DE69836073T2

DE69836073T2 - Verfahren und system zur verteilter wiederherstellung eines fernmeldenetzes

Info

Publication number: DE69836073T2
Application number: DE69836073T
Authority: DE
Inventors: T. Paul Plano BANIEWICZ; Sridhar Richardson ALAGAR; Hal S. Richardson BADT; R. Frederick Allen ELLEFSON; J. Bryan Plano McGLADE; W. Ashley Plano BRIMMAGE
Original assignee: Verizon Business Financial Management Corp
Current assignee: Verizon Business Financial Management Corp
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: EP0972410B1; US6507561B1; US6414940B1; US6512740B1; CA2284184A1; DE69836073D1; WO1998041041A1; EP0972410A1; ATE341903T1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein System und ein Verfahren, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 7 bzw. 1 definiert sind, und insbesondere ein Verfahren sowie ein System zum dynamischen Restaurieren von Übertragungsverkehr über ein Telekommunikationsnetz und insbesondere ein verteiltes Restaurationsverfahren sowie ein System zum Restaurieren von Übertragungsverkehr-Fluss in Reaktion auf Erfassung eines Fehlers innerhalb von Bereichen des Telekommunikationsnetzes.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Sei die Ursache ein Bagger, ein Schneesturm oder eine Gruppe hungriger Nagetiere, der Verlust eines Abschnitts oder Bündels von Übertragungskanälen, wie beispielsweise DS3- und SONET-Telefonkanälen, bedeutet einen erheblichen Verlust an Einnahmen. Innerhalb der ersten 1,5 Sekunden nach einem Ausfall besteht auch eine erhebliche Gefahr, dass der Ausfall eine oder mehrere örtliche Einrichtungen in dem Netzwerk aufgrund eines Übermaßes an Netzträgergruppen-Alarmmeldungen deaktiviert.
Es werden üblicherweise verschiedene Verfahren eingesetzt, um Telekommunikationsnetze wiederherzustellen. Drei davon sind allgemein bekannt. Das erste davon wird als Route- oder Pfad-Diversity bezeichnet. Pfad-Diversity kommt in der Situation zum Tragen, in der zwei Kabel zwischen einer Quelle und einem Ziel verlaufen. Ein Kabel kann einen Weg nach Norden nehmen, während das andere einen Weg nach Süden nimmt. Wenn der Weg nach Norden ausfällt, kann Verkehr über den Weg nach Süden geleitet werden oder umgekehrt. Dies ist im Allgemeinen aufgrund seiner Geschwindigkeit ein Restaurationsmechanismus mit sehr hoher Qualität. Ein Problem bei Pfad-Diversity besteht jedoch darin, dass der Einsatz im Allgemeinen sehr kostenaufwändig ist. Der Einsatz von Ringen ermöglicht ebenfalls Netzwiederherstellung bzw. -Restauration. Dies ist besonders von Interesse, wenn eine große Anzahl von Stationen miteinander verbunden sind. Diese Stationen können in einem Ring verbunden sein. Daher kann aufgrund der Kreisform des Rings, wenn eine beliebige Verbindung des Rings ausfällt, Verkehr in einer anderen Richtung als derjenigen, die Fehler aufweist, geleitet werden. So kann ein Ring eine Unterbrechung erleiden und dennoch verbunden sein. Ein Nachteil bei Ringen besteht darin, dass die Knoten von Telekommunikationsnetzen kreisförmig verbunden sein müssen. Ohne Einrichtung der Kreiskonfiguration, die ein Ring erforderlich macht, ist diese Art Restauration nicht möglich.
Das letzte Verfahren der Wiederherstellung bzw. Restauration von Netzen, die Maschen-Restauration, beinhaltet das Umleiten von Verkehr über das Netz auf jedem beliebigen möglichen Weg. So nutzt Maschen-Restauration freie Kapazität in dem Netz, um Verkehr über freie oder unzureichend genutzte Verbindung umzuleiten. Maschen-Restauration hat im Allgemeinen die niedrigste Dienstgüte dahingehend, dass sie im Allgemeinen erheblich mehr Zeit erfordert als Pfad-Diversity oder Ring-Restauration, um Verbindung wiederherzustellen. Andererseits hat Maschen-Restauration den Vorteil, dass nicht so viel freie Kapazität erforderlich ist wie bei Pfad-Diversity oder Ring-Restauration. Beim Durchführen von Netzwerk-Restauration unter Verwendung von Maschen-Restauration sind zwei Verfahren möglich. Eines ist als zentralisierte Restauration (centralized restoration) bekannt und das andere ist als verteilte Restauration (distributed restoration) bekannt. Bei zentralisierter Maschen-Restauration steuert ein zentraler Computer den gesamten Prozess und alle dazugehörigen Netzwerkelemente. Alle Netzwerkelemente sind dem zentralen Computer unterstellt und werden von ihm gesteuert. Der zentrale Computer prüft den Status des Netzes, berechnet alternative Pfade und sendet Befehle zu den Netzwerkelementen zur Durchführung von Netzwerk-Restauration. In mancher Hinsicht ist zentralisierte Maschen-Restauration einfacher als verteilte Maschen-Restauration. Bei verteilter Maschen-Restauration gibt es keinen zentralen Computer, der den gesamten Prozess steuert. Statt dessen kommunizieren die Netzwerkelemente, insbesondere die Kreuzverbindungen, die sogenannten Cross-Connects, untereinander und senden Nachrichten hin und her, um den optimalen Restaurationspfad zu bestimmen. Verteilte Maschen-Restauration führt daher parallele Verarbeitung auf einer Stufe durch, bei der ein einzelnes Restaurationsprogramm gleichzeitig auf vielen Computern läuft. So findet, obwohl die mit den Netzwerkelementen verbundenen Computer geografisch verteilt sind, dennoch parallele Verarbeitung statt. Denn es gibt einen Satz von Befehlen, der auf vielen Rechnern läuft, die zusammenarbeiten, um das Netzwerk wiederherzustellen
US-A-5,590,119 offenbart die vorkennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 und bezieht sich auf ein dynamisches Restaurationsteilnetz in einem Telekommunikationsnetz, das eine Vielzahl miteinander verbundenen Knoten umfasst. In jedem Endknoten ist eine Einrichtung vorhanden, die bestätigt, dass der gewählte alternative Pfad unversehrt ist.
WO 96/41 440 A betrifft das Einbetten von Nachrichten in Zusatzbits (siehe Seite 13, Zeile 17).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst daher das Prinzip des Verbindens einer Vielzahl von Knoten, wie beispielsweise Kreuzverbindungen, in einem Kommunikations-Kreisnetz mit Steuerkanälen, die alle Knoten miteinander verbinden, wobei freie Kapazität zwischen einer ausreichenden Anzahl von Knoten vorhanden ist, um wenigstens einen Teil der Umleitung von Verkehr so schnell wie möglich zu bewerkstelligen, wenn eine Unterbrechung in einem Verkehrsabschnitt in dem Netzwerk erfasst wird, um die Geschlossenheit des Kreises innerhalb einer vorgegebenen maximalen Zeit wiederherzustellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein verbessertes Protokoll bzw. einen Algorithmus zum Erfassen, Isolieren und Beheben von Übertragungsausfall zu schaffen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben und Vorteile werden aus der Lektüre der Patentbeschreibung und der beigefügten Ansprüche im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
1 das Prinzip eines vereinfachten Telekommunikations-Restaurationsteilnetzes darstellt, das bestimmte für die vorliegende Erfindung geltende Definitionen schafft;
2 ein Restaurationsteilnetz zur Veranschaulichung von Prinzipien darstellt, die auf die vorliegende Erfindung angewendet werden können;
3 prinzipiell einen Ausfall in einem Restaurationsteilnetz zeigt;
4 zwei Ursprungs-/Ziel-Knotenpaare zeigt, um den Einsatzbereich der vorliegenden Erfindung zu demonstrieren;
5A und 5B die Merkmale loser Synchronisation der vorliegenden Erfindung darstellen;
6 den Fehlermeldungs-Nachrichtenfluss zeigt, der bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann;
7 den Fluss von Keep-Alive-Nachrichten gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 den Fluss von Pfadprüfnachrichten gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 ein Zeitschema zeigt, das auf den Ausfallmeldungs- und Fehlerisolierungsprozess der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann;
10 und 11 den AIS-Signalfluss in dem Restaurationsteilnetz der vorliegenden Erfindung darstellen;
12 vollständiger den Ausfallmeldungs-Nachrichtenfluss in dem Restaurationsteilnetz gemäß der vorliegenden Erfindung beschreibt;
13 den Beginn einer Iteration des Restaurationsprozesses der vorliegenden Erfindung darstellt;
14 ein Zeitablaufdiagramm bereitstellt, das auf die Durchsuchungs-, die Rückführungs-, die Maximalfluss (max flow)- und die Verbindungs-Phase der ersten Iteration des Restaurationsprozesses der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann;
15 ein Zeitablaufdiagramm bereitstellt, das mit der Durchsuchungs-Phase des Prozesses der vorliegenden Erfindung verbunden ist;
16 die mögliche Konfiguration mehrerer Ursprungs-/Ziel-Knotenpaare von einem bestimmten Ursprungsknoten ausgehend darstellt;
17 zwei Schritte der Durchsuchungs-Phase der ersten Iteration des Restaurationsprozesses darstellt;
18 ein Zeitablaufdiagramm bereitstellt, das auf die Rückführungs-Phase des Restaurationsprozesses der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann;
19 Schritte zeigt, die mit der Rückführungs-Phase des vorliegenden Prozesses verbunden sind;
20, 21 und 22 die Verbindungs- bzw. Link-Zuweisung gemäß der Rückführungs-Phase der vorliegenden Erfindung darstellen;
23 eine typische Rückführungs-Nachricht zum Empfang durch den Ursprungs-Knoten eines Restaurationsteilnetzes darstellt;
24 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen der modifizierten Übersicht (map) bereitstellt, das von dem an dem Ursprungs-Knoten empfangenen Rückführungs-Nachrichten hergeleitet wird;
26 den Maximalfluss-Ausgang für die Maximalfluss-Phase der vorliegenden Erfindung zeigt;
27 ein optimales Routing darstellt, das auf den Maximalfluss-Ausgang der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann;
28 ein Zeitablaufdiagramm bereitstellt, das die Abfolge der Verbindungs-Phase für die erste Iteration des Prozesses der vorliegenden Erfindung zeigt;
29 die Verbindungs-Nachrichten zum Bereitstellen der alternativen Leitwege zwischen einem Ursprungs-Knoten und einem Ziel-Knoten eines Restaurationsteilnetzes darstellt;
30 und 31 zeigen, wie die vorliegende Erfindung hybride Restaurationsteilnetze behandelt;
32 und 33 die Durchsuchungs-Phase bzw. Rückführungs-Phase darstellen, die bei hybriden Netzen angewendet werden können.
34 das Zeitdiagramm einschließlich einer zusätzlichen Iteration zur Verarbeitung von hybriden Netzen gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung zeigt;
35 und 36 eine freie Kapazität geringerer Qualität gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung zeigen;
37 den Einsatz eines Flags, das anzeigt "Ich bin Wächter-Knoten (custodial node)" gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
38 bis 42 die eingeschränkte Wiederverwendung der vorliegenden Erfindung beschreiben;
43 die Pfadunterbindung der vorliegenden Erfindung beschreibt; und
44 die Pfadunterbindung der vorliegenden Erfindung weitergehend beschreibt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt einen Abschnitt 10 eines Telekommunikationsnetzes, der Knoten 12 enthält, der beispielsweise mit Knoten 14 und Knoten 16 kommunizieren kann. Verbindung zwischen Knoten 12 und 14 kann über eine Gruppe von Verbindungen bzw. Links, wie beispielsweise Links 18 bis 26, sowie beispielsweise Links 28 bis 30 zwischen Knoten 12 und Knoten 16 hergestellt werden. Knoten 14 und Knoten 16 können miteinander auch beispielsweise über die Links 32 bis 36 kommunizieren, die insgesamt als Abschnitt 38 betrachtet werden können.
Die folgende Beschreibung verwendet bestimmte Termini zur Beschreibung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Der Terminus 1633SX ist ein Cross-Connect-Switch und wird hier als ein "Knoten" bezeichnet. Zwischen dem Knoten befinden sich Links, bei denen es sich um DS-3 und STS-1 handeln kann, wobei diese im Wesentlichen DS-3 gleichen, dies jedoch einem anderen Standard entspricht. Ein Link könnte ein STS-3-Link sein, wobei es sich dabei um drei multiplexierte STS-1 handelt, die zusammen ein einzelnes Signal bilden. Ein Link kann auch ein STS-12-Link sein, wobei es sich dabei um zwölf multiplexierte STS-1-links handelt, oder eine Verbindung könnte ein STS-12C-Link sein, bei dem es sich um zwölf STS-12 handelt, die miteinander gekoppelt sind, um einen großen Kanal zu bilden. Jedoch ist eigentlich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ein Link eine Kapazitätseinheit. So ist für die Zwecke der folgenden Beschreibung ein Link eine Kapazitätseinheit, die einen Knoten mit einem anderen verbindet. Ein Abschnitt ist als alle Links zwischen zwei benachbarten Knoten zu verstehen. Aneinander grenzende Knoten bzw. benachbarte Knoten sind durch ein Bündel verbunden, das selbst aus einer Vielzahl von Links besteht.
Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung können Links als arbeitend, frei, ausgefallen oder wiederhergestellt klassifiziert werden. Ein arbeitender Link ist ein Link, der aktuell Verkehr transportiert. Freie Links sind funktionstüchtige Links, die aktuell nicht genutzt werden. Ein freier Link kann verwendet werden, wenn das Netzwerk den Link nutzen will. Ein ausgefallener Link ist ein Link, der gearbeitet hat, jedoch ausgefallen ist. Ein wiederhergestellter Link ist ein Link, der wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird, wiederhergestellt worden ist.
2 zeigt das prinzipielle Beispiel eines Restaurationsteilnetzes 40, das Ursprungs-Knoten 42 enthalten kann, der über Tandem-Knoten 44 und 46 mit Ziel-Knoten 48 verbunden ist. In Restaurationsteilnetz 40 enthält ein Pfad, wie beispielsweise die Pfade 50, 52, 54 und 56, beispielsweise Verbindungen zu Knoten 42 bis 48 sowie Links zwischen diesen Knoten. Wie Restaurationsteilnetz 40 darstellt, tritt jeder dieser Pfade von außerhalb des Restaurationsteilnetzes 40 an Ursprungs-Knoten 42 in Restaurationsteilnetz 40 ein.
Bei der vorliegenden Ausführung enthält jeder der Knoten 42 bis 48 eine dazugehörige Knoten-Kennung. Ursprungs-Knoten 42 besitzt einen niedrigeren Knoten-Kennungswert, während Ziel-Knoten 48 einen höheren Knoten-Kennungswert besitzt. Bei dem Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung vergleichen die Knoten Knoten-Identifizierungsnummern.
