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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Datenübertragung,
wie z. B. der Datenübertragung,
die in synchronen optischen Netzwerken erfolgt. Insbesondere bezieht
sie sich auf ein Verfahren zur Vermittlung von verketteten Signalen zwischen
unterschiedlichen optischen Netzwerk-Ringen.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
der sich dauernd weiterentwickelnden Telekommunikationsindustrie
hat das Aufkommen vielfältiger
unabhängiger
lokalisierter Netzwerke einen Bedarf für eine zuverlässige Kommunikation
zwischen Netzwerken geschaffen. Leider ist diese Kommunikation zwischen
Netzwerken schwierig in einer kosteneffektiven Weise zu erzielen,
und zwar aufgrund der Unterschiede in den digitalen Signalhierarchien,
den Codiertechniken und den Multiplexierstrategien. Der Transport
eines Signals zu einem unterschiedlichen Netzwerk erfordert einen
komplizierten Multiplex-/Demultiplex-Codier-/Decodier-Prozess, um
das Signal von einem Schema auf ein anderes Schema umzuwandeln.
Eine Lösung
für dieses
Problem ist SONET, ein Acronym für
ein synchrones optisches Netzwerk. Dies ist eine optische Übertragungsschnittstelle,
insbesondere ein Satz von Normen, die die Raten und Formate für optische
Netzwerke definieren. SONET wurde von Bellcore während der frühen achziger
Jahre vorgeschlagen und durch ANSI genormt, und es ist mit der synchronen digitalen
Hierarchie (SDH) kompatibel, einer ähnlichen Norm, die in Europa
durch die ITU-T festgelegt wurde. SONET bietet eine neue Systemhierarchie zur
Multiplexierung über
moderne, eine hohe Kapazität
aufweisendes Lichtleitfaser-Netzwerke
und eine neue Lösung
für die
Zeitmultiplexierung (TDM) für kleine
Verkehrs-Nutzinformationen. SONET hat mehrere Vorteile, die Folgendes
einschließen:
- – es
erfüllt
die Forderungen nach einem verbesserten Netzwerk-Betrieb und einer
Netzwerk-Wartung (OAM) für
Vertreiber und Benutzer durch Integration der OAM in das Netzwerk,
wodurch die Übertragungskosten verringert
werden.
- – Es
normt die Zwischenverbindung zwischen unterschiedlichen Diensteanbietern
(Feldkompatibilität).
- – Es
ermöglicht
das Hinzufügen
und/oder Abzweigen von Signalen mit einem einzigen Multiplex-Prozess
als Ergebnis der synchronen Charakteristik von SONET.
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Der
synchrone Transportsignal- (STS-) Rahmen ist der grundlegende Baustein
von optischen SONET-Schnittstellen, wobei STS-1 (Ebene 1) die grundlegende
Signalrate von SONET ist. Mehrfache STS-1-Rahmen können verkettet
werden, um STS-N-Rahmen
zu bilden, wobei die einzelnen STS-1-Signale Byte-verschachtelt
sind. Der STS-Rahmen umfasst zwei Teile, die STS-Nutzinformation
und die STS-Zusatzinformation.
Die STS-Nutzinformation überträgt den Informationsteil des
Signals, während
die STS-Zusatzinformation die Signalisierungs- und Protokollinformation überträgt. Dies
ermöglicht
eine Kommunikation zwischen intelligenten Knoten innerhalb des Netzwerkes,
was die Verwaltung, die Überwachung,
die Bereitstellung und Steuerung des Netzwerkes von einer zentralen
Stelle aus ermöglicht.
An den Enden eines Kommunikationssystems müssen Signale mit unterschiedlichen Raten
und unterschiedlichen Formaten behandelt werden. Eine SONET-Ende-zu-Ende-Verbindung schließt Endausrüstungen
an beiden Enden ein, die für
die Umwandlung eines Signals von dem Benutzerformat auf das STS-Format
vor der Übertragung auf
die verschiedenen SONET-Netzwerke und für die Umwandlung des Signals
von dem STS-Format zurück
auf das Benutzerformat verantwortlich sind, sobald die Übertragung
abgeschlossen ist.
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SONET
ist eine 4-Ebenen-Systemhierarchie, wobei jede Ebene auf den Diensten
aufbaut, die von den darunter liegenden Ebenen bereitgestellt werden.
Jede Ebene kommuniziert mit gleichrangigen Ausrüstungen in der gleichen Ebene,
verarbeitet Informationen und leitet sie zur nächsten Schicht nach oben und
nach unten. Die Pfadebene stellt den Ende-zu-Ende-Transport der
Benutzerdaten mit der passenden Signalisierungsgeschwindigkeit,
Umsetzungsdienste (wie z. B. DS1, DS2, DS3 und Video) und Pfad-Zusatzinformationen
in synchrone Nutzinformations-Umschläge (SPE's) sicher. Die Leitungsebene multiplexiert
und synchronisiert die SPE's
und fügt die
Leitungs-Zusatzinformation hinzu, um kombinierte STS-N-Signale zu
bilden. Die Abschnittsebene führt
eine Verschlüsselung
und Rahmenbildung aus und fügt
Abschnitts-Zusatzinformationen hinzu, um SONET-Rahmen zu schaffen.
Schließlich
ist die photonische Ebene die physikalische SONET-Ebene, in der
elektrische Signale in optische Signale umgewandelt und diese zu
entfernt angeordneten Knoten ausgesandt werden. An den entfernt
angeordneten Knoten wird der Prozess umgekehrt, beginnend mit der
photonischen Schicht, wodurch das optische Signal in ein elektrisches
Signal umgewandelt und zur Pfadschicht herunter weitergeleitet wird,
wo die unterschiedlichen Dienstesignale abgeschlossen werden. Die
optische Form der STS-Signale wird als optische Träger (OC's) bezeichnet. Das
STS-1-Signal und das OC-1-Signal haben die gleiche Rate.
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Die
SONET-Leitungsrate ist eine synchrone Hierarchie, die flexibel genug
ist, um viele, eine unterschiedliche Kapazität aufweisende, Signale zu unterstützen. Die
STS-1-/OC-1-Leitungsrate
wurde so gewählt,
dass sie 51,84 Mbps beträgt,
um 28 DS1-Signale
und 1 DS3-Signal aufzunehmen. Die eine höhere Ebene aufweisenden Signale
werden durch synchrones Multiplexieren der Signale der niedrigeren Ebene
gewonnen. Dieses Signal höherer
Ebene kann durch STS-N oder OC-N dargestellt werden, worin N eine
ganze Zahl ist. Derzeit sind die Werte von N gleich 1, 3, 12, 48
und 192. Beispielsweise hat OC-48 eine Rate von 2488,320 Mbps, das
48fache der Rate von OC-1. SONET ist weiterhin in der Lage, Signale
zu behandeln, die eine niedrigere Rate als das STS-1-Signal haben,
und die als Sub-STS-1-Signale bezeichnet werden. Speziell wird bei
SONET das Sub-STS-1-Signal als ein virtuelles Unterbündel (VT)
bezeichnet, wobei die VT-Struktur zum Transport und zur Vermittlung
von Sub-STS-1-Signalen ausgelegt ist. Es gibt vier Arten (Größen) von
VT's, im Einzelnen
VT-6, VT-3, VT-2 und VT-1,5, wobei jede Größe zur Berücksichtigung einer bestimmten
Größe von digitalen
Signalen ausgelegt ist, nämlich
jeweils DS2 (6,312 Mbps), DS1C (3,152 Mbps), CEPT-1 (2,048 Mbps)
und DS1 (1,544 Mbps).
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Weil
ein optisches Kabel in der Lage ist, sehr hohe Datenraten zu übertragen,
ist es logisch, mehrfache STS-1-Signale zu multiplexieren, um die
Netzwerk-Kapazität
vollständig
auszunutzen. Eine derartige Multiplexierung ist erforderlich, um
Super- Ratendienste,
wie z. B. BISDN bereitzustellen. In der synchronen SONET-Umgebung
breiten sich mehrfache STS-1-Signale zusammen mit einer höheren Rate aus,
sie sind jedoch immer noch als einzelne STS-1-Signale als Ergebnis
des Verschachtelungsprozesses sichtbar. Für die Zwecke dieser Beschreibung
ist die Verschachtelung einer Prozedur zum Verschachteln der einzelnen
Bytes eines Signals derart, dass jedes Komponentensignal innerhalb
des kombinierten Signals sichtbar ist. Dies beseitigt die Notwendigkeit
einer vollständigen
Demultiplexierung eines STS-N-Signals für den Zugang an ein einzelnes
STS-1-Signal.
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Vorhandene
optische Netzwerke sind durch mehrere miteinander verbundene Ringe
gebildet, wobei jeder Ring als solcher durch mehrere Knoten gebildet
ist, die miteinander verbunden sind. Zwei Ringe können einfach
miteinander über
eine Leitungsverbindung zwischen einem Knoten von jedem Ring miteinander
verbunden werden. Leider kann diese Zwischenring-Verbindung als
Ergebnis entweder eines Knotenausfalls, eines Leitungsausfalls,
eines Pfadausfalls oder eines Kanalausfalls ausfallen, wobei alle
diese Fälle
zu einem Verlust an Verkehr innerhalb des Netzwerkes führen. Ein
Kanalausfall besteht in einem Ausfall eines der mehrfachen Signalkanäle, beispielsweise
eines der 12 STS-1-Kanäle, die
ein OC-12c bilden. Ein Pfadausfall besteht in einem Ausfall eines
der zwei Pfade, die eine Sende-Empfangs-Verbindung zwischen zwei Übertragungsknoten
innerhalb des optischen Netzwerkes bilden. Ein Leitungsausfall besteht
in einem Ausfall der Lichtleitfaser-Leitung und somit des gesamten
Signals.
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Eine
Lösung
dieses Zwischenring-Verbindungsausfall-Problems besteht in der Bereitstellung einer
Ersatz- oder Schutzschaltung, wodurch eine sekundäre Verbindung
zwischen Ringen eine alternative Route für die Übertragung herstellt, wie dies beispielsweise
in der
US 5218604 A beschrieben
ist. Innerhalb dieser Netzwerk-Struktur
haben Knoten, die eine primäre
Verbindung zwischen Ringen herstellen, die Fähigkeit, Daten über eine
sekundäre Verbindung
im Fall eines Ausfalls eines primären Knotens, einer Leitung
oder eines Kanals zu lenken. Diese Netzwerklösung, die üblicherweise als angepasste
Knoten bezeichnet wird, wird derzeit in optischen Netzwerken verwendet
und erfüllt
die Bellcore GR1230-Anforderungen. Die Lösung mit eingepassten Knoten
ergibt einen Mechanismus zum Schutz eines STS-1-Kanals, weil die
Zwischenring-Vermittlung lediglich an dieser Einrichtungsebene erfolgt,
und sie kann zwischen irgendwelchen zwei Arten von Ringen verwendet
werden, wie z. B. einem OC-12-, OC-48- oder OC-192-Ring, unter anderem.
