專利名稱：分級同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及諸通信網(wǎng)絡(luò)的同步和特別地涉及在一個使用以消息為基礎(chǔ)的同步的通信網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)同步的抗干擾能力的改善。
在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語節(jié)點用來表示在一個通信網(wǎng)絡(luò)中諸傳輸部分之間的一個連結(jié)點。因此，一個節(jié)點可以由任何設(shè)備或裝置如一個分支裝置或一個交叉連結(jié)裝置形成。
在一個使用以消息為基礎(chǔ)的同步的系統(tǒng)中，系統(tǒng)的諸節(jié)點由為系統(tǒng)的信息傳遞需要服務(wù)的諸傳輸鏈路互連起來。同樣的這些鏈路也將諸發(fā)射節(jié)點的時鐘頻率帶到接收節(jié)點。每個節(jié)點或者選擇來自一個相鄰節(jié)點的頻率，它自己的時鐘源的頻率或者選擇一個通過一個分開的時鐘輸入從一個外部源帶入節(jié)點的頻率作為它自己的時鐘頻率的源。為了迫使一個系統(tǒng)的所有的節(jié)點都工作在同一個時鐘頻率上，在大多數(shù)情形中，優(yōu)先地使系統(tǒng)和稱為主時鐘的單個時鐘源同步。為了這個目的，系統(tǒng)的與選出的主時鐘有一個直接連接的所有節(jié)點將和所述的主時鐘同步，而與所述的直接連結(jié)的諸節(jié)點相連接，但是與主時鐘沒有一個直接連接的諸較遠(yuǎn)的節(jié)點將和所述的離主時鐘較近的諸節(jié)點同步。類似地，離主時鐘較遠(yuǎn)的諸節(jié)點將和位于一條離主時鐘較近的鏈路上的那些節(jié)點同步。
為了在一個通信系統(tǒng)中建立上述方案的一個同步分級結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的諸節(jié)點相互間交換諸同步信息。這些消息攜帶允許諸單獨的節(jié)點為它們的時鐘同步選擇最佳時鐘源的信息。將優(yōu)先級賦予系統(tǒng)的諸節(jié)點，并且系統(tǒng)傾向于使它自己和具有最高優(yōu)先級的節(jié)點的時鐘頻率同步。通常，只能將一個給定的優(yōu)先級分配給系統(tǒng)的一個節(jié)點。諸同步消息通常包含關(guān)于由發(fā)射節(jié)點使用的時鐘源的信息，發(fā)射節(jié)點的優(yōu)先級和一個指示時鐘信號質(zhì)量的參數(shù)值。于是，任何單個節(jié)點能夠為它自己的時鐘信號選擇同步源，該同步源是那個相鄰節(jié)點的時鐘頻率，該相鄰節(jié)點的時鐘頻率來源于一個希望的節(jié)點并有最高的質(zhì)量。在系統(tǒng)起動時，當(dāng)還沒有對輸入的同步消息進行處理時，每個節(jié)點都用它內(nèi)部的時鐘作為它的時鐘頻率源。一當(dāng)已經(jīng)對最初輸入的諸同步消息進行了處理時，節(jié)點選擇有最高優(yōu)先級的相鄰節(jié)點的時鐘頻率作為它的時鐘頻率源。當(dāng)在所有需要的同步消息傳遍整個系統(tǒng)后，系統(tǒng)已經(jīng)達到一個穩(wěn)定的同步狀態(tài)時，系統(tǒng)分級地和主源的時鐘頻率實現(xiàn)同步。
在

圖1中，將一個利用以消息為基礎(chǔ)的同步的系統(tǒng)MS表示在一個穩(wěn)定狀態(tài)中。由標(biāo)記在代表諸節(jié)點的諸圓圈中的諸數(shù)字表示分配給諸節(jié)點的諸優(yōu)先級。數(shù)字的值越小，節(jié)點的優(yōu)先級就越高。用參考符號MSGn標(biāo)記由節(jié)點n(n=1-6)發(fā)送的諸同步消息。一般地，由諸單獨節(jié)點發(fā)送的諸同步消息是彼此不同的并有一個與用在系統(tǒng)中的以消息為基礎(chǔ)的同步方法有關(guān)的格式。從主時鐘(節(jié)點1)到系統(tǒng)的諸其它節(jié)點的時鐘頻率的分布用諸實線表示出來。雖然不將由諸虛線表示的諸模間鏈路用于在諸正常條件下的系統(tǒng)同步，但是它們可用于在狀態(tài)發(fā)生變化的諸情形中。
以消息為基礎(chǔ)的同步的基本概念是系統(tǒng)操作員通過向每個節(jié)點分配一個專用的為指示節(jié)點在分級結(jié)構(gòu)中的級別服務(wù)的標(biāo)記，對諸節(jié)點的同步分級進行定義，并且允許系統(tǒng)以一個自含的方式使它自己和被定義的利用所有存在的如所需要的諸模間鏈路的主時鐘同步。如果使諸鏈路和主時鐘同步的鏈被破壞了和諸模間鏈路的一條多余的鏈不是可利用的或主時鐘出了故障，則系統(tǒng)將和一個有下一個最高級的節(jié)點同步。這樣一個對在系統(tǒng)同步中的一個改變作出的反應(yīng)是通過在諸節(jié)點之間的消息交換發(fā)生的。在由一個節(jié)點接收的定時信息被破壞的情形中，從同步不連續(xù)點向前重新建立同步分級結(jié)構(gòu)(即，從系統(tǒng)的主時鐘節(jié)點分級地向前)。一般地，最終的結(jié)果是一個與原來的情形接近的分級結(jié)構(gòu)，但是用一個功能鏈路取代故障鏈路而系統(tǒng)配置的其它部分幾乎保持不變。
