DE69513663T2

DE69513663T2 - Atm-koppelfeld mit doppeltem vermittlungsebenenbetrieb

Info

Publication number: DE69513663T2
Application number: DE69513663T
Authority: DE
Inventors: Richard Mcgill
Original assignee: Nortel Networks Corp; Nortel Networks Corp USA
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2015-03-16
Also published as: EP0770297B1; CA2172262C; JPH09511113A; JP3003051B2; EP0770297A1; US5436886A; WO1996002994A1; CA2172262A1; DE69513663D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein ATM-Vermittlungsnetz und sie ist insbesondere auf ein derartiges ATM-Vermittlungsnetz gerichtet, das eine Doppelebenen-Betriebsart für eine bessere Zuverlässigkeit und Wartbarkeit verwendet.

Hintergrund der Erfindung

Weil Telefonvermittlungssysteme durchgehend 24 Stunden am Tag arbeiten müssen, müssen sie die zuverlässigsten Bauteile aufweisen, die in der wirkungsvollsten Weise angeordnet sind, die möglich ist. Die Verwendung von äußerst zuverlässigen Bauteilen allein reicht jedoch nicht aus, um sicherzustellen, daß keine Ausfälle auftreten. Es sind verschiedene Wege zur Erzielung einer hohen Zuverlässigkeit und Wartbarkeit von Telekommunikations-Vermittlungssystemen vorhanden. Von vielen Schemas hat sich das doppelte synchron angepaßte Schema (Doppelebenenbetrieb) als sehr erfolgreich erwiesen.
Obwohl dieses Schema bei der TDM-Vermittlung relativ üblich ist, wurde es mit Ausnahme von speziellen Fällen nicht an die Nachrichtenvermittlung oder für Computerzwecke angepaßt. Die folgenden Patente liefern einige Beispiele. Das US-Patent 5 274 633, das am 28. Dezember 1993 auf Kato et al erteilt wurde, beschreibt ein ATM-Doppelvermittlungssystem, bei dem in dem Anfangsblock identifizierte Zellen entweder zu einer aktiven oder zu einer Reservevermittlung gesandt werden. Eine Steuereinrichtung am Ausgang wählt die richtigen Zellen für die Ausgangsübertragung aus. Das US-Patent 5 153 578, das am 6. Oktober 1992 auf Izawa et al erteilt wurde, lehrt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausbildung identischer Daten in einer Doppel-ATM-Vermittlung. Dieses Patent befaßt sich mit der Synchronisation zwischen einer aktiven und einer Reservevermittlung. Füllzellen werden entsprechend einem Unterschied in der Zellenanzahl zwischen den beiden Vermittlungen eingefügt, so daß eine geeignete Synchronisation am Ausgang erfolgen kann. Das US-Patent 5 072 440, das am 10. Dezember 1991 auf Isono et al erteilt wurde, beschreibt ATM-Vermittlungen, die eigen-leitweglenkende Koppelfelder und Umwandlungsmoduleinheiten einschließen, um zwischen einer aktiven und einer Reservevermittlung auszuwählen. Das Patent ist speziell auf eine Technik zur Bestimmung der Tatsache gerichtet, ob alle Zellen von der aktiven Vermittlung vor einem tatsächlichen Umschalten abgegeben wurden oder nicht. Das europäische Patent 0 359 352, das am 21. März 1990 erteilt wurde (Chopping et al) ist auf ein synchrones Vermittlungsnetz mit einem Doppelebenen-Betrieb gerichtet. Das Patent stellt die Zuverlässigkeit des Netzes durch eine "Scherenüberkreuzung" sicher, bei der Datenströme auf zwei Ebenen an jeder Stufe verteilt werden, beispielsweise am Leitungsabschluß, an der Vermittlung und an der Übertragung. Das US-Patent 5 285 441, das am 8. Februar 1994 auf Bansal et al erteilt wurde, beschreibt andererseits eine Leitungsschutztechnik in einer ATM-Vermittlung. Die Technik befaßt sich mit der fehlerfreien Umschaltung zwischen aktiven und Reserveleitungen. Ein steuerbares Ausmaß an Zeitverzögerung wird in einen der beiden Kanäle eingeführt, die die Leitungen und eine Vermittlungseinrichtung in Form eines RAM-Speichers verbinden. Voreilende Daten werden in die Leitung mit der Zeitverzögerung eingeführt, und nacheilende Daten in die andere, und ein fehlerfreies Vermitteln wird durchgeführt, nachdem eine geeignete Zeitverzögerung an den voreilenden Daten bewirkt wurde. Die WO94/11973, die am 26. Mai 1994 veröffentlicht wurde, beschreibt eine Erfindung mit dem Titel "Identifikation von Datenpaketen". Die Erfindung bezieht sich auf eine Paketvermittlung, bei der zusätzliche Bits außerhalb jeder ATM-Datenzelle angebracht werden, um intern lediglich von der Vermittlung für verschiedene Zwecke verwendet zu werden, d. h. Leitweglenkung, Vermittlungsebenen-Auswahl und so weiter. An einem Eingangsanschluß wird der Anfangsblock jeder ATM-Zelle gelesen und es wird eine Entscheidung durchgeführt, welcher Vorgang innerhalb der Vermittlung durchgeführt werden sollte. Einer der Vorgänge besteht in der Entscheidung, ob die Zellen von der Ebene A, der Ebene B oder von beiden Ebenen, ihr vorgegebenes Ziel erreichen sollten.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Schwierigkeiten, die sich bei ATM-Vermittlungen ergeben, die in doppelten Vermittlungsebenen für den Zweck einer besseren Zuverlässigkeit und Wartbarkeit arbeiten. Speziell würde bei bekannten Doppelebenen- Vermittlungen selbst ein einziger Fehler in einer Verbindungsstrecke die gesamte Ebene ausfallen lassen, obwohl verbleibende Verbindungsstrecken von anderen Anschlüssen in der gleichen Ebene normal funktionieren könnten. Es ist weiterhin üblich, daß die Zeitverzögerung der Zellenübertragung durch jede Ebene voneinander abweicht, und zwar aufgrund der Verbindungsstreckenlänge, der Verarbeitungszeit der Zellen oder aufgrund verschiedener anderer Faktoren. Weiterhin können Übertragungsfehler eine unendliche Verzögerung hervorrufen, d. h. eine identische Zelle kann überhaupt nicht in der anderen Ebene auftreten. Es ist jedoch erforderlich, daß die beiden Ebenen des bekannten Systems in engem Synchronismus oder innerhalb eines tolerierbaren Abweichungsbereiches von einer vorgegebenen Zeitverzögerungsdifferenz arbeiten, so daß Zellen in richtiger Weise zwischen den beiden Ebenen ausgerichtet werden können. Anderenfalls können Zellen dupliziert, fehlerhaft verworfen oder fehlangeordnet werden. Die vorliegende Erfindung verwirklicht eine ATM- Vermittlung, die mehrfache Fehler in dem System aushält, sofern die Fehler nicht in Verbindungsstrecken in beiden Ebenen zwischen einem Port oder Anschluß und dem Vermittlungsnetzwerk auftreten. Die Vermittlung der vorliegenden Erfindung erfordert keine strikte Synchronisation zwischen den Ebenen. Insbesondere verwendet die Erfindung das Konzept von symmetrischem und unsymmetrischem Verkehr, der jeweils aus Einheitszellen besteht, so daß Zellen am Ziel selbst dann richtig erfaßt werden, wenn Fehler oder Beeinträchtigungen in Verbindungsstrecken in Vermittlungsebenen auftreten.

