FI91689C - Hierarkkinen synkronointimenetelmä sekä sanomapohjaista synkronointia käyttävä tietoliikennejärjestelmä - Google Patents

Description

91689

Hierarkkinen synkronointimenetelma sekå sanomapohjaista synkronointia kayttåva tietoliikennejarjestelma 5 Keksinnon kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen hierarkkinen synkronointimenetelmå, jota kåytetaan sanomapohjaista synkronointia kayttåvåssa tietoliikennejarjestelmasså. Keksinto koskee myoskin oheisen patenttivaatimuksen 7 johdanto-osan mukaista tietolii- 10 kennejårjestelmaa.

Tåssa esityksessa kaytetaan jarjestelman siirtoyh- teyksien risteyskohdista nimitystå solmu. Solmu voi olla mika tahansa laite tai laitteisto, joka pystyy puuttumaan kellotahtiin, esim. haaroitin- tai ristikytkentålaite.

15 Sanomapohjaista synkronointia kåyttavan jarjestelman solmut on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksilla, joita ne kayttåvåt tiedonsiirtoon. Kaytetyt yhteydet vålittåvat myds lShettajan kellotaajuuden vastaanottajaile. Kukin solmu valitsee oman kellotaajuutensa lahteeksi joko jonkin 20 naapurisolmulta tulevan signaalin taajuuden tai oman si- saisen kellolahteensa taajuuden. Jotta kaikki jarjestelman solmut saataisiin toimimaan samalla kellotaajuudella, pyritaån yleenså saamaan jarjestelma synkronoitumaan yh-teen kellolåhteeseen, ns. paalahteeseen. Tålloin jarjes-25 telman kaikki valittuun påålåhteeseen suoraan kytketyt solmut synkronoituvat tahan paalahteeseen ja naihin yh-teydessa olevat, mutta ilman suoraa yhteytta paalahteeseen olevat solmut synkronoituvat naihin paålahteen vieressa oleviin solmuihin. Vastaavasti aina kauempana paalahteesta 30 olevat solmut synkronoituvat aina niihin solmuihin, jotka ovat yhta yhteysvalia lahempana paålahdettå.

Jotta edella kuvatun kaltainen synkronointihierarkia saataisiin rakennettua jarjestelman sisalle, valittavåt jarjestelman solmut toisilleen synkronointisanomia. Nåma 35 sanomat sisaltavat tietoja, joiden avulla yksittaiset 2 91689 solmut pystyvat valitsemaan ajastuksen låhteen. Jårjestelmån solmut on priorisoitu ja jårjestelma pyrkii synkronoi-tumaan sen solmun kellotaajuuteen, joka on korkeimmalla prioriteettitasolla. Samalla prioriteettitasolla on nor-5 maalisti vain jårjestelmån yksi solmu. Normaalisti synk-ronointisanomat sisåltåvåt tiedon siitå, kenelta sanoman låhettavan solmun kellotaajuus on peråisin, mika on ko. solmun prioriteetti, ja kellosignaalin laatua kuvaavan arvon. Nain yksittainen solmu voi valita oman kellotaa-10 juutensa låhteeksi sen naapurisolmun kellotaajuuden, joka on peraisin halutulta solmulta ja joka on laadultaan paras.

Jarjestelman kåynnistysvaiheessa jokainen solmu valitsee kellotaajuutensa lahteeksi oman sisåisen kello-15 låhteenså, koska yhtåån sisaantulevaa synkronointisanomaa ei ole ehditty kasitella. Kun ensimmåiset sisaantulevat synkronointisanomat on ehditty kasitella, valitaan oman kellotaajuuden lahteeksi korkeimman prioriteetin omaavan naapurisolmun kellotaajuus. Kun jårjestelma on saavuttanut 20 synkronoinnin kannalta stabiilin tilan kaikkien sanomien levittyå jårjestelmåån, on jårjestelma synkronoitunut hierarkkisesti påålåhteen kellotaajuuteen.

Kuviossa 1 on esitetty sanomapohjaista synkronointia kåyttåvå jårjestelmå stabiloituneessa tilanteessa. Sol-25 muille mååritellyt prioriteetit on merkitty numeroilla solmuja kuvaavien ympyroiden sisåån. Mitå pienempi numero on, sitå korkeampi on solmun prioriteetti. Solmun n (n = 1...6) låhettåmåt synkronointisanomat on merkitty vii-tenumerolla MSGn. Jokaisen solmun låhettåmå synkronoin-30 tisanoma on yleenså erilainen ja kåytetystå sanomapohjai-sesta synkronointimenetelmåstå riippuva. Kellotaajuuden r leviåminen pååkellolta (solmu 1) jårjestelmån muille sol- muille on esitetty yhtenåisillå viivoilla. Katkoviivalla piirrettyjå solmujen vålisiå yhteyksiå ei kåytetå normaa-35 litilanteessa jårjestelmån synkronointiin, mutta ne ovat li 91689 3 kåytettåvisså muutostilanteissa.

Yksinkertainen periaate sanomapohjaisessa synk-ronoinnissa on, ettå kåyttåjå måårittelee solmujen synk-ronointihierarkian, antamalla kullekin solmulle oman tun-5 nisteen, joka kertoo solmun tason hierarkiassa, ja jårjes-telmå synkronoituu mååriteltyyn påakelloon itsenåisesti kayttåen tarpeen vaatiessa kaikkia olemassa olevia solmujen vålisiå yhteyksiå hyvakseen (vrt. kuvio 1) . Mikali yhteys paakelloon katkeaa, eika vaihtoehtoista yhteyttå 10 ole olemassa, tai påakello vikaantuu, synkronoituu jårjes-telmå seuraavaksi korkeimmalla tasolla olevaan solmuun. Kuviossa 2 on esitetty tilanne, kun kuvion 1 mukaisessa jarjestelmassa paakello vikaantuu. Muutokseen reagointi synkronoinnissa tapahtuu solmujen valisen sanomanvaihdon 15 avulla. Kun solmuun saapuva ajastus katkeaa, rakennetaan synkronointihierarkia uudelleen katkoskohdasta eteenpain (poispåin jårjestelmån paålaitteesta). Tåma tapahtuu esim. siten, etta katkoksen ensimmaisena huomannut solmu menee ensin maaraajaksi sisaisen ajastuksen tilaan ja vålittaå 20 tiedon muutoksesta eteenpain. Seuraavan solmun huomatessa muuttuneen tilanteen se menee myos maåråajaksi sisaisen ajastuksen tilaan ja lahettaa tiedon muutoksesta eteenpain, jne. Kun yksittåisten solmujen mååråajat kuluvat umpeen, alkaa uuden synkronointihierarkian muodostaminen.

