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CN1070665C - 包含信道切换保护装置的电信网络 - Google Patents

包含信道切换保护装置的电信网络 Download PDF

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CN1070665C CN95191683A CN95191683A CN1070665C CN 1070665 C CN1070665 C CN 1070665C CN 95191683 A CN95191683 A CN 95191683A CN 95191683 A CN95191683 A CN 95191683A CN 1070665 C CN1070665 C CN 1070665C
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Abstract

本发明公开了一种多个互连节点(1，2，3，4)的SDH(同步数字等级)电信网络。工作节点(5，6)被限定在各对节点(1，2和3，4)之间，而一个公共保护信道(5)服务于多个工作信道(5，6)，因此，在工作信道发生故障时，经该工作信道(6)从第一节点(3)传送到第二节点(4)的业务信号被交换到保护信道(7)上。然后第一节点不被操纵发送一个与业务信号一道的信道示踪信号，该信号用于识别各信道。第二节点(4)被操作监测保护信道(7)上信道示踪信号的出现，对于保护信道(7)，第二节点是终端节点，并且信号监测，将与保护信道(7)上的该示踪信号关联的业务信号交换到所述第二节点(4)上，以便与前面的指定节点相连接。

Description

包含信道切换保护装置的电信网络
本发明涉及一种包含信道交换保护装置的电信网络，具体地说，涉及一种识别信道、分区和路径等的方法以使它们能在同步数字系列(SDH,Synchronous Digital Hierarchy)网络中被远程交换。
通常，在SDH中，术语“分区”与一个网络中邻近节点之间的物理链接相关联，而术语“路径”与一对节点之间的通信链接相关联，而不管它们在网络中位于何处。每个分区和路径在SDH中通过所谓分区和路径示踪信号分别被唯一地标记，分区和路径示踪信号在过去被作为一种检测到达特定节点的话务信号是正确的，如果不是则发出一个告警信号的方法。如在规范中使用的，术语“信道”用于描述路线或分区，重要的是连接一对节点的每个信道，路径或分区通过示踪信号被唯一地标记。
同步数字系列(SDH)和类似的北美同步光纤网(North American SONET)系统，提供了许多保护策略，包括复用分区和路径保护。这些策略提供了充足的方式支持1+1或1:1结构(即一个保护路径或分区服务于一个工作的路径或分区)。然而，1:n结构(一个保护路径或分区服务于n个工作的路径或分区)在复用分区保护中被限制使用，而且在路径保护中根本没被提供。
复用分区保护(MSP)提供了一种保护STM-N(同步传输模式)/STS-N(同步传输信号)信号以防在复用分区中的与信道相关的故障的装置。提供了一个被K1/K2字节或类似的东西支持的协议，以便在两个邻近位置之间线性保护交换，或在两个邻近位置之间的保护也失效时环路切换接续。
路径保护提供了一种保护VC-N(虚容器)/VT-N(虚支流)信号，以防止分别在高阶/低价路径中的与信道相关的故障的装置。提出的一个协议只能支持1+1或1:1交换，而且依该协议目前的形式，由于在整个网络的任一节点等有大量的路径，它永远不能支持1:n结构。
在EP 0573211中描述了一种在双向复用分区中交换的、自恢复的环路传输系统中避免长期延迟的方法。欲保护的交换路径被分配到环路节点上，而不是紧监故障的那些节点。每个节点，如果它有被故障影响的通信业务，能够被桥接和交换到保护路径或从保护路径桥接。
一方面，本发明提供了一种使用同步数字系列操作的电信网络，它包括多个互连节点，其中在各对节点之间定义工作信道，而且提供了为多个工作信道服务的一个公共保护信道，其特征在于，用于检测工作信道上在第一节点的故障，和从第一节点向第二节点传送业务信号的装置，将该工作信道交换到保护信道的装置，第一节点能被操纵与业务信号一起发送一个信道示踪信号，该信号为路径头上的信号形式和/或分区头上的J0字节，用于标识各个信道，第二节点能被操纵监测信道示踪信号在保护信道上的出现，对于保护信道，第二节点是终端接点，并且一旦检测到信道示踪信号，就将保护信道上与该示踪信号关联的业务信号交换到所述第二节点，以便与下一个目的节点相连接。
本发明利用信道示踪信号，即分区示踪(在分区头上的J0-以前是C1)和路径示踪(在高阶路径头上的J1，或在低阶路径头上的J2)，作为一种识别信道和触发将业务信号交换到保护信道的操作的方法。信道示踪信号，除了在网络中对每个信道是唯一的以外，不需要采用任何特别的格式。由于在SDH中，已经提供了合适的信号用于其它目的，这意味着本发明可以利用现行的标准并因此可以被相对容易地实现。
在一个优选实施例中，保护信道的形状是环形双向信道。在出现故障时，第一节点能被操纵首先绕环路在两个方向发送业务信号，第二节点能被操纵监测信道的每一个方向，并从对应工作信道方向的方向挑选业务信号。工作信道在正常情况下是任何一对节点之间的最短路由，这使得保护信道的使用效率高。
第二节点的好处是能被操纵沿所述方向发送一个信道示踪信号，以便第一节点收到它以后被操纵停止向与所述方向相对的方向发送信号。
这容许提供一种结构，其中大部分保护信道能从被保护的节点断开，并且因此它可用于保护网络中的其它信道。
