FI104665B - Hierarkkinen synkronointimenetelmä - Google Patents

Description

104665

Hierarkkinen synkronointimenetelmä

Keksinnön ala

Keksintö liittyy yleisesti tietoliikenneverkkojen synkronointiin, ja erityi-5 sesti verkon synkronoinnin häiriönsietokyvyn parantamiseen sanomapohjaista synkronointia käyttävässä tietoliikenneverkossa.

Keksinnön tausta Tässä esityksessä käytetään tietoliikenneverkon siirtoyhteyksien 10 risteyskohdista nimitystä solmu. Solmu voi olla mikä tahansa laite tai laitteisto, esim. haaroitin- tai ristikytkentälaite.

Sanomapohjaista synkronointia käyttävän järjestelmän solmut on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä, joita ne käyttävät tiedonsiirtoon. Käytetyt yhteydet välittävät myös lähettäjän kellotaajuuden vastaanottajalle. Kukin 15 solmu valitsee oman kellotaajuutensa lähteeksi joko jonkin naapurisolmuita tulevan signaalin taajuuden, oman sisäisen kellolähteensä taajuuden tai solmuun erillisen synkronointitulon kautta ulkoisesta kellolähteestä tuodun taajuuden. Jotta kaikki järjestelmän solmut saataisiin toimimaan samalla kellotaajuudella, pyritään yleensä saamaan järjestelmä synkronoitumaan yhteen kello-20 lähteeseen, ns. päälähteeseen. Tällöin järjestelmän kaikki valittuun päälähteeseen suoraan kytketyt solmut synkronoituvat tähän päälähteeseen ja näihin : yhteydessä olevat, mutta ilman suoraa yhteyttä päälähteeseen olevat solmut synkronoituvat näihin päälähteen vieressä oleviin solmuihin. Vastaavasti aina v : kauempana päälähteestä olevat solmut synkronoituvat aina niihin solmuihin, 25 jotka ovat yhtä yhteysväliä lähempänä päälähdettä.

: Jotta edellä kuvatun kaltainen synkronointihierarkia saataisiin raken- nettua järjestelmän sisälle, välittävät järjestelmän solmut toisilleen synkronoin-tisanomia. Nämä sanomat sisältävät tietoja, joiden avulla yksittäiset solmut > : pystyvät valitsemaan ajastuksen lähteen. Järjestelmän solmut on priorisoitu ja • · · 30 järjestelmä pyrkii synkronoitumaan sen solmun kellotaajuuteen, joka on kor-keimmalla prioriteettitasolla. Samalla prioriteettitasolla on normaalisti vain » · · järjestelmän yksi solmu. Normaalisti synkronointisanomat sisältävät tiedon ‘ ' siitä, keneltä sanoman lähettävän solmun kellotaajuus on peräisin, mikä on ko.

solmun prioriteetti, ja kellosignaalin laatua kuvaavan arvon. Näin yksittäinen !'·’ 35 solmu voi valita oman kellotaajuutensa lähteeksi sen naapurisolmun kellotaa- 2 104665 juuden, joka on peräisin halutulta solmulta ja joka on laadultaan paras. Järjestelmän käynnistysvaiheessa jokainen solmu valitsee kellotaajuutensa lähteeksi oman sisäisen kellolähteensä, koska yhtään sisääntulevaa synkronointi-sanomaa ei ole ehditty käsitellä. Kun ensimmäiset sisääntulevat synk-5 ronointisanomat on ehditty käsitellä, valitaan oman kellotaajuuden lähteeksi korkeimman prioriteetin omaavan naapurisolmun kellotaajuus. Kun järjestelmä on saavuttanut synkronoinnin kannalta stabiilin tilan kaikkien sanomien levittyä järjestelmään, on järjestelmä synkronoitunut hierarkkisesti päälähteen kellotaajuuteen.

10 Kuviossa 1 on esitetty sanomapohjaista synkronointia käyttävä jär jestelmä MS stabiloituneessa tilanteessa. Solmuille määritellyt prioriteetit on merkitty numeroilla solmuja kuvaavien ympyröiden sisään. Mitä pienempi numero on, sitä korkeampi on solmun prioriteetti. Solmun n (n = 1...6) lähettämät synkronointisanomat on merkitty viitenumerolla MSGn. Jokaisen solmun 15 lähettämä synkronointisanoma on yleensä erilainen ja käytetystä sanomapohjaisesta synkronointimenetelmästä riippuva. Kellotaajuuden leviäminen pää-kellolta (solmu 1) järjestelmän muille solmuille on esitetty yhtenäisillä viivoilla. Katkoviivalla piirrettyjä solmujen välisiä yhteyksiä ei käytetä normaalitilanteessa järjestelmän synkronointiin, mutta ne ovat käytettävissä muutosti-20 lanteissa.

Yksinkertainen periaate sanomapohjaisessa synkronoinnissa on, että v : käyttäjä määrittelee solmujen synkronointihierarkian, antamalla kullekin soi-

« I

mulle oman tunnisteen, joka kertoo solmun tason hierarkiassa, ja järjestelmä :’ΐ'ί synkronoituu määriteltyyn pääkelloon itsenäisesti käyttäen tarpeen vaatiessa j'\: 25 kaikkia olemassa olevia solmujen välisiä yhteyksiä hyväkseen. Mikäli yhteys ://: pääkelloon katkeaa, eikä vaihtoehtoista yhteyttä ole olemassa, tai pääkello vikaantuu, synkronoituu järjestelmä seuraavaksi korkeimmalla tasolla olevaan solmuun. Muutokseen reagointi synkronoinnissa tapahtuu solmujen välisen . sanomanvaihdon avulla. Kun solmuun saapuva ajastus katkeaa, rakennetaan • · · 30 synkronointihierarkia uudelleen katkoskohdasta eteenpäin (poispäin järjestel- « män päälähteestä). Yleensä lopputuloksena on alkuperäisen kaltainen hierar- » I f Y,.* kiarakenne, jossa vikaantunut yhteys on korvattu toimivalla yhteydellä, muun

| J

;·' rakenteen säilyessä lähes muuttumattomana.