25 Yleensa lopputuloksena on alkuperaisen kaltainen hierar-kiarakenne, jossa vikaantunut yhteys on korvattu toimival-la yhteydellå, muun rakenteen sailyesså låhes muuttumatto-mana.

Sanomapohjaista synkronointia kåyttavåa verkkoa on 30 kuvattu esim. US-patenteissa 2,986,723 ja 4,837,850. Mo-lemmissa patenteissa esitetaån menetelmat, joissa kayte-tåan jårjestelmån vikatilanteissa jårjestelmån koosta ja muodosta riippuvia mååråaikoja, joiden ajaksi solmut siir-tyvåt pakotetusti toiseen tilaan, jotta estettåisiin våå-35 ranlainen synkronoituminen vikatilanteiden yhteydesså.

91689 4

Vikatilanteissa vålitetåån tieto vikaantumisesta jarjes-telmån sanomien avulla. Kun tieto muuttuneesta tilanteesta on levinnyt koko jårjestelmåån tai riittavan laajaile, rakennetaan synkronointi uudelleen muutoskohdan luona ja 5 mahdollisesti kauempanakin, mikåli tåhan on tarvetta. Maaråaikojen avulla varmistetaan, ettå tieto muutoksesta on levinnyt riittavan laajalle. Muutoksen/vikaantumisen havaittuaan solmu vålittaa tiedon tasta eteenpåin, kåyn-niståa oman ajastimensa ja toimii ennalta mååråtyllå ta-10 valla (siirtyy ennalta mååråttyyn tilaan). Kun mååråaika on kulunut, kåynniståå solmu jalleen normaalit toimenpi-teensa ajastuksen saamiseksi, ja jårjestelma alkaa synk-ronoitua uudelleen niilta osin, joita muutos/vikaantuminen koski.

15 Maaråaikojen ollessa riippuvaisin jårjestelmån koosta ja muodosta on niiden måårittåminen hankalaa. Suu-rissa jarjestelmissa tulee maåråajoista helposti liian pitkiå, jolloin ajastuksessa ei pystytå pitåå vaadittua laatutasoa. Kun jårjestelma kasvaa, on mååråajat mååritel-20 tåvå uudelleen ja kerrottava erikseen kullekin solmulle.

Esillå olevan keksinnon tarkoituksena on saada aikaan sellainen jårjestelmå, jossa edellå kuvattuja epå-kohtia ei ole ja jossa mainittuja mååråaikoja pystytåån lyhentåmåån ilman vaaraa synkronoinnin sekoamisesta. Tåmå 25 saavutetaan keksinnon mukaisella menetelmållå, jolle on tunnusomaista se, mitå kuvataan oheisen patenttivaatimuk-sen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnon mukaiselle tietolii-kennejårjestelmålle on puolestaan tunnusomaista se, mitå kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa.

30 Keksinnon ajatuksena on tarkistaa kåytettyjen yh- teyksien kaksisuuntaisuutta ja kieltåå niiden kåytto synk-ronointiin, mikåli ne havaitaan yksisuuntaisiksi tai niitå ei luotettavasti pystytå havaitsemaan kaksisuuntaisiksi.

Seuraavassa keksintoå ja sen edullisia suoritus-35 muotoja kuvataan tarkemmin viitaten kuvioiden 3-10 mukai-

II

5 91685 siin esimerkkeihin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittaa sanomapohjaista synkronointia kayt-tavMa jarjestelmåa yleisessa muodossa sen ollessa synk-ronoitunut paålahteen kellotaajuuteen, 5 kuvio 2 esittaa kuvion 1 verkkoa, kun sen pååsolmu on vikaantunut, kuvio 3 esittaa itseohjautuvaa alistuvaa synkronointia (SOMS) kayttavaa verkkoa alkutilassaan, kuvio 4 esittaa kuvion 2 verkkoa stabiilissa tilas- 10 sa, kuvio 5 esittaa sanomapohjaista synkronointia kayt-tåvSn jarjestelman tilaa muutostilanteen aikana, kuviot 6a-6f esittavåt tapahtumasarjaa, jossa jar-jestelmån osaan jåa virheellisia synkronointitunnisteita, 15 jotka sekoittavat synkronoinnin, kuvio 7 esittaa yksittaisen solmun niita elimiå, joissa keksinnon mukainen menetelma toteutetaan, kuvio 8a ja 8b havainnollistavat erastå periaatetta, jonka avulla saadaan selville yhteyden yksisuuntaisuus, 20 kuvio 9 esittaa yhteyden tarkastamista kåttelyn avulla, ja kuvio 10 esittaa yhteyskåttelyn toteuttavaa tila-konetta.

Kuviossa 3 on esitetty itseohjautuvaa alistuvaa 25 synkronointia (SOMS, Self-Organizing Master-Slave synch ronization) , joka on eras sinånså tunnettu sanomapohjainen synkronointimenetelmå, kåyttåvå jarjestelma, joka kasittaa tassa tapauksessa viisi solmua (tai laitetta), joita on merkitty viitenumeroilla 1..,5 niiden hierarkiatason mu-30 kaan. (Verkon paasolmulla on pienin SOMS-osoite.) Solmut valittavat toisilleen sanomia, jotka sisaltåvat em. SOMS-:· osoitteita. Nain solmut pystyvat tunnistamaan toisensa naiden osoitenumeroiden avulla ja rakentamaan synkronoin-tihierarkian, jolloin koko verkko pystyy synkronoitumaan 35 paMsolmuun.

