahren.
Das Netzwerk, das zu Beginn der 80er Jahre im wesentlichen auf:
- Vermittlungseinrichtungen mit der Aufgabe des Sortierens des Informationsverkehrs;
- Multiplexereinrichtungen für das "Gruming" des Verkehrs und die Nationalisierung des Transports;
- echten Übertragungsmitteln mit der Funktion der Informationsbeförderung auch über lange Strecken
basierte, wurde bereits mit den letzten Generationen von Anlagen der plesiochronen Hierarchie de facto mit neuen als "Drop/Insert" bezeichneten Elementen aktualisiert, die sich an der Grenze zwischen Multiplexen und Vermittlung befinden.
Die Drop/Insert-Elemente erzeugen ein statisches Vermittlungs- und Schutzniveau, das höher als das der Vermittlungsstellen liegt.
Die Einführung des als SDH (Synchronous Digital Hierarchy) bezeichneten neuen Informationsübertragungsstandards in die internationalen Normen (CCITT) hat definitiv geholfen, um die frühere Vorstellung vom Netzwerk, bei dem Vermittlung und Übertragung zwei absolut getrennte Funktionen waren, in eine neue Vision zu wandeln, in der sie tief miteinander verflochten sind. Das gleiche Format der Norm überträgt nämlich die Funktionen, die typisch für die Steuerung und Überwachung der Übertragungsstrecken sind, gleichzeitig mit den Funktionen, die typisch für die Vermittlungsarchitektur von Informationsflüssen sind.
Insbesondere hat es die Einführung des VC (Virtual Container) als Grund-Informationseinheit und auch als Austauscheinheit zwischen mehreren Trägerflüssen ermöglicht, Vorrichtungen zum Handhaben solcher Größen zu konzipieren, die neben Übertragungsfunktionen auf den diversen Niveaus der neuen Hierarchie mächtige Vermittlungsfunktionen für die virtuellen Container selbst umfassen.
Diese Vorrichtungen werden als Cross Connect bzw. Drop/Insert bezeichnet; diese Beschreibung betrifft die letzteren und ihre detaillierten Funktionen.
Diese Vorrichtungen realisieren die Vermittlung und Schutzschicht besser als die der Vermittlungsstellen, flexibler und Dank des vorgeschriebenen Standards besser steuerbar als bei dem früheren plesiochronen Szenario.
Das es um neue Normen und Funktionen geht, ist es schwierig, den Stand der Technik bezüglich der Lösung von Vermittlungsproblemen von virtuellen Containern zu definieren, auch wenn in der Literatur und in auf internationalen Ausstellungen vorgeführten Prototypen von Geräten die spezielle Vermittlungsfunktion von virtuellen Containern, die der besondere Gegenstand dieser Erfindung ist, in "konzentrierter" Weise realisiert ist, d. h. ein bestimmter Schaltungsabschnitt ist hiermit befasst.
Eine solche Art von Lösung impliziert, dass das Versagen eines solchen Schaltungsabschnitts den Betrieb der ganzen Anlage irreparabel gefährdet.
Bei der vorgeschlagenen Lösung ist die Funktion "verteilt" realisiert, wie in der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung detaillierter dargelegt wird, mit den ebenfalls dort erläuterten Vorteilen.
Eine verteilte Anordnung ist aus EP 0 384 581 (D2) bekannt, die einen Kernverzweigerschalter (Cross-Connect Core Switch) betrifft. D2 lehrt eine voll zugängliche (quadratische) Matrix, die durch Verwendung gemeinsam genutzter Busse erhalten wird. D2 verwendet einen Decoder als Raumstufe und kann so mit statischer Raumstufe einen STM-1 gleichzeitig verarbeiten. Die Verzweigung gemäß D2 ist eine einstufige (Raum-) oder dreistufige (Raum/Zeit/Raum-)-Anordnung.