上述的諸種以消息為基礎(chǔ)的同步方法已經(jīng)在諸美國專利No.2,986,723和4,837,850中公開了，從這些專利可以找到關(guān)于這類同步方法的更詳細(xì)的情況。以后我們將結(jié)合在圖2和3中的討論對在一個現(xiàn)有技術(shù)的以消息為基礎(chǔ)的主從同步方案(SOMS)中使用的諸消息作較詳細(xì)的闡述。
從上面的描述可以清楚地看到，在以消息為基礎(chǔ)的同步方法中常規(guī)地將同步建立在從在主時鐘下運行的節(jié)點到網(wǎng)絡(luò)的諸其它節(jié)點的最短路徑上。根據(jù)這個概念，認(rèn)為在諸節(jié)點之間的所有鏈路就同步來說是相同的。于是，如果任何鏈路瞬間地滿足諸特定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，則能將該鏈路用于諸同步的目的。甚至當(dāng)已知一條鏈路傾向于發(fā)生故障時，如果所述的鏈路在此刻滿足為同步定義的諸技術(shù)要求，而且，它碰巧位于網(wǎng)絡(luò)的這樣一個以消息為基礎(chǔ)的同步方法能夠利用它的位置上，則仍然可在諸正常的條件下將它用于同步。如果然后在這樣一個對故障靈敏的用于同步的鏈路中發(fā)生一個故障，則為了在網(wǎng)絡(luò)的至少某些區(qū)域中重新建立起它的同步分級結(jié)構(gòu)，以消息為基礎(chǔ)的同步方法必須開始它的同步恢復(fù)例行程序。因此，同步的質(zhì)量可能暫時地惡化并能發(fā)生諸不受控制的位失真。
在現(xiàn)有技術(shù)中，如果已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它的故障率極高，則通過無條件地禁止將該鏈路用于同步，已經(jīng)防止了這些不希望有的情形的發(fā)生。然而，這個方法由于在諸故障情形下不能利用網(wǎng)絡(luò)中潛在可用的另一些同步路徑，最終導(dǎo)致失去與主時鐘的連接的缺點而受到妨礙。
本發(fā)明的一個目的是要克服諸常規(guī)技術(shù)的上述諸缺點并提供一個以消息為基礎(chǔ)的同步方法，在該方法中當(dāng)發(fā)生故障時傾向于不能正常地工作的諸鏈路不能在網(wǎng)絡(luò)同步中引起諸變化，并且依靠該方法所有的鏈路對該同步方法盡可能有效地保持可用。
本發(fā)明的目的可用在所附的獨立的權(quán)利要求書中規(guī)定的解決辦法來達到。
本發(fā)明的基礎(chǔ)是這樣一個概念，即明確地定義某些鏈路作為同步的諸備用路徑，如此實施所述的安排使得節(jié)點裝置標(biāo)記在有一個特定的備用鏈路標(biāo)識符的這樣一些備用鏈路上接收到的諸同步標(biāo)記。(這里必須注意我們僅僅關(guān)于同步而不是關(guān)于正常的數(shù)據(jù)傳輸將所述的諸鏈路定義為諸備用鏈路。)在兩個分開的同步標(biāo)記中，當(dāng)在一條備用路徑(即，一條包括一條備用鏈路的路徑)上接收其中的一個，而在一條正常路徑上接收另一個時，而且這兩個標(biāo)記都來自同一個主時鐘，我們總是將一個較高的優(yōu)先級分配給在正常路徑上接收的標(biāo)記。每個使它自己和一個信號，該信號的同步標(biāo)記指示該信號已經(jīng)通過一條備用路徑或鏈路，同步的節(jié)點必須在它的輸出同步標(biāo)記中保存指示利用這樣一條備用路徑的信息。
依靠根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，能夠通過禁止同步在諸正常的條件下利用某些路徑，即便以消息為基礎(chǔ)的同步方法寧愿利用這些路徑，對網(wǎng)絡(luò)同步進行控制。然而，如果不能建立起通向主時鐘源的諸其它的路徑，則在一個故障的情形中可以利用這些備用路徑。
此外，因為一條備用路徑的新利用不對同步標(biāo)記的值產(chǎn)生影響，所以根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)允許諸同步源的相互優(yōu)先化，以便和一條備用路徑的利用清楚地分開來。結(jié)果，我們總是精確地知道同步方法的行為，并且關(guān)于一條備用路徑的一個可能的利用，實時信息是可用的。
下面我們將借助在所附諸圖中闡明的諸例子對本發(fā)明和它的諸優(yōu)先實施例進行更詳細(xì)的考察，其中圖1表示一個通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)當(dāng)和主源的時鐘頻率同步時使用一個以消息為基礎(chǔ)的同步；圖2表示一個網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)在它的初始狀態(tài)用一個自組織主從(SOMS)同步方案；圖3表示圖2所示的網(wǎng)絡(luò)處在穩(wěn)定狀態(tài)中；圖4a-4d表示一個通過一個使用以消息為基礎(chǔ)的同步的網(wǎng)絡(luò)的一個有四個不同的狀態(tài)的序列對根據(jù)本發(fā)明的方法進行說明的圖；圖5表示一個根據(jù)本發(fā)明對諸同步標(biāo)記進行比較的過程的流程圖；圖6a表示一個適合于在網(wǎng)絡(luò)的單個節(jié)點上實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備。
