专利名称：用于在网状网中发出路径恢复信息信号的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及在网络的链路或节点出现故障后恢复网络通信的技术。本发明尤其涉及利用预先计算的恢复路径发出路径恢复信号的技术。
网状网由通过链路互连的节点组成。网状网已长时间用于各种通信应用，而且提供这种应用的技术已经发展多年。当今用于通信应用的大部分大规模网状网是数字网络。换句话说，传输的信息被编码为网络节点能访问的比特流。使用同步光纤网(SONET)/同步数字系列(SDH)技术的网络就是数字网络的实例。工作于给定传输(比特)速率的SONET线路可传输多个复用的低速SONET路径。网状网也可是光纤的。在一个光纤网络中，每根光缆传输多种波长的通信。近来光纤技术的进展使得能部署大规模的光纤网状网。
在一个网状网内，端到端的路径通过一系列的链路和节点将用户信息从一个用户位置传输到另一用户位置。节点通常提供交叉连接功能，根据存储在该节点数据库内的映射将路径从一条线路路由到另一线路。节点也可复用多个路径为一个更高速率的信号，以便路径能通过网络在单个链路上有效传输。在下一个相邻网络节点，更高速率的信号可被解复用，而且分路径独立交叉连接，从而确保每个独立路径被正确路由。
在SONET网状网，例如，SONET数字交叉连接系统(DCS)中执行网络节点的功能。在两个相邻DCS之间延伸的光纤上传输的SONET线路提供网络链路。SONET线路也连接用户的SONET设备到网络。因此，如
图1所示，在用户设备始发和终止的SONET路径经由互连SONET DCS的一系列SONET线路，通过SONET网状网传输。图1示意了在两个用户设备(CE)120和130之间的一个示例性SONET网络100中的路径110。如图1所示，SONET路径1从用户设备E始发，并在此被格式化，在DCS A进入网络，并在DCS A、B和C被交叉连接(即，被路由)。该路径在节点C离开网络，并终止于用户设备F。在通过该网络时，SONET路径1经4条不同SONET线路(即，节点E和A之间、A和B之间、B和C之间，以及C和F之间)传输。当该路径为双向路径时，这两个方向的传输通常将通过同一组线路和节点路由。
在一个SONET网络中，设备始发路径和线路向用户的有效载荷(即端用户正在发送或接收的信息)中添加开销比特。开销有多种用途，例如包括性能监控。在格式化路径1时，用户设备E根据SONET标准的规定，添加SONET路径开销到路径有效载荷。当该路径接着在用户设备F终止时，清除并处理该路径开销。位于该路径中间点的SONET DCSs通常不会读或写路径开销。相反，它们透明地传递路径有效载荷和开销到下一节点。
应该注意的是，发端和终端SONET线路可将多个低速SONET路径(包括有效载荷和开销)一起复用到一个更高速的SONET线路上，这样，路径可从一个节点高效传输到一根光纤上的另一节点。通过该线路的始发节点，可添加SONET线路开销到被复用的信号。当该线路接下来在下游相邻线路终端节点终止时，清除并处理该线路开销，信号被解复用，而且SONET路径的组成部分独立地交叉连接。交叉连接的结果是，来自单个输入线路的分路径可被路由并复用到不同的输出线路。
在设计大规模网状网时的许多重要问题涉及在链路或节点发生故障时的业务恢复。在网状网中恢复的一个简单途径是提供完全的路径冗余，以便网络对其每个主路径包括一个专用复制或辅助路径。图2a和2b分别示意了在双向路径210的一部分发生一个链路故障和一个节点故障。当沿主路径210出现故障时，如图2a和图2b示意，用户业务接着可在附属连接上传输(未示出)。完全路径冗余是图3示意的SONET 1+1路径交换的基础。利用SONET路径交换，用户业务分流到节点320的主路径310-1和辅助路径310-2上，用户业务由此节点进入到网络300，生成一个复制信号。主路径310-1和辅助路径310-2使节点和链路分离，且通过网络300的不同路径路由，但在节点330汇合，用户业务在节点330离开网络300。位于出口(egress)节点330的选择器功能340同时监视来自主路径310-1和辅助路径310-2的输入，并选择其中一个更好的复制信号转发到用户位置350。当一个链路或节点发生的故障影响一条路径时，选择器340从另一个较好路径中自动选择要转发到用户的信号。为详细描述SONET路径交换应用，参见例如”SONET Dual-Fed Unidirectional Path Switch Ring(UPSR)Equipment Generic Criteria”,Telcordia GR-1400-CORE Issue2,January,1999，其在此作为参考。
然而不幸的是，提供专用的冗余路径需要使用大量的恢复带宽，使得1+1路径选择成本很高，这是许多网络所不希望承受的。路径恢复的更为复杂的算法方案能使多个路径随时共用同一恢复带宽的部分或全部。当一条主业务路径出现故障时，网络中的节点在软件控制下作用以进行交叉连接，从而在恢复带宽中建立一条附属路径，并路由用户业务到该附属路径。如果与第一路径共用恢复带宽的第二主路径在第一路径得到修复之前接着发生故障，那么第二故障路径就无法利用该带宽得以恢复。
产生共用恢复带宽的算法方案分属两个大类，即，分布式、基于发现的技术，以及利用预先计算路径的技术。分布式、基于发现的技术在一个实时搜索期间识别和激活恢复路径，该实时搜索是在检测到一个对面(subtended)链路故障后由一个网络节点启动的。本质上，当节点检测到一个链路故障时，它联络其它节点以识别可作为候选路由的其他未发生故障链路的空闲容量。可利用的空闲容量根据先到先服务的原则按链路逐个分配。由于正是故障链路末端的节点启动用于恢复容量的搜索，因此分布式、基于发现的技术本质上用于在故障链路可由终端节点识别的网络中，从单个链路故障恢复。在SONET网络中，线路终端节点能分离线路故障；因此，分布式、基于发现的技术可用于从一些故障恢复。然而，分布式、基于发现的技术在出现节点故障时无法完全恢复，而且一般无法为多个节点同时使用。为详细描述这种分布式基于发现的计算方案，参见例如，W.D.Grover,“TheSelf-Healing Network:A Fast Distributed Restoration Techique forNetworks using Digital Cross Connect Machines,”IEEE Globecom1987，和U.S.Patent No.4,956,835,issued to W.D.Grover onSeptember 11,1990，其在此均作为参考。
利用预先计算路径的技术能在预期到网络故障时识别(或预先计算)恢复路径。然而，预先计算的恢复路径仅在被一个实际故障事件触发时才能激活。利用预先计算的恢复路径相对于基于发现的技术的主要优点是，因为没有实时选择恢复路径的压力，恢复算法可花费更多的时间用于优化恢复带宽的使用。因此，对任何给定的网络故障，这种技术可能恢复更多的路径并且更有效地使用带宽。另外，在发生故障的情况下，由于无需搜索恢复路径网络，恢复可更快完成。
在利用预先计算的技术中，预先计算可以是集中式，也可是分布式。在集中式计算中，网络的中央控制器/数据库存储整个网络拓扑信息，这些信息包括网络中所有链路空闲容量。利用这些信息作为输入，中央控制器/数据库执行一个算法，目的是为网络中的每个主业务路径计算恢复路径。控制器生成一个路由表作为输出，该路由表指定在网络节点应进行哪个交叉连接(或等效信息)，以在网络出现故障时恢复用户业务。路由表可存储在控制器/数据库内，或可分成多个路由表，每个路由表仅包括在一个特定节点要进行的交叉连接。在后一种情况中，分表接着被下载到存储分表的各个相应网络节点，直到需要用来故障恢复时。
