FI91691B - Hierarkkinen synkronointimenetelmä - Google Patents

Description

91691

Hierarkkinen synkronointimenetelmä

Keksinnön kohteena on oheisten patenttivaatimusten 5 1 ja 4 johdanto-osien mukainen hierarkkinen synkronointi- menetelmä, jota käytetään sanomapohjaista synkronointia käyttävässä tietoliikennejärjestelmässä.

Tässä esityksessä käytetään järjestelmän siirtoyhteyksien risteyskohdista nimitystä solmu. Solmu voi olla 10 mikä tahansa laite tai laitteisto, joka pystyy puuttumaan kellotahtiin, esim. haaroitin- tai ristikytkentälaite.

Sanomapohjaista synkronointia käyttävän järjestelmän solmut on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä, joita ne käyttävät tiedonsiirtoon. Käytetyt yhteydet välittävät 15 myös lähettäjän kellotaajuuden vastaanottajalle. Kukin solmu valitsee oman kellotaajuutensa lähteeksi joko jonkin naapurisolmulta tulevan signaalin taajuuden tai oman sisäisen kellolähteensä taajuuden. Jotta kaikki järjestelmän solmut saataisiin toimimaan samalla kellotaajuudella, 2 0 pyritään yleensä saamaan järjestelmä synkronoitumaan yh teen kellolähteeseen, ns. päälähteeseen. Tällöin järjestelmän kaikki valittuun päälähteeseen suoraan kytketyt solmut synkronoituvat tähän päälähteeseen ja näihin yhteydessä olevat, mutta ilman suoraa yhteyttä päälähteeseen 2J5 olevat solmut synkronoituvat näihin päälähteen vieressä • oleviin solmuihin. Vastaavasti aina kauempana päälähteestä olevat solmut synkronoituvat aina niihin solmuihin, jotka ovat yhtä yhteysväliä lähempänä päälähdettä.

Jotta edellä kuvatun kaltainen synkronointihierarkia 30 saataisiin rakennettua järjestelmän sisälle, välittävät järjestelmän solmut toisilleen synkronointisanomia. Nämä sanomat sisältävät tietoja, joiden avulla yksittäiset solmut pystyvät valitsemaan ajastuksen lähteen. Järjestelmän solmut on priorisoitu ja järjestelmä pyrkii synkronoi-35 tumaan sen solmun kellotaajuuteen, joka on korkeimmalla 2 91691 prioriteettitasolla. Samalla prioriteettitasolla on normaalisti vain järjestelmän yksi solmu. Normaalisti synk-ronointisanomat sisältävät tiedon siitä, keneltä sanoman lähettävän solmun kellotaajuus on peräisin, mikä on ko.

5 solmun prioriteetti, ja kellosignaalin laatua kuvaavan arvon. Näin yksittäinen solmu voi valita oman kellotaajuutensa lähteeksi sen naapurisolmun kellotaajuuden, joka on peräisin halutulta solmulta ja joka on laadultaan paras.

10 Järjestelmän käynnistysvaiheessa jokainen solmu valitsee kellotaajuutensa lähteeksi oman sisäisen kello-lähteensä, koska yhtään sisääntulevaa synkronointisanomaa ei ole ehditty käsitellä. Kun ensimmäiset sisääntulevat synkronointisanomat on ehditty käsitellä, valitaan oman 15 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.

20 Kuviossa 1 on esitetty sanomapohjaista synkronointia käyttävä järjestelmä stabiloituneessa tilanteessa. Solmuille määritellyt prioriteetit on merkitty numeroilla solmuja kuvaavien ympyröiden sisään. Mitä pienempi numero on, sitä korkeampi on solmun prioriteetti. Solmun n (n = 25 1...6) lähettämät synkronointisanomat on merkitty vii tenumerolla MSGn. Jokaisen solmun lähettämä synkronoin-tisanoma on yleensää erilainen ja käytetystä sanomapohjaisesta synkronointimenetelmästä riippuva. Kellotaajuuden leviäminen pääkellolta (solmu 1) järjestelmän muille sol-30 muille on esitetty yhtenäisillä viivoilla. Katkoviivalla piirrettyjä solmujen välisiä yhteyksiä ei käytetä normaalitilanteessa järjestelmän synkronointiin, mutta ne ovat käytettävissä muutostilanteissa.

