EP0928528A1 - Ringschaltung mit transportschleifen- und kartensicherung - Google Patents

Ringschaltung mit transportschleifen- und kartensicherung

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Publication number
EP0928528A1
EP0928528A1 EP98931873A EP98931873A EP0928528A1 EP 0928528 A1 EP0928528 A1 EP 0928528A1 EP 98931873 A EP98931873 A EP 98931873A EP 98931873 A EP98931873 A EP 98931873A EP 0928528 A1 EP0928528 A1 EP 0928528A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
loop
card
tsw
work
tsp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98931873A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Thalmann
Manfred Stadler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schweiz AG filed Critical Siemens Schweiz AG
Publication of EP0928528A1 publication Critical patent/EP0928528A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/42—Loop networks
    • H04L12/437—Ring fault isolation or reconfiguration
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/08—Intermediate station arrangements, e.g. for branching, for tapping-off
    • H04J3/085—Intermediate station arrangements, e.g. for branching, for tapping-off for ring networks, e.g. SDH/SONET rings, self-healing rings, meashed SDH/SONET networks

Definitions

  • the present invention relates to a ring circuit according to the preamble of claim 1
  • double ring circuits are often used, which have a working and a security ring, which connect the relevant network nodes to one another.
  • Such systems are explained, for example, in [5] or [6].
  • Chapter 5 of [3 ] the corresponding ITU recommendations for transmission networks of the synchronous digital hierarchy are defined (see also Chapter 2 7 2 of [4])
  • Transmission networks of the synchronous digital hierarchy are characterized by the fact that all network elements involved normally work with a single, centrally generated clock frequency that is extracted from the data stream of an optional input.
  • This enables an arbitrarily structured data network to be used Set up a tree-like frequency distribution network, which comprises several network nodes.
  • PDH Plesiochronous digital hierarchy
  • multiplexers terminal multiplexers, add / drop multiplexers or frequency multiplexers which, under certain circumstances, can only be supplied with the system clock via a single data connection
  • the Plesiochronous Digital Hierarchy does not allow a single channel to be taken directly from a data stream. All hierarchy levels of the multiplex system must always be run through, in which the channels are combined into systems with an ever increasing number of channels. The same applies on the receiver side Hierarchy levels run through in reverse order so that the individual channels can then be further distributed.
  • the Synchronous Digital Hierarchy SDH
  • SDH enables direct access to signals of a certain bandwidth within a high-channel system, in order to route them to a subscriber or to an exchange it is also possible to access the broadband signal stream in order to exchange certain signals with others without having to go through the entire multiplex hierarchy. This access takes place via a computer-controlled switching network
  • the structure of the data streams transmitted in the synchronous digital hierarchy (SDH) is described in detail in [2] and [4].
  • the synchronous digital hierarchy (SDH) is based on the synchronous transmission of transport modules (STM-n) in which useful information is inserted
  • STM-n transport modules
  • a basic transport module STM-1 which consists of a frame with 9 rows and 270 columns or 2430 fields with 8 bit data capacity, has a maximum data content of 19440 bits.
  • the STM-1 modules are transmitted with a clock frequency of 8000 Hz, thereby creating a transmission channel with a capacity of 155.52 Mbit / s As shown in FIG.
  • rows 1-3 (regeneration section overhead) and 5-9 (multiplex section overhead) of the first 9 columns of a synchronous transport module STM-1 form the section header (section overhead SOH) row 4 of the first 9 columns contains a management unit AU-4, in which a management unit pointer (pointer) AU-4 PTR is provided, which designates the field in which a signal received by the management unit AU-4 or the first field (J1) of a virtual container (e.g. VC-4) begins.
  • a virtual container VC-4 which has a path frame head (Path Overhead POH) can, for example, contain three 34 Mbit / s channels or 63 2 Mbit / s channels or also a continuous sequence of ATM cells.
  • the specified M Ultraplex structure is shown in Fig. 6-1 and Fig. 6-2 of [2].
  • a virtual container VC-4 can, in addition to the frame header POH, a C-4 container, three virtual containers VC-3 or 63 virtual containers VC-12 each contain a container C-3 or C-12 and a frame header POH.
  • the virtual containers VC-3 and VC-12 can be moved in transport frames known as tributary units TU-3 or TU-12, which multiply in time in the first byte Have administration unit pointer (pointer) that points to the first field of the virtual containers VC-3 and VC-12.
  • the transport frames TU-3 and TU-12 are combined in transport groups TUG-3 or TUG-2 and TUG-3.
  • 3 contains three transport frames TU-3 or seven transport groups TUG-2, each of which contains three transport frames TU-12.
  • the header fields POH make it possible to identify the useful information down to the container level. Individual user channels can therefore use a transport module STM -1 can be removed or added without disassembling the entire synchronous module STM-1.
  • the structure of a device for converting data streams from the plesiochronous digital hierarchy into data streams from the synchronous digital hierarchy is described in [1] and then shown in modules in FIG. 2-1.
  • the functions of the individual modules are described in detail in [1] - [4]
  • Network architecture to which the device corresponds is described in detail in [3] and [4].
  • the network basically consists of three types of modules: adaptation modules (each shown in a trapezoidal shape), termination modules (each shown as a triangle) and connecting units (see e.g. Fig 4-1 of [3] or Fig. 2 7 of [4])
  • adaptation modules each shown in a trapezoidal shape
  • termination modules each shown as a triangle
  • connecting units see e.g. Fig 4-1 of [3] or Fig. 2 7 of [4]
  • Fig. 9 which already shows a device according to the invention, the functions of the modules are briefly explained.
  • a synchronous one is used to convert and synchronize the optical signals received via an optical fiber Interface SPI provided only the termination module OST (the conversion and synchronization must always be provided in an adaptation module) If an error is detected in the synchronous interface SPI, an error message LOS (loss of signal) is sent to the regenerator section RS
  • the frame synchronization of the transport modules STM-n as well as the scrambling (scrambling) and descrambling of the data takes place.
  • the frame synchronization takes place on the basis of the six data bytes A1, A2 contained in the first line of the section overhead (SOH or RSOH) (see FIG. 10) If the frame synchronization cannot be established for a certain time, an LOF (loss of frame) error message is generated
  • the adaptation to auxiliary layers takes place, through which a communication channel between the regenerators (using the RSOH bytes D1, D2 and D3), a voice channel for service purposes (using the RSOH byte E1) and a user channel (based on RSOH byte F1)
  • the three bytes B2 contained in the fifth line of the section overhead are used to check the signal quality, according to which the error message "Signal poor "(Signal degrade SD) or, in the case of poor quality, the error message" signal failed "(signal fail SF) is sent to the multiplex section protection module MSP, which is basically an extension of the termination module MST.
  • the fifth line of the section overhead SOH or the first line of the MSOH containing three bytes K1 and K2 are transmitted to the multiplex section protection module MSP.
  • bit pattern 111 occurs at bits 6, 7 and 8 of byte K2
  • an alarm signal AIS is detected.
  • bit pattern 110 occurs at bit 6, 7, and 8 of byte K2
  • a remote receiver error FERF far end receiver fail
  • the position of the virtual container VC-4 within the payload is determined by pointer processing.
  • a switching matrix for higher order virtual containers (higher order path connection) is not shown.
  • HPT higher order path termmation
  • the path frame head (POH) of the virtual container VC-4 is evaluated, after which the position of the virtual containers VC-12 or VC-3 within the payload is determined in the adaptation module HPA (higher order path adaptation)
  • Switching matrix LPC (Iower order path connection) switches the lower-level virtual containers (Iower order) VC-12 or VC-3 according to the intended traffic routes.
  • a monitoring module LPOM (Iower order path monitoring), which is part of the path frame head (Path Overhead POH) of the virtual container VC-12 or VC-3, is used to determine alarm and quality information that is provided for security measures (sub network protection) evaluates.
  • a corresponding monitoring unit HPOM is provided in particular when using an interconnection matrix HPC for higher order virtual containers.