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Leider
ist die Lösung
mit angepassten Knoten auf den Schutz eines einzigen STS-1-Kanals zu einer Zeit
beschränkt.
Zunehmend mehr und mehr Kunden für
optische Netzwerke wünschen
die Übertragung
von verketteten Nutzinformationen, was in in Konflikt mit den Anforderungen
angepasster Knoten steht. Eine weitere Beschränkung der Lösung mit angepassten Knoten
besteht in der Zeit, die zur Ausführung einer Ersatz- oder Schutzschaltung
zwischen miteinander verbundenen Ringen erforderlich ist. Eine 100
ms-Wartezeit wird vor jeder Ersatzschaltung angewandt, unabhängig davon,
ob ein Pfadausfall innerhalb eines Ringes, ein Leitungsausfall zwischen
Ringen oder ein Pfadausfall zwischen Ringen aufgetreten ist. Auch
kann im Fall einer großen
Nutzinformationsübertragung,
bei der lediglich ein STS-1-Signal zu einer Zeit einer Ersatzschaltung
unterworfen werden kann, die Verarbeitungszeit einer Ersatzschaltung
zwischen den Ringen größer als
die Zeit werden, die gemäß den Bellcore-Spezifikationen erforderlich
ist. Beispielsweise müssten
im Fall eines optischen OC-48c-Signals 48 OC-1-Dienstewähler umgeschaltet
werden.
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Die
vorstehende Hintergrundinformation zeigt klar an, dass eine Notwendigkeit
in der Industrie besteht, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
verketteten Nutzinformationsübertragung
in synchronen optischen Netzwerken zu schaffen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Wie
sie hier verwirklicht und allgemein beschrieben wird, ergibt die
Erfindung einen Vermittlungsknoten (106, 108, 112, 118)
zur Verwendung in einem synchronen optischen Netzwerk-Ring (124, 126),
der Daten transportiert, die in Blöcke mit einer ersten Größe unterteilt
sind, wobei der Vermittlungsknoten Folgendes einschließt:
- – eine
Vielzahl von primären
Empfangsverbindungspunkten zum Empfang von optischen Zwischenring-Signalen,
die in Blöcke
mit einer zweiten Größe unterteilt
sind, wobei ein Block mit der zweiten Größe kleiner als ein Block mit
der ersten Größe ist,
wobei ein Block mit der zweiten Größe einen Kopffeld-Abschnitt
und einen Nutzinformations-Abschnitt einschließt;
- – eine
Vielzahl von primären
Sendeverbindungspunkten zum Senden von optischen Zwischenring-Signalen,
die in die Blöcke
mit der zweiten Größe unterteilt
sind;
- – einen
sekundären
Empfangsverbindungspunkt zum Empfang von optischen Zwischenring-Signalen,
die in Blöcke
mit der ersten Größe unterteilt sind;
- – einen
sekundären
Sendeverbindungspunkt zum Senden von optischen Zwischenring-Signalen, die
in Blöcke
mit der ersten Größe unterteilt
sind;
- – eine
Hauptsteuerung (210) zur Weglenkung der Blöcke mit
der ersten Größe in Richtung
auf die primären
Sendeverbindungspunkte, wobei die Hauptsteuerung betreibbar ist,
um einen ankommenden Block mit der ersten Größe in zumindest zwei Blöcke der
zweiten Größe aufzuteilen,
dadurch
gekennzeichnet, dass:
- – der
Kopffeld-Abschnitt des Blockes mit der zweiten Größe eine
Marke einschließt,
die auf zumindest einen Teil des Nutzinformationsabschnittes bezogen
ist, wobei die Marke anzeigt, ob der Teil des Nutzinformationsabschnittes
verkettete Daten oder nicht verkettete Daten sind, wobei, wenn der
Teil des Nutzinformationsabschnittes nicht verkettete Daten sind,
er eine Vielzahl von unabhängigen
Datenelementen einschließt;
- – wobei
die Hauptsteuerung weiterhin betreibbar ist, um:
- a) die Marke in dem Kopffeld-Abschnitt eines Blockes mit der
zweiten Größe zu beobachten,
um festzustellen, ob der Nutzinformationsabschnitt des Blockes mit
der zweiten Größe verkettete
Daten einschließt,
und um eine von zwei Datenübertragungsbetriebsarten
in Abhängigkeit
von der Marke anzunehmen;
- i) wenn die Marke das Vorhandensein von verketteten Daten in
den Nutzinformationsabschnitt des Blockes mit der zweiten Größe anzeigt,
die Hauptsteuerung eine erste Datenübertragungsbetriebsart annimmt,
bei der die verketteten Daten als eine einzige Einheit in Richtung
auf einen bestimmten primären
Sendeverbindungspunkt gelenkt werden; und
- ii) wenn die Marke das Fehlen von verketteten Daten in dem Nutzinformationsabschnitt
des Blockes mit der zweiten Größe anzeigt,
die Hauptsteuerung eine zweite Datenübertragungsbetriebsart annimmt,
die die Lenkung von unabhängigen
Datenelementen, die in dem Nutzinformationsabschnitt des die zweite
Größe aufweisenden
Blockes enthalten sind, in Richtung auf unterschiedliche primäre Sendeverbindungspunkte
ermöglicht.
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In
einem speziellen Beispiel ist der Vermittlungsknoten eine Komponente
eines synchronen optischen Netzwerkes, wobei dieses Netzwerk zwei
miteinander verbundene Ringe umfasst, die ihrerseits zwei entfernt
angeordnete Telefongeräte
(die auch als Kundenstandort-Ausrüstungen (CPE) bezeichnet werden)
miteinander verbindet. Die Telefongeräte sind daher die Endpunkte
für eine
SONET-Verbindung. Alternativ könnten
die Endpunkte für
die SONET-Verbindung die Modems von zwei entfernt angeordneten Computern
sein. Beide Ringe sind OC-192-Ringe, wobei das innerhalb jedes Ringes übertragene
optische Signal ein OC-192-Signal ist. Alternativ können Ringe
verschiedener Arten ebenfalls miteinander verbunden werden, beispielsweise ein
OC-48-Ring und ein OC-192-Ring.
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Für die Zwecke
dieser Beschreibung wird ein optisches OC-192-Signal als ein Signal
bezeichnet, das durch eine Blockgröße von 192 gekennzeichnet ist.
In ähnlicher
Weise ist ein optisches OC-48-Signal durch eine Blockgröße von 48
gekennzeichnet, während
ein optisches OC-12-Signal durch eine Blockgröße von 12 gekennzeichnet ist.
Wie dies im Vorstehenden beschrieben wurde, schließt jeder
optische Signalblock einen Kopffeldabschnitt und einen Nutzinformationsabschnitt
ein. Der Kopffeldabschnitt schließt eine Marke ein, beispielsweise
ein Feld, das entweder gesetzt oder gelöscht wird, das sich auf zumindest
einen Teil des Nutzinformationsabschnittes des optischen Signalblockes
bezieht. Die Marke kennzeichnet diesen Teil als entweder verkettete oder
nicht verkettete Daten. Ein Teil der nicht verketteten Daten wird
als eine Gruppierung unabhängiger Datenelemente
betrachtet, die unabhängig
verarbeitet und über
das Netzwerk gelenkt werden können, im
Gegensatz zu verketteten Daten, die als eine einzige Einheit gelenkt werden
müssen.
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In
einem speziellen Beispiel sind zwei SONET-Ringe über zumindest vier Leitungen
miteinander verbunden. Zwei dieser Leitungen unterstützen die
primäre
Sende- und Empfangsverbindung zwischen den zwei Ringen, wobei jede
Leitung einer Richtung des Verkehrsflusses ausschließlich zugeordnet
ist. In ähnlicher
Weise sind die zwei anderen Leitungen an sekundären Sende- und Empfangsverbindungen
zwischen den zwei Ringen beteiligt. Derartige sekundäre Sende-
und Empfangsverbindungen beinhalten weitere Knoten auf dem Netzwerk. Die
zwei Knoten (einer von jedem Ring), die über die primäre Verbindung
miteinander verbunden sind, werden als die primären oder Vermittlungsknoten
bezeichnet, während
die zwei über
die sekundäre
Verbindung miteinander verbundenen Knoten als sekundäre Knoten
bezeichnet werden. Die Anzahl der primären und sekundären Verbindungsleitungen
hängt von
der Anzahl von Unterkanälen
ab, die auf den primären
und sekundären
Knoten realisiert sind, wie dies weiter unten ausführlicher
beschrieben wird. Diese primären
und sekundären
Verbindungen und Knoten stellen eine Ersatzumschaltung zwischen den
SONET-Ringen sicher. Der Ausdruck „Ersatzumschaltung" bedeutet, dass im
Fall eines Knoten-, Kanal- oder Leitungsausfalls, der die Verbindung
zwischen den zwei Ringen verhindert, eine alternative Route oder
eine sekundäre
Verbindung zur Unterstützung
der Verkehrsübertragung
zwischen Ringen verfügbar
ist. Obwohl eine sekundäre
Verbindung so beschrieben wurde, als ob sie eine Zwischenring-Verbindung zwischen
den sekundären
Knoten zweier benachbarter Ringe unterstützt, schließt ein spezieller Vermittlungsknoten
des Ringes weiterhin eine sekundäre
Sende- und Empfangsverbindung ein, um einen Pfad innerhalb des Ringes
zwischen sich selbst und dem sekundären Knoten des speziellen Ringes
zu unterstützen.
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Vorzugsweise
wird die Zwischenring-Ersatzumschaltung auf der OC-12- oder OC-48-Einrichtungsebene
ausgeführt,
im Gegensatz zu vorhandenen Systemen mit angepassten Knoten, bei
denen die Vermittlung auf der STS-1-Ebene erfolgt, wodurch die Qualität und Dauer
der Datenübertragung innerhalb
des optischen Netzwerkes beträchtlich
verbessert wird. Speziell ergibt sich die Verbesserung der Datenübertragung
aus der neuartigen Unterstützung
von verketteten Nutzinformationen, wie z. B. der optischen OC-12c-
oder OC-48c-Signale. Weil verkettete Nutzinformationen ein Bündel von
Signalen einschließen,
die alle zusammen durch das Netzwerk als eine einzige Einheit gelenkt
werden müssen,
unterstützt
die vorliegende Erfindung die Ersatzumschaltung für ein gesamtes
verkettetes Signal zu einer Zeit.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
besteht der primäre
oder Vermittlungsknoten strukturell aus mehreren Schnittstellen,
einer Steuerung und einem Speicher. Ein interner Systembus verbindet
alle diese Komponenten miteinander, was es ermöglicht, dass Daten- und Steuersignale
zwischen diesen ausgetauscht werden. Die Schnittstellen verbinden
verschiedene Eingangs- und Ausgangs-Ports mit ihren jeweiligen Pfaden,
unter Einschluss von Arbeits- und Ersatz-Pfaden innerhalb des Ringes,
primären
Verbindungen zwischen den Ringen und sekundären Verbindungen innerhalb
der Ringe.
