专利名称：同步数字系列网全部资源容量的使用方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于利用在有数据(分组)网络的情况下受保护机制支配的同步数字系列网络的全部资源容量的方法，以及实现这一方法的相关装置。
背景技术：
当数据分组网络被部署在同步数字系列网络(如SDH或SONET)基础结构上时，既承载时分复用(TDM)也承载数据(分组)业务。下文将用术语SPH/SONRT来标识同步数字系列网络。
在被组织为环形配置的SDH/SONET网络中，所使用的一种最常见的保护系统是著名的MS-SPRING保护机制，ITU-T G.841标准中对其进行了描述，由此传输容量通信/在工作和保护容量力/信道之间划分。每一工作信道具有相应的保护信道，该保护信道被MS-SPRING保护机制用来在故障情况下恢复工作信道的业务。
在正常无故障的情况下，工作信道承载数据和TDM业务，保护信道可用来承载所谓的低优先级“附加业务”。
但是在故障的情况下，由MS-SPRING保护机制预占保护信道内的低优先级“附加业务”，以允许恢复工作信道的业务。
因此，这种保护机制的主要缺点就是实际上总SDH/SONET容量资源的50％被浪费且通常未能用于传输业务，这只是因为在故障的情况下该业务必须被预占，该方法严重降低了传送附加业务的可靠性。
由于迫切需要在SDH/SONET上传输数据，该问题就尤其重要，因此必须以一种更有效的方式来利用SDH/SONET容量。
同样的考虑适用于具有所用的其他类型的保护的环型或网格型网络的更一般的情形，该其它类型的保护例如环形子网连接保护(SNCP)，在SNCP中保护容量在N个工作容量中共享。
发明概述因此，本发明的主要目的是提供一种用于利用有数据(分组)网络的情况下受保护机制支配的SDH/SONET网络的全部资源容量的方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于实现该方法的装置。
本发明的基本思想是不论在正常还是故障情况下，利用全部SDH/SONET保护(空闲)容量来承载数据业务。
更具体地讲，在无故障情况下，工作容量承载TDM和各种类型的数据业务(高、中、低优先级)，而保护信道可只传输低优先级数据业务。
在故障情况下，工作容量中断，并且-TDM业务受已知的保护机制支配，转移到保护容量上；-高(和中)优先级数据业务部分转移到保护容量上；-部分数据低优先级附加业务(在正常情况下，在保护容量上传输)将和在工作容量上传输的数据业务的低优先级尽力型部分共享剩余的保护容量。
在另一个实施例中，保护容量在正常和故障情况下也承载下面定义的非预占无保护业务(NUT)数据业务。
本发明的方法主题适用于任何种类的，比如环形或网格形、物理或虚拟的，且具有如MS/SPRING、SNCP等任何已知的所用的保护机制的SDH/SONET网络。
这些及进一步的目的是通过所附的权利要求书中描述的方法和装置来实现的，该权利要求书被认为是本专利说明书的组成部分。
通过由仅仅是示例性的而非限制性的实例给出的以下详细描述并结合附图阅读，本发明将会变得清楚，其中图1显示了已知的环状网络SDH/SONET节点的示意图；图2显示了按照本发明的第一变例在故障的情况下SDH/SONET节点的行为；图3和4显示在有NUT数据业务部分的情况下按照本发明的第二变例的SDH/SONET节点的行为；图5、6和7显示了实现本发明的SDH/SONET节点的内部构成。
具体实施例方式
参见图1，NE示出了已知的环状网络SDH/SONET节点的示意图，其中使用已知的MS-SPRING保护机制。该环可以是物理环或虚拟环，虚拟环是物理网格拓扑上建立的子网络。
在节点间通过工作连接容量WRK和保护(空闲)连接容量PROT来提供连接资源，保护连接容量通常等于工作连接容量。
当数据分组网络PKT部署在SDH/SONET环型基础结构上时，时分复用(TDM)和数据业务DATA都得在SDH/SONET环上承载。根据优先级/重要性的级别，数据业务可具有不同级别的业务等级CoS。
下面，参照以下三个已知的业务等级高优先级、中优先级、低(尽力型)优先级的业务等级，但显然也可以采用任何不同的划分。
