DE69532882T2

DE69532882T2 - Synchrone übertragungssysteme

Info

Publication number: DE69532882T2
Application number: DE69532882T
Authority: DE
Inventors: James Andrew Attenborough BARKER
Original assignee: Marconi UK Intellectual Property Ltd
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 1994-01-05
Filing date: 1995-01-05
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2015-01-06
Also published as: GB9400057D0; JPH09507357A; EP0738444B1; FI962752A0; ZA9565B; AU686718B2; ATE264588T1; DE69532882D1; CN1141704A; WO1995019082A1; CN1080505C; EP0738444A1; FI962752A; GB9500141D0; CA2180550A1; GB2285554A; AU1324295A; GB2285554B; US5905731A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Telekommunikationssysteme und spezieller Systeme mit digitaler Hierarchie (SDH). In solchen Systemen werden Daten innerhalb einer einzelnen Station zu dem geeigneten Ausgangsport geschaltet. Außerdem sind Ersatzwege zwischen Stationen vorgesehen, mittels welcher Daten von dem Port einer Ursprungsstation zu dem Port einer Empfängerstation übertragen werden können, sodass durch den Ausfall eines Weges, z. B. auf Grund einer zufälligen Beschädigung, nicht verhindert wird, dass die Daten den Port der Empfängerstation über den anderen Weg erreichen. Ein solches System ist in dem Dokument PTR Philips Telecom Review, Bd. 51, Nr. 1, März 1993, S. 43–50 offenbart.
Die Daten werden in Form von zwei Paketen oder so genannten virtuellen Containern gesendet, welche im Wesentlichen aus zwei Abschnitten bestehen, wovon einer die tatsächlichen Daten darstellt, die gesendet werden, d. h. die so genannte Nutzlast, und der andere Daten darstellt, welche die Integrität der Daten betreffen, die im Folgenden als Organisations- oder Hilfsdaten bezeichnet werden.
Eine der Anforderungen an ein System der vorstehend angeführten Art besteht darin, dass eine Einrichtung vorhanden sein muss, um zu überprüfen, ob das Paket an jeder einzelnen Station entlang des Gesamtweges der Daten korrekt geschaltet (oder geleitet) wird. Im Wesentlichen wird dies an jeder Station unter Verwendung des Hilfs- oder Organisationsdatenbereichs erreicht, indem eine Kennung und andere Über wachungsinformationen eingefügt werden, um die korrekte Schaltung sicherzustellen.
In unserer gleichfalls anhängigen UK-Anmeldung Nr. 9301575 offenbaren wir eine Anordnung, bei welcher das Paket mit der Kanalnummer der Daten und der Kartennummer der empfangenen Station gekennzeichnet wird. Bei einer solchen Anordnung gibt es jedoch ein potenzielles Problem in Situationen, in welchen das Paket über den zuvor erwähnten Ersatzweg läuft. Im Falle des Ausfalls des ersten Weges wird das Paket eine neue Kanal- und Kartennummer bekommen. Das bedeutet, dass der Ziel- oder Bestimmungsport der Station das Paket nicht erkennen wird, da er nach einem Paket suchen wird, das eine Kennung aufweist, die charakteristisch für den ersten Weg ist. Dieses Problem ergibt sich direkt durch die Nutzung des zuvor bezeichneten Ersatzwegschutzes.
Die vorliegende Erfindung befasst sich damit, dieses Problem zu überwinden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung tragen Datenpakete in einem digitalen Telekommunikationssystem der zuvor bezeichneten Art Kennungsdaten, die in einer Station einzig auf das Paket beschränkt sind und nicht von der Kanal- oder Kartennummer abhängen.
Beim Entwurf von Systemen der bezeichneten Art besteht immer die gegensätzliche Forderung, auf der einen Seite die Übertragungskapazität maximal zu nutzen, um Nutzlastdaten zu übertragen, und auf der anderen Seite die korrekte Übertragung dieser Nutzlastdaten sicherzustellen. Anders ausgedrückt muss in jedem Datenpaket ein Gleichgewicht zwischen dem Verhältnis der Nutzlastkapazität zu der Organisations- oder Hilfskapazität gefunden werden.
Weitere Gestaltungsbeschränkungen stellen die international vereinbarten Normen und Protokolle dar, welche notwendig sind, um sicherzustellen, dass die verschiedenen nationalen Telekommunikationssysteme miteinander kommunizieren können, beispielsweise die so genannten CCITT-Normen und -Protokolle.