Die vorliegende Erfindung schafft das Restaurationsteilnetz 40, das Teil eines gesamten Telekommunikationsnetzes 10 sein kann. Innerhalb von Restaurationsteilnetz 40 können zahlreiche Pfade 50 vorhanden sein. Ein Pfad 50 enthält eine Anzahl von Links 18, die miteinander verschlungen sind und über die Knoten 44 in Querverbindung stehen. Der Pfad 50 beginnt nicht innerhalb von Restaurationsteilnetz 40, sondern kann auf dem Grundstück eines Kunden oder an anderer Stelle beginnen. Ein Pfad 50 kann auch außerhalb eines bestimmten Kommunikationsnetzwerkes 10 beginnen. Der Punkt, an dem der Pfad 50 in das Restaurationsteilnetz 40 eintritt, ist jedoch der Ursprungs-Knoten 42. Der Punkt an Ursprungs-Knoten 42, an dem Pfad 50 in das Restaurationsteilnetz 40 eintritt, ist ein Zugangs-/Ausgangs-Port 58.
In einem Restaurationsteilnetz kann der Ausfall zwischen zwei Tandem-Knoten auftreten. Die zwei Tandem-Knoten an jeder Seite des Ausfalls werden als "Wächter"-Knoten bezeichnet. Wenn ein einzelner Ausfall in dem Netzwerk auftritt, können zwei Wächter-Knoten vorhanden sein. In dem Netzwerk können daher viele Ursprungs-/Ziel-Knoten vorhanden sein. Es gibt zwei Ursprungs-Knoten und zwei Ziel-Knoten. Ein Ursprungs-Knoten kann zusammen mit einem dazugehörigen Ziel-Knoten als ein Ursprungs-/Ziel-Paar betrachtet werden. Ein Fehler kann viele Ursprungs-/Ziel-Paare erzeugen.
3 stellt das Prinzip von Wächter-Knoten dar, das bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann. Wie unter erneuter Bezugnahme auf das Restaurationsteilnetz 40 zu sehen ist, sind die Wächter-Knoten 62 und 64 die Tandem-Knoten, die an jeder Seite eines ausgefallenen Abschnitts 66 angeordnet sind.
Die Wächter-Knoten 62 und 64 haben den ausgefallenen Link eingebunden und übertragen diesen Ausfall, wie dies weiter unten beschrieben wird.
4 stellt den Aspekt der vorliegenden Erfindung dar, demzufolge mehr als ein Ursprungs-Ziel-Knoten-Paar bei Ausfall eines Abschnitts zu berücksichtigen ist. Restaurationsteilnetz 40 kann, wie unter Bezugnahme auf 4 zu sehen ist, beispielsweise Ursprungs-Knoten 42 enthalten, der über Wächter-Knoten 62 und 64 mit Ziel-Knoten 48 verbunden ist. In ein und demselben Restaurationsteilnetz kann mehr als ein Ursprungs-Knoten, wie beispielsweise Ursprungs-Knoten 72, vorhanden sein. Ursprungs-Knoten 72 kann auch über Wächter-Knoten 62 und Wächter-Knoten 64 mit Ziel-Knoten 74 verbunden sein. Wie in 3 zeigt 4 Ausfall 66, der Wächter-Knoten 62 und 64 erzeugt.
Die vorliegende Erfindung gilt für jedes Ursprungs-/Ziel-Paar in einem bestimmten Restaurationsteilnetz. Die folgende Erläuterung beschreibt jedoch die Funktion der vorliegenden Erfindung für ein Ursprungs-/Ziel-Paar. Verständnis dahingehend, wie die vorliegende Erfindung mit einem einzelnen Ursprungs-/Ziel-Paar arbeitet, verdeutlicht, wie der Algorithmus erweitert werden kann, wenn gleichzeitig mehrere Ursprungs-/Ziel-Paare vorhanden sind. Ein wichtiger Aspekt für die vorliegende Erfindung ist jedoch, dass eine einzelne Unterbrechung zahlreiche Ursprungs-/Ziel-Paare erzeugen kann.
5A und 5B veranschaulichen das Prinzip loser Synchronisation der vorliegenden Erfindung. "Lose Synchronisation" ermöglicht Ausführung des vorliegenden Verfahrens und des Systems so, als ob alle Schritte entsprechend einem zentralisierten Takt synchronisiert werden. Bekannte Restaurations-Algorithmen sind Konkurrenzbedingungen bzw. so genannten Race Conditions während der Restauration ausgesetzt, die Funktion des Restaurationsprozesses unvorhersagbar machen. Die Restaurations-Konfiguration, die aufgrund von Race Conditions in einem bestimmten Netzwerk entsteht, hängt davon ab, welche Nachrichten zuerst eintreffen. Die vorliegende Erfindung hebt so genannte Race Conditions auf und gewährleistet ein zuverlässiges Ergebnis für jeden gegebenen Ausfall. Dies ermöglicht es, vorherzusagen, wie das restaurierte Netz konfiguriert sein wird, wodurch der Restaurationsprozess erheblich vereinfacht wird.
Restaurationsteilnetz 40 enthält, wie unter Bezugnahme auf 5A zu sehen ist, Ursprungs-Knoten 42, der mit Tandem-Knoten 44 und 46 verbunden ist. Daten können von Ursprungs-Knoten 42 beispielsweise auf Datenpfad 76 zu Tandem-Knoten 46 fließen. Ursprungs-Knoten 42 kann über Pfad 78 mit Tandem-Knoten 44 verbunden sein. Pfad 80 kann jedoch Ursprungs-Knoten 42 direkt mit Ziel-Knoten 48 verbinden. Pfad 82 verbindet Tandem-Knoten 44 und Tandem-Knoten 46. Des Weiteren verbindet Pfad 84 Tandem-Knoten 46 und Ziel-Knoten 48. Daten können, wie 5A darstellt, auf Pfad 76 von Ursprungs-Knoten 42 zu Tandem-Knoten 46 und von Ziel-Knoten 48 zu Ursprungs-Knoten 42 fließen. Des Weiteren können Daten zwischen Tandem-Knoten 44 und Tandem-Knoten 46 übertragen werden. Ziel-Knoten 48 kann Daten unter Verwendung von Pfad 84 auf Datenpfad 80 zu Ursprungs-Knoten 42 sowie zu Tandem-Knoten 46 leiten.
Diese Datenflüsse finden alle in einem einzelnen Schritt statt. Am Ende eines Schritts sendet jeder der Knoten in Restaurationsteilnetz 40 eine Nachricht des Inhalts "Schritt abgeschlossen" zu seinem benachbarten Knoten. Als Fortsetzung des Beispiels in 5A sind in 5B zahlreiche Nachrichten des Inhalts "Schritt abgeschlossen" vorhanden, die in Restaurationsteilnetz 40 auftreten. Das heißt, es kommt zum Austausch von Nachrichten des Inhalts "Schritt abgeschlossen" zwischen Ursprungs-Knoten 42 und Tandem-Knoten 44 auf Datenpfad 78, zwischen Ursprungs-Knoten 42 und Tandem-Knoten 46 auf Datenpfad 76 und zwischen Ursprungs-Knoten 42 und Ziel-Knoten 48 auf Datenpfad 80. Des Weiteren tauscht Tandem-Knoten 46 Nachrichten des Inhalts "Schritt abgeschlossen" mit Tandem-Knoten 44 auf Datenpfad 82 aus, und das Gleiche geschieht zwischen Tandem-Knoten 46 und Ziel-Knoten 48 auf Datenpfad 84.
In der folgenden Erläuterung ist der Terminus "Hop-Count" Teil der Nachricht, die von einem Knoten zu seinem Nachbarn gelangt. Jedes Mal, wenn eine Nachricht von einem Knoten zu seinem Nachbarn fließt, tritt ein "Hop" auf. Daher bestimmt der Hop-Count, wie viele Hops die Nachricht innerhalb des Restaurationsteilnetzes ausgeführt hat.
Der Restaurations-Algorithmus der vorliegenden Erfindung kann in Schritte unterteilt werden. Lose Synchronisation gewährleistet, dass in jedem Schritt ein Knoten die Nachricht verarbeitet, die er von seinem Nachbarn in diesem Schritt empfängt. Lose Synchronisation bewirkt auch, dass der Knoten eine Nachricht des Inhalts "Schritt abgeschlossen" zu jedem Nachbarn sendet. Wenn ein Knoten in einem bestimmten Schritt keine Aufgabe zu erfüllen hat, sendet er lediglich eine Nachricht des Inhalts "Schritt abgeschlossen". Wenn ein Knoten eine Nachricht des Inhalts "Schritt abgeschlossen" von allen seinen Nachbarn empfängt, rückt er einen Schritt-Zähler weiter, der mit dem Knoten verbunden ist, und geht zum nächsten Schritt über.
Wenn ein Knoten Nachrichten des Inhalts "Schritt abgeschlossen" von jedem Nachbarn enthält, geht er zum nächsten Schritt in den Restaurationsprozess über. Beim Betrachten der Nachrichten, die über einen Link gehen können, ist es möglich, eine Anzahl von Nachrichten zu erfassen, die über den Link gehen. Die letzte Nachricht ist jedoch eine Nachricht des Inhalts "Schritt abgeschlossen". So werden während des Schritts zahlreiche Daten-Nachrichten zwischen Knoten ausgetauscht. Am Ende des Schrittes senden alle Knoten Nachrichten des Inhalts "Schritt abgeschlossen" zu ihren Nachbarn, um anzuzeigen, dass alle geeigneten Daten-Nachrichten gesendet worden sind und es angezeigt ist, zum nächsten Schritt überzugehen. Aufgrund des kontinuierlichen Verkehrs von Datennachrichten, Nachrichten des Inhalts "Schritt abgeschlossen", Datennachrichten, Nachrichten des Inhalts "Schritt abgeschlossen" kommt es zu einer Grundsynchronisation.
In der Praxis kommt es, obwohl der Betrieb nicht so synchronisiert ist, wie es möglicherweise in den zugehörigen Figuren erscheint, zur Synchronisation. Während der Funktion der vorliegenden Erfindung laufen Nachrichten zu unterschiedlichen Zeiten durch das Restaurationsteilnetz. Lose Synchronisation verhindert jedoch, dass Daten-Nachrichten durch das Restaurationsteilnetz fließen, bis alle Nachrichten des Inhalts "Schritt abgeschlossen" an den Knoten empfangen worden sind. Es ist möglich, dass sich ein Knoten an Schritt 3 befindet, während sich ein anderer Knoten an Schritt 4 befindet. An einigen Stellen innerhalb des Restaurationsteilnetzes kann es sogar noch weitergehende Schrittunterschiede zwischen Knoten geben. Das trägt dazu bei, die Auswirkungen langsamer Knoten auf die Schritte zu minimieren, die in dem Restaurationsteilnetz auftreten.
Die Schritte beim Prozess der vorliegenden Erfindung kann man sich am einfachsten vorstellen, wenn sie als nummeriert betrachtet werden. Der Prozess beginnt daher mit Schritt 1 und geht zu Schritt 2 über. Es gibt vorgegebene Aktivitäten, die bei jedem Schritt auftreten, und jeder Knoten besitzt seinen eigenen Schrittzähler. Es gibt jedoch keinen Haupttakt, der das gesamte Restaurationsteilnetz steuert. Das heißt, der Netzwerk-Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung kann als verteilter Restaurationsprozess betrachtet werden. Bei dieser Konfiguration unterscheidet sich kein Knoten von einem beliebigen anderen Knoten. Sie führen alle unabhängig voneinander, jedoch in loser Synchronisation, den gleichen Prozess durch. 6 zeigt die typische Form einer Ausfallmitteilungs-Nachricht über das Restaurationsteilnetz 40. Wenn beispielsweise Ursprungs-Knoten 42 ein Restaurationsereignis in Gang setzen möchte, sendet er zunächst Ausfallmitteilungs-Nachrichten an Tandem-Knoten 44 über Daten-Pfad 78 zu Tandem-Knoten 46 über Daten-Pfad 76 und Ziel-Knoten 48 über Daten-Pfad 80. Wie 6 weiter zeigt, sendet Tandem-Knoten 44 Ausfallmitteilungs-Nachricht zu Tandem-Knoten 46 auf Pfad 82 so wie Ziel-Knoten 48 zu Tandem-Knoten 46 auf Pfad 84.
Der Prozess der vorliegenden Erfindung beginnt daher mit einer Ausfallmitteilungs-Nachricht. Die Ausfallmitteilungs-Nachricht wird durch das gesamte Restaurationsteilnetz rundgesendet, um den Restaurationsprozess von einem Knoten zu allen anderen Knoten zu beginnen. Wenn ein Knoten eine Ausfallsnachricht empfängt, sendet er die Ausfallmitteilungs-Nachricht zu seinem benachbarten Knoten, der die Nachricht weiter zu seinen benachbarten Knoten sendet. Schließlich erreicht die Ausfallmitteilungs-Nachricht jeden Knoten in dem Restaurationsteilnetz. Es ist zu bemerken, dass, wenn mehrere Ausfälle in einem Netz auftreten, es möglich ist, dass mehrere Ausfallmitteilungs-Nachrichten gleichzeitig durch das Restaurationsteilnetz fließen.
Die erste Ausfallmitteilungs-Nachricht löst den Restaurations-Algorithmus der vorliegenden Erfindung aus. Des Weiteren ist das Rundsenden der Ausfallmitteilungs-Nachricht in dem Sinne asynchron, dass, sobald der Knoten die Ausfallmitteilungs-Nachricht empfängt, er die Nachricht ohne Berücksichtigung von Zeitsteuersignalen zu seinen Nachbarn rundsendet. Es ist die Ausfallmitteilungs-Nachricht, die den Prozess loser Synchronisation in Gang setzt, um den Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung an jedem Knoten in dem Restaurationsteilnetz zu beginnen. Wenn ein Knoten den Restaurationsprozess in Gang setzt, kommt es zu einer Reihe von Ereignissen.
Es ist jedoch zu bemerken, dass, bevor der Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung stattfindet, bereits zahlreiche Ereignisse in dem Restaurationsteilnetz auftreten.
Ein derartiges Ereignis ist das Senden und Empfangen von Keep-Alive-Nachrichten, die benachbarte Knoten untereinander austauschen.
7 stellt die Übertragung von Keep-Alive-Nachrichten dar, die der Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung über freie Links überträgt, um benachbarte Knoten zu identifizieren. Konfiguration 90 zeigt, wie unter Bezugnahme auf 7 zu sehen ist, die Verbindung über den freien Link 92 zwischen Knoten 94 und Knoten 96. Es wird beispielsweise davon ausgegangen, dass Knoten 94 die numerische Bezeichnung "11" und die Portbezeichnung "103" hat. Es wird weiter davon ausgegangen, dass Knoten 96 die numerische Bezeichnung 3 und die Port-Bezeichnung 5 hat. Auf dem freien Link 92 sendet Knoten 94 Keep-Alive-Nachricht 98 zu Knoten 96, die seine Knoten-Nummer "11" und seine Port-Nummer "103" angibt. Des Weiteren fließt von Knoten 96 Keep-Alive-Nachricht 100 zu Knoten 94 und identifiziert die Keep-Alive-Nachricht als von dem Knoten mit dem numerischen Wert " 3" kommend, dessen Port den numerischen Wert "5" hat.
