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Diese
Erfindung bezieht sich auf Telekommunikationssysteme oder Netzwerke,
und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren, um einen
Pfadschutz in solchen Netzwerken bereitzustellen.
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Telekommunikationssysteme
oder Netzwerke, die synchrone, d. h. SDH oder SONET Transporttechniken
verwenden, werden üblicherweise
mit einer Pfadredundanz oder einem Pfadschutz von Verkehr bereitgestellt,
der über
das Netzwerk zu einer Signalverarbeitungsausrüstung wie Systemknoten oder
Koppelpunkten übertragen
wird. Der Pfadschutz ist eine spezielle Anforderung an Netzwerkbetreiber,
um das Risiko eines Ausfalls zu reduzieren und so einen ununterbrochenen
Dienst hoher Qualität
für Kunden
sicherzustellen. Üblicherweise
erfolgt der Pfadschutz oder die Schutzumschaltung durch die Bereitstellung
zweier unabhängiger Pfade über das
Netzwerk für
den Verkehr über
jeweilige Eingangspunkte zu einem einzelnen Ausgangspunkt der Verarbeitungsausrüstung. Einer
dieser Pfade stellt den Haupt- oder normalen Übertragungspfad dar, und der
andere stellt einen Reserve- oder Sicherheitspfad dar für den Fall,
dass der Hauptpfad versagt. Jeder dieser Pfade wird überwacht,
um die Übertragungsqualität festzustellen,
und die Ausrüstung
wählt dann
den besseren dieser Pfade auf der Grundlage der Messung der Übertragungsqualität aus. Die
Ergebnisse dieser Qualitätsmessung
werden über
die Ausrüstung
an den Ausgangspunkt signalisiert, wo derjenige Pfad ausgewählt wird,
der die höhere Übertragungsqualität hat. Diese
Technik leidet unter dem Nachteil, dass die Messungen an den Eingangspunkten äußerst effizient
durchgeführt
werden, aber die Ergebnisse dieser Messungen müssen dann mit ausreichender
Geschwindigkeit zu dem Ausgangspunkt übertragen werden, damit eine
Entscheidung getroffen und ein Pfad ausgewählt wird. Zum Beispiel spezifizieren
die ITU/Bellcore Normen eine Verzögerung von weniger als 50 ms
zwischen der Qualitätsmessung
und dem Pfadauswahl-Punkt ungeachtet der Anzahl der fehlerhaften
Pfade. Mit einer zunehmenden Anzahl an Pfaden kann dies schwierig
zu erreichen sein.
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Die
JP 08051406 A offenbart
ein Verfahren und eine Einrichtung zur Leitungs-Umschaltung, bei dem bzw. bei der Qualitätsänderungen
auf Steuerpfaden getrennt von den Kanalpfaden übertragen werden. So leidet
dieses Verfahren und diese Einrichtung unter den Problemen wie oben
bezeichnet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu minimieren oder zu überwinden.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung ein verbessertes Verfahren des
Pfadschutzes in einer Telekommunikationsnetzwerk-Ausrüstung oder
einem Knoten zu schaffen.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung eine verbesserte Signalverarbeitungsausrüstung zur
Verwendung in einem synchronen Netzwerk zu schaffen.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zur Auswahl eines pfadgeschützten Übertragungskanals geschaffen,
der sowohl auf ersten als auch auf zweiten Pfaden über ein
synchrones Netzwerk zu einer Signalverarbeitungsausrüstung übertragen
wird, die Eingangspunkte, einen für jeden Pfad, und einen Ausgangspunkt
für die
Ausgabe eines verarbeiteten Signals aufweist, wobei das Verfahren
eine Anpassung des Kanals an jedem der Eingangspunkte an die örtliche
