FI95975C - Hierarkkinen synkronointimenetelmä - Google Patents

Description

1 · 95975

Hierarkkinen synkronointimenetelmä

Keksinnön kohteena on oheisten patenttivaatimusten 5 1 ja 5 johdanto-osien mukainen hierarkkinen synkronointi- menetelmä, jota käytetään sanomapohjaista synkronointia käyttävässä tietoliikennejärjestelmässä. Keksinnön kohteena on myöskin tällaisen menetelmän toteuttava solmulait-teisto.

10 Tässä esityksessä käytetään tietoliikennejärjestel män siirtoyhteyksien risteyskohdista nimitystä solmu. Solmu voi olla mikä tahansa laite tai laitteisto, joka pystyy puuttumaan kellotahtiin, esim. haaroitin- tai ris-tikytkentälaite. Viimemainittua käytetään esimerkkinä 15 jäljempänä tapahtuvassa keksinnön tarkemmassa kuvauksessa.

Sanomapohjaista synkronointia käyttävän tietoliikennejärjestelmän solmut on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä, joita ne käyttävät tiedonsiirtoon. Käytetyt yhteydet välittävät myös lähettäjän kellotaajuuden vastaan-20 ottajalle. Kukin solmu valitsee oman kellotaajuutensa lähteeksi joko jonkin naapurisolmulta tulevan signaalin taajuuden, oman sisäisen kellolähteensä taajuuden tai solmuun erillisen synkronointitulon kautta ulkoisesta kel-lolähteestä tuodun taajuuden. Jotta kaikki järjestelmän 25 solmut saataisiin toimimaan samalla kellotaajuudella, I · « * pyritään yleensä saamaan järjestelmä synkronoitumaan yh teen kellolähteeseen, ns. päälähteeseen. Tällöin järjestelmän kaikki valittuun päälähteeseen suoraan kytketyt solmut synkronoituvat tähän päälähteeseen ja näihin yh-30 teydessä olevat, mutta ilman suoraa yhteyttä päälähteeseen . olevat solmut synkronoituvat näihin päälähteen vieressä ·* oleviin solmuihin. Vastaavasti aina kauempana päälähteestä olevat solmut synkronoituvat aina niihin solmuihin, jotka ovat yhtä yhteysväliä lähempänä päälähdettä.

3 5 Jotta edellä kuvatun kaltainen synkronointihierarkia 2 95975 saataisiin rakennettua järjestelmän sisälle, välittävät järjestelmän solmut toisilleen synkronointisanomia. Nämä sanomat sisältävät tietoja, joiden avulla yksittäiset solmut pystyvät valitsemaan ajastuksen lähteen. Järjestel-5 män solmut on priorisoitu ja järjestelmä pyrkii synkronoitumaan sen solmun kellotaajuuteen, joka on korkeimmalla prioriteettitasolla. Samalla prioriteettitasolla on normaalisti vain järjestelmän yksi solmu. Normaalisti synk-ronointisanomat sisältävät tiedon siitä, keneltä sanoman 10 lähettävän solmun kellotaajuus on peräisin, mikä on ko. 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 pa-15 ras.

Järjestelmän käynnistysvaiheessa jokainen solmu valitsee kellotaajuutensa lähteeksi oman sisäisen kelloläh-teensä, koska yhtään sisääntulevaa synkronointisanomaa ei ole ehditty käsitellä. Kun ensimmäiset sisääntulevat syn-20 kronointisanomat on ehditty käsitellä, valitaan oman kel lotaajuuden lähteeksi korkeimman prioriteetin omaavan naapurisolmun kellotaajuus. Kun järjestelmä on saavuttanut synkronoinnin kannalta stabiilin tilan kaikkien sanomien levittyä järjestelmään, on järjestelmä synkronoitunut 25 hierarkkisesti päälähteen kellotaajuuteen.

9*1 ' Kuviossa 1 on esitetty sanomapohjaista synkronointia käyttävä järjestelmä stabiloituneessa tilanteessa. Solmuille määritellyt prioriteetit on merkitty numeroilla solmuja kuvaavien ympyröiden sisään. Mitä pienempi numero 30 on, sitä korkeampi on solmun prioriteetti. Solmun n . (n=1...6) lähettämät synkronointisanomat on merkitty vii- ·' tenumerolla MSGn. Jokaisen solmun lähettämä synkronoin- tisanoma on yleensä erilainen ja käytetystä sanomapohjaisesta synkronointimenetelmästä riippuva. Kellotaajuuden 35 leviäminen pääkellolta (solmu 1) järjestelmän muille soi-

Il : iil.i BlIti 1 i J Ä» • 95975 3 muille on esitetty yhtenäisillä viivoilla. Katkoviivalla piirrettyjä solmujen välisiä yhteyksiä ei käytetä normaalitilanteessa järjestelmän synkronointiin, mutta ne ovat käytettävissä muutostilanteissa.

5 Yksinkertainen periaate sanomapohjaisessa synkro noinnissa on, että käyttäjä määrittelee järjestelmän sol-' mujen synkronointihierarkian, antamalla kullekin solmulle oman tunnisteen, joka kertoo solmun tason hierarkiassa, ja järjestelmä synkronoituu määriteltyyn pääkelloon itsenäi-10 sesti käyttäen tarpeen vaatiessa kaikkia olemassa olevia solmujen 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. 15 Kuviossa 2 on esitetty tilanne, kun kuvion 1 mukaisessa järjestelmässä pääkello vikaantuu. Muutokseen reagointi synkronoinnissa tapahtuu solmujen välisen sanomanvaihdon avulla. Kun solmuun saapuva ajastus katkeaa, rakennetaan synkronointihierarkia uudelleen katkoskohdasta eteenpäin 20 (poispäin järjestelmän päälaitteesta). Tämä tapahtuu esim. siten, että katkoksen ensimmäisenä huomannut solmu menee ensin määräajaksi sisäisen ajastuksen tilaan ja välittää tiedon muutoksesta eteenpäin, jolloin alkaa uuden synkronointihierarkian muodostaminen. Yleensä lopputuloksena 25 on alkuperäisen kaltainen hierarkiarakenne, jossa vikaan- - : tunut yhteys on korvattu toimivalla yhteydellä, muun ra kenteen säilyessä lähes muuttumattomana.

Sanomapohjaista synkronointia käyttävää verkkoa on kuvattu esim. US-patenteissa 2,986,723 ja 4,837,850. Edel-30 lisessä esitetään järjestelmä, jossa solmut menevät vika-. tilanteissa edellä kuvatulla tavalla sisäisen ajastuksen - ♦’ tilaan, jotta estettäisiin vääränlainen synkronoituminen.

Jälkimmäisessä esitetään järjestelmä, jossa vikatilanteen jälkeinen uudelleen synkronoituminen perustuu vikatilan-35 teessä lähetettävään erilliseen, pääsolmua etsivään ha- - 95975 4 kusanomaan.

Esillä olevan keksinnön mukainen ratkaisu on tarkoitettu periaatteessa kaikkiin edellä mainitun kaltaisiin sanomapohjaisiin järjestelmiin, joissa järjestelmässä ta-5 pahtuva muutos näkyy solmuun sisääntulevan synkronointi-tunnisteen muuttumisena, ja erityisesti US-patentissa 2.986.723 esitettyyn menetelmään, jota kutsutaan jatkossa itseohjautuvaksi alistuvaksi synkronoinniksi (SOMS, Self-Organizing Master-Slave synchronization).

10 Kuviossa 3 on esitetty edellä mainitun US-patentin 2.986.723 mukaista itseohjautuvaa alistuvaa synkronointia (SOMS, Self-Organizing Master-Slave synchronization) käyttävä tietoliikennejärjestelmä, joka käsittää tässä tapauksessa viisi solmua (tai laitetta), joita on merkitty vii- 15 tenumeroilla 1...5 niiden hierarkiatason mukaan. (Kukin numero muodostaa kyseisen solmun SOMS-osoitteen, ja verkon pääsolmulla on pienin SOMS-osoite.) Solmut välittävät toisilleen sanomia, jotka sisältävät em. SOMS-osoitteita. Näin solmut pystyvät tunnistamaan toisensa näiden osoi- 20 tenumeroiden avulla ja rakentamaan synkronointihierarkian, jolloin koko verkko pystyy synkronoitumaan pääsolmuun.

