CN1035592C

CN1035592C - 一种分布控制方法及实现自动保护转换的机械装置

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Publication number: CN1035592C
Application number: CN93105940A
Authority: CN
Inventors: 萨哈伯丁·坎·德米拉; 代尔·里·克里什; 拉蒙德·欧热内·迪勒尔
Original assignee: Alcatel Network Systems Inc
Current assignee: Alcatel Lucent NV; Nokia of America Corp
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2013-05-21
Also published as: AU3868693A; CN1080105A; EP0570882B1; IL105671A0; SG44855A1; DE69333163D1; US5740157A; FI932280A; CA2096716C; JP3464243B2; JPH0697935A; FI932280A0; DE69333163T2; EP0570882A3; TW261701B; EP0570882A2; AU663944B2; IL105671A; ES2204896T3; CA2096716A1

Abstract

设备的冗余接口组件接收的冗余设备有效负载信号冗余地供给冗余下行组件。非对称设施保护算法设在B接口组件中。对称设备保护算法在数据流的各阶段中在A和B组件对中独立存在和运用。组件或数据故障导致仅不用的数据通路或组件的切换以保持传输有效负载能力并不影响其他组件或数据通路。通过检查工作线路故障并传送将保护线路切换到A路径组件的命令或检查工作或保护组件故障并将切换命令传送到另一侧和下游来切换设备。

Description

一种分布控制方法及实现自动保护转换的机械装置

本发明涉及被称为“被保护”设备的一类设备。在各种系统中，特别是在电子系统中，尤其是在通信系统中，有许多被保护设备的例子。这里所示的本发明的最佳方式的实施例是用于SONET(同步学光网络)设备的；然而，本方法和独立的机械装置对其它类型的被保护设备也是有效并可以实现的。

在“被保护”设备中有许多不同类型的设备。这类设备对其用户来说是靠组成它的器械来提高其性能的可靠性和可行性的。这一构成被认为是组件的冗余装置(redundant sets of modules)，它是设备的子部分并完成该设备的功能。这样组成和控制设备使得每个或一组重要性能的设备都有冗余组件。在这一结构中至少有两套组件能完成每个重要功能。这些组件通常被称作冗余组件或冗余组件集合体。被保护设备是由一个或多个这样的冗余组件集合体组成的。其前提是如果当前所选的一个集合体故障，则其它未被选择的相同的集合体能很快代替出故障的集合体，使该设备能恢复为其用户提供服务。

在过去，网络元件的自动保护系统包括例如冗余设备，其中在冗余侧的一侧中检测到的故障将引起从一个冗余侧到另一侧的转换。在这样的转换中，即使故障仅发生在工作通道的一个位置上，在一侧的保护设备的全部线路都将由另一侧代替。这种方法在某种程度上是不灵活的，不能扩大可用的设备。

尚且，转换决定一般是由系统控制器作出的，而所有与转换决定有关的信息必须发送给系统控制器。由于该系统控制器负责系统中所有的信息，所以要完成转换需要花很长的时间，而且在转换期间数据通道上的所有元件都需转换。

现在需要有一种方法和机械装置来控制和交换有关“决定哪一个冗余集合体是被选中或起作用的集合体的功能控制的信息”。当这个功能被建立以进行没有分离设备或个人专用机介入的操作时，在本领域中通常被称作“自动保护转换”(PAS)。当用于通信器材保护时，它有用于设备组件自身保护的、通常称为“设备保护转换”(EPS)的子集合体。这些转换的决定是由一个中心控制器作出的；然而，当冗余组件集合体中的起作用的组件故障时，与中心控制器通信的机械装置和与中心控制器多重任务的解决有关的队列可增加了设备配置中的延迟，以恢复在冗余组件装置的工作组件故障时丢失的用户服务。此外，如果系统控制器故障或是被取走，则执行重新配置过程的可能性也就失去。因此，把自动保护转换控制功能看作一个冗余分布的解是所希望的，这样，这个过程和用户服务就可被保护而防止单独故障。

因此，期望一种更好的机构在SONET自动保护转换实现中控制和传递信息。

还期望利用在一个能完全提供冗余转换机构的范围内传送的信息。

本发明的一个目的是提供一种装置和方法，它们能够在一类被称为“受保护”设备的设备中在多个冗余组件间提供自动保护转换。

本发明的另一个目的是提供一个自动保护机构。

本发明的又一个目的是提供一种机构来传送SONET APS功能的信息。

根据本发明，用于一个冗余对发送组件的自动保护转换算法已实现并使用在保护、备用或“B”组件上。这个算法连续监视在A(工作)与B(保护)组件上的信号信息状态，并作出“是A组件还是B组件将被选择用以作为携带信息传送的工作组件”的决定。根据本发明，在作决定时自动保护转换算法无需与系统级控制功能或与在其它冗余组件集合中的其它任何分布自动保护算法相联系。

另外，根据本发明，对于设备保护而言，处理器故障算法在于每个冗余组件对的两个冗余侧。换句话说，例如对A和B高速接口冗余对而言，APS算法是在于，用于相互间传送每个状态的A和B高速组件，而与在A和B侧上所有其它组件无关。由于A和B两侧有交叉连接使上行(upstream)组件的输出在交叉连接方式下冗余地提供给两个下行(domnstream)冗余组件，因此由任一侧的任一个组件发出的“另一侧故障”的指示仅使得那个组件脱离该系统。这一点区别于先有技术中的一个检测到的故障导致整个A侧或B侧的突跳入(kick in)或突跳出。