Ziele der Erfindung

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Technik zum Vermitteln von Verkehr in Einheitszellen zwischen Ports oder Anschlüssen in einem Doppelebenen-Betrieb zu schaffen.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine ATM-Vermittlung zu schaffen, die doppelte Vermittlungsebenen betreibt und Zellen verwendet, die entweder als symmetrisch oder asymmetrisch markiert sind.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Vermittlung in Einheitszellen zwischen Ports oder Anschlüssen unter Verwendung von Zellen zu schaffen, die entweder als symmetrisch oder als asymmetrisch markiert sind.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Technik zur Vermittlung von Verkehr in Einheitszellen zwischen Anschlüssen zu schaffen, die einen Alarm in Abhängigkeit von einem Fehler in einer Verbindungsstrecke verwendet, so daß Zellen entweder als symmetrisch oder asymmetrisch markiert werden.
Es ist ein zusätzliches Ziel der Erfindung, eine Technik zur Vermittlung von Verkehr zwischen Ports oder Anschlüssen in Einheitszellen zu schaffen, die entweder als symmetrisch oder als unsymmetrisch markiert sind, und um eine Strömungssteuerung derart zu schaffen, daß keine Zellen aufgrund von Zellenkollisionen verlorengehen.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Technik zur Vermittlung von Verkehr zwischen Ports oder Anschlüssen in Einheitszellen, die entweder als symmetrisch oder asymmetrisch markiert sind, und zur Auswahl einer bevorzugten Betriebsebene in Abhängigkeit von einem Steuersignal von einem Steuergerät ohne Zellenverlust während eines Umschaltens zu schaffen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer ATM- Vermittlung in einem Doppel-Vermittlungsebenen-Betrieb gemäß der Erfindung,
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Normalbetriebs der ATM-Vermittlung in doppelten Vermittlungsebenen gemäß der Erfindung,
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des Betriebs der ATM-Vermittlung, wenn ein Fehler in einer Verbindungsstrecke auftritt,
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Korrekturmaßnahme, die von der ATM-Vermittlung vorgenommen wird,
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung des Betriebs der ATM-Vermittlung, wenn ein Fehler in der faseroptischen Austrittsverbindungsstrecke auftritt,
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer Korrekturmaßnahme, die von der ATM-Vermittlung vorgenommen wird, wenn mehr als ein Fehler in den Verbindungsstrecken auftritt,
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung von Korrekturmaßnahmen, die von der ATM-Vermittlung an Ports durchgeführt werden, deren Eintrittsverbindungsstrecken Fehler entwickelt haben,
Fig. 8 ist eine schematische Darstellung von Korrekturmaßnahmen, die von der ATM-Vermittlung an Ports durchgeführt werden, deren Austrittsverbindungsstrecken Fehler entwickelt haben,
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung eines Verkehrsüberwachungsbetriebs der ATM-Vermittlung,
Fig. 10 ist eine schematische Darstellung eines Betriebs der ATM-Vermittlung, die zeigt, daß eine Überlastungssteuerung unter bestimmten Umständen erforderlich ist,
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung des Flußsteuerungsmechanismus gemäß der Erfindung, und
Fig. 12 ist eine erweiterte ATM-Vermittlung, die die Erfindung verwirklicht.