6 91689

Kuten edellå mainittiin, ovat verkossa jatkuvasti låhetettåvat sanomat riippuvaisia kåytettavastå sanomapoh-jaisesta synkronointimenetelmåstå. Sanomat ovat lisaksi yksilollisiå jokaista lahettavåå solmua kohden. SOMS-ver-5 kossa synkronointisanoma kasittåa kolme eri osaa: kehysra-kenteen, tunnisteen ja tarkistussumman. SOMS-tunniste on SOMS-sanoman tarkein osa. Se koostuu kolmesta perakkåises-ta numerosta D1...D3:

Dl on SOMS-sanoman lahettavan solmun synkronointi-10 taajuuden alkupera eli lahettavalle solmulle paåsolmuna nåkyvan solmun SOMS-osoite.

D2 on etaisyys Dl:llå ilmaistuun solmuun. Tåma etaisyys ilmaistaan vålissa olevien solmujen lukumaaranå.

D3 on lahettavan solmun SOMS-osoite.

15 Jokainen solmu (tai laite) vertailee jatkuvasti sisaantulevia SOMS-tunnisteita keskenaån ja valitsee nais-ta pienimman. Tunnisteessa osat Dl, D2 ja D3 on yhdis-tetty suoraan yhdeksi luvuksi laittamalla ne perakkain (D1D2D3) (selvyyden vuoksi jatkossa kirjoitetaan valiviiva 20 eri osia erottamaan; D1-D2-D3). Nain pienimman osoitteen ensisijaiseksi valintaperusteeksi tulee edellisille sol-muille paasolmuna nakyvån solmun SOMS-osoite (Dl) eli solmu pyrkii synkronoitumaan signaaliin, jonka taajuus on alunperin lahtoisin solmulta, jonka osoite on mahdollisim-25 man pieni. Talloin stabiilissa tilanteessa koko verkko on synkronoitunut samaan paasolmuun (koska koko verkon paa-solmulla on pienin SOMS-osoite).

Mikåli kaksi tai useampi sisaantulevista signaaleis-ta on synkronoitunut samaan pååsolmuun, valitaan naistå 30 se, joka tulee lyhinta reittia (D2). Viimeiseksi valintaperusteeksi jaa SOMS-sanoman lahettavan solmun SOMS-osoite (D3) , jonka perusteella tehdåan valinta, jos muuten ei saada eroa sisaån tulevien signaalien valille.

Kun solmu on hyvaksynyt jonkin naapurisolmuista 35 uudeksi synkronointilahteekseen sisaantulevan SOMS-tunnis- I! 7 91689 teen perusteella, joutuu solmu muodostamaan oman SOMS-tun-nisteensa uudestaan. Uusi SOMS-tunniste saadaan johdettua valitusta pienimmåstå SOMS-tunnisteesta seuraavasti: en-simmåinen osa (Dl) jåtetåan koskematta, toista osaa (D2) 5 kasvatetaan yhdella ja kolmas osa (D3) korvataan solmun omalla SOMS-osoitteella.

Jokaisella solmulla on myos oma sisainen SOMS-tun-nisteensa X-O-X, jossa X on ko. solmun SOMS-osoite. Mikåli mikåan sisååntulevista SOMS-sanomista ei sisålla tunnis-10 tetta, joka on sisåistå tunnistetta pienempi, kåyttåå solmu kellotaajuutensa låhteenå omaa sisåistå oskillaatto-riaan tai mahdollisesti erillistå synkronointituloa. Ulos-låhtevåsså SOMS-sanomassa kåytetåån luonnollisesti tålloin sisåistå SOMS-tunnistetta.

15 Solmut låhettåvåt jatkuvasti SOMS-sanomia jokaiseen suuntaan, jotta muuttuneet tiedot SOMS-tunnisteissa levi-åisivåt mahdollisimman nopeasti ja naapurisolmujen toimin-takunto olisi jatkuvasti selvillå. Ennen kuin SOMS-tunnis-teita voidaan verrata keskenaån, sisååntulevat SOMS-sano-20 mat on hyvåksyttåvå ja SOMS-tunnisteet erotettava niistå.

Kun tietyltå siirtoyhteydeltå saadaan ensimmåisen kerran SOMS-sanoma, sen sisåltåmå SOMS-tunniste hyvåksy-tåån heti vertailuja vårten, mikåli sanoma oli virheeton.

Kun sisååntulevalla siirtoyhteydellå on hyvåksytty SOMS-25 tunniste ja sisåån tulee jatkuvasti saman tunnisteen si-såltåvåå virheetSntå sanomaa, pysyy tilanne muuttumattoma-na. Mikåli SOMS-sanoma havaitaan virheelliseksi, pysyttåy-dytåån vielå vanhassa SOMS-tunnisteessa, kunnes on saatu kolme peråkkåistå SOMS-sanomaa virheellisenå. Tålloin ei 30 enåå hyvåksytå ko. SOMS-tunnistetta vertailuun. Kolmen peråkkåisen SOMS-sanoman odottamisella pyritåån eliminoi-·* maan hetkelliset håiriot pois.

Jos yhteydeltå ei tule mitåån SOMS-sanomaa, vaikka yhteys muuten toimisikin, odotetaan kolmen peråkkåisen 35 SOMS-sanoman verran, kunnes hylåtåån sen hetkinen SOMS- 4 91689 δ tunniste. Mikåli yhteys menee kokonaan poikki, hylåtåån SOMS-tunniste vålittomåsti. Mikali sisååntulevassa signaa-lissa olevien håirioiden takia ei saada vertailuja vårten kelvollista SOMS-tunnistetta, hylataan ko. siirtoyhteyden 5 SOMS-tunniste. Talloin vertailussa kaytetaån ko. sisååntu-levan siirtoyhteyden SOMS-tunnisteena vakioarvoista tun-nistetta, jossa kaikki osat (Dl, D2 ja D3) saavat maksi-miarvonsa (MAX-MAX-MAX).