圖6b表示節(jié)點裝置的另一個實施例；圖7a表示同步消息的結(jié)構(gòu)的一個例子；圖7b表示一個舉例說明在圖7a中表明的同步消息中的同步標(biāo)記和備用路徑信息的傳遞的實施例。
參照圖2，在那里我們對一個用自組織主從(SOMS)同步(它是一個已知的以消息為基礎(chǔ)的同步技術(shù))的系統(tǒng)作出說明，在加以說明的情形中所述的系統(tǒng)包含五個節(jié)點(或設(shè)備)，這些節(jié)點根據(jù)它們在同步分級結(jié)構(gòu)中被分配的優(yōu)先級水平由參考數(shù)字1-5表示。(其中，網(wǎng)絡(luò)的主節(jié)點有最小值的SOMS地址。)諸節(jié)點交換包含所述的諸SOMS地址的諸消息。于是，諸節(jié)點能夠藉助這些地址號碼相互識別并建立一個允許整個網(wǎng)絡(luò)和主時鐘源節(jié)點同步的同步分級結(jié)構(gòu)。
如上所述，在網(wǎng)絡(luò)中連續(xù)地交換的諸同步消息與所用的以消息為基礎(chǔ)的同步方法的類型有關(guān)。然而，每個發(fā)射節(jié)點都發(fā)送一個有一個單獨內(nèi)容的消息。在一個SOMS-同步網(wǎng)絡(luò)中，同步消息由三個性質(zhì)不同的部分組成一個幀結(jié)構(gòu)，一個標(biāo)記與一個校驗和。SOMS標(biāo)記是SOMS消息的最重要的部分。標(biāo)記是由三個連續(xù)的數(shù)字D1-D3組成D1表示發(fā)射節(jié)點使用的同步時鐘頻率的來源，即，節(jié)點的SOMS地址對于發(fā)射節(jié)點起著主時鐘源節(jié)點的作用。
D2是一個連接質(zhì)量參數(shù)，典型地該參數(shù)被賦予一個與接收節(jié)點到由D1表示的節(jié)點的距離成正比的值。用在源節(jié)點和接收節(jié)點之間的節(jié)點數(shù)表示該距離。
D3是發(fā)射節(jié)點的SOMS地址。
每個節(jié)點(或裝置)在諸輸入的SOMS標(biāo)記之間進行連續(xù)的比較并選擇一個有最小值的標(biāo)記。而諸信息組D1,D2和D3在標(biāo)記中被直接組合成由諸信息組的直接組合(D1D2D3)形成的單個數(shù)字(然而，在本文中用一個連字號分開標(biāo)記的諸不同的部分，例如D1-D2-D3)。于是，在選擇最小值地址中的主要判據(jù)將建立在以前的諸節(jié)點看來是主時鐘源的節(jié)點的SOMS地址(D1)的基礎(chǔ)上，這意味著任何節(jié)點的目的都在于使它自己和這樣一個信號同步，該信號的時間頻率源能被追蹤到一個有最小值的可能的地址的節(jié)點。然后，在穩(wěn)定狀態(tài)中的整個網(wǎng)絡(luò)將和同一個主節(jié)點實現(xiàn)同步(因為整個網(wǎng)絡(luò)的主節(jié)點有最小值的SOMS地址)。
如果兩個或多個輸入信號和同一個主節(jié)點同步，則接收節(jié)點將從這樣一個發(fā)射節(jié)點選擇主時鐘頻率，使得通過該發(fā)射節(jié)點到主節(jié)點的路徑是最短的(即，D2的值最小)。最后的選擇判據(jù)是建立在SOMS-消息發(fā)射節(jié)點的SOMS地址(D3)的基礎(chǔ)上，借此，如果地址選擇的以前的諸步驟已經(jīng)不能夠排定諸輸入信號，則選擇這個地址的最小值。
在比較了諸輸入信號的SOMS標(biāo)記后一個節(jié)點已經(jīng)證實它的諸相鄰節(jié)點中的一個成為一個新的同步源之后，該節(jié)點必須重新構(gòu)造它自己的SOMS標(biāo)記。SOMS標(biāo)記的新值能從選出的最小值的SOMS標(biāo)記如下推導(dǎo)出來第一個信息組(D1)保持不變，第二個信息組(D2)的值增加1和第三個信息組(D3)被節(jié)點本身的SOMS地址所代替。
此外，每個節(jié)點都有一個格式為X-0-X的內(nèi)部的SOMS標(biāo)記，其中X是節(jié)點本身的SOMS地址。如果在諸輸入信號中的諸SOMS消息中沒有一個有一個比在節(jié)點的內(nèi)部SOMS標(biāo)記中的值小的值，則節(jié)點將選擇節(jié)點的內(nèi)部振蕩器，或者可能是一個存在于節(jié)點的外部時鐘信號輸出端的同步信號，以便和節(jié)點的時鐘同步。顯然，然后節(jié)點的內(nèi)部SOMS標(biāo)記將被用在輸出的SOMS消息中。
為了保證在諸SOMS標(biāo)記中的改變了的同步信息的最迅速的發(fā)射并保持連續(xù)地將相互的工作狀態(tài)通知給諸相鄰的節(jié)點，諸節(jié)點在每個方向中連續(xù)地發(fā)送諸SOMS消息。在諸SOMS消息能被相互比較前，必須接收諸輸入的SOMS消息而且必須使諸SOMS標(biāo)記和它們分開。
當(dāng)一個給定的傳輸鏈路首次提供一個SOMS消息時，立即接收該消息的SOMS標(biāo)記以便在如果該消息是無故障消息時進行比較。當(dāng)來自傳輸鏈路的輸入信號有一個可接受的SOMS標(biāo)記而且攜帶同樣的未經(jīng)改變的標(biāo)記的諸接收消息是無故障消息時，情況保持不變。如果發(fā)現(xiàn)接收的SOMS消息已被破壞了，則直到接收到三個連續(xù)的故障SOMS消息為止，當(dāng)前的SOMS標(biāo)記保持有效。然后，從比較過程中排除SOMS標(biāo)記。這種等待三個連續(xù)的SOMS消息的方法用來消除諸暫時的擾動。