当保护信道没有被用于保护目的时，网络最好能被操纵将优先等级低的业务信号的选择路由到保护信道上。
另一方面，本发明提供了一种使用同步数字系列操作的电信网络中使用的方法，该网络包含多个节点，其中在各对节点之间定义工作信道，而且为多个工作信道提供了一个公共保护信道；一旦在工作信道中的第一节点检测到故障，将业务信号交换到保护信道的方法，并且其特征在于以下步骤：往保护信道上发送一个信道示踪信号，该示踪信号为路径头上的信号形式和/或分区头上的J0字节，用于标识工作信道；依据在第二节点对保护信道上示踪信号的接收，对于保护信道第二节点是终端接点，将与该示踪信号关联的业务信号交换到第二节点，以便与下一个目的节点相连接。
为了更好地理解本发明，参照附后的简图，现在描述一个路径保护机制的实施例，其中：
图1是在故障条件形成之前，根据本发明的网络的简图；
图2至图5除了在故障条件形成之后显示了不同的阶段以外，与图1相同；且
图6表示网络在为优选等级低的业务选择路由的使用情况；
图1表示一个简化的SDH电信网络，包括4个节点，或接入一引出(add-drop)多路复用器1,2,3,4。节点1和2通过双向工作路径或信道5互连，而节点3和4通过双向工作信道6互连。根据本发明，还提供了一个双向保护路径或信道7，它在示例中被表示为闭环形，用于连接网络中的所有节点1,2,3,4，并且保护工作路径5和6。保护信道7是虚容器(VirtualContainer,VC)型的，例如VC12或VC3。工作信道5和6与保护环7是一样的VC型的。
随后将讨论将业务信号交换到保护信道的机制，但下面是对能完成交换的网络的一些特点的描述。如在SDH中所公知的，信号在如虚容器(VC)的包中发送。这些数据包中的位被指定了多种功能，尤其是提供了两个自动交换启动判据，其中至少一个在保护信道上发生任何交换动作之前必须被标记。这两个判据是：
1．信号故障(Signal Failure,SF)：由AU(Admin单元)/TU(支流单元)AIS(告警指示信号)，AU/TU LOP,VC EBER(过多误码率)，VC SignalLabel(Mismatch,VC Path Trace Mismatch或一些其它的VC链接失效条件导致的VC故障。
2．信号恶化(Signal Degrade,SD)：由位错误率(Bit Error Rate,BER)超过预先选定的阈值的导致的VC故障。
为防止保护交换由于断断续续的故障而跳跃，设置了一个在0～30分钟之间的等待恢复时期(WTR)。因此，在交换被释放之前，工作路径需要在一个指定的时期内没有故障。
在网络管理中心(未画出)的网络操作者可以有如下操作者可选的交换指令：
1．保护锁定：这阻止任何用户或优先等级低的路径访问保护环。如果任何路径当前使用保护环，则该指令将导致该业务被交换回用户路径。
2．强制交换到保护，除非工作路径满足相同或更高优先级的请求，该指令将选定的工作路径转移到保护环。
3．手动交换到保护：当工作路径是没有故障的且不满足优先等级相同或更高的请求时，该指令将选定的工作路径移交到保护环。
4．清除：该指令清除当前操作者输入的交换请求。
还提供了自动保护交换(Automatic Protection Switch APS)字节定义(以后参见K3)。APS字节包含6位，而且尽管只有保护路径被监视了它的接收，它被发送到用户和保护路径。
交换请求由位1-4操纵：表1中表示了交换请求的分配，表中以逐渐下降的优先权等级。
表1
    位     条件     优先权
    0000     锁定保护     最高最低
    0001     强制交换到保护
    0010     信号故障高优先权
    0011     信号故障低优先权
    0100     信号恶化高优先权
    0101     信号恶化低优先权
    0110     (未使用)
    0111     手动交换到保护
    1000     (未使用)
    1001     等待恢复
    1010     (未使用)
    1011     (未使用)
    1100     (未使用)
    1101     反向请求
    1110     低优先权业务
    1111     没有请求
表1：(自动保护交换)APS字节(位1-4)交换请求优先权
请求交换的路径用路径示踪(即J1或J2)说明。
交换请求一但被激活，位5被长路径控制使用，业务可以沿环向两个方向(即东或西)交换。有两个潜在的路由可以再连接用户业务，叫做短路径或长路径。假定最短的路由将与用户路径业务有相同的传输方向，并将因此构成优选的保护路由。为了尽可能保持保护环上没有业务，如果业务从较短的路由被选择，提供了一种方法来命令远端不允许沿长路径桥接业务。表2描述了这个位的分配。
    位     长路径控制
    1     允许业务被桥接到长路径
    0     不允许业务被桥接到长路径
表2：自动保护交换(APS)字节(位5)长路径控制
在交换结构中，位6被用于说明保护是1+1型的或者是1:n型的，并且按表3的说明分配。如果收到的交换结构位说明是1+1型的，则产生一个“保护结构失配”的警告。
    位     交换结构类型
    1     规定为1:n型
    0     规定为1+1型
表3：自动保护(APS)字节(位6)交换结构类型
现在讨论生成K3的规则。
本地SF或SD条件，WTR和操作者请求以在节点内按表1说明的优先等级为基础被评估。如果同一时刻为不同路径检测同一等级的本地条件，具有最低路径示踪值的条件获得优先级。在这些被评估的请求中，具有最高优先级的将取代当前的本地请求。然后，再根据表1比较本地请求和经K3字节收到的远端请求的优先级(在比较中，没有考虑收到的反向请求)。