Die vorliegende Erfindung verwendet Keep-Alive-Signalisierung unter Verwendung des C-Bits der nach DS-3 formatierten Nachrichten in Restaurationsteilnetz 40, und die verfügbaren freien Links transportieren DS-3-Signale, wobei die C-Bits spezielle Keep-Alive-Nachrichten transportieren. Das heißt, jede Keep-Alive-Nachricht enthält die Knoten-Kennung und die Port-Nummer, die die Nachricht sendet, die WAN-Adresse des Knotens und eine Anzeige des Inhalts "Ich bin Wächter-Knoten", die verwendet wird, um die Qualität freier Kapazität zu bewerten.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft Signalisierungskanäle, die auftreten, wenn Cross-Connect-Knoten miteinander kommunizieren. Es gibt zwei Arten von Übertragungen bzw. Kommunikationsvorgänge, die die Cross-Connects durchführen kann. Eine wird als Innenband bezeichnet und die andere als Außenband. Bei Innenband-Kommunikation bewegt sich ein Signal über den gleichen physikalischen Teil des Mediums wie der Arbeitsverkehr. Die Übertragung verläuft über das gleiche physikalische Medium wie der Pfad oder das gleiche physikalische Medium wie der Link. Bei Außenband-Signalen besteht Spielraum, die Signale zwischen Cross-Connects auf jeden beliebigen möglichen Weg zuzuführen. Außenband-Signale erfordern im Allgemeinen eine weitaus höhere Datenrate.
In 7 werden beispielsweise Innenband-Nachrichten im Huckepack-Verfahren auf Links transportiert. Außenband-Nachrichtenverkehr kann auf jedem beliebigen anderen Pfad zwischen zwei Knoten fließen. Bei der vorliegenden Erfindung müssen bestimmte Nachrichten im Innenband fließen. Dazu gehören Keep-Alive-Nachrichten, die Pfadüberprüfungs-Nachricht und die Signalausfall-Nachricht. In Abhängigkeit von dem Typ des betreffenden Links sind für den Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung einige Signalisierungskanäle verfügbar. Dazu gehören SONET-Links und Asynchron-Links, wie beispielsweise DS-3-Links.
Ein unterscheidendes Merkmal zwischen SONET-Links und DS-3-Links besteht darin, dass sie jeweils einen anderen Rahmenbildungsstandard verwenden, dem speziell einsetzbare Einrichtungen entsprechen müssen. Es ist physisch nicht möglich, dass ein und derselbe Port gleichzeitig als ein SONET-Port und als ein DS-3-Port dient. Bei SONET-Signalkanalisierung gibt es ein Merkmal, das als Tandem-Path-Overhead bezeichnet wird und bei dem es sich um einen Signalisierungskanal handelt, der Teil des zusammen multiplexierten Signals ist. Es ist möglich, diesen Signalabschnitt von dem SONET-Signalisierungskanal zu trennen. Aufgrund des sogenannten Tandem-Path-Overhead, der mitunter als das Z5-Byte bezeichnet wird, steht der SONET-Kanal zum Senden von – Nachrichten zur Verfügung.
Bei DS-3-Links gibt es zwei mögliche Signalisierungskanäle. Es gibt das C-Bit und das X-Bit. Der C-Bit-Kanal kann nicht auf Arbeits-Pfaden eingesetzt werden, sondern kann nur auf freien oder wiederhergestellten Links eingesetzt werden. Dies liegt daran, das der DS-3-Standard die Option bietet, das C-Bit zu verwenden oder das C-Bit nicht zu verwenden. Wenn das C-Bit-Format-Signal verwendet wird, ist es möglich, das C-Bit zum Signalisieren zu verwenden. In diesem Fall jedoch verwendet Arbeitsverkehr dieses Format nicht. Dementsprechend steht das C-Bit nicht zum Signalisieren auf den Arbeitskanälen zur Verfügung. Es kann nur auf freien Links und auf wiederhergestellten Links verwendet werden.
8 stellt in Restaurationsteilnetz 40 den Fluss von Pfadüberprüfungsnachrichten von Ursprungs-Knoten 42 über Tandem-Knoten 44 und 46 zu Ziel-Knoten 48 dar. Pfadüberprüfungs-Nachricht 102 fließt von Ursprungs-Knoten 42 über Tandem-Knoten 44 und 46 zu Ziel-Knoten 48. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass Ursprungs-Knoten 42 das so genannte Label 18 aufweist, und dass Arbeits-Pfad 52 in Port 58 eintritt. Die Pfadüberprüfungsnachricht 102 enthält daher die Label 18 und 53 und befördert diese Informationen über Tandem-Knoten 44 und 46 zu Ziel-Knoten 48. Ziel-Knoten 48 enthält das Label 15 und Ausgangssport 106, der das Label 29 hat. Pfadüberprüfungsnachricht 104 fließt über Tandem-Knoten 46 und 44 zu Ursprungs-Knoten 42, um Ziel-Knoten 48 als den Ziel-Knoten für Arbeits-Pfad 52 zu identifizieren.
Eine Pfadüberprüfungsnachricht wird unter Verwendung der X-Bits in ein DS-3-Signal eingebettet, die normalerweise für sehr langsame Einzelbit-Alarmsignalisierung verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung wird der X-Bit-Zustand mit kurzen Daten-Bursts übersteuert, um Signalidentität zu nachgelagerten Empfangseinrichtungen zu übertragen. Die Bursts sind von so kurzer Dauer, dass andere Einrichtungen, die von der traditionellen Verwendung des X-Bits für Alarmsignalisierung abhängen, nicht gestört werden.
Die vorliegende Erfindung sieht auch die Einschränkung von Pfadprüfsignalen innerhalb eines Netzes vor. In einem DRA-gesteuerten Netz werden Pfadüberprüfungsnachrichten in Verkehrsträgersignale eingebettet, die in das Netz gelangen, und aus Signalen entfernt, die das Netz verlassen. Innerhalb des Netzes wird die Ausbreitung dieser Signale auf Basis des DRA-Freigabestatus jedes Ports begrenzt. Die Pfadüberprüfungsnachrichten identifizieren den Ursprungs-Knoten und den Ziel-Knoten. Die Pfadüberprüfungsnachrichten treten auf arbeitenden Links auf, die realen Verkehr transportieren. Die Pfadüberprüfungsnachricht geht von Ursprungs-Knoten 42 und dem Restaurationsteilnetz aus und durchläuft Tandem-Knoten, bis der Verkehr Ziel-Knoten 48 erreicht. Tandem-Knoten 44 und 46 zwischen dem Ursprungs-Knoten 42 und Ziel-Knoten 48 können beispielsweise die Pfadüberprüfungsnachricht lesen, sie jedoch nicht modifizieren. An Ziel-Knoten 48 wird die Pfadüberprüfungsnachricht von dem Arbeitsverkehr getrennt, um zu verhindern, dass sie von dem Restaurationsteilnetz gesendet wird.
Die vorliegende Erfindung verwendet das X-Bit, um Pfadüberprüfungsnachricht 104 zu transportieren. Ein Signalformat, das die vorliegende Erfindung verwenden kann, ist das DS-3-Signalformat. Obwohl es leicht möglich, ist eine Pfadüberprüfungsnachricht auf SONET-Verkehr bereitzustellen, ermöglicht der DS-3-Verkehrsstandard nicht ohne Weiteres, Pfadüberprüfungsnachricht 104 zu verwenden. Die vorliegende Erfindung überwindet diese Beschränkung, indem sie zu dem DS-3-Signal Pfadüberprüfungsnachricht 104 auf dem X-Bit des DS-3-Rahmens hinzufügt, ohne den Verkehr auf diesem Signal zu unterbrechen und ohne Alarmmeldungen im gesamten Netzwerk zu verursachen.
Der DS-3-Standard sieht vor, dass das Signal in Rahmen erzeugt wird. Jeder Rahmen weist ein spezielles Bit darin auf, das als das X-Bit bezeichnet wird. Eigentlich gibt es zwei X-Bits, d. h. X-1 und X-2. Der ursprüngliche Zweck des X-Bits bestand jedoch nicht darin, Pfadüberprüfungsnachricht 104 zu transportieren. Die vorliegende Erfindung sieht in dem X-Bit die Pfadüberprüfungsnachricht vor. Damit werden Probleme mit Alarmmeldungen und Einrichtungen vermieden, die auftreten würden, wenn die Pfadüberprüfungsnachricht 104 anderweitig platziert würde. Ein wichtiger Aspekt der Nutzung des X-Bits für die Pfadüberprüfungsnachricht 104 mit der vorliegenden Erfindung betrifft das Format des Signals. Die vorliegende Ausführung sendet Pfadüberprüfungsnachricht 104 bei einer sehr niedrigen Datenrate, so beispielsweise in der Größenordnung von 5 Bits pro Sekunde. Da Pfadüberprüfungsnachricht 104 auf dem X-Bit sehr langsam gesendet wird, wird die Möglichkeit der Verursachung einer Warnung bzw. eines Alarms in dem Netz erheblich reduziert. Pfadüberprüfungsnachricht 104 wird als ein kurzer Burst gesendet, auf die eine lange Warteperiode folgt, auf die ein kurzer Burst folgt, auf die eine lange Warteperiode folgt, usw. Dieses Verfahren, die Pfadüberprüfungsnachricht 104 an den Warneinrichtungen vorbei zu "schmuggeln", ermöglicht die Verwendung von Pfadüberprüfungsnachricht 104 in den Systemen mit der DS-3-Architektur.
9 zeigt einen prinzipiellen Zeitablauf für den Restaurationsprozess, den die vorliegende Erfindung durchführt. Bei sich abwärts bewegender Zeit stellt Zeitbereich 108 den Status des Netzes dar, bevor ein Fehler an Punkt 110 eintritt. An dem Punkt, an dem ein Fehler eintritt, finden die Ausfallmitteilungs- und Fehlerisolier-Ereignisse in Zeitspanne 112 statt. Nach Abschluss dieses Schritts findet der erste Erzeugungsvorgang des vorliegenden Prozesses statt, wie dies mit Zwischenraum 114 dargestellt ist. Dies schließt die Such-Phase 116 ein, die beispielsweise drei Schritte 118, 120 und 122 aufweist. Rückführungs-Phase 124 tritt als nächstes auf und kann wenigstens zwei Schritte 126 und 128 enthalten. Diese Schritte werden weiter unten vollständiger erläutert.
Wenn ein Ausfall auftritt, schließt der Prozess der vorliegenden Erfindung Ausfallmitteilungs- und Fehlerisolierungs-Phase 112 ein. Die Ausfallmitteilung beginnt den Vorgang, indem sie Ausfallmitteilungs-Nachrichten durch das gesamte Restaurationsteilnetz sendet. Fehlerisolierung schließt ein, dass festgestellt wird, welche Knoten die Wächter-Knoten sind. Ein Grund dafür, dass es wichtig ist, die Wächter-Knoten zu kennen, besteht darin, dass freie Kapazitäten auf dem gleichen Abschnitt wie dem ausgefallenen Abschnitt vorhanden sind. Die vorliegende Erfindung vermeidet es, diese freien Kapazitäten zu nutzen, da es sehr wahrscheinlich ist, dass auch sie ausfallen. Fehlerisolierung bietet daher einen Weg, die Knoten zu identifizieren, die die Wächter-Knoten sind, und identifiziert die Position des Fehlers auf dem Pfad.
10 stellt den Fluss von AIS-Signalen 130 durch Restaurationsteilnetz 40 dar. Bei einem Ausfall 66 zwischen Wächter-Knoten 62 und 64 durchläuft die AIS-Nachricht 130 Wächter-Knoten 260 zu Ursprungs-Knoten 42 und verlässt Restaurationsteilnetz 40. Des Weiteren durchläuft die AIS-Nachricht 130 Wächter-Knoten 64 und Tandem-Knoten 46 zu Ziel-Knoten 48, bevor sie Restaurationsteilnetz 40 verlässt. Dies ist der normale Weg der Übertragung von AIS-Nachrichten 130. So erhält normalerweise jeder Link auf einem ausgefallenen Pfad das gleiche AIS-Signal.
11 hingegen stellt die Umwandlung von AIS-Signal 130 in "Signalausfall"-Signale 132 und 134 dar. SF-Nachricht 132 gelangt zu Ursprungs-Knoten 42, wobei sie an diesem Punkt in AIS-Nachricht 132 zurückverwandelt wird. Dann gelangt Signal 134 durch Tandem-Knoten 46 auf dem Weg zu Ziel-Knoten 48, der SF-Nachricht 134 in AIS-Nachricht 130 umwandelt.
10 und 11 stellen daher dar, wie der DS-3-Standard Vorgänge innerhalb des Restaurationsteilnetzes spezifiziert. Für einen DS-3-Pfad, der Ursprungs-Knoten 42 und Ziel-Knoten 48 mit einem oder mehreren Tandem-Knoten 44, 46 enthält, befinden sich Wächter-Knoten 62 und 64 an jeder Seite des Link-Ausfalls 66. AIS-Signal 130 ist ein DS-3-Standard-Signal, das anzeigt, dass ein Alarm in einem vorgelagerten Bereich vorliegt. Des Weiteren könnte AIS-Signal 130 aus mehreren verschiedenen Signalen bestehen. AIS-Signal 130 breitet sich stromab so aus, dass exakt das gleiche Signal zu jedem Knoten gelangt.
Mit AIS-Signal 130 gibt es keine Möglichkeit festzustellen, welches ein Wächter-Knoten 62, 64 ist und welches der Tandem-Knoten 44, 46 ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich das eingehende Signal für jeden empfangenden Knoten gleich darstellt. Die vorliegende Erfindung berücksichtigt dies, indem sie AIS-Signal 130 in ein Signalausfall- bzw. SF-Signal 132 umwandelt. Wenn SF-Signal 134 zu Tandem-Knoten 46 gelangt, breitet es sich darin aus, bis es Ziel-Knoten 48 erreicht, der SF-Signal 134 wieder in AIS-Signal 130 umwandelt.
