DE69628242T2

DE69628242T2 - Sicherung durch Duplizierung von virtuellen Pfaden in einem Telekommunikationsnetzwerk

Info

Publication number: DE69628242T2
Application number: DE69628242T
Authority: DE
Inventors: Souad Damien
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: DE69628242D1; FR2737371A1; US6580690B1; JPH09121219A; EP0757504B1; EP0757504A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Telekommunikationsnetzwerk zur Paketkommutation mit einer Vielzahl von Kommutationsknoten, zwischen denen die Pakete über logische Pfade zu übertragen sind, wobei das besagte Netzwerk zur Sicherung eines logischen, sogenannten Hauptpfads zwischen einem ersten und einem zweiten Kommutationsknoten Verfahren aufweist, um dem besagten Hauptpfad mindestens einen anderen logischen, sogenannten Notpfad zur Übertragung derselben Pakete beizuordnen, wobei der besagte zweite Knoten Verfahren zur Kommutation eines Hauptpfads an einen Notpfad aufweist.
Die Erfindung betrifft auch einen Kommutationsknoten zur Verwendung in einem Netzwerk zur Komutation von Paketen, in dem die Pakete über logische Pfade übertragen werden und das zur Sicherung eines logischen, sogenannten Hauptpfads Verfahren aufweist, um diesem Hauptpfad mindestens einen anderen logischen, sogenannten Notpfad zur Übertragung derselben Pakete beizuordnen, wobei der besagte Knoten Verfahren zur Kommutation eines Hauptpfads an einen Notpfad aufweist.
Die Erfindung findet vielfältige Anwendungen im Bereich der Sicherung von Telekommunikationsnetzwerken, insbesondere für Netzwerke vom ATM-Typ.
Netzwerke vom ATM-Typ verwenden den Begriff virtuelle Leitungen, um es zu ermöglichen, mit einem einzigen Block eine Einheit zu handhaben, die bis zu 2¹⁶ virtuelle Schaltungen erreichen kann. So ist es insbesondere möglich, das Netzwerk zu sichern, indem einige dieser Leitungen dupliziert werden. Eine solche Lösung wird in dem kanadischen Patent Nr. 2.132.063 beschrieben, angemeldet von Siemens am 14. September 1994.
Diese Patentanmeldung beschreibt tatsächlich die Verwendung zwischen einem ersten und einem zweiten Kommutationsknoten eines ATM-Netzwerks von Leitungspaaren, gebildet aus einer sogenannten Hauptleitung und einer sogenannten Notleitung, die in dem Netzwerk verschiedene Pfade verwenden. Die an den besagten ersten Vermittlungsknoten kommenden Zellen werden duplizier, um über die Hauptleitung und die Notleitung an den besagten zweiten Kommutationsknoten übertragen zu werden. Bei normalem Betrieb werden nur die Zellen, die über die Hauptleitung kommen, von dem zweiten Kommutationsknoten übertragen, während die Zellen, die über die Notleitung kommen, aufgegeben werden. Dagegen werden bei einer Störung in der Hauptleitung die Zellen, die über die Notleitung kommen, von dem zweiten Kommutationsknoten übertragen, während die Zellen, die über die Hauptleitung kommen, aufgegeben werden.
Allerdings ist es, soll diese Sicherung effizient sein, notwendig, dass die Hauptleitung und die Notleitung im Bereich des Möglichen verschiedene Pfade verwenden. Dies bedingt verschiedene Übertragungszeiten durch das Netz über diese jeweiligen Leitungen. Als Beispiel für ein Netzwerk mit hohem Datenfluss, das Übertragungsverfahren verwendet, die auf Glasfaser gründen, führt ein Unterschied von hundert Kilometern der Strecken zwischen zwei Leitungen zu einer Versetzung in der Größenordnung von einer Millisekunde. Für Zellen von 53 Bytes (Größe der ATM-Zelle) und für virtuelle Leitungen mit einer Übertragungsrate von mehreren Megabit/s kann eine solche Versetzung bei der Kommutation der Hauptleitung an die Notleitung zum Verlust oder zur Duplizierung einer Anzahl von zehn Zellen führen.
Solch ein Verlust oder solch eine Duplizierung von Zellen führt zur Störung der meisten von der betreffenden virtuellen Leitung übertragenen Dienste umso mehr, da die von den verschiedenen Diensten kommenden Zellen allgemein maximal verflochten sind, um für die verschiedenen Dienste einen einheitlichen Datenfluss zu versichern. Die oberen Schichten der gestörten Dienste werden Neuübertragungen anfordern, was einen sehr verhängnisvollen „Schneeballeffekt" zur Folge hat, insbesondere falls der Grund der Kommutation der Hauptleitung an die Notleitung eben eine Überlastung der Hauptleitung ist.
Ziel der Erfindung ist es, ein System vorzuschlagen, das diesen Nachteil behebt.
Deshalb ist ein System nach der Erfindung und entsprechend dem einleitenden Abschnitt dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Knoten Verfahren zur Berechnung einer Versetzung zwischen den über die besagten Pfade erhaltenen Pakete aufweist, und Verfahren zur Steuerung der Kommutation, um Verluste oder Duplizierungen von Paketen unter Berücksichtigung der besagten Versetzung zu vermeiden.