Yksinkertainen periaate sanomapohjaisessa synk-35 ronoinnissa on, että käyttäjä määrittelee solmujen synk-

II

91691 3 ronointihierarkian, antamalla kullekin solmulle oman tunnisteen, joka kertoo solmun tason hierarkiassa, ja järjestelmä synkronoituu määriteltyyn pääkelloon itsenäisesti käyttäen tarpeen vaatiessa kaikkia olemassa olevia solmu-5 jen välisiä yhteyksiä hyväkseen (vrt. kuvio 1) . Mikäli yhteys pääkelloon katkeaa, eikä vaihtoehtoista yhteyttä ole olemassa, tai pääkello vikaantuu, synkronoituu järjestelmä seuraavaksi korkeimmalla tasolla olevaan solmuun. Kuviossa 2 on esitetty tilanne, kun kuvion 1 mukaisessa 10 järjestelmässä pääkello vikaantuu. Muutokseen reagointi synkronoinnissa tapahtuu solmujen välisen sanomanvaihdon avulla. Kun solmuun saapuva ajastus katkeaa, rakennetaan synkronointihierarkia uudelleen katkoskohdasta eteenpäin (poispäin järjestelmän päälaitteesta). Tämä tapahtuu esim.

15 siten, että katkoksen ensimmäisenä huomannut solmu menee ensin määräajaksi sisäisen ajastuksen tilaan ja välittää tiedon muutoksesta eteenpäin, jolloin alkaa uuden synk-ronointihierarkian muodostaminen. Yleensä lopputuloksena on alkuperäisen kaltainen hierarkiarakenne, jossa vikaan-20 tunut yhteys on korvattu toimivalla yhteydellä, muun rakenteen säilyessä lähes muuttumattomana.

Sanomapohjaista synkronointia käyttävää verkkoa on kuvattu esim. US-patenteissa 2,986,723 ja 4,837,850. Molemmissa patenteissa esitetään menetelmät, joissa käyte-25 tään järjestelmän vikatilanteissa järjestelmän koosta ja muodosta riippuvia määräaikoja, joiden ajaksi solmut siirtyvät pakotetusti ennalta määrättyyn vakiotilaan, jotta estettäisiin vääränlainen synkronoituminen vikatilanteiden yhteydessä. Vikatilanteissa välitetään tieto vikaantumi-30 sesta edellä esitettyyn tapaan järjestelmän sanomien avulla. Kun tieto muuttuneesta tilanteesta on levinnyt koko järjestelmään tai riittävän laajalle alueelle, rakennetaan synkronointi uudelleen muutoskohdan luona ja mahdollisesti kauempanakin, mikäli tähän on tarvetta. Määräaikojen avul-35 la varmistetaan, että tieto muutoksesta leviää riittävän 4 91691 laajalle alueelle. Muutoksen/vikaantumisen havaittuaan solmu välittää tiedon tästä eteenpäin, käynnistää oman ajastimensa ja menee ennalta määriteltyyn tilaan. Kun määräaika on kulunut, käynnistää solmu jälleen normaalit toi-5 menpiteensä ajastuksen saamiseksi, ja järjestelmä alkaa synkronoitua uudelleen niiltä osin, joita muutos/vikaantuminen koski. Esillä olevan keksinnön mukainen ratkaisu on on tarkoitettu nimenomaan edellä mainitussa US-patentissa 2.986.723 esitetyn kaltaisiin järjestelmiin, joissa jär-10 jestelmässä tapahtuva muutos näkyy solmuun sisääntulevan synkronointitunnisteen muuttumisena. US-patentissa 2.986.723 esitetyssä järjestelmässä mainittu vakiotila on sisäisen ajastuksen tila, jossa solmu käyttää omaa sisäistä kelloaan ajastuksensa lähteenä. Tässä US-patentissa 15 esitetyn menetelmän mukaista menetelmää kutsutaan jatkossa itseohjautuvaksi alistuvaksi synkronoinniksi (SOMS, Self-Organizing Master-Slave synchronization) ja sitä käytetään jatkossa esimerkkinä keksinnön tarkemmassa kuvauksessa.

Mainittakoon vielä täsmennyksenä, että kun tässä 20 yhteydessä puhutaan määräajasta, tarkoitetaan sillä sitä ennalta määrättyä aikaa, jonka avulla järjestelmästä on tarkoitus estää virheellisten/vanhentuneiden synkronoin-tisanomien valitseminen.