  • the evaluation of the path frame head (Path Overhead POH) of the virtual containers VC-12 or VC-3 takes place, after which the localized containers C12 or C3 (see FIG. 1) connect to the subsequent adaptation module LPA ( Iower order path adaptation) and synchronized into a data stream of the plesiochronous digital hierarchy and transferred to the plesiochronous interface PPI (interface to the plesiochronous digital hierarchy).
  • ring structures are preferably used, as described in Chapter 5 of [3].
  • a plurality of network nodes A, B, C, D which are provided as transition modules between the plesiochrones and the synchronous digital hierarchy, are connected to one another by two opposing transport loops tsw (working loop) and tsp (securing loop).
  • the tsw (working) loop is secured by the tsp (protection) loop.
  • the data transmission from network node A to network node C takes place through the working loop tsw via network node D and through the security loop tsp via network node B. If one of the transport loops tsw or tsp (e.g. due to a defect occurring at network nodes B or D) fails, this occurs Transmission through the remaining transport loop tsw or tsp. If one of the two network nodes A or C fails, however, no data transmission is possible.
  • FIG. 4 shows a network card which is known from [6] and is connected to two transport loops (2-fiber ring) and which could be used in the ring circuit of FIG. 3.
  • 5 shows two network cards integrated into the two transport loops tsw and tsp according to FIG. 4.
  • both transport loops tsw and tsp run completely through both network cards, which is why in each of these network cards the full processing capacity for each transport loop tsw and tsp a total of four add-drop multiplexers must be available. This results in a considerable effort.
  • both transport loops tsw and tsp are interrupted in the event of a complete failure of one of the two network cards shown in FIG. 5, which results in a severe restriction of the security options.
  • the network card that is still working can only be supplied with the data of a transport loop tsw (working) or tsp (protection).
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a ring circuit with transport loop and card security which can be implemented with little effort.
  • the ring circuit according to the invention can be implemented with network cards that are easier to manufacture, since the two transport loops tsw and tsp do not pass through the two adjacent network cards (e.g. AW and AP). Only the data of a transport loop tsw or tsp are processed on each network card. Since the two transport loops tsw and tsp do not pass through the two adjacent network cards, if one network card (e.g. AW or AP) fails, only one transport loop tsw or tsp is interrupted, which is why the data of both transport loops tsw and tsp are still present on the neighboring card.
  • AW e.g. AW or AP
  • the ring circuit according to the invention is preferably used in networks of the synchronous digital hierarchy.
  • An advantageous application of the solution according to the invention is, however, also in other networks, e.g. of the plesiochronous digital hierarchy possible.
  • FIG. 2 shows a known ring circuit with four network nodes A, B, C and D, which are connected to one another by two transport loops tsw, tsp, 3 shows a known ring circuit with four network nodes, on each of which two network cards AW, AP;
  • FIG. 4 a known network card with add / drop functionality for two transport loops tsw, tsp
  • FIG. 5 two network cards connected in series according to FIG. 4,
  • FIG. 6 with a ring circuit according to the invention two network cards E1, W1; E2, W2; E3, W3; E4, W4, which are traversed by two transport loops tsw, tsp, in normal operating state
  • FIG. 7 the ring circuit according to FIG. 6 after a failure of the network card W3 and an interruption of the transport loop tsw,
  • FIG. 8 shows a possible structure of a network card E1 E4 according to the invention; W1, ..., W4, Fig. 9 the ring circuit according to Fig. 6 with additional switching options, Fig. 10 columns 1 to 9 of a synchronous transport module STM-n in detail, Fig. 11 the network card E3 and W3 in the same, however circuitry shown differently (north / south), FIG. 12 the ring circuit according to FIG. 9 in the event of an error,
  • FIG. 13 shows a further structure of a network card W3 * according to the invention with a unit #s which is suitable for the selective switching through of work and security channels, and
  • FIG. 14 shows a network card W3 * according to FIG. 13 and a network card E3 * with one outside the card
  • FIGS. 1 to 5 and 10 The subject matter of FIGS. 1 to 5 and 10 was explained at the beginning.
  • Fig. 6 shows the structure of a ring circuit according to the invention with four each of a work and a security card E1, W1; E2, W2; E3, W3; E4, W4 existing network nodes NK1, NK2, NK3 and NK4, which are connected by a working and a security loop tsw (working) and tsp (protection), on which data of the same origin are transmitted in opposite directions (the number of connected network nodes NK can vary from of the ring circuit described for example, of course, differ greatly).
  • the network cards E1, W1, E2, W2, E3, W3, E4, W4 are constructed identically and have two inputs IM and Ii2 (see Fig.
  • each network card E3 and W3 is connected to the working loop tsw (working) and the second input ⁇ 2 of each network card E3 and W3 is connected to the security loop tsp (protection).
  • FIG. 11 This situation is illustrated in FIG. 11.
  • the work loop tsw is connected from the north and the security loop tsp (protection ) from the south to both network cards E3 and W3.
  • the circuit of FIG. 11 is identical to the circuit of FIG. 6. It should be noted that, in contrast to the known arrangement of FIG. 5, the output lo of the work card W3 does not have an input IM or Ii2 of the associated security card E3 and the output lo the security card E3 is not connected to an input IM or Ii2 of the associated work card W3.
  • each network card E3 and W3 On each network card E3 and W3 the data from the input IM or Ii2 are fed via a switch s to a switching matrix # (e.g. an add / drop multiplexer), which in normal operation returns the data to the same transport loop tsp or tsw via the output lo to a non-ring network via an interface.
  • a switching matrix # e.g. an add / drop multiplexer
  • the solution according to the invention results in a significantly reduced outlay (only two instead of the four add / drop multiplexers used in the arrangement of FIG. 5).
  • the network card W3 in which the data of the first transport loop tsw (working) is read in via the switch s in normal operation is the work card.
  • the network card E3 in which the data of the second transport loop tsp (protection) is read in via the switch s in normal operation is the security card.
  • both transport loops tsw and tsp are present on both network cards E3 and W3, so that if one network card E3 or W3 fails on the second network card W3 or E3, the data of both transport loops tsw and tsp is still via the switch s can be read.
  • the network can therefore protect against the failure of a network card (e.g. work card W3) and at the same time against a line interruption in the security loop tsp im
  • a network card e.g. work card W3
  • the security functionality compared to known systems is significantly improved by the measures according to the invention.
  • the data transmission takes place in normal operation from the network node NK1 with the network cards E1 and W1 to the network node NK3 with the network cards E3 and W3.
  • Data e.g. of the plesiochronous digital hierarchy are routed through the work loop tsw via the work cards W1 and W4 to the work card W3 and then returned to the network of the plesiochronous digital hierarchy.
  • the data of the plesiochronous digital hierarchy is led through the security loop tsp via the two security cards E1, E2 to the work card W3.
  • Identical data is therefore available at the inputs IM and Ii2 of the work card W3, provided that the data is also transmitted redundantly in normal operation, so that if the work loop tsw fails, it is possible to switch to input Ii2 (receiving the data from the security loop tsp).
  • non-redundant data are preferably transmitted via the security loop tsp. This data can therefore be transferred to security card E3 and terminated there.
  • a control unit activates the security card E3, to which the data transmitted via the security loop tsp are fed via the switch s.
  • the security card E3 was activated, which takes over the data exchange with the network of the plesiochronous digital hierarchy (add / drop functionality) and outputs the correspondingly changed data at the output lo. Since no data is present at the output lo of the defective work card W3 of the network node NK3, the work loop tsw remains interrupted (cf. FIG. 7) if no further measures are taken. By switching the switch s3W, the input of the continued work loop tsw can be switched to the output lo of the security card, thereby turning on The interfaces of the NK3 network node can be guaranteed to function properly.
  • FIG. 12 also shows a control unit CTRL which receives the error messages from the work and security cards and makes the necessary switchovers. In sd systems that receive the error messages from the work and security cards and make the necessary changes.
  • SEMF Synchronous Equipment Management Function
  • the ring circuit according to the invention can advantageously be used in networks of the synchronous digital hierarchy.