Unter den ITU- (formal CCITT-) Normen, welche die zuvor erwähnten Organisations- oder Hilfsdaten betreffen, gibt es eine, die nach Daten verlangt, deren Zweck darin besteht, eine Überwachung der tatsächlichen Daten bereitzustellen, welche als V4-Byte bezeichnet werden. Dieses ist nur zwischen Stationen gültig, was seine separate Nutzung innerhalb einer Station ermöglicht. Außerdem weisen einige Datenpakete (oder Nutzlasten) keine solchen Organisationsdaten auf, die genutzt werden können, in welchem Fall stattdessen ein Teil der Abschnittsorganisationsdaten (Section Overhead) des Verkehrs genutzt wird. Lediglich der Deutlichkeit halber wird nachfolgend das V4-Byte beschrieben, die gleichen Prinzipien sind aber auf die Abschnittsorganisationsdaten anwendbar.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist ein Abzweigmultiplexer (ADMUX) zum Schalten von Daten aus einem Datenübertragungskanal in einen Unterkanal eine Einrichtung auf, um einen Teil der Abschnittsorganisationsdaten durch Paketkennungsdaten zu ersetzen, wenn die Daten in dem ADMUX eingehen, sowie eine Einrichtung, um die Paketkennungsdaten wieder durch diesen Teil der Abschnittsorganisationsdaten zu ersetzen, wenn die Daten den ADMUX verlassen, um das Datenpaket zu kennzeichnen, während es sich in dem ADMUX befindet, um so die korrekte Weiterleitung der Daten durch den ADMUX hindurch sicherzustellen.
Die Paketkennungsdaten können die Merkmale aufweisen, die in unserer gleichfalls anhängigen UK-Anmeldung Nr. 9301575 bezeichnet sind, oder die Merkmale, die vorstehend in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet wurden.
Es wird nun beschrieben, wie die Erfindung ausgeführt werden kann, und zwar anhand nur eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen:
1 eine schematische Darstellung einer typischen Übertragungsschleife ist, die an einen Hauptübertragungsweg angeschlossen ist; und
2 schematisch und detaillierter einen der in 1 gezeigten ADMUX zeigt.
Eine Übertragungsschleife 2 ist über eine Vermittlungseinrichtung in dem ADMUX 3 an einen Hauptübertragungsweg 1 angeschlossen. In der Übertragungsschleife 2 sind die ADMUX-Vermittlungseinrichtungen 4, 5 und 6 enthalten, welche jeweils die Zubringer 7, 8 bzw. 9 bedienen.
Daten, die für den Zubringer 9 bestimmt sind, können den ADMUX 6 entweder über den Weg 3, 4 oder über den Weg 3, 5 erreichen. Die Daten werden auf beiden Wegen gesendet, wobei der abschließende ADMUX (ADMUX 6) auswählt, welche von diesen genutzt werden. Dies bietet einen Schutz vor dem Ausfall eines der Wege. Wenn das Datenpaket sein Ziel bei 9 erreicht, muss eine Einrichtung vorhanden sein, um zu überprüfen, dass durch die Vermittlungseinrichtung in dem ADMUX 6 das richtige Datenpaket bis zu diesem durchgeschaltet worden ist. Die vorliegende Erfindung befasst sich damit sicherzustellen, dass dies in Anordnungen, bei denen der so genannte Pfadschutz vorgesehen ist, d. h. Daten ihr Ziel über einen von zumindest zwei Wegen erreichen können, der Fall ist.
Bezug nehmend auf 2 besteht der ADMUX 6 (in gestrichelten Linien gezeigt) im Wesentlichen aus vier Karten 10, 11, 12 und 13. Die Karte 11 stellt die Vermittlungseinrichtung selbst dar. Die Karten 10 und 12 sind so genannte synchrone Transportmodule (STM), welche für das Multiplexen auf unterschiedlichen Niveaus, z. B. 1, 4 oder 16, gestaltet sein können, was Bitraten von 155,52 Mbit/s, 622,08 Mbit/s bzw. 2488,32 Mbit/s gleichkommt, die somit als STM-1, STM-4 bzw. STM-16 zu bezeichnen wären. In der vorliegenden Ausführungsform stellen die Karten 10 und 12 STM-1 dar. Die Karte 13 ist eine so genannte Zubringerkarte.
In Datenpakete, die bei A und B in dem ADMUX 6 eingehen, werden anstelle des V4-Bytes die Hilfs- oder Organisationsdaten eingesetzt, also Daten, die eindeutig dieses Datenpaket in diesem ADMUX kennzeichnen. Dies steht im Gegensatz zu der Anordnung, die in unserer gleichfalls anhängigen Anmeldung Nr. 9301575 offenbart ist, bei welcher das Datenpaket mittels des Eintrittspunktes in den ADMUX gekennzeichnet wird, beispielsweise mittels dessen Kanalnummer und Kartennummer. Dies würde dazu führen, dass die Pakete bei A und bei B unterschiedliche Kennungen aufweisen.
Diese Kennung unterscheidet sich von den anderen Daten, welche die Organisationsdaten bilden, und welche dazu gestaltet sind, verschiedene Prüfungen möglich zu machen, um die Integrität der übertragenen Daten zu überwachen.
Nachdem das erfinderische Konzept dargelegt wurde, das in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen allgemein dargestellt wurde, wird nun eine detailliertere Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
Es ist notwendig sicherzustellen, dass der Vermittlungsschutz automatisch erfolgt, wenn ein Fehlerzustand an einem Bestimmungsport erkannt wird, oder alternativ auf Anforderung von dem ADMUX-Controller.
Es gibt eine Reihe von Zuständen, welche genutzt werden können, um die Schaltung auszulösen, und diese sind:

