DE69617012T2

DE69617012T2 - Synchronisierung in einem sdh netzwerk

Info

Publication number: DE69617012T2
Application number: DE69617012T
Authority: DE
Inventors: Steven Taylor Chapman
Original assignee: Marconi Communications Ltd; Marconi Co Ltd
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2016-06-01
Also published as: ES2166891T3; GB2301991A; NO975609D0; GB2301991B; DE69617012D1; NO975609L; CN1187272A; AU5840896A; JP3814296B2; US6185216B1; RU2176434C2; EP0832524B1; CN1082288C; AU710681B2; EP0832524A1; WO1996039760A1; JPH11506591A; GB9511426D0; UA45401C2

Description

Die Erfindung betrifft ein SDH-Netz (Synchrone Digitale Hierarchie). Kommunikationssysteme, die optische Netze verwenden, und in geringerem Ausmaß Funknetze, wenden zunehmend digitale Kommunikationsmuster an. Die europäischen Systeme sind durch die CCITT auf SDH standardisiert worden, wogegen die amerikanischen Systeme als SONET (synchrone optische Netzwerke) bekannt sind und mit der ANSI-Norm arbeiten. Das SDH-System verwendet eine Netzknoten-Schnittstelle und ist mit SONET kompatibel. Bei dem Netzknoten-System ist es notwendig, Informationen unter Verwendung eines Taktimpulses in einem Netz herum zu schicken, und diesen erhält man typischerweise von einer externen Taktquelle. Die Erfindung ist auf jedes solche System anwendbar.
Bei einem solchen Netz ist es wichtig, dass der in einem Knoten für Synchronisationszwecke verwendete Taktimpuls eine größtmögliche Qualität aufweist, d. h., dass er sich nicht in einem Maß verschlechtert hat, dass eine Unsicherheit in seinem Wert besteht. Ein Problem, bei dem eine solche Verschlechterung auftreten kann, besteht dann, wenn sich eine geschlossene Taktschleife bildet, sodass dasselbe Taktsignal wiederholt um eine Schleife gesendet wird und jedesmal eine Verschlechterung in dem Taktsignal auftritt, wenn es durch einen Knoten läuft. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Verfügung zu stellen, die das Auftreten solcher geschlossener Taktschleifen verhindert.
In Globecom '92: Orlando, USA, Bd. 1-2-3, 06.12.1992, Institute Of Electrical And Electronics Engineers, Seiten 821-828, J.A.
Crossett et al. "SONET/SDH Network Synchronisation and Synchronisation Sources" werden die Taktreferenzen für die Synchronisation des SONET- und SDH-Netzes und die Verteilung dieser Referenzsignale in dem synchronen optischen Netz angesprochen. Diese Signale liefern eine Synchronisation der Verkehrsbelegung und der Fernsprechvermittlungsstellen. Die Veröffentlichung erörtert die in dem Netz gefundenen Niveaus der Synchronisationsqualität. Das Synchronisationsnetz wird aus Sicht des SONET dargestellt, wobei Vergleiche zu dem SDH-Netz angestellt werden. In WO-A-94-11966 ist ein hierarchisches Synchronisationsverfahren für ein Telekommunikationssystem offenbart, das eine meldungsbasierte Synchronisation anwendet und mehrere Knoten umfasst, die durch Übertragungsleitungen miteinander verbunden sind. Bei dem Verfahren tauschen die Knoten innerhalb der internen Synchronisationshierarchie des Systems Signale in Form von Netzsignaturen aus, welche Synchronisationsmeldungen mit Informationen zu der Priorität des jeweiligen Signals enthalten. Außerdem wird eine Übertragungsleitung zwischen zwei Knoten überwacht, um deren Bidirektionalität zu überprüfen, und sobald die Bidirektionalität der Leitung nicht verifiziert werden kann, wird die Verwendung der Leitung zur Synchronisation verhindert.
Entsprechend eines Aspekts stellt die Erfindung ein Netz mit synchroner digitaler Hierarchie (SDH) zur Verfügung, welches eine Mehrzahl von Netzknoten umfasst, die durch bidirektionale Verbindungen miteinander verbunden sind, wobei ein externes Taktsignal an einem Eingang einer der Knoten anliegt, welche so vorgesehen sind, dass sie das Taktsignal zur Synchronisation von Knoten zu Knoten weiterleiten, wobei jeder Knoten eine Einrichtung aufweist, um das durch den jeweiligen Knoten laufende Taktsignal mit Daten zu markieren, welche diesen Knoten identifizieren, als Teil einer Einrichtung zum Verhindern des Auftretens von geschlossenen Taktschleifen.