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Jedes
Sende- und Empfangspaar von Arbeitspfaden innerhalb des Ringes ist
durch ein Lichtleitfaserpaar realisiert, während jedes Sende- und Empfangspaar
von Ersatzpfaden innerhalb eines Ringes durch ein getrenntes Lichtleitfaserpaar
realisiert ist. Diese Paare befinden sich niemals in dem gleichen
Lichtleitfaserkabel, weil dies den Zweck des Schutzes gegen Kabelunterbrechungen
widersprechen würde.
Die primären
Sende- und Empfangs-Verbindungsleitungen innerhalb eines Ringes sowie
die sekundären
Sende- und Empfangs-Verbindungsleitungen innerhalb eines Ringes
sind ebenfalls durch ein weiteres Lichtleitfaserpaar realisiert. Das
Eingangs-/Ausgangs-Port-Paar für
ein Sende- und Empfangspaar von primären Verbindungsleitungen innerhalb
eines Ringes bildet eine Verbindung, die als ein primärer Verbindungs-Unterkanal
bezeichnet wird und Daten von dem primären Knoten eines benachbarten
Ringes empfängt
und diese an diesen sendet. In einer speziellen Ausführungsform
dieser Erfindung kann ein derartiger Unterkanal entweder die OC-12-
oder OC-48-Ebene unterstützen.
Im Fall eines OC-192-Vermittlungsknotens
würde der
Knoten entweder 4 OC-48-Unterkanäle
und entsprechend 4 Paare von primären OC-48-Zwischenring-Sende-/Empfangsverbindungen
oder 16 OC-12-Unterkanäle
und entsprechend 16 Paare von primären OC-12-Zwischenring-Sende-/Empfangsverbindungen
einschließen.
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Der
Speicher enthält
ein Programmelement, das den Betrieb des Vermittlungsknotens steuert. Dieses
Programmelement besteht aus einzelnen Befehlen, die von der Steuerung
ausgeführt
werden, die die Form einer Zentralprozessoreinheit (CPU) aufweist.
Zusätzlich
stellt der Speicher Speicher mit wahlfreiem Zugriff bereit, der
Datenelemente aufnehmen kann, die die Steuerung während der
Ausführung
des Programms manipuliert.
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Für alle Übertragungsknoten
innerhalb der SONET-Ringe stellt die Ausführung des Programmelementes
durch die Steuerung genormte Datenübertragungen und eine Fehler-/Ausfall-Überwachung unter
Einschluss der Multiplexierung und Demultiplexierung von optischen
Signalen sowie die Unterstützung
eines sowohl linearen als auch Ring-Schutzes sicher. Speziell für die vorliegende
Erfindung stellt die Ausführung
des in dem Speicher eines OC-192-Vermittlungsknoten gespeicherten
Programmelementes weiterhin die Abwicklung und Zwischenring-Übertragung
von optischen Signalen von verketteten Nutzinformationen sowie die
Ersatzumschaltung zwischen den miteinander verbundenen SONET-Ringen
sicher.
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Funktionell
gesprochen realisiert das Programmelement zwei Teilsteuerungs-Funktionsblöcke, speziell
einen Routing- oder Leitwegsteuerungs-Funktionsblock (oder einfach
eine „Routing-Steuerung") und einen Vermittlungs-Steuerungsfunktionsblock
(oder einfach „Vermittlungssteuerung"). In einem speziellen
Beispiel ist die Routing-Steuerung in dem Vermittlungsknoten für die Leitweglenkung
eines ankommenden optischen Zwischenring-Signals mit einer Blockgröße 192 zu
einem benachbarten Netzwerk-Ring über die primäre Zwischenring-Sendeverbindung
verantwortlich. Um dies durchzuführen,
unterteilt die Routing-Steuerung das optische OC-192-Zwischenring-Signal,
die sie empfängt,
zunächst
in eine kleinere Größe aufweisende
Blöcke
auf, wie z. B. entweder vier optische Signale mit der Blockgröße 48 oder
16 optische Signale mit der Blockgröße 12, in Abhängigkeit
von den optischen Signalebenen, die von den Vermittlungsknoten-Unterkanälen unterstützt werden.
Nach dieser Unterteilung betrachtet die Routing-Steuerung als nächstes die
eine kleinere Größe aufweisenden
Blöcke
jeweils einzeln und bestimmt, ob ein bestimmter Block zu einem benachbarten
Ring auszusenden ist. Es sei bemerkt, dass in dem Fall, in dem der
Block nicht zu einem benachbarten Ring zu senden ist, er entweder
zu einem externen System oder zu einem anderen Übertragungsknoten innerhalb
des gleichen Ringes gesandt wird. Speziell in dem Fall, in dem ein bestimmter
Block zu einem benachbarten Ring auszusenden ist, überprüft die Routing-Steuerung
den Kopffeldabschnitt des Blockes auf eine Marke, die verkettete
oder nicht verkettete Daten in dem Nutzinformationsabschnitt des
Blockes anzeigt. Wenn diese Marke verkettete Daten anzeigt, so lenkt
die Routing-Steuerung diese Daten als eine einzige Einheit zu dem
benachbarten Netzwerk-Ring über
eine bestimmte primäre
Zwischenring-Sendeverbindung. Dies erfolgt deshalb, weil die verketteten
Daten nicht aufgeteilt werden können.
Wenn andererseits die Marke das Fehlen von verketteten Daten anzeigt,
so ermöglicht
es die Routing-Steuerung, dass die Nutzinformation des Blockes zu
dem benachbarten Netzwerk-Ring als unabhängige Datenelemente über unterschiedliche
primäre
Zwischenring-Sendeverbindungen
gelenkt wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die unabhängigen Datenelemente,
die Signale der STS-1-Ebene sein können, über unterschiedliche primäre Zwischenring-Sendeverbindungen
gelenkt werden können.
Dies ist möglich,
weil die Datenelemente unabhängige
Einheiten sind, die nicht global als eine Einheit verarbeitet werden
müssen.
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Weiterhin
ist die Routing-Steuerung zur Realisierung einer Doppelaussendung
verantwortlich, bei der eine Kopie eines bestimmten optischen Signals mit
einer Blockgröße von 12
oder 48, das über
eine primäre
Sendeverbindung zu einem benachbarten Ring auszusenden ist, in ein
optisches Signal mit der Blockgröße 192 multiplexiert
und in Richtung auf die sekundäre
Sendeverbindung innerhalb des Ringes gelenkt wird. Diese Kopie ergibt
eine Datenreserve für
den Fall, dass bei einer bestimmten primären Sendeverbindung ein Fehler
auftritt und einer der die kleinere Größe aufweisenden Blöcke, die
aus einem optischen OC-192-Signal herausgeteilt wurden, in Richtung
auf diese spezielle primäre
Sendeverbindung gelenkt wird. Ohne diese Datenreserve würde der
Block oder die Blöcke
mit der kleineren Größe, die
in Richtung auf die bestimmte primäre Sendeverbindung gelenkt
wurden, verlorengehen. Diese Funktionalität der Routing-Steuerung ist
als Software realisiert, insbesondere als Teil des Programmelementes,
das in dem Speicher des Vermittlungsknotens gespeichert ist.
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Die
Vermittlungssteuerung als solche ist für die Überwachung der primären Empfangsverbindungen
innerhalb eines Ringes auf das Vorhandensein eines Ausfalls verantwortlich,
wobei ein derartiger Ausfall zu dem Verlust von Zwischenring-Daten führen könnte, die
von dem benachbarten Ring ankommen. In dem Fall, in dem ein Fehler
an einer bestimmten primären
Empfangsverbindung festgestellt wird, führt die Vermittlungssteuerung
eine Ersatzumschaltung aus, wie sie nachfolgend beschrieben wird. In
einfachen Ausdrücken
umfasst die Ersatzumschaltung den Empfang der ankommenden Zwischenring-Daten
von der sekundären
Empfangsverbindung innerhalb des Ringes, im Gegensatz zu einer ausgefallenen
primären
Empfangsverbindung. Ähnlich
wie die Routing-Steuerung ist die Funktionalität der Vermittlungssteuerung
als Software realisiert, speziell als Teil des Programmelementes,
das in dem Speicher des Vermittlungsknotens gespeichert ist.
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Die
von Natur aus in einem primären OC-192-Knoten
vorhandene Ersatzschaltungsfunktionalität, die ebenfalls in Software
als Teil des Programmelementes realisiert ist, das in dem Speicher des
Vermittlungsknotens gespeichert ist, schließt zwei funktionelle Komponenten
ein, nämlich
einen Dienstewähler
und einen Abzweig- und Fortsetzungs-Punkt. Es ist die kombinierte
Funktionalität von
sowohl dem Dienstewähler
als auch dem Abzweig- und Fortsetzungspunkt innerhalb des Vermittlungsknotens,
die es ermöglicht,
dass eine sekundäre
Verbindung oder eine alternative Route zwischen zwei SONET-Ringen
aufgebaut wird, wie dies für
die Ersatzschaltung erforderlich ist. Innerhalb eines Vermittlungsknotens
ist der Dienstewähler,
der einen Teil der Vermittlungssteuerung bildet, für den Empfang der
ankommenden Daten von einem anderen Ring, für die Auswahl entweder der
Vermittlungsverbindung zwischen den zwei Ringen oder im Fall eines Zwischenring-Ausfalls
irgendeiner Art, des Arbeitspfades von dem passenden benachbarten
sekundären
Knoten verantwortlich. Der Abzweig- und Fortsetzungspunkt eines
Vermittlungsknotens, der einen Teil der Routing-Steuerung bildet,
ist für
die Sicherung irgendeiner Aussendung verantwortlich, die über die Vermittlungsverbindung
zu einem anderen Ring ausgeführt
wird, wodurch die gleiche Aussendung über einen Arbeitspfad zu dem
passenden benachbarten sekundären
Knoten gesandt wird. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform
befindet sich in jedem Vermittlungsknoten ein Dienstewähler und
ein Abzweig- und Fortsetzungspunkt für jeden primären Zwischenring-Verbindungs-Unterkanal.