Ausführliche Beschreibung

Fig. 1 zeigt eine auseinandergefaltete Ansicht einer ATM- Vermittlung in der Doppelebenen-Betriebsart gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vermittlung hat (oder irgendeine andere Anzahl von) Ports oder Anschlüssen 12, von denen lediglich drei mit A, B und C bezeichnete Ports in der Figur gezeigt sind. Bei dieser Ausführungsform wickelt jeder Port beispielsweise 600 Mb/s an Bandbreite ab. Die Vermittlung ist vollständig redundant, weil jeder Port redundante Multiplexer (AX) 14 aufweist, die mit AX0 und AX1 bezeichnet sind, und das Vermittlungsnetz 16 ist ebenfalls redundant und besteht aus Vermittlungsnetzen, die mit SF0 in einer Vermittlungsebene und mit SF1 in einer anderen Vermittlungsebene bezeichnet sind. Irgendeine Anzahl von Leitungskarten 18 kann an jeden Port angeordnet sein, doch müssen sie eine Gesamtbandbreite von 600 Mb/s haben. Jede Leitungskarte ist ebenfalls durch eine paarweise (1+1) Redundanz geschützt. Die Figur zeigt ein geschütztes Paar von Leitungskarten an jedem Port, und das Paar ist mit LC0 und LC1 bezeichnet.
Die Verbindung zwischen Leitungskarten und Multiplexern ist beim Eintritt und beim Austritt eine vollständige Überkreuzung, d. h. es besteht eine Punkt-zu-Zweipunkt-Verbindung in beiden Richtungen. Daher ist beim Eintritt LC0 sowohl mit AX0 und AX1 verbunden, und ebenso ist LC1 sowohl mit AX0 und AX1 verbunden. Jeder Multiplexer kann dann eine Leitungskarte wählen, um Verkehr von dieser beim Eintritt aufzunehmen. Die Verbindung vom Multiplexer zum Vermittlungsnetz ist eine Punkt-zu-Punkt- Verbindung über beispielsweise eine faseroptische Verbindungsstrecke. Somit empfängt SF0 Verkehr von dem Multiplexer AX0 von allen Ports. SF1 empfängt Verkehr von dem Multiplexer AX1 von allen Ports. Auf der Austrittsseite ist die Verbindung von dem Vermittlungsnetz zum Multiplexer ebenfalls eine faseroptische Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecke. SF0 überträgt direkt zum Multiplexer AX0 aller Ports und SF1 überträgt an die Multiplexer AX1 aller Ports. Somit sendet der Multiplexer AX0 eines Ports Zellen an SF0 und empfängt Zellen von diesem. Diese Vermittlungsebene wird als die Vermittlungsebene 0 bezeichnet. In gleicher Weise sendet der Multiplexer AX1 eines Ports Zellen an SF1 und empfängt Zellen von diesen. Dies ist die Vermittlungsebene 1. In der nachfolgenden Beschreibung werden auch die Bezeichnungen einer "lokalen Ebene" und einer "gepaarten" Ebene verwendet. Für AX0 ist die Vermittlungsebene 0 die lokale Ebene und die Vermittlungsebene 1 ist die gepaarte Ebene. Für AX1 ist andererseits die Vermittlungsebene 1 die lokale Ebene, und die andere ist die gepaarte Ebene. Weiterhin wird der Verkehr von den Vermittlungsnetzen zu dem gepaarten Multiplexer über eine Kupfer-Durchgangsbusleitung 20 zwischen den Multiplexern regeneriert, beispielsweise AX0 und AX1. Damit kann jeder Multiplexer Verkehr von jeder Ebene empfangen. Weil die Verbindung zwischen den Multiplexern und den Leitungskarten eine vollständige Überkreuzung sowohl beim Eintritt als auch beim Austritt ist, kann der Verkehr von jedem Multiplexer auf der Austrittsseite an jede Leitungskarte gesandt werden.
Die Betriebsweise der Vermittlung wird nunmehr unter Verwendung des Konzeptes eines symmetrischen und eines asymmetrischen Verkehrs beschrieben. Ein symmetrischer Verkehr ist derjenige, der von einem Port ausgeht und an beide Vermittlungsebenen gesandt wird. Ein asymmetrischer Verkehr ist ein Verkehr, der von einem Port ausgeht und der lediglich an eine Vermittlungsebene gesandt wird.

Symmetrischer Betrieb

Fig. 2 zeigt die Vermittlung in der normalen Betriebsart. Die Figur zeigt drei Eintrittsports A, B und C, die Verkehr auf den Port D fokussieren. Der Port D kann irgendein Austrittsport sein, und er könnte der Port A, B oder C sein. In dieser Figur und in anderen Figuren der Beschreibung ist der Verkehr in Einheitszellen, wie z. B. ATM-Zellen durch einen Buchstaben des Ports, von dem er ausgesandt wurde, bezeichnet. Es gibt eine hochgestellte Bezeichnung an jeder Zelle, die angibt, daß die Zelle eine symmetrische oder asymmetrische Zelle ist (S = symmetrisch, A = asymmetrisch) und daß die Zelle an SF0 oder SF1 gesandt wird (0 = Zellen an die Vermittlungsebene 0, 1 = Zellen an die Vermittlungsebene 1). Jeder Port wählt zu irgendeiner Zeit eine Leitungskarte des Leitungskartenpaares als eine bevorzugte Leitungskarte aus, zu der er Datenverkehr sendet und von der er Datenverkehr empfängt. Unter der Annahme, daß LC0 seine bevorzugte Leitungskarte ist, empfängt der Port A auf der Eintrittsseite Datenverkehr von LC0 an AX0 und den identischen Verkehr von LC0 an AX1. Daher wird der gesamte Datenverkehr an beide Ebenen gesandt. Auf der Austrittsseite wählt der Port D jedoch ebenfalls eine der beiden Vermittlungsebenen als eine bevorzugte Ebene aus, von der seine bevorzugte Leitungskarte den Verkehr annimmt. Die bevorzugte Ebene wird alternativ als eine Arbeitsebene bezeichnet, während die andere Ebene eine Schutzebene oder Reserveebene ist. In diesem Beispiel nehmen in der vor stehend beschriebenen Weise AX0 und AX1 Verkehr von LC0 auf der Eintrittsebene an, doch sendet jeder Multiplexer den Verkehr an seine lokale Ebene, d. h. AX0 an SF0 (Vermittlungsebene 0) und AX1 an SF1 (Vermittlungsebene 1). Weil der gleiche Verkehr von einer Leitungskarte LC0 abgenommen und an beide Ebenen gesandt wird, wird er als symmetrisch markiert, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Obwohl in den beigefügten Figuren die Zellen entweder durch die Ziffer 0 oder 1 bezeichnet sind, in Abhängigkeit davon, an welche Ebene sie gesandt werden, zeigt die tatsächliche Markierungsinformation lediglich an, ob die Zelle symmetrisch oder asymmetrisch ist. Der Port D empfängt identischen Verkehr von SF0 an AX0 und von SF1 an AX1. Die Verkehrspfade von der bevorzugten Leitungskarte oder in der Arbeitsebene sind durch eine dickere Linie gezeigt. In diesem Normalbetrieb empfangen SF0 und SF1 den gleichen Verkehr, und der Austrittsport D empfängt ebenfalls den gleichen Verkehr an seinen beiden Multiplexern. Die Auswahl einer der Leitungskarten oder einer der Ebenen am Port D würde keine Auswirkung haben, wie dies jedoch weiter unten beschrieben wird, werden verschiedene Kriterien zur Auswahl der bevorzugten Leitungskarte und Arbeitsebene am Austrittsport verwendet.