Ein weiteres Signal, das sich durch das Restaurationsteilnetz 40 ausbreiten kann, ist das ISF-Signal. Das ISF-Signal steht für ein Signal, das in das Restaurationsteilnetz gelangt und steht für einen Fehler eines eingehenden Signals. Ein ISF-Signal tritt auf, wenn ein fehlerhaftes Signal in das Netzwerk gelangt. Wenn es als ein AIS-Signal ankommt, muss auch dies erkannt werden. Im SONET-Standard gibt es bereits ein ISF-Signal. Die vorliegende Erfindung fügt, wie bereits erwähnt, das SF-Signal hinzu. In dem DS-3-Stan dard ist das FS-Signal vorhanden. Die vorliegende Erfindung fügt das ISF-Signal zu dem DS-3-Standard hinzu. Daher wird für den Betrieb der vorliegenden Erfindung in der DS-3-Standard-Umgebung das ISF-Signal hinzugefügt. Für den Betrieb in der SONET-Standard-Umgebung fügt die vorliegende Erfindung das SF-Signal hinzu. Daher fügt die vorliegende Erfindung für jeden der Standards ein neues Signal hinzu.
Um zu unterscheiden, ob ein eingehendes Nicht-Verkehrssignal, das von einem Knoten empfangen wird, aufgrund eines Plans innerhalb eines DRA-gesteuerten Netzes aktiviert worden ist, wird ein modifiziertes DS-3-Leersignal anstelle des üblichen Alarm-Indication-Signals (AIS) stromab geleitet. Dieses durch Alarm erzeugte Leersignal unterscheidet sich von einem normalen Leersignal durch eine eingebettete Nachricht in dem C-Bit-Wartungskanal, das das Vorhandensein eines Fehlers in dem Bereich eines bestimmten Netzes transportiert. Der Austausch des AIS-Signals gegen ein Leersignal dient dazu, die Fehlerisolierung zu unterstützen, indem Alarmmeldungen in Stromabrichtung unterdrückt werden. Beim Verlassen des Netzes können derartige Signale wieder in AIS-Signale umgewandelt werden, um die funktionelle Kompatibilität mit Einrichtungen außerhalb des Netzes aufrechtzuerhalten. Ein ähnliches Verfahren wird in einem SONET-Netz durchgeführt, bei dem STS-N-AIS-Signale durch ein ISF-Signal ersetzt werden und das ZS-Byte die Alarminformationen transportiert.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Fähigkeit, bidirektionale Fehler zu handhaben. In einer verteilten Restaurationsumgebung werden Fehler, die in einer Richtung eines bidirektionalen Links auftreten, bearbeitet, indem zunächst geprüft wird, ob das Alarmsignal über einen Zeitraum bestehen bleibt, und das Leersignal dann in der verbleibenden Arbeitsrichtung zurückgeleitet wird. Dieses durch Alarm erzeugte Leersignal unterscheidet sich von einem normalen Leersignal durch eine eingebettete -Nachricht in dem C-Bit-Wartungskanal, die das Vorhandensein eines Fernend-Empfangsausfalls transportiert. Auf diese Weise werden Wächter-Knoten prompt identifiziert und restauratives Schalten (switching) wird vereinfacht, indem undirektionale Ausfälle so behandelt werden, als ob sie bidirektionale Ausfälle wären.
12 stellt das Rundsenden von Ausfallmitteilungs-Nachrichten von Wächter-Knoten 62 und 64 dar. Wächter-Knoten 62 sendet, wie 12 darstellt, eine Ausfallmitteilung zu Ursprungs-Knoten 42 sowie zu Tandem-Knoten 136. Tandem-Knoten 136 sendet die Ausfallmitteilungs-Nachricht weiter zu Tandem-Knoten 138 und 140. Des Weiteren sendet Wächter-Knoten 64 eine Ausfallmitteilungs-Nachricht zu Tandem-Knoten 46, der die Ausfallmitteilungs-Nachricht weiter zu Ziel-Knoten 48 sendet. Auch Wächter-Knoten 64 sendet die Ausfallmitteilungs-Nachricht zu Tandem-Knoten 140.
13 zeigt das Zeitdiagramm für die erste Iteration, die auf Fehlerisolierung folgt. Das heißt, 13 zeigt das Zeitdiagramm für Erkundungs-Phase 116 und Rückführungs-Phase 124 von Iteration 1. 14 stellt des Weiteren das Zeitdiagramm für den Abschluss von Iteration 1 und einen Teil von Iteration 2 dar. Iteration 1 schließt, wie 14 zeigt, Erkundungs-Phase 116, Rückführungs-Phase 124, Maximalfluss-Phase 142 und Verbindungs-Phase 144 ein. Maximalfluss-Phase 142 enthält einen einzelnen Schritt 146. Zu bemerken ist, dass Verbindungs-Phase 144 von Iteration 2, die mit Bereich 148 dargestellt ist, sechs Schritte 150 bis 160 einschließt und gleichzeitig mit Erkundungs-Phase 162 von Iteration 2 stattfindet. Zu bemerken ist des Weiteren, dass Rückführungs-Phase 164 von Iteration 2 ebenfalls sechs Schritte 166 bis 176 einschließt.
Jede Iteration schließt Erkundungs-, Rückführungs-, Maximalfluss- und Verbindungs-Phasen ein. Der wiederhergestellte Verkehr, der durch eine Verbindungs-Nachricht adressiert wird, und der verbleibende nicht wiederhergestellte Verkehr, der durch die Erkundungs-Nachricht transportiert wird, sind voneinander getrennte Sätze. Daher gibt es keinen Konflikt bei der gleichzeitigen Ausbreitung oder Kombinierung dieser Nachrichtenschritte in einem synchronen DRA-Prozess. In Verbindung mit Ausfall-Warteschlangenbildung führt diese Technik zu einem Restaurationsprozess, der sowohl zuverlässig koordiniert als auch zügig ist.
Die Iterationen werden länger und enthalten in folgenden Iterationen mehr Schritte. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei folgenden Iterationen alternative Pfade gesucht werden. Ein Pfad hat eine bestimmte Länge in Form von Hops. Ein Pfad kann beispielsweise drei Hops oder vier Hops bedeuten. Bei der ersten Iteration kann beispielsweise ein Hop-Count auf drei gesetzt sein. Dies bedeutet, dass alternative Pfade, die drei Hops oder weniger lang sind, gesucht werden. Die nächste Iteration sucht möglicherweise alternative Pfade, die sechs Hops oder weniger bedeuten.
Wenn ein Grenzwert für den Hop-Count pro Iteration eingestellt wird, erhöht dies die Effizienz des Prozesses der vorliegenden Erfindung. Mit dem System der vorliegenden Erfindung kann die Anzahl von Iterationen und die Anzahl von Hop-Counts für jede Iteration konfiguriert werden. Sie können jedoch auch je nach dem Grad der Flexibilität, die eine bestimmte Implementierung erfordert, voreingestellt werden. Es ist jedoch zu beachten, dass mit zunehmender Konfigurierbarkeit zunehmende Komplexität einhergeht.
Diese zunehmende Komplexität kann in einigen Fällen ungeeignete oder problematische Konfigurationen möglich machen.
15 zeigt Erkundungs-Phase 116, die der anfängliche Teil der ersten Iteration 114 ist, um die ausführlichere Erläuterung der Erkundungs-Phase zu unterstützen. 16 zeigt Restaurationsnetzabschnitt 170, um die Idee auszudrücken, dass ein einzelner Ursprungs-Knoten 42 mehr als einen Ziel-Knoten haben kann. Das heißt, Ziel-Knoten 180 kann ein Ziel-Knoten für Ursprungs-Knoten 42 über Wächter-Knoten 62 und 66 sein. Des Weiteren ist wie zuvor Ziel-Knoten 48 ein Ziel-Knoten für Ursprungs-Knoten 42. Dies tritt auf, da zwei Arbeits-Pfade 182 und 184 durch Restaurationsnetzabschnitt 170 verlaufen und beide an Ursprungs-Knoten 42 beginnen. Während der Erkundungs-Phase beginnen Nachrichten an den Ursprungs-Knoten und bewegen sich durch das Restaurationsteilnetz nach außen. Jede Erkundungs-Nachricht wird gespeichert und lose synchronisiert weitergeleitet. Dementsprechend leitet, wenn ein Knoten die Nachricht in Schritt 1 empfängt, er sie in Schritt 2 weiter. Der benachbarte Knoten, der die Erkundungs-Nachricht in Schritt 1 empfängt, sendet die Erkundungs-Nachricht in Schritt 2 zu seinem benachbarten Knoten. Da die vorliegende Erfindung lose Synchronisation verwendet, spielt es keine Rolle, wie schnell die Nachricht von einem Nachbarn zum anderen gesendet wird, da sie unabhängig davon im nächsten Schritt gesendet wird.
Wenn die Erkundungs-Phase drei Schritte lang ist, kann sie drei Hops weit reichen, jedoch nicht weiter. Die folgende Erläuterung bezieht sich auf ein einzelnes Ursprungs-Ziel-Paar, es können jedoch weitere Ursprungs-Ziel-Paare vorhanden sein, die die ähnlichen oder identische Funktionen zur gleichen Zeit innerhalb von Restaurationsteilnetz 40 erfüllen. Wenn zwei Knoten die Erkundungs-Nachricht zu einem benachbarten Knoten senden, wird nur die erste durch den benachbarten Knoten empfangene Nachricht durch den benachbarten Knoten gesendet. Die Nachricht, die durch den benachbarten Knoten als zweites empfangen wird, wird erkannt, jedoch nicht weitergeleitet. Dementsprechend ist der erste Knoten, der mit einer Erkundungs-Nachricht einen benachbarten Knoten erreicht, im Allgemeinen der dem benachbarten Knoten am nächsten liegende Knoten. Wenn eine Erkundungs-Nachricht den Ziel-Knoten erreicht, hält sie an. Dieser Schritt bestimmt das Maß an freier Kapazität, das in dem Restaurationsteilnetz zwischen dem Ursprungs-Knoten und dem Ziel-Knoten vorhanden ist.
Aufgrund von loser Synchronisation ist die erste Nachricht, die Ursprungs-Knoten 42 und Ziel-Knoten 48 erreicht, der kürzeste Pfad. Es gibt keine sogenannten Race Conditions beim Betrieb der vorliegenden Erfindung. In der Erkundungs-Nachricht ist der Abstand zwischen dem Ursprungs-Knoten und dem Ziel-Knoten enthalten. Dieser in Hops gemessene Abstand ist stets der Anzahl von Schritten gleich, die für die jeweilige Erkundungs-Phase zulässig sind, oder kleiner als diese. Wenn beispielsweise ein Ziel-Knoten auf dem kürzesten Weg 5 Hops von dem Ursprungs-Knoten entfernt ist, erzeugt die Erkundungs-Phase mit einem Hop-Count-Grenzwert von 3 nie eine Rückführungs-Nachricht. Hingegen führt eine Erkundungs-Phase mit einem Hop-Count-Grenzwert von 6 die Information über den Hop-Count mit dem Wert 5 in der Rückführungs-Nachricht zurück.
In der Erkundungs-Nachricht ist eine Kennung des Ursprungs-Ziel-Paars enthalten, um den Knoten anzugeben, der die Erkundungs-Nachricht gesendet hat, und den Ziel-Knoten, der die Erkundungs-Nachricht empfangen soll. Es gibt auch eine Anfrage bezüglich der Kapazität. Die Nachricht kann beispielsweise aussagen, dass ein Bedarf nach 13 DS-3 besteht, da 13 DS-3 ausgefallen sind. In der Praxis handelt es sich möglicherweise nicht nur um DS-3 sondern auch um STS-1, STS-12C usw. Es geht jedoch darum, dass eine bestimmte Menge an Kapazität angefordert wird. An jedem Knoten, den die Erkundungs-Nachricht durchläuft, wird die Nachfrage nach Kapazität registriert. Die Erkundungs-Phase ist vorbei, wenn die vorgegebene Anzahl von Schritten abgeschlossen ist. So ist beispielsweise, wenn die Erkundungs-Phase drei Schritte dauern soll, die Erkundungs-Phase in Schritt 4 vorbei. Dies bedeutet ein genau definiertes Ende für die Erkundungs-Phase.
17 stellt Restaurationsteilnetz 40 für ein einzelnes Ursprungs-Ziel-Paar dar, das Ursprungs-Knoten 42 und Ziel-Knoten 48 enthält. In Restaurationsteilnetz 40 führt Ursprungs-Knoten 42 zum Beginn der Erkundungs-Phase Schritt 1 aus, um eine Erkundungs-Nachricht zu Tandem-Knoten 44, Tandem-Knoten 46 und Tandem-Knoten 186 zu senden. In Schritt 2 sendet Tandem-Knoten 46 eine Erkundungs-Nachricht zu Tandem-Knoten 188 und zu Ziel-Knoten 48. In Schritt 2 sendet Tandem-Knoten 44 eine Erkundungs-Nachricht zu Tandem-Knoten 46, und Tandem-Knoten 46 sendet eine Erkundungs-Nachricht zu Tandem-Knoten 188 und zu Ziel-Knoten 48, und Tandem-Knoten 186 sendet Erkundungs-Nachrichten zu Tandem-Knoten 46 und zu Ziel-Knoten 48. Zu bemerken ist, dass Erkundungs-Nachrichten in Schritt 2 von Tandem-Knoten 44 zu Tandem-Knoten 46 und von Tandem-Knoten 186 zu Tandem-Knoten 46 durch Tandem-Knoten 46 nicht weitergeleitet werden.
18 stellt das Zeitdiagramm für die nächste Phase in dem Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung, d. h. die Rückführungs-Phase 24, dar, die während der ersten Iteration drei Schritte 126, 128 und 129 einschließt.
19 stellt die Rückführungs-Phase der vorliegenden Erfindung während der ersten Iteration dar. Beginnend am Ziel-Knoten 48 in Schritt 4 fließt Rückführungs-Nachricht auf Pfad 192 zu Tandem-Knoten 46 und auf Pfad 190 zu Tandem-Knoten 186. In Schritt 5 fließt die Rückführungs-Nachricht auf Pfad 76 zu Ursprungs-Knoten 42. Des Weiteren fließt von Tandem-Knoten 186 eine Rückführungs-Nachricht zu Ursprungs-Knoten 42.
Während der Rückführungs-Phase fließt eine Rückführungs-Nachricht über den gleichen Pfad, den ihre entsprechende Erkundungs-Phase durchlaufen hat, jedoch in der entgegengesetzten Richtung. Nachrichten kommen von dem Ziel-Knoten und fließen zu dem Ursprungs-Knoten. Des Weiteren sind die Nachrichten der Rückführungs-Phase, wie bereits beschrieben, lose synchronisiert. Die Nachrichten der Rückführungs-Phase enthalten Informationen bezüglich der Anzahl freier Links, die zur Verbindung des Ursprungs-Knotens mit dem Ziel-Knoten verfügbar sind.
In der Rückführungs-Phase gelangen Informationen bezüglich der verfügbaren Kapazität zu dem Ursprungs-Knoten. Beginnend am Ziel-Knoten 48 und weiter verlaufend über jeden Tandem-Knoten 44, 46, 186 auf dem Weg zum Ursprungs-Knoten 42, wird die Rückführungs-Nachricht zunehmend länger. Die Rückführungs-Nachricht enthält daher Informationen darüber, wie viel Kapazität an jedem Abschnitt auf dem Weg zu dem Ursprungs-Knoten verfügbar ist. Das Ergebnis der empfangenen Rückführungs-Nachricht besteht in der Fähigkeit, an dem Ursprungs-Knoten eine Übersicht des Restaurationsnetzes einzurichten, die zeigt, wo sich freie Kapazitäten befinden, die für die Restauration genutzt werden können.
