DE69931489T2

DE69931489T2 - Verbesserte Mehrfachrahmensynchronisierung für Tandemverbindungspuren

Info

Publication number: DE69931489T2
Application number: DE69931489T
Authority: DE
Inventors: Peter Hessler; Manfred Alois Loeffler; Jurgen Leonhard Milisterfer; Maarten Petrus Joseph Vissers
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: EP1083690A1; BR0003857A; EP1083690B1; ATE327606T1; DE69931489D1; AU5506200A; ID27185A; KR20010050354A; CN1287420A; KR100380263B1; US6798748B1; JP4629201B2; AU744601B2; CA2317144A1; JP2001103027A

Description

Die Erfindung betrifft Mehrfachrahmensynchronisierung im Allgemeinen und insbesondere eine Mehrfachrahmensynchronisierung für Tandemverbindungsspuren bei NIM-TT-Senkefunktionen (NIM = Non Intrusive Monitoring, nicht eingreifende Überwachung; TT = Trail Termination, Pfadabschluss) und für TT-Senkefunktionen in einem SDH- (SDH = Synchronous Digital Hierarchy, synchrone digitale Hierarchie) und SONET-System (SONET = Synchronous Optical Network, synchrones optisches Netz).
Das mit dieser Erfindung angegangene Problem tritt in der Regel in SDH- (SDH = Synchronous Digital Hierarchy, synchrone digitale Hierarchie) und SONET-Systemen (SONET = Synchronous Optical Network, synchrones optisches Netz) im Fall von Ersatzschaltungen in einem Tandemverbindungspfad. Zum besseren Verständnis von SDH- und SONET-Systemen wird Bezug auf „Understanding of SONET/SDH", ISBN 0-9650448-2-3, Andan Publisher, New Jersey, USA, genommen.
In dem zuvor erwähnten Netzsystem soll eine Tandemverbindung eine administrative Überwachungsdomäne bereitstellen, die unabhängig von dem Ende-zu-Ende-Pfad arbeitet. Richtlinien zur Einrichtung einer Tandemverbindungsspur sind in ETSI EN 300 417-4-1 und ITU-T G.783 definiert.
Der Betrieb und auch die Einrichtung einer Tandemverbindungsspur soll den Rest des Netzsystems so wenig wie möglich beeinflussen. Unter bestimmten Umständen (d. h. wenn Umschaltungsaktionen in einer Tandemverbindungsspur durchgeführt werden) verlängern derzeitige TCM-Implementationen (TCM = Tandem Connection Monitoring, Tandemverbindungsüberwachung) gemäß derzeitigen Versionen der Normen Signalstörungen unnötigerweise.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Einfluss von Ersatzschaltungen in einer Tandemverbindungsspur in einem SDH- (SDH = Synchronous Digital Hierarchy, synchrone digitale Hierarchie) oder in einem SONET-System (SONET = Synchronous Optical Network, synchrones optisches Netz) durch Verhindern von Verlängerungen von Signalstörungen, die von Ersatzschaltungen verursacht wurden, zu verringern.
Diese Aufgabe wird mit einem verbesserten, wie in Anspruch 1 definierten Mehrfachrahmensynchronisierungsverfahren und einem verbesserten, wie in Anspruch 6 definierten synchronen hierarchischen Netzsystem erfüllt.
Das Detektieren eines synchronisierten Signalempfangs- oder eines „In Multiframe"-Signalübertragungszustands nach einem Unterbrechungs-, Verzerrungs- oder Schaltvorgang des Signalübertragungspfads auf Grundlage eines beliebigen empfangenen FAS-Werts (FAS = Frame Alignment Signal, Rahmenkennwort) verhindert eine etwaige übermäßige Unterbrechung der Signalübertragung, die durch das Überschreiben aller Bits mit Einsen verursacht wurde, während nach dem empfangenen Rahmenkennwort (FAS) nur an einer vorherbestimmten Position gesucht wird.
