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TECHNISCHES FELD DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf den Transport von
Telekommunikations-Information und spezieller auf eine Transportschnittstelle
für die
Schutzumschaltung von Telekommunikationsverkehr.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In
auf SONET basierenden Add-Drop-Multiplex-Telekommunikationseinrichtungen ist
es üblich,
ein Übertragungssystem
zu verwenden, das aus mehreren Baugruppen mit gedruckten Leiterplatten
besteht, die eine Vielzahl von verdrahteten Signalisierungs-Kommunikationskanälen zwischen
den Baugruppen benötigen. Die
verdrahteten Signalisierungsverbindungen zwischen den Baugruppen
werden häufig
für die
Konfiguration der Karten, zur Statusüberprüfung, zur Überwachung der Leistungsfähigkeit
und zur Schutzumschaltung verwendet.
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In
EP 0 570 882 A2 wird
ein Verfahren zur Implementation einer automatischen Schutzumschaltung offen
gelegt. Die Elemente des Netzwerks werden mit redundanten Modulen
ausgestattet, wie z.B. Schnittstellen-Modulen hoher Datenrate, zwischen
denen umgeschaltet werden kann. Die Umschaltung wird durch Inter-Modul-Kommunikations-Mechanismen
unterstützt.
Es werden Datenpfade zur Kommunikation zwischen Haupt- und redundanten
Modulen innerhalb der Elemente des Netzwerks zur Verfügung gestellt.
Weitere Datenpfade werden für
die Kommunikation zwischen Elementen des Netzwerks bereitgestellt.
Wenn eine Schutzumschaltung erforderlich ist, wird eine Entscheidung
zur Umschaltung von den Schnittstellen hoher Datenrate zu Crossconnects
in Abwärtsrichtung über Datenpfade übermittelt.
Die Kommunikationsverbindung 20 zwischen Schnittstellen hoher Datenrate
liefert Statusinformation.
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EP 0 696 111 A3 bezieht
sich auf eine Vorrichtung zur störungsfreien
Pfadumschaltung, mit dem die Zeit zwischen dem Auftreten eines Fehlers
bis zu Beendigung der Umschaltung verringert wird.
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Fest
verdrahtete Signalisierungs-Kommunikationsverbindungen
erhöhen
die Kosten und die Abmessungen der Baugruppen und des Transportsystems.
Daher ist es wünschenswert,
die Notwendigkeit von fest verdrahteten Signalisierungs-Verbindungen
in einem Transportsystem eines Telekommunikationsnetzes zu verringern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aus
dem Vorhergehenden kann man einschätzen, dass ein Bedarf nach
einem Transportsystem in einem Telekommunikationsnetz entstanden
ist, das weniger von fest verdrahteten Signalisierungs-Kommunikationsverbindungen
zwischen seinen verschiedenen Komponenten abhängig ist.
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Aspekte
der vorliegenden Erfindung werden in den begleitenden Ansprüchen angegeben.
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In Übereinstimmung
mit Ausführungen
der vorliegenden Erfindung wird eine Transport-Schnittstelle zur
Durchführung
der Schutzumschaltung von Telekommunikationsverkehr bereitgestellt,
welche die Nachteile und Probleme mit herkömmlichen Add-Drop-Multiplex-Telekommunikationseinrichtungen
im Wesentlichen beseitigt oder verringert.
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Gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird eine Transportschnittstelle zur
Durchführung
der Schutzumschaltung von Telekommunikationsverkehr bereitgestellt,
die erste und zweite Einheiten-Paare mit hoher Datenrate enthält, wobei
jedes der ersten und zweiten Einheiten-Paare mit hoher Datenrate
eine Haupt-Einheit und eine Schutzumschaltungs-Einheit hat, die über erste
und zweite Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindungen miteinander
verbunden sind. Die ersten und zweiten Einheiten-Paare mit hoher
Datenrate sind durch eine erste Inband-Datenverbindung miteinander
gekoppelt. Ein Breitband-Schnittstellen-Paar ist mit den ersten
und zweiten Einheiten-Paaren hoher Datenrate über zweite und dritte Inband-Datenverbindungen
gekoppelt. Das Breitband-Schnittstellen-Paar enthält eine
Haupt-Einheit und eine Schutzumschaltungs-Einheit, die über eine
zweite Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung miteinander verbunden
sind. Ein SONET-Formatierer-Paar ist mit dem ersten und zweiten
Einheiten-Paar mit hoher Datenrate durch vierte und fünfte Inband-Datenverbindungen
gekoppelt. Das SONET-Formatierer-Paar
enthält
eine Haupt-Einheit und eine Schutzumschaltungs-Einheit. Die ersten,
zweiten, dritten, vierten und fünften
Inband-Datenverbindungen liefern den Schutzumschaltungs-Status und
den Prozessor-Funktionsfähigkeits-Status
für die
ersten und zweiten Einheiten-Paare mit hoher Datenrate, das Breitband-Schnittstellen-Paar und
das SONET-Formatierer-Paar in Verbindung mit den verschiedenen Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindungen.
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Ausführungen
der vorliegenden Erfindungen bieten verschiedene technische Vorteile
gegenüber
herkömmlichen
Add-Drop-Multiplex-Telekommunikations-Einrichtungen.