Sobald aufeinanderfolgende Knoten wissen, wo das Taktsignal gewesen ist, kann eine Entscheidung getroffen werden, ob eine geschlossene Taktschleife auftreten würde.
In einer Ausführungsform weist jeder Knoten eine Einrichtung zum Ersetzen aller Knotenidentifizierungsdaten von vorhergehenden Knoten, durch welche das Signal gelaufen ist, auf.
Eine solche Anordnung stellt eine effektive Einrichtung insbesondere zum Verhindern des Auftretens geschlossener Taktschleifen zwischen benachbarten Knoten zur Verfügung.
Vorzugsweise weist in einem solchen Fall jeder Knoten eine Einrichtung zum Lesen der Identität, oder Kennung, des Knotens auf, von welchem ein eingehendes Taktsignal angekommen ist, und, in dem Fall, dass das Taktsignal zu demselben Knoten zurückgeschickt werden soll, zum Senden eines Signals, welches angibt, dass das Taktsignal nicht zur Synchronisation verwendet werden soll.
In SDH werden Informationen in einer Rahmenstruktur übertragen, die 270 Byte Informationen umfasst. Diese sind in Spalten, in neun Zeilen angeordnet. Die ersten neun Spalten werden verwendet, um einen Overhead (Verwaltungsdaten) zu bilden, der als Section Overhead (SOH) bekannt sind. Die Synchronisationsstatusanzeige (SSMB) ist als ein Teil des Section Overhead enthalten. Das Informationsbyte, das sich in einem Section Overhead auf die Synchronisation bezieht, ist als 51 bekannt und wird dazu verwendet, die Qualität der Taktquelle anzuzeigen, welche den Verkehr unterstützt, welchem sie zugeordnet ist. In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist es vorzugsweise das S1-Byte des SSMB, welches dafür vorgesehen ist, die Daten zu tragen, welche das Signal geben, dass das Taktsignal nicht verwendet werden soll.
Die zuvor beschriebene Ausführungsform ist insbesondere nützlich, um das Auftreten von Taktschleifen zwischen benachbarten Knoten in einem Netz zu verhindern. Um die Möglichkeit größerer Schleifen mit mehreren Knoten zu verhindern, weist in einer alternativen Ausführungsform jeder Knoten eine Einrichtung zum Hinzufügen von Knotenidentifizierungsdaten zu einer Liste auf, welche zusammen mit dem Taktsignal übertragen wird, wobei die Liste eine Mehrzahl vorhergehender Knoten identifiziert, durch welche das Taktsignal gelaufen ist, und eine Einrichtung, welche in dem Fall, dass die Liste Daten enthält, die den jeweiligen Knoten identifizieren, die Verwendung des Taktsignals durch den jeweiligen Knoten zur Synchronisation verhindert.
In dem Fall, dass ein Knoten seine eigenen Identifizierungsdaten in der Liste findet, wird der jeweilige Knoten dann eine Taktschleife erkannt haben.
Es ist außerdem wünschenswert, dass, unabhängig von dem Vorhandensein von Taktschleifen, ein Taktsignal nicht durch zu viele Knoten läuft, bevor es verworfen wird. Vorzugsweise weist bei der gerade beschriebenen Ausführungsform jeder Knoten eine Einrichtung auf, um die Anzahl von Knoten zu zählen, durch welche das Taktsignal gelaufen ist, und um, in dem Fall, dass diese Anzahl einen vorgegebenen Wert übersteigt, die Verwendung des Taktsignals durch den jeweiligen Knoten zur Synchronisation zu verhindern.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielshalber unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 schematisch ein SDH-Netz in Form eines Rings darstellt;
Fig. 2 das Netz aus Fig. 1 darstellt, nachdem sich ein Fehlerzustand entwickelt hat;
Fig. 3 zwei benachbarte Knoten in einer alternativen, komplizierteren Art von Netz darstellt;
Fig. 4 zwei Knoten im Betrieb entsprechend eines Aspekts der Erfindung darstellt;
Fig. 5 ein komplizierteres Netz mit mehreren Knoten gemäß der Erfindung darstellt; und
Fig. 6 das Netz aus Fig. 5 darstellt, welches aber einen anderen Aspekt der Erfindung nutzt.
