DE69429086T2 - Verfahren zur synchronisation von verbundenen sdh- und pdh-fernmeldenetzen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisation von miteinander verbundenen SDH und PDH Telekommunikationsnetzwerken.
• Da Nachteile der derzeitigen plesiochronen digitalen Hierarchie (PDH) zu einer Definition einer neuen synchronen digitalen Hierarchie (SDH) geführt haben, wird auch ein Bedürfnis zum Transferieren von Daten zwischen den Netzwerken in der Zukunft bestehen. Das Problem besteht dann darin, wie diese Netzwerke zu verbinden sind, insoweit als die Synchronisation betroffen ist. Die einfachste Art und Weise, die einem zuerst in den Sinn kommt, besteht darin, das PDH Netzwerk mit einem separaten Synchronisationseingang zu versehen, dem das gleiche Synchronisationssignal zugeführt wird, welches das SDH Netzwerk synchronisiert. Jedoch besteht das Problem einer derartigen Lösung darin, dass die Netzwerke ihre eigenen internen Zeitsteuerungen in dem Fall einführen, dass das Synchronisationssignal unterbrochen ist und kein gemeinsamer Masterknoten bzw. Leitknoten mehr gefunden wird.
• Das Dokument EP 522 748 zeigt eine SDH Datenübertragungszeitsteuerungseinrichtung, bei der das Trägergeschwindigkeitssignal durch das System abgeschätzt wird, indem aufeinander folgende Geräte in dem Netzwerkpfad synchronisiert werden und daraufhin von dem letzten Träger ein Zeitsteuerungssignal bei der Ursprungsfrequenz zurück abgeleitet wird.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, eine Zeitsteuerung (Synchronisation) zwischen den SDH und PDH Netzwerken auf eine derartige Weise zu übertragen, dass ein Masterknoten bzw. ein Leitknoten mit der größtmöglichen Gewissheit auch in Fehlerfällen gefunden wird. Diese Aufgabe wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst, welches durch das gekennzeichnet ist, was im Kennzeichenteil des beigefügten Patentanspruchs 1 beschrieben ist.
• Die Grundidee gemäß der Erfindung besteht darin, dass die SDH und PDH Netzwerke synchronisiert werden, indem das PDH Netzwerk mit dem SDH Netzwerk synchronisiert wird, wobei das erfindungsgemäße Verfahren umfasst:
• Bereitstellen eines zu einem PDH-Netzwerk zu übertragenden Signal in einer Vorrichtung des an das PDH-Netzwerk angeschlossenen SDH-Netzwerks mit zumindest einem Statusbit zur schleifengeschützten (LP) Synchronisation,
• Empfangen des Signals an dem PDH-Netzwerk,
• Erfassen des zumindest einen Statusbits aus dem empfangenen Signal unter Verwendung von Interpretationsregeln, und
• Synchronisieren des PDH-Netzwerks mit dem SDH-Netzwerk unter Verwendung des erfassten zumindest einen Statusbits zur LP-Synchronisation. Die Synchronisation erfolgt somit in dem verbundenen Netzwerk, ohne dass irgendwelche, Änderungen an dem PDH-Netzwerk vorgenommen werden müssen.
• Nachfolgend wird die Erfindung ausführlicher mit Bezug auf Ausführungsbeispiele gemäß der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine an sich bekannte LP-Synchronisation in einem fünf Knoten umfassenden Netzwerk,
• Fig. 2a bis 2c die Funktion des Netzwerks gemäß Fig. 1 im Fall eines Fehlers,
• Fig. 3 erfindungsgemäß verbundene PDH und SDH Netzwerke, und
• Fig. 4 eine Zeitsteuerung in einem Schleifennetzwerk, das einen SDH Netzwerkknoten und PDH Netzwerkknoten aufweist.
• In derzeitigen (plesiochronen) Telekommunikationssystemen kann eine Synchronisation entweder mittels separater Synchronisationsverbindungen oder durch Verwendung normaler Datenverbindungen zwischen den Knoten (Vorrichtungen) des Systems durchgeführt werden. Separate Synchronisationsverbindungen werden nur in Einzelfällen verwendet und sehr selten für die Synchronisation eines gesamten Netzwerks. Wenn Datenverbindungen für die Synchronisation verwendet werden, ist ein derartiger Leitungskode von Nöten, dass es den Knoten möglich ist, auch die Taktfrequenz eines eingehenden Datensignals zu extrahieren. Von diesen Taktfrequenzen kann die Synchronisation der Knoten des Netzwerks anhand zweier unterschiedlicher Grundverfahren durchgeführt werden: Gegenseitige Synchronisation und