Kun sisaantulevassa SOMS-sanomassa havaitaan uusi 10 muuttunut SOMS-tunniste, hyvaksytaan se heti vertailuun, mikåli sanoma oli virheeton. Nain verkon muutoksille ei aiheuteta turhia viiveita.

Alkutilanteessa jokainen solmu kayttåa omaa sisaista synkronointilahdettaan, jolloin se lahettaa muille sol-15 muille omaa sisaista SOMS-tunnistettaan X-O-X. Tata tun-nistetta verrataan myos sisåantuleviin SOMS-tunnisteisiin. Mikali mikåån sisaantulevista tunnisteista ei ole sisaista tunnistetta pienempi, jatkaa ko. solmu oman sisaisen ajas-tuksen kayttoa.

20 Kuviossa 3 SOMS-verkko on esitetty alkutilassa, jolloin mikaan solmu (tai laite) ei ole ehtinyt saada prosessoitua sisaantulevia SOMS-sanomia. Kaikilla solmuil-la korkeimman prioriteetin saa solmun sisainen SOMS-tunniste, koska muita ei viela ole ehditty kasitellå. Kuvios-25 sa 3 on jokaisen solmun luokse merkitty siihen sisaan tulevat SOMS-tunnisteet, ja valittu tunniste on kirjoitet-tu kehyksen sisaan (kuvion 3 mukaisessa alkutilanteessa kaikki solmut kayttavåt sisaista ajastuslahdettaan). Synk-ronoinnin kåytossa olevat yhteydet on piirretty yhtenai-30 sellå viivalla, varalla olevat yhteydet katkoviivalla (kuvion 3 mukaisessa alkutilanteessa kaikki yhteydet ovat varalla).

Kun solmut ehtivat kasitellå sisaantulevia SOMS-sa-nomia, solmu 1 pysyttåytyy sisaisen ajastuksen kåytossa, 35 solmut 2 ja 4 synkronoituvat solmuun 1 tunnisteen 1-0-1

II

91689 9 perusteella, solmu 3 synkrono i tuu solmuun 2 (2-0-2) ja solmu 5 solmuun 3 (3-0-3). Samalla solmut muodostavat ornat uudet SOMS-tunnisteensa edella kuvatulla tavalla ja vaih-tavat uloslahtevaån SOMS-sanomaansa uuden tunnisteen.

5 Verkon tilanne sen stabiloiduttua on esitetty kuviossa 4. Kaikki solmut ovat synkronoituneet påasolmuun 1 lyhinta mahdollista reittiå.

Kuvioissa 3 ja 4 esitetyn kaltainen jårjestelmå on kuvattu edella mainitussa US-patentissa 2,986,723. Tassa 10 patentissa esitettya pakotetun sisaisen ajastuksen mååra-aikaa on mahdollista lyhentaa siten, etta siita saadaan jarjestelmMn muodosta ja koosta riippumaton vakio, mutta talloin joudutaan varmistamaan oikean tiedon leviaminen muilla keinoilla (asiaa kuvataan tarkeramin rinnakkaisessa 15 FI-patenttihakemuksessa 92xxxx). Tallaisessa jarjestelmMs-sa alkaa tieto muutoksesta levita rintamana samanaikaises-ti joka suuntaan muutoskohdasta. Nain se alue, jolla on tieto tapahtuneesta muutoksesta on yhtenainen ja kasvaa koko ajan ulospåin muutoskohdasta. Talloin alueen keskella 20 olevat solmut voivat alkaa tehdå pååtoksia muuttuneesta tilanteesta jo ennen kuin kaikki niiden lahiymparistossa olevat solmut ovat tietoisia tapahtuneesta muutoksesta. Tilanne on talloin kuviossa 5 esitetyn kaltainen; muutos-kohta on ympyroiden yhteisessa keskipisteessa, sisimman 25 ympyran sisalla olevat solmut ovat jo normaalitilassa, sitå seuraavan renkaan alueella ovat pakotetun maaraajan tilassa olevat solmut, ja uloimman renkaan alueella ovat viela vanhan tiedon pohjalta toimivat solmut.

Mikåli jar jestelmasså kåytetaan lyhennettyå måaraai-30 kaa, pitåa varmistua siita, ettei vanha tieto paase uudes-taan kiertamaan jo muutokseen reagoineen alueen sisalle, jossa osa solmuista on jo palannut normaaliin toimintati-laan. Kuten kuviosta 5 voidaan havaita, ei vanha tieto pååse ulommaiselta alueelta keskustaan, koska pakotetun 35 mååraajan tilassa olevat laitteet eivåt hyvaksy uutta 91689 10 synkronointisanomaa ko. tilassa. Ainoa tapa, jolla vanha tieto paasee kuvion 5 mukaisessa tilanteessa ulommaiselta alueelta keskustaan onkin yksisuuntainen yhteys, jota pit-kin tieto ei ole (yksisuuntaisuudesta johtuen) paassyt le-5 viåmaan muutoskohdasta ulospåin.

Pakotettu sisåiseen ajastukseen meno ei vålttamåttå poista virheellisia synkronointitunnisteita jarjestelmasta sen jakautuessa kahteen osaan. Siihen jarjestelman osaan, jolla ei muutoksen/vikaantumisen jalkeen enaa ole yhteytta 10 koko jårjestelman pååsolmuun, saattaa yksisuuntaisista yhteyksista johtuen jaada kiertamaan virheellisia synkronointitunnisteita, joiden takia synkronointi jaa esim. våråhtelemaan epastabiilisti.