SOMS-synkronointimenetelmää käyttävässä järjestel-25 mässä aiheuttaa synkronointiyhteyden vikaantuminen tai hierarkkiarakenteen keskellä olevan solmun vikaantuminen synkronointirakenteen hajoamisen osassa järjestelmää. Synkronointirakenteen hajottua käyttää osa järjestelmän solmuista ajastukseen omaa sisäistä kelloaan siihen asti 30 kunnes synkronointirakennetta aletaan rakentaa uudelleen.

Solmun sisäinen kello ei kuitenkaan yleensä koskaan ole laadullisesti yhtä hyvä kuin järjestelmän pääkello. Tästä johtuen on synkronoinnissa, varsinkin suurempien järjestelmien synkronoinnissa, vaikea ylläpitää vaadittavaa 35 laatutasoa.

Il 91691 5

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen menetelmä, joissa edellä kuvattuja haittoja on vähennetty ja jossa uudelleen synkronoitumista voidaan nopeuttaa. Tämä saavutetaan keksinnön mukaisella 5 menetelmällä, jolle on ensimmäisessä suoritusmuodossaan tunnusomaista se, mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, ja toisessa suoritusmuodossaan se, mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa .

10 Keksinnön ajatuksena on, sen sijaan, että mentäisiin automaattisesti esim. sisäisen ajastuksen tilaan, valita vanhan lähteen uusi synkronointitunniste välittömästi, kun sisääntuleva, sillä hetkellä valittuna oleva synkronointitunniste huononee. Valinta suoritetaan ainakin 15 aina silloin, kun mainittu huonontunut tunniste omaa korkeamman prioriteettitason kuin solmun sisäinen synkronointitunniste. Huonontuneella synkronointitunnisteella tarkoitetaan sitä, että sitä vastaava synkronointisanoma on edelleen laadullisesti hyväksyttävissä, mutta sen sisältä-20 mä tunniste on muuttunut prioriteettitasoltaan heikommaksi. Sisääntulevan synkronointitunnisteen huononeminen kertoo järjestelmän päälähteeseen johtavalla yhteydellä tapahtuneesta muutoksesta/vikaantumisesta.

Keksinnön mukaisen ratkaisun ansiosta vältetään 25 turhat sisäisessä ajastuksessa käynnit (tai vastaavat vakiotilaan siirtymiset), ja järjestelmän synkronointipuu säilyy paremmin ennallaan uudelleen synkronoitumisessa, jolloin katkos pääsolmun taajuuden välityksessä on lyhyempi. Katkostilanteissa selvitään yhden tai muutaman solmun 10 uudelleen synkronoitumisella sen sijaan, että kaikki katkoskohdan alapuolella synkronointipuussa olevat solmut ‘ kävisivät sisäisessä ajastuksessa, kuten tapahtuu tunnetussa SOMS-menetelmässä. Synkronoitumiseen kuluva kokonaisaika saadaan näin ollen entistä lyhyemmäksi. Ratkaisun 15 ansiosta vähenee myös katkoskohdan sijainnin merkitys 6 91691 synkronoitumisajassa, minkä vuoksi pystytään ennalta paremmin määrittelemään järjestelmän synkronoinnin käyttäytyminen eri tilanteissa. (Synkronointipuulla tarkoitetaan sitä hierarkista puumaista rakennetta, joka alistuvassa 5 synkronoinnissa syntyy verkkoon pääsolmusta lähtien.)

Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia suoritusmuotoja kuvataan tarkemmin viitaten kuvioiden 3-8 mukaisiin esimerkkeihin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää sanomapohjaista synkronointia käyt-10 tävää järjestelmää yleisessä muodossa sen ollessa synkronoitunut päälähteen kellotaajuuteen, kuvio 2 esittää kuvion 1 verkkoa, kun sen pääsolmu on vikaantunut, kuvio 3 esittää itseohjautuvaa alistuvaa synkronoin-15 tia (SOMS) käyttävää verkkoa alkutilassaan, kuvio 4 esittää kuvion 3 verkkoa stabiilissa tilassa, kuvio 5 esittää kuvion 4 verkon uudelleen synkronoitumista sen pääsolmun mentyä epäkuntoon, 20 kuvio 6 esittää kuvion 4 verkon uudelleen synkronoi tumista kahden solmun välisen yhteyden katkettua, kuviot 7a-7g esittävät tapahtumasarjana keksinnön mukaisen menetelmän soveltamista SOMS-järjestelmässä, ja kuvio 8 esittää yksittäisen solmun niitä elimiä, 25 joissa keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan.