激活/控制恢复要求不同策略，这取决于路由表是存储在控制器还是存储在网络节点中。在前一情况下，检测到故障的网络节点通知该控制器。控制器一接收到这个信息就访问其路由表，并根据从检测节点接收的该信息，向必需采取恢复业务动作的网络节点发出交叉连接命令。该方法称为带有集中式恢复激活/控制的集中式计算。在后一情况下，当路由表存储在本地的每个网络节点时，检测到故障的节点直接通知必须采取恢复业务动作的节点，或该通知从网络中的节点到节点中继。一旦接收到故障通知，每个节点访问其本地路由表，并根据通知中接收的信息，执行本地所需的适当的交叉连接以恢复业务，这种方法称为带有分布式恢复激活/控制的集中式计算。为详细讨论集中式预先计算技术，例如参见，J.Anderson,B.T.Doshi,S.Dravida and P.Harshavardhana,“Fast Restoration of ATM Networks,”JSAC 1991，其在此作为参考。
在分布式预先计算中，恢复路由的计算分布到网络中的各个节点中，每个节点均有涉及其所连接链路的容量信息。在计算期间，每个节点生成一个路由表，该路由表在本地显示出路径故障时应使用的恢复路径。该路由表存储在各自的网络节点内。当网络中出现故障时，节点的恢复动作类似于上述的分布式恢复控制/激活。然而，由于恢复路径的计算分布到网络的各个节点中，因此这个方法称为带有分布式恢复控制/激活的分布式计算。
1997年10月29日申请的美国专利序列号08/960,462“DistributedPre-computation of Signal Paths In an Optical Network，”公开了下文中称为“预先计算的恢复技术”的改进的网络恢复技术，其在此作为参考。这种公开的预先计算恢复技术利用分布式预先计算，在出现链路、跨距(span)或节点故障后提供大规模光纤网状网的路径恢复，同时允许多个路径共用恢复带宽。每个恢复路径被预先计算以便物理分离，并从相关主路径沿不同路由传输，除了提供网络的接入和出口的端节点之外。这种预先计算的恢复技术使得单个恢复路径能保护一个给定的主业务路径。因此，无论是哪一个节点或链路引起路径故障，路径总能以相同方式恢复。一旦在一个或多个主业务路径检测到故障，预先计算的恢复路径可以实时方式激活。
这种公开的预先计算恢复技术提供分布式预先计算端到端的恢复路径方法，并允许在光纤网状网中实现分布式实时恢复。对SONET/SDH网状网，其应用也无需修改预先计算的端到端恢复路径。然而，当预先计算的恢复技术已用于计算恢复路径时，这种技术不提供网络节点在故障后必须使用的信令，以便在光纤或SONET/SDH网络中激活和控制一个分布式实时恢复。
信令方法可用于利用其链路和节点与网状网中的链路和节点物理分隔的信令网络，除了在该信令网络中，链路物理连接网状网的节点。当请求网状网恢复时，这种物理分隔限制了网状网故障对信号能力的影响。这种物理分隔经常用于在同时集中预先计算和激活/控制时恢复信令。这种网络通常全双工，以提供高可靠性。
独立、可靠的信令网络还可用于分布式恢复中的节点到节点通信。然而，构成、提供和维持一个独立的信令网络的操作复杂性使得许多恢复应用不希望采用一个独立网络。对于这种应用，最好通过网状网本身传输信令，如果这样做可靠而且成本有效。可靠的传输意味着用于恢复信令的网状网的特定链路和节点在需要时必须可利用。换句话说，它们不能受必须首先恢复信令的网状网故障影响。在网状网中，信令路径的可靠性可通过完全路径冗余提供。然而，如同前面提到的，提供不管用于可靠性还是恢复的专用冗余路径将使用大量的带宽，这样的成本太高。因此需要一种能共用或重新使用信令带宽的方法，同时提供信令的可靠性。
将网状网本身用于信令的另一考虑是，在现有的网络中，例如在已广泛部署的SONET网络中，有许多复合网络元素，诸如具有不同监视、信令和交叉连接功能及数据库的网络元素。例如，网络可包括一种给定制造商的老一代网络元素，或由多个制造商提供的各自具有不同恢复能力的网络元素。因此，需要一种即使存在这种不相容网络元素的情况下，也能提供故障主业务路径恢复的方法和装置。
通常，本发明公开的方法和装置在诸如SONET网状网的任何网状网中的链路或节点发生故障时，利用预先计算恢复路径来监视主路径故障以及发出路径恢复信号，在网状网中恢复节点能(ⅰ)始发和终止路径；以及(ⅱ)从前述的路径开销或有效载荷中读取有关恢复的信息，以及将有关恢复的信息写入路径开销或有效载荷。例如，根据前述的预先计算的恢复技术，可得到适用于所公开方法的预先计算的恢复路径。实现本发明的网络将称为“可恢复网络”，可恢复网络中的每个相容(confirming)节点称为恢复节点，且具有必要的监视、信令和交叉连接功能以及根据本发明主动参与实时恢复的数据库。另外，不相容的网络元素，诸如不具备必要的功能和数据库的网络元素,可位于恢复节点之间，而且根据本发明不阻碍恢复。
在一个可恢复的SONET网络中，假定主路径与SONET路径相一致。然而，端到端的SONET路径可延伸出可恢复网络的边界。例如，延伸到其它机制的SONET网络(在此可应用或不应用恢复技术)，或延伸到不属于该网络的用户设备。由可恢复网络边界内或外引起的节点或链路故障可导致SONET路径发生故障。然而，本发明仅在引起路径故障的故障发生在可恢复网络的识别边界内时，才触发路径恢复信令。这种故障称为“网络内”故障。因此，根据所公开的本发明一个方面，提供一种机制用于监视通过可恢复网络的每个路径的路径故障，而且当这种故障被识别时，确定该故障是否由可恢复网络内还是网络外发生的故障引起的。在所公开的发明中，在此称为“端节点”的SONET路径进出可恢复网络的节点监视着路径故障，接着在需要时触发恢复信令。当最初提供业务路径时，每个业务路径的端节点被标识。
在一个示意性实现中，根据众所周知的ANSI汇接连接标准确定一个故障是发生在网络内还是发生在网络外。因此，本发明能工作在路径终端位于可恢复网络外的环境下，例如在多网络环境中或用户路径终端设备不属于可恢复网络的环境下，而且本发明仅在引起路径故障的故障位于可恢复网络内时才触发恢复信令。
在预先计算的恢复技术中，多个主业务路径可能共用同一恢复带宽的全部或部分。由于无法同时在同一带宽内提供两个路径，因此在故障发生前无法提供恢复路径，而且必须在检测到“网络内”故障后才建立恢复路径。因此要求一种快速、健壮和可靠的信令方法将有关路径故障的信息从检测到故障的端节点发送到必须执行交叉连接的恢复节点，以恢复业务。本发明提供节点到节点的信令以便能够分布式恢复网络。本发明的节点到节点信令目的是在大型载波级网络中能进行子次级(sub-second)恢复(对恢复节点的交叉连接率以及在一个典型的恢复期间必须由每个节点处理的交叉连接命令数给出一个合理假设)，即使在恢复节点之间存在不相容的SONET网络元素时也能高效使用带宽，并可靠操作。
本发明使用多个可替代路径的结构用于节点到节点信令。利用所公开的多个可替代路径的结构，两个相邻恢复节点能在它们之间的恢复(或“空闲”)带宽内生成用于恢复信令的SONET路径。恢复节点始发和终止这些SONET路径。这些路径在恢复节点之间延伸，并透明地通过任何中介的不相容SONET网络元素，因为不相容的网络元素不会终止路径。接下来，当主路径中的一个端节点检测到一个“网络内”路径故障时，端节点确定一条能唯一识别出故障路径并请求建立恢复路径的信令消息。之后利用信令路径的开销或有效载荷，将该恢复信令消息从一个恢复节点中继到另一恢复节点，该信令路径占据恢复路径接下来将使用的同一带宽。