In dem Fall, in dem ein OC-192-Vermittlungsknoten vier OC-48-Unterkanäle einschließt, würde es auch
vier Dienstewähler
und vier Abzweig- und Fortsetzungspunkte geben, die jeweils in der
Lage sind, maximal 48 STS-1-Signale gleichzeitig zu verarbeiten.
In dem Fall, in dem ein OC-192-Vermittlungsknoten 16 OC-12-Unterkanäle einschließt, würde es auch
16 Dienstewähler
und 16 Abzweig- und Fortsetzungspunkte geben, die jeweils in der
Lage sind, maximal 12 STS-1-Signale gleichzeitig zu verarbeiten.
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In
einem speziellen Beispiel ist jeder OC-192-Vermittlungsknoten für die Überprüfung seiner
abgehenden und ankommenden Leitungen verantwortlich und in der Lage,
Ausfälle
innerhalb seines eigenen SONET-Ringes sowie an den Verbindungen zu
anderen SONET-Ringen festzustellen. Diese Überprüfung kann durch dauerndes Überwachen
ankommender Leitungen auf Ausfälle
bewirkt werden, die einen Datenverlust anzeigen. Beispiele dieser Ausfälle sind
Signalverlust, Zeigerverlust, Leitungsalarm und Pfadalarm. Diese
Ausfälle
werden in der SONET-Zusatzinformation
berichtet und sie sind die gleichen Ausfälle, die eine lineare Ersatzschaltung oder
eine Ring-Ersatzschaltung hervorrufen. In dem Fall, in dem diese Überprüfung einen
derartigen Ausfall an einer primären
Verbindung berichtet, erfolgt eine Ersatzschaltung, und der Vermittlungsknoten sammelt
Zwischenring-Verkehr
von der sekundären Zwischenring-Verbindung,
insbesondere über
einen vorgegebenen ankommenden Arbeitspfad innerhalb seines eigenen
SONET-Ringes. Es wird keine Überprüfung von
dem primären
Knoten auf seiner abgehenden Leitung zu einer primären Verbindung
durchgeführt,
weil irgendeine Aussendung, die über
diese Leitung ausgesandt wird, auch über einen Zwischenring-Arbeitspfad
in Richtung auf dem sekundären Knoten
des Ringes gesandt wird, der als Reserve im Fall eines Zwischenring-Leitungs-
oder Vermittlungsknoten-Ausfalls verwendet wird.
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Es
sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung eine schnelle Erholung
des Zwischenring-Verkehrs im Fall von Zwischenring-Leitungsausfällen aufweist.
In vorhandenen Systemen mit angepassten Knoten wird eine Verzögerungszeit
von 100 ms angewandt, bevor alle Ersatzumschaltungen ausgeführt werden,
unabhängig
davon, ob ein Zwischenring-Leitungs-, Zwischenring-Pfad- oder Ringpfad-Ausfall
innerhalb des Ringes aufgetreten ist. In einem speziellen Beispiel
wird diese Verzögerungszeit
lediglich im Fall von Pfadausfällen
angewandt. Die Verzögerungszeit
ist in dem Fall von Pfadausfällen
erforderlich, weil der Dienstewähler
eines Vermittlungsknotens einen Signalausfall für eine kurze Dauer (bis zu 60
ms) feststellen kann, während
eine gegenüberliegende
Ausrüstung
eine Ersatzumschaltung ausführt, und
entsprechend eine unnötige
Ersatzumschaltung ausführen
kann. Die Verzögerungszeit
wird jedoch nicht im Fall eines Leitungsausfalls innerhalb des Ringes
angewandt, weil ein Leitungsausfall einen primären Zuführungsausfall zwischen Verbindungen anzeigt.
Ein derartiger Ausfall erfordert eine Ersatzumschaltung, um einen
Verkehrsverlust zu vermeiden, weil er nicht durch eine vorhergehende
Ersatzumschaltung in irgendeiner gegenüberliegenden Ausrüstung korrigiert
werden kann. Daher führt
ein Leitungsausfall zu einer Ersatzumschaltung, die so schnell wie
möglich
erfolgt. Dieser Unterschied zwischen den unterschiedlichen Ausfällen, die
innerhalb der gegenüberliegenden
Ausrüstung
eines optischen Netzwerkes festgestellt wird, und die spezielle
Verzögerungszeit,
die als Ergebnis angewandt wird, ermöglicht insgesamt eine schnelle
Erholung des Zwischenring-Verkehrs aufgrund der schnelleren Ersatzumschaltzeit,
die im Verlauf aller festgestellten Leitungsausfälle realisiert wird.
-
Wie
sie hier verwirklicht und allgemein beschrieben wird, ergibt die
Erfindung weiterhin ein Verfahren zur Verwaltung der Übertragung
von verketteten optischen Signal-Nutzinformationen in einem Vermittlungsknoten 106, 108, 112, 118 eines
synchronen optischen Netzwerk-Ringes 124, 126,
der Daten transportiert, die in Blöcke mit einer ersten Größe unterteilt
sind, wobei der Vermittlungsknoten Folgendes einschließt:
- – eine
Vielzahl von primären
Empfangsverbindungspunkten zum Empfang von optischen Zwischenring-Signalen,
die in Blöcke
mit einer zweiten Größe unterteilt
sind, wobei ein Block mit der zweiten Größe kleiner als ein Block mit
der ersten Größe ist,
wobei ein Block mit der zweiten Größe einen Kopffeldabschnitt
und einen Nutzinformationsabschnitt einschließt;
- – eine
Vielzahl von primären
Sendeverbindungspunkten zum Senden von optischen Zwischenring-Signalen,
die in Blöcke
mit der zweiten Größe unterteilt
sind;
- – einen
sekundären
Empfangsverbindungspunkt zum Empfang von optischen Zwischenring-Signalen,
die in Blöcke
mit der ersten Größe unterteilt sind;
- – einen
sekundären
Sendeverbindungspunkt zum Aussenden von optischen Zwischenring-Signalen,
die in Blöcke
mit der ersten Größe unterteilt sind;
- – wobei
das Verfahren den Schritt des Empfangens eines ankommenden Blockes
mit der ersten Größe umfasst;
dadurch
gekennzeichnet, dass:
- – der
Kopffeldabschnitt eines Blockes mit der zweiten Größe eine
Marke einschließt,
die sich auf zumindest einen Teil des Nutzinformationsabschnittes
bezieht, wobei die Marke anzeigt, ob der Teil des Nutzinformationsabschnittes
verkettete Daten oder nicht verkettete Daten sind, wobei, wenn der
Teil des Nutzinformationsabschnittes nicht verkettete Daten ist,
er eine Vielzahl von unabhängigen
Datenelementen einschließt;
- – wobei
das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfasst:
- a) Unterteilen des Blockes mit der ersten Größe in zumindest zwei Blöcke mit
der zweiten Größe, wobei
der Block mit der zweiten Größe einen Kopffeldabschnitt
und einen Nutzinformationsabschnitt einschließt;
- b) Verarbeiten eines Blockes mit der zweiten Größe, um festzustellen,
ob der Nutzinformationsabschnitt des Blockes mit der zweiten Größe verkettete
Daten einschließt;
- c) Lenken des Blockes mit der zweiten Größe in Richtung auf einen benachbarten
optischen Netzwerk-Ring in Abhängigkeit
von dem Vorliegen von verketteten Daten, wobei, wenn verkettete
Daten vorliegen, die verketteten Daten als eine einzige Einheit
in Richtung auf einen bestimmten primären Zwischenring-Verbindungspunkt
gelenkt werden, während,
wenn ein Fehlen von verketteten Daten vorliegt, die in dem Nutzinformationsabschnitt
des Blockes mit der zweiten Größe enthaltenen
Daten als unabhängige
Datenelemente in Richtung auf unterschiedliche primäre Zwischenring-Verbindungspunkte
gelenkt werden können.
-
Die
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ergibt daher in vorteilhafter Weise einen
neuartigen Vermittlungsknoten zur Verwendung in einem optischen
Netzwerk, das eine optische Signalübertragung verketteter Nutzinformationen
innerhalb und zwischen synchronen optischen Netzwerk-Ringen ausführen kann.
In vorteilhafter Weise ergibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verwaltung
der Datenübertragung
in einem synchronen optischen Netzwerk, das in der Lage ist, die
Zwischenring-Aussendung von optischen Signalen zu unterstützen, die
verkettete Nutzinformationen übertragen.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Diese
und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
ausführlichen
Beschreibung bei Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
ersichtlich. Es ist jedoch verständlich,
dass die Zeichnungen lediglich zu Erläuterungszwecken und nicht als
Definition der Grenzen der Erfindung bereitgestellt werden, für die auf
die beigefügten
Ansprüche
Bezug genommen werden sollte.
-
1 ist ein Blockschaltbild
eines optischen Netzwerkes, das eine Vielzahl von Ringen einschließt, die
gemäß dieser
Erfindung miteinander verbunden sind;
-
2 ist ein Blockschaltbild
der Struktur eines Vermittlungsknotens des optischen Netzwerkes nach 1;
-
3 ist ein Funktionsblockschaltbild
eines primären
Vermittlungsknotens des optischen Netzwerkes nach 1;
-
4 ist ein Blockschaltbild,
das ein Beispiel einer Ersatzumschaltung im Fall eines primären Verbindungsausfalls
für das
optische Netzwerk nach 1 ist;
-
5 ist ein Blockschaltbild,
das ein Beispiel einer Ersatzumschaltung im Fall eines primären Einweg-Verbindungsausfalls
für das
optische Netzwerk nach 1 ist;
-
6 ist ein Blockschaltbild,
das ein Beispiel einer Ersatzumschaltung im Fall eines Knotenausfalls
für das
in 1 gezeigte optische
Netzwerk zeigt;
-
7 ist ein Ablaufdiagramm,
das die Betriebsweise eines Programmelementes in dem primären Vermittlungsknoten
zeigt, der in den 1 und 3 gezeigt ist, das die Ersatzumschaltungs-Funktionalität steuert.
-
Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
-
1 erläutert ein Beispiel einer Situation,
in der zwei entfernt voneinander angeordnete Telefone 100 und 122 über ein
synchrones optisches Netzwerk miteinander verbunden sind. Die Telefone
sind daher Endpunkte für
eine SONET- Verbindung,
wobei das optische Netzwerk in diesem Beispiel durch zwei miteinander
verbundene Ringe 124 und 126 gebildet ist. Alternativ
könnten
die Endpunkte für
die SONET-Verbindung die Modems von zwei entfernt voneinander angeordneten
Computern sein, während das
Netzwerk als solches einige Ringe mehr einschließen könnte.
