FI95979C - Hierarkkinen synkronointimenetelmä - Google Patents

Description

l 95979

Hierarkkinen synkronointimenetelmä

Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen hierarkkinen synkronointimenetelmä, 5 jota käytetään sanomapohjaista synkronointia käyttävässä tietoliikennejärjestelmässä. Keksinnön kohteena on myöskin tällaisen menetelmän toteuttava solmulaite, joka on oheisen patenttivaatimuksen 7 johdanto-osan mukainen.

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

Sanomapohjaista synkronointia käyttävän järjestelmän solmut on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä, joita ne 15 käyttävät tiedonsiirtoon. Käytetyt yhteydet välittävät myös lähettäjän kellotaajuuden vastaanottajalle. Kukin solmu valitsee oman kellotaajuutensa lähteeksi joko jonkin naapurisolmulta tulevan signaalin taajuuden, oman sisäisen kellolähteensä taajuuden tai solmuun erillisen synk-20 ronointitulon kautta ulkoisesta kellolähteestä tuodun taajuuden. Jotta kaikki järjestelmän solmut saataisiin toimimaan samalla kellotaajuudella, pyritään yleensä saamaan järjestelmä synkronoitumaan yhteen kellolähteeseen, ns. päälähteeseen. Tällöin järjestelmän kaikki valittuun 25 päälähteeseen suoraan kytketyt solmut synkronoituvat tähän : päälähteeseen ja näihin yhteydessä olevat, mutta ilman suoraa yhteyttä päälähteeseen olevat solmut synkronoituvat näihin päälähteen vieressä oleviin solmuihin. Vastaavasti aina kauempana päälähteestä olevat solmut synkronoituvat 30 aina niihin solmuihin, jotka ovat yhtä yhteysväliä lähempänä päälähdettä.

Jotta edellä kuvatun kaltainen synkronointihierarkia saataisiin rakennettua järjestelmän sisälle, välittävät järjestelmän solmut toisilleen synkronointisanomia. Nämä 35 sanomat sisältävät tietoja, joiden avulla yksittäiset 95979 2 solmut pystyvät valitsemaan ajastuksen lähteen. Järjestelmän solmut on priorisoitu ja järjestelmä pyrkii synkronoitumaan sen solmun kellotaajuuteen, joka on korkeimmalla prioriteettitasolla. Samalla prioriteettitasolla on nor-5 maalisti vain järjestelmän yksi solmu. Normaalisti synkronointi sanomat sisältävät tiedon siitä, keneltä sanoman lähettävän solmun kellotaajuus on peräisin, mikä on ko. solmun prioriteetti, ja kellosignaalin laatua kuvaavan arvon. Näin yksittäinen solmu voi valita oman kellotaa-10 juutensa lähteeksi sen naapurisolmun kellotaajuuden, joka on peräisin halutulta solmulta ja joka on laadultaan paras. Järjestelmän käynnistysvaiheessa jokainen solmu valitsee kellotaajuutensa lähteeksi oman sisäisen kelloläh-teensä, koska yhtään sisääntulevaa synkronointisanomaa ei 15 ole ehditty käsitellä. Kun ensimmäiset sisääntulevat synkronointi sanomat on ehditty käsitellä, valitaan oman kellotaajuuden lähteeksi korkeimman prioriteetin omaavan naapurisolmun kellotaajuus. Kun järjestelmä on saavuttanut synkronoinnin kannalta stabiilin tilan kaikkien sanomien 20 levittyä järjestelmään, on järjestelmä synkronoitunut hierarkkisesti päälähteen kellotaajuuteen.

Kuviossa 1 on esitetty sanomapohjaista synkronointia käyttävä järjestelmä stabiloituneessa tilanteessa. Solmuille määritellyt prioriteetit on merkitty numeroilla 25 solmuja kuvaavien ympyröiden sisään. Mitä pienempi numero : on, sitä korkeampi on solmun prioriteetti. Solmun n (n = 1...6) lähettämät synkronointisanomat on merkitty viitenumerolla MSGn. Jokaisen solmun lähettämä synkronoin-tisanoma on yleensä erilainen ja käytetystä sanomapohjai-30 sesta synkronointimenetelmästä riippuva. Kellotaajuuden .· leviäminen pääkellolta (solmu 1) järjestelmän muille sol muille on esitetty yhtenäisillä viivoilla. Katkoviivalla piirrettyjä solmujen välisiä yhteyksiä ei käytetä normaalitilanteessa järjestelmän synkronointiin, mutta ne ovat 35 käytettävissä muutostilanteissa.

• 95979 3

Yksinkertainen periaate sanomapohjaisessa synkronoinnissa on, että käyttäjä määrittelee solmujen synkro-nointihierarkian, antamalla kullekin solmulle oman tunnisteen, joka kertoo solmun tason hierarkiassa, ja järjes-5 telmä synkronoituu määriteltyyn pääkelloon itsenäisesti käyttäen tarpeen vaatiessa kaikkia olemassa olevia solmujen välisiä yhteyksiä hyväkseen. Mikäli yhteys pääkelloon katkeaa, eikä vaihtoehtoista yhteyttä ole olemassa, tai pääkello vikaantuu, synkronoituu järjestelmä seuraavaksi 10 korkeimmalla tasolla olevaan solmuun. Muutokseen reagointi synkronoinnissa tapahtuu solmujen välisen sanomanvaihdon avulla.

