专利名称：Atm保护系统的制作方法
ATM保护系统本发明涉及异步传送模式(ATM)网络中的保护系统。ATM级保 护系统在国际标准中有定义，诸如ITU-T推荐标准I.630/G.808.1和 ATM论坛定义的PNNI系统。例如在许多情况下，在用于具有低容量和成本的接入网络的节 点中，从计算及因此的金融角度而言，在ATM节点中实现此类保护 系统可能太复杂，且成本太高。例如在环形网络中，有三种类型的 SNC/T I.630/G.808.1标准保护系统可使用。第一种为单向"1+1"系统。在保护的每个端点，业务在工作路径 和保护路径上发射，并且每个端点独立选择从保护路径还是工作路 径接收业务，而无需使用自动保护切换(APS)协议。另一保护系统是双向"i+r系统，其中在每个端点，业务在工作路径和保护路径上发射，并且APS协议保持两个端点围绕当时使用的工作或保护路径对准，以便接收业务(即，两个端点均从保护路径 或工作路径接收)。第三种保护系统是双向"l:l，，系统，其中在每个端点，业务只在 一个路径(保护或工作)上发射和接收，并且APS协议保持两个端点 对准，以便选定的路径对于两个端点是相同的。在低容量和低成本接入网络节点中，无法总是使用此类在先已 知的系统。例如，接入设备可能无法支持前两种系统所要求的点到 多点互连，或者无法支持第二和第三种系统所要求的APS协议。US 2002/159392(ADC电信)公开了用于ATM网络的一种保护系 统。此引用使用前进告警信号(AIS)和远端缺陷指示信号(RDI)触发切 换。环的所有节点在检测到故障时都生成此类告警。在本发明中，前进告警信号(AIS)在主节点和互连网络中被抑 制，并且返回告警信号(RDI)在次节点中4皮抑制。US 6259837(Nortel网络公司)公开了 一种用于保护两个SDH网 络环之间连接的保护系统。此引用未涉及在ATM网络主节点与次节 点之间的连接(请参阅US 6259837中题为"发明背景"的段落)。类似 地，欧洲专利1209834 (Toshiba)涉及应用于SDH/SONET系统的国 际标准ITU T/G.841和ITUT/G.842。在此方面，必须避免混淆用于 例如ATM主节点和次节点等保护路径两个端点的ATM术语和用于 SDH系统节点的术语。ATM主节点和次节点表现与SDH/SONET网 络的节点大不相同。例如，SDH网络的节点均不使用合并已接收工作和保护信号的 概念，而在ATM网络中，主节点合并来自工作路径和保护路径的业 务。换而言之,合并适用于ATM或分组传输，但不适用于SDH/SONET 网络，并且保护切换实现的方式大不相同。本发明的目的是使能够确保具有低资源消费的保护特性和创新 特性的创新ATM解决方案可用。具体而言，与使用标准I.630/G.808.1或PNNI保护机制的设备 可获得的那些解决方案相比，根据本发明的解决方案也提供创新性 能，以及在一些配置中的可缩放性(例如与环中设备数无关的恒定交 换时间)。这是通过低成本实施例实现的，同时保持软件实现的简单 而可靠。根据本发明的一个方面，在ATM网络中提供了一种保护系统， 该网络具有通过ATM互连的主节点和次节点，并在它们之间有工作 和保护路径，并且其中主节点(PN)通过两个路径发送业务信元，并 接收来自两个路径的业务信元和执行其合并，工作和保护路径的连 续性通过在主节点与次节点(SN)之间创建名为测试轨迹(trail)的适当 ATM测试电路而得到监控，以及如果次节点检测到在使用的路径测 试轨迹不连续，则在次节点的本地业务信元向保护路径切换，而在 主节点上不执行切换功能。本发明也涉及具有所述保护系统的ATM系统。本发明的其它方面在随附权利要求书中阐述。为阐明与现有技术相比的本发明创新原理及其优点的说明，下 面借助于附图，通过应用所述原理的非限制性示例方式，描述了其可能的实施例。在图中