Kuten edellä mainittiin, ovat verkossa jatkuvasti lähetettävät sanomat riippuvaisia käytettävästä sanomapohjaisesta synkronointimenetelmästä. Sanomat ovat lisäksi 25 yksilöllisiä jokaista lähettävää solmua kohden. SOMS-ver-: kossa synkronointisanoma käsittää kolme eri osaa: kehysra kenteen, tunnisteen ja tarkistussumman. SOMS-tunniste on SOMS-sanoman tärkein osa. Se koostuu kolmesta peräkkäisestä numerosta D1...D3: 30 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.

35 D3 on lähettävän solmun SOMS-osoite.

il UH fcHU t i β 5 95975

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) 5 (selvyyden vuoksi jatkossa kirjoitetaan väliviiva eri osia erottamaan,· D1-D2-D3) . Näin pienimmän osoitteen ensisijaiseksi valintaperusteeksi tulee edellisille solmuille pää-solmuna näkyvän solmun SOMS-osoite (Dl) eli solmu pyrkii synkronoitumaan signaaliin, jonka taajuus on alunperin 10 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 signaa-15 leista 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.

20 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 valitusta pienimmästä SOMS-tunnisteesta seuraavasti: en-25 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 30 mikään sisääntulevista SOMS-sanomista ei sisällä tunnis tetta, joka on sisäistä tunnistetta pienempi, käyttää solmu kellotaajuutensa lähteenä omaa sisäistä oskillaatto-riaan tai mahdollisesti erillistä synkronointituloa. Uloslähtevässä SOMS-sanomassa käytetään luonnollisesti tällöin 35 sisäistä SOMS-tunnistetta.

» I

- 95975 6

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-tun-5 nisteita voidaan verrata keskenään, sisääntulevat SOMS-sanomat on hyväksyttävä ja SOMS-tunnisteet erotettava niistä.

Kun tietyltä siirtoyhteydeltä saadaan ensimmäisen kerran SOMS-sanoma, sen sisältämä SOMS-tunniste hyväksy-10 tään heti vertailuja varten, mikäli sanoma oli virheetön. 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-15 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.

20 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-25 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-30 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.

35 Alkutilanteessa jokainen solmu käyttää omaa sisäistä 7 95975 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 5 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 solmuille» la korkeimman prioriteetin saa solmun sisäinen SOMS-tun-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 15 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).

20 Kun solmut ehtivät käsitellä sisääntulevia SOMS-sanomia, 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 muo-25 dostavat omat 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.

30 Mikäli pienin solmuun sisääntulevista SOMS-tunnis- . 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 35 ennalta määrätyn pituisen määräajan, jotta virheelliset • · 8 95975 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 5 tilanteessa hyväksyisivät välittömästi seuraavaksi pienimmän 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, 10 koska solmut 3 ja 5 eivät vielä ole ehtineet reagoida muuttuneeseen tilanteeseen. Jos hyväksyttäisiin välittömästi toiseksi pienimmät tunnisteet, synkronoituisi solmu 2 solmun 4 mukaan ja solmu 4 solmun 2 mukaan. Tämä tilanne estetään edellämainitulla pakotetulla sisäisen ajastuksen 15 tilalla, jolloin ko. solmut siirtyvät käyttämään omaa sisäistä ajastuslähdettään ja alkavat lähettää ulospäin omaa sisäistä SOMS-tunnistettansa (X-O-X). Tällöin ne solmut, jotka olivat synkronoituneet sisäiseen ajastukseen siirtyneeseen solmuun huomaavat, että verkossa on tapahtu-20 nut muutos, eikä vanha synkronoinnin perustana ollut SOMS-sanoma ole enää voimassa, koska se on muuttunut naapuri-solmun sisäiseksi SOMS-sanomaksi. Tällöin mainitut solmut siirtyvät itsekin määräajaksi pakotettuun sisäisen ajastuksen tilaan.

25 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-30 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 35 solmuun 2. Verkko on stabiloiduttuaan kuvion 5 esittämässä 95975 9 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 ajas-tuksen tilaan. Palatessaan normaalitilaan se synkronoituu 5 solmuun 4, jolla on yhteys verkon pääsolmuun. Koko verkon stabiloiduttua on synkronointi edelleenkin peräisin solmusta 1 yhdestä katkoksesta huolimatta. Tämä tilanne on esitetty kuviossa 6.

Edellä kuvatun kaltaisen, sanomapohjaista synk-10 ronointia käyttävän verkon solmu, joka on tyypillisesti digitaalinen ristikytkentälaite, voidaan toteuttaa käytännössä eri tavoilla sen mukaan, missä solmun ohjausosa sijaitsee. (Solmun ohjausosa on se osa, joka ohjaa sol-mulaitteen toimintaa ja joka muodostaa listan niistä soils mun liitännäistä, joihin yhteydessä olevat naapurisolmut voidaan valita synkronoinnin lähteeksi.) Kuviossa 7a-7d on esitetty yleisimpiä perusratkaisuja ristikytkentälaitteen arkkitehtuuriksi. Ohjausosaa on kuvioissa merkitty viite-merkillä CU ja ristikytkentää suorittaviin yksiköihin on 20 lisäksi merkitty viitemerkit DCC (Digital Cross-Connect). Solmu liittyy verkkoon liitäntäyksiköiden IU välityksellä (liitäntä voi olla esim. 2 Mbit/s PCM-liitäntä). Mikäli muissa kuin varsinaisissa liitäntäyksikössä IU on liitän-töjä, on kyseiseen yksikköön merkitty viitemerkki IU sul-25 kuihin.

I · * ’ Solmun yksiköt ovat kytkeytyneet kahteen eri väylään CBUS ja DBUS, joista edellinen on komentoväylä, jota pitkin solmun yksiköt keskustelevat keskenään ja jälkimmäinen dataväylä, joka on tarkoitettu ristikytkentälaitteelle 30 (verkon muista solmuista) tulevan datan välittämiseksi eri yksiköiden välillä.

·· Kuvion 7a mukaisessa ristikytkentälaitteessa oh jausosa CU on erillinen yksikkö, ja varsinainen ristikyt-kentä on hajautettu rinnakkaisille liitäntäyksiköille IU. 35 Kaikki liitäntäyksiköt ovat liittyneet samaan nopeaan m 10 95975 väylään DBUS ja saavat kaiken sisääntulevan datan, jonka seasta ne valitsevat oman uloslähtevän datansa. Ohjausyksikkö CU on yhteydessä liitäntäyksiköihin IU vain komento-väylän CBUS välityksellä. Liitäntäyksiköt toimivat oh-5 jausyksikön alaisuudessa, ja ne pystyvät tekemään päätöksiä solmutasolla vain ohjausyksikön määräämissä rajoissa.

Kuvion 7b esittämässä vaihtoehdossa on ohjausyksikkö CU liitäntäyksiköiden IU rinnalla liittyneenä molempiin väyliin. Tällöin ohjausyksikössä voi olla myös liitäntöjä 10 verkkoon ja ristikytkentätoimintoja, mutta se on kuitenkin ainoa yksikkö, joka pystyy ohjaamaan solmua.

Kuvion 7c mukaisessa vaihtoehdossa on ristikytkentä keskitetty omaan pistoyksikköönsä 71, joka on liitäntäyksiköiden IU rinnalla liittyneenä molempiin väyliin. Tämä 15 yksikkö saa kaiken sisääntulevan datan väylältä DBUS ja se muodostaa väylälle solmusta uloslähtevän datan valmiiksi liitäntäyksiköltä varten. Ohjausyksikkö on tässä tapauksessa erillinen ja se hallitsee solmua komentoväylän CBUS kautta samoin kuin kuvion 7a tapauksessa.

