專利名稱：可擴(kuò)展電信系統(tǒng)的冗余度、交換容量擴(kuò)展和故障隔離設(shè)備的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)與專利相互參考下列共同擁有的專利涉及本發(fā)明并在此結(jié)合作為參考美國(guó)專利第5,544,163號(hào)，題為“可擴(kuò)展的電信系統(tǒng)”，發(fā)明人為Robert P.Madonna；和美國(guó)專利第5,349,579號(hào)，題為“具有可編程的通信業(yè)務(wù)的電信交換機(jī)”，發(fā)明人為Robert P.Madonna與Kevin C.Kicklighter.
本發(fā)明一般涉及電信領(lǐng)域，更具體地涉及用于在可擴(kuò)展電信系統(tǒng)中提供冗余度，擴(kuò)展的交換容量和故障隔離的設(shè)備。
在大多數(shù)電信系統(tǒng)中，提供有關(guān)系統(tǒng)的一些部分或所有部分的一些測(cè)量冗余度如果不是必需卻是很需要的。如果一特定子系統(tǒng)或部件發(fā)生故障或必須脫離服務(wù)時(shí)，則需要這樣的冗余度來保證系統(tǒng)繼續(xù)操作，最好是沒有性能的降低。
可以多種方式提供冗余度，其選擇一般依據(jù)費(fèi)用，特定裝置對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)性能的重要性、替代此裝置的困難程度和其他因素而定。通常稱為“一對(duì)一”冗余度的一種類型的冗余度是根據(jù)將每個(gè)“激活”裝置與等同的“備用”裝置相匹配或配對(duì)的概念。如果激活裝置故障，則其備用設(shè)備功能性地替代故障裝置的“切換”發(fā)生。
常規(guī)的一對(duì)一冗余度的主要缺點(diǎn)是在切換時(shí)刻，原始激活裝置和備用裝置處于不相同操作狀態(tài)中。這些操作狀態(tài)之間的任何不同一般都將導(dǎo)致服務(wù)中斷或丟失，這可用丟棄的呼叫，不能連接的呼叫以及類似的型式來表示。這樣的降級(jí)性能對(duì)于業(yè)務(wù)提供者和用戶一般是不可接受的，至少在一個(gè)非常短的時(shí)間周期它影響多于總呼叫業(yè)務(wù)量的一個(gè)非常小的百分比的程度。
相對(duì)一對(duì)一冗余度解決方案的一個(gè)選擇是提供有限數(shù)量的等待用部件，可用于替換一些而不是所有的較大數(shù)量的激活部件。這個(gè)解決方案通常稱為“n+1”冗余度，其中n指激活部件的數(shù)量。雖然n+1解決方案比一對(duì)一解決方案花費(fèi)小，但相應(yīng)地對(duì)降級(jí)系統(tǒng)性能具有較少的保護(hù)。即，如果幾個(gè)激活裝置幾乎同時(shí)發(fā)生故障并且數(shù)量超過可用的備用裝置數(shù)量，則將出現(xiàn)一些業(yè)務(wù)丟失或性能降低。
n+1解決方案的另一缺點(diǎn)是因?yàn)樗孪炔恢纍個(gè)激活裝置的哪一個(gè)裝置可能故障，所以沒有辦法來保持特定的備用裝置處于與將被替代的裝置的操作狀態(tài)匹配的操作狀態(tài)中。因此，在n+1冗余度解決方案中，在從故障裝置至備用裝置的轉(zhuǎn)換期間很可能發(fā)生業(yè)務(wù)被破壞的情況。
簡(jiǎn)單概括起來，本發(fā)明提供與可擴(kuò)展的電信系統(tǒng)一起使用的冗余度與故障隔離設(shè)備。在優(yōu)選實(shí)施例中，在包括多個(gè)可編程的交換節(jié)點(diǎn)或其他類型節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)中實(shí)施本發(fā)明，這些節(jié)點(diǎn)通過光纖環(huán)和控制該系統(tǒng)操作的主計(jì)算機(jī)或其他裝置互連。每個(gè)環(huán)能在由那個(gè)特定環(huán)服務(wù)的所有節(jié)點(diǎn)之間傳送打包信息。每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)，它部分地作為與單個(gè)環(huán)接口的作用。一個(gè)特定節(jié)點(diǎn)可以包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)以使它能與相應(yīng)數(shù)量的環(huán)接口。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過采用第二環(huán)服務(wù)系統(tǒng)的一些或所有節(jié)點(diǎn)提供有關(guān)該環(huán)和節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的第一級(jí)別的冗余度。作為配置過程的一部分，給每個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)指定一個(gè)邏輯標(biāo)識(shí)符，此標(biāo)識(shí)符唯一地識(shí)別整個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)給定節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)也配置得相對(duì)服務(wù)此節(jié)點(diǎn)的每個(gè)環(huán)以發(fā)送/接收模式或以只接收模式操作。