Asymmetrischer Betrieb

Wenn ein Eintrittsport eine Zelle lediglich an ein Vermittlungsnetz sendet, so markiert er die Zelle als asymmetrisch. Ein asymmetrischer Verkehr wird verwendet, wenn ein Ausfall auf dem Eintrittspfad vorliegt. Dies kann ein Ausfall in dem Eintritts-Multiplexer, dem Vermittlungsnetz oder der faseroptischen Verbindungsstrecke zwischen dem Multiplexer und dem Vermittlungsnetz sein. Mit größter Wahrscheinlichkeit würde der Ausfall in der faseroptischen Verbindungsstrecke vorliegen, die sehr empfindlich gegenüber Beeinträchtigungen und Ausfällen des Lasers ist. Gemäß der Erfindung schaltet, wenn in der Ebene ein Hardwarefehler, wie z. B. ein Verbindungsstreckenausfall, beispielsweise LOS (Signalverlust) LOF (Rahmenverlust) auftritt, der Austrittsport unmittelbar auf die Schutzebene um. Fig. 3 zeigt eine Unterbrechung in einem Eintritts-Datenpfad. Dieser Fehler ist als eine Unterbrechung in der faseroptischen Eintrittsstrecke von dem Multiplexer AX0 des Ports A zu SF0 gezeigt. Die Wirkung hiervon besteht darin, daß SF0 Verkehr von den Ports B und C empfängt, jedoch nicht vom Port A. Es wurden noch keine Korrekturmaßnahmen getroffen, und die Zellen an SF1 sind noch als symmetrisch markiert. Weil LC0 die bevorzugte Leitungskarte von Port D ist, liefert der Port D als Ausgang nicht alle die erforderlichen Zellen, sofern nicht LC1 zu der bevorzugten Leitungskarte wird.
Fig. 4 zeigt die von der Vermittlung vorgenommenen Korrekturmaßnahmen zur Beseitigung des Problems gemäß einer Ausführungs form der Erfindung. Wenn ein Ausfall auf einem Eintrittspfad auftritt, markiert der gepaarte Multiplexer seinen Eintrittsverkehr als asymmetrisch. Der ursprüngliche Multiplexer stoppt die Aussendung von Verkehr. Jeder Multiplexer ist so konstruiert, daß er auf der Austrittsseite symmetrischen Verkehr von der jeweiligen lokalen Ebene und asymmetrischen Verkehr von beiden Ebenen annimmt. Somit nimmt jeder Austrittsmultiplexer unabhängig von seiner lokalen Ebene eine als asymmetrisch markierte Zelle von beiden Ebenen an. Unter weiterer Bezugnahme auf die Figur ist zu erkennen, daß SF0 ein Problem feststellt, wenn es keinen Verkehr mehr vom Port A empfängt. Es alarmiert Port A durch Aussenden eines Alarms, der als fernseitiger Empfangsausfall (Far End Receive Failure - FERF) bezeichnet wird. Eine FERF-Anzeige wird von SF0 an den Multiplexer AX0 des Ports A über die faseroptische Austrittsverbindungsstrecke von SF0 gesandt. Wenn der Multiplexer AX0 von Port A die FERF-Anzeige empfängt, liefert er seinem gepaarten Multiplexer AX1 ein Signal, daß dieser beginnen soll, seinen Verkehr unter Markierung als asymmetrisch auszusenden. Der Multiplexer AX0 des Ports B kann dann die Aussendung von Verkehr stoppen und in eine Diagnosebetriebsart übergehen. In Fig. 4 wird der Verkehr vom Multiplexer AX1 des Ports A als asymmetrisch markiert. SF0 empfängt immer noch Verkehr lediglich von den Ports B und C. SF1 empfängt Verkehr von den Ports A, B und C. Obwohl der Multiplexer AX0 vom Austrittsport D Verkehr von SF0 empfängt, nimmt er außerdem asymmetrischen Verkehr von SF1 auf, d. h., der asymmetrische Verkehr vom Port A, der über SF1 gelenkt wird, wird mit dem Verkehr von SF0 vereinigt. LC0 an Port D ist die bevorzugte Leitungskarte und sendet korrekte Zellen an ihren Ausgang.
Ein Verbindungsstreckenfehler auf der Austrittsseite zwischen dem Vermittlungsnetz und dem Multiplexer erfordert keinen FERF- Alarm und bedingt keine Änderung der Markierung von Zellen auf asymmetrisch, weil der Austrittsmultiplexer unmittelbar erkennt, daß er aufgehört hat, Verkehr von dem Vermittlungsnetz zu empfangen. Fig. 5 zeigt einen derartigen Fall. Eine Unterbrechung in einer Austrittsverbindungsstrecke beendet die Aussendung von Zellen an den Multiplexer AX0 des Ports D. Der Port D stellt eine Unterbrechung der Übertragung fest und schaltet unmittelbar auf die Schutz-Leitungskarte LC1 um, die Zellen von AX1 für die Ausgabe annimmt. Eine Monitor- oder Überwachungseinrichtung auf der Verbindungsstrecke stellt den Ausfall der Übertragung fest, und eine Echtzeit-Steuereinrichtung schaltet die Leitungskarte in Abhängigkeit von dem Überwachungssignal um. Die Überwachungseinrichtung und die Echtzeit- Steuereinrichtung werden ausführlich weiter unten in Verbindung mit Fig. 9 beschrieben. Alle Zellen im Eintrittsverkehr, selbst die von Port D, dessen Austrittsstrecke einen Fehler entwickelt hat, werden als symmetrisch beibehalten. Nunmehr können AX0 und LC0 aus dem System zu Diagnosezwecken herausgenommen werden.
Fig. 6 zeigt die Fähigkeit der Vermittlung, mehrfachen Eintrittsfehlern zu widerstehen. In der Figur besteht ein Fehler in der Eintrittsverbindungsstrecke zwischen dem Multiplexer AX0 des Ports A und SF0. Es besteht weiterhin ein zweiter Fehler in der Eintrittsverbindungsstrecke zwischen dem Multiplexer AX1 des Ports C und SF1. Hier stellt SF0 den Eintrittsfehler vom Port A fest und sendet FERF an diesen. In gleicher Weise stellt SF1 den Eintrittsfehler vom Port C fest und sendet FERF an diesen. Der Port A beginnt, seinen Verkehr von AX1 als asymmetrisch zu markieren. Der Port C beginnt, seinen Verkehr von AX0 als asymmetrisch zu markieren. Nunmehr empfängt SF0 Verkehr von den Ports B und C. SF1 empfängt Verkehr von den Ports A und B. In diesem Fall empfängt keines der Vermittlungsnetze den gesamten Verkehr. Der Port D empfängt daher an AX0 auf seiner lokalen Ebene symmetrischen Verkehr vom Port B. Er erfaßt weiterhin asymmetrischen Verkehr von beiden Ebenen, d. h. asymmetrischen Verkehr vom Port C auf seiner lokalen Ebene und asymmetrischen Verkehr vom Port A über SF1 auf seiner gepaarten Ebene. Der Multiplexer AX0 von Port D vereinigt diesen Verkehr in seinem abgehenden Strom. In gleicher Weise empfängt AX1 symmetrischen Verkehr vom Port B und asymmetrischen Verkehr vom Port B, in beiden Fällen an seiner lokalen Ebene, er nimmt jedoch auch asymmetrischen Verkehr vom Port C auf seiner gepaarten Ebene an. Als Ergebnis senden beide Multiplexer an jeweilige Leitungs karten identischen Verkehr, der möglicherweise zeitlich versetzt sein kann. Weil LC0 die bevorzugte Leitungskarte von Port D ist, sendet dieser korrekte Zellen an seiner Ausgangsverbindungsstrecke aus.
