EP0928528A1 - Ringschaltung mit transportschleifen- und kartensicherung - Google Patents

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.