Master-Slave- Synchronisation. Bei der gegenseitigen Synchronisation erzeugt jeder Knoten seine eigne Taktfrequenz aus dem Mittelwert der Frequenzen eingehender Signale und dessen eigener Taktfrequenz zu diesem Moment. Somit werden alle Knoten des Netzwerks zu einer gemeinsamen mittleren Frequenz getrieben, und in einem stabilen Zustand haben sie diese erreicht. Jedoch kann ein gegenseitige Synchronisation verwendendes Netzwerk nicht mit einer gewünschten Quelle synchronisiert, werden, was eine Verbindung unterschiedlicher Netzwerke problematisch macht, da die Betriebsfrequenz des gesamten Netzwerks dann nicht genau vorbestimmt sein kann.
• Andererseits werden bei der Master-Slave-Synchronisation alle Knoten des Netzwerks mit der Taktfrequenz eines Masterknotens bzw. Leitknotens synchronisiert. Jeder Knoten wählt die Frequenz eines eingehenden Signals als die Quelle seiner eigenen Taktfrequenz aus. Der Knoten versucht, ein Signal mit der Taktfrequenz des Masterknotens des Netzwerks auszuwählen.
• Bei einer unabhängigen Master-Slave-Synchronisation trifft jeder Knoten seine eigene Entscheidung bezüglich der Synchronisation, ohne irgendwelche die Entscheidungsfindung unterstützenden Informationen von außerhalb zu empfangen. Da die Knoten ihre Entscheidungen bezüglich der Synchronisation unabhängig treffen, müssen jedem Knoten Definitionen darüber zur Verfügung stehen, mit welchem Knoten die Synchronisation zu erfolgen hat. Diese Definitionen liegen oft in Form einer Prioritätsliste vor, wodurch ein Knoten das Signal von den verwendbaren eingehenden Signalen als die Quelle seiner Synchronisation auswählt, welches die höchste Priorität hat, das heißt, jenes, welches am höchsten auf der Liste steht. Wenn dieses Signal unterbrochen wird oder dessen Qualität schwächer wird, so dass es nicht mehr länger als die Quelle der Synchronisation qualifiziert werden kann, wählt der Knoten das Signal aus der Liste, welches die nächsthöchste Priorität hat. Die Prioritätsliste sollte auf eine derartige Weise zusammengestellt sein, dass alle Knoten darauf zwischen dem betreffenden Knoten und dem Masterknoten liegen, wodurch die Synchronisation sich vom Masterknoten zu niedrigeren Niveaus hin ausbreitet.
• Jedoch bedingt die unabhängige Master-Slave-Synchronisation Einschränkungen für die Synchronisation des Netzwerks: In einem Schleifen-Netzwerk können nicht alle Verbindungen für die Synchronisation verwendet werden, weshalb die dynamische Adaptationsfähigkeit bzw. Anpassungsfähigkeit des Netzwerks in unterschiedlichen Situationen eingeschränkt ist. Eine Kommunikation muss zwischen die Knoten zu dem Zweck gebracht werden, dass die Informationsmenge eines separaten Knotens ausreichend zur Entscheidungsfindung in allen Situationen wäre, ohne eine Notwendigkeit, die Anzahl von für die Synchronisation zu verwendenden Verbindungen stark einzuschränken, wobei in jenem Fall die Taktfrequenz des Masterknotens nicht gleichermaßen gut zu den Knoten des Netzwerks bei Fehlerzuständen verbreitet werden kann.
• Das einfachste Verfahren zum Ausweiten der unabhängigen Master-Slave-Synchronisation auf eine kommunizierende ist eine so genannte LP (schleifengeschützte) Synchronisation. Die LP-Synchronisation versucht zu verhindern, dass die Zeitsteuerung von Schleifen-Netzwerken in Unordnung gerät, indem zwei Statusbits mcb und lcb verwendet werden, um die vorstehend erwähnten Prioritätslisten zu unterstützen, wobei diese Bits zwischen den Knoten des Netzwerks übertragen werden. Das erste Statusbit mcb (Mastersteuerungsbit = master control bit) zeigt an, ob die Synchronisation von dem Masterknoten des Netzwerks kommt. Der für das Netzwerk definierte Masterknoten überträgt dieses Bit als eine logische Null in dessen ausgehenden Signalen und die anderen Knoten leiten es weiter, im Fall dass sie mit einem Signal synchronisiert sind, wobei der Wert des mcb davon Null ist. Das zweite Statusbit lcb (Schleifetsteuerungsbit = 100p control bit) zeigt an, ob es eine Schleife bei der Synchronisation gibt. Jeder Knoten des Netzwerks überträgt dieses Bit als eine logische Zahl Eins in der Richtung, in der, der Knoten selbst synchronisiert ist, und als eine logische Null in die anderen Richtungen.
