混合速率光通信网络中的电路的制作方法

专利名称：混合速率光通信网络中的电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信，具体涉及支持光信号调整(provisioning)的光通信网络中的节点。
背景技术：
符合同步光纤网(SONET)标准的典型光通信网络包括光纤链路互连的一组节点。当该光通信网络是基于密集波分复用(DWDM)技术时，每条光纤可以同时传送若干个不同的光信号，其中每个不同的光信号是以不同的波长发射的。一般地说，通过单根光纤发射的不同光信号可以有不同的数据速率。例如，一些光信号可以是数据速率为155兆比特/秒(Mb/s)的OC3信号，其他一些光信号可以是数据速率为622Mb/s的OC12信号，而另一些光信号可以是数据速率为2.5吉比特/秒(Gb/s)的OC48信号。
在常规的SONET基光通信网络中，每个节点配置为调整光信号而设计的电路，通过它们对应的互连光纤链路与其他节点通信。一般地说，光信号调整是指以下的一项或多项(1)增加一个新的光信号到通信中，(2)删除一个现有的(即，激活的)光信号，(3)增大现有光信号的数据速率(称之为“速率升级”)，和(4)减小现有光信号的数据速率(称之为“速率降级”)。在SONET基光通信网络的常规节点中，给不同的光信号数据速率配置不同的电路板。例如，特定的节点可以有一个或多个电路板，设计成仅仅处理OC3信号；一个或多个其他的电路板，设计成仅仅处理OC12信号；以及一个或多个另外的电路板，设计成仅仅处理OC48信号。
例如，SONET基DWDM光通信网络利用每条光纤40个不同的波长，该网络中一个典型的节点可以配置有不同数目的OC3，OC12，和OC48电路板，它们合在一起能够调整高达40个不同的用户信号，通过给定的光纤与另一个节点通信。理论上，每个DWDM波长能够支持最高带宽的信号(例如，OC48)。在这个例子中，从可用的数据带宽观点考虑，分配给OC3光信号或OC12光信号的波长是未被充分利用的。

发明内容
本发明的重点是诸如SONET基DWDM光通信网络的光通信网络中节点的电路，该电路能够更有效地利用现有的数据带宽。具体地说，按照本发明的某些实施例，该节点中的一个电路板能够把若干个不同的输出用户信号(例如，OC3/OC12速率信号)压缩成一个输出最佳速率光信号(例如，OC48光信号)，通过光纤以特定的波长传输到另一个节点。该电路板还能够分割来自一个输入最佳速率光信号的若干个不同输入用户信号，该信号是通过相同的光纤或不同的光纤从另一个节点接收到的。此外，那些不同的输出和输入用户信号可以有不同的数据速率(例如，压缩成一个OC48光信号的OC3速率和OC12速率信号)。
作为一个例子，在利用每条光纤40个不同波长的DWDM光通信网络的本发明实施例中，每个波长可以支持不同的OC48光信号，该网络中每个节点的电路板能够(1)把8个不同的OC3/OC12速率输出用户信号压缩成在40个DWDM波长之一波长上发射的一个输出OC48光信号，和(2)把来自相同DWDM波长上发射的一个输入OC48光信号分割成高达8个不同的OC3/OC12速率输入用户信号。对于每对输出和输入光纤(或在一条光纤上双向通信情况下的每条光纤)，每个节点可以配置40个这种电路板，每个电路板处理不同的一对输出和输入复合OC48光信号，每个光信号是在40个DWDM波长之一波长上发送的。所以，这个实施例能够支持每对光纤高达320对不同的输出和输入用户信号，而不是现有技术中限制于每对光纤上40对不同的用户信号。
在某些实施例中，本发明涉及利用DWDM或时分复用(TDM)技术和SONET/SDH(同步数字系列)混合速率复用OC3/OC12光信号和去复用OC48 DWDM光信号的光网络领域以增大网络容量的使用效率。在减少激活信号服务中断的同时，本发明解决增加/删除/速率升级/速率降级混合速率的离线和在线调整操作的复杂问题。本发明的目的是简化上述的调整操作，利用算法基自动分配OC48帧中的STS3时隙给调整的混合速率信号以及自动传输和执行复用和去复用节点中端口编号到STS3时隙的映射。
在现有技术中，复用和去复用OC3/OC12光信号要求人工映射STS3时隙到该信号。在复用节点与去复用节点之间没有映射的传输。现有技术的缺点是，OC3/OC12信号的每次增加/删除/速率升级/速率降级要求在复用节点和去复用节点中检索现有时隙分配映射和人工再分配STS3时隙。在OC3到OC12的速率升级或增加新的OC12信号的情况下，调整操作可能要求重新映射现有信号到新的STS3时隙，由于缺乏复用节点与去复用节点之间的同步，就可能导致那些信号在相对长的时间内失效。STS3时隙的人工映射是耗费时间的且容易造成数据输入差错。在信号的使用期间对该信号仅仅调整一次的应用也许可以接受的。然而，在TDM/DWDM网络中，网络提供者感兴趣的是频繁地重新调整网络复用OC3/OC12信号以满足比特率变化需要和变化的信号持有者。
在一个实施例中，本发明是光通信网络中的第一节点，有电路的第一节点至少包括复用器和去复用器之一。当电路包括复用器时，(1)该复用器被配置以便把两个或多个输入电信号组合成一个输出电信号，其中(a)至少一个输入电信号有第一数据速率的第一帧格式；(b)至少一个其他输入电信号有第二数据速率的第二帧格式，第二数据速率大于第一数据速率；和(c)输出电信号有第三数据速率的第三帧格式，第三数据速率大于第二数据速率；和(2)该电路还包括电光转换器，用于把输出电信号转换成有第三帧格式的输出光信号。当电路包括去复用器时，(1)该去复用器被配置以便把有第三帧格式的输入电信号分割成两个或多个输出电信号，其中(a)输入电信号有第三数据速率的第三帧格式；(b)至少一个输出电信号有第一数据速率的第一帧格式；(c)至少一个其他输出电信号有第二数据速率的第二帧格式；和(2)该电路还包括光电转换器，用于把有第三帧格式的输入光信号转换成有第三帧格式的输入电信号。
本发明在TDM或DWDM网络中提供容易执行，数据快速输入和无差错传输，离线和在线的自动调整SONET/SDH点对点的复用节点和去复用节点装置。


根据以下的详细描述，所附权利要求书和附图，可以更充分地理解本发明的其他方面，特征和优点，其中图1表示按照本发明一个实施例有插入/分出配置的部分光通信网络；图2表示按照本发明另一个实施例有分出/继续配置的部分光通信网络；图3表示常规OC48帧的高级示意图；图4表示图1中节点1和2实施的调整处理流程图，用于删除现有下游OC3或OC12信号；图5表示图1中节点1和2实施的调整处理流程图，用于增加新的下游OC3信号；图6表示图1中节点1和2实施的调整处理流程图，用于增加新的下游OC12信号；图7表示图1中节点1和2实施的调整处理流程图，用于升级现有下游OC3信号到新的下游OC12信号；图8表示图1中节点1和2实施的调整处理流程图，用于降级现有下游OC12信号到新的下游OC3信号；图9表示按照本发明一个实施例实施重新映射处理的流程图，在新的OC12信号需要增加到现有(即，旧的)映象时确定OC48帧的新映象；图10表示按照本发明一个实施例实施处理操作以执行映射变化序列，从旧映象重新映射OC48帧到新映象而使新的OC12信号有可用的quad。
图11表示按照本发明一个实施例映射复用节点过程中第一部分的流程图；图12表示按照本发明一个实施例映射去复用节点过程的流程图；
图13表示按照本发明一个实施例映射复用节点过程中第二部分的流程图；图14表示按照本发明一个实施例完成调整处理的接口电路方框图；图15表示按照本发明一个实施例的图1中节点1的复用器/去复用器电路板的复用/去复用定时电路方框图；图16表示按照本发明一个实施例的状态转变图，给出利用优先级2备用时钟保护优先级3复用时钟的模型；和图17和18表示按照本发明一个实施例的状态转变图，给出利用优先级1备用时钟保护优先级3复用时钟和优先级2备用时钟的模型。
具体实施例方式
图1表示按照本发明一个实施例的部分光通信网络100。具体地说，图1表示网络100中的两个节点，节点1102和节点2104，由四条单向光纤106，108，110，和112互连。一般地说，网络100可以有任何数目以任何可能的拓扑结构互连的节点。此外，节点1和节点2可以由另外的一条光纤互连。
仅仅为了便于说明，节点1称之为上游节点，节点2称之为下游节点。因此，单向光纤106和108用于从节点1向下游发射光信号到节点2，而单向光纤110和112用于从节点2向上游发射光信号到节点1。节点1与节点2之间的通信配置成1+1故障保护，因此，可以(任意地)假设光纤106为工作下游光纤，而光纤108是实际不同的保护下游光纤，在检测到光纤106中故障(例如，光纤断开)的情况下，选取光纤108用于从节点1到节点2的下游传输。类似地，可以(任意地)假设光纤110为工作上游光纤，而光纤112是实际不同的保护上游光纤，在检测到光纤110中故障的情况下，选取光纤112用于从节点2到节点1的上游传输。
如图1所示，节点1从它的本地用户接收高达8个不同的输入信号114，这些输入用户信号可以是OC3速率信号和OC12速率信号的任意组合。节点1把那些输入用户信号组合成(即，复用和转变)一个OC48光信号的两个副本，通过工作光纤106和保护下游光纤108传输到节点2。节点2从光纤106和108接收下游OC48光信号的两个副本，选取其中一个副本(例如，默认为来自工作光纤106的副本)，并分割(即，转变和去复用)选取的OC48光信号，用于提供高达8个对应的OC3速率和OC12速率输出信号116到它的本地用户。
类似地，节点2从它的本地用户接收高达8个不同的输入信号118，这些输入用户信号可以是OC3速率信号和OC12速率信号的任意组合，并把那些输入用户信号组合成(即，复用和转变)一个OC48光信号的两个副本，通过工作光纤110和保护上游光纤112传输到节点1。节点1从光纤110和112接收上游OC48光信号的两个副本，选取其中一个副本(例如，默认为来自工作光纤110的副本)，并分割(即，转变和去复用)选取的OC48光信号，用于提供高达8个对应的OC3速率和OC12速率输出信号120到它的本地用户。
为了获得这种功能，节点1包括复用器(mux)122，把高达8个不同的OC3/OC12速率电信号(对应于从节点1用户接收的不同输入用户信号)组合成一个OC48速率电信号；电光转换器(例如，激光器)124，把OC48速率电信号转变成OC48速率光信号；和功率分路器126，产生那个OC48光信号的两个副本，分别通过下游光纤106和108传输。此外，节点1还包括两个光电转换器(例如，光电二极管)128，把分别从上游光纤110和112接收的两个OC48光信号转变成两个OC48速率电信号；选择器130，用于选取两个OC48速率电信号中“较好”的一个(例如，基于特定的故障检测和保护准则)；和去复用器(demux)132，把选取的OC48速率电信号分割成高达8个不同的OC3/OC12速率电信号，这些电信号对应于发射到节点1用户的不同输出用户信号。
类似地，节点2配置有复用器134，电光转换器136，分路器138，两个光电转换器140，选择器142，和去复用器144，它们类似于节点1中的对应器件，用于在节点2中提供类似的功能。
在每个节点内，复用器，分路器，选择器，和去复用器最好都是在一个电子线路板上实现的，其中每个节点可以配置任意数目的类似电路板，每个电路板配置成产生一对OC48光信号(对应于高达8个不同的输出用户OC3/OC12速率信号)，在特定的波长上通过一对光纤传输；和接收一对OC48光信号(对应于高达8个不同的输入用户OC3/OC12速率信号)，在特定的波长(通常是相同的，但也可以是不同的)上通过一对光纤传输。对于支持每条光纤高达40个不同波长的DWDM光通信网络，每个节点可以包括高达40个不同的电路板，用于连接到另一个节点的每组4条单向光纤(即，上游/下游，工作/保护光纤)，每个电路板处理不同的一组输出和输入OC48光信号，每个光信号是在40个DWDM波长之一的波长上发送的。每个节点还可以包括类似的一组40个电路板，用于连接那个节点到光通信网络中相同节点或另一个节点的每个另外一组的四条单向光纤。