Kuviossa 3 on esitetty edellä mainitun US-patentin 2,986,723 mukaista itseohjautuvaa alistuvaa synkronointia (SOMS, Self-Organizing Master-Slave synchronization) käyttävää järjestelmä, joka käsittää tässä tapauksessa viisi 30 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 tunnistamaan toisensa näiden osoitenumeroiden avulla ja 35 rakentamaan synkronointihierarkian, jolloin koko verkko

II

91691 7 pystyy synkronoitumaan pääsolmuun.

Kuten edellä mainittiin, ovat verkossa jatkuvasti lähetettävät sanomat riippuvaisia käytettävästä sanomapohjaisesta synkronointimenetelmästä. Sanomat ovat lisäksi 5 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 peräkkäisestä numerosta D1...D3: 10 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 etäisyys ilmaistaan välissä olevien solmujen lukumääränä.

15 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 yhdistetty suoraan yhdeksi luvuksi laittamalla ne peräkkäin (D1D2D3) 20 (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 solmu pyrkii synkronoitumaan signaaliin, jonka taajuus on alunperin 25 lähtöisin solmulta, jonka osoite on mahdollisimman pieni. Tällöin stabiilissa tilanteessa koko verkko on synkronoitunut samaan pääsolmuun (koska koko verkon pääsolmulla on pienin SOMS-osoite).

Mikäli kaksi tai useampi sisääntulevista signaaleis-30 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 saada eroa sisään tulevien signaalien välille.

35 Kun solmu on hyväksynyt jonkin naapurisolmuista 8 91691 uudeksi synkronointilähteekseen sisääntulevan SOMS-tunnis-teen perusteella, joutuu solmu muodostamaan oman SOMS-tun-nisteensa uudestaan. Uusi SOMS-tunniste saadaan johdettua valitusta pienimmästä SOMS-tunnisteesta seuraavasti: en-5 simmäinen 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-nisteensa X-O-X, jossa X on ko. solmun SOMS-osoite. Mikäli 10 mikään sisääntulevista SOMS-sanomista ei sisällä tunnistetta, joka on sisäistä tunnistetta pienempi, käyttää solmu kellotaajuutensa lähteenä omaa sisäistä oskillaatto-riaan tai mahdollisesti erillistä synkronointituloa. Uloslähtevässä SOMS-sanomassa käytetään luonnollisesti tällöin 15 sisäistä SOMS-tunnistetta.

Solmut lähettävät jatkuvasti SOMS-sanomia jokaiseen suuntaan, jotta muuttuneet tiedot SOMS-tunnisteissa levi-äisivät mahdollisimman nopeasti ja naapurisolmujen toimintakunto olisi jatkuvasti selvillä. Ennen kuin SOMS-tunnis-20 teitä 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 hyväksytään heti vertailuja varten, mikäli sanoma oli virheetön.

25 Kun sisääntulevalla siirtoyhteydellä on hyväksytty SOMS- tunniste ja sisään tulee jatkuvasti saman tunnisteen sisältävää virheetöntä sanomaa, pysyy tilanne muuttumattomana. Mikäli SOMS-sanoma havaitaan virheelliseksi, pysyttäydytään vielä vanhassa SOMS-tunnisteessa, kunnes on saatu 30 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 35 yhteys muuten toimisikin, odotetaan kolmen peräkkäisen li 916*1 9 SOMS-sanoman verran, kunnes hylätään sen hetkinen SOMS-tunniste. Mikäli yhteys menee kokonaan poikki, hylätään SOMS-tunniste välittömästi. Mikäli sisääntulevassa signaalissa olevien häiriöiden takia ei saada vertailuja varten 5 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 maksimiarvonsa (MAX-MAX-MAX).

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

Alkutilanteessa jokainen solmu käyttää omaa sisäistä 15 synkronointilähdettään, jolloin se lähettää muille sol muille 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 ajas-20 tuksen käyttöä.

