FI93287B - Menetelmä toisiinsa kytkettyjen SDH- ja PDH-tietoliikenneverkkojen synkronoimiseksi - Google Patents

Description

93287

Menetelmä toisiinsa kytkettyjen SDH- ja PDH-tietoliikenne-verkkojen synkronoimiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä toisiinsa kytketty-5 jen SDH- ja PDH-tietoliikenneverkkojen synkronoimiseksi.

Kun nykyisen plesiokronisen siirtoverkon (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy) puutteet ovat johtaneet uuden synkronisen digitaalisen hierarkian SDH (Synchronous Digital Hierarchy) määrittelyyn, on jatkossa myöskin tarve 10 siirtää dataa kyseisten verkkojen välillä. Tällöin on ongelmana se, kuinka kyseiset verkot kytketään toisiinsa synkronoinnin osalta. Ensimmäiseksi mieleen tuleva ja helpoin tapa on varustaa PDH-verkko omalla synkronointisi-säänmenollaan, johon syötetään sama synkronointisignaali, 15 joka synkronoi SDH-verkon. Tällaisessa ratkaisussa on kuitenkin se ongelma, että synkronointisignaalin katketessa menevät verkot omaan sisäiseen ajastukseensa, eikä yhteistä pääsolmua enää löydy.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada ai-20 kaan menetelmä, jonka avulla pystytään välittämään ajastus (synkronointi) SDH- ja PDH-verkkojen välillä siten, että pääsolmu löytyy mahdollisimman suurella varmuudella myös vikatapauksissa. Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä 25 kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisena perusajatuksena on muodostaa SDH-verkosta PDH-verkkoon lähetettävään signaaliin ainakin yksi sinänsä tunnettu LP-synkronoinnin tilabitti (lcb, mcb) siten, että mainittu ainakin yksi tilabitti on PDH-30 verkon puolella tulkittavissa käyttäen sinänsä tunnettuja tulkintasääntöjä. Näin ollen synkronointi toimii yhdistetyssä verkossa ilman, että PDH-verkossa täytyy tehdä minkäänlaisia muutoksia.

Seuraavassa keksintöä kuvataan tarkemmin viitaten 35 oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa 93287 2 kuvio 1 esittää sinänsä tunnettua LP-synkronointia viidestä solmusta muodostuvassa verkossa, kuviot 2a-2c esittävät kuvion 1 mukaisen verkon toimintaa vikatapauksessa, ja 5 kuvio 3 esittää keksinnön mukaisesti toisiinsa lii tettyjä PDH- ja SDH-verkkoja.

Nykyisissä (plesiokronisissa) tietoliikennejärjestelmissä voidaan synkronointi suorittaa joko erillisten synkronointiyhteyksien avulla tai käyttämällä hyväksi jär-10 jestelmän solmujen (laitteiden) välisiä normaaleja datayhteyksiä. Erillisiä synkronointiyhteyksiä käytetään vain yksittäisissä tapauksissa ja erittäin harvoin koko verkon synkronoinnissa. Käytettäessä datayhteyksiä synkronointiin pitää linjakoodin olla sellainen, että solmut pystyvät 15 erottamaan sisään tulevasta datasignaalista myös kellotaajuuden. Näistä kellotaajuuksista voidaan verkon solmujen synkronointi saavuttaa kahdella eri perusmenetelmällä: keskinäissynkronoinnilla ja alistuvalla synkronoinnilla. Keskinäissynkronoinnissa muodostaa jokainen solmu oman 20 kellotaajuutensa sisääntulevien signaalien taajuuksien ja oman senhetkisen kellotaajuuden keskiarvosta. Näin verkon kaikki solmut ajautuvat kohti yhteistä keskiarvotaajuutta ja stabiilissa tilassa ovat saavuttaneet sen. Keskinäis-synkronointia käyttävää verkkoa ei kuitenkaan saada synk-25 ronoitumaan haluttuun lähteeseen, jolloin eri verkkojen kytkeminen toisiinsa on ongelmallista, koska tällöin ei pystytä ennalta tarkasti määräämään koko verkon toimintataajuutta. Alistuvassa synkronoinnissa kaikki verkon solmut synkronoituvat sen sijaan yhden pääsolmun kellotaajuu-30 teen. Kukin solmu valitsee yhden tulevan signaalin taajuuden oman kellotaajuutensa lähteeksi. Solmu pyrkii valitsemaan sellaisen signaalin, jolla on verkon pääsolmun kellotaajuus.