Beschreibung der Erfindung

Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Realisieren einer modularen und verteilten Struktur eines Verbindungsnetzwerks für Aussenstellenflüsse der synchronen digitalen Hierarchie anzugeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt nun unter dem Gesichtspunkt der Vermittlungsmöglichkeiten die maximale Flexibilität, da es voll zugänglich ist und für Punkt-zu-Punkt- oder Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen nicht sperrend ist und außerdem für sehr effiziente Implementierungen hinsichtlich des Schutzes der Multiplexvorrichtung gegen Versagen geeignet ist, da ihm eine zentralisierte gemeinsame Vorrichtung fehlt.
Diese und andere Ziele werden erreicht mit dem Verfahren und der Schaltung gemäß der Erfindung mit den in Anspruch 1 bzw. 6 angegebenen Merkmalen. Die entsprechenden abhängigen Ansprüche geben weitere vorteilhafte Merkmale des Verfahrens und der Schaltung gemäß der Erfindung an.
Die diversen Aspekte und Vorteile der Erfindung sind leicht zu verstehen anhand der Beschreibung von Ausgestaltungen von ihr, die in den Zeichnungen gezeigt sind, wobei:
- Fig. 1(a) das Verbindungsnetzwerk in seiner allgemeinsten Form und eine mögliche Aufgliederung des Netzwerks zeigt;
- Fig. 1(b) das Äquivalent eines Abschnitts des Netzwerks als rein räumliche Matrizen im Sonderfall des Rahmen- Ladens (Frame Loading) zeigt;
- Fig. 2 zeigt, wie das in den vorhergehenden Figuren dargestellte Konzept auf Netzwerke mit immer größerer Komplexität verallgemeinert werden kann;
- Fig. 3 zeigt die Struktur der zeitlichen Stufe;
Fig. 4 zeigt für einen STM1-(Synchronous Transport Module des Niveau 1)-Rahmen den modifizierten Rahmen, der der zeitlichen Stufe als Eingabe zugeführt werden muss, so dass das Verbindungsnetzwerk als Ganzes keine Verzerrungen des standardisierten Rahmenformats herbeiführt.
Fig. 1(a) zeigt deutlich die Modularität und Symmetrie der vorgeschlagenen Lösung. Die drei von einer gestrichelten Linie umgebenen, mit a1. a2 und a3 bezeichneten Gebiete, die identische Strukturen enthalten, stellen eine mögliche und vorteilhafte Unterteilung der Struktur dar.
Bei einer der bevorzugten Ausgestaltungen eines Multiplexers vom Drop/Insert-Typ enthalten a1 und a3 die Aggregatverarbeitungsschaltungen, Seite W und Seite E, während a2 die Aussenstellenverarbeitungsschaltungen enthält.
Signale s1, s4 und s7, die so strukturiert sind, dass sie in der Lage sind, einen beliebigen Satz von synchronen Nebenstellenflüssen niedriger Ordnung, der vom ETSI-SDH-Standard in Betracht gezogen wird, zu befördern, stellen die Eingänge des Verbindungsnetzwerks dar. Entsprechend stellen s3, s6 und s9, die den vorhergehenden entsprechen, dessen Ausgänge dar.
Jede Fläche a(i) ist gekennzeichnet durch einen Eingang und einen Ausgang des Netzwerks, jeder Eingang "drängt" beide zu den anderen Gebieten gehörenden Ausgänge, jeder Ausgang kann das Signal von beiden zu den anderen Gebieten gehörenden Eingängen aufnehmen. Genauer gesagt werden die Eingänge s1, s4 und s7 in den Blöcken b1, b4 und b7 gegabelt und zu Zeitvermittlungsstufen b2, b2'; b5, b5'; b8, b8' gesendet. Die Ausgänge solcher Blöcke werden so gekreuzt, dass s2 und s5, die aus der Zeitschaltung (Zeitvermittlung) von s1 bzw. s4 resultieren, den Raumschaltblock b3 drängen, das vermittelte Signal s3 auszugeben; entsprechend drängen s5 und s8 den Raumschaltblock b6, der das vermittelte Signal s6 ausgibt, und schließlich drängen s2' und sB' den Schaltblock b9, dessen Ausgang das vermittelte Signal s9 ist.