20 stellt Tandem-Knoten 44 dar, der über Abschnitt 38 mit Tandem-Knoten 46 verbunden ist. Es ist anzumerken, dass Abschnitt 38 sechs Links 32, 34, 36, 196, 198 und 200 enthält. 21 und 22 stellen die Zuordnung von Links zwischen den Tandem-Knoten 44, 46 gemäß der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung dar. Unter Bezugnahme zunächst auf 21 wird angenommen, dass in einer vorangehenden Erkundungs-Phase Abschnitt 38 zwischen Tandem-Knoten 44 und 46 die erste Erkundungs-Nachricht (5, 3) transportiert, die den Bedarf nach vier Links für Knoten 46 verkündet, wie dies Szenario 202 darstellt. Szenario 204 zeigt des Weiteren eine Nachricht (11, 2), die acht Link-Ströme von Tandem-Knoten 44, Port 2, anfordert.
22 stellt dar, wie die vorliegende Ausführung die sechs Links von Abschnitt 38 zuordnet. Das heißt, in Reaktion auf die Erkundungs-Nachrichten aus den Szenarios 202 und 204 in 21 weiß jeder der Tandem-Knoten 44 und 46, dass für jedes Ursprungs-Ziel-Paar drei Links zuzuordnen sind. So werden zwischen den Tandem-Knoten 44 und 46 drei Links, so beispielsweise die Links 32, 34 und 36, dem Ursprungs-Ziel-Paar (5, 3) zugeordnet. Die Links 196, 198 und 200 können beispielsweise dem Ursprungs-Ziel-Paar (11, 2) zugeordnet werden.
23 stellt die Ergebnisse der Rückführungs-Phase der vorliegenden Erfindung dar. Restaurationsteilnetz 40 enthält Ursprungs-Knoten 42, Tandem-Knoten 208, 210 und 212 sowie Tandem-Knoten 44. Rückführungs-Nachrichten führen, wie 23 darstellt, eine Übersicht über die Route mit sich, der sie gefolgt sind, und darüber, wie viel Kapazität ihnen auf jedem Abschnitt zugeordnet wurde. Ursprungs-Knoten 42 sammelt alle Rückführungs-Nachrichten. So wurden bei diesem Beispiel zwischen Ursprungs-Knoten 42 und Tandem-Knoten 44 vier Links zwischen Ursprungs-Knoten 42 und Knoten 208 zugeordnet. Tandem-Knoten 208 wurden zehn Links zu Tandem-Knoten 210 zugeordnet. Tandem-Knoten 210 werden drei Links mit Tandem-Knoten 17 zugeordnet. Und Tandem-Knoten 17 werden sieben Links mit Tandem-Knoten 44 zugeordnet.
Die nächste Phase in der ersten Iteration des Prozesses der vorliegenden Erfindung ist die Maximalfluss-Phase. Der Maximalfluss ist eine aus einem Schritt bestehende Phase und ist beispielsweise, wie 24 darstellt, der siebte Schritt der ersten Iteration. Die gesamte Arbeit in der Maximalfluss-Phase entsteht für die vorliegende Ausführung an Ursprungs-Knoten 42. Zu Beginn der Maximalfluss-Phase verfügt jeder Ursprungs-Knoten über ein Modell eines Teils des Netzwerks. Dies ist der Teil, der dem jeweiligen Ursprungs-Ziel-Paar durch die Tandem-Knoten zugeordnet worden ist.
25 stellt dar, dass sich in Ursprungs-Knoten 42 das Modell 214 von Restaurationsteilnetz befindet, das zeigt, welcher Teil von Restaurationsteilnetz 40 dem Paar aus Ursprungs-Knoten 42 und Ziel-Knoten 48 zugeordnet worden ist. Das heißt, Modell 214 zeigt, dass zwischen Ursprungs-Knoten 42 und Tandem-Knoten 46 acht Links zugeordnet worden sind und dass zwischen Tandem-Knoten 46 und Ziel-Knoten 48 elf Links zugeordnet worden sind. Modell 214 zeigt des Weiteren, dass mögliche drei Links zwischen Tandem-Knoten 46 und Tandem-Knoten 186 zugeordnet werden können.
Daher berechnet, wie 26 darstellt, in der Maximalfluss-Phase 142 der vorliegenden Erfindung Ursprungs-Knoten 42 alternative Wege durch Restaurationsteilnetz 40. Dies wird unter Verwendung eines Maximalfluss-Algorithmus getan. Der Maximalfluss-Ausgang von 26 ist daher eine Fluss-Matrix, die den gewünschten Fluss von Verkehr zwischen Ursprungs-Knoten 42 und Ziel-Knoten 48 anzeigt. Zu bemerken ist, dass der Maximalfluss-Ausgang weder Tandem-Knoten 44 noch Tandem-Knoten 188 verwendet.
27 zeigt eine Breitensuche, die die Maximalfluss-Phase 142 verwendet, um Routen über den Maximalfluss-Phasen-Ausgang zu finden. In dem Beispiel in 27 ordnet die erste Route zwei Einheiten zu, zuerst von Ursprungs-Knoten 42, dann zu Tandem-Knoten 186, dann zu Tandem-Knoten 46 und schließlich zu Ziel-Knoten 48. Eine zweite Route ordnet drei Einheiten zu, zuerst von Ursprungs-Knoten 42 zu Tandem-Knoten 186 und schließlich zu Ziel-Knoten 48. Eine dritte Route ordnet acht Einheiten zu, zuerst von Ursprungs-Knoten 42 zu Tandem-Knoten 46. Von Tandem-Knoten 46 gelangen diese acht Einheiten zu Ziel-Knoten 48.
Die letzte Phase in der ersten Iteration in dem Prozess der vorliegenden Erfindung enthält Verbindungs-Phase 144. Für das hier beschriebene Beispiel enthält Verbindungs-Phase die Schritte 8 bis 13 der ersten Iteration, die hier jeweils die Bezugszeichen 150, 152, 154, 156, 220 und 222 haben. Die Verbindungs-Phase ist, wie bereits beschrieben, lose synchronisiert, so dass sich jede Verbindungs-Nachricht in einem Schritt um ein Hop bewegt. Verbindungs-Phase 144 überlappt Erkundungs-Phase 162 jeder nächstfolgenden Iteration mit Ausnahme der letzten Iteration. Verbindungs-Phase 144 verteilt Informationen darüber, welche Verbindungen beispielsweise von Ursprungs-Knoten 42 über Tandem-Knoten 46 und 186 hergestellt werden müssen, um Ziel-Knoten 48 zu erreichen.
In Verbindungs-Phase 144 fließen Nachrichten auf den gleichen Routen, wie sie während der Maximalfluss-Phase 142 identifiziert werden. So fließt, wie 29 andeutet, eine erste Nachricht M1 von Ursprungs-Knoten 42 über Tandem-Knoten 186, über Tandem-Knoten 46 und schließlich zu Ziel-Knoten 48 und zeigt die Verbindung für zwei Einheiten an. Desgleichen fließt eine zweite Nachricht M2 von Ursprungs-Knoten 42 über Tandem-Knoten 186 und dann direkt zu Ziel-Knoten 48, um Verbindung eines aus drei Einheiten bestehenden Fluss-Weges herzustellen. Schließlich geht eine dritte Verbindungs-Nachricht M3 von Ursprungs-Knoten 42 aus über Tandem-Knoten 46 und dann zu dem Ziel-Knoten 48, um acht Einheiten zuzuweisen. Verbindungs-Phase 144 ist so synchronisiert, dass jeder Schritt in einer Nachricht einen Hop zurücklegt.
Um den Prozess der vorliegenden Erfindung in einem vorhandenen oder arbeitenden Netzwerk zu implementieren, sind verschiedene Erweiterungen erforderlich. Diese Erweiterungen berücksichtigen das Vorhandensein hybrider Netze, bei denen einige Knoten sowohl SONET- als auch DS-3-Verbindungen aufweisen. Des Weiteren verleiht die vorliegende Erfindung Arbeits-Pfaden verschiedene Prioritäten und freien Links verschiedene Qualitäten. Fehlerisolierung stellt eine besondere Herausforderung bei arbeitenden oder vorhandenen Umgebungen dar, der sich die vorliegende Erfindung annimmt. Eingeschränkte Wiederverwendung und freie Links, die zu Pfaden verbunden sind, sind zusätzliche Merkmale, die die vorliegende Erfindung bereitstellt. Unterdrückungsfunktionen, wie beispielsweise Pfad-Unterdrückung und Knoten-Unterdrückung sind weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung schafft auch Merkmale, die Schnittstellen zu vorhandenen Restaurationsprozessen und -systemen bilden, so beispielsweise Koordinierung mit einem vorhandenen Restaurations-Algorithmus und -prozess oder einem ähnlichen System. Um die ordnungsgemäße Funktion der vorliegenden Erfindung zu gewährleisten, stellt die vorliegende Ausführung eine Übungsfunktion zum Üben oder Simulieren eines Restaurationsprozesses bereit, ohne dass die tatsächlichen Verbindungen für Teilnetz-Restauration hergestellt werden. Andere Merkmale der vorliegenden Ausführung schließen des Weiteren einen sogenannten Drop-Dead-Timer sowie eine Notabschaltung ein, um Fehlfunktion des Restaurationsteilnetzes zu kontrollieren oder zu begrenzen. Des Weiteren widmet sich die vorliegende Erfindung realen Situationen, wie beispielsweise sogenannten Glass-Throughs und gestaffelten Unterbrechungen, die in Kommunikationsnetzen vorhanden sind. Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung enthalten ein sogenannter Hold-Off-Trigger sowie Mechanismen für Hop-Count und Software-Revisionsprüfung sowie einen Schritt-Timer zur Gewährleistung ordnungsgemäßer Funktion.
30 bis 33 stellen dar, wie die vorliegende Ausführung an hybride Netze herangeht. Ein hybrides Netz ist eine Kombination aus asynchronen und SONET-Links. Beschränkungen dahingehend, wie die vorliegende Erfindung mit hybriden Netzen umgeht, schließen ein, dass alle Arbeits-Pfade entweder SONET-Pfade mit anderer als DS-3-Last sein müssen, oder DS-3 über asynchrone und SONET-Arbeits-Pfade mit Zugangs/Ausgangs-Ports nach DS-3. Ansonsten ist möglicherweise das Senden von Pfadüberprüfungsnachrichten in dem Restaurationsteilnetz 40 beispielsweise nicht praktikabel. Restaurationsteilnetz 40 kann, wie unter Bezugnahme auf 30 und 31 zu sehen ist, SONET-Ursprungs-A/E-Port 42 enthalten, der über SONET-Tandem-Port 444, über SONET-Tandem-Port 46 und schließlich mit SONET-Ziel-A/E-Port 48 Verbindung herstellt. In 31 ist beispielsweise Ursprungs-A/E-Port 42 ein DS-3-Port, wobei Tandem-Port 44 ein SONET-Knoten ist und Tandem-Port 46 ein DS-3-Port ist. Port 106 von Ziel-Knoten 48 ist ein DS-3-Port. In einem hybriden Netz fordert Ursprungs-Knoten 42 während der Erkundungs-Phase verschiedene Typen von Kapazitäten an. In der Rückführungs-Phase ordnen Tandem-Knoten 44, 46 unterschiedliche Typen von Kapazität zu.
Ein wichtiger Aspekt von Verbindungs-Phase 144 ist die ordnungsgemäße Übertragung des Typs von Verkehr, der verbunden werden muss, in der Verbindungs-Nachricht. Dies schließt, wie bereits erwähnt, beispielsweise Routing von DS-3, STS-1, OC-3 und OC-12C ein. Es ist notwendig, alle Details der Implementierung für die verschiedenen Typen von Verkehr zu verfolgen. Zu diesem Zweck stellt die vorliegende Erfindung unterschiedliche Prioritäten von Arbeits-Pfaden und unterschiedliche Qualitäten von freien Links bereit. Bei der vorliegenden Ausführung der Erfindung wird Arbeitsverkehr nach Arbeitsverkehr mit hoher Priorität und niedriger Priorität priorisiert.
SONET-Verkehr schließt andere Regeln ein, die ebenfalls beachtet werden müssen. So kann ein SONET-Pfad beispielsweise einen OC-3-Port enthalten, bei dem es sich im Grunde um drei STS-1-Ports handelt, wobei ein STS-1 das SONET-Äquivalent eines DS-3-Ports darstellt. So kann ein OC-3-Knoten den gleichen Verkehr wie drei STS-1 transportieren. Ein OC-3-Knoten kann auch den gleichen Verkehr wie drei DS-3- oder jede beliebige Kombination aus STS-1- und DS-3-Knoten transportieren. Des Weiteren kann ein OC-3-Knoten den gleichen Verkehr transportieren wie ein STS-3. So kann ein OC-3-Port den gleichen Verkehr transportieren wie drei DS-3, drei STS-1 oder ein OC-3. Weiterhin kann ein OC-12 einen OC-12C transportieren. Er kann auch den gleichen Verkehr transportieren wie bis zu vier OC-3-Ports, bis zu zwölf STS-1-Ports oder bis zu zwölf DS-3-Ports. Bei allen möglichen Kombinationen ist es wichtig zu gewährleisten, dass die Kanäle mit großer Kapazität zuerst durch die größte Kapazität fließen.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Fähigkeit, hybride Netze zu versorgen. Ein hybrides Netz ist ein Netz, das sowohl SONET- und asynchrone Links als auch DS-3-Links enthält. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Restauration von Restaurationsteilnetz 40, das beide Typen von Links enthalten kann. Der SO-NET-Standard gewährleistet, dass SONET-Verkehr rückwärts kompatibel zu DS-3-Verkehr ist. So kann in einen SONET-Link ein DS-3-Signal enthalten sein. Ein Restaurationsteilnetz, das sowohl SONET als auch DS-3 enthält, kann DS-3-Signale leiten, wenn der Ursprungs-A/E-Port 42 und der Ziel-A/E-Port 48 DS-3-Ports sind. Wenn dies nicht der Fall wäre, wäre es nicht möglich, Pfadüberprüfungsnachrichten 104 innerhalb von Restaurationsteilnetz 40 zu senden.