Edellä kuvatun kaltaisia sanomapohjaisia synkronointimenetelmiä on f·]: 35 kuvattu esim. US-patenteissa 2,986,723 ja 4,837,850, joista lukija saa halutes- , 104665

O

saan tarkemman kuvauksen. Eräässä tunnetussa sanomapohjaisessa synkronointimenetelmässä (SOMS) käytettäviä sanomia kuvataan vielä tarkemmin jäljempänä kuvioiden 2 ja 3 yhteydessä.

Kuten edellä esitetystä ilmenee, sanomapohjaisessa synkronoinnissa 5 synkronointi on perinteisesti rakentunut pääsolmusta lyhintä reittiä pitkin verkon muihin solmuihin. Kaikki solmujen väliset yhteydet ovat olleet synkronoinnin kannalta samanarvoisia. Kukin yhteys voi olla synkronoinnin käytössä, kunhan se vain sillä hetkellä täyttää laatuvaatimukset. Mikäli jokin yhteys tiedetään herkäksi vikaantumaan, sitä saatetaan silti normaalitilanteissa käyt-10 tää synkronointiin, koska se täyttää sillä hetkellä synkronoinnin laatuvaatimukset ja sijaitsee lisäksi verkossa sellaisessa kohdassa, että käytetty sanomapohjainen synkronointimenetelmä haluaa käyttää sitä. Kun tämä synkronointiin käytetty vikaantumisherkkä yhteys vikaantuu, joutuu käytetty sanomapohjainen synkronointimenetelmä käynnistämään toipumismenetelmänsä synkronoinnin 15 rakentamiseksi ainakin osittain uudelleen verkossa. Tällöin synkronoinnin laatu heikkenee tilapäisesti ja bittiluiskahduksia saattaa tapahtua.

Aikaisemmin on tällaisia tilanteita yritetty välttää siten, että yhteyden käyttö synkronointiin on kielletty kokonaan, mikäli sen vikaantumisherkkyys havaitaan liian suureksi. Tämän lähestymistavan epäkohtana on kuitenkin se, 20 että tällöin ei pystytä hyödyntämään verkon tarjoamia vaihtoehtoisia synk-ronointireittejä vikatilanteissa ja voi olla, että vikatilanteessa yhteys pääkelloon «Il \: katkeaa.

I · »

4 I

. I » v : Keksinnön yhteenveto * r f 25 Keksinnön tarkoituksena on päästä eroon edellä mainituista epäkoh- *,·,! dista ja saada aikaan sellainen sanomapohjainen synkronointimenetelmä, i’;*: jossa vikaantumisherkiksi tiedetyt yhteydet eivät pääse vikaantuessaan aihe uttamaan muutoksia verkon synkronoinnissa, ja jossa kaikki yhteydet säilyvät , ί Γ: kuitenkin mahdollisimman hyvin synkronointimenetelmän käytettävinä.

jT: 30 Tämä päämäärä saavutetaan ratkaisulla, joka on määritelty itsenäi- - /;.f sissäpatenttivaatimuksissa.

•

Keksinnön ajatuksena on määritellä tietyt yhteydet synkronoinnin * · Ί’ kannalta selkeästi varareiteiksi siten, että solmulaitteet merkitsevät kyseisten « »* - yhteyksien kautta kulkeneet synkronointitunnisteet erityisellä varayhteystiedol- ; V 35 la. (Huomattakoon, että yhteydet määritellään varayhteyksiksi pelkästään 4 104665 synkronoinnin kannalta, ei normaalin datasiirron kannalta.) Kahdesta eri synk-ronointitunnisteesta, joista toinen on tullut varareittiä (reitti, joka sisältää va-rayhteyden) pitkin ja toinen tavallisia yhteyksiä pitkin, mutta molemmat ovat peräisin samalta pääkellolta, tavallista reittiä pitkin kulkeneella on aina korke-5 ampi prioriteetti. Jokaisen solmun, joka synkronoituu varareitin tai -yhteyden kautta kulkeneen synkronointitunnisteen omaavaan signaaliin, täytyy uloslä-hettämässään synkronointitunnisteessa säilyttää tieto varareitin käytöstä.

Keksinnön mukaisen ratkaisun ansiosta voidaan verkon synkronoitumista ohjata estämällä tiettyjen reittien käyttö synkronointiin normaalitilantees-10 sa, vaikka käytetty sanomapohjainen synkronointimenetelmä haluaisikin käyttää ko. reittejä. Vikatilanteessa voidaan näitä varareittejä kuitenkin käyttää, mikäli muita reittejä pääkelloon ei löydy.

Keksinnön mukaisen ratkaisun ansiosta pystytään selkeästi erottamaan synkronointilähteiden välinen priorisointi ja varareitin käyttö toisistaan, 15 koska varareitin käyttö ei vaikuta itse synkronointitunnisteen arvoon. Synkronoinnin käyttäytyminen on näin ollen aina selkeästi tiedossa ja aina tiedetään, onko varareitti käytössä vai ei.

Kuvioluettelo 20 Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia suoritusmuotoja kuvataan tar kemmin viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa

4 4 I

'.; : kuvio 1 esittää sanomapohjaista synkronointia käyttävää järjestelmää * I 4 •,,.! sen ollessa synkronoitunut päälähteen kellotaajuuteen, V '· kuvio 2 esittää itseohjautuvaa alistuvaa synkronointia (SOMS) käyttä- • · ί V 25 vää verkkoa alkutilassaan, » 5 ! kuvio 3 esittää kuvion 2 verkkoa stabiilissa tilassa, f · 0 »T: kuvio 4a...4d havainnollistavat keksinnön mukaista menetelmää « esittämällä sanomapohjaista synkronointia käyttävää verkkoa neljässä eri j tilanteessa, v i * ;*t‘: 30 kuvio 5 on vuokaavio, joka esittää keksinnön mukaista synkronointi- « tunnisteiden vertailua, « · » kuvio 6a esittää keksinnön mukaisen menetelmän toteuttavaa lait- i ; teistoa verkon yksittäisessä solmussa, kuvio 6b esittää solmulaitteiston vaihtoehtoista rakennetta, ',· 35 kuvio 7a esittää esimerkkiä synkronointisanoman rakenteesta, ja 5 104665 kuvio 7b esittää erästä tapaa, jolla synkronointitunniste ja varareitti-informaatio siirretään kuvion 7a mukaisessa synkronointisanomassa.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus 5 Kuviossa 2 on esitetty itseohjautuvaa alistuvaa synkronointia (SOMS,

