JPH0614048A - 非同期転送モード(atm)通信方式における誤りのない回線保護切替 - Google Patents

非同期転送モード(atm)通信方式における誤りのない回線保護切替

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JPH0614048A
JPH0614048A JP5622893A JP5622893A JPH0614048A JP H0614048 A JPH0614048 A JP H0614048A JP 5622893 A JP5622893 A JP 5622893A JP 5622893 A JP5622893 A JP 5622893A JP H0614048 A JPH0614048 A JP H0614048A
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Narendra K Bansal
ケー.バンサル ナレンドラ
Sid Chaudhuri
チャウドハリ シッド
Shahrukh S Merchant
エス.マーチャント シャールク
Donald J Wemple
ジェームス ウェンプル ドナルド
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各々がヘッダとデータを有する複数のパケッ
トあるいはセルに関する非同期転送モードプロトコルを
保った通信システムにおいて、情報の信頼性の高い通信
を実現する。 【構成】 アクティブ回線と予備回線のユーザセルが異
る経路をとるために、アクティブ回線と予備回線の一方
のユーザセルは、アクティブ回線と予備回線のユーザセ
ルより進んでいる。制御回路はアクティブ回線と予備回
線の間の進みあるいは遅れの量を計算する。制御回路は
切替素子を制御して、進みセルの流れを切替素子と選択
素子の間に可変遅延を含む進み回線に向ける。制御回路
は遅れセルの流れを切替素子と選択素子の間の遅れ回線
に向ける。制御回路は可変遅延素子によって進みセルの
流れに与えられる遅延の量を制御する。制御回路はまた
同期の継続を確認し、同期が失なわれたことを検出する
ために同期したセルの流れを監視する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は通信システムにおける無誤り回線
保護切替に関する。特に本発明は非同期転送モード(A
TM)通信システムあるいは同様のシステムにおける無
誤り回線保護切替に関する。
【0002】
【背景技術】通信ネットワークにおいて、長距離を非常
に高いビット周波数のディジタル信号を通すことが可能
で望ましいことになって来た。例えば、2.4Gb/秒程
度あるいはそれ以上で100km程度あるいはそれ以上の
距離のディジタル伝送も現在は可能であり、伝送媒体と
して光ファイバを使ったような先端通信ネットワークで
実際に使われている。
【0003】このような大量のディジタルデータを便利
に扱うことができる特に注目すべき高速通信ネットワー
クは、いわゆる非同期伝送モードプロトコルを使ってお
り、この中ではディジタルデータのパケットあるいはセ
ルは光ファイバを基本としたネットワークを通して伝送
交換される。この種のネットワークは、セルを基本とし
た交換によってネットワークを建設し保守するコストが
低下し、利用できる帯域を活用する効率が向上するため
に特に興味がある。
【0004】通信システムの各回線で運ばれるデータ量
が増加するにつれて、光ファイバの切断によって生ずる
ようなサービスの停止と故障に対処するための対応策が
ますます重要になる。従来の通信システムにおける故障
に対する主な対応策は正常のアクティブ回線の他に冗長
な予備回線を用意することである。予備回線はアクティ
ブ回線と同一のネットワークユーザのデータを運ぶ。元
のアクティブ回線でサービスの中断が生じたときにアク
ティブ回線から予備回線への保護切替が行なわれる。ア
クティブ回線で送られるデータと予備回線で送られるデ
ータはその情報源から宛先まで物理的に異る経路を通
る。物理的に異るために信号源から宛先までのユーザデ
ータの伝わる時間が異ることになる。アクティブ回線と
予備回線に存在する遅延の差のために、アクティブ回線
から宛先に到着するユーザデータは、予備回線を通して
伝送される同一データの到着に比べて、早くなるか遅く
なる。この遅延の差は信号源と宛先の間のアクティブ回
線と予備回線の経路長の差およびこれらの両回線の回線
素子と特性の差によって生ずる。
【0005】アクティブ回線と予備回線を流れるデータ
流に時間差が存在するから受信側でアクティブ回線から
予備回線に切替えるときにはデータの損失や誤りが生じ
ないように特別の対策を講じなければならない。種々の
形態のヒットのないあるいは誤りのない切替システムが
提案されているが、ATM通信システムのような高速、
大容量の通信システムにはどれも適用しにくい。例え
ば、同期ディジタルハイアラーキ(SDH)信号をある
経路から他の経路に誤りなく切替える手法はシャドゥー
リ他の米国特許5,051,979に述べられている。
しかしATM信号では誤りのない切替手法は利用できな
い。これらのSDH信号のような信号のために開発され
た誤りのない切替手法はATM信号の誤りのない切替に
は容易に適用できない。これは主としてATM信号の非
同期性のためである。従ってATM信号のための適切な
誤りのない切替装置に対する需要は満足されていないこ
とになる。
【0006】ATM信号については適切な誤りのない保
護切替装置が一般に不足しているのみならず、従来の誤
りのない切替装置ではアクティブ回線と予備回線の間で
誤りのない切替を行なうためには大量のデータ記憶を必
要とするために高価であった。この大量のデータ記憶の
ためには大きな物理的空間が必要で、また大量の熱を発
生しこれを放散することも必要であった。従って、切替
システムを実現するコスト、その占める体積、その発生
する熱を減少するデータ記憶の小さい誤りのない切替シ
ステムがさらに必要とされている。
【0007】
【発明の要約】上述した必要は第1の経路を通して第1
の地点から第2の地点にユーザデータを伝送するアクテ
ィブ回線を形成する誤りの存在しない回線保護装置によ
って、本発明の一例により満足される。誤りのない回線
保護装置はまた第2の物理的に分れた経路を通して第1
の地点から第2の地点にユーザデータを伝送する予備回
線も含んでいる。回線保護装置はアクティブ回線上のユ
ーザデータが予備回線上のユーザデータより進んでいる
か、遅れているかを判定する手段も含んでいる。進みあ
るいは遅れの量も判定される。切替手段はいずれの回線
がユーザデータが遅れた回線のユーザデータに対して進
むであろう最大の量まで進んだユーザデータに時間遅延
を与える可変遅延装置の入力に対して、先んだ方のユー
ザデータを運ぶ回線を接続する。回線保護装置は可変遅
延回路によって提供される時間遅延を調整し、進んでい
るユーザデータを遅らせて、アクティブ回線と予備回線
のユーザデータの間の進みを0にするようにする。遅れ
た方のユーザデータを運んでいると判定された回線は、
直接あるいは可変遅延装置によって提供できるより小さ
い遅延を与える回路素子を通して切替装置の一方の入力
に接続される。可変遅延装置の出力は切替装置の第2の
入力に接続される。切替装置は2つの入力の信号の一方
をコマンド信号に応動して出力に接続する。切替装置は
これらの回線のユーザデータの遅れを切替の前にそろえ
ているから、アクティブ回線と予備回線の間で誤りなく
ユーザデータを切替えることができる。
【0008】本発明の特定の例のひとつの特徴は特に非
同期転送モード通信方式に関するものであり、可変遅延
装置によって提供される遅延はATMビットの流れから
空きセルを追加したり、削除したりすることによって変
更される。この特徴によって、例えサービス時間の間に
予備回線の経路長が変化した場合にも、誤りなくATM
信号をある経路から他に便利に切替えることができる。
【0009】遅れ調整の判定はユーザトラヒックに影響
を与えることなく行なわれ、位相を変化する必要はな
い。進んだ側と遅れた側の間の時間遅延の判定は正常な
トラヒックについてだけ行なわれ、切替の前に特別の調
整セルを送る必要がないために、このような性質が得ら
れる。この結果多くの利点が得られる。例えば、特別の
調整用セルを定義し、標準化し、作り出す必要はなくな
る。特別の調整用セルに帯域を使用する必要はなくな
る。少数のセルが失なわれたり誤ったりしても許容でき
る。調整は連続的に行なわれ、切替はコマンドによって
ただちに実行できる。切替が行なわれる前に調整が行な
われていることが確認できる。遅延差は少しずつ行なわ
れ遅延を急に入れたり追加したりすることによって生ず
る下流の混乱を最小化できる。
【0010】
【詳細な説明】図1はある地点から他の地点への非同期
転送モード(ATM)信号を伝送する通信システムの部
分を図示している。図1に示したATM通信システムの
部分は2局A、Bを含み、これはATM通信システムの
交換局の内の2つを示している。局AはATMシステム
10を含んでおり、これは回線12に現われるATM形
式のディジタル信号を取扱かう。回線12上の信号は2
本の回線インタフェース装置14、16に書き込まれ、
これは次にそのATM信号を回線18、20を通して局
Bに向ける。回線18、20の一方がアクティブ回線で
あり、他方がアクティブ回線に冗長性を持たせる予備回
線である。以下の議論は例えば回線18がアクティブ回
線で回線20が予備回線であることを仮定している。ア
クティブ回線18と予備回線20は2つの局AとBを接
続する光ファイバで良い。回線18上のATM信号は局
BのATMシステム22の回線インタフェース装置21
で受信される。回線インタフェース装置21で受信され
たATM信号はATMシステム22の誤りのないスイッ