-
Wie
dies vorstehend beschrieben wurde, unterstützen derzeitige SONET-Normen
die Aussendung von optischen OC-1-, OC-3-, OC-12-, OC-48- und OC-192-Signalen.
In einer speziellen Ausführungsform
dieser Erfindung sind sowohl der Ring 124 als auch der
Ring 126 OC-192-Ringe, wobei das übertragene optische Signal
ein OC-192-Signal
ist. Alternativ können
auch Ringe mit verschiedenen Arten miteinander verbunden werden,
beispielsweise OC-48-Ring und ein OC-192-Ring. Für die Zwecke dieser Beschreibung
wird ein optisches OC-192-Signal so bezeichnet, als ob es durch
eine Blockgröße von 192
gekennzeichnet ist. In ähnlicher
Weise ist ein optisches OC-48-Signal
durch eine Blockgröße von 48
gekennzeichnet, während
ein optisches OC-12-Signal
durch eine Blockgröße von 12
gekennzeichnet ist. Jeder optische Signalblock schließt einen
Kopffeldabschnitt und einen Nutzinformationsabschnitt ein. Der Kopffeldabschnitt
schließt
eine Marke, beispielsweise ein Feld ein, die bzw. das entweder gesetzt
oder gelöscht
wird und sich auf zumindest einen Teil des Nutzinformationsabschnittes
des optischen Signalblockes bezieht. Die Marke kennzeichnet diesen
Abschnitt entweder als verkettete oder nicht verkettete Daten. Ein
Abschnitt von nicht verketteten Daten wird einfach als eine Gruppierung von
unabhängigen
Datenelementen betrachtet, die unabhängig verarbeitet und über das
Netzwerk gelenkt werden könnten,
im Gegensatz zu verketteten Daten, die als eine einzige Einheit
gelenkt werden. Es sei bemerkt, dass in dem Fall, in dem der Nutzinformationsabschnitt
durch entweder verkettete oder nicht verkettete Daten gebildet ist,
eine einzige Marke in dem Kopffeldabschnitt ausreicht. In diesem
Fall zeigt die Marke an, ob der gesamte Nutzinformationsabschnitt
verkettet oder nicht verkettet ist. Für eine größere Flexibilität kann der
Nutzinformationsabschnitt fragmentiert werden, wobei jeder Teil
einer vorgegebenen Marke in dem Kopffeldabschnitt zugeordnet ist.
Somit schließt
der Kopffeldabschnitt mehrere Marken ein, und jeder Teil des Nutzinformationsabschnittes
kann verkettet oder nicht verkettet sein. Diese Charakteristik ermöglicht Hybrid-Nutzinformationsabschnitt- Blöcke mit
verketteten Daten- und nicht verketteten Datenabschnitten.
-
In 1 ist jeder OC-192-Ring
durch mehrere Übertragungsknoten
gebildet, die auch als OC-192-Knoten bezeichnet werden. Speziell
in diesem Beispiel bilden die Übertragungsknoten 104, 106, 108 und 110 einen
Ring 124, während
die Übertragungsknoten 112, 114, 116 und 118 einen
Ring 126 bilden. Jeder dieser Knoten kann ein extern erzeugtes
optisches OC-12- oder OC-48-Signal empfangen und diese in ein optisches
OC-192-Signal zur Übertragung
innerhalb der Ringe 124 und 126 multiplexieren.
In ähnlicher
Weise kann jeder dieser Übertragungsknoten
ein optisches OC-12- oder OC-48-Signal von einem innerhalb des Ringes
umlaufenden optischen OC-192-Signal demultiplexieren, um dies aus
den Ringen heraus zu übertragen. Das
OC-12- oder OC-48-Signal stammt von einem externen OC-12- oder OC-48-System
oder wird zu diesem ausgesandt, das seinerseits elektrische Signale
aussendet und empfängt.
In dem Beispiel nach 1 wird
ein Anruf von einem Telefon 100 über die elektrische Leitung 1108 zu
einer Telefonvermittlung 1116 gesandt. Diese Vermittlung
führt eine
Leitweglenkung des Anrufes aus und multiplexiert 24 derartige Anrufe,
die alle von unterschiedlichen Ursprungspunkten stammen, zu einem
einzigen elektrischen Signal, das als DS1 bekannt ist. Das DS1-Signal wird dann über eine
andere elektrische Leitung 118 zu einem OC-12-Knoten 102 gesandt,
an dem maximal 336 DS1-Signale in ein optisches OC-12-Signal multiplexiert
werden. Als nächstes
wird das optische OC-12-Signal über
eine Lichtleitfaser 1110 zu einem OC-192-Knoten 104 gesandt.
Dieser OC-192-Knoten 104 kann 16 derartiger OC-12-Signale
in ein einziges OC-192-Signal multiplexieren, das ungefähr 130.000 Sprachverbindungen
darstellt. Das optische OC-192-Signal wird über das optische Netzwerk von Übertragungsknoten
zu Übertragungsknoten
gelenkt, bis es den empfangenden OC-192-Knoten erreicht, wo es in
16 optische OC-12-Signale
demultiplexiert wird. Der vorstehende Prozess wird dann in Rückwärtsreihenfolge
wiederholt, bis der ursprüngliche
Sprache-Anruf über
eine elektrische Leitung zu dem Telefon des Zielteilnehmers übertragen
wird. Weil sowohl die Telefonvermittlung als auch die OC-12-Knoten
für den
Fachmann gut bekannt sind und für
den Erfolg dieser Erfindung nicht kritisch sind, werden sie hier
nicht mit weiteren Einzelheiten beschrieben.
-
Innerhalb
jedes Ringes sind zwei benachbarte Knoten über zwei Arbeitspfade miteinander
verbunden, einer für
jede Richtung des Verkehrsflusses, wobei diese Arbeitspfade durch
ein Lichtleitfaserpaar realisiert sind. Zwei zusätzliche Schutzpfade, die durch
ein weiteres Lichtleitfaserpaar realisiert sind, verbinden die zwei
Knoten, wodurch eine Strecken-Ersatzschaltung der Arbeitspfade sichergestellt wird.
Der Ausdruck „Strecken-Ersatzschaltung", der auch als „lineare
Ersatzschaltung" bezeichnet
wird, beinhaltet, wenn er sich nicht auf eine Ring-Realisierung bezieht,
dass im Fall eines Ausfalls des Arbeitspfades (möglicherweise aufgrund einer
Unterbrechung einer Lichtleitfaser) der Ersatzschaltungspfad als
Reserve für
die Übertragung
des Verkehrs verwendet werden kann. Es sei bemerkt, dass in 1 innerhalb des Ringes 124 die
Knoten 104 und 106 benachbart sind und über vier
Pfade miteinander verbunden sind. Die Pfade 144 und 152 sind
die Arbeitspfade, während
die Pfade 160 und 168 deren jeweilige Ersatzpfade
sind. In dem Fall, in dem Daten von dem Knoten 106 zum
Knoten 104 gesandt werden, ist der Arbeitspfad 144 der Übertragungspfad
erster Wahl. Wenn jedoch der Arbeitspfad 144 nicht funktionsfähig ist,
so übernimmt
der Ersatzschaltungspfad 160 die Übertragungsaufgaben. Diese
Verteilung der Übertragungsaufgaben
ist identisch für
die Pfade 152 und 168 sowie für alle anderen Paare von Arbeits- und
Ersatzschaltungspfade, die zwei benachbarte SONET-Übertragungsknoten
gemäß 1 miteinander verbinden.
-
Zusätzlich zu
der Strecken-Ersatzschaltung unterstützt jeder SONET-Ring außerdem eine Ring-Ersatzschaltung,
bei der, wenn ein Knoten-, Pfad- oder Leitungsausfall innerhalb
eines Ringes auftritt, eine alternative Route verwendet wird, um den
Verkehrsfluss sicherzustellen. Beispielsweise sei angenommen, dass
ein einseitig gerichteter Verkehr von dem Knoten 104 zum
Knoten 108 fließen
soll, speziell über
Arbeitspfade 146 und 148. Aufgrund von Leitungsausfällen zwischen
den Knoten 110 und 108 (sowohl die Arbeits- als
auch die Ersatzschaltungspfade sind nicht funktionsfähig) ist
die Übertragung
von Verkehr von dem Knoten 110 zum Knoten 108 unmöglich. In
einem derartigen Fall stellt eine Ring-Ersatzschaltung sicher, dass
der am Knoten 110 ankommende Verkehr über den Ersatzschaltungspfad 174 zum
Knoten 104 zurückgelenkt
wird, wobei an diesem Punkt der Verkehr zum Knoten 108 über den
Knoten 106 und über
die Ersatzschaltungspfade 168 und 170 gesandt
wird.
-
Daher
tritt kein Verkehrsverlust innerhalb des Ringes 124 auf.
Ein ähnliches
Szenarium erfolgt im Fall eines Knotenausfalls.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung sind die beiden Ringe 124 und 126 über vier
Leitungen miteinander verbunden. Die Leitungen 136 und 138 verbinden
die Knoten 108 und 118, wobei jede Leitung eine
Richtung des Verkehrsflusses unterstützt, und sie enden in entweder
einer primären
Sende- oder einer primären Empfangsverbindung
für jeden
Knoten. In ähnlicher Weise
verbinden die Leitungen 140 und 142 die Knoten 106 und 112 und
enden in entweder einer sekundären
Sende- oder einer sekundären
Empfangsverbindung für
jeden Knoten. Entsprechend werden die Knoten 108 und 118 als
primäre
oder Vermittlungsknoten bezeichnet, während die Knoten 106 und 112 als
sekundäre
Knoten bezeichnet werden. Diese primären und sekundären Knoten
stellen eine Ersatzschaltung zwischen den SONET-Ring dar und werden
weiter unten ausführlicher
beschrieben. Es sei bemerkt, dass der Ausdruck „Verbindung" sich einfach auf
einen Punkt bezieht, an dem ein Pfad und ein Vermittlungsknoten
in Wechselwirkung treten. Der Ausdruck „Ersatzschaltung" bedeutet, dass im Fall
eines Knoten-, Kanal- oder Leitungsausfalls, der die Verbindung
zwischen den Ringen 124 und 126 verhindert, eine
alternative Route oder sekundäre Verbindung
zur Verfügung
steht, um die Übertragung von
Verkehr zwischen den Ringen zu unterstützen. Obwohl eine sekundäre Verbindung
als die Zwischenring-Leitung zwischen zwei benachbarten sekundären Knoten
des Ringes unterstützend
beschrieben wurde, schließt
ein bestimmter Vermittlungsknoten des Ringes weiterhin eine sekundäre Sende-
und Empfangsverbindung ein, um einen Pfad innerhalb des Ringes zwischen
sich selbst und dem speziellen sekundären Knoten des Ringes zu unterstützen, beispielsweise über die
Arbeitsleitungen 150 und 154.