Self-Organizing Master-Slave synchronization, joka on eräs sinänsä tunnettu sanomapohjainen synkronointimenetelmä) käyttävä järjestelmä, joka käsittää tässä tapauksessa viisi solmua (tai laitetta), joita on merkitty viitenumeroilla 1...5 niiden hierarkiatason mukaan. (Verkon pääsolmulla on pienin 10 SOMS-osoite.) Solmut välittävät toisilleen sanomia, jotka sisältävät em. SOMS-osoitteita. Näin solmut pystyvät tunnistamaan toisensa näiden osoite-numeroiden avulla ja rakentamaan synkronointihierarkian, jolloin koko verkko pystyy synkronoitumaan pääsolmuun.

Kuten edellä mainittiin, ovat verkossa jatkuvasti lähetettävät synk-15 ronointisanomat riippuvaisia käytettävästä sanomapohjaisesta synkronointi-menetelmästä. Sanomat ovat lisäksi yksilöllisiä jokaista lähettävää solmua kohden. SOMS-verkossa synkronointisanoma käsittää kolme eri osaa: kehys-rakenteen, tunnisteen ja tarkistussumman. SOMS-tunniste on SOMS-sanoman tärkein osa. Se koostuu kolmesta peräkkäisestä numerosta 20 D1...D3: D1 on SOMS-sanoman lähettävän solmun synkronointitaajuuden alkuperä eli lähettävälle solmulle pääsolmuna näkyvän solmun SOMS-osoite.

. v. D2 on yhteyden laatua kuvaava parametri, joka on tyypillisesti etäi- I « i .·. syys D1:llä ilmaistuun solmuun. Tämä etäisyys ilmaistaan välissä olevien · · 25 solmujen lukumääränä.

• I ( D3 on lähettävän solmun SOMS-osoite.

. Jokainen solmu (tai laite) vertailee jatkuvasti sisääntulevia • · · ...

'.Y.' SOMS-tunnisteita keskenään ja valitsee näistä pienimmän. Tunnisteessa osat D1, D2 ja D3 on yhdistetty suoraan yhdeksi luvuksi laittamalla ne peräkkäin • · · v : 30 (D1D2D3) (selvyyden vuoksi jatkossa kirjoitetaan väliviiva eri osia erottamaan;

Ml D1-D2-D3). Näin pienimmän osoitteen ensisijaiseksi valintaperusteeksi tulee .··. edellisille solmuille pääsolmuna näkyvän solmun SOMS-osoite (D1) eli solmu • I » pyrkii synkronoitumaan signaaliin, jonka taajuus on alunperin lähtöisin solmulta, jonka osoite on mahdollisimman pieni. Tällöin stabiilissa tilanteessa koko 35 verkko on synkronoitunut samaan pääsolmuun (koska koko verkon pää- . 104665 6 solmulla on pienin SOMS-osoite).

Mikäli kaksi tai useampi sisääntulevista signaaleista on synkronoitunut samaan pääsolmuun, valitaan näistä se, joka tulee lyhintä reittiä (D2 pienin). Viimeiseksi valintaperusteeksi jää SOMS-sanoman lähettävän solmun 5 SOMS-osoite (D3), jonka perusteella tehdään valinta, jos muuten ei saada eroa sisään tulevien signaalien välille.

Kun solmu on hyväksynyt jonkin naapurisolmuista uudeksi synk-ronointilähteekseen sisääntulevan SOMS-tunnisteen perusteella, joutuu solmu muodostamaan oman SOMS-tunnisteensa uudestaan. Uusi SOMS-tunniste 10 saadaan johdettua valitusta pienimmästä SOMS-tunnisteesta seuraavasti: en simmäinen osa (D1) jätetään koskematta, toista osaa (D2) kasvatetaan yhdellä ja kolmas osa (D3) korvataan solmun omalla SOMS-osoitteella.

Jokaisella solmulla on myös oma sisäinen SOMS-tunnisteensa X-O-X, jossa X on ko. solmun SOMS-osoite. Mikäli mikään sisääntulevista 15 SOMS-sanomista ei sisällä tunnistetta, joka on sisäistä tunnistetta pienempi, käyttää solmu kellotaajuutensa lähteenä omaa sisäistä oskillaattoriaan tai mahdollisesti erillistä synkronointituloa. Uloslähtevässä SOMS-sanomassa käytetään luonnollisesti tällöin sisäistä SOMS-tunnistetta.

Solmut lähettävät jatkuvasti SOMS-sanomia jokaiseen suuntaan, jotta :·. 20 muuttuneet tiedot SOMS-tunnisteissa leviäisivät mahdollisimman nopeasti ja naapurisolmujen toimintakunto olisi jatkuvasti selvillä. Ennen kuin SOMS-tunnisteita voidaan verrata keskenään, sisääntulevat SOMS-sanomat * · . ’. ·. on hyväksyttävä ja SOMS-tunnisteet erotettava niistä.

) .·. Kun tietyltä siirtoyhteydeltä saadaan ensimmäisen kerran • · · 25 SOMS-sanoma, sen sisältämä SOMS-tunniste hyväksytään heti vertailuja • · · varten, mikäli sanoma oli virheetön. Kun sisääntulevalla siirtoyhteydellä on . hyväksytty SOMS-tunniste ja sisään tulee jatkuvasti saman tunnisteen si- « ♦ · sältävää virheetöntä sanomaa, pysyy tilanne muuttumattomana. Mikäli • · · *\ * SOMS-sanoma havaitaan virheelliseksi, pysyttäydytään vielä vanhassa v : 30 SOMS-tunnisteessa, kunnes on saatu kolme peräkkäistä SOMS-sanomaa virheellisenä. Tällöin ei enää hyväksytä ko. SOMS-tunnistetta vertailuun.