Kuviossa 3 SOMS-verkko on esitetty alkutilassa, jolloin mikään solmu (tai laite) ei ole ehtinyt saada prosessoitua sisääntulevia SOMS-sanomia. Kaikilla solmuilla korkeimman prioriteetin saa solmun sisäinen SOMS-tun-75 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 kaikki solmut käyttävät sisäistä ajastuslähdettään). Synk-30 ronoinnin käytössä olevat yhteydet on piirretty yhtenäi sellä viivalla, varalla olevat yhteydet katkoviivalla (kuvion 3 mukaisessa alkutilanteessa kaikki yhteydet ovat varalla).

Kun solmut ehtivät käsitellä sisääntulevia SOMS-sa-35 nomia, solmu 1 pysyttäytyy sisäisen ajastuksen käytössä, 10 91691 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 uudet SOMS-tunnisteensa edellä kuvatulla tavalla ja vaih-5 tavat uloslähtevään SOMS-sanomaansa uuden tunnisteen. Verkon tilanne sen stabiloiduttua on esitetty kuviossa 4. Kaikki solmut ovat synkronoituneet pääsolmuun 1 lyhintä mahdollista reittiä.

Mikäli pienin solmuun sisääntulevista SOMS-tunnis-10 teista muuttuu tai häviää kokonaan yhteyden katkettua, valitsee solmu uuden synkronointisuunnan toiseksi pienimmän SOMS-tunnisteen mukaan. Tätä ennen solmu menee kuitenkin pakotetusti sisäiseen ajastukseen, jossa se viipyy ennalta määrätyn pituisen määräajan, jotta virheelliset 15 SOMS-tunnisteet ehdittäisiin "tappaa" verkosta pois. Jos esimerkiksi kuvion 4 tilanteessa solmu 1 menisi epäkuntoon, eivät solmut 2 ja 4 enää saisi tunnistetta 1-0-1, jonka mukaan ne olivat synkronoituneet. Mikäli ne tässä tilanteessa hyväksyisivät välittömästi seuraavaksi pienim-20 män SOMS-tunnisteen, ei verkko olisi enää synkronoitunut yhteen pääsolmuun, vaan synkronointi kiertäisi silmukassa. Solmun 1 mennessä epäkuntoon solmu 2 saa vielä tunnisteet 1-1-4 ja 1-2-3 ja solmu 4 taas tunnisteet 1-1-2 ja 1-2-5, koska solmut 3 ja 5 eivät vielä ole ehtineet reagoida 25 muuttuneeseen tilanteeseen. Jos hyväksyttäisiin välittö-: mästi toiseksi pienimmät tunnisteet, synkronoituisi solmu 2 solmun 4 mukaan ja solmu 4 solmun 2 mukaan. Tämä tilanne estetään eaellämainitulla pakotetulla sisäisen ajastuksen tilalla, jolloin ko. solmut siirtyvät käyttämään omaa 30 sisäistä ajastuslähdettään ja alkavat lähettää ulospäin omaa sisäistä SOMS-tunnisteltansa (Χ-0-Χ). Tällöin ne * solmut, jotka olivat synkronoituneet sisäiseen ajastukseen siirtyneeseen solmuun huomaavat, että verkossa on tapahtunut muutos, eikä vanha synkronoinnin perustana ollut SOMS-35 -sanoma ole enää voimassa, koska se on muuttunut naapu-

H

91691 11 risolmun sisäiseksi SOMS-sanomaksi. Tällöin mainitut solmut siirtyvät itsekin määräajaksi pakotettuun sisäisen ajastuksen tilaan.

Jos kuvion 4 tapauksessa menee pääsolmu epäkuntoon, 5 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 sisäiseen ajastukseen. Solmun 2 palatessa normaaliin tilaan se 10 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 solmuun 2. Verkko on stabiloiduttuaan kuvion 5 esittämässä 15 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 solmuun 4, jolla on yhteys verkon pääsolmuun. Koko verkon 20 stabiloiduttua on synkronointi edelleenkin peräisin solmusta 1 yhdestä katkoksesta huolimatta. Tämä tilanne on esitetty kuviossa 6.

