ITMI932676A1 - Metodo per la verifica dell'integrita' dei dati e della correttezza delle interconnessioni in un permutatore di un sistema di telecomunicazioni numerico di tipo sdh - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un metodo per la verifica dell'integrit? dei dati e della correttezza delle interconnessioni in un permutatore di un sistema di telecomunicazioni numerico basato su tecniche SDH.
L'invenzione trova applicazione nei sistemi numerici di telecomunicazioni e, pi? in particolare, nei permutatori delle centrali di comunicazione.
Tali permutatori, noti internazionalmente con la denominazione "cross connector" sono utilizzati all'interno di sistemi di comunicazione ed in particolare nei nodi di un sistema trasmissivo distribuito.
Le funzioni svolte da tali permutatori consistono nel disassemblare i flussi trasmissivi in ingresso, commutarli e riassemblarli in uscita.
I "cross connector" sono inoltre conformati in modo tale da garantire l'affidabilit? delle comunicazioni. In particolare, nel caso di guasti su di una direttrice di una linea, il permutatore ? in grado di ricercare percorsi alternativi e di reinstradare i segnali su tali percorsi.
Questo reinstradamento viene svolto in base alle informazioni fornite da un sistema di supervisione di rete a livello gerarchico superiore.
Come evoluzione delle attuali reti numeriche di telecomunicazioni, che prevedono una trasmissione dei dati di tipo plesiocrono, ? stata recentemente proposta una tecnica di trasmissione digitale sincrona, denominata SDH (Synchronous Digital Hierarchy). La tecnica SDH ? basata su Moduli di Trasporto Sincroni STM, intendendosi per modulo di trasporto sincrono una struttura informativa in grado di supportare le connessioni a livello di sezione nel sistema SDH.
Lo STM comprende campi di intestazione di sezione (SOH) e campi di informazione utili (payload), organizzati in una struttura a blocco che si ripete ogni 125 ??.
Il modulo base ? definito ad una velocit? di trasmissione o bit rate di 155 Mbit/s ed ? denominato STM-1. Come illustrato in Fig. 1, la struttura di trama del modulo o livello di base STM-1 ? formata da una matrice di 9 righe e 270 colonne ed i cui elementi sono costituiti da ottetti, ciascuno formato da 8 bit, che si sviluppa riga dopo riga, da sinistra verso destra e dall'alto verso il basso. Le prime 9 colonne della trama contengono i campi di intestazione di sezione (SOH), dedicati ad esempio all'allineamento di trama, al monitoraggio dell'errore e ai canali dati ausiliari. Le restanti 261 colonne costituiscono la capacit? utile trasportata o "payload".
La tecnica SDH porta rilevanti vantaggi in termini di: - flessibilit? nella gestione di strutture di trasmissione dati di diverso livello gerarchico;
- capacit? di supportare sistemi di gestione della rete centralizzati mediante canali dati presenti nella trama SDH stessa (bytes di tipo D dei campi d'intestazione di sezione);
- possibilit? di effettuare controlli dei segnali presenti nella rete in modo separato secondo il livello di appartenenza .
Gli attuali "cross connector" sono pertanto sempre pi? spesso basati su tale tecnica SDH, il cui impiego ? previsto nella evoluzione dagli attuali sistemi di telecomunicazione a quelli in grado di fornire servizi a larga banda (B-ISDN).
I "cross connector" operanti in tecnica SDH sono generalmente apparati di dimensioni cospicue in grado di operare su una grande mole di dati transitanti a grande velocit?.
I flussi di dati in ingresso ed in uscita viaggiano infatti ad una velocit? di 155 Mbit/s ed il numero di ingressi/uscite di ciascun permutatore ? spesso superiore a 200.
A causa della delicatezza delle funzioni svolte dai "cross connector" basati sulla tecnica SDH, risultano di fondamentale importanza i problemi di controllo dell'integrit? dei dati in ingresso ed in uscita e di controllo del corretto funzionamento dei dispositivi che eseguono le interconnessioni.
Per questo motivo ciascuna apparecchiatura costituente il "cross connector" prevede metodi di autodiagnosi, spesso basati sull'utilizzo di codici di ridondanza ciclica o CRC, che consentono di segnalare eventuali malfunzionamenti verificatisi all'interno dell'apparecchiatura stessa.