通過配置位于同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)但接口于不同環(huán)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)以發(fā)送/接收模式操作，從這個(gè)節(jié)點(diǎn)始發(fā)的所有脈碼調(diào)制(PCM)信息將在每個(gè)環(huán)上進(jìn)行發(fā)送。因此，如果一個(gè)環(huán)故障，節(jié)點(diǎn)互連所必需的所有PCM信息在其余的環(huán)上是可得獲的并且系統(tǒng)將繼續(xù)操作。如果希望的話，可以一起增加第三或任何數(shù)量n的附加環(huán)與所希望的節(jié)點(diǎn)中的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)來提供多種級(jí)別的冗余度。因而，可以說這整個(gè)安排提供“1至n+1”級(jí)別的冗余度。
另外，可以安排第二環(huán)(或任何其他環(huán)，使它服務(wù)系統(tǒng)中的一些而不是所有節(jié)點(diǎn)。這樣的安排對(duì)于其中某些節(jié)點(diǎn)認(rèn)為是非基本的特定應(yīng)用是有利的并因此不提供冗余度。實(shí)際上，此安排允許第二(冗余的)環(huán)的帶寬只在其功能被認(rèn)為對(duì)于系統(tǒng)性能是關(guān)鍵性的那些節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行分配。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以全部地或部分地利用由附加的第二或更大數(shù)量的環(huán)(和相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)交換機(jī))提供的帶寬來增加系統(tǒng)交換容量，這與剛才所描述的提供冗余度相反。在這樣的安排中，不同組的節(jié)點(diǎn)配置得相對(duì)于不同環(huán)以發(fā)送/接收模式操作，每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)除了它在其之上發(fā)送的環(huán)之外的所有環(huán)以只接收模式操作。結(jié)果，當(dāng)使用單個(gè)環(huán)時(shí)，系統(tǒng)的交換容量可以隨著使用的環(huán)數(shù)量乘以系統(tǒng)的交換容量的函數(shù)增加。如果希望的話，一個(gè)特定環(huán)帶寬的一部分可用于擴(kuò)展交換容量，而剩下的部分用于提供冗余度給所選擇的節(jié)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的還有另一方面，在一個(gè)特定節(jié)點(diǎn)或一個(gè)環(huán)的一部分內(nèi)的故障可以被隔離并防止降低系統(tǒng)性能。這通過給每個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)提供稱為環(huán)回模式的特殊操作模式來實(shí)現(xiàn)。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)或一個(gè)環(huán)的一部分有故障，可以實(shí)行環(huán)路操作模式以維持系統(tǒng)剩余部分之間的連接。
通過參考結(jié)合附圖的下列描述可以更好地理解本發(fā)明的上面和其他優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是可擴(kuò)展的電信系統(tǒng)的方框圖，此系統(tǒng)采用單個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)在可編程的交換節(jié)點(diǎn)之間傳送信息，所有這些節(jié)點(diǎn)都根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行構(gòu)造；圖2是可在圖1的系統(tǒng)中使用的一種類型的可編程交換節(jié)點(diǎn)的方框圖；圖3A和3B是表示節(jié)點(diǎn)的正常操作模式和環(huán)回操作模式的方框圖；圖4是表示配置可用在圖1的系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)的某些處理方面的消息流程圖；圖5是表示利用圖2的節(jié)點(diǎn)建立具有冗余度的節(jié)點(diǎn)間連接的消息流程圖；圖6是表示單個(gè)環(huán)系統(tǒng)在此環(huán)一部分有故障之后的通信路徑與操作模式的方框圖；圖7是表示在節(jié)點(diǎn)內(nèi)的故障之后的單個(gè)環(huán)系統(tǒng)的通信路徑與操作模式的方框圖；和圖8是表示在節(jié)點(diǎn)內(nèi)的故障之后的兩個(gè)環(huán)系統(tǒng)的通信路徑和操作模式的方框圖。
圖1表示大容量、可擴(kuò)展的、全部可編程的電信交換系統(tǒng)2。系統(tǒng)2的結(jié)構(gòu)與操作細(xì)節(jié)可以在美國(guó)專利第5,544,163與5,49,579號(hào)中找到，這兩個(gè)專利都已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。為幫助理解本發(fā)明，這兒討論系統(tǒng)2的某些方面。