– Nichtübereinstimmung bei der Wegkennungsnummer,
– Fehler der Paritätsprüfungen,
– Synchronisationsfehler,
– Ausfall von System-Takttransitionen.

Die ersten beiden gehen einher mit der Überwachung von diagnostischen Nachrichten, die durch Absenderports eingefügt werden, welche mit Daten verglichen werden, die von einem MUX-Controller als "Vergleichsnachricht" heruntergeladen werden oder welche intern berechnet werden (Paritätsfehler). Für TU-1 und TU-2-SDH-Signale, bei welchen die diagnostischen Nachrichten in den V4-Bytes enthalten sind und nur alle 16 Rahmen (4 V4-Bytes) vollständig aktualisiert werden, erfolgt der Vergleich alle vier Rahmen an einer partiellen V4-Nachricht. Für TU-3-, AU-3- und AU-4-Signale wird die diagnostische Nachricht für jeden Rahmen vollständig aktualisiert.
Erfindungsgemäß wird zuerst ein Weg aufgebaut, und ein Controller ist derart vorgesehen, dass er eine 16-Bit-Nummer generiert, welche eindeutig diesen Weg kennzeichnet, wobei diese Nummer an jedem Absenderport in die diagnostische Nachricht für diesen Kanal eingefügt wird, wobei für jeden unidirektionalen Weg eine separate Nummer verwendet wird (d. h. ein bidirektionaler Weg nutzt zwei Nummern). Man wird erkennen, dass die erzeugte 16-Bit-Nummer bis zu 65536 eindeutige Wegnummern ermöglicht, wobei der ADMUX 4 bis zu 1008 bidirektionale oder 2016 unidirektionale Durchschaltungen ermöglicht.
An jedem Bestimmungsport ist vorgesehen, dass die Wegkennungsnummer jedes Kanals, die durch den Absenderport eingefügt worden ist, mit der erwarteten Adresse (aus den Konfigurationsdaten des MUX-Controllers heruntergeladen) verglichen wird.
Es ist vorgesehen, dass die Adressüberprüfung auf Verkehr von beiden Vermittlungseinheiten gleichzeitig erfolgt, um Fehler einer der Vermittlungseinrichtungen zu erkennen. Bei diesem Verfahren der Fehlererkennung kommt vorzugsweise eine Fehlerfortdauerprüfung zur Anwendung, und die Ersatz- oder Schutzschaltung erfolgt entsprechend üblicher Prioritäten.
Bei der Ausführung der Erfindung werden Paritätsprüfungen an den Daten jedes Kanals durchgeführt. Paritätsbits werden an dem Absenderport berechnet und in solcher Weise in die diagnostischen Nachrichten eingefügt, dass in jedem Kanal eine geradzahlige Parität aufrechterhalten bleibt. Am Bestimmungsport wird die Parität jedes Kanals erneut berechnet und etwaige Paritätsfehler erzeugen ein Alarmsignal. Wie bei den Quelladressenprüfungen erfolgen die Paritätsprüfungen an Verkehr von der arbeitenden Vermittlungseinrichtung und der Bereitschaftsvermittlungseinrichtung gleichzeitig. Bei diesem Verfahren der Fehlererkennung kommt eine Fehlerfortdauerprüfung zur Anwendung, und die Schutzschaltung erfolgt entsprechend der zugewiesenen Prioritäten.