Zeitsteuerung der Verarbeitungsausrüstung, und eine Feststellung
eines Maßes
der Übertragungsqualität jedes
dieser Pfade während
der Anpassung beinhaltet, gekennzeichnet durch Einbetten einer codierten
Darstellung der Qualitätsmessung
innerhalb des Kanals, der auf einem Pfad von dem jeweiligen Eingangspunkt
zu dem Ausgangspunkt übertragen
wird, und Feststellen, an dem Ausgangspunkt, aus den eingebetteten
codierten Qualitätsmessungen,
welcher der ersten oder zweiten Pfade die höhere Übertragungsqualität aufweist,
und Auswählen
dieses Pfades zur Ausgabe von dem Ausgangspunkt.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine synchrone Übertragungsausrüstung zur
Benutzung in einem Netzwerk geschaffen, in dem ein pfadgeschützter Übertragungskanal
sowohl auf ersten als auch auf zweiten Pfaden übertragen wird, wobei die Übertragungsausrüstung Eingangspunkte,
einen für
jeden Pfad, und einen Ausgangspunkt für die Ausgabe eines verarbeiteten
Signals aufweist, wobei die Ausrüstung
Einrichtungen zur Anpassung des Kanals an jedem dieser Eingangspunkte
an die örtliche
Zeitsteuerung der Übertragungsausrüstung, und
Einrichtungen zur Feststellung eines Maßes der Übertragungsqualität jedes
dieser Pfade während
der Anpassung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsausrüstung folgendes
umfasst:
eine Einrichtung, für jede der Eingangsperioden,
zur Einbettung einer codierten Darstellung der Qualitätsmessung
in den Kanal, der auf einem Pfad von dem jeweiligen Eingangspunkt
zu dem Ausgangspunkt übertragen wird,
und Einrichtungen zur Feststellung, an dem Ausgangspunkt, aus den
eingebetteten codierten Qualitätsmessungen,
welcher der ersten oder zweiten Pfade die höhere Übertragungsqualität aufweist,
und Einrichtungen zur Auswahl dieses Pfades zur Ausgabe von dem
Ausgangspunkt.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein synchrones Übertragungsnetzwerk
geschaffen, in dem ein pfadgeschützter Übertragungskanal
sowohl auf ersten als auch auf zweiten Pfaden zu einer synchronen Übertragungsausrüstung nach
Anspruch 6 übertragen
wird, bei dem Verkehr auf dem Kanal auf den ersten und auf den zweiten
Pfaden in virtuellen Containern übertragen
wird, die in synchrone Rahmen geladen werden, wobei jeder dieser
Container jeweilige Zeigerbits aufweist, die diesem zugeordnet sind,
um die Position des Containers in dem Rahmen zu identifizieren,
wobei die synchrone Übertragungsausrüstung Einrichtungen
zur Lokalisierung der Zeigerbits an jedem der Eingangspunkte und
Einrichtungen zum Erzeugen neuer Zeigerbits einschließt, die
der örtlichen
Zeitsteuerung der Übertragungsausrüstung entsprechen,
und wobei die Einbettungseinrichtung eine Codierung der gemessenen Übertragungsqualität in die
neuen Zeigerbits einbettet, um eine Anzeige dieser Messung auf der
jeweiligen Kanal-Zusatzinformation zu liefern.
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Die
Technik stellt einen Vergleich der Qualität von zwei oder mehr Pfaden
an denjenigen Punkten in dem Netzwerk, an denen die Pfade zusammenkommen,
durch Einbetten der Qualitätsmessungen
in die Reserve-Kapazität
in jedem Pfad bereit.
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Entscheidungen über die
Pfadqualität
können
somit anhand von Vergleichen zwischen Eingangsignalen getroffen
werden, die nicht auf der gleichen Leitungskarte oder selbst auf
dem gleichen Gerätegestell
sein müssen.
