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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, wie es im Oberbegriff
des zugehörigen
Anspruchs 1 beansprucht ist, und eine Anordnung, wie sie im Oberbegriff
des zugehörigen
Anspruchs 6 beansprucht ist, zum Implementieren eines gesicherten Busses
für Verwaltungszwecke
usw. in einem Telekommunikationsnetzwerk.
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Eine
hierarchische Synchronisation ist zum Beispiel in der US-4,837,850
offenbart.
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Ein
Verwaltungsbus bezieht sich auf eine derartige Datenübertragungsverbindung,
die zum Übertragen
von Netzwerkverwaltungsinformationen verwendet wird, das heißt von Informationen,
deren Zweck es z. B. ist, Fehler- bzw.
Störungsinformationen
zu erfassen oder Funktionseinheiten des Netzwerks in einen bestimmten
Zustand zu führen.
Prinzipiell ist das Verfahren der Erfindung zum Implementieren jeder
Art von Bus geeignet, obwohl in der Praxis eine Übertragung von Verwaltungsinformationen bei
weitem die wichtigste denkbare Implementierung des Busses ist.
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Die
primäre
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gesicherte Verwaltungsverbindung
in einem Schleifennetzwerk oder einem sogenannten Maschenetzwerk
zu realisieren, das aus Schleifen besteht (wobei in einem Maschennetzwerk
zwischen beliebigen zwei Knoten mehr als ein Leitweg existiert),
aber die Erfindung ist allgemein zur Implementierung eines gesicherten
Busses geeignet, falls die Form bzw. Art des Busses für die im
Netzwerk verwendete Struktur von Synchronisationshierarchie geeignet
ist. Knoten, die mit dem Bus verbunden sind, können ihre Nachrichten an den
Bus übertragen,
und diese werden sich daher entlang des Busses zu allen Knoten ausbreiten,
die mit diesem verbunden sind. Der Bus darf keine Schleife enthalten,
weil die übertragene
Nachricht in diesem Fall in der Schleife im Umlauf bleiben bzw.
weiter zirkulieren würde
(Die Kreuzungspunkte der Datenverbindungen eines Telekommunikationsnetzwerks
werden hierin als Knoten bezeichnet. Knotenvorrichtungen umfassen
z. B. Verzweigungs- und Multiplexvorrichtungen sowie Crossconnect-
bzw. Rangierverteilungsschalter).
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Signale
zwischen den Knoten des Netzwerks können z. B. 2048 kbit/s-Signale
gemäß ITU-T-(vormals
CCITT-)Empfehlungen G.703/G.704 sein, wobei ein Rahmen dieses Signals
32 Zeitschlitze (TS0 ... TS31) enthält und der Multirahmen 16 Rahmen enthält. Verwaltungsinformationen
können
in der Rahmenstruktur eines derartigen Signals z. B. derart übertragen
werden, dass ein Dienstkanal z. B. drei Bits der Bits von Zeitschlitz
TS0 aus der Rahmenstruktur reserviert. In jedem zweiten Rahmen enthält Zeitschlitz
TS0 ein Rahmenausrichtungssignal, aber in jedem zweiten Zeitschlitz
sind Bits 4 bis 8 zur internen Verwendung frei, wobei diese in diesem Fall
zum Übertragen
von Netzwerkverwaltungsinformationen verwendet werden können.
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Heutzutage
wird ein gesicherter Verwaltungsbus typischerweise implementiert,
indem von Bedingungs- bzw. Konditionalverfahren Gebrauch gemacht
wird, die speziell für
diesen Zweck implementiert werden, mit anderen Worten werden in
einem Knoten des Netzwerks der Zustand des zu übertragenden Signals und einige
spezielle Statusflags überwacht.
Erfüllen
sie spezielle vorbestimmte Kriterien, wird eine Sicherungsverbindung
ein- bzw. zugeschaltet. Dies wird im Folgenden ausführlicher
beschrieben.
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1a stellt
das Prinzip dar, gemäß dem der Verwaltungsbus
typischerweise innerhalb einer Knotenvorrichtung des Netzwerks implementiert
ist. Der Knoten weist einen Addierer 11 auf, an dem alle
Verbindungen des Verwaltungsbusses angelegt sind. Diese Verbindungen
können
einschließen:
- – eine
lokale Verwaltungsschnittstelle 12, die in der Vorrichtung
angeordnet ist, wobei z. B. das Netzwerkverwaltungssystem direkt
mit dieser Schnittstelle verbunden sein kann. Es kann mehr als nur
eine dieser lokalen Verwaltungsschnittstellen geben,
- – Verwaltungskanäle EOC_1
... EOC_N (EOC: "Embedded
Operation Channel":
eingebetteter Betriebskanal, oder ECC: "Embedded Control Channel": eingebetteter Steuerkanal),
die in den verschiedenen nutzbaren Signalen übertragen werden,
- – eine
Verbindung zu einem separaten Steuerblock 13 des Knotens,
wobei die in den Knoten einfließenden
Nachrichten in diesem Block verarbeitet werden und die empfangenen
Nachrichten von diesem aus beantwortet werden.
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Nachrichten
können
aus allen gemäß der Figur
gezeigten Richtungen ankommen und all diese Richtungen empfangen
Nachrichten (mit anderen Worten ist der Verkehr vom Addierer in
allen gemäß der Figur
gezeigten Richtungen bidirektional). In einem Addierungspunkt 11 werden
aus den unterschiedlichen Richtungen kommende Kanäle kombiniert.
Aus einer bestimmten Richtung kommende Daten werden weiter in alle
anderen Richtungen durchgeschaltet (übertragen). Es kann jeweils
nur ein Sender Daten übertragen
(falls mehrere Sender gleichzeitig Daten an den Bus übertragen,
werden die Signale miteinander addiert und die Daten werden beschädigt bzw.
verfälscht).
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Prinzipiell
ist der Addierer eine sehr einfache Vorrichtung; in ihr wird für die Verwaltungs-
oder Dienstkanäle,
die mit ihr verbunden sind, eine einzige logische UND-Operation
durchgeführt.