チ24の一方の入力に向けられる。回線インタフェース
装置23で受信されたATM信号は誤りのないスイッチ
24の第2の入力に向けられる。誤りのないスイッチ2
4はその2つの入力の一方で受信されたATM信号を出
力回線26に選択的に向ける。正常な動作の間は、誤り
のないスイッチ24はアクティブ回線18から受信され
たATM信号を出力回線26に向ける。何かの理由で例
えば回線18上に回線18を切断するというような予め
計画された停止がある場合のように、アクティブ回線1
8からの信号を出力回線26に接続し続けることが不可
能になったり実際的でなくなったりしたときには、誤り
のないスイッチ24は、回線20から受信された冗長は
ATM信号を出力回線26に向けるような状態に切替え
られる。以下にさらに詳細に述べるように、誤りのない
スイッチはアクティブ回線18から受信されたATM信
号を送る状態と、予備回線20から受信されたATM信
号を送る状態の間で誤りなく切替えられ、切替え動作の
結果としてデータが失なわれることはなく、誤りが生ず
ることもない。
【0011】ここで述べる本発明の例をもっと良く理解
するために、典型的なATM信号の一例の本質的な部分
について以下に簡単に説明する。ATM信号は予め定め
られたバイト数の情報を含むセルから成る。例えば、A
TM信号の各セルは8ビットのディジタル情報を53バ
イト含む。各セルは2つの主要な部分から成る。一方の
部分はヘッダと呼ばれネットワーキングと管理の目的に
使用される。その情報はセルの宛先、ヘッダの誤りチェ
ック情報、セル損失の優先度、セルタイプの識別のよう
な情報を含んでいる。上述した53バイトのセルの例で
は、セルの先頭の5バイトをセルのヘッダ部として良
い。ヘッダの他に、セルの残りの部分は通信ネットワー
クの顧客あるいはユーザが予め定めた宛先に送りたい情
報あるいはデータを運ぶペイロードである。上述した例
では、53バイトのセルの内の残りの48バイトはこの
顧客情報を運ぶペイロードである。上述したように、各
セルのヘッダはそれと共に宛先アドレスを運び、ネット
ワークの各関連する部分はヘッダ中のこの宛先アドレス
の全部あるいは一部を読み、ヘッダに符号化された宛先
アドレスに従って、ネットワークを通して各セルをその
意図する宛先に向ける。このようにして各セルは純AT
Mシステムではセルごとに独立に通信ネットワークを通
して転送される。後述するようにATMセルは純ATM
モードとは異る方法で局Aから局Bに伝送されることも
ある。例えば、ATMセルは局Aから局Bに同期ディジ
タルハイアラーキ(SDH)信号のペイロードとして伝
送されることもある。
【0012】ATM通信ネットワークにおいてはいくつ
かのタイプのセルが存在する。ユーザセルは各ユーザセ
ルのペイロードで受信者向けのネットワークユーザのデ
ータを運ぶ。ネットワークの目的はこのようなユーザセ
ルをある所から他に運ぶことである。ATM信号に見ら
れるこれ以外のセルのタイプは運用管理保守(OAM)
セルで、これはネットワークを保守管理するためにネッ
トワーク中の装置が発生する。例えば、ネットワークの
性能をチェックするために、特殊テストセルが発生され
ネットワークの予め定められた部分を通して送られる。
ネットワーク中のATM信号はまた空きセルを含んでも
良い。これらの空きセルはユーザが居ないときあるいは
OAMセルについてはネットワークを通して連続的なバ
ッリツーバックのセルの流れを保持するために必要とな
る。ネットワーク要素の入来および出力のユーザセルの
周波数の差を補正するために、ATMネットワーク要素
は空きセルを必要に応じて発生したり捨てたりする。
【0013】誤りのない切替の間に、ネットワーク要素
の出力から流れるATMセルの流れに空きセルが加えら
れたり、削除されたりする。ネットワーク要素の間で管
理および保守の目的で使用されるOAMセルは本発明の
原理に従う誤りのない切替装置でアクティブ回線および
冗長回路のセルの流れに付加されたり、削除されたりし
てはならない。OAMセルは一般に有用なデータを運
び、アクティブ回線と予備回線に平等に現われるから、
これは本発明の誤りのない切替装置の動作ではユーザセ
ルとみなされ、従って、特に指定しないときには、以下
これらはユーザセルに含めることにする。基本的には予
備回線上のセルと冗長になっているアクティブ回線上の
同等なセルで空きセルでないものは本発明の動作に際し
て追加、削除、変更してはならない。
【0014】図1の装置において、局Aの2個の回線イ
ンタフェース14および16はユーザセルの同等の流れ
を受信する。これらのセルは純ATMモードで局Aから
局Bに伝送されるか、あるいは伝送用の他の信号形式に
写像される。例えば、ATMセルは局Bへの伝送のため
に同期ディジタルハイアラーキ(SDH)形式に写像し
てよい。この場合には、セルの流れはSDH信号のペイ
ロードとなる。詳しく述べれば、局Aの2個のインタフ
ェース14、16は同等のセルの流れを2本の同等のS
DH信号に写像し、これは次に回線18、20を通して
局Bに向けられる。この写像動作の間に2本のインタフ
ェース14、16は同一の空きセルをそれぞれのセルの
流れに追加する。2つのインタフェース14、16から
のこのセルの流れは同一の空きセルとユーザセルを同一
の順序で含んでいるから同等である。
【0015】インタフェース14、16からのセルの流
れは回線18、20を通して局Bに向けられる。回線1
8、20上の2つの信号は同等のユーザセルと空きセル
を含み、局Bの2つの別々なインタフェース21、23
に終端する。インタフェースはATMセルがSDH形式
に写像されているときには、回線18、20から受信さ
れたセルの流れからSDHのオーバヘッドを分離する。
インタフェース21、23は誤りのない切替装置24に
純ATMセルの流れを出力する。誤りのない切替装置2
4に送られる2つのセルの流れは同一のユーザセルと空
きセルを同一の順序で含んでいる。誤りのない切替装置
24の目的はユーザセルの誤り、損失あるいは重複なし
に入力を一方から他方に切替えることである。切替装置
の構成について以下図2に関連して詳細に説明する。
【0016】図2は図1に示した誤りのない切替装置2
4のより詳細なブロック図である。誤りのない切替装置
24はアクティブ回線と予備回線上の2つの信号の間の
ビット数を単位として測った最大の予期される時間遅延
差に少くとも等しい時間遅延容量を持つ短い方の経路に
ある大きな可変遅延バッファ34(ESO)を含む。誤
りのない切替装置24はまた長い方の経路上の小さい大
きさの可変遅延バッファ36(ESI)を含み、これも
また回線のアクティブ側と予備側の信号を調整する。一
例としては、可変遅延バッファ36(ESI)の大きさ
は1セルあるいはそれ以上の大きさに等しい。誤りのな
い切替装置24はまた2つの可変遅延バッファ34、3
6の前にスイッチ素子30を持っている。このスイッチ
素子30は短い方の経路の信号を大きい方の可変遅延バ
ッファ34に与え、長い方の経路の信号を短い方の可変
遅延バッファ36に与えるのに用いられる。このスイッ
チ素子30を使用することによって各々がアクティブ信
号と予備信号に与えられる遅延の差を考慮して必要とな
る最大の時間遅延容量を持たなくても良いようにする。
従って、誤りのない切替装置に必要となる全バッファ容
量はスイッチ素子30がないときに比べて半分まだに減
少できる。誤りのない切替装置はまた誤りのない選択切
替素子48を含み、これはアクティブ信号から予備信号
に1ビットの誤りもなく切替えることができる。誤りの
ない切替制御システム42は制御線44および46を経
由して2つの可変遅延バッファ34および36を制御
し、可変遅延バッファ34および36によって与えられ
る遅延を増減する。この制御システムはまた選択切替素
子48が、アクティブ経路と予備経路の2つの信号が調
整されたあとで、線55上の外部コマンドによって誤り
のない切替を実行できるようにする。誤りのない切替制
御システム42はまた2つの信号の調整を監視し、必要
であれば、再調整を開始する。
【0017】図1の説明に関連して述べたように、アク
ティブ回線18からのATM信号は回線インタフェース
装置21で受信され、ATM信号の冗長集合は予備回線
20から回線インタフェース装置23によって受信され
る。回線インタフェース装置21によって受信されるA
TM信号は出力回線28を経由して、図2の切替素子3
0の一方の入力に送られる。回線インタフェース装置2
3によって受信されたATM信号は回線32を通して切
替素子30の他方の入力に送られる。切替装置32は、
例えば図2に示すように2×2のスイッチ素子で良い
が、回線28あるいは32の一方を可変遅延バッファ3
4の入力に接続し、回線28あるいは32の他方を可変
遅延バッファ36の入力に接続する。図2のバッファ3
4および36の相対的大きさで説明的に示されているよ
うに、バッファ34で与えることができる最大の遅延は
バッファ36で与えることができる最大の遅延より大幅
に大きい。図3の説明に関連して以下で述べるように本
発明の一例においては、バッファ36を除いて、切替素
子30によって出力線33に向けられる信号には意図的
な制御できる可変遅延を設けないようにしても良い。
【0018】切替素子30は線47を通して誤りのない
切替制御42によって指示されて回線28あるいは32
のいずれかに現われるATMセルを、もしそのセル中の
ユーザデータが回線28あるいは32の他方に現われる
ATMセル中のユーザデータより進んでいるときに、線
31を経由して可変遅延バッファ34の入力に与える。
切替素子30はまた、出力線33を通して遅れていると
判定された線28あるいは32のいずれか一方のユーザ
セルを含むATMセルを可変遅延バッファ36の入力に
向ける。バッファ34と36の各々は線31と33上の
ATMセルのとり入れと、出力線38と40のATMセ
ルの出力の間のそれぞれの可変量の時間遅延を与える。