Man weise darauf hin, dass das Patent US 5.315.581 die Verwendung von redundanten Übertragungsleitungen in einem ATM-Netzwerk beschreibt. In diesem Doku ment wird eine physische Übertragungsleitung, mit normaler Leitung bezeichnet, mit einer anderen physischen Übertragungsleitung dupliziert, mit Notleitung bezeichnet, wobei die unterschiedliche Übertragungsverzögerung zwischen der normalen Leitung und der Notleitung im Verhältnis zur Übertragungszeit einer Zelle relativ gering ist. In diesem Dokument wird die Versetzung zwischen der Haupt-Übertragungsleitung und der Not-Übertragungsleitung systematisch und unabhängig von jeder Kommutation korrigiert.
Die Erfindung wird besser Verstanden und weitere Details klarer ersichtlich anhand der folgenden Beschreibung hinsichtlich der beigefügten Zeichnungen, die als nicht erschöpfende Beispiele gegeben werden und von denen:
1 schematisch ein Netzwerk nach der Erfindung darstellt,
2 ein Funktionsorganigramm eines ersten Verfahrens zur Suche der Versetzung zwischen einer Hauptleitung und einer Notleitung ist,
3 ein Funktionsorganigramm eines zweiten Verfahrens zur Suche der Versetzung zwischen einer Hauptleitung und einer Notleitung ist,
4 ein Funktionsorganigramm eines Verfahrens zur Kommutation von einer Leitung zur anderen ist,
5 eine Zusammenfassung in der Form von Funktionsblöcken sämtlicher in der Erfindung eingesetzter Funktionen ist,
6 eine Kommutation nach der Erfindung darstellt.
Die jetzt beschriebene Durchführungsform findet auf ein ATM-Kommutationsnetz mit der Sicherung von mindestens bestimmten virtuellen Leitungen und mit Überwachung der Qualität der Virtuellen Leitungen entsprechend der Empfehlung I610 des CCITT Anwendung.
Allerdings ist die Erfindung auf andere Sicherungsniveaus (z. B. Sicherung auf dem Niveau der virtuellen Schaltung), auf andere Verbindungstypen (insbesondere Verbindungen ohne Qualitätsüberwachung) und auf jeden anderen Netzwerktyp zur Paketkommutation, in dem die Reihenfolge der Paketablieferung nicht geändert wird, anwendbar.
1 zeigt schematisch ein ATM-Netzwerk nach der Erfindung. Ein solches Netzwerk weist einen Mischer B1, B2 und B3 auf, die eine Kommutationsfunktion auf dem Niveau virtueller Leitungen VP erfüllen, und Kommutator C1, C2 und C3, die eine Schnittstelle zwischen dem ATM-Netz und den Endanwendern U1, U2, U3 und U4 bilden und eine Kommutationsfunktion auf dem Niveau virtueller Schaltungen VC erfüllen. Diese Mischer und diese Kommutator sind an diesem Beispiel miteinander über physische Glasfaseradern verbunden, die SDH-Raster (aus dem Englischen Synchronous Digital Hierarchy, diese Datenflusshierarchie wurde vom CCITT definiert) übertragen und mehrere virtuelle Leitungen VP enthalten. Jeder Endanwender wird durch ein Paar (VP, VC) identifiziert, und die verwendete Adressierinformation zur Leitweglenkung der Zellen in dem Netzwerk enthält zwei Felder: eine Kennzeichnung der virtuellen Leitung VPI und eine Kennzeichnung der virtuellen Schaltung VCI.
Die ATM-Kommutationstechnik besteht in der Segmentierung der Übertra gung in Zellen von 53 Bytes, wovon 48 Bytes für die Meldung und 5 Bytes für den Vorsatz. Auf dem Niveau der Kommutator wird der von den verschiedenen Anwendern kommende Informationsfluss im Zeitmultiplex über virtuelle Leitungen in Zellen aufgeteilt. Es werden regelmäßig leere Zellen zwischen die über die verschiedenen virtuellen Leitungen übertragenen Datenzellen eingefügt, um einen Gesamtfluss gleich dem Fluss einer SDH-Ader zu erhalten, d. h. 155 MB/s.
Gemäß der Empfehlung I610 des CCITT werden spezifische Zellen, bezeichnet OAM-Zellen vom Typ F4 in den Fluss der Datenzellen auf pseudo-periodische Art eingefügt, um die Qualität der virtuellen Leitungen VP zu überwachen.
Diese Zellen werden durch einen im voraus zugeteilten Identifikationswert der virtuellen Schaltung VCI identifiziert. Ihre Einfügung verläuft pseudo-periodisch in dem Maße, in dem gemäß der Empfehlung I610 die Anfragen einer OAM-Zelleneinfügung periodisch nach jeder Serie von N/2 Zellen erteilt werden (wobei N die Werte 128, 256, 512 oder 1024 annehmen kann), während die OAM-Zelle wird an der Stelle der ersten leeren Zelle infolge einer solchen Anfrage eingefügt wird.
Die OAM-Zellen vom Typ F4 zur Verwaltung der Qualität der virtuellen Leitungen enthalten insbesondere die zwei folgenden Felder, die in der folgenden Beschreibung verwendet werden:

– ein Feld TUC, kodiert mit 16 Bits, das die Gesamtanzahl übertragener Anwenderzellen vor der Einfügung der OAM-Zelle anzeigt, Modulo 65536;
– einen Fehlerdetektionskode vom Typ CRC, berechnet über alle Informationsfelder der Datenzellen, übertragen zwischen dieser OAM-Zelle und der vorhergehenden.

Identische Überwachungszellen, bezeichnet OAM-Zellen vom Typ F5, werden von der Empfehlung I610 des CCITT auf dem Niveau von virtuellen Schaltungen vor gesehen. Sie werden von einem im voraus zugeteilten Wert eines Feldes PT identifiziert, enthalten im Vorspann der ATM-Zellen. Somit ist die Erfindung, die bei ihrer Verwendung zur Sicherung von virtuellen Schaltungen VP beschrieben wird, direkt auf eine Sicherung auf dem Niveau von virtuellen Schaltungen VC anwendbar.
In der nachstehend beschriebenen Durchführungsform wird die Sicherung des Netzwerks durch Duplizierung bestimmter virtueller Leitungen VP versichert. Dafür werden alle Datenzellen einer virtuellen Leitung, bezeichnet mit Hauptleitung und identifiziert durch eine Kennzeichnung VPI1 werden in eine andere virtuelle Leitung kopiert, bezeichnet mit Notleitung und identifiziert durch eine Kennzeichnung VPI2. Nur die Felder VPI und die Kontrollkodes des Vorspanns der Zellen sind verschieden. Und nur die OAM-Zellen, die die auf pseudo-periodische Art in virtuellen Leitungen eingegeben werden, können in der Hauptleitung und in der Notleitung unterschiedliche Positionen haben.
Damit diese Sicherung effizient ist, müssen die Hauptleitung und die Notleitung unterschiedliche Wege nehmen. Die Übertragungszeit durch das Netz ist somit für beide Leitungen unterschiedlich. Die Versetzung zwischen einer Hauptleitung und einer Notleitung in der Anzahl Zellen muss jederzeit bekannt sein, um von der einen zur anderen ohne Zeitverlust oder Duplizierung der Zellen vermitteln zu können.
Diese Versetzung muss ab der Öffnung der virtuellen Leitung noch vor dem Erhalt der OAM-Überwachungszellen bekannt sein.
Daher besteht die Erfindung aus der Verwendung eines ersten Verfahrens, beschrieben auf 2.
Der 2 zufolge sind die verschiedenen Schritte dieses ersten Verfahrens folgende:

– Feld 1P: warten auf den Erhalt einer ATM-Datenzelle über die virtuelle Hauptleitung. Sobald eine Zelle erhalten wird, geht das Verfahren auf Feld 2P.
– Feld 1S: warten auf den Erhalt einer ATM-Datenzelle über die virtuelle Notleitung. Sobald eine Zelle erhalten wird, geht das Verfahren auf Feld 2S.
– Feld 2P: ein Zähler CVPP, der die Anzahl über die Hauptleitung VPP erhaltener Zellen anzeigt, wird erhöht. Dann wird das Verfahren in Feld 3 fortgesetzt.
– Feld 2S: ein Zähler CVPS, der die Anzahl über die Notleitung VPS erhaltener Zellen anzeigt, wird erhöht. Dann wird das Verfahren in Feld 3 fortgesetzt.
– Feld 3: die Informationsfelder der respektive über die Hauptleitung und die Notleitung erhaltener Zellen werden verglichen. Wenn sie identisch sind, endet das Verfahren in Feld 4. Ansonsten wird es in Feld 5 fortgesetzt.
– Feld 4: Ende des ersten Verfahrens. Die Versetzung zwischen der Hauptleitung und der Notleitung ist bekannt (und in diesem Fall Null).
– Feld 5: die beiden Zähler CVPP und CVPS werden verglichen. Wenn CVPP > CVPS, wird das Verfahren in Feld 6P fortgesetzt. Ansonsten wird es in Feld 6S fortgesetzt.
– Feld 6P: nach dem Durchgang von (CVPP – CVPS) Zellen durch die Notleitung wird die erste über diese Leitung kommende Zelle gespeichert. Parallel dazu wird die erste über die Hauptleitung kommende Zelle ebenfalls gespeichert.