Itsenäisessä alistuvassa synkronoinnissa tekee jo-35 kainen solmu itse päätöksensä synkronoitumisestaan saa- 93287 3 matta ulkopuolelta mitään päätöksentekoa tukevaa tietoa. Solmujen tehdessä päätöksensä synkronoitumisesta itsenäisesti joudutaan jokaiseen solmuun tekemään määritykset, mihin solmuun se synkronoituu. Nämä määritykset tehdään 5 usein prioriteettilistan muodossa, jolloin solmu valitsee synkronointinsa lähteeksi kelvollisista sisääntulevista signaaleista sen, jolla on korkein prioriteetti eli sen, joka on listalla korkeimpana. Jos tämä signaali katkeaa tai sen laatu heikkenee niin, että sitä ei voida enää 10 kelpuuttaa synkronoinnin lähteeksi, valitsee solmu listalta sen signaalin, jolla on seuraavaksi korkein prioriteetti. Prioriteettilista on rakennettava siten, että kaikki sillä olevat solmut ovat kyseisen solmun ja pääsolmun välissä, jolloin synkronointi leviää pääsolmusta alemmille 15 tasoille.

Alistuva itsenäinen synkronointi aiheuttaa kuitenkin rajoituksia verkon synkronoinnille: silmukkaverkossa kaikkia yhteyksiä ei voida käyttää synkronointiin, jolloin verkon dynaaminen mukautuvuus eri tilanteissa on rajoittu-20 nut. Solmujen välille on tuotava kommunikointia, jotta yksittäisen solmun omaama tietomäärä riittäisi kaikissa tilanteissa päätöksentekoon ilman, että joudutaan voimak kaasti rajoittamaan synkronointiin käytettävien yhteyksien määrää, jolloin vikatilanteissa pääsolmun kellotaajuutta 25 ei pystytä yhtä hyvin levittämään verkon solmuille.

Yksinkertaisin menetelmä laajentaa itsenäistä alistuvaa synkronointia kommunikoivaksi on ns. LP-synk-ronointi (loop protected). LP-synkronointi pyrkii estämään ajastuksen sekoamisen silmukkaverkoissa käyttämällä edellä 30 mainittujen prioriteettilistojen apuna kahta tilabittiä mcb ja lcb, joita välitetään verkon solmujen välillä. Ensimmäinen tilabitti mcb (master control bit) kertoo sen, onko synkronointi peräisin verkon pääsolmusta. Verkolle määritelty pääsolmu lähettää tämän bitin loogisena nollana 35 lähtevissä signaaleissaan ja muut solmut välittävät sen il: 93287 4 eteenpäin, mikäli ovat synkronoituneet signaaliin, jossa mcb-bitin arvo on nolla. Toinen tilabitti lcb (loop control bit) kertoo sen, onko synkronoinnissa silmukka. Verkon jokainen solmu lähettää tämän bitin loogisena ykkösenä 5 siihen suuntaan, johon on itse synkronoitunut, ja loogisena nollana muihin suuntiin.

Kukin solmu käyttää omaa prioriteettilistaansa valitessaan synkronoitumisen lähdettä, mutta tarkastaa signaalin tilan lisäksi myös mcb- ja lcb-bitit ennen kuin 10 tekee valinnan. Solmu pyrkii ensisijaisesti löytämään sellaisen yhteyden, jonka kellotaajuus on peräisin verkon pääsolmusta (mcb = 0). Mikäli tällaista yhteyttä ei löydy (vikatilanteen takia), valitsee solmu tavalliseen tapaan prioriteettilistalla korkeimmalla olevan toimivan yhtey-15 den. Valitulta yhteydeltä (ajastuksen lähteeltä) edellytetään kuitenkin aina, että sen ajastus ei ole silmukassa (lcb = 0), vaikka itse signaali olisikin muuten kelvollinen synkronointiin.

Kuviossa 1 on esitetty esimerkkinä viidestä solmusta 20 1...5 muodostuva tietoliikenneverkko, joka käyttää edellä kuvattua LP-synkronointia. Kunkin solmun eri suuntiin lähettämät mcb- ja lcb-bitit on merkitty solmujen viereen viitemerkeillä M (mcb-bitti) ja vastaavasti L (lcb-bitti).