Bisher befaßte sich die vorstehende Beschreibung mit Verkehr von den Ports A, B und C zum Port D, wenn Fehler in der faseroptischen Eintrittsverbindungsstrecke vom Port A oder C auftraten, oder wenn ein Fehler in der Austritts-Verbindungsstrecke zum Anschluß D auftrat. Weil die Vermittlung vollständig bidirektional ist, ist es möglich, daß Verkehr vom Port A zum Port A über Vermittlungsnetze fließt, und daß Fehler in diesem Pfad auftreten können. Fig. 7 zeigt das gleiche Szenario wie in Fig. 6, zeigt jedoch Ports A und C auf der Eintritts- und Austrittsseite. Wie im Fall der Fig. 6 werden, wenn Fehler auf Eintritts-Verbindungsstrecken festgestellt werden, FERF-Signale an Ports A und C gesandt, die unmittelbar beginnen, Zellen als asymmetrisch zu markieren und derartige Zellen an jeweilige Vermittlungsnetze zu senden. Der Port A auf der Austrittsseite schaltet nunmehr auf die Schutz-Leitungskarte LC1 um, die Verkehr von AX1 annimmt. Der Multiplexer AX1 des Ports A empfängt weiterhin Verkehr vom Port C. Der Pfad des Verkehrs ist in dickeren Linien gezeigt. Der Eintritts-AX0 und der Austritts-AX0 eines Ports befinden sich allgemein auf der gleichen Karte wie LC0-Karten auf der Eintritts- und Austrittsseite. Wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, wurden der Multiplexer AX0 des Ports A auf der Eintrittsseite und AX0 auf der Austrittsseite sicher isoliert und können nunmehr aus dem System für eine Reparatur herausgenommen werden. Die gleiche Beschreibung gilt für den Eintrittsfehler am Port C.
Fig. 8 zeigt die Ports A und C, wenn mehrfache Fehler in deren Austritts-Verbindungsstrecken auftreten. Weil in der anhand der Fig. 4 erwähnten Weise keine FERF-Anzeigen an die Eintritts- Quelle gesandt werden, senden die Ports A und C weiterhin als symmetrisch markierte Zellen an beide Vermittlungsnetze. Der Port A auf der Austrittsseite schaltet jedoch unmittelbar auf AX1 um, der symmetrischen Verkehr von SF1 annimmt, weil SF1 seine lokale Ebene ist. SF1 empfängt seinerseits vollständigen Verkehr von den Ports A und C. In gleicher Weise nimmt nach dem Umschalten der Port C Verkehr von SF0 an, das ebenfalls einen vollständigen Verkehr von den Ports A und C annimmt.
Fig. 9 zeigt die Ebenen-Auswahl und Überwachung. Multiplexer nehmen asymmetrischen Verkehr von beiden Ebenen und symmetrischen Verkehr von ihren jeweiligen lokalen Ebenen an. Dies stellt sicher, daß beide Multiplexer ausreichende und identische Zellen abwickeln. Weil sich jedoch die Übertragungsqualität auf beiden Ebenen unterscheiden kann, hat ein Austritts-Port, beispielsweise Port D in Fig. 9 eine Vermittlungsebene als eine bevorzugte oder Arbeitsebene, von der seine bevorzugte Leitungskarte Verkehr annimmt. Bei dieser Ausführungsform ist das Kriterium, das zur Auswahl der arbeitenden Vermittlungsebene und der bevorzugten Leitungskarte verwendet wird, die wenigsten fehlerbehafteten Zellen, die über ein festes Intervall von beiden Ebenen empfangen werden. Dies wird an der Überwachungseinrichtung 50 überwacht, die die Integrität von Zellen prüft und die Anzahl von guten Zellen zählt. Diese Information wird zu der RTC (Echtzeit-Steuereinrichtung) 52 weitergeleitet. Ähnliche Überwachungseinrichtungen befinden sich auf den Eintritts-Verbindungsstrecken zwischen den Vermittlungsnetzen und den Multiplexern, doch sind diese in den Zeichnungen aus Gründen der Klarheit nicht gezeigt. Somit empfängt die RTC ähnliche Informationen über Beeinträchtigungen und Ausfälle in allen Verbindungsstrecken in diesen Überwachungseinrichtungen. Die RTC-Steuereinrichtung bestimmt dann, welche Vermittlungsebene und Leitungskarte als die bevorzugte ausgewählt werden, und steuert einen Auswahl-Multiplexer MUX 54.
Fig. 9 zeigt weiterhin einen Fall, bei dem weitere Kriterien zur Auswahl der bevorzugten Ebene verwendet werden müssen. Es ist eine Anzahl von beeinträchtigten Eintritts-Verbindungsstrecken gezeigt. Die Verbindungsstrecken sind auf Werte beeinträchtigt, die in der Figur in BER (Bitfehlerrate) gezeigt sind. An einem Port wird das Übertragungsbetriebsverhalten für jede Ebene durch:
[(Austritts-Verbindungsstrecken-Betriebsleistung) + Σ (Betriebsleistung aller Eintritts-Verbindungsstrecken)]
gemessen.
Die Echtzeit-Steuereinrichtung (RTC) sammelt Informationen über die Bitfehlerraten (BER) aller Verbindungsstrecken. Die RTC verwendet diese Information dann, um die bevorzugte Ebene auszuwählen, und programmiert alle Multiplexer, damit diese auf diese Ebene schalten. Auf diese Weise ist das System gegen "weiche" Fehler in den Ebenen geschützt. Die Auswahl einer neuen bevorzugten Vermittlungsebene alle paar Sekunden wird nicht empfohlen, weil ein Umschalten zwischen Ebenen eine Stoßbelastung (Wiederholung oder Fortlassung) an dem Verkehr hervorruft.
Es ist möglich, daß Verkehr von beiden Vermittlungsnetzen für eine gewisse Periode zu einem Port zusammenläuft. Eine Portüberlastungs-Nachrichtenaussendung für den Zweck der Strömungssteuerung wird verwendet, um die Möglichkeit aufzulösen, daß sich bis zu 1,2 Gb/s an Verkehr an einem Port fokussiert, der lediglich in der Lage ist, 600 Mb/s durch seinen Datenkanal hindurchzuleiten. Dieser Fall kann eintreten, wenn die Gesamtsumme des symmetrischen und asymmetrischen Verkehrs, der an einem Port fokussiert wird, größer als 600 Mb/s ist. Es sei bemerkt, daß symmetrischer Verkehr, der sich an einem Port fokussiert, niemals 600 Mb/s übersteigen kann. Somit ist die einzige Zeit, zu der eine Strömungssteuerung erforderlich ist, die Zeit, zu der ein asymmetrischer Verkehr vorliegt.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel für die Notwendigkeit einer Aussendung einer Port-Überlastungsnachricht. In der Figur ergeben sich zwei Fehler, beide in der Vermittlungsebene 0, und als Ergebnis fließt eine große Menge an asymmetrischem Verkehr durch SF1. SF0 empfängt lediglich symmetrischen Verkehr vom Port B. Zum Spitzenzeitpunkt oder -intervall könnten der symmetrische Verkehr von SF0 (vom Port B) und der asymmetrische Verkehr von SF1 (von den Ports A und C) größer als 600 Mb/s sein. Eine Überlastungssteuerung ist erforderlich.