Edellä kuvatun kaltaista sanomapohjaista synkronointimenetelmää on kuvattu esim. US-patentissa 2,986,723, jo-15 hon viitataan tarkemman kuvauksen suhteen. Tämän tyyppisessä tunnetussa sanomapohjaisessa synkronointimenetelmässä (SOMS) käytettäviä sanomia kuvataan kuitenkin vielä tarkemmin jäljempänä kuvioiden 2 ja 3 yhteydessä, sillä esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä soveltuu juuri 20 tämän tyyppiseen järjestelmään.

Kun sanomapohjaista synkronointia käyttävän järjestelmän solmu muuttaa uloslähtevää sanomaansa, se muuttuu yleensä kaikilla siirtoyhteyksillä. Naapurisolmu joutuu normaalisti käsittelemään jokaiseen liitäntään tulleen 25 sanoman sisältämän synkronointitunnisteen erikseen. Sel- * laisessa solmussa, joka on useamman kuin yhden siirtoyh teyden välityksellä yhteydessä naapurisolmuunsa voi solmun synkronoituminen oikeaan lähteeseen näin ollen hidastua tapauksissa, joissa yksi kyseiseen naapurisolmuun olevista 30 yhteyksistä on valittu lähteeksi, jota käytetään synk- , ronointiin. Naapurisolmun lähettämän synkronointitunnis teen huonontuessa voi esim. käydä niin, että solmun synkronoinnin päätöksenteko-osalle ehtii ensimmäisenä valitun liitännän huonontunut tunniste, jolloin se putoaa priori-35 teettilistalla alaspäin ja listan ensimmäiseksi nousee . 95979 4 todennäköisesti samaan naapurisolmuun yhteydessä oleva toinen liitäntä. Hetken päästä vastaanotetaan tähän liitäntään tuleva uusi tunniste, minkä seurauksena kyseinen liitäntä putoaa pois prioriteettilistan kärjestä. Vaikka 5 tällainen tapahtumaketju käydään nopeasti läpi aina viimeiseen samaan naapurisolmuun yhteydessä olevaan liitäntään asti, se aiheuttaa turhia muutoksia ja välitiloja prioriteettilistalla ja omalta osaltaan hidastaa solmun synkronoitumista oikeaan lähteeseen. Vastaavanlainen on-10 gelma syntyy myös, jos päätöksenteko-osalle saadaan ensin muiden liitäntöjen muuttuneet tunnisteet, ja valitun lähteen tunniste jää ruuhkan jalkoihin saapuen vasta muiden tunnisteiden jälkeen. Tällöin oleellisimman tiedon (synkronoinnin lähteeksi valitun liitännän tunnisteen muuttumi-15 nen) saadaan vasta viimeisenä, jolloin päätöksenteko on hidastunut turhaan.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat ja saada aikaan menetelmä, joka takaa mahdollisimman nopean uudelleen synkronoitumisen 20 solmussa, joka on yhteydessä naapurisolmuunsa useiden siirtoyhteyksien välityksellä. Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on ensimmäisessä suoritusmuodossaan tunnusomaista se, mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, ja toisessa 25 suoritusmuodossaan se, mitä kuvataan oheisen patenttivaa-: timuksen 5 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle solmu- laitteelle on puolestaan tunnusomaista se, mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön pääajatuksena on kopioida ensimmäinen 30 naapurisolmulta saatu muuttunut synkronointitunniste koskemaan välittömästi myös muita kyseiseen solmuun yhteydessä olevia liitäntöjä, joita käytetään synkronointiin. Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa synkronointitunniste monistetaan muiden liitäntöjen kohdalle vain, jos se on 35 huonontunut. Myös paremmaksi muuttunut tunniste voidaan 95979 5 kopioida, joskaan tämä ei enää tuo varsinaista suorituskyvyn lisäystä. (Huonontuneella tunnisteella tarkoitetaan sitä, että tunniste on muuttunut prioriteettitasoltaan heikommaksi.) 5 Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan käyttää sel laisissa sanomapohjaisissa synkronointimenetelmissä, joissa (a) solmu lähettää jokaiseen suuntaan samaa synkronoin-titunnistetta tai (b) kahden solmun välillä jokaisella yhteydellä välitetään samaa tunnistetta tai (c) järjestelmä 10 tietää muuten ne kahden solmun väliset yhteydet, joilla välitetään samaa synkronointitunnistetta. Tämä tieto voi olla sisäänrakennettu järjestelmään jo sen asennusvaiheessa tai käyttäjä voi määritellä kyseiset yhteydet.

Keksinnön mukaisen ratkaisun ansiosta saadaan synk-15 ronoinnin kannalta oleellinen tieto tuotua solmun (synkronoinnin) päätöksenteko-osalle entistä nopeammin, pystytään välttämään turhat välitilat muutostilanteissa ja tekemään oikea päätös nopeammin kuin tunnetuissa ratkaisuissa .

20 Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia suoritus muotoja kuvataan tarkemmin viitaten kuvioiden 2-9 mukaisiin esimerkkeihin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää sanomapohjaista synkronointia käyttävää järjestelmää sen ollessa synkronoitunut päälähteen 25 kellotaajuuteen, kuvio 2 esittää itseohjautuvaa alistuvaa synkronointia (SOMS) käyttävää verkkoa alkutilassaan, kuvio 3 esittää kuvion 2 verkkoa stabiilissa tilassa, 30 kuvio 4 esittää kuvion 3 verkon uudelleen synkronoi tumista sen pääsolmun mentyä epäkuntoon, kuvio 5 esittää kuvion 3 verkon uudelleen synkronoitumista kahden solmun välisen yhteyden katkettua, kuvio 6 on vuokaavio, joka kuvaa keksinnön mukaisen 35 menetelmän yleisperiaatetta, • 95979 6 kuvio 7 esittää yksittäisen solmun niitä elimiä, joissa keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan, kuvio 8 on vuokaavio, joka kuvaa keksinnön mukaista menetelmää sen ensisijaisessa suoritusmuodossa, ja 5 kuvio 9 on vuokaavio, joka kuvaa keksinnön mukaista menetelmää sen eräässä edullisessa suoritusmuodossa.