被发送的K3字节说明：
a)如果收到的路径示踪与本地用户路径期望的路径示踪匹配且远端请求具有更高的优先级别，则为一个反向请求。
b)在所有其它情况下为本地请求，
K3字节只在用户路径POH中置位，并且在桥接的控制下被传送到保护环上。
为实现长路径控制，被发送的K3位5说明：
a)如果收到的路径示踪与本地用户路径的相同，且接收的方向与用户路径的方向相同，则使其不能
b)在所有其它情况下则使能。
依据交换请求的优先级，围绕工作路径中断点或故障的桥接可以被本地控制或远程控制。如果本地交换请求具有最高优先级，则指定的用户路径业务被沿环路从两个方向桥接到保护路径上。
如果远端请求具有更高的优先级，且收到的路径示踪值与任何本地用户路径都不匹配，则桥接被释放(即业务被通过节点从线路连接到线路)。但是，如果路径示踪匹配，则用户路径业务被沿东西两方向桥接到保护环中。
当接收的K3位5表明是使不能请求，则停止将业务桥接到长路径中。
通过保护环上接收和期望的路径示踪值控制选择器。如果用户路径拥有的期望路径示踪与它收到的值相同，则它从赋予该用户路径业务的方向以优先级的保护环选择业务。
路径示踪被用于识别任何交换请求的目标的路径，并由此而不需偏离当前的SDH标准。唯一的附加规定是，在发送和接收方向上被分配了不同的示踪信号，以防业务被不经意地循环回去。在SDH中，对路径和分区示踪的CCITT标准分别被定义在G709和G708下。该示踪信号是一个字节，被用于分别发送一个访问端口标识符，以使接收端口能识别它到目的发送器的组合连接。示踪信号在以前没有被用来激励一个业务交换动作。
假如在一个时期内，保护上发送的路径示踪的值与收到的值不匹配，则产生一个“路径保护协议失效”的警告。
在静态时，保护环既未被生成，也不是结束了的，因此它的有效载荷是无法预料的。然而，保证它在没有使用时包含AIS并因此选择“1111”作为最低优先权的交换请求，是一个相对简单的任务。
现在参照图1-7说明一个使用上文描述的协议进行交换动作的示例，该交换作用在四个多路复用器1-4组成的环上，其中保护环7能够保护两个独立的用户路径5和6。
在图2中，工作路径6只在一个方向上断开，而保护环位于一个单独的光纤中保持完整无损。因此，如图所示，业务沿保护环7在两个方向上被桥接。节点3将置位K3以说明“SF”和“长路径使能(Long Path Enable)”，它们将借助于桥接动作与路径示踪一起被传送到保护环。节点3将识别，保护环的交换请求由它自己生成且路径示踪与它发送的信号相同。
在图3中，节点4识别输入的路径示踪与它受话的业务的期望值相同。从环路的两边都识别路径示踪，能够保证工作路径业务的方向是优选的路由(即经过最少数目的节点)，并且从该方向选择业务。当成功地从短路径中选定业务时，K3字节被设置以说明“反向请求(Reverse Request)”和“长路径不能(Long Path Disable)”。如接收的K3位5的命令，桥接绕环路在两个方向完成。
在图4中，节点3识别输入的路径示踪与它引出的业务的期望值相同，并由此从使用短路经的保护环选择业务。在相关的路径示踪经该路由被接收时，这导致发送的K3位5的值被改变为“disable”。将业务桥接到长路径的动作也由于收到的K3位5的值而不被允许。
图5表示由于接收的K3位5表明“disable”，节点4不允许桥接到长路径。如图所示，不允许沿长路径桥接，使得一部分环路空闲，因此它可以保护其它路径或输送低优先级的业务。
假如保护环随后通过短路径服务(即在节点3和4之间)，则长路径桥接请求将借助于经短路由接收有效路径示踪失效而被发送。
在故障路径恢复时，节点3输入一个WTR”态，由此桥接和选择器保持不变，除非在环路中存在更高优先级的条件。
在WTR期满时，节点3设置K3为“No Request”(无请求)。接收该“无请求”信号的远端将引出它的桥接，并且释放它的选择器。然后路径示踪值的不匹配将导致节点5做类似的工作。
图6表示保护路径输送低优先级业务的情形。K3字节在它的端点处被设置以指明“低优先级业务”，不管端点是否在环路上。路径示踪也被赋予它，并且因此能通过环路同时支持多个低优先级业务路径。
在图7中，工作路径6只在一个方向上被断开，而保护环7由于处于一个单独的光纤中保持完整。如图所示，业务被沿保护环在两个方向上桥接。节点3设置K3以说明“SF”和“长路径使能”，借助于桥接动作它们被与路径示踪一起传送到保护环上。在低优先级路径有低优先级交换请求，且节点1或节点2均不能识别相关联的路径示踪时，桥接被释放且业务被直接连到相关的节点上。因此，在这种方式中，低优先级业务被取代，且保护交换以与前述实施例相同的方式进行。
本发明具有以下的优点：
能更容易地提供1:n路径保护结构，它比1+1体制优越之处在于，它更有效地利用了网络资源而且不限制环路中节点的数目。在1+1体制情形下，能在一个完整环路被支持的保护路径的最大数目只有63×n(假定为63个信道的帧结构，其中n表示STM1的数目)。因此，环路越大，能被端接到每个节点的路径的数目越少。因为提议的1:n体系允许一个路径保护多个绕环路分布的不同的路径，能被端接的数目是没有限制的。
1:n体系允许低优先级的业务被当前空闲的保护信道承载，而1+1体系不能支持这个动作，因为保护路径必须被永久地桥接。
对于节点数目的限制被消除了，所述节点能被MS水平自恢复的环路通过用于标识信道的分区示踪支持。
该体系对于任何信令机制要求更少的位，因为信道标识方式已经通过分区/路径示踪提供了。
尽管本发明是参照基于路径保护的结构，使用同样的原理也可以构造基于分区的结构。