如果一條鏈路甚至當(dāng)該鏈路在其它方面正在可接受地進行工作時都不能提供任何SOMS消息，則比較過程激活一個延遲，該延遲在使當(dāng)前選出的SOMS標(biāo)記無效前和三個連續(xù)的SOMS消息相對應(yīng)。如果鏈路整個地不能工作了，則立即丟棄SOMS標(biāo)記。同樣地，當(dāng)加到輸入信號上的干擾使提取一個有足夠質(zhì)量的SOMS標(biāo)記以便進行諸比較成為不可能時，丟棄那條鏈路的SOMS標(biāo)記。取而代之的是，用對于那條使所有的信息組(D1,D2和D3)設(shè)置在它們的諸最大值(MAX-MAX-MAX)的輸入鏈路的缺省SOMS標(biāo)記執(zhí)行比較過程。
當(dāng)檢查出輸入的SOMS信息有一個新的未經(jīng)變化的SOMS標(biāo)記時，如果消息是無故障消息則直接將標(biāo)記接納進比較過程。于是，在網(wǎng)絡(luò)配置中的任何變化都能被無延遲地處理。
最初，每個節(jié)點都用它的內(nèi)部同步頻率源，因此節(jié)點將它的有格式X-0-X的內(nèi)部SOMS標(biāo)記發(fā)送給諸其它的節(jié)點。也將這個標(biāo)記和諸其它的輸入SOMS標(biāo)記進行比較。如果諸輸入標(biāo)記中沒有一個有一個比節(jié)點內(nèi)部標(biāo)記的值小的值，則節(jié)點將繼續(xù)用它的內(nèi)部同步源。
仍然參照圖2，當(dāng)還沒有一個節(jié)點(或裝置)有時間去處理諸輸入的SOMS消息時，這里表示的SOMS-同步網(wǎng)絡(luò)是在它的初始狀態(tài)中。因為至今還沒有對諸其它的標(biāo)記進行處理，所以所有的節(jié)點將最高的優(yōu)先級給予節(jié)點的內(nèi)部的SOMS標(biāo)記。在圖2中，將每個節(jié)點的諸輸入的SOMS標(biāo)記標(biāo)記在節(jié)點的旁邊，而將選出的標(biāo)記標(biāo)記在畫出的框子內(nèi)部(其中我們必須注意到在圖2所示的初始狀態(tài)中，所有的節(jié)點都用它們內(nèi)部的諸同步源)。用于同步的諸鏈路用一條實線畫出來，而諸備用鏈路用諸虛線表示出來(借此我們必須注意到在圖2所示的初始狀態(tài)中，所有的線都代表諸備用鏈路)。
在諸節(jié)點已經(jīng)化了一些時間去處理諸輸入的SOMS消息后，節(jié)點1保持和它的內(nèi)部時鐘源的同步，節(jié)點2與4將在它的標(biāo)記1-0-1的基礎(chǔ)上和節(jié)點1同步，節(jié)點3將和節(jié)點2同步(標(biāo)記2-0-2)以及節(jié)點5將和節(jié)點3同步(標(biāo)記3-0-3)。同樣地，諸節(jié)點將以上述的方式重寫它們自己的諸新的SOMS標(biāo)記并將該標(biāo)記加到送出的SOMS消息上。在網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)處在穩(wěn)定狀態(tài)后，它的配置將如圖3所示。在那里，所有的節(jié)點都通過最短的可能路徑和主節(jié)點1同步。
如上面提到的，網(wǎng)絡(luò)的一條或多條傳輸鏈路由于，例如，所述的一條鏈路或多條鏈路關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的諸其它的鏈路有不同的特性，可以有一個較高的故障率。根據(jù)本發(fā)明借助于用指示各自的同步標(biāo)記通過一條備用鏈路的附加信息對通過(或被令通過)這樣一條鏈路的同步消息實施補充，將已知的傾向于不能正常工作的諸鏈路定義為在同步中使用的諸備用鏈路。
在圖4a-4d中我們通過一個表示一個有在四個不同狀態(tài)的11個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)的圖說明了本方法對于網(wǎng)絡(luò)同步行為的影響。在所有的被說明的狀態(tài)中，網(wǎng)絡(luò)的主時鐘是節(jié)點1，如由代表節(jié)點的畫有斜陰影線的圓所示。雖然在諸例子中假設(shè)以消息為基礎(chǔ)的系統(tǒng)是SOMS-同步的，但是也可將本發(fā)明用于諸其它的以消息為基礎(chǔ)的同步技術(shù)，在這些技術(shù)中在網(wǎng)絡(luò)中傳遞的同步標(biāo)記包括關(guān)于主時鐘識別或等效數(shù)據(jù)的信息。以和圖2和3中那些相似的方式，我們在諸圖中用諸實線表示同步沿著它們發(fā)生的諸連接。
在圖4a中我們表示初始狀態(tài)，在該狀態(tài)中同步過程沿著諸路徑12479,(1)25以及136810和(136)811推進。作為一個例子，除了兩條鏈路(用諸參考符號X和Z標(biāo)記)外，我們假設(shè)網(wǎng)絡(luò)的諸傳輸鏈路都是諸光纖鏈路，由于這兩條鏈路的特性對干擾比較靈敏，所以我們假設(shè)這兩條鏈路是諸無線電鏈路。所以，將后面的兩條鏈路定義為用于同步的諸備用鏈路。在對諸鏈路進行這種分類的基礎(chǔ)上，以后，同步如圖4b所示地進行，即同步用諸路徑12479,(1)2563,(1256)810和(1256)811進行。在這個狀態(tài)中，鏈路X不再用于同步。