20 Kuvion 7d mukaisessa vaihtoehdossa on kaikilla yksi köillä 72 sekä liitäntöjä että ristikytkentätoimintoja ja kukin niistä voi lisäksi toimia laitteen ohjausyksikkönä, mutta vain yksi kerrallaan.

Solmun menettäessä ohjausyksikkönsä CU tai siinä 25 sijaitsevan päätöksenteko-osansa ei tästä saisi aiheuttua 0 * häiriöitä järjestelmän synkronointiin, koska ajastusta käsittelevät liitäntäyksiköt ovat kuitenkin vielä toimintakykyisiä. Tällainen menetys voi olla seurausta esim. ohjausyksikön vikaantumisesta tai sen vaihdosta. Tunnetut 30 sanomapohjaiset synkronointimenetelmät eivät kuitenkaan . pysty toipumaan tällaisesta tilanteesta.

* • Ongelma on olemassa erityisesti kuvioiden 7a...7c mukaisissa ratkaisuissa, joissa on vain yksi dedikoitu ohjausyksikkö CU. Ohjausyksikkö voidaan luonnollisestikin 35 varmentaa toisella ohjausyksiköllä, joka ottaa tehtävät 1 '•B itH Mi! I i ! 1st <

* I

• 95975 11 hoitaakseen ensimmäisen yksikön vikaannuttua, mutta tällöin ratkaisusta tulee huomattavasti kalliimpi.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin poistaa edellä kuvattu epäkohta ja saada aikaan synkronointi-5 menetelmä, joka mahdollisen yksinkertaista laiterakennetta käyttäen pystyy toipumaan synkronoinnin päätöksenteko-osan menetyksestä. Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on ensimmäisessä suoritusmuodossaan tunnusomaista se, mitä kuvataan oheisen patenttivaa-10 timuksen 1 tunnusmerkkiosassa, ja toisessa, yksinkertaistetussa suoritusmuodossaan se, mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle solmulaitteistolle on puolestaan ensimmäisessä suoritusmuodossaan tunnusomaista se, 15 mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa, ja toisessa, yksinkertaistetussa suoritusmuodossaan se, mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 8 tunnusmerkkiosassa .

Keksinnön ajatuksena on pyrkiä säilyttämään synk-20 ronoinnin tila ohjausyksikön menetyksen jälkeenkin niin kauan kuin solmuun sisääntulevat synkronointitunnisteet eivät aiheuta muutoksia solmun omaan (uloslähtevään) synk-ronointitunnisteeseen.

Keksinnön mukaisen ratkaisun ansiosta ei verkon 25 synkronoinnin tila pääse muuttumaan ohjausyksikön vikaan- « tumisen, päivityksen tai vaihdon takia, vaikka solmun (ainoa) keskitetty synkronoinnin päätöksenteko-osa sijaitsee-kin siinä.

Keksinnön mukainen ratkaisu on käytettävissä myös 30 sellaisessa solmussa, jossa on varmennettu ohjausyksikkö, : mutta tällöin keksinnön mukaisesta ratkaisusta on hyötyä vasta sen jälkeen, kun molemmat ohjausyksiköt on menetet- ty.

Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia suoritus-35 muotoja kuvataan tarkemmin viitaten kuvioiden 7a-llb mu- 95975 12 kaisiin esimerkkeihin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää sanomapohjaista synkronointia käyttävää tietoliikennejärjestelmää yleisessä muodossa sen ollessa synkronoitunut päälähteen kellotaajuuteen, 5 kuvio 2 esittää kuvion 1 verkkoa, kun sen pääsolmu on vikaantunut, kuvio 3 esittää itseohjautuvaa alistuvaa synkronointia (SOMS) käyttävää verkkoa alkutilassaan, kuvio 4 esittää kuvion 3 verkkoa stabiilissa tilas- 10 sa, kuvio 5 esittää kuvion 4 verkon uudelleen synkronoitumista sen pääsolmun mentyä epäkuntoon, kuvio 6 esittää kuvion 4 verkon uudelleen synkronoitumista kahden solmun välisen yhteyden katkettua, 15 kuviot 7a-7d esittävät eri vaihtoehtoja verkon solmuna toimivan ristikytkentälaitteen toteuttamiseksi, kuvio 8 on toiminnallinen lohkokaavio keksinnön mukaista menetelmää käyttävän solmun ohjaus- ja liitäntäyksiköstä, 20 kuvio 9a esittää erästä mahdollista synkronoin- tisanoman yleisrakennetta, kuvio 9b esittää SOMS-sanoman toteutusta kuvion 9a mukaisessa sanomassa, kuvio 10 on kaavio, joka kuvaa datan siirtoa solmun 25 liitäntäyksiköiden välillä, kuvio 11a on tiladiagrammi, joka esittää solmun synkronointilistalla olevan liitännän eri tiloja, ja kuvio 11b on tiladiagrammi, joka esittää sellaisen liitännän eri tiloja, joka ei kuulu solmun synkronointi-30 listalle.

. Kuvioiden 7a...7c kaltaisissa solmuissa on toiminnat jaettu synkronoinnin kannalta periaatteessa siten, että ohjausyksikkö CU sisältää sanomapohjaisen synkronoinnin päätöksenteko-osan, joka valitsee solmulle lähteen, johon 35 solmu synkronoituu. Tämä tieto välitetään komentoväylän I i

• I

i| RM «Ml I F 4 n i 13 95975 CBUS kautta kaikille liitäntäyksiköille IU, jotka hoitavat varsinaisen synkronoinnin. Seuraavassa kuvataan tarkemmin keksinnön mukaisen solmun eri osissa suoritettavia toimenpiteitä viittaamalla kuvioon 8, jossa on esitetty yksi 5 liitäntäyksikkö IU sekä dedikoitu ohjausyksikkö CU esillä olevaan keksintöön liittyviltä osiltaan. Yhdessä liitäntäyksikössä IU voi olla yksi tai useampi liitäntä A...N, jonka kautta solmu kytkeytyy vastaavasti yhteen tai useampaan naapurisolmuun.

10 Liitäntäyksikköön IU kuuluu synkronoinnin kannalta kolme pääosaa: - signaalin käsittelyosa 81, joka muodostaa fyysiset liitännät A...N ja joka on kytketty solmun sisäiselle dataväylälle DBUS. Signaalin käsittelyosa hoitaa fyysisen 15 signaalin käsittelyn sekä ulkoisten signaalien että sisäisen dataväylän signaalien osalta, - signaalin käsittelyosan palveluja hyödyntävä sano-mankäsittelyosa 82, joka suorittaa synkronointisanoman käsittelyä, tarkkailee ohjausyksikön CU paikallaoloa ja 20 ilmoittaa synkronointitunnisteen muuttumisesta solmun muille liitäntäyksiköille IU, ja - synkronointiosa 91, joka hoitaa käytännön synkronoinnin sanomankäsittelyosan ohjaamana (ohjaa signaalin käsittelyosaa synkronointisignaalien osalta). (Itse 25 asiassa synkronointiosa ei ole kuvion 8 mukaisessa esi-’ merkkiratkaisussa kovin merkityksellinen esillä olevan keksinnön kannalta, koska sanomankäsittelyosa hoitaa keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen vaadittavat toiminteet.) 30 Ohjausyksikköön CU kuuluu keksinnön kannalta ainoas- . taan yksi päälohko: synkronoinnin päätöksenteko-osa 84, • joka hoitaa synkronointia keskitetysti solmutasolla. Sekä ohjaus- että liitäntäyksikkö liittyvät komentoväylälle CBUS sinänsä tunnetun väyläpalvelimen 92 ja vast. 93 35 kautta. Komentoväylää käytetään palvelinprosessien kautta.

| « • · 14 95975

Synkronointia varten on omat komentonsa. Jokainen komento koostuu komennon numerosta, josta se tunnistetaan ja mahdollisesta parametriosasta, mikäli liitäntäyksiköille halutaan välittää myös dataa pelkän komennon lisäksi.

