СИНХРОННАЯ ЦИФРОВАЯ ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СЕТЬ Российский патент 2001 года по МПК H04J3/06 

Настоящее изобретение относится к синхронной цифровой иерархической сети (SDH - synchronous digital hierarchy), далее определяемой как SDH-сеть.

Системы связи с использованием оптических сетей и в меньшей степени сетей радиосвязи, получают все большее распространение для использования цифровых форматов связи. Европейские системы стандартизованы МККТТ на основе SDH-сети, в то время как американские системы используют синхронные оптические сети (SONET - synchronous optical networks), далее определяемые как SONET-сети, работающие в соответствии со стандартом ANSI. Система SDH использует интерфейс сетевого узла и совместима с системой SONET. Для системы сетевого узла необходимо получать информацию о сети с использованием импульса синхронизации, который обычно получают от внешнего источника синхронизации. Изобретение применимо к любой такой системе.

Для такой системы важно, чтобы импульс синхронизации, используемый в узле для целей синхронизации, имел наивысшее возможное качество, т.е. он не должен быть искажен до такой степени, которая могла бы привести к неопределенности его значения. Одна из проблем, связанных с возникновением такого искажения, может иметь место, когда замкнутая цепь синхронизации формируется таким образом, что один и тот же сигнал синхронизации передается с повторением по цепи, причем искажение возникает в сигнале синхронизации всякий раз, когда он проходит через узел сети. Задачей изобретения является создание средства, которое предотвращает возникновение таких замкнутых цепей синхронизации. В работе "92: Orlando, US, vol.1-2-3,6.12.1992, Institute Of Electrical And Electronics Engineers, pp. 821-828, J. A.Crossett et al: "SONET/SDH Network Synchronisation And Synchronisation Sources" описаны опорные сигналы синхронизации для осуществления синхронизации сетей SDH и SONET, а также распределение этих опорных сигналов в синхронной оптической сети. Эти сигналы обеспечивают синхронизацию аппаратуры передачи данных и центров управления. В указанной работе обсуждаются уровни качества синхронизации, обеспечиваемые в сети. Синхронизируемая сеть представлена с позиции сети SONET, и осуществлено сравнение с сетью SDH. В международной заявке WO-A-94-11966 описан иерархический способ синхронизации для телекоммуникационной сети, использующей синхронизацию на основе сообщения и содержащей множество узлов, взаимосвязанных линиями передачи. При таком способе узлы обмениваются сигналами, содержащими сообщения синхронизации с информацией о приоритете соответствующего сигнала в форме характеристик узла, причем в рамках внутренней иерархии синхронизации в системе. Кроме того, линия передачи между двумя узлами контролируется для проверки ее двунаправленности, и как только двунаправленность линии не может быть подтверждена, использование этой линии для синхронизации запрещается.

В одном из аспектов изобретения заявлена синхронная цифровая иерархическая сеть (SDH-сеть), содержащая множество узлов, взаимосвязанных двунаправленными каналами связи, причем внешний тактовый сигнал подается на вход одного из упомянутых узлов, которые выполнены с возможностью пропускания тактового сигнала от узла к узлу для осуществления синхронизации, при этом каждый узел содержит средство для маркировки тактового сигнала, прошедшего через соответствующий узел данными, идентифицирующими данный узел, в качестве части средства для предотвращения возникновения замкнутых цепей синхронизации.

Как только последующий узел узнает о том, какие узлы прошел сигнал синхронизации, может быть принято решение о том, может ли возникнуть замкнутая цепь синхронизации.

В одном из вариантов осуществления каждый узел содержит средство для замены любых данных, идентифицирующих узел, от предшествующих узлов, через которые прошел сигнал.

Такое решение обеспечивает эффективное средство, в частности, для предотвращения возникновения замкнутых цепей синхронизации между соседними узлами.

Предпочтительно, что в таком случае каждый узел содержит средство для считывания данных идентификации узла, от которого получен приходящий тактовый сигнал, и для передачи, в случае если этот тактовый сигнал должен быть передан обратно тому же узлу, сигнала, указывающего, что этот тактовый сигнал не должен использоваться для синхронизации.