-
Die
Ersatzschaltung innerhalb des Ringes kann an der OC-12- oder OC-48-Einrichtungsebene bewirkt
werden, was im Gegensatz zu vorhandenen Systemen mit angepassten
Knoten steht, bei denen die Vermittlung auf der grundlegenden STS-1-Ebene erfolgt, wodurch
die Vermittlungszeiten und damit die Qualität der Datenübertragung innerhalb des optischen
Netzwerkes beträchtlich
verbessert wird. Speziell ergibt sich die Verbesserung der Datenübertragung
aus der neuartigen Unterstützung
von verketteten Nutzinformationen, wie z. B. optischen OC-12c- oder OC-48c-Signalen.
Weil verkettete Nutzinformationen aus einem Bündel von Signalen bestehen,
die alle zusammen durch das Netzwerk als eine einzige Einheit gelenkt
werden müssen,
unterstützt
die vorliegende Erfindung die Ersatzschaltung für ein vollständiges verkettetes
Signal zu irgendeiner Zeit. Es sei bemerkt, dass ein primärer Knoten
auch ein sekundärer
Knoten und umgekehrt in dem Fall sein kann, wenn mehr als zwei SONET-Ringe
miteinander verbunden sind. Der Fluss von Verkehr zwischen den zwei
Ringen 124 und 126 als Ergebnis der Ersatzschaltung
wird ebenfalls ausführlicher
weiter unten beschrieben.
-
Die
allgemeine Struktur eines OC-192-Vermittlungsknotens, der gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist, ist in 2 gezeigt,
speziell der Vermittlungsknoten 108. Jeder Übertragungsknoten innerhalb
eines SONET-Ringes ist eine getrennte physikalische Struktur und
kann in der Praxis zwischen 80 und 100 Kilometern von einem benachbarten Übertragungsknoten
entfernt angeordnet sein. Wie dies in 2 zu
sehen ist, ist der Vermittlungsknoten 108 auf einer Anordnung
realisiert, die als eine Vermittlungskarte bezeichnet wird, wobei
die Karte aus Schnittstellen 200, 202, 204, 206 und 208, einer
Steuerung 210 und einem Speicher 212 besteht.
Ein interner Systembus 214 verbindet diese Komponenten
und ermöglicht
einen Austausch von Daten- und Steuersignalen zwischen diesen. Der Vermittlungsknoten
hat 10 Ports, die als Ports A–J bezeichnet
sind. Vier dieser Ports verbinden den Vermittlungsknoten mit Arbeitspfaden 148, 154, 156, speziell
die Eingangsports A und B bzw. die Ausgangsports F und G, was es
ermöglicht,
dass Daten von benachbarten Übertragungsknoten 106 und 110 innerhalb
des Ringes 124 empfangen und an diese weitergeleitet werden.
Weitere vier dieser Ports verbinden den Vermittlungsknoten mit Ersatzpfaden 164, 170, 172 und 166,
speziell die Eingangsports C und D bzw. die Ausgangsports H und
I, wodurch sichergestellt wird, dass der OC-192-Knoten sowohl eine
lineare als auch eine Ring-Ersatzumschaltung unterstützt. Im
Allgemeinen sind die Eingangsports so ausgelegt, dass sie Daten
von ihren zugehörigen physikalischen
Pfaden empfangen, während
die Ausgangsports so ausgelegt sind, dass sie Daten über ihre
zugehörigen
physikalischen Pfade aussenden.
-
Jedes
Sende- und Empfangspaar von Arbeitspfaden innerhalb des Ringes unter Einschluss der
sekundären
Verbindungsleitungen innerhalb des Ringes ist durch ein Lichtleitfaserpaar
realisiert, während
jedes Sende- und Empfangspaar von Ersatzpfaden innerhalb des Ringes
durch ein getrenntes Lichtleitfaserpaar realisiert ist. Diese Paare
sollten sich nicht in dem gleichen Lichtleitfaserkabel befinden, weil
dies nicht im Sinne des Schutzes gegen Kabelunterbrechungen sein
würde.
Die Ports J und E verbinden Vermittlungsknoten mit den Leitungen 136 bzw. 138 innerhalb
des Ringes, wobei diese Leitungen ebenfalls durch ein anderes Lichtleitfaserpaar realisiert
sind. Diese beiden Ports bilden eine Anordnung, die als der primäre Verbindungs-Unterkanal bezeichnet
wird, der Daten von dem Ring 126 empfängt und an diesen aussendet.
Speziell für
diese Erfindung gilt, dass ein derartiger Unterkanal entweder die
OC-12 oder die OC-48-Ebene unterstützen kann. Aus Gründen der
Klarheit ist ein einziger Unterkanal in 2 gezeigt; in der Praxis würde jedoch
der primäre
Knoten 108 mehrere derartige Unterkanäle einschließen (wobei
die Anzahl der Unterkanäle
davon abhängt,
ob sie die OC-12- oder OC-48-Ebene unterstützen), die alle die primären Knoten 118 des
Ringes 126 über
getrennte Lichtleitfaserpaare miteinander verbinden. Wenn beispielsweise
angenommen wird, dass die Unterkanäle für den primären OC-192-Knoten 108 OC-48-Unterkanäle sind,
würde es
vier derartige Unterkanäle
und entsprechend vier Paare von primären OC-48-Zwischenring-/Empfangsverbindungen geben,
während
es im Fall von OC-12-Unterkanälen 16 derartige
Unterkanäle
und entsprechend 16 Paare von primären OC-12-Zwischenring-Sende-/Empfangsverbindungen
geben würde.
-
Die
Schnittstellen 200, 202, 204, 206 und 208 verbinden
die verschiedenen Eingangs- und Ausgangsports mit ihren jeweiligen
physikalischen Pfaden. Diese Schnittstellen sind für die Umwandlung
ankommender optischer Signale in elektrische Signale sowie für die Aussendung
dieser elektrischen Signale an den internen Systembus 214 zum Transport
an den Speicher 212 verantwortlich, wo sie durch die Steuerung 210 verarbeitet
werden können. Auf
der Ausgangsseite sind die Schnittstellen ebenfalls so ausgelegt,
dass sie abgehende elektrische Signale von dem Speicher 212 über den
Systembus 214 annehmen und diese elektrischen Signale in
optische Signale vor ihrer Abgabe auf das optische Netzwerk umwandeln.
Es erscheint nicht erforderlich zu sein, die üblichen Übertragungs- und Signalumwandlungsoperationen
der Schnittstellen ausführlicher
zu erläutern,
weil dies für den
Fachmann gut bekannt ist und für
den Erfolg der Erfindung nicht kritisch ist.
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Der
Speicher 212 enthält
ein Programmelement, das den Betrieb des Vermittlungsknotens 108 steuert.
Dieses Programmelement besteht aus einzelnen Befehlen, die von der
Steuerung 210 ausgeführt
werden, die die Form einer zentralen Prozessoreinheit (CPU) hat.
Der Speicher 212 enthält
weiterhin eine Routing- oder Leitweglenkungstabelle, die die Zieladressen
ankommender Datenpakete auf die Ausgangsports des Vermittlungsknotens 108 umsetzt.
Es erscheint nicht erforderlich, die Struktur der Leitweglenkungs-
oder Routingtabelle hier zu erläutern,
weil dieser Bestandteil nicht für
den Erfolg der Erfindung kritisch ist und für den Fachmann auf dem technischen
Gebiet gut bekannt ist, zu dem die vorliegende Erfindung gehört. Zusätzlich stellt
der Speicher einen Lese-Schreibspeicher zur Verfügung, der Datenelemente enthalten
kann, die die Steuerung 210 während der Ausführung des
Programms manipuliert. Für
alle Übertragungsknoten
innerhalb der SONET-Ringe 124 und 126 stellt die
Ausführung
des Programmelementes durch die Steuerung eine genormte Datenübertragung
und Fehler-/Ausfall-Überwachung
sicher, unter Einschluss der Multiplexierung und Demultiplexierung
von optischen Signalen sowie der Unterstützung sowohl der linearen als
auch der Ring-Ersatzschaltung. Eine derartige Funktionalität ist für den Fachmann
gut bekannt und wird daher hier nicht ausführlicher beschrieben. Speziell
für die
vorliegende Erfindung stellt die Ausführung des in dem Speicher der
OC-192-Vermittlungsknoten 108 und 118 gespeicherten
Programmelementes weiterhin die Abwicklung und Zwischenring-Übertragung
von optischen Signalen von verketteten Nutzinformationen sowie die
Ersatzschaltung zwischen den SONET-Ringen 124 und 126 sicher.
Die Betriebsweise dieser speziellen Funktionalität des Programmelementes des
primären
Knotens wird weiter unten ausführlicher
beschrieben. Die vorstehende strukturelle Beschreibung eines Übertragungsknotens
hat den Zweck, bestimmte Komponenten eines derartigen Übertragungsknotens
vorzustellen und soll in keiner Weise den Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung auf lediglich diese Komponenten beschränken. Der Übertragungsknoten des optischen
Netzwerkes könnte
alternativ zusätzliche
Komponenten mit weiteren Funktionalitäten einschließen, die
bei der SONET-Übertragung
auftreten.
-
Die
Steuerung 210 schließt
zwei funktionelle Teil-Steuerungsblöcke ein, speziell einen Routing- oder
Leitweglenkungs-Steuerungs-Funktionsblock (oder einfach eine „Routing-Steuerung") und einen Vermittlungssteuerungs-Funktionsblock
(oder einfach „Vermittlungssteuerung"). Die Routing-Steuerung
ist innerhalb des Vermittlungsknotens 108 für die Lenkung
eines ankommenden optischen Signals mit einer Blockgröße von 192
innerhalb des Ringes zu einem Ring 126 eines benachbarten
Netzwerkes über
die primären
Zwischenring-Sendeverbindungen verantwortlich, wie z. B. die primäre Verbindungsleitung 136.