  • a possible structure of a network card according to the invention for SDH operation is shown in FIG. 8. It can be seen from this that separate test and processing or input sections are provided for the working and security loops tsw and tsp, which are implemented with the adaptation and termination modules described at the beginning.
  • the input routes are preferably carried out in parallel until the data of both transport loops tsw and tsp have been completely checked separately, as a result of which the criteria for switching between the transport loops tsw and tsp are obtained.
  • the two input sections are then brought together via the switch s, after which the known adaptation and termination modules perform the add / drop functionality for the selected transport loop tsw and tsp.
  • the switch s is provided in front of the adaptation module HPA (higher order path adaptation), by means of which pointer processing determines the position of the virtual containers VC-12 or VC-3 within the payload.
  • the adaptation module HPA provided for the input sections is also connected in parallel with switching matrices LPC (Iower order path connection) and termination and adaptation modules LPT, LPA with plesiochronous interfaces PPI. Data exchange with the network of the Plesiochronous Digital Hierarchy can take place in parallel within the lower hierarchical levels.
  • an output path leading to the output lo is provided, which is provided with the adaptation and termination modules of the higher SDH hierarchy levels.
  • a LPOM (Iower order path monitoring) monitoring module is inserted between the relevant switching matrix LPC and the subsequent adaptation module HPA of the output section, which provides the switching criteria for sub-network protection (Iower order path protection) or the protection of the paths of lower hierarchy levels.
  • the circuit arrangement of FIG. 8 has the advantage that a comparison of the signal quality which is made via the working and the safety loop tsw; Data supplied tsp can be performed. In simpler systems, the signal test can also be carried out after the s switch. In the event of a signal failure, the system switches over to receiving the data from the second input IM or Ii2 without the quality of which is known.
  • the network card described allows protection within the ring circuit according to the invention against errors which occur within higher or lower hierarchical levels (multiplex section protection or sub network protection). As already described, protection against card failures is also provided.
  • the solution according to the invention is in any network Applicable It is essential that the error detection mechanisms necessary for the initiation of the security measures are provided for the network cards and the transport loops
  • FIG. 13 The further construction of a network card W3 * according to the invention with a unit #s, which is suitable for the selective switching of work and security channels.
  • Monitoring functions determine when an error occurs, in Which channel an error has occurred If, for example, one of n working channels is detected as defective, it can be replaced by a safety channel using the switching matrix ⁇ x #s.
  • the switching matrix ⁇ x #s is therefore intended to switch through the faultlessly functioning working and possibly safety channels
  • the hierarchical level at which a switchover takes place is preferably selectable
  • FIG. 14 shows the network card W3 * according to FIG. 13 as well as a network card E3 * with a changeover switch s arranged outside the card E3 * for the working and security channel. Instead of switching through on the level of the higher or lower order path connection function HPC or LPC the working and security channels are switched outside the E3 * network card

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Abstract

Die Ringschaltung weist eine Arbeits- und eine Sicherungsschleife (tsw, tsp) auf, durch die mehrere Netzknoten (NK1, NK2, NK3, NK4) eines ersten Netzwerks (SDH) miteinander verbunden sind. Jeder Nezknoten (NK1, NK2, NK3, NK4) weist eine Arbeits- und eine Sicherungskarte (W1, E1; W2, E2; W3, E3; W4, E4) auf, die über eine Schnittstelle (tio) zum Austausch von Daten zwischen den Schleifen (tsw, tsp) und einem zweiten Netzwerk, z.B. der Plesiochronen Digitalen Hierarchie geeignet sind. Die Arbeits- und Sicherungskarten (W1, W2, W3, W4, E1, E2, E3, E4) weisen schleifenseitig einen ersten und einen zweiten Eingang (li1; li2) auf, die über einen ersten Umschalter (s) und eine Durchschaltematrix (#) mit einem Ausgang (lo) verbindbar sind. Die Arbeitsschleife (tsw) ist über den ersten und die Sicherungsschleife (tsp) über den zweiten Eingang (li1; li2) mit der Arbeits- und der Sicherungskarte (W1, E1; W2, E2; W3, E3; W4, E4) eines Netzknotens (NK1; NK2; NK3; NK4) verbunden. Vom Ausgang (lo) der Arbeitskarte (W1; W2, W3, W4) wird die Arbeitsschleife (tsw) und vom Ausgang (lo) der Sicherungskarte (E1; E2, E3, E4) wird die Sicherungsschleife (tsp) direkt oder über einen zweiten bzw. dritten Umschalter (s1W, s2W, s3W, s4W bzw. s1E, s2E, s3E, s4E) weitergeführt. Die Arbeits- und die Sicherungskarten (W1, W2, W3, W4, E1, E2, E3, E4) können mit geringerem Aufwand realisiert werden. Beim Ausfall einer Arbeits- oder Sicherungskarte (W1; W2; W3; W4; E1; E2; E3; E4) erfolgt kein Schleifenunterbruch, weshalb bei der benachbarten Karte immer noch die Daten beider Transportschleifen (tsw, tsp) anliegen.

Description

Ringschaltung mit Transportschleifen- und Kartensicherung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ringschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
Zur Sicherung der Übertragung von Daten innerhalb eines Telekommunikationsnetzwerkes werden oft Doppelringschaltungen verwendet, die einen Arbeits- und einen Sicherungsring aufweisen, welche die betreffenden Netzknoten miteinander verbinden Derartige Systeme sind z B in der [5] oder [6] erläutert In Kapitel 5 von [3] sind die entsprechenden ITU-Empfehlungen für Ubertragungsnetze der Synchronen Digitalen Hierarchie festgelegt (siehe dazu auch Kapitel 2 7 2 von [4])
Ubertragungsnetze der Synchronen Digitalen Hierarchie (SDH (in USA SONET)) zeichnen sich dadurch aus, dass alle beteiligten Netzelemente im Normalfall mit einer einzigen, zentral erzeugten Taktfrequenz arbeiten, die aus dem Datenstrom eines wahlbaren Einganges extrahiert wird Dadurch lasst sich über ein beliebig strukturiertes Datennetz ein baumartiges Frequenzverteilnetz aufbauen, das mehrere Netz- knoten umfasst Anhand einer dem Signal mitgegebenen Information, die die Gute der Frequenz des betreffenden Datenstromes bezeichnet, kann beim Auftreten von Störungen automatisch auf die beste Ausweichfrequenzquelle umgeschaltet werden An den Übergängen von SDH-Ubertragungsnetzen zu Netzen der Plesiochronen Digitalen Hierarchie (PDH) sind Multiplexer (Terminalmultiplexer, Add-/Drop- Multiplexer oder Frequenzmultiplexer) vorgesehen die unter Umstanden nur über eine einzige Daten- Verbindung mit dem Systemtakt versorgt werden
Die Plesiochrone Digitale Hierarchie (PDH) erlaubt es nicht einen einzelnen Kanal direkt aus einem Datenstrom zu entnehmen, es müssen immer alle Hierarchiestufen des Multiplexsystems durchlaufen werden, in denen die Kanäle zu Systemen mit einer immer höheren Kanalzahl zusammengefasst wer- den Auf der Empfangerseite werden dieselben Hierarchiestufen in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen, um die einzelnen Kanäle dann weiter verteilen zu können Die Synchrone Digitale Hierarchie (SDH) ermöglicht demgegenüber den direkten Zugriff auf Signale bestimmter Bandbreite innerhalb eines hoch- kanaligen Systems, um diese an einen Teilnehmer oder an eine Vermittlungsstelle zu leiten Es ist auch möglich, auf den breitbandigen Signalstrom zuzugreifen , um bestimmte Signale durch andere auszu- tauschen, ohne die gesamte Multiplexhierarchie durchlaufen zu müssen Dieser Zugriff erfolgt über ein rechnergesteuertes Koppelnetz