.·*··. Kolmen peräkkäisen SOMS-sanoman odottamisella pyritään eliminoimaan • : ·''. hetkelliset häiriöt pois.

Jos yhteydeltä ei tule mitään SOMS-sanomaa, vaikka yhteys muuten 35 toimisikin, odotetaan kolmen peräkkäisen SOMS-sanoman verran, kunnes 7 104665 hylätään sen hetkinen SOMS-tunniste. Mikäli yhteys menee kokonaan poikki, hylätään SOMS-tunniste välittömästi. Mikäli sisääntulevassa signaalissa olevien häiriöiden takia ei saada vertailuja varten kelvollista SOMS-tunnistetta, hylätään ko. siirtoyhteyden SOMS-tunniste. Tällöin vertailussa käytetään ko. 5 sisääntulevan siirtoyhteyden SOMS-tunnisteena vakioarvoista tunnistetta, jossa kaikki osat (D1, D2 ja D3) saavat maksimiarvonsa (MAX-MAX-MAX).

Kun sisääntulevassa SOMS-sanomassa havaitaan uusi muuttunut SOMS-tunniste, hyväksytään se heti vertailuun, mikäli sanoma oli virheetön. Näin verkon muutoksille ei aiheuteta turhia viiveitä.

10 Alkutilanteessa jokainen solmu käyttää omaa sisäistä synk- ronointilähdettään, jolloin se lähettää muille solmuille omaa sisäistä SOMS-tunnistettaan X-O-X. Tätä tunnistetta verrataan myös sisääntuleviin SOMS-tunnisteisiin. Mikäli mikään sisääntulevista tunnisteista ei ole sisäistä tunnistetta pienempi, jatkaa ko. solmu oman sisäisen ajastuksen käyttöä.

15 Kuviossa 2 on esitetty SOMS-verkko alkutilassa, jolloin mikään solmu (tai laite) ei ole ehtinyt saada prosessoitua sisääntulevia SOMS-sanomia. Kaikilla solmuilla korkeimman prioriteetin saa solmun sisäinen SOMS-tunniste, koska muita ei vielä ole ehditty käsitellä. Kuviossa 2 on jokaisen solmun luokse merkitty siihen sisään tulevat SOMS-tunnisteet, ja valittu tunniste on kirjoitettu 20 kehyksen sisään (kuvion 2 mukaisessa alkutilanteessa kaikki solmut käyttävät . ": sisäistä ajastuslähdettään). Synkronoinnin käytössä olevat yhteydet on piirretty «· < . ·: , yhtenäisellä viivalla, varalla olevat yhteydet katkoviivalla (kuvion 2 mukaisessa . v. alkutilanteessa kaikki yhteydet ovat varalla).

I Kun solmut ehtivät käsitellä sisääntulevia SOMS-sanomia, solmu 1 • · · 25 pysyttäytyy sisäisen ajastuksen käytössä, solmut 2 ja 4 synkronoituvat soi-muun 1 tunnisteen 1-0-1 perusteella, solmu 3 synkronoituu solmuun 2 (2-0-2) ja solmu 5 solmuun 3 (3-0-3). Samalla solmut muodostavat omat uudet · · ::: SOMS-tunnisteensa edellä kuvatulla tavalla ja vaihtavat uloslähtevään • · · SOMS-sanomaansa uuden tunnisteen. Verkon tilanne sen stabiloiduttua on ♦ ♦ · : 30 esitetty kuviossa 3. Kaikki solmut ovat synkronoituneet pääsolmuun 1 lyhintä • * · mahdollista reittiä.

.···. Kuten edellä jo mainittiin, voi yksi tai useampi verkon siirtoyhteyksistä • · · olla muita herkempi vikaantumaan, esim. sen takia, että ko. yhteys/yhteydet ovat tyypiltään erilaisia kuin muut yhteydet. Nämä vikaantumisherkät yhteydet 35 merkitään keksinnön mukaisesti synkronoinnin kannalta varayhteyksiksi lisää- 8 104665 mällä tällaisen yhteyden kautta kulkevaan (tai kulkeneeseen) synkronointisa-nomaan tieto siitä, että vastaava synkronointitunniste on kulkenut varayhtey-den kautta.

Kuviossa 4a...4d on havainnollistettu menetelmän vaikutusta verkon 5 synkronoinnin käyttäytymiseen esittämällä yhdestätoista solmusta koostuvaa verkkoa neljässä eri tilanteessa. Verkon pääkello on kaikissa tilanteissa solmu 1, jota vastaava ympyrä on vinoviivoitettu. Oletuksena on, että käytetty sanomapohjainen synkronointimenetelmä on SOMS, vaikkakin keksintöä voidaan soveltaa myös muihin sanomapohjaisiin synkronointimenetelmiin, joissa väli-10 tettävä synkronointitunniste sisältää pääkellon identiteetin tai vastaavan tiedon. Kiinteillä viivoilla on esitetty, vastaavaan tapaan kuin kuvioissa 2 ja 3, ne yhteydet, joita pitkin synkronointi tapahtuu.

Kuviossa 4a on esitetty alkutilanne, jossa synkronointi kulkee pitkin reittejä 1->2-»4->7-»9, (1->)2->5 ja 1-»3->6->8-»10 ja (1->3-»6->)8-»11. 15 Oletetaan, että verkossa muut yhteydet ovat esim. valokuituyhteyksiä ja kaksi yhteyksistä (viitemerkeillä X ja Z merkityt yhteydet) on radioyhteyksiä, jotka ovat luonnostaan muita herkempiä häiriöille. Nämä yhteydet merkitään tämän takia synkronoinnin kannalta varayhteyksiksi. Tämän jälkeen synkronointi tapahtuukin kuvion 4b mukaisesti eli pitkin reittejä 1->2->4->7-»9, 20 (1-»)2->5->6->3, (1->2-»5->6->)8->10 ja (1 ->2->5->6->)8->11. Yhteyttä X ei . . siis käytetä enää synkronointiin.