• Jeder Knoten verwendet seine eigene Prioritätsliste für eine Auswahl der Quelle der Synchronisation, aber überprüft, mit Ausnahme des Status des Signals, auch die Bits mcb und lcb vor der Auswahl. Primär versucht der Knoten eine solche Verbindung zu finden, deren Taktfrequenz von dem Masterknoten des Netzwerks (mcb = 0) kommt. Wenn keine derartige Verbindung gefunden wird (aufgrund eines Fehlerzustands), wählt der Knoten auf eine herkömmliche Weise die arbeitende Verbindung, die am höchsten auf der Prioritätsliste steht. Jedoch wird von der ausgewählten Verbindung (Quelle der Zeitsteuerung) stets erwartet, dass deren Zeitsteuerung nicht in der Schleife (lcb = 0) ist, selbst wenn das Signal selbst anderenfalls zur Synchronisation verwendbar wäre.
• Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Telekommunikationsnetzwerks, welches fünf Knoten 1 bis 5 aufweist, wobei dieses Netzwerk die vorstehend beschriebene LP-Synchronisation verwendet. Die Bits mcb und lcb, die von jedem Knoten in unterschiedliche Richtungen übertragen werden, sind an den Knoten jeweils durch Bezugszeichen M (mcb) und L (lcb) bezeichnet. Wenn lediglich eine Prioritätsliste verwendet wird, besteht ein Synchronisationsbaum aus baumartigen hierarchischen Strukturen, während bei LP-Synchronisation der Synchronisationsbaum mittels Schleifen gebildet ist. Zuerst wird eine Masterschleife gebildet, in der der Masterknoten des Netzwerks liegt; und dann werden Knoten zu dem Synchronisationsbaum Kette für Kette hinzugefügt, bis alle Knoten enthalten sind. Prioritätslisten werden gemäß den Schleifen und Ketten erstellt. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 1 umfasst die Masterschleife die Knoten 1, 2, 4 und 3 in dieser Reihenfolge. An diese Masterschleife ist eine Kette aus einem Knote n angeschlossen (Knoten 5).
• In Fig. 1 sind die durch die Knoten benutzten Prioritätslisten mit Bezugszeichen PL bezeichnet. Bezugszeichen A, B und C bezeichnen eingehende Signale von jedem Knoten. Auf der Prioritätsliste PL des Masterknotens 1 sind keinerlei eingehende Signale, sondern der Masterknoten verwendet stets seinen internen Oszillator als die Quelle seiner Synchronisation. Die durch die Synchronisation nicht verwendeten Verbindungen sind durch unterbrochene Linien in der Figur angegeben.
• Fig. 2a bis 2c stellen das Verhalten eines LP-Synchronisation verwendenden Netzwerks (Fig. 1) in einem Fehlerzustand dar. In der in Fig. 2a dargestellten ersten Stufe ist die Verbindung zwischen dem Masterknoten 1 und dem Knoten 2 unterbrochen. Danach empfängt das Netzwerk Synchronisation von dem Masterknoten 1 über den Knoten 3. In der in Fig. 2b gezeigten zweiten Stufe ist die Verbindung auch zwischen den Knoten 1 und 3 unterbrochen, wodurch der Knoten 3 der neue Masterknoten sein wird, welcher der letzte war, der die Frequenz des Masterknotens zu dem Netzwerk weitergeleitet hat. Das von dem Knoten 3 gesendete mcb hat sich nun in eine logische Zahl Eins geändert, um anzuzeigen, dass es keine Verbindung mehr mit dem offiziellen Masterknoten des Netzwerks gibt. In der dritten Stufe gemäß Fig. 2c ist der Fehler zwischen den Knoten 1 und 3 repariert und das Netzwerk wird erneut mit seinem ursprünglichen Masterknoten synchronisiert.
• LP-Synchronisation ist ausführlicher in einer Diplomarbeit bzw. Master's Thesis von Jukka Kainulainen, Technische Universität, Fakultät für Informationstechnologie, Espoo, 1993 "Sanomapohjainen alistuva synkronointi digitaalisissa televerkoissa" (Nachrichtenbasierte Master-Slave- Synchronisation in digitalen Telekommunikationsnetzwerken) beschrieben, auf die hier für eine genauere Beschreibung Bezug genommen wird.
• In einem SDH-Netzwerk sind Knoten nicht auf die obige Weise miteinander synchronisiert, sondern ein Abschnittsrahmenkopfteil (SOH = Section OverHead) eines STM-1 Rahmens wird offensichtlich zumindest ein Synchronisationsbyte zur Synchronisation der Knoten miteinander verwenden.
• Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend beschriebene LP-Synchronisation dazu zu verwenden, ein PDH und ein SDH Netzwerk miteinander zu synchronisieren. Fig. 3 zeigt ein SDH Netzwerk 31 und ein PDH Netzwerk 32, die durch Anschließen einer Vorrichtung 33 des SDH Netzwerks an Knoten 34 und 35 des PDH Netzwerks miteinander verbunden sind. Eine typische SDH Vorrichtung 33 weist 63 Schnittstellen von 2048 kBit/sek auf (da ein STM-1 Rahmen typischerweise 63 Kanäle mit 2048 kBit/sek enthält). Erfindungsgemäß ist ein zu einem derartigen PDH Netzwerk zu übertragendes Signal in der SDH Vorrichtung mit Statusbits mcb und lcb bereitgestellt, die zur LP-Synchronisation zu verwenden sind, und zwar auf eine solche Weise, dass diese Bits in dem PDH Netzwerk (in einem Knoten des PDH Netzwerks) unter Verwendung an sich bekannter Interpretationsfegeln interpretierbar sind. Eine gemeinsame "Synchronisations"-Sprache kann somit zwischen den Netzwerken konstruiert werden, ohne die Notwendigkeit, Änderungen in dem PDH Netzwerk vorzunehmen. Derartige Statusbits werden nicht notwendigerweise in allen Signalen verwendet, die von dem. SDH Netzwerk zu dem PDH Netzwerk zu übertragen sind, sondern die Zeitsteuerung wird typischerweise in einer Richtung oder zwei Richtungen (abhängig von der Topologie des Netzwerks) angegeben. Die Statusbits mcb und leb können beispielsweise in einem Zeitschlitz Null (TS0) eines 2048 kBit/sek Signals übertragen werden. Die Statusbits können zu dem 2048 kBit/sek Signal hinzugefügt werden, indem sie mittels Software in einem Ausgangszwischenspeicher dieses 2048 kBit/sek Signals erzeugt werden. Die Bits können erfasst werden, indem sie mittels Software aus einem Eingangszwischenspeicher des 2048 kBit/sek Signals gelesen werden.
• Wenn das lcb zweier äquivalenter Signale, die an einem Knoten des PDH Netzwerks ankommen, den Wert "0" hat, erfolgt eine Auswahl anhand des mcb, indem das Signal ausgewählt wird, dessen mcb Null ist. Die zwei nachfolgenden Tabellen zeigen die Werte der Statusbits in unterschiedlichen Fällen. Die erste Tabelle betrifft eine Alternative bezüglich des Verwendens beider Statusbits und die zweite Tabelle eine Alternative des Verwendens von lediglich dem lcb.
Zeitsteuerung des SDH-Netzwerks lcb Wert
• extern I 0
• intern I 0
• extern II 1
• intern II 0
• In den Tabellen bedeuten die die Zeitsteuerung eines SDH Netzwerks angebenden Ausdrücke das Folgende:
• Extern I: Zeitsteuerung von einem externen Taktsignaloszillator, eine Vorrichtung (Knoten) ist als der Masterknoten verbundener SDH und PDH Netzwerke definiert,
• Intern I: Zeitsteuerung von einem internen Taktsignaloszillator und einer Vorrichtung (Knoten), die als der Masterknoten der verbundenen SDH und PDH Netzwerke definiert ist,
• Extern II: Das SDH Netzwerk empfängt seine Zeitsteuerung von einem Taktsignal, das von dem PDH Netzwerk zu dem SDH Netzwerk kommt, und
• Intern II: Zeitsteuerung von einem internen Taktsignaloszillator.
• Fig. 4 zeigt das Prinzip der Erfindung hinsichtlich Zeitsteuerung in einem Schleifennetzwerk, welches einen Knoten 33 eines SDH Netzwerks und Knoten 34, 35 und 36 eines PDH Netzwerks aufweist. Der Masterknoten des gesamten Netzwerks ist in diesem Fall der Knoten 33, wobei ein Taktsignal eines Taktsignaloszillators 33a davon über eine Schleife 37 bis 35 über Synchronisationseinrichtungen (34a, 36a und 35a) aller anderen Knoten übertragen wird, wodurch ein abgehendes Signal jedes Knotens die gleiche Frequenz φ hat, die durch den Masterknoten 33 des Netzwerks definiert ist. In diesem Fall haben die durch den Knoten 33 des PDH Netzwerks übertragenen Statusbits den Wert "0", da der Knoten 33 als der Masterknoten des verbundenen Netzwerks definiert wurde.
• Obwohl die Erfindung vorangehend mit Bezug auf Beispiele gemäß der beigefügten Zeichnung beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern innerhalb des Schutzbereichs der erfinderischen Idee modifiziert werden kann, die vorangehend ausgeführt und in den beigefügten Patentansprüchen angegeben ist.

