FI91690B - Hierarkkinen synkronointimenetelmä sekä sanomapohjaista synkronointia käyttävä tietoliikennejärjestelmä - Google Patents

Description

91690

Hierarkkinen synkronointimenetelmä sekä sanomapohjaista synkronointia käyttävä tietoliikennejärjestelmä 5 Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen hierarkkinen synkronointimenetelmä, jota käytetään sanomapohjaista synkronointia käyttävässä tietoliikennejärjestelmässä. Keksintö koskee myöskin oheisen patenttivaatimuksen 6 johdanto-osan mukaista tietolii- 10 kennejärjestelmää.

Tässä esityksessä käytetään järjestelmän siirtoyh teyksien risteyskohdista nimitystä solmu. Solmu voi olla mikä tahansa laite tai laitteisto, joka pystyy puuttumaan kellotahtiin, esim. haaroitin- tai ristikytkentälaite.

15 Sanomapohjaista synkronointia käyttävän järjestelmän solmut on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä, joita ne käyttävät tiedonsiirtoon. Käytetyt yhteydet välittävät myös lähettäjän kellotaajuuden vastaanottajalle. Kukin solmu valitsee oman kellotaajuutensa lähteeksi joko jonkin 20 naapurisolmulta tulevan signaalin taajuuden tai oman si säisen kellolähteensä taajuuden. Jotta kaikki järjestelmän solmut saataisiin toimimaan samalla kellotaajuudella, pyritään yleensä saamaan järjestelmä synkronoitumaan yhteen kellolähteeseen, ns. päälähteeseen. Tällöin järjes-25 telmän 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 kauempana päälähteestä 30 olevat solmut synkronoituvat aina niihin solmuihin, jotka ovat yhtä yhteysväliä lähempänä päälähdettä.

Jotta edellä kuvatun kaltainen synkronointihierarkia saataisiin rakennettua järjestelmän sisälle, välittävät järjestelmän solmut toisilleen synkronointisanomia. Nämä 35 sanomat sisältävät tietoja, joiden avulla yksittäiset 91690 2 solmut pystyvät valitsemaan ajastuksen lähteen. Järjestelmän solmut on priorisoitu ja järjestelmä pyrkii synkronoitumaan sen solmun kellotaajuuteen, joka on korkeimmalla prioriteettitasolla. Samalla prioriteettitasolla on nor-5 maalisti vain järjestelmän yksi solmu. Normaalisti synk-ronointisanomat sisältävät tiedon siitä, keneltä sanoman lähettävän solmun kellotaajuus on peräisin, mikä on ko. solmun prioriteetti, ja kellosignaalin laatua kuvaavan arvon. Näin yksittäinen solmu voi valita oman kellotaa-10 juutensa lähteeksi sen naapurisolmun kellotaajuuden, joka on peräisin halutulta solmulta ja joka on laadultaan paras.

Järjestelmän käynnistysvaiheessa jokainen solmu valitsee kellotaajuutensa lähteeksi oman sisäisen kello-15 lähteensä, koska yhtään sisääntulevaa synkronointisanomaa ei ole ehditty käsitellä. Kun ensimmäiset sisääntulevat synkronointisanomat on ehditty käsitellä, valitaan oman kellotaajuuden lähteeksi korkeimman prioriteetin omaavan naapurisolmun kellotaajuus. Kun järjestelmä on saavuttanut 20 synkronoinnin kannalta stabiilin tilan kaikkien sanomien levittyä järjestelmään, on järjestelmä synkronoitunut hierarkkisesti päälähteen kellotaajuuteen.

Kuviossa 1 on esitetty sanomapohjaista synkronointia käyttävä järjestelmä stabiloituneessa tilanteessa. Sol-25 muille 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 lähettämä synkronoinet) tisanoma on yleensä erilainen ja käytetystä sanomapohjaisesta synkronointimenetelmästä riippuva. Kellotaajuuden leviäminen pääkellolta (solmu 1) järjestelmän muille solmuille on esitetty yhtenäisillä viivoilla. Katkoviivalla piirrettyjä solmujen välisiä yhteyksiä ei käytetä 25 normaalitilanteessa järjestelmän synkronointiin, mutta ne

II

91690 3 ovat käytettävissä muutostilanteissa.