图1和图2示出正常操作配置和在故障后业务重新激活模式的 根据本发明的保护系统；图3和图4以示意图方式示出类似于图1和图2所示的^f旦应用 于环形网络的根据本发明的保护系统；以及图5到图10示出在使用图3和图4保护系统出现单向故障的情 况下业务重新激活的连续步骤，并示出应用本发明原理从工作路径 到对应保护路径的切换。参照附图，图1示出保护系统10，其中有通过ATM传输网络 30连接的主节点(PN) ll和次节点(SN) 12。假设SN 12具有通过工 作路径16连接到PN 11的本地用户15。标号17表示相关联的保护 路径。在图l所示正常情况下，SN12的本地业务在路径16上传播。应注意的是，对所述ATM传输网络30的拓朴没有约束，并且 唯一的要求是，它允许在PN 11与SN 12之间通过两个独立的路径 16、 17实现ATM连接，也就是说，网络中的单个故障可以中断一 个路径(16或17),但不是两个路径。通过只监控两个双向测试电路，即， 一个用于工作路径16和另 一个用于保护电路径17，分别称为测试轨迹19、 20，控制两个路径 的连续性。工作路径16和保护路径17的测试轨迹以示意图方式通 过分别由标号19和20表示的带箭头的虚线示出。测试轨迹19、 20是特意创建的适当ATM VPC(虚拟路径连接) 或VCC(虚拟信道连接)，以允许通过应用标准方法(例如在PN与SN 两者上通过根据ITU-T 1.610推荐标准的双向连续性检查功能，或者 根据ITU-T 1.610推荐标准的环回)实现所述监控。SN 12生成的测试 信元发射到PNll，并从PN 11重新发射回SN 12,或者例如SN12 生成标准连续性检查-"源"连续性检查功能，并且PN 11在向SN 12(在此执行"宿"连续性检查功能)的外出轨迹19上实现从SN 12的 测试轨迹19、 20的VPC/VCC进入链路的ATM交叉连接。如下面更详细所述的，图5到图IO特别涉及以下情况SN 12 根据ITU-T 1.610,通过双向连续性检查功能监控其自己的测试轨迹 19、 20(ATM VP/VC)， ^旦如果测试轨迹以另 一种方式监控，则本发 明的实质将无变化。就业务流而言，在向SN 12的方向上，PN 11总是在工作路径16 和保护路径17两者上发射指向SN 12的任一电路的ATM信元(ATM 信元多播)。在相反方向上，PN 11总是执行从工作路径16和保护路 径17进入的两个VPC/VCC连接的ATM信元的信道合并，其中在 任意时刻，由于本发明机制的原因，两个连接中只有一个连接真正 传送客户端的ATM信元，而另一连接不提供ATM信元。注意，PN ll执行的ATM合并功能不是新的，而是在国际标准 (例如在ITU-T 1.731中)描述的一个特性，并且通常由ATM节点提 供。任一情况下，符合1.630推荐标准的现有已知保护系统均不使用 合并功能，并且实际上符合1.630推荐标准的所有现有已知系统总是 只选择两个路径16或17之一从中接收业务。要注意的是，ITU G.808.1包含"合并"选择器概念，然而，此推 荐标准指出(请参阅3.3.5.3.2段落)，合并仅在与到选择器桥的工作和 保护输入中的开关组合时才起作用，以便防止备用传输路径上的AIS 与从活动传输路径选择的正常业务信号合并。因此，活动传输路径16 将关闭其开关，而备用传输路径17将打开其开关。本发明不要求包含此类交替开/关的开关，而是基于正好相反的