Dann wird das Verfahren in Feld 7 fortgesetzt.

– Feld 6S: nach dem Durchgang von (CVPS – CVPP) Zellen durch die Hauptleitung wird die erste über diese Leitung kommende Zelle gespeichert. Parallel dazu wird die erste über die Notleitung kommende Zelle ebenfalls gespeichert.

Dann wird das Verfahren in Feld 7 fortgesetzt.

– Feld 7: die Informationsfelder der in den Feldern 6P oder 6S gespeicherten Zellen werden verglichen. Wenn sie identisch sind, endet das Verfahren in Feld 8. Ansonsten wird es in Feld 9 fortgesetzt.
– Feld 8: Ende dieses ersten Verfahrens. Die Versetzung zwischen der Hauptleitung und der Notleitung ist bekannt. Sie ist gleich der Differenz zwischen den beiden Zählern CVPP und CVPS. Jeder Zelle der Hauptleitung entspricht somit angesichts dieser Versetzung einer Zelle der Notleitung mit der Bezeichnung homologe Zelle.
– Feld 9: die Versetzung zwischen den beiden Leitungen konnte nicht unter Anwendung dieses ersten Verfahrens bestimmt werden. Dann wird ein zweites, auf 3 beschriebenes Verfahren angewandt.

In einer ersten vorteilhaften Variante der Erfindung werden in den Feldern 1P und 1S einerseits und in den Feldern 6P und 6S andererseits mehrere Felder aufgenommen, und die Vergleiche der Felder 3 und 7 beziehen diese verschiedenen Zellen ein, um die Übereinstimmung zwischen den Zellen der Hauptleitung und der Notleitung trotz eines eventuellen Fehlers auf Bitniveau im Informationsfeld zu erkennen.
In einer anderen Variante beziehen sich die in den Feldern 3 und 7 durchgeführten Vergleiche nicht auf die Identität zweier Informationsfeldern von Zellen, sondern sie verwenden ein Kriterium der höchsten Wahrscheinlichkeit; das die Entsprechung zwischen Zellen zulässt, wenn die Anzahl über eine oder mehrere Zellen unterschiedlicher Bits unter einem vorbestimmten Schwellenwert bleibt.
Das zweite, auf 3 beschriebene Verfahren verwendet die in den OAM-Zellen enthaltenen Informationen, vom Sendekommutator in den Nutzdatenfluss eingefügt. Es ist demnach effizienter als das erste, da es auf der Anzahl von der Quelle gesendeten Zellen ausgeht, und nicht mehr von der vom Empfänger erhaltener Zellen. Allerdings kann es nur bei der Einleitung verwendet werden, da es, um verwendbar zu sein, erfordert, das eine OAM-Zelle im voraus erhalten wurde.
3 zufolge sind die verschiedenen Schritte dieses zweiten Verfahrens folgende:

– Feld 10P: der an die Hauptleitung gebundene ATM-Fluss wird erhalten. Die Verarbeitungen der OAM-Zellen vom Typ F4 dieses Flusses werden als durchgeführt vorausgesetzt und nur die OAM-Zellen, die ein korrektes Feld CRC und ein mit der Anzahl erhaltener Datenzellen kompatibles Feld TUC aufweisen, werden beibehalten. Sobald eine Zelle ankommt wird das Verfahren in Feld 11P fortgesetzt.
– Feld 10S: ebenso wird, sobald eine korrekte OAM-Zelle über die Notleitung erhalten wird, das Verfahren in Feld 11S fortgesetzt.
– Feld 11P: das Feld TUC wird der OAM-Zelle entnommen, und der Zähler CVPP wird mit dem Wert dieses Feldes TUC initialisiert (man setzt zu Beginn voraus, dass die Abweichung zwischen der Hauptleitung und der Notleitung unter 65536 Zellen liegt). Dann wird das Verfahren in Feld 12P fortgesetzt.
– Feld 11S: das Feld TUC wird der OAM-Zelle entnommen, und der Zähler CVPS wird mit dem Wert des Feldes TUC initialisiert. Dann wird das Verfahren in Feld 12S fortgesetzt.
– Feld 12P: warten auf das Kommen einer Datenzelle über den Hauptweg. Sobald eine solche Zelle erhalten wird, geht das Verfahren auf Feld 13P.
– Feld 12S: warten auf das Kommen einer Datenzelle über den Notweg. Sobald eine solche Zelle erhalten wird, geht das Verfahren auf Feld 13S.
– Feld 13P: der Zähler CVPP wird erhöht und das Verfahren in Feld 14 fortgesetzt.
– Feld 13S: der Zähler CVPS wird erhöht und das Verfahren in Feld 14 fortgesetzt.
– Feld 14: die Zähler CVPP und CVPS, die soeben mit den Werten der Felder TUC initialisiert wurden, enthalten in den OAM-Zellen, respektive erhalten an der Hauptleitung und an der Notleitung, werden verglichen. Wenn CVPP > CVPS wird das Verfahren in Feld 15P fortgesetzt. Ansonsten wird es in Feld 15S fortgesetzt.
– Feld 15P: eine Zelle wird über die schnellste Leitung erhalten, d. h. in diesem Fall die Hauptleitung, und ihr Homolog kommt über die Notleitung, die die langsamste ist, und wird nach dem Durchgang von (CVPP – CVPS) Zellen erhalten. Das Verfahren wird dann in Feld 16 fortgesetzt.
– Feld 15S: eine Zelle wird über die schnellste Leitung erhalten, d. h. in diesem Fall die Notleitung, und ihr Homolog kommt über die Hauptleitung, die die langsamste ist, und wird nach dem Durchgang von (CVPS – CVPP) Zellen erhalten. Das Verfahren wird dann in Feld 16 fortgesetzt.
– Feld 16: die Informationsfelder dieser Zellen werden verglichen. Im Falle der Gleichheit endet das Verfahren in Feld 17. Ansonsten wird es in Feld 18 fortgesetzt.
– Feld 17: Ende dieses zweiten Verfahrens. Die Versetzung zwischen der Hauptleitung und der Notleitung ist bekannt. Sie ist gleich CVPP – CVPS.
– Feld 18: das Verfahren wird neu gestartet mit dem Erhalt neuer OAM-Zellen respektive über die Hauptleitung und über die Notleitung. Doch die Zähler CVPP und CVPS werden zuvor gegenseitig um 65536 Zellen versetzt.