Ist mindestens eines der Signale in einem "Null"-Zustand,
ist das Ergebnis Null. In der Praxis bedeutet dies, dass der Leerlaufmodus
der Leitung Eins ist. Überträgt die Vorrichtung
nichts, verbleibt sie mit anderen Worten in Zustand 1. (Die vom
Steuerblock 13 zum Addierer kommende Leitung ist in Zustand
1, wenn der Knoten nichts zu übertragen
hat, womit sie keinerlei Auswirkung auf die anderen Leitungen hat.)
Aus Sicht des Addierers 11 und von Kommunikationsblöcken der Vorrichtungen,
die mit dem Dienstkanal verbunden sind, ist der Verkehr seriell.
In irgendeiner Phase können
die Daten in paralleler Form sein, aber wenn sie an den Addierer
angelegt werden, müssen
sie in serielle Form gewandelt werden.
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Wird
bei der vorstehend offenbarten Lösung eine
Sicherung durchgeführt
bzw. realisiert, müssen die
gewünschten
EOC-Kanäle (abhängig von
den Zuständen
des Signals und der überwachten
Bits) gegebenenfalls zu- und weggeschaltet werden können. Dies
kann z. B. gemäß 1b derart
durchgeführt
werden, dass es für
jeden EOC-Kanal einen separaten Schalter SW gibt, wobei der Schalter
auf Grundlage der Zustände
des Signals und der überwachten
Bits gesteuert wird. Ein in den Knoten einfließendes Signal wird zuerst an
einen Multiplexblock MUX/DEMUX geleitet, in dem das Signal des EOC-Kanals
vom Rest des Signals getrennt und an den Schalter SW angelegt wird.
Die anderen Zeitschlitze des ankommenden Signals werden an einen Rangierverteilungsblock
XC geschaltet, von dem aus sie weiter vermittelt werden. Der Steuerblock
CTR des Schalters empfängt
vom Multiplexblock die Informationen über den Zustand des Signals
und er fragt auch die Kriteriumsbits von dem Rangierverteilungsblock
ab. Auf Grundlage dieser Informationen schaltet er die Sicherungsverbindung
zu, indem befohlen wird, dass der entsprechende Schalter SW an ist. (Um
der Einfachheit willen ist gemäß der Figur
nur ein Signal gezeigt, aber im Fall mehrerer Signale wird der Betrieb
sinngemäß auf die
gleiche Art und Weise durchgeführt.)
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Auf
der Netzwerkebene erscheint das Vorstehende so, dass das Netzwerkverwaltungssystem in
einem Knoten an den Verwaltungsbus angeschlossen wurde, über den
es entlang des Verwaltungsbusses Zugang zu den anderen Knoten des
Netzwerks hat. Dies ist gemäß 2 dargestellt,
in der das gezeigt Netzwerk einen Master-Knoten M und acht Knoten 1 ... 8 aufweist
und das Netzwerkverwaltungssystem NM mit Knoten 2 verbunden
ist. Normale Datenverbindungen zwischen den Knoten sind mit gestrichelten
Linien markiert, und der Verwaltungsbus MB mit einer dickeren, durchgezogenen
Linie. In Wirklichkeit besteht der Verwaltungsbus daher aus normalen
Datenverbindungen (d. h. er verläuft
innerhalb normaler Datenverbindungen), aber im logischen Sinn ist
er jedoch ein Netzwerk, das von den normalen Datenverbindungen getrennt
ist (wie es gemäß 2 gezeigt
ist). An bestimmten Punkten des Netzwerks bestehen zum Zuschalten
der sichernden Verwaltungsverbindung bedingte Verbindungen für den Verwaltungsbus
(ähnlich
denjenigen gemäß 1b). Bei
diesem beispielhaften Fall sind die bedingten Verbindungen, die
mit einem Bezugszeichen E markiert sind, an Knoten M, 3 und 4 angeordnet,
womit Knoten M gegebenenfalls in der Lage ist, eine gesicherte Verbindung
in Richtung von Knoten 1 zuzuschalten, Knoten 3 in
Richtung von Knoten 7, und Knoten 4 in Richtung
von Knoten 6.
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Der
Verwaltungsbus ist im Netzwerk in Form separater Vermittlungen eingerichtet.
Es wird in jedem Knoten gesondert bestimmt, von wo die Verwaltungsverbindungen
(die mit dem Addierer verbunden werden müssen) erhalten werden. Die
Bestimmungen werden vom Nutzer durchgeführt und sie sind dauerhaft.
Die Vermittlungen sind immer dann gültig, wenn das Signal, das
den Verwaltungskanal enthält, gültig ist.
Falls erfasst wird, dass das Signal fehlerhaft bzw. gestört ist (es
einen Fehler bzw. eine Störung aufweist,
der/die z. B. einen Alarm am anderen Ende verursacht, oder ein Alarm
vom anderen Ende empfangen wird), wird ein Verbinden des Verwaltungskanals
an den Addierer verhindert, so dass die möglicherweise von der Verbindung
kommenden Interferenzen bzw. Störungen
nicht über
den Addierer den Verkehr auf dem Dienstkanal beeinträchtigen.
Bei einem gesicherten Verwaltungsbus sind ein oder mehrere Vermittlungspunkte
der Verwaltungsverbindung bedingt bzw. konditional, das heißt, dass
eine Vermittlung zum Addierer nur dann durchgeführt wird, falls ein spezielles
vorbestimmtes Kriterium (z. B. ein vorbestimmter Zustand eines überwachten
Bits) erfüllt
ist. Abhängig
von der Vorrichtung kann das Kriterium mit unterschiedlichen Einflussgrößen in Zusammenhang
stehen.