5 Ohjausyksikön CU (tai sen päätöksenteko-osan) halu tessa lähettää yhdelle tai useammalle liitäntäyksikölle IU komennon, ja mahdollisesti myös dataa, se kirjoittaa komennon numeron ja datan muistiin puskuriinsa ja kutsuu komentoväyläpalvelinta 92 antaen sille tiedon, mistä löy-10 tyy puskuri, jossa kyseinen sanoma on, ja kenelle sanoma pitää lähettää (joko kaikille tai vain tietyille liitäntäyksiköille, kullakin liitäntäyksiköllä on oma osoitteensa väylällä). Komentoväyläpalvelin 92 paketoi datan, kirjoittaa kyseisen paketin puskuriin ja lähettää sen sarja-15 portin välityksellä haluttujen liitäntäyksiköiden komento-väyläpalvelimille. Liitäntäyksikön komentoväyläpalvelin suorittaa virheentarkistuksen, purkaa paketin, kirjoittaa vastaanottamansa komennot puskuriin ja kutsuu sen jälkeen sitä osaa, jolle sanoma/kornento kuuluu. Mikäli on ky-20 symyksessä sanomapohjaiseen synkronointiin liittyvä komento, kutsuu liitäntäyksikön komentoväyläpalvelin sano-mankäsittelyosaa, joka lukee vastaanotetun komennon ja mahdollisen datan puskurista ja käsittelee sen.

Kun komentoväylällä CBUS ei ole muuta liikennettä, 25 ohjausyksikön komentoväyläpalvelin 92 pollaa liitäntäyksi-: köitä IU järjestyksessä. Mikäli nämä tarvitsevat ohjausyk sikön palveluja, ne asettavat vastauksessaan haluamansa palvelupyyntöbitin päälle. Kun esimerkiksi solmun johonkin liitäntään on tullut uusi, muuttunut SOMS-sanoma, asettaa 30 kyseinen liitäntäyksikkö vastauksessaan tätä merkitsevän .· bitin päälle, minkä jälkeen ohjausyksikkö kysyy erilli- -- sellä komennolla muuttunutta sanomaa, jonka se saa liitän täyksiköltä vastauksena kysymyskomentoonsa. Liitäntäyksiköt eivät siis saa spontaanisti lähettää mitään komento-35 väylälle, vaan ne suorittavat lähetyksen ainoastaan vasta- * 15 95975 tessaan pollaukseen tai kyselykomentoon tai saatuaan pol-lauksen yhteydessä anotun oikeuden lähettää tietoa. Näin ei komentoväylällä myöskään voi tapahtua törmäyksiä.

Käytettäessä esim. Motorolan 68HCll-prosessoria 5 voidaan komentoväyläpalvelimet toteuttaa käyttäen prosessorin sisäänrakennettua sarjaporttia, joka kytkeytyy väylälle. Prosessori tarjoaa suoraan puskurit siirtoa varten sekä generoi keskeytykset ja statusliput datan saavuttua ja tietyistä virhetilanteista. Koska komentoväylän käyttö 10 ei kuitenkaan liity varsinaiseen keksintöön ja koska alan ammattimies pystyy toteuttamaan edellä kuvatut toiminnot, viitataan tässä yhteydessä esim. julkaisuun M68HC11 Reference Manual, Motorola Inc. 1991, josta löytyy tarvittaessa tarkempi kuvaus aiheesta.

15 Liitäntäyksikön IU signaalinkäsittelyosa 81 vastaan ottaa järjestelmän toiselta solmulta liitäntöihinsä A...N signaalin, joka on tyypillisesti esim. CCITTrn suositusten G.703/G.704 mukainen 2048 kbit/s signaali, jossa kehykseen kuuluu 32 aikaväliä (TS0...TS31) ja ylikehykseen 16 kehys-20 tä. Tämän signaalin kehysrakenteessa voidaan synkronoin-tisanoma siirtää esim. siten, että synkronointisanoma varaa kehysrakenteesta kaksi bittiä jostain aikavälistä, edullisesti aikavälin TSO biteistä (joka toisessa kehyksessä on aikavälissä TSO kehyslukitusmerkki, mutta joka 25 toisessa ovat bitit 4-8 vapaat kansalliseen käyttöön, jolloin niitä voidaan käyttää synkronointisanoman siirtoon) . Mikäli käytetään aikavälin TSO bittejä, jää muuhun käyttöön, esim. huoltokanavalle vielä maksimissaan kolme bittiä. Synkronointisanomalle voidaan varata bitit myös 30 jostain muusta aikavälistä, mutta tällöin on tarvittava kapasiteetti otettava hyötykuormalle varatusta kapasiteetista.

Kun synkronointisanomalle on varattu esim. edellä mainitut kaksi bittiä jostakin sopivasta aikavälistä, 35 lähetetään sanomaa tässä valitussa kanavassa "pala kerral- « 16 95975 laan" (2 bittiä kehystä kohti).

Synkronointisanoman yleisrakenne voi olla esim. kuviossa 9a esitetyn kaltainen. Sarjamuotoisesti katsottuna varsinainen sanoma alkaa kahdeksan peräkkäisen ykkösen 5 jälkeisestä ensimmäisestä nollasta (sanomia lähetetään peräkkäin ilman viivettä). Tämän jälkeen jokaisen tavun eniten merkitsevä bitti (nro 8) on nolla, jotta varsinaisen sanoman runkoon ei voi tulla kahdeksaa peräkkäistä ykköstä, mikä olisi sekoitettavissa aloitustavuun. Varsi-10 naisen sanoman ensimmäisessä tavussa on kuusi bittiä (bitit 2...7) varattu otsikkotietoja varten ja viimeinen bitti (x) käyttäjän datalle. Seuraavat viisi tavua sisältävät biteissä 1...7 käyttäjän dataa bitin 8 ollessa nolla. Viimeisen tavun biteissä 1-7 on tarkistussumma.

15 SOMS-tunniste D1-D2-D3 voidaan tällaisessa synk- ronointisanomassa siirtää esim. kuviossa 9b esitetyllä tavalla. Lähetyspuskuri on edullista sovittaa sanoman pituiseksi (8 tavua), jolloin häiriöttömässä toiminnassa vastaanottaja löytää sanoman alun aina samasta paikasta 20 puskuria, eikä puskuria tarvitse käydä turhaan läpi jokaisen sanoman alkukohdan löytämiseksi.

Mikäli se tietoliikennejärjestelmä, jossa keksinnön mukaista menetelmää käytetään, muodostuu esim. SDH-verkosta, jossa solmun vastaanottamat signaalit ovat CCITT:n 25 suosituksissa G.707, G.708 ja G.709 kuvatun kaltaisia, ; voidaan synkronointisanoma välittää siinä osassa STM-N- signaalin (N=l,4,16...) kehystä, joka on nimenomaisesti varattu synkronointitiedolle (STM-l-kehyksen otsikkoalue).

Signaalinkäsittelyosa 81 erottaa vastaanottamansa 30 signaalin kehysrakenteesta synkronointiin kuuluvat bitit ja välittää nämä edelleen sanomankäsittelyosalle 82, joka !. suorittaa sanoman virheettömyyden tarkistuksen ja tallet taa virheettömäksi todetun tunnisteen muistipaikkaan, jota on merkitty viitenumerolla 83.

35 Liitäntäyksikköön tulevat tunnisteet sanomankäsitte- * 17 95975 lyosa 82 välittää komentoväylän CBUS kautta (edellä kuvatulla tavalla) ohjausyksikössä CU olevalle synkronoinnin päätöksenteko-osalle 84, joka tallettaa ne muistipaikkaan 94, johon talletetaan myös muilta liitäntäyksiköiltä tule-5 vat tunnisteet. Näistä tunnisteista päätöksenteko-osa muodostaa valmiin prioriteettilistan, jossa on solmun jokainen liitäntä (liitännän numero) sisääntulevan tunnisteensa määräämällä paikalla siten, että ylimpänä listalla on valittuna olevaa tunnistetta vastaava liitäntä, seuraa-10 vana listalla on toiseksi korkeimmalla tasolla olevan tunnisteen vastaanottava liitäntä, jne. Tämän prioriteettilistan avulla päätöksenteko-osa muodostaa vielä solmulle erillisen synkronointilistan, joka sisältää prioriteetti-listan kärjen, esim. kolme ensimmäistä liitäntää. Tämän 15 synkronointilistan päätöksenteko-osa tallettaa muistiin, kyseistä muistipaikkaa on kuvattu viitenumerolla 86.