Ebenso wie für das erste Verfahren besteht eine Variante dieses zweiten Verfahrens in der Aufnahme mehrerer Zellen in die Felder 15P und 15S und im Einbezug dieser verschiedenen Zellen in den Vergleich des Felds 16, um die Entsprechung zwischen den Zellen der Hauptleitung und der Notleitung trotz eines eventuellen Fehlers auf Bitniveau im Informationsfeld zu erkennen. In einer anderen Variante bezieht sich der Vergleich nicht auf die Identität zweier Informationsfelder von Zellen, sondern die Verwendung eines Kriteriums der höchsten Wahrscheinlichkeit, um die Entsprechung zwischen zwei Zellen zuzulassen oder nicht.
Nachdem die Werte der Zellenzähler CVPP und CVPS initialisiert sind und die Versetzung bekannt ist, muss man diese Versetzung periodisch prüfen, indem man die Gleichheit zwischen den Informationsfeldern der über die Hauptleitung erhaltenen Zelle und ihres nach Versetzung über die Notleitung erhaltenen Homologs kontrolliert. Im gegenteiligen Falle wird wieder das zweite Verfahren eingeleitet, um die Versetzung zu bestimmen, unter erneuter Initialisierung der Zähler CVPP und CVPS.
In einer vorteilhaften Durchführungsform besteht diese Kontrolle nicht nur im Vergleich der erhaltenen Zelle mit ihrem Homolog, sondern auch mit einigen Zellen, die ihr vorangehen und einigen Zellen, die ihr folgen, um die gesuchte Versetzung trotz eines Verlustes oder der irrtümlichen Einfügung einiger Zellen zu erkennen, was es ermöglicht, die unnötige Einleitung des zweiten Verfahrens zur Suche der Versetzung zu vermeiden.
Die Versetzung zwischen einer Hauptleitung und ihrer Notleitung ist somit jederzeit verfügbar, womit es möglich ist, den Verlust oder die Duplizierung von Zellen bei der Kommutation der Hauptleitung an die Notleitung zu vermeiden.
Die Erfindung betrifft auch die zur Kommutation einer Hauptleitung an die Notleitung verwendeten Kriterien. In einer ersten Durchführungsform der Erfindung ist die Leitung, die in einem bestimmten Zeitpunkt als Hauptleitung gewählt werden muss, die schnellste Leitung. Allerdings sollte man zu häufiges Vermitteln, was die Netzwerkverwaltung erschweren würde, vermeiden. Die Kommutation findet somit erst nach der Bestätigung statt, welche Verspätung der Hauptkanal hat.
Diese Durchführungsform wird mittels eines dritten, auf 4 beschriebenen Verfahrens durchgeführt. Die Bedeutung der verschiedenen Felder dieses Verfahrens wird nachstehend gegeben:

– Feld 20P: warten auf den Erhalt einer ATM-Datenzelle über die Hauptleitung, dann Übergang zu Feld 21P.
– Feld 20S: warten auf den Erhalt einer ATM-Datenzelle über die Notleitung, dann Übergang zu Feld 21S.
– Feld 21P: Erhöhung des Zählers CVPP und Übergang zu Feld 22.
– Feld 21S: Erhöhung des Zählers CVPS und Übergang zu Feld 22.
– Feld 22: Vergleich der Zähler CVPP und CVPS. Wenn (CVPP > CVPS), wird das Verfahren in Feld 23 fortgesetzt. Ansonsten wird es parallel in den Feldern 24 und 27 fortgesetzt.
– Feld 23: die Zelle, die über die Hauptleitung in Feld 20P erhalten wurde, wird an den Endanwender weiter geleitet.
– Feld 24: die Über die Notleitung in Feld 20S erhaltene Zelle wird in einer Speicherfolge, dem sogenannten Kreisspeicher, abgelegt, und das Verfahren in Feld 25 fortgesetzt. Dieser Speicher ist z. B. ein indirekt adressierter Speicher mit einer Kapazität von 60 Zellen, deren Ursprung gesichert wird.
– Feld 25: die Anzahl in dem Kreisspeicher abgelegter Zellen wird mit einem im voraus definierten Schwellenwert verglichen. Über dem Schwellenwert wird das Verfahren in Feld 26 fortgesetzt. Unter dem Schwellenwert geht das Verfahren wieder auf Feld 20S.
– Feld 26: die Verspätung der Hauptleitung wird bestätigt, und man vermittelt an die Notleitung, die zur Hauptleitung wird. Dabei werden zunächst die im Kreisspeicher enthaltenen Zellen vom Ursprung ausgehend an den Endanwender übertragen. Dann wird die eigentliche Kommutation durchgeführt.
– Feld 27: warten auf den Erhalt einer ATM-Datenzelle über die Hauptleitung. Sobald eine solche Zelle erhalten wird, geht das Verfahren in Feld 28.
– Feld 28: der Zähler CVPP wird erhöht, die soeben erhaltene Zelle wird an den Endanwender übertragen. Und der Ursprung des Kreisspeichers wird versetzt, um diese Zelle, die vom Kreisspeicher erhalten wurde, zu löschen.