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Der
gesicherte Verwaltungsbus, der auf die vorstehend beschriebene Art
und Weise implementiert ist, wird von den Nachteilen begleitet,
dass vor allem der gesamte Verwaltungsbus als eine Instanz implementiert
werden muss, die vom Rest des Netzwerks getrennt ist. Der Nutzer
(Betreiber) hat zu parametrisieren gehabt, wo der Verwaltungsbus
verläuft,
an welchen Punkten des Netzwerks die festen Verbindungen und die
bedingten Verbindungen angeordnet sind, und was die Kriterien dieser
bedingten Verbindungen sind. Der Nutzer hat auch die Topologie des
Verwaltungsbusses und seinen Betrieb in Fehler- bzw. Störungssituationen
bestimmt. Diese Art von Lösung
verursacht oft viel Bestimmungsarbeit für den Nutzer des Netzwerks
und diese Arbeit muss sorgfältig
durchgeführt
werden. Die Fähigkeit
derartiger Systeme, sich von Fehlern bzw. Störungen zu erholen, war ebenfalls
begrenzt.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend erwähnten Nachteile
zu beseitigen und eine neue, einfachere Lösung als vorher zum Implementieren
eines Verwaltungsbusses oder eines anderen Busses zu erzielen. Dies
wird mit einem Verfahren der Erfindung erreicht, das durch das gekennzeichnet
ist, was im kennzeichnenden Teil des zugehörigen Anspruchs 1 dargelegt
wird. Die Anordnung der Erfindung ist wiederum durch das gekennzeichnet,
was im kennzeichnenden Teil des zugehörigen Anspruchs 6 dargelegt
wird.
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Die
Idee der Erfindung besteht darin, im Netzwerk ein (an sich bekanntes)
Synchronisationsverfahren einzusetzen, mit Hilfe dessen eine hierarchische,
azyklische Struktur im Netzwerk gebildet wird, und zum Implementieren
eines Busses von dieser Struktur durch Ein- bzw. Zuschalten des
Verwaltungsbusses auf zumindest denjenigen Zwischenknoten-Verbindungen
Gebrauch zu machen, die das verwendete Synchronisationsverfahren
dafür gewählt hat,
dass die Synchronisation entlang diesen verläuft. Für einen Knoten des Netzwerks
bedeutet dies, dass er eine Einrichtung aufweist, die eine Vermittlung
dementsprechend durchführt,
welchen Weg die Synchronisation jeweils gewählt hat, um voranzuschreiten.
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Wegen
der Lösung
der Erfindung besteht keine Notwendigkeit mehr, den Verwaltungsbus
als eine getrennte Implementierung einzurichten, sondern die Verwaltungsverbindung
arbeitet auf eine gesicherte Art und Weise, nachdem der Nutzer die
Synchronisation des Netzwerks in einen Ablauf parametrisiert hat.
Es ist daher auch möglich,
mit Hilfe einer Implementierung der Synchronisation des Netzwerk einen
gesicherten Verwaltungsbus auf eine einfache Art und Weise zu implementieren.
Der Nutzer muss den Verwaltungsbus daher nicht mehr planen und parametrisieren,
sondern die Knotenvorrichtungen sind automatisch fähig, den
Bus im Netzwerk einzurichten.
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Im
Folgenden wird die Erfindung und ihr bevorzugtes Ausführungsbeispiel
bei den Beispielen gemäß den zugehörigen Zeichnungen
unter Bezugnahme auf 3a bis 13d ausführlicher
beschrieben, bei denen zeigen:
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1a das
Prinzip einer Implementierung des Verwaltungsbusses innerhalb einer
Knotenvorrichtung des Netzwerks,
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1b das
Prinzip einer Implementierung einer Sicherung des Verwaltungsbusses
innerhalb einer Knotenvorrichtung des Netzwerks,
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2 eine
Implementierung des Verwaltungsbusses auf der Netzwerkebene,
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3a und 3b eine
Einrichtung eines Synchronisationsbaums in einem Telekommunikationsnetzwerk,
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4a und 4b eine
Implementierung eines Verfahrens der Erfindung in einem Netzwerk,
das ein ausschließlich
auf einer Prioritätsliste
basierendes Synchronisationsverfahren einsetzt,
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5 ein
Ablaufdiagramm, das einen Folgerungsprozess darstellt, der in einem
Knoten eines Netzwerks des gemäß 4a gezeigten
Typs durchgeführt
wird,
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6 ein
Ablaufdiagramm, das einen Überwachungsprozess
darstellt, der in einem Knoten eines Netzwerks des gemäß 4a gezeigten
Typs durchgeführt
wird,
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7 ein
Ablaufdiagramm, das eine Kombination der vorstehenden Folgerungs-
und Überwachungsprozesse
darstellt,
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8 diejenigen
Vorrichtungen eines Netzwerkknotens, mit Hilfe derer das Verfahren
der Erfindung durchgeführt
wird,
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9a bis 9d alternative
Vermittlungsvorrichtungen für
den gemäß 8 gezeigten
Knoten,
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10 ein
Ablaufdiagramm, das eine grundlegende Folgerung und Überwachung
eines Signals in einem Netzwerk darstellt, das eine Nachrichten-basierte
Master-Slave-Synchronisation
einsetzt,
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11 die
Struktur einer Schnittstelleneinheit eines Knotens in einem Netzwerk,
das eine Nachrichten-basierte Master-Slave-Synchronisation einsetzt,
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12 ein
Ablaufdiagramm, das eine grundlegende Folgerung gemäß der Erfindung
und eine Überwachung
eines Signals in einem Netzwerk darstellt, das eine kommunizierende
Master-Slave-Synchronisation einsetzt, bei der ein Hinweis auf eine
bei Synchronisation erzeugte Schleife übertragen wird, und
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13a bis 13d alternative
Strukturen einer Schnittstelleneinheit eines Knotens in einem Netzwerk,
das eine kommunizierende Master-Slave-Synchronisation einsetzt,
bei der ein Hinweis auf eine bei Synchronisation erzeugte Schleife übertragen
wird.
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Im
Vorstehenden wurde ein Verwaltungsbus und eine Implementierung eines
gesicherten Verwaltungsbusses in Systemen gemäß dem Stand der Technik beschrieben.
Im Folgenden werden zum Verdeutlichen der Idee der Erfindung zuerst
in diesen Systemen verwendete Synchronisationsverfahren offenbart,
insbesondere eine beim Verfahren der Erfindung eingesetzte Master-Slave-Synchronisation.