Mikäli nyt esim. solmujen 6 ja 8 välinen yhteys vikaantuisi, siirtyisi

. v. verkko synkronoinnin kannalta kuvion 4c mukaiseen tilaan, jossa varayhteys Z

• « ] on otettu synkronoinnin käyttöön, koska muuten solmuille 8, 10 ja 11 ei olisi • · · ·*:·. 25 saatu pääkellon taajuutta. Synkronointi tapahtuu nyt reittejä t · · 1-»2-»4-»7-»9-»10-»8-*11 ja (1-»2)-»5-»6->3 pitkin. Mikäli tämän jälkeen . vielä esim. solmujen 1 ja 2 välinen yhteys vikaantuu, muuttuu synkronointi kuvion 4d mukaiseksi. Tässä tapauksessa on myös varayhteys X synkronoin- · » \ * nin käytössä, jotta pääkellon taajuus saadaan leviämään verkkoon.

• · v : 30 Varayhteyksien määrittely verkkoon ei siis mitenkään lisännyt verkon «· · toipumiskykyä, mutta paransi kuitenkin merkittävästi verkon häiriönsietokykyä .· ·. (olettaen, että yhteydet X ja Z ovat häiriö- tai vika-alttiita). Mikäli varayhteyksiä ei käytettäisi, aiheuttaisivat yhteyksillä X ja Z esiintyvät häiriöt muutoksia myös synkronointiin ja tätä kautta vaikuttaisivat laajemmalle verkkoon aina muutos-35 tilanteiden yhteydessä. Kun sen sijaan yhteydet X ja Z on määritelty varayhte- g 104665 yksiksi, eivät niillä esiintyvät häiriöt vaikuta normaalitilanteessa mitenkään verkon synkronointiin.

Kuvio 5 on vuokaavio, joka havainnollistaa verkon yksittäisessä solmussa tapahtuvaa synkronointitunnisteiden vertailua, kun käytetty sanoma-5 pohjainen synkronointimenetelmä on SOMS. Kuviossa on oletettu, että solmun jostain liitännästä vastaanotettua “uutta” synkronointitunnistetta verrataan jostain toisesta liitännästä vastaanotettuun tunnisteeseen, johon viitataan “vanhana” synkronointitunnisteena.

Ensimmäisessä vaiheessa (vaihe 51) suoritetaan parametrien D1 10 vertailu. Mikäli uudella tunnisteella on parempi (pienempi) parametri D1, päätetään suoraan, että uusi tunniste on parempi, riippumatta siitä, onko uusi tai vanha tunniste tullut varayhteyden kautta vai ei. Vastaavasti, jos vanhalla tunnisteella on parempi parametri D1, päätetään suoraan, että vanha tunniste on parempi, riippumatta siitä, onko uusi tai vanha tunniste tullut varayhteyden 15 kautta vai ei. Mikäli sen sijaan parametrit D1 ovat yhtä suuria, siirrytään tarkastelemaan synkronointitunnisteisiin liittyvää varayhteys-informaatiota. Vaiheessa 52 testataan aluksi, onko uusi tunniste tullut (yhden tai useamman) varayhteyden kautta. Mikäli uusi tunniste on kulkenut varayhteyden kautta, tutkitaan seuraavaksi (vaihe 53), onko vanha tunniste peräisin varayhteydeltä. 20 Mikäli vanha tunniste ei ole peräisin varareitiltä, mutta uusi on, päätetään, että . ” ’; vanha tunniste on parempi. Vastaavasti, jos vaiheessa 54 havaitaan, että uusi I · · tunniste ei ole peräisin varareitiltä, mutta vanha on, päätetään, että uusi tun-niste on parempi. Mikäli kumpikaan tunniste ei ole peräisin varareitiltä tai • · . molemmat ovat peräisin varareitiltä, siirrytään vaiheeseen 55 vertailemaan ,···. 25 parametrejä D2. Tämän jälkeen ei enää käytetä hyväksi varayhteys- informaatiota.

a a.a Vaiheessa 55 tapahtuvan vertailun perusteella päätetään se tunnis- • · « teista paremmaksi, jolla parametri D2 on parempi. Mikäli parametrit D2 ovat I · · yhtä suuria, siirrytään vaiheeseen 56 vertailemaan parametrejä D3 ja valitaan ♦ · · v * 30 parempi tunniste sen mukaan, kummalla on parempi tunniste D3. Mikäli myös » »t 1...: parametrit D3 ovat yhtä hyviä, päätetään, että tunnisteet ovat yhtä hyviä.

Verrattuna tunnetussa SOMS-menetelmässä suoritettavaan synk- • · · ronointitunnisteiden vertailuun, on keksinnön mukaisessa ratkaisussa lisätty viitemerkillä NB merkitty lohko, jossa tutkitaan tunnisteiden sisältämää vara-35 reitti-informaatiota.

10 104665

Kuten kuviosta 5 havaitaan, kahdesta synkronointitunnisteesta, jotka indikoivat samaa alkuperäistä synkronointilähdettä pyritään aina valitsemaan sellainen, jonka synkronointitunnisteeseen liittyvä tieto ilmoittaa, että signaali ei ole kulkenut varayhteyden kautta. Sen sijaan kahdesta synkronointitunnis-5 teestä, joiden indikoimat alkuperäiset synkronointilähteet ovat eri lähteitä valitaan aina se, jonka alkuperäinen synkronointilähde on synkronointihierarki-assa korkeammalla tasolla. Tässä tapauksessa ei siis ole merkitystä sillä, onko valittu tunniste kulkenut varareitin kautta. Tällä tavoin saadaan normaalitilanteessa synkronointi parhaasta lähteestä.

10 Edellä on esitetty edulliset valintasäännöt SOMS-menetelmän tapa uksessa. Valintasäännöt voivat vaihdella sen mukaan, mikä on valittu synkronointimenetelmä ja miten se käyttäytyy.