Zu beachten ist, dass die Raumvermittlungsblöcke b3, b6, b9 wegen des Vorhandenseins von Zeitstufen tatsächlich "S matrici DT" (Zeitmuliplex-Raumvermittlungsmatrizen) in der Terminologie des Buchs M. Decina, A. Roveri: "Introduzione alle Reti Telefoniche Analogiche e Numeriche", Quaderni di ingeneria, Ed. Goliardiche, im folgenden als D1 bezeichnet, sind; die Zeitvermittlungsstufen b1, b2' hingegen sind komplexe Verbindungsnetzwerke, die speziell konstruiert sind, um die spezielle Handhabung von SDH-Rahmen unter beliebigen Lastbedingungen zu ermöglichen, und die im folgenden detaillierter beschrieben werden.
Eine alternative Art, das Netzwerk aus Fig. 1(a) zu beschreiben, ist, es als drei zusammen betrachtete, identische Unternetzwerke aufzufassen, von denen jedes durch zwei Zeitvermittlungsstufen gebildet ist, die als Ganzes eine Netzwerkverbindung mit zwei T-S-(Zeit-Raum)-Stufen realisieren.
Insbesondere sind die drei Unternetzwerke in den Sätzen von Blöcken (b2, b5', b3); (b2', bB', b9); (b5, b8, b6) individualisierbar.
In Fig. 1(b) ist das Unternetzwerk (b21, b5', b3) in dem Sonderfall gezeigt, wenn Signale s1 und s4, die in das Netzwerk eingegeben werden, STM-1-Rahmen sind, die mit dreiundsechzig Aussenstellenströmen vom Typ VC12 beladen sind.
Die Figur zeigt eine Darstellung des Netzwerks in rein räumlichen Begriffen, die zu der der Fig. 1(a) weitgehend äquivalent ist, aber im Hinblick auf die Verbindungstheorie besser für eine Matrixbetrachtung (siehe D1) geeignet ist.
Die Signale s1', s4', s2, s5' und s3 sind in die dreiundsechzig getrennten Komponenten aufgeteilt, die tatsächlich in einem einzigen rahmenartigen Signal zeitgemultiplext sind. Zeitstufen T sind für den beschriebenen Fall durch Raum- Äquivalente gebildet, d. h. durch eine vollständige Raummatrix mit dreiundsechzig Eingängen und dreiundsechzig Ausgängen. Die Raumstufe S ist durch eine äquivalente Struktur ersetzt, die aus dreiundsechzig Raummatrizen mit zwei Eingängen und einem Ausgang besteht (für die Äquivalenz zwischen Raummatrizen und Zeitmatrizen kann auf D1 Bezug genommen werden).
Diese Darstellung betont die zweistufige Struktur des Verbindungsnetzwerks und beleuchtet dessen Eigenschaften unter dem Gesichtspunkt der Vermittlungstheorie.
Das Netzwerk ist gut zugänglich, da:
- die Anzahl von Ausgängen der Matrizeh der ersten Stufe gleich der Anzahl von Matrizen ist, die die zweite Stufe bilden;
- die Anzahl von Eingängen der Matrizen der zweiten Stufe gleich der Anzahl von Matrizen ist, die die erste Stufe bilden;
- jede Matrix der ersten Stufe einen Verbindungsweg zu jeder Matrix der zweiten Stufe hat;
- und außerdem das Netzwerk für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und für Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen nicht blockierend ist, da die Vielzahl der Verbindungen zwischen den Matrizen der ersten Stufe und denen der zweiten Stufe gleich der Zahl von Ausgängen der Matrizen der zweiten Stufe ist.
In Fig. 2 ist gezeigt, wie das zuvor beschriebene Netzwerk asymmetrisch erweitert werden kann, wenn in einem der drei Gebiete eine größere Zahl von Eingangs-/Ausgangssignalen erzeugt werden soll.
In dem betonten Fall sind die für das Gebiet a2 in Betracht gezogenen Funktionen durch Hinzufügen eines zum vorhergehenden identischen Gebiets a2' verdoppelt worden, und die in den Gebieten a1 und a3 enthaltenen Funktionen sind entsprechend geändert worden, um die Eigenschaften der vollständigen Zugänglichkeit und Blockierfreiheit des Netzwerks aufrechtzuerhalten.
Insbesondere ist es notwendig, die Anzahl von Typ-Stufen und die Anzahl der Eingänge der Typ-S-Stufen zu erhöhen. Weitere Vergrößerungen des Netzwerks können realisiert werden durch Iterieren des beschriebenen Verfahrens.