当预先计算的恢复路径通过至少三个包括端节点的恢复节点时，在汇接中将使用几条信令路径以发出一个恢复信号。在这种情况下，中间恢复节点根据存储在其路由表的预先计算信息作出信令路由判定。一旦利用一个特定信令路径的开销或有效载荷来传输信令消息到一个相邻节点时，传输该消息的节点进行交叉连接，用传输信令消息所要求建立的一段恢复路径来替代该信令路径。当信令消息通过恢复路径的所有中间节点并到达远端端节点，而且远端端节点验证端到端连接并进行其最后一次交叉连接时，故障路径得以恢复。
本发明能提供下面的优点由于信令路径与(一段)预先计算的恢复路径一样沿相同路由传输并占据同一带宽，如果可利用一条预先计算的恢复路径，那么也可利用发出其路径建立信号的路径。因此，该方法是可靠的。另外，由于信令消息在恢复带宽中传输，因此不需要专用于信令的附加带宽。由此本发明可有效使用带宽。而且，由于信令路径在恢复节点之间延伸并透明地通过任何中介的不相容SONET网络元素，因此在这些路径中传输的信令消息也透明地通过中介的不相容网络元素。因此，该信令方法即使在存在这种不相容网络元素时也能工作。
通过参考下面的详细描述和附图，将更好的理解本发明以及本发明的其它特征和优点。
图1示意了在一个本发明能工作的示例性网络中，两个客户设备(CE)之间的SONET路径；图2a示出了一个双向路径的一部分出现一个链路故障；图2b示出了一个双向路径的一部分出现一个节点故障；图3示意了SONET网络中的1+1路径保护；图4示意了本发明能工作的一个示例性SONET网络；图5示意了图4网络中的一个节点；图6示意了响应一个同时影响沿一个给定路径传输的两个方向的故障后，网络元素发出的维护信号以及；图7示意了根据本发明利用路径开销或有效载荷，沿信令路径发出预先计算的路径信息的信号。
图4示意了本发明能工作的示例性网络400，该网络诸如一个SONET网络。通常，网络400包括至少三个相容节点，如节点A、B和D，每个节点称为恢复节点，网络400还有严格定义的端到端路径，如路径1和路径2。注意图4所示的每个节点为相容节点。另外，如不具备必要功能和数据库的不相容网络元素(未示出)可位于恢复节点之间，而且根据本发明不妨碍恢复。本发明可应用于任何网状网，在网状网中恢复节点能(ⅰ)始发和终止路径；以及(ⅱ)从本文中描述的路径开销或有效载荷中读取有关恢复的信息，以及将有关恢复的信息写入该路径开销或有效载荷。
通常，当节点不终止SONET网络中的路径时，传输的信息(有效载荷和开销)透明地通过该节点。本发明的恢复节点在路径开销通过一个节点时能访问该路径开销。除了该示意性的SONET网络，这个方法可应用于例如同步数字系列(SDH)技术的网络，或可能应用于路径具有相关数字信息的光纤网络，如数字波封装器(wave-wrapper)，因为波封装器技术将每个光纤波长/路径封入一个可被该路径上的中间节点访问的数字“封装器”。
本发明能提供监视和信令能力，以利用预先计算的恢复路径在示例性SONET网络400中实现实时分布式路径恢复。该预先计算的恢复路径例如可根据上面参考的预先计算的恢复技术得到。根据本发明的一个特征，预先计算的恢复路径响应于检测到主业务路径上的一个故障而激活，从而在发生网络内故障时恢复用户业务。在本发明的多网络环境中，确定故障是否发生在网络400的可恢复部分内(称为“网络内”故障)很重要。否则，就可能激活不会导致故障业务恢复的交叉连接，因为产生该问题的故障发生在可恢复网络外。最后，如果与第一故障路径共用恢复带宽的另一路径由于“网络内”故障也发生故障，那么该路径将无法恢复，因为其恢复带宽已声称为无法恢复的第一路径所用。
因此，根据本发明的另一特征，提供一种机制用于确定一个故障是发生在可恢复网络内还是可恢复网络外，以及用于仅在引起路径故障的故障位于可恢复网络内时才激活路径恢复信令。在下面将要进一步讨论的一个实现中，将根据ANSI汇接连接标准确定一个故障是发生在网络内还是在网络外，该标准在”Synchronous Opticalnetwork(SONET)-Tandem Connection Maintenance,”ANSIT1.105.05中描述，其在此作为参考。
通常，在一个SONET网络中，当网络节点在一个输入SONET线路上检测到信号损耗(LOS)时识别一个网络故障。LOS可由线路本身的故障引起，或由线路另一端的节点故障引起。该检测节点在传输所有受影响路径的线路的离开该故障方向上，发送一个标准SONET维持信号，告警指示信号路径(AIS-P)。当该故障为双向故障时，AIS-P信号从毗邻该故障的节点在两个方向上传播到相应SONET路径的终端。在一个SONET网络中，AIS-P为在路径有效载荷、路径开销和路径指针上传输的一个全1信号。为检测路径故障，通常单独监视路径指针就足够了。
在ANSI汇接连接维护标准中，可恢复网络内故障与通常的网络故障区别在于，沿给定路径的端节点。当端节点从外部检测到进入可恢复网络的SONET路径出现故障，该端节点重建SONET路径指针以便能访问路径开销。端节点接着在路径开销上放置一个标志以指示在进入网络时已经检测到路径上的一个故障。利用重建的路径指针，网络外的故障变得对所有给定路径上的后续节点透明。后续节点看见了有效指针，并将该SONET路径视为好象正在传输有效用户业务，而不是AIS-P特有的全1信号。因此，这些后续节点不会试图启动路径恢复。然而，路径开销中出现的标志将触发出口端节点(路径离开网络的远端节点)以在出站路径上重新插入AIS-P，由此确保位于可恢复网络外的下游SONET路径终端设备了解到初始故障。另一方面，当出口端节点在境外路径上发现由一个有效路径指针指示的AIS-P时，那么该故障引起可恢复网络内发生路径故障。该节点响应这个消息并接着触发恢复信令。
本发明另一方面提供所要求的节点到节点信令，以分布式恢复示例性网络400。通常，节点到节点的信令目的是使大型载波级网络的子次级能够恢复，有效使用带宽，可靠操作以及适应不相容的网络元素。下面将要讨论在本发明的信令结构中，可恢复网络内的故障路径上的一个或两个端节点确定一条请求恢复的信令消息。该恢复-信令消息此后在信令路径的开销或有效载荷中，从一个恢复节点中继到另一个恢复节点，该信令路径占据恢复路径接下来将使用的同一带宽，由于不相容节点不终止信令路径，因此恢复信令消息透明地通过这些节点。下面将要描述的本发明的各个实施例，提供恢复路径建立、路径清除以及误连接处理和优先。
图4示意了可实现本发明的恢复技术的示例性SONET网络400。如图4所示，SONET网络400包括将SONET网络400分隔为可恢复部分和不可恢复部分的边界410。SONET网络400在其可恢复部分包括许多节点420-428，而在其不可恢复部分包括许多节点430-433。下文中称为恢复节点的网络400可恢复部分中的每个节点420-428，可表现为下面将连同图5讨论的SONET数字交叉连接系统(DCS)，在此被修改以提供本发明的特征和功能。每个恢复节点420-428具有必要的监视、信令和交叉连接功能，以及根据本发明主动参与实时恢复的数据库。为更详细地讨论SONET DCSs以及SONET信号的结构，包括线路和路径开销以及对SONET信号的一般监视，参见例如，GenericCriteria for SONET Digital Cross-Connect Systems(DCS),TelcordiaGR-2996-CORE,Issue 1,January,1996；和Synchronous OpticalNetwork(SONET)Transport Systems:Common Generic Criteria,Telcordia GR-253-CORE,Issue 2,Revision 2,1999，其在此均作为参考。