高优先级是具有对其采用的保证带宽和完全保护的数据业务，如TDM业务，中优先级CoS是具有两个业务部分的数据业务，一部分象高优先级的那样，具有保证带宽，另一部分不具有保证带宽；低优先级CoS是不具有保证带宽的尽力型的数据业务。
此后，数据业务将用DT-H、DT-L表示，DT-H是高优先级CoS和中优先级CoS的具有保证带宽和完全保护第一部分，不具有保证带宽的DT-L是中优先级CoS的第二部分和低优先级CoS。
在正常无故障的情况下，工作容量WRK承载所有的TDM和数据业务DT-H，并根据总容量，可能还承载部分数据业务DT-L。而保护(空闲)容量PROT根据前面所述的预占问题，可用于也可不用于承载附加数据业务DT-L(后文简写为附加业务DT-L)。
参见图2，描述了本发明的第一实施例，该实施例涉及用来承载尽力型等级的数据业务的空闲容量PROT的情况，在故障的情况下，工作容量WRK中断，然后-TDM业务受已知MS-SPRING保护机制支配，由此TDM业务象那样转移到保护容量PROT上；-象TDM一样，数据业务DT-H转移到保护容量PROT上。
-根据后面描述的共享机制，在空闲容量PROT上传输的部分附加业务DT-L将和在工作容量WRK(现在被保护)上传输的数据业务DT-L共享剩余的保护容量PROT。这样，尽力型业务不是预占的，因此业务没有中断，但只是由于共享保护容量PROT的剩余部分DT-L1的可用传输资源，造成服务降级。
参见图3，描述了本发明的第二实施例，该实施例涉及当部分保护容量PROT被预留以承载所谓非预占无保护业务(NUT)数据业务时的情形，NUT数据业务不能被MS-SPRING机制使用或预占。NUT容量只能被数据网络使用，如果需要也可受L2层保护机制(例如，RPR，ATM等)支配。
参见图4，在故障情况下，工作容量WRK中断，除了不可用、并必须保持不动的NUT部分以外，保护容量PROT象图1的实施例那样使用。
作为一个非限制性的实例，让我们设想这样的情形我们要通过使用典型的2F MS-SPRING被保护的SDH/SONET环基础结构(容量为X，X＝155，622，2400，10000Mbps)传输10％的TDM业务和80％的数据业务。在传统已知的方法中，X的50％被用作空闲容量而不可用。按照本建议，只有10％的该容量被用作空闲容量，用来保护占总容量10％的TDM业务。余下的容量由不同类型数据业务共享。
参见图5、图6和图7，下面将说明网络元件NE如何用来实现根据本发明的方法。
如图5所示，可表示管理MS-SPRING保护机制的网络元件NE的子系统，它基本上包含APS控制器APS-CONTR模块和执行器ACTUATOR模块。
根据SDH/SONET双向环协议(ITU-T G.841标准)，APS-CONTR模块通过在网络的每个网络元件NE上运行已知的APS引擎，管理MS-SPRING保护机制所用的信号协议。
APS-CONTR模块基本上说是运行APS引擎的状态机，它分析来自如下方面的输入数据-来自SDH/SONET帧的，MS开销的APS字节的输入信号协议；-外部发起的命令；-在工作和/或保护信道上的检测出的故障。
根据ITU-T G.841规定，APS-CONTR模块必须开发到输出SDH/SONET帧的MS开销的APS字节的输出信号协议，另外，ACTUATOR模块要通过网络元件中的交叉连接连接矩阵进行进一步的“本地动作”，也就是其必须根据MS-SPRING协议规定(为网络元件)建立新的矩阵连接，以恢复发生故障的工作连接。
因此APS-CONTR子系统的行为如下-故障检测器发出APS状态机的触发事件；-APS状态机根据环的状态和触发事件，运行信号保护协议；-APS状态机根据新的环状态、业务量图和环的拓扑，通过经由执行器在交叉连接上操作来进行动作以恢复工作连接。
就象后面将要描述的那样，本发明不影响MS-SPRING机制的APS-CONTR模块，它仍按已知的方式进行动作。本发明只影响执行器ACTUATOR模块。
图6、图7显示了网络元件NE的交换部分TDM-SWC的内部构成，以及分别在无故障和故障情况下，它是如何按照本发明进行工作的。
TDM-SWC包括TDM业务的交换部分，该TDM业务来自输入接口TDM-IF并被交换到输出接口TDM-OF，该输出接口TDM-OF在无故障情况下在工作信道WRK的TDM部分上发送TDM业务。