Damit dies erfolgen kann, unterteilt die Routing-Steuerung zunächst das
optische OC-192-Signal innerhalb des Ringes in entweder vier optische
Signale mit einer Blockgröße 48 oder
16 optische Signale mit einer Blockgröße 12 in Abhängigkeit
von der optischen Signalebene, die von den Unterkanälen des
Vermittlungsknotens 108 unterstützt werden. Nach dieser Unterteilung
betrachtet die Routing-Steuerung als nächstes die eine kleinere Größe aufweisenden
Blöcke
jeweils einzeln zu einer Zeit und bestimmt, ob ein bestimmter Block
zu dem Ring 126 zu übertragen
ist. Es sei bemerkt, dass in dem Fall, in dem der Block nicht zum
Ring 126 zu senden ist, er entweder an ein externes System
oder einen anderen Übertragungsknoten
innerhalb des Ringes 124 gesandt werden muss. Speziell
in dem Fall, in dem ein bestimmter Block zu dem Ring 126 ausgesandt
werden muss, liest die Routing-Steuerung den Kopffeldabschnitt des
Blockes, um eine Marke zu ermitteln, die verkettete oder nicht verkettete
Daten innerhalb des Nutzinformationsabschnittes des Blockes anzeigt.
Es sei bemerkt, dass dieses Beispiel eine einzige Marke annimmt,
die die verkettete oder nicht verkettete Eigenart des Nutzinformationsabschnittes
als eine einzelne Einheit identifiziert. Wenn diese Marke anzeigt,
dass der Nutzinformationsabschnitt verkettete Daten einschließt, so lenkt
die Routing-Steuerung diese Daten als eine einzige Einheit zu dem
benachbarten Netzwerk-Ring über
eine bestimmte primäre
Zwischenring-Sendeverbindung,
in diesem Fall die primäre
Sendeverbindungsleitung 136. Wenn andererseits die Marke
das Fehlen von verketteten Daten anzeigt, so ermöglicht es die Routing-Steuerung,
dass die Nutzinformation des Blockes zu dem benachbarten Netzverk-Ring
in Form von unabhängigen
Datenelementen über
unterschiedliche primäre
Zwischenring-Sendeverbindungen gesandt wird. Dies bedingt, dass
die verschiedenen Datenelemente, wie z. B. die Signale der STS-1-Ebene,
getrennt überprüft und möglicherweise über unterschiedliche
Verbindungen gelenkt werden.
-
Weiterhin
ist die Routing-Steuerung für
die Realisierung einer Doppelaussendung verantwortlich, bei der
eine Kopie eines bestimmten optischen Signals mit einer Blockgröße von 12
oder 48, das über
eine primäre
Sendeverbindung zu dem benachbarten Ring gesandt wird, in ein optisches
Signal mit einer Blockgröße von 192
multiplexiert und in Richtung auf die sekundäre Sendeverbindung 150 innerhalb
des Ringes gelenkt wird. Diese Kopie ergibt eine Datenreserve für den Fall,
dass eine bestimmte primäre
Sendeverbindung, beispielsweise die primäre Sendeverbindung 136 einen
Ausfall aufweist und einer der die kleinere Größe aufweisenden Blöcke, der aus
einem optischen OC-192-Signal abgeteilt wurde, in Richtung auf diese
spezielle primäre
Sendeverbindung gelenkt wird. Ohne die Datenreserve würde der eine
kleinere Größe aufweisende
Block oder die Blöcke,
die in Richtung auf die bestimmte primäre Sendeverbindung gelenkt
würden,
verloren sein. Die Routing-Steuerungs-Funktionalität wird in Form von Software
realisiert, speziell als Teil des Programmelementes, das in dem
Speicher des Vermittlungsknotens gespeichert ist.
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Die
Vermittlungssteuerung ist innerhalb des Vermittlungsknotens 108 für die Überwachung
der primären
Zwischenring-Empfangsverbindungen auf das Vorhandensein eines Ausfalls
verantwortlich, wobei ein derartiger Ausfall zu dem Verlust von
Zwischenring-Daten führen
könnte,
die von dem benachbarten Ring 126 ankommen. In dem Fall,
in dem ein Ausfall an einer bestimmten primären Empfangsverbindung festgestellt
wird, beispielsweise der primären
Empfangsverbindung 138, führt die Vermittlungssteuerung
eine Ersatzschaltung aus, die nachfolgend beschrieben wird. Vereinfacht
ausgedrückt
beinhaltet die Ersatzschaltung den Empfang der ankommenden Zwischenring-Daten
von der sekundären
Empfangsverbindung 154 innerhalb des Ringes, im Gegensatz zu
der ausgefallenen primären
Empfangsverbindung 138. In ähnlicher Weise wie die Routing-Steuerung ist
die Vermittlungssteuerungs-Funktionalität durch Software realisiert,
speziell als ein Teil des Programmelementes, das in dem Speicher
des Vermittlungsknotens gespeichert ist.
-
Die
Ersatzschaltungsfunktionalität,
die den primären
OC-192-Knoten 108 und 118 eigen ist, und die ebenfalls
in Software als Teil des in dem Speicher des Vermittlungsknotens
gespeicherten Programmelementes realisiert ist, ist zur Verdeutlichung
in 1 durch vier Elemente
dargestellt, nämlich
die Elemente 128 und 130 in dem primären Knoten 108 und
die Elemente 132 und 134 in dem primären Knoten 118. Die
Elemente 128 und 132 werden nachfolgend als Dienstewähler bezeichnet,
während
die Elemente 130 und 134 nachfolgend als Abzweig-
und Verbindungspunkte bezeichnet werden. Es ist die kombinierte
Funktionalität
sowohl eines Dienstewählers
als eines Abzweig- und Fortsetzungspunktes innerhalb eines primären Knotens,
die die Herstellung einer sekundären
Verbindung oder einer alternativen Route zu der zwischen zwei SONET-Ringen
hergestellten Route ermöglicht,
wie dies für
die Ersatzschaltung erforderlich ist. Innerhalb eines primären Knotens
ist der Dienstewähler,
der von der Vermittlungssteuerung realisiert wird, für den Empfang
der ankommenden Daten von einem anderen Ring, die Auswahl entweder
der primären
Verbindung zwischen den zwei Ringen, oder im Fall irgendeines Ausfalls
zwischen den Ringen, des Arbeitspfades von dem passenden benachbarten
sekundären
Knoten verantwortlich. Der Abzweig- und Fortsetzungspunkt eines
primären Knotens,
der durch die Routing-Steuerung realisiert ist, ist für die Reservespeicherung
irgendeiner Übertragung
verantwortlich, die über
die primäre
Verbindung zu einem anderen Ring erfolgt, wodurch die gleiche Übertragung über einen
Arbeitspfad zu dem passenden benachbarten sekundären Knoten gesandt wird. Speziell
für diese
Erfindung gibt es bei jedem Vermittlungsknoten einen Dienstewähler und
einen Abzweig- und Fortsetzungspunkt für jeden primären Zwischenring-Verbindungs-Unterkanal.
In dem Fall, in dem ein OC-192-Vermittlungsknoten vier OC-48-Unterkanäle einschließt, würde es ebenfalls vier
Dienstewähler
und vier Abzweig- und Fortsetzungspunkte geben, die jeweils in der
Lage sind, maximal 48 STS-1-Signale zu irgendeiner Zeit zu verarbeiten.
In dem Fall, in dem ein OC-192-Vermittlungsknoten 16 OC-12-Unterkanäle einschließt, würde es auch
16 Dienstewähler
und 16 Abzweig- und Fortsetzungspunkte geben, die jeweils in der
Lage sind, maximal 12 STS-1-Signale zu einer Zeit zu verarbeiten.
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3 ist eine funktionelle
Darstellung des Datenflusses innerhalb eines primären Knotens 108, speziell
bezüglich
der Ersatzschaltung. Die ankommende primäre Zwischenring-Verbindungseinspeisung
kommt an der ankommenden Leitung 138 an, wobei die Kombination
von zwei Zwischenring-Leitungen 136 und 138 als
Unterkanal 300 bezeichnet wird. Wie dies weiter oben beschrieben
wurde, besteht die primäre Zwischenring-Verbindung
entweder in einem OC-12- oder einem OC-48-Unterkanal, weil die Ersatzschaltung
an einer dieser zwei Einrichtungsebenen erfolgt. Diese ankommende
primäre Zuführung ist
normalerweise mit dem Pfad 156 der Leitung B über den
Dienstewähler 128 verbunden. Die
sekundäre
Zwischenring-Verbindungszuführung kommt über eine
alternative Route zwischen den zwei Ringen an, speziell über den
Pfad 154 der Leitung A. Um die Ersatzschaltung so weit
wie möglich mit
der linearen OC-12/48-Ersatzschaltung auszurichten, bei der sowohl
ein Arbeits- als auch ein Ersatzpfad zur Verfügung steht, wird die sekundäre Zuführung von
dem Pfad 154 an dem Unterkanal 302 abgezweigt
oder von dem primären
Knoten 108 ausgesandt. Eine externe Rückführungsschleife verbindet die
abgehende Leitung des Unterkanals 302 mit der ankommenden
Leitung des Unterkanals 302, die ebenfalls mit dem Dienstewähler 128 verbunden
ist. Das Unterkanal-Paar 300/302 hat daher ankommenden
Arbeitsverkehr am Unterkanal 300 und ankommenden Ersatzverkehr
am Unterkanal 302. Wenn ein Zwischenring-Ausfall auftritt
und der Arbeitsverkehr, der am Unterkanal 300 ankommt,
nicht zugänglich ist,
so erfolgt eine einseitig gerichtete Ersatzschaltung, wodurch der
Dienstewähler 128 den
Ersatzverkehr von dem Unterkanal 302 zur Verbindung mit dem
Pfad 156 der Leitung B auswählt. Speziell gilt für diese
Erfindung, dass innerhalb jedes primären Knotens ein Dienstewähler für jeden
primären
Zwischenring-Verbindungs-Unterkanal vorgesehen ist. Wie dies weiter
oben erwähnt
wurde, schließt
aus Gründen
der Klarheit der primäre
Knoten 108 lediglich einen derartigen Unterkanal, speziell
den Unterkanal 300 und entsprechend einen einzelnen Dienstewähler 128 ein.
In der Praxis könnten
jedoch vier oder sechzehn derartige Unterkanäle vorhanden sein. In dem Fall,
in dem der primäre
Knoten 108 vier OC-48-Unterkanäle einschließt, würde es auch
vier Dienstewähler
geben, die jeweils in der Lage sind, maximal 48 STS-1-Signale zu einer
Zeit zu vermitteln. In dem Fall, in dem der primäre Knoten 108 16 OC-12-Unterkanäle einschließt, würde es auch
16 Dienstewähler
geben, die jeweils in der Lage sein würden, maximal 12 STS-1-Signale
zu irgendeiner Zeit zu vermitteln. Die Anzahl der primären Zwischenring-Verbindungs-Unterkanäle in einem OC-192-Primärknoten
bestimmt auch die Anzahl von Abzweig- und Fortsetzungspunkten, die
innerhalb des gleichen primären
Knotens erforderlich sind.