Inoltre tali apparecchiature sono spesso completamente duplicate secondo il principio della cosiddetta "riserva calda", in modo tale da rendere disponibili due percorsi alternativi equivalenti completamente separati.
La grande velocit? di trasmissione dati che caratterizza questi apparati rende tuttavia part icolarmente complicate le fasi di diagnosi e di localizzazione di eventuali malfunzionamenti.
Per tentare di ovviare a tali problemi di verifica della correttezza delle interconnessioni sono note ed utilizzate tecniche basate sull'apposizione di etichette identificative a ciascun modulo STM-1 presente nei flussi d'ingresso.
Operando un controllo su tali etichette risulta in questo modo possibile verificare se qualche modulo STM-1 sia stato indirizzato verso un'uscita diversa rispetto a quella prevista.
Un grave difetto di tale soluzione consiste nel fatto che essa prevede, per la sua attuazione, l'utilizzo di apparecchiature di controllo estremamente sofisticate e costose.
Per un normale "cross connector" (tipicamente con pi? di 200 ingressi/uscite a 155 Mbit/s ciascuna) ? infatti necessario utilizzare un calcolatore di controllo, in grado di effettuare l'inserimento delle etichette in ingresso e la verifica delle etichette in uscita, il quale risulta spesso essere pi? complicato e costoso del "cross connector" stesso.
Inoltre le etichette per il controllo dell'attraversamento del "cross connector" non riguardano solo i canali a 155 Mbit/s, ma anche le strutture di livello gerarchico inferiore in esso contenute, il che complica ulteriormente le operazioni di controllo tramite la verifica delle etichette.
Tale soluzione crea anche notevoli problemi di comunicazione tra il "cross connector" e le apparecchiature di controllo, che sono normalmente collocate ad una certa distanza.
Per poter svolgere la diagnosi di malfunzionamento e l?operazione di switch sulla "riserva calda" nei ridotti tempi necessari (circa 50 ms), risulta in questi casi indispensabile l'utilizzo di costosi bus di collegamento tra i dispositivi d'ingresso/uscita del "cross connector" e le apparecchiature di controllo.
E ' uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un metodo per la verifica dell?integrit? dei dati e della correttezza delle interconnessioni in un permutatore di un sistema di telecomunicazioni numerico basato su tecniche SDH che permetta di diagnosticare rapidamente ed efficientemente eventuali malfunzionamenti nel permutatore.
E ' ulteriore scopo della presente invenzione quello di realizzare un metodo che non richieda, per la sua attuazione, l'utilizzo di apparecchiature di controllo complesse e costose.
L'invenzione consiste in un metodo per la verifica dell'integrit? dei dati e della correttezza delle interconnessioni in un permutatore di un sistema di telecomunicazioni numerico basato su tecniche SDH, detto permutatore essendo un permutatore di dati numerici costituiti da moduli di trasporto sincroni comprendenti campi d'intestazione di sezione e campi d'informazione (payload), detto permutatore essendo costituito da dispositivi comprendenti rispettivi circuiti di verifica del corretto espletamento delle funzioni realizzate all'interno di detti dispositivi,
caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi di:
- per ciascuno di detti dispositivi, verificare, mediante detti circuiti di verifica, l ' avvenuta introduzione di errori in detti moduli di trasporto sincroni (STM) da parte di detti dispositivi;
- inserire, in corrispondenza di un errore introdotto in uno dei moduli di trasporto sincroni da parte di uno di detti dispositivi, informazioni d'errore relative a tale errore all 'interno di opportuni campi tra detti campi d 'intestazione di sezione di detto modulo di trasporto sincroni;
- trasmettere detti moduli di trasporto sincrono contenente dette informazioni d'errore verso i dispositivi di detto permutatore situati a valle di detto dispositivo che ha introdotto tale errore;
- per ciascuno dei dispositivi a valle di detto dispositivo che ha introdotto tale errore, mantenere dette informazioni d'errore all'interno di detti opportuni campi tra detti campi d'intestazione di sezione di detti moduli di trasporto sincrono; e
- per ciascuno dei moduli di trasporto sincroni in uscita da detto permutatore, verificare la presenza di dette informazioni d'errore all'interno di detti opportuni campi tra detti campi d'intestazione di sezione.