Yksinkertainen periaate sanomapohjaisessa synkronoinnissa on, että käyttäjä määrittelee solmujen synk-ronointihierarkian, antamalla kullekin solmulle oman tun-5 nisteen, joka kertoo solmun tason hierarkiassa, ja järjestelmä synkronoituu määriteltyyn pääkelloon itsenäisesti käyttäen tarpeen vaatiessa kaikkia olemassa olevia solmujen välisiä yhteyksiä hyväkseen (vrt. kuvio 1) . Mikäli yhteys pääkelloon katkeaa, eikä vaihtoehtoista yhteyttä 10 ole olemassa, tai pääkello vikaantuu, synkronoituu järjestelmä seuraavaksi korkeimmalla tasolla olevaan solmuun. Kuviossa 2 on esitetty tilanne, kun kuvion l mukaisessa järjestelmässä pääkello vikaantuu. Muutokseen reagointi synkronoinnissa tapahtuu solmujen välisen sanomanvaihdon 15 avulla. Kun solmuun saapuva ajastus katkeaa, rakennetaan synkronointihierarkia uudelleen katkoskohdasta eteenpäin (poispäin järjestelmän päälaitteesta). Tämä tapahtuu esim. siten, että katkoksen ensimmäisenä huomannut solmu menee ensin määräajaksi sisäisen ajastuksen tilaan ja välittää 20 tiedon muutoksesta eteenpäin. Seuraavan solmun huomatessa muuttuneen tilanteen se menee myös määräajaksi sisäisen ajastuksen tilaan ja lähettää tiedon muutoksesta eteenpäin, jne. Kun yksittäisten solmujen määräajat kuluvat umpeen, alkaa uuden synkronointihierarkian muodostaminen.

25 Yleensä lopputuloksena on alkuperäisen kaltainen hierar-kiarakenne, jossa vikaantunut yhteys on korvattu toimivalla yhteydellä, muun rakenteen säilyessä lähes muuttumattomana.

Sanomapohjaista synkronointia käyttävää verkkoa on 30 kuvattu esim. US-patenteissa 2,986,723 ja 4,837,850. Molemmissa patenteissa esitetään menetelmät, joissa käytetään järjestelmän vikatilanteissa järjestelmän koosta ja muodosta riippuvia määräaikoja, joiden ajaksi solmut siirtyvät pakotetusti ennalta määrättyyn vakiotilaan, jotta 3 5 estettäisiin vääränlainen synkronoituminen vikatilanteiden 91690 4 yhteydessä. Vikatilanteissa välitetään tieto vikaantumisesta edellä kuvattuun tapaan järjestelmän sanomien avulla. Kun tieto muuttuneesta tilanteesta on levinnyt koko järjestelmään tai riittävän laajalle alueelle, rakennetaan 5 synkronointi uudelleen muutoskohdan luona ja mahdollisesti kauempanakin, mikäli tähän on tarvetta. Määräaikojen avulla varmistetaan, että tieto muutoksesta leviää riittävän laajalle alueelle. Muutoksen/vikaantumisen havaittuaan solmu välittää tiedon tästä eteenpäin ja käynnistää oman 10 ajastimensa. Kun määräaika on kulunut, käynnistää solmu jälleen normaalit toimenpiteensä ajastuksen saamiseksi, ja järjestelmä alkaa synkronoitua uudelleen niiltä osin, joita muutos/vikaantuminen koski. Edellä mainitussa US-patentissa 2,986,723 esitetään nimenomaan sellainen jär-15 jestelmä, jossa mainittu vakiotila on sisäisen ajastuksen tila, jossa solmu käyttää omaa sisäistä kelloaan ajastuk-sensa lähteenä. Tässä patentissa esitettyä menetelmää kutsutaan jatkossa itseohjautuvaksi alistuvaksi synkronoinniksi (SOMS, Self-Organizing Master-Slave synch-20 ronization) ja sitä käytetään jatkossa esimerkkinä keksinnön tarkemmassa kuvauksessa.

Mainittakoon vielä täsmennyksenä, että kun tässä yhteydessä puhutaan määräajasta, tarkoitetaan sillä sitä ennalta määrättyä aikaa, jonka avulla järjestelmästä on 25 tarkoitus estää virheellisten/vanhentuneiden synkronoin-tisanomien hyväksyminen.

Käytettäessä edellä viitattua SOMS-menetelmää pyritään solmujen määräaikaisella sisäisen ajastuksen tilalla poistamaan virheelliset synkronointitunnisteet verkosta.

20 Solmun tullessa takaisin normaaliin tilaan ei minkään sisääntulevan sanoman synkronointitunniste sisällä ainakaan liian positiivista virheellistä tietoa synkronoinnin alkuperäisestä lähteestä, eli synkronoinnin ei missään tapauksessa väitetä tulevan korkeamman hierarkiatason 25 omaavasta solmusta, kuin mistä se todellisuudessa sillä

II

91690 5 hetkellä on. US-patentissa 2,986,723 esitetetään pakotetun sisäisen ajastuksen määräajan kestoksi aikaa, jonka kuluessa merkittävä osa järjestelmän solmuista on havainnut muutoksen. Tätä merkittävää osaa ei määritellä tarkemmin, 5 vaan merkittävään osaan vaadittavien solmujen absoluuttisen lukumäärän todetaan ainoastaan riippuvan järjestelmän solmujen kokonaislukumäärästä. Tällöin jokaisessa virhetilanteessa suurin osa siitä järjestelmän osasta, joka saa synkronointinsa vikaantuneen yhteyden tai solmun kautta, 10 menee sisäisen ajastuksen tilaan. Vasta tämän jälkeen aletaan tässä järjestelmän osassa rakentaa synkronointia kokonaan uudestaan.