Kuviossa 2 on esitetty edellä mainittua itseohjautuvaa alistuvaa synkronointia (SOMS, Self-Organizing Master-Slave synchronization), joka on eräs sinänsä tunnettu 10 sanomapohjainen synkronointimenetelmä, käyttävä järjestelmä, joka käsittää tässä tapauksessa viisi solmua (tai laitetta), joita on merkitty viitenumeroilla 1...5 niiden hierarkiatason mukaan. (Kukin numero muodostaa kyseisen solmun SOMS-osoitteen, ja verkon pääsolmulla on pienin 15 SOMS-osoite.) Solmut välittävät toisilleen sanomia, jotka sisältävät em. SOMS-osoitteita. Näin solmut pystyvät tunnistamaan toisensa näiden osoitenumeroiden avulla ja rakentamaan synkronointihierarkian, jolloin koko verkko pystyy synkronoitumaan pääsolmuun.

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

Dl on SOMS-sanoman lähettävän solmun synkronointi-taajuuden alkuperä eli lähettävälle solmulle pääsolmuna 30 näkyvän solmun SOMS-osoite.

D2 on yhteyden laatua kuvaava parametri, joka on .·' tyypillisesti etäisyys Dl:llä ilmaistuun solmuun. Tämä etäisyys ilmaistaan välissä olevien solmujen lukumääränä.

D3 on lähettävän solmun SOMS-osoite.

35 Esillä olevan keksinnön kannalta oleellisin paramet- 7 95 979 ri on ehkä D3, koska sen avulla tunnistetaan, mitkä liitännät ovat yhteydessä samaan naapurisolmuun.

Jokainen solmu (tai laite) vertailee jatkuvasti sisääntulevia SOMS-tunnisteita keskenään ja valitsee näis-5 tä pienimmän. Tunnisteessa osat Dl, D2 ja D3 on yhdistetty suoraan yhdeksi luvuksi laittamalla ne peräkkäin (D1D2D3) (selvyyden vuoksi jatkossa kirjoitetaan väliviiva eri osia erottamaan; D1-D2-D3). Näin pienimmän osoitteen ensisijaiseksi valintaperusteeksi tulee edellisille solmuille pää-10 solmuna näkyvän solmun SOMS-osoite (Dl) eli solmu pyrkii synkronoitumaan signaaliin, jonka taajuus on alunperin lähtöisin solmulta, jonka osoite on mahdollisimman pieni. Tällöin stabiilissa tilanteessa koko verkko on synkronoitunut samaan pääsolmuun (koska koko verkon pääsolmulla on 15 pienin SOMS-osoite).

Mikäli kaksi tai useampi sisääntulevista signaaleista on synkronoitunut samaan pääsolmuun, valitaan näistä se, joka tulee lyhintä reittiä (D2). Viimeiseksi valintaperusteeksi jää SOMS-sanoman lähettävän solmun SOMS-osoite 20 (D3), jonka perusteella tehdään valinta, jos muuten ei saada eroa sisään tulevien signaalien välille.

Kun solmu on hyväksynyt jonkin naapurisolmuista uudeksi synkronointilähteekseen sisääntulevan SOMS-tunnisteen perusteella, joutuu solmu muodostamaan oman (ulosläh-25 tevän) SOMS-tunnisteensa uudestaan. Uusi SOMS-tunniste : saadaan johdettua valitusta pienimmästä SOMS-tunnisteesta seuraavasti: ensimmäinen osa (Dl) jätetään koskematta, toista osaa (D2) kasvatetaan yhdellä ja kolmas osa (D3) korvataan solmun omalla SOMS-osoitteella.

30 Jokaisella solmulla on myös oma sisäinen SOMS-tun nisteensa X-O-X, jossa X on ko. solmun SOMS-osoite. Mikäli mikään sisääntulevista SOMS-sanomista ei sisällä tunnistetta, joka on sisäistä tunnistetta pienempi, käyttää solmu kellotaajuutensa lähteenä omaa sisäistä oskillaatto-35 riaan tai mahdollisesti erillistä synkronointituloa. Ulos- « 95979 8 lähtevässä SOMS-sanomassa käytetään luonnollisesti tällöin sisäistä SOMS-tunnistetta.

Solmut lähettävät jatkuvasti SOMS-sanomia jokaiseen suuntaan, jotta muuttuneet tiedot SOMS-tunnisteissa levi-5 äisivät mahdollisimman nopeasti ja naapurisolmujen toimintakunto olisi jatkuvasti selvillä. Ennen kuin SOMS-tunnis-teita voidaan verrata keskenään, sisääntulevat SOMS-sano-mat on hyväksyttävä ja SOMS-tunnisteet erotettava niistä.

Kun tietyltä siirtoyhteydeltä saadaan ensimmäisen 10 kerran SOMS-sanoma, sen sisältämä SOMS-tunniste hyväksytään 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 muuttumattoma-15 na. Mikäli SOMS-sanoma havaitaan virheelliseksi, pysyttäydytään vielä vanhassa SOMS-tunnisteessa, kunnes on saatu (esim.) kolme peräkkäistä SOMS-sanomaa virheellisenä. Tällöin ei enää hyväksytä ko. SOMS-tunnistetta vertailuun. Kolmen peräkkäisen SOMS-sanoman odottamisella pyritään 20 eliminoimaan hetkelliset häiriöt pois.