Zum Beispiel ist ein technischer Vorteil, dass die Notwendigkeit
für spezielle
fest verdrahtete Signalisierungs-Kommunikations-Verbindungen beseitigt wird. Ein weiterer
technischer Vorteil ist es, dass eine Schutzumschaltungs-Signalisierung über unbenutzte Teile
der Rahmen-Kopfinformation geliefert wird. Noch ein weiterer technischer
Vorteil ist, dass jede Komponente in einer Transportschnittstelle
mit Statusinformation bezüglich
der Funktionsfähigkeit
aller anderen Komponenten versorgt wird. Andere technische Vorteile
sind einem Fachmann aus den folgenden Figuren, Beschreibungen und
den Ansprüchen
sofort deutlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Für ein kompletteres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile wird nun auf die folgende Beschreibung
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in
denen gleiche Referenznummern gleiche Teile darstellen und in denen:
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1 ein
Blockdiagramm einer in einem Telekommunikationsnetz verwendeten
Transportschnittstelle zeigt;
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2 eine
Struktur für
einen SONET-OC-N-Rahmen zeigt, der über die Transportschnittstelle übertragen
wird;
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3 ein
Blockdiagramm von Kommunikationsverbindungen zwischen Komponenten
in der Transportschnittstelle zeigt;
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Die 4A–C Beispiele
für in
der Transportschnittstelle zur Verfügung stehende Schutzumschaltungs-Konfigurationen
zeigen;
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Die 5A–B Beispiele
für Strecken-
und Ring-Vermittlungs-Schutzumschalter
der Transportschnittstelle zeigen;
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6 ein
Beispiel eines Komponenten-Schutzumschalters in der Transportschnittstelle
zeigt; und
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7 einen
Inband-Datenverbindungs-Treiber zur Erzeugung der Nachrichtenstruktur
zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
ein Blockdiagramm einer Transportschnittstelle 10 zur Verwendung
in einem Telekommunikationsnetz. Die Transportschnittstelle 10 bietet
eine geeignete Add-Drop-Multiplex-Funktionalität und erfüllt die Abschluss-Anforderungen
für die Übertragung
von Netzwerk-Verkehr.
Die Transportschnittstelle 10 enthält Ost- und West-Einheiten-Paare mit
hoher Datenrate 12, die an Faseroptik-Verbindungen 14 angeschlossen sind,
die mit den gezeigten Beispiel-Raten von OC-3, OC-12 oder OC-48
für Träger-Abschlüsse laufen.
Die Transportschnittstelle 10 enthält auch eine Breitband-Schnittstelle 16 und
einen SONET-(Synchronous Optical Network)-Formatierer 18 für Dienst-Abschlüsse. Die
Breitband-Schnittstelle 16 sorgt für die Übertragung von Signalen mit
Datenraten, die größer sind
als Breitband-DS-1-Raten,
um die Signal-Raten DS-3, OC-3 und STS-1 mit aufzunehmen. Der SONET-Formatierer 18 sorgt
für die Übertragung
von Breitband-DS-1- und Schmalband-DS-0-Signalen für die Vermittlung
zu und von Teilnehmern.
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Auf
der Empfangsseite führen
Ost- und West-Einheiten mit hoher Datenrate 12 die optisch-elektrische Wandlung
von SONET-Signalen
in synchrone Transport-Signale, den Abschluss von SONET-Abschnitts-
und Leitungs-Kopfinformation, vollständige Querverbindungen von
synchronen Transportsignalen, die Justierung des System-Timings
und die Verteilung von synchronen Transport-Signalen an die Breitband-Schnittstelle 16, den
SONET-Formatierer 18 und andere Einheiten mit hoher Datenrate 12 durch.
Auf der Sendeseite führen die
Ost- und West-Einheiten mit hoher Datenrate 12 das Multiplexen
der synchronen Transport-Signale von der Breitband-Schnittstelle 16,
vom SONET-Formatierer 18 und von anderen Einheiten mit
hoher Datenrate 12 durch. Die Ost- und West-Einheiten mit
hoher Datenrate 12 sorgen auch für vollständige Querverbindungen von
synchronen Transportsignalen, die Erzeugung von SONET-Abschnitts-
und Leitungs-Kopfinformation und die elektrisch-optische Wandlung
der synchronen Transport-Signale
in SONET-Signale. Die Nutzinformation wird typischerweise zwischen
Ost- und West-Einheiten mit hoher Datenrate 12 als durchlaufender
Verkehr und zwischen den Ost- und
West-Einheiten mit hoher Datenrate 12, der Breitband-Schnittstelle 16 und
dem SONET-Formatierer 18 als entnommener Verkehr übertragen.
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Die
Breitband-Schnittstelle 16 führt den Leitungsabschluss und
die Erzeugung von DS-3-, STS-1- und OC-3-Signalen durch. Die Breitband-Schnittstelle 16 führt auch
den Pfad-Abschluss, die Erzeugung und die Leistungsüberwachung
von STS-1-Pfaden durch. Die Breitband-Schnittstelle 16 ist
mit einer DS-3-Einheit 20, einer
OC-3-Einheit 22 und einer STS-1-Einheit 24 gezeigt.
Der SONET-Formatierer 18 führt den Pfad-Abschluss von STS-1-Signalen
durch, leitet virtuelle Zubringersignale ab und leitet virtuelle
Zubringersignale entweder durch oder entnimmt sie Pfad für Pfad.
Virtuelle Zubringersignale, die entnommen werden, haben abgeschlossene
Pfad-Kopfinformationen, und es werden DS-0-Signale auf Raum-Busse
zu den Teilnehmern platziert.
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2 zeigt
eine Struktur eines SONET-OC-N-Rahmens 30. Der SONET-OC-N-Rahmen 30 ist
ein Rahmen mit 9 Zeilen und 90 Spalten mit N Phasen mit 125 Mikrosekunden.
Der SONET-OC-N-Rahmen 30 enthält eine
Abschnitts-Kopfinformation 32, eine Zeilen-Kopfinformation 34,
eine Pfad-Kopfinformation 36 und eine synchrone Nutzinformations-Bitvollgruppe 38.