机制，即，工作路径16和保护路径17两者总是合并，因为先-险邗I 设AIS在环中被抑制(利用在许多运营商的ATM网络中可接受此种 抑制的事实)。保持抑制AIS和RDI(ATM-AIS在PN 11和互连网络30中净皮抑 制，而ATM-RDI在SN 12中被抑制)的这种想法是本发明非常独特 之处。实际上，有其它备选方案可避免来自故障路径(例如16)的 AIS/RDI与来自安全路径(例如17)的良好客户业务15合并，但所有 这些备选方案都意味着在PN中要负担此节点无法执行的操作。此类 不可接受备选方案的一个示例将是，在合并之前在PNll中终止AIS 和RDI信元。类似地，在PN 11中结合此类不可接受的操作可能不 是成本合算的。根据本发明原理，中断工作或保护两个路径16或17之一的故 障由SN 12通过监控测试4九迹19和20而检测到，并且如果中断的 路径是工作路径16,则所有本地业务被切换到另一路径17。在路径16或17上出现故障后，PN 11不对业务执行任何切换 动作。图2以示意图方式示出例如在工作路径16上点18发生的故障。 这中断了在工作路径16上的测试轨迹19。 SN 12检测到此情况 并切换到保护路径17上。在向SN 12的方向上，根椐本发明的保护 机制可视为以类似于标准I.630/G.808.1 SNC/T 1+1保护单元的4凡制 工作。PN11充当到工作和保护路径(16，17)上每个信道的桥，并且SN 12根据相关联测试轨迹19或20的状态，选择在哪一侧(路径16或 17)接收信号。本发明与符合推荐标准I.630/G.808.1的现有已知保护系统之间 的差别在于SN 12允许告警以使保护机制关闭。在现有已知I.630/G.808.1保护系统中，只有指示接收方向故障 的告警(例如告警指示信号AIS)考虑在内，而在根据本发明的解决方
案中，如下所述，远端缺陷指示(RDI)可使保护切换关闭，以防止单向故障也从SN 12到PN 11。在从SN 12到PN 11的方向上，SN 12可视为以类似于推荐标 准I.630/G.808.1 SNC/T 1:1的现有已知保护系统的方式工作。也就是 说，它根据路径的状态在工作路径16或保护路径17上发射。就本 发明而言，也存在与I.630/G.808.1 SNC/T 1:1机制的不同，因为虽然 用这些已知机制，指示必须使用哪个路径16、 17的是APS协议， 但用根据本发明的系统，未利用APS协议，且只是从对包括RDI的 测试轨迹19、 20的监控得出的告警促使路径选择切换，并且这与已 知保护系统相比是一个创新。另一个不同之处在于，用本发明，在环30中出现故障后，PN11 不执行任何切换动作，而用符合I.630/G.808.1推荐标准的现有已知 系统，对于两个保护端点(11，12)具有相同的行为。因此，根据本发明的ATM保护使用标准特性(多播连接、ATM 连接合并、测试轨迹监控)，但以创新的方式，提供了具有有限成本 的明确操作优势，同时避免了如使用标准系统所需的对更复杂和高 成本特性的需要。图3和图4通过示例方式示出类似于图1和图2所示系统的本 发明保护系统，但节点PN 11和SN 12连接在环形网络30中。具体 而言，在此情况下，PN11也可定义为环头(HOR)，并且节点SN12、 13、 14也可定义为其它环设备(ORE)。在图3和图4中，除图1和图2的SN 12夕卜，还显示了组成环 30其它节点的附加ORE(或SN) 13和14。任何ORE(12，13,14)均通 过监控其自己的测试轨迹而证实工作路径16和保护路径17两者的 完整性。在图1和图2的示例中时，SN 12具有通过工作路径16连接到 PN 11的本地用户业务15。相应的保护路径17是环30相反方向上 的其它部分。在正常情况下，本地业务在路径16上传播。 工作路径16和保护路径17的测试轨迹19、 20以示意图方式示 出，同样为标号19和20的带箭头的虚线。根据本发明原理，环30中的故障位置确定故障中涉及的ORE; 只有涉及的ORE 12、 13、 14通过监控其自己的测试轨迹19、 20而 检测故障，并因此激活切换过程，而其它ORE(12,13,14)不采取任何 动作("通过"连接上的任何ORE(12，13,14)均不采取动作)。