【0019】誤りのない切替制御システム42は回線2
8および32上の切替素子30への入力に応動して線4
4、46上に制御信号を生じ、これはバッファ34、3
6に向けられてこれらのバッファによって与えられる時
間遅延の量を制御する。バッファ34、36による時間
遅延は、線38、40に現われるATMセルにユーザデ
ータの遅れ、進みが存在しないように設定される。調整
がとれたあと、制御システム42はまた出力線38、4
0上のバッファ34、36の間の差に応動して調整プロ
セスを再開する制御信号を生ずる。
【0020】選択切替素子48は線38、40上に調整
されたセルの流れを受信して、線38あるいは40の一
方の信号を出力回線26に向ける。線38、40に現わ
れるアクティブ信号と予備信号の間には遅れ、進みは存
在しないから、選択切替素子48は誤り、重複あるいは
損失なしに出力線26に向けるどの信号をも変更でき
る。
【0021】図2の装置を使用して誤りのない切替を実
現する手続きの一例は次の通りである。第1に、アクテ
ィブ回線と予備回線のセルの境界をそなえる。これはB
をセル中のビット数として、回線インタフェース装置2
1および23にある2つのセル調整装置のいずれか一方
あるいは両方によって与えられる遅延の量を変化するこ
とによってアクティブ回線あるいは予備回線の一方ある
いは両方に対してB−1ビットまでの遅延を挿入するこ
とに実現される。次に図2でユーザセルは線43を通し
て切替制御42によって回線28から読み取られる。次
に図2で回線32を切替制御42に接続する線45で示
すように、下流のある最大数のセルまで回線32からの
信号について、下流の同一セルを見付ける探索を行な
う。下流のn番目のセルで一致が見付かるまで、この探
索の間に回線32からの信号中のセルの数が計数され
る。もし一致が見付かると、回線28の信号から他のユ
ーザセルを読む。次に回線32からのn番目のセルが回
線28からの第2の選択されたユーザセルと同一である
かの検査を行なう。もし先の整合が正しければ、下流の
n番目のセルも一致するはずである。回線28からユー
ザセルを選択し、回線32で下流のn番目のセルとの一
致を求める段階は最初の一致が正しかったと確認される
まで必要に応じて何回でも繰返される。もし回線28か
らはじめに選択されたユーザセルについて、最大量より
小さいか等しい可変遅延バッファに向けられた下流のセ
ルの流れの中で一致が見付からなければ、可変遅延バッ
ファ34に向けられた信号の遅延が大きずぎる可能性が
ある。この場合には回線32からユーザセルを選択し、
回線28と32の役割を入替えて、先と同様に回線28
のセルについて一致を見付ける。次にバッファ34、3
6の出力に現われるセルが一致するように、バッファ3
4と36によって与えられる遅延を調整する。これらの
セルの一致によって選択素子48がアクティブ回線と予
備回線をデータの損失、データの誤りなしに切替えるこ
とができるようになる。アクティブ回線と予備回線のセ
ルの同期は連続的に保たれてもよく、あるいはアクティ
ブ回線と予備回線を切替える特別の外部コマンドに応動
して実行してもよい。同期がとれたあと、回線38と4
0のすべてのセルは連続的に矛盾がないことを整理され
る。もし差が見付かって同期が失なわれたことが示され
ると、探索と同期のプロセスが再開される。
【0022】図3は本発明に従う誤りのない切替の他の
例を示す詳細なブロック図である。アクティブ回線から
のATMセルは図2の説明に関連して述べたラインイン
タフェース装置と同様の装置から回線28を通して図3
の装置によって受信される。予備回線からのATMセル
は図2のラインインタフェース装置23と同様のライン
インタフェース装置から線32を通して図3の装置によ
って受信される。回線28のATMセルは切替装置30
の一方の入力に向けられ、回線32のATMセルは切替
装置30の第2の入力に向けられる。切替装置30は線
50からの選択信号に応動して回線28からのATMセ
ルを選択的に遅れ回線33あるいは進み回線31に向け
る。切替素子30はまた選択信号50に応動して線32
上のATMセルを遅れ回線33あるいは進み回線31に
向ける。後述するように、切替素子30は線28あるい
は32上のATMセルのいずれかを同時に線31、33
の両方に向ける。
【0023】上述したように、アクティブ回線と予備回
線で経路長と回線特性が異るために、線28上のATM
セル流れのユーザデータは線32上のATMセル流のユ
ーザデータより進んでいるか遅れている。線28のユー
ザデータが線32のユーザデータより進んでいれば、切
替素子30は線28のATMセルを進み回線31に向
け、切替素子30は線32のATMセルを遅れ回線33
に向ける。線28のユーザデータが線32のユーザデー
タより遅れていれば、切替素子30は線28のATMセ
ルを遅れ回線33に向け、切替素子30は線32のAT
Mセルを進み回線31に向ける。本発明に従う誤りのな
い切替のこの例においては、遅延回線33のATMセル
は直接切替素子30から意図的な遅延なしに、選択切替
素子48の一方の入力に接続される。進み回線31には
これに対して切替素子30の出力と選択切替素子48の
入力の間に制御された遅延が入れられる。このようにし
て、進み回線31のATMセルはランダムアクセスメモ
リ52の入力に接続され、これは図2に示した可変遅延
バッファ34に対応することになる。ランダムアクセス
メモリ52は切替素子48の第2の入力の進み回線31
のATMセルの出現を遅らせることになる。ランダムア
クセスメモリ52によって与えられる遅延は可変で、ラ
ンダムアクセスメモリ52にATMセルを書き、ランダ
ムアクセスメモリ52からそのセルを読み出す間の時間
に設定される。このような出現を遅らせる時間は進み回
線31上のユーザデータが遅れ回線33上のユーザデー
タに関して進んでいる時間を0にするためである。従っ
て、遅れ回線33とランダムアクセスメモリ52の出力
線54に現われるATMセルのユーザデータには進みも
遅れも存在しない。従って切替素子48はユーザデータ
の誤り、重複、損失なしに遅れ回線33でも進み回線の
出力線54のいずれでも出力線26に接続切替できる。
切替素子48はロック状態機械76からの線53上の同
期表示信号と、線55上の外部切替コマンド信号に応動
して選択制御論理素子51で発生される線49上の切替
トリガ信号に応動する。従って線49上の信号は切替素
子は切替素子48の入力に現われるユーザセルに進みも
遅れもないときに、そのいずれの入力でも出力線26に
与えることができるようになる。ユーザセルは同期して
いるからこの切替動作の結果としてユーザセルの損失、
重複あるいは誤りは生じない。
【0024】ここに説明した本発明の一例に従う誤りの
ない切替動作を実行する回路は次のようなフェーズのシ
ーケンスを実行することによってこのような切替動作を
行なう 1. 進み/遅れの計算。 2. 進み/遅れの確認。 3. 経路の調整と同期。 4. 同期の確認。 5. 同期の監視。 これらのフェーズはこの説明において後述する。
【0025】ここでは進み/遅れ計算フェーズにおける
図3の動作を説明する。図3の誤りのない切替装置は回
線28と32のいずれが進みユーザデータを含み、回線
28と32のいずれか遅れユーザデータを含むかを判定
する回路を有する。図3の切替装置はまたランダムアク
セスメモリ52によって与えられる遅延を決定し制御す
るように進みあるいは遅れの量を決定する機構を含んで
いる。回線28上のATMセルは線56を通して切替素
子58の一方の入力に与えられる。回線32上のATM
セルは線60を通して切替素子58の他方の入力に与え
られる。切替素子58は線62上のスワップ信号に応動
してまずATMユーザセルの任意のひとつをアクティブ
あるいは予備回線からユーザセルラッチ64に記憶す
る。アクティブ回線あるいは予備回線の他方のATMセ
ルは線66を通して比較器68の一方の入力に送られ
る。比較器の他方の入力は線70を経由してユーザセル
ラッチ64の出力に接続される。比較器68は線66と
70に現われるATMセルを比較し、ラッチ64のセル
が線66に現われるATMセル同一か異るかの表示を線
72に与える。
【0026】デルタカウンタ74は比較器68の出力に
応動してアクティブ回線と予備回線の一致したセルを示
す数を表示する出力を発生する。ラッチ64のユーザセ
ルをラッチした後、線66にある予め決定された最大数
max のセルが通過するまでに一致が見付かれば、その
数“n”が線78を通してロック状態機械76に送られ
る。数nは切替素子58によって線66に向けられたA
TMセルのユーザデータが切替素子58によって線64
に向けられたATMセルより遅れているセルの数を示
す。線66を比較器68を通して最大数nmax のセルが
通過する時までに比較器68によって一致が検出されな
ければ、最大計数信号は線75を通してロック状態機械
76に送られる。このときは回線28あるいは回線32
のユーザデータが進んでいるという元の予想が誤ってい
たと考えられる。この場合には、線62上のロック状態
機械76によって発生されたスロップ信号が切替素子5
8を動作してそれからATMユーザセルがラッチ64に
記憶される線28と32を切替える。このような入替信
号はデータカウンタ74の計数値が最大値に達したこと
が線75上の信号によって示したときに発生される。そ
れからのセルがラッチ64に受信されて記憶されない回
線は再び線66を通して比較器68の一方の入力に向け
られる。比較器は再び線66上のセルとラッチ64に記
憶されたユーザセルの一致を見付ける。カウンタ74は
ラッチ64のユーザセルと線66から来た記憶されたユ
ーザセルと一致するユーザセルの間のセル数を判定す
る。一致が見付かったときのカウンタ74の計数値によ
って決められるセル数nは線78を通してロック状態機
械76に通知される。