Kun synkronointipuun ylemmissä osissa (lähempänä järjestelmän päälähdettä) on tapahtunut katkos tai jokin 25 muu muutos, jonka seurauksena solmuun tuleva, sillä het-: kellä valittuna olevan ajastuslähteen synkronointitunniste huononee, koska ei ole enää vanhaa reittiä pitkin yhteyttä järjestelmän pääsolmuun, valitaan mainitussa solmussa, keksinnön mukaisesti, valittuna olleen ajastuslähteen 30 uusi, huonontunut synkronointitunniste välittömästi uudeksi synkronointitunnisteeksi. (Solmu ei siis menekään sisäisen ajastuksen tilaan, kuten edellä kuvatussa tunnetussa ratkaisussa tapahtuu).

Kuvioissa 7a-7g on esitetty tapahtumasarja keksinnön 35 mukaisen menetelmän käytöstä SOMS-järjestelmän osassa, 12 91 691 joka käsittää solmut 15, 17, 18, 19, 27 ja 30. Kullakin hetkellä pakotetusti määräajassa olevat solmut on merkitty piirtämällä niiden numeron alle viiva ja synkronointiin käytettyjä yhteyksiä on edelleenkin merkitty yhtenäisillä 5 viivoilla. Kuvion 7a esittämässä ensimmäisessä vaiheessa katkeaa solmun 15 yhteys järjestelmän pääsolmuun päin. Seuraavassa vaiheessa (kuvio 7b) menee solmu 15 pakotetusti sisäisen ajastuksen tilaan ja alkaa lähettää sisäistä synkronointitunnistettaan. Tällöin solmuihin 18 ja 19 10 sisääntuleva, niissä sillä hetkellä valittuna oleva synk-ronointitunniste huononee, jolloin ne valitsevat muuttuneen tunnisteen välittömästi uudeksi synkronointi-tunnisteekseen ja muodostavat tämän pohjalta uuden oman uloslähtevän tunnisteen (kuvio 7c). Solmut 18 ja 19 joutu-15 vat pakotetusti pysyttäytymään uudessa, muuttuneessa tunnisteessa ennalta määrätyn määräajan ennen kuin ne saavat vapaasti valita kaikista sisääntulevista synk-ronointitunnisteista pienimmän (parhaimman). Tämä keksinnön mukainen pakotettu muuttuneen tunnisteen automaattinen 20 valitseminen leviää synkronointipuussa alaspäin muuttamatta sitä. Kuvion 7d esittämässä vaiheessa se on saavuttanut solmut 27 ja 30. Seuraavassa vaiheessa (kuvio 7e) on solmun 15 määräaika umpeutunut ja se saa vapaasti valita ajastuksensa lähteen sisään tulevien synkronointitunnis-25 teiden joukosta. Koska muualta ei kuitenkaan tule parempaa synkronointitunnistetta, solmu 15 pysyy vapaaehtoisesti sisäisessä ajastuksessa. Kuvion 7f esittämässä vaiheessa umpeutuvat myös solmujen 18 ja 19 määräajat. Solmu 18 saa solmulta 17 järjestelmän päälähteestä peräisin olevan 30 tunnisteen ja synkronoituu sen perusteella, mutta solmu 19 pysyttäytyy vanhassa tilassa, koska se ei saa muualta parempaa tunnistetta kuin solmulta 15 tuleva tunniste. Kuvion 7g esittämässä vaiheessa ovat solmut 15 ja 19 ehtineet käsitellä solmun 18 lähettämän uuden, edellisen vai-35 heen muutosten takia muuttuneen tunnisteen. Solmut 15 ja

II

91691 13 19 synkronoituvat tällöin järjestelmän päälähteeseen solmun 18 kautta. Solmujen 27 ja 30 määräajat ovat umpeutuneet, mutta niillä ei ole tarvetta vaihtaa ajastuksensa lähteitä, koska muualta ei tule parempaa synkronointitun-5 nistetta. Kuten kuvasarjasta voidaan havaita (esim. kuvio 7d), käytetään solmujen välisiä yhteyksiä synkronointiin myös silloin, kun solmu on pakotetusti määräajassa.