Vantaggiosamente, il metodo ? caratterizzato dal fatto che la struttura di trama di detti moduli di trasporto sincroni ? formata da matrici di 9 righe e 270 colonne di elementi informativi in forma numerica, e dal fatto che dette informazioni d'errore comprendono un'indicazione del numero della colonna tra dette 270 colonne nella quale ? stato introdotto un errore.
L'invenzione verr? ora descritta pi? dettagliatamente con riferimento ad una forma realizzativa preferita ma non limitativa, illustrata con l'aiuto delle allegate Figure in cui:
- la Figura 1, gi? descritta, illustra la struttura di trama del modulo o livello di base STM-1;
- la Figura 2 mostra la struttura generale di un permutatore per un sistema di telecomunicazioni numerico operante in tecnica SDH.
Con riferimento alla Fig. 2, un permutatore COSS_CONNECT comprende un?unit? di ingresso/uscita I/0_UNIT che collega il permutatore CROSS_CONNECT ad una rete di comunicazione numerica DIG_NET.
L'interfaccia di collegamento NET INT tra l'unit? I/0_UNIT e la rete DIG NET ? normalmente un'interfaccia di tipo ottico.
Su tale interfaccia NET_INT transitano tutti i moduli di trasporto sincrono in formato standard STM-1 in ingresso/uscita dal permutatore CROSS_CONNECT.
L'unit? di ingresso/uscita I/0_UNIT ? controllata da un'apposita sezione di controllo UCM_I/0.
Il permutatore CROSS_CONNECT comprende due matrici CCSTAGE1 e CCSTAGE2 identiche tra di loro e completamente separate l'una dall'altra.
Le due matrici CCSTAGEl e CCSTAGE2 sono collegate all?unit? I/0_UNIT tramite rispettive interfacce separate UTIF1 ed UTIF2.
I moduli di trasporto sincrono che transitano sulle interfacce UTIF1 e UTIF2 sono in un formato STM proprietario .
Le interfacce UTIFl e UTIF2 sono normalmente interfacce di tipo elettrico. L'unit? I/0_UNIT effettua tutte le necessarie conversioni tra segnali di tipo ottico e segnali di tipo elettrico e tutte le necessarie conversioni tra moduli in formato standard STM-1 e moduli in formato proprietario.
Le due matrici CCSTAGEl e CCSTAGE2 funzionano in parallelo e contemporaneamente, nella cosiddetta modalit? di funzionamento "active active", in modo tale che ciascuna di esse possa funzionare come "riserva calda" dell'altro.
La scelta di quale delle due matrici CCSTAGEl e CCSTAGE2 debba supportare la via attiva del sistema viene effettuata dall'unit? I/0_UNIT che seleziona tra le due la via con il segnale di qualit? pi? elevata.
Ciascuna delle due matrici CCSTAGEl e CCSTAGE2 comprende, in accordo con la tecnica SDH, un'unit? di commutazione temporale TSU (Time Slot Interchange Unit) ed un'unit? di commutazione spaziale TMS (Time Slot Multiplexing Switch).
In particolare l'unit? di commutazione temporale comprende una unit? di commutazione temporale di ingresso TSUi che costituisce il primo stadio della matrice di commutazione. Il secondo stadio della matrice di commutazione ? costituito dall'unit? di commutazione spaziale TMS ed il terzo stadio ? costituito dall'unit? di commutazione temporale di uscita TSUo. La matrice di commutazione ? quindi di tipo TST (Tempo-Spazio-Tempo).
L'unit? di commutazione temporale TSU e l'unit? di commutazione spaziale TMS di uno stesso stadio sono collegate mediante un'interfaccia STIF.
Ciascuna delle unit? TSU e TMS delle due matrici CCSTAGE1 e CCSTAGE2 ? controllata da una rispettiva unit? di supervisione SCR U. Le unit? di supervisione SCR_U sono a loro volta collegate all'unit? di supervisione di permutatore SRC_CC.
Con riferimento alle Figg. 1 e 2 verr? ora illustrato il metodo secondo la presente invenzione.
Secondo l'invenzione tutti i dispositivi che compongono le unit? TSU e TMS del permutatore CROSS_CONNECT di Fig. 2 prevedono semplici circuiti di verifica che controllano il corretto espletamento delle funzioni logiche realizzate all'interno dei dispositivi stessi.