Jos yhteydeltä ei tule mitään SOMS-sanomaa, vaikka yhteys muuten toimisikin, odotetaan (esim.) kolmen peräkkäisen SOMS-sanoman verran, kunnes hylätään sen hetkinen SOMS-tunniste. Mikäli yhteys menee kokonaan poikki, hylä-25 tään SOMS-tunniste välittömästi. Mikäli sisääntulevassa : signaalissa olevien häiriöiden takia ei saada vertailuja varten kelvollista SOMS-tunnistetta, hylätään ko. siirtoyhteyden SOMS-tunniste. Tällöin vertailussa käytetään ko. sisääntulevan siirtoyhteyden SOMS-tunnisteena vakioarvois-30 ta tunnistetta, jossa kaikki osat (Dl, D2 ja D3) saavat maksimiarvonsa (MAX-MAX-MAX).

•-1 Kun sisääntulevassa SOMS-sanomassa havaitaan uusi muuttunut SOMS-tunniste, hyväksytään se heti vertailuun, mikäli sanoma oli virheetön. Näin verkon muutoksille ei 35 aiheuteta turhia viiveitä.

• 95979 9

Alkutilanteessa jokainen solmu käyttää omaa sisäistä synkronointilähdettään, jolloin se lähettää muille solmuille omaa sisäistä SOMS-tunnistettaan X-O-X. Tätä tunnistetta verrataan myös sisääntuleviin SOMS-tunnisteisiin.

5 Mikäli mikään sisääntulevista tunnisteista ei ole sisäistä tunnistetta pienempi, jatkaa ko. solmu oman sisäisen ajas-tuksen käyttöä.

Kuviossa 2 SOMS-verkko on esitetty alkutilassa, jolloin mikään solmu (tai laite) ei ole ehtinyt saada 10 prosessoitua sisääntulevia SOMS-sanomia. Kaikilla solmuil la korkeimman prioriteetin saa solmun sisäinen SOMS-tun-niste, koska muita ei vielä ole ehditty käsitellä. Kuviossa 2 on jokaisen solmun luokse merkitty siihen sisään tulevat SOMS-tunnisteet, ja valittu tunniste on kirjoitet-15 tu kehyksen sisään (kuvion 2 mukaisessa alkutilanteessa kaikki solmut käyttävät sisäistä ajastuslähdettään) . Synkronoinnin käytössä olevat yhteydet on piirretty yhtenäisellä viivalla, varalla olevat yhteydet katkoviivalla (kuvion 2 mukaisessa alkutilanteessa kaikki yhteydet ovat 20 varalla).

Kun solmut ehtivät käsitellä sisääntulevia SOMS-sa-nomia, solmu 1 pysyttäytyy sisäisen ajastuksen käytössä, solmut 2 ja 4 synkronoituvat solmuun 1 tunnisteen 1-0-1 perusteella, solmu 3 synkronoituu solmuun 2 (2-0-2) ja 25 solmu 5 solmuun 3 (3-0-3). Samalla solmut muodostavat omat ! uudet SOMS-tunnisteensa edellä kuvatulla tavalla ja vaih tavat uloslähtevään SOMS-sanomaansa uuden tunnisteen. Verkon tilanne sen stabiloiduttua on esitetty kuviossa 3. Kaikki solmut ovat synkronoituneet pääsolmuun 1 lyhintä 30 mahdollista reittiä.

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 kuiten-35 kin pakotetusti sisäiseen ajastukseen, jossa se viipyy 1 2 2 95979 10 ennalta määrätyn pituisen määräajan, jotta virheelliset SOMS-tunnisteet ehdittäisiin "tappaa" verkosta pois. Jos esimerkiksi kuvion 3 tilanteessa solmu 1 menisi epäkuntoon, eivät solmut 2 ja 4 enää saisi tunnistetta 1-0-1, 5 jonka mukaan ne olivat synkronoituneet. Mikäli ne tässä 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 10 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 muuttuneeseen tilanteeseen. Jos hyväksyttäisiin välittömästi toiseksi pienimmät tunnisteet, synkronoituisi solmu 2 solmun 4 mukaan ja solmu 4 solmun 2 mukaan. Tämä tilanne 15 estetään edellä mainitulla pakotetulla sisäisen ajastuksen 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 siirty-20 neeseen solmuun huomaavat, että verkossa on tapahtunut muutos, eikä vanha synkronoinnin perustana ollut SOMS-sa-noma ole enää voimassa, koska se on muuttunut naapurisol-mun sisäiseksi SOMS-sanomaksi. Tällöin mainitut solmut siirtyvät itsekin määräajaksi pakotettuun sisäisen ajas-25 tuksen tilaan.

* Jos kuvion 3 tapauksessa menee pääsolmu epäkuntoon, menevät solmut 2 ja 4 välittömästi pakotetusti sisäisen ajastuksen tilaan menetettyään sisääntulevan SOMS-tunnisteen 1-0-1. Kun solmut 3 ja 5 havaitsevat solmuissa 2 ja 4 30 tapahtuneen muutoksen, menevät myös ne pakotetusti sisäi- 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 35 sen oma sisäinen tunniste (2-0-2). Solmu 4 synkronoituu 1 t »< 95979 11 vuorostaan solmuun 2. Verkko on stabiloiduttuaan kuvion 4 esittämässä tilassa, jossa solmusta 2 on tullut verkon uusi pääsolmu. Jos vain esim. solmujen 1 ja 2 välinen yhteys katkeaa (kuvio 5), menee vain solmu 2 pakotetusti 5 sisäisen ajastuksen tilaan. Palatessaan normaalitilaan se synkronoituu solmuun 4, jolla on yhteys verkon pääsolmuun. Koko verkon stabiloiduttua on synkronointi edelleenkin peräisin solmusta 1 yhdestä katkoksesta huolimatta. Tämä tilanne on esitetty kuviossa 5.