Wenn infolgedessen ein „FAS an vermuteter Position gefunden"-Signal durch ein „FAS gefunden"-Signal ersetzt und ungeachtet der Position eines detektierten Mehrfachrahmenkennworts erzeugt wird und jedes detektierte Mehrfachrahmenkennwort (FAS) als ein gültiges Rahmenkennwort (FAS) akzeptiert wird, werden die kürzesten Neusynchronisierungszeitspannen umgesetzt.
Die Erfindung wird im Folgenden ausführlicher erläutert und es wird auf die angefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Folgendes zeigen:
1 ein Netz, das eine Tandemverbindungsspur mit einem „sublayer monitored sub-network connection protection" (SNC/S) genannten Ersatzschaltmechanismus umfasst,
2 Phasenbeziehungen von zwei Subnetzverbindungen am Schaltpunkt,
3 Zustandsdiagramm „Mehrfachrahmensynchronisierungsprozess", wie derzeit implementiert,
4 Abhängigkeiten zwischen Zustandsübergängen,
5 Zustandsdiagramm eines adaptierten Mehrfachrahmensynchronisierungsprozesses gemäß einer ersten erfinderischen Ausführungsform,
6 Ersatzschaltvorgang, während ein Rahmenkennwort (FAS) während des Schaltens überlappt,
7 N1/N2-Byte/Bit 7/Bit 8-Tandemverbindungsmehrfachrahmenstruktur,
8 Struktur der Rahmen Nr. 73 – 76 des Bits 7/des Bits 8 eines Tandemverbindungsmehrfachrahmens,
9 Blockschaubild „Out-of-Multiframe (OOM)-Filterung".
Die Erfindung wird im Folgenden auf Basis von bevorzugten Ausführungsformen ausführlicher erläutert. Für ein besseres Verständnis ist jedoch in 1 eine Standardkonfiguration eines Netzes dargestellt, das eine Tandemverbindungsspur mit möglicher Umschaltung enthält.
Eine unidirektionale Tandemverbindungsspur ist zwischen Netzelement A (NE A) und Netzelement F (NE F) eingerichtet, wobei NE A die Tandemverbindungsquellenfunktion und NE F die Tandemverbindungssenkenfunktion aufweist. Die Subnetzverbindung zwischen NE A und NE F ist geschützt.
Die Arbeitssubnetzverbindung ist über NE B – NE C – NE D (Signal a), die Ersatzsschaltsubnetzverbindung über NE E (Signal b). Beim Ersatzschaltmechanismus handelt es sich um „sublayer monitored sub-network connection protection" (SNC/S), der auf dem Ergebnis der Tandemverbindungssenkenfunktionen nicht eingreifender Überwachung und Spurabschluss für jede der zwei Subnetzverbindungen (sub-network connections, SNCs) basiert.
Im Fall eines Ersatzschaltvorgangs wird die Tandemverbindungssenkenfunktion Signal b an Stelle von Signal a wie zuvor empfangen.
Datensignale, die durch das Netz unter Anwendung unterschiedlicher Routen geroutet werden, werden unterschiedliche Laufzeiten erfahren, die von der Transferverzögerung auf dem Lichtwellenleiter oder dem Kabel einerseits und von der Verarbeitungszeit in den verschiedenen Netzelementen andererseits verursacht werden. Somit werden die zwei Signale mit unterschiedlichen Phasen an einem gemeinsamen Punkt (hier: Eingabe des Ersatzschaltselektors bei NE F) ankommen.
Es sollte beachtet werden, dass 1 km Kabel oder Lichtwellenleiter etwa 5 μs Transferverzögerung ergibt. In einer geschützten Ringarchitektur kann die kurze Route zwischen zwei benachbarten Knoten sein, wohingegen die lange Route alle anderen Knoten im Ring umfassen kann. In typischen Anwendungen kann die Phasendifferenz im Bereich von mehreren SDH/SONET-Rahmenlängen liegen. Im folgenden Text wird nur die SDH-Notation (VC) verwendet.
2 zeigt die Signale a und b mit einer Phasendifferenz T von mehr als einer Rahmenlänge zwischen den zwei Signalen. Die Signale enthalten die VC-Rahmen (..., x – 2, x – 1, x, x + 1, x + 2, ...). Ein Schalten von einer kurzen Route zu einer längeren Route resultiert sehr wahrscheinlich darin, dass eine Reihe Rahmen zum 2. Mal empfangen werden, wohingegen ein Schalten von einer langen zu einer kürzeren Route oftmals einen Verlust einer Reihe Rahmen bewirkt. Dies hat gewisse Auswirkungen auf die Tandemverbindungssenkenfunktion.