系統(tǒng)2包括主機(jī)4和4個(gè)可編程的交換節(jié)點(diǎn)6a-6d。應(yīng)理解實(shí)質(zhì)上在系統(tǒng)2中可使用較大或較小數(shù)量的交換節(jié)點(diǎn)和其他類型的非交換(例如，話音處理或通信業(yè)務(wù))節(jié)點(diǎn)的任何組合，節(jié)點(diǎn)6a包括主機(jī)接口，此接口通過諸如以太網(wǎng)的局域網(wǎng)(LAN)或其他通信鏈路8以通信關(guān)系與主機(jī)4連接。在這樣的結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)6a可以從主機(jī)4中接收打算給其他的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的消息并經(jīng)過節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a將這樣的消息傳送給適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)。其他類型的主機(jī)/節(jié)點(diǎn)接口可用于代替或增加到LAN/鏈路8。另外，剩下的節(jié)點(diǎn)6b-6d的一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)也可以經(jīng)LAN/鏈路8直接與主機(jī)4相連而具有通信關(guān)系(未示出)。如果沒有從主機(jī)4至每個(gè)節(jié)點(diǎn)6b-6d的直接鏈路，則這樣的節(jié)點(diǎn)必須以通信關(guān)系與節(jié)點(diǎn)6a相連，所用方式為允許從主機(jī)4發(fā)送消息并從主機(jī)4接收消息。
雖然只示出單個(gè)主機(jī)4，但利用LAN8提供主機(jī)/節(jié)點(diǎn)通信允許多個(gè)主機(jī)通過配置每個(gè)主機(jī)構(gòu)造為“客戶機(jī)”并將每個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造為“服務(wù)器”來控制系統(tǒng)2(或其部分)。
每個(gè)節(jié)點(diǎn)6a-6d可包括與公用交換電話網(wǎng)(PSTN)(未示出)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)(未示出)的連接10a-10d。術(shù)語(yǔ)“專用網(wǎng)”在廣義上指除PSTN之外的任何網(wǎng)絡(luò)或線路或其他接口。網(wǎng)絡(luò)/線路接口10a-10d可以終接數(shù)字網(wǎng)絡(luò)或模擬中繼/線路或二者的組合。給定節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)/線路接口可包括適當(dāng)?shù)慕涌?，利用ATM、7#信令系統(tǒng)(SS7)、ISDN、T1/占用比特、E1/CAS或其他通信協(xié)議進(jìn)行通信。
節(jié)點(diǎn)6a-6d通過在節(jié)點(diǎn)間提供高速、高帶寬數(shù)字連接的節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a連接在一起。每個(gè)節(jié)點(diǎn)6a-6d包括兩個(gè)端口，以A與B表示，這兩個(gè)端口實(shí)際上與節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a接口。在正常的操作條件下，每個(gè)節(jié)點(diǎn)6a-6d通過端口A(從其他節(jié)點(diǎn)中)接收包信息并通過端口B發(fā)送包信息給其他節(jié)點(diǎn)。
節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a最好利用一個(gè)或多個(gè)光纖環(huán)實(shí)現(xiàn)，節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a也可以利用包括廣域網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)和PSTN(ATM/SONET)的各種其他類型的通信網(wǎng)的任何一種網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。利用PSTN來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a允許節(jié)點(diǎn)在地理上大區(qū)域中分布。