Kun pelkkää prioriteettilistaa käytettäessä muodostetaan 25 synkronointipuu puumaisista hierarkkisista rakenteista, LP-synkronoinnissa kootaan synkronointipuu silmukoiden avulla. Ensin muodostetaan pääsilmukka, jossa verkon pää-solmu sijaitsee, ja tämän jälkeen lisätään synkronointi-puuhun solmuja ketju kerrallaan, kunnes kaikki solmut on 30 saatu mukaan. Prioriteettilistat muodostetaan silmukoiden ja ketjujen mukaisesti. Kuvion 1 esimerkissä pääsilmukka muodostuu solmuista 1, 2, 4 ja 3 tässä järjestyksessä.

Tähän pääsilmukkaan on liitetty yhden solmun ketju (solmu 5) .

35 Kuviossa 1 on solmujen käyttämiä prioriteettilistoja 93287 5 merkitty viitemerkillä PL. Viitemerkeillä A, B ja C on merkitty kuhunkin solmuun sisääntulevia signaaleja. Pää-solmun 1 prioriteettilistalla PL ei ole lainkaan sisääntulevia signaaleja, vaan pääsolmu käyttää aina omaa sisäistä 5 oskillaattoriaan synkronointinsa lähteenä. Niitä yhteyksiä, jotka eivät ole synkronoinnin käytössä on kuviossa merkitty katkoviivoilla.

Kuvioissa 2a-2c on esitetty LP-synkronointia käyttävän verkon (kuvio 1) käyttäytyminen vikatilanteessa. Kuvi-10 on 2a esittämässä ensimmäisessä vaiheessa katkeaa pääsol-mun 1 ja solmun 2 välinen yhteys. Tämän jälkeen saa verkko synkronoinnin pääsolmulta 1 solmun 3 kautta. Kuvion 2b esittämässä toisessa vaiheessa katkeaa myös solmujen 1 ja 3 välinen yhteys, jolloin uudeksi pääsolmuksi tulee solmu 15 3, joka oli viimeksi välittänyt pääsolmun taajuutta eteen päin verkkoon. Solmun 3 lähettämä mcb-bitti on nyt muuttunut loogiseksi ykköseksi kertomaan, ettei verkon viralliseen pääsolmuun ole enää yhteyttä. Kuvion 2c kolmannessa vaiheessa on solmujen 1 ja 3 välinen vika korjaantunut ja 20 verkko synkronoituu jälleen alkuperäiseen pääsolmuunsa.

LP-synkronointia on kuvattu tarkemmin Jukka Kainulaisen diplomityössä "Sanomapohjainen alistuva synkronointi digitaalisissa televerkoissa", TKK, Tietotekniikan osasto, Espoo 1993, johon viitataan tarkemman kuvauksen 25 suhteen.

SDH-verkossa eivät solmut synkronoidu toisiinsa edellä kuvatulla tavalla, vaan STM-1-kehyksen jänneotsi-kossa SOH (Section OverHead) tullaan ilmeisesti käyttämään ainakin yhtä synkronointitavua solmujen synkronoimiseksi 30 toisiinsa.

Esillä olevan keksinnön ajatuksena on käyttää edellä kuvattua LP-synkronointia hyväksi synkronoitaessa PDH- ja SDH-verkko yhteen. Kuviossa 3 on esitetty SDH-verkko 31 ja PDH-verkko 32, jotka on kytketty toisiinsa 35 kytkemällä SDH-verkon laite 33 PDH-verkon solmuihin 34 ja 93287 6 35. Tyypillisessä SDH-laitteessa 33 on 63 kappaletta 2048 kbit/s-liitäntöjä (koska STM-l-kehys sisältää tyypillisesti 63 kpl 2048 kbit/s kanavaa). Keksinnön mukaisesti muodostetaan SDH-laitteessa tällaiseen PDH-verkkoon väli-5 tettävään signaaliin LP-synkronoinnissa käytettävät tila-bitit mcb ja lcb siten, että nämä bitit ovat tulkittavissa PDH-verkon puolella (PDH-verkon solmussa) käyttäen sinänsä tunnettuja tulkintasääntöjä. Näin voidaan verkkojen välille rakentaa yhteinen "synkronointikieli" ilman, että PDH-10 verkossa tarvitaan muutoksia. Kaikissa SDH-verkosta PDH-verkkoon siirrettävissä signaaleissa ei välttämättä käytetä ko. tilabittejä, vaan ajastuksesta ilmoitetaan tyypillisesti (verkon topologiasta riippuen) yhteen tai kahteen suuntaan. Tilabitit mcb ja lcb voidaan siirtää esim. 2048 15 kbit/s signaalin aikavälissä TSO. Tilabitit voidaan lisätä 2048 kbit/s:n signaaliin generoimalla ne ohjelmallisesti ko. 2048 kbit/s signaalin lähtöpuskuriin. Bitit voidaan ilmaista lukemalla ne ohjelmallisesti ko. 2048 kbit/s signaalin tulopuskurista.