Der Betrieb einer Tandemverbindungsspur an der Tandemverbindungssenke basiert auf einem normierten Protokoll. Dieses Protokoll erfordert, ein Rahmenkennwort (FAS) zu prüfen, das in den N1/N2-Bytes enthalten ist. Das Rahmenkennwort (FAS) ist als ein „1111 1111 1111 1110"-Bitmuster in Rahmen 1 bis 8 des Tandemverbindungsmehrfachrahmens mit 76 Rahmen definiert.
Der Prozess zum Prüfen einer Mehrfachrahmensynchronisierung ist in 3 gezeigt. Die Mehrfachrahmensynchronisierung wird auf Grundlage des Suchens nach dem Rahmenkennwortmuster (FAS-Muster) in den Bits 7 bis 8 des Bytes N1/N2 gefunden. Im „In Multiframe (IM)"-Zustand, d. h. dem Zustand einer korrekten Signalübertragung, wird das Signal kontinuierlich an der vermuteten Mehrfachrahmenstartposition für die Synchronisierung geprüft.
Die Rahmensynchronisierung wird jedoch als verloren gegangen erachtet (in einen „Out of Multiframe (OOM)"-Zustand eintretend), wenn irrtümlicherweise zwei aufeinander folgende Rahmenkennworte (FAS) detektiert werden. Die Rahmensynchronisierung wird als wiederhergestellt erachtet, d. h. in den „In Multiframe IM"-Zustand eintretend, wenn ein nicht fehlerbehaftetes Rahmenkennwort (FAS) an einer beliebigen Position gefunden wird.
Ein Ersatzschaltvorgang vor der Tandemverbindungssenkenfunktion wird wahrscheinlich aufgrund der oben erläuterten unterschiedlichen Signalverzögerungen einen Verlust oder eine Duplizierung von N1/N2-Bytes an der Tandemverbindungssenke verursachen. Dies bewirkt, dass der Synchronisierungsprozess den „In Multiframe"-Zustand verlässt, d. h. in einen „Out of Multiframe (OOM)"-Zustand eintritt, da die korrekte Länge der Tandemverbindungsmehrfachrahmenstruktur gestört ist und das Rahmenkennwort (FAS) nicht mehr an der vermuteten Mehrfachrahmenstartposition gefunden werden wird. Der „Out of Multiframe (OOM)"-Zustand wird dann als „Verlust der Tandemverbindung"-Defekt (Loss of Tandem Connection defect, dLTC-Defekt) interpretiert, was nachfolgende Aktionen wie ein Überschreiben aller Bits mit Einsen bewirkt. Demzufolge wird alle Bits des ausgehenden Signals mit Einsen überschrieben, bis erneut in den IM-Zustand eingetreten wird.
4 zeigt die Abhängigkeiten und Zeitsequenzen des erzeugten Fehlers, der von der Ersatzschaltung verursacht wurde. Die Sequenz IM (T_IM = max. 19 ms/76 ms) → OOM (T_OOM = max. 9,5 ms/38 ms) → IM benötigt etwa T_GESAMT = max. 28,5 ms für auf einem 125-Mikrosekunden-VC-Rahmen (VC-4, VC-4-Xc und VC-3) basierende Tandemverbindungssignale und etwa T_GESAMT = max. 114 ms für auf einem 500-Mikrosekunden-VC-Rahmen (VC-2, VC-12 und VC-11) basierende Tandemverbindungssignale.
Dies bedeutet, dass das abgehende Signal erneut etwa T_IM (max. 19/76 ms) nach einer Ersatzschaltaktivität gestört wird, die den Verkehr für etwa T_OOM (max. 9,5/38 ms) wiederherstellte. Diese Störung würde nicht bestehen, wenn keine Tandemverbindungsspur eingerichtet wäre.