如果检测 到故障，则检测到它的ORE(12，13,14)自动只将其本地客户端的ATM 互连从故障路径16或17切换到另一路径以恢复业务。HOR(PN ll)在环中出现故障后不执行任何动作。在以下示例的 特殊情况下，在故障18发生时，工作路径16上的测试轨迹19中断。 ORE 12检测到此情况，并将业务15切换到保护路径17上。故障中 未涉及的其它ORE 13和14不采取任何切换动作，并且忽视来往于 ORE 12的连接，其连接现在转到保护路径17上。图5到图10示出在一般网络中在单向故障的情况下业务重新激 活的连续步骤，其中通过应用本发明的原理将业务15从工作路径16 切换到对应的保护路径17。具体而言，图5以示意图方式示出在PN 21与SN 22之间的连 接(当网络30无故障时)和应用根据本发明的保护原理。在图5到图 10的示例中，PN和SN具有通过一般传输网络30由工作路径27和 保护路径28互连的工作端口(分别为23和24)和保护端口(分别为25 和26)。节点21和22中具有相应的已知矩阵31、 32。在图5的情 况下，业务15使用一般由标号29指示的路径。ATM系统的VCC测试轨迹(以示意图方式分别为工作和保护路 径示为33和34)允许监视连接。如图5中以示意图方式所示，在网络30无故障时，测试轨迹的 状态为OK，并且SN 22使用工作路径33传播业务。图6、图7和图8示出由于单个单向故障而可能在如标号35所 示那些点中任一点发生的一系列操作期间与图5所示相同的组件。
根据本发明的保护系统基本上使用ATM系统的标准信号，但以创新 的方式。具体而言，图6示出PN 21(其促使发射VC-LOC)信号的ATM 连续性丢失(LOC)条件检测和在仍活动的路径上ATM远端缺陷指示 (VC-RDI)插入(36)。图7示出在发射VC-RDI告警信号的SN22中的RDI才企测。图8示出在SN 22中进行的业务切换，这将本地业务切换到保 护路径(由标号37指示)上。在如图9和图IO所示与另一工作方向相关联的单向故障的情况 下，操作更简单；SN 22在接收测试轨迹33时检测到VC-LOC条件， 之后，SN 22将本地业务切换到保护路径37上。现在显然使用根据本发明的保护系统，已经实现了预设目的。除实现简单和容易外，还必须考虑到在与现有已知I.630/G.808.1 或PNNI保护系统相比的本发明一些类型的应用中，确保在故障发 生后用于恢复业务的时间方面有更佳的性能。例如在环形网络30中， 通过从外围节点(SN)到中心节点(PN)的向心业务，本发明确保与现 有已知I.630/G.808.1和PNNI解决方案不同，交换时间不会随着环30 中节点数的增加而增加。因此，与现有已知系统相比，本发明提供 了更具缩放性的解决方案。在根据本发明的解决方案中，如1.610标准中所定义的在故障后 插入AIS/KDI的标准功能必须被抑制(ATM-AIS将在PN和互连网络 中被抑制，而ATM-RDI将在SN中被抑制)。否则，在发生故障时， 这些信元将与从保护路径到达的客户ATM信元聚集在一起，并因此 严重干扰客户的业务。然而，这种抑制已经由于其它原因在许多网 络(例如接入)中操作了，因此在这些情况下，本发明完全适用。当然，对应用本发明创新原理的实施例的上述说明以本文所要 求的专有权利范围内所述原理的非限制性示例方式给出。在应用本 发明原理的又一实施例中，主节点和/或次节点使用本发明的系统只
保护连接到该处的本地用户电路的一部分。在本发明的又一实施例中，单独的物理ATM节点可为其本地 用户的多个群组以独立方式实现根据本发明的保护系统。例如通过 一个单独的节点独立充当每个群组的主节点或次节点，使得根据本 发明针对不同的主节点或次节点保护每个电路群组，可实现此目的。