Für ein
OC-3-Signal wird
der SONET-OC-N-Rahmen 30 für jeden STS-1-Teil des OC-3-Signals
dreimal wiederholt, um ein STS-3-Signal bereitzustellen. Die Abschnitts-Kopfinformation 32,
die Zeilen-Kopfinformation 34 und die Pfad-Kopfinformation 36 sind
in eine Vielzahl von speziellen Bytes unterteilt, um Signalisierungsinformation
zu übertragen,
die einer synchronen Nutzinformations-Bitvollgruppe 38 zugeordnet
ist. Anhang 1 zeigt jedes Signalisierungs-Byte in SONET-OC-N-Rahmen 30.
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3 zeigt
Inband-Datenverbindungen 40 und Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindungen 42 innerhalb
der Transportschnittstelle 10, die über redundante Schutzumschaltungs-Paare
verfügt.
Jedes redundante Schutzumschaltungs-Paar hat zwei Komponenten, eine
Haupt- und eine Schutzumschaltungs-Einheit. Die Haupt-Einheit ist
die Komponente, die zu einem gegebenen Zeitpunkt aktiv ist. Datenverbindungen
erlauben es Komponenten in der Transportschnittstelle 10,
untereinander zu kommunizieren. Inband-Datenverbindungen 40 bieten
Kommunikationsmöglichkeiten
zwischen redundanten Schutzumschaltungs-Paaren und jedem anderen
redundanten Schutzumschaltungs-Paar innerhalb der Transportschnittstelle 10 über eine
Rückwandplatinen-Bus-Verbindung. Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindungen 42 bieten
Kommunikationsmöglichkeiten
zwischen redundanten Schutzumschaltungs-Paar-Komponenten über einen
gemeinsamen Steuerungs-Kommunikations-Schnittstellen-Bus. Inband-Datenverbindungen 40 und
Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindungen 42 arbeiten
zusammen, um ein Verfahren zur Durchführung von Schutzumschaltungs-Funktionen
auf bidirektionale sowie auf unidirektionale Weise bereitzustellen.
Die Haupt- und Schutzumschaltungs-Einheiten des SONET-Formatierers 18 können nicht
ihre eigene Schutzumschaltung verursachen und dürfen somit nicht durch eine
Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 gekoppelt werden.
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Die 4A–C zeigen
die in der Transportschnittstelle 10 zur Verfügung stehenden
Schutzumschaltungs-Ring-Konfigurationen. 4A zeigt
eine Konfiguration eines unidirektionalen Ring mit Pfad-Vermittlung (UPSR) 100.
Die UPSR-Faser-Konfiguration 100 benutzt zwei unidirektionale
Transport-Ringe 102 und 104, die getrennte Transportschnittstellen 10 koppeln,
die als Knoten 1–4
gezeigt sind. Der Verkehr wird eingefügt und auf beide Ringe verzweigt
und gleichzeitig in beide Richtungen übertragen. Redundante Kopien
des Verkehrs stehen am Ziel aus jeder Empfangsrichtung zur Verfügung. Eine
Kopie wird auf der Grundlage der Qualität des empfangenen Signals gewählt.
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4B zeigt
eine Konfiguration eines aus 4 Fasern bestehenden bidirektionalen
Ringes mit Leitungsvermittlung (BLSR) 110, der als Strecken-Schalter
arbeitet. Die Strecken-Umschaltung
tritt auf, wenn ein Fehler die Haupt-Verbindung zwischen zwei Transportschnittstellen 10 beeinflusst.
Der Verkehr wird nur für
diese Strecke von der Haupt-Verbindung auf die Schutzumschaltungs-Verbindung
umgeschaltet, wobei andere Strecken-Verbindungen zwischen Knoten
nicht geändert
werden. 4C zeigt eine 4-Faser-BLSR-Konfiguration 120,
die als Ring-Schalter arbeitet. Eine Ring-Umschaltung findet statt,
wenn ein Fehler sowohl die Haupt-, als auch die Schutzumschaltungs-Verbindung
zwischen zwei Transportschnittstellen 10 beeinflusst. Der
Verkehrt wird durchgeschleift und auf die Schutzumschaltungs-Verbindungen
platziert, und Zwischen-Knoten werden in einen Durchlass-Zustand geschaltet,
damit der Verkehr unverändert
durchgelassen wird. Alternativ dazu kann eine 2-Faser-Konfiguration verwendet
werden, wobei die Hälfte
der Nutzinformation für
den Arbeits-Verkehr und die andere Hälfte der Nutzinformation für den Schutzumschaltungs-Verkehr
verwendet wird. Die Strecken-Umschaltung steht in der 2-Faser-Konfiguration nicht
zur Verfügung.
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Die 5A–B zeigen
Beispiele wie Schutzumschaltungen zwischen Haupt- und Schutzumschaltungs-Fasern
durchgeführt
werden. In 5A wird eine Strecken-Umschaltung
von der Haupt-Einheit auf eine Schutzumschaltungs-Einheit der Ost-Einheit mit hoher
Datenrate 12 durchgeführt.
Die Haupt-Einheit A informiert die Schutzumschaltungs-Einheit B über eine
Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42, dass auf der
Haupt-Faser ein Fehler erkannt wurde. Die Schutzumschaltungs-Einheit B vergleicht
eine Priorität
des erkannten Fehlers mit einer aktuellen Schutzumschaltungs-Priorität. Wenn
die aktuelle Priorität
größer ist
als die Priorität
des erkannten Fehlers, wird die Schutzumschaltung abgelehnt. Wenn
die Schutzumschaltung erlaubt wird, signalisiert die Schutzumschaltungs-Einheit
B der Haupt-Einheit A über
die Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 und die
Breitband-Schnittstellen 16 und
den SONET-Formatierer 18 über Inband-Datenverbindungen 40, die Schutzumschaltung
durchzuführen.
Die Breitband-Schnittstellen 16 und der SONET-Formatierer 18 wählen ihren
Verkehr von der Schutzumschaltungs-Einheit B statt von der Haupt-Einheit
A. Die Breitband-Schnittstellen 16 und der SONET-Formatierer 18 senden
ihren neuen Schutzumschaltungs-Status über Inband-Datenverbindungen 40.