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Üblicherweise
wird die Information über
die Pfadqualität
auf dem Pfad eingebettet in dem Signal durch das Ersetzen der 'ss'-Zeiger-Bits übertragen,
die als eine Anzeige dafür
benutzt werden, welchem Typ einer Verwaltungseinheit (AU) oder einer
Unterkanaleinheit (TU) der Zeiger zugeordnet ist, aber innerhalb
der Station oder dem Knoten nicht weiter benötigt werden. An dem Ausgang
der Station, d. h. an dem Punkt, an dem die beiden Pfade zusammenkommen,
werden die ersetzten Bits decodiert, um festzustellen, welcher der
Pfade die höhere
Qualität
hat, und dieser wird Pfad dann ausgewählt. Wenn diese Auswahl erfolgt
ist, können
die 'ss'-Zeiger- Bits dann regeneriert
werden, bevor das Signal von dem Ausgang der Station ausgegeben
wird. Üblicherweise
beinhaltet die Signalverarbeitungsstation einen SDH oder SONET Koppelpunkt
oder Multiplexer/Demultiplexer.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen:
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1 ein
schematisches Diagramm des synchronen Kommunikationssystems oder
Netzwerkes ist;
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2 eine
Anordnung zum Pfadschutz innerhalb einer Verarbeitungsstation des
Netzwerkes nach 1 veranschaulicht;
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3 ein
schematisches Diagramm ist, das eine Rahmenstruktur veranschaulicht,
die in dem Netzwerk nach 1 verwendet wird;
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4a und 4b die
Zeigerverarbeitung oder -anpassung in dem Netzwerk nach 1 und
die Rahmenstruktur jeweils vor und nach der Anpassung zeigen.
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Ausführliche
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Unter
Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Netzwerk, das
darin schematisch dargestellt ist, eine Vielzahl von Knoten, die
allgemein mit 11 bezeichnet und über Übertragungspfade 12 miteinander
verbunden sind, die üblicherweise
aus optischen Übertragungspfaden
bestehen. Die Knoten können
zum Beispiel Koppelpunkte und Multiplexer/Demultiplexer beinhalten.
Telekommunikationsverkehr wird über
das Netzwerk in virtuellen Containern transportiert, von denen jeder
eine Nutzinformation und eine Pfadzusatzinformation, die für Überwachungs-
und Steuerzwecke verwendet wird, enthält. Diese virtuellen Container
werden in Rahmen übertragen,
die allgemein als STM Rahmen bezeichnet werden.
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Die
synchronen Netzwerknormen definieren verschiedene Kombinationen
von virtuellen Containern, die verwendet werden können, um
den Nutzinformationsbereich eines STM Rahmens zu füllen. Der
Vorgang des Ladens von Containern und das Anfügen von Zusatzinformation wird
in verschiedenen Ebenen wiederholt, was zur "Schachtelung" von kleineren virtuellen Containern
in größeren führt. Dieser
Vorgang wird wiederholt bis die größte Größe eines virtuellen Containers
(ein VC-4 in Europa) gefüllt
ist, und dieser wird dann in die Nutzinformation des STM Rahmens
geladen. Wenn der Nutzinformationsbereich des STM Rahmens voll ist, werden
einige weitere Steuerinformationsbytes zu dem Rahmen hinzugefügt, um die "Abschnitts-Zusatzinformation" zu bilden. Die Abschnitts-Zusatzinformations-Bytes
werden so genannt, weil sie bei der Nutzinformation für den Übertragungspfad
zwischen zwei synchronen Multiplexern bleiben. Ihr Zweck ist es,
Kommunikationskanäle
für Funktionen
wie OA&M (Betrieb,
Verwaltung und Wartung) Einrichtungen, Benutzerkanäle, Schutzumschaltung,
Abschnittsbetriebsverhalten, Rahmenausrichtung und eine Anzahl von
anderen Funktionen zu schaffen.
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In
einem synchronen Netzwerk wird die gesamte Ausrüstung auf einen Gesamtnetzwerktakt
synchronisiert. Es ist wichtig festzustellen, dass jedoch die Verzögerung,
die mit einer Übertragungsstrecke
verbunden ist, sich leicht mit der Zeit ändern kann. Als Ergebnis kann
die Position von virtuellen Container innerhalb eines STM Rahmens
nicht festgelegt sein. Diese Änderungen
werden durch Zuordnen eines Zeigers zu jedem virtuellen Container
berücksichtigt.