应该注意的是，在恢复节点420-428之间可能存在其它的不相容网络元素(未示出)。不相容的网络元素例如可以是，指定制造商的老一代网络元素，或许多制造商提供的网络元素。不相容的网络元素不能提供必要的监视、信令和交叉连接功能以及根据本发明主动参与实时恢复的数据库。然而，根据下面要进一步讨论的本发明的一个特征，本发明的恢复技术即使在存在这种不相容网络元素时也能工作。
还应注意，在本发明的多网络环境中，给定路径能通过多个网络。因此导致给定路径故障的一个故障可发生在任何网络中。然而，只有在引起路径故障的故障发生在“可恢复网络”的边界410内时，本发明的恢复技术才能恢复业务，而且在故障位于网络外时避免使用不必要的信令或交叉连接。因此如同前面指出的，本发明利用的检测路径故障和激活恢复的机制，能区分故障是发生在可恢复网络内还是发生在可恢复网络外。
图4示意了两条分离路径440和450。路径440在节点A进入可恢复网络的边界，并在由节点D离开网络前通过节点B和C。节点A和D称为端节点，因为它们标记可恢复网络内的路径端点。节点B和C称为中间节点。类似地，路径450在端节点E进入可恢复网络，通过中间节点F并在端节点G离开。在该可恢复网络内，路径440和450是分离的且通过不同路由传输。因此，除非网络中出现多个故障，它们是不会同时发生故障的。在这种情况下，本发明的预先计算算法使得路径440和450能共用同一带宽的全部或部分，观察两个主路径是否同时发生故障，只确保一个路径可恢复。在这个例子中，路径440的预先计算的恢复路径通过节点A、H、I和D延伸。路径450的预先计算的恢复路径通过E、H、I和G延伸。这些路径共用的恢复带宽介于节点H和I之间。
共用恢复带宽使得与环路或1+1路径保护方案相比，能更有效地使用网络容量以及节省成本。然而当共用恢复带宽时，在发生故障前无法提供恢复路径。因此，恢复路径必须在已发生故障后建立(即，必须在沿恢复路径的节点建立适当的交叉连接)。因此要求一种快速、健壮和可靠的信令结构，以将有关故障的信息从故障发生并被检测到的位置传输到必须采取动作来恢复业务的节点。
应该注意的是，路径终端设备(PTE)之间的端到端路径可穿过一个或多个网络，而且一个或多个这种网络可恢复。在此使用的可恢复路径在可恢复网络内从端节点延伸到端节点。因此，通过一个恢复网络的整个端到端路径的一部分/一段是可以恢复。
示意性网络400的节点420-428和430-433通过光纤互连(这个连接可直接从恢复节点到恢复节点，或通过不提供本发明所讨论的恢复能力的中介、不相容网络元素连接)。应注意的是，图4的网络400为示意起见进行了简化。本发明非常适用于大规模区域级、国家级和国际级网络，它们可包括许多子网络，每个子网络又可包括成百上千个节点。在一个SONET网络中，例如一个或多个子网可与网络中的每个本地交换载波(LEC)和网间交换载波(IXC)相关。
图5详细示意了网络400中的一个恢复节点，如节点420。节点420包括交叉连接光纤58-i，并且通过双向链路64和66以及接口70-1、70-2、70-3、72-1、72-1和72-3连接到网络400的其它节点。节点420通过双向链路64和66为网络400中的其它节点提供SONET信号。接口70-1、70-2、70-3、72-1、72-1和72-3为双向链路64和66中的信号提供光电转换。接口70-1、70-2、70-3、72-1、72-1和72-3还提供SONET线路终端功能、用于信令路径的SONET路径终端功能，以及读/写访问SONET路径开销或有效载荷，以用于信令、业务和恢复路径，这在以后将描述。节点420还包括可在节点的一个中央处理器或多个分布式处理器提供的控制和存储功能77。光纤的当前状态的映射包含在控制和存储功能77中。控制和存储功能77还包括指定实现预先计算的恢复路径所需的映射或交叉连接变化的路由表。也可访问这些表格以路由这些信令消息，这将在以后描述。为示意起见，节点420进行了简化，而且如同上面提到的，可包括给定应用中所要求的更多数量的输入和输出链路。
实时恢复本发明最好利用上面参考的预先计算的恢复技术，来为通过可恢复网络的每个诸如路径400的主路径，预先计算一条从诸如节点420的端节点到诸如节点423的端节点的恢复路径。该预先计算的恢复技术在B.T.Doshi et al.,”Optical Network Design and Restoration,”Belllabs Technical Journal(April-June 1999)中有描述，其在此作为参考。利用预先计算的恢复技术可为网络中的每个主业务路径预先计算一条恢复路径。该恢复路径通过相关主业务路径的两个端节点，但与主业务路径分离且沿不同路由传输。因此单个故障，而非单个端节点故障，不会引起主路径和预先计算的恢复路径同时发生故障。另外，无论当给定主路径发生故障时造成路径故障的原因是什么(例如，电缆切断、节点故障、设备故障)，利用同一恢复路径总能恢复。本发明提供实时确定哪个主路径发生故障的能力，这样故障路径就能得到恢复。
描述对于网络中每个主业务路径预先计算的恢复路径信息存储在数据库中，直到在发生一个“网络内”故障后需要用来恢复业务时。如同前面提到的，这个信息既可存储在该网络的中央控制器/数据库中，也可分开存储在本地的每个节点。在后一种情况下，每个节点都有一个包含恢复路径的本地数据库。在这两种情况下，当网络中的后续节点或链路发生故障时，必须识别受故障影响的路径，以及必须激活相关的恢复路径。识别故障路径和激活恢复路径的方法取决于恢复路径信息是存储在中央控制器/数据库，还是存储在本地的每个节点。当数据存储在本地的每个网络节点时可应用本发明。该过程称为分布式恢复激活/控制。因此，为实现本发明，来自预先计算的数据必须预先存储在恢复节点428-428。不管预先计算是集中进行还是分布到各节点中完成，存储在恢复节点中的数据都相同。
所公开的本发明的一种方面在于，恢复节点420-428将结合使能节点到节点故障通信的信令功能。由于诸如节点420和423的端节点都在主路径和恢复路径上，因此端节点在必要时可被选择用于监视主业务路径故障和发出节点到节点的恢复信令。所公开的本发明的另一个方面在于，恢复信令将沿恢复路径的路由传输。这种恢复信令的方案称为恢复路径信令。
选择沿恢复路径路由的信令是有意义的。因为恢复路径与主业务路径分离且沿不同路由传输，除了端节点，单个故障(除了端节点故障)不会同时影响主业务路径和恢复路径。因此，如果恢复信令从端节点沿预先计算的恢复路径的路由通过网络传输，那么该信令将送至必须执行交叉连接以恢复业务的节点，除非同时存在多个网络故障。相反，如果无法利用沿恢复路由的带宽，例如由于第二网络发生故障，那么业务将无法恢复，即使使用另一种信令方法而且恢复消息通过另一路由到达适当的节点。
实时恢复路径信令要求(ⅰ)在端节点监视和检测主路径故障以及发出恢复信令的能力；(ⅱ)在中间节点接收、处理和转发信令消息到恢复所涉及的下一节点的能力；(ⅲ)沿恢复路由传输信令的可用路径；(ⅳ)在端节点验证已正确执行恢复连接，以及在误连接或其它异常情况下发出放弃(backout)信令的能力；以及(ⅴ)本地存储(每个节点内)执行上述功能所需的预先计算的信息/数据。