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Die
abgehende primäre
Zwischenring-Verbindungs-Zuführung
kommt von dem Pfad 148 der Leitung B über den Abzweig- und Fortsetzungspunkt 130 an,
wo sie abgezweigt und über
die Leitung 136 des Unterkanals 300 übertragen
wird. Die Zuführung von
dem Pfad 148 setzt sich dann über die Verbindung zum abgehenden
Pfad 150 der Leitung A fort. Daher wird die Ersatzschaltung
der abgehenden Arbeitsleitung 136 des Unterkanals 300 durch
die sekundäre
Zwischenring-Verbindungs-Zuführung sichergestellt,
die über
den abgehenden Ersatzpfad 150 fortgesetzt wird. Ähnlich den
vorstehend beschriebenen Dienstewählern bestimmt die Anzahl der
primären
Zwischenring-Verbindungs-Unterkanäle innerhalb eines primären Knotens
die Anzahl von Abzweig- und Fortsetzungspunkten, die innerhalb des
gleichen primären
Knotens erforderlich ist.
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7 zeigt ein vollständiges Ablaufdiagramm,
das ein Beispiel der Betriebsweise des Programmelementes erläutert, das
in dem Speicher 212 gespeichert und von der Steuerung 210 ausgeführt wird,
die die Betriebsweise des primären
Knotens 108 und insbesondere dessen Ersatzschaltungsfunktionalität regelt.
Unter Fortsetzung des Beispiels des primären Knotens 108 wird
im Schritt 702 die Funktionsfähigkeit der primären Zwischenring-Verbindungsleitung
des Knotens überprüft, speziell
der Leitung 138 am Eingangsport E. Diese Überprüfung besteht
in einer dauernden Überwachung
der ankommenden Leitung 138 auf Fehler, die einen Datenverlust
anzeigen. Beispiele dieser Ausfälle
sind Signalverlust, Zeigerverlust, Leitungsalarm und Pfadalarm. Diese
Ausfälle
werden in dem SONET-Zusatzfeld berichtet, und dies sind die gleichen
Fehler, die eine lineare Ersatzschaltung oder eine Ring-Ersatzschaltung hervorrufen.
In dem Fall, in dem diese Überprüfung einen
derartigen Ausfall berichtet, erfolgt eine Ersatzschaltung, und
der Zwischenring-Verkehr wird von der sekundären Verbindung gesammelt, speziell von
dem Eingangsport B über
den Arbeitspfad 154, im Schritt 706. Im Vergleich
zu dem vorstehend beschriebenen anschaulichen Beispiel nach 3 ist der Schritt 706 das Äquivalent
dazu, dass der Dienstewähler 128 den
abgehenden Pfad des Unterkanals 302 und daher den Pfad 154 der
Leitung A mit dem Pfad 156 der Leitung B verbindet. Es
wird keine Überprüfung an
der Leitung 136 durchgeführt, weil irgendeine Aussendung,
die über
die Leitung 136 am Ausgangsport J ausgesandt wird, auch über den Pfad 150 über den
Ausgangsport G ausgesandt wird, der als Reserve im Fall eines Ausfalls
der Leitung 138 oder des primären Knotens 118 verwendet
wird. Diese Doppelübertragung
wurde vorstehend in dem anschaulichen Beispiel der 3 durch den Abzweig- und Fortsetzungspunkt 130 beschrieben.
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Die 4, 5 und 6 zeigen
Beispiele der Ersatzschaltung gemäß der am stärksten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung für
unterschiedliche Arten von Ausfällen
innerhalb des optischen Netzwerkes nach 1. Obwohl die Ersatzschaltungsfunktionalität durch
das in dem Speicher gespeicherte Programmelement realisiert und
von der Steuerung der primären
optischen Netzwerk-Knoten
ausgeführt
wird, wie dies vorstehend beschrieben wurde, werden in den folgenden
Beispielen aus Gründen
der Klarheit die zur Veranschaulichung dienenden Abzweig- und Fortsetzungspunkte
und Dienstewähler
verwendet. In 4 ist
ein primärer
Zwischenring-Verbindungsausfall aufgetreten, bei dem beide Leitungen 136 und 138 nicht
funktionsfähig
sind. In einem derartigen Fall stellt die Ersatzschaltung eine sekundäre Zwischenring-Verbindung
in beiden Richtungen des Verkehrsflusses sicher. Speziell wird die
primäre
Verbindung über
die Leitung 136 durch eine sekundäre Verbindung über die
Pfade 150, 140 und 178 über die
sekundären Knoten 106 und 112 ersetzt.
In ähnlicher
Weise wird die primäre
Verbindung über
die Leitung 138 durch eine sekundäre Verbindung über die
Pfade 190, 142 und 154 über die
sekundären
Knoten 112 und 106 ersetzt.
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In 5 ist ein primärer Zwischenring-Einweg-Verbindungsausfall
aufgetreten, bei dem lediglich die Leitung 136 nicht funktionsfähig ist.
Die Leitung 138 ist funktionsfähig und unterstützt eine
primäre
Verbindung für
die Aussendung von Zwischenring-Verkehr von dem Ring 126 zum
Ring 124. Eine sekundäre
Verbindung ersetzt jedoch die nicht funktionsfähige Leitung 136 der
primären
Zwischenring-Verbindung,
und zwar speziell die Verbindung über die Pfade 150, 140 und 178 über die
sekundären
Knoten 106 und 112. Die sekundäre Verbindung über die
Pfade 190, 142 und 154 wirkt immer noch als
eine alternative Route im Fall eines Ausfalls, der die Leitung 138 betrifft.
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Es
sei bemerkt, dass ein interessantes Merkmal der vorliegenden Erfindung
in seiner schnellen Erholung des Zwischenring-Verkehrs im Fall von
Zwischenring-Leitungsausfällen besteht.
Bei den bekannten Systemen mit angepassten Knoten wurde eine Verzögerungszeit
von 100 ms angewandt, bevor alle Ersatzschaltungen ausgeführt werden,
unabhängig
davon, ob ein Zwischenringleitungs-, Zwischenring-Pfad- oder Pfadausfall
innerhalb des Ringes aufgetreten ist. Es wird bevorzugt, diese Verzögerungszeit
lediglich im Fall von Pfadausfällen
anzuwenden. Diese Verzögerungszeit
ist im Fall von Pfadausfällen erforderlich,
weil der Dienstewähler
des primären Knotens
einen Signalausfall für
eine kurze Dauer (bis zu 60 ms) feststellen kann, während eine
gegenüberliegende
Ausrüstung
eine Ersatzschaltung durchführt,
und entsprechend eine unnötige
Ersatzschaltung ausführen
könnte.
Wenn beispielsweise in 5 der
Ring 124 eine Ersatzschaltung ausführt, die höchstens 60 ms für ihren
Abschluss benötigt,
so wird dies an dem Dienstewähler 132 des
Knotens 118 festgestellt. Ohne eine Verzögerungszeit
würde der
Dienstewähler 132 seinerseits
ebenfalls eine Ersatzschaltung ausführen, die vollständig unnötig ist, weil
das Signal in dem Ring 124 wiederhergestellt wird, sobald
die Ersatzschaltung des Ringes 124 abgeschlossen ist. Die
Verzögerungszeit
wird jedoch nicht im Fall eines Zwischenring-Leitungsausfalls angewandt,
weil ein Leitungsausfall einen primären Zwischenverbindungs-Zuführungsausfall
anzeigt. Ein derartiger Ausfall erfordert eine Ersatzschaltung, um
einen Verlust an Verkehr zu vermeiden, weil er nicht durch irgendeine
vorhergehende Ersatzschaltung in irgendeiner gegenüberliegenden
Ausrüstung korrigiert
werden kann. Daher führt
ein Leitungsausfall so schnell wie möglich zu einer Ersatzschaltung. Diese
Unterscheidung zwischen den unterschiedlichen Ausfällen, die
in der gegenüberliegenden
Ausrüstung
eines optischen Netzwerkes festgestellt wird, und die bestimmte
Verzögerungszeit,
die als Ergebnis angewandt wird, ermöglicht insgesamt eine schnellere
Erholung des Zwischenring-Verkehrs aufgrund der schnelleren Schaltzeiten,
die im Verlauf aller festgestellten Leitungsausfälle realisiert wird.
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In 6 ist ein Knotenausfall
aufgetreten, speziell ein Ausfall des primären Knotens 108, was jede
Verwendung der primären
Zwischenring-Verbindung über
die Leitungen 136 und 138 ausschließt. In einem
derartigen Fall bietet eine Ersatzschaltung kombiniert mit einer
Ring-Ersatzschaltung eine sekundäre
Verbindung zwischen den Ringen 124 und 126 in
beiden Richtungen des Verkehrsflusses. Verkehr, der an dem OC-192-Knoten 110 über den
Arbeitspfad 146 zur Übertragung
an den primären
Knoten 108 ankommt, wird zum OC-192-Knoten 104 über den
Ersatzpfad 174 zurückgelenkt.
Der Verkehr wird dann über
den Ersatzpfad 168 zum sekundären Knoten 106 gesandt,
an dem die Übertragung
zu dem Ring 126 über
die Leitung 140, gefolgt von einer weiteren Weiterleitung
innerhalb des Ringes, auftritt. In ähnlicher Weise wird Verkehr,
der an dem primären
Knoten 118 zur Aussendung an den Ring 124 ankommt, über den
Arbeitspfad 190 zum sekundären Knoten 112 gesandt,
wo eine Übertragung
zum Ring 124 über
die sekundäre
Zwischenring-Verbindungsleitung 142 erfolgt, ebenfalls
gefolgt von einer weiteren Weiterleitung innerhalb des Ringes.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die sekundäre Zwischenring-Verbindung
ihrerseits durch eine lineare Ersatzschaltung geschützt werden.
In einem derartigen Fall würden
zwei weitere Ersatzleitungen die sekundären Knoten 106 und 112 miteinander
verbinden, wobei eine dieser Ersatzleitungen als Reserve für die Leitung 140 verwendet
wird, und die andere als Reserve für die Leitung 142 verwendet
wird. In der Praxis wird die sekundäre Verbindung jedoch nicht
oft mit einer Ersatzschaltung versehen, weil sie lediglich eine
Reserveverbindung ist. Weiterhin befinden sich in einem optischen
Netzwerk die sekundären
Knoten von zwei Ringen in vielen Fällen an der gleichen Stelle,
und die Chance einer Unterbrechung in der sekundären Verbindung ist äußerst unwahrscheinlich.