Eri synkronointimenetelmissä ovat siis määräajat riippuvaisia järjestelmän koosta ja muodosta, jotta voi-15 täisiin varmistaa, että tieto muutoksesta/vikaantumisesta on levinnyt riittävän laajalle alueelle ennen kuin uudelleen synkronoituminen aloitetaan. Tästä johtuen on määräaikojen määrittäminen hankalaa. Suurissa järjestelmissä tulee määräajoista helposti liian pitkiä, jolloin ajastuk-20 sessa ei pystytä pitämään vaadittua laatutasoa. Tämä johtuu siitä, että solmun odottaessa määräajan umpeutumista sillä ei yleensä ole järjestelmän pääkellon taajuutta käytettävissään. Kun järjestelmä kasvaa, on määräajat määriteltävä uudelleen ja kerrottava erikseen kullekin 25 solmulle, mikä tekee järjestelmän kasvattamisen hankalaksi.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen menetelmä ja järjestelmä, joissa edellä kuvattuja epäkohtia ei ole. Tämä saavutetaan keksinnön 30 mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle tietoliikennejärjestelmälle on puolestaan tunnusomaista se, mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa.

3 5 Keksinnön ajatuksena on valita muutos/vikatilantees- 91 690 6 sa määräajan minimiksi se aika, jonka kuluessa solmun (lähin) ympäristö on ehtinyt reagoida muutokseen ja solmu on lisäksi saanut siitä tiedon itselleen. Edullisin suoritusmuoto on luonnollisestikin se, jossa määräaika on juuri 5 minimiäjän mittainen.

Keksinnön mukaisen ratkaisun ansiosta nopeutuu järjestelmän synkronoituminen vikatilanteissa, eikä huonolaatuisia kellolähteitä tarvitse käyttää niin pitkään kuin aikaisemmin. Määräaika ei myöskään ole enää riippuvainen 10 järjestelmän koosta tai muodosta, joten se voidaan määritellä pysyväksi vakioksi jo järjestelmän rakennusvaiheessa. Määräaikaa ei siten myöskään tarvitse muuttaa järjestelmän laajentuessa, mikä tekee laajentamisen entistä yksinkertaisemmaksi.

15 Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia suoritus muotoja kuvataan tarkemmin viitaten kuvioiden 3-9f mukaisiin esimerkkeihin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää sanomapohjaista synkronointia käyttävää järjestelmää yleisessä muodossa sen ollessa synk-20 ronoitunut päälähteen kellotaajuuteen, kuvio 2 esittää kuvion 1 verkkoa, kun sen pääsolmu on vikaantunut, kuvio 3 esittää itseohjautuvaa alistuvaa synkronointia (SOMS) käyttävää verkkoa alkutilassaan, 25 kuvio 4 esittää kuvion 3 verkkoa stabiilissa tilas sa, kuvio 5 esittää kuvion 4 verkon uudelleen synkronoitumista sen pääsolmun mentyä epäkuntoon, kuvio 6 esittää kuvion 4 verkon uudelleen synkronoiko tumista kahden solmun välisen yhteyden katkettua, kuvio 7 esittää sanomapohjaista synkronointia käyttävän järjestelmän tilaa muutostilanteen aikana, kuvio 8 esittää yksittäisen solmun niitä elimiä, joissa keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan, ja 35 kuviot 9a-9f esittävät tapahtumasarjana keksinnön

II

91690 7 mukaisen menetelmän soveltamista SOMS-järjestelmässä.

Kuviossa 3 on esitetty edellä mainitun US-patentin 2,986,723 mukaista itseohjautuvaa alistuvaa synkronointia (SOMS, Self-Organizing Master-Slave synchronization) käyt-5 tävää järjestelmä, joka käsittää tässä tapauksessa viisi solmua (tai laitetta), joita on merkitty viitenumeroilla 1...5 niiden hierarkiatason mukaan. (Verkon pääsolmulla on pienin SOMS-osoite.) Solmut välittävät toisilleen sanomia, jotka sisältävät em. SOMS-osoitteita. Näin solmut pystyvät 10 tunnistamaan toisensa näiden osoitenumeroiden avulla ja rakentamaan synkronointihierarkian, jolloin koko verkko pystyy synkronoitumaan pääsolmuun.

Kuten edellä mainittiin, ovat verkossa jatkuvasti lähetettävät sanomat riippuvaisia käytettävästä sanomapoh-15 jäisestä synkronointimenetelmästä. Sanomat ovat lisäksi yksilöllisiä jokaista lähettävää solmua kohden. SOMS-ver-kossa synkronointisanoma käsittää kolme eri osaa: kehysrakenteen, tunnisteen ja tarkistussumman. SOMS-tunniste on SOMS-sanoman tärkein osa. Se koostuu kolmesta peräkkäises-20 tä numerosta D1...D3:

Dl on SOMS-sanoman lähettävän solmun synkronointi-taajuuden alkuperä eli lähettävälle solmulle pääsolmuna näkyvän solmun SOMS-osoite.