Kuvioissa 6a-6f on esitetty tapaus, jossa edella 15 kuvattu tilanne paasee syntymåån SOMS-jarjestelmassa. Kul-lakin hetkella pakotetusti sisaisessa ajastuksessa olevat solmut on merkitty piirtamalla niiden numeron alle viiva. Solmujen 17 ja 20 valinen yhteys on yksisuuntainen (sol-musta 20 solmuun 17, nuolen suuntaisesti), muut yhteydet 20 ovat kaksisuuntaisia. Ensimmaisessa vaiheessa (kuvio 6a) menettaa solmu 17 yhteytensa muuhun jarjestelmaan. Havait-tuaan yhteyden katkeamisen solmu 17 menee pakotetusti sisaisen ajastuksen tilaan (kuvio 6b) , jolloin se alkaa lahettaa sisaista synkronointitunnistettaan 17-0-17. Yk-25 sisuuntaisesta yhteydesta johtuen solmu 20 ei kuitenkaan saa viela tietoa tapahtuneesta. Seuraavassa vaiheessa (kuvio 6c) solmu 18 havaitsee tapahtuneen muutoksen ja menee itsekin pakotetusti sisaisen ajastuksen tilaan.

Taman jalkeen (kuvio 6d) solmu 19 menee pakotetusti si-30 saisen ajastuksen tilaan ja solmu 17 palaa takaisin nor-maaliin toimintatilaan, jolloin se hyvaksyy solmulta 20 saamansa synkronointisanoman ja synkronoituu siten solmuun 20. Vasta tarnan jalkeen (kuvio 6e) saavuttaa pakotetun ajastuksen aalto solmun 20, mutta talloin on vanhentunut 35 synkronointitunniste ehtinyt jo aiheuttaa synkronoinnin

II

11 91689 sekoamisen kuvasarjassa esitetysså jårjestelmån osassa.

Tassa samassa valheessa on solmu 18 palannut normaaliin toimintatilaan ja hyvåksynyt solmulta 17 tulevan tunnis-teen. Tåmån jalkeen (kuvio 6f) kierre jatkuu solmun 19 5 palattua normaaliin tilaan ja solmun 17 mentya pakotetusti sisaisen ajastuksen tilaan.

Tallaisessa SOMS-jårjestelmåsså kay jokainen solmu vuorollaan pakotetusti sisaisen ajastuksen tilassa, muun ajan ne ovat synkronoituneet toisiinsa niiden numeroinnin 10 mukaisesti. Tama kierre jatkuu, kunnes synkronoinnin pi-tuuslaskuri (D2) kasvaa yli suurimman sallitun arvonsa, jolloin ko. synkronointitunniste havaitaan virheelliseksi.

Tata ennen on synkronointi kuitenkin seonnut.

Edellå viitatun US-patentin 4,837,850 mukaisessa 15 jarjestelmåsså on myos mahdollista joutua edellå kuvatun kaltaiseen tilanteeseen, rnikali jarjestelman mååraaika on mååritelty virheellisesti. Tållainen tilanne voi tulla eteen esim. laajennettaessa jårjestelmåa, tai vikatilan-teiden seurauksena jarjestelman muodon muuttuessa. Tålloin 20 voi syntyå esim. tilanne, jossa pååsolmua hakeva sanoma ei ole ehtinyt levitå koko jårjestelmåån ennen kuin ko. sano-man låhettåneen solmun mååråaika on kulunut umpeen. Tål-16in voi hakusanoman låhettånyt solmu saada yksisuuntaista yhteyttå pitkin vanhentuneen synkronointitunnisteen, jol-25 loin se synkronoituu tåmån perusteella virheellisesti.

Keksinnon mukaisen ratkaisun ansiosta voidaan jår-jestelmån mååråaikoja lyhentåå, ilman, ettå on vaaraa synkronoinnin sekoamisesta edellå kuvatun kaltaisten ti-lanteiden seurauksena.

30 Jotta kahden solmun vålinen yhteys voitaisiin todeta yksisuuntaiseksi, vaaditaan solmujen vålille kommunikoin-tia. Kommunikoinnin kåytånnon toteutus voi vaihdella yhden bitin vålittåmisestå sanomien avulla tapahtuvaan kåtte-lyyn. Tåtå vårten on tunnettuihin laitteisiin (solmuihin) 35 lisåttåvå elimet, jotka toteavat yhteyden yksi- tai kak- « 12 91689 sisuuntaiseksi, ja elimet, jotka kieltåvåt yhteyden kåyton synkronointiin aina, kun yhteyttå ei ole luotettavasti todettu kaksisuuntaiseksi. Nåmå elimet lisataan solmussa liitåntåkohtaisiin sanomankåsittelyelimiin sekå, toteutuk-5 sesta riippuen, myos mahdollisesti solmun synkronoinnin pååtoksenteko-osaan, joka valitsee kulloinkin kåytettåvån synkronointitunnisteen.

Kuviossa 7 on esitetty solmun niitå elimiå, jotka suorittavat yhteyden yksi/kaksisuuntaisuuden tarkistuksen 10 ja ajastuslåhteen valinnan. Kuviossa on esitetty kaksi jarjestelmån solmuun naapurisolmuilta tulevaa yhteytta, A ja B. Yhteyden kaksi- tai yksisuuntaisuuden toteaminen tapahtuu liitåntåkohtaisissa låhetys- ja vastaanottoloh-koissa 11a ja 11b. Kummankin yhteyden siirtolinja on kyt-15 ketty signaalin låhetys- ja vastaanotto-osalle 13a ja vastaavasti 13b, jotka suorittavat fyysisen signaalin kåsittelyn. Osat 13a ja 13b vålittavåt synkronointisanoman edelleen siihen kytketylle synkronointisanoman låhetys- ja vastaanotto-osalle 16a ja vastaavasti 16b. Synkronoin-20 tisanoman låhetys- ja vastaanotto-osa suorittaa mm. sano-man virheettomyyden tarkistuksen ja vålittåå sanoman edelleen laitteen keskitetylle synkronoinnin pååtoksenteko-osalle 23, jonka kukin sisåånmeno on kytketty vastaavan vastaanotto-osan 16a, 16b ulostuloon. Signaalin låhetys- 25 ja vastaanotto-osat 13a ja 13b tarkkailevat myos vastaan-ottamansa signaalin laatua ja tallettavat nåistå tiedon liitåntåkohtaisiin vikatietokantoihin 24a ja vastaavasti 24b. Synkronointisanoman låhetys- ja vastaanotto-osa 16a saa vikatiedot tietokannalta 24a ja låhetys- ja vastaan-30 otto-osa 16b vastaavasti vikatietokannalta 24b. Yhteydellå olevan vian/muutoksen havainnointi signaalin låhetys- ja -vastaanotto-osissa tapahtuu sinånså tunnetusti.