【0027】次に進み/遅れ確認フェーズの図3の動作
について説明する。この場合には前のパラグラフで説明
した進み/遅れ計算フェーズの手続きは次のように繰返
される。他のユーザセルがラッチ64に記憶され、線6
6に存在する同一のセルがnセル後になっていることを
確認する。ここでnは進み/遅れ計算フェーズでカウン
タ74に記憶されたのと同じ数である。この確認ステッ
プは必要に応じて何回でも繰返して良い。
【0028】ここでは図3の経路調整・同期フェーズの
動作を説明する。詳しく述べれば、書き込みカウンタ8
0は線82上のデルタ信号と線84上のロック状態機械
76からの書き込み禁止信号に応動する。読み出しカウ
ンタ86はロック状態機械76からの線88の読み出し
禁止信号に応動する。書き込みカウンタ80と読み出し
カウンタ86はそれぞれランダムアクセスメモリの読み
出しアドレス入力線81と読み出しアドレス入力線83
に接続されており、それぞれランダムアクセスメモリ5
2への進み回線31への情報の書き込みとランダムアク
セスメモリ52からの情報の読み出しを制御する。線3
1に現われる各ATMセルについてランダムアクセスメ
モリ52によって可変時間遅れが与えられる。遅延の大
きさは書き込みカウンタ80によって制御されるランダ
ムアクセスメモリ52へのATMセルの書き込みと読み
出しカウンタ86によって制御されるランダムアクセス
メモリ52からのそのATMセルの読み出しの間の時間
の長さによって決められる。ATMセルのランダムアク
セスメモリ52への書き込みとランダムアクセスメモリ
52からのATMセルの読み出しの間の時間の長さは回
線28と32のATMデータビット流の一致したユーザ
セルの間のセルの数のカウンタ74による判定に応動す
るロック状態機械76によって発生されるデルタ信号に
よって決められる。
【0029】ここでは同期確認フェーズにおける図3の
動作を説明する。詳しく述べれば、経路調整・同期フェ
ーズで達成された2つの信号の同期は比較器90を使っ
て回線33と54上のセルを比較することによって確認
される。ある行のいくつかのセルが等しいことが分れ
ば、同期は確認され、さもなければ進み/遅れ計算フェ
ーズで同期手続きが再開される。
【0030】このパラグラフでは同期監視フェーズにお
ける図3の動作を説明する。この動作に関して図3の回
路は遅れ回線33のユーザセルと進み回線の線54のラ
ンダムアクセスメモリ52の出力に遅れあるいは進みが
存在するかを判定する監視回路をさらに含んでいる。こ
の監視回路は一方の入力が遅れ回線33に接続され、他
方の入力が進み回線のランダムアクセスメモリの出力線
54に接続された比較器90を含んでいる。比較器90
は遅れ回線33のユーザデータと出力線54の間に不一
致が存在するかを判定する。もし不一致が存在すれば、
比較器90は線92上にアンロック信号を生じ、これは
ロック状態機械76に向けられる。
【0031】図3のセルタイプ検出回路94はまた切替
素子58の出力線に空きセルが存在する表示を線95に
与える。線95上の信号はロック状態機械76の入力に
向けられ、これはその信号に応動して線101にスター
ト信号を生じ、ラッチ64にユーザをセルラッチさせ
る。
【0032】図4、図5は図3の回路の動作の詳細を図
示したフローチャートである。図4はアクティブ回線と
予備回線のいずれが進み回線であるかを判定する手続
き、識別された進み回線を流れるセルの流れがアクティ
ブ回線あるいは予備回線の他方を流れるセルの流れより
進んでいる量を判定する手続きおよび遅れあるいは進み
回線が正しく識別されたことを確認する確認手続きを示
している。図5は進みユーザデータを進み回線に、遅れ
ユーザデータを遅れ回線に導びき、進み回線と遅れ回線
のユーザデータを同期させ、進み回線と遅れ回線のセル
の流れが正しく同期していることを確認する確認手続き
を開始し、進み回線と遅れ回線のユーザデータの同期状
態を連続的に監視するフローチャートを図示している。
【0033】図4において、一方を進み側であると仮定
し、ユーザセルはその側から選択される。選択されたユ
ーザセルから下流にnmax セルまで他方の側について同
一のセルを探す。値nmax は2つの側の間の許容できる
最大の遅延差に対応するセル数である。下流のnmax
ルまでに同一のセルが見付からないときには、探索の方
向を反転させる。もし下流の方向nセルで一致が見付か
れば、それがnmax セル下流より近ければ、この結果は
さらにL回確認される。Lは例えば5から10程度で良
い。図4の例においては、結果はさらに7回確認され
て、仮定された進み側のユーザセルは、nセル下流で遅
れ側と正確に一致することが分る。このような一致がさ
らに7回得られなければ、探索をさらに同一の方向で続
ける。もし正しい一致がさらに7回得られれば、nの正
しい値が確認される。
【0034】同期フェーズにおいては、進み経路が可変
遅延装置を通るように切替回路が構成される。進み経路
にはnセルの遅延が挿入される。図3の例では、これは
線31のすべてのセルをRAM52に入れ、RAM52
にnセルが記憶されるまで、RAM52から線54にど
のセルも読み出さないようにすることによって実現され
る。RAM52にnセルが記憶されたあと次のセルが線
31に現われたとき、これはRAM52に書き込まれ、
RAM52に最初に書かれたセルがRAM52から読み
出され、線54を通して選択素子48の入力に送られ
る。(もし何かの理由で遅れ経路が可変遅延装置を通っ
ていれば、進み回線の遅延の適切な設定のためには
(c)遅延がなくなるまでその経路から空きセルを除
き、(b)進み経路を誤りなく可変遅延装置に切替え、
(c)遅延を作り出すためにメモリ52の出力から進み
経路に空きセルを発生する。この一例については以下の
図6−図9の説明を参照されたい。サービス中の経路の
空きセルの削除、追加は急な位相変化による下流の効果
を最小化するためゆっくりと行なう。)
【0035】進み経路にnセルの遅延を挿入したあと、
例えば次の7個の連続したユーザセルのような、次のM
個のユーザセルが今同期したアクティブ回線と空き回線
で等しいことが確認される。アクティブ回線の次のM個
の連続したセルが冗長回線のM個の連続したセルと同一
でないことが分ると、アクティブ回線と予備回線の信号
が同期していないと考えられ、上述したデルタ計算フェ
ーズに現在の値nから入ることになる。もし次のMセル
が等しいことが分ると、同期が確認され、図5の回路の
動作は下記の監視フェーズに入る。
【0036】図4のフローチャートによって規定される
回路は開始ブロック104で動作を開始する。図4の回
路はブロック106でアクティブあるいは予備回線の一
方のユーザデータがアクティブあるいは予備回線の他方
のユーザデータより進んでいると仮定する。ブロック1
08でアクティブ回線と予備回線のATMビット流の一
致するユーザセル間のセルの数nは最初は0であると仮
定する。ブロック110でインデクスiは0に設定され
る。このインデクスiはこの位相の連続的一致の数を計
数する。ブロック112で任意のユーザセルが選択され
る。ブロック114ではブロック112で拾われたと同
一のセルがnセル下流、この場合にはゼロセル下流の、
調べられたビット流の中に現われるかを見るために、他
方のビット流が調べられる。もしnセル下流で同一のセ
ルが見付からなければ、ブロック116でnの現在の値
が予め定めたnmax の値に等しいかを見る。もしnがn
ma x に等しくなければ、ブロック118でnを増分して
ブロック114の手続きを繰返す。一致が見付かるかあ
るいはnの値がnmax の値に達したことがブロック11
6で判定されるまで、ブロック114の手続きは繰返さ
れてnは1ずつ増分される。nの値がnmax の値に達し
たとき、アクティブ回線あるいは予備回線が進みユーザ
データを持っているという誤った仮定が行なわれたこと
が知らされることになり、仮定についての変更(SWA
P)をブロック120で行ない、今度進み回線であると
仮定された回線について同一のセルがブロック114で
見付かるまでブロック108、110、112、11
4、116、118の動作が繰返される。図4の回路
で、ブロック114のイエス経路がとられたときには、
進みユーザデータを運んでいると現在仮定されたアクテ
ィブあるいは予備回線は実際に進みユーザデータを運ん
でいることになる。図4の回路がブロック114からイ
エス経路をとり、一致が見付かったことを示したときの
変数nの値は、アクティブあるいは予備回線の一方が他
方より進んでいる量を示している。
【0037】ブロック114がイエスの判定をしたと
き、図4の回路は次にインデクスiをブロック122で
一方に等しく設定する。ブロック124ではS値の任意
のユーザセルをひろう。ブロック126ではブロック1
24でひろったユーザセルからnセル下流のS側に同一
のセルが現われるかの判定を行なう。ブロック126で
同一のセルが見付かれば、ブロック128でインデクス
iは1だけ増分されて、ブロック130でインデクスi
が上述した予め定められた値Lに等しいかを見る検査が
行なわれる。iがLに等しくないことが、ブロック13
0で判定されると、ブロック124の動作とそれに続く
ブロックが繰返され、S側から他のユーザセルを選択し
て行なわれる。もしiがLに等しいことがブロック13
0で判定されれば、図4の回路の動作によって同期がと
れたことが認識され、図5でAとラベルを付けたブロッ
クから図5の動作を実行するように進む。
【0038】ブロック126でS側で同一のセルが見付
からないと、ブロック132でnがnmax に等しいかの
チェックが行なわれる。もしnがnmax に等しくなけれ
ば、ブロック134でnは1だけ増分され、ブロック1
10の動作とそれに続く動作が繰返される。もしブロッ
ク132でnがnmax に等しいと判定されると、次にア
クティブ回線と予備回線の内のいずれが進んでいるかに