Erfinderische Ausführungsformen
Um verlängerte Signalstörungen, z. B. wie die oben beschriebenen, zu verhindern, ist es erfindungsgemäß erforderlich, die Tandemverbindungssenkenprozesse derart zu ändern, dass von Ersatzschaltungen verursachte Datenverzögerungsunterschiede keine Verkehrsunterbrechungen aufgrund eines „Verlust der Tandemverbindung"-Defekts (dLTC-Defekts) hervorbringen oder verlängern werden.
Mit diesem Ansatz ist die erfinderische Verbesserung hauptsächlich in Fällen von manuellen oder erzwungenen Ersatzschaltungen wirksam. In diesen Fällen ist die von der Schaltaktion verursachte Signalunterbrechung sehr kurz (weniger als 10 ms) und der Mehrfachrahmen selbst wurde vor dem Schaltprozess nicht gestört. In Fällen, in denen der Mehrfachrahmen verloren geht, bevor die Schaltaktion eingeleitet wird (z. B. SSF, TC-UNEQ), ist der Vorteil der beschriebenen Lösungen geringer.
Verbesserte Mehrfachrahmensynchronisierungsverarbeitung
In einer ersten Ausführungsform wird der Mehrfachrahmensynchronisierungsprozess derart geändert, dass von Schaltaktionen verursachte Datenverzögerungsunterschiede nicht mehr in IM → OOM → IM-Sequenzen an der Mehrfachrahmensynchronisierungszustandsmaschine resultieren. Um dies zu erreichen, wird der Zustandsübergang B von „FAS an vermuteter Position gefunden" in einfach „FAS gefunden" geändert. Ungeachtet dessen Position wird jedes detektierte Rahmenkennwort (FAS) gemäß dieser erfinderischen Ausführungsform als ein gültiges akzeptiert, d. h. als ein „FAS gefunden"-Signal, und eine übermäßige Verzögerung der Akzeptierung einer neu synchronisierten oder erneut synchronisierten Signalübertragung wird vermieden.
Des Weiteren wird ein „In Multiframe 2 (IM2)"-Zustand hinzugefügt. Dieser neue „In Multiframe"-Zustand ist zum Abhandeln einer spezifischen Schaltsituation erforderlich: wenn die Ersatzschaltaktion zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem sowohl das alte Rahmenkennwort (FAS) als auch das neue Rahmenkennwort (FAS) empfangen werden und das neue Rahmenkennwort (FAS) zu einem späteren Zeitpunkt als das alte empfangen wird, würde die Zustandsmaschine (siehe 3) ohne diesen IM2-Zustand ebenfalls in einen "Out of Multiframe (OOM)"-Zustand eintreten. Diese Situation ist in 6 gezeigt. Das neue Verarbeitungszustandsdiagramm ist in 5 gezeigt.
Die Akzeptierung jedes empfangenen Rahmenkennworts (FAS), unabhängig von dem Mehrfachrahmensynchronisierungszustand und der relativen Position, wird Zustandsübergänge wie IM → OOM → IM verhindern, die von Ersatzschaltungen in der Tandemverbindung verursacht wurden. Solche Störungen sind in den derzeitigen Implementierungen zwingend.
Mit der verbesserten Mehrfachrahmensynchronisierungsverarbeitung wird die neue Mehrfachrahmenposition nach der Schaltaktion sofort akzeptiert. Folglich wird nicht in den „Out of Multiframe (OOM)"-Zustand eingetreten und es werden keine damit verbundenen anschließenden Aktionen, wie z. B. ein Überschreiben aller Bits mit Einsen, eingeleitet.
Erfindungsgemäß wird die von der Schaltaktion verursachte Signalstörung so kurz wie möglich gehalten.
Mit dieser Implementierung ist jedoch die Möglichkeit eines falsch detektierten Rahmenkennworts (FAS) geringfügig erhöht, aber noch immer akzeptabel. Das wie in den Normen definierte N1/N2-Byte-Protokoll ist in den 7 und 8 gezeigt. Es fordert eine „0" im höchstwertigen Bit jedes TC-TTI-Bytes (TC-TTI = Tandem Connection Trail Trace Identifier, Tandemverbindungsspur-Verfolgungskennung). Darüber hinaus enthält das letzte empfangene Tandemverbindungsmehrfachrahmenbyte 6 Bits mit dem reservierten Wert "0".