Pååtoksenteko-osa 23 suorittaa sanomien vertailun ja tallettaa ne muistiin 21, esim. prioriteettijårjestykseen 35 siten, ettå ylimpånå on aina valittuna oleva synkronointi-

II

91689 13 tunniste.

Edellå kuvatussa solmussa on kaksi tapaa huomioida yhteyden yksisuuntaisuus. Ensimmåisesså suoritusmuodossa lahettaa synkronointisanoman lahetys- ja vastaanotto-osa 5 16a tai vastaavasti 16b paatoksenteko-osalle 23 erillisen sanoman aina, kun se havaitsee vastaavan yhteyden olevan yksisuuntainen tai muuttuvan yksisuuntaiseksi. Talloin paMtoksenteko-osa tietaa, etta kyseista yhteytta ei saa kayttåå synkronointiin (eika se talleta vastaavaa tunnis-10 tetta muistiin 21) . Toisessa suoritusmuodossa lahettaa synkronointisanoman lahetys- ja vastaanotto-osa 16a tai 16b, saatuaan tiedon yhteyden muuttumisesta yksisuuntaiseksi, paatoksenteko-osalle 23 synkronointitunnisteen, joka saa huonoimman mahdollisen arvon (esim. SOMS-verkossa 15 arvon MAX-MAX-MAX). Talloin ko. yhteytta ei myoskåån kay-teta synkronointiin, koska solmun oma sisainen kellokin omaa paremman synkronointitunnisteen. Solmun oma ulos-lShteva synkronointitunniste on talletettu muistiin 22, josta se syotetaan kunkin liitannan synkronointisanoman 20 lahetys- ja vastaanotto-osaIle.

Vikatilanteissa vastaanottopaå saa aina tiedon kyseisen siirtosuunnan vikaantumisesta ja joissakin jår-jestelmisså vastaanottava osapuoli myos lahettaa tiedon viasta lahettåvålle osapuolelle (esim. CCITT:n suosituksen 25 G.704 mukaisilla PCM-yhteyksilla). Talloin voidaan vikata-pauksissa kåyttaa tåta laitteissa jo olevaa tietoa hyvak-si. Talloin ei voida kuitenkaan varmistua siita, oliko yh-teys alunperin kaksisuuntainen, sillå yksittaiset siir-tosuunnat voivat esimerkiksi olla ristissa laitteiden va-30 lilla. Yhteyksien kytkentojen muuttuminen kesken kaiken voi myos aiheuttaa kaksisuuntaisten yhteyksien muuttumisen yksittaisiksi yksisuuntaisiksi yhteyksiksi, eika tata voida aina havaita normaalisti kåytettavien vikatunnistei-den avulla.

35 Helpoin tapa eståa yksisuuntaisten yhteyksien kaytto 91689 14 synkronointiin on lisata vålitettåvåån synkronoin-tisanomaan sellaista informaatiota, jonka avulla voidaan pååtellå, saako tietystå suunnasta tulevaa signaalia kåyt-taa synkronoitumiseen vai ei. Kaytannosså tåhån on olemas-5 sa kaksi perusvaihtoehtoa, jotka eivat vaadi keskustelua solmujen valilla.

Eras tapa, joka ei vaadi ennakko-oletuksia, on lisata synkronointisanomaan synkronointipolku, joka kertoo kaikki ne solmut, joiden kautta synkronointi on kulkenut.

10 Jokainen solmu tarkistaa, onko se jo mukana sanomassa esitetyssa synkronointipolussa. Mikåli nain on, ei sanomaa saa kayttåå synkronointiin, koska kyseinen polku ei siina tapauksessa voi olla suorin yhteys jårjestelmån pååsol-muun. Esim. kuvioiden 6a-6f mukaisessa esimerkisså havait-15 sisi solmu 17 kuvion 6d esittåmåsså vaiheessa olevansa solmulta 20 tulevan sanoman synkronointipolussa, eika se hyvåksyisi tunnistetta 1-10-20, kuten se normaalisti te-kee. Kaytånnossa synkronointipolun lisååminen synkronointisanomaan pidentåa kuitenkin sanomaa huomattavasti, eika 20 sen lisaaminen siten ole mielekastå, ellei kyseista tietoa kayteta muutenkin hyvaksi synkronoinnissa.

Yksisuuntaisten yhteyksien eliminointi voidaan hoitaa huomattavasti pienemmållå sanoman pituuden kasvul-la, mutta talloin joudutaan turvautumaan olettamukseen, 25 etta yksittainen solmu pystyy yhdistamaan tietyn tulevan ja låhtevan siirtosuunnan toisiinsa (esim. laitteella on portti, jossa on sekå tuleva ettå lahtevå siirtosuunta).