関する仮定が、ブロック136で変更されて、ブロック
108とそれ以下のブロックの動作が繰返される。
【0039】図5に関してより詳しく述べれば、初期の
同期が確保されて図5の動作がブロックAから開始され
たときに、アクティブ経路と予備経路がブロック138
で進みおよび遅れの回線の内の適切なものに向けられ
る。次にnセルの遅延がブロック140によって進み回
線に挿入される。ブロック138と140の動作を実行
する過程で図5の回路で取扱かわなければならないのは
4つの場合がある。
【0040】第1の場合はアクティブセルの流れが冗長
セルの長れより遅れており、アクティブセルの長れが現
在切替素子30によって図3の遅れ回線33に向けられ
ている場合である。この場合には、遅れているアクティ
ブセルの流れは既に正しい経路にある。進んでいるアク
ティブでないセルの流れは切替素子30によって進み回
路に向けられる。線81の書き込み信号と線83の読み
出し信号のタイミングはRAM52からの与えられたセ
ルの読み出しは、RAM52へのそのセルの書き込み
と、図4の回路によって計算されたデルタオフセットn
に等しい時間だけ遅れているようになっている。読み出
しと書き込み信号のタイミングがこのように適切にセッ
トされてたとき、比較器90によってビットごとの比較
が行なわれる。比較回路を小さくするために、比較は各
セルの一部についてだけ行なわれる。
【0041】第2の場合はアクティブ側のセルの流れが
冗長側のセルの流れより進んでいる場合である。進み側
のアクティブなセルの流れは切替素子30によって、進
み回線31に向けられる。この場合には、進んではアク
ティブセルの流れは正しい経路にある。遅れている非ア
クティブのセルの流れは切替素子30によって遅れ回線
33に向けられる。もし線81上の書き込み信号と線8
3上の読み出し信号の間の現在のタイミングオフセット
が図4の回路によって計算されたデルタオフセットより
大であれば、空きセルについて書き込み動作を阻止し
て、線83上の読み出し信号が線81上の書き込み信号
に近付くようにする。この手続きによってアクティブ信
号を乱すことなくRAM52によって与えられる遅延を
短かくすることができる。逆に、現在のタイミングオフ
セットが図4の回路で計算されたデルタより小であれ
ば、線83上の読み出し信号を禁止して、RAM52か
ら空きセルを出力し、これによって線81上の書き込み
信号が線83の読み出し信号から離れるようにする。こ
の手続きによって、アクティブ信号を乱すことなく可変
遅延バッファRAM52によって与えられる遅延を増大
する。空きセルの連続的出力は下流の装置の動作に影響
を与える可能性があるから、RAM52の出力には空き
セルは必要に応じてゆっくりと挿入する。例えば、空き
セルを32セルに1回だけ挿入してRAM52の書き込
みと読み出しの間の時間オフセットが計算されたデルタ
に等しくなるようにしても良い。このような場合には比
較器90はビットごとの比較を行なうようにしても良
い。
【0042】第3の場合はアクティブなセルの流れが冗
長セルの流れより進んでおり、現在アクティブセルの流
れが切替素子30によって遅れ回線33に接続されてい
る場合である。この場合にはアクティブ回線は誤った経
路になっている。RAM52によって提供する遅延をま
ず0にして、次に切替素子30によってアクティブのセ
ルの流れを遅れ回線31と進み回線33の両方に接続す
る。両方の経路には遅延差が存在せず同一のデータが切
替素子48にあるから、アクティブセルの流れをこのと
き切替素子30によって出力線26で切替えても誤りは
生じない。次に切替素子48によって非アクティブのセ
ルの流れを遅れ経路33に切替えることができる。次に
線81と83の信号は上述の第2の場合と同様に調整さ
れて、線33と5のユーザセルを同期させる時間遅れが
与えられ、次に比較器90はビットごとの比較を開始す
る。第4の場合はアクティブなセルの流れが冗長セルの
流れより遅れており、現在アクティブセルの流れが切替
素子30によって進み回線31に接続されている場合で
ある。この場合にもアクティブセルの流れは誤った経路
にある。アクティブセルの流れは上述の第3の場合と同
様に線31と33の両立に切替えられる。線81と83
上の信号はRAM52に書き込まれる空きセルをひとつ
禁止するたびに1セル遅延ずつ減少するように調整され
る。遅延バッファ52が完全に空になったとき、線33
と54上のセルの流れは切替素子48において遅延差の
ない同一のデータとなっており、切替素子48は線33
上の遅れ回線のアクティブセルの流れを出力線26に誤
りなく切替えることができる。切替素子30は次に冗長
セルの流れを進み回線31に向け、線81と83の信号
は上述の第1の場合と同様に調整されて、図4の回路で
計算されたデルタを与える。次に比較器90はビットご
との比較を開始する。
【0043】図5のブロック138と140の動作が完
成したあとで、ブロック142でインデクスjは0に等
しいようにセットされる。インデクスjは空きセルの不
一致が介在しない連続した空きセルの一致の数を数え
る。図5の回路は次にブロック144でブロック140
で遅延が設定されてからあとで、アクティブ回線と予備
回線のセルが同じかどうかの判定を行なう。アクティブ
回線と予備回線のセルの間に一致が見られなければ、両
方の回線は同期がされていないものと判定され、Bのラ
ベルを付けたブロックで示すように図4の回路動作に戻
る。もしセルが一致すれば、これがブロック144で判
定され、図5の回路はブロック145でそのセルが空き
セルかどうかを判定する。もしそのセルが空きセルでな
ければ、図5の回路はブロック146でインデクスjを
1だけ増分し、ブロック148でjが予め定められた値
Mに等しいかの判定が行なわれる。Mの値は同期を確認
するために必要な連続して一致するユーザセルの数であ
る。もしjがMの値に達していたければ、図5の回路は
ブロック144の入力に戻り、jがMの値に達するまで
ブロック144と146の動作は繰返される。jの値が
Mの値に等しくなったとき、ブロック148はブロック
Cで同期確認を表示する。ブロック145でもしセルが
空きセルであれば、図5の回路はブロック146の動作
をとばしてブロック148の動作を実行する。
【0044】同期が確認されたとき、図5の回路は同期
の失なわれたことを検出する監視フェーズに入る。同期
が失なわれたことを検出するひとつの方法は進みおよび
遅れ回線の同期した部分でN個の連続したユーザセルが
不一致であることを見ることである。これを図5に示
す。もし同期が失なわれたことが検出されると、図5の
回路は同期フェーズに戻る。図5に示すように、n=0
から再びはじめるのではなく、最後にわかっている距離
マイナス数セル、例えばnマイナス5セルを使うことに
よって再同期の速度を向上することができる。
【0045】ブロックCで同期が確認されたことが表示
されると、図5の回路は、インデクスkをブロック15
0で0に等しくセットする。ブロック152では進み、
遅れの両チャネルの次のセルが等しいかどうかの判定が
行なわれる。もし等しければ、図5の回路はブロック1
60の入力に進む。もしセルが等しければ、ブロック1
54で今比較したセルが空きセルであるかどうかの判定
が行なわれる。もしセルが空きセルでなければ、ブロッ
ク156でkの値はゼロに設定される。もしブロック1
52で比較されたセルが一致しなければ、ブロック15
8でkが値はk+1に変更される。次にブロック160
でkが予め定めたNの値に等しいか大きいかが判定され
る。Nの値は同期が失なわれたことを検出するために必
要なユーザセルの連続した不一致の数である。例えば、
Nの値は8として良い。もしkがNより大きくなけれ
ば、図5の回路の動作はブロック152の入力に進み、
ここで上述した連続のブロックの動作が繰返される。も
しkがNに等しいかNより大きければ、これはブロック
160で判定され、変数nは、ブロック162でnの値
はnより小さい値、で0と例えばn−5の内の大きい方
の値に設定されて、ブロックBでは同期外れ条件が宣言
される。図5の回路の動作は図4の回路の動作で、図4
でBと印を付けたブロックに進み、最後の値をnとして
処理が行なわれる。
【0046】単にN個のセルが不一致であることを見る
のは多くの場合に同期が失なわれたことを検出する方法
としては不適切である。ある種のトラヒック条件の下で
は、もっと複雑なアルゴリズムを使った方が良い結果に
なる。これはバースト誤りによって不必要な再同期を生
ずるのを防止するにはNの値を大きくした方が良いから
である。しかし、Nを大きくすると、両側の同期がとれ
ていないのにNセル中のひとつが等しくなる確率が高く
なる。図5の下の方にあるブロック156を“k=max
(0,k−0.1)”すなわちkを0あるいはk−0.1の
内の大きい方に設定するのは、等しいセルと等しくない
セルに異る重みを与える確率的判定を行なうためのひと
つの解決である。この例では、等しくないセルに+1の
重みを与え、等しいユーザセルには−0.1の重みを与え
る。(等しい空きセルの重みは0である。)図5のこの
修正された構成によって、例えいくつかのセルがたまた
ま等しくても、同期外れ条件が検出できることになる。
【0047】本発明に従う誤りのないATM信号の切替
のひとつの特徴は適切なときにセルの流れから空きセル
を落したり、追加したりすることによって、信号路の遅
延を変更できるということである。この特徴によって、
予備経路の長さがサービス期間の間に変化することがあ
っても、ATM信号をある経路から他方に誤りなく切替
えることができる。特にアクティブ経路より予備経路の
長さが長ても、アクティブ経路は今はアクティブ経路よ
り短くなった予備経路に置換することができる。図6乃
至図9で示すように本発明に従って誤りのない切替が可
能である。図6においては、1側がアクティブ側で、0