Um ein FAS falsch zu detektieren, müssen in dem Datensignal Bitfehler vorliegen. Es gibt zwei Bedingungen, unter denen ein falsches Rahmenkennwort (FAS) detektiert werden würde:
Erste Bedingung: Eine CRC-7-Prüfsumme von „1111111" zusammen mit einem Bitfehler im höchstwertigen Bit des ersten TC-TTI-Bytes und ein in den anderen 7 Bits des ersten TC-TTI-Bytes enthaltener Wert von „1111110" tritt auf.
Zweite Bedingung: Zwei Bitfehler in den höchstwertigen Bits von zwei aufeinander folgenden TC-TTI-Bytes zusammen mit den in den Bits 2 bis 8 dieser Bytes enthaltenen TC-TTI-Werten „1111111" und „1111110" werden empfangen.
Allerdings wird, selbst wenn ein falsches Rahmenkennwort (FAS) akzeptiert werden würde, die Nichtübereinstimmung sofort nach Empfang des nächsten (korrekten) Rahmenkennworts (FAS) korrigiert. Es würde kein weiterer Fehler detektiert, da die Verfolgungskennung ohnehin als falsch deklariert werden würde (aufgrund des erforderlichen Bitfehlers für das falsche FAS).
„Out of Multiframe (OOM)"-Filterung
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das von dem „Out of Multiframe (OOM)"-Zustand verursachte Überschreiben aller Bits mit Einsen eine bestimmte Zeit lang unterdrückt. In dieser Lösung leitet sich der „Verlust der Tandemverbindung"-Defekt (dLTC-Defekt), der das Überschreiben aller Bits mit Einsen verursacht, nicht direkt vom „Out of Multiframe (OOM)"-Zustand ab, wie es der Stand der Technik ist. Der „Out of Multiframe (OOM)"-Zustand wird wie derzeit definiert (siehe 3) detektiert, dLTC wird jedoch nur gesetzt, wenn „Out of Multiframe (OOM)" ein bestimmtes Zeitintervall lang aktiv ist.
Die Intervalllänge ist von 0 bis 3 Tandemverbindungsmehrfachrahmen konfigurierbar. Wenn eine Dauer von null Mehrfachrahmen gewählt wird, wird der gesamte Algorithmus sich wie die derzeitigen Implementierungen verhalten. Ein beliebiger anderer Wert, der größer als Eins ist, wird das Überschreiben aller Bits mit Einsen unterdrücken, bis der „Out of Multiframe (OOM)"-Zustand die gewählte Intervalllänge lang aktiv war.
Im Fall von Ersatzschaltungen werden Übergänge wie IM → OOM → IM vorliegen, der „Out of Multiframe (OOM)"-Zustand ist jedoch kürzer als 2 TCM-Mehrfachrahmen und die nachfolgende Aktion „Überschreiben aller Bits mit Einsen" wird folglich unterdrückt, da ein „Verlust der Tandemverbindung"-Signal (dLTC) nicht gesetzt werden wird. Ein Blockschaubild dieser Lösung ist in 9 gezeigt.
Ein Vorteil dieses Prozesses gegenüber der ersten Lösung ist, dass die Bitfehlerimmunität so hoch wie für den derzeit verwendeten Prozess ist. Ein Nachteil ist, dass die Detektionszeit für „Verlust der Tandemverbindung" (dLTC) länger ist.
Eine weitere erfinderische Verbesserung ist die Aufhebung des dTIM-Defekts im Fall eines OOM-Zustands. Dies wird verhindern, dass ein dTIM-Defekt aufgrund der Ersatzschaltaktion detektiert wird. Folglich gibt es keine Verlängerung der Signalunterbrechung, die durch das Überschreiben aller Bits mit Einsen verursacht wird, bei dem es sich um eine auf einen detektierten dTIM-Defekt nachfolgende Aktion handelt.