Edellä mainitun määräajan minimipituus vastaa edullisesti aikaa, joka kuluu siihen, että solmun naapu-10 risolmut ovat saaneet tiedon solmun siirtymisestä mainittuun vakiotilaan, reagoineet muutokseen ja solmu itse on saanut naapurisolmuilta tiedon niiden reagoinnista. Tämä määräaika voidaan laskea seuraavan kaavan avulla: (1) K = 2 x (S + H + V) , 15 missä S on maksimikesto synkronointisanoman muodostamiselle ja sen siirrolle kahden solmun välillä, H on synkronointisanoman hyväksymisen maksimikesto solmussa ja V on sisääntulevien synkronointitunnisteiden vertailun maksimi-kesto solmussa. Käyttämällä määräajan pituutena kaavan (1) 20 mukaista pituutta voidaan synkronointia nopeuttaa edel leenkin ja määräaika saadaan järjestelmän koosta riippumattomaksi vakioksi. Mainitun määräajan käyttöä ja siitä saavutettavia etuja kuvataan tarkemmin rinnakkaisessa FI-patenttihakemuksessa FI-92xxxx, johon viitataan tarkemman 25 kuvauksen suhteen.

Kuviossa 8 on esitetty solmun niitä elimiä, joissa keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan. Kuviossa on esitetty kaksi järjestelmän solmuun naapurisolmuilta tulevaa yhteyttä, A ja B. Kummankin yhteyden siirtolinja on kyt-30 ketty signaalin lähetys- ja vastaanotto-osalle 13a ja vastaavasti 13b, jotka suorittavat fyysisen signaalin käsittelyn. Osa 13a (ja vastaavasti 13b) välittää synkronointisanoman edelleen siihen kytketylle synkronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osalle 16a (ja vastaa-35 vasti 16b). Lähetys- ja vastaanotto-osat 16a ja 16b suo- 91691 14 rittavat mm. sanoman virheettömyyden tarkistuksen ja välittävät sanoman edelleen solmun keskitetylle synkronoinnin päätöksenteko-osalle 23, jonka kyseinen sisäänmeno on kytketty vastaavan lähetys- ja vastaanotto-osan 16a tai 5 16b ulostuloon. Signaalin lähetys- ja vastaanotto-osat 13a ja 13b tarkkailevat myös vastaanottamansa signaalin laatua ja tallettavat näistä tiedon liitäntäkohtaisiin vikatieto-kantoihin 24a ja vastaavasti 24b. Synkronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osa 16a saa vikatiedot tietokan-10 naita 24a ja lähetys- ja vastaanotto-osa 16b vastaavasti vikatietokannalta 24b. Yhteydellä olevan vian/muutoksen havainnointi signaalin lähetys- ja vastaanotto-osissa tapahtuu sinänsä tunnetusti.

Päätöksenteko-osa 23 suorittaa sanomien vertailun ja 15 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 llb vastaavan signaalin vikatiedot, joko synkronointisanoman muodossa tai 20 erillisinä vikatietoina. Kun päätöksenteko-osa huomaa saamistaan tiedoista, että solmun on mentävä määräajaksi määrättyyn vakiotilaan, se valitsee ajastuksensa lähteen käytetyssä synkronointimenetelmässä tilannetta varten määritellyllä tavalla, antaa muistista 22 (johon se 25 muodostaa kulloinkin käytettävän uloslähtevän tunnisteen) tätä vastaavan synkronointitunnisteen liitäntäkohtaisille synkronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osille 16a ja 16b ja käynnistää ajastinelimensä 25. Uudella tunnisteella solmu ilmaisee tapahtuneen muutoksen naapurisolmuilleen.

30 Kun ajastinelimet 25 ovat antaneet tiedon määräajan K

umpeutumisesta, saa päätöksenteko-osa 23 jälleen valita ajastuslähteen normaalin menettelyn mukaisesti.

Kun päätöksenteko-osa saa valittuna olevan synk-ronointitunnistetta vastaavalta sanoman lähetys- ja vas-35 taanotto-osalta huonommaksi muuttuneen synkronoin-

II

91691 15 tisanoman, se käynnistää ajastinelimensä 25, valitsee huonontuneen tunnisteen ja muodostaa sen perusteella uuden oman synkronointitunnisteensa, jonka se syöttää muistista 22 kaikille synkronointisanoman lähetysyksiköille.

5 Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti voi solmu, valittuaan huonontuneen tunnisteen uudeksi tunnisteeksi, valita jälleen uuden tunnisteen, mikäli se määräajan vielä kestäessä saakin valitulta yhteydeltä entistä paremman tunnisteen. Muilta yhteyksiltä tulevia tunnistei-10 ta ei kuitenkaan voida hyväksyä uusiksi valituiksi tunnisteiksi, ennen kuin määräaika on kulunut umpeen. Edellä mainittu lisäpiirre nopeuttaa edelleen järjestelmän synkronoitumista .