可恢复网络的边界网络外故障与网络内故障图6示意了SONET网络元素420-428如何发出维护信号，以响应影响沿给定路径1、2传输的两个方向的故障。在这个例子中，路径1在节点B和C之间延伸的SONET线路610上传输。如图6示意，线路610发生故障(例如，由于电缆切断)。因此在线路610上传输的所有路径也发生故障。节点B和C在线路610上检测到一个信号损耗(LOS)，并在包括路径1的所有受影响的SONET路径上向外发送一个标准维护信号，告警指示信号路径(AIS-P)。AIS-P信号在两个方向上传播到SONET路径的终端。AIS-P为重写(over-write)路径指针、路径开销和路径有效载荷的一个全1信号。路径AIS通常通过监视一个全1指针来检测。
AIS-P从毗邻故障的节点通过端节点穿过SONET路径长度。并到达网络外的SONET路径终端设备。因此，AIS-P可以潜在地用作主路径故障的指示器，故可用于触发恢复。然而为此目的而单独利用AIS-P将存在问题。如图6示意，检测到一个输入AIS-P的节点无法区分SONET路径故障是发生在可恢复网络内还是发生在可恢复网络外。在图6所示的例子中，路径1有一个网络内故障，而路径2有一个网络外故障。然而从端节点D和G的角度看，这些故障都是一样的。然而本发明的恢复技术应仅触发网络内故障。如同前面指出的，该示意性实施例利用在ANSI汇接连接维护标准中规定的功能，来确定一个给定故障是网络内故障还是网络外故障。
网络外信号降质与网络内信号降质如果除了硬故障条件(也称为信号故障条件)，信号降级(特征在于错误过多)也用作激活恢复的标准，那么汇接连接维护标准也可提供这样的功能，即该功能用于确定可恢复网络内与可恢复网络外发生的单位时间内的比特错误数。本领域的普通技术人员知道，网络内错误数的数据可用作网络内信号降质计算的基础。
识别故障路径的恢复节点能力上面参考的识别网络内和网络外信号故障以及降质的能力包括，在汇接连接维护标准ANSI T1.105.05-1994中描述的能力子集，其在此作为参考。为提供这些功能，恢复节点420-428必须具有读和写接入H1、H2和H3路径指针、B3奇偶校验字节以及Z5 SONET汇接连接开销字节。
恢复节点420-428还必须提供允许用户识别SONET路径出入可恢复网络的两个端节点的能力。提供路径端节点对清楚地描绘包含于可恢复网络内的SONET路径部分，以及激活上述的特殊路径监视能力是必需的。当这些相同的端节点检测到一个网络内路径故障时，它们也必须发出恢复信令。
恢复的模块性本发明可在具有各种交叉连接速率信号的网络中实现，该信号诸如STS-1,STS-3c,STS-12c和STS-48c速率的信号。大部分路径为STS-48cs或STS-12cs的网络通常恢复得比同样规模的路径为STS-3cs或STS-1s网络快。这是因为恢复一条STS-48c路径所进行的交叉连接数与恢复一条STS-1路径的相同，但恢复STS-48c路径要恢复较STS-1 48倍的带宽。因此为保护低速率路径和加快恢复过程，本发明提供组合具有相同端节点的STS-1和STS-3c速率路径，以及将通过可恢复网络的同一路由合为更大的恢复“束”的能力。为了预先计算，一个“束”将视为单个STS-12c或STS-48c速率的路径。在实时恢复期间，这个束将恢复为一个单位。
另外，上述的监视技术现在将应用于该束内的分路径。由此根据一个、一些或全部构成信号的故障或降质可激活恢复。应注意的是，ANSI汇接连接能力使得能打包通过一个网络的路径。如果任何一个分路径出现故障，则宣布发生一个汇接连接故障。
实时恢复激活信令如同前面指出的，当多个主业务路径共用同一恢复带宽时，在发生故障前无法提供恢复路径。必须在检测到故障后才建立恢复路径(即在沿该路径的节点上必须建立适当的交叉连接)，使快速、健壮和可靠的信令结构成为必需。然而，当前在基于SONET的网状网中，还没有能分布式激活和建立恢复路径的信令标准。
在对网络规模(大型、载波级网络)、恢复期间一个典型节点所预期的交叉连接数以及一个节点可执行的交叉连接速率作出合理假设的情况下，本发明的信令方法可以根据单个故障来使能子次级恢复网络。本发明的信令方法适用于不相容的网络元素。另外，本发明的信令方法能有效使用带宽，因为在恢复路径所要求的带宽外不要求附加带宽。最后，该信令方法是可靠的。
信令结构-多个可替代路径如同前面指出的，本发明利用一种多个替代路径的方案，其中用于恢复故障路径的信令消息由端节点确定，并在由预先计算分配给恢复路径的带宽内，从恢复节点中继到恢复节点。该信令消息确切来说沿预先计算的恢复路径路由。例如，如果预先计算指示，一个给定主路径的恢复路径将使用一个给定的SONET线路，而且为复用到该线路的第二路径，那么用于恢复该路径的信令消息必须经过该线路内复用的第二信令路径在该线路上路由。然而，如同前面指出的，由于恢复路径还未建立(交叉连接还未执行)，所以恢复路径本身不能用于传输信令。
因此，多个可替代路径的结构可用于图7所示的节点到节点信令。利用所公开的多个可替代的路径结构，任何两个相邻恢复节点，例如节点H和I，生成SONET路径70-I，用于在介于两个相邻节点之间的恢复(或“空闲”)带宽内恢复信令。(在图7中示出了4个路径，标记为1,2,3和4。)恢复节点始发和终止这些SONET路径。该路径在成对的相邻恢复节点之间延伸，且透明地通过任何中间的不相容SONET网络元素，因为不相容网络元素不会终止路径。
接下来，当主路径的一个端节点如前所述检测到一个网络内的路径故障时，它确定一条唯一能识别出该故障路径并请求建立恢复路径的信令消息。该恢复信令消息此后在信令路径的开销或有效载荷中，从一个恢复节点中继到另一个恢复节点，该信令路径占据恢复路径接着将使用的同一带宽。多个信令路径可在汇接中用于发出一个信号路径故障的信号；在这种情况下，中间恢复节点根据存储在路由表中的预先计算的信息作出信令路由判决。(它们能这样做是因为信令消息与恢复路径采用同一路由通过网络。)一旦请求路径恢复的信令消息利用一个特定信令路径中的开销或有效载荷传输到一个相邻恢复节点，传输该消息的恢复节点进行交叉连接，以将信令路径替换为传输信令消息时请求建立的一段恢复路径。此时，恢复路径被锁定在该链路上，而且信令路径无法再用于传输消息。如果请求使用同一信令路径的另一恢复路径建立消息接下来在该节点被接收(例如，如果网络中同时存在多个故障)，那么无法传输该消息。当信令消息已通过所有中间节点在恢复路径上中继，并到达远端端节点，而且端节点进行最后一次交叉连接和验证端到端连接时，该故障路径得以恢复。
例如在图7中，主路径ABCD的预先计算的恢复路径将通过节点A、H、I和D。然而，除非存在一个ABCD故障才能建立这个恢复路径。相反，三条信令路径占据ABCD在节点A和H、H和I、以及I和D之间的链路上的恢复带宽。这些路径的开销或有效载荷用于传输发出路径ABCD故障信号的消息，如果该路径应该发生故障的话。例如，信令路径2暂时占据ABCD在H和I之间链路上的恢复带宽。因此，信令路径2被指定用于传输主路径ABCD在恢复节点H和I之间的故障消息。一旦这些消息被发送，ABCD的恢复路径将替代节点H和I之间的信令路径2。换句话说，如果恢复信令已从节点A开始发出，一旦节点H发出节点I利用信令路径2的信号，那么，节点H将A和H之间的恢复路径段连接到H和I之间的恢复路径段。节点H和I包含将消息从输入信令路径路由到输出信令路径的功能。
本发明的预先计算能整体上确定一个节点应使用哪个输出信令路径来路由有关一个特定主路径的故障消息。这个信息存储在每个节点的控制和存储77(图5)的路由表中，而且每完成一个新的预先计算时被刷新。