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Bei
Telekommunikationssystemen kann eine Synchronisation entweder mit
Hilfe separater Synchronisationsverbindungen oder durch Nutzung
normaler Datenverbindungen zwischen den Knoten (Vorrichtungen) des
Systems durchgeführt
werden. Separate Synchronisationsverbindungen werden nur in einigen
Einzelfällen
verwendet und sind zum Synchronisieren des gesamten Netzwerks äußerst selten.
Bei Verwendung von Datenverbindungen zur Synchronisation muss der
Leitungscode so sein, dass die Knoten in der Lage sind, auch die
Taktfrequenz vom ankommenden Datensignal zu unterscheiden. Aus diesen
Taktfrequenzen kann eine Synchronisation der Knoten des Netzwerks
mit zwei grundlegenden Verfahren erreicht werden: gegenseitige Synchronisation
und Master-Slave- Synchronisation.
Bei gegenseitiger Synchronisation erzeugt jeder Knoten seine eigene
Taktfrequenz aus dem Mittelwert der Frequenzen der ankommenden Signale
und seiner eigenen momentanen Taktfrequenz. Alle Knoten des Netzwerks
nähern
sich so einer gemeinsamen Durchschnittsfrequenz und im stabilen
Zustand haben sie diese erreicht. Es ist jedoch nicht möglich, ein
eine gegenseitige Synchronisation einsetzendes Netzwerk mit einer
gewünschten
Quelle zu synchronisieren, als Folge wovon es schwierig ist, die
verschiedenen Netzwerke miteinander zu verbinden, weil es demnach
nicht möglich
ist, die genaue Betriebsfrequenz des gesamten Netzwerks zu bestimmen.
Bei einer Master-Slave-Synchronisation werden stattdessen alle Knoten
des Netzwerks mit der Taktfrequenz eines Master-Knotens synchronisiert. Jeder
Knoten wählt
die Frequenz eines ankommenden Signals als die Quelle seiner eigenen
Taktfrequenz aus. Der Knoten versucht, ein derartiges Signal auszuwählen, das
die Taktfrequenz des Master-Knotens des Netzwerks aufweist.
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Bei
einer selbstorganisierenden Master-Slave-Synchronisation trifft jeder Knoten
selbst die Entscheidung bezüglich
seiner Synchronisation, ohne irgendwelche externen Informationen
zu erhalten, die die Entscheidungsfindung unterstützen. Da
die Knoten die Entscheidung bezüglich
einer Synchronisation unabhängig
treffen, muss in jedem Knoten bestimmt werden, mit welchem Knoten
der fragliche Knoten synchronisiert wird. Diese Bestimmungen werden
oft in Form einer sogenannten Prioritätsliste durchgeführt, wodurch
der Knoten als die Quelle seiner eigenen Synchronisation dasjenige
der geeigneten ankommenden Signale auswählt, das die höchste Priorität aufweist,
das heißt
dasjenige, das in der Liste am höchsten
steht. Wird dieses Signal unterbrochen oder verschlechtert sich
seine Qualität,
so dass es nicht mehr als die Quelle der Synchronisation befähigt sein
kann, wählt
der Knoten das Signal auf der Liste aus, das die nächsthöhere Priorität aufweist. Die
Prioritätsliste
muss derart ausgelegt sein, dass sich alle Knoten auf der Liste
zwischen dem fraglichen Knoten und dem Master-Knoten befinden, wodurch sich eine Synchronisation
und vom Master-Knoten zu den unteren Ebenen ausbreitet.
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Wird
das Telekommunikationsnetzwerk als ein Graph untersucht, wird bei
einer Master-Slave-Synchronisation, wenn sich die Knoten des Netzwerks
miteinander synchronisieren, ein gerichtetes, azyklisches Slave-Netzwerk eingerichtet,
wobei die Synchronisation entlang der Linien dieses Slave-Netzwerks
erfolgt. Hat sich das gesamte Netzwerk mit ein und demselben Master-Knoten
synchronisiert, ist im Netzwerk eine Baum-ähnliche Struktur gebildet,
die als der Synchronisationsbaum bezeichnet wird. Ein Netzwerk dieser
Art ist gemäß 3a und 3b dargestellt,
in denen die Knoten mit Kreisen markiert sind und durchgezogene
Linien zwischen den Knoten zum Markieren der Verbindungen verwendet
werden, entlang derer die Synchronisation erfolgt. Strichlinien
stellen freie bzw. überschüssige Synchronisationsleitwege
dar. 3a zeigt ein Netzwerk (Synchronisationsbaum) in
einem ursprünglichen
Zustand und 3b zeigt ein mögliches
Ergebnis, das erzielt werden kann, wenn auf der vom Master-Knoten
abgehenden Verbindung eine Unterbrechung auftritt (vgl. 3a).
Treten im Netzwerk Unterbrechungen oder andere Störungssituationen
auf, haben sie nur dann eine Auswirkung auf die Synchronisation
des Netzwerks, falls sie auf der Verbindung auftreten, die zum Synchronisationsbaum
gehört.
Jede Unterbrechung hat nur auf die Synchronisation der Knoten auf
einer unteren Ebene im gleichen Zweig Einfluss. Der Synchronisationsbaum
wird daher nur in dem Zweig unterhalb der Unterbrechungsstelle neu
eingerichtet.
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Gemäß der Erfindung
wird im Netzwerk ein beliebiges Synchronisationsverfahren gemäß dem Stand
der Technik verwendet, mit Hilfe welchen Verfahrens im Netzwerk
eine vorstehend beschriebene hierarchische Struktur eingerichtet
wird. Das verwendete Synchronisationsverfahren ist daher nicht auf
irgendein spezielles Verfahren beschränkt. Die durch das Synchronisationsverfahren
eingerichtete hierarchische Struktur wird zum Implementieren eines
gesicherten Busses durch Ein- bzw. Zuschalten des Busses auf denjenigen
(Zwischenknoten-)Verbindungen verwendet, entlang derer die Synchronisation
erfolgt. Bei Betrachtung des Synchronisationsbaums schaltet sich
der Knoten mit anderen Worten auf einer Verbindung auf den Bus,
die zu einer höheren Ebene
führt (d.
h. auf der Verbindung, entlang derer der Knoten seine Zeitsteuerung
empfängt),
sowie auf Verbindungen, die zu einer unteren Ebene führen, und
zwar (a) auf alle dieser oder (b) nur auf diejenigen Verbindungen,
auf denen ein auf einer unteren Ebene angeordneter Knoten die fragliche
Verbindung zur Synchronisation verwendet. Die praktische Implementierung
hängt vom
verwendeten Synchronisationsverfahren ab, wie es nachstehend beschrieben wird.