Edellä kuvatussa suoritusmuodossa valittiin huonon-15 tunut synkronointitunniste joko koko määräajan ajaksi tai ainakin osaksi kyseistä määräaikaa. Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaan solmu vertaa huonontunutta synkronoin-titunnistetta ensin omaan sisäiseen tunnisteeseensa ja valitsee näistä paremman vaihtoehdon. Vertailu suoritetaan 20 päätöksenteko-osassa 23. Mikäli sisäinen tunniste on parempi, menee solmu tunnetulla tavalla sisäiseen ajastuk-seen, ja mikäli huonontunut tunniste on parempi, valitsee solmu sen uudeksi tunnisteekseen edellä kuvatulla tavalla joko koko määräajaksi tai siihen asti, kunnes kyseiseltä '25 yhteydeltä saadaan vielä parempi tunniste.

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 esite-30 tyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Vaikka siis edellä on käytetty esimerkkinä SOMS-järjestelmää, on keksinnön mukainen ratkaisu sovellettavissa kaikkiin vastaavantyyppisiin järjestelmiin, joissa järjestelmän muutos näkyy solmuun sisään tulevan synkronointisanoman muutoksena.

Claims (6)

16 91691

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 muutostilanteen, kuten vikatilanteen seurauksena pakotetusti ennalta määrättyyn vakiotilaan virheellisten synkronointisanomien valinnan estämiseksi, tunnettu siitä, että kulloinkin solmussa valittuna olevan synkronointitunnisteen 15 muuttuessa huonommaksi valitsee solmu kyseisen muuttuneen tunnisteen välittömästi uudeksi synkronointitunnisteekseen pysyttäytyen siinä pakotetusti korkeintaan ennalta määrätyn määräajan verran.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- 20. e t t u siitä, että mikäli mainittu huonontunut tun niste muuttuu paremmaksi mainitun määräajan aikana, valitsee solmu parantuneen tunnisteen välittömästi uudeksi synkronointitunnisteekseen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- 25. e t t u siitä, että mainitun määräajan minimikestona käytetään aikaa (K), 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.

4. Hierarkkinen synkronointimenetelmä sanomapohjais ta synkronointia käyttävään tietoliikennejärjestelmään, joka käsittää useita solmuja, jotka on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä (A, B) , jossa menetelmässä solmut lähettävät toisilleen signaaleja, jotka sisältävät synkronoin-35 tisanomia, jotka käsittävät tiedon vastaavan signaalin I! 91691 17 prioriteetista järjestelmän sisäisessä synkronointihierar-kiassa, ja jossa menetelmässä solmu siirtyy muutostilanteen, kuten vikatilanteen seurauksena pakotetusti ennalta määrättyyn vakiotilaan virheellisten synkronointisanomien 5 valinnan estämiseksi, tunnettu siitä, että kulloinkin solmussa valittuna olevan synkronointitunnisteen muuttuessa huonommaksi, vertaa solmu mainittua huonontunutta synkronointitunnistetta solmun sisäiseen synk-ronointitunnisteeseen ja valitsee näistä paremman välittö-10 mästi uudeksi synkronointitunnistekseen, ja mikäli uudeksi synkronointitunnisteeksi valittiin mainittu huonontunut tunniste, pysyttäytyy solmu siinä pakotetusti korkeintaan ennalta määrätyn määräajan verran, ja mikäli uudeksi synkronointitunnisteeksi valittiin mainittu sisäinen synk-15 ronointitunniste, pysyttäytyy solmu siinä pakotetusti koko mainitun määräajan verran.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mikäli on valittu mainittu huonontunut tunniste, ja se muuttuu paremmaksi mainitun määrä- 20 ajan aikana, valitsee solmu parantuneen tunnisteen välittömästi uudeksi synkronointitunnisteekseen.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun määräajan minimikestona käytetään aikaa (K), joka kuluu siihen, että solmun naapu- 25 risolmut ovat saaneet tiedon solmun siirtymisestä mainittuun vakiotilaan, reagoineet muutokseen ja solmu itse on saanut naapurisolmuilta tiedon niiden reagoinnista. 91691 18