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In 5B wird
eine Ring-Umschaltung durchgeführt,
indem Verkehr vom Fehler weg geschleift wird. Die Haupt-Einheit
A der West-Einheit mit hoher Datenrate 12 erkennt einen
Fehler der Haupt-Faser und sendet eine Nachricht über die
Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 an seine entsprechende
Schutzumschaltungs-Einheit B. Die Schutzumschaltungs-Einheit B sieht
auch einen Fehler und stellt zusammen mit der Nachricht von der
Haupt-Einheit A fest, dass eine Ring-Umschaltung erforderlich ist.
Schutzumschaltungs-Einheit B sendet über geeignete Inband-Datenverbindungen 40 eine
Nachricht an die Breitband-Schnittstellen 16, SONET-Formatierer 18 und
an die Ost-Einheit hoher Datenrate 12, um eine Ring-Umschaltung
anzufordern. Die Schutzumschaltungs-Einheit B sendet ebenfalls über ihre
Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 eine Nachricht
an die Haupt-Einheit A, um sie von der Anforderung nach einer Ring-Umschaltung
zu informieren. Die Breitband-Schnittstellen 16 und der
SONET-Formatierer 18 schalten ihren empfangenen Verkehr
von Haupt-Einheit A der West-Einheit hoher Datenrate 12 zur
Schutzumschaltungs-Einheit B der Ost-Einheit hoher Datenrate 12 und
senden ihren neuen Schutzumschaltungs-Status über geeignete Inband-Datenverbindungen 40.
Schutzumschaltungs-Einheit B der Ost-Einheit hoher Datenrate 12 sendet
ihren neuen Zustand auf Inband-Datenverbindungen 40 aus
und leitet abgehenden Verkehr auf ihre Fasern.
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6 zeigt
ein Beispiel eines Schutzumschalters für eine Breitband-Schnittstelle 16.
Die Haupt-Einheit A der Breitband-Schnittstelle 16 erkennt
einen Fehler entweder auf der eintreffenden Einheit oder auf ihrer eigenen
Einrichtung. Haupt-Einheit A sendet eine Nachricht über ihre
Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 an ihre Schutzumschaltungs-Einheit
B, um eine Umschaltung anzufordern. Schutzumschaltungs-Einheit B
bestimmt auf der Grundlage ihres Status, ob die Umschaltung stattfinden
muss. Wenn die Schutzumschaltung erlaubt ist, sendet Schutzumschaltungs-Einheit B eine Nachricht über Inband-Datenverbindungen 40 zu
den Ost- und West-Einheiten hoher Datenrate 12. Die Schutzumschaltungs-Einheit
B sendet auch eine Nachricht über Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindungen 42,
um Haupt-Einheit A von der angeforderten Umschaltung zu informieren.
Die Ost- und West-Einheiten
hoher Datenrate 12 wählen
ihren Verkehr von Schutzumschaltungs-Einheit B statt von Haupt-Einheit
A. Die Ost- und West-Einheiten hoher Datenrate 12 senden
eine Nachricht, welche die Änderung
des Schutzumschaltungs-Status über
Inband-Datenverbindungen 12 den anderen Komponenten in
der Transportschnittstelle 10 anzeigt.
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Inband-Datenverbindungen 40 werden
aus der verfügbaren
Bandbreite in der Abschnitts-Kopfinformation 32 und der
Leitungs-Kopfinformation 34 des SONET-OC-N-Rahmens 30 erzeugt.
Die Ost- und West-Einheiten hoher Datenrate 12 schließen die
Abschnitts-Kopfinformation 32 und die Leitungs-Kopfinformation 34 ab,
die mehrere Byte-Plätze
belegen, und machen somit Zeitschlitze im Datenstrom zur Benutzung
frei. Spezifische Bytes der Abschnitts-Kopfinformation 32 oder
der Leitungs-Kopfinformation 34 können dazu
vorgesehen werden, Nachrichten zu übertragen, die Informationen
bezüglich
der Schutzumschaltungs-Möglichkeiten betreffen.
Die in diesen Nachrichten enthaltenen Informationen enthalten Schutzumschaltungs-Information, mit
der andere Schutzumschaltungs-Paare darüber informiert werden, von
welcher der Schutzumschaltungs-Paar-Komponenten zu empfangen ist
und welche der Schutzumschaltungs-Paar-Komponenten zu empfangen
hat. Die Nachrichten liefern auch physikalische und Prozessor-Status-Informationen
als Rückmeldung darüber, wie
Komponenten in der Transportschnittstelle 10 die Betriebsbereitschaft
anderer Komponenten wahrnehmen, und eine Rückmeldung über die Funktionalität von Prozessoren
in den Komponenten.
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Tabelle
1 zeigt ein Beispiel einer Nachrichtenstruktur X, die von den Ost-
und West-Einheiten hoher Datenrate 12 zur Breitband-Schnittstelle 16 und
zum SONET-Formatierer 18 gesendet wird. Die Nachrichtenstruktur
X wird in diesem Beispiel in den Bytes K1 und K2 der Leitungs-Kopfinformation 34 untergebracht.
Die Bits 0, 1 und 2 der Nachrichtenstruktur X liefern die Schutzumschaltungs-Information
für jede
Breitband-Schnittstelle 16, worin eine Null anzeigt, dass
die Komponente A gewählt
ist, und eine Eins anzeigt, dass die Komponente B gewählt ist.