Fig. 3 zeigt die Struktur der Zeitstufe (T-Blöcke in den vorhergehenden Figuren), die es ermöglicht, unterschiedliche Typen von Aussenstellenströmen zu verarbeiten, die in den von ETSI standardisierten SDH-Rahmen vorhanden sind, auch für den Fall gemischter Wege... (z. B. Typ-VC12-Aussenstellenströme, gemischt mit Typ-VC2- und/oder VC3-Aussenstellenströmen).
Zu beachten ist, dass was der Einfachheit halber oben als reine Zeitstufe angegebenen worden ist, seinerseits als zweistufige Kaskade realisiert werden kann, eine zeitliche, bestehend aus zwei Zeitmatrizen T1 und T2 von verschiedenem Typ und eine räumliche, bestehend aus einer "S matrice DT".
Das Signal s1, ein synchroner Rahmen, der Strukturen vom Typ TUG3 (Tributary Unit Group of Level 3) enthält, die ihrerseits mit synchronen Aussenstellenströmen VC3 oder einem Gemisch von Aussenstellenströmen vom Typ VC2 und VC12 beladen sind, wird in Block b1 gegabelt und gleichzeitig Zeitmultiplexmatrizen T1 und T2 [zugeführt], wobei die erste eine Matrix mit dreiundsechzig Eingängen und dreiundsechzig Ausgängen und die zweite eine Matrix mit drei Eingängen und drei Ausgängen ist.
Die Matrix T1 wird zum Verarbeiten desjenigen Teils der Last genutzt, die mit Aussenstellenströmen vom Typ VC12 und VC2 strukturiert ist, die gekennzeichnet sind durch eine Wiederkehr von dreiundsechzig Bytes, während die Matrix T2 zur Verarbeitung desjenigen Teils der Last genutzt wird, der mit Aussenstellenströmen vom Typ VC3 strukturiert ist, die durch eine Wiederkehr von drei Bytes gekennzeichnet sind.
Der Raum[vermittlungsblock] formt den ausgehenden Rahmen s4 neu durch Aufnehmen des Signals s2 für die Position der aus VC12 und VC2 gebildeten vermittelten Last und durch Aufnehmen des Signals s3 für den aus VC3 gebildeten Anteil der vermittelten Last. Alle Operationen werden über Speicher gesteuert, die Informationen betreffend die Struktur des Rahmens und die gewünschte Vermittlung enthalten.
Ein kennzeichnendes Merkmal der vorgeschlagenen Struktur besteht darin, dass die zwei Zeitmatrizen T1 und T2 auf verschiedene Teile des verarbeiteten synchronen Rahmens wirken.
Zu beachten ist nun, dass die Zeitmultiplexmatrizen eine durchschnittliche Verzögerung des geschalteten Signals verursachen, die gleich der Wiederkehr der Vermittlung ist, sofern nicht Abwandlungen in der Abfolge der Eingangs- Aussenstellenströme (siehe D1) akzeptiert werden können, was für die vorliegende Anwendung nicht tolerierbar ist.
Infolgedessen unterliegen die von den zwei Matrizen bearbeiteten Rahmenteile, die unterschiedliche Betriebswiederkehrzeiten haben, unterschiedlichen Verzögerungen und führen beim erneuten Zusammensetzen zu einem Rahmen, der nicht mehr dem Standard entspricht.
Um diesen Nachteil zu überwinden, wird eine Rekonfiguration des in die Zeitstufe des Verbindungsnetzwerks eintretenden Rahmens bei der Erfindung nach dem in Fig. 4 gezeigten Schema für den Spezialfall eines STM1-Rahmens durchgeführt.
Wie in der Figur zu sehen ist, besteht die Rekonfiguration darin, den Teil der Last, der mit VC12 und VC2 von dreiundsechzig Bytes strukturiert ist, unter Ausschluss der von der Matrix T1 nicht bearbeiteten (und damit nicht verzögerten) Teile zu antizipieren und den Teil der Last, der mit VC3 von drei Bytes strukturiert ist, ebenfalls unter Ausschluss des nicht von der Matrix T2 verarbeiteten Teils des Rahmens, zu antizipieren.
Durch Vorgehen wie oben beschrieben wird am Ausgang des Zeit- Rekompositionsblocks b4 ein voll mit dem synchronen Standard konformer Rahmen erhalten.
Die Erfindung ist zwar der Einfachheit halber mit Bezug auf in den Zeichnungen enthaltene Ausgestaltungen von ihr beschrieben worden, doch liegt auf der Hand, dass diese nicht einschränkend sind, sondern in Fachleuten zu Gebote stehender Weise abgewandelt und verändert werden können.