Keksinnön mukaisesti muodostetaan synkronointilista solmussa aina siten, sillä on, mahdollisesti sisäistä oskillaattoria vastaavaa liitäntää lukuunottamatta, vain 20 sellaisia liitäntöjä, joita käytettäessä uloslähtevää synkronointisanomaa ei tarvitse muuttaa. Tämän seikan merkitys ilmenee jäljempänä. Esim. SOMS-verkossa tulee synkronointilista laatia siten, että valittuna (listalla ylimpänä) olevan tunnisteen lisäksi listalle kuuluu vain sel-25 laisia liitäntöjä, jotka vastaanottavat valitun tunnisteen kanssa samantasoista tunnistetta. (Kahdessa samantasoisessa tunnisteessa ovat osat Dl keskenään samoja ja osat D2 keskenään samoja, jolloin uloslähtevä SOMS-tunniste ei muutu, valittiinpa synkronoitumisen lähde minkä tahansa 30 samantasoisen synkronointitunnisteen perusteella.) Seuraa- ; vassa taulukossa on esitetty eräs esimerkki prioriteet- « • - tilistan ja synkronointilistan muodostamisesta solmuun tulevien tunnisteiden perusteella.

18 95975

Sisääntulevat Prioriteetti- Synkronointi- tunnisteet lista lista

Lii- Tun- Taso Lii- Taso Liitäntä niste täntä täntä 5 1 2-4-7 1616 2 2-4-9 II 3 II 3

3 2-3-12 III 1 III INT

4 2-4-14 IV 2 5 2-4-9 V 5 10 6 2-3-10 VI 4

INT 20-0- VII INT

20

Synkronointilistan muodostamisessa lähtötietoina ovat sisääntulevat tunnisteet ja solmun oma SOMS-osoite 15 (20). Sisääntulevien tunnisteiden joukossa on myös liitän tä INT, joka vastaa solmun sisäistä oskillaattoria, jonka tarjoamaa taajuutta voidaan käyttää (vikatilanteissa) ajastuksen lähteenä. Sisäinen tunniste muodostetaan edellä kuvatulla tavalla solmun oman SOMS-osoitteen perusteella. 20 Ajastuksen lähteenä voitaisiin käyttää myös suoraa ulkoista synkronointituloa, joka saisi käyttäjän määrittelemän tunnisteen, kun siihen tuleva kellosignaali on kunnossa.

Prioriteettilista muodostetaan edellä kuvattuun tapaan asettamalla kaikki ajastuslähteet paremmuusjärjes-« 25 tykseen niiden tunnisteiden perusteella. Tästä listasta on kolmitasoiselle synkronointilistalle valittu kaksi ensimmäistä liitäntää (6 ja 3) , koska niihin tuleviin signaaleihin synkronoiduttaessa säilyy uloslähtevä SOMS-tunniste 1 il IN I Will I I J at : · 95975 19 samana (2-4-20). Kolmannelle tasolle synkronointilistalle asetetaan sisäinen ajastus, jolla täytetään aina käyttämättömät paikat synkronointilistalla (sisäisen ajastuksen käyttö hetkellisesti muutostilanteessa ei ole niin vaaral-5 lista kuin jos käytettäisiin väärää liitäntää synkronointiin, jolloin ajastus voi hetkellisesti seota).

Ohjausyksikön päätöksenteko-osa 84 muodostaa solmun uloslähtevän tunnisteen valitun synkronointilähteen (joka on synkronointilistalla korkeimpana olevaan liitäntään yh-10 teydessä oleva solmu) lähettämän tunnisteen mukaan ja tallettaa sen muistiin (muistipaikka 87). Päätöksenteko-osa lähettää sekä synkronointilistan että lähtevän tunnisteen liitäntäyksikköjen sanomankäsittelyosille 82, jotka tallettavat ne muistiin (muistipaikat 88 ja 89) . SOMS-ver-15 kon tapauksessa ohjausyksikkö lähettää liitäntäyksiköille lisäksi solmun SOMS-osoitteen, jotta kukin liitäntäyksikkö pystyy itsenäisesti siirtymään sisäisen tunnisteen lähetykseen (muistipaikka 90).

Mikäli ohjausyksikkö CU (tai vain sen päätöksenteko-20 osa 84) vikaantuu, tai se otetaan pois laitteesta esim. vaihdon tai päivityksen takia, ei solmu pysty enää muodostamaan edellä kuvattua synkronointilistaa. Kun ohjausyksikkö (tai vain sen päätöksenteko-osa) menetetään, jatkaisivat liitäntäyksiköt IU normaalia toimintaansa eli synk-25 ronoituisivat samaan lähteeseen ja lähettäisivät ulos viimeistä tunnistetta, jonka päätöksenteko-osa 84 niille lähetti. Mikäli verkossa tapahtuu tämän jälkeen muutoksia, jotka vaikuttavat verkon synkronointiin, ei solmu enää pysty reagoimaan näihin muutoksiin, mikä saattaa johtaa 30 verkon virheelliseen synkronointiin. Kun ohjausyksikkö ; (tai vain sen päätöksenteko-osa) menetetään, olisi toinen vaihtoehto se, että liitäntäyksiköt menevät välittömästi sisäiseen ajastukseen (lähettävät sen mukaista tunnistetta) ja pysyvät tässä sisäisen ajastuksen tilassa niin 35 kauan kuin ohjausyksikkö on palannut takaisin. Tällöin 1 · - 95975 20 solmu olisi aina synkronoitunut eri taajuuteen kuin muu verkko, ja olisi mahdollista, että verkon synkronointi katkeaa ko. solmun kohdalta, mikäli tämä solmu on ainoa yhteys verkon kahden eri osan välillä.

5 Tällaisten tilanteiden välttämiseksi liitäntäyksik köjen komentoväyläpalvelimet 93 tarkkailevat jatkuvasti ohjausyksikköä CU, jotta ne huomaisivat sen "katoamisen". Tämä voidaan toteuttaa esim. siten, että kukin komento-väyläpalvelin 93 tarkkailee jatkuvasti komentoväyIältä si-10 sään tulevia komentoja. Ohjausyksikkö pollaa jatkuvasti liitäntäyksiköltä, ja mikäli liitäntäyksikön komentoväylä-palvelin 93 ei saa ennalta määrätyn pituisena ajanjaksona yhtään sanomaa ohjausyksiköltä, se olettaa ohjausyksikön kadonneen ja nostaa tähän tarkoitukseen varatun lipun pys-15 tyyn. Sanomankäsittelyosa 82 tarkkailee ko. lipun tilaa ja huomatessaan lipun tilan muuttuneen se siirtyy ohjausyksikön menetystilaan.

Liitäntäyksiköt jatkavat tämän jälkeen ulospäin näkyvää toimintaansa periaatteessa normaalisti, mutta 20 aloittavat samalla tilanteen monitoroinnin. Pyrkimyksenä on synkronoitua ulkoiseen signaaliin niin kauan kuin se vain on mahdollista ja lähettää tämän mukaista sanomaa ulospäin.