10 Mikäli edellä kuvatun kaltaisessa, sanomapohjaista synkronointia käyttävässä verkossa on kahden solmun välillä useita siirtoyhteyksiä, joita käytetään synkronointiin, ja yksi näistä naapurisolmuun johtavista yhteyksistä on valittu ensisijaiseksi synkronoinnin lähteeksi, voi naapu-15 risolmun lähettämän tunnisteen muuttuminen aiheuttaa muutoksia solmun synkronoitumiseen. Tällöin on mahdollista, kuten aiemmin kuvattiin, että oikeaan lopputulokseen päädytään vasta useiden välitilojen kautta.

Jotta myös tällaisissa muutostilanteissa pystyt-20 täisiin nopeasti tekemään oikeat päätökset synkronoinnista, toimitaan keksinnön mukaisessa menetelmässä kuvion 6 esittämän yleisperiaatteen mukaisesti. Aina sen jälkeen, kun solmun ohjausyksikkö on vastaanottanut (vaihe 61) muuttuneen tunnisteen joltakin solmun liitäntäyksiköltä 25 (yksi liitäntäyksikkö voi sisältää yhden tai useamman liitännän) , tarkistaa se, onko joku muu liitäntä mahdollisesti kytketty samaan (naapuri)solmuun (vaihe 62). Mikäli näin on, kopioidaan tunniste koskemaan myös kaikkia niitä muita liitäntöjä, jotka on kytketty samaan (naapu-30 ri)solmuun (vaihe 63) . Vasta tämän jälkeen solmu tarkistaa mahdolliset muutokset synkronoinnissa (muuttaa tarvitta-• essa prioriteettilistaa ja muodostaa mahdollisesti tarvit tavan uuden uloslähtevän tunnisteen) ja jatkaa normaalia toimintaansa (vaihe 64) . Mikäli vaiheessa 62 havaitaan, 35 ettei muita liitäntöjä ole kytketty samaan (naapuri)soi- » 95979 12 muun, siirtyy solmu suoraan vaiheeseen 64.

Keksinnön ajatuksena on siis kopioida ensimmäisenä muuttunut tunniste koskemaan heti myös muita samaan solmuun yhteydessä olevia liitäntöjä (mikäli näiden signaa-5 leja käytetään synkronointiin).

Huomattakoon vielä, että kuviossa 6 vaihe 61 käsittää pelkän tunnisteen, vaikka keksinnöllinen ajatus koskee ensisijaisesti muuttunutta tunnistetta. Periaatteessa on kuitenkin mahdollista, että solmun ohjausyksikkö kyselee 10 yksi kerrallaan kultakin liitännältä sisääntulevan tunnisteen, joka sitten käsitellään aivan kuten liitäntä olisi itse lähettänyt oman tunnisteensa muutostilanteen yhteydessä, toisin sanoen liitännältä saatu tunniste ko-piodaan koskemaan myös muita samaan naapurisolmuun yh-15 teydessä olevia liitäntöjä, joita käytetään synkronointiin. Näin ollen ei tätäkään mahdollisuutta ole syytä rajata pois. Jatkossa esimerkit koskevat kuitenkin tapausta, jossa prosessi käynnistyy tunnisteen muutoksesta.

Kuviossa 7 on esitetty solmun niitä elimiä, joissa 20 keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan. Solmun yleinen rakenne on sellainen, että se käsittää useita rinnakkaisia liitäntäyksiköltä IU1, IU2...IUN, joista kukin on yhteydessä johonkin naapurisolmuun, sekä kaikille liitäntäyksiköille yhteisen ohjausyksikön CU, jossa suoritetaan synk-25 ronointia koskeva päätöksenteko. Kuviossa on esitetty kaksi järjestelmän solmuun samalta naapurisolmulta tulevaa siirtoyhteyttä, A ja B, jotka on kumpikin kytketty omaan liitäntäyksikköönsä. Yksi liitäntäyksikkö voi myös käsittää useita liitäntöjä, joista yksi tai useampi voi olla 30 yhteydessä samaan solmuun. Siirtoyhteydet ovat tyypillisesti esim. CCITT:n (nykyisin ITU-T) suositusten G.703 ja G. 704 mukaisia 2 Mbit/s PCM-yhteyksiä tai suositusten G. 708 ja G.709 mukaisia SDH-yhteyksiä. Tällaisissa signaaleissa voidaan synkronointisanomat siirtää eri tavoin, 35 eräs esimerkki on kuvattu rinnakkaisessa FI-patenttihake- 95979 13 muksessa 94xxxx (ref.2932187) , jossa kuvataan myös solmun yleisiä arkkitehtuurimalleja.