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4a und 4b stellen
die Verwendung des Verfahrens der Erfindung in Verbindung mit einem
Synchronisationsverfahren dar, das ausschließlich auf einer Prioritätsliste
basiert. In diesem Fall weist das Netzwerk neun Knoten N1 ... N9
auf. Auf der Prioratsliste jedes Knotens gibt es drei Alternativen
(wobei diese Alternativen innerhalb des Knotens untereinander gekennzeichnet
sind) und der Knoten wählt
als die Quelle seiner eigenen Taktfrequenz aus diesen Alternativen
entweder eine beliebige Signalfrequenz, die von einem benachbarten
Knoten erhalten wird, oder seine interne Taktquelle aus. Ein von einem
benachbarten Knoten erhaltenes Signal ist in der Prioritätsliste
mit dem Symbol (Pa, Pb, ... Pe) des Anschlusses gekennzeichnet,
der in der Richtung des fraglichen Knotens angeschlossen ist. Knoten N1
ist ein Master-Knoten, der seine Zeitsteuerung in jedem Fall von
seiner eigenen internen Taktquelle empfängt. Gemäß 4a befindet
sich das Netzwerk in seinem normalen Zustand. Die Verbindungen sind
aus Sicht des Verwaltungsbusses gezeigt. Falls der Schalter am Anfang
der Verbindung ausgeschaltet ist, hat der Knoten den Bus für die fragliche
Verbindung nicht ein- bzw. zugeschaltet. Ein in Betrieb befindlicher
Bus ist mit einer dickeren Linie gezeigt. (Auf der gleichen Verbindung
kann eine Seite die Verbindung daher ein- bzw. zuschalten, und die
andere Seite kann sie abschalten, in welchem Fall der Bus natürlich nicht über diese
Verbindung verläuft.
Damit der Bus über
eine bestimmte Verbindung verläuft, müssten beide
Seiten die Verbindung ein- bzw. zuschalten.)
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4b zeigt
das Netzwerk in einer Situation, in der die Verbindung zwischen
Knoten N1 und N3 ebenso wie die Verbindung zwischen N5 und N9 fehlerhaft
ist. Die Knoten (N3 und N9), die diese fehlerhaften Verbindungen
für ihre
Zeitsteuerung verwendet haben, werden nun entlang neuer Verbindungen synchronisiert,
und sie ändern
gleichzeitig ihre Einstellungen in Bezug auf den Bus. Der Bus ist
nun von den vorhergehend zur Synchronisation verwendeten Verbindungen
(und dem Verwaltungsbus) abgeschnitten, aber der Bus wird für die neuen
Verbindungen, die zur Synchronisation verwendet werden, entsprechend
zugeschaltet.
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Es
ist für
den Nutzer nicht notwendig, zu bestimmen, welche Verbindungen des
Synchronisationsbaums auf einer unteren Ebene liegen (d. h. auf welchen
Verbindungen der Bus zugeschaltet wird), falls die Knoten hinter
diesen Verbindungen in der Lage sind, ein Zuschalten des Busses
anzufordern. Dies wird einfach durch Übertragen eines Anforderungsbits
in der Richtung durchgeführt,
in der die Synchronisation hergestellt wurde.
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Vorausgesetzt,
dass die Anzahl der Verbindungen im Netzwerk ausreichend gering
ist oder die Prioritätslisten
ausreichend lang sind, können
alle Verbindungen in der Prioritätsliste
enthalten sein. Jede Verbindung ist in der Prioritätsliste
des Knotens enthalten, der im Synchronisationsbaum weiter unten angeordnet
ist. Der Nutzer muss daher nicht jedes Mal gesondert bestimmen,
auf welcher Verbindung der Bus zugeschaltet wird. An den in der
Prioritätsliste
enthaltenen Anschlüssen
wird der Bus jedes Mal dann zugeschaltet, wenn der fragliche Anschluss
zur Synchronisation verwendet wird, an anderen Anschlüssen ist
der Bus fortlaufend zugeschaltet.
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5 zeigt
den vorstehend erwähnten
Folgerungsprozess, der für
jeden Knoten separat durchgeführt
wird. Es wird zuerst getestet (Schritt 51), ob ein benachbarter
Knoten mit dem Anschluss verbunden wurde, der im Synchronisationsbaum
weiter unten ist. Dies kann z. B. mit Hilfe der Prioritätsliste
auf die vorstehend offenbarte Art und Weise überprüft werden. Decken die Prioritätslisten
nicht alle Knoten ab, bestimmt der Nutzer, welche Verbindungen im Synchronisationsbaum
weiter unten sind. Ist dies der Fall, wird der Verwaltungsbus mit
dem Addierer verbunden. Sofern der benachbarte Knoten, der mit dem Anschluss
verbunden ist, im Synchronisationsbaum nicht weiter unten angeordnet
ist, wird als Nächstes untersucht
(Schritt 52), ob der Anschluss als eine Zeitsteuerungsquelle
verwendet wird. Im bejahenden Fall wird der Verwaltungsbus mit dem
Addierer verbunden und im verneinenden Fall wird die fragliche Verbindung
nicht vorgenommen. Der Folgerungsprozess kann mit Hilfe einer fortlaufenden Überwachung durchgeführt werden,
oder er kann z. B. bei Empfang einer neuen Prioritätsliste
oder dann gesondert eingeleitet werden, wenn sich die verwendete
Zeitsteuerungsquelle ändert.