Monitorointia suorittavat sanomankäsittelyosat 82 25 tarkkailemalla synkronointilistalla olevien liitäntöjen * * vastaanottamia synkronointisanomia. Mikäli sanoman sisältämässä tunnisteessa tapahtuu sellainen muutos, joka aiheuttaisi muutoksen uloslähtevään tunnisteeseen, kieltää sanomankäsittelyosa synkronoitumisen kyseiseen lähteeseen, 30 vaikka synkronoituminen olisi ehkä normaalitilanteessa . mahdollistakin. Esim. SOMS-verkon tapauksessa on tällainen t • muutos synkronointitunnisteen ensimmäisessä tai toisessa osassa (Dl tai D2) tapahtuva muutos, koska se heijastuu uloslähtevään tunnisteeseen. Kielto johtuu siitä, että 35 uutta lähtevää tunnistetta ei pystytä enää, ohjausyksikön ·< 11 il imu ma 21 95975 kadottua, muodostamaan ja välittämään kaikille liitäntäyksiköille. Kun sanomankäsittelyosa huomaa, että synkronoin-tilistalla olevan liitännän vastaanottama synkronointitunniste on muuttunut mainitulla tavalla siitä, mikä se oli 5 ohjausyksikön kadotessa, liputtaa se muille liitäntäyksiköille, ettei ko. liitännän signaalia saa enää käyttää synkronointiin. Liputus tapahtuu muuttamalla väylän DBUS kehysrakenteeseen määritetyn statusbitin tila päinvastaiseksi. Tämän seurauksena poistaa kunkin liitäntäyksikön 10 sanomankäsittelyosa kyseisen liitännän synkronointilistal-ta tai merkitsee sen muuten kelvottomaksi käytettäväksi synkronointiin.

Kuviossa 10 on esitetty tarkemmin dataväylällä DBUS käytettävää kehysrakennetta tapauksessa, jossa solmujen 15 välillä siirrettävät signaalit ovat CCITT:n suositusten G.703/G.704 mukaisia 2048 kbit/s signaaleja.

Solmuun tulevat signaalit lomitetaan suoraan data-väylälle (lisäämättä mitään kehysrakennetta). Väylällä on oma kehyslukitussignaali FSYNC, jonka avulla haluttu data 20 löytyy kellopulssin CLK tahdissa. Käytännössä signaalinkä-sittelyosa 81 kirjoittaa kuhunkin liitäntään tulevan datan dataväylälle, josta kukin liitäntäyksikkö lukee kaiken datan RAM-puskureihinsa (ei esitetty), joista se valitsee, ristikytkentämäärittelyjensä mukaisesti, uloslähtevän 25 datan. Merkinantobittejä, joita on neljä, on kuviossa mer-'* kitty viitemerkeillä a...d. Databittejä on puolestaan kahdeksan (1....8). Databiteissä on aina vuorollaan kunkin laitteeseen tulevan signaalin aikavälin data ja merkinan-tobiteissä ko. aikavälin merkinantobitit. Liitännät ja 30 aikavälit vaihtuvat kuvion mukaisesti; ensin tulevat parittomien liitäntöjen aikavälit nolla (TS0), sen jälkeen ' parillisten liitäntöjen aikavälit nolla (TS0), sitten parittomien liitäntöjen aikavälit yksi (TS1), jne. ja viimeisenä viimeisen parillisen liitännän aikaväli TS31. 35 Liitäntäyksiköiden väliseen kommunikointiin käytetään 22 95975 aikavälien TSO ja TS16 merkinantobittejä a...d. Kun liitännän vastaanottama synkronointitunniste muuttuu siten, että uloslähtevää tunnistetta pitäisi muuttaa vastaamaan uutta tunnistetta, muuttaa sanomankäsittelyosa aikavälin 5 TS16 merkinantobitin b nollasta ykköseen, jolloin muut liitäntäyksiköt havaitsevat muutoksen ja toimivat edellä kuvatulla tavalla.

Solmun kaikki liitäntäyksiköt IU tarkkailevat siis synkronointilistalla olevien liitäntöjen statuksia. Kun 10 kaikki listalla alunperin olleet liitännät ovat ilmoittaneet synkronointitunnisteensa muuttumisesta tai sisään-tulevan signaalin viasta, ei synkronointilistalla ole enää yhtään liitäntää, joka olisi kelvollinen synkronointiin, jolloin solmu siirtyy normaalimenettelynsä mukaisesti si-15 säisen ajastuksen tilaan.

Kaikkien liitäntäyksiköiden IU on siis tarkkailtava synkronointilistalla olevien liitäntöjen statuksia, jotta ne pystyvät samanaikaisesti aloittamaan sisäisen ajastuksen mukaisen tunnisteen lähetyksen.

20 Kuvioissa 11a ja 11b on esitetty edellä kuvattuja toimintoja liitäntäyksikön kannalta nähtynä tiladiagrammi-na. Kuvio 11a esittää tilannetta sellaisen liitännän kannalta, joka on synkronointilistalla, ja kuvio 11b sellaisen liitännän kannalta, joka ei ole synkronointilistalla. 25 Tiladiagrammissa on kolme tilaa, joiden välillä siirrytään edellä kuvattujen ehtojen mukaisesti. Kuvioissa on kunkin siirtymän viereen merkitty vaakaviivan yläpuolelle kyseisen siirtymän aikaansaava tapahtuma ja vaakaviivan alapuolelle kyseisen siirtymän seurauksena suoritettavat toi-30 menpiteet.

Normaalitilassa NORM on ohjausyksikkö CU kunnossa, ? ja solmu toimii normaalilla tavalla, mitä on esim. SOMS- verkon osalta kuvattu edellä kuvioihin 3-6 viitaten. Siirtymä ohjausyksikön menetystilaan CU_LOST tapahtuu, jos 35 viimeisestä ohjausyksiköltä vastaanotetusta komennosta on 23 95975 kulunut kauemmin kuin ennalta määrätty aika Tl. Tällöin sanomankäsittelyosa aloittaa synkronointilistalla olevien liitäntöjen vastaanottamien tunnisteiden tarkkailun.

Ohjausyksikön CU palautuessa takaisin on prosessissa 5 liitännän kannalta yksi välitila CU_BACK, johon siirrytään heti, kun ensimmäinen komento tai pollaus saadaan palanneelta ohjausyksiköltä. Tultaessa tähän välitilaan lähettää kunkin liitäntäyksikön sanomankäsittelyosa omat tulevat synkronointitunnisteensa ohjausyksikön päätöksenteko-10 osalle (edellä kuvatulla tavalla asettamalla pollausvas-tauksessaan ensin muuttunutta tunnistetta vastaavan bitin päälle ja ilmoittamalla uuden tunnisteen vastauksena päätöksenteko-osan antamaan erilliseen kysymyskomentoon). Päätöksenteko-osa muodostaa uuden synkronointilistan saa-15 tuaan kaikkien liitäntäyksiköiden sisääntulevat sanomat itselleen. Näin pystytään heti tekemään oikea päätös synkronoinnin suhteen. Mikäli kaikki liitäntäyksiköt eivät ole tietyn ennalta määrätyn lyhyen ajan sisällä ilmoittaneet muuttuneesta tunnisteestaan ohjausyksikölle, kysyy oh-20 jausyksikkö itse ko. tiedon liitäntäyksiköltä. Mikäli tilassa CU_BACK ei kuitenkaan vastaanoteta komentoja ohjausyksiköltä ennalta määrätyn pituisena ajanjaksona T2 sen jälkeen, kun tähän tilaan on siirrytty, siirtyy liitäntä takaisin ohjausyksikön menetystilaan CU_LOST, minkä 25 jälkeen toiminta jatkuu jälleen edellä kuvatulla tavalla.

Normaalissa palautumisprosessissa lähettää palautunut ohjausyksikkö kuitenkin liitäntäyksikölle uuden synkronointilistan, jolloin liitäntäyksikkö palaa heti takaisin normaalitilaan NORM, ja solmun toiminta jatkuu 30 normaalisti.

Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesti voi ·' ohjausyksikkö heti käynnistyttyään kysyä erikseen kaikkien liitäntäyksiköiden sisääntulevat tunnisteet (liitäntäyksiköt eivät suorita erillistä ilmoitusta tunnisteen muuttu-35 misesta).

24 95975

Kuten edellä esitetystä havaitaan, vaatii keksinnön mukaisen menetelmän toteuttaminen solmulaitteelta seuraa-vat neljä ominaisuutta: 1. Liitäntäyksiköillä on käytössään solmun synk-5 ronointilista.

2. Liitäntäyksiköt pystyvät havaitsemaan solmun ohjausyksikön katoamisen.

3. Liitäntäyksiköt pystyvät välittämään toisilleen tiedot liitäntöihinsä tulevien signaalien kelpoisuudesta 10 synkronointiin.