Claims

Verfahren zur Mehrfachrahmensynchronisierung in einem synchronen hierarchischen Netzsystem, das mindestens ein Pfadsegment zwischen einem ersten Netzelement (A) und mindestens einem zweiten Netzelement (F) umfasst, auf dem ein TC-Verfahren (TC = Tandem Connection Monitoring, Tandemverbindungsüberwachung) zum Überwachen der Übertragung von Informationen über das Pfadsegment eingerichtet wird, gekennzeichnet durch Detektion eines synchronisierten Signalempfangs- oder eines „In Multiframe"-Signalübertragungszustands nach einem Unterbrechungs-, Verzerrungs- oder Schaltvorgang des Signalübertragungspfads auf Grundlage der Detektion des ersten empfangenen FAS-Werts (FAS = Frame Alignment Signal, Rahmenkennwort) ungeachtet dessen Position.
Verfahren zum Übertragen von Daten nach Anspruch 1, in dem eine „FAS an vermuteter Position gefunden"-Detektion durch eine „FAS gefunden"-Detektion unter Durchführung einer Rahmensynchronisierungssuche ungeachtet der vermuteten Position des Rahmenkennworts ersetzt wird und jedes detektierte Rahmenkennwort (FAS) als ein gültiges Rahmenkennwort (FAS) akzeptiert wird.
Verfahren zum Übertragen von Daten nach Anspruch 1 oder 2, das Folgendes umfasst: Erzeugen eines weiteren „In Multiframe 2 (IM2)"-Zustandsignals, um eine Schaltsituation abzuhandeln, in der die Ersatzschaltaktion zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem das neue und das alte Rahmenkennwort (FAS) überlappen und das neue Rahmenkennwort (FAS) zu einem späteren Zeitpunkt als das alte empfangen wird, und um zu verhindern, dass die Zustandsmaschine in einen „Out Of Multiframe (OOM)"-Zustand eintritt.
Verfahren zum Übertragen von Daten nach Anspruch 3, in dem der „In Multiframe 2 (IM2)"-Zustand dazu verwendet wird, den Detektionszeitraum für die neue Rahmensynchronisierung des empfangenen Signals nach einem Unterbrechungs-, Verzerrungs- oder Schaltvorgang zu verlängern.
Verfahren zum Übertragen von Daten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem nicht in einen „Out Of Multiframe (OOM)"-Zustand eingetreten wird und folglich keine assoziierten standardisierten nachfolgenden Aktionen wie ein Überschreiben aller Bits mit Einsen initiiert werden.
Synchrones hierarchisches Netzsystem, insbesondere auf ein Mehrfachrahmensynchronisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 angepasst, das Folgendes umfasst: mindestens ein Pfadsegment zwischen einem ersten Netzelement (A) und mindestens einem zweiten Netzelement (F), auf dem ein TCM-Verfahren (TCM = Tandem Connection Monitoring, Tandemverbindungsüberwachung) zum Überwachen von Informationen über das Pfadsegment eingerichtet wird, gekennzeichnet durch Mittel zur Verringerung der Signalunterbrechung aufgrund eines Verlusts von Mehrfachrahmensynchronisierung nach einem Unterbrechungs-, Verzerrungs- oder Schaltvorgang der Signalübertragung auf Grundlage der Detektion eines synchronisierten Signalempfangs- oder eines „In Multiframe"-Signalübertragungszustands nach einem Unterbrechungs-, Verzerrungs- oder Schaltvorgang des Signalübertragungspfads auf Grundlage der Detektion des ersten empfangenen FAS-Werts (FAS = Frame Alignment Signal, Rahmenkennwort) ungeachtet dessen Position.
Synchrones hierarchisches Netzsystem nach Anspruch 6, das Mittel zum Akzeptieren jedes empfangenen Rahmenkennworts als ein gültiges Rahmenkennwort umfasst.
Synchrones hierarchisches Netzsystem nach Anspruch 6 oder 7, das Mittel zum Erzeugen eines weiteren „In Multiframe 2 (IM2)"-Zustandsignals umfasst und in dem während des weiteren „In Multiframe 2 (IM2)"-Zustands oder bei Signalisierung des weiteren „In Multiframe 2 (IM2)"-Zustandsignals der Detektionszeitraum für das neue empfangene Rahmenkennwort (FAS) verlängert wird.