Kuvioissa 6a ja 6b on havainnollistettu toiminnallisena lohkokaaviona niitä elimiä, jotka toteuttavat edellä kuvatun menetelmän verkon yksittäisessä 15 solmussa. Solmun yleinen rakenne on esim. sellainen, että se käsittää useita rinnakkaisia liitäntäyksiköltä IU1, IU2...IUN, joista kukin on yhteydessä ainakin yhteen naapurisolmuun, sekä kaikille liitäntäyksiköille yhteisen ohjausyksikön CU, jossa suoritetaan synkronointia koskeva päätöksenteko. Ohjausyksikkö ja eri liitäntäyksiköt ovat yhteydessä toisiinsa esim. solmun sisäisen väylän 20 CBUS välityksellä.

: *'': Kuvioissa on esimerkkinä esitetty kaksi järjestelmän solmuun naapuri': risolmuilta tulevaa siirtoyhteyttä, Ai ja A2, jotka on kumpikin kytketty omaan lii- täntäyksikköönsä. Siirtoyhteydet ovat tyypillisesti esim. ITU-T:n suositusten i G.703 ja G.704 mukaisia 2 Mbit/s PCM-yhteyksiä tai suositusten G.708 ja • · · 25 G.709 mukaisia SDH-yhteyksiä. Tällaisissa signaaleissa voidaan synkronoin- tisanomat siirtää eri tavoin, eräs esimerkki kuvataan jäljempänä. Yhdessä . .·. liitäntäyksikössä IU voi olla yksi tai useampi liitäntä, jonka kautta solmu kyt- .···. keytyy vastaavasti yhteen tai useampaan naapurisolmuun. Yleisesti ottaen • · t

[·" voidaan siis todeta, että solmussa on N liitäntäyksikköä, joissa on yhteensä M

*·* * 30 kappaletta liitäntöjä (M>N).

Kuvioissa 6a ja 6b on liitäntä- tai liitäntäyksikkökohtaisilla viitenume-roille esitetty myös indeksi ja kaikille liitäntäyksiköille yhteiset osat on esitetty • ·» ilman indeksiä.

Kukin siirtolinja on kytketty signaalin lähetys- ja vastaanotto-osalle 35 13, (i=1,2,...), jotka suorittavat fyysisen signaalin käsittelyn. Osa 13j välittää 11 104665 synkronointisanoman edelleen siihen kytketylle synkronointisanoman lähetys-ja vastaanotto-osalle 16,. Lähetys- ja vastaanotto-osat 16j suorittavat mm. sanoman virheettömyyden tarkistuksen ja välittävät sanoman edelleen solmun keskitetylle synkronoinnin päätöksenteko-osalle 20 väylän CBUS kautta. Sig-5 naalin lähetys- ja vastaanotto-osat tarkkailevat myös vastaanottamansa signaalin laatua ja tallettavat näistä tiedon liitäntäkohtaisiin vikatietokantoihin 14j. Kukin synkronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osa saa vikatiedot sitä vastaavalta tietokannalta. Siirtoyhteydellä tapahtuvan vian/muutoksen havainnointi signaalin lähetys- ja vastaanotto-osissa tapahtuu sinänsä tunnetusti.

10 Ohjausyksikön CU päätöksenteko-osa 20 tallettaa liitännöistä vas taanotetut synkronointitunnisteet muistialueelle 21, suorittaa synkronointitun-nisteiden vertailun ja valitsee vertailun perusteella kulloinkin parhaimman tunnisteen solmun synkronoinnin lähteeksi. Päätöksenteko-osa muodostaa vastaanotettujen tunnisteiden perusteella muistialueelle 22 prioriteettilistan, 15 jolla ovat eri synkronointilähteet niiden synkronointitunnisteiden määräämän prioriteetin mukaisessa järjestyksessä siten, että listalla ylimpänä on sillä hetkellä synkronoinnin lähteeksi valittu lähde, jonka tunnisteen perusteella muodostetaan solmun uloslähtevä tunniste. Päätöksenteko-osa saa liitäntäyksiköiltä myös vastaavan signaalin vikatiedot, joko synkronointisanoman muo-.' i': 20 dossa tai erillisinä vikatietoina.

Päätöksenteko-osa ylläpitää kulloinkin käytettävää, uloslähtevää ; : ·. synkronointitunnistetta muistialueella 24, josta se antaa synkronointitunnisteen . ·, , liitäntäkohtaisille synkronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osille 16j.

j .·. Tuleva tai lähtevä yhteys voidaan merkitä solmussa synkronoinnin ···. 25 varayhteydeksi kahdella tavalla eri tavalla sen mukaan, missä varayhteystietoa säilytetään.

Kuviossa 6a on ensimmäinen vaihtoehto, jossa kukin liitäntäyksikkö S · « tietää, mikä sen liitännöistä on kytketty varayhteydelle. Käyttäjän tekemät * S * varayhteysmääritykset on talletettu kullekin liitännälle (muistialue 17j) synk- ·«· v : 30 ronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osien yhteyteen. Kun synkronointisa- • · · ’,..'· noman lähetysosa vastaanottaa päätöksenteko-osalta uuden uloslähtevän synkronointitunnisteen, se lisää siihen varareittitiedon. Kun synkronointisano- * · : man vastaanotto-osa vastaanottaa verkosta sanoman ja huomaa, että sen sisältämä synkronointitunniste on muuttunut, se lisää siihen varareittitiedon 35 (mikäli sitä ei jo ole) ennen kuin välittää tunnisteen eteenpäin solmun päätök- 12 104665 senteko-osalle.

Kuviossa 6b on esitetty toinen vaihtoehto, jossa käyttäjän tekemät varayhteysmääritykset on talletettu keskitetysti yhteen paikkaan (päätöksenteko-osan muistialueelle 23) koko solmun osalta. Kun päätöksente-5 ko-osa lähettää uloslähtevän synkronointisanoman liitäntäyksiköille, se lisää varayhteystiedon niille liitännöille, jotka on merkitty varayhteyksiksi. Kun päätöksenteko-osa saa vastaanotetun synkronointitunnisteen liitäntäyksiköltä, se tietää, onko tunniste tullut varayhteydeltä ja osaa näin ollen tarvittaessa lisätä varayhteystiedon ennen synkronointitunnisteiden vertailua.