如果現(xiàn)在一條鏈路在，例如，節(jié)點6和8之間不能正常工作，則網(wǎng)絡(luò)采取圖4c所示的同步狀態(tài)，在圖4c中因為沒有其它的設(shè)備可用于將主時鐘頻率發(fā)送給節(jié)點8,10和11，所以將備用鏈路Z用于同步。結(jié)果，現(xiàn)在同步將沿諸路徑1247910811和(12)563發(fā)生。如果進一步在，例如，節(jié)點1和2之間的鏈路不能正常工作，則同步狀態(tài)取圖4d所示的配置。在那里，為了將主時鐘頻率分配給整個網(wǎng)絡(luò)，也必須在同步中使用備用鏈路X。
雖然在所說明的情形中諸備用鏈路的這種定義不能對網(wǎng)絡(luò)的同步恢復(fù)能力作出貢獻，但是它確實在很大程度上改善了抗干擾能力(如果諸鏈路X和Z顯示出一個對干擾或故障的高靈敏度)。所以，如果不用諸備用連接的概念，則在諸鏈路X和Z上的擾動也會在網(wǎng)絡(luò)同步中的引起諸變化，并因此在每個變化情形中在一個較大的范圍中影響到網(wǎng)絡(luò)的工作。比較地，當(dāng)將諸鏈路X和Z定義為諸備用鏈路時，在這些鏈路上的擾動將在諸正常條件下對網(wǎng)絡(luò)的同步?jīng)]有任何影響。
在圖5中我們畫出了一個說明用一個以消息為基礎(chǔ)的SOMS同步方法對在一個網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點中發(fā)生的諸同步標(biāo)記進行比較的流程圖。在該圖說明的過程中，我們假設(shè)一個從一個接口接收的“新的”同步標(biāo)記和一個從某個其它接口接收的標(biāo)記，在圖中稱為“老的”同步標(biāo)記進行比較。
在過程的第一個步驟(步驟51)，對諸標(biāo)記參數(shù)D1的諸值進行比較。如果在新標(biāo)記中的參數(shù)D1的值比在老標(biāo)記中的好(有一個較小的值)，則不管是否已經(jīng)在一條備用鏈路上接收到新和/或老標(biāo)記，直接作出一個新標(biāo)記有較高的質(zhì)量的決定。相應(yīng)地，如果老標(biāo)記的參數(shù)D1較好，則以一個類似的方式不管是否已經(jīng)在一條備用鏈路上接收到新和/或老標(biāo)記，直接作出一個支持老標(biāo)記的決定。比較地，如果諸參數(shù)D1的諸值是相等的，則對在諸同步標(biāo)記中攜帶的備用鏈路信息進行比較。首先執(zhí)行步驟52以便測試是否已在一條備用鏈路(一條或多條)上接收到新標(biāo)記。如果新標(biāo)記已經(jīng)通過一條備用鏈路，下一個操作(步驟53)測試?yán)蠘?biāo)記是否來源于包含一條備用鏈路的路徑。如果老標(biāo)記還沒有通過一條備用鏈路但是新標(biāo)記已經(jīng)通過一條備用鏈路，則選擇老標(biāo)記作為一個較好的標(biāo)記。相應(yīng)地，如果步驟54發(fā)現(xiàn)新標(biāo)記是在一條無備用鏈路的路徑上接收的但老標(biāo)記不是，則選擇新標(biāo)記作為一個較好的標(biāo)記。最后，如果兩個標(biāo)記中無論那一個都不來源于一條包含一條備用鏈路的路徑或者兩個標(biāo)記都來源于一條包含一條備用鏈路的路徑，則選擇過程進行到步驟55以便比較諸參數(shù)D2的諸值。在這個步驟后，選擇過程不再利用備用鏈路信息。
在步驟55中執(zhí)行的比較使選擇在參數(shù)D2中有一個較好值的標(biāo)記成為可能。在這兩個標(biāo)記中的參數(shù)D2的值是相等的情形中，過程進行到步驟56以便比較諸參數(shù)D3和在參數(shù)D3的較好值的基礎(chǔ)上選擇有較高質(zhì)量的標(biāo)記。如果這兩個標(biāo)記都有相同的參數(shù)D3的值，則認(rèn)為諸標(biāo)記有相等的質(zhì)量。
當(dāng)與用在常規(guī)的SOMS技術(shù)中的諸同步標(biāo)記的比較過程進行比較時，根據(jù)本發(fā)明的安排由于用在流程圖中標(biāo)出的一個有參考符號NB的方框?qū)Ρ容^過程實施補充(complement)是不同的，在本發(fā)明的安排中對由諸標(biāo)記攜帶的備用鏈路信息進行測試。
如從圖5可清楚地看到的那樣，基本的策略是在每一種情形中都從都指示同一個主時鐘的兩個同步標(biāo)記中選擇一個其中的附加的信息指示同步信號還沒有通過一條備用鏈路的同步標(biāo)記。通過比較，如果兩個同步標(biāo)記指示不同的同步源，則我們總是選擇一個在同步分級結(jié)構(gòu)中有較高優(yōu)先級源的同步標(biāo)記。在后一種情形中，選擇過程忽視標(biāo)記是否已經(jīng)通過一條備用路徑。在這種方式中，在諸正常的情形下同步總是在有最高質(zhì)量的時鐘源的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。
上面的討論給出對于一個以SOMS為基礎(chǔ)的同步方法的優(yōu)先選擇判據(jù)。顯然，可以根據(jù)所用的同步方法和它的功能性特點改變選擇判據(jù)。