Bezug nehmend auf Fig. 1 umfasst ein SDH-Netz vier Knoten 1, 2, 3, 4, die in einer Ringkonfiguration angeordnet sind, und bei welchen jeder benachbarte Knoten durch eine bidirektionale Kommunikationsverbindung 5 verbunden ist. Typischerweise umfasst jeder Knoten ein Netzelement, das aus einem Multiplexer/Demultiplexer besteht, welcher dazu vorgesehen ist, Verkehr und andere Signale über weitere Eingänge und Ausgänge, die aus Gründen der Klarheit und Vereinfachung in Fig. 1 nicht gezeigt sind, zu anderen Vermittlungselementen zu lenken. Da SDH ein synchronisiertes Netz ist, ist es wichtig, dass an allen Knoten in dem Netz ein Taktsignal mit hoher Qualität verfügbar ist. Wie gezeigt, wird eine externe Taktquelle 6 in den ersten Knoten 1 in dem Netz eingegeben. Wie gezeigt, ist die externe Taktquelle mit G811 bezeichnet, was in der SDH- Terminologie bedeutet, dass die Quelle die höchste Qualität besitzt. Dieses Signal wird dann entlang der Datenverbindung 5 in solcher Weise verteilt, dass sich keine geschlossenen Taktschleifen ergeben, d. h., jeder Kanal 5a oder 5b wird von einer Quelle getaktet, welche nur höchstens einmal auf sich selbst zurückgeführt worden ist. Wenn einer dieser Abschnitte als Taktquelle ausfällt, wie in Fig. 2 am Punkt X dargestellt ist, bildet sich eine Taktschleife, da der Kanal 5b Taktinformationen von dem für ihn verfügbaren Kanal erhalten wird, d. h. jene, die auf dem Kanal 5a von dem Knoten 4 einlaufen. Dies bewirkt, dass eine Synchronisationsstatusanzeige (SSMB) als Teil eines Section-Overhead-Multiplexsignals in den S1-Teil des Section Overhead eingefügt wird. Es sollte beachtet werden, dass eine Taktung "in Schleife", wie es die Darstellung anzeigt, nicht so leicht zu detektieren ist, da jeder Knoten durch mehrere Abschnitte (Sections) verbunden sein kann und somit die Taktschleife möglicherweise auftreten würde, wenn die Taktung von einer dieser Quellen an demselben Knoten, aber in einem anderen Abschnitt, umgekehrt werden würde, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Bei den in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Beispielen ist ein sehr einfacher Satz von Ost/West-Richtungen angegeben, um zu bestimmen, wo das Taktsignal in einer Schleife zurückgeführt wird. Bei der Verwendung in Cross-Connect-Einrichtungen oder Elementen, die in einem vermaschten Netzwerk angeordnet sind, ist die Bestimmung dessen, wo die Taktung in Richtung auf die Quelle, von der sie ausgegangen ist, umgekehrt wird, weniger sicher, und somit muss dem entsprechenden Knoten ein bestimmtes Maß an Netzwerkkenntnissen, dessen unmittelbare Umgebung betreffend, vermittelt werden.
Gemäß eines Aspekts der Erfindung arbeitet jeder Knoten in solcher Weise, dass er ein Signal, welches mit dem Taktsignal verknüpft ist, wie etwa das SSMB in der SDH-Hierarchie, mit Identifizierungsdaten ergänzt.
Das S1-Byte enthält vier Reservebit (1-4), und genau diese werden verwendet. Die Identifizierungsdaten, oder Kennungsdaten, benötigen einen relativ großen Umfang, und es werden sechzehn Bit wie nachstehend gezeigt zugeordnet und in mehreren Rahmen untergebracht:
FAW bezeichnet das Rahmenkennungswort (engl.: frame alignment raord). Fig. 4 zeigt den Fall, bei dem zwei Knoten 10, 11 durch zwei separate bidirektionale Kanäle 5 verbunden sind. Eine Synchronisationsquelle 6 der Qualitätsstufe G.811 wird verwendet, um alle Verkehr tragenden Abschnitte von dem ersten Knoten 10 zu dem zweiten Knoten 11 zu takten. Das jedem der Abschnitte angehängte SSMB zeigt an, dass die Qualitätsstufe G811 ist, und die Quellenkennung wird so gesetzt, dass sie anzeigt, dass sie von dem ersten Knoten 10 ausgeht. Der zweite Knoten 11 verwendet das von einem dieser Abschnitte zurückgewonnene Taktsignal, um den zu dem ersten. Knoten 10 zurückgesendeten Verkehr zu synchronisieren. Das SSMB ist in diesem Fall jedoch auf "nicht verwenden" gesetzt, da der Knoten in der Lage ist, festzustellen, dass beide Kanäle 5a&sub1;, 5b&sub1; mit dem ersten Knoten 10 verbunden sind und daher die Taktung umgekehrt werden würde. Das S1-Byte wird auf "1111" gesetzt, um das Signal "nicht verwenden" anzuzeigen.