虽然图1中的装置配置表示信号分割(例如，节点1中的分路器)是在光域中完成的，本领域专业人员明白，信号分割可以在电光转变之前的电域中完成，在此情况下，电功率分路器放置在两个电光转换器之前。在此情况下，电光转变步骤也可以是在1+1故障保护方案内受到保护。理论上，光电转换器和选择器也可以有采用类似的实施方案，虽然常规的故障保护处理通常是在电域中实施的。
虽然本发明的描述是在单向光纤的场境下，本领域专业人员明白，还可以利用双向光纤实现本发明，其中每条双向光纤可以同时支持上游传输和下游传输。在此情况下，光纤106和110可以组合成一条双向工作光纤，而光纤108和112可以组合成一条双向保护光纤。
取决于不同的实施方案，每个输入和输出用户信号可以作为光信号或电信号在对应节点与用户之间传输。例如，若特定的用户与节点1之间发射和接收光信号，则节点1可以包括(1)光电转换器(图1中未画出)，把输入用户光信号转变成用户电信号(例如，8个输入用户信号114之一)和(2)电光转换器(图1中未画出)，把用户电信号(例如，8个输出用户信号120之一)转变成对应的输出用户光信号。
按照本发明，光通信网络中的每个节点支持光信号的自动调整，其中调整操作包括(1)增加新的光信号，(2)删除现有光信号，(3)速率升级现有光信号，和(4)速率降级现有光信号。在图1所示具体实施例的场境下，这种调整操作意味着，节点1和2中的节点能够(1)增加一个或多个新的OC3或OC12信号到对应的OC48信号，(2)从对应的OC48信号中删除一个或多个现有OC3或OC12信号，(3)速率升级一个或多个现有OC3信号到OC12信号，和(4)速率降级一个或多个现有的OC12信号到OC3信号。
当然，这些不同类型的调整操作受到某些约束，其中包括每个节点中的输入/输出端口数目(即，在图1所示实施方案中一次不超过总数为8个OC3/OC12信号)以及OC48信号的固有容量。这两个约束条件合在一起限制OC3/OC12信号组合成一个OC48信号到以下的状态(A)0个OC12信号和高达8个OC3信号；(B)1个OC12信号和高达7个OC3信号；(C)2个OC12信号和高达6个OC3信号；(D)3个OC12信号和高达4个OC3信号；和(E)4个OC12信号。
状态(A)，(B)，和(C)是受特定数目可用I/O端口的限制(即，8个)，而状态(D)和(E)是受OC48信号有限容量的限制。本领域专业人员明白，理论上，多达16个不同的OC3信号可以压缩成一个OC48信号。例如，状态(A)中8个OC3信号的限制是有限数目I/O端口(即，8个)而不是OC48信号固有容量的函数。在有16个I/O端口的另一个实施方案中，状态(A)能够支持高达16个OC3信号，状态(B)能够支持1个OC12信号和高达12个OC3信号，而状态(C)能够支持2个OC12信号和高达8个OC3信号。
图1中所示的配置称之为“插入/分出配置”，因为这种配置中的每个电路板支持插入(接收)来自对应节点本地用户的输入用户信号以及分出(传输)输出用户信号到对应节点的本地用户。本发明支持的另一种类型配置是“分出/继续配置”，其中至少一个电路板能够分出一个或多个输出用户信号到对应节点的本地用户，而同时作为从上游节点传送一个或多个其他用户信号到下游节点的管道。请注意，在分出/继续配置中，每个分出信号的副本是与“未分出”信号一起发射到下游节点。
图2表示按照本发明另一个实施例有分出/继续配置的部分光通信网络。具体地说，图2展示3个节点，上游节点1202，中游节点2204，和下游节点3206。一般地说，上游节点1组合高达8个不同的OC3/OC12速率输入用户信号208，作为一个OC48光信号通过下游光纤210传输到中游节点2。节点2分出0个，1个，或多个(高达全部8个)OC3/OC12速率信号212的副本，作为到它本地用户的输出用户信号，而同时作为一个下游OC48信号通过光纤214继续传输所有的OC3/OC12速率信号到下游节点3，节点3分出0个，1个，或多个OC3/OC12速率信号216，作为到它本地用户的输出用户信号。
为了支持这种功能，节点2有(A)光电转换器218；(B)包括去复用器220，交叉互连222和复用器224的电路板；和(C)电光转换器226。光电转换器218把从节点1通过光纤210接收的OC48光信号转变成OC48速率电信号。去复用器220把OC48速率信号分成它的成份OC3/OC12速率信号，并分出0个，1个，或多个OC3/OC12速率信号的副本到节点2的本地用户。交叉互连222转发所有来自去复用器220的OC3/OC12速率信号到复用器224，复用器224把那些OC3/OC12速率信号组合成第二个OC48速率电信号。电光转换器226则把第二个OC48速率电信号转换成OC48光信号，通过光纤214传输到节点3。
类似地，节点1有复用器228和电光转换器230，节点3有光电转换器232和去复用器234，所有这些器件提供类似于节点2中对应器件的功能。
为了简化，图2的装置中没有展示任何的故障保护，虽然图2中也可以实施这种故障保护，例如，类似于图1中所示的1+1保护方案。此外，节点1，2，和3通常配置类似的“互逆”器件组以支持对应的上游通信。换句话说，节点3有类似于图2中所示节点1的复用器板，节点1有类似于图2中所示节点3的去复用器板，而节点2有第二复用器/去复用器板，该复用器/去复用器板用于(A)从OC48速率电信号中分出0个，1个，或多个OC3/OC12速率电信号，该OC48速率电信号对应于从节点3中复用器板接收的输入一个OC48光信号，和(B)把OC3/OC12速率电信号组合成一个OC48速率电信号，用于转换和传输发射到节点1中去复用器板的一个输出OC48光信号。
本发明也可以应用到包括插入/分出/继续配置的其他配置，中游节点至少有一个电路板，该电路板支持插入和分出来往于对应节点本地用户的一个或多个用户信号，以及支持两个其他节点(即，上游节点和下游节点)之间一个或多个其他信号的继续。
如同图1中的插入/分出配置，按照本发明，图2中分出/继续配置所示的每个电路板，或任何其他合适的装置，最好支持光信号的所有四种类型调整操作(即，增加，删除，速率升级，和速率降级)。以下的描述说明在图1中插入/分出配置的场境下实施的信号调整处理。可以在其他的装置中实施相同或类似的处理，包括图2中的分出/继续配置。请注意，在图2的分出/继续配置中，完成本发明优选的自动信号调整仅仅是用于上游的“插入”节点1和下游的“分出”节点3，而不是用于中游的“分出/继续”节点2，节点2对于上游节点与下游节点之间的映射消息是显而易见的。
调整过程概述图3表示常规OC48帧的高级示意图，它包括OC48帧标题和随后的16个STS3时隙。按照SONET协议，OC3信号可以放置在OC48帧格式中OC48信号内16个不同STS3时隙的任何一个STS3时隙。理论上，OC12信号可以放置在OC48帧格式中OC48信号内任何4个相继的STS3时隙。在这个技术说明中，术语“quad”是指OC48帧中4个相继的STS3时隙。由于在quad中有4个相继的STS3时隙和在OC48帧中有16个STS3时隙，因此，quad在OC48帧中有13种不同的可能位置，例如，第1个quad是从第1个STS3时隙开始和在第4个STS3时隙结束，而第13个quad是从第13个STS3时隙开始和在第16个STS3时隙结束。
取决于OC3和OC12的现有混合以及它们在OC48帧内当前分配的时隙，调整新的OC12信号或速率升级现有OC3信号到OC12信号可以首先要求一个或多个现有OC3/OC12信号在OC48帧内到处移动(即，从旧的时隙交换到新的时隙)以接纳新的OC12信号。本发明中的节点配置成支持这种功能作为它们自动调整能力的组成部分。
图4表示图1中节点1和2实施的调整处理流程图，用于删除节点1和2内特定一对电路板的现有下游OC3或OC12信号。节点1从它的一个本地用户接收删除现有OC3/OC12信号的请求(图4的步骤402)。按照本发明的优选实施例，若利用用户信号恢复的时钟是当前选取作为该节点内复用操作的工作时钟，则不允许删除该信号的调整处理。因此，若待删除的信号是当前的复用器定时源(步骤404)，则该请求被拒绝，调整处理以失败告终(步骤406)。否则，待删除的信号不是当前的复用器定时源，调整处理进行到步骤408。
在步骤408，节点1配置对应电路板的复用器，停止现有的OC3/OC12信号组合成对应的OC48信号。此外(即，与此同时，或恰好在此之前或在此之后)，节点1通知节点2关于删除现有OC3/OC12信号的情况(步骤410)，节点2给予响应，“去配置”它对应电路板的去复用器以停止处理那个信号(步骤412)。
在本发明的优选实施例中，节点1与节点2之间的信令(例如，图4中的步骤410)是利用带内信令实现的，它利用OC48帧内选取的标题字段(例如，OC48信号的重新映射传送开销(TOH)中确定的专用数据通信信道)，虽然在其他的实施例中可以利用带外的光信令或电信令。此外，每个命令最好依靠涉及三个消息的全双工联络，其中发射节点发射一个原始命令消息(消息#1)到接收节点，接收节点回送接收的命令消息(消息#2)到发射节点，发射节点把回送的命令消息与它原始命令消息进行比较。若原始命令消息与回送的命令消息一致，则发射节点发射一个执行消息(消息#3)，准许接收节点实施以前接收的命令消息。
图5表示图1中节点1和2实施的调整处理流程图，用于增加节点1和2内特定一对电路板的新下游OC3信号。节点1从它一个本地用户接收增加新OC3信号的请求(图5中的步骤502)。若节点1确定(1)在对应的电路板上没有可用的I/O端口(步骤504)，或(2)在对应的OC48信号内没有可用的带宽(步骤506)，则该请求被拒绝，调整处理以失败告终(步骤508)。否则，节点1给新OC3信号选取OC48帧内可用的STS3时隙(步骤510)，并配置对应电路板的复用器，用于起动组合新OC3信号到对应的OC48信号中(步骤512)。此外，节点1通知节点2关于为新OC3信号选取时隙的情况(步骤514)，节点2给予响应，为新的OC3信号配置它对应电路板的去复用器(步骤516)。
在一个优选实施例中，在步骤510，节点1搜索最孤立和空的STS3时隙，把新的OC3信号映射到该时隙。“最孤立时隙”指的是这样一个时隙，其中向左和向右到最接近空时隙的距离(所用STS3时隙的数目)是最大的。这种搜索准则的动机是，减小随后必须再移动那个OC3信号的可能性，为的是给新的或升级OC12信号留下空间。
图6表示图1中节点1和2实施的调整处理流程图，用于增加节点1和2内特定一对电路板的新下游OC12信号。节点1从它一个本地用户接收增加新OC12信号的请求(图6中的步骤602)。若节点1确定(1)在对应的电路板上没有可用的I/O端口(步骤604)，或(2)在对应的OC48信号内没有可用的带宽(步骤606)，则该请求被拒绝，调整处理以失败告终(步骤608)。
否则，节点1确定新的OC12信号在OC48帧内是否有可用的quad(即，一组4个相继的STS3时隙)(步骤610)。若所有4个对应的STS3时隙是可用的，则就有可用的quad。若有可用的quad，则调整处理直接进行到步骤618。
然而，若没有可用的quad，则节点1完成适当的操作以得到可用的quad。这些操作涉及移动一个或多个现有的OC3/OC12信号到OC48帧内不同的位置，以便从旧的OC48映象改变成新的OC48映象，其中映象指的是，每个OC3/OC12的输入端口与OC48帧内对应OC3/OC12信号的位置之间的关系。这种得到可用quad的过程涉及三个步骤，步骤612，614和616。