Kumpikin siirtoyhteys on kytketty signaalin lähetys-ja vastaanotto-osalle 13a ja vastaavasti 13b, jotka suo-5 rittavat fyysisen signaalin käsittelyn. Osa 13a (ja vastaavasti 13b) välittää synkronointisanoman edelleen siihen kytketylle synkronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osalle 16a (ja vastaavasti 16b). Lähetys- ja vastaanotto-osat 16a ja 16b suorittavat mm. sanoman virheettömyyden 10 tarkistuksen ja välittävät sanoman edelleen solmun keskitetylle synkronoinnin päätöksenteko-osalle 23, jonka kyseinen sisäänmeno on kytketty vastaavan lähetys- ja vastaanotto-osan 16a tai 16b ulostuloon. Signaalin lähetys-ja vastaanotto-osat 13a ja 13b tarkkailevat myös vastaan-15 ottamansa signaalin laatua ja tallettavat näistä tiedon liitäntäkohtaisiin vikatietokantoihin 24a ja vastaavasti 24b. Synkronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osa 16a saa vikatiedot tietokannalta 24a ja lähetys- ja vastaanotto-osa 16b vastaavasti vikatietokannalta 24b. Siirtoyh-20 teydellä tapahtuvan vian/muutoksen havainnointi signaalin lähetys- ja vastaanotto-osissa tapahtuu sinänsä tunnetusti .

Ohjausyksikön CU päätöksenteko-osa 23 suorittaa sanomien vertailun ja tallettaa ne muistiin 21, esim. prio-25 riteettijärjestykseen siten, että ylimpänä on aina valit tuna oleva synkronointitunniste. Päätöksenteko-osa saa liitäntäyksiköiltä myös vastaavan signaalin vikatiedot, joko synkronointisanoman muodossa (jolloin tunniste on muotoa MAX-MAX-MAX) tai erillisinä vikatietoina. Kun pää-30 töksenteko-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 muodostaa kulloinkin käytettävän uloslähtevän 35 tunnisteen) tätä vastaavan synkronointitunnisteen liitän- 95979 14 täkohtaisille synkronointisanoman lähetys- ja vastaanotto-osille 16a ja 16b ja käynnistää ajastinelimensä 25. Uudella tunnisteella solmu ilmaisee tapahtuneen muutoksen naa-purisolmuilleen. Kun ajastinelimet 25 ovat antaneet tiedon 5 määräajan K umpeutumisesta, saa päätöksenteko-osa 23 jälleen valita ajastuslähteen normaalin menettelyn mukaisesti .

Solmun päätöksenteko-osalla 23 on siis muistissaan tiedot kaikilta liitännöiltä tulevista synkronointitunnis-10 teista. 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, seuraavaksi 15 listalla on toiseksi korkeimmalla tasolla olevan tunnisteen vastaanottava liitäntä, jne. Tämän prioriteettilistan avulla päätöksenteko-osa voi vielä muodostaa solmulle erillisen synkronointilistan, joka sisältää prioriteetti-listan kärjen, esim. kolme ensimmäistä liitäntää. Myös 20 tämän synkronointilistan päätöksenteko-osa tallettaa muistiin. Seuraavassa taulukossa on esitetty eräs esimerkki prioriteettilistan ja synkronointilistan muodostamisesta solmuun tulevien tunnisteiden perusteella.

Sisääntulevat Prioriteetti- Synkronointi- 25 tunnisteet lista lista

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

30 3 2-3-10 III 1 III INT

4 2-4-14 IV 2 95979 15 5 2-4-11 V 5 6 2-3-10 VI 4

INT 20-0- VII INT

20 5 Synkronointilistan muodostamisessa lähtötietoina ovat sisääntulevat tunnisteet ja solmun oma SOMS-osoite (20). Sisääntulevien tunnisteiden joukossa on myös liitäntä INT, joka vastaa solmun sisäistä oskillaattoria, jonka tarjoamaa taajuutta voidaan käyttää (vikatilanteissa) 10 ajastuksen lähteenä. Sisäinen tunniste muodostetaan edellä kuvatulla tavalla solmun oman SOMS-osoitteen perusteella. Ajastuksen lähteenä voitaisiin käyttää myös suoraa ulkoista synkronointituloa, joka saisi käyttäjän määrittelemän tunnisteen, kun siihen tuleva kellosignaali on kunnossa. 15 Prioriteettilista muodostetaan edellä kuvattuun tapaan asettamalla kaikki ajastuslähteet paremmuusjärjestykseen niiden tunnisteiden perusteella. Tästä listasta on kolmitasoiselle synkronointilistalle valittu kaksi ensimmäistä liitäntää (6 ja 3) , jotka ovat yhteydessä samaan 20 naapurisolmuun (solmu nro 10) . Kolmannelle tasolle synk ronointilistalle on asetettu tässä esimerkkitapauksessa sisäinen ajastus.

Mikäli valittuna olevaan liitäntään 6 tuleva synk-ronointitunniste muuttuu, suoritetaan keksinnön mukainen 25 muuttuneen tunnisteen kopiointi välittömästi myös liitännän 3 kohdalle yllä oleviin listoihin.

Kuviossa 8 on esitetty kopioinnin toteutusta päätök-. senteko-osassa 23. Aina sen jälkeen, kun solmun ohjausyk- : sikkö on vastaanottanut (vaihe 81) muuttuneen tunnisteen 30 joltakin solmun liitännältä, valitsee päätöksenteko-osa prioriteettilistalla olevien liitäntöjen joukosta ensimmäisen liitännän (vaihe 82) ja tarkastaa, onko se kytketty 95979 16 samaan naapurisolmuun kuin muuttuneen tunnisteen vastaanottanut liitäntä (vaihe 83).

Tämä tarkastus voidaan SOMS-verkossa tehdä esim. käyttämällä hyväksi synkronointitunnisteen kolmatta osaa 5 D3, joka kertoo tunnisteen lähettävän solmun SOMS-osoit-teen. (Verkossa ei kahdella solmulla saa olla samaa SOMS-osoitetta.) Käytettäessä muita sanomapohjaisia synkronointimenetelmiä on em. informaatio lisättävä välitettäviin synkronointisanomiin, mikäli niitä ei kyseisessä menetel-10 mässä muuten käytetä.