D2 on etäisyys Dl:llä ilmaistuun solmuun. Tämä 25 etäisyys ilmaistaan välissä olevien solmujen lukumääränä.

D3 on lähettävän solmun SOMS-osoite.

Jokainen solmu (tai laite) vertailee jatkuvasti sisääntulevia SOMS-tunnisteita keskenään ja valitsee näistä pienimmän. Tunnisteessa osat Dl, D2 ja D3 on yhdis-30 tetty suoraan yhdeksi luvuksi laittamalla ne peräkkäin (D1D2D3) (selvyyden vuoksi jatkossa kirjoitetaan väliviiva eri osia erottamaan; D1-D2-D3). Näin pienimmän osoitteen ensisijaiseksi valintaperusteeksi tulee edellisille solmuille pääsolmuna näkyvän solmun SOMS-osoite (Dl) eli 35 solmu pyrkii synkronoitumaan signaaliin, jonka taajuus on 91 690 8 alunperin lähtöisin solmulta, jonka osoite on mahdollisimman pieni. Tällöin stabiilissa tilanteessa koko verkko on synkronoitunut samaan pääsolmuun (koska koko verkon pää-solmulla on pienin SOMS-osoite).

5 Mikäli kaksi tai useampi sisääntulevista signaaleis ta on synkronoitunut samaan pääsolmuun, valitaan näistä se, joka tulee lyhintä reittiä (D2). Viimeiseksi valintaperusteeksi jää SOMS-sanoman lähettävän solmun SOMS-osoite (D3) , jonka perusteella tehdään valinta, jos muuten ei 10 saada eroa sisään tulevien signaalien välille.

Kun solmu on hyväksynyt jonkin naapurisolmuista uudeksi synkronointilähteekseen sisääntulevan SOMS-tunnis-teen perusteella, joutuu solmu muodostamaan oman SOMS-tun-nisteensa uudestaan. Uusi SOMS-tunniste saadaan johdettua 15 valitusta pienimmästä SOMS-tunnisteesta seuraavasti: ensimmäinen osa (Dl) jätetään koskematta, toista osaa (D2) kasvatetaan yhdellä ja kolmas osa (D3) korvataan solmun omalla SOMS-osoitteella.

Jokaisella solmulla on myös oma sisäinen SOMS-tun-20 nisteensa X-O-X, jossa X on ko. solmun SOMS-osoite. Mikäli mikään sisääntulevista SOMS-sanomista ei sisällä tunnistetta, joka on sisäistä tunnistetta pienempi, käyttää solmu kellotaajuutensa lähteenä omaa sisäistä oskillaatto-riaan tai mahdollisesti erillistä synkronointituloa. Ulos- 2,5 lähtevässä SOMS-sanomassa käytetään luonnollisesti tällöin sisäistä SOMS-tunnistetta.

Solmut lähettävät jatkuvasti SOMS-sanomia jokaiseen suuntaan, jotta muuttuneet tiedot SOMS-tunnisteissa levi-äisivät mahdollisimman nopeasti ja naapurisolmujen toimin-30 takunto olisi jatkuvasti selvillä. Ennen kuin SOMS-tunnis-teita voidaan verrata keskenään, sisääntulevat SOMS-sano-mat on hyväksyttävä ja SOMS-tunnisteet erotettava niistä.

Kun tietyltä siirtoyhteydeltä saadaan ensimmäisen kerran SOMS-sanoma, sen sisältämä SOMS-tunniste hyväksy-35 tään heti vertailuja varten, mikäli sanoma oli virheetön.

Il 91690 9

Kun sisääntulevalla siirtoyhteydellä on hyväksytty SOMS-tunniste ja sisään tulee jatkuvasti saman tunnisteen sisältävää virheetöntä sanomaa, pysyy tilanne muuttumattomana. Mikäli SOMS-sanoma havaitaan virheelliseksi, pysyttäy-5 dytään vielä vanhassa 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.

10 Jos yhteydeltä ei tule mitään SOMS-sanomaa, vaikka yhteys muuten toimisikin, odotetaan kolmen peräkkäisen SOMS-sanoman verran, kunnes hylätään sen hetkinen SOMS-tunniste. Mikäli yhteys menee kokonaan poikki, hylätään SOMS-tunniste välittömästi. Mikäli sisääntulevassa signaa-15 lissa olevien häiriöiden takia ei saada vertailuja varten kelvollista SOMS-tunnistetta, hylätään ko. siirtoyhteyden SOMS-tunniste. Tällöin vertailussa käytetään ko. sisääntu-levan siirtoyhteyden SOMS-tunnisteena vakioarvoista tunnistetta, jossa kaikki osat (Dl, D2 ja D3) saavat maksi-20 miarvonsa (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.