Der Zeiger zeigt die Position des Anfangs des virtuellen Containers
bezüglich des
STM Rahmens an. Er kann, wenn notwendig, vergrößert oder verkleinert werden,
um Bewegungen der Position des virtuellen Containers innerhalb des
Rahmens zu berücksichtigen.
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Ein
SDH oder SONET Transportsignal enthält eine Anzahl von Pfaden,
bei dem Pfade in der Regel Benutzerdaten enthalten. Die verschiedenen
Normen unterstützen
den Transport von Zusatzdaten in Verbindung mit diesen Pfaden (die
Pfadzusatzinformationen), die es der Ausrüstung erlauben, die Qualität des Pfades
zu messen. Zum Beispiel: Ist es der richtige Pfad, sind Fehler in
den Pfaddaten aufgetreten, etc. Die Ausrüstung kann diese Qualitätsmessungen
zur Durchführung
von Funktionen wie der Schutzumschaltung nutzen, bei der der Ausrüstung die
Wahl zwischen (üblicherweise)
zwei Pfaden ermöglicht
wird, die über
verschiedene Routen eingetroffen sind. Die Ausrüstung wählt dann den besten Pfad von
einer der Routen für
einen örtlichen
Abschluss oder eine Weiterleitung an andere Ausrüstungen.
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Pfadschutz
von übertragenem
Verkehr in dem Netzwerk nach 1 wird durch
das Einrichten von Haupt- und Reserve-Übertragungspfaden zwischen
den Netzwerkknoten geschaffen. Auf diese Weise kann zum Beispiel
der Verkehr zwischen den Knoten 11a und 11b über die
Route, die die Pfade 12a und 12b enthält, oder über die
Route, die den Pfad 12c enthält, transportiert werden. Die
Signalisierungsqualität
der zwei Übertragungspfade
wird überwacht
und, falls die Qualität
des Hauptpfades unter die des Reservepfades fällt, wird der Reservepfad an
dem Knoten 11b bevorzugt ausgewählt. Dies stellt sicher, dass
eine erfolgreiche Übertragung
auch im Fall eines vollständigen
Ausfalls des einen oder des anderen der zwei Pfade fortgesetzt wird.
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In 2 ist
in schematischer Form der Aufbau eines Netzwerkknotens in dem Netzwerk
nach 1 gezeigt. Der Knoten enthält erste (21) und
zweite (22) Eingangsleitungskarten, um Verkehr zu empfangen,
der über
das Netzwerk auf den Haupt- bzw. Reservepfaden übertragen wurde, und eine Ausgangsleitungskarte 23,
um den Verkehr von dem Knoten abzugeben. Aus Gründen der Klarheit ist die interne
Signalverarbeitungsausrüstung,
zum Beispiel die Multiplex-/Demultiplex-Ausrüstung,
die zwischen den Eingangs- und Ausgangsknoten angeordnet ist, nicht
beschrieben und nur diejenigen Teile des Knotens, die wesentlich
für das
Verständnis
der Erfindung sind, sind gezeigt.
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Wenn
ein Signal von einer synchronen Transportausrüstung empfangen wird, wird
das Signal an die Zeitsteuerung dieser Ausrüstung angepasst. Diese Anpassungsfunktion
(zum Beispiel SDH G.783 Multiplex-Abschnitts-Anpassung und Pfad-Anpassung
höherer
Ordnung), die üblicherweise
als "Zeiger-Verarbeitung" bekannt ist, wird
in geeigneter Weise an Ausrüstungs-Eingangspunkten
durchgeführt,
die Leitungskarten oder Eingangs-Gerätegestelle sein können. Die
Zeigerverarbeitung führt
zu grundlegenden Pfadqualitätsmessungen,
da vollständige
Ausfälle
erkannt werden, die dazu führen,
dass der Pfad als AIS (der regenerierte Zeiger wird vollständig auf
1-Werte gesetzt) bezeichnet wird. Wir benutzen dieselbe Verarbeitung
an diesem Punkt, um eine Pfad-Zusatzinformation zu prüfen und
andere Qualitätsmessungen
zu bestimmen, die folgendes beinhalten: richtiges Pfad-Signal-Etikett,
Pfadlauf, Bit-Fehlerrate und Nutzinformations-Fehler-Anzeige.