Die Struktur der in der Synchronen Digitalen Hierarchie (SDH) übertragenen Datenstrome ist in [2] und [4] ausfuhrlich beschrieben Die Synchrone Digitalen Hierarchie (SDH) basiert auf der synchronen Uber- tragung von Transportmodulen (STM-n) in denen Nutzinformationen eingefugt sind Ein Basistransportmodul STM-1 , das aus einem Rahmen mit 9 Zeilen und 270 Spalten bzw 2430 Felder mit 8 Bit Daten- kapazitat besteht, weist einen maximalen Dateninhalt von 19440 Bits auf Die STM-1 -Module werden mit einer Taktfrqueπz von 8000 Hz übertragen, wodurch ein Ubertragungskanal mit einer Kapazität von 155,52 Mbit/s geschaffen wird Wie in Fig 1 gezeigt, bilden die Reihen 1 - 3 (Regeneration Section Overhead) und 5 - 9 (Multiplex Section Overhead) der ersten 9 Spalten eines synchronen Transportmoduls STM-1 den Abschnittskopf (Section Overhead SOH) Die Reihe 4 der ersten 9 Spalten enthalt eine Verwaltungsemheit AU-4, in der ein Verwaltungseinheitszeiger (Pointer) AU-4 PTR vorgesehen ist, der das Feld bezeichnet, in dem ein von der Verwaltungseinheit AU-4 aufgenommenes Signal bzw das erste Feld (J1) eines virtuellen Containers (z B VC-4) beginnt Die restlichen 261 Spalten, die zur Aufnahme des virtuellen Containers VC-4 vorgesehen sind, bilden das Nutzfeld (Payload), das in Abhängigkeit der Struktur und der Ubertragungs- rate der zu übertragenden Daten verschieden strukturiert ist In einem virtuellen Container VC-4, der einen Pfadrahmenkopf (Path Overhead POH) aufweist, können z B drei 34-Mbιt/s Kanäle oder 63 2- Mbit/s Kanäle oder auch eine kontinuierliche Folge von ATM-Zellen enthalten sein Die festgelegte Mul- tiplexstruktur ist in Fig 6-1 und Fig 6-2 von [2] gezeigt Ein virtueller Container VC-4 kann nebst dem Rahmenkopf POH einen C-4-Contaιner, drei virtuelle Container VC-3 oder 63 virtuelle Container VC-12 enthalten die je einen Container C-3 bzw C-12 sowie einen Rahmenkopf POH aufweisen Die virtuellen Container VC-3 und VC-12 sind verschiebbar in Transportrahmen sogenannten Tributary Units TU-3 bzw TU-12 enthalten, die zeitmultiplexed im ersten Byte einen nachgefuhrten Verwaltungseinheitszeiger (Pointer) aufweisen, der auf das erste Feld der virtuellen Container VC-3 und VC-12 zeigt Die Transportrahmen TU-3 bzw TU-12 sind in Transportgruppen TUG-3 bzw TUG-2 und TUG-3 zusammengefasst Eine Transportgruppe TUG-3 enthalt drei Transportrahmen TU-3 oder sieben Transportgruppen TUG-2 von denen jede drei Transportrahmen TU-12 enthalt Durch die Kopffelder POH sind die Nutzinformationen bis zur Container-Ebene hinunter identifizierbar Einzelne Nutzkanale können daher einem Transportmodul STM-1 entnommen oder hinzugefugt werden ohne das ganze synchrone Modul STM-1 zu zerlegen Der Beginn einer Übertragung im Nutzfeld wird über die in den entsprechenden Rahmenstrukturen (AU-4, TU-3, TU-12) enthaltenen Zeiger PTR angegeben Einzelne Container sind so identifizierbar und können durch die Elemente der Synchronen Digitalen Hierarchie (SDH) verschieden zusammengestellt und durch das Netz geleitet werden Gemass Ziff 2 7 und Ziff 2 11 von [1] sind für virtuelle Container VC-n mit höherer Ordnungszahl (n = 3 oder 4) und für virtuelle Container VC-m mit niedrigerer Ordnungszahl (m=11 , 12 oder 2) Durchschaltematπzen (Higher order path connection function (HPC-n) bzw Lower order path connection function (LPC-n)) vorgesehen
Der Aufbau einer Vorrichtung zur Überführung von Datenstromen der Plesiochronen Digitalen Hierarchie in Datenstrome der Synchronen Digitalen Hierarchie ist in [1] beschrieben und dann in Fig 2-1 modular gezeigt Die Funktionen der einzelnen Module sind in [1] - [4] detailliert beschrieben Die Netzarchitektur zu der die Vorrichtung korrespondiert ist in [3] und [4] im Detail beschrieben Das Netzwerk besteht dabei im Grundsatz aus drei Arten von Bausteinen Adaptionsmodulen (jeweils trapezförmig dargestellt), Abschlussmodulen (jeweils als Dreieck dargestellt) und Verbindungseinheiten (siehe z B Fig 4-1 von [3] oder Fig 2 7 von [4]) In Anlehnung an Fig 9, die bereits eine erfmdungsgemasse Vorrichtung zeigt, werden die Funktionen der Module kurz erläutert Zur Umwandlung und Synchronisierung der über eine Glasfaser empfangenen optischen Signale ist ein synchrones Interface SPI vorgesehen Gezeigt ist le- diglich das Abschlussmodul OST (die Umwandlung und Synchronisierung ist grundsätzlich in einem Adaptionsmodul vorzusehen) Falls im synchronen Interface SPI ein Fehler detektiert wird, erfolgt eine Fehlermeldung LOS (loss of Signal) an die Regenerator Section RS
Im Adaptionsmodul RS/OS der Regenerator Section RS erfolgt die Rahmensynchronisierung der Transportmodule STM-n sowie das Scrambling (Verwurfelung) und Descrambhng der Daten Die Rahmensynchronisierung erfolgt anhand der in der ersten Zeile des Section Overheads (SOH bzw RSOH) enthaltenen sechs Datenbytes A1 , A2 (siehe Fig 10) Falls die Rahmensynchronisierung wahrend einer gewissen Zeit nicht erstellt werden kann, wird eine Fehlermeldung LOF (loss of frame) erzeugt
Im Abschlussmodul RST (regenerator section termmation) der Regenerator Section RS erfolgt femer eine Fehleruberwachung (bit interleaved paπty check BIP-8) anhand des in der zweiten Zeile des Section Overheads (SOH bzw RSOH) enthaltenen Datenbytes B1 Falls ein Fehler erkannt wird oder bereits eine Fehlermeldung LOS oder LOF vorliegt, wird ein Alarmsignal AIS (alarm indication Signal) an die Multiplex Section MS abgegeben
In einem weiteren Adaptionsmodul MS/RS der Regeneration Section RS erfolgt die Anpassung an Hilfs- schichten (auxiliary layers), durch die ein Kommunikationskanal zwischen den Regeneratoren (anhand den RSOH-Bytes D1 , D2 und D3), ein Sprachkanal für Servicezwecke (anhand dem RSOH-Byte E1) und ein Anwenderkanal (anhand dem RSOH-Byte F1) geschaffen werden
Im Abschlussmodul MST (multiplex section termmation) der Multiplex Section MS erfolgt anhand der in der fünften Zeile des Section Overheads (SOH bzw der ersten Zeile des MSOH) enthaltenen drei Bytes B2 eine Überprüfung bezüglich der Signalquahtat, wonach bei verminderter Qualität die Fehlermeldung "Signal mangelhaft" (Signal degrade SD) oder bei schlechter Qualität die Fehlermeldung "Signal ausgefallen" (Signal fail SF) an das Multiplex Section Protection Modul MSP abgegeben wird, das grundsätzlich eine Erweiterung des Abschlussmoduls MST ist Ferner werden die in der fünften Zeile des Section Overheads (SOH bzw der ersten Zeile des MSOH) enthaltenen drei Bytes K1 und K2 an das Multiplex Section Protection Modul MSP übertragen Beim Auftreten des Bitmusters 111 bei Bit 6, 7, und 8 von Byte K2 wird ein Alarmsignal AIS detektiert Beim Auftreten des Bitmusters 110 bei Bit 6, 7, und 8 von Byte K2 wird ein entfernt aufgetretener Empfangerfehler FERF (far end receiver fail) detektiert
Im Adaptionsmodul MSA (multiplex section adaptation) wird durch Zeigerverarbeitung die Lage des virtuellen Containers VC-4 innerhalb der Payload festgestellt Eine Durchschaltematπx für virtuelle Contai- ner höheren Grades (higher order path connection) ist nicht gezeigt Im Abschlussmodul HPT (higher order path termmation) erfolgt die Auswertung des Pfadrahmenkopfes (Path Overhead POH) des virtuellen Containers VC-4, wonach im Adaptionsmodul HPA (higher order path adaptation) durch Zeigerverarbeitung die Lage der virtuellen Container VC-12 bzw VC-3 innerhalb der Payload festgestellt wird In der Durchschaltematrix LPC (Iower order path connection) werden die virtuellen Container tieferen Grades (Iower order) VC-12 bzw. VC-3 entsprechend den vorgesehenen Verkehrswegen geschaltet.