Vaihtoehtona SOMS-osoitteen käytölle voi käyttäjä määritellä, mitkä liitännät on kytketty samaan naapurisol-muun.

Mikäli päätöksenteko-osa havaitsee, että valittu 15 liitäntä on kytketty samaan naapurisolmuun kuin tunnisteen vastaanottanut liitäntä, kopioi se uuden tunnisteen myös valitulle liitännälle (vaihe 84a).

Tämän jälkeen tarkastetaan, oliko valittu liitäntä viimeinen liitäntä prioriteettilistalla (vaihe 85). Tähän 20 vaiheeseen hypätään suoraan vaiheesta 83, mikäli tarkastuksen tulos ko. vaiheessa on kielteinen. Mikäli kyseessä on viimeinen liitäntä, tarkastetaan uuden tilanteen synkronoinnissa mahdollisesti aiheuttamat muutokset ja jatketaan toimintaa normaalilla tavalla (vaihe 85b) . Mikäli 25 kyseessä ei ole viimeinen liitäntä, valitsee päätöksenteko-osa seuraavan liitännän (vaihe 85a) ja jatkaa sen jälkeen toimintaa uudelleen vaiheesta 83 . Käytännössä liitännät voidaan käydä läpi myös esim. numerojärjestyksessä (prioriteettilistan mukaisen järjestyksen sijasta).

30 Tähän ensisijaiseen suoritusmuotoon voidaan lisätä, kuvion 9 esittämällä tavalla, vaiheiden 83 ja 84a väliin lisätarkastusvaihe 83a, jossa tarkastetaan, onko valitun liitännän (vanha) tunniste sama kuin uuden tunnisteen vastaanottaneen liitännän vanha tunniste. Mikäli näin on, 35 suoritetaan kopiointi, muussa tapauksessa siirrytään vai- 95979 17 heeseen 85. Tämän lisävaiheen tarkoituksena on mm. välttää turhaa kirjoitusta (tunnisteen kirjoitus saman arvon omaavan tunnisteen päälle). Tällä on merkitystä erityisesti tapauksissa, joissa käytetyn muistin elinikä mitataan kir-5 joituskertoina. Turhan kirjoituksen lisäksi voidaan myös välttää prioriteettilistan muutoksia koskeva tarkistus. (Kun liitännälle kirjoitetaan jokin tunniste, tarkistetaan aiheuttaako se muutoksia prioriteettilistalla. Mikäli lisätarkastusvaiheessa havaitaan, ettei kopionti ole vält-10 tämätön, vältytään myös prioriteettilistan tarkistukselta.) Lisävaihe 83a tarjoaa myös lisävarmistusta vaiheelle 83 .

Ennen kopiointia voidaan myös tarkastaa, onko valitun liitännän signaali kunnossa. Uuden tunnisteen kopioin-15 ti liitäntää vastaavaksi tunnisteeksi suoritetaan tällöin vain siinä tapauksessa, että sen signaali on kunnossa. Tämä tarkastus on tehtävä, jos signaalin viat on koodattu sen tunnisteeseen (vikatapauksessa tunniste on esim. muotoa MAX-MAX-MAX). Jos taas vikastatus on talletettu erik-20 seen omaan vikatietokantaansa, voidaan tunniste haluttaessa kopioida myös vikaantuneille liitännöille, koska vika-tietokannan perusteella niitä ei kuitenkaan tulla käyttämään synkronoinnin lähteenä.

Keksinnön erään lisäsuoritusmuodon mukaisesti voi-25 daan kopiointia käyttää myös silloin, kun sanomapohjaiseen järjestelmään on liitetty jonkin ulkoisen järjestelmän solmu kahden tai useamman siirtoyhteyden välityksellä. Mikäli ulkoisen järjestelmän solmun synkronointistatus saadaan välitettyä sanomapohjaiseen järjestelmään, voidaan 30 kopiointia käyttää samalla tavalla myös ulkoisen järjestelmän solmuun yhteydessä oleviin liitäntöihin, mikäli * ulkoisen järjestelmän käyttämässä synkronointimenetelmässä solmu lähettää joka suuntaan samaa tunnistetta tai edes kahden solmun välillä välitetään useammalla yhteydellä 35 synkronoinnin kannalta samaa sanomaa. Ulkoisen järjestel- 95979 18 män liittämistä sanomapohjaiseen järjestelmään siten, että ulkoisen järjestelmän synkronointistatus saadaan välitettyä sanomapohjaiseen järjestelmään kuvataan tarkemmin FI-patenttihakemuksessa 94xxxx (ref. 2940069FI).

5 Mikäli solmu käyttää jotakin ulkopuolista synk- ronointilähdettä, voidaan kaikkein ensimmäisenä (ennen vaiheita 61 ja vastaavasti 81 kuvioissa 6 ja 8) , tilanteesta riippuen, joutua tarkastamaan, onko tunniste peräisin joltakin normaalilta liitännältä, erilliseltä synk-10 ronointitulolta tai muulta erilliseltä ulkoiselta lähteeltä. Mikäli tunniste tulee joltakin normaalilta liitännältä, se voi olla naapurisolmun lähettämä synkronointitun-niste. Tämän jälkeen voidaan nimittäin vielä joutua tarkastamaan, onko tunniste naapurisolmulta tuleva tunniste 15 vai mahdollisesti liitännässä signaalille annettu va-kiotunniste (jos solmussa tällaista käytetään). Vasta näiden tarkastusten jälkeen, kun tiedetään, että kyseessä on naapurisolmulta tullut tunniste, aloitetaan edellä esitetyt vaiheet.