4. Liitäntäyksiköt pystyvät joko muodostamaan solmun sisäistä ajastusta vastaavan synkronointitunnisteen tai tietävät tunnisteen lopullisen muodon (esim. SOMS-verkko).

Edellä esitetystä edullisesta suoritusmuodosta 15 voidaan muodostaa toinen, edellisestä yksinkertaistettu suoritusmuoto, jossa solmun liitäntäyksikkö tarkkailee päätöksenteko-osan toimintaa samalla tavalla sen havaitsemiseksi, onko solmu menettänyt päätöksenteko-osansa. Mikäli valittuna olevaan ajastuslähteeseen yhteydessä 20 olevan liitännän vastaanottama synkronointitunniste muut tuu edellä kuvatulla tavalla silloin, kun liitäntäyksikkö on havainnut solmun menettäneen päätöksenteko-osansa, ilmoittaa liitäntäyksikkö tästä muutoksesta edellä kuvatulla tavalla solmun muille liitäntäyksiköille, jolloin 25 liitäntäyksiköt siirtyvätkin heti käyttämään sinänsä tun- • i nettua vikatilanteen menettelyä (esim. siirtymistä sisäiseen ajastukseen) uuden synkronointilähteen "löytämiseksi" solmulle. Tässä suoritusmuodossa eivät liitäntäyksiköt siis tarvitse kuin vikatilanteessa uloslähetettävän synk-30 ronointitunnisteen (ei synkronointilistaa). Synkronointi- listaa ei myöskään tarvitse päivittää, koska normaaliin • vikatilanteen menettelyyn siirrytään heti, kun on havaittu valittuna olevan synkronointitunnisteen muuttuneen siten, että siitä ei enää voida johtaa uloslähtevää synkronointi- 35 tunnistetta. 1 il i · a;**s » s s a» · .

25 95975

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti voidaan monitorointia jatkaa vielä senkin jälkeen, kun kaikki liitännät on jo poistettu synkronointilistalta. Mikäli sanomankäsittelyosa havaitsee tällöin, että jonkin synk-5 ronointilistalla aikaisemmin olleen liitännän signaali on kunnossa ja synkronointitunniste on muuttunut uudelleen vastaamaan aikaisemmin (ennen muutosta) vastaanotettua tunnistetta (tai muuta tunnistetta, josta aikaisemmin uloslähetetty tunniste on johdettavissa), liputtaa se 10 (edellä kuvatulla tavalla) muille liitäntäyksiköille, että ko. liitännän signaalia saa jälleen käyttää synkronointiin. Tällöin siirtyvät kaikki liitäntäyksiköt jälleen lähettämään alkuperäistä tunnistetta siksi, kunnes kyseinen tunniste muuttuu jälleen niin, että uloslähtevää tun-15 nistetta pitäisi muuttaa, tai siksi, kunnes ohjausyksikkö palaa jälleen toimintakuntoon. Näihin tapahtumiin solmu reagoi jälleen edellä kuvatulla tavalla.

Edellä on käsitelty toimintaa synkronointitunnisteen muuttuessa. Huomattakoon myös, että sisääntulevan siirto-20 yhteyden/signaalin vikaantuminen on keksinnön kannalta vastaavanlainen tapahtuma. Mikäli yhteys vikaantuu, se vastaa tunnisteen muuttumista huonoimmaksi mahdolliseksi. Kun yhteys tulee vikaantumisen jälkeen kuntoon, sen tunniste muuttuu siksi tunnisteeksi, joka yhteydeltä vastaan-25 otetaan mahdollisten alkukättelyiden jälkeen. Kun siis *· oheisissa patenttivaatimuksissa viitataan synkronointitun nisteen muuttumiseen, on sen ymmärrettävä pitävän sisällään myös tilanteen, joissa siirtoyhteys tai signaali vikaantuu.

30 Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, : ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella edellä ja oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Vaikka siis edel-35 lä on esitetty eräs esimerkki esim. edellä kuvattujen 26 95975 neljän ominaisuuden toteuttamiseksi, voi alan ammattimies varioida solmun tarkempaa toteutusta monin tavoin poikkeamatta keksinnön hengestä. Myös sinänsä tunnettu vikatilanteen menettely on erilainen sen mukaan, minkä tyyppinen 5 synkronointimenetelmä on kysymyksessä. Synkronointilistaa ei myöskään välttämättä tarvita erillisenä, vaan prioriteettilistan osaa voidaan käyttää synkronointilistana. Voidaan myös käyttää vain yhtä lähdettä, jolloin ohjausyksikkö valitsee aina parhaimman lähteen käyttöön, eikä 10 muita oteta millekään listalle. Periaatteessa tämä vastaa yksitasoista synkronointilistaa.

• 1 il an i «m uin > • · *

Claims (8)