Wie bei reinen Netzwerken fordern bei hybriden Netzen Erkundungs-Nachrichten Kapazität zur Netzwerk-Restauration an. Diese Nachrichten geben an, welche Art von Kapazität erforderlich ist. Es ist wichtig festzustellen, ob DS-3-Kapazität oder SONET-Kapazität benötigt wird. Des Weiteren ist es, da unterschiedliche Typen von SONET-Links vorhanden sind, notwendig, die unterschiedlichen Typen von Format von SONET zu identifizieren, die benötigt werden. In der Rückführungs-Phase ordnen Tandem-Knoten Ursprungs-Ziel-Paaren Kapazität zu. Dementsprechend muss ihnen der Typ der freien Kapazitäten bekannt sein, die in dem Abschnitt verfügbar sind. Es gibt freie Kapazitäten für DS-3 und SONET. Die Kapazität muss in dem Wissen zugeordnet werden, welcher Typ von Kapazität verfügbar ist. Daher müssen die Erkundungs- und die Rückführungs-Phase durchgeführt werden, um Erweiterungen hinzuzufügen, die unterschiedliche Arten von Kapazitäten ermöglichen. Die Erkundungs-Nachricht der vorliegenden Erfindung enthält daher eine Anforderung von Kapazität und entscheidet, wie viele DS-3- und wie viele SONET-Links erforderlich sind. Es könnten beispielsweise ein STS-1, ein STS-3C oder ein STS-12C benötigt werden. Des Weiteren muss in der Rückführungs-Phase in die Rückführungs-Nachricht die Information eingeschlossen werden, dass in dem Netzwerk mehr als ein Typ von Kapazität vorhanden ist. Wenn Verkehr durch das Netz geleitet wird, müssen diese Regeln bekannt sein. So kann beispielsweise ein ausgefallener DS-3-Arbeits-Link von einem SONET-Link transportiert werden, jedoch nicht umgekehrt. Das heißt, eine DS-3 kann keinen ausgefallenen SONET-Arbeits-Pfad transportieren.
32 und 33 veranschaulichen dieses Merkmal. So kann, wie beispielsweise unter Bezugnahme auf 32 zu sehen ist, Ursprungs-Knoten 42 Erkundungs-Nachricht zu Tandem-Knoten 44 erzeugen, die fünf DS-3, drei STS-1, zwei STS-3(c) und einen STS-12(c) anfordert. Über die Rückführungs-Phase empfängt, wie 33 darstellt, Ursprungs-Knoten 42 Rückführungs-Nachricht von Tandem-Knoten 44, die Ursprungs-Knoten 42 informiert, dass er fünf DS-3, einen STS-1, einen STS-3(c) und keinen STS-12 empfangen hat.
Für ein hybrides Restaurationsteilnetz 40 leitet in der Maximalfluss-Phase die vorliegende Erfindung zunächst ausgefallene OC-12C-Arbeitskapazität über freie OC-12C-Links. Dann leitet die Maximalfluss-Phase ausgefallene OC-3C-Arbeitskapazität über freie OC- 12- und OC-3-Links. Dann leitet die vorliegende Ausführung ausgefallene STS-1-Arbeits-Links über freie OC-12-, OC-3- und STS-1-Links. Schließlich leitet die Maximalfluss-Phase ausgefallene DS-3-Arbeits-Links über freie OC-12-, OC-3-, STS-1- und DS-3-Links. In der Verbindungsphase reagiert das Restaurationsteilnetz der vorliegenden Erfindung auf ein hybrides Netz so, dass die Tandem-Knoten Anweisungen erhalten, Cross-Connects für mehr als einen Typ Verkehr herzustellen.
34 betrifft die Eigenschaft der vorliegenden Erfindung Arbeits-Pfade unterschiedlicher Prioritäten und freien Links unterschiedliche Qualitäten zuzuweisen. Die vorliegende Ausführung der Erfindung enthält 32 Prioritätsstufen für Arbeits-Pfade, wobei Prioritäts-Konfigurationen beispielsweise an Ursprungs-Knoten 42 auftreten. Des Weiteren stellt die bevorzugte Ausführung 4 Qualitätsstufen für freie Links, wie beispielsweise die folgenden, bereit. Ein geschützter freier SONET-1-for-N-Link auf einem Abschnitt, der keine ausgefallenen Links aufweist, hat die höchste Qualität. Die nächsthöchste Qualität ist ein geschützter SONET-1-for-N-Port auf einem Abschnitt, der keine ausgefallenen Links aufweist. Die nächsthöchste Qualität ist ein geschützter SONET-1-for-N- Port auf dem Abschnitt, der einen ausgefallen Link aufweist. Die niedrigste Qualität ist ein geschützter SONET-1-for-Port auf einem Abschnitt, der einen ausgefallenen Link aufweist.
Bei dieser Konfiguration beziehen sich verschiedene Prioritäten auf Arbeits-Pfade und verschiedene Qualitäten auf freie Links. In einigen Stufen des Einsatzes des vorliegenden Prozesses können bezüglich des Merkmals der Priorität von Arbeits-Pfaden und von freien Links unterschiedlicher Qualität für einige Einsatzzwecke des vorliegenden Prozesses die unterschiedlichen Prioritätsstufen und unterschiedlichen Qualitätsstufen einfach in hoch und niedrig unterschieden werden. So können beispielsweise Arbeits-Links hoher Priorität die mit Prioritäten von 1 bis 16 sein, während Arbeits-Links mit niedriger Priorität die mit Prioritäten von 17 bis 32 sind. Freie Kapazitäten hoher Qualität können beispielsweise Kapazitäten der Qualität 1 sein, und freie Kapazitäten mit niedriger Qualität können die mit Qualitäten von 2 bis 4 sein.
Mit der Zuweisung unterschiedlicher Prioritäten und Qualitäten kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Wiederherstellen von Verkehr über das Restaurationsteilnetz schaffen. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise zuerst versuchen, ausgefallene Arbeits-Links hoher Priorität auf freien Links hoher Qualität wiederherzustellen und dies so schnell wie möglich. Dann kann Wiederherstellung ausgefallener Arbeits-Links hoher Qualität auf freien Kapazitäten niedriger Qualität stattfinden. Wiederherstellen ausgefal lener Arbeits-Pfade niedriger Priorität auf freien Kapazitäten niedriger Qualität findet anschließend statt. Schließlich werden ausgefallene Arbeits-Pfade niedriger Priorität auf freien Links hoher Qualität wiederhergestellt.
Um diese Funktionalität zu erreichen, fügt die vorliegende Erfindung eine zusätzliche Iteration am Ende der normalen Iterationen hinzu. Die zusätzliche Iteration hat die gleiche Anzahl von Schritten wie die Iteration davor. Ihre Funktion besteht jedoch darin, die Prioritäten für Arbeits-Pfade und Qualitäten für freie Links zu bearbeiten. Während normaler Iterationen stellt, wie unter Bezugnahme auf 34 zu sehen ist, die vorliegende Erfindung Arbeits-Pfade hoher Priorität über freie Links hoher Qualität wieder her. Während der zusätzlichen Iteration stellt die Erfindung Arbeits-Pfade hoher Priorität über freie Links niedriger Qualität wieder her, dann Arbeits-Pfade niedriger Priorität über freie Links niedriger Qualität und abschließend Arbeits-Pfade niedriger Priorität über freie Verbindungen hoher Qualität. Dies schließt das zusätzliche Ausführen des Maximalfluss-Algorithmus ein.
Der Netz-Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung, einschließlich der Erkundungs-, der Rückführ- und der Verbindungs-Nachrichten-Phasen, kann in Reaktion auf einen einmaligen Fall mit zunehmend größeren Hop-Count-Grenzwerten mehr als einmal wiederholt werden. Der erste Satz von Iterationen ist auf die Wiederherstellung ausschließlich von Verkehr mit hoher Priorität beschränkt. Folgende oder zusätzliche Iterationen können dazu dienen, verbleibenden Verkehr geringerer Priorität wiederherzustellen. Durch dieses Verfahren erhält Verkehr hoher Priorität Präferenz bezüglich der Pfadlänge.
35 bis 37 sind Darstellungen zur ausführlicheren Beschreibung der Art und Weise, wie die vorliegende Erfindung Fehlerisolierung handhabt. Zwischen Tandem-Knoten 44 und 46 tritt, wie unter Bezugnahme auf 35 zu sehen ist, ein freier Link 92 auf. Zwischen Wächter-Knoten 62 und 64 befindet sich Arbeits-Link 18 mit Ausfall 66 und der freie Link 196. Wenn sich ein freier Link, wie beispielsweise der freie Link 196, auf einem Abschnitt, wie beispielsweise Abschnitt 38, befindet, der einen ausgefallenen Arbeits-Link aufweist, hat dieser freie Link eine geringere Qualität als ein freier Link wie beispielsweise der freie Link 92, auf einem Abschnitt, der keine ausgefallenen Links aufweist. In 35 ist der freie Link 92 zwischen Tandem-Knoten 46 und 48 Teil eines Abschnitts, der keinen ausgefallenen Link enthält. Bei diesem Beispiel hat daher der freie Link 92 eine höhere Qualität als der freie Link 196.
In jedem Knoten ist eine bestimmte Reihenfolge zum Sortieren von Listen freier Ports und Listen von Pfaden zum Wiederherstellen vorgeschrieben. Damit wird sowohl konsistentes Mapping als auch präferenzielle Zuweisung höchster Priorität zu Restaurierungswegen höchster Qualität erreicht. Das heißt, freie Ports werden zuerst nach Typ (d. h. Bandbreite für STS-12, STS-3), dann nach Qualität und drittens nach Port-Label-Nummern sortiert. Wiederherzustellende Pfade werden primär nach Typ und sekundär nach zugewiesenem Prioritätswert wiederhergestellt. Diese Qualität eines bestimmten Restaurationspfades wird durch den Link mit niedrigster Qualität auf dem Pfad begrenzt.
Zusätzlich zu diesen Sortierreihenfolgen wird an diesen Listen eine Verarbeitung in mehreren Durchgängen durchgeführt, um Verkehr freien Ports zuzuweisen und gleichzeitig Ressourcen mit hoher Kapazität und hoher Qualität bestmöglich zu nutzen. Dies schließt beispielsweise das Auffüllen von STS-1 mit hoher Priorität auf STS-12 ein, die verblieben sind, nachdem der gesamte sonstige STS-12- und STS-3-Verkehr zugewiesen worden ist.
Regeln bestimmen den richtigen Weg der Handhabung unterschiedlicher Prioritäten von Arbeits-Pfaden und unterschiedlicher Qualitäten freier Kapazitäten beim Durchführen des Restaurationsprozesses. In unserer Ausführung der Erfindung kann es beispielsweise 32 Prioritätsstufen geben. Die Priorität des Arbeitsverkehrs kann von kommerziellen Aspekte abhängen, so beispielsweise davon, wer der Kunde ist, wie viel der Kunde für den Kommunikationsdienst zahlt und welcher Art der Verkehr ist. Arbeitskanäle höherer Priorität sind teurer als Kanäle niedrigerer Priorität. So werden Arbeiten Prioritäten beispielsweise nach diesen Erwägungen zugewiesen. Vorgegebene Konfigurationsinformationen dieses Typs können in dem Ursprungs-Knoten des Restaurationsteilnetzes gespeichert sein. So sind für jeden Pfad in dem Ursprungs-Knoten Prioritätsinformationen gespeichert. Obwohl funktionell kein Unterschied zwischen einem Arbeits-Pfad hoher Priorität und einem Arbeits-Pfad niedrigerer Priorität besteht, wird der Verkehr von Arbeits-Pfaden hoher Priorität zuerst wiederhergestellt, und die Arbeits-Pfade niedrigerer Priorität werden später wiederhergestellt.
Die vorliegende Erfindung enthält vier Qualitäten freier Links. Die Qualität freier Links hängt mit zwei Faktoren zusammen. Ein Link kann entweder durch andere Schutzprotokolle geschützt werden oder ungeschützt sein: Angesichts der Prioritäten ausgefallener Arbeits-Pfade und der Qualität freier Links verwendet die vorliegende Erfindung bestimmte Regeln. Die erste Regel besteht darin, zu versuchen, die ausgefallenen Arbeits- Pfade höherer Priorität auf den freien Links höchster Qualität wiederherzustellen. Die nächste Regel besteht darin, ausgefallene Arbeits-Pfade hoher Qualität auf freien Kapazitäten sowohl hoher als auch niedriger Qualität wiederherzustellen. Die dritte Regel besteht darin, ausgefallene Arbeits-Pfade niedriger Qualität auf freien Kapazitäten niedriger Qualität wiederherzustellen. Als letztes werden Arbeits-Pfade niedriger Priorität über freie Kapazitäten hoher und niedriger Qualität wiederhergestellt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es einem Knoten auch, zu wissen, wann es sich bei ihm um einen Wächter-Knoten handelt. Da keine Keep-Alive-Nachrichten auf Arbeits-Links vorhanden sind, weiß jedoch der Wächter-Knoten nicht, auf welchem Abschnitt der ausgefallene Link liegt. So weiß, wie unter Bezugnahme auf 36 zu sehen ist, Wächter-Knoten 64, dass Wächter-Knoten 62 am anderen Ende des freien Links 196 liegt. Es tritt jedoch ein Problem bezüglich der Fähigkeit der Wächter-Knoten 62 und 64 auf, zu wissen, dass Arbeits-Link 18, der Ausfall 66 aufweist, und freier Link 196 auf dem gleichen Abschnitt liegen, da weder Wächter-Knoten 62 noch Wächter-Knoten 64 weiß, auf welchem Abschnitt Arbeits-Link 18 liegt.
37 stellt dar, wie die vorliegende Ausführung diese Beschränkung überwindet. So sendet Wächter-Knoten 64 beispielsweise ein Flag des Inhalts "Ich bin Wächter-Knoten" in den Keep-Alive-Nachrichten, die er auf freien Links sendet, so beispielsweise zu dem Tandem-Knoten 46, der kein Wächter-Knoten ist. Des Weiteren senden Wächter-Knoten 64 und Wächter-Knoten 62 beide Flags des Inhalts "Ich bin Wächter-Knoten" auf dem freien Link 196 zueinander. Wenn der empfangende Nicht-Wächter-Knoten, wie beispielsweise Tandem-Knoten 46, selbst kein Wächter-Knoten ist, kann er das Flag des Inhalts "Ich bin Wächter-Knoten" ignorieren. Ansonsten stellt der empfangende Knoten fest, dass der Ausfall auf dem Link zwischen ihm selbst und dem Wächter-Knoten vorliegt, von dem der empfangende Wächter-Knoten den Flag des Inhalts "Ich bin Wächter-Knoten" empfängt.