Claims

1. Verfahren zum Realisieren eines Verbindungsnetzwerks für Synchronous Digital Hierarchy-(SDH)-Signale mit SDH-Rahmen, in denen virtuelle Container niedriger Ordnung des Netzwerks verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:

- Vorsehen von Aggregat- (a1. a3) und Neben- (a2, a2') -Unternetzwerken, wobei jedes Unternetzwerk (a1, a2, a2'; a3) einen Unternetzwerkeingang und einen Unternetzwerkausgang für Eingangssignale (s1; s4, s10; s7) bzw. Ausgangssignale (s6; s9, s11; s3) hat und jedes Unternetzwerk (a1, a2, a2'; a3) ferner Zeitschaltblöcke (b2, b2', b2"; b5, b5', b11', b11"; b8, b8', b8") und Raumschaltblöcke (b6; b9, b12; b3) umfasst;

- Gabeln (b1; b4, b10; b7) der Eingangssignale (s1; s4, s10; s7), wodurch gegabelte Signale (s1', s1", s1'''; s4', s4", s10', s10"; s7', s7", S7''') erhalten werden;

- Senden der gegabelten [Signale] (51', s1" s1'''; s4', s4" Sb', Sb"; s7', s7" s7''') an die jeweiligen Zeitschaltblöcke (b2, b2', b2"; b5, b5', b1', b11"; b8, b8', b8"), um so verarbeitete Signale zu halten; und

- Senden jedes verarbeiteten Signals eines Unternetzwerks (a1; a2, a2'; a3) an die Raumschaltblöcke (b3, b6, b9, b12) der anderen Unternetzwerke (a3, a2, a2'; a1, a3; a1, a2, a2'), um so die Ausgangssignale (s6, s9, s11; s3) von jedem Unternetzwerk (a1; a2, a2'; a3) zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt des Rekonfigurierens der in die Zeitschaltblöcke (b2, b2', b2"; b5, b5', b11', b11"; b8, b8', b8") eintretenden SDH-Rahmen umfasst, um den Ausgleich der in den Neben-Unternetzwerken, die durch die gleichen Zeitschaltblöcke (b2, b2', b2"; b5, b5', b1', b11"; b8, b8', b8") miteinander verbunden sind, herbeigeführten Verzögerung zu ermöglichen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Rekonfigurierens der in die Zeitschaltblöcke eintretenden SDH-Rahmen den Schritt des Vorziehens des mit VC12 und VC2 strukturierten Teils der Nutzlast um 63 Bytes und des Vorziehens des mit VC3 strukturierten Teils der Nutzlast um 3 Bytes umfasst.

4. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bereitstellens von Neben-Unternetzwerken den Schritt des Bereitstellens eines ersten und eines zweiten Neben-Unternetzwerks (a2; a2') umfasst, und dass der Schritt des Bereitstellens von Aggregat- Unternetzwerken (a1. a3) den Schritt des Bereitsstellens von zwei Aggregat-Unternetzwerken umfasst.

5. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Sendens der gegabelten Signale (s1', s1"; s4', s4"; s7', s7") an die jeweiligen Zeitschaltblöcke (b2, b2'; b5, b5'; b8, b8') den Schritt des Sendens der gegabelten Signale (s1', s1"; s4', s4"; s7', s7") an Zeitschaltblöcke (T1, T2) und einen Raumschaltblock (S) umfasst.

6. Schaltung zum Implementieren eines Verbindungsnetzwerks für Synchronous Digital Hierarchy-(SDH)-Signale mit SDH-Rahmen, in denen virtuelle Container niedriger Ordnung des Netzwerks verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:

- Aggregat- (a1. a3) und Neben- (a2, a2') -Unternetzwerke, wobei jedes Unternetzwerk (a1. a2, a2'; a3) einen Unternetzwerkeingang und einen Unternetzwerkausgang für Eingangssignale (s1; s4, s10; s7) bzw. Ausgangssignale (s6; s9, s11; s3) hat, und jedes Unternetzwerk (a1; a2, a2'; a3) ferner Zeitschaltblöcke (b2, b2', b2"; b5, b5', b11', b11"; b8, b8', b8") und Raumschaltblöcke (b6; b9, b12; b3) umfasst;

- Gabelungsmittel (b1; b4, b10; b7) zum Gabeln der Eingangssignale (s1; s4, s10; s7);

- Mittel zum Verbinden der Gabelungsmittel (b1; b4, b10; b7) und der Zeitschalt[blöcke] (b2, b2', b2"; b5, b5', b11', b11"; b8, b8', b8"); und

- Mittel zum Verbinden der Zeitschaltblöcke (b2, b2', b2"; b5, b5', b11', b11"; b8, b8', b8") eines Unternetzwerks (a1; a2, a2'; a3) mit den Raumschaltblöcken (b3, b6, b9, b12) der anderen Unternetzwerke (a3, a2, a2'; a1; a3; a1; a2, a2').

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Neben-Unternetzwerk ein erstes und ein zweites neben-Unternetzwerk (a2; a2') umfasst.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitschaltblöcke (b2, b2'; b5, b5'; b8, b8') Zeitschaltblöcke (T1, T2) und einen Raumschaltblock (S) umfassen.