因此，在本发明的多个可替代路径的结构中，载波无须计划和管理独立的信令网络。信令能力被嵌入到存在的恢复带宽中，直到该带宽被用来恢复一个故障业务路径。恢复路径与其信令路径沿同一路由并占据同一带宽，由此提供可靠性。如果可利用恢复路径，那么也可利用信令路径。
信令消息如同前面指出的，当端节点检测到一个网络内路径故障并沿恢复路由从节点到节点中继时，信令消息由路径端节点确定。信令消息很简单，例如只指示已发生一个故障，同时提供故障路径的识别，如SF-Path#N(即N号路径上信号故障)。可使用简单的消息是因为，为根据本发明实现实时恢复，每个恢复节点必须能做两件事情。第一，节点必须能控制其自身的交叉连接映射一一即，它必须知道进行哪个交叉连接以建立一条通过其光纤的恢复路径。第二，节点必须能确定它从其它节点接收的信令消息路由到何处，即应使用哪个信令路径转发消息到下一节点。为实现这两种功能，每个所要求的数据可从预先计算中得到。预先计算能完全确定任何给定主路径的恢复路径。这个预先计算的恢复路径总是相同的，无论故障是什么类型或故障发生在主路径的哪个部位。因此，请求建立恢复路径隐含在指示哪个路径发生故障的消息中。
哪个路径发生故障能完全识别出任何给定节点必须采取的恢复动作，因此每个恢复节点的一个预先计算输出结果就是一个使每个唯一路径识别与交叉连接相关的路由表，必须在该特定的恢复节点进行该交叉连接，以在特定路径发生故障时恢复业务。每当完成一个新的预先计算时必须填充这个表格，并存储到自身节点的控制和存储，以便在每次启动恢复时能访问该表格。存储在路由表中的信息也可用于确定从另一节点接收的信令消息将被路由到何处。这个信息可这样使用是因为，交叉连接使一个SONET线路上的一条路径段(即传输输入路径故障消息的信令路径)与另一SONET线路上的一条路径段(即传输输出路径故障消息的信令路径)相关，而且恢复路径与信令路径使用同一带宽。
接收的信令消息的精确度可通过几种方式验证。例如可在该消息中附加CRC码，或该消息可重复至少三次，而接收机仅在两次接收到同一消息后才进行指定的交叉连接。应注意的是，即使利用CRC，仍希望发射机发送该消息至少两次，以允许第一次传输的信令消息失败的情况。
由于SONET路径开销中的可用带宽有限，恢复信令消息仍应很短。利用本发明的多个可替代路径的信令，能在大约5个字节中传输单个恢复消息和其相关开销(例如用于成帧和可能的CRC)，如果路径如下所述识别的话。利用一种简单的系列编号方案(1)为网络中的每个恢复节点分配一个唯一号，和(2)利用其中一个端节点号(例如编码大的端节点)加上该端节点内的唯一恢复路径号标识一个恢复路径，可为网络中的每个主路径分配一个唯一的路径号。
应注意的是，SONET路径开销的F2字节或路径用户信道，在SONET标准中已被分配用于SONET STS路径终端网络元素之间的端用户通信。本发明所使用的信令路径仅存在于恢复节点之间，而且本发明的恢复处理设备实际上是这些路径的端用户。因此，可以支持将信令消息置于SONET路径开销的F2字节。应注意的是，本发明的普通技术人员都知道，存在其它传输信令消息的可选方案。
应注意的是，根据本发明建议的信令路径仅存在于提供恢复功能的恢复节点之间，而且从恢复节点的网络外看不见。因此，这些信令路径开销中的任何字节都可用于传输信令消息，假定在其它用途中其应用不是必须的。如同前面指出的，信令路径有效载荷也可用于传输信令消息。
实例再次考虑图4的网络。路径1和路径2为主业务路径。路径1为端到端的SONET路径1的一段。SONET路径1从可恢复网络外始发/终止，而且最初通过可恢复网络内的节点A、B、C和D交叉连接。节点A和D为主路径1提供的恢复端节点。路径2为端到端的SONET路径2的一段。SONET路径2从可恢复网络外始发/终止，而且最初通过节点E、F和G交叉连接。节点E和G为主路径2提供的恢复端节点。路径1的恢复路径从节点A通过节点H、I和D延伸。路径2的恢复路径从节点E通过节点H、I和G延伸。路径1和路径2共用路径H和I之间的恢复带宽。
端节点动作作为例子，假定传输节点B和C之间的路径1被切断。发生切断时，节点B和C同时检测到LOS，并沿该线路上的所有路径向外发送AIS-P。因此节点B沿SONET路径1向节点A发送AIS-P，而节点C沿SONET路径1向节点D发送AIS-P。节点A和D是为路径1提供的恢复端节点。因此它们连续监视以指示路径中的故障。当端节点在可恢复网络中的一个路径上检测到AIS-P时，该端节点等待给定一段时间以使本地保护机制，例如线性自动保护交换(APS)，在就位时产生作用。如果本地保护机制无法纠正该问题或如果没有本地保护机制，那么该问题继续存在，根据本发明端节点将启动恢复信令。
为启动恢复信令，端节点(ⅰ)生成一条识别故障路径，例如SF-Path#1的信令消息，(ⅱ)查询路由表以确定使用哪个输出线路和信令路径来传输信令消息到该恢复路径上的下一节点。以及(ⅲ)将该消息写入信令路径的开销或有效载荷至少3次。应注意的是，如果在路径1的两个端节点上接收到AIS-P，那么可启动恢复信令，并继续从两个端节点同时向恢复路径的中点传输。通过省去信令时间使恢复以这种方式继续能使总网络恢复时间减小一半。
端节点传输SF-Path#1消息至少3次后，该端节点生成一个内部命令，指示其处理器从主路径切断SONET路径1，以及生成一个后续命令，交叉连接SONET路径1到恢复路径。如下面将进一步讨论的，交叉连接恢复路径最初是单向的，提供从可恢复网络边缘到可恢复网络中心的传输，而不是从可恢复网络到网络外部的传输。这个交叉连接的执行使得恢复路径替代了从节点A到节点H的信令路径。节点A接着在位于控制和存储77(图5)的数据库内标记该交叉连接，以指示已使用该相关恢复带宽，而且无法再次用于恢复另一故障路径(例如共用同一恢复带宽的路径)，而不必首先记录下已进行的交叉连接。
指出为快速建立恢复路径，在执行恢复交叉连接之前，端节点必须沿恢复路径发出信令到下一节点是很重要的。执行恢复交叉连接使信号路径失效。另外，信令应尽快通过网络，使得在沿恢复路由的节点处理的某些交叉连接继续并行进行。
中间节点动作当上述的交叉连接命令排队并在节点A处理时，恢复路径上的下一节点(节点H)接收SF-Path#1消息。接收证实第一消息的第二个相同消息将触发路由表查询，以确定用于转发消息到恢复路径的下一节点(节点I)的输出线路和信令路径。恢复信令和交叉连接可如在端节点那样继续进行，但有两个明显的例外。第一，没有可清除的主路径交叉连接；第二，在中间节点进行的交叉连接为双向交叉连接，即它们恢复两个方向的传输。然而，为有助于在实时恢复期间防止端用户业务误连接，端节点的交叉连接必须最初为单向交叉连接，以便传输从网络边缘指向可恢复网络的中心，而不是从可恢复网络内部指向网络外部。一个端节点执行第二单向交叉连接使得，仅在证实传输到可恢复网络的路径识别与从可恢复网络接收的路径识别相同后，才能在两个方向上传输。这可通过比较SONET路径痕迹(J1-字节)实现，这将在下面描述。
应注意的是，不要求端用户SONET路径终端设备将识别信息放入路径痕迹字节。而端用户可插入0字符到路径痕迹字节。因此为能在恢复路径上提供上述的路径痕迹比较，在实时恢复期间，恢复端节点必须插入信息到恢复路径的J1-字节以识别要恢复的主路径。该识别将与信令消息中使用的识别相同，这对每个路径是唯一的。端节点继续插入主路径识别到J1，直到(ⅰ)它证实传输到网络的路径与从网络中接收的路径具有相同的识别或(ⅱ)超时。在情况(ⅰ)，端节点生成一个内部命令以执行第二方向的端节点交叉连接，从而使端用户业务能双向传输。在情况(ⅱ)，该节点具有下面的“处理误连接”章节中所描述的功能。