Fig. 5 stellt ein komplizierteres Netz dar, bei welchem jeder Knoten 21, 22, 23, 24 durch zwei bidirektionale Abschnitte 5&sub1;, 5&sub2; verbunden ist, wobei zwei Ausläufer an dem dritten Knoten 23 mit zwei weiteren Knoten 24 und 25 verbunden sind. Für den Fall, dass die Taktung eine Schleife gebildet hat, wird in dem SSMB eine Anzeige "nicht verwenden" übertragen. Jeder Knoten ist in der Lage, zu bestimmen, von welchem anderen Knoten in dem Netz die Taktung empfangen worden ist, und ist dann in der Lage, zu bestimmen, ob das Taktsignal umgekehrt worden ist.
Wie zuvor beschrieben erübrigt die Anordnung die Notwendigkeit, Netzkenntnisse aus dem steuernden Verwaltungszentrum herunterzuladen, um potentielle Taktschleifen anzuzeigen. Darüber hinaus erfordern Änderungen des Netzes nur geringe oder keine Neukonfiguration in Bezug auf die Taktdaten. Das System kann auch eine erhöhte Zuverlässigkeit aufweisen, da die Konfiguration darauf reduziert ist, einfach eine Synchronisationsquellenkennung oder Knotenkennung für jedes Element in dem Netz bereitzustellen, und dementsprechend ist die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Konfiguration deutlich verringert.
Die zuvor beschriebene Ausführungsform ist insbesondere nützlich, um das Auftreten von Taktschleifen zwischen benachbarten Knoten in einem Netz zu verhindern. Es soll nun eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, welche ermöglicht, Taktschleifen über mehrere Knoten zu identifizieren, und welche auch einen Weg verfügbar machen kann, um zu erkennen, durch wie viele Knoten ein Taktsignal gelaufen ist. Dies kann wichtig sein, da in dem Taktsignal jedes Mal, wenn es für Synchronisationszwecke verwendet wird, eine Verschlechterung auftritt. Beispielsweise ist derzeitig in SDH-Standards spezifiziert, dass wegen der Verschlechterung der Taktungsqualität nicht mehr als zwanzig synchronisierte Takte eine so genannte synchronisierte Referenzkette bilden sollten. Bei der zweiten Ausführungsform wird jedesmal, wenn das Taktsignal durch einen jeweiligen Knoten läuft, eine Knotenidentifizierungsinformation, oder Knotenkennung, zu einer Liste hinzugefügt. Die Identifizierungsinformation wird in dem SSMB ergänzt, wie nachfolgend beschrieben ist. Wie bereits beschrieben worden ist, enthält das S1-Byte vier Reservebit (1-4).
Jede Kennung erfordert einen relativ großen Umfang und es werden sechzehn Bit zugeordnet. Es werden maximal zwanzig Kennungen benötigt, um eine Liste zu bilden, und außerdem wird eine Anzeige der Anzahl von augenblicklich in der Liste vorhandenen Kennungen (Ids) bereitgestellt. Diese Struktur ist in mehreren Rahmen angeordnet und ist nachfolgend gezeigt:
Jedesmal, wenn eine Synchronisationsquelle von einem Knoten verwendet wird, werden deren Kennungsdaten an die in dem SSMB festgehaltene Liste der Knoten angehängt, und die Anzahl der Quellen-IDs wird um eins heraufgesetzt. Dieses neue SSMB wird dann auf jedem Abschnitt übertragen, der diese Quelle zur Taktung verwendet.
Fig. 6 entspricht Fig. 5, ausgenommen, dass ein alternatives Verfahren verwendet wird. Jeder Knoten ist in der Lage, potentielle Taktschleifen zu erkennen, wenn in dem empfangenen SSMB dessen eigene Kennungsdaten vorhanden sind. Beispielsweise weiß der dritte Knoten 23, dass er nicht die Taktung von den Knoten 25 und 26 verwenden kann, da in dem von diesen Knoten empfangenen SSMB seine eigenen Identifizierungsinformationen vorhanden sind. Jeder Knoten ist außerdem in der Lage, die Länge der Synchronisationsreferenzkette zu bestimmen, und ist somit in der Lage zu bestimmen, ob die Qualität der Taktung sich über den Punkt hinaus verschlechtert hat, bis zu welchem dieser verwendet werden sollte. Wenn beispielsweise eine Kettenlänge von fünf als inakzeptabel betrachtet werden würde, dann könnte die Taktung von dem sechsten Knoten 26 in ihrem SSMB die Qualität "nicht verwenden" anzeigen.