20 Jos kahdessa PDH-verkon solmuun tulevassa samanar voisessa signaalissa on lcb-bitillä arvo "0", tehdään valinta mcb-bitin avulla valitsemalla se signaali, jossa mcb-bitti on nolla. Seuraavassa kahdessa taulukossa on esitetty tilabittien arvot eri tapauksissa. Ensimmäinen . 25 taulukko koskee vaihtoehtoa, jossa käytetään molempia tilabittejä ja toinen taulukko vaihtoehtoa, jossa vain lcb-bitti on käytössä.

SDH-verkon ajas- lcb-bitin arvo mcb-bitin arvo tus 30 ulkoinen 10 0 sisäinen 10 0 ulkoinen II 1 0 93287 7 sisäinen II O 1 SDH-verkon ajastus lcb-bitin arvo ulkoinen I 0 5 sisäinen I 0 ulkoinen II 1 sisäinen II 0

Taulukoissa tarkoitetaan SDH-verkon ajastuksesta 10 ilmoittavilla termeillä seuraavaa: - ulkoinen I: ajastus ulkoisesta kello-oskillaattorista, jolloin laite (solmu on määritelty yhdistettyjen SDH- ja PDH-verkkojen pääsolmuksi, - sisäinen I: ajastus sisäisestä kello-oskillaatto-15 rista ja laite (solmu) on määritelty yhdistettyjen SDH- ja PDH-verkkojen pääsolmuksi, - ulkoinen II: SDH-verkko saa ajastuksensa PDH- verkosta SDH-verkkoon tulevasta kellosignaalista, ja sisäinen II: ajastus sisäisestä kello-oskillaat- 20 torista.

Kuviossa 4 on esitetty keksinnön mukainen periaate ajastuksen kannalta silmukkaverkossa, jonka muodostavat SDH-verkon solmu 33 ja PDH-verkon solmut 34, 35 ja 36. Koko verkon pääsolmu on tässä tapauksessa solmu 33, jonka 25 kello-oskillaattorin 33a kellosignaali välitetään silmukan 37 kautta kaikkien muiden solmujen synkronointielimille (34a, 36a ja 35a), jolloin kunkin solmun lähtevällä signaalilla on sama taajuus φ, jonka määrää verkon pääsolmu 33. Tässä tapauksessa on solmun 33 PDH-verkkoon välittä-30 millä tilabiteillä arvo "O", koska solmu 33 on määritelty yhdistetyn verkon pääsolmuksi.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten

II

93287 8 oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella edellä ja oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (2)

93287

1. Menetelmä toisiinsa kytkettyjen SDH- ja PDH- tietoliikenneverkkojen (31, 32) synkronoimiseksi, t u n- 5. e t t u siitä, että SDH-verkon (31) PDH-verkkoon kytketyssä laitteessa (33) muodostetaan PDH-verkkoon lähetettävään signaaliin ainakin yksi sinänsä tunnettu LP-synkro-noinnin tilabitti (lcb, mcb) siten, että mainittu ainakin yksi tilabitti on PDH-verkon puolella tulkittavissa käyt-10 täen sinänsä tunnettuja tulkintasääntöjä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että SDH-verkosta (31) PDH-verkkoon (32) lähetettävään signaaliin lisätään sekä tilabitti lcb (loop control bit), joka kertoo, onko synkronoinnissa silmukka, 15 että tilabitti mcb (master control bit), joka kertoo, onko synkronointi peräisin yhdistetyn verkon pääsolmusta. Il 93287