Jos voidaan viela olettaa, ettå portin molemmat siirto-suunnat on kytketty samaan naapurisolmuun, riittåå yhden 30 bitin lisåys vålitettåvåån sanomaan. Kyseisellå bitillå kerrotaan, tuleeko porttiin tunnistettavaa synkronointi-tunnisteen sisåltåvåå sanomaa ja onko signaali kunnossa. Mikåli laite saa em. merkkibitin porttiin sisååntulevan yhteyden mukana, se tietåå vastapåån saavan myos sanoman, 35 jolloin yhteys on kaksisuuntainen ja se on kåytettåvisså 91689 15 synkronoitumiseen.

Jos ei voida olettaa saman portin molempien siir-tosuuntien olevan kytketty santaan naapurisolmuun, ei yhden merkkibitin lisåys sanomaan riitå. Jokaiseen ulos låhetet-5 tavaan sanomaan on tålloin lisattava tieto, milta solmulta kyseisen portin sisåån tuleva sanoma on tullut. Tåmå tieto saadaan edella kuvatussa SOMS-jårjestelmåsså synkronointi-tunnisteen viimeisesta osasta (D3). Muissa tunnetuissa menetelmissa kyseinen tieto on mahdollisesti lisattava 10 sanomaan (jos se ei jo ole sanomassa). Mikali solmuun si-saåntulevassa sanomassa on tieto, etta naapurisolmu saa sanoman talta solmulta samaan porttiin, josta se lahetti sanoman talle solmulle, voidaan ko. porttia kayttåå synkronoitumiseen. Tåtå on havainnollistettu kuvioissa 8a ja 15 8b. Kuvion 8a tapauksessa pystytaån yhteys toteamaan yk- sisuuntaiseksi, koska molemmat solmut (1 ja 2) saavat takaisin oman osoitteensa vastapaalta. Kuvion 8b tapauksessa ei yksikåån solmu (4, 6 tai 9) saa takaisin omaa osoitettaan, koska yksikåån yhteys ei ole kaksisuuntainen.

20 Synkronointisanoman turha kasvattaminen voidaan vålttåå eståmållå yksisuuntaisten yhteyksien kåyttd synk-ronointiin kaksisuuntaiskåttelyn avulla. Jokaisen yhteyden tullessa påålle kåttelevåt yhteyden molemmat osapuolet yhteyden kaksisuuntaiseksi ennen kuin låhetetåån ensim-25 måiståkåån varsinaista synkronointisanomaa. Tåmå kåttely suoritetaan uudestaan jokaisen katkoksen jålkeen, ja se toteutetaan synkronointisanoman låhetys- ja vastaanotto-osissa (vrt. kuvio 7). Katkoksella tarkoitetaan mitå ta-hansa tilaa, jossa signaali ei kelpaa ajastuksen låhteek-30 si. Katkos voi siten olla joko totaalinen yhteyden katkea-minen tai vain vikaantuminen; esim. 2 Mbit/s PCM-yhteydel-lå tulosignaalissa AIS, tulosignaalista puuttuu kehysluki-tus tai CRC-ylikehyslukitus, virhesuhde tulosignaalin ke-hyslukitussanassa on liian suuri tai tulosignaalissa on 35 kaukopåånhålytys.

16 91689

Yhteyskattelyn periaatteena on låhettåå oma yksikå-sitteinen tunniste vastapuolelle ja vastapuolen pitaå palauttaa saamansa tunniste. Kun oma tunniste saadaan ta-kaisin, voidaan yhteys todeta kaksisuuntaiseksi. Kuviossa 5 9 on esitetty yksinkertaistettu esimerkki kattelyn toteut- tamisesta solmujen x ja y valilla. Kaytossa on kolme eri-laista sanomatyyppiå I, II ja III: sanomatyyppi I suorit-taa yhteyden kyselyn, ja ko. sanoma sisaltaa lahettajan tunnisteen, sanomatyyppi II suorittaa seka vastaamisen 10 ettå kyselyn, ja ko. sanoma sisaltaa molemmat tunnisteet, sanomatyyppi III suorittaa vastaamisen, ja ko. sanoma sisaltaa vastaanotetun tunnisteen. Kun solmu x havaitsee yhteyden tulleen vian jalkeen jalleen kuntoon, se låhettåå sanoman I, joka sisaltaa lahettajan yhteystunnisteen (X).

15 Yhteystunniste identifioi lahettavan solmun ja sen portin yksikasitteisesti. Tunnisteena kaytetaan solmun synkro-nointiosoitetta ja portin numeroa. Kun vastapuoli saa tåman sanoman, se vastaa siihen sanomalla II, joka sisal-tåå molempien solmujen yhteystunnisteet (X ja Y) . Kun 20 kSttelyn kaynnistanyt solmu x saa sanomassa oman tunnis-teensa takaisin, se tietaa yhteyden olevan kaksisuuntainen ja voi palauttaa sanomalla III vastapaan yhteystunnisteen (Y) takaisin kuittauksena. Taman jalkeen siirrytåan nor-maalien synkronointisanomien lahettamiseen (solmu y lahet-25 taå oman synkronointitunnisteensa (dl-d2-d3).

Jotta valtyttaisiin jarjestelmassa tapahtuvien kytkentojen muutoksien aiheuttamilta epaselvilta tilan-teilta, voidaan normaalin synkronointikommunikoinnin ai-kana tarkkailla synkronointisanomien lahettSjien osoittei-30 ta. Esim. SOMS-jarjestelmassa on sanoman lahettajan tieto tunnisteen viimeinen osa D3, muissa menetelmissa joudutaan tama tieto mahdollisesti lisaamaan synkronointisanomaan. Synkronointisanoman lahettajan pitaa koko ajan pysya sama-na kuin kattelyn tuloksena saatu lahettaja. Naiden osoit-35 teiden vertailu suoritetaan synkronointisanoman lahetys-

II

17 91689 ja vastaanotto-osissa (kuvio 7) . Mikali jo yhteyskattelysså saadaan virheellinen vastaus tai våarantyyppinen sanoma, hylåtåån saatu synkronointitunniste. Talloin yhteyttå ei saa kåyttåå synkronointiin. Måaråtyn a jan kuluttua 5 kåynnistetåån yhteyskåttely uudestaan. Mikåli jompi kumpi solmu epåilee niiden vålisellå yhteydellå olevan ongelmia kaksisuuntaisuuden suhteen, se voi kåynnistaå yhteyskåtte-lyn låhettåmållå sanoman I milloin vain.