权利要求
1.一种用于ATM网络(30)的保护系统，所述ATM网络具有通过ATM传输能力网络(30)互连的主节点(11，21)和次节点(12，13，14，22)，并且对于所述主节点(11，21)与所述次节点(12，13，14，22)之间的每个ATM(VPC/VCC)连接，此互连网络(30)使两个独立的双向工作和保护路径(16，17)可用，其中所述主节点(11，21)通过两个路径(16和17)发送业务信元，并接收来自两个所述路径(16和17)的所述业务信元并执行其合并，并且所述次节点(12，13，14，22)在所述双向工作路径(例如16)或在所述双向保护路径(例如17)上发射和接收业务信元，并且通过在所述主节点(11，21)与所述次节点(12，13，14，22)之间创建名为测试轨迹(19，20)的适当ATM测试电路而监控所述工作和保护路径(16，17)的连续性，并且如果所述次节点(12，21)检测到在使用的所述路径(例如16)的一个测试轨迹(例如19)不连续，则在所述次节点(12，22)的本地业务信元切换到所述保护路径(例如17)，并且其中在所述主节点(11，21)和所述互连网络(30)中抑制ATM-AIS(前进告警信号)生成，并在所述次节点(12，13，14，22)中抑制ATM-RDI(返回告警信号)生成，而在所述主节点(11，13，14，21)不执行切换功能。
2. 如权利要求1所述的保护系统，其中所述次节点(21,22)使用 所述ATM连续性丢失(LOC)条件(缺陷)检测与从主节点(l 1,13,14,21) 到次节点(12，13,14,22)的方向相关的所述测试轨迹(19，20)的连续性缺 乏，并且所述次节点(12,13,14,22)使用远端缺陷指示(RDI)检测与另 一方向相关的所述测试轨迹(19，20)的连续性缺乏，并且根据所述主 节点(11，21)在哪个测试轨迹(19或20)上检测到所述LOC条件(缺陷)， 在从所述主节点(11，21)向所述次节点(12,13,14，22)延伸的适当测试轨 迹(19或20)中插入所述RDI。
3. 如权利要求1所述的保护系统，其中所述次节点(12,13,14，22) 在向所述主节点(11,21)的所述测试轨迹(19，20)上生成连续性检查信 元，其中所迷信元在所述轨迹中环回，并且随后所述次节点(12,13,14，22)监控它们，以便检测所述路径(16,17)的任何故障，并随 后根据权利要求1的示教进行切换。
4. 如权利要求1所述的保护系统，其中所述次节点在向所述主 节点的所述测试轨迹上生成标准环回信元，其中所述信元在所述轨 迹中环回，并且随后监控它们的所述次节点可检测所述路径的任何 故障，并随后根据权利要求1的示教进行切换。
5. 如权利要求1到4中任一项所述的保护系统，其中所述主节 点和次节点连接在环形网络中。
6. 如权利要求1到5中任一项所述的保护系统，其中ATM物 理节点为其本地用户的多个群组独立实现所述保护系统，同时能够 为每个群组不同地充当主节点(11,21)或次节点(12,13,14,22),并且每 个电路群组被保护以防不同的主节点(11，21)或次节点(12,22)。
7. —种ATM系统，包含如上述权利要求任一项所述的保护系统。