为简化起见，传输中的业务没有描述，因为描述的是该业务所源自的节点的行为。
TDM-SWC还包括来自输入接口PKT-IF的数据业务的交换子系统PKT-SWC。
PKT-SWC包括-输入映射器模块MPR，它识别输入数据业务的业务等级，即是高优先级业务(中优先级业务)DT-H还是低优先级业务DT-L。在无故障情况下，因为高优先级的数据业务部分必须受到保护，因此高优先级的数据业务部分在工作容量WRK的DATA部分进行承载。低优先级的部分既可以在工作容量WRK的DATA部分承载，也可以在空闲容量PROT上承载，因为作为尽力型业务其不能被保护。
-负载平衡器模块L-BAL，其任务是不论是在无故障还是故障情况下，将数据业务指配到正确的输出接口TDM-OF。
实际上负载平衡器L-BAL的任务是-通过将高优先级和低优先级的数据映射到SDH/SONET帧的不同虚容器(VC)中，一种属于工作容量，而另一种属于空闲容量，而将高优先级数据与低优先级数据区分开来；-为低优先级数据业务接入专用VC采用统计复用功能，这种功能可以是已知的统计时分复用(STDM)。STDM是一种时分复用形式，其中给定数据流可以根据其需要和其他数据流的要求动态地获得或多或少的带宽；其是公知的并用于如外线、LAN交换机和帧中继交换机等设备中。
-在无故障和故障情况下平衡低优先级的数据业务。
在已知系统中，在故障和之后的保护倒换情况下，工作业务将接入保护信道，从而使附加业务从保护信道中移除。
更详细地说，在已知的MS-SPRING系统中，与故障相邻的节点管理所谓的“桥接”和“倒换”动作，保护过程中不涉及所有其他的节点(中间节点)；这些其他的节点只预占它们的附加业务，在保护信道上建立通道连接。保护倒换(跨子网倒换和环型倒换)造成所有保护信道都用来恢复工作信道。
但实际上，根据本发明只有TDM业务和数据业务的高优先级部分必须被保护，它们的合计组成必须小于总工作容量。
参见图7，在故障情况下，TDM和DT-H业务将改换路由到空闲容量PROT上，PROT的剩余部分将用来承载DT-L业务。当然，因此将通过采用上述的统计复用功能来管理低优先级部分PT-L以向被保护的业务(TDM和DT-H)保证空闲资源。
为了实现这一特性，将影响MS-SPRING的执行器引擎。
在已知的MS-SPRING系统中，在故障情况下，执行器引擎当它从APS引擎接收到启动命令后，在所有的空闲容量连接上执行如下动作-抑制所有的低优先级业务(强制AIS以避免误连接)。
-桥接和倒换-它完成交叉连接功能以恢复工作业务-所有的空闲容量资源都用来恢复工作容量。
-清除AIS。
根据本发明，在故障的情况下，图5所示、但也在图6和7中示出的执行器引擎ACTUATOR，在空闲容量连接上执行如下动作-抑制部分低优先级业务(强制AIS不占用全部容量)，只预占保护TDM和DT-H业务所需的那部分。
-桥接和倒换-它完成交叉连接功能以恢复工作业务(TDM和DT-H)-不是所有的空闲容量资源都用来恢复工作容量。
-清除AIS。
-通过统计复用，平衡低优先级数据业务接入到剩余的空闲容量。
在存在NUT业务部分的情况下，块PKT-SWC以已知方式管理NUT，以将其分配在PROT容量中。
负载平衡器L-BAL和执行器用于在PROT容量内安排各种业务部分，保持NUT部分在正常和故障情况下不受影响。
因为本领域技术人员都能够从上述描述的教导出发，实施本发明，不再描述进一步的实现方案细节。
本领域技术人员在考虑公开了本发明优选实施例的说明书和附图之后，将会理解本发明的许多改变、修改和变形，以及其它利用和应用。所有这些不背离本发明的精神和范围的改变、修改和变形以及其它利用和应用都被认为是在本发明的保护范围之内。
例如，同样的技术可适用于具有如环子网连接保护(SNCP)的所用的其它类型保护的环形或网格形网络的更一般情形，在SNCP中保护容量在N个工作容量中共享。还有在已知的N1保护机制的情况下，在故障后转移到相关保护容量的第一工作容量，其行为也像已知系统的上述实例中描述的情形那样，因此，能实现本发明的方法主题的利用全部保护资源容量。
权利要求