Claims (3)

1. Verfahren zur Synchronisation von verbundenen Telekommunikationsnetzwerken (31, 32) mit synchroner digitaler Hierarchie (SDH) und mit plesiochroner digitaler Hierarchie (PDH), dadurch gekennzeichnet, dass die SDH- und PDH- Netzwerke synchronisiert werden, indem das PDH-Netzwerk mit dem SDH-Netzwerk synchronisiert wird, wobei das Verfahren umfasst:

Bereitstellen eines zu einem PDH-Netzwerk zu übertragenden Signal in einer Vorrichtung (33) des an das PDH- Netzwerk angeschlossenen SDH-Netzwerks (31) mit zumindest einem Statusbit (lcb, mcb) zur schleifengeschützten (LP) Synchronisation,

Empfangen des Signals an dem PDH-Netzwerk,

Erfassen des zumindest einen Statusbits aus dem empfangenen Signal unter Verwendung von Interpretationsregeln, und

Synchronisieren des PDH-Netzwerks mit dem SDH-Netzwerk unter Verwendung des erfassten zumindest einen Statusbits zur LP-Synchronisation.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zudem umfasst:

Hinzufügen zu dem von dem SDH-Netzwerk (31) zu dem PDH-Netzwerk (32) zu übertragenden Signal von sowohl einem Schleifensteuerungsbit (lcb), welches anzeigt, ob es eine Schleife in der Synchronisation gibt, als auch von einem Mastersteuerungsbit (mcb), welches anzeigt, ob die Synchronisation von dem Masterknoten des verbundenen Netzwerks kommt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zudem umfasst:

Zwischenspeichern des zu übertragenden Signals in einem Ausgangszwischenspeicher in dem SDH-Netzwerk,

Erzeugen des zumindest einen Statusbits zu dem zu übertragenden Signal in dem Ausgangszwischenspeicher,

Zwischenspeichern des empfangenen Signals in einem Eingangszwischenspeicher in dem PDH-Netzwerk, und

Erfassen des zumindest einen Statusbits von dem empfangenen Signal in dem Eingangszwischenspeicher durch Lesen des zumindest einen Statusbits aus dem Eingangszwischenspeicher unter Verwendung von Interpretationsregeln.