25 Alkutilanteessa jokainen solmu käyttää omaa sisäistä synkronointilähdettään, 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 30 tunnistetta pienempi, jatkaa ko. solmu oman sisäisen ajas-tuksen käyttöä.

• Kuviossa 3 SOMS-verkko on esitetty alkutilassa, jolloin mikään solmu (tai laite) ei ole ehtinyt saada prosessoitua sisääntulevia SOMS-sanomia. Kaikilla solmuil-35 la korkeimman prioriteetin saa solmun sisäinen SOMS-tun- 91 690 10 niste, koska muita ei vielä ole ehditty käsitellä. Kuviossa 3 on jokaisen solmun luokse merkitty siihen sisään tulevat SOMS-tunnisteet, ja valittu tunniste on kirjoitettu kehyksen sisään (kuvion 3 mukaisessa alkutilanteessa 5 kaikki solmut käyttävät sisäistä ajastuslähdettään). Synkronoinnin käytössä olevat yhteydet on piirretty yhtenäisellä viivalla, varalla olevat yhteydet katkoviivalla (kuvion 3 mukaisessa alkutilanteessa kaikki yhteydet ovat varalla).

10 Kun solmut ehtivät käsitellä sisääntulevia SOMS-sa- nomia, solmu 1 pysyttäytyy sisäisen ajastuksen käytössä, solmut 2 ja 4 synkronoituvat solmuun 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 15 uudet SOMS-tunnisteensa edellä kuvatulla tavalla ja vaihtavat uloslähtevään SOMS-sanomaansa uuden tunnisteen.

Verkon tilanne sen stabiloiduttua on esitetty kuviossa 4.

Kaikki solmut ovat synkronoituneet pääsolmuun 1 lyhintä mahdollista reittiä.

20 Jos kuvion 4 tapauksessa menee pääsolmu epäkuntoon, menevät solmut 2 ja 4 välittömästi pakotetusti sisäisen ajastuksen tilaan menetettyään sisääntulevan SOMS-tunnis-teen 1-0-1. Kun solmut 3 ja 5 havaitsevat solmuissa 2 ja 4 tapahtuneen muutoksen, menevät myös ne pakotetusti sisäi-25 seen ajastukseen. Solmun 2 palatessa normaaliin tilaan se saa solmuilta 3 ja 4 näiden sisäiset SOMS-tunnisteet (3-0-3 ja 4-0-4) ja pysyttäytyy sisäisessä ajastuksessa, koska ulkoapäin ei tule pienempää SOMS-tunnistetta kuin sen oma sisäinen tunniste (2-0-2). Solmu 4 synkronoituu vuorostaan 30 solmuun 2. Verkko on stabiloiduttuaan kuvion 5 esittämässä tilassa, jossa solmusta 2 on tullut verkon uusi pääsolmu.

Jos vain esim. solmujen 1 ja 2 välinen yhteys katkeaa (kuvio 6) , menee vain solmu 2 pakotetusti sisäisen ajastuksen tilaan. Palatessaan normaalitilaan se synkronoituu 35 solmuun 4, jolla on yhteys verkon pääsolmuun. Koko verkon li 91690 11 stabiloiduttua on synkronointi edelleenkin peräisin solmusta 1 yhdestä katkoksesta huolimatta. Tämä tilanne on esitetty kuviossa 6.

Kun keksinnön mukaista määräaikaa käytetään estämään 5 vanhentuneiden ja virheellisten synkronointisanomien si-sääntuleminen, on järjestelmässä syntyvä tilanne kuviossa 7 esitetyn kaltainen. Muutoskohdasta (ympyröiden yhteinen keskipiste) lähtee etenemään poispäin vyöhyke 70, jossa olevat solmut ovat pakotetusti määräajan tietyssä vakioti-10 lassa (tämä ei koske muutoskohdan ja järjestelmän pääkel-lon välissä olevia solmuja, jotka toimivat normaalisti koko ajan, koska vika/muutos ei vaikuta niiden synkronointiin) . Jossain vaiheessa tilanne on esim. kuviossa 7 esitetyn kaltainen; sisimmän vyöhykkeen sisällä olevat solmut 15 ovat jo palanneet takaisin normaalitilaan, sitä seuraavan vyöhykkeen (70) alueella ovat pakotetun määräajan tilassa olevat solmut, ja uloimman vyöhykkeen alueella ovat vielä vanhan tiedon pohjalta toimivat solmut. Järjestelmän synkronointi on muodostunut uudelleen kuntoon, kun vyöhyke 70 20 on saavuttanut alueen reunan ja poistunut, jolloin kaikki solmut toimivat jälleen voimassa olevien tietojen mukaisesti .