10 Liitäntäyksikköjen IU signaalinkäsittelyosat vastaanottavat järjestel män toiselta solmulta liitäntöihinsä signaalin, joka on tyypillisesti esim. ITU-T:n suositusten G.703/G.704 mukainen 2048 kbit/s signaali, jossa kehykseen kuuluu 32 aikaväliä (TS0...TS31) ja ylikehykseen 16 kehystä. Tämän signaalin kehysrakenteessa voidaan synkronointisanoma siirtää esim. siten, että synk-15 ronointisanoma varaa kehysrakenteesta kaksi bittiä jostain aikavälistä, edullisesti aikavälin TSO biteistä (joka toisessa kehyksessä on aikavälissä TSO kehyslukitusmerkki, mutta joka toisessa ovat bitit 4-8 vapaat kansalliseen käyttöön, jolloin niitä voidaan käyttää synkronointisanoman siirtoon). Mikäli käytetään aikavälin TSO bittejä, jää muuhun käyttöön, esim. huoltokanavalle vielä ,'j': 20 maksimissaan kolme bittiä. Synkronointisanomalle voidaan varata bitit myös jostain muusta aikavälistä, mutta tällöin on tarvittava kapasiteetti otettava .':/; hyötykuormalle varatusta kapasiteetista.

, ·. . Kun synkronointisanomalle on varattu esim. edellä mainitut kaksi bittiä , ,\ jostakin sopivasta aikavälistä, lähetetään sanomaa tässä valitussa kanavassa •j*. 25 "pala kerrallaan” (2 bittiä kehystä kohti).

Synkronointisanoman yleisrakenne voi olla esim. kuviossa 7a esitetyn kaltainen, jolloin se koostuu kahdeksasta peräkkäisestä tavusta. Sarjamuotoi- i I i IV.ψ sesti katsottuna varsinainen sanoma alkaa kahdeksan peräkkäisen ykkösen jälkeisestä ensimmäisestä nollasta (sanomia lähetetään peräkkäin ilman • · · v : 30 viivettä). Tämän jälkeen jokaisen tavun eniten merkitsevä bitti (nro 8) on nolla, »i · jotta varsinaisen sanoman runkoon ei voi tulla kahdeksaa peräkkäistä ykköstä, mikä olisi sekoitettavissa aloitustavuun. Varsinaisen sanoman ensimmäisessä ;tavussa on kuusi bittiä (bitit 2...7) varattu otsikkotietoja varten ja viimeinen bitti I · (x) käyttäjän datalle. Seuraavat viisi tavua sisältävät biteissä 1...7 käyttäjän 35 dataa bitin 8 ollessa nolla. Viimeisen tavun biteissä 1-7 on tarkistussumma.

13 104665 SOMS-tunniste D1-D2-D3 ja varareitti-informaatio voidaan tällaisessa synkronointisanomassa siirtää esim. kuviossa 7b esitetyllä tavalla. Osa D3 siirtyy tavuissa 2-4, osa D2 tavuissa 4 ja 5 sekä osa D1 tavuissa 6 ja 7. Varareitti-informaatio Ww voidaan välittää esim. neljännen tavun biteissä 2 ja 3, 5 jolloin käytössä olisivat esim. seuraavat kombinaatiot: 00: synkronointitunniste ei ole kulkenut varareitin kautta, 01: synkronointitunniste kulkenut tason 1 varareitin kautta, 10: synkronointitunniste kulkenut tason 2 varareitin kautta, 11: synkronointitunniste kulkenut tason 3 varareitin kautta.

10 Mikäli varareiteille ei haluta esittää eri tasoja, riittää jomman kumman bitin käyttö yksinään (esim. 0: synkronointitunniste ei ole kulkenut varareitin kautta, 1: synkronointitunniste on kulkenut varareitin kautta).

Jos käytetään varareittien priorisointia, otetaan vertailussa huomioon myös varareitin taso ja kahden eri varareitin kautta tulleista ja samasta synk-15 ronointilähteestä peräisin olevista tunnisteista valitaan se, joka omaa korkeimman prioriteettitason. Esim. SOMS-menetelmän tapauksessa prioriteetti-tieto muodostaa näin ollen tavallaan parametrin D1,5 eli parametrien D1 ja D2 välissä olevan parametrin, jota käytetään vertailussa parametrien D1 vertailun jälkeen, mutta ennen parametrien D2 vertailua.

-V; 20 Solmun lähetyspuskuri on edullista sovittaa sanoman pituiseksi (8 tavua), jolloin häiriöttömässä toiminnassa vastaanottaja löytää sanoman alun '/! ; aina samasta paikasta puskuria, eikä puskuria tarvitse käydä turhaan läpi :' ·': jokaisen sanoman alkukohdan löytämiseksi.

» Mikäli se tietoliikennejärjestelmä, jossa keksinnön mukaista mene- » « · j25 telmää käytetään, muodostuu esim. SDH-verkosta, jossa solmun vastaanottamat signaalit ovat ITU-T:n suosituksissa G.707, G.708 ja G.709 kuvatun kaltai-. siä, voidaan synkronointisanoma välittää siinä osassa STM-N-signaalin ·:*. (N=1,4,16...) kehystä, joka on nimenomaisesti varattu synkronointitiedolle (STM-1-kehyksen otsikkoalue).