Claims

1. Netz mit Synchroner Digitaler Hierarchie (SDH), welches eine Mehrzahl von Netzknoten umfasst, die durch bidirektionale Verbindungen miteinander verbunden sind, wobei ein externes Taktsignal an einem Eingang einer der Knoten anliegt, welche so vorgesehen sind, dass sie das Taktsignal zur Synchronisation von Knoten zu Knoten weiterleiten, dadurch gekennzeichnet; dass jeder Knoten eine Einrichtung aufweist, um das durch den jeweiligen Knoten laufende Taktsignal mit Daten zu markieren, welche diesen Knoten identifizieren, als Teil einer Einrichtung zum Verhindern des Auftretens von geschlossenen Taktschleifen.

2. SDH-Netz nach Anspruch 1, bei welchem jeder Knoten eine Einrichtung zum Ersetzen aller Knotenidentifizierungsdaten von vorhergehenden Knoten, durch welche das Signal gelaufen ist, aufweist.

3. SDH-Netz nach Anspruch 2, bei welchem jeder Knoten eine Einrichtung zum Lesen der Identität des Knotens aufweist, von welchem ein eingehendes Taktsignal angekommen ist, und, in dem Fall, dass das Taktsignal zu demselben Knoten zurückgeschickt werden soll, zum Senden eines Signals, welches angibt, dass das Taktsignal nicht zur Synchronisation verwendet werden soll.

4. SDH-Netz nach Anspruch 3, bei welchem das SSMB dazu vorgesehen ist, ein Signal zu tragen, welches angibt, dass das Taktsignal nicht verwendet werden soll.

5. SDH-Netz nach Anspruch 4, bei welchem das S1-Byte des SSMB dazu vorgesehen ist, dieses Signal zu tragen.

6. SDH-Netz nach Anspruch 1, bei welchem jeder Knoten eine Einrichtung zum Hinzufügen von Knotenidentifizierungsdaten zu einer Liste, welche zusammen mit dem Taktsignal übertragen wird, aufweist, wobei die Liste eine Mehrzahl vorhergehender Knoten identifiziert, durch welche das Taktsignal gelaufen ist, und eine Einrichtung, welche in dem Fall, dass die Liste Daten enthält, die den jeweiligen Knoten identifizieren, die Verwendung des Taktsignals durch den jeweiligen Knoten zur Synchronisation verhindert.

7. SDH-Netz nach Anspruch 6, bei welchem jeder Knoten eine Einrichtung zum Zählen der Anzahl von Knoten aufweist, durch welche das Taktsignal gelaufen ist, und um, in dem Fall, dass die Anzahl einen vorgegebenen Wert übersteigt, die Verwendung des Taktsignals durch den jeweiligen Knoten zur Synchronisation zu verhindern.

8. Verfahren zum Verhindern des Auftretens von geschlossenen Taktschleifen in einem SDH-Netz, wobei das Netz eine Mehrzahl von Netzknoten umfasst, die durch bidirektionale Verbindungen miteinander verbunden sind und welche dazu vorgesehen sind, ein externes Taktsignal für Synchronisationszwecke von Knoten zu Knoten weiterzuleiten, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Markierens des durch jeden Knoten laufenden Taktsignals mit Daten, welche diesen Knoten identifizieren, beinhaltet.