1. 27 95975
2. 1. Hierarkkinen synkronointimenetelmä sanomapohjaista synkronointia käyttävään tietoliikennejärjestel-5 mään, joka käsittää useita solmuja (1...6), jotka on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä ja jotka käsittävät keskitetyn ohjausyksikön (CU) solmun synkronointipäätösten tekemiseksi ja liitäntäyksikköjä (IU), joiden muodostamien liitäntöjen (A...N) välityksellä solmu on yhteydessä ver-10 kon muihin solmuihin, jonka menetelmän mukaisesti solmut lähettävät toisilleen signaaleja, jotka sisältävät synk-ronointisanomia, jotka käsittävät synkronointitunnisteen, joka ilmoittaa vastaavan signaalin prioriteetin järjestelmän sisäisessä synkronointiini, erark iässä, joka synk-15 ronointitunniste muodostetaan kussakin solmussa mainitussa ohjausyksikössä (CU), tunnettu siitä, että - solmun kullekin liitäntäyksikölle (IU) muodostetaan lista synkronointiin kelpaavien liitäntöjen joukosta siten, että listalla on naapurisolmuihin yhteydessä ole- 20 vien liitäntöjen osalta vain sellaisia liitäntöjä, jotka ovat yhteydessä sellaiseen naapurisolmuun, jonka valitseminen solmun ajastuslähteeksi ei muuta solmun lähettämää synkronointitunnistetta, solmun liitäntäyksiköt (IU) tarkkailevat oman 25 solmunsa ohjausyksikön (CU) toimintaa sen havaitsemiseksi, onko solmu menettänyt ohjausyksikkönsä, - mikäli synkronointilistalla olevan liitännän vastaanottama synkronointitunniste muuttuu siten, että solmun uloslähtevää tunnistetta pitäisi muuttaa, ja mainittu 30 muutos tapahtuu silloin, kun liitäntäyksikkö on havainnut solmun menettäneen ohjausyksikkönsä, ilmoittaa liitäntäyk- • sikkö tästä muutoksesta solmun muille liitäntäyksiköille, jolloin liitäntäyksiköt poistavat kyseisen liitännän synkronointiin kelpaavien liitäntöjen joukosta, ja 35. mikäli kaikki liitännät ehditään poistaa synk- 1 · > 28 95975 ronointiin kelpaavien liitäntöjen joukosta ennen kuin liitäntäyksiköt (IU) ovat havainneet ohjausyksikön palautuneen takaisin, siirtyvät liitäntäyksiköt käyttämään sinänsä tunnettua vikatilanteen menettelyä uuden synk-5 ronointilähteen saamiseksi solmulle, jolloin solmun uloslähtevä tunniste muuttuu vikatilanteen menettelyä vastaavaksi .
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa solmun keskitetty ohjausyksikkö (CU) pollaa jatkuvasti 10 liitäntäyksiköltä, tunnettu siitä, että liitän täyksikkö (IU) toteaa solmun menettäneen ohjausyksikkönsä, mikäli liitäntäyksikkö ei ennalta määrätyn pituisena aikavälinä (Tl) ole vastaanottanut yhtään pollaussanomaa ohjausyksiköltä (CU) . 15 3 . Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että synkronointilistalla on lisäksi viimeisenä solmun omaa oskillaattoria vastaava liitäntä.
4. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mikäli tilanteessa, jossa kaikki 20 liitännät on ehditty poistaa synkronointiin kelpaavien liitäntöjen joukosta ja jossa ohjausyksikkö (CU) on edelleen menetettynä, liitäntäyksikkö (IU) havaitsee, että aikaisemmin synkronointilistalla olleeseen liitäntään vastaanotetaan jälleen sellaista synkronointitunnistetta, 25 josta aikaisemmin uloslähetetty synkronointitunniste on johdettavissa, ilmoittaa liitäntäyksikkö tästä muutoksesta solmun muille liitäntäyksiköille, jolloin solmu synkronoituu kyseiseen liitäntään tulevaan signaaliin ja liitäntäyksiköt siirtyvät jälleen lähettämään mainittua ai-30 kaisempaa tunnistetta.
5. 5. Hierarkkinen synkronointimenetelmä sanomapoh- « jäistä synkronointia käyttävään tietoliikennejärjestelmään, joka käsittää useita solmuja (1...6), jotka on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä ja jotka käsittävät 35 keskitetyn ohjausyksikön (CU) solmun synkronointipäätösten il n-.t mu i i tn 29 95975 tekemiseksi ja liitäntäyksikköjä (IU), joiden muodostamien liitäntöjen (A...N) välityksellä solmu on yhteydessä verkon muihin solmuihin, jonka menetelmän mukaisesti solmut lähettävät toisilleen signaaleja, jotka sisältävät synk-5 ronointisanomia, jotka käsittävät synkronointitunnisteen, joka ilmoittaa vastaavan signaalin prioriteetin järjestelmän sisäisessä synkronointihierarkiassa, joka synk-ronointitunniste muodostetaan kussakin solmussa mainitussa ohjausyksikössä (CU), tunnettu siitä, että 10 - solmun liitäntäyksiköt (IU) tarkkailevat oman solmunsa ohjausyksikön (CU) toimintaa sen havaitsemiseksi, onko solmu menettänyt ohjausyksikkönsä, - mikäli valittuna olevaan ajastuslähteeseen yhteydessä olevan liitännän vastaanottama synkronointitun-15 niste muuttuu siten, että solmun uloslähtevää tunnistetta pitäisi muuttaa, ja mainittu muutos tapahtuu silloin, kun liitäntäyksikkö on havainnut solmun menettäneen ohjausyksikkönsä, ilmoittaa liitäntäyksikkö tästä muutoksesta solmun muille liitäntäyksiköille, jolloin liitännät siir-20 tyvät käyttämään sinänsä tunnettua vikatilanteen menettelyä uuden synkronointilähteen saamiseksi solmulle ja solmun uloslähtevä tunniste muuttuu vikatilanteen menettelyä vastaavaksi.
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, t u n -25 n e t t u siitä, että mikäli tilanteessa, jossa liitännät ovat jo siirtyneet käyttämään sinänsä tunnettua vikatilanteen menettelyä uuden synkronointilähteen saamiseksi solmulle, liitäntäyksikkö (IU) havaitsee, että aikaisemmin valittuna olleeseen ajastuslähteeseen yhteydessä olevaan 30 liitäntään vastaanotettu synkronointitunniste muuttuu uudelleen sellaiseksi, että aikaisemmin uloslähetetty --i synkronointitunniste on johdettavissa siitä, ilmoittaa liitäntäyksikkö tästä muutoksesta solmun muille liitäntäyksiköille, jolloin solmu synkronoituu kyseiseen liitän-35 tään tulevaan signaaliin ja liitäntäyksiköt siirtyvät 30 95975 jälleen lähettämään mainittua aikaisempaa tunnistetta.
7. 7. Solmulaitteisto sanomapohjaista synkronointia käyttävään tietoliikennejärjestelmään, joka käsittää useita solmuja (1...6), jotka on kytketty toisiinsa siirtoyh-5 teyksillä, joka solmulaitteisto käsittää keskitetyn ohjausyksikön (CU) solmun synkronointipäätösten tekemiseksi ja liitäntäyksikköjä (IU), joiden muodostamien liitäntöjen (A...N) välityksellä solmu on yhteydessä verkon muihin solmuihin, jotka solmut lähettävät toisilleen signaaleja, 10 jotka sisältävät synkronointisanomia, jotka käsittävät synkronointitunnisteen, joka ilmoittaa vastaavan signaalin prioriteetin järjestelmän sisäisessä synkronointi- hierarkiassa, joka synkronointitunniste muodostetaan mainitussa ohjausyksikössä (CU), tunnettu siitä, että 15 solmulaitteisto käsittää - ohjausyksikköön (CU) sovitetut elimet (84) synk- ronointilistan muodostamiseksi solmun kullekin liitäntäyksikölle (IU) synkronointiin kelpaavien liitäntöjen joukosta siten, että listalla on naapurisolmuihin yhteydessä 20 olevien liitäntöjen osalta vain sellaisia liitäntöjä, jotka ovat yhteydessä sellaiseen naapurisolmuun, jonka valitseminen solmun ajastuslähteeksi ei muuta solmun lähettämää synkronointitunnistetta, - liitäntäyksiköihin (IU) sovitetut tarkkailuelimet 25 (93, 82) solmun oman ohjausyksikön (CU) toiminnan tarkkai lemiseksi sen havaitsemiseksi, onko solmun ohjausyksikkö toiminnassa, - liitäntäyksiköihin (IU) sovitetut ilmoituselimet (81, 82) synkronointilistalla olevan liitännän vastaan- 30 ottamassa synkronointitunnisteessa tapahtuneen muutoksen ilmoittamiseksi solmun muille liitäntäyksiköille (IU), : - liitäntäyksiköihin (IU) sovitetut poistoelimet (82) kyseisen liitännän poistamiseksi synkronointiin kelpaavien liitäntöjen joukosta vasteena mainitulle ilmoituk-35 selle, ja 31 95975 - elimet (82, 90) sinänsä tunnetun vikatilanteen menettelyn käynnistämiseksi vasteena viimeisen synkronointi-listalla vielä olleen liitännän poistamiselle ko. listalta ja vasteena tarkkailuelimien antamalle tiedolle siitä, 5 ettei ohjausyksikkö ole toiminnassa.
8. 8. Solmulaitteisto sanomapohjaista synkronointia käyttävään tietoliikennejärjestelmään, joka käsittää useita solmuja (1...6), jotka on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä, joka solmulaitteisto käsittää keskitetyn oh-10 jausyksikön (CU) solmun synkronointipäätösten tekemiseksi ja liitäntäyksikköjä (IU), joiden muodostamien liitäntöjen (A...N) välityksellä solmu on yhteydessä verkon muihin solmuihin, jotka solmut lähettävät toisilleen signaaleja, jotka sisältävät synkronointisanomia, jotka käsittävät 15 synkronointitunnisteen, joka ilmoittaa vastaavan signaalin prioriteetin järjestelmän sisäisessä synkronointi-hierarkiassa, joka synkronointitunniste muodostetaan mainitussa ohjausyksikössä (CU),tunnettu siitä, että solmulaitteisto käsittää 20. liitäntäyksiköihin (IU) sovitetut tarkkailuelimet (93, 82) solmun oman ohjausyksikön (CU) toiminnan tarkkailemiseksi sen havaitsemiseksi, onko solmun ohjausyksikkö toiminnassa, - liitäntäyksiköihin (IU) sovitetut ilmoituselimet 25 (81, 82) valittuna olevaan ajastuslähteeseen yhteydessä > · olevan liitännän vastaanottamassa synkronointitunnisteessa tapahtuneen muutoksen ilmoittamiseksi solmun muille liitäntäyksiköille (IU) , ja - elimet (82, 90) sinänsä tunnetun vikatilanteen me-30 nettelyn käynnistämiseksi vasteena mainitulle ilmoitukselle ja vasteena tarkkailuelimien antamalle tiedolle siitä, *: ettei ohjausyksikkö ole toiminnassa. • · 32 95975