圖6a和6b說明適合于在一個網(wǎng)絡(luò)的單個節(jié)點上實現(xiàn)上述方法的裝置的諸功能性方框圖。在它的一般化的配置中，節(jié)點可以由，例如，多個平行的接口設(shè)備IU1,Iu2,………IUN和一個控制單元CU組成，每個接口設(shè)備都和至少一個相鄰的節(jié)點進行通信，而控制單元CU對所有的接口設(shè)備都是共同的，因此控制單元作出與節(jié)點同步有關(guān)的決定?？刂茊卧透鱾€接口設(shè)備能夠通過，例如，節(jié)點裝置的一條內(nèi)部總線CBUS相互進行通信。
作為一個例子，圖6a和6b表示在兩個輸入連接A1和A2上和諸相鄰節(jié)點進行通信的系統(tǒng)節(jié)點，這些輸入連接中的每一個都終止在它自己的接口設(shè)備上。典型地諸連接是由和諸ITU CCITT建議G.703及G.704兼容的諸2Mbit/s的PCM數(shù)字信號或和諸ITU CCITT建議G.708及G.709兼容的諸SDH信號形成的。在這些連接的諸信號中，以諸不同的方式傳遞諸同步消息是可能的，在本文中我們將在后面對這些不同的方式中的一個舉例說明的實施例進行描述。每個接口設(shè)備IU可以有一個或多個接口，通過這些接口節(jié)點分別地連接到一個或多個相鄰的節(jié)點。一般地，可以將一個節(jié)點的特征表示為包括有M個接口的N個接口設(shè)備，總數(shù)為(M3N)。
在圖6a和6b中，專門用于一個接口或接口設(shè)備的諸參考符號由一個下標(biāo)表示，而對于所有的接口設(shè)備都是共同的部分沒有一個下標(biāo)。
使每個連接的輸入信號進行到一個信號發(fā)送/接收方框13i(i=1,2,……)，在那里發(fā)生實際的信號處理。進一步使從方框13i提取的同步消息從方框13i進行到和它直接連接的一個同步消息發(fā)送/接收方框16i。在諸其它的操作中，同步消息發(fā)送/接收方框16i檢查同步消息的完整性，并進一步使已被證實的消息通過共同的總線CBUS進行到節(jié)點的一個集中式的作出決定的方框20。諸信號發(fā)送/接收方框也監(jiān)視接收信號的質(zhì)量并將諸結(jié)果存儲在接口專用的故障數(shù)據(jù)庫14i中。于是，每個同步消息發(fā)送/接收方框能夠從它的專用的故障數(shù)據(jù)庫恢復(fù)故障數(shù)據(jù)。將諸常規(guī)的方法用于諸信號發(fā)送/接收方框，以便對在一條傳輸鏈路上通過的一個信號中的諸故障或諸變化進行監(jiān)視。
控制單元CU的作出決定的方框20將從諸接口接收到的諸同步標(biāo)記存儲在存儲區(qū)域21中，實施諸存儲的同步標(biāo)記的比較，并在比較的基礎(chǔ)上，選擇有最高優(yōu)先級的標(biāo)記作為用于它自己的時鐘的同步源。在諸接收的標(biāo)記的基礎(chǔ)上，作出決定的方框在存儲區(qū)域22中形成一個優(yōu)先級清單，根據(jù)從它們的諸同步標(biāo)記的諸內(nèi)容中分解出來的它們的諸優(yōu)先級，以諸優(yōu)先級下降的順序?qū)⒅T可用的同步源存儲在該清單中，使得在該清單中的最高優(yōu)先級放置在當(dāng)前被選出來用于節(jié)點同步的時鐘頻率源上，并且時鐘頻率源的標(biāo)記起著一塊在其上形成節(jié)點的輸出標(biāo)記的基板的作用。作出決定的方框也從諸接口設(shè)備得到與諸輸入信號有關(guān)的故障信息，該故障信息或者以一個同步消息或者以分開的故障數(shù)據(jù)出現(xiàn)。
作出決定的方框也將輸出同步標(biāo)記的當(dāng)前有效的值保持在存儲區(qū)域24中，從存儲區(qū)域24將標(biāo)記分配給接口專用的同步消息發(fā)送/接收方框16i。
在節(jié)點中能用兩種與備用鏈路信息的存儲位置有關(guān)的方式將一條輸入或輸出鏈路定義為一條同步備用鏈路。
在圖6a中，表示了第一個可能的安排，在該安排中每個接口設(shè)備存儲確定將它的諸接口中的哪些接口連接到諸同步備用鏈路的信息。將由操作者輸入的諸備用鏈路定義分別對每個適合于和諸同步消息發(fā)送/接收方框連同工作的接口(存儲區(qū)域17i)存儲起來。當(dāng)同步消息發(fā)送方框從作出決定的方框接收到一個新的輸出同步標(biāo)記時，它用備用路徑數(shù)據(jù)補充標(biāo)記。類似地，當(dāng)同步消息接收方框從網(wǎng)絡(luò)接收到一個消息并認(rèn)出在消息的同步標(biāo)記中的一個變化時，它在將標(biāo)記傳送給節(jié)點的作出決定的方框前用備用路徑信息(在缺少這個信息的情形中)補充標(biāo)記。
在圖6b中，畫出了另一個可能的安排，在該安排中將由操作者輸入的諸同步備用鏈路的諸定義以一個集中方式存儲在一個位置上(作出決定的方框的存儲區(qū)域23)以便在節(jié)點中的共同使用。現(xiàn)在，當(dāng)作出決定的方框?qū)⑼馑屯较⒎峙浣o節(jié)點的諸接口設(shè)備時，作出決定的方框?qū)溆面溌沸畔⒓拥教峤唤o定義為諸同步備用鏈路服務(wù)的諸接口的諸消息上。類似地，當(dāng)作出決定的方框從一個接口設(shè)備得到一個接收的同步標(biāo)記時，作出決定的方框能夠立即識別一個在一條備用鏈路上接收到的標(biāo)記，于是如果需要的話能夠在比較諸同步標(biāo)記前加上備用鏈路信息。