8. —种保护ATM网络(30)的ATM (VPC/VCC)连接的方法，所 述ATM网络具有通过ATM传输能力网络(30)互连的主节点(11,21) 和次节点(12，13，14,22)，所述ATM传输能力网络具有互连所述主节 点(11,21)和所述次节点(12，13，14,22)的独立的双向工作路径(16)和保 护路径(17),并且其中所述主节点(11,21)通过两个路径(16和17)发送 业务信元，并且接收来自两个路径(16，17)的所述业务信元并执行其 合并，并且所述次节点(12，13,14,22)在所述工作路径(例如16)或在所 述保护路径(例如17)上发射和接收业务信元，其中通过创建适当的 ATM测试电路(19,20)而监控所述工作和保护路径(16,17)的连续性， 所述方法包括以下步骤(a) 在所述主节点(11，21)和所述互连网络(30)中抑制ATM-AIS(前进告警信号)生成；(b) 在所述次节点(12,13,14，22)中抑制ATM-RDI(返回告警信号)生成；以及(c)如果所述次节点检测到所述路径之一(16或17)不连续，则 将本地业务信元从故障路径(16或17)切换到另一路径(16或17)，在 所述次节点(12,13，14，22)视情况而定，而在所述主节点(11,21)不执行 所述业务信元的切换。
9. 如权利要求8所述的方法，其中所述次节点(12,13,14，22)可 操作以使用所述ATM连续性丢失(LOC)条件(缺陷)检测与从所述主 节点(11，21)向所述次节点(12,13,14，22)的方向相关的所述测试轨迹(19 或20)的连续性缺乏，并使用所述ATM远端缺陷指示信号(RDI)检测 与从所述次节点(12,13,14，22)向所述主节点(11，21)的方向相关的所述 测试轨迹(19或20)的连续性缺乏，并根据在所述主节点(11，21)在哪 个测试轨迹(19或20)上检测到所述LOC条件(缺陷)，在从所述主节 点(11，21)向所述次节点(12，13,14,22)延伸的适当保护路径(16或17)中 插入所述RDI信号。
10. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述次节点 (12,13,14,22)在与向所述主节点(11,21)延伸的所述两个路径(16,17)相 关的所述测试轨迹(19,20)上生成连续性检查信元，其中所述信元在 所述轨迹中环回，并且所述次节点(12，13，14,22)监控所述信元以检测 所述路径(16，17)的任何故障，并随后视情况而定将所述业务信元切 换到适当的路径(16或17)。
11. 一种保护ATM网络的方法，包括如下步骤包含如权利要 求1到8中任一项构造的保护系统。
全文摘要
公开了一种用于ATM网络(30)的保护系统，该ATM网络具有通过任一拓扑的ATM传输能力网络(30)互连的主节点(11，21)和次节点(12，13，14，22)。对于主节点(11，21)与次节点(12，13，14，22)之间的每个ATM(VPC/VCC)连接，此互连网络(30)使形成独立的工作和保护路径的两个独立路径(16，17)可用。主节点(11，21)通过工作路径(16或17)和保护路径(17或16)两个路径发送业务信元，并接收来自两个路径(16和17)的业务信元并将其合并。次节点(12，22)在双向工作路径(16或17)或在双向保护路径(17或16)上发射和接收业务信元，并且工作和保护路径的连续性通过在主节点(11，21)与次节点(12，13，14，22)之间创建名为测试轨迹(19，20)的适当ATM测试电路而得到监控。如果次节点(12，13，14，22)检测到在用于传送本地业务信元的路径(16或17)测试轨迹(19或20)不连续，则在次节点(12，13，14，22)的本地业务信元(15)切换到适当保护路径(17或16)，而在主节点(11)上不执行切换功能。在主节点(11，21)和互连网络(30)中抑制ATM-AIS(前进告警信号)生成，而在次节点(12，13，14，22)中抑制ATM-RDI(返回告警信号)生成。
文档编号H04L12/54GK101120551SQ200580048221
公开日2008年2月6日 申请日期2005年12月21日 优先权日2004年12月23日
发明者F·帕西奥 申请人:爱立信股份有限公司