Für TU-1- oder TU-2-Signale treten alle vier Rahmen (d. h. bei jedem Überrahmen (Multiframe)) V4-Bytes auf, und eine vollständige diagnostische V4-Nachricht erfordert vier solcher Bytes. Jedes Paritätsbit für einen Kanal ist für alle Bits von diesem Kanal innerhalb des vorausgegangenen Überrahmens (vier Rahmen), der das V4-Byte enthält, relevant. Die vier Paritätsbits der V4-Nachricht sind daher vollständig unabhängig voneinander und beziehen sich nur auf die Daten der vorausgegangenen vier Rahmen.
Für TU-3-, AU-3- und AU-4-Signale sind nur acht Paritätsbits in der diagnostischen Nachricht in den Signalweg-Organisationsdaten (SOH) enthalten. Da bei jedem Rahmen eine vollständige diagnostische Nachricht übertragen wird, werden diese verwendet, um die Parität der Daten in dem vorausgegangenen Rahmen anzugeben.
Jede Peripheriekarte enthält Detektoren für einen Transitionsausfall, der von dem internen Takt von jeder Vermittlungseinrichtung signalisiert wird. Ein Fehler des (38,88 MHz-) Taktes sei definiert als ein Ausfall von Takttransitionen während einer Zeitdauer, die einen nominellen Schwellenwert von 125–500 ns übersteigt. Bei Taktfehlern braucht keine Fehlerfortdauerprüfung zu erfolgen.
Eine Prüfung ist notwendig, um einen etwaigen Synchronisationsfehler festzustellen. Wenn die Synchronisationsbits, die in den diagnostischen Nachrichten enthalten sind, nicht korrekt sind, ist vorgesehen, dass der feststellende Bestimmungsport einen Rahmenverlustalarm erzeugt. Bei dieser Prüfung erfolgt eine Fehlerfortdauerprüfung, wie später beschrieben wird.
Es ist vorgesehen, dass bei Empfang einer Vermittlungsfehleranzeige durch den MUX-Controller eine Schaltungsanforderung an alle Bestimmungsports ausgegeben wird. Auf Nachfrage kann auch eine manuelle Anforderung durch einen Betreiber über die NMI ausgegeben werden. Diese Anforderungen werden als Vermittlungsfehlerzustände behandelt und auf diese wird entsprechend vorgegebener Routinen reagiert. Bei solchen Zuständen erfolgt keine Fehlerfortdauerprüfung.
In Fällen eines Fehlers der diagnostischen Nachricht erfolgt eine Fehlerfortdauerprüfung, um eine störende Schaltung während Übergangszuständen zu verhindern (z. B. MSP-Schaltung). Diese Prüfung erfolgt in Form eines Schwellenwertes für die Anzahl erlaubter aufeinanderfolgender Nichtübereinstimmungen der diagnostischen Nachrichten mit den Nachrichten, die bei jedem Überrahmen teilweise aktualisiert und verglichen werden. Eine Hardware-Fehlerfortdauerprüfung erfolgt daher für die Kanalkennungsnummer und die Paritätsprüfung unabhängig. Diese Fortdauer ist auf 1 bis 256 aufeinanderfolgende Fehler bei der Prüfung programmierbar.
Das Anschalten und Abschalten des Schutzes erfolgt entsprechend der folgenden Kriterien:

a) nicht angeschlossen – keine Prüfungen ausgeführt
b) angeschlossen – alle Prüfungen ausgeführt
c) geschützt – alle Prüfungen ausgeführt

Das Format der diagnostischen Nachricht des V4-Byte ist in der folgenden Tabelle gezeigt:
Diese Bits sind folgendermaßen definiert:
Datenparität

– P1 P2 P3 P4

Synchronisierbits

– A1 A2 A3 A4

Pfadkennungsnummer

– D0 bis D15

Die verschiedenen Konfigurationen der diagnostischen Nachricht der Abschnittsorganisationsdaten werden folgendermaßen behandelt:
TU-3 und AU-3
Die diagnostische Nachricht ist in den ersten drei Spalten der ersten drei Zeilen der SOH folgendermaßen enthalten: Abschnittsorganisationsbytes
wobei die gezeigten Bytes folgendes Format aufweisen:
AU-4
Die diagnostische Nachricht ist in der ersten Spalte der ersten drei Zeilen der SOH enthalten.
Die drei Bytes "A", "B" und "C" haben für TU-3- und AU-3-Signale das gleiche Format wie die Bytes "AMN", "BMN" und "CMN".
Vergleichsnachrichten, die von dem MUX-Controller gesendet werden und in einem ASIC an den Bestimmungsports gespeichert werden, haben das folgende Format:
Das vorstehend beschriebene System stellt eine effektive Schutzanordnung für den Schutz der ADMUX-Vermittlungsebene bereit, ohne dass eine Karte abgeschaltet zu werden braucht, wenn der Schutz für einen Verkehrsweg angewandt wird.

Claims

Abzweigmultiplexer (ADMUX) zum Schalten von Daten aus einem Datenübertragungskanal in einen Unterkanal, der eine Einrichtung aufweist, um einen Teil der Abschnittsorganisationsdaten durch Paketkennungsdaten zu ersetzen, wenn die Daten in dem ADMUX eingehen, sowie eine Einrichtung, um die Paketkennungsdaten wieder durch diesen Teil der Abschnittsorganisationsdaten zu ersetzen, wenn die Daten den ADMUX verlassen, um das Datenpaket zu kennzeichnen, während es sich in dem ADMUX befindet, um so die korrekte Weiterleitung der Daten durch den ADMUX hindurch sicherzustellen.
ADMUX nach Anspruch 1, bei welchem der Teil der Abschnittsorganisationsdaten das V4-Byte umfasst.
Digitales Telekommunikationssystem, das mindestens einen Abzweigmultiplexer (ADMUX) beinhaltet, über welchen Datenpakete übertragen werden können, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: (a) eine Einrichtung, um einen unidirektionalen Weg oder Pfad durch den Abzweigmultiplexer aufzubauen; (b) einen Controller, der dazu angepasst ist, den ADMUX zu steuern und eine Kennungsnummer zu erzeugen, die eindeutig diesen Weg oder Pfad kennzeichnet; (c) eine Einrichtung, um diese Kennungsnummer an jedem Eingangsport des Abzweigmultiplexers in eine Diagnosenachricht für einen bestimmten Kanal einzufügen; und (d) eine Einrichtung an jedem von mehreren Ausgangsports, um die empfangene aktuelle Kennungsnummer mit der erwarteten zu vergleichen.
System nach Anspruch 3, bei welchem anstatt des V4-Bytes, welches das Datenpaket normalerweise trägt, die eindeutige Kennungsnummer für das Datenpaket eingesetzt wird, wenn dieses in einem ADMUX eingeht, und wieder durch das V4-Byte ersetzt wird, wenn das Datenpaket den ADMUX verlässt.