側が予備側であり、1側のユーザデータが0側のユーザ
データより進んでいると仮定している。従って切替素子
30はアクティブ側をランダムアクセスメモリ52の入
力に向けるように構成されている。ランダムアクセスメ
モリ52はアクティブ側1のデータに遅延デルタを与
え、0側のユーザデータと一側のユーザデータが切替素
子48の入力で同期しているようにする。切替素子30
は0側のユーザデータが本質的遅延なしに選択素子48
の入力に直接接続されるようにする。この装置は上述し
た回路と手続きによって設定される。
【0048】図7においては、予備側0は今度はアクテ
ィブ側1の経路より短い経路になっている。従って、1
側から0側への誤りのない切替を実行するために、ラン
ダムアクセスメモリ52は0側に与える。これは図6b
に示すように、まず切替素子30を切替えて1側の信号
を切替素子30の出力の両側に供給することによって達
成される。そのあとで、空きセルがランダムアクセスメ
モリ52の入力に現われたときに、これを落してRAM
52の出力からユーザセルを発生する。この手続きによ
って、RAM52によって与えられる遅延は1セルだけ
減少する。この手続きを継続してRAM52の遅延はあ
る時間をかけてなくすことができる。このときにはラン
ダムアクセスメモリ52と線33上の信号は同期するか
ら誤りのない切替が実行できる。この同期は線33の信
号とランダムアクセスメモリ52の出力は図6bの構成
では同一であり、2つの信号の間に遅延は存在しないか
ら、この同期は極めて単純である。ここでランダムアク
セスメモリ52は空きとなり、短い方の予備経路で使用
できることになる。
【0049】0側の信号を次に図8に示すように切替素
子30の適切な構成によってランダムアクセスメモリ5
2に供給する。ランダムアクセスメモリ52は時間遅れ
δ′を与え、これによって線33上のユーザデータとラ
ンダムアクセスメモリ52の出力のユーザデータは同期
することになる。上述した同期手続きと回路がこれを実
現するために使用される。次に図9に示すように選択素
子48によって誤りのない切替が行なわれる。1側か
ら、0側への誤りのない切替はこのようにして0側の長
さが変化した後でも実現できる。
【0050】有効な誤りのない切替のために必要な可変
遅延バッファすなわちランダムアクセスメモリの大きさ
はnglass を持つガラスファイルを通る光信号はC=3
×108 m/sec で、1.5の速度を持つものとして求め
られる。次の表IIはアクティブ回線と予備回線の間の距
離差の2つの異る場合に必要となる可変遅延バッファの
大きさを要約している。一方は局内保護切替の場合であ
り、他方は局間保護切替の場合である。以下の表は3種
の異るSTM−1、STM−4c、STM16cの信号
についての必要な可変遅延バッファの大きさを示してい
る。計算された大きさはSTMの周波数による。しか
し、内部周波数はSTM周波数よりいく分高い。この場
合には可変遅延バッファの大きさも比例して大きくな
る。
【0051】
【表1】
【0052】当業者には添付特許請求の範囲の中で上述
した本発明の例に対して多くの変形が可能であることが
理解されよう。ここまで説明した本発明はビットのな
い、無誤り切替回路とその設計の基本的特徴について述
べた。このようなシステムの多くの現実的な実装では、
特別な場合を扱ういくつかの拡張が必要になるかもしれ
ない。これらの強化を行なうために基本的回路に対して
若干の変更が必要になるが、本発明の基本的構造は変化
しない。以下にはこのような変更を5項目示すが、本発
明の範囲はこの5項目に限定されるものではない。
【0053】両側で異るBAMセルの扱い 上述した空きセルとユーザセルの他に、ネットワークは
また運用、管理、保守のための特別のセル(OAMセ
ル)を使うことがある。これらのセルは伝送ストリーム
の中で空きセルにおき替わる。これらのOAMセルは色
々なタイプのものがあるが、2つの基本的なタイプに分
類される。第1のタイプ、タイプ1のOAMセルは両側
(0と1)で位置も内容も同一のものである。これらの
OAMセルは本発明のユーザセルと同様に扱かわれる。
第2のタイプのセル、タイプ2のOAMセルは、一方の
側ではOAMセルで他方の側の空きセルあるいは異るタ
イプ2のセルに対応する。タイプ2のセルは典型的には
図1のラインインタフェース14、16の送信側で生成
されたり、落されたりするので、伝送回線18、20の
両側で異ることがある。タイプ1のOAMセルは典型的
には図1の回線12の前で生成されたり落されたりす
る。従ってこれらは伝送回線18、20で常に等しい。
OAMセルにはタイプ1かタイプ2かを識別できるよう
にマークが付けられ、これによって次のようにしてこれ
を扱うことができる。図3の比較器90は一方の側にタ
イプ2のOAMセルが存在する場合には例えそれが異っ
ていても他の側の対応するタイプ2のOAMセルあるい
は空きセルと等しいとするように設計しておいても良
い。他のタイプのセルについては(ユーザセル、空きセ
ル、タイプ1のOAMセル)、比較器は2つのセルのす
べてのビットが等しいときにだけ一致を表示する。この
方法によって、タイプ2のOAMセルあるいは空きセル
に置換された任意の他のセルを、そのセルを置換セルで
あると示すことができる限り、扱うことができる。
【0054】空きセルのローカル挿入 図2の回線18と20でセルの流れが等しくても、その
周波数には若干の変動が存在し得る。これは通常“スタ
ッフ”と呼ばれるプロセスによって取扱かわれる。この
ときにはデータ周波数は両側で若干上げられて等化され
る。ATMシステムにおいては、スタッフィングのため
には空きセルを使うことが自然である。これらはシステ
ム中でローカルに回線インタフェース21、23に挿入
されるから、これらのセルはL空きセルと呼ぶべきであ
り、回線18、20から来たセルとは区別するように印
が付けられる。これらのセルの存在にはユーザセルの間
隔に変動の可能性があるが、これらのセルは特別にマー
クされており、従って本発明によって次のように(ある
いはそれに対応する方法で)扱かわれる。もしL−空き
セルが進み側で検出されれば、それは落される(RAM
52に書き込まない。)もしL−空きセルが遅れ側で検
出されれば、RAM52からのデータの読み出しは、対
応するL−空きセルがRAM52の出力の進み側に挿入
されるときに一時的に止められ、これによって両方のデ
ータの流れを等しくする。
【0055】同期フェーズにおけるセルの比較の簡単化 上述した同期プロセスにおける同期あるいは同期確認フ
ェーズにおいては、そのブロックのデータを後で比較す
ることが必要であるから、図5のブロック64で完全な
情報セルを記憶する必要がある。しかし(i)例えばヘ
ッダ情報を含むセルの選択された部分あるいは(ii)セ
ルそのものではなく全セルにわたって計算された巡回冗
長検査あるいはパリティのようなセルそのものに比べて
はるかに小さいチェックサムあるいは同様のセルシグネ
チャのいずれかを記憶することによって蓄積の要求をセ
ル全体からその一部に減少することができる。これらの
2つの方法の内で、方法(ii)は全セルからのデータに
関連しており、従って偽一致になりにくいという利点を
有している。
【0056】空きセルのための記憶の削減 セルを空きセルであると指定するには1ビットしか必要
ないから、全セルを記憶する必要なく、空きセル当りに
は1ビットだけ(プラスエンコードオーバヘッドとして
の少数のビット)を記憶すればよい。これによって、あ
る割合の空きセルがいつも存在する場合には、可変遅延
バッファの容量は同じ割合だけ減少できる。
【0057】プログラム可能性 通常は予め決められている値、例えば、L、M、Nおよ
びnmax は実際にはプログラマブルであり、その最適値
は予期されるトラヒックのタイプについての統計に合わ
せられる。このプログラムによる適応性を自動化して、
実際のトラヒック統計について測定された値にもとずい
て、最適パラメータを自動的に決定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明は原理に従う誤りのない保護回線切替を
持つ非同期転送モード通信システムの関連する部分のブ
ロック図。
【図2】図1に示した誤りのない切替装置の一例の詳細
なブロック図。
【図3】図1に示した誤りのない切替装置の他の一例の
詳細なブロック図。
【図4】本発明の原理に従う誤りのない回線保護切替装
置に用いられる遅延計算および確認手続きを実現する電
子回路を表わす流れ図。
【図5】本発明の原理に従う誤りのない回線保護切替の
過程で実行される調整、調整確認および監視手続きを実
行する電子回路を表わす流れ図。
【図6】サービス中に予備経路の長さが変化した場合の
本発明の原理に従う誤りのない切替の説明図の1。
【図7】サービス中に予備経路の長さが変化した場合の
本発明の原理に従う誤りのない切替の説明図の2。
【図8】サービス中に予備経路の長さが変化した場合の
本発明の原理に従う誤りのない切替の説明図の3。
【図9】サービス中に予備経路の長さが変化した場合の
本発明の原理に従う誤りのない切替の説明図の4。
【符号の説明】
48 選択手段 30 切替手段 34 制御できる時間遅延
フロントページの続き (72)発明者 ナレンドラ ケー.バンサル アメリカ合衆国 03053 ニューハンプシ ャー,ロンドンデリー,サットン プレイ ス 15 (72)発明者 シッド チャウドハリ アメリカ合衆国 08816 ニュージャーシ ィ,イースト ブランズウィック,リュー ズ レーン 309 (72)発明者 シャールク エス.マーチャント アメリカ合衆国 03053 ニューハンプシ ャー,ロンドンデリー,ウィンディング ポンド ロード 182 (72)発明者 ドナルド ジェームス ウェンプル アメリカ合衆国 05056 ヴァーモント, プライマウス,ボックス 33,エッチシー アール 70,ピックス ロード(番地な し)