В SDH-сети информация передается в кадрах, состоящих из 270 байтов информации. Они упорядочены столбцами в девяти строках. Первые девять столбцов используются для создания служебной информации (непроизводительные издержки), известной как служебная информация раздела. Индикация статуса синхронизации включена в качестве части указанной служебной информации. Байт информации, относящийся в служебной информации раздела к синхронизации, обозначается как S1 и используется для указания качества источника синхронизации, который поддерживает трафик, с которым он связан. В рассматриваемом варианте осуществления именно байт S1 из указания статуса синхронизации предназначен для передачи данных сигнала, указывающих, что тактовый сигнал не должен использоваться.

Вариант осуществления, описываемый выше, используется, в частности, для предотвращения возникновения цепей синхронизации между соседними узлами в сети. Для предотвращения возможности больших замкнутых цепей с большим количеством узлов в альтернативном варианте осуществления каждый узел содержит средство для добавления данных идентификации узла к перечню, передаваемому вместе с тактовым сигналом, причем этот перечень идентифицирует множество предыдущих узлов, через которые прошел тактовый сигнал, и средство для предотвращения, в случае когда упомянутый перечень содержит данные идентификации соответствующего узла, использования соответствующим узлом тактового сигнала для синхронизации.

Если узел обнаруживает свои собственные данные идентификации в этом перечне, то это означает, что соответствующий узел обнаружил замкнутую цепь синхронизации.

Кроме того, желательно, чтобы независимо от наличия цепей синхронизации тактовый сигнал не проходил через слишком большое количество узлов, прежде чем будет отброшен. Для этого в вышеописанном варианте каждый узел предпочтительно содержит средство для подсчета количества узлов, через которые прошел тактовый сигнал, и для предотвращения, в случае если количество узлов превысило установленное значение, использования соответствующим узлом тактового сигнала для синхронизации.

Варианты осуществления изобретения будут описаны на примере со ссылками на иллюстрирующие его чертежи, на которых показано следующее:
фиг. 1 - схематичное представление SDH-сети в форме кольца;
фиг. 2 - представление сети по фиг. 1 после возникновения состояния отказа;
фиг. 3 - представление пары соседних узлов в составе альтернативного варианта сети более сложного типа;
фиг. 4 - представление пары узлов, функционирующих в соответствии с одним из аспектов изобретения;
фиг. 5 - представление более сложной многорежимной сети, соответствующей изобретению;
фиг. 6 - представление сети по фиг. 5, использующей другой аспект изобретения.

В соответствии с фиг. 1 SDH-сеть содержит четыре узла 1, 2, 3, 4, упорядоченные в кольцевую конфигурацию, причем соседние узлы соединены двунаправленным каналом связи 5. В типовом случае каждый узел содержит "сетевой элемент", состоящий из мультиплексора/демультиплексора, предназначенного для маршрутизации трафика и других сигналов к другим элементам коммутации через дополнительные входы и выходы, которые не показаны на фиг. 1 для обеспечения наглядности чертежа. Поскольку SDH-сеть представляет собой синхронизированную сеть, важно, чтобы высококачественный сигнал синхронизации обеспечивался во всех узлах сети. Как показано на чертеже, внешний источник синхронизации 6 подключен к входу первого узла 1 сети. Внешний источник синхронизации обозначен на чертеже G.811, что означает в терминах SDH-сети, что это источник наивысшего качества. Данный сигнал затем распределяется по каналу передачи данных 5 таким образом, чтобы не образовывались замкнутые цепи синхронизации, т. е. в каждый канал 5А или 5В подается сигнал синхронизации от источника, возвращаемый к нему по цепи обратной связи лишь однократно. Если в какой-либо части сети произойдет сбой источника синхронизации, как показано на фиг. 2 в точке X, цепь синхронизации будет создана, поскольку канал 5В будет получать информацию синхронизации из соответствующего имеющегося для этого канала, т.е. из канала 5А от узла 4. В таком случае индикация статуса синхронизации должна быть введена в виде составной части мультиплексированного служебного сигнала участка в часть S1 служебного сигнала участка. Следует иметь в виду, что обнаружение "зацикленной" синхронизации не просто осуществить, как показано на чертеже. Поскольку каждый узел может быть соединен посредством множества участков и, следовательно, зацикливание синхронизации может произойти, если сигнал синхронизации от одного из таких источников возвратился бы к тому же самому узлу, но через другой участок, как показано на фиг. З.

Примеры, показанные на фиг. 1, 2, 3, иллюстрируют весьма простой набор направлений, условно обозначаемых как "север-юг", для определения того, где сигнал синхронизации зацикливается. При использовании устройств с перекрестными соединениями или элементов, включенных в "решетчатую" сеть, определение того, где сигнал синхронизации возвращается назад к своему источнику, становится менее определенным, и поэтому некоторая степень знания конфигурации сети, что касается ее ближайшего окружения для соответствующего узла сети, должна быть предусмотрена для каждого узла.