Es können bei diesem Vorgang einige Einschränkungen auftreten, so kann es beispielsweise zu Täuschung durch sogenannte "Glass-Throughs" oder Abschnitte kommen, die keine freien Kapazitäten aufweisen. Schlimmstenfalls jedoch könnte Verkehr auf einem alternativen Pfad auf einen Abschnitt gebracht werden, der einen ausgefallenen Link aufweist, d. h. einen freien Link niedriger Qualität.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht diese Funktionalität durch den Einsatz eines Flags des Inhalts "Ich bin Wächter-Knoten", das sich im "Huckepack" auf der Keep-Alive-Nach richt befindet. Wird berücksichtigt, dass ein Wächter-Knoten ein Knoten auf einer Seite eines ausgefallenen Links ist, so wird, wenn der Wächter-Knoten identifiziert wird, das Flag des Inhalts "Ich bin Wächter-Knoten" gesetzt. Wenn das Flag auf einem freien Link erscheint, bedeutet dies, dass der benachbarte Link der Wächter-Knoten ist. Das bedeutet, dass der Knoten an einen Ausfall angrenzt. Wenn der Knoten, der das Flag empfängt, ebenfalls ein Wächter-Knoten ist, befindet sich die freie Kapazität auf dem Abschnitt, der den ausgefallenen Link enthält. So bedeutet, wenn der Wächter-Knoten, der das Flag zu dem Nicht-Wächter-Knoten sendet, von einem Nicht-Wächter-Knoten kein Flag zurückerhält, dies, dass der freie Link nicht in einem ausgefallenen Abschnitt liegt.
38 bis 42 stellen das Merkmal eingeschränkter Wiederverwendung der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung enthält auch eine Funktion eingeschränkter Wiederverwendung. Ein wiederhergestellter Link bezieht sich auf das Merkmal eingeschränkter Wiederverwendung. Bei einem Pfad, der einen Ausfall aufweist, kann ein wiederhergestellter Link zwischen zwei Knoten vorhanden sein. Der wiederhergestellte Link ist ein fehlerfreier Link, liegt jedoch auf einem Pfad, der ausgefallen ist. 38 zeigt Restaurationsteilnetz 40, das Ursprungs-Knoten 42 auf Link 18 enthält, der über Wächter-Knoten 62 und 64 mit Ziel-Knoten 48 verbunden ist. Ausfall 66 besteht zwischen Wächter-Knoten 62 und 64. Das Merkmal eingeschränkter Wiederverwendung der vorliegenden Erfindung beinhaltet, was mit wiederhergestellten Links, wie dem wiederhergestellten Link 224, geschieht.
Bei der vorliegenden Erfindung gibt es wenigstens drei mögliche Modi der Wiederverwendung. Ein Modus der Wiederverwendung ist lediglich Wegfall der Wiederverwendung. Damit wird die Verwendung wiederhergestellter Links zum Transportieren von Verkehr auf alternativen Pfaden verhindert. Ein weiterer möglicher Wiederverwendungsmodus ist uneingeschränkte Wiederverwendung, die zulässt, dass wiederhergestellte Links Verkehr über alternative Wege auf jede mögliche Weise transportieren. Ein weiterer Wiederverwendungsmodus, den die vorliegende Erfindung schafft, ist eingeschränkte Wiederverwendung. Eingeschränkte Wiederverwendung gestattet die Nutzung wiederhergestellter Links zum Transport von Verkehr über alternative Wege, jedoch nur des Verkehrs, den sie vor dem Ausfall transportiert haben.
39 stellt das Prinzip eingeschränkter Wiederverwendung dar, das die vorliegende Erfindung nutzt. Link 18 tritt in Ursprungs-Knoten 42 ein und verläuft weiter über Tan dem-Knoten 226 auf Link 228 und 230 über Wächter-Knoten 64 über den wiederhergestellten Link 48.
Eingeschränkte Wiederverwendung schließt Modifikationen der Erkundungs- und der Rückführungs-Phase der vorliegenden Erfindung ein, bei denen der Prozess feststellt, wo sich in dem Netz wiederhergestellte Links befinden. Der Prozess findet die wiederhergestellten Links auf und sendet diese Informationen zu dem Ursprungs-Knoten. Der Ursprungs-Knoten sammelt Informationen darüber, wo sich in dem Netz wiederhergestellte Links befinden, um eine Übersicht der wiedergewonnnen Links in dem Restaurationsteilnetz zu entwickeln. Die Tandem-Knoten senden über das WAN Informationen direkt zu dem Ursprungs-Knoten darüber, wo sich die wiederverwendeten Links befinden.
40 bis 42 stellen dar, wie die vorliegende Erfindung eingeschränkte Wiederverwendung erreicht. Wie unter Bezugnahme auf den Restaurations-Abschnitt 40 in 40 zu sehen ist, ist Ursprungs-Knoten 42 durch Tandem-Knoten 44 über Link 78 mit Tandem-Knoten 46 über Link 82, mit Tandem-Knoten 186 über Link 84 und mit Ziel-Knoten 48 über Link 190 verbunden. Zu bemerken ist, dass zwischen Tandem-Knoten 46 und Tandem-Knoten 196 Ausfälle 66 auftreten.
Um eingeschränkte Wiederverwendung in der vorliegenden Ausführung zu implementieren, erzeugt während der Erkundungs- und der Rückführungs-Phase der Ursprungs-Knoten 42 eine Übersicht über wiederhergestellte Links. So werden, wie 40 in Ursprungs-Knoten 42 zeigt, wiederhergestellte Links 232, 234 und 236 in Ursprungs-Knoten 42 gespeichert. Diese Übersicht wird erzeugt, indem Innenband-Nachrichten und Wiederverwendungs-Nachrichten während der Erkundungs-Phase auf wiederhergestellten Links von dem Wächter-Knoten zu den Ursprungs- und den Ziel-Knoten, wie beispielsweise Ursprungs-Knoten 42 und Ziel-Knoten 48, gesendet werden. So gehen, wie 41 darstellt, in der Erkundungs-Phase Wiederverwendungs-Nachrichten von Tandem-Knoten 46 aus zu Tandem-Knoten 44 und dort von Ursprungs-Knoten 42. Von Tandem-Knoten 186 geht die Wiederverwendungs-Nachricht zu Ziel-Knoten 48.
In der Rückführungs-Phase sendet der Ziel-Knoten, wie 42 darstellt, die Informationen, die er über Wiederverwendungs-Nachrichten gewonnen hat, zu dem Ursprungs-Knoten, indem er sie im Huckepack-Verfahren auf Rückführungs-Nachrichten packt. So sendet, wie in 42 dargestellt, Ziel-Knoten 48 eine kombinierte Rückführ-und-Wiederverwendungs-Nachricht auf Link 192 zu Tandem-Knoten 46. In Reaktion darauf sendet Tandem-Knoten 46 eine kombinierte Rückführ-und-Wiederverwendungs-Nachricht auf Link 46 zu Ursprungs-Knoten 42.
Durch die eingeschränkte Wiederverwendung kennt Ursprungs-Knoten 42 in der Maximalfluss-Phase wiederhergestellte Links und "reine" freie Links. Wenn der Ursprungs-Knoten den Maximalfluss-Algorithmus durchführt, werden die wiederhergestellten Links mit den reinen freien Links vermischt. Wenn die Breiten-Suche durchgeführt wird, vermischt die vorliegende Erfindung wiederhergestellte Links von verschiedenen ausgefallenen Arbeits-Pfaden auf dem gleichen alternativen Pfad nicht.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft die freien Links, die zu Pfaden verbunden werden. Wenn freie Links zu Pfaden verbunden werden, können auf diesen Pfaden häufig Leersignale oder ein Testsignal vorhanden sein. Wenn ein Testsignal auf einem freien Link vorhanden ist, ist es nicht möglich, ihn von einem arbeitenden Pfad zu unterscheiden. In diesem Fall vermeidet die vorliegende Erfindung die Verwendung von freien Links, auf denen "Arbeits"-Signale vorhanden sind.
In der Maximalfluss-Phase hat der Ursprung eine Verbindung entdeckt, die als reiner freier Link betrachtet werden kann. Der Ursprungs-Knoten empfängt auch Informationen über wiederhergestellte Links, die die vorliegende Erfindung auf eingeschränkte Wiederverwendung beschränkt. Beim Durchführen des Maximalfluss-Algorithmus während der Maximalfluss-Phase des vorliegenden Prozesses werden die reinen freien und die wiederhergestellten Links zunächst unabhängig davon, ob die Links reine freie oder wiederhergestellte Links sind, verwendet, um eine Restaurations-Übersicht des Restaurationsteilnetzes zu erzeugen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Pfadunterdrückungs-Funktion. 43 und 44 stellen das Pfadunterdrückungs-Merkmal der vorliegenden Erfindung dar. Aus einer Reihe von Gründen kann es vorteilhaft sein, Netz-Restaurationsschutz für einen einzelnen Port auf einem bestimmten Knoten vorübergehend zu deaktivieren. Es kann später vorteilhaft sein, Restaurationsschutz wieder zu aktivieren, ohne den gesamten Knoten abzuschalten. Es soll lediglich ein Port abgeschaltet und dann wieder angeschaltet werden können. Dies kann vorteilhaft sein, wenn Wartung an einem bestimmten Port gewünscht wird. Wenn diese Wartung stattfindet, ist es vorteilhaft, wenn der Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung nicht automatisch ausgelöst wird. Die vorliegende Erfindung schafft eine Möglichkeit, Teilnetz-Restauration auf einem bestimmten Port zu deaktivieren. Ursprungs-Knoten 42 enthält so, wie 43 zeigt, Pfad 2 zu Tandem-Knoten 44. Zu bemerken ist, dass kein Link zwischen Knoten 42 und 44 vorhanden ist. Dies zeigt, dass der Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung. auf Weg 240 an Ursprungs-Knoten 42 und Tandem-Knoten 44 unterdrückt wird. Arbeits-Pfad 242 hingegen besteht zwischen Ursprungs-Knoten 42 und Tandem-Knoten 46. Link 76 zeigt, dass der Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung auf diesem Weg nicht unterdrückt ist, wenn er anschließend wiederhergestellt wird.
Während der Pfadunterdrückungs-Funktion unterdrückt der Prozess der vorliegenden Erfindung Restauration auf einem Pfad, indem der Restaurationsprozess zum Beginn der Erkundungs-Phase gesperrt wird. Der Ursprungs-Knoten sendet entweder keinerlei Erkundungs-Nachricht oder sendet eine Erkundungs-Nachricht, die keine Kapazität zum Wiederherstellen des unterdrückten Pfades anfordert. Dies ist ein Befehl, der zu dem Ursprungs-Knoten geht. So informiert während der Pfad-Unterdrückung der Prozess der vorliegenden Erfindung beispielsweise Ursprungs-Knoten 42 über die Unterdrückung von Restauration auf einem Weg, indem er ihm eine Nachricht über das dazugehörige WAN sendet.
Wie unter Bezugnahme auf 44 zu sehen ist, sendet daher Tandem-Knoten 46 eine Pfadunterdrückungs-Nachricht zu Ursprungs-Knoten 42. Tandem-Knoten 46 empfängt beispielsweise einen TL1-Befehl, der ihn anweist, den Restaurationsprozess auf einem Port temporär zu unterdrücken. Er sendet, wie Pfeil 246 darstellt, eine Nachricht zu Ursprungs-Knoten 42 für diesen Pfad über WAN.
Wenn Tandem-Knoten 46 die Pfadunterdrückungs-Nachricht 246 sendet, kennt er die IP-Adresse seines Quell-Knotens, da sie Teil der Pfadüberprüfungsnachricht ist. Die Ausführung dieser Funktion kann mit einem bestimmten Protokoll zusammenhängen. Dies hätte den Zweck, die Situation abzudecken, in der ein Knoten ausfällt, während der Pfad unterdrückt ist.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es die Unterdrückung eines Knotens zulässt. Mit der Knoten-Unterdrückungsfunktion ist es möglich, den Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung an einem bestimmten Knoten vorübergehend zu unterdrücken. Dies kann beispielsweise mit einem TL1-Befehl geschehen. Ein Knoten sendet in diesem Zustand weiter seine Nachrichten des Inhalts "Schritt abgeschlossen". Des Weiteren arbeitet die Übungsfunktion in diesem Zustand mit dem Knoten.
Um den traditionellen Einsatz von Knoten-Pfad-Prüfzugang und Pfad-Loopback-Fähigkeiten bei der Arbeit vor Ort zu unterstützen, muss der Restaurationsprozess lokal deaktiviert werden, so dass Testsignale und Alarmbedingungen aktiviert werden können, ohne Restaurations-Verarbeitung auszulösen. Bei diesem Verfahren sollte, wenn es bei einem bestimmten Pfad angewendet wird, ein Port, für den Testzugang, Loopback oder DRA-Deaktivierungsmodus angewiesen wird, den Ursprungs-Knoten des Pfades anweisen, DRA-Schutz auf dem Pfad zu unterdrücken. Zusätzliche Vorkehrungen schließen automatische Zeitabschaltung des Deaktivierungsmodus und automatische Loopback-Erfassungs-/Restaurations-Algorithmus-Unterdrückung ein, wenn ein Port ein Innenband-Signal empfängt, das die Kennung seines eigenen lokalen Knotens trägt.
Direkte Übertragungen von Knoten zu Knoten werden über ein dediziertes WAN ausgeführt. Mit diesem Vorgehen wird die Verwendung existierender Innenband-und-Außenband-Rufabwicklungs-Signalisierung und von Netz-Steuer-Links mit erheblichen Vorteilen bezüglich Geschwindigkeit und Einfachheit umgangen. Des Weiteren weist das WAN-Verfahren durch Diversity Robustheit auf.
Ein Auslösemechanismus für einen verteilten Restaurationsprozess wendet einen Prüf-Timer auf jeden einer Sammlung von Alarm-Eingängen an, zählt die Anzahl geprüfter Alarmmeldungen zu jedem Zeitpunkt und erzeugt einen Auslöseausgang immer dann, wenn der Zählwert einen voreingestellten Schwellenwert übersteigt. Durch dieses Verfahren wird falsche oder vorzeitige DRA-Auslösung erzielt und es gibt automatischer Schutzschaltung eine Möglichkeit, die Ausfälle einzelner Links zu beheben. Es ermöglicht auch die Lokalisierung der Abstimmung von Auslöse-Empfindlichkeit auf Basis der Menge und Koinzidenz mehrerer Alarmmeldungen.