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An
jeder Eingangs-Leitungskarte (21, 22) wird der
ankommende optische Träger
detektiert und demultiplexiert, um den Übertragungskanal zurückzugewinnen.
Der Kanal wird dann über
die Anpassungsfunktion 24 an den örtlichen Takt des Knotens angepasst.
Die Anpassungsfunktion umfasst die Lokalisierung der Nutzinformation
unter Benutzung des ankommenden Zeigers. Dies ergibt auch eine Kontrolle
von grundlegenden Fehlern, wie Pfad AIS, oder Verlust des Zeigers.
Da die Nutzinformation lokalisiert wurde, ist dies darüber hinaus
ein geeigneter Punkt, an dem die Pfad-Zusatzinformation geprüft werden
kann, um eine Qualitätsmessung
durchzuführen.
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Der
Anpassungsvorgang verwendet den Zeiger, um die Position der Pfad-Zusatzinformation
(POH) innerhalb des Rahmens zu bestimmen, um auf diese Weise das
Signaletikett, den Pfadlauf und die bitverschachtelte Parität (BIP)
zurückzugewinnen.
Das Signaletikett und der Pfadlauf werden mit vorher bestimmten
Werten verglichen, um mögliche
Fehler zu bestimmen. Die BIP wird mit einem Wert verglichen, der
von einem vorhergehenden Rahmen berechnet wird, um Paritätsfehler
zu identifizieren. Auf diese Weise wird ein Maß der Pfadqualität erhalten,
je geringer die Fehler desto höher
die Qualität
des Pfades.
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Die
Anpassungsfunktion erzeugt einen neuen Zeiger, der der Zeitsteuerung
der örtlichen
Ausrüstung entspricht
und der auf die lokalisierte Nutzinformation zeigt. Da dieser Zeiger örtlich erzeugt
wird, ist es bekannt, dass er entweder fehlerfrei ist oder absichtlich
auf "AIS" gesetzt wird, das
heißt
vollständig
auf EINS-Werte als Antwort auf grobe Fehler des ankommenden Signals.
Sobald die Anpassung erreicht wurde, werden die 'ss'-Bits
innerhalb des Knotens überflüssig und
ihre Position kann somit genutzt werden, um die Information der
Pfadqualität über den
Pfad innerhalb des Knotens zu dem Punkt zu transportieren, an dem
der Haupt- und der Reservepfad zusammenlaufen. Das Ergebnis der
Messung der Pfadqualität
wird auf der Pfadzusatzinformation in der Position kodiert, die
vorher durch die 'ss'-Bits des Zeigers
belegt waren. Diese Information der Pfadqualität bewegt sich somit mit dem
Signal, da sie in den Zeiger eingefügt wurde. Die Signalqualität eines
Pfades kann somit leicht an verschiedenen Punkten innerhalb des
Knotens bestimmt werden. Wenn das Signal an irgendeinem derartigen
Punkt als fehlerhaft befunden wird, kann der Pfad auf 'AIS' gesetzt werden,
das heißt
die Zeigerbits werden alle auf EINS gesetzt, um die eingefügten Qualitätswertbits
zu überschreiben
und die richtige Signal-Ausfall-Anzeige zu geben.
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An
der Ausgangsleitungskarte 23 werden die Pfadqualitätsbits auf
den zwei Pfaden decodiert und über einen
Vergleicher 25 verglichen, der bestimmt, welcher der Pfade
die höhere
Qualität
zeigt. Dieser Pfad wird dann durch den Schalter 26 ausgewählt, der
durch den Vergleicher 25 gesteuert wird. Die Pfadqualitätsbits auf diesem
Pfad werden dann mit regenerierten 'ss'-Bits
durch die Karte 27 überschrieben,
bevor das Signal von dem Knoten abgegeben wird, wobei die benötigten Werte
für die
regenerierten 'ss'-Bits bekannt sind.