Die Bits 3 und 4 liefern den Schutzumschaltungs-Status und die Anforderung nach
den Schutzumschaltungs-Paaren der Ost- oder West-Einheit mit hoher
Datenrate 12. Die Bits 5–12 liefern den Funktions-Status
jeder Komponente in der Transportschnittstelle 10. Jede
Komponente kann als funktionsfähig
oder nicht vorhanden, nicht funktionsfähig oder nicht in Ordnung erkannt
werden. Die Bits 13 und 14 liefern eine abwechselnde Überprüfung für den Prozessor
auf der aktiven Schutzumschaltungs-Paar-Komponente der Ost- oder
West-Einheit mit hoher Datenrate 12. Bit 15 liefert den
Status des Schutzumschaltungs-Paars der Ost- oder West-Einheit mit
hoher Datenrate 12 auf der Basis des von der Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 angezeigten
Status.
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Die Überprüfung von
Nachrichten, die auf Inband-Datenverbindungen 40 und
auf Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindungen 42 gesendet
werden, wird dazu benutzt, die Interpretation von falschen Nachrichten
als gültige
Schutzumschaltungs-Anforderungen zu vermeiden. Die alternierenden Überprüfungs-Bits bieten
ein Verfahren zur Überprüfung der
Prozessor-Funktionalität
einer Komponente. Die alternierenden Überprüfungs-Bits schalten alle vier
Millisekunden zwischen 11 und 01 um, um zu zeigen, dass der Prozessor der
Schutzumschaltungs-Paar-Komponente der Ost- oder West-Einheit hoher
Datenrate 12 richtig arbeitet. Der Inhalt der Nachrichtenstruktur 50 wird
bei jeder Änderung
der alternierenden Überprüfungs-Bits
aktualisiert. Es werden zwei aufeinander folgende Werte einer Schutzumschaltungs-Information, einer
physikalischen Status-Information und der Prozessor-Status-Information
empfangen, bevor die Information als gültig betrachtet wird. Jede
Komponente in der Transportschnittstelle 10 tastet alle
zwei Millisekunden Inband-Datenverbindungen 40 und Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindungen 42 ab.
Wenn sich die alternierenden Überprüfungs-Bits
nicht ändern,
oder innerhalb eines gewünschten
Zeitintervalls keine als gültig
erkannte Nachricht empfangen wird, wird für die spezifizierte Komponente
ein Fehler gemeldet.
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Tabelle
2 zeigt ein Beispiel für
eine Nachrichtenstruktur Y, die von der Breitband-Schnittstelle 16 und vom
SONET-Formatierer 18 an
die Ost- oder West-Einheiten hoher Datenrate 12 gesendet
wird. Die Nachrichtenstruktur Y wird in diesem Beispiel in den Bytes
K1 und K2 der Leitungs-Kopfinformation 34 und des zweiten STS-1-Signals
innerhalb des STS-3-Satzes untergebracht. Die Bits 0 und 1 liefern
die Schutzumschaltungs-Information über jedes Einheiten-Paar hoher
Datenrate 12. Indem diese Information zurück an die
Einheiten hoher Datenrate 12 geliefert werden, können Diskrepanzen
in Datenbanken zwischen Komponenten der Transportschnittstelle 10 bestimmt
werden. Bit 3 liefert die Umschalt-Anforderung und den Status der
das Schutzumschaltungs-Paar erzeugenden Nachrichtenstruktur Y. Die
Haupt-Einheit kann diese Nachricht direkt liefern, wenn die Schutzumschaltungs-Einheit
nicht vorhanden oder nicht in Betrieb ist. Die Bits 5–8 liefern
die Statusinformation für
jede Einheit hoher Datenrate 12. Diese Information ist
bei der Isolation von Fehlern im System und bei der Verringerung
unnötiger
Schutzumschaltungen hilfreich. Die Bits 9 und 10 liefern den Status
des gewählten
Pfades, wenn Transportschnittstelle 10 in einer geschalteten
Ring-Konfiguration
mit Pfad-Schutz arbeitet. Die Bits 13 und 14 liefern das abwechselnde Überprüfungs-Verfahren
für den
Prozessor der Komponente, welche die Nachrichtenstruktur Y sendet.
Bit 15 liefert den Status des Schutzumschaltungs-Paares auf der Grundlage des Datenverbindungs-Status
des Schutzumschaltungs-Paares. Dieses Bit liefert ein Verfahren zur
Bewertung einer Nachricht von einem Schutzumschaltungs-Paar, wenn die Haupt-
und die Schutzumschaltungs-Einheiten widersprüchliche Anforderungen senden.
Die Bits 2, 4, 11 und 12 sind für
die zukünftige
Verwendung reserviert.
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TABELLE
2. NACHRICHTENSTRUKTUR Y
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Tabelle
3 zeigt ein Beispiel für
eine Nachrichtenstruktur Z, die von den Ost-Einheiten-Paaren hoher
Datenrate 12 zu den West-Einheiten-Paaren hoher Datenrate 12 oder
umgekehrt gesendet wird. Die Nachrichtenstruktur Z wird in diesem
Beispiel ebenfalls in den Bytes K1 und K2 der Leitungs-Kopfinformation 34 und des
zweiten STS-1-Signals innerhalb des STS-3-Satzes untergebracht.
Bit 0 liefert die Schutzumschaltungs-Information für das andere
Einheiten-Paar hoher Datenrate 12. Die Bits 3 und 4 liefern
die Umschalt-Anforderung
und den Status für
das Einheiten-Paar hoher Datenrate 12. Wenn die Schutzumschaltungs-Einheit hoher
Datenrate 12 feststellt, dass eine Schutzumschaltung erforderlich
ist, werden die Bits 3 und 4 gesetzt, um die angeforderte Änderung
widerzuspiegeln. Bit 3 zeigt an, welches der Schutzumschaltungs-Paare
benutzt werden muss, und Bit 4 wird gesetzt, wenn eine Ring-Umschaltung
erforderlich ist, während
in der bidirektionalen Ring-Konfiguration mit Leitungsumschaltung
gearbeitet wird. Wenn die Schutzumschaltungs-Einheit nicht vorhanden
oder nicht in Betrieb ist, kann diese Nachricht von der Haupt-Einheit
des Schutzumschaltungs-Paares direkt gesendet werden, aber nur bezüglich einer
Umschaltung zurück
auf sich selbst. Die Bits 5 und 6 liefern die Status-Information
jeder gegenüberliegenden
Einheit hoher Datenrate 12. Diese Information ist bei der
Isolation von Fehlern im System und bei der Verringerung unnötiger Schutzumschaltungen
hilfreich. Die Bits 7, 8 und 9 werden nur im Betrieb der bidirektionalen
Ring-Konfiguration mit Leitungs-Umschaltung benutzt, um geeignete
Durchschalte-Zustände anzufordern.