在步骤612，执行重新映射算法(以下在结合图9的说明时给予描述)以确定OC48帧的优选新映象，其中OC48帧内一个或多个现有OC3/OC12信号有新的位置，这种操作可以给新的OC12信号有可用的quad。
步骤614产生一个映射变化序列(例如，移动一个或多个现有OC3/OC12信号到OC48帧内新的位置)，从旧映象重新配置OC48帧到第一阶段确定的新映象。在描述图9之后和在描述图10之前的说明中要更详细地描述这个步骤。
步骤616执行步骤614中产生的映射变化序列。以下在结合图10的说明中描述这个处理操作。
在完成步骤612-616之后，OC48帧配置成新的映象，其中新OC12信号有空的可用quad，处理操作进行到步骤618。
在步骤618，节点1给新的OC12信号选取该quad，然后，为新OC12信号配置它的复用器(步骤620)。此外，节点1把给新OC12信号选取quad的情况通知节点2(步骤622)，节点2给予响应，为新OC12信号配置它对应电路板的去复用器(步骤624)。
图7表示图1中节点1和2实施的调整处理流程图，用于升级节点1和2内特定一对电路板的现有下游OC3信号到新的下游OC12信号。节点1从它的一个本地用户接收到速率升级现有OC3信号的请求(图7中的步骤702)。若节点1确定在对应的OC48信号内没有可用的带宽(步骤704)，或者，若现有的OC3信号是当前的复用器定时源(步骤706)，则该请求被拒绝，调整处理以失败告终(步骤708)。若总数至少有3个可用的STS3时隙是在OC48帧内某处，则速率升级有可用的带宽。请注意，图7的调整处理不需要检查是否有可用的端口，因为我们假设现有OC3信号的相同端口可用于新的OC12信号。
若速率升级有可用的带宽且现有OC3信号不是当前的复用器定时源，则删除现有的OC3信号(步骤710)，例如，利用图4中的调整过程，然后增加新的OC12信号(步骤712)，例如，利用图6中的调整处理。
图8表示图1中节点1和2实施的调整处理流程图，用于降级节点1和2内特定一对电路板的现有下游OC12信号到新的下游OC3信号。节点1从它的一个本地用户接收到速率降级现有OC12信号的请求(图8中的步骤802)。若现有OC12信号是当前的复用器定时源(步骤804)，则该请求被拒绝，调整处理以失败告终(步骤806)。否则，删除现有的OC12信号(步骤808)，例如，利用图4中的调整过程，然后增加新的OC3信号(步骤810)，例如，利用图5中的调整过程。
图4-8表示涉及图1中从节点1发射到节点2的下游信号的4种不同类型调整处理。本领域专业人员明白，节点1和2能够实施类似的处理，完成从节点2发射到节点1的上游信号的4种不同类型调整处理。还应当明白，一般地说，对于下游信号的每次调整处理，可以实施互逆的调整处理(同时或相继地)以完成对应上游信号的类似调整。
本发明的调整处理提出一种自动离线和在线调整的完全无差错解决方法的建议，用于TDM或DWDM网络的双向传输中增加/删除/速率升级/速率降级OC3/OC12信号。为了使复用节点中的用户调整操作独立于去复用节点中的调整操作，按照本发明的某些实施例，最好执行两种调整命令一种调整命令是在复用节点中，而另一种调整命令(相同的命令)是在去复用节点中。执行两个相同的命令可以检测用户数据输入差错。每个命令给出端口编号和调整信号的比特率。在执行调整处理之前，两个方向上的OC48信号应当是激活的且没有显著的告警。
图9表示按照本发明一个实施例的图6中步骤612实施重新映射处理的流程图，在新OC12信号需要增加到现有(即，旧的)映象时确定OC48帧的新映象。图9的处理是基于若干个操作约束。这些约束之一是，若需要移动OC3/OC12信号，则把它移动到OC48帧中较后的位置(即，较高编号的STS3时隙)。另一个约束是，若需要移动OC3信号，则把它移动到OC48帧中最孤立和空的STS3时隙。在一些实施方案中，OC3信号仅可以移动到OC48帧中较后的STS3时隙，虽然在其他的实施方案中可以放宽这个约束。第三个约束是，重新映射处理选取要求移动最小数目信号的映象，为的是对现有用户的影响最小。重新映射处理还有附加的约束，不允许移动用作复用操作定时源的信号。在本发明的另一些实施例中，可以放宽一条或多条工作原理或用其他的准则代替。例如，不是减小被移动的信号数目，而是重新映射处理可以选取基于第一个可用quad的新映象。请注意，图9中的重新映射处理不移动任何现有的信号；它仅仅确定OC48帧的优选新映象，使新的OC12信号有可用的quad。
图9的重新映射处理执行时隙映射算法，用于确定新OC48信号的最佳端口编号到STS3时隙的映射，其中“最佳”的意思是，必须重新映射最小数目的激活(即，现有)信号到新映象中不同的STS3时隙。重新映射可能需要释放4个相继的STS3时隙(即，quad)，为的是增加一个新的OC12信号或速率升级一个现有的OC3信号到OC12信号。
图9的重新映射处理利用对应于一个quad(即，4个相继STS3时隙)的滑动窗口。重新映射处理迭代地移动滑动窗口，每次一个STS3时隙，从第1个quad(对应于图3中第1个至第4个STS3时隙)到第13个quad(对应于图3中第13个至第16个STS3时隙)。在滑动窗口的每个位置，重新映射处理确定对应的quad是否可以作为新OC12信号的候选quad。若现有OC12信号已经位于对应的quad中，则拒绝该quad作为新OC12信号的候选quad，因为移动现有OC12信号到quad之外而使新OC12信号放置在该quad中是没有意义的。类似地，若对应quad已经是空的quad，则它与任何其他的quad一样都是新OC12信号的候选quad，因为不需要移动现有信号以增加新的OC12信号。这种情况基本上是由图6中步骤610给予处理。
若当前quad不包含整个OC12信号且不是空的，则重新映射处理确定把位于当前quad中的OC3信号和/或与当前quad重叠的OC12信号移动到何处而使该quad是可用的。为了从当前quad中移动OC3/OC12信号，可能首先需要移动处在当前quad以外的一个或多个OC3/OC12信号。图9的重新映射处理操作处理那些情况。
在每次迭代中，重新映射处理确定是否应当保留当前quad作为目前为止最好的quad(即，基于需要移动的信号总数为最小而使当前quad可用于新的OC12信号)。在第13次迭代结束时(即，在测试所有的13个quad之后)，图9的重新映射处理已经识别可用于新OC12信号的最佳quad以及现有OC3/OC12信号的新映象而使最佳quad成为空的quad。
在图9中，STS3时隙的编号是从STS3_1至STS3_16，其中STS3_1是相对于滑动窗口当前位置的第1个STS3时隙。若滑动窗口放置在第1个STS3时隙，则STS3_1相当于第1个STS3时隙，而STS3_16相当于第16个STS3时隙。若滑动窗口放置在第2个STS3时隙，则STS3_1相当于第2个STS3时隙，STS3_15相当于第16个STS3时隙，而STS3_16没有意义。
在图9中，“move it”表示执行处理操作以找到OC48帧中较后的最孤立和空的STS3时隙，移动激活OC3信号到该时隙中。通过“pr”的出口表示不能满足至少一个规定的性能要求(例如，移动多于允许数目的OC3/OC12信号，移动该用户规定不允许移动的信号，或试图移动当前的复用器定时源)。
具体地说，图9中的重新映射处理是在步骤901开始。在步骤902，设置不能移动作为当前复用器定时源的OC3/OC12信号的约束作为默认的性能要求(pr)。若该系统允许用户增加另外一些性能要求(步骤903)，则该用户任选地增加另外一些性能要求(例如，允许重新映射处理的最大数目信号和/或可以或不可以移动哪些特定信号)(步骤904)。
然后，设置滑动窗口以选取第1个quad(即，对应于图3中第1个至第4个STS3时隙)(步骤905)，并设定跳变指示符K为3(步骤906)。利用跳转指示符K确定条件转移的目的地，它指向流程图的结束(即，在步骤940，952和961之后)。
若STS3_1不是空的(步骤907)，则重新映射处理确定STS3_1中现有的信号是否为OC3信号(而不是部分的OC12信号)(步骤908)。如果是OC3信号，则重新映射处理执行“move it”处理以识别空的STS3时隙，移动STS3_1中现有的OC3信号到该时隙(步骤909)，且重新映射处理跳转到处理节点#2以测试STS3_2。若STS3_1中的信号不是OC3信号(步骤908)，则它是占用当前quad(即，STS3_1至STS3_4)的OC12信号。若当前的quad已经有OC12信号，则移动现有的OC12信号就没有意义，因此不保留当前的quad作为新OC12信号的候选quad。在此情况下，在进行下一次迭代的测试之前(步骤924)，重新映射处理跳转到处理节点#6以保持以前保留的quad(即，前一次迭代中的quad)(步骤922)。
请注意，在步骤908(以及图9中所有类似的步骤，它确定特定STS3时隙中的特定现有信号是否为OC3信号)，重新映射处理确定移动那个现有信号是否违反其中一个性能要求(pr)。如果是，不管那个现有信号是否为OC3信号，处理操作从“pr源”节点(例如，节点910)跳转到“pr目的地”节点923，在步骤924测试OC48帧中下一个quad(如果有的话)。
对于其他的STS3时隙，重新映射处理完成类似于步骤907-909的处理(1)确定STS3时隙是否为空时隙，(2)如果不是，确定现有的信号是否为OC3信号，和(3)如果是OC3信号，移动现有的OC3信号到另一个STS3时隙。
具体地说，若重新映射处理从STS3_2移动现有的OC3信号(步骤911，912和913)，则重新映射处理跳转到处理节点#3以测试STS3_3。若STS3_2中现有的信号不是OC3信号(步骤911和912)，则已找到第1个OC12信号，处理操作进行到步骤929以测试STS3_6。若STS3_2是空的(步骤911)，则处理操作进行到步骤914以测试STS3_3。
若重新映射处理从STS3_3移动现有的OC3信号(步骤914，915和916)，则重新映射处理跳转到处理节点#4以测试STS3_4。若STS3_3中现有的信号不是OC3信号(步骤914和915)，则已找到第1个OC12信号，设定跳转指示符K为4(步骤927)，处理操作进行动步骤933以测试STS3_7。若STS3_3是空的(步骤914)，则处理操作进行到步骤917以测试STS3_4。
若重新映射处理从STS3_4移动现有的OC3信号(步骤917，918和919)，则重新映射处理跳转到处理节点#5和步骤920。若STS3_4中现有的信号不是OC3信号(步骤917和918)，则已找到第1个OC12信号，设定跳转指示符K为5(步骤928)，处理操作进行到步骤937以测试STS3_8。若STS3_4是空的(步骤917)，则处理操作进行到步骤920。
在步骤920，若移动到当前quad中的信号数目小于移动到目前为止最佳quad中的信号数目，则保留当前quad作为目前为止最佳的quad(步骤921)。否则，保留以前保留的最佳quad(步骤922)。在任何一种情况下，若已经测试过OC48帧中所有13个可能的quad(步骤924)，则重新映射处理终止，把保留的最佳quad作为给新OC12信号或升级OC12信号选取的quad(以及现有OC3/OC12信号的新映象)(步骤925)。否则，还没有测试完所有13个quad(步骤924)，移动滑动窗口一个STS3时隙(步骤926)，处理操作回到步骤906以测试新的quad。
若STS3_6是空的(步骤929)或重新映射处理从STS3_6移动现有的OC3信号(步骤929，930和931)，则重新映射处理向上移动第1个OC12信号(即，在STS3_2至STS3_5中)一个STS3时隙(即，到STS33至STS3_6)(步骤932)，然后进行到步骤933以测试STS3_7。若STS36中现有的信号不是OC3信号(步骤929和930)，则已找到第2个OC12信号，处理操作进行到步骤941以测试STS3_10。