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3 stellt
eine typische STM Rahmenstruktur dar, die unter anderem einen virtuellen
VC-4 Container enthält,
der einen AU-4 Zeiger auf die Pfadzusatzinformation (POH) eines
virtuellen VC4 Containers enthält. Der
Zeiger zeigt den Anfang des virtuellen Containers innerhalb des
Rahmens an. Dieser virtuelle Container kann unstrukturiert oder
TUG (Zubringereinheitsgruppe) strukturiert sein. Das erste Byte
des Zeigers enthält einen
Satz von vier NDF-Bits, gefolgt von zwei 'ss'-Bits
und zwei ID-Bits. Falls diese Zeigerbits alle auf EINS gesetzt sind,
zeigt dies, wie oben besprochen, einen Pfadausfall an. Wenn die
NDF-Bits nicht alle
EINS sind, zeigt dies, dass der Pfad nicht gesperrt wurde und die
ersetzten Werte an der 'ss'-Bits-Position ergeben
eine Anzeige der gemessenen Pfadqualität, wie in der untenstehenden
Tabelle 1 gezeigt ist.
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Es
wird nun auf die 4a und 4b Bezug
genommen, die die Art und Weise darstellen, wie die Anpassung oder
Zeigerverarbeitung neue Zeiger erzeugt, die der Zeitsteuerung der örtlichen
Ausrüstung
entsprechen. Die Anpassung kann an einer oder zwei Ebenen ausgeführt werden,
die als höhere
oder niedrigere Ordnung bezeichnet werden,. 4a stellt
die Anpassung höherer
Ordnung dar und 4b stellt die Anpassung niedrigerer
Ordnung dar.
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Es
wird zuerst auf 4a Bezug genommen, die den Anpassungsvorgang
der höheren
Ordnung oder den Abschnittsanpassungsvorgang darstellt, wobei ein
ankommender Rahmen 41 zunächst zeitlich unter Verwendung
des Rahmenmusters lokalisiert wird, um den Anfang des Rahmens zu
finden. Diese Zeitlage des Rahmens definiert die Zeitposition des
Zeigers, der auf die Nutzinformation zeigt. Diese Nutzinformation
kann dann mit einer neuen Pfadzusatzinformation auf der Grundlage
der Ausrüstungszeitsteuerung
versehen werden, um einen angepassten Rahmen 41a zu schaffen.
Die neue Pfadzusatzinformation enthält einen regenerierten Zeiger,
der auf die Nutzinformation zeigt, deren Position in dem Abschnittsanpassungsvorgang
genau bestimmt wurde. Dieser regenerierte Zeiger enthält die codierte
Pfadqualitätsinformation
an der Position, die in der Regel für die 'ss'-Bits
reserviert ist.
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4b stellt
eine Anpassung niedrigerer Ordnung dar, die benutzt wird, wenn Pfade
niedrigerer Ordnung verarbeitet werden. Der Vorgang ist ähnlich zu
dem Abschnittsanpassungsvorgang, der oben beschrieben wurde, aber
hier wurde die Rahmenzeitsteuerung bereits bestimmt und die Pfadzusatzinformation
des Rahmens höherer
Ordnung bezieht sich somit auf die Ausrüstungszeitsteuerung. Der Zeiger
niedrigerer Ordnung in der Pfadzusatzinformation des angepassten
Rahmens 41a wird verwendet, um die Position des benötigten virtuellen
Containers 42, zum Beispiel ein VC1 Container, zu bestimmen.
Dieser virtuelle Container wird abgeleitet und mit einer entsprechenden
Zusatzinformation versehen, um einen Rahmen 43 niedrigerer
Ordnung zu erzeugen.
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Es
ist verständlich,
dass, obwohl die Pfadschutztechnik oben unter spezieller Bezugnahme
auf das SDH (Synchrone Digitale Hierarchie) Protokoll beschrieben
wurde, sie in keiner Weise darauf beschränkt ist, mit diesem Protokoll
verwendet zu werden, sondern allgemein für synchrone Übertragungsnetzwerke
verwendbar ist.