Yksittäisen solmun ei kuitenkaan tarvitse odottaa, että koko järjestelmä ehtii havaita muutoksen ja mennä 25 määriteltyyn vakiotilaan. Riittää, että solmun ympäristö tietää muuttuneen tilanteen ja on reagoinut siihen. Tällöin valittavan määräajan on oltava niin pitkä, että kaikki tiettyyn solmuun synkronoituneet naapurisolmut ehtivät siirtyä määriteltyyn tilaan, eikä ko. solmu saa enää vir-30 heellisiä synkronointisanomia siirtyessään takaisin normaalitilaan ja alkaessaan uudestaan valita parasta synk-ronointitunnistetta. Määräajan K minimikesto voidaan laskea seuraavan kaavan avulla: (1) K = 2 x (S + H + V) , 35 missä S on maksimikesto synkronointisanoman muodostami- 12 916*0 selle ja sen siirrolle kahden solmun välillä, H on synk-ronointisanoman hyväksymisen maksimikesto solmussa ja V on sisääntulevien synkronointitunnisteiden vertailun maksimi-kesto solmussa. Yhtälön (1) mukainen määräaika ei ole 5 lainkaan riippuvainen verkon koosta, vaan se on solmun toteutuksesta, järjestelmässä käytetystä siirtonopeudesta, synkronointimenetelmästä ja sanomanpituudesta sekä järjestelmän siirtoviiveistä riippuva vakio, joka voidaan määrittää järjestelmän rakennusvaiheessa.

10 Yhtälössä (1) on ensin huomioitu se aika, joka pakotetusti määriteltyyn vakiotilaan siirtyneen solmun naapurilaitteilta menee sen havaitsemiseen, että kyseinen solmu on siirtynyt mainittuun tilaan, ja toiseksi se aika, joka pakotetusti mainittuun tilaan siirtyneellä solmulla 15 menee ennen kuin se havaitsee muiden solmujen reagoineen muuttuneeseen tilanteeseen ja ehtii itse käydä läpi muuttuneet sisääntulevat synkronointitunnisteet.

Kuviossa 8 on esitetty solmun niitä elimiä, joissa keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan. Kuviossa on esi-20 tetty kaksi järjestelmän solmuun naapurisolmuilta tulevaa yhteyttä, A ja B. Kummankin yhteyden siirtolinja on kytketty signaalin lähetys- ja vastaanotto-osalle 13a ja vastaavasti 13b, jotka suorittavat fyysisen signaalin käsittelyn. Osat 13a ja 13b välittävät synkronointisanoman 25 edelleen siihen kytketylle synkronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osalle 16a ja vastaavasti 16b. Synkronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osa suorittaa mm. sanoman virheettömyyden tarkistuksen ja välittää sanoman edelleen solmun keskitetylle synkronoinnin päätöksenteko-osal-30 le 23, jonka sisäänmeno on kytketty vastaavan vastaanotto-osan 16a, 16b ulostuloon. Signaalin lähetys- ja vastaanotto-osat 13a ja 13b tarkkailevat myös vastaanottamansa signaalin laatua ja tallettavat näistä tiedon liitäntäkohtai-siin vikatietokantoihin 24a ja vastaavasti 24b. Synk-35 ronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osa 16a saa vika-

II

91 6 ? ϋ 13 tiedot tietokannalta 24a ja lähetys- ja vastaanotto-osa 16b vastaavasti vikatietokannalta 24b. Yhteydellä olevan vian/muutoksen havainnointi signaalin lähetys- ja vastaanotto-osissa tapahtuu sinänsä tunnetusti.

5 Päätöksenteko-osa 23 suorittaa sanomien vertailun ja tallettaa ne muistiin 21, esim. prioriteettijärjestykseen siten, että ylimpänä on aina valittuna oleva synkronointi-tunniste. Päätöksenteko-osa saa myös liitäntäkohtaiselta lähetys- ja vastaanottolohkolta 11a tai 11b vastaavan sig-10 naalin vikatiedot, joko synkronointisanoman muodossa tai erillisinä vikatietoina. Kun päätöksenteko-osa huomaa saamistaan tiedoista, että solmun on mentävä määräajaksi määrättyyn vakiotilaan, se valitsee ajaetuksensa lähteen käytetyssä synkronointimenetelmässä tilannetta varten 15 määritellyllä tavalla, antaa muistista 22 (johon se muodostaa kulloinkin käytettävän uloslähtevän tunnisteen) tätä vastaavan synkronointitunnisteen liitäntäkohtaisille synkronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osille 16a ja 16b ja käynnistää ajastinelimensä 25. Uudella tunnisteella 20 solmu ilmaisee tapahtuneen muutoksen naapurisolmuilleen.

Kun ajastinelimet 25 ovat antaneet tiedon määräajan K umpeutumisesta, saa päätöksenteko-osa 23 jälleen valita ajastuslähteen normaalin menettelyn mukaisesti.