Edellå kuvatun yhteyskattelyn toteuttava tilakone on 10 esitetty kuviossa 10, jossa kuhunkin tilasiirtymåån on merkitty vastaava ehto ja sen alle suoritettava toimenpide siten, etta toimenpide on aina merkitty ranskalaisella viivalla erotettuna ehdon alle. Kuviossa 9 esitetty suora-viivaisin tapaus on merkitty kuvioon 10 katkoviivoilla.

15 Kuten kuvioista voidaan havaita, on "yhteys kunnossa"-

lohkoa kohti useita vaihtoehtoisia reittejå. Esim. sanoman I lahetyksen jålkeen ei vålttåmåttå vastaanoteta (suora-viivaisen mallin mukaisesti) sanomaa II, vaan esim. sanoma I voidaan vastaanottaa, jos vastapåå on havainnut yhteyden 20 kuntoon tulemisen suunnilleen yhtaikaa ja aloittaa kåtte-lyproseduurin suunnilleen samanaikaisesti. Periaatteena kuvion mukaisessa tilakoneessa on lisåksi, ettå missåån vaiheessa ei jåådå odottamaan vastapååltå tiettyå sanomaa, vaan kåttelyå nopeutetaan ottamalla huomioon se, mitå 25 vastapååltå vastaanotettiin. Jos siis esim. sanoman I

' låhetyksen jålkeen vastaanotetaankin sanoma I, siirrytåån heti låhettåmåån sanomaa II.

Vaikka keksintoå on edellå selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvåå, 30 ettei keksintd ole rajoittunut siihen, vaan sitå voidaan muunnella edellå ja oheisissa patenttivaatimuksissa esite-* tyn keksinnollisen ajatuksen puitteissa. Kuten edellå esitetystå ilmenee, on keksinnon mukainen ratkaisu sovel-lettavissa useisiin erityyppisiå sanomapohjaisia synk-35 ronointimenetelmiå kåyttåviin jårjestelmiin.

Claims (9)

1. 91689 18
2. 1. Hierarkkinen synkronointimenetelmå sanomapohjais-ta synkronointia kåyttavaan tietoliikennejårjestelmaan, 5 joka kasittaa uselta solmuja, jotka on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksilla (A, B) , jossa menetelmassa solmut lahet-tavat toisilleen signaaleja, jotka sisaltavat synkronoin-tisanomia, jotka kasittavat tiedon vastaavan signaalin prioriteetista jarjestelman sisaisessa synkronointihierar-10 kiassa, tunnettu siitå, ettå kahden solmun valisen siirtoyhteyden kaksisuuntaisuutta tarkkaillaan, ja heti kun yhteytta ei havaita kaksisuuntaiseksi, kielletaan ky-selsen yhteyden kåytto synkronointiin.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, t u n- 15. e t t u siita, etta yhteys varmistetaan kaksisuun taiseksi suorittamalla kaksisuuntaiskåttely solmujen va-lilla ainakin aina yhteyden kåyttoonoton yhteydesså ja yh-teydella olleen vian tullessa kuntoon.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelma, t u n- 20. e t t u siita, etta normaalin synkronoinnin aikana seurataan solmuun kultakin yhteydelta tulevan synkronoin-tisanoman lahettajan osoitetta, ja mikali kattelyn tulok-sena saatu lahettajan osoite ei ole sama kuin seurattu osoite, kielletaan edelleen yhteyden kaytto synkronoin-25 tiin. : 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelma, tun nettu siita, etta mikali kattelyn tuloksena saatu lahettajan osoite ei ole sama kuin seurattu osoite, kayn-nistetaan kaksisuuntaisuuskattely uudelleen maaratyn ajan 30 kuluttua.
5. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta jokaiseen solmun portista ulos lahetettavaan synkronointisanomaan lisatåan tieto, milta solmulta kyseisen portin sisaan tuleva sanoma on tullut, 35 mikali kyseinen tieto ei kuulu kyseisen jarjestelman kayt- 19 91689 tamåån sanomaan.
6. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnet t u siita, ettå kielto toteutetaan antamalla kysei-sta yhteyttå vastaavaksi synkronointitunnisteeksi alimman 5 mahdollisen prioriteetin omaava tunniste.
7. 7. Sanomapohjaista synkronointia kayttavå tietolii-kennejårjestelmå, joka kasittaa useita solmuja, jotka on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksilla (A, B), jotka solmut låhettavat toisilleen signaaleja, jotka sisåltåvat synk- 10 ronointisanomia, jotka kasittavat tiedon vastaavan sig-naalin prioriteetista jarjestelman sisaisessa synkronoin-tihierarkiassa, tunnettu siita, etta jarjestelman solmu kasittaa liitåntåkohtaiset tarkastuselimet (11a, 11b) kunkin yhteyden yksi/kaksisuuntaisuuden toteamiseksi, 15 jotka tarkastuselimet on kytketty solmun synkronoinnin paatoksenteko-osalle (23).
8. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tietoliikenne- jarjestelmå, tunnettu siita, etta liitantakohtai-set tarkastuselimet (11a, 11b) kasittavat elimet (13a, 20 16a, 13b, 16b) kattelysanomien lahettamiseksi ja vastaan- ottamiseksi.
9. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen tietoliikenne-jårjestelmå, tun nettu siita, etta liitåntakoh-taiset tarkastuselimet kasittavat lisaksi elimet (16a; 25 16b) normaalin synkronoinnin aikana yhteydelta saadun la- hettajan osoitteen vertaamiseksi kattelyn tuloksena saa-tuun lahettajån osoitteeseen. 4 * 20 91689