Tali funzioni che vengono verificate consistono, ad esempio, nell'inserimento/estrazione di dati da memorie, nel controllo delle memorie, nel controllo dell 'attraversamento di logiche combinatorie, etc..
Queste verifiche vengono effettuate da tali circuiti mediante metodi di controllo quali check di parit? e checksum delle memorie.
Secondo l'invenzione i campi di intestazione di sezione (SOH) dei moduli di trasporto sincrono comprendono un certo numero di bit in grado di contenere informazioni aggiuntive, una per ciascuna delle 270 colonne della trama.
Qualora un dispositivo del permutatore CROSS_CONNECT rilevi un errore di parit? su di un qualunque Byte del modulo STM da esso trattato, questo stesso dispositivo imposta i bit aggiuntivi dell'intestazione SOH in modo tale da indicare la colonna cui appartiene tale byte.
In questo modo un'informazione d'errore viene associata in modo univoco al modulo STM stesso. Inoltre tale informazione indica la colonna, tra le 270 colonne del modulo STM, alla quale l'errore stesso ? associato.
I dispositivi che si trovano a valle dell'unit? che per prima ha rilevato un errore, ricevono in ingresso la trama SDH "marcata" come affetta da errore.
Nell'intestazione SOH di tale trama "marcata" ? contenuta l'informazione della colonna che risulta affetta da malfunzionamenti.
Tramite questa informazione il dispositivo a valle dell'unit? che ha rilevato l'errore genera un'informazione d'errore sulla colonna indicata da tale trama "marcata" in ingresso.
In questo modo tale dispositivo propaga 11informazione d'errore al suo interno e rileva in uscita la nuova posizione di tale informazione d'errore ed identifica la trama uscente nella quale essa ? stata inserita.
Grazie a questo fatto l'informazione d'errore viene propagata attraverso tutti i dispositivi del permutatore CROSS_CONNECT che trattano il modulo STM successivamente al dispositivo all'interno del quale si ? verificato l'errore.
Ci? vale indipendentemente dal flusso informativo al quale il modulo STM appartiene ed indipendentemente dall'uscita verso la quale il modulo stesso deve essere indirizzato.
L'unit? I/0_UNIT analizza l'intestazione SOH di tali moduli STM in formato proprietario che transitano e decide, a fronte di uno o pi? moduli con associata un'informazione d'errore, di commutare sul percorso di riserva.
Ci? permette di garantire il corretto funzionamento del permutatore CROSS_CONNECT anche mentre vengono effettuate le operazioni di riparazione sullo stadio contenente il dispositivo guasto.
Sono evidenti i vantaggi dell'invenzione
Grazie ad un simile metodo, la segnalazione degli errori viene effettuata utilizzando, senza alcun costo aggiuntivo, i circuiti di controllo gi? presenti all 1interno delle varie apparecchiature che costituiscono il permutatore CROSS_CONNECT.
L'inserimento dell'informazione d'errore all'interno dell'intestazione del modulo STM consente di propagare la segnalazione d'errore fino all'unit? l/0_UNIT del permutatore CROSS-CONNECT senza introdurre apparecchiature hardware aggiuntive e senza introdurre operazione software aggiuntive .
Tale segnalazione d'errore viene aggiornata molto frequentemente poich? la struttura a blocchi STM si ripete ogni 125 ??. Il monitoraggio del permutatore CROSS-CONNECT risulta essere permanente e diffuso su tutte le colonne permutate .
La frequenza della propagazione delle segnalazioni di errore dipende dal numero di byte che vengono riservati a tale scopo nell'intestazione SOH della trama SDH in formato proprietario .
Ad esempio, utilizzando 34 byte dell'intestazione SOH risulta possibile propagare le segnalazioni di errore relative alle 270 colonne con frequenza di trama, cio? esattamente ogni 125 ??.
In una forma preferita di realizzazione vengono utilizzati 9 byte dell'intestazione SOH. Conseguentemente le segnalazioni di errore vengono trasferite ogni 4 trame SDH, cio? ogni 500 ??.
In ogni caso l'operazione di commutazione sul percorso di riserva viene svolta molto rapidamente.