如同前面指出的，本发明要求的某些能力也是ANSI汇接连接维护标准TI.105.02-1994所要求的。但不必实现ANSI汇接连接所要求的所有能力来实现本发明。然而，如果可得到包括数据链的完全适合ANSI汇接连接的能力，那么将可能改变某些提出的本发明的能力。特别是，从端节点到端节点的主路径将识别为汇接连接，而比较上述的路径痕迹将用比较汇接痕迹连接替代。
处理误连接如果在预定时间，如启动路径恢复后的2秒内，一个端节点确定接收路径的痕迹仍不等于发送路径的痕迹，那么假定没有发生恢复。实际上，可能出现恢复路径的误连接。大部分误连接可能是由于共用同一恢复带宽的路径同时发生多个故障造成的。误连接对端用户是不可见的，因为在完成其恢复交叉连接和允许业务传输之前，恢复路径上的端节点证实接收路径和发送路径痕迹相同。然而，当确实发生误连接时，它们以一种未知状态离开网络，这对网络提供商来讲是不希望看到的。因此，必须清除误连接而且网络必须恢复到已知状态。
当存在误连接时，可能涉及到3个或多个端节点。为清除误连接，受影响的端节点发送信令消息以记录(误连接)恢复路径的哪个部分/段已建立。由于在实时恢复期间预期误连接很少发生，因此从误连接恢复不像建立恢复路径那样时间紧迫。因此发信号记录误连接的路径段可使用从SONET分段数据通信信道(DCC)上转发的OSI消息。希望采用SONET分段DCC是因为，最初用来建立(误连接)恢复路径的SONET信令路径不再位于整个恢复路由的长度上。它们已被传输端用户路径有效载荷和开销的实际恢复路径段所取代。因此，端用户能不受限制地访问这些恢复路径和开销，而且由此从安全角度看，不希望将其用于恢复信令。
为利用从SONET分段DCC上转发的OSI消息来记录误连接路径段，每个受影响的端节点(ⅰ)识别要清除的恢复路径(例如ResPath#5),(ⅱ)确定此路径上的下一节点，以及(ⅲ)发送一个清除路径消息，例如RM-ResPath#5到利用OSI消息以及在SONET DCC上路由的节点。应注意的是，这个路径上的下一节点是有两个来源。第一个是使该节点的所有链路与这些链路连接的相邻恢复节点识别相关的表格。这个表格应从控制和存储器中得到，因为要求输入其信息用于预先计算。第二个是前述的路由表77，它是预先计算的输出。
发送清除消息后，端节点查询恢复表以确定必须清除(即断开)哪个本地交叉连接来记录ResPath#5。端节点接着生成并执行清除被识别的交叉连接的命令。如果该交叉连接没有就位(例如，它被来自另一信号源的前一命令记录)，那么拒绝该清除命令。在这两种情况下，ResPath#5不再通过该节点传输。恢复路径交叉连接被清除后，该端节点在恢复带宽内重建信令路径。
接下来接收清除路径消息的每个中间节点确定恢复路径上的下一节点，并通过DCC转发清除消息到该节点。转发该消息后，该节点询问其自己的恢复表以确定要清除哪个本地交叉连接，生成和执行一个命令来清除该交叉连接，以及发送一个确认到接收该清除消息的节点。(如果该节点发现要清除的交叉连接没有就位，它仅仅是拒绝该清除命令。)该节点接着在以前被(误连接)恢复路径所占据的恢复带宽内重建信令路径。当远端节点最后接收到该清除路径消息时，它询问其表格并记录下该本地交叉连接。当清除消息已在所有受影响的恢复路径上的所有节点处理，以及对应的信号路径已重建时，该误连接被有效清除。
清除误连接后，端节点能重新发出信令以恢复受影响的故障路径。为有助于防止同一误连接再次发生，每个端节点在试图再次建立一个恢复路径之前等待一段长度可随机选择的时间。
优先处理路径在一个恢复节点的处理器中，恢复交叉连接命令通常被排队，并按它们的生成顺序处理。一旦已为一个故障路径建立一个恢复路径，就不可能使该路径“弹出”(bump)恢复带宽并用具有更高优先权的其它路径替换(例如，如同在模拟1XN线性APS中一样)。然而，在恢复处理中能提供具有某种优先程度的优先程度高的路径。这可通过在每个节点生成两个排队来实现，一个排队用于优先程度高的交叉连接(即与发生故障的优先程度高的路径相关)，以及另一个排队用于标准交叉连接(即与优先程度高的路径无关)。只要在优先程度高的排队中出现交叉连接命令，处理器就首先执行这个命令。当优先程度高的排队变空时，处理器处理标准交叉连接命令。尽管这个过程不能确保优先程度高的路径在标准路径之前恢复，但它提高了在任何给定节点优先程度高的路径先于优先程度低的路径得到恢复带宽的概率，由此增加了优先程度高的路径首先被恢复的总概率。
还应注意的是，如果一个主路径在发生故障时必须被绝对恢复，那么在预先计算期间它可分配到一个专用恢复路径。由于该恢复路径是专用的，那么可在提供主路径的同时提供该专用路径。而且业务可永久地连接到该恢复路径。利用路径一端的永久桥路以及另一端的选择器功能，可实现类似环路的恢复速率(即50毫秒)。
切断可恢复路径有时候必须清除无故障或性能降级的可恢复主路径，例如当用户业务断开时。然而，试图通过清除沿主路径的各个交叉连接来记录一个可恢复路径，将可能导致端节点启动建立恢复路径的信令。因此，如果交叉连接为部分恢复路径时，恢复节点应拒绝由技术人员发出用于清除一个节点处各个交叉连接的命令。
相反，之前讨论的用于清除误连接的信令技术应能用于清除可恢复路径。然而在这种情况下，该信令被技术人员发出的信令触发以清除在一个路径端节点进入的路径，例如RM-Path#7。该端节点在该路径上放置一个标志以禁止恢复信令被触发，接着通过查询表格确定该路径的下一节点来开始Path#7的清除处理。可以用清除误连接所述的相同方式继续发出信号和清除交叉连接。
恢复节点上的多个可替代路径能力为利用多个可替代路径的信令结构为实施节点到节点信令提供上述功能，恢复节点的能力必须包括下述能力(ⅰ)如前所述，监视端节点的路径故障；(ⅱ)始发和终止SONET路径用于两个恢复节点之间的恢复带宽内的信令，包括建立/定位SONET路径指针和开销字节。当没有恢复路径占据恢复(或空闲)带宽时，这些SONET路径应主动占据该带宽；(ⅲ)提供读和写访问路径用户信道(F2)或某些其它可接受的路径开销字节，或路径有效载荷，目的是在上述的信令路径上传输实时恢复信令消息；(ⅳ)利用从集中计算的预先计算下载的数据或从分布式预先计算下载的数据，组合并填充信令路由表和其它恢复表；(ⅴ)根据接收的消息内容和后续路由表查询，路由实时路径建立消息；(ⅵ)格式化消息以清除路径并确认其清除，以及利用SONET分段DCC上的OSI路由这些消息；(ⅶ)根据从接收的信令消息内容和后续恢复表查询中得到的信息，内部生成一个交叉连接或断开命令；(ⅷ)如果是端节点，发送被恢复的主路径识别到恢复路径的路径痕迹(J1-字节)；(ⅸ)如果是端节点，监视接收方向上的恢复路径痕迹，并与发送路径相比较，用于误连接和其它异常情况以及成功恢复发生故障或降级的路径；(ⅹ)如果是端节点，在误连接情况下启动放弃过程；(ⅹⅰ)如果是端节点，在来自用户接口的命令下启动路径清除，以及；(ⅹⅱ)如同本文中前面描述的，提供优先处理。
应理解的是，在此示意和描述的实施例和变型仅仅是为了示意本发明的原理，本领域的技术人员可对其进行各种改进而不会偏离本发明的范围和精神。
权利要求
1．一种用于恢复网络中的业务路径的方法，所述业务路径具有一个预先计算的恢复路径，所述预先计算的恢复路径至少具有一段，所述方法包括步骤检测沿所述业务路径的可恢复故障；以及利用与所述预先计算的恢复路径占据同一带宽的至少一个信令路径，发出恢复所述故障的信号，每个所述至少一个信令路径在完成信令后被一段所述预先计算的恢复路径所取代。