Neben dem Folgerungsprozess kann auch der Zustand des Signals auf
die gemäß 6 gezeigte
Art und Weise überwacht
werden. Ein Verbinden des Verwaltungsbusses mit dem Addierer wird
demnach verhindert (Schritt 62), falls das Signal nicht
geeignet ist (z. B. Fehler oder Alarm des anderen Endes). Andernfalls
wird die Verbindung zugelassen (Schritt 63). Die Überwachungs-
und Folgerungsprozesse können
auch kombiniert werden, was zu einem Ablaufdiagramm gemäß 7 führt. Es muss
ferner beachtet werden, dass diese Prozesse für jeden Anschluss des Knotens
separat durchgeführt
werden.
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8 stellt
diejenigen Einheiten eines einzelnen Netzwerkknotens dar, die für die Erfindung wesentlich
sind. Ein Knoten N umfasst eine Vielzahl paralleler Schnittstelleneinheiten
IU, mit Hilfe derer der Knoten mit dem Netzwerk verbunden ist (die Schnittstelle
kann z. B. eine 2 Mbit/s-PCM-Schnittstelle gemäß den vorstehenden Empfehlungen
sein, wie es gemäß der Figur
gezeigt ist), sowie eine Steuereinheit CU, die mehreren Schnittstelleneinheiten gemein
ist. Jede Schnittstelleneinheit weist an ihrem Eingang einen Multiplex-/Demultiplexblock 81 auf, der über einen
Schalter SW mit einem internen Bus IBUS des Knotens verbunden ist.
Entlang dieses Busses findet für
mit dem Bus verbundene Signale eine logische UND-Operation statt
(im normalen Zustand halten Pullup- bzw. Endwiderstände den
Bus im 1-Zustand, bis einige der mit dem Bus verbundenen Signale
den Bus in den 0-Zustand kommandieren). Wie es vorstehend offenbart
wurde, müssen
die gewünschten
Verwaltungskanäle
in der Lage sein, zum Implementieren eines gesicherten Busses entsprechend
der Situation zu- bzw. abgeschaltet zu werden. Dies kann gemäß 1b derart
durchgeführt
werden, dass jeder Verwaltungskanal einen eigenen Schalter SW aufweist,
der von einem Steuerblock 82 der Schnittstelleneinheit
gesteuert wird. Der EOC-Verwaltungskanal wird in Multiplexblöcken 81 so
vom Rest des Signals getrennt und der Steuerblock der Schnittstelleneinheit
führt die
gemäß 5 bis 7 gezeigten
Prozesse durch, wobei Gebrauch gemacht wird von den Informationen
bezüglich
des Signals, die über
den Multiplexblock 81 empfangen werden, und den Informationen
bezüglich
der Prioritätsliste
der Synchronisation und der in jedem Fall zur Zeitsteuerung verwendeten
Synchronisationsquelle, die jeweils von Speichern M1 und M2 empfangen
werden. (Obwohl Speicher M1 und M2 gemäß der Figur als Schnittstelleneinheit-spezifisch abgebildet
sind, ist es vorteilhafter, sie für alle Schnittstelleneinheiten
gemeinsam zu implementieren.).
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Die
Steuereinheit CU weist einen Addierer 83 zum Verbinden
des Verwaltungskanals, der von einem Steuerblock 13 des
Knotens und vom Netzwerkverwaltungssystem NM kommt, mit Addierer 11 mit
Hilfe des Schalters SW auf eine ähnliche
Art und Weise (vgl. 1). Das Netzwerkverwaltungssystem ist
mit Hilfe einer Datenverbindung (typischerweise einer seriellen
Verbindung wie etwa V.11) mit einem seriellen Anschluss SP am Eingang
der Steuereinheit verbunden, wobei der serielle Anschluss wiederum
mit Addierer 83 verbunden ist.
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9a bis 9d zeigen
verschiedene Beispiele zur Implementierung einer einzelnen Schnittstelleneinheit,
die mit einer bedingten Durchschaltung versehen ist. 9a zeigt
eine Lösung
entsprechend derjenigen gemäß 8,
wobei die Fehler- und Zustandsinformationen bei dieser Lösung direkt vom
Multiplexblock erhalten werden und separate Schalter SW verwendet
werden, über
die das Signal des Verwaltungskanals bei Bedarf zum Addierer 11 durchgeschaltet
wird. Vom Multiplexblock wird ein Signal zum (gemäß 8 nicht
gezeigten) Rangierverteilungsblock 91 geschaltet, von wo
aus es weiter vermittelt wird. 9b zeigt
eine zweite Alternative, bei der das gesamte Signal (alle Zeitschlitze)
vom Multiplexblock an den Rangierverteilungsblock 92 angelegt
werden, von wo aus der EOC-Kanal mit Addierer 11 verbunden
ist und die anderen Kanäle
mit anderen gewünschten
Stellen verbunden sind. 9c und 9d zeigen
derartige Alternativen, bei denen der Steuerblock 82, der
den Schalter SW steuert, die Fehlerinformationen von einer separaten Fehlerdatenbank 93 erhält, nicht
direkt vom Multiplexblock. Ansonsten entspricht die Implementierung gemäß 9c derjenigen,
die gemäß 9a gezeigt
ist, und die Implementierung gemäß 9d entspricht
derjenigen gemäß 9b.
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Der
Betrieb der Knotenvorrichtung erfolgt z. B. wie folgt: In Verbindung
mit der Inbetriebnahme führt
jeder Steuerblock 82 den gemäß 7 gezeigten
Prozess durch, wobei er bei dem Prozess die Prioritätsliste
und den Zustand des Signals sowie die momentan verwendete Synchronisationsquelle
abruft, sowie den Verwaltungsbus entsprechend diesen zu- oder abschaltet.
Der Zustand des Signals wird entweder vom Multiplexblock oder von
der Fehlerdatenbank erhalten. Ändert
sich die Prioritätsliste
oder die verwendete Synchronisationsquelle während des Betriebs, wird dies
einem einzigen Steuerblock 82 mitgeteilt, der die Folgerung
durchführt.
Erfolgt eine Änderung
beim Zustand des Signals, wird die Änderung einem einzigen Steuerblock
entweder direkt durch den Multiplexblock, der die Änderung
erfasst, oder durch die Fehlerdatenbank mitgeteilt, die ihre Informationen
vom Multiplexblock erhält.
Nach Erhalt der Informationen bezüglich der Änderung führt der Steuerblock die Folgerung
erneut durch und aktualisiert den Zustand des Schalters entsprechend.