若STS3_7是空的(步骤933)或重新映射处理从STS3_7移动现有的OC3信号(步骤933，934和935)，则重新映射处理向上移动第1个OC12信号(即，在STS3_3至STS3_6中)一个STS3时隙(即，到STS34至STS3_7)(步骤936)，然后进行到步骤937以测试STS3_8。若STS37中现有的信号不是OC3信号(步骤933和934)，则已找到第2个OC12信号，处理操作进行到步骤945以测试STS3_11。
若STS3_8是空的(步骤937)或重新映射处理从STS3_8移动现有的OC3信号(步骤937，938和939)，则重新映射处理向上移动第1个OC12信号(即，在STS3_4至STS3_7中)一个STS3时隙(即，到STS35至STS3_8)(步骤940)，然后跳转到处理节点#3，#4或#5，它取决于跳转指示符K的值。若STS3_8中现有的信号不是OC3信号(步骤937和938)，则已找到第2个OC12信号，处理操作进行到步骤949以测试STS3_12。
若STS3_10是空的(步骤941)或重新映射处理从STS3_10移动现有的OC3信号(步骤941，942和943)，则重新映射处理向上移动第2个OC12信号(即，在STS3_6至STS3_9中)一个STS3时隙(即，到STS37至STS3_10)，然后向上移动第1个OC12信号(即，在STS3_2至STS35中)一个STS3时隙(即，到STS3_3至STS3_6)(步骤944)，然后进行到步骤945以测试STS3_11。若STS3_10中现有的信号不是OC3信号(步骤941和942)，则已找到第3个OC12信号，处理操作进行到步骤953以测试STS3_14。
若STS3_11是空的(步骤945)或重新映射处理从STS3_11移动现有的OC3信号(步骤945，946和947)，则重新映射处理向上移动第2个OC12信号(即，在STS3_7至STS3_10中)一个STS3时隙(即，到STS3_8至STS3_11)，然后向上移动第1个OC12信号(即，在STS3_3至STS3_6中)一个STS3时隙(即，到STS3_4至STS3_7)(步骤948)，然后进行到步骤949以测试STS3_12。若STS3_11中现有的信号不是OC3信号(步骤945和946)，则已找到第3个OC12信号，处理操作进行到步骤956以测试STS3_15。
若STS3_12是空的(步骤949)或重新映射处理从STS3_12移动现有的OC3信号(步骤949，950和951)，则重新映射处理向上移动第2个OC12信号(即，在STS3_8至STS3_11中)一个STS3时隙(即，到STS3_9至STS3_12)，然后向上移动第1个OC12(即，在STS3_4至STS37中)一个STS3时隙(即，到STS3_5至STS3_8)(步骤952)，然后跳转到处理节点#3，#4或#5，它取决于跳转指示符K的值。若STS3_12中现有的信号不是OC3信号(步骤949和950)，则已找到第3个OC12信号，处理操作进行到步骤959以测试STS3_16。
若STS3_14是空的(步骤935)或重新映射处理从STS3_14移动现有的OC3信号(步骤953和954)，则重新映射处理向上移动第3个OC12信号(即，在STS3_10至STS3_13中)一个STS3时隙(即，到STS3_11至STS3_14)，然后向上移动第2个OC12信号(即，在STS3_6至STS39中)一个STS3时隙(即，到STS3_7至STS3_10)，然后向上移动第1个OC12信号(即，在STS3_2至STS3_5中)一个STS3时隙(即，到STS33至STS3_6)(步骤955)，然后进行到步骤956以测试STS3_15。
若STS3_15是空的(步骤956)或重新映射处理从STS3_15移动现有的OC3信号(步骤956和957)，则重新映射处理向上移动第3个OC12信号(即，在STS3_11至STS3_14中)一个STS3时隙(即，到STS3_12至STS3_15)，然后向上移动第2个OC12信号(即，在STS3_7至STS310中)一个STS3时隙(即，到STS3_8至STS3_11)，然后向上移动第1个OC12信号(即，在STS3_3至STS3_6中)一个STS3时隙(即，到STS3_4至STS3_7)(步骤958)，然后进行到步骤959以测试STS3_16。
若STS3_16是空的(步骤959)或重新映射处理从STS3_16移动现有的OC3信号(步骤959和960)，则重新映射处理向上移动第3个OC12信号(即，在STS3_12至STS3_15中)一个STS3时隙(即，到STS3_13至STS3_16)，然后向上移动第2个OC12信号(即，在STS3_8至STS311中)一个STS3时隙(即，到STS3_9至STS3_12)，然后向上移动第1个OC12信号(即，在STS3_4至STS3_7中)一个STS3时隙(即，到STS3_5至STS3_8)(步骤961)，然后跳转到处理节点#3，#4或#5，它取决于跳转指示符K的值。
由于仅有16个STS3时隙，对于滑动窗口在第1个STS3时隙之外的位置，图9的重新映射处理在到达OC48帧的末端时终止。例如，当滑动窗口位于第2个至第5个STS3时隙时，STS3_16就没有意义，重新映射处理在到达步骤959-961之前终止。
如上所述，图9中的重新映射处理(即，图6中步骤612)确定现有OC3/OC12信号的最佳新映象，其中新OC12信号有可用的quad。图6中步骤614产生映射变化序列，把OC48帧从旧映象改变成步骤612中确定的新映象。取决于具体的实施方案，产生步骤614中映射变化序列的过程可以基于或可以不基于步骤612中产生的“仿真”移动序列以确定新映象。
一般地说，新映象与旧映象不同的是，一个或多个现有的OC3/OC12信号移动到新的位置，为的是在OC48帧内提供一个空的quad。产生映射变化序列有若干个不同的算法，它把OC48帧从旧映象重新映射到新映象。这些算法中的一些算法可以基于以下的一条或多条原理。
在可能的情况下，为了减小对现有用户的影响，现有OC3/OC12信号在OC48帧内从旧位置到新位置的每次移动是利用桥接和交换技术实施的，其中待移动信号的传输是在新位置上启动的，而信号的传输保持在旧位置，从而在OC48帧内的旧位置和新位置上双点传播信号，在此之后，旧位置上的传输被终止。这是利用复用节点的多点传播能力完成的，它允许把一个信号映射到多个STS3时隙，从而在不同的STS3时隙发送相同信号的两个副本。
这种双点传播假设旧位置与新位置并不重叠(即，旧位置和新位置没有任何共同的STS3时隙)。在移动OC3信号时，虽然这个条件总是能得到满足，但在某些映射中，不能利用桥接和交换技术移动OC12信号。例如，若当前的OC48帧格式有3个OC12信号，称之为A，B和C，分别放置在第3个，第7个和第13个STS3时隙开始的3个quad中，则不能进行桥接和交换以移动A，B和C信号中的每个信号，为的是得到可用的quad以增加第4个OC12信号D，因为在双点传播没有两个可用的quad。在那种情况下，在从它的新位置上发射之前，必须从它的旧位置上至少删除一个现有的OC12信号。例如，可以删除信号C，然后在第7个和第13个STS3时隙开始的两个quad上可以双点传播信号B，把信号B移动到第13个STS3时隙开始的quad上，然后在第3个和第9个STS3时隙开始的两个quad上双点传播信号A，把信号A移动到从第13个STS3时隙开始的quad上，再在第1个STS3时隙开始的quad或第4个STS3时隙开始的quad上重新增加信号C。在任何一种情况下，其他剩余的quad可用于增加新的OC12信号D。步骤614的处理操作识别不能进行桥接和交换的情况，并产生一个合适的映射变化序列以获得步骤616中所需的新映象。由于性能上的原因，若所有的信号移动要求桥接和交换，则可以在图9的重新映射算法时加上这个要求以避免选取利用桥接和交换技术不能实施任何信号移动的新映象。
由于图9中的重新映射算法设计成选取对应于移动最小数目信号的映射，每个要移动的现有OC3信号移动到旧映象中已经是空的STS3时隙。所以，一般地说，映射移动序列可以从移动所有OC3信号，若有的话，一起开始；然后与所有OC12信号映射变化，若有的话，一起终止，其中在不能进行桥接和交换时，那些OC12信号映射变化可以通过一个映射信号移动，或如上所述，两个映射信号删除和增加。
图10表示按照本发明一个实施例在图6的步骤616中实施处理操作以执行步骤614中产生的映射变化序列，从旧的映象重新映射OC48帧到步骤612中确定的新映象而使新OC12信号有可用的quad。图10中还实施这样的处理操作，增加新的OC3信号到可用的STS3时隙，增加新的OC12信号到可用的quad，或删除现有的OC3/OC12信号。图10的处理操作在复用节点与去复用节点之间协调信号移动，增加和/或删除的执行。图10的处理操作执行对应于信号移动，增加和/或删除的特定映射变化序列，每次一个变化，从该序列中的第一个映射变化到最后一个映射变化。
在图10中，每当因消息标志的传输差错(没有消息)而没有检测到映射消息，或执行映射消息或确认映射执行消息时，“to”指出复用节点的超时。当去复用节点在接收的消息中检测到奇偶校验差错时，它不发回接收的消息到复用节点，导致复用节点中以符号“to”(奇偶校验差错)指出的超时。在匹配复用节点发射的与从去复用节点接收的映射中信息时，“te”指出检测到传输差错。通过匹配两个节点中相同的调整操作，“ue”指出在复用节点或去复用节点中检测到用户数据输入差错。这是在确认无差错传输映射之后完成的。
具体地说，对于该序列中当前的映射变化，复用节点发射一个合适的映射消息(即，增加映射消息，删除映射消息，或移动映射消息)到去复用节点，并起动复用器中超时计数器(图10的步骤1002)。增加映射消息识别增加到OC48帧中新OC3/OC12信号的端口#和STS3时隙。删除映射消息识别从OC48帧中删除的现有OC3/OC12信号的端口#和STS3时隙。移动映射消息识别移动到OC48帧内新位置的现有OC3/OC12信号的端口#和新的STS3时隙。
去复用节点从复用节点接收映射消息，检查接收的映射消息的奇偶校验差错，若没有奇偶校验差错，则回送该映射消息到复用节点，并起动它自己的去复用器超时计数器(步骤1004)。去复用节点还起动它自己的超时计数器。若去复用节点检测到奇偶校验差错，则检测到传输差错(te)，去复用节点不做什么(即，它不回送映射消息到复用节点)，最终使复用节点超时。传输差错可以首先发生在从复用器到去复用器的途中，然后发生在从去复用器发回消息到复用器时，进行匹配操作以检测偶数奇偶校验差错。去复用器中的奇数奇偶校验检测到第一个差错，但是若两个差错互相抵消，则复用器中发射消息与接收消息的匹配操作就不能检测到去复用器接收的数据是错误的。为了避免这种情况，在去复用器中检测到奇数奇偶校验差错时，不送回该消息而使复用节点超时，从而迫使重新传输。
复用节点从去复用节点接收回波映射消息，把回波映射消息与它发送到去复用节点的原始映射消息进行比较，如果它们匹配，则基于原始映射消息执行映射复用节点过程的第一部分，并发射执行映射消息到去复用节点(步骤1006)。以下在结合图11的技术说明中描述复用器映射过程的第一部分。若回波映射消息与原始映射消息不匹配，则检测到传输差错(te)。若复用器超时计数器在复用节点接收到回波映射消息之前超时，则检测到超时(to)。在任何一种情况下，使差错计数器加1，处理操作进行到步骤1008。