典型地，從通信系統(tǒng)的另一個節(jié)點發(fā)送到接口設(shè)備IU的諸信號處理方框的信號是，例如，一個符合諸ITU CCITT建議G.703/G.704的2048kbit/s信號，信號幀包含32個時隙(TS0-TS31)并且每個復(fù)幀都由16個幀形成。在這個信號的幀結(jié)構(gòu)中，能夠如此傳遞同步消息使得，例如，同步消息在幀結(jié)構(gòu)的某個時隙中保留兩個位，這兩個位來自時隙TS0的諸位是有利的(在這里我們必須注意到雖然幀同步信號在每個其它的幀中占據(jù)了時隙TS0的諸位，但是剩下的每個其它的諸幀都為國家的使用保留諸位4-8，因此能將它們用于傳遞同步消息)。如果用時隙TS0的諸位完成同步消息的傳遞，則仍然將為如業(yè)務(wù)信道那樣的其它使用最大地保留三個位。顯然，同步消息需要的諸位也可從某個其它的時隙保留下來，但是這個安排受到從為有效負(fù)載保留的容量竊取所要的發(fā)送容量的懲罰。
在從幀結(jié)構(gòu)的一個適當(dāng)?shù)臅r隙為同步消息保留上面討論的兩個位后，以一個“分段”的形式(在每個幀中2個位)在選出的信道中將消息發(fā)送出去。
同步消息的一般化結(jié)構(gòu)，例如在圖7a中表示的那樣，能夠包含8個連續(xù)的字節(jié)。實際的消息從跟隨有8個連續(xù)的字節(jié)的信息串的第一個零開始(將諸消息連續(xù)地沒有延遲地發(fā)送出去)。在第一個字節(jié)后面，每個字節(jié)的最重要的位(位8)是零，以便防止消息字節(jié)包含8個1，這會引起消息字節(jié)和開始字節(jié)之間的混淆。在實際的消息的第一個字節(jié)中，為報頭信息保留6個位(位2-7)，為用戶數(shù)據(jù)保留最后的位(x)。以后的5個字節(jié)在諸位1-7中攜帶用戶數(shù)據(jù)而位8是零。最后一個字節(jié)的諸位1-7包含消息的校驗和。
在這類同步消息中，能用一個如圖7b所示的方法傳遞諸SOMS標(biāo)記信息組D1-D2-D3和備用路徑信息。信息組D3在，例如，諸字節(jié)2-4中傳遞，信息組D2在諸字節(jié)4和5中傳遞，信息組D1在諸字節(jié)6和7中傳遞。備用路徑信息Ww可以在，例如，第四個字節(jié)的諸位2和3中傳遞，因此可以用下面的諸位組合，例如00不通過一條備用路徑的同步標(biāo)記，01通過一條級別1的備用路徑的同步標(biāo)記，10通過一條級別2的備用路徑的同步標(biāo)記，11通過一條級別3的備用路徑的同步標(biāo)記。
在不需要對用于諸備用路徑的諸不同優(yōu)先級進行分類的情形中，第四個字節(jié)的諸位中的無論那一個位都可以單獨使用(例如，0不通過一條備用路徑的同步標(biāo)記，1通過一條備用路徑的同步標(biāo)記)。
在采取諸備用路徑的優(yōu)先化的情形中，也使標(biāo)記比較擴展以便將備用路徑的優(yōu)先級包括在內(nèi)，因此從來源于同一個主節(jié)點而且在兩條不同的的備用路徑上通過的兩個標(biāo)記中選出一個有最高優(yōu)先級的標(biāo)記。例如，在上述的SOMS同步方法中，我們可以認(rèn)為優(yōu)先級信息包含一個D1.5類型的參數(shù)，即，一個在諸參數(shù)D1和D2中間的參數(shù)，因此可將這個中間參數(shù)用于在比較了諸參數(shù)D1之后但在比較諸參數(shù)D2之前的比較過程中。
有利的是，使在節(jié)點中的發(fā)送緩沖器的長度等于消息的長度(8個字節(jié))，于是在無干擾的工作中允許接收節(jié)點總是在緩沖器的同一地點找到消息的起點，因此為了分別找到每個消息的起點不需要開始一個緩沖器內(nèi)容掃描。
在用，例如，一個SDH網(wǎng)絡(luò)，在該SDH網(wǎng)絡(luò)中在節(jié)點的諸輸入端口的諸信號符合ITU CCITT建議G.707,G.708和G.709，形成采用根據(jù)本發(fā)明的方法的通信系統(tǒng)的情形中，同步消息能夠在STM-N信號幀(N=1,4,16,……)的專門為同步信息保留的那個部分(STM-1幀的報頭部分)中傳遞。
可以用許多不同的方式激活一條備用路徑。一個直接的方法是將一條備用路徑如圖5所示地投入使用。另一方面，只有在一個預(yù)先設(shè)置的延遲后才可以允許使用一條備用路徑，在該延遲時間中節(jié)點還沒有一條到主時鐘源的無備用鏈路的路徑。這個技術(shù)考慮到由于諸網(wǎng)絡(luò)延遲，當(dāng)在另一條路徑上傳輸時只有在某個延遲后才可以在諸故障或變化的情形中接收一個來源于主時鐘源的同步標(biāo)記。這樣一個延時作出決定的技術(shù)能夠防止不需要的標(biāo)記搜索，于是能夠禁止節(jié)點馬上切換到使用一個通過一條備用路徑接收的標(biāo)記，然后立即回到現(xiàn)在在另一條路徑上通過的高質(zhì)量標(biāo)記的狀態(tài)。
在節(jié)點中，可以將一條傳輸鏈路定義為一條或者和接收或者和發(fā)送相關(guān)的備用鏈路。進一步，可以在鏈路的兩端，或者另一方面只在一端作出備用路徑的定義。如果只在鏈路的一端作出備用路徑的定義，則要既和發(fā)送又和接收相關(guān)地作出定義。后一個方案假設(shè)鏈路對發(fā)送的兩個方向用作一條同步備用鏈路。這個約定來自一條傳輸鏈路只能在一個方向上用作一條同步備用鏈路這樣一個事實。更普遍地說，從對本方法的諸可能的應(yīng)用進行的上述討論可以清楚地看到一條鏈路只在一個方向上用于諸同步目的。