Fig. 11 zeigt den Überlastungssteuermechanismus an den Multiplexern AX0 und AX1. Jeder Multiplexer weist einen 3-Port-RAM- Speicher 70 auf, der als ein Warteschlangenpuffer dienen kann, der zwei Schreibvorgänge und einen Lesevorgang in einem Zyklus abwickeln kann. Wie dies weiter oben beschrieben wurde, mißt eine Überwachungseinrichtung 72 die am wenigsten fehlerbehafteten Zellen in ihrer lokalen Ebene an jedem Multiplexer. Wenn der Pfuffer einen gewissen Schwellenwert übersteigt, oder wenn die Schwellenwertvorhersage 74 für die gepaarte Ebene anzeigt, daß sich der jeweilige Puffer in der gepaarten Ebene auf einem Schwellenwert befindet, so werden PORTOFF-Nachrichten mit jeder Zelle zurück an das Vermittlungsnetz in der lokalen Ebene gesandt. Wenn sich der Puffer unterhalb seines Schwellenwertes befindet, so werden PORTON-Nachrichten mit jeder Zelle zurück an das Vermittlungsnetz gesandt. Die Schwellenwert-Vorhersage 74 für die gepaarte Ebene sagt den Füllzustand des Puffers in der gepaarten Ebene durch Überwachen des Verkehrs auf der Überkreuzungs-Busleitung von der gepaarten Ebene vorher. Dies ist aufgrund der Verzögerungsdifferenz durch jede Ebene hindurch erforderlich. Jeder Multiplexer muß die Strömung in seiner lokalen Ebene steuern, wenn einer der Puffer seinen Schwellenwert erreicht. Dies verhindert die Erzeugung von Verkehrs- Jitter, was auftreten könnte, wenn die Strömung in lediglich einem Port gesteuert wird. Eine Alternative zu der Vorhersage ist eine Kreuzkopplung der Schwellenwerte zwischen den Multiplexern. Ein einzelner Fehler würde jedoch einen katastrophalen Ausfall hervorrufen. Bei dieser Ausführungsform wird der Puffer auf 32 Zellen eingestellt, doch könnte die Größe gleich 2 · (Anzahl der Zellen-Umlaufverzögerung in der faseroptischen Verbindungsstrecke + Anzahl der Zellenverarbeitungszeit in dem Vermittlungsnetz + Anzahl der Zellensicherheitsgrenzen) sein. Dies stellt eine 100%-tige Ausnutzung der Verbindungsstrecken sicher.
Es sei weiterhin bemerkt, daß eine ATM-Vermittlung genauso wie jede andere Kommunikationsausrüstung Wartungsverfahren unterworfen wird. Bei Doppelebenen-Vermittlungen wird jede Ebene durch ein gesteuertes Umschalten geprüft und gewartet, das den gesamten Verkehr zur anderen Ebene zwingt. Dies wird dadurch erreicht, daß ein asymmetrischer Verkehr an der Quelle markiert wird, wobei die gleiche Verfahrensweise wie für die Fehlerbeseitigung verwendet wird. Dieses Umschalten wird in einer stoßfreien Weise an dem Quellen-AX durchgeführt, weil die Synchronisation der gesamten Markierung an einem gemeinsamen Punkt erfolgt, der durch Pufferungs- oder Übertragungsverzögerungs-Änderungen unbelastet ist. Die RTC in Fig. 9 koordiniert das Ebenenumschalten dadurch, daß der AX jedes Ports informiert wird, seinen Verkehr als asymmetrisch auf der gleichen Ebene zu markieren. Sobald die Puffer auf der gepaarten Ebene geleert wurden, wird die gepaarte Ebene oder das gepaarte Vermittlungsnetz für Wartungszwecke außer Dienst gestellt.
Für Wartungszwecke an einem einzigen AX während eines fehlerfreien Zustandes wird die vorstehende Strategie erweitert. Der erste Schritt besteht darin, den gesamten Verkehr in stoßfreier Weise auf ein einzelnes Vermittlungsnetz zu drängen, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Nach einem kurzen Intervall läuft das gepaarte Vermittlungsnetz leer, und der gesamte Verkehr zu einem AX-Paar hat als Quelle ein einziges Vermittlungsnetz. Der Verkehr durch einen AX und den zugehörigen AX des Paares richtet seine Verzögerung bei Betrachtung von dem LC MUX aus nach einem Intervall aus, das kleiner als die maximale Pufferverzögerung an einem AX ist. Der LC MUX kann dann Ebenen zu irgendeiner Zeit in einer stoßfreien Weise umschalten, weil die Verzögerung durch einen AX und den hierzu gepaarten AX gleich ist und der Verkehr durch jeden AX gleich ist. Sobald die Ebenenumschaltung an dem LC MUX erfolgt ist, befaßt sich die RTC mit jeder AX-Quelle und führt diese auf eine symmetrische Betriebsart zurück, so daß beide Ebenen in den Betrieb zurückkehren. An dem eine Wartung erfordernden Port kehrt der Verkehr auf die symmetrische Betriebsart zurück, und der eine Wartung erfordernde AX wird außer Dienst gestellt. Alle Vorgänge sind in einer stoßfreien Weise erfolgt, die für die Dienstqualität des Kunden unsichtbar ist.
In Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung schematisch in Verbindung mit einer erweiterten dreistufigen Vermittlungsarchitektur in einer gefalteten Konfiguration gezeigt. Es ist lediglich der Port A gezeigt. Ein Vermittlungsnetz 80 ist dann ein dreistufiges Vermittlungsnetz in einer Vermittlungsebene und ein weiteres Vermittlungsnetz 82 befindet sich in einer anderen Vermittlungsebene. Wenn eine Verbindungsstrecke zwischen den Stufen 1 und 2 oder den Stufen 2 und 3 ausfällt, wie dies durch eine Unterbrechung 84 gezeigt ist, so fügt die Verarbeitungsintelligenz am Empfangsende der ausgefallenen Verbindungsstrecke eine FERF-Anzeige auf die Verbindungsstrecke in entgegengesetzter Richtung in genau der gleichen Weise ein, wie bei der vorstehend beschriebenen Einzelstufenlösung. Die örtliche Intelligenz, die die FERF- Nachricht empfängt, informiert die RTC 86 über den regulären Inband-Nachrichtenpfad. Diese örtliche Intelligenz schaltet weiterhin allen zu der ausgefallenen Verbindungsstrecke gerichteten Verkehr ab. Die RTC informiert das quellenseitige Ende der komplementären Verbindungsstrecke 88 auf der duplizierten Ebene, so daß dies seinen gesamten Verkehr als asymmetrisch markiert. Der Empfänger des Ports A arbeitet genau in der gleichen Weise wie bei der einstufigen Verfahrensweise.