Die bevorzugte Ausführung stellt einen Schritt-Abgeschlossen-Timer in Synchron-DRA bereit. Für jeden DRA-Prozess, der in einem Netz-Knoten ausgelöst wird, ist Logik vorhanden, um den lokalen DRA-Prozess automatisch zu beenden, wenn keine Nachrichten des Inhalts "Schritt abgeschlossen" innerhalb eines bestimmten Zeitraums empfangen werden, der von einem Sicherheits-Timer überwacht wird. Andere Ursachen für die Beendigung des Prozesses sind der Verlust von Keep-Alive-Signalen über einen Zwischen-Knoten-WAN-Link, normaler Abschluss finaler DRA-Iteration, Nutzung aller verfügbarer freien Ports oder ein Betriebsunterstützungssystem-Übersteuerbefehl.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Handhaben von versetzten Ausfallereignissen (Staggered Failure Events) in DRA. In einem geschützten Teilnetz löst ein anfänglicher Link-Ausfall oder eine Gruppe nahezu simultaner Ausfälle eine Sequenz von DRA-Verarbeitungsphasen aus, die Nachrichtenfluss durch das Netz einschließen. Andere Unterbrechungen, die während der Nachrichten-Übertragung stattfinden, können gleichfalls Restaurations-Verarbeitung in Gang setzen und Störung sowie nicht handhabbare Konkurrenzsituationen für freie Ressourcen erzeugen. Das vorliegende Verfahren stellt eine Verbesserung gegenüber bekannten Verfahren dar. Das heißt, während der Erkundungs- und der Rückführungs-Benachrichtigungsphase werden etwaige spätere Unterbrechungen, die auftreten, in eine "Warteschlange" bis zur nächsten Erkundungs-Phase eingereiht. Des Weiteren werden bei einem Verfahren mit mehreren Iterationen Erkundungs-Nachrichten für neue Unterbrechungen zurückgehalten, während eine abschließende Erkundungs-/Rückführungs-Nerbindungs-Iteration in Reaktion auf eine vorangehende Unterbrechung stattfindet. Diese aktuellen, zurückgehaltenen Unterbrechungen führen effektiv zu einem neuen separaten Aufruf des DPA-Prozesses.
Die vorliegende Erfindung enthält Ausfallmitteilungs-Nachrichten, die Informationen über die Software-Revision und den Inhalt einer Hop-Count-Tabelle enthalten, die als für alle Knoten äquivalent vorausgesetzt werden. Knoten, die diese Nachrichten empfangen und bei denen die lokale Software-Revision oder der Inhalt der Hop-Count-Tabelle nicht mit denen der eingehenden Ausfallmitteilungs-Nachricht übereinstimmen, sollten keinen Anspruch auf Durchführung weiterer DRA-Verarbeitung erheben. Ein Knoten jedoch, der eine Nicht-Übereinstimmung mitteilt und DPA lokal deaktiviert, leitet dennoch anschließende Ausfallmitteilungs-Nachrichten weiter.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Möglichkeit, Restaurationsprozess-Daten in Knoten zu prüfen, die das Aktivieren und Prüfen des Inhaltes von Datentabellen in allen Knoten in einem restaurationsgeschützten Netz einschließt. Das heißt, derartige Daten können bereitgestellte Daten, wie beispielsweise Knoten-Kennung, WAN-Adressen, Hop-Count-Sequenz-Tabelle und Defekt-Schwellenwerte enthalten. Das Verfahren schließt ein, dass das Operations-Unterstützungssystem die Restaurationsprozess-Knoten deaktiviert, bereitzustellende Dateninhalte an jedem Knoten schreibt und prüft und dann den Restaurationsprozess wieder aktiviert, wenn alle Knoten korrekte Datentabellen haben.
In einem Datentransportnetz, das ein verteiltes Restaurations-Verfahren verwendet, kann Ausfallsimulation in dem Netz ohne Unterbrechung von normalem Verkehr ausgeführt werden. Dieser Prozess schließt ein anfängliches Rundsenden einer Beschreibung des Ausfall-Szenarios, modifizierter DRA-Nachrichten, die anzeigen, dass sie nur "Übungs"-Nachrichten sind, und Logik in dem Knoten ein, die es ermöglicht, die Übung abzubrechen, wenn während der Simulation ein reales Ausfallereignis eintritt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Fähigkeit der Koordinierung mit anderen Restaurationsprozessen, so beispielsweise dem RTR-Restaurationssystem. Bei der vorliegenden Erfindung wird dies zu einer Herausforderung, da der Port, der durch den Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung geschützt wird, häufig auch durch andere Netz-Restaurations-Algorithmen geschützt wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Übungsfunktion. Die Übungsfunktion für den Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung erfüllt zwei Zwecke. Einer besteht in einem sogenannten Sanity-Check, mit dem gewährleistet wird, dass der Restaurationsprozess ordnungsgemäß abläuft. Der andere ist eine Übung für eine Kapazitätsplanung, um festzustellen, welche Maßnahmen der Restaurationsprozess bei einem Link-Ausfall ergreifen würde. Bei der vorliegenden Erfindung arbeitet die Übungsfunktion mit der gleichen Software wie der Restaurationsprozess während der Restauration des Teilnetzes, jedoch mit einer Ausnahme. Während der Übungsfunktion werden keine Verbindungen hergestellt. Das heißt, wenn es Zeit wird, eine Verbindung herzustellen, wird die Verbindung einfach nicht hergestellt.
Bei der Übungsfunktion treten im Wesentlichen die gleichen Berichte auf wie bei einem Link-Ausfall. Leider gibt es aufgrund von Beschränkungen für Innenband-Signalisierung einige Nachrichten, die bei der Übung nicht ausgetauscht werden können, bei einem realen Ereignis jedoch ausgetauscht werden würden. Aus diesem Grund ist es bei der Übungsfunktion notwenig, die Informationen bereitzustellen, die in diesen nicht sendbaren Nachrichten enthalten sind. Dies ermöglicht jedoch die gewünschte Übungsfunktion.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sind ein so genannter Dropdead-Timer und Notabschaltung. Der Dropdead-Timer und die Notabschaltung schützen vor Bugs oder Mängeln in der Software. Wenn der Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung aufgrund eines Software-Problems Fehlfunktion aufweist und die Befehle beschränkt werden und ausbleiben, muss das Restaurationsteilnetz freigegeben werden. Der Dropdead-Timer wird betätigt, wenn ein bestimmtes maximal zulässiges Zeitmaß in dem Restaurationsprozess auftritt. Indem eine maximale Betriebszeit festgelegt wird, kann das Restaurationsnetz beispielsweise 30 Sekunden lang arbeiten, jedoch nicht länger. Wenn der 30-Sekunden-Punkt erreicht ist, wird der Restaurationsprozess abgeschaltet.
Eine Notabschaltung ähnelt einem Dropdead-Timer, wird jedoch manuell ausgelöst. Beispielsweise ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, einen TL1-Befehl einzugeben, um den Restaurationsprozess abzuschalten. Das Notabschalt-Merkmal bietet daher einen weiteren Grad von Schutz ergänzend zu dem Dropdead-Timer.
Außenband-Signalisierung ermöglicht es, Nachrichten über jeden beliebigen Kommunikationssignal zuzustellen, der verfügbar ist. Zu diesem Zweck verwendet die vorliegende Erfindung ein Restaurationsprozess-WAN. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden mehrere Nachrichten im Außenbandverfahren gesendet. Dazu gehören die Erkundungs-Nachricht, die Rückführungs-Nachricht, die Verbindungs-Nachricht, die Nachricht des Inhalts "Schritt abgeschlossen" sowie eine Nachricht, die als die Übungs-Nachricht bekannt ist und mit einem Übungsmerkmal der vorliegenden Erfindung zusammenhängt. Das WAN der vorliegenden Erfindung arbeitet nach dem TCP/IP-Protokoll, es können jedoch andere Protokolle und andere WAN eingesetzt werden. Um das WAN bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung zu nutzen, ist Zugang zu dem Netz erforderlich. Bei der vorliegenden Erfindung findet Zugang zu dem WAN über zwei LAN-Ethernet-Ports statt. Die zwei Ethernet-Ports ermöglichen Kommunikation mit dem WAN. In der vorliegenden Ausführung der Erfindung ist das Ethernet insofern ein Halbduplex-Netz, als das Restaurationsteilnetz Daten in einer Richtung auf einem Ethernet sendet, während Informationen zu dem Restaurationsteilnetz in der anderen Richtung auf dem anderen Ethernet-Port fließen. Das WAN der vorliegenden Erfindung enthält einen Backbone, der den Abschnitt des WAN mit hoher Bandbreite bereitstellt. Der Backbone schließt das gleiche Netz ein, das das Restaurationsteilnetz schützt. So könnte der Ausfall in dem Restaurationsteilnetz potentiell das WAN unterbrechen. Dies macht es möglicherweise anfälliger.
Dementsprechend gibt es möglicherweise vorteilhaftere WAN zum Einsatz mit der vorliegenden Erfindung. So kann es beispielsweise möglich sein, freie Kapazität als das WAN zu nutzen. Das heißt, es kann freie Kapazitäten in dem Netz geben, die verwendet werden könnten, um das WAN selbst aufzubauen. Dies kann die erforderlichen Signalflüsse für die oben erwähnten Nachrichten-Typen bereitstellen. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Herstellung von Verbindungen über das WAN automatisch durchgeführt.
Für die Cross-Connects der vorliegenden Erfindung ist ein Steuersystem vorhanden, das eine Anzahl von Computern innerhalb des sogenannten Cross-Connect-Switch enthält.
Der Cross-Connect-Switch kann möglicherweise mehrere Hunderte von Computern enthalten. Diese Computer sind in der vorliegenden Ausführung hierarchisch in drei Stufen verbunden. Die Computer, die prozessorintensive Operationen durchführen, erscheinen auf der untersten Schicht bzw. Schicht 3. Eine weitere Schicht von Computern kann beispielsweise eine Kartenbaugruppe steuern. Diese Computer nehmen Schicht 2 ein. Die Computer der Schicht 1 steuern die Computer der Schicht 2.
Die Computer in Schicht 1 führen die Befehle des Restaurationsprozesses der vorliegenden Erfindung durch. Diese Computer können in dem speziellen Rahmen zentral zusammengefasst sein, in dem sich alle Computer der Schicht 1 an einem Ort zusammen mit dem Computer befinden, der die Befehle des Restaurationsprozesses ausführt. Da der Computer, der den Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung durchführt, ein Computer der Schicht 1 ist, ist es nicht möglich, dass der Computer selbst Innenband-Nachrichten sendet. Wenn eine Innenband-Nachricht gesendet werden soll, wird diese Nachricht über einen Computer der Schicht 3 gesendet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Computer der Schicht 3 die lokale Karte steuert, die das Kabel enthält, mit dem er verbunden ist. Dementsprechend werden Innenband-Nachrichten im Allgemeinen von Computern der Schicht 2 und/oder der Schicht 3 gesendet und empfangen und werden nicht von Computern der Schicht 1, wie dem, der die Restaurations-Befehle für den Prozess der vorliegenden Erfindung abwickelt, gesendet.
Fehlerisolierung findet ebenfalls an Computern der Schicht 2 und 3 innerhalb der Kreuzverbindungen statt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Fehlerisolierung das Ändern der Signale in den Lichtleitfasern beinhaltet. Dies muss von Rechnern auf unteren Schichten ausgeführt werden. Des Weiteren hat ein Port, der ein DS-3-Port oder ein SONET-Port sein könnte, einen Status, und die Prozessoren der unteren Schichten verfolgen den Status des Ports. Daher gibt es im Wesentlichen eine Arbeitsteilung zwischen Computern der Schichten 2 und 3 und dem Computer der Schicht 1, der die Befehle für den Restaurationsprozess der vorliegenden Erfindung durchführt.
Obwohl eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung zur Erläuterungszwecken offenbart wird, sollten für den Fachmann, den die Erfindung betrifft, zahlreiche Änderungen, Modifikationen, Abwandlungen, Ersatzlösungen und Äquivalente als Ganzes oder in Teilen auf der Hand liegen. Dementsprechend sollte die vorliegende Erfindung nur auf den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche beschränkt sein.

Claims

Ein Verfahren zum Senden von Pfadüberprüfungsnachrichten über einen DS-3-Link unter Verwendung eines X-Bit-Signalisierungskanals in einem Telekommunikationsnetz (10), umfassend: Einbetten der Pfadüberprüfungsnachricht (104) in den X-Bits; und gekennzeichnet durch Senden der in den X-Bits eingebetteten Pfadüberprüfungsnachricht (104) über den DS-3-Link mit einer niedrigen Datenrate der Ordnung von 5 Bits pro Sekunde unter Verwendung einer Reihe von Signalfolgen beschränkter Dauer gefolgt von einer Warteperiode, die länger als die beschränkte Dauer ist, um den X-Bit-Zustand zu überschreiben und die Pfadüberprüfungssignale an eine entsprechende Empfangseinrichtung abwärts zu senden.
Das Verfahren von Anspruch 1, in dem die Dauer der Signalfolgen in Kombination mit der Dauer der Warteperiode im wesentlichen die Störung der Einrichtung beruhend auf einer herkömmlichen Verwendung des X-Bits für eine Alarmsignalisierung vermeidet.
Das Verfahren von Anspruch 1, in dem die Signalfolgen beschränkter Dauer weniger als 2 Sekunden dauern.
Das Verfahren von Anspruch 1, in dem der X-Bit-Signalisierungskanal ein Verarbeitungskanal ist.
Das Verfahren von Anspruch 1, in dem die Pfadüberprüfungsnachricht (104) über einen DS-3-Link innerhalb eines Restaurationsteilnetzes in dem Telekommunikationsnetz (10) gesendet wird.
Das Verfahren von Anspruch 1, in dem die Pfadüberprüfungsnachricht (104) bandintem übermittelt wird.
Ein Telekommunikationsnetz, umfassend: eine Mehrzahl untereinander verbundener Knoten (12, 14, 16, ..); und zumindest ein dynamisches Restaurationsteilnetz (40), das eine Teilmenge der Mehrzahl untereinander verbundener Knoten (42 – 48) enthält, von denen zumindest zwei über einen DS-3-Pfad verbunden sind, worin die Knoten geeignet sind, Pfadüberprüfunganachrichten über den DS-3-Pfad durch Einbetten der Pfadüberprüfungsnachricht in den X-Bits zu senden; dadurch gekennzeichnet, dass die Knoten geeignet sind, die in den X-Bits eingebettete Pfadüberprüfungsnachricht (104) über den DS-3-Pfad mit einer niedrigen Datenrate der Ordnung von 5 Bits pro Sekunde unter Verwendung einer Reihe von Signalfolgen beschränkter Dauer gefolgt von einer Warteperiode, die länger als die beschränkte Dauer ist, zu senden, um den X-Bit-Zustand zu überschreiben und eine Signalkennzeichnung an eine entsprechende Empfangseinrichtung abwärts zu übermitteln.
Das Netz von Anspruch 7, in dem die Dauer der Signalfolgen in Kombination mit der Dauer der Warteperiode im wesentlichen die Störung der Einrichtung beruhend auf einer herkömmlichen Verwendung des X-Bits für eine Alarmsignalisierung vermeidet.
Das Netz von Anspruch 7, in dem der DS-3-Link ein X-Bit-Signalisierungskanal ist, der ein Verarbeitungskanal ist.
Das Netz von Anspruch 7, in dem die Pfadüberprüfungsnachricht (104) bandintem übermittelt wird.
Das Netz von Anspruch 7, in dem die Signalfolgen beschränkter Dauer weniger als 2 Sekunden dauern.
Das Netz von Anspruch 7, in dem der DS-3-Pfad eine Mehrzahl von DS-3-Links umfasst.
Das Netz von Anspruch 7, in dem die Mehrzahl von Knoten (12, 14, 16, ..) durch eine Mehrzahl von DS-3-Pfaden verbunden ist.