對于一位熟練的技術(shù)人員，顯然本發(fā)明不但不受上述的參照所附的諸圖舉例說明的諸實施例的限制，反而可在所附的權(quán)利要求書和上面給出的諸例子的范圍和創(chuàng)造性精神內(nèi)對本發(fā)明進行改變。例如，根據(jù)通信系統(tǒng)的同步方法和它的諸特殊性能可以用所討論的方式改變用于一個通過一條備用路徑的同步標(biāo)記的選擇判據(jù)。
權(quán)利要求
1．一個用于一個包含多個由諸傳輸鏈路互連起來的節(jié)點的以消息為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)的分級同步方法，在該方法中諸節(jié)點交換包含諸同步消息的諸信號，這些同步消息包括一個能夠指示發(fā)送信號在通信系統(tǒng)的內(nèi)部同步分級結(jié)構(gòu)中的優(yōu)先級的同步標(biāo)記，該方法的特征在于用同步將諸可用的傳輸鏈路的一部分定義為諸備用路徑，并用指示同步標(biāo)記是否已經(jīng)通過這樣一條備用路徑的附加信息(Ww)對同步標(biāo)記進行補充。
2．一個如權(quán)利要求1中定義的方法，在該方法中發(fā)送的同步標(biāo)記包含關(guān)于同步始發(fā)源的信息，特征在于，總是優(yōu)先地從兩個指示同一個始發(fā)同步源的同步標(biāo)記中選出這樣一個同步標(biāo)記，在該選出的同步標(biāo)記中附加到該同步標(biāo)記上的信息指示同步信號還沒有通過一條備用鏈路。
3．一個如權(quán)利要求1中定義的方法，特征在于，總是優(yōu)先地從兩個指示諸不同的始發(fā)同步源的同步標(biāo)記中選出這樣一個同步標(biāo)記，該選出的同步標(biāo)記具有的始發(fā)同步源在同步分級結(jié)構(gòu)中分類在較高的優(yōu)先級上。
4．一個如權(quán)利要求1中定義的方法，特征在于通過在附加的備用路徑信息中用多于一個的位將所述的諸備用連接分類在諸不同的優(yōu)先級上。
5．一個如權(quán)利要求1中定義的方法，特征在于在一條定義為一條備用鏈路的鏈路的兩個終端節(jié)點上，執(zhí)行加上所述信息的操作。
6．一個如權(quán)利要求1中定義的方法，特征在于只在定義為一條備用鏈路的鏈路的一個終端節(jié)點上，執(zhí)行加上所述信息的操作。
7．一個如權(quán)利要求6中定義的方法，特征在于在對于定義為一條備用鏈路的鏈路的兩個傳輸方向在所述的終端節(jié)點上，執(zhí)行加上所述信息的操作。
8．一個如權(quán)利要求2中定義的方法，特征在于節(jié)點在失去與網(wǎng)絡(luò)的主時鐘源的同步連接時在從一個使它的同步標(biāo)記通過一個備用連接的信號選擇它的同步源之前，等待一個預(yù)先設(shè)置的延時的過。
9．用于用一個以消息為基礎(chǔ)的同步方案的通信系統(tǒng)的節(jié)點裝置，所述的系統(tǒng)包括多個由諸傳輸鏈路互連的節(jié)點，所述的節(jié)點裝置包括一個用于在節(jié)點中作出同步源選擇決定的集中式的控制單元(CU)和諸接口設(shè)備(IU1-IUN)，這些接口設(shè)備的諸接口允許節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)的諸其它節(jié)點進行通信，所述的諸節(jié)點交換包括諸同步消息的諸信號，這些同步消息包含一個能夠指示發(fā)送信號在系統(tǒng)的內(nèi)部同步分級結(jié)構(gòu)中的優(yōu)先級的同步標(biāo)記，所述的同步標(biāo)記是在所述的控制單元(CU)中形成的，該節(jié)點裝置的特征在于所述的節(jié)點裝置包括-諸存儲元件(171,172；23)，用這些存儲元件將諸節(jié)點接口的一部分定義為關(guān)于同步的諸備用連接，和-諸裝置(161,162；20)，用于將備用鏈路信息加到通過所述的諸接口的諸同步標(biāo)記上。
10．一個如權(quán)利要求9中定義的節(jié)點裝置，特征在于以一種分布的方式連同與諸備用鏈路相對應(yīng)的諸接口對所述的諸存儲元件和用于加上備用鏈路信息的裝置進行安排。
11．一個如權(quán)利要求9中定義的節(jié)點裝置，特征在于以一種集中的方式連同節(jié)點裝置的控制單元(CU)對所述的諸存儲元件和用于加上備用鏈路信息的裝置進行安排。
全文摘要
本發(fā)明涉及分級同步方法,該方法用于一個利用一個以消息為基礎(chǔ)的同步方法的通信系統(tǒng)中。該系統(tǒng)包含多個由諸傳輸鏈路互連起來的節(jié)點。根據(jù)該方法,諸節(jié)點交換包括諸同步消息的諸信號,這些同步消息包括一個能夠指示發(fā)送信號在系統(tǒng)的內(nèi)部同步分級結(jié)構(gòu)中的優(yōu)先級的同步標(biāo)記。為了改善系統(tǒng)同步的抗干擾能力,將諸可用的傳輸鏈路的一部分定義為從同步觀點來看的諸備用鏈路,并用指示信號是否已經(jīng)通過這樣一條備用鏈路的信息對同步標(biāo)記進行補充。
文檔編號H04J3/06GK1232586SQ97198420
公開日1999年10月20日 申請日期1997年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月30日
發(fā)明者朱卡·凱努萊恩 申請人:諾基亞電信公司