Zur Feststellung von Alarm- und Qualitätsinformationen, die für Sicherungsmassnahmen (sub network protection) vorgesehen sind, dient ein Überwachungsmodul LPOM (Iower order path monitoring), welches teile des Pfadrahmenkopfes (Path Overhead POH) der virtuellen Container VC-12 bzw. VC-3 auswertet. Insbesondere bei Verwendung einer Durchschaltematrix HPC für virtuelle Container höherer Ordnung wird eine entsprechende Überwachungseinheit HPOM vorgesehen.
Im Abschlussmodul LPT (Iower path termination) erfolgt die Auswertung des Pfadrahmenkopfes (Path Overhead POH) der virtuellen Container VC-12 bzw. VC-3, wonach die lokalisierten Container C12 bzw. C3 (siehe Fig. 1) an das anschliessende Adaptionsmodul LPA (Iower order path adaptation) abgegeben und dort synchronisiert in einen Datenstrom der Plesiochronen Digitalen Hierarchie überführt und an das Plesiochrone Interface PPI (Schnittstelle zur Plesiochronen Digitalen Hierarchie) abgegeben werden.
Die oben beschriebenen Module erlauben daher die Fehlererkennung in der Multiplex Section (multiplex section protection) oder in tieferen Schichten des Netzwerks (sub network path connection protection). Massnahmen zur Sicherung der Transportfunktionen des Netzwerks sind in Kapitel 5 von [3] beschrieben (siehe auch Kapitel 2.3 von [7]). Dabei werden fehlerhafte (failed or degraded) Transporteinheiten durch Sicherungseinheiten ersetzt, die im Verhältnis m:n (m=protection, n= working; normalerweise m=n=1 ; seltener m=1 , n>1) vorhanden sind. Die Sub-network-connection-protection erfolgt durch Umschaltung virtueller Container VC-n (tieferen oder höheren Grades) auf Sicherungskanäle mittels den Durchschal- tematrizen (LPC bzw. HPC).
Zur Sicherung der Transportwege werden vorzugsweise Ringstrukturen verwendet, wie sie in Kapitel 5 von [3] beschrieben sind. Wie in Fig. 2 gezeigt werden dabei mehrere Netzknoten A, B, C, D, die als Übergangsbausteine zwischen der Plesiochronen und der Synchronen Digitalen Hierarchie vorgesehen sind, durch zwei gegenläufige Transportschleifen tsw (Arbeitsschleife) und tsp (Sicherungsschleife) miteinander verbunden. Die Arbeitsschleife tsw (working) wird dabei durch die Sicherungsschleife tsp (protection) gesichert. Die Datenübertragung vom Netzknoten A zum Netzknoten C erfolgt durch die Arbeitsschleife tsw über den Netzknoten D und durch die Sicherungsschleife tsp über den Netzknoten B. Beim Ausfall einer der Transportschleifen tsw oder tsp (z.B. durch einen bei den Netzknoten B oder D aufgetretenen Defekt) erfolgt die Übertragung durch die verbleibende Transportschleife tsw oder tsp. Beim Ausfall von einem der beiden Netzknoten A oder C ist hingegen keine Datenübertragung möglich.
Es ist daher üblich, die Netzknoten A, B, C, D ebenfalls mit einer Sicherungseinheit abzusichern. In Fig. 3 sind daher an jedem Netzknoten zwei Netzkarten AW, AP; BW, BP; CW, CP und DW, DP vorhanden. Beim Ausfall der ersten Netzkarte AW (Arbeitskarte/working) am Netzknoten A erfolgt die Datenübertragung über die zweite Netzkarte AP (Sicherungskarte/protection). Fig. 4 zeigt eine aus [6] bekannte mit zwei Transportschleifen (2-fiber ring) verbundene Netzkarte, die in der Ringschaltung von Fig. 3 eingesetzt werden könnte. Fig. 5 zeigt zwei in die beiden Transportschleifen tsw und tsp eingebundene Netzkarten gemass Fig. 4. Der Datenverkehr beider Transportschleifen tsw und tsp verläuft dabei vollständig durch beide Netzkarten hindurch, weshalb in jeder dieser Netzkarten für jede Transportschleife tsw und tsp die volle Verarbeitungskapazität, d.h. insgesamt vier Add- Drop-Multiplexer vorhanden sein müssen. Dadurch ergibt sich ein erheblicher Aufwand. Ferner werden beide Transportschleifen tsw und tsp bei einem vollständigen Ausfall einer der beiden in Fig. 5 gezeigten Netzkarten unterbrochen, wodurch sich eine starke Einschränkung der Sicherungsmöglichkeiten ergibt. Insbesondere kann die noch arbeitende Netzkarte nur noch mit den Daten einer Transportschleife tsw (working) oder tsp (protection) versorgt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ringschaltung mit Transportschleifen- und Kartensicherung anzugeben, die mit geringem Aufwand realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Massnah- men gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemässe Ringschaltung kann mit einfacher herstellbaren Netzkarten realisiert werden, da die beiden Transportschleifen tsw und tsp die zwei benachbarten Netzkarten (z.B. AW und AP) nicht durchlaufen. Lediglich die Daten einer Transportschleife tsw oder tsp werden auf jeder Netzkarte bearbeitet. Da die zwei Transportschleifen tsw und tsp die beiden benachbarten Netzkarten nicht durchlaufen, erfolgt beim Ausfall einer Netzkarte (z.B. AW oder AP) nur ein Unterbruch einer Transportschleife tsw oder tsp, weshalb bei der benachbarten Karte immer noch die Daten beider Transportschleifen tsw und tsp anliegen. Dies ist nicht nur aus Sicherungsgründen, sondern auch deshalb von Bedeutung, weil die Sicherungskanäle im Normalbetrieb zur Übertragung nicht redundanter Daten verwendet werden können. Beim Ausfall einer Arbeitskarte übernimmt die benachbarte Sicherungskarte deren Aufgaben und kann daher die nicht redundanten Daten beider Transportschleifen tsw und tsw z.B. an ein Netzwerk der PDH weiterleiten. Bei der erfindungsgemässen Reduktion des Aufwandes wird daher zusätzlich eine Verbesserung der Sicherheitsfunktion erzielt. Die erfindungsgemässe Ringschaltung wird vorzugsweise in Netzwerken der Synchronen Digitalen Hierarchie eingesetzt. Eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemässen Lösung ist jedoch auch in weiteren Netzwerken z.B. der Plesiochronen Digitalen Hierarchie möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 Möglichkeiten zum Aufbau eines STM-1 Rahmens,
Fig. 2 eine bekannte Ringschaltung mit vier Netzknoten A, B, C und D, die durch zwei Transportschleifen tsw, tsp miteinander verbunden sind, Fig. 3 eine bekannte Ringschaltung mit vier Netzknoten, an denen jeweils zwei Netzkarten AW, AP;
BW, BP; CW, CP und DW, DP vorgesehen sind, Fig. 4 eine bekannte Netzkarte mit Add-/Drop-Funktionalität für zwei Transportschleifen tsw, tsp, Fig. 5 zwei in Serie geschaltete Netzkarten gemass Fig. 4, Fig. 6 eine erfindungsgemässe Ringschaltung mit zwei Netzkarten E1 , W1 ; E2, W2; E3, W3; E4, W4, die von zwei Transportschleifen tsw, tsp durchlaufen werden, in normalem Betriebszustand, Fig. 7 die Ringschaltung gemass Fig. 6 nach einem Ausfall der Netzkarte W3 und einem Unterbruch der Transportschleife tsw,