Claims

1. ATM-Vermittlung mit Doppel-Vermittlungsebenen-Betrieb, die ein erstes Vermittlungsnetz (SF0) in der ersten Vermittlungsebene und ein zweites Vermittlungsnetz (SF2) in der zweiten Vermittlungsebene und eine Vielzahl von bidirektionalen Ports (12) umfaßt, die mit den ersten und zweiten Vermittlungsnetzen zur Übertragung von Information in Einheitszellen zwischen den bidirektionalen Ports über die ersten und zweiten Vermittlungsebenen verbunden sind, wobei die Vermittlung dadurch gekennzeichnet ist, daß

jeder bidirektionale Port eine Markierungseinrichtung zum Markieren jeder Zelle als entweder symmetrisch oder asymmetrisch aufweist,

Sendeeinrichtungen (14) zur Aussendung symmetrischer Zellen an beide Vermittlungsnetze und asymmetrische Zellen an lediglich einer der zwei Vermittlungsnetze vorgesehen sind, und

Empfangseinrichtungen (14) zum Empfang von symmetrischen Zellen von einem voreingestellten bevorzugten der beiden Vermittlungsnetze und asymmetrischer Zellen von irgendeiner der zwei Vermittlungsnetze vorgesehen sind.

2. ATM-Vermittlung mit Doppel-Vermittlungsebenen-Betrieb nach Anspruch 1, bei der jeder bidirektionale Port erste und zweite Multiplexer (AX0 und AX1), die jeweils mit jeweiligen Vermittlungsnetzen verbunden sind, und Überkreuzungsverbindungen (beispielsweise 20) zwischen ersten und zweiten Multiplexern zum Lenken von Zellen zwischen diesen umfaßt.