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Was
im Vorstehenden offenbart wurde bezieht sich auf ein Implementieren
eines Verwaltungsbusses in einem Netzwerk, in dem die Synchronisierung
ausschließlich
auf der Verwendung einer (vorbestimmten) Prioritätsliste basiert. Im Folgenden
wird eine Implementierung der Erfindung in Netzwerken erörtert, die
Nachrichten-basierte Master-Slave-Synchronisationsverfahren
einsetzen. Bei einer Nachrichten-basierten Master-Slave-Synchronisation
ist ein Knoten fähig,
die Entscheidung über
seine eigene Synchronisation auf Grundlage der in den ankommenden
Signalen enthaltenen Synchronisationsnachrichten zu treffen. Bei
einem eine Nachrichten-basierte Synchronisation einsetzenden Netzwerk hängt die
Implementierung des Verwaltungsbusses vom verwendeten Synchronisationsverfahren
ab. Wird die Information über
die Distanz des Knotens zum Master-Knoten bei dem Verfahren auf
die ein oder die andere Art und Weise übertragen, ist die Implementierung
klar. Diese Art von Verfahren ist z. B. aus dem US-Patent Nr. 2,986,723 bekannt,
in dem das offenbarte Verfahren als Selbst-Organisierende Master-Slave-Synchronisation
SOMS bezeichnet wird. Die grundlegende Folgerung und Überwachung des
Signals, die in diesem Fall durchgeführt werden, sind gemäß 10 gezeigt.
In anderen Beziehungen ist der Prozess ähnlich dem gemäß 7 gezeigten Prozess,
aber im ersten Schritt (Schritt 101) wird im Knoten überprüft, ob der
benachbarte Knoten weiter vom Master-Knoten entfernt liegt als der
fragliche Knoten. Jeder Knoten schaltet den Bus an derjenigen Schnittstelle
zu, über
die er seine Zeitsteuerung empfängt,
ebenso wie an denjenigen Schnittstellen, von denen eine Synchronisationsnachricht
empfangen wird, wobei diese Nachricht angibt, dass der Knoten, der
die Nachricht gesendet hat, weiter vom Master-Knoten entfernt liegt
als der Knoten, der die Nachricht empfangen hat. Falls die Knoten
in einer gleichen Distanz vom Master-Taktgeber angeordnet sind, wird der
Bus zwischen ihnen nicht zugeschaltet.
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11 zeigt
die grundlegenden Vorrichtungen, die zum Implementieren des Verfahrens
der Erfindung erforderlich sind, aus Sicht einer Schnittstelleneinheit
IU, wenn ein Nachrichten-basiertes Master-Slave-Synchronisationsverfahren eingesetzt wird.
Ein Signal tritt in einen Multiplexblock 81 ein, an dem
eine Synchronisationsnachricht und ein EOC-Verwaltungskanal von
diesem ausgeschieden werden. Der Letztere wird an den Schalter angelegt und
die Synchronisationsnachricht wird in einem Puffer bzw. Zwischenspeicher
M3 gespeichert. Der Steuerblock 82 vergleicht die Distanzinformationen (gemäß Schritt 101).
Die Distanz des benachbarten Knotens wird aus einer im Puffer M3
gespeicherten Synchronisationsnachricht herausgefunden, und die Distanz
des fraglichen Knotens aus seiner eigenen abgehenden Synchronisationsnachricht
(die aus einem Speicher M4 gelesen wird). Bei einer SOMS-Nachricht
wird die Distanz zum Beispiel durch den mittleren Teil D2 der Synchronisationskennung angegeben
(wobei die Distanz als die Anzahl der Knoten dazwischen ausgedrückt wird).
Sofern der benachbarte Knoten weiter entfernt ist (oder der Anschluss
als eine Zeitsteuerungsquelle verwendet wird), wird der Verwaltungsbus
mit dem Addierer verbunden.
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Der
(sich auf ein Nachrichten-basiertes Synchronisationsverfahren beziehende)
Aufbau gemäß 11 kann
auch auf die gleiche Art und Weise modifiziert werden, die gemäß 9a bis 9d gezeigt
wurde. Es ist auch möglich,
ein paar Veränderungen
des allgemeinen Aufbaus der Schnittstelleneinheit zu erhalten, da
die ankommende Synchronisationsnachricht entweder vom Multiplexblock
oder vom Rangierverteilungsblock erhalten werden kann.
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Setzt
das Netzwerk eine kommunizierende Master-Slave-Synchronisation ein, bei der ein Hinweis
auf eine bei Synchronisation erzeugte Schleife übertragen wird, wird die Folgerung
auf die gemäß 12 gezeigte
Art und Weise Anschluss-spezifisch durchgeführt. In diesem Fall ist der
Folgerungsprozess ebenfalls in anderen Beziehungen ähnlich zu demjenigen,
der gemäß 7 gezeigt
ist, aber im ersten Schritt (Schritt 121) wird im Knoten überprüft, ob ein
Hinweis auf eine Schleife empfangen wurde. Wurde ein derartiger
Hinweis empfangen (oder wird der Anschluss als eine Zeitsteuerungsquelle
verwendet) und ist das Signal in allen anderen Beziehungen geeignet,
wird der Verwaltungskanal mit dem Addierer verbunden.