Le apparecchiature necessarie all'estrazione della segnalazione d'errore contenuta nell'intestazione SOH del modulo STM sono molto semplici e poco costose. Addirittura tali apparecchiature possono essere basate su semplici reti combinatorie .
E ' evidente che quanto descritto ? data a titolo di esempio non limitativo. Varianti e modifiche sono possibili senza per questo uscire dal campo di protezione delle seguenti rivendicazioni.
Claims (8)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la verifica dell'integrit? dei dati e della correttezza delle interconnessioni in un permutatore di un sistema di telecomunicazioni numerico basato su tecniche SDH, detto permutatore (CROSS_CONNECT) essendo un permutatore di dati numerici costituiti da moduli di trasporto sincroni (STM) comprendenti campi d'intestazione di sezione (SOH) e campi d'informazione (payload), detto permutatore (CROSS_CONNECT) essendo costituito da dispositivi comprendenti rispettivi circuiti di verifica del corretto espletamento delle funzioni realizzate all?interno di detti dispositivi, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi di: - per ciascuno di detti dispositivi, verificare, mediante detti circuiti di verifica, l 'avvenuta introduzione di errori in detti moduli di trasporto sincroni (STM) da parte di detti dispositivi; - inserire, in corrispondenza di un errore introdotto in uno dei moduli di trasporto sincroni (STM) da parte di uno di detti dispositivi, informazioni d'errore relative a tale errore all'interno di opportuni campi tra detti campi d'intestazione di sezione (SOH) di detto modulo di trasporto sincroni (STM); - trasmettere detti moduli di trasporto sincroni (STM) contenente dette informazioni d'errore verso i dispositivi di detto permutatore (CROSS_CONNECT) situati a valle di detto dispositivo che ha introdotto tale errore; - per ciascuno dei dispositivi a valle di detto dispositivo che ha introdotto tale errore, mantenere dette informazioni d'errore all'interno di detti opportuni campi tra detti campi d?intestazione di sezione (SOH) di detti moduli di trasporto sincrono (STM); e - per ciascuno dei moduli di trasporto sincroni (STM) in uscita da detto permutatore (CROSS_CONNECT), verificare la presenza di dette informazioni d'errore all'interno di detti opportuni campi tra detti campi d'intestazione di sezione (SOH).
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la struttura di trama di detti moduli di trasporto sincroni (STM) ? formata da matrici di 9 righe e 270 colonne (STM-1) di elementi informativi in forma numerica, caratterizzato dal fatto che dette informazioni d'errore comprendono un'indicazione del numero della colonna tra dette 270 colonne nella quale ? stato introdotto un errore.
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto permutatore (CROSS_CONNECT) comprende pi? matrici di permutazione (CCSTAGEl, CCSTAGE2) completamente indipendenti tra di loro e funzionanti in parallelo, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi di: - per ciascuno dei moduli di trasporto sincrono (STM) in uscita da ciascuna di dette matrici di permutazione (CCSTAGE1, CCSTAGE2) di detto permutatore (CROSS_CONNECT), verificare la presenza di dette informazioni d'errore all 'interno di detti opportuni campi tra detti campi d'intestazione di sezione (SOH); e - scegliere uno dei percorsi trasmissivi alternativi offerti da dette matrici di permutazione (CCSTAGE1, CCSTAGE2 ) in funzione della presenza di dette informazioni d'errore in detti moduli di trasporto sincroni in uscita da dette matrici di permutazione (CCSTAGEl, CCSTAGE2).
- 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti circuiti di verifica effettuano la verifica del corretto espletamento delle funzioni realizzate all'interno di detti dispositivi mediante controllo (check) di parit? sui dati in uscita da detti dispositivi.
- 5. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti circuiti di verifica effettuano la verifica del corretto espletamento delle funzioni realizzate all'interno di detti dispositivi mediante checksum delle memorie di detti dispositivi.
- 6. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette informazioni d'errore sono contenute in 34 byte di detta intestazione di sezione (SOH) di detto modulo di trasporto sincrono (STM).
- 7 . Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che dette informazioni d'errore sono contenute in 9 byte di detta intestazione di sezione (SOH) di detto modulo di trasporto sincrono (STM).
- 8. Metodo sostanzialmente come sopra descritto e come illustrato nelle allegate figure.
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