如下面詳細(xì)討論的，表示為節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a部分的實(shí)線代表在系統(tǒng)2的正常操作期間是激活的通信路徑，表示為節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a部分的虛線代表在正常操作模式期間是無(wú)效的通信路徑，但在節(jié)點(diǎn)6a-6d之一或節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a的一部分有故障之后此通信路徑可以變?yōu)榧せ畹摹?br> 系統(tǒng)2的整體操作由主機(jī)4控制，主機(jī)4通常利用個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、工作站、容錯(cuò)計(jì)算機(jī)或其他的在其上面運(yùn)行用戶應(yīng)用軟件的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。主機(jī)4和每個(gè)節(jié)點(diǎn)6a-6d經(jīng)LAN/鏈路8交換消息。這樣的消息一般用于配置節(jié)點(diǎn)以及諸如進(jìn)行連接和提供通信業(yè)務(wù)(即信號(hào)音檢測(cè)信號(hào)音生成與會(huì)議)的直接呼叫處理功能。
圖2表示可在圖1的系統(tǒng)中使用的一種類型的可編程交換節(jié)點(diǎn)6e的優(yōu)選實(shí)施例的主要功能部件。數(shù)字或模擬網(wǎng)絡(luò)/線路接口終接在一連串的線路卡輸入/輸出(IO)卡20上。在優(yōu)選實(shí)施例中，代表總數(shù)2048個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)線路接口由線路卡IO卡20終接。如果希望的話，可以任選地提供冗余的線路卡IO卡22和冗余的IO總線24以便在線路卡IO卡20之一有故障的情況下允許交換節(jié)點(diǎn)的連續(xù)操作。
一系列的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)T1、E1、J1或模擬中繼/線路線路卡26經(jīng)線路卡(LC)IO線路28與線路卡IO卡20通信。線路卡26也與冗余的交換總線30a與30b接口。而且，如果希望的話，可以提供可選的冗余線路卡32，經(jīng)冗余的LCIO線路34與冗余的線路卡IO卡22通信，也可以提供諸如DS3、SONET或其他接口的其他類型的網(wǎng)絡(luò)/線路接口。
利用一個(gè)或多個(gè)多功能數(shù)字信號(hào)處理(MFDSP)卡36提供諸如信號(hào)音檢測(cè)與生成、會(huì)議、語(yǔ)音記錄通知、呼叫進(jìn)程分析、語(yǔ)音識(shí)別、ADPCM壓縮的各種通信業(yè)務(wù)和許多其他業(yè)務(wù)。由一個(gè)或多個(gè)PRI-32卡38提供ISDN基本速率業(yè)務(wù)和其他信息包通信業(yè)務(wù)?？梢赃x擇地包括冗余的MFDSP卡36和冗余的PRI-32卡38。
環(huán)(網(wǎng)絡(luò))IO卡40a用作節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a與節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44a之間的接口，第二環(huán)(網(wǎng)絡(luò))IO卡40b用作可選的第二節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12b與可選的第二節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44b之間的接口，交換機(jī)44b最好具有與節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44a相同的結(jié)構(gòu)。
CPU/矩陣卡46與交換總線30a和30b接口并具有主機(jī)接口42a。如果需要的話，可以包括冗余的CPU/矩陣卡和主機(jī)接口(未示出)。
在與節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a通信方面，節(jié)點(diǎn)6e具有兩種基本操作模式。如圖3A中的實(shí)線所示，在正常操作模式期間，在環(huán)IO卡40a的端口A上從節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a接收包信息并傳送至節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44a。從節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44a始發(fā)的信息傳送至環(huán)IO卡40a并隨后經(jīng)端口B進(jìn)行發(fā)送。換句話說，在正常操作模式期間，在節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44a與節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a之間傳送的信息只在一個(gè)方向上通過每個(gè)端口A與B。
相反地，如圖3B中的實(shí)線所示，在環(huán)回操作模式期間，端口A有效地從節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a中斷開，而端口B起著接收并發(fā)送信息的作用。因而，信息仍傳送給節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44a。特定環(huán)IO卡可操作在環(huán)回模式中以響應(yīng)來自主機(jī)的消息或許多故障條件的任一個(gè)條件的檢測(cè)。下面詳細(xì)描述環(huán)回操作模式在提供系統(tǒng)冗余與故障隔離中的作用。