В соответствии с изобретением в одном из его аспектов каждый узел при своем функционировании вводит идентификационные данные в сигнал, связанный с тактовым сигналом, такой как сигнал SSMB (индикации статуса синхронизации) в иерархической сети SDH.

Байт S1 содержит четыре резервных бита (1-4), и именно эти биты используются. Идентификатор требует выделения довольно большого диапазона, в связи с чем выделены 16 битов на мультикадровой основе, как показано в табл. 1.

Обозначение FAW относится к кодовому слову выравнивания кадра. На фиг. 4 показан случай, когда два узла 10, 11 соединены двумя отдельными двунаправленными каналами 5. Источник синхронизации 6 с уровнем качества G.811 используется для синхронизации каждого из участков передачи трафика от первого узла 10 к второму узлу 11. Индикация статуса синхронизации (SSMB), использованная для каждого из участков узла, указывает на то, что уровень качества соответствует G. 811, и устанавливается идентификатор источника для указания того, что он относится к первому узлу 10. Второй узел 11 использует восстановленный тактовый сигнал с одного из упомянутых участков для синхронизации трафика, передаваемого назад к первому узлу 10. Однако индикация статуса синхронизации SSMB в этом случае устанавливается в виде "не использовать", и узел способен распознать, что оба канала 5A₁, 5В₁ соединены с первым узлом 10 и, следовательно, синхронизация была бы реверсирована. Байт S1 устанавливается в состояние "1111" для индикации состояния "не использовать" сигнал.

На фиг. 5 приведен пример более сложной сети, в которой каждый узел 21, 22, 23, 24 соединен двумя двунаправленными участками 5₁, 5₂, причем третий узел 23 соединен с двумя другими узлами 24 и 25. В каждом случае при зацикливании синхронизации указание "не использовать" передается в индикации статуса синхронизации SSMB. Каждый узел имеет возможность определять, из какого другого узла сети принят сигнал синхронизации, и затем определять, следует ли реверсировать сигнал синхронизации.

Как описано выше, заявленное устройство исключает необходимость загрузки в сеть из центра управления информации, указывающей на потенциальные зацикливания синхронизации. Кроме того, сеть требует незначительных изменений или вообще не требует изменения конфигурации в связи с данными синхронизации. Система обладает повышенной надежностью, поскольку необходимая конфигурация сведена просто до обеспечения идентификатора источника синхронизации или идентификатора узла для каждого элемента сети, и, следовательно, вероятность некорректной конфигурации существенным образом уменьшена.

Вариант осуществления, описанный выше, может быть использован, в частности, для предотвращения возникновения замкнутых цепей синхронизации (зацикливания) между соседними узлами в сети. Второй вариант осуществления изобретения, который будет описан ниже, обеспечивает идентификацию замкнутых цепей многорежимной синхронизации, в также может обеспечить средство идентификации того, через сколько узлов прошел сигнал синхронизации. Это может оказаться важным в связи с тем, что искажение тактового сигнала имеет место всякий раз, когда он используется для целей синхронизации. Например, стандарты SDH в настоящее время определяют, что не более двадцати синхронизированных тактовых сигналов должны формировать часть так называемой синхронизированной опорной последовательности вследствие искажения качества синхронизации. Во втором варианте информация идентификации узла вносится в перечень всякий раз, когда тактовый сигнал проходит через соответствующий узел. Информация идентификации добавляется к индикации статуса синхронизации SSMB, как описано ниже. Как упоминалось ранее, байт S1 содержит четыре резервных бита (1-4). Каждый идентификатор требует относительно большого диапазона, в связи с чем выделены шестнадцать битов. Максимально двадцать идентификаторов необходимы для формирования перечня, и также предусматривается указание числа идентификаторов, имеющихся в текущий момент в данном перечне. Эта структура сформирована на мультикадровой основе и показана в табл. 2.

Всякий раз, когда источник синхронизации используется узлом, его идентификационные данные добавляются к перечню узлов, имеющемуся в индикации статуса синхронизации SSMB, и число идентификаторов источника увеличивается на единицу. Эта новая индикация статуса синхронизации SSMB затем передается в каждом участке, который использует данный источник для синхронизации.