若差错计数器超过规定的阈值N(例如，10)(步骤1008)，则在复用节点发出告警条件的信号，指出当前的映射变化失效(步骤1010)。请注意，故障可以发生在成功地实施一个或多个映射变化之后，在此情况下，在图10的处理操作以失败告终时(步骤1014)，可能已重新映射(即，移动，增加，或删除)一些OC3/OC12信号(注释1012)。若差错计数器没有超过规定的阈值，则处理操作回到步骤1002，其中复用节点重新发射以前的映射消息到去复用节点，再次试图相同的映射变化。
若没有超时或没有传输差错，则处理操作进行到步骤1016，其中复用节点发射执行映射消息到去复用节点，并重新起动它的复用器超时计数器。
去复用节点从复用节点接收执行映射消息，基于原始映射消息完成映射去复用节点的处理，并发回映射执行消息到复用节点(步骤1018)。去复用节点把接收的端口编号和接收的相继时隙STS3数目(1或4)与去复用节点中端口编号和调整信号的比特率进行比较。如果它们不一致，则去复用节点发送否认映射执行消息到复用节点以指出用户数据输入差错，且如果它是移动命令，则去复用节点不执行双点传播。如果它们一致，则基于端口编号，相继时隙数目和该消息中接收的STS3编号信息，去复用节点执行增加/删除/移动STS3映射命令。取决于实施方案，若去复用节点在从复用节点接收的执行映射消息中检测到奇偶校验差错，则去复用节点不发回映射执行消息到复用节点，使复用节点超时，且取决于已发生多少次超时，去复用节点重新发射执行映射消息。以下在结合图12的技术说明中描述去复用器映射过程。
复用节点从去复用节点接收映射执行消息，并实施复用器映射过程的第二部分(步骤1020)。以下在结合图13的技术说明中描述复用器映射过程的第二部分。若复用器超时计数器在复用节点从去复用节点接收到映射执行消息之前超时，则在复用器中检测到超时(to)。在此情况下，使差错计数器加1，并把它与规定的超时阈值N(例如，10)进行比较(步骤1022)。若差错计数器超过规定的超时阈值N，则在复用节点中发出告警条件的信号，指出映射变化失效(步骤1024)。与步骤1010的告警条件相同，故障可以发生在成功地实施一个或多个映射变化之后，在此情况下，在图10的处理操作以失败告终时(步骤1014)，可能已重新映射(即，移动，增加，或删除)一些OC3/OC12信号(注释1012)。若差错计数器没有超过规定的阈值，则处理操作回到步骤1016，其中复用节点重新发射以前的执行映射消息到去复用节点，再次试图完成相同的映射变化。
若复用节点接收的映射执行消息是否定映射执行消息，指出去复用节点中检测到用户数据输入差错，则在复用器中检测到用户数据输入差错(ue)，在映射变化序列的处理以失败告终之前(步骤1014)，发出相应告警条件的信号(步骤1026)。
若没有检测到超时或用户数据输入差错，则处理操作进行到步骤1028。若已经处理了映射变化序列中上一个映射消息，则处理操作终止(步骤1030)。否则，处理操作回到步骤1002，发射该序列中下一个映射消息。在图10的处理操作利用图9的重新映射处理完成计算的新映射之前，在复用节点和去复用节点中重复进行新映射消息的发送和执行。不能区别未检测传输差错执行映射消息和确认映射执行消息，就不能仅仅基于复用节点中的超时，决定去复用节点是否执行移动OC3/OC12信号的交换。为了避免使移动激活信号失效，复用节点不完成双点传播的恢复。取而代之，失效的处理操作给用户产生一个指出这种情况的适当告警消息。为了减小两个消息未检测的可能性，设计一种强的差错检测和修正能力。
复用器和去复用器发射的映射消息利用以下共同的消息传送格式。每个消息是4字节长，其中字节1是消息类型标志，字节2是第1个数据字节，字节3是第2个数据字节，而字节4是字节1，2和3的逐位奇偶校验。在不发送消息时，把空闲信道字节“00000000”插入到传输信道中。
消息类型标志(字节1)的定义值包括以下的情况(其中“x”表示未定义的比特，它可以是0或1)-“11000xxx”-增加映射消息-“11101xxx”-删除映射消息-“11111xxx”-移动映射消息-“11110xxx”-执行映射消息-“11011xx1”-确认执行增加/删除/移动映射-“11011xx0”-否认执行增加/删除/移动映射对于执行映射消息以及确认和否认执行增加/删除/移动映射消息，字节2和3没有定义。
对于增加，删除和移动映射消息，第1个字节(字节2)的格式是“011Fabcd”，其中F＝1表示增加/删除/移动OC12信号，F＝0表示增加/删除/移动OC3信号，而“abcd”识别增加/删除/移动OC3/OC12信号的端口编号。
第2个数据字节(字节3)的格式是“010Fefgh”，其中“F”的意义与第1个数据字节的相同，而“efgh”识别STS3时隙编号。对于增加映射消息，“efgh”识别新OC3/OC12信号的STS3时隙。对于移动映射消息，“efgh”识别待移动的现有OC3/OC12信号的新STS3时隙。对于删除映射消息，“efgh”实际上是不需要的，因为去复用节点能够根据端口编号(即，字节2中的“abcd”)确定待删除的OC3/OC12信号的STS3时隙。
图11表示按照本发明一个实施例映射复用节点过程中第一部分的流程图，它是基于图10中步骤1006的原始映射消息。第一部分对应于启动双点传播，用于桥接和交换现有的OC3/OC12信号到OC48帧内的新位置。
具体地说，图11的处理操作是从步骤1102开始(在复用节点接收到与它原始映射消息匹配的回波映射消息之后)，其中原始映射消息识别端口(即，映射消息中字节2的“abcd”)和STS3时隙(即，映射消息中字节2的“efgh”)，它取决于映射消息的类型(注释1104)。若映射消息不是移动映射消息(步骤1106)，则它是增加或删除映射消息，在此情况下，不需要双点传播，第一部分的处理操作终止(步骤1118)。若映射消息是移动映射消息，则处理操作进行到步骤1108，其中确定待移动的信号是OC3信号或OC12信号。
若待移动的信号是OC3信号(步骤1108)，则特定端口从它当前(“旧”)的STS3时隙重新映射到特定的新STS3时隙(注释1110)，在步骤1118终止第一部分之前，在保持端口映射到旧STS3时隙的同时，映射该端口到新STS3时隙，开始双点传播(步骤1112)。
否则，待移动的信号是OC12信号(步骤1108)，特定端口重新映射到在特定STS3时隙开始的新quad，(注释1114)，在步骤1118终止第一部分之前，在保持端口映射到旧quad的同时，映射该端口到新的quad，开始双点传播(步骤1116)。
图12表示按照本发明一个实施例映射去复用节点过程的流程图，它是基于图10中步骤1018接收的映射消息。在去复用节点从复用节点接收到执行映射消息之后，图12的处理操作是从步骤1202开始。图12的处理操作是基于以前接收的原始映射消息内包含的信息，该消息识别端口和STS3时隙，它取决于映射消息的类型(注释1204)。请注意，复用节点重新传输执行映射消息不应当导致去复用节点多次执行相同的原始映射消息(注释1206)。
若原始映射消息是删除映射消息(步骤1208)，则去复用节点删除OC3/OC12输出(注释1210)。若待删除的信号是OC3信号(步骤1212)，而去复用节点以前没有接收到在那个相同端口删除OC3信号的独立命令(步骤1214)，则检测到用户数据输入差错(注释1216)，图12的处理操作在没有删除该信号的情况下终止(步骤1244)。然而，若待删除的信号是OC3信号(步骤1212)，而去复用节点以前接收到在那个相同端口删除OC3信号的独立命令(步骤1214)，则在步骤1244终止处理操作之前，删除特定端口的映射(步骤1218)。
类似地，若待删除的信号是OC12信号(步骤1212)，而去复用节点以前没有接收到在那个相同端口删除OC12信号的独立命令(步骤1220)，则检测到用户数据输入差错(注释1216)，图12的处理操作在没有删除该信号的情况下终止(步骤1244)。然而，若待删除的信号是OC12信号(步骤1212)，而去复用节点以前接收到在那个相同端口删除OC12信号的独立命令(步骤1220)，则在步骤1244终止处理操作之前，删除特定端口的映射(步骤1222)。
若原始映射消息不是删除映射消息(步骤1208)，则它是增加映射消息或移动映射消息(注释1224)。请注意，增加映射消息删除特定端口的现有映射(注释1226)。若原始映射消息是增加映射消息(步骤1228)，则处理操作进行到步骤1230，它确定待增加的信号是OC3信号或OC12信号。
若待增加的信号是OC3信号(步骤1230)，而去复用节点以前没有接收到在那个相同端口增加OC3信号或速率降级OC12信号到OC3信号的独立命令(步骤1232)，则检测到用户数据输入差错(注释1234)，图12的处理操作在不增加该信号的情况下终止(步骤1244)。然而，若待增加的信号是OC3信号(步骤1230)，而去复用节点以前接收到在那个相同端口增加OC3信号或速率降级OC12信号到OC3信号的独立命令(步骤1232)，则在步骤1244终止处理操作之前，特定端口映射到特定的STS3时隙(步骤1236)。
类似地，若待增加的信号是OC12信号(步骤1230)，而去复用节点以前没有接收到在那个相同端口增加OC12信号或速率升级OC3信号到OC12信号的独立命令(步骤1238)，则检测到用户数据输入差错(注释1234)，图12的处理操作在不增加该信号的情况下终止(步骤1244)。然而，若待增加的信号是OC12信号(步骤1230)，而去复用节点以前接收到在那个相同端口增加OC12信号或速率升级OC3信号到OC12信号的独立命令(步骤1238)，则在步骤1244终止处理操作之前，特定端口映射到在特定STS3时隙开始的那个quad(步骤1240)。
若原始映射消息不是增加映射消息(步骤1228)，则它是移动映射消息，处理操作进行到步骤1242，它确定待移动的信号是OC3信号或OC12信号。若待移动的信号是OC3信号(步骤1242)，则在步骤1244处理操作终止之前，该端口映射到特定的新STS3时隙(步骤1236)。若待移动的信号是OC12信号(步骤1242)，则在步骤1244处理操作终止之前，该端口映射到在特定的新STS3时隙开始的那个quad(步骤1244)。
图13表示按照本发明一个实施例映射复用节点过程中第二部分的流程图，它是基于图10中步骤1020的原始映射消息。第二部分对应于完成桥接和交换现有的OC3/OC12信号到OC48帧内的新位置。
具体地说，在复用节点从去复用节点接收到确认映射执行消息之后，图13的处理操作是在步骤1302开始。若复用节点接收到否认映射执行消息(步骤1304)，则去复用节点在图12中处理操作期间检测到用户数据输入差错(注释1306)，在此情况下，如果合适，复用节点删除图11中处理操作第一部分期间建立的新映象，它对应于起动双点传播(步骤1308)，并跳转到图10中的“ue”节点(步骤1310)。
否则，复用节点接收到确认映射执行消息(步骤1304)，而原始映射消息识别端口编号和STS3时隙，它取决于映射消息的类型(注释1312)，处理操作进行到步骤1314。若映射消息是移动映射消息(步骤1314)且待移动的信号是OC3信号(步骤1316)，则该端口重新映射到特定的新STS3时隙(注释1318)。请注意，在此情况下，由于图11中第一部分的结果，已经映射该端口以双点传播OC3信号到旧的和新的STS3时隙。因此，当删除从该端口到旧STS3时隙的映射时(步骤1320)，在图13中处理操作终止时(步骤1342)，保持该端口到新STS3时隙的映射(注释1322)。
然而，若待移动的信号是OC12信号(步骤1316)，则该端口重新映射到特定STS3时隙开始的新quad(注释1324)。请注意，在此情况下，由于图11中第一部分的结果，已经映射该端口以双点传播OC3信号到旧的和新的quad。因此，当删除从该端口到旧quad的映射时，在图13中处理操作终止时(步骤1342)，保持该端口到新quad的映射(注释1328)。