Fig. 8 ein möglicher Aufbau einer erfindungsgemässen Netzkarte E1 E4; W1 , ..., W4, Fig. 9 die Ringschaltung gemass Fig. 6 mit zusätzlichen Umschaltmöglichkeiten, Fig. 10 die Spalten 1 bis 9 eines Synchronen Transportmoduls STM-n im Detail, Fig. 11 die Netzkarte E3 und W3 in gleicher, jedoch anders dargestellter Beschaltung (Nord/Süd), Fig. 12 die Ringschaltung gemass Fig. 9 in einem Fehlerfall,
Fig. 13 ein weiterer Aufbau einer erfindungsgemässen Netzkarte W3* mit einer Einheit #s, die zur selektiven Durchschaltung von Arbeits- und Sicherungskanälen geeignet ist und
Fig. 14 eine Netzkarte W3* gemass Fig. 13 sowie eine Netzkarte E3* mit einem ausserhalb der Karte
E3* angeordneten Umschalter s für den Arbeits- und den Sicherungskanal
Der Gegenstand der Figuren 1 bis 5 sowie 10 wurde eingangs erläutert. Fig. 6 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemässen Ringschaltung mit vier je aus einer Arbeits- und einer Sicherungskarte E1 , W1 ; E2, W2; E3, W3; E4, W4 bestehenden Netzknoten NK1 , NK2, NK3 und NK4, die durch eine Arbeits- und eine Sicherungsschleife tsw (working) und tsp (protection) miteinander verbunden sind, auf denen Daten gleichen Ursprungs gegenläufig übertragen werden (die Anzahl verbundener Netzknoten NK kann von der beispielsweise beschriebenen Ringschaltung natürlich stark abweichen). Die Netzkarten E1 , W1 , E2, W2, E3, W3, E4, W4 sind identisch aufgebaut und verfügen über zwei Eingänge IM und Ii2 (siehe Fig. 6, E3 und W3), einen ringseitigen Ausgang lo und wenigstens eine Schnittstelle tio (PPI) zu einem ringfremden Netzwerk z.B. der Plesiochronen Digitalen Hierarchie. Der erste Eingang IM jeder Netzkarte E3 und W3 wird mit der Arbeitsschleife tsw (working) und der zweite Eingang \\2 jeder Netzkarte E3 und W3 wird mit der Sicherungsschleife tsp (protection) verbunden.
In Fig. 11 ist dieser Sachverhalt anschaulich dargestellt. Anstatt die Transportschleifen tsw und tsp in bekannter Weise in Ost-West-Richtung an die Netzkarten E3 und W3 anzukoppeln (die Arbeitsschleife tsw aus Osten und die Sicherungsschleife tsp aus Westen), erfolgt die Ankopplung der Arbeitsschleife tsw aus Norden und die Sicherungsschleife tsp (protection) aus Süden an beide Netzkarten E3 und W3. Die Schaltung von Fig. 11 ist dabei identisch zur Schaltung von Fig. 6. Zu beachten ist, dass im Gegensatz zur bekannten Anordnung von Fig. 5 der Ausgang lo der Arbeitskarte W3 nicht mit einem Eingang IM oder Ii2 der zugehörigen Sicherungskarte E3 und der Ausgang lo der Sicherungskarte E3 nicht mit einem Eingang IM oder Ii2 der zugehörigen Arbeitskarte W3 verbunden ist. Auf jeder Netzkarte E3 und W3 werden die Daten vom Eingang IM oder Ii2 über einen Schalter s einem Koppelfeld # (z.B. einen Add-/Drop-Multiplexer) zugeführt, der die Daten im Normalbetrieb über den Ausgang lo zurück an dieselbe Transportschleife tsp oder tsw sowie über eine Schnittstelle an ein ringfremdes Netzwerk abgibt. Jede Netzkarte E3 bzw. W3 terminiert daher im Normal- oder im Sicherungs- betrieb nur den Datenfluss einer Transportschleife tsw oder tsp. im Gegensatz zu bekannten Anordnungen (siehe Fig. 5), in denen auf der Arbeits- und der Sicherungskarte die Daten beider Transportschleifen tsw und tsp terminiert und weitergeleitet werden, ergibt sich bei der erfindungsgemässen Lösung ein deutlich reduzierter Aufwand (es werden nur zwei anstelle der vier in der Anordnung von Fig. 5 verwendeten Add-/Drop-Multiplexer benötigt). Diejenige Netzkarte W3, bei der im Normalbetrieb die Daten der ersten Transportschleife tsw (working) über den Schalter s eingelesen werden, ist die Arbeitskarte. Diejenige Netzkarte E3, bei der im Normalbetrieb die Daten der zweiten Transportschleife tsp (protection) über den Schalter s eingelesen werden, ist die Sicherungskarte.
Wie beschrieben, liegen bei beiden Netzkarten E3 und W3 die Daten beider Transportschleifen tsw und tsp an, so dass beim Ausfall einer Netzkarte E3 bzw. W3 an der zweiten Netzkarte W3 bzw. E3 noch immer die Daten beider Transportschleifen tsw und tsp über den Schalter s eingelesen werden können.
Das Netzwerk kann durch die erfindungsgemässe Lösung daher gegen den Ausfall einer Netzkarte (z.B. die Arbeitskarte W3) und gleichzeitig gegen einen Leitungsunterbruch der Sicherungsschleife tsp im
Osten abgesichert werden (der gleichzeitige Ausfall einer Westkarte und einer Leitung im Westen ist auch bei bekannten Anordnungen unkritisch, da die Versorgung aus der Ostrichtung erfolgen würde).
Wie anhand von Fig. 7 beschrieben, wird die Sicherungsfunktionalität gegenüber bekannten Systemen durch die erfindungsgemässen Massnahmen deutlich verbessert.
In Fig. 6 erfolgt die Datenübertragung im Normalbetrieb vom Netzknoten NK1 mit den Netzkarten E1 und W1 zum Netzknoten NK3 mit den Netzkarten E3 und W3. Daten z.B. der Plesiochronen Digitalen Hierarchie werden durch die Arbeitsschleife tsw über die Arbeitskarten W1 und W4 zur Arbeitskarte W3 geführt und dort wieder an das Netzwerk der Plesiochronen Digitalen Hierarchie abgegeben. Andererseits werden die Daten der Plesiochronen Digitalen Hierarchie durch die Sicherungsschleife tsp über die beiden Sicherungskarten E1 , E2 zur Arbeitskarte W3 geführt. An den Eingängen IM und Ii2 der Arbeits- karte W3 liegen daher, sofern auch im Normalbetrieb die Daten redundant übertragen werden, identische Daten vor, so dass bei einem Ausfall der Arbeitsschleife tsw auf den Eingang Ii2 umgeschaltet werden kann (Empfang der Daten von der Sicherungsschleife tsp).
Vorzugsweise werden im Normalbetrieb jedoch nicht redundante Daten über die Sicherungsschleife tsp übertragen. Diese Daten können daher zur Sicherungskarte E3 übertragen und dort terminiert werden.
Anhand von Fig. 7 werden die Sicherungsmechanismen beschrieben, die beim Ausfall einer Arbeitskarte (Ausfall der Arbeitskarte W3) und/oder beim Unterbruch der Arbeitsschleife tsw. Die Kombination dieser Fehler ist bei bekannten Ringschaltungen mit einer Arbeits- und einer Sicherungsschleife nicht mehr beherrschbar. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass bei einem Ausfall der Westkarte die Datenzufuhr von Westen und bei einem Leitungsunterbruch im Osten die Datenzufuhr von Osten unterbrochen ist, wonach die Daten nicht mehr zu den mit dem betreffenden Netzknoten NK verbundenen Teilnehmern gelangen.