現(xiàn)參見圖4，描述構(gòu)造諸如節(jié)點(diǎn)6e(圖2)的包含兩個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)(其中一個(gè)用于冗余)的節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行服務(wù)的過程。主機(jī)發(fā)送節(jié)點(diǎn)指定消息48給此節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)指定消息48包括一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符(ID)，由主機(jī)賦值，在整個(gè)系統(tǒng)2中唯一地識(shí)別一個(gè)特定節(jié)點(diǎn)。利用節(jié)點(diǎn)指定確認(rèn)50返回至主機(jī)來確定節(jié)點(diǎn)指定消息48的接收。
接下來，主機(jī)發(fā)送相應(yīng)于連到節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)環(huán)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的環(huán)結(jié)構(gòu)消息。假定示例的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)位于節(jié)點(diǎn)機(jī)架(chassis)內(nèi)的槽與2中，因此，主機(jī)發(fā)送兩個(gè)環(huán)結(jié)構(gòu)消息52a與52b。每個(gè)環(huán)結(jié)構(gòu)消息包括先前指定的邏輯節(jié)點(diǎn)ID、連到此環(huán)的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的機(jī)架槽號(hào)和唯一地識(shí)別此節(jié)點(diǎn)交換機(jī)連到的特定環(huán)的邏輯環(huán)ID值。相同的邏輯環(huán)ID必須指定給連到那個(gè)環(huán)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)。分別利用返回給主機(jī)的環(huán)結(jié)構(gòu)確認(rèn)54a與54b證實(shí)環(huán)結(jié)構(gòu)消息52a與52b的接收。
接下來，對(duì)于服務(wù)指定節(jié)點(diǎn)的每個(gè)環(huán)，主機(jī)發(fā)送根據(jù)每個(gè)這樣的環(huán)指定發(fā)送/接收操作模式或只接收操作模式的環(huán)結(jié)構(gòu)消息56。在這個(gè)示例中，環(huán)結(jié)構(gòu)消息56a和56b指示此節(jié)點(diǎn)根據(jù)二個(gè)環(huán)操作在發(fā)送/接收模式中。消息56a與56b的接收分別由環(huán)結(jié)構(gòu)認(rèn)實(shí)58a和58b進(jìn)行證實(shí)。
消息56a與56b的作用是此節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無(wú)論什么信息都將出現(xiàn)在兩個(gè)環(huán)上并可用于在一個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)有故障的情況下維持節(jié)點(diǎn)間的連接。換句話說，此節(jié)點(diǎn)被配置得支持節(jié)點(diǎn)交換冗余。
可選擇地，節(jié)點(diǎn)交換機(jī)之一能配置得為只接收模式。在這樣的構(gòu)型中，此節(jié)點(diǎn)不支持交換冗余(即，以發(fā)送/接收模式操作的另一節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的故障將導(dǎo)致跨越此節(jié)點(diǎn)的所有節(jié)點(diǎn)間連接的丟失)。但是，采用這樣節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)將具有更大的總的交換容量。
通過合適的配置，有可能在逐個(gè)節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上確定是否分配環(huán)帶寬來支持節(jié)點(diǎn)交換冗余度。應(yīng)理解雖然從只接收模式變換到發(fā)送/接收模式要求相關(guān)的環(huán)臨時(shí)從業(yè)務(wù)中取出，但可由主機(jī)隨后改變節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的操作模式。
所有配置使操作在發(fā)送/接收模式中的節(jié)點(diǎn)必須參與仲裁以確定將指定哪個(gè)節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)和哪些節(jié)點(diǎn)是非主節(jié)點(diǎn)。相同的節(jié)點(diǎn)也必須仲裁源信息包。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的源信息包與那個(gè)節(jié)點(diǎn)一起(例如，利用一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符和一個(gè)源信息包標(biāo)識(shí)符)唯一地進(jìn)行識(shí)別并用于發(fā)送信息給其他節(jié)點(diǎn)或從其他節(jié)點(diǎn)接收信息。