Es können
Teile der Bytes K1 und K2 oder die gesamten Bytes K1 und K2 in den
APS-Bytes durchgeschaltet werden, wobei die Möglichkeit besteht, auch das Signal
durchzuschalten. Die Bits 13 und 14 liefern das alternierende Überprüfungs-Verfahren
für den
Prozessor der Einheit hoher Datenrate 12, welche die Nachrichtenstruktur
Z sendet. Bit 15 liefert den Status des Schutzumschaltungs-Paares
auf der Grundlage des Datenverbindungs-Status des Schutzumschaltungs-Paares. Dieses Bit
liefert ein Verfahren zur Bewertung einer Nachricht vom Schutzumschaltungs-Paar,
wenn die Haupt- und die Schutzumschaltungs-Einheiten widersprüchliche
Anforderungen senden. Die Bits 1, 2, 10, 11 und 12 sind für die zukünftige Verwendung
reserviert.
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7 zeigt,
wie Nachrichten in den Bytes K1 und K2 der Leitungs-Kopfinformation 34 untergebracht werden.
Eine Nachricht wird kontinuierlich gesendet, bis eine neue Nachricht
bereitgestellt wird. Ein doppelt gepuffertes Inband-Datenverbindungs-Treiber-Design 60,
das in jeder Komponente der Transportschnittstelle 10 verwendet
wird, liefert die Mittel zum Ändern
und Senden von Nachrichten. Inband-Datenverbindungs-Treiber 60 enthält ein 16-Bit-Sende-Register 62,
das die Information an die Bytes K1 und K2 der Leitungs-Kopfinformation 34 liefert.
Zwei 8-Bit-Register für
neue Nachrichten 64 und 66 sind in der Lage, Änderungen
für die Bytes
K1 und K2 zu empfangen. Ein Prozessor 68 der speziellen
Komponente schreibt neue Nachrichten-Information in die beiden 8-Bit-Register
für neue
Nachrichten 64 und 66, ohne die abgehenden Daten
des 16-Bit-Senderegisters 62 zu beeinflussen. Ein Signal
zum Senden neuer Nachrichten 70 vom Prozessor 68 bewirkt,
dass die Information in den beiden 8-Bit-Registern für neue Nachrichten 64 und 66 im
16-Bit-Senderegister 62 gespeichert werden. Eine Nachricht
wird kontinuierlich gesendet, bis das Signal zum Senden neuer Nachrichten 70 das
nächste
Mal gesetzt wird.
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Der
Inband-Datenverbindungs-Treiber 60 minimiert die Anforderungen
an das Software-Timing. Die Datenübertragung vom Senderegister
zu den Zeitschlitzen der Bytes K1 und K2 erfolgt alle 125 Mikrosekunden.
Das Signal zum Senden neuer Nachrichten 70 verursacht das
Laden neuer Daten aus den 8-Bit-Registern für neue Nachrichten 64 und 66 in
das Senderegister 62 an der nächsten Rahmengrenze. Das Signal
zum Senden neuer Nachrichten 70 wird dann gelöscht, bis
ein neues Laden von Daten gewünscht
wird. Der Prozess der Speicherung neuer Daten in Senderegister 62 zur
Platzierung in den Zeitschlitzen der Bytes K1 und K2 kann bis zu
125 Mikrosekunden dauern, was der Länge und Größe eines Rahmens entspricht.
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Tabelle
4 zeigt ein Beispiel einer Nachrichtenstruktur W für die Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42.
Die Nachrichtenstruktur W wird auf der Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 zwischen einer
Haupt-Einheit und einer Schutzumschaltungs-Einheit innerhalb eines
Schutzumschaltungs-Paares
gesendet, um sich darüber
zu informieren, dass eine Schutzumschaltung erforderlich ist. Die
Nachrichtenstruktur W arbeitet weitgehend gleich wie die Nachrichtenstrukturen
für Inband-Datenverbindung 40.
Die Bits 1 und 2 liefern die Umschaltungs-Anforderung und den Status
für die
geeignete Einheit des Schutzumschaltungs-Paares. Bit 1 zeigt die
Einheit im Schutzumschaltungs-Paar an, die nun benutzt werden muss.
Bit 2 wird gesetzt, wenn eine Ring-Umschaltung erforderlich ist,
während
in der bidirektionalen Ring-Konfiguration mit Leitungs-Umschaltung
gearbeitet wird. Wenn die Haupt-Einheit die Nachrichtenstruktur
W an die Schutzumschaltungs-Einheit sendet, muss die Nachrichtenstruktur
zunächst
von der Schutzumschaltungs-Einheit bewertet werden, bevor sie als
gültig
angesehen wird. Wenn die Schutzumschaltungs-Anforderung nicht befolgt
werden kann, sendet die Schutzumschaltungs-Einheit eine Nachricht zurück, die
aussagt, dass eine Anforderung zum Umschalten auf die Schutzumschaltungs-Einheit
empfangen wurde, aber die Haupt-Einheit noch in Betrieb ist. Hierdurch
wird bewirkt, dass die Haupt-Einheit die Umschaltung nicht mehr
weiter anfordert. Wenn die Schutzumschaltungs-Anforderung von der Schutzumschaltungs-Einheit
als gültig
erkannt wird, sendet sie ihre Zustandsänderung zurück an die Haupt-Einheit und
sendet die entsprechende Inband-Datenverbindungs-Nachricht
an andere Komponenten innerhalb der Transportschnittstelle 10.