若映射消息不是移动映射消息(步骤1314)而是增加映射消息(步骤1330)，则删除特定端口的任何现有映射(注释1332)。若待增加的信号是OC3信号(步骤1334)，则在步骤1342终止图13的处理操作之前，特定端口映射到特定的STS3时隙(步骤1336)。然而，若待增加的信号是OC12信号(步骤1334)，则在步骤1342终止图13的处理操作之前，特定端口映射到特定STS3时隙开始的那个quad(步骤1338)。
否则，映射消息是删除映射消息(步骤1330)，则在步骤1342终止图13的处理操作之前，删除特定端口的映射(步骤1340)。
图14表示按照本发明一个实施例进行调整处理的接口电路1400方框图。接口电路1400最好是在现场可编程门阵列(FPGA)上实现的。在配置和初始化过程之后，接口电路1400的功能是作为3端口器件(即，端口A，B和C)。端口A和B是单向接口，例如，连接图1所示的SONET/SDH复用器/去复用器装置。端口A和B中的每个端口包括单向4比特数据总线，20.736MHz复用器时钟和去复用器时钟，8kHz帧开始(SOF)脉冲，和TOH插入允许脉冲。端口C是双向I/O端口，连接接口电路1400与电路板控制器(未画出)，它通过写入消息到接口电路1400启动该消息的发送。当由检测到接收消息标志的接口电路中断时，电路板控制器从那个接口电路读出该消息。
接口电路1400的特征和选件包括-串行时钟和高速数据接口，连接OC48 SONET/SDH信号的TOH，从SONET/SDH复用器输出端到SONET/SDH去复用器输入端。
-插入/提取来往于复用/去复用OC48 TOH的n字节信息，用于离线和在线用户调整操作以增加/删除/速率升级/速率降级混合速率的OC48 SONET/SDH信号。
-来自去复用OC48信号的TOH消息提取(TME)接口。
-到复用OC48信号的TOH消息插入(TMI)接口。
-在TME和TMI消息宽度中可编程。
-在OC48 TOH的TME和TMI消息布局中可编程。
-增加/删除/速率升级/速率降级消息的监测和处理。
-到电路板控制器的并行双向异步/同步接口。
-在检测到有效消息之后，产生对电路板控制器的中断。
-来往于电路板控制器的全部读出/写入功能。
-内部电路测试(ICT)的三态输出，和网络共享。
图15表示按照本发明一个实施例的图1中节点1的复用器/去复用器电路板的复用/去复用电路1500方框图。电路1500接收高达8个OC3/OC12速率输入用户信号114，并产生对应的OC48速率输出信号，用于分割，转换，和通过光纤106和108传输到节点2。此外，电路1500接收OC48速率信号的两个副本(图15中的OC48输入#1和OC48输入#2)，该信号的两个副本是通过光纤110和112从节点2接收到的，并产生(高达)8个对应的OC3/OC12速率输出用户信号120。此外，电路1500从电路板控制器(未画出)接收各种状态和控制信号，该控制器控制电路1500的运行。电路1500的核心部分是完成复用和去复用操作的集成电路1502。
为了完成这些功能，电路1500产生高达11个不同的时钟信号一个时钟来自高达8个不同OC3/OC12速率输入用户信号114中的每个信号，一个时钟来自OC48速率信号的每个副本，和本地时钟(例如，Stratum-3时钟)。电路1500可以制作成用于图1中的插入/分出配置或用于图2中的分出/继续配置。在用于插入/分出配置时，电路1500选取和利用11个不同时钟信号之一用于复用操作，而去复用操作是基于选自两个OC48速率时钟和本地时钟中的时钟。在用于插入/分出配置时，没有输入用户信号。因此，复用操作和去复用操作都是基于选自两个OC48速率时钟和本地时钟的相同时钟。
具体地说，具有合适时钟和数据恢复(CDR)电路的收发信机电路1504恢复高达8个不同的用户信号时钟1506，它们来自高达8个不同的OC3/OC12速率输入用户信号114。从OC3信号产生的用户信号时钟的时钟速率为155MHz，从OC12信号产生的用户信号时钟的时钟速率为622MHz。来自电路板控制器的控制信号MSEL[1∶8]识别收发信机电路1504的8个输入端口中哪些端口有激活的输入用户信号。
这些高达8个用户信号时钟1506输入到AND器件1508，AND器件1508在每个用户信号时钟1506与对应的告警控制信号1510之间应用逻辑“AND”操作，指出对应的时钟是否有效。具体地说，若对应的用户信号时钟1506是有效的，则8个告警控制信号1510中每个信号的逻辑值为“1”；若该用户信号出现信号丢失(LOS)，时钟丢失(LOC)，帧失步(OOF)，或帧丢失(LOF)的情况，则其逻辑值为“0”。基于控制信号CSEL[3∶4]，在复用器M3中选取AND器件1508中前四个用户信号时钟之一；而基于控制信号[5∶6]，在复用器M4中选取后四个用户信号时钟之一。
然后，这两个选取的用户信号时钟与环路定时时钟1512(以下描述)一起输入到复用器M5。基于控制信号CSEL[1∶2]，复用器M5选取这三个时钟之一。取决于输入用户信号是OC3信号或OC12信号和取决于复用器M3，M4和M5选取哪些时钟，复用器M5选取时钟的时钟速率为155MHz或622MHz。在由控制信号DIV4启动时，除法器DIV4把复用器M5的时钟除4，基于控制信号ENOC12，复用器M6选取从复用器M5直接接收的时钟或选取除法器DIV4除4之后的时钟。具体地说，若复用器M5选取时钟的时钟速率为155MHz，则复用器M6选取从复用器M5直接接收的时钟。若复用器M5选取时钟的时钟速率为622MHz，则复用器M6选取DIV4除4之后的时钟。在任何一种情况下，复用器M6时钟的时钟速率为155MHz。
复用器M6的155MHz时钟与本地时钟发生器1514的155MHz本地时钟一起输入到复用器M8。基于触发器FF1产生的控制信号1516，复用器M8选取这两个时钟之一。复用器M8的时钟输入到时钟丢失(LOC)检测器1518，检测器1518监测复用器M8的时钟以检测时钟丢失情况。LOC检测器1518产生LOC信号1520，该信号1520反馈到触发器FF1。此外，LOC信号1520发射到电路板控制器，作为部分的通用输入/输出GPIO(53)。控制信号1516也反馈到触发器FF1。每当LOC检测器1518检测到LOC情况，LOC信号1520就增强，促使触发器FF1切换控制信号1516，从而改变复用器M8所作的选择，从一个输入改变到另一个输入。控制信号1516还发射到电路板控制器，作为部分的GPIO，具体是GPIO(54)。触发器FF1还从电路板控制器分别接收预置信号MXSEL0和清零信号MXSEL1。
复用器M8选取的155MHz时钟还输入到复用器锁相环路(PLL)1552，锁相环路1552把155MHz时钟乘4以产生622MHz时钟1524，622MHz时钟1524输入到复用器/去复用器电路1502，作为复用从收发信机电路1504恢复的输入用户数据信号1526的复用时钟。形成的复用数据信号出现在复用器/去复用器电路1502的复用器数据输出端，作为16个并行的155Mb/s数据信号。
与此同时，OC48输入信号#1输入到CDR电路1528，CDR电路1528恢复16个并行的155Mb/s数据信号1530和一个155MHz时钟(CDRCLK1)1532。类似地，OC48输入信号#2输入到CDR电路1534，CDR电路1534恢复16个并行的155Mb/s数据信号1536和一个155MHz时钟(CDRCLK2)1538。这两组数据信号输入到数据复用器1540，基于控制信号SEL_DATA，数据复用器1540选取这两组数据信号之一作为复用器/去复用器电路1502去复用操作的数据输入。
两个155MHz时钟1532和1538输入到时钟复用器1542，基于控制信号SEL_DATA，时钟复用器1542选取这两个时钟之一。复用器1540和1542是电路1500中部分的故障保护电路。复用器1542选取的时钟输入到复用器1544，复用器1544还从本地时钟发生器1514接收155MHz本地时钟。基于控制信号SEL_CLK，复用器1544选取这两个时钟之一作为时钟1512。除了输入到复用器M5作为环路定时时钟(如上所述)以外，时钟1512还输入到复用器/去复用器电路1502作为系统时钟。时钟1512还输入到去复用器PLL 1546，PLL 1546把155MHz时钟1512乘4以产生622MHz时钟。
去复用器PLL 1546的622 MHz时钟与复用器PLL 1522的622 MHz时钟1524一起输入到复用器M7。基于控制信号DAN_DMUX，复用器M7选取复用器/去复用器电路1502所用的两个时钟之一作为去复用器时钟，用于去复用来自数据复用器1540的16个并行155Mb/s数据信号。在电路1500用于插入/分出配置时，控制信号DAN_DMUX总是使复用器M7选取来自去复用器PLL 1546的时钟。或者，在电路1500用于分出/继续配置时，控制信号DAN_DMUX总是使复用器M7选取来自复用器PLL 1522的时钟1524。在任何一种情况下，复用器/去复用器电路1502产生的去复用数据信号出现在复用器/去复用器电路1502的OC3/OC12数据I/O端口作为8个155/622 Mb/s数据信号，并作为部分的双向信号1526发射到收发信机电路1504，用于传输给合适的用户作为输出的OC3/OC12速率用户信号。
CDRCLK1时钟1532和CDRCLK2时钟1538还输入到复用器M1，基于控制信号SEL_MXCLK，复用器M1选取这两个155MHz时钟之一。复用器M1的时钟与复用器/去复用器电路1502的155MHz复用器时钟一起输入到复用器M2。这个复用器时钟与复用器PLL 1522输入到复用器/去复用器电路1502中的时钟是相同的。基于控制信号SEL_TXCLK，复用器M2选取这两个155MHz时钟之一，用于发射机1548发射复用器/去复用器电路1502产生的16个并行155Mb/s数据信号作为一个OC48速率输出信号。
电路1500在DWDM网络的图1的插入/分出配置和图2的分出/继续配置中分别提供可靠的高性能解决办法，用于给双向复用和去复用混合速率OC3/OC12信号设计的电路板定时。
对于图1中的双向插入/分出应用，在两个节点中有两块电路板，利用用户或系统选取的定时源给总数为4个复用操作和去复用操作时间域定时以建立双向传输。如以上在图1的场境下所描述的，把一个节点中的每个复用OC48信号分成两个光信号，并通过实际的多种路由传送。这两个光信号被其他节点中的去复用器接收。去复用器选取其中一个输入用于去复用操作。
为了使去复用器中的SONET/SDH指针调整减至最小，利用从当前选取的OC48输入(如控制信号SEL_DATA所规定的)恢复的时钟定时这两个去复用器定时域。去复用器定时域的定时源不是由用户选取的。从选取的OC48输入到第二个OC48输入的保护交换之后是定时源自动交换到从那个输入恢复的时钟。在检测到两个OC48输入中的故障时(如控制信号SEL_CLK所规定的)，去复用器定时源交换到发生器1514的本地时钟。
复用定时源是由用户选取的。用户给每个定时源赋予优先等级，给复用时钟赋予最高优先级(P3)，给它的备用时钟赋予次优先级(P2)，给备用时钟的备用时钟赋予第三优先级(P1)。给所有剩余的定时源赋予最低优先级(P0)，禁止它们作为复用源使用。从复用时钟到P2备用时钟的保护交换和从P2备用时钟到P1备用时钟的保护交换是可反转的。这意味着，一旦失效的时钟修复，它的状态改变成与失效之前相同的状态(即，作为复用时钟或P2备用时钟)。在一个实施方案中，总是选取本地时钟作为复用时钟或作为复用时钟的P2备用时钟。
复用时钟的故障是由本地时钟丢失(LOC)检测器1518作硬件检测，并自主地硬件交换到备用时钟。保护交换到有效的P2备用时钟是快速的硬件交换，因为它是由本地LOC检测器1518实施的。在出现失效P2备用时钟的情况下，保护交换到有效的P1备用时钟是较慢的软件交换，因为它是由远程电路板控制器实施的。本地时钟发生器1514的高可靠性减小了缓慢保护交换的可能性。