Claims (48)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アクティブ回線からデータを受信する手
    段と;予備回線からデータを受信する手段と;アクティ
    ブ回線のデータが予備回線のデータより進んでいるか遅
    れているかを判定する手段と;アクティブ回線のデータ
    あるいは予備回線のデータの一方を選択して、選択され
    たデータを出力回線に接続する選択手段と;判定手段に
    応動して進みデータを切替手段と選択手段の間の進み回
    線に接続し、進み回線は進みデータが遅れデータに比べ
    て進んでいると期待される最大量までの制御できる時間
    遅延を含み、遅れデータを切替手段を選択手段に直接接
    続する遅れ回線に接続する切替手段を含むことを特徴と
    する誤りのない回線保護装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の装置において、進み回
    線はアクティブ回線からのデータと予備回線からのデー
    タが進み回線と遅れ回線で同期するような時間量の遅延
    を有することを特徴とする誤りのない回線保護装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の装置において、進み回
    線はそれに対して制御できる大きさの時間遅延を与える
    ランダムアクセスメモリを含むことを特徴とする誤りの
    ない回線保護装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の装置において、該判定
    手段はアクティブ回線あるいは予備回線の一方から予め
    定められたデータのセグメントを選択する手段とアクテ
    ィブ回線あるいは予備回線の他方で、データの同じセグ
    メントを見付ける手段とを含むことを特徴とする誤りの
    ない回線保護装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の装置において、データ
    の同じセグメントを見付ける手段はアクティブあるいは
    予備回線の他方のデータのセグメントをアクティブある
    いは予備回線の他方の下流の最大距離まで、アクティブ
    あるいは予備回線の一方からのデータの予め定めたセグ
    メントと順次に比較する手段を含むことを特徴とする誤
    りのない回線保護装置。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の装置において、さらに
    判定手段に応動してアクティブ回線と予備回線から受信
    されたデータを同期する手段を含むことを特徴とする誤
    りのない回線保護装置。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の装置において、該同期
    手段は進み回線の遅延の大きさを制御することを特徴と
    する誤りのない回線保護装置。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の装置において、該判定
    手段はアクティブ回線からのデータと予備回線からのデ
    ータの進みあるいは遅れの大きさを確認する手段を含む
    ことを特徴とする誤りのない回線切替装置。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の装置において、該判定
    手段はさらにアクティブ回線あるいは予備回線のいずれ
    かが進みデータを運んでいるかの判定とアクティブ回線
    と予備回線の間の進みあるいは遅れの大きさの確認を予
    め定められた回数繰返し、いずれの回線が進みデータを
    運んでいるかの初期の判定と進みあるいは遅れの大きさ
    の確認を確かめる装置を含むことを特徴とする誤りのな
    い回線保護装置。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の装置において、予め
    定められた回数は約5から10回であることを特徴とす
    る誤りのない回線保護装置。
  11. 【請求項11】 請求項6に記載の装置において、同期
    手段はさらに進み回線と遅れ回線のデータの予め定めら
    れた数の順次のセグメントが同一であることを検査する
    ことによって、アクティブ回線からのデータと予備回線
    からのデータが同期していることを確認する手段を含む
    ことを特徴とする誤りのない回線保護装置。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の装置において、該
    予め定められたセグメントの数は約5から約10である
    ことを特徴とする誤りのない回線保護装置。
  13. 【請求項13】 請求項6に記載の装置において、該同
    期手段はさらに進み回線と遅れ回線のデータに連続した
    同期が存在するかどうかを判定する確率的同期モニタを
    含むことを特徴とする誤りのない回線保護装置。
  14. 【請求項14】 第1の経路を通して第1の位置から第
    2の位置にデータを伝送するアクティブ回線と;第2の
    経路を通して第1の位置から第2の位置にデータを伝送
    する予備回線と;アクティブ回線のデータあるいは予備
    回線のデータのいずれが他方の回線のデータより進んで
    いるかと、他方の回線のデータよりそのデータが進んで
    いる量を判定する手段と;アクティブ回線と予備回線の
    内の進んでいる方のデータがアクティブ回線と予備回線
    の内の他方のデータより進むと予期される最大の量まで
    の遅延を提供することができる可変遅延装置と;判定手
    段に応動してアクティブ回線と予備回線の内の進んでい
    る方を可変遅延装置に切替える手段と;判定手段に応動
    してアクティブ回線と予備回線のデータを同期するよう
    可変遅延装置の遅延を調整する手段と;少くとも2本の
    入力と1本の出力を有する選択素子と;可変遅延装置の
    出力を選択素子の入力に向ける手段と;アクティブ回線
    と予備回線の内の遅れている方を、遅れ回線のデータを
    可変遅延装置によって提供できる最大の遅延より小さい
    最大の遅延を越えない遅れを与えることができる素子を
    通して選択素子の第2の入力に向ける手段とを含むこと
    を特徴とする誤りのない回線保護装置。
  15. 【請求項15】 非同期転送モードのデータを伝送する
    通信方式において、 アクティブ回線からユーザセルと空きセルを含む非同期
    転送モードのデータを受信する手段と;アクティブ回線
    からのユーザセルおよび空きセルと同一のユーザセルと
    空きセルを含む非同期転送モードのデータを予備回線か
    ら送信する手段と;アクティブ回線および予備回線から
    の少くともユーザセルに応動して、アクティブ回線ある
    いは予備回線のユーザセルがアクティブ回線、予備回線
    の他方のユーザセルより進んでいるか、遅れているかを
    判定する手段と;アクティブ回線からの非同期転送モー
    ドのデータあるいは予備回線からの非同期転送モードの
    データの内の一方を選択して選択されたデータを出力回
    線に向ける手段と;判定手段に応動して進んでいる非同
    期転送モードのデータを切替手段と選択手段の間の進み
    回線に向け、進み回線は進んでいる方の非同期転送モー
    ドのデータが、遅れている非同期転送モードのデータよ
    り進んでいると予期される最大量までの制御できる時間
    遅延を含み、遅れている非同期転送モードのデータを切
    替手段と選択手段を直接接続する遅れ回線に接続する切
    替手段とを含むことを特徴とする誤りのない回線保護装
    置。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載の装置において、進
    み回線の制御できる遅延の量は進み回線に向けられた非
    同期転送モードの空きセルの数を変化することによって
    変化されることを特徴とする誤りのない回線保護装置。
  17. 【請求項17】 請求項16に記載の装置において、変
    化手段は進み回線に向けられた非同期転送モードデータ
    から選択された空きセルとを削除する手段を含むことを
    特徴とする誤りのない回線保護装置。
  18. 【請求項18】 請求項15に記載の装置において、さ
    らに判定手段に応動して進み回線と遅れ回線の非同期転
    送モードデータ中のセルを同期する手段を含むことを特
    徴とする誤りのない回線保護装置。
  19. 【請求項19】 請求項18に記載の装置において、同
    期手段は進み回線に存在する時間遅れの量を制御するこ
    とを特徴とする誤りのない回線保護装置。
  20. 【請求項20】 請求項18に記載の装置において、さ
    らに進み回線と遅れ回線の先に同期していたセルに同期
    外れを生じさせるようなアクティブ回線と予備回線に関
    連した経路長の変化に応動して進み回線の制御可能な時
    間遅延を調整して進み回線と遅れ回線のセルを再同期す
    る手段を含むことを特徴とする誤りのない回線保護装
    置。
  21. 【請求項21】 請求項20に記載の装置において、経
    路長の変化に応動する手段は、アクティブ回線あるいは
    予備回路のいずれかからの非同期伝送モードのデータを
    進み回線、遅れ回線に向けるかを変更する手段を含むこ
    とを特徴とする誤りのない回線保護装置。