Um einen Zellenverlust beim Vermitteln einer langsameren Leitung an eine schnellere Leitung zu vermeiden besteht diese Durchführungsform folglich in der Verwendung des besagten Kreisspeichers zum Ablegen der zuerst über die schnellste Leitung erhaltener Zellen und zur Ausgabe der in dem Speicher enthaltenen Zellen vor der Kommutation. Die Einführung einer Füllschwelle dieses Speichers, über der keine Kommutation durchgeführt wird, ermöglicht es, zu häufiges Vermitteln von einer Leitung zur anderen zu vermeiden.
Nach einer vorteilhaften Variante dieser Durchführungsform wird ein zusätzlicher Speicher vom Typ FIFO (aus dem Englischen First In First Out) vorgesehen, um die Versetzung zwischen der Hauptleitung und der Notleitung aufzunehmen, wenn diese Versetzung die Kapazität des Kreisspeichers übersteigt. Eine solche Situation tritt nur ein, falls infolge eines Versetzungsverlustes zwischen den beiden Leitungen, oder wenn die mit diesem Verfahren erhaltene Versetzung sich als die Kapazität des Kreisspeichers übersteigend erwies, das Verfahren zum Suchen der Versetzung eingeleitet wurde. In diesem Falle werden die über die Notleitung kommenden Zellen im Zusatzspeicher abgelegt und der der ersten Zelle entsprechende Wert des Zählers CVPS gespeichert und registriert. Wenn der Zähler CVPP diesen Wert erreicht, wird zuerst der Inhalt des Zusatzspeichers geleert und dann von der Hauptleitung an die Notleitung vermittelt. Dieser Zusatzspeicher wird folglich nur in diesem bestimmten Falle verwendet. Bei normalem Betrieb wird der weiter oben beschriebene Speicher verwendet.
In einer anderen Durchführungsform wird ein zweites Ersatzkriterium für die Kommutation verwendet: die Qualität der Hauptleitung in Bezug auf die der Notleitung. Die Kommutation von der Hauptleitung an die Notleitung findet nur statt, wenn diese Letztere eine mindestens ebenso gute Qualität wie die Hauptleitung aufweist. Die Bestimmung dieser Qualität wird unter Nutzung des Fehlerdetektionsfelds der OAM-Zellen sowie dessen der erhaltenen Datenzellen vorgenommen. Falls die Versetzung zwischen den beiden Leitungen verloren ist, während eine Kommutation nach Schnellheitskriterien stattfinden muss, verwendet man die letzte bekannte Versetzung, um diese Kommutation durchzuführen. Wenn dagegen eine Kommutation nach Qualitätskriterien stattfinden muss, wird die Kommutation nicht durchgeführt.
In der einen oder anderen Durchführungsform der Erfindung hat der Anwender des Enddienstes die Möglichkeit, andere Kommutationskriterien zu wählen, er kann z. B. eine Kommutation alleine nach dem Qualitätskriterium oder einem von Informationen abgeleiteten Kriterium vorgeben, die von einer Adaptationsschicht AAL des ATM-Netzwerks bereitgestellt werden, das auf dem Niveau des Anwenderprogramms implementiert ist.
Im Falle diese Kriterien dazu führen, eine Kommutation von der schnellsten Leitung zur langsamsten Leitung vorzunehmen, werden die |CVPP – CVPS| ersten Zellen, die über die neue Hauptleitung ankommen, nicht an den Endanwender übertragen, um jede Duplizierung auf dem Niveau des Empfangs der Zellen zu vermeiden.
5 ist eine Zusammenfassung in der Form von Funktionsblöcken sämtlicher in der Erfindung eingesetzter Funktionen.
5 zufolge wird, wenn eine virtuelle Leitung, dupliziert von einer Notleitung, offen ist (Block B1), das erste Verfahren zum Suchen der Versetzung zwischen der Hauptleitung und der Notleitung aktiviert (Block B2). Wenn die Versetzung nicht gefunden wird, wird das zweite Verfahren zum Suchen der Versetzung aktiviert (Block B3). Nachdem die Versetzung bekannt ist wird eine periodische Prüfaufgabe aktiviert (Blick B4). Und wenn die Versetzung verloren wurde, wird das zweite Verfahren zum Suchen der Versetzung angewandt. Die Zähler CVPP und CVPS, vom ersten und zweiten Verfahren initialisiert, werden vom Kommutationsverfahren verwendet (Block B5), aktiviert, wenn die ATM-Datenzellen über die Hauptleitung und über die Notleitung erhalten werden (Block B6). Schließlich werden die Zellen über eine der beiden Leitungen abgegeben (Block B7), nachdem sie vom Kommutationsverfahren bearbeitet wurden.
6 zeigt schematisch eine ATM-Kommutation nach der Erfindung.
Der 6 zufolge enthält ein solcher Kommutator einerseits Verbindungsmoduln M1 und M2 zu den Anwenderdiensten U1 und U2 und andererseits einen Verbindungsmodul M3 zum ATM-Netzwerk. Er enthält auch einen Modul M4 zur Überwachung aller besagten Moduln. Dieser Überwachungsmodul ist an einen externen Rechner PC für die Steuerung der Kommutation.
Diese Moduln sind untereinander über mindestens einen Datenbus BUS verbunden. Der Dienst U1 ist z. B. ein Dienst zur Verbindung lokaler Netzwerke. Der Modul M1 wird dann mit einer Leitweglenkung R verbunden, die selbst mit einem lokalen Netzwerk LAN verbunden ist. Der Dienst U2 ist z. B. ein Videokonferenzdienst, und der Modul 2 wird dann mit einem CODEC (Kodierer-Dekodierer) verbunden, der selbst mit einer Kamera CA verbunden ist. Diese verschiedenen Moduln werden mit einem Prozessorblock M30 erstellt (z. B. ein M68040 von Motorola, der einen eigentlichen Mikroprozessor M31, einen Lesespeicher M32 und einen Lese-Schreib-Speicher M33 enthält).
Die Erfindung wird dann im Modul M3 zur Verbindung mit dem ATM-Netzwerk in Softwareform umgesetzt. Für den Erhalt schnellerer Flüsse ist es jedoch notwendig, für den Bau der Erfindung spezifische Schaltungen zu verwenden, die vom Fachmann leicht anhand der zuvor beschriebenen Organigramme verwirklicht werden können, z. B. unter Verwendung der VHDL-Sprache.
Weitere Details in Bezug auf den besagten Kommutator und ein ATM-Netzwerk, in das er bestimmt ist, integriert zu werden, sind dem Artikel zu entnehmen „Brehat: first high bit-rate network based on ATM technology" von J. Legras, G. Onno und M. Lemonier, erschienen in der Zeitschrift „Commutation & Transmission, Nr. 3, 1991. Obwohl die Erfindung für die Anwendung in ATM-Netzwerken für die Sicherung von virtuellen, in der Qualität überwachten Leitungen beschrieben wurde, ist sie auf eine Sicherung auf dem Niveau virtueller Schaltungen oder auf nicht in der Qualität überwachte Verbindungen anwendbar. In diesem letzteren Falle verfügt man nicht über von OAM-Zellen gelieferte Informationen und nur ein Verfahrenstyp des ersten Verfahrens zur Suche der Versetzung ist anwendbar, was weniger zuverlässig ist. Eine solche Vorrichtung ermöglicht es jedoch, Verlust- oder Duplizierungsrisiken von Zellen bei Umschaltungen zu begrenzen. Schließlich ist die Erfindung auch mit denselben Einschränkungen auf jedes Netzwerk zur Paketkommutation anwendbar, in dem die Reihenfolge der Pakete nicht geändert wird.