Claims (5)

1．一种工作在同步数字系列下含有多个互连节点(1,2,3,4)的电信网络，其中，在各对节点之间定义工作信道(5,6)，并提供了一个服务于多个工作信道(5,6)的公共保护信道(7)，其特征在于：用于检测工作信道(6)上在第一节点(3)出现的故障，和从第一节点(3)向第二节点(4)传送业务信号的装置，将该工作信道(6)交换到保护信道(7)的装置，第一节点(3)能被操纵与业务信号一起发送信道示踪信号，该信号为路径头上的信号形式和/或分区头上的J0字节，用于识别各信道，第二节点(4)被操纵监测信道示踪信号在保护信道(7)上的出现，对于保护信道，第二节点是终端节点，并且一旦检测到示踪信号，将在保护信道(7)上与该示踪信号关联的业务信号交换到第二节点，以连接到下一个目的节点。
2．根据权利要求1的电信网络，其中保护信道是环形双向信道的形式，在故障发生时，第一节点能被操纵起动绕环路在两个方向发送业务信号，第二节点能被操纵监测信道的每个方向，并从对应工作信道的方向上选择业务信号。
3．根据权利要求2的电信网络，其中第二节点还能被操纵沿所述方向发送一个信道示踪信号，第一节点接收该信号，然后被操纵停止向所述方向的相反方向发送信号。
4．根据任何前述权利要求的电信网络，当保护信道没有被用于保护目的时，它能被操纵以保护信道上作为低优先级的业务信号的路由。
5．一种在使用同步数字系列工作类型的含有多个互连节点的电信网络中使用的方法，其中在各对节点之间定义工作信道，并提供了一个服务于多个工作信道的公共保护信道；该方法用于一旦在第一节点检测到工作信道中的故障，将业务信号交换到保护信道，其特征在于以下步骤：发送信道示踪信号到保护信道，该示踪信号为路径头上的信号形式和/或分区头上的J0字节，用于标识工作信道；依据在第二节点对保护信道上示踪信号的接收，对于保护信道，第二节点是终端节点，将与该示踪信号关联的业务信号交换到第二节点以连接下一个的目的定节点。
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