Фиг. 6 соответствует фиг. 5 за исключением того, что используется альтернативный способ. Каждый узел может обнаруживать потенциальные замкнутые цепи синхронизации, если его идентификационные данные присутствуют в принятой индикации статуса синхронизации SSMB. Например, третий узел 23 знает, что он не может использовать синхронизацию с узлов 25 и 26, так как его собственная информация идентификации присутствует в индикации статуса синхронизации SSMB, принятой от этих узлов. Каждый узел также может определить длину опорной последовательности синхронизации и, таким образом, может определить, снизилось ли качество синхронизации до такой степени, при которой она уже не может использоваться. Например, если длина последовательности, равная пяти узлам, была оценена как неприемлемая, то синхронизация от шестого узла 26 будет указывать в своей индикации статуса синхронизации SSMB качество, соответствующее состоянию "не использовать".

Изобретение относится к синхронной цифровой иерархической сети (SDH-сети). Технический результат - предотвращение возникновения замкнутых цепей синхронизации. Технический результат достигается за счет маркировки каждым узлом тактового сигнала, проходящего через указанный узел, идентификационными данными. В одном из вариантов каждый узел при своем функционировании перемаркировывает любые идентификационные данные для предыдущего узла и указывает, что тактовый сигнал не должен использоваться для цели синхронизации, если узел, к которому он должен быть передан, приведет к возникновению замкнутой цепи синхронизации. Во втором варианте данные идентификации узла вводятся в перечень, и если какой-либо узел считает свои собственные идентификационные данные из этого перечня, то он принимает решение о том, что не следует использовать этот сигнал для синхронизации. Путем подсчета количества узлов, через которые прошел сигнал, может быть обеспечено средство для предотвращения возникновения опорной последовательности синхронизации избыточной длины. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

1. Синхронная цифровая иерархическая сеть (SDH-сеть), содержащая множество узлов, взаимосвязанных двунаправленными каналами связи, внешний тактовый сигнал, подаваемый на вход одного из упомянутых узлов, которые выполнены с возможностью пропускания тактового сигнала от узла к узлу для осуществления синхронизации, отличающаяся тем, что каждый узел содержит средство для маркировки тактового сигнала, проходящего через соответствующий узел, данными, идентифицирующими данный узел, в качестве части средства для предотвращения возникновения замкнутых цепей синхронизации. 2. Синхронная цифровая иерархическая сеть по п.1, отличающаяся тем, что каждый узел содержит средство для замены любых данных идентификации узла от предыдущих узлов, через которые прошел сигнал. 3. Синхронная цифровая иерархическая сеть по п.2, отличающаяся тем, что каждый узел содержит средство для считывания данных идентификации узла, от которого поступил приходящий тактовый сигнал, и для передачи, в случае, когда тактовый сигнал должен быть возвращен к тому же узлу, сигнала, указывающего, что данный тактовый сигнал не должен использоваться для синхронизации. 4. Синхронная цифровая иерархическая сеть по п.3, отличающаяся тем, что индикация статуса синхронизации предназначена для передачи сигнала, указывающего, что тактовый сигнал не должен использоваться. 5. Синхронная цифровая иерархическая сеть по п.4, отличающаяся тем, что для передачи указанного сигнала предназначен байт S1 индикации статуса синхронизации. 6. Синхронная цифровая иерархическая сеть по п.1, отличающаяся тем, что каждый узел содержит средство для добавления данных идентификации узла в перечень, передаваемый с тактовым сигналом, причем указанный перечень идентифицирует множество предшествующих узлов, через которые прошел тактовый сигнал, и средство для предотвращения, в случае, когда перечень содержит данные, идентифицирующие соответствующий узел, использование соответствующим узлом тактового сигнала для синхронизации. 7. Синхронная цифровая иерархическая сеть по п.6, отличающаяся тем, что каждый узел содержит средство для подсчета числа узлов, через которые прошел тактовый сигнал, и для предотвращения, в случае, если указанное число превысило предварительно определенное значение, использования соответствующим узлом тактового сигнала для синхронизации. 8. Способ предотвращения возникновения замкнутых цепей синхронизации в синхронной цифровой иерархической сети (SDH-сети), содержащей множество узлов, взаимосвязанных двунаправленными каналами связи и выполненных с возможностью пропускания внешнего тактового сигнала от узла к узлу для осуществления синхронизации, отличающийся тем, что маркируют тактовый сигнал, проходящий через узел, данными идентификации упомянутого узла.