Durch den in Fig. 7 gezeigten Unterbruch am Ausgang der Arbeitskarte W4 beim Netzknoten NK4 wird die Arbeitsschleife tsw vor Erreichen der Arbeitskarte W3 beim Netzknoten NK3 unterbrochen. Am Eingang IM der Arbeitskarte W3 wird daher ein Fehler (LOS / loss of Signal) festgestellt. Durch Umschalten des Schalters s auf den Eingang Ii2 werden der Arbeitskarte W3 daher die Daten der Sicherungsschleife tsp zugeführt, wodurch der Datentransfer zum Teilnehmer sichergestellt wird.
Durch den in Fig. 7 gezeigten Ausfall der Arbeitskarte W3 wird der Datentransfer zum Teilnehmer unterbrochen. Nach der Feststellung des Ausfalls aktiviert eine Steuereinheit die Sicherungskarte E3, der über den Schalter s die über die Sicherungsschlaufe tsp übertragenen Daten zugeführt werden.
Bei einem Ausfall der Arbeitskarte W3 und einem Unterbruch der Arbeitsschleife tsw werden dieselben Massnahmen getroffen (Aktivierung der Sicherungskarte E3 und Datentransfer über die Sicherungsschleife tsp. Bei einem Ausfall der Arbeitskarte W3 und einem Unterbruch der Sicherungsschleife tsp wird wiederum Sicherungskarte E3 aktiviert, deren Schalter s zum Empfang der Daten der Arbeitsschleife auf den Eingang IM umgestellt wird. Erfindungsgemäss können daher mit vereinfachten Mass- nahmen (Verwendung von zwei anstelle von vier Add-/Drop-Multiplexem) zwei kritische Fehler beherrscht werden.
Die in der Anordnung gemass Fig. 7 aufgetretenen Fehler haben zur Folge, dass die Arbeitsschleife tsw keine Daten an die Netzkarten E2 und W2 des nächsten Netzknotens NK2 weiterführt. Durch Umschal- ten des Schalters s auf der Arbeitskarte W2 müsste daher auf den Empfang der über die Sicherungsschleife tsp übertragenen Daten umgeschaltet werden. Ein Fehler würde sich daher über einen oder mehrere Netzknoten NKx NKy fortpflanzen. Zur Vermeidung dieses Problems werden in der Ringschaltung gemass Fig. 9 die Ausgänge lo der Netzkarten E, W jedes Netzknotens NK auf der Ost- und auf der Westseite mit einem Schalter s1 E s4E bzw. s1W s4W verbunden, von dessen Schaltkon- takt aus die Arbeits- bzw. Sicherungsschleife weiter geführt wird. Die Transportschleifen tsw und tsp können daher beim Ausfall einer Netzkarte immer von der zweiten Netzkarte mit Daten versorgt werden.
In Fig. 12 ist die Situation beim Ausfall der Arbeitskarte W3 beim Netzknoten NK3 gezeigt. Wie beschrieben wurde die Sicherungskarte E3 aktiviert, welche den Datenaustausch mit dem Netzwerk der Plesiochronen Digitalen Hierarchie übernimmt (Add-/Drop-Funktionalität) und am Ausgang lo die entsprechend geänderten Daten abgibt. Da am Ausgang lo der defekten Arbeitskarte W3 des Netzknotens NK3 keine Daten anliegen, bleibt die Arbeitsschlaufe tsw unterbrochen (vgl. Fig. 7), falls keine weiteren Massnahmen ergriffen werden. Durch Umschalten des Schalters s3W kann der Eingang der weitergeführten Arbeitsschlaufe tsw auf den Ausgang lo der Sicherungskarte umgeschaltet werden, wodurch an den Schnittstellen des Netzknotens NK3 ein einwandfreier Betrieb sichergestellt werden kann. Massnahmen zur Fehlerbeseitigung sind daher lediglich innerhalb des Netzknotens NK3 zu treffen. Einflüsse des aufgetretenen Fehlers auf andere Netzknoten (NK1 , NK2 und NK4) unterbleiben. In Fig. 12 ist ferner eine Steuereinheit CTRL gezeigt, die die Fehlermeldungen von den Arbeits- und Sicherungskarten empfängt und die notwendigen Umschaltungen vornimmt. In Systemen der sd, die die Fehlermeldungen von den Arbeits- und Sicherungskarten empfängt und die notwendigen Umschaltungen vornimmt. In Systemen der Synchronen Digitalen Hierarchie ist dafür die "Synchronous Equipment Management Function" (SEMF) vorgesehen.
Die erfindungsgemässe Ringschaltung kann vorteilhaft in Netzwerken der Synchronen Digitalen Hierarchie eingesetzt werden. Ein möglicher Aufbau einer erfindungsgemäss Netzwerkkarte für den SDH-Be- trieb ist in Fig. 8 gezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass darin für die Arbeits- und die Sicherungsschleife tsw und tsp getrennte Prüf- und Verarbeitungs- bzw. Eingangsstrecken vorgesehen sind, die mit den eingangs beschriebenen Adaptions- und Abschlussmodulen realisiert sind. Die Eingangsstrecken sind dabei vorzugsweise soweit parallel geführt, bis die vollständige Überprüfung der Daten beider Transportschleifen tsw und tsp getrennt durchgeführt ist, wodurch die Kriterien für die Umschaltung zwischen den Transportschleifen tsw und tsp gewonnen werden. Anschliessend werden die beiden Eingangsstrecken über den Schalter s zusammengeführt, wonach mit den bekannten Adaptions- und Abschlussmodulen die Add-/Drop-Funktionalität für die selektierte Transportschleife tsw und tsp wahrgenommen wird. Im vorliegenden Fall ist der Schalter s vor dem Adaptionsmodul HPA (higher order path adaptation) vorgesehen, durch das mittels Zeigerverarbeitung die Lage der virtuellen Container VC-12 bzw. VC-3 innerhalb der Payload festgestellt wird. Das für die Eingangsstrecken vorgesehene Adaptionsmodul HPA ist ferner parallel mit Durchschaltematrizen LPC (Iower order path connection) sowie Abschluss- und Adaptionsmodule LPT, LPA mit Plesiochronen Schnittstellen PPI verbunden. Der Datenaustausch mit dem Netzwerk der Plesiochronen Digitalen Hierarchie kann innerhalb der tieferen Hierarchiebenen parallel erfolgen. Ausgehend von einer der Durchschaltematrizen LPC ist eine zum Ausgang lo führende Ausgangsstrecke vorgesehen, die mit den Adaptions- und Abschlussmodulen der höheren SDH-Hierarchie- ebenen versehen ist. Zwischen der betreffenden Durchschaltematrix LPC und das anschliessende Adaptionsmodul HPA der Ausgangsstrecke ist ein Überwachungsmodul LPOM (Iower order path monitoring) eingefügt, welches die Umschaltkriterien für die Sub Network Protection (Iower order path protection) bzw. die Sicherung der Pfade tieferer Hierarchieebenen liefert.