每个时钟处在两个状态之一“有效”或“无效”。在检测到OOF，LOF，LOC，LOS，或线路告警指示信号(LIAS)的情况下，OC3/OC12输入时钟就变成无效。若选取输入时钟作为复用时钟，则在检测到S1同步字节的“留用”状态之后，它指出恢复时钟的信号是利用低准确度时钟定时的，就使输入时钟无效并交换到备用时钟。在检测到OOF/LOF/LOC/LOS的情况下，就使OC48输入时钟无效。在它的输出端检测到LOC的情况下，就使本地时钟无效。用户查询输入OC3/OC12信号中S1同步字节的状态以识别高准确度信号，若存在这种信号，则利用它们作为优先级定时源。若多个输入信号中的S1字节指出该信号是用户分出现场的定时源，则复用操作中不选取相同的Stratum级信号就失去它们的Stratum级跟踪能力。它们的S1字节改变成“不使用”状态。复用操作中不选取较低Stratum级信号的S1字节不发生变化；它们保持它们的Stratum级跟踪能力。
在4时域系统中，两个去复用时钟是从OC48中恢复的。因为这些时钟是从复用时钟导出的，所以留下两个独立的定时源选取为两个复用时间域。在具有小于Stratum 3准确度输入时钟的数据应用中，选取本地Stratum 3时钟作为复用时钟，而选取OC48输入时钟作为它的备用时钟。在这种配置中，失效的本地时钟交换到OC48输入时钟，在4时域系统中仅留下一个独立的定时源。第二本地时钟失效并交换到它的OC48输入备用时钟或人工交换到OC48输入时钟，就建立了没有独立定时源的4时域系统。这是一个称之为“定时环路”的不稳定状态，造成没有独立定时源的共同时钟漂移。为了防止这种环路定时问题，每当选取OC48输入时钟作为复用时钟时，发送一个消息到其他的节点，使那个节点选取OC48输入时钟作为复用时钟无效。
图2中的单向分出/继续应用要求复用操作和去复用操作有一个定时源。这是通过选取复用定时源作为复用操作和去复用操作的定时源实现的。该定时源的所有特征与以上描述图1的插入/分出应用中复用操作定时源的特征是相同的。
在运行时，电路板控制器识别优先级P3复用时钟和它的优先级P2备用时钟，并利用复用器M3和M4选取它，因为其中之一必须是收发信机电路1504从OC3/OC12输入恢复的时钟或CDR电路1528或CDR电路1534恢复的OC48输入时钟之一。其次，选取的时钟归一化到155MHz速率并输入到复用器M8。如果选取本地时钟作为复用时钟，则电路板控制器交换复用器M8以选取它作为复用时钟。如果不是，则应当选取本地时钟作为优先级P2备用时钟，电路板控制器选取复用器M6的归一化输出作为复用时钟。复用器PLL 1522把复用器M8的输出乘以复用器/去复用器电路1502要求的622MHz速率。
LOC检测器1518检测LOC条件并控制自动的硬件交换到复用器M8的第二输入端。复用器M8的交换也可以由电路板控制器利用软件交换。检测的LOC条件产生对电路板控制器的中断(即，GPIO(53))以选取新的备用时钟代替失效的时钟。若失效的时钟不是本地时钟，则电路板控制器能够在复用器M3和M4中利用软件交换选取新的备用时钟，在复用时钟随后失效的情况下，复用器M8中允许另一个硬件交换。若失效的时钟是本地时钟，则电路板控制器不能用新的备用时钟代替它。在此情况下，若新的复用时钟失效，则随后的硬件交换是不成功的，所以应当利用来自电路板控制器的软件交换。这导致复用时钟的慢保护交换。当用户分配优先级P1备用时钟时，得到复用时钟的第二级保护。在没有优先级P1备用时钟的情况下，复用时钟或优先级P2备用时钟的失效产生“无备用”告警。
图16表示按照本发明一个实施例的状态转变图，给出利用优先级2备用时钟P2保护优先级3复用时钟P3的模型。在图16中，附图中每个节点内的顶部符号是复用时钟，底部符号是它的优先级2备用时钟。失效的时钟是由前缀“f”表示。在图16中，虚线圆表示瞬时状态。
失效的OC3/OC12输入时钟和OC48输入时钟不要求维护。另一方面，失效的本地时钟确实要求维护。当本地时钟有备用时钟时，可以完成预定的维护，而当本地时钟没有备用时钟时，应当进行立即维护。
在图16的状态1602，时钟P3是复用时钟和时钟P2是它的优先级2备用时钟。若时钟P2失效(fP2)，则转变到状态1604，导致“无备用”告警1606，它中断电路板控制器以改变失效时钟的“无效”状态。在P2时钟修复后，从状态1604转变回状态1602。
在状态1602时，若时钟P3失效(fP3)，则该故障是(即，图15中的LOC检测器1518)作硬件检测，在此情况下，实施硬件交换S2(用P2替换fP3)(即，利用图15中的触发器FF1和复用器M8)以选取备用时钟P2作为复用时钟，导致从状态1602通过瞬时状态1608转变到状态1610，其中产生“无备用”告警1612。
在状态1610时，若时钟P3修复，则那个条件是由软件检测到的(即，利用电路板控制器)并实施软件交换S2(用P3替换P2)(即，利用图15中输入到触发器FF1的控制信号MXSEL0和MXSEL1)以选取修复的时钟P3作为复用时钟，导致从状态1610通过瞬时状态1614转变回原始状态1602。这是一个可反转交换的例子，它保证选取最高优先级的有效时钟作为复用时钟，选取次高优先级的有效时钟作为它的备用时钟。
在状态1610时，若时钟P2失效，则实施硬件交换S2(用fP3替换fP2)以选取失效的时钟fP3作为复用时钟，导致从状态1610通过瞬时状态1616转变到状态1618，其中产生“无时钟”(电路板失效)告警1620。
在状态1618时，若时钟P2修复，则实施软件交换S2(用P2替换fP3)以选取修复的时钟P2作为复用时钟，导致从状态1618通过瞬时状态1622转变回状态1610，其中再一次产生“无备用”告警1612。
在状态1618时，若时钟P3修复，则从状态1618转变到状态1604(图16中未画出)，其中再一次产生“无备用”告警1606。
图16对应于没有分配优先级1时钟作为优先级3时钟和优先级2时钟的备用时钟情况。在此情况下，若优先级3时钟和优先级2时钟都失效，则没有保护。
图17和18表示按照本发明一个实施例的状态转变图，给出利用优先级1备用时钟P1保护优先级3复用时钟P3和优先级2备用时钟P2的模型。图17和18采用以上图16中描述的相同附图规定。图17和18中每个图的顶部给出完整的状态图，这些状态是如何由未失效的优先级1备用时钟给予保护(成为瞬时状态)以及所有转变到对应于优先级1备用时钟P1失效和修复的另一些状态。图17和18中每个图的底部给出失效时钟修复之后的条件“修复”状态图，此处假设在修复过程中不发生故障。若确实发生故障，则发出“底失效”告警(未画出)。
若优先级2备用时钟P2或复用时钟P3或二者发生故障，则分配优先级1备用时钟P1激活第二级保护。按照图15的硬件设计，总是选取本地时钟作为复用时钟或优先级2备用时钟。这里有两种情况(1)选取本地时钟作为复用时钟P3，和(2)选取本地时钟作为优先级2备用时钟P2。当选取本地时钟作为优先级3复用时钟时，分配有效的优先级1备用时钟使图16中的状态1618(fP3，fP2)和1604(P3，fP2)成为瞬时状态，因此消除对应的“无时钟”告警条件1620和“无备用”告警条件1604。当选取本地时钟作为优先级2备用时钟时，分配有效的优先级1备用时钟使状态1610(P2，fP3)成为瞬时状态，因此消除对应的“无备用”告警条件1612。
附加的保护是通过软件交换S1的电路板控制器的控制完成的(即，利用图15中的复用器M3。M4和M5实施的)。而执行软件/硬件交换S2是用底部的符号替换顶部的符号，软件交换S1是用底部的一个或两个符号替换顶部的符号。当利用利用底部位置的良好时钟符号替换顶部位置的失效时钟符号时，这对应于失效复用时钟的慢保护交换。本地时钟的高可靠性使它成为一个低概率事件。
按照图15的硬件设计，图17中的每个状态在它顶部的两个位置有良好(P3)符号或失效(fP3)符号，它反映选取本地时钟作为优选的复用时钟。类似地，按照图15中的硬件设计，图18中的每个状态在它顶部的两个位置有良好(P2)符号或失效(fP2)符号，它反映选取本地时钟作为优先级2的备用时钟。在图17和18中，修复失效本地时钟的预定维护是用虚线表示。
具体地说，参照图17，假设分配优先级1的备用时钟P1，图16的非瞬时状态1618变成瞬时状态1702，它是由软件检测的(即，利用电路板控制器)，在此情况下，实施软件交换S1(用P1替换fP2)以选取时钟P1作为优先级2的备用时钟，随后实施软件交换S2(用P1替换fP3)以选取时钟P1作为复用时钟，导致从瞬时状态1702通过瞬时状态1704转变到状态1706，其中产生“无备用”告警1708。
在状态1706时，若时钟P1失效，则实施硬件交换S2(用fP3替换fP1)以选取失效的时钟fP3作为复用时钟，导致从状态1706通过瞬时状态1710转变到状态1712，其中产生“无时钟”(电路板失效)告警1714。
在状态1712时，若时钟P1修复，则实施软件交换S2(用P1替换fP3)以选取修复的时钟P1作为复用时钟，导致从状态1712通过瞬时状态1716转变回状态1706。
在状态1706时，若时钟P2修复，则实施可反转的软件交换S1(用P2替换P1)以选取修复的时钟P2作为复用时钟，导致从状态1706通过瞬时状态1718转变到状态1720，其中产生“无备用”告警1722。
在状态1720时，若时钟P3修复，则实施可反转的软件交换S2(用P3替换P2)以选取修复的时钟P3作为复用时钟，导致从状态1720通过瞬时状态1724转变到状态1726，它相当于图16中的状态1602，具有分配的优先级1备用时钟P1。
在状态1706，若时钟P3修复，则实施可反转的软件交换S2(用P3替换P1)以选取修复的时钟P3作为复用时钟，导致从状态1706通过瞬时状态1728转变到状态1730。
类似地，假设分配优先级1的备用时钟P1，图16的非瞬时状态1604变成瞬时状态1732，它是由软件检测的(即，利用电路板控制器)，在此情况下，实施软件交换S1(用P1替换fP2)以选取时钟P1作为优先级2的备用时钟，导致从瞬时状态1732转变到状态1730。
在状态1730时，若时钟P3失效，则实施硬件交换S2(用P1替换fP3)以选取时钟P1作为复用时钟，导致从状态1730通过瞬时状态1734转变到状态1706，其中产生“无备用”告警1708。
在状态1730时，若时钟P1失效，则从状态1730转变到状态1736，其中产生“无备用”告警1708。
在状态1736时，若时钟P2修复，则实施软件交换S1(用P2替换fP1)以选取时钟P2作为优先级2备用时钟，导致从状态1736通过瞬时状态1738转变到状态1726。从状态1738转变到状态1726是由电路板控制器完成的，利用另一个有效备用时钟P1代替失效的备用时钟fP1。一旦电路板控制器选取新的备用时钟P1，直接对那个时钟实施软件交换S1，导致直接转变到状态1726，其中所有的时钟都是有效的。
在状态1736时，若时钟P1修复，则从状态1736转变回状态1730(图17中未画出)。
在状态1736时，若时钟P3失效，则实施硬件交换S2(用fP1替换fP3)以选取失效的时钟fP1作为复用时钟，导致从状态1736通过对应于(fP3，fP1，fP2)的瞬时状态转变到对应于(fP1，fP3，fP2)的状态(图17中也未画出)，它基本上相当于状态1712，其中产生类似于告警1714的“无时钟”(电路板失效)告警。
在状态1730时，若时钟P2修复，则实施可反转的软件交换S1(用P2替换P1)以选取修复的时钟P2作为优先级2备用时钟，导致从状态1730通过瞬时状态1740转变到状态1726。