9 I I

*;'* 30 Varareitin käyttöönotossa voi olla useita vaihtoehtoja. Suoraviivainen tapa on ottaa varareitti käyttöön suoraan kuviossa 5 esitetyn kaavion mukai-sesti. Varareitin käyttöönotto voidaan myös sallia vasta sen jälkeen, kun sol-Ι''Ί mussa on tietyn ennalta määrätyn ajan ollut sellainen tilanne, että solmu ei ole saanut verkon pääkellon taajuutta mitään muutakaan sellaista reittiä pitkin, 35 joka ei ole varareitti. Verkon viiveistä johtuen saattaa nimittäin pääkellosta 14 104665 peräisin oleva synkronointitunniste tulla vika- tai muutostilanteessa jonkin verran viivästyneenä jotakin muuta reittiä pitkin. Käyttämällä em. aikavalvontaa estetään turhat edestakaiset siirtymät, eli estetään se, ettei solmu ensin siirry käyttämään varareitiltä tulevaa tunnistetta ja heti perään jonkin muun reitin 5 kautta tulevaa tunnistetta.

Siirtoyhteys voidaan solmussa merkitä varayhteydeksi joko lähetyksen tai vastaanoton yhteydessä. Lisäksi merkintä voidaan tehdä yhteyden molemmissa päissä tai vain toisessa päässä. Mikäli merkintä tehdään vain siirtoyhteyden toisessa päässä olevassa solmussa, suoritetaan merkintä sekä 10 lähetyksessä että vastaanotossa. Viime mainitussa vaihtoehdossa oletetaan, että yhteys on synkronoinnin kannalta varayhteys molemmissa siirtosuunnissa. Siirtoyhteyttä voidaan nimittäin käyttää synkronoinnin kannalta varareittinä vain toisessa siirtosuunnassa. Yleensä yhtä yhteyttä käytetään synkronoinnissa vain toiseen suuntaan, kuten edellä esitetyistä esimerkeistä ilmenee.

15 Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella edellä ja oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Kuten edellä mainittiin, voivat esim. vara-reitin kautta kulkenutta synkronointitunnistetta koskevat valintasäännöt vaih-20 della sen mukaan, mikä on valittu synkronointimenetelmä ja miten se käyttäytyy- I I 1 • · · * · • · · • · · • « · • · · • · · • · · • · · • · · ·«» • · * • · · ♦ ♦ · • · · • · · f · · t « I • · • « • · · f · · • · · • 9 • ·

Claims (11)

104665

1. Hierarkkinen synkronointimenetelmä sanomapohjaista synkronointia käyttävään tietoliikennejärjestelmään, joka käsittää useita solmuja, 5 jotka on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä, jossa menetelmässä solmut lähettävät toisilleen signaaleja, jotka sisältävät synkronointisanomia, jotka käsittävät synkronointitunnisteen, joka ilmoittaa vastaavan signaalin prioriteetin järjestelmän sisäisessä synkronointihierarkiassa, tunnettu siitä, että 10 osa siirtoyhteyksistä määritellään synkronoinnin kannalta varayhte- yksiksi ja synkronointitunnisteeseen liitetään tieto (Ww) siitä, onko synkronoin-titunniste kulkenut varayhteyden kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa synkronointi-tunnisteessa välitetään tieto alkuperäisestä synkronointilähteestä, tunnettu 15 siitä, että kahdesta synkronointitunnisteesta, jotka indikoivat samaa alkuperäistä synkronointilähdettä pyritään aina valitsemaan sellainen, jonka synkronointitunnisteeseen liittyvä tieto ilmoittaa, että signaali ei ole kulkenut varayhteyden kautta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että kahdesta synkronointitunnisteesta, joiden indikoimat alkuperäiset synk- ronointilähteet ovat eri lähteitä valitaan aina se, kumman alkuperäinen synk-ronointilähde on synkronointihierarkiassa korkeammalla.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • ·* että varayhteydet luokitellaan eri tasoille käyttämällä varareitti-informaatiossa 25 useampaa kuin yhtä bittiä. • · > v

: 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun tiedon lisäystä suoritetaan varayhteydeksi määritellyn yhteyden molemmissa päissä olevissa solmuissa. - s.;

: 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • 30 että mainitun tiedon lisäystä suoritetaan vain varayhteydeksi määritellyn yhtey- · . den toisessa päässä olevassa solmussa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että solmussa suoritetaan tiedon lisäystä kyseisen yhteyden molemmissa • ·' siirtosuunnissa.

8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 16 104665 että solmun menettäessä yhteyden verkon pääkelloon se odottaa ennalta määrätyn ajan ennen kuin valitsee synkronointilähteekseen signaalin, jonka synkronointitunniste on kulkenut varayhteyden kautta.

9. Solmulaitteisto sanomapohjaista synkronointia käyttävään tieto-5 liikennejärjestelmään, joka käsittää useita solmuja, jotka on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä, joka solmulaitteisto käsittää keskitetyn ohjausyksikön (CU) solmun synkronointipäätösten tekemiseksi ja liitäntäyksikköjä (IU1...IUN), joiden muodostamien liitäntöjen välityksellä solmu on yhteydessä verkon muihin solmuihin, jotka solmut lähettävät toisilleen signaaleja, jotka sisältävät synkronoin-10 tisanomia, jotka käsittävät synkronointitunnisteen, joka ilmoittaa vastaavan signaalin prioriteetin järjestelmän sisäisessä synkronointihierarkiassa, joka synkronointitunniste muodostetaan mainitussa ohjausyksikössä (CU), tunnettu siitä, että solmulaitteisto käsittää - muistielimet (17i, 172; 23), joiden avulla osa solmulaitteiston liitän-15 nöistä on määritelty synkronoinnin kannalta varayhteyksiksi, ja - elimet (16i, 162; 20) varayhteystiedon liittämiseksi kyseisten liitäntöjen kautta välitettäviin synkronointitunnisteisiin.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen solmulaitteisto, tunnettu siitä, että muistielimet ja elimet varayhteystiedon lisäämiseksi on hajautettu 20 varayhteyksiä vastaavien liitäntöjen yhteyteen.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen solmulaitteisto, tunnettu sii-tä, että muistielimet ja elimet varayhteystiedon lisäämiseksi on keskitetty I i '; ’ ' solmulaitteiston ohjausyksikköön (CU). • · • · i • · · » « · 5 : : « • · · • · · IM * * · • · · · « v • · · * · · • I · t t i » · « · 104665