Kuvioissa 9a-9f on esitetty kuvasarjana keksinnön 25 mukaista ratkaisua SOMS-järjestelmässä. Kullakin hetkellä pakotetusti sisäisessä ajastuksessa olevat solmut on merkitty piirtämällä niiden numeron alle viiva. Lähtötilanteessa (kuvio 9a) on esitetyllä järjestelmän osalla yhteys muuhun järjestelmään ja tätä kautta myös järjestelmän 30 pääsolmuun solmun 17 kautta. Solmu saa muusta järjestelmästä synkronointitunnisteen 1-6-16, joka on lähtöisin järjestelmän pääsolmulta (solmu 1) ja jonka on lähettänyt solmu 16. Havaittuaan synkronoinnin menetyksen solmu 17 menee pakotetusti sisäisen ajastuksen tilaan (kuvio 9b) , 35 jolloin se alkaa lähettää sisäistä synkronointitunnistet- 14 916*0 taan 17-0-17. Muut solmut eivät vielä ole havainneet muutosta. Seuraavassa vaiheessa (kuvio 9c) solmut 18 ja 19 ovat havainneet tapahtuneen muutoksen ja menevät itsekin pakotetusti sisäisen ajastuksen tilaan alkaen lähettää 5 ulos omia sisäisen ajastuksen tunnisteitaan 18-0-18 ja vastaavasti 19-0-19. Tämän jälkeen (kuvio 9d) , solmun 17 lähimpien solmujen reagoitua muutokseen ja solmun 17 saatua siitä tiedon näiden muuttuneiden tunnisteiden muodossa, umpeutuu solmun 17 määräaika (K), ja solmu saa jälleen 10 vapaasti valita ajaetuksensa lähteen. Koska kumpikaan sisääntulevista tunnisteista ei kuitenkaan ole parempi kuin solmun oma sisäinen tunniste, pysyttäytyy solmu 17 sisäisessä ajastuksessa ollen vapaa valitsemaan paremman tunnisteen heti, kun sellainen tulee. Tässä vaiheessa on 15 myös solmu 20 havainnut tapahtuneen muutoksen ja siirtynyt sisäisen ajastuksen tilaan edellä kuvatuksi määräajaksi.

Kuvion 9e esittämässä vaiheessa on solmujen 18 ja 19 määräaika umpeutunut ja valitsevat molemmat uudeksi ajastuk-sensa lähteeksi solmun 17 kellotaajuuden tunnisteen 17-0-20 17 perusteella. Lopulta (kuvio 9f) myös solmun 20 määrä aika umpeutuu ja koko muusta järjestelmästä erilleen jäänyt osa on synkronoitunut solmun 17 kellotaajuuteen, kun vaihtoehtoista reittiä koko järjestelmän pääsolmuun ei ole löytynyt.

25 Ollessaan ennalta määritetyssä vakiotilassa, kuten sisäisen ajastuksen tilassa, jos on kysymyksessä edellä kuvatun kaltainen SOMS-verkko, on solmun edullista vastaanottaa ja käsitellä koko ajan sisääntulevia synkronoin-titunnisteita. Tällöin sillä on määräajan umpeuduttua jo 30 valmiiksi muodostunut synkronoinnin prioriteettilista (muisti 21, kuvio 8) , josta voi heti valita uuden ajastuksen lähteen.

Järjestelmän synkronoinnin kannalta on myös edullista, että kaikilla solmuilla on sama määräaika. Tällöin 35 turhat muutokset ja heilahtelut synkronoinnissa jäävät li 91690 15 pois, koska solmut palautuvat takaisin normaalitilaan järjestyksessä. Näin ollen synkronointiin ei myöskään muodostu saarekkeita, koska järjestelmän eri osat eivät reagoi muutoksiin eri tahtiin. Tässä tapauksessa kyseisen 5 määräajan määrää se solmu, jolla yhtälön 1 mukaisesti määritetty aika on pisin.

Järjestelmän synkronoinnin kannalta on myös edullista varmistaa käytetyn yhteyden kaksisuuntaisuus ennen kuin sitä käytetään synkronointiin. Mikäli yhteyttä ei voida 10 luotettavasti todeta kaksisuuntaiseksi, kielletään sen käyttö synkronointiin. Tällä tavoin voidaan varmistaa se, ettei synkronointi pääse, lyhentyneestä määräajasta huolimatta, missään olosuhteissa sekoamaan. Näin voisi käydä esim. tapauksessa, jossa solmun tullessa, entistä lyhyem-15 män määräajan jälkeen, takaisin normaalitilaansa se saakin esim. yksisuuntaista yhteyttä pitkin vanhentuneen synk-ronointitunnisteen (tieto muutoksesta ei ole päässyt naa-purisolmuille, koska yhteys niihin on yksisuuntainen).