3. ATM-Vermittlung mit Doppel-Vermittlungsebenen-Betrieb gemäß Anspruch 2, bei der jedes Vermittlungsnetz eine Alarmeinrichtung zur Aussendung eines Alarmsignals (FERF) an einen bidirektionalen Port aufweist, wenn sie einen Fehler oder Beeinträchtigung bei der Übertragung der Zellen feststellt, die von dem bidirektionalen Port ausgesandt werden.

4. ATM-Vermittlung mit Doppel-Vermittlungsebenen-Betrieb gemäß Anspruch 3, bei der jeder bidirektionale Port Zellenüberwachungseinrichtungen (50) aufweist, die an jedem Multiplexer zur Überwachung des Zustandes der Übertragungszellen von dem jeweiligen Vermittlungsnetz vorgesehen sind.

5. ATM-Vermittlung mit Doppel-Vermittlungsebenen-Betrieb nach Anspruch 4, bei der jeder bidirektionale Port weiterhin einen Puffer (70) zur vorübergehenden Speicherung der von den Vermittlungsnetzen empfangenen Zellen und Strömungssteuereinrichtungen mit Einrichtungen zur Anzeige des Füllzustandes des Puffers und Einrichtungen zum Aussenden eines Strömungssteuersignals an das jeweilige Vermittlungsnetz in Abhängigkeit von dem Füllzustand des Puffers umfaßt.

6. ATM-Vermittlung mit Doppel-Vermittlungsebenen-Betrieb gemäß Anspruch 5, die weiterhin eine Echtzeit-Steuereinrichtung (52) zum Sammeln von Informationen von der Überwachungseinrichtung hinsichtlich des Zustandes der Übertragung von Zellen und zur Auswahl einer der beiden Vermittlungsebenen als eine bevorzugte Ebene umfaßt, von der der jeweilige Port symmetrische Zellen annimmt.

7. ATM-Vermittlung mit Doppel-Vermittlungsebenen-Betrieb gemäß Anspruch 6, bei der die ersten und zweiten Vermittlungsnetze jeweils mehrstufige Vermittlungen sind.

8. Verfahren zum Betrieb einer ATM-Vermittlung mit Doppel- Vermittlungsebenen-Betrieb, die ein erstes Vermittlungsnetz (SF0) in der ersten Vermittlungsebene und ein zweites Vermittlungsnetz (SF2) in der zweiten Vermittlungsebene und eine Vielzahl von bidirektionlen Ports (12) umfaßt, die mit den ersten und zweiten Vermittlungsnetzen verbunden sind, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß Informationen in Ein heitszellen zwischen den bidirektionalen Ports über die ersten und zweiten Vermittlungsebenen übertragen werden, wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfaßt:

jeder bidirektionale Port (12) markiert jede Zelle entweder als symmetrisch oder als unsymmetrisch und überträgt symmetrische Zellen an das Vermittlungsnetz in beiden Vermittlungsebenen und asymmetrische Zellen an das Vermittlungsnetz in lediglich einer der zwei Vermittlungsebenen, und

jeder bidirektionale Port (12) nimmt symmetrische Zellen von dem Vermittlungsnetz in einer voreingestellten bevorzugten der beiden Vermittlungsebenen und asymmetrische Zellen von den Vermittlungsnetzen in irgendeiner der zwei Vermittlungsebenen an.

9. Verfahren zur ATM-Vermittlung von Informationen in Einheitszellen zwischen einer Vielzahl von bidirektionalen Ports über ein erstes Vermittlungsnetz in der ersten Vermittlungsebene und ein zweites Vermittlungsnetz in der zweiten Vermittlungsebene, gemäß Anspruch 8, das weiterhin den Schritt umfaßt, daß jedes Vermittlungsnetz ein Alarmsignal (FERF) an einen bidirektionalen Port aussendet, wenn es einen Fehler oder eine Beeinträchtigung der Übertragung von Zellen feststellt, die von dem bidirektionalen Port ausgesandt werden.

10. Verfahren zur ATM-Vermittlung von Informationen in Einheitszellen zwischen einer Vielzahl von bidirektionalen Ports über ein erstes Vermittlungsnetz in der ersten Vermittlungsebene und ein zweites Vermittlungsnetz in der zweiten Vermittlungsebene, gemäß Anspruch 9, mit den folgenden weiteren Schritten:

jeder bidirektionale Port (12) überwacht den Zustand der Übertragungszellen von den Vermittlungsnetzen in beiden Vermittlungsebenen, und

in Abhängigkeit von dem Zustand wird eine der beiden Vermittlungsebenen als eine bevorzugte Ebene ausgewählt, von der der bidirektionale Port symmetrische Zellen annimmt.

11. Verfahren zur ATM-Vermittlung von Informationen in Einheitszellen zwischen einer Vielzahl von bidirektionalen Ports über ein erstes Vermittlungsnetz in der ersten Vermittlungsebene und ein zweites Vermittlungsnetz in der zweiten Vermittlungsebene, gemäß Anspruch 10, mit den folgenden weiteren Schritten:

an jedem bidirektionalen Port (12), getrenntes Puffern von Zellen, die in ersten und zweiten Vermittlungsebenen übertragen werden, und Aussenden eines Strömungssteuersignals an das jeweilige Vermittlungsnetz in Abhängigkeit von dem Füllzustand des Pufferns.

12. Verfahren zur ATM-Vermittlung von Informationen in Einheitszellen zwischen einer Vielzahl von bidirektionalen Ports über ein erstes Vermittlungsnetz in der ersten Vermittlungsebene und ein zweites Vermittlungsnetz in der zweiten Vermittlungsebene, gemäß Anspruch 10, mit den folgenden weiteren Schritten:

einer der bidirektionalen Ports sendet markierte Wartungszellen an einen bidirektionalen Ziel-Port, und der bidirektionale Ziel-Port führt ein gesteuertes Umschalten der bevorzugten Vermittlungsebene in Abhängigkeit von den markierten Wartungszellen von einer der Vermittlungsebenen aus.