Bit 3 liefert den Status der anderen Einheit des Schutzumschaltungs-Paares.
Bit 4 und 5 liefern das alternierende Überprüfungs-Verfahren für den Prozessor
der Einheit des Schutzumschaltungs-Paares, welche die Nachrichtenstruktur
W sendet. Die Bits 0, 6 und 7 sind für die zukünftige Verwendung reserviert.
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TABELLE
4 NACHRICHTENSTRUKTUR W
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Bei
Installation einer Haupt- oder Schutzumschaltungs-Einheit in der Transportschnittstelle 10 muss eine
unbeabsichtigte Schutzumschaltung beim Anlegen der Stromversorgung
an eine neu installierte Einheit verhindert werden. Wenn die Stromversorgung
an eine neue Einheit angelegt wird, werden Inband-Datenverbindungen 40 und
Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindungen 42 aktiv, und
die Einheit sendet eine nur aus Nullen bestehende Nachricht auf
beiden Datenverbindungen. An den anderen Einheiten der Transportschnittstelle 10 wird
die Nachricht als Fehler empfangen, da die alternierenden Überprüfungs-Bits
den Zustand nicht ändern.
Wenn damit begonnen wird, die neue Einheit zu konfigurieren, wird
die auf beiden Datenverbindungen gesendete Nachricht komplett auf
Nullen geändert
mit Ausnahme der Überprüfungs-Bits,
die beide auf Null gesetzt werden, um anzuzeigen, dass die Datenverbindungen
ignoriert werden müssen,
bis diese Bits beginnen zu alternieren. Wenn die neue Einheit vollständig konfiguriert
ist, beginnt sie mit dem Betrieb auf den Datenverbindungen, indem
sie zuerst die von Inband-Datenverbindung 40 und von Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 empfangene
Information überprüft. Auf
diese Weise kann die Einheit den Schutzumschaltungs-Zustand der
Transportschnittstelle 10 feststellen. Diese Information
bestimmt, was auf beiden Datenverbindungen gesendet wird, um es
der neuen Einheit zu erlauben, sich selbst auf den entsprechenden
Schutzumschaltungs-Zustand zu konfigurieren.
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Auf
der Inband-Datenverbindung 40 und der Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 können widersprüchliche
Nachrichten auftreten, die in drei Kategorien fallen – Eine Empfänger-Einheit
auf einer Datenverbindung empfängt
nicht von derselben Einheit, wie es der Sender angefordert hat,
Umschalt-Anforderungen unterscheiden sich auf einer Datenverbindung
zwischen zwei Einheiten in Transportschnittstelle 10 und der
Status unterscheidet sich zwischen zwei Einheiten und einem Schutzumschaltungs-Paar.
Wenn eine Empfänger-Einheit
nicht von derselben Einheit empfängt,
wie es die sendende Einheit angefordert hat, ist die Behandlung
zwischen einer Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 und der
Inband-Datenverbindung 40 unterschiedlich. Auf der Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 kann
diese Situation auftreten, wenn eine Schutzumschaltungs-Einheit
entscheidet, eine Umschalt-Anforderung
von der Haupt-Einheit abzulehnen. Dies würde der Haupt-Einheit anzeigen,
dass sie nicht mehr länger
angeben soll, dass sie sich auf Schutzumschaltung befindet. Für alle anderen
Fälle auf
der Schutzumschaltungs-Paar-Datenverbindung 42 und der
Inband-Datenverbindung 40 würde dies anzeigen, dass ein
Software- oder Hardware-Fehler aufgetreten ist.
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Wenn
sich Umschalt-Anforderungen auf der Inband-Datenverbindung 40 von zwei
Einheiten der Transportschnittstelle 10 unterscheiden,
kann dies den Beginn einer Umschalt-Anforderung oder einen Fehler einer
Einheit in der Transportschnittstelle 10 anzeigen. In dem
Fall, wenn eine Umschalt-Anforderung gerade begonnen hat, unterscheidet
sich der Umschalt-Status in der Nachrichtenstruktur für weniger
als eine vordefinierte Überprüfungs-Zeitschranke,
so dass beide Einheiten der Transportschnittstelle 10 denselben
Schutzumschaltungs-Status senden. Wenn die Umschalt-Anforderung die vordefinierte Überprüfungs-Zeitschranke überschreitet,
kann dies einen Fehler einer Einheit in der Transportschnittstelle 10 bedeuten.
Ein Fehler einer Einheit bei der Übertragung zu einer anderen
Einheit in der Transportschnittstelle 10 wird durch das
Schutzumschaltungs-Paar-Statusbit
in der Nachrichtenstruktur von Inband-Datenverbindung 40 angezeigt.
Wenn eine empfangende Einheit erkennt, dass das Schutzumschaltungs-Paar-Statusbit
auf einer der widersprüchlichen
Nachrichten gesetzt ist, muss es diese Nachricht als die echte Anforderung
verwenden. Dies liefert ein Verfahren zur Feststellung, wann die
Nachricht einer Haupt-Einheit vor der Nachricht einer Schutzumschaltungs-Einheit verwendet
werden muss. Wenn auf der Grundlage des oben angegebenen Kriteriums
eine Feststellung nicht getroffen werden kann, darf keine Umschaltung
auftreten, und es wird eine Fehlermeldung gesendet, die anzeigt,
dass ein Software-Fehler
aufgetreten ist und nicht isoliert werden kann.
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Wenn
sich ein Status zwischen Einheiten eines Schutzumschaltungs-Paares
unterscheidet, bedeutet dies, dass ein Fehler entweder auf der Rückwandplatine
oder auf einem Gerät
auf einer der Karten aufgetreten ist. Dieser Fehler wird gemeldet,
wenn möglich
mit einer Angabe, wo der Fehler wahrscheinlich seinen Ursprung hat.