参照图18，假设分配优先级1的备用时钟P1，图16的非瞬时状态1610变成瞬时状态1802，它是由软件检测的(即，利用电路板控制器)，在此情况下，实施软件交换S1(用P1替换fP3)以选取时钟P1作为优先级2的备用时钟，导致从瞬时状态1802转变到状态1804。
在状态1804时，若时钟P3修复，则实施可反转的软件交换S1(用P3替换P1)，随后实施可反转的软件交换S2(用P3替换P2)以选取修复的时钟P3作为复用时钟和时钟P2作为优先级2备用时钟，导致从状态1804通过瞬时状态1806和1808转变到状态1810，它相当于图6的状态1602。
在状态1804时，若时钟P1失效，则从状态1804转变到状态1812，其中产生“无备用”告警1814。
在状态1812时，若时钟P1修复，则从状态1812转变回状态1804。
在状态1812时，若时钟P3修复，则实施软件交换S1(用P3替换fP1)，随后实施可反转的软件交换S2(用P3替换P2)以选取修复的时钟P3作为复用时钟和时钟P2作为优先级2备用时钟，导致从状态1812通过瞬时状态1816和1818转变到状态1820。
在状态1820时，若时钟P1修复，则从状态1820转变到状态1810。
在状态1804时，若时钟P2失效，则实施软件交换S1(用P1替换fP2)以选取时钟P1作为复用时钟，导致从状态1804通过瞬时状态1822转变到状态1824，其中产生“无备用”告警1826。
在状态1824时，若时钟P1失效，则实施硬件交换S2(用fP2替换fP1)以选取失效的时钟fP2作为复用时钟，导致从状态1824通过瞬时状态1828转变到状态1830，其中产生“无时钟”(电路板失效)告警1832。
在状态1830时，若时钟P1修复，则实施软件交换S2(用P1替换fP2)以选取修复的时钟P1作为复用时钟，导致从状态1830通过瞬时状态1822转变到状态1824。
在状态1824时，若时钟P2修复，则实施可反转的软件交换S2(用P2替换P1)以选取修复的时钟P2作为复用时钟，导致从状态1824通过瞬时状态1834转变到状态1836。
在状态1836时，若时钟P3修复，则实施可反转的软件交换S1(用P3替换fP1)，随后实施可反转的软件交换S2(用P3替换P2)以选取修复的时钟P3作为复用时钟和时钟P2作为优先级2备用时钟，导致从状态1836通过瞬时状态1838和1840转变到状态1810。
在状态1824时，若时钟P3修复，则实施可反转的软件交换S2(用P3替换fP1)以选取修复的时钟P3作为复用时钟，导致从状态1824通过瞬时状态1842转变到状态1844，其中产生“无备用”告警1826。
在状态1844时，若时钟P2修复，则从状态1844转变到状态1810。
如上所述，分配优先级1备用时钟P1使图16的非瞬时状态1618转变到瞬时状态1846，它是由软件检测的(即，利用电路板控制器)，在此情况下，实施软件交换S1(用P1替换fP3)以选取时钟P1作为复用时钟，导致从瞬时状态1846转变到状态1824。
本发明是在OC48帧场境下描述的，其中每个OC12信号必须放置在1个quad内(即，4个相继的STS3时隙)。在本发明的另一个实施方案中，可以放宽这个准则。例如，在一些实施方案中，可以允许循环对称性，其中OC12信号可以在OC48帧内“环绕”。例如，OC12信号可以放置在第14个，第15个，第16个和第1个STS3时隙中，在第14个STS3时隙开始，而在第1个STS3时隙结束。此外，在一些实施方案中，OC12信号可以放置在任何4个STS3时隙内，不管它们是相继的或非相继的。
虽然本发明是在电路板场境下描述的，该电路板能够在每个方向上处理高达8个不同的OC3/OC12用户信号，本领域专业人员明白，在另一些实施例中，可以把高达16个不同的OC3速率信号压缩到一个OC48光信号中。
虽然本发明是在支持OC3，OC12和OC48信号的SONET基DWDM光通信网络中节点的场境下描述的，本领域专业人员明白，本发明的另一些实施例可以在其他的信号速率下实施(例如，OC3，OC12和OC48信号组合成OC192信号)，用于不同于DWDM的复用技术，其中包括时分复用技术(TDM)和/或不同于SONET的通信协议。
还应当明白，在不偏离以下权利要求书表述的本发明范围的条件下，本领域专业人员可以对此处描述的细节，材料和部件的安排作各种变化，这些描述只是为了说明本发明的性质。
权利要求
1.一种用于光通信网络中的第一节点，该第一节点具有电路至少包括复用器和去复用器之一，其中(A)当电路包括复用器时(1)该复用器被配置以便把两个或多个输入电信号组合成一个输出电信号，其中(a)至少一个输入电信号有第一数据速率的第一帧格式；(b)至少一个其他输入电信号有第二数据速率的第二帧格式，第二数据速率大于第一数据速率；和(c)输出电信号有第三数据速率的第三帧格式，第三数据速率大于第二数据速率；和(2)该电路还包括电光转换器，被配置以便把输出电信号转换成有第三帧格式的输出光信号；和(B)当电路包括去复用器时(1)该去复用器被配置以便把有第三帧格式的输入电信号分成两个或多个输出电信号，其中(a)输入电信号有第三数据速率的第三帧格式；(b)至少一个输出电信号有第一数据速率的第一帧格式；(c)至少一个其他输出电信号有第二数据速率的第二帧格式；和(2)该电路还包括光电转换器，被配置以便把有第三帧格式的输入光信号转换成有第三帧格式的输入电信号。
2.按照权利要求1的发明，其中该电路包括在单个电路板上实现的复用器和去复用器。
3.按照权利要求2的发明，其中单个电路板可以配置成插入/分出配置和分出/继续配置，其中当配置成插入/分出配置时，复用器和去复用器的工作是互相独立的；和当配置成分出/继续配置时，去复用器能够分出和继续一个或多个输出第一/第二数据速率电信号，且该电路还包括交叉互连，用于转发第三帧格式输入电信号的所有第一/第二数据速率电信号到复用器，用于组合成第三帧格式的输出电信号。
4.按照权利要求1的发明，其中第一数据速率是OC3数据速率，第一帧格式是OC3帧格式；第二数据速率是OC12数据速率，第二帧格式是OC12帧格式；和第三数据速率是OC48数据速率，第三帧格式是OC48帧格式。
5.按照权利要求4的发明，其中复用器能够把高达8个不同的输入OC3/OC12速率电信号组合成一个输出OC48速率电信号；和去复用器能够把一个输入OC48速率电信号分成高达8个不同的输出OC3/OC12速率电信号。
6.按照权利要求1的发明，其中第一节点配置成进行自动信号调整，其中信号调整操作至少包括以下的一项(a)增加第一或第二数据速率的新信号；(b)删除第一或第二数据速率的现有信号；(c)从第一数据速率速率升级现有的信号到第二数据速率；和(d)从第二数据速率速率降级现有的信号到第一数据速率。
7.按照权利要求6的发明，其中第一节点自动地确定第三帧格式中是否有足够的带宽用于信号调整。
8.按照权利要求6的发明，其中第一节点自动地确定信号调整是否影响该电路的当前定时源，如果有影响，则第一节点不进行信号调整。
9.按照权利要求6的发明，其中若信号调整对应于增加第二数据速率的新信号或从第一数据速率速率升级现有的信号到第二数据速率，则第一节点配置成在第三帧格式内自动地重新映射一个或多个其他的现有信号以接纳新的或速率升级的信号。
10.按照权利要求9的发明，其中第一节点执行重新映射算法以确定第三帧格式的新映象，它对应于移动最少数目的现有信号。
11.按照权利要求10的发明，其中重新映射算法拒绝一个或多个候选的新映射，它涉及移动该电路的当前定时源。
12.按照权利要求10的发明，其中重新映射算法在第三帧格式上移动对应于有第二帧格式信号的窗口，并确定在第三帧格式内如何移动一个或多个现有信号而使新的信号或速率升级信号有可用的窗口。
13.按照权利要求6的发明，其中在信号调整期间，第一节点自动地与对应的第二节点通信，用于自动地启动第二节点中的信号调整。
14.按照权利要求13的发明，其中对于信号调整的每个映射变化(1)第一节点发射原始映射消息到第二节点；(2)在接收到原始映射消息之后，第二节点发射回波映射消息到第一节点；(3)在接收到回波映射消息之后，第一节点把接收的回波映射消息与原始映射消息进行比较，若接收的回波映射消息与原始映射消息匹配，则(i)第一节点发射执行映射消息到第二节点，和(ii)此外，若原始映射消息是移动映射消息，它对应于从旧的位置重新映射现有信号到新的位置，则第一节点在第三帧格式内的旧位置和新位置上启动双点传播现有的信号；(4)在接收到执行映射消息之后，第二节点基于原始映射消息改变它的映射并发射确认映射执行消息到第一节点；和(5)在接收到确认映射执行消息之后，第一节点基于原始映射消息完成改变它的映射，其中包括，若原始映射消息是移动映射消息，则在第三帧格式内的旧位置上终止现有信号的传输。
15.按照权利要求13的发明，其中第一节点利用第三帧格式内的带内信令与第二节点通信。
16.按照权利要求6的发明，其中每当可能时，第一节点利用桥节和交换从第三帧格式内的旧位置移动现有信号到新位置，在桥接期间在旧位置和新位置上双点传播现有的信号。
17.按照权利要求6的发明，其中当信号调整是在对应的第二节点启动时，第一节点把从第二节点接收的一个或多个映射消息与本地信号调整命令进行比较，用于确定是否存在任何用户数据输入差错。
18.按照权利要求17的发明，其中若第一节点检测到用户数据输入差错，则第一节点发射否认映射执行消息到第二节点，把有关用户数据输入差错通知第二节点。
19.按照权利要求1的发明，其中当电路包括复用器时，该电路还包括分路器，把第三帧格式的输出光信号分成第三帧格式输出光信号的两个副本，允许对应第二节点中的保护交换；和当电路包括去复用器时，该电路包括两个光电转换器，每个光电转换器配置成接收第三帧格式输入光信号的不同副本，并把它转换成第三帧格式输入电信号的不同副本；和选择器，被配置成对第三帧格式输入电信号的两个不同副本进行保护交换以选取工作的输入电信号用于去复用器的处理。
20.一种用于光通信网络中第一节点的电路，该电路至少包括复用器和去复用器之一，其中(A)当电路包括复用器时(1)该复用器配置成把两个或多个输入电信号组合成一个输出电信号，其中(a)至少一个输入电信号有第一数据速率的第一帧格式；(b)至少一个其他输入电信号有第二数据速率的第二帧格式，第二数据速率大于第一数据速率；和(c)输出电信号有第三数据速率的第三帧格式，第三数据速率大于第二数据速率；和(2)该电路还包括电光转换器，被配置以便把输出电信号转换成有第三帧格式的输出光信号；和(B)当电路包括去复用器时(1)该去复用器配置成把有第三帧格式的输入电信号分成两个或多个输出电信号，其中(a)输入电信号有第三数据速率的第三帧格式；(b)至少一个输出电信号有第一数据速率的第一帧格式；(c)至少一个其他输出电信号有第二数据速率的第二帧格式；和(2)该电路还包括光电转换器，被配置以便把有第三帧格式的输入光信号转换成有第三帧格式的输入电信号。
全文摘要
光通信网络中节点的电路有复用器和/或去复用器。在一个实施例中,该电路有单个电路板上实现的复用器和去复用器,其中(1)复用器配置成把高达8个不同的输入OC3/OC12速率电信号组合成一个输出OC48速率电信号,用于转换成输出OC48光信号的两个副本,和(2)去复用器配置成把一个工作的输入OC48速率电信号(选自从两个输入光信号转换成两个输入OC48速率电信号)分成高达8个不同的输出OC3/OC12速率电信号。该节点配置成进行自动的信号调整,该信号调整可以是(a)增加新的OC3/OC12信号;(b)删除现有的OC3/OC12信号;(c)速率升级现有的OC3信号到OC12信号;或(d)速率降级现有的OC12信号到OC3信号。
文档编号H04B10/00GK1345142SQ01132600
公开日2002年4月17日 申请日期2001年9月7日 优先权日2000年9月8日
发明者罗马·安东斯克, 卡尔·A·卡罗利, 刘易斯·K·斯特罗, 理查德·L·乌基利, 斯坦利·E·伍德 申请人:朗迅科技公司