Claims

Telekommunikationsnetzwerk zur Paketkommutation ()ATM mit einer Vielzahl von Kommutationsknoten (C1, C2, C3), zwischen denen die Pakete über logische Pfade (VP, VC) zu übertragen sind, wobei das besagte Netzwerk zur Sicherung eines logischen, sogenannten Hauptpfads (VPI1) zwischen einem ersten und einem zweiten Kommutationsknoten Verfahren aufweist, um dem besagten Hauptpfad mindestens einen anderen logischen, sogenannten Notpfad (VPI2) zur Übertragung derselben Pakete beizuordnen, wobei der besagte zweite Knoten Verfahren zur Kommutation eines Hauptpfads an einen Notpfad aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der logische Hauptpfad und der logische Nebenpfad verschiedene Wege nehmen, der zweite Knoten Verfahren zur Berechnung einer Versetzung (|CVPP – CVPS|) zwischen den über die besagten Pfade erhaltenen Pakete aufweist, und Kontrollverfahren, um die besagte Versetzung beim Umschalten des Hauptpfades zum Notpfad zu berücksichtigen, um Verluste oder Duplizierungen von Paketen zu vermeiden.
Kommutationsknoten (C1, C2, C3) zur Verwendung in einem Netzwerk zur Kommutation von Paketen (ATM), in dem die Pakete über logische Pfade (VP, VC) übertragen werden und das zur Sicherung eines logischen, sogenannten Hauptpfads (VPI1) Verfahren aufweist, um diesem Hauptpfad mindestens einen anderen logischen, sogenannten Notpfad (VPI2) zur Übertragung derselben Pakete beizuordnen, wobei der besagte Knoten Verfahren zur Umschaltung eines Hauptpfads an einen Notpfad aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der logische Hauptpfad und der logische Nebenpfad verschiedene Wege nehmen, der besagte Knoten Verfahren zur Berechnung einer Versetzung (|CVPP – CVPS|) zwischen den über die besagten Pfade erhaltenen Pakete aufweist, und Kontrollverfahren, um die besagte Versetzung beim Umschalten des Hauptpfads zum Notpfad zu berücksichtigen, um Verluste oder Duplizierungen von Paketen zu vermeiden.
Kommunikationsknoten nach Anspruch 2, wobei die Umschaltverfahren von einem Hauptpfad zu einem Notpfad im Falle einer Funktionsstörung des besagten Haupt pfads aktiviert werden, dadurch gekennzeichnet, dass er Verfahren (Felder 20P bis 28) zur Detektion von Funktionsstörungen enthält, gründend auf einem Kriterium der Übertragungsgeschwindigkeit der logischen Pfade, wobei die Funktionsstörung eines Pfads nur erkannt wird, wenn seine Verspätung bestätigt wird.
Kommunikationsknoten nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Umschaltverfahren im Falle einer Funktionsstörung des besagten Hauptpfads aktiviert werden, dadurch gekennzeichnet, dass er Verfahren zur Detektion von Funktionsstörungen enthält, gründend auf einem Kriterium der Qualität der logischen Pfade.
Kommunikationsknoten nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollverfahren zur Umschaltung enthalten: – einen sogenannten Kreisspeicher zum Ablegen der Pakete, die im voraus über den besagten Notpfad erhalten werden (Feld 24), – Verfahren zum Löschen der Pakete aus dem besagten Kreisspeicher, wenn sie danach über den besagten Hauptweg erhaltenen werden (Feld 28), – Verfahren zur Übertragung des Inhalts des Kreisspeichers an den Ausgang des besagten zweiten Kommunikationsknoten vor der Umschaltung (Feld 26).
Kommunikationsknoten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollverfahren zur Umschaltung enthalten: – einen sogenannten Zusatzspeicher zum Ablegen der Pakete, die im voraus über den besagten Notpfad erhalten werden, wenn die von den besagten Rechenverfahren gelieferte Versetzung die Größe des besagten Kreisspeichers übersteigt, – Verfahren zum Ausgeben des Inhalts des besagten Zusatzspeichers vor dem Umschalten, wenn die Pakete danach über den besagten Hauptweg erhaltenen werden.
Kommunikationsknoten nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenverfahren aufweisen: – Zähler (CVPP, CVPS) der über die logischen Pfade erhaltenen Pakete, – Vergleichsverfahren der Pakete selber Rangordnung, erhalten über den Hauptpfad und über den Notpfad (Feld 7, Feld 16), – Validierungsverfahren der besagten Versetzung nach der Differenz zwischen den besagten Zählern, wenn Pakete derselben Rangordnung identisch sind (Feld 8, Feld 17).
Kommunikationsknoten nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Rechenverfahren periodische Prüfverfahren des Wertes der besagten Versetzung aufweisen.
ATM-Kommunikationsknoten nach einem der Ansprüche 7 oder 8, in dem die verarbeiteten Pakete mit Zellen bezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass er Verfahren aufweist, um zwischen die Datenzellen Wartungszellen einzufügen, sogenannte OAM-Zellen, definiert in der Empfehlung I6010 des CCITT, und dadurch, dass die besagten Zähler mit dem Feldwert TUC der erhaltenen OAM-Zellen initiiert werden.
ATM-Kommunikationsknoten nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten logischen Pfade virtuelle Leitungen sind.