  22. 【請求項22】 非同期転送モードデータを送信する第
    1の局と;非同期転送モードデータを受信する第2の局
    と;第1の局から第2の局に対してユーザセルと空きセ
    ルを含む非同期転送モードデータを伝送するアクティブ
    回線と;アクティブ回線が運ばれる経路とは物理的に異
    り、第2の局で非同期転送モードデータの間に進みある
    いは遅れが生ずるような経路に沿ってユーザセルと空き
    セルを含む非同期転送モードデータを伝送する予備回線
    と;アクティブ回線と予備回線の非同期転送モードデー
    タに応動してアクティブ回線と予備回線のデータの間の
    進みあるいは遅れの極性と大きさを判定する手段と;ア
    クティブ回線あるいは予備回線からの非同期転送モード
    データの一方を選択して選択されたデータを出力回線に
    切替える第2の局における手段と;判定手段に応動し
    て、進み回線は進んでいる非同期転送モードデータが遅
    れている非同期転送モードデータに比べて進んでいると
    予期される最大量の制御できる時間遅延を含むものとし
    て進んでいる非同期転送モードデータを切替手段と選択
    手段の間の進み回線に向け、遅れている非同期転送モー
    ドのデータを切替手段を選択手段に直接接続する遅れ回
    線に向けるような切替手段と;判定手段に応動して進み
    回線の遅延を制御して、進み回線と遅れ回線の非同期転
    送モードデータを同期させる手段と;進み回線と遅れ回
    線の非同期転送モードデータに応動して、これらの2回
    線のデータの同期を監視する手段とを含むことを特徴と
    する非同期転送モード通信ネットワーク。
  23. 【請求項23】 非同期転送モードの通信ネットワーク
    の誤りのない保護切替を実行する方法において:ネット
    ワーク中の第2の点からアクティブ回線を通して送られ
    た非同期転送モードのデータをネットワーク中の第1の
    点で受信し、非同期転送モードのデータは第1の点から
    第2の点に伝送された情報を表わすユーザセルとひとつ
    あるいはそれ以上の空きセルを含み;ネットワーク中の
    第2の点から予備回線を通して送られた非同期転送モー
    ドのデータをネットワーク中の第1の点で受信し、非同
    期転送モードのデータはユーザセルと空きセルを含み;
    アクティブ回線から受信された非同期転送モードのデー
    タと予備回線から受信された非同期転送モードのデータ
    の間の進みあるいは遅れの大きさと極性を判定し;進ん
    でいる非同期転送モードのデータを、進んでいるデータ
    が遅れているデータより進んでいる最大量までの制御で
    きる時間遅延を有する進み回線に向け;遅れている非同
    期転送モードのデータを進み回線の時間遅延の最大量よ
    り短い最大の時間遅延を有する遅れ回線に向け;進み回
    線の非同期転送モードのデータが、遅れ回線の非同期転
    送モードのデータと同期するように進み回線と遅れ回線
    の両方あるいは一方の遅延の量を制御し;進み回線ある
    いは遅れ回線の一方を選択して、選択された回線を出力
    に接続する段階を含むことを特徴とする誤りのない保護
    切替を実行する方法。
  24. 【請求項24】 請求項23に記載の方法において、さ
    らに;アクティブ回線からのデータと予備回線からのデ
    ータの進みあるいは遅れの変化に応動して、アクティブ
    回線あるいは予備回線のいずれからの非同期転送モード
    のデータを進み回線に向けるか予備回線に向けるかを変
    化する段階を含むことを特徴とする誤りのない保護切替
    を実行する方法。
  25. 【請求項25】 請求項23に記載の方法において、さ
    らに;アクティブ回線からのデータと予備回線からのデ
    ータの間の進みあるいは遅れの変化に応動して、進み回
    線の制御できる時間遅延の量を変化する段階を含むこと
    を特徴とする誤りのない保護切替を実行する方法。
  26. 【請求項26】 請求項23に記載の方法において、さ
    らにアクティブ回線と予備回線からのデータのいずれを
    出力回線に接続するかを誤りのない方法で切替える段階
    を含むことを特徴とする誤りのない保護切替を実行する
    方法。
  27. 【請求項27】 請求項6に記載の装置において、同期
    手段はアクティブ回線と予備回線のデータの同期が失な
    われたことに応動して予め定められた速度で制御できる
    時間遅延の量を変化することを特徴とする誤りのない回
    線保護装置。
  28. 【請求項28】 請求項6に記載の装置において、さら
    に同期手段によって同期されたデータの同期を監視する
    手段を含むことを特徴とする誤りのない回線保護装置。
  29. 【請求項29】 請求項1に記載の装置において、切替
    手段は2×2のスイッチを含むことを特徴とする誤りの
    ない回線保護装置。
  30. 【請求項30】 請求項9に記載の装置において、該予
    め定められた数はプログラムできることを特徴とする誤
    りのない回線保護装置。
  31. 【請求項31】 請求項9に記載の装置において、該予
    め定められた数は適応的にプログラムできることを特徴
    とする誤りのない回線切替装置。
  32. 【請求項32】 請求項11に記載の装置において、該
    予め定められた数はプログラムできることを特徴とする
    誤りのない回線保護装置。
  33. 【請求項33】 請求項11に記載の装置において、該
    予め定められた数は適応的にプログラムできることを特
    徴とする誤りのない回線保護装置。
  34. 【請求項34】 請求項5に記載の装置において、該最
    大の距離はプログラムできることを特徴とする誤りのな
    い回線保護装置。
  35. 【請求項35】 請求項5に記載の装置において、該最
    大の距離は適応的にプログラムできることを特徴とする
    誤りのない回線保護装置。
  36. 【請求項36】 請求項28に記載の装置において、該
    同期監視手段はアクティブ回線と予備回線から受信され
    たセルが所定の連続した数だけ異ることに応動してアク
    ティブ回線と予備回線から受信されたデータが同期して
    いないことを判定することを特徴とする誤りのない回線
    保護装置。
  37. 【請求項37】 請求項36に記載の装置において、該
    予め定められた連続の数はプログラムできることを特徴
    とする誤りのない回線保護装置。
  38. 【請求項38】 請求項36に記載の装置において、該
    予め定められた連続の数は適応的にプログラムできるこ
    とを特徴とする誤りのない回線保護装置。
  39. 【請求項39】 請求項36に記載の装置において、該
    同期監視手段はアクティブ回線と予備回線からのセルを
    比較して、アクティブ回線と予備回線からのセルが予め
    定められた関係を持つときには一致出力信号を発生する
    手段を含むことを特徴とする誤りのない回線保護装置。
  40. 【請求項40】 請求項39に記載の装置において、該
    比較手段はアクティブ回線あるいは予備回線の内の一方
    の予め定められたセルと、アクティブ回線あるいは予備
    回線の内の一方からの該予め定められたセルとは異るア
    クティブおよび予備回線の内の他方からの予め定められ
    たセルに応動して一致出力信号を発生することを特徴と
    する誤りのない回線保護装置。
  41. 【請求項41】 請求項1に記載の装置において、さら
    にアクティブ回線および予備回線に空きセルを追加した
    り削除したりする手段を含むことを特徴とする誤りのな
    い回線保護装置。
  42. 【請求項42】 請求項1に記載の装置において、該判
    定手段はアクティブ回線あるいは予備回線の一方からの
    セルの選択された部分を蓄積し、蓄積された部分をアク
    ティブ回線あるいは予備回線の他方のセルの対応する部
    分と比較する手段を含むことを特徴とする誤りのない回
    線保護装置。
  43. 【請求項43】 請求項1に記載の装置において、判定
    手段はアクティブ回線および予備回線の内の一方からの
    セルの少くとも一部から誘導された計算された値を蓄積
    し、計算された値をアクティブ回線あるいは予備回線の
    内の他方からのセルの少くとも一部から誘導された計算
    された値と比較する手段を含むことを特徴とする誤りの
    ない回線保護装置。
  44. 【請求項44】 請求項14に記載の装置において、可
    変遅延装置は空きセルの予め定められた部分を蓄積する
    ことを特徴とする誤りのない回線保護装置。
  45. 【請求項45】 請求項43に記載の装置において、計
    算値はチェックサムであることを特徴とする誤りのない
    回線保護装置。
  46. 【請求項46】 請求項43に記載の装置において、計
    算値は巡回冗長チェックであることを特徴とする誤りの
    ない回線保護装置。
  47. 【請求項47】 請求項43に記載の装置において、計
    算値はパリティに関する値であることを特徴とする誤り
    のない回線保護装置。
  48. 【請求項48】 請求項41に記載の装置において、追
    加、削除される空きセルはローカルに挿入され、空きセ
    ルである印が付けられていることを特徴とする誤りのな
    い回線保護装置。
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