這些仲裁利用經(jīng)LAN/鏈路8(圖1)在節(jié)點(diǎn)之間傳送的一系列消息來完成而不涉及主機(jī)。一個(gè)給定節(jié)點(diǎn)(假定，節(jié)點(diǎn)1)，如果它未意識(shí)到一些其他節(jié)點(diǎn)已達(dá)到主節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，則它實(shí)際上將廣播一個(gè)消息以要求它自己的主節(jié)點(diǎn)狀態(tài)以及最好從可能值的預(yù)定表中隨機(jī)選取的特定源信息包值。如果沒有其他節(jié)點(diǎn)用表示先前已指定主節(jié)點(diǎn)狀態(tài)或先前已指定所選擇的源數(shù)據(jù)包的消息進(jìn)行響應(yīng)，則節(jié)點(diǎn)1變成主節(jié)點(diǎn)并保持它初始選取的源信息包值。隨機(jī)選擇最好避免其中多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)重復(fù)地嘗試要求相同的源信息包值的“沖突”情形。
接下來，由于每個(gè)其他節(jié)點(diǎn)依次廣播要求主節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和特定源信息包值的消息，所以主節(jié)點(diǎn)將發(fā)送表示主節(jié)點(diǎn)已存在的應(yīng)答消息。另外，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇先前已指定給主節(jié)點(diǎn)或另一非主節(jié)點(diǎn)的源信息包值，則將發(fā)送表示相同的應(yīng)答消息。在那種情況中，正嘗試獲得源信息包值的節(jié)點(diǎn)將發(fā)送具有重選的源信息包值的另一消息，此過程重復(fù)直至最后選擇先前未被指定的一組值。
現(xiàn)再參見圖4，為了使一個(gè)環(huán)進(jìn)行服務(wù)，主機(jī)發(fā)送服務(wù)狀態(tài)結(jié)構(gòu)消息60。分別由服務(wù)狀態(tài)結(jié)構(gòu)證實(shí)62a與62b證實(shí)消息60a與60b的接收。
隨后，相對(duì)于節(jié)點(diǎn)連接到的每個(gè)環(huán)，該節(jié)點(diǎn)連續(xù)發(fā)送環(huán)狀態(tài)消息64、68、72給主機(jī)以便與環(huán)的當(dāng)前操作模式一起報(bào)告此環(huán)是“連接的”、“初始化”和“在服務(wù)中”。分別由主機(jī)傳輸?shù)沫h(huán)狀態(tài)確認(rèn)66、70、74證實(shí)每個(gè)環(huán)狀態(tài)消息的接收。
圖5表示利用類似于圖2所示的節(jié)點(diǎn)建立具有冗余度的節(jié)點(diǎn)間連接(呼叫)的過程。在CPU/矩陣卡46上運(yùn)行的遠(yuǎn)程信道管理(RCM)軟件部件發(fā)出連接端口1+端口2消息82(即，連接端口1與端口2的指示，其中一個(gè)端口實(shí)際上與不同的節(jié)點(diǎn)有關(guān))給邏輯連接管理(LCM)任務(wù)。消息82包含反映遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的邏輯節(jié)點(diǎn)ID的數(shù)據(jù)，利用此數(shù)據(jù)建立連接，用于連接的環(huán)1(節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a)上的時(shí)隙、為連接提供冗余度的環(huán)2(節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12b)上的時(shí)隙、在端口1上使用的編碼類型、在端口2上使用的編碼類型和可應(yīng)用于端口1的填充值(pad value)。
作為響應(yīng)，LCM過程將連接端口1+端口2消息84傳送給矩陣交換發(fā)動(dòng)機(jī)(MATRIX XENG)處理。消息84可與消息82進(jìn)行比較，但也包括“連接表”或應(yīng)該命令哪個(gè)硬件裝置進(jìn)行連接和使用哪個(gè)環(huán)時(shí)隙的信息。識(shí)別與遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)有關(guān)的端口包含在該連接的MATRIX XENG分別發(fā)送獨(dú)立的連接消息86與88給節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44a與冗余的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44b。