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Die
Inband-Datenverbindungen 40 bieten auch eine Überwachungsfunktion
für den
lokalen Bus. Die Nachricht des lokalen Busses ist in den Bytes K1
und K2 des dritten STS-1-Signals
im STS-3-Satz enthalten. Die lokale Bus-Überwachung wird von anderen
Einheiten dazu benutzt, zu bestimmen, ob eine Karte vorhanden ist,
ausgefallen ist oder fehlt. Die sendende Einheit sendet ein sich
wiederholendes Muster aus, HEX55AA, das auf allen Inband-Datenverbindungen 40 gesendet
wird. Wenn eine empfangende Einheit erkennt, dass das Muster fehlt,
benachrichtigt die Hardware die Software von dieser Tatsache.
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Eine
andere Verwendung für
die Inband-Datenverbindungen 40 ist die Weiterleitung von
Pfad-Wartungs-Signalen von Einheiten hoher Datenrate 12 zu
Breitband-Schnittstellen 16 und SONET-Formatierern 18. Nach den Bellcore-Spezifikationen
ist ein Signal zur Anzeige eines entfernten Defektes (Remote Defect
Indication, RDI) erforderlich, das von Pfad-Endeinrichtungen, wie
z.B. Breitband-Schnittstellen 16 und SONET-Formatierern 18 bei
Erkennung eines der folgenden Defekte erzeugt werden muss – Verlust
des Signals (LOS), Verlust des Rahmens (LOF), Leitungs-Alarmanzeige
(AIS-L), Verlust des Zeigers (LOP-P) und Pfad-Alarmanzeige (AIS-P).
Die Fehler LOS, LOF und AIS-L werden von Leitungs-Endeinrichtungen
erkannt, wie z.B. von den Einheiten hoher Datenrate 12.
Die Fehler LOP-P und AIS-P werden von Pfad-Endeinrichtungen und
auch von Leitungs-Endeinrichtungen
erkannt, die STS-Nutzinformations-Zeiger-Interpreter enthalten, wie z.B. die
Ost- und West-Einheiten hoher Datenrate 12. Leitungs-Endeinrichtungen
müssen
Pfad-Endeinrichtungen
in Abwärtsrichtung
sofort benachrichtigen. Typischerweise werden Fehler weitergeleitet,
indem in Abwärtsrichtung
auf speziellen Hardware-Leitungen Alarm-Anzeige-Signale (AIS-L oder AIS-P) erzeugt
werden, die mindestens drei 125-Mikrosekunden-Rahmen benötigen, bevor
der Fehler erkannt wird. Durch Verwendung von Inband- Datenverbindungen 40 können Pfad-Wartungs-Signale,
die den Status von Fehlern enthalten, auf benutzten Bytes der Abschnitts-Kopfinformation 32 oder
der Leitungs-Kopfinformation 34 platziert werden
und ohne die Verzögerung
decodiert werden, die normalerweise bei der Erkennung in Abwärtsrichtung auftritt.
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Tabelle
5 zeigt ein Beispiel für
eine Platzierung eines Pfad-Wartungs-Signals im Byte B2 der Leitungs-Kopfinformation 34.
Bit 8 enthält
die Fehlerinformation AIS-P zur Weiterleitung an die Pfad-Verarbeitungs-Einheiten.
Bei Erkennung von AIS-P wird ein nur aus Einsen bestehendes Muster
in den entsprechenden STS-Nutzinformations-Zeiger-Bytes erzeugt,
und alle entsprechenden SPE-Bytes werden mit Einsen überschrieben.
Bit 7 enthält
den Fehler LOP-P. Bit 6 enthält Überläufe des
elastischen Speichers, die an Pfad-Verarbeitungs-Einheiten in Abwärtsrichtung
weitergeleitet werden. Bit 5 enthält ein Leitungsfehler-Signal, welches
das Ergebnis einer logischen ODER-Verknüpfung der Fehler LOS, LOF und
AIS-L ist. Die Benachrichtigung über
diese Fehler an in Abwärtsrichtung
liegende Pfad-Endeinrichtungen sorgt für die Erzeugung des Signals
RDI-P. Bit 4 enthält
einen nur aus Einsen bestehenden Zeiger, um sicherzustellen, dass
nicht mehr als ein Rahmen Verzögerung
bei der Regeneration eines nur aus Einsen bestehenden Musters auftritt.
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TABELLE
5. FEHLER-BENACHRICHTIGUNGS-NACHRICHT
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Zusammenfassend
kann man sagen, dass Inband-Datenverbindungen
durch die Kopfinformations-Signalisierung einer SONET-Struktur zwischen
Komponenten in einer Transportschnittstelle erzeugt werden. Eigene
Schutzumschaltungs-Datenverbindungen werden zwischen redundanten
Schutzumschaltungs-Paar-Komponenten aufgebaut, um Fehler zu finden
und zu vermeiden.
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Somit
ist es offensichtlich, dass gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Transportschnittstelle zur Durchführung der Schutzumschaltung
von Telekommunikationsverkehr bereitgestellt wird, welche die oben
angegebenen Vorteile hat. Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert
beschrieben wurde, muss verstanden werden, dass verschiedene Änderungen,
Ersetzungen und Abwandlungen hierin durchgeführt werden können. Zum
Beispiel kann die vorliegende Erfindung, obwohl sie bezüglich SONET-Formatierer
und SONET-Rahmen und SONET-Strukturen erläutert wird, auch auf andere
Arten von Protokollen angewendet werden, einschließlich internationaler
Protokoll-Verfahren.
Weitere Beispiele kann ein Fachmann leicht feststellen und durchführen, ohne
vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie durch die
folgenden Ansprüche
definiert.
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