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Ein
Beispiel eines kommunizierenden Master-Slave-Synchronisationsverfahrens, bei dem
ein Hinweis auf eine bei Synchronisation erzeugte Schleife übertragen
wird, ist eine LP-Synchronisation ("Loop Protected": schleifengeschützt) gemäß dem Stand der Technik. LP-Synchronisation zielt
darauf ab, zu verhindern, dass die Zeitsteuerung in Schleifennetzwerken
asynchron wird, indem zum Unterstützen der Prioritätslisten
zwei Statusbits mcb und lcb verwendet werden. Die Statusbits werden
zwischen den Knoten des Netzwerks übertragen. Das erste Statusbit
mcb ("master control
bit": Master-Steuerbit) gibt an,
ob die Synchronisation vom Master-Knoten des Netzwerks stammt. Der für das Netzwerk
bestimmte Master-Knoten überträgt dieses Bit
in seinen abgehenden Signalen als eine logische Null und die anderen
Knoten leiten es, falls sie sich mit dem Signal synchronisiert haben,
mit einem mcb-Bit mit dem Wert Null weiter. Das zweite Statusbit
lcb ("loop control
bit": Schleifen-Steuerbit)
gibt an, ob bei Synchronisation eine Schleife vorhanden ist. Jeder
Knoten des Netzwerks überträgt dieses
Bit in der Richtung, in der er sich selbst synchronisiert hat, als
eine logische Eins und in den anderen Richtungen als eine logische
Null. In diesem Fall gibt die Schleifeninformation an, dass der
Wert des lcb-Bits Eins ist. [LP-Synchronisation ist z. B. offenbart
in der Master-Arbeit von Jukka Kainulainen: "Messagebased Master-slave Synchronization
in Digital Telenetworks",
Technische Universität,
Fakultät
für Informatik,
Espoo, 1993, in der der interessierte Leser eine ausführlichere
Beschreibung finden wird.]
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Die
Folgerungen gemäß 10 und 12 können natürlich in
zwei Phasen durchgeführt
werden (vgl. 5 und 6). Ein
Durchschalten ist demnach zulässig,
sofern im Signal kein ernsthafter Fehler oder Alarm vorliegt, aber
die eigentliche Durchschaltung wird auf Grundlage einer Überwachung
der Distanz und der Zeitsteuerungsquelle oder des Schleifenhinweises
und der Zeitsteuerungsquelle durchgeführt.
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13a bis 13d zeigen
unterschiedliche Alternativen zum Implementieren einer einzelnen Schnittstelleneinheit
IU, wenn das Netzwerk ein Synchronisationsverfahren einsetzt, bei
dem ein Hinweis auf eine bei Synchronisation erzeugte Schleife übertragen
wird (z. B. LP-Synchronisation). Die unterschiedlichen Alternativen
entsprechen in anderen Beziehungen denjenigen, die gemäß 9a bis 9d gezeigt
sind, aber die Prioritätsliste
wird beim Treffen der Entscheidung zum Durchschalten nicht mehr
benötigt.
Beim Beispiel gemäß 13a wird der EOC-Kanal in einem Multiplexblock
ausgeschieden, an einen Schalter angelegt, und der Schleifenhinweis
sowie die Fehlerinformationen werden vom Multiplexblock erhalten.
Beim Beispiel gemäß 13b wird das gesamte Signal (alle Zeitschlitze) von
der Multiplexeinheit an einen Rangierverteilungsblock 92 angelegt,
von wo aus der EOC-Kanal mit dem Addierer 11 verbunden
wird. Der Schleifenhinweis und die Fehlerinformationen des Signals
werden wiederum vom Multiplexblock direkt am Steuerblock erhalten.
Bei den Beispielen, die gemäß 13c und 13d gezeigt
sind, erhält
der den Schalter SW steuernde Steuerblock 82 den Schleifenhinweis
und die Fehlerinformationen des Signals aus einer separaten Fehlerdatenbank 93,
nicht direkt vom Multiplexblock. In anderen Beziehungen entspricht
die Implementierung gemäß 13c derjenigen, die gemäß 13a gezeigt
ist, und die Implementierung gemäß 13d entspricht derjenigen gemäß 13b.
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Ein
gesichertes Netzwerk kann auch implementiert werden, indem neben
einem Synchronisationsverfahren der vorstehend beschriebenen Art
ein anderer ähnlicher
Betrieb durchgeführt
wird, aber anstatt zur Synchronisation verwendet zu werden, wird dieser
Betrieb zum Einrichten eines gesicherten Busses verwendet. Bei einem
Netzwerk, das zum Beispiel eine SOMS-Synchronisation einsetzt, ist es möglich, neben
dem SOMS-System
ein weiteres System einzurichten, das auf die gleiche Art und Weise
arbeitet und nur zur Implementierung eines gesicherten Busses im
Netzwerk verwendet wird. Ist z. B. eine einfachere Implementierung
erwünscht,
können sich
die Systeme darin voneinander unterscheiden, dass es möglich ist,
in einem Netzwerk, das SOMS-Synchronisation einsetzt, z. B. einen
gesicherten Bus basierend auf einem LP-Synchronisationssystem neben
einem SOMS-System einzurichten. Ist der Bus daher jedes Mal verbunden,
um zumindest auf denjenigen Datenverbindungen zu verlaufen, die
das Synchronisationsverfahren dafür gewählt hat, dass die Synchronisation
entlang dieser von einem Knoten zum anderen übertragen wird, bedeutet dies,
dass die Synchronisation nicht notwendigerweise entlang dieser Verbindungen
verläuft
bzw. voranschreitet (wie es vorstehend beschrieben ist). Das zur
Implementierung des Busses verwendete Synchronisationsverfahren
arbeitet jedoch derart, dass es wählen würde, dass die Synchronisation
entlang dieser Verbindungen verläuft,
falls es auch zur Synchronisation verwendet würde. Mit Hilfe von "Überlappungs"-Verfahren ist es einfach, den gesicherten
Verwaltungsbus z. B. nur in einem Teil des Netzwerks zu implementieren,
obwohl Synchronisation im gesamten Netzwerk durchgeführt wird.
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Obwohl
die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf Beispiele gemäß den zugehörigen Zeichnungen
offenbart wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht
darauf beschränkt
ist, sondern sie innerhalb des Umfangs der erfinderischen Idee,
die vorstehend und in den zugehörigen
Ansprüchen
dargelegt ist, modifiziert werden kann. Was vorstehend offenbart
wurde, ist nur ein Beispiel der grundlegenden Struktur der Vorrichtung,
und ein Fachmann kann diese Struktur auf verschiedene Arten abwandeln,
ohne vom Umfang der zugehörigen Ansprüche abzuweichen.
Zum Beispiel kann der Steuerblock für alle Schnittstellen auf der
gleichen Schnittstellenkarte oder sogar für alle Schnittstellen eines
Knotens gemein sein. Das Gleiche gilt für die Multiplex- und Rangierverteilungsblöcke.