消息86命令節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44a變成相對(duì)此特定連接的“主”交換機(jī)。消息86的作用是使將從遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)中經(jīng)節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a接收PCM信息的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44a在特定時(shí)隙期間在交換總線30a與30b上發(fā)送這樣的PCM信息。
另一方面，傳送給冗余的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44b的消息88用于通知此交換機(jī)連接正在建立，而且也命令此交換機(jī)變成相對(duì)于相同時(shí)隙的“從屬”交換機(jī)(即，不在總線30a與30b上發(fā)送信息)。在這種方式中，交換機(jī)44b要求了解正建立的連接。因此，如果節(jié)點(diǎn)交換機(jī)44a有故障，為維持先前建立的連接所必須做的一切是MATRIX XENG過程發(fā)出一個(gè)消息給交換機(jī)44b以便變成此時(shí)隙的“主”交換機(jī)，從而使交換機(jī)44b開始發(fā)送它正從遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)接收的PCM信息到總線30a與30b上。
圖6表示基本上與圖1的系統(tǒng)2相同的可擴(kuò)展的電信系統(tǒng)76(為簡(jiǎn)明起見，省略主機(jī)、LAN與網(wǎng)絡(luò)/線路接口)。但是，如由X所表示的，節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a的一部分有故障。這樣的故障可由網(wǎng)絡(luò)的切斷、網(wǎng)絡(luò)從連接它的一個(gè)節(jié)點(diǎn)中斷開或許多其他條件的任一條件引起。作為響應(yīng)，節(jié)點(diǎn)6a的端口A和節(jié)點(diǎn)6d的端口B均啟動(dòng)環(huán)回操作模式，如由字母L所示的。所有的剩余部分繼續(xù)操作在正常操作模式中，如由字母N所示的。結(jié)果，節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a的故障部分被有效地隔離，而在所有節(jié)點(diǎn)6a-6d之間保持完整的通信路徑，如實(shí)線所示。
在特定端口上的環(huán)回模式的啟動(dòng)至少可以兩種方式進(jìn)行控制。作為結(jié)構(gòu)的一部分，可以給節(jié)點(diǎn)交換機(jī)提供在檢測(cè)到故障的情況中啟動(dòng)環(huán)回模式的指令?？蛇x擇地，在檢測(cè)故障之后，節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送一個(gè)消息(例如，環(huán)狀態(tài)消息)給主機(jī)報(bào)告此故障并且主機(jī)可以返回一個(gè)消息以便在合適的端口上啟動(dòng)環(huán)回模式。
圖7表示其中故障出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)6c中的系統(tǒng)78。例如，這樣的故障可以代表節(jié)點(diǎn)交換機(jī)或環(huán)IO卡的故障。作為響應(yīng)，節(jié)點(diǎn)6b的端口B和節(jié)點(diǎn)6d的端口A已啟動(dòng)環(huán)回操作模式。結(jié)果，節(jié)點(diǎn)6c被有效地隔離并且可進(jìn)行服務(wù)。因此，呼叫不能跨越節(jié)點(diǎn)6c進(jìn)行連接并且先前連接的呼叫被丟棄。然后，對(duì)于剩余的節(jié)點(diǎn)6a、6b和6d，完整的通信路徑仍存在，如實(shí)線所示。
圖8表示包括四個(gè)節(jié)點(diǎn)6e-6h的系統(tǒng)80，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括圖2所示的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)，由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a和12b互連。假定節(jié)點(diǎn)交換機(jī)構(gòu)造為圖4所示的，使得兩個(gè)交換機(jī)在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)12a與12b上發(fā)送基本上相同的信息。隨后，故障出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)6g中。結(jié)果，節(jié)點(diǎn)6f的端口B和節(jié)點(diǎn)6h的端口A已啟動(dòng)環(huán)回操作模式。因此，節(jié)點(diǎn)6g被有效地從節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12a中隔離。然而，由于冗余的節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12b和冗余的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)存在于每個(gè)節(jié)點(diǎn)中，所以節(jié)點(diǎn)6g仍保持服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)12b繼續(xù)在節(jié)點(diǎn)之間傳送信息并且所有端口A’與B’繼續(xù)操作在正常模式中。在故障之前跨越節(jié)點(diǎn)6g連接的呼叫保持原樣并且新呼叫可以正常方式跨越那個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。