1.用于利用在有数据(分组)网络的情况下受保护机制支配的同步数字体系网络的全部资源容量的方法，所述网络包含在工作和保护容量信道上双向传送TDM和数据业务的节点，其特征在于它包括以下步骤在故障的情况下，在受影响的节点，工作容量中断；TDM业务受所述保护机制支配，并转移到保护容量；部分高优先级数据业务转移到保护容量；使在正常情况下在保护容量上传输的部分低优先级数据业务与在正常情况下在工作容量上传输的低优先级部分的数据业务以一种在正常和故障情况下全部保护容量都用于承载数据业务的方式共享剩余的保护容量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括步骤在正常和故障情况下，预留部分保护容量来承载非预占无保护业务(NUT)数据业务。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述共享剩余的保护容量以承载低优先级数据业务是通过对来自工作和保护容量的所述低优先级数据业务采用统计复用功能，以使得在故障的情况下不会有服务中断、只会有服务降级来实现的。
4.根据权利要求1到3的任一个所述的方法，其特征在于在所述网络节点，执行器功能是在交叉连接的连接矩阵上执行的，由此在故障的情况下，为了恢复发生故障的工作容量，建立到保护容量信道的新的矩阵连接，在故障的情况下，所述执行器功能引起在所述的保护容量执行如下的动作抑制部分在发生故障前存在的低优先级业务，只预占承载所述TDM和高优先级数据业务所需的部分；桥接和倒换操作交叉连接矩阵，以恢复TDM和高优先级数据业务；通过所述统计复用平衡低优先级数据业务接入到剩余空闲容量。
5.根据权利要求1到4的任一个所述的方法，其特征在于所述网络是受MS-SPRING保护机制支配的环型网络。
6.用于执行权利要求1到5的任一个的方法的网络节点，其特征在于它包括第一交换单元(TDM-SWC)，用于在无故障情况下将TDM业务倒换到工作信道(WRK)的TDM部分上，而在故障情况下，将TDM业务倒换到保护容量(PROT)上；数据业务的第二交换单元(RKT-SWC)，包括用于执行以下动作的电路识别输入数据的业务等级，即所述高优先级数据业务(DT-H)还是低优先级数据业务(DT-L)；在无故障和故障情况下，将数据业务指配到所述工作容量或保护容量上的正确输出，以在故障的情况下，根据所述统计复用功能所有高优先级数据业务(DT-H)倒换到保护容量，低优先级数据业务(DT-L)倒换到保护容量上。
7.根据权利要求6所述的网络节点，其特征在于所述第二交换单元(PKT-SWC)包括输入映射器模块(MPR)，用于所述识别输入数据的业务等级；负载平衡器模块(L-BAL)，用于所述的在无故障和故障情况下将数据业务指配到正确的输出，所述负载平衡器(L-BAL)包括用于以下的电路通过将高优先级和低优先级数据映射到同步数字系列帧的不同虚容器(VC)中将高优先级数据与低优先级数据区分开来；为低优先级数据业务接入专用的虚容器(VC)采用所述统计复用功能；在无故障和故障情况下，平衡低优先级数据业务(DT-L)，以在故障情况下，所述低优先级数据业务根据所述统计复用功能倒换到保护容量上。
8.同步数字体系网络，具有其上部署的数据(分组)网络，受保护机制支配，所述网络包括用于执行权利要求1到5的任一个的方法的装置。
9.同步数字体系网络，具有其上部署的数据(分组)网络，受保护机制支配，所述网络包括按照权利要求6或7的任一个的网络节点。
全文摘要
本发明提供了一种用于利用在有数据(分组)网络的情况下具有保护系统的同步数字系列基础结构的全部资源容量的方法和装置，其中在正常和故障情况下全部SDH/SONET保护(空闲)容量都用于承载数据业务。在故障情况下，工作容量中断，TDM业务受保护机制支配，并转移到保护容量，高优先级(和中优先级)数据业务部分转移到保护容量，(正常情况下在保护容量上传输的)部分数据低优先级附加业务将与在工作容量上传输的数据业务的低优先级尽力型部分共享剩余保护容量。
文档编号H04L12/437GK1540943SQ20031012125
公开日2004年10月27日 申请日期2003年12月15日 优先权日2003年4月22日
发明者V·马斯科洛, V 马斯科洛 申请人:阿尔卡特公司