20 Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut niihin, vaan sitä voidaan muunnella edellä ja oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Vaikka siis edel-25 lä on käytetty esimerkkinä SOMS-järjestelmää, on keksinnön mukainen ratkaisu sovellettavissa kaikkiin sanomapohjaisiin järjestelmiin, joissa solmu lähettää jokaiseen suuntaan samaa synkronointitunnistetta tai kahden solmun välillä jokaisella yhteydellä välitetään samaa tunnistetta 30 tai järjestelmä tietää muuten ne kahden solmun väliset yhteydet, joilla välitetään samaa synkronointitunnistetta. Prioriteetti- ja/tai synkronointilista on myös ymmärrettävä yleisesti sisääntulevien tunnisteita ja niitä vastaavia liitäntöjä kuvaavina listoina tai taulukoina.

Claims (8)

95979 19

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 synkronointitunnisteen, joka ilmoittaa vastaavan signaalin prioriteetin järjestelmän 10 sisäisessä synkronointihierarkiassa, jolloin kahden solmun välissä on useita siirtoyhteyksiä ja useammalla kuin yhdellä näistä siirtoyhteyksistä välitetään samaa synk-ronointitunnistetta, tunnettu siitä, että solmun useampaan liitäntään yhteydessä olevalta naapurisolmulta 15 vastaanotettavan synkronointitunnisteen muuttuessa solmu kopioi muuttuneen tunnisteen ensimmäisenä vastaanottaneen liitännän uuden tunnisteen koskemaan heti myös muita samaan naapurisolmuun yhteydessä olevia liitäntöjä, joita käytetään synkronointiin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että synkronointitunnisteen muutokseksi katsotaan vain kyseisen tunnisteen huonontuminen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen kuin muuttunut tunniste 25 kopioidaan liitäntää vastaavaksi tunnisteeksi, tarkiste taan, onko kyseisen liitännän vastaanottama signaali kelvollinen käytettäväksi synkronointiin, ja kopiointi suoritetaan vain niiden liitäntöjen osalta, joiden signaali todetaan kelvolliseksi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen kuin muuttunut tunniste kopioidaan liitäntää vastaavaksi tunnisteeksi, tarkastetaan, onko liitännän vastaanottama aikaisempi tunniste sama kuin muuttuneen tunnisteen vastaanottaneen liitännän 35 vanha tunniste, ja kopiointi suoritetaan vain, jos tarkas- 95979 20 tuksen tulos on myönteinen.

5. Hierarkkinen synkronointimenetelmä sanomapohjaista synkronointia käyttävään tietoliikennejärjestelmään, joka käsittää useita solmuja, jotka on kytketty toisiinsa 5 siirtoyhteyksillä (A, B) , jossa menetelmässä solmut lähettävät toisilleen signaaleja, jotka sisältävät synkronoin-tisanomia, jotka käsittävät synkronointitunnisteen, joka ilmoittaa vastaavan signaalin prioriteetin järjestelmän sisäisessä synkronointihierarkiassa, jolloin kahden solmun 10 välissä on useita siirtoyhteyksiä ja useammalla kuin yhdellä näistä siirtoyhteyksistä välitetään samaa synk-ronointitunnistetta, tunnettu siitä, että solmu saa automaattisesti liitännöiltään ilmoituksen niiden vastaanottamista synkronointitunnisteista, jolloin solmu 15 kopioi liitännältä saamansa tunnisteen koskemaan heti myös muita samaan naapurisolmuun yhteydessä olevia liitäntöjä, joita käytetään synkronointiin.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että samaan naapurisolmuun yh- 20 teydessä olevista liitännöistä kopioidaan vain sen tunniste, jolta tunniste saadaan ensimmäisenä.

7. Solmulaite sanomapohjaista synkronointia käyttävään tietoliikennejärjestelmään, joka käsittää useita solmuja, jotka on kytketty toisiinsa siirtoyhteyksillä (A,

25 B), joka solmu käsittää - useita liitäntöjä, joihin naapurisolmuihin johtavat siirtoyhteydet (A, B) on kytketty, - elimet (13a, 13b, 16a, 16b) solmujen välillä välitettävän synkronointitunnisteen muodostamiseksi lii- 30 täntään vastaanotetusta signaalista, joka synkronointitunniste ilmoittaa vastaavan signaalin prioriteetin järjes-‘ telmän sisäisessä synkronointihierarkiassa, - elimet (23) liitännöistä vastaanotettujen synk-ronointitunnisteiden vertailemiseksi keskenään prioritee- 35 tiltaan parhaimman tunnisteen valitsemiseksi solmun synk- i 95979 21 ronoinnin lähteeksi, ja - elimet (23, 16a, 16b) solmun uloslähtevän synk- ronointitunnisteen muodostamiseksi valitun synkronointi-tunnisteen perusteella, tunnettu siitä, että 5 mainitut vertailuelimet (23) käsittävät myös kopiointieli-met liitäntää koskevan synkronointitunnisteen kopioimiseksi koskemaan samaan naapurisolmuun yhteydessä olevia liitäntöjä ennen vertailuelimien suorittamaa vertailua ja valintaa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen solmulaite, tunnettu siitä, että mainitut kopiointielimet ovat vasteellisia liitäntään vastaanotetun synkronointitunnisteen muutokselle. > 95979 22