節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)12b提供系統(tǒng)80的第一級(jí)冗余度。然而，如上所討論的，通過跨越節(jié)點(diǎn)6e-6h增加n個(gè)附加節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)以及給每個(gè)節(jié)點(diǎn)增加類似數(shù)量的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)可以提供附加級(jí)別的冗余度。在這樣的安排中，可有效地提供總量n+1級(jí)的冗余度。
雖然本發(fā)明已具體地顯示并結(jié)合其中的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可以在其中進(jìn)行形式與細(xì)節(jié)上的各種變化而不脫離本發(fā)明的精神和范疇。而且，已采用的術(shù)語(yǔ)與表示是用作描述而不是限制的術(shù)語(yǔ)，并且在這樣的術(shù)語(yǔ)與表示的使用中不打算排除其中所示與所描述的特征或部分的任何等效物，但認(rèn)識(shí)到各種修改在所要求保護(hù)的本發(fā)明的范疇內(nèi)是可能的。
權(quán)利要求
1.一種具有冗余度和故障隔離的可擴(kuò)展的電信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(a)用于執(zhí)行電信交換的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)包括具有用于與節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)連接的有關(guān)的第一與第二端口的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)，所述節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)用于在所述節(jié)點(diǎn)之間傳送包信息，每個(gè)所述端口具有一種正常操作模式，在此模式中信息通過此端口在單個(gè)方向上在所述節(jié)點(diǎn)交換機(jī)與所述節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行傳送；(b)一個(gè)主機(jī)裝置，以通信關(guān)系與至少一個(gè)所述節(jié)點(diǎn)連接，用于控制所述系統(tǒng)；(c)每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)裝置，該裝置響應(yīng)節(jié)點(diǎn)內(nèi)或所述節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的故障檢測(cè)將所述端口的任一端口的操作模式從正常模式改變?yōu)榄h(huán)路模式，在環(huán)路模式中信息通過相對(duì)端口雙向地在所述節(jié)點(diǎn)交換機(jī)與所述節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行傳送，從而維持與其他節(jié)點(diǎn)的通信。
全文摘要
冗余度、可擴(kuò)展的交換容量和故障隔離設(shè)備與可擴(kuò)展的電信系統(tǒng)一起使用。一個(gè)節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)連接多個(gè)可編程的交換節(jié)點(diǎn)或其他節(jié)點(diǎn)?？梢钥缭揭恍┗蛩泄?jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)或多個(gè)附加的節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)。由附加的網(wǎng)絡(luò)提供的帶寬可用于提供冗余度以對(duì)付主網(wǎng)絡(luò)或節(jié)點(diǎn)故障,增加交換容量或二者的組合。另外,出現(xiàn)在特定節(jié)點(diǎn)內(nèi)或節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的故障可以有效地被隔離并防止降低系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04L12/437GK1192094SQ9712270
公開日1998年9月2日 申請(qǐng)日期1997年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月27日
發(fā)明者P·希金斯, M·P·赫伯特, J·T·林奇 申請(qǐng)人:?？怂谷麪栭_關(guān)公司