Jotta kahden solmun välinen yhteys voitaisiin todeta 20 yksisuuntaiseksi, vaaditaan solmujen välille kommunikointia. Kommunikoinnin käytännön toteutus voi vaihdella yhden bitin välittämisestä sanomien avulla tapahtuvaan kättelyyn. Viime mainittu vaihtoehto on sikäli edullinen, että sen avulla pystytään varmasti toteamaan yhteyden kak-25 sisuuntaisuus ilman minkäänlaisia järjestelmää koskevia ennakko-oletuksia. Jokaisen yhteyden tullessa päälle kät-televät yhteyden molemmat osapuolet yhteyden kaksisuuntaiseksi ennen kuin lähetetään ensimmäistäkään varsinaista synkronointisanomaa. Tämä kättely suoritetaan uudestaan 30 jokaisen katkoksen jälkeen, ja se toteutetaan synkronoin-tisanoman lähetys- ja vastaanotto-osissa (vrt. kuvio 8) . Kaksisuuntaisuuden varmistamista kuvataan tarkemmin rinnakkaisessa patenttihakemuksessa FI-92xxxx, johon viitataan tarkemman kuvauksen suhteen.

35 Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten 91690 16 oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella edellä ja oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Vaikka siis edel-5 lä on käytetty esimerkkinä SOMS-järjestelmää, on keksinnön mukainen ratkaisu sovellettavissa kaikkiin sellaisiin sanomapohjaista synkronointia käyttäviin järjestelmiin, joissa pyritään määräaikaisella vakiotilalla estämään virheellisten/vanhentuneiden synkronointitunnisteiden valo linta. Vaikka edellä on kuvattu esimerkkiä, jossa ajas-tinelimet mittaavat etukäteen määrättyä määräaikaa K, on myös mahdollista toteuttaa keksintö niin, että määräajan päättyminen on sidottu naapurisolmuilta tulevien muuttuneiden tunnisteiden havaitsemiseen.

Il

Claims (6)

91 690 17

1. Hierarkkinen synkronointimenetelmä sanomapohjaista synkronointia käyttävään tietoliikennejärjestelmään, 5 joka käsittää useita solmuja, jotka on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä (A, B), jossa menetelmässä solmut lähettävät toisilleen signaaleja, jotka sisältävät synkronoin-tisanomia, jotka käsittävät tiedon vastaavan signaalin prioriteetista järjestelmän sisäisessä synkronointihierar-10 kiassa, ja jossa menetelmässä solmu siirtyy muutostilanteessa, kuten vikatilanteessa ennalta määrätyksi määräajaksi ennalta määrättyyn vakiotilaan virheellisten synk-ronointisanomien valinnan estämiseksi, tunnettu siitä, että mainitun määräajan minimikestona käytetään 15 aikaa (K) , joka kuluu siihen, että solmun naapurisolmut ovat saaneet tiedon solmun siirtymisestä mainittuun vakiot ilaan, reagoineet muutokseen ja solmu itse on saanut naapurisolmuilta tiedon niiden reagoinnista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-20 n e t t u siitä, että järjestelmän kaikilla solmuilla käytetään samaa määräaikaa, jonka määrää se solmu, jolla mainitulla tavalla määritetty aika on pisin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että solmu vastaanottaa ja käsittelee 25 sisääntulevia synkronointisanomia myös mainitun määräajan aikana, mutta valitsee ajastuksensa lähteen näiden perusteella vasta mainitun määräajan umpeuduttua.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kahden solmun välisen siirtoyhtey- 30 den kaksisuuntaisuutta tarkkaillaan ja heti kun yhteyttä ei havaita kaksisuuntaiseksi, kielletään kyseisen yhteyden käyttö synkronointiin.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhteys varmistetaan kaksisuun- 35 täiseksi suorittamalla kaksisuuntaiskättely solmujen vä- 18 91 690 Iillä ainakin aina sellaisen muutoksen jälkeen, joka on johtanut mainittuun vakiotilaan siirtymiseen.

6. Sanomapohjaista synkronointia käyttävä tietoliikennejärjestelmä, joka käsittää useita solmuja, jotka on 5 kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä (A, B), jotka solmut lähettävät toisilleen signaaleja, jotka sisältävät synk-ronointisanomia, jotka käsittävät tiedon vastaavan signaalin prioriteetista järjestelmän sisäisessä synkronoin-tihierarkiassa, jossa järjestelmässä solmu siirtyy muutos-10 tilanteessa, kuten vikatilanteessa, ennalta määrätyksi määräajaksi ennalta määrättyyn vakiotilaan virheellisten synkronointisanomien valinnan estämiseksi, tunnettu siitä, että järjestelmän solmu käsittää ajastinelimet (25), jotka mittaavat ennalta määrätyn määräajan (K), joka 15 vastaa sitä aikaa, joka kuluu siihen, että solmun naapu-risolmut ovat saaneet tiedon solmun siirtymisestä mainittuun vakiotilaan, reagoineet muutokseen ja solmu itse on saanut naapurisolmuilta tiedon niiden reagoinnista. Il 91690 19