Die Schaltungsanordnung von Fig. 8 hat den Vortreil, dass ein Vergleich der Signalqualität, der über die Arbeits- und die Sicherungsschleife tsw; tsp zugeführten Daten durchgeführt werden kann. In einfache- ren Systemen kann die Signalprüfung auch nach dem Umschalter s durchgeführt werden. Bei einem Signalausfall wird dabei auf den Empfang der Daten vom zweiten Eingang IM bzw. Ii2 umgeschaltet, ohne dass deren Qualität bekannt ist. Die beschriebene Netzwerkkarte erlaubt innerhalb der erfindungsgemässen Ringschaltung die Sicherung gegenüber Fehlern, die innerhalb höheren oder tieferen Hierarchieebenen (Multiplex Section Protection bzw Sub Network Protection) auftreten Wie bereits beschrieben ist femer eine Sicherung gegen Kartenausfalle (Card Protection) vorgesehen Die erfindungsgemass Losung ist in beliebigen Netzwerken anwendbar Wesentlich ist, dass für die Netzkarten und die Transportschleifen die für die Einleitung der Sicherungsmassnahmen notwendigen Fehlererkennungsmechanismen vorgesehen sind
Die Erfindung erlaubt bezüglich der Durchschaltung von Arbeits- und Sicherungskanalen verschiedene Losungen Fig 13 den weiterer Aufbau einer erfindungsgemässen Netzkarte W3* mit einer Einheit #s, die zur selektiven Durchschaltung von Arbeits- und Sicherungskanalen geeignet ist Durch Monitoringfunktionen wird beim Auftreten eines Fehlers festgestellt, in welchem Kanal ein Fehler aufgetreten ist Sofern z B einer von n Arbeitskanalen als fehlerhaft detektiert wird, kann dieser anhand der Durchschaltematπx #s durch einen Sicherungskanal ersetzt werden Die Durchschaltematπx #s ist daher dafür vorgesehen, die fehlerlos funktionierenden Arbeits- und gegebenenfalls Sicherungskanale durch zu schalten Vorzugsweise wird für alle kommenden und gehenden Kanäle nur eine Durchschaltematnx #s verwendet, die für Lower order path connection-Funktion LPC vorgesehen ist Fehler können daher gleichzeitig im Arbeits- und im Sicherungskanal auftreten, ohne dass die ein Systemausfall erfolgt Möglich ist auch eine Durchschaltung auf der Ebene der Higher order path connection-Funktion HPC Der Hierarchielevel auf dem eine Umschaltung erfolgt ist vorzugsweise wahlbar
Fig 14 zeigt die Netzkarte W3* gemass Fig 13 sowie eine Netzkarte E3* mit einem ausserhalb der Karte E3* angeordneten Umschalter s für den Arbeits- und den Sicherungskanal Anstelle der Durchschaltung auf der Ebene der Higher oder Lower order path connection-Funktion HPC bzw LPC erfolgt eine Umschaltung des Arbeits- und des Sicherungskanals ausserhalb der Netzkarte E3*
Literaturverzeichnis
[1] ITU-T Recommendation G 783 (Fassung 01/94)
[2] ITU-T Recommendation G 707 (Fassung 03/96, ersetzt die früheren Recommendations G 707
G 708 und G 709) [3] ITU-T Recommendation G 803 (Fassung 03/93) [4] M Sexton, A Reid, Transmission Networking-SONET and the Synchronous Digital Hierarchy,
Artech House 1992 [5] WO 95/22860 [6] U S 5,517,489 [7] ITU-T Recommendation G 782 (Fassung 01/94)

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Ringschaltung mit einer Arbeits- und einer Sicherungsschleife (tsw, tsp), durch die mehrere Netzknoten (NK1 , NK2, NK3, NK4) eines ersten Netzwerks (SDH) miteinander verbunden sind, von denen jeder eine Arbeits- und eine Sicherungskarte (W1 , E1 ; W2, E2; W3, E3; W4, E4) aufweist, die über eine Schnittstelle (PPI, tio) zum Austausch von Daten zwischen den Schleifen (tsw, tsp) und einem zweiten Netzwerk (PDH) geeignet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeits- und Sicherungskarten (W1 , W2, W3, W4, E1 , E2, E3, E4) schleifenseitig einen ersten und einen zweiten Eingang (IM ; Ii2) aufweisen, die über eine Durchschaltematrix (LPC; HPC, #, #s) mit einem Ausgang (lo) verbindbar sind, dass die Arbeitsschleife (tsw) über den ersten und die Sicherungsschleife (tsp) über den zweiten Eingang (IM ; Ii2) mit der Arbeits- und der Sicherungskarte (W1 , E1 ; W2, E2; W3, E3; W4, E4) eines Netzknotens (NK1 ; NK2; NK3; NK4) verbunden sind und dass vom Ausgang (lo) der Arbeitskarte (W1 ; W2, W3, W4) die Arbeitsschleife (tsw) und vom Ausgang (lo) der Sicherungskarte (E1 ; E2, E3, E4) die Sicherungsschleife (tsp) direkt oder über einen zweiten bzw. dritten Umschalter (s1W, s2W, s3W, s4W bzw. s1 E, s2E, s3E, s4E) weitergeführt wird, wobei die Umschaltung von Kanälen auf vorgegebenem oder wählbarem Hierarchielevel mittels eines innerhalb oder ausserhalb der Arbeits- und Sicherungskarten (W1 , W2, W3, W4, E1 , E2, E3, E4) vorgesehenen Umschalters (s) oder durch die Durchschaltematrix (LPC; HPC, #, #s) erfolgt.
2. Ringschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und der dritte Umschalter (s1W, s2W, s3W, s4W bzw. s1 E, s2E, s3E, s4E) mit den Ausgängen (lo) der Arbeitskarte (W1 ; W2, W3, W4) und der Sicherungskarte (E1 ; E2, E3, E4) verbunden sind, so dass beim Ausfall einer Arbeits- oder Sicherungskarte (W1 bzw. E1 ; W2 bzw. E2; W3 bzw. E3; W4 bzw. E4) eines Netzknotens (NK1 ; NK2; NK3; NK4) die Daten vom Ausgang (lo) der benachbarten Karte (E1 bzw. W1 ; E2 bzw. W2; E3 bzw. W3; E4 bzw. W4) übernommen und der zugehörigen Schleife (tsw; tsp) zugeführt werden können.
3. Ringschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb auf der Arbeitskarte (W1 ; W2, W3, W4) die Verarbeitung und Durchführung der Daten der Arbeitsschleife (tsw) und auf der Sicherungskarte (E1 ; E2, E3, E4) die Verarbeitung und Durchführung der Daten der Siche- rungsschleife (tsp) erfolgt.
4. Ringschaltung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Umschalter (s) bei Feststellung eines Fehlers der Daten der Arbeitsschlaufe (tsw) bzw. der Sicherungsschlaufe (tsp) auf den Empfang der Daten von der Sicherungsschlaufe (tsp) bzw. der Arbeitsschlaufe (tsw) umschaltbar ist.
5. Ringschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Eingang (IM ; Ii2) jeder Arbeits- und Sicherungskarte (W1 , W2, W3, W4, E1 , E2, E3, E4) je über eine Eingangsschaltung, die zur Prüfung und Verarbeitung der von der Arbeitsschlaufe (tsw) bzw. der von der Sicherungsschlaufe (tsp) zugeführten Daten vorgesehen ist, mit dem ersten Umschalter (s) verbunden ist.
6. Ringschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsschaltungen für Netzwerke der Synchronen Digitalen Hierarchie die Module der Regenerator Section und gegebenenfalls die Module der Multiplex Section umfassen.
7. Ringschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (lo) jeder Arbeits- und Sicherungskarte (W1 , W2, W3, W4, E1 , E2, E3, E4) mit einer Ausgangsschaltung verbunden ist, die zum Aufbau der Eingangsschaltungen korrespondiert.
8. Ringschaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter (s) die empfangenen Daten wenigstens einer Durchschaltematrix (LPC; HPC, #) zuführt, von der diese über die Ausgangsschaltung zum Ausgang (lo) oder zur Schnittstelle (tio; PPI) geführt werden, welche die Arbeitsbzw, die Sicherungskarte (W1 , W2, W3, W4, E1 , E2, E3, E4) mit dem zweiten Netzwerk verbindet.
9. Ringschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchschaltematrix (LPC; HPC, #) über ein Überwachungsmodul (HPOM; LPOM) mit der Ausgangsschaltung verbunden ist.
10. Ringschaltung nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Netzknoten (NK1 ; NK2; NK3; NK4) wenigstens eine Steuereinheit (CTRL) aufweist, welche zum Empfang der Feh- lermeldungen von den Eingangsschaltungen und vom Überwachungsmodul (HPOM; LPOM) sowie zur Durchführung der notwendigen Sicherungsmassnahmen vorgesehen ist.
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