2．根据权利要求1的方法，其中所述网络为SONET网络。
3．根据权利要求1的方法，其中所述网络为SDH网络。
4．根据权利要求1的方法，其中所述网络为光纤网络，其节点能访问所述路径上的数字开销。
5．根据权利要求1的方法，其中所述信令步骤是由沿所述业务路径的一个端节点启动。
6．根据权利要求1的方法，还包括区别是一个可恢复故障还是一个不可恢复故障，以确定是否激活所述恢复的步骤。
7．根据权利要求1的方法，其中信令消息在所述至少一个信令路径的开销部分中传输。
8．根据权利要求1的方法，其中信令消息在所述至少一个信令路径的有效载荷部分中传输。
9．根据权利要求1的方法，其中信令消息识别具有所述故障的所述业务路径，并请求建立所述预先计算的恢复路径。
10．根据权利要求9的方法，其中根据在所述信令消息中识别的一个故障业务路径的识别，所述信令消息在所述至少一个信令路径的开销或有效载荷中，从一个恢复节点中继到另一个恢复节点。
11．根据权利要求10的方法，还包括建立一个交叉连接，它利用信令消息中请求的一段预先计算的恢复路径来替代所述至少一个信令路径，所述建立步骤在中继所述信令消息到后续恢复节点后执行。
12．根据权利要求1的方法，其中所述信令路径通过不相容的网络元素。
13．根据权利要求1的方法，其中利用路径开销字段中的一个标志指示一个不可恢复故障。
14．根据权利要求1的方法，还包括利用来自ANSI汇接连接维护标准中的规范确定所述故障是否为可恢复故障的步骤。
15．根据权利要求1的方法，其中所述网络为大型多网络环境下的可恢复网络，其中所述信令步骤仅在引起所述故障的故障位于可恢复网络内时才启动。
16．根据权利要求1的方法，其中用户路径终端设备不是可恢复网络的一部分，而且其中所述信令步骤仅在引起所述故障的故障位于所述可恢复网络内时才启动。
17．根据权利要求1的方法，其中所述网络中的相邻恢复节点发出和终止用于空闲网络带宽的信令的路径，其中所述信令路径保持用于信令，直到被用于恢复业务的所述预先计算的恢复路径所取代。
18．根据权利要求1的方法，其中当最初提供所述业务路径时，为所述业务路径识别端节点。
19．根据权利要求18的方法，其中所述端节点监视所述路径故障，并仅在所述路径故障是由端节点之间的故障引起时才启动恢复信令。
20．根据权利要求18的方法，其中所述端节点(ⅰ)确定一条唯一识别所述故障业务路径以及请求建立所述预先计算的恢复路径的恢复消息，以及(ⅱ)路由所述消息到后续恢复节点。
21．根据权利要求18的方法，其中所述端节点仅在验证端节点到端节点连接以及恢复路径的识别后，才允许业务从恢复路径输出网络。
22．一种用于恢复网络中的业务路径的方法，所述业务路径具有一个预先计算的恢复路径，所述预先计算的恢复路径至少具有一段，所述方法包括步骤沿所述业务路径检测故障；确定所述故障是否是可恢复故障；利用沿所述预先计算的恢复路径的至少一条信令路径，发出恢复所述可恢复故障的信号，所述预先计算的恢复路径段在完成所述信令后替代所述至少一条信号路径；连接所述预先计算的恢复路径。
23．根据权利要求22的方法，其中所述网络为SONET网络。
24．根据权利要求22的方法，其中所述网络为SDH网络。
25．根据权利要求22的方法，其中所述网络为光纤网络，其节点能访问所述路径的数字开销。
26．根据权利要求22的方法，其所述信令步骤由沿所述业务路径的端节点所启动。
27．根据权利要求22的方法，还包括区分是一个可恢复故障还是一个不可恢复故障，以确定是否激活所述恢复的步骤。
28．根据权利要求22的方法，其中信令消息在所述至少一条信号路径的开销部分中传输。
29．根据权利要求22的方法，其中信令消息在所述至少一条信号路径的有效载荷部分中传输。
30．根据权利要求22的方法，其中信令消息识别具有所述故障的业务路径，并请求建立所述预先计算的恢复路径。
31．根据权利要求30的方法，其中根据在所述信令消息中识别的故障业务路径的识别，所述信令消息在所述至少一条信令路径的开销或有效载荷中，从一个恢复节点中继到另一个恢复节点。
32．根据权利要求31的方法，还包括建立交叉连接的步骤，它利用在信令消息中请求的预先计算的恢复路径来替代所述至少一条信令路径，所述建立步骤在中继所述信令消息到后续恢复节点后执行。
33．根据权利要求22的方法，其中所述信令路径通过不相容的网络元素。
34．根据权利要求22的方法，其中利用路径开销字段中的一个标志来指示不可恢复故障。
35．根据权利要求22的方法，还包括利用来自ANSI汇接连接维护标准中的规范确定所述故障是否为可恢复故障的步骤。
36．根据权利要求22的方法，其中网络为大型多网络环境下的可恢复网络，而且其中所述信令步骤仅在引起所述路径故障的故障位于可恢复网络内时才启动。
37．根据权利要求22的方法，其中用户路径终端设备不是可恢复网络的一部分，而且其中所述信令步骤仅在引起所述路径故障的故障位于所述可恢复网络内时才启动。
38．根据权利要求22的方法，其中所述网络中的相邻恢复节点发出和终止用于空闲网络带宽中的信令的路径，其中所述信令路径保持用于信令，直到被用于恢复业务的预先计算的恢复路径所取代。
39．根据权利要求22的方法，其中在最初提供所述业务路径时，端节点被识别，以用于所述业务路径。
40．根据权利要求39的方法，其中所述端节点监视所述路径故障，并仅在所述路径故障是由端节点之间的故障引起时才启动恢复信令。
41．根据权利要求39的方法，其中所述端节点(ⅰ)确定一条唯一识别所述故障业务路径并请求建立所述预先计算的恢复路径的恢复消息，以及(ⅱ)路由所述消息到后续恢复节点。
42．根据权利要求39的方法，其中所述端节点仅在验证端节点到端节点连接以及恢复路径的识别后，才允许业务从恢复路径输出网络。
43．一种用于恢复网络中的业务路径的系统，所述业务路径具有一个预先计算的恢复路径，所述预先计算的恢复路径至少具有一段，所述系统包括一个存储器，用于存储计算机可读代码；以及与所述存储器耦合的一个处理器，所述处理器用于沿所述业务路径检测可恢复故障；以及利用与所述预先计算的恢复路径占据同一带宽的至少一条信令路径，发出恢复所述故障的信号，每个所述至少一条信令路径在信令完成后被一段所述预先计算的恢复路径所取代。
44．一种用于恢复网络中的业务路径的系统，所述业务路径具有一个预先计算的恢复路径，所述预先计算的恢复路径至少具有一段，所述系统包括一个存储器，用于存储计算机可读代码；以及与所述存储器耦合的一个处理器，所述处理器用于沿所述业务路径检测故障；以及确定所述故障是否是可恢复故障；利用沿所述预先计算的恢复路径的至少一条信令路径，发出恢复所述可恢复故障的信号，所述预先计算的恢复路径段在完成信令后取代所述至少一条信令路径；以及连接所述预先计算的恢复路径。
全文摘要
本发明公开的方法和装置,利用预先计算的恢复路径监视和发出路径恢复的信号。当端节点检测到由网络内故障引起的路径故障时,它确定一条用于恢复故障路径的信令消息。该恢复信令消息从一个节点中继到另一个节点。一旦信令消息在一条特定信令路径的开销或有效载荷中被传输到一个相邻节点,那么传输该消息的节点进行交叉连接,利用传输的信令消息中请求建立的一段恢复路径替代信令路径。
文档编号H04L12/26GK1314749SQ01111608
公开日2001年9月26日 申请日期2001年3月16日 优先权日2000年3月17日
发明者王宇飞, 奥德·豪瑟, 帕拉玛斯维·哈什瓦拉德哈纳, 弗兰克·N·胡伯, 伦道夫·R·库兹, 凯茜·H·兹玛 申请人:朗迅科技公司