又根据本发明，APS功能通过在B侧(保护侧)上安排上述算法用以检查A和B两侧的状态来不对称地进行处理。因此，根据本发明在保护侧(B)上检查出信号丢失、帧失步，指示字丢失和超过比特误码等状态，而对于设备故障可采用一种较为对称的方法来检查，该方法对每一个特定类型的组件用与其相似组件的相同算法来检查在它内部的故障并将其状态传送给另一个类似的组件。

还根据本发明，一个示例性的网络元件具有冗余高速接口、交叉连接组件和分出组件，其中在发送和接收两个方向上，每个冗余侧的每个上行组件向一个冗余侧的下行组件提供一个信号，同时也向另一个冗余侧的一下行组件提供一个冗余信号。

因此，本发明使用“分布”的构思，其中一个上行故障将导致出问题的上行组件不工作，转换到在一个相同的上行级的备用组件，其中该上行替换组件的输出提供给在每个冗余侧的两个下行组件，这样，工作的下行组件将继续工作而不是用整个备用冗余侧代替工作侧。这样，替换的上行组件和原有的工作的下行组件一起工作，直到原有的上行组件修复或下行组件被查出是坏的时为止。在前一种情况中，原来工作的上行组件能够回到以前的模式并完成上行功能。在后一种情况中，备用的下行组件将代替原来工作的下行组件。这样就可避免先有技术的不灵活性(即如果其组件中的一个组件出问题，整个冗余侧都不能工作)，并且更灵活的方法被采用了，资源得以扩大。虽然我们举出了上行失效导致转换的例子，但应该认识到本概念也同样适用于下行失效的情况。换句话说，如果在一个中间组件中发现失效，该组件将被一个冗余中间组件代替，而其它工作组件可继续工作。

还根据本发明，转换决定可由检测该故障的冗余组件装置作出并传递给在数据通道上的部件。在工作的和保护高速接口上的控制器为转换决定传递信息。

又根据本发明，在数据通道上的所有部件接收来自工作的和保护高速SONET接口的有效负载数据。该决定是根据收到有效负载数据的第一个部件做出。

再根据本发明，该装置也考虑了自诊断印刷板部件的故障。

本次公开示出在这类设备(称作“被保护”设备)中，在多个冗余组件之间可用于提供自动保护转换的结构和方法。这种方法实现分布重处理“自动保护转换”设备保护转换的解决，这是对集中保护转换方法和其它分布处理自动保护转换方法的现有技术的一种替代和改进。本次公开还示出了一种机构用以实现支持该分布自动保护转换方法所需的组件间的通信。

本次公开也示出在SONET电子通信设备中这种方法和机构的一个实施例。从这一点出发所作的说明和举例将具体说明SONET通信设备。然而，本方法和独立的机构对其它类型的受保护设备也是有效的，并且可在其内实施的。

在本次公开的例子中使用的这种类型的设备通常称为网络元件，表示它用作电信网络的一个组成部分。各网络元件通常是由多组件冗余集合实现的。用于本次公开中的多个冗余组件集合体包括如下组件：高速接口组件(这个术语通常用于SONET接口)、交叉连接(cross-connect)组件和分出(drop)组件(这个术语通常用于低速或辅助组件)。本次公开的方法和机构不受本公开中的具体设备、设备组成和用于描述示例性的设备的术语的限制。

本发明的这些和其它的目的、特性优点通过参阅一个最佳方式的实施例及附图所示详细说明将更清楚了。

图1示出本发明用于实现SONET设施和设备转换的分布转换的例子；

图2表示手动操作方式，其中在强制转换中选择了设备A；

图3示出强制转换到设备B的手动方式；

图4是根据本发明所执行的一系列步骤的流程图；

图5-11示出一种设施APS选择的算法的细节；

图12示出本发明根据APS方式设备保护算法所执行的设备选择情况；

图13-17示出APS方式设备保护算法的细节；

图18和19示出了一个本机控制器故障的情况(若在图12中用图18和图19代替图14和15也许更容易理解)；和

图20和21示出一个意外的组件移动的情况，与有效负载数据通道的故障类似，同样，在图12中用图20和21代替图14和15也将更容易理解。

本发明涉及一类被称作“受保护”设备的设备。在系统中，特别是电子系统，尤其是通信系统中，有许多受保护设备的例子。这里所示的本发明的最佳方式的实施例是用于SONET(同步光学网络)设备的；尽管如此，该方法和独立的装置对其它类型的受保护设备也是有效的并可以实现的。

图1示出了根据本发明所述的用于SONET设施和设备转换的分布的APS转换装置10。一个SONET设施，如一个中心局，在线12上提供一个SONET信号，比如OC-3信号，并在线14上提供作线12上的信号的复份和作为备用的保护信号OC-3。一个如图1所示的SONET网络的组成部分(工业上称作“设备”)可有一个SONET接口A16，用于与OC-3工作线12接口，同时还有一个SONET接口B，即，保护接口18，用于和保护线144接口。一条通信链路20在A接口16和B接口18之间建立，用于传递状态信息。例如，高速接口A16检测到在OC-3线12上的一个问题，用“X”22表示，并通过通信链路20指示高速接口B18有问题发生。

组件选择命令被高速接口A16插入在一个内部的类似SONET的并行信号的一个K1^*字节信息组传递给一个交叉连接A24，并通过一高速接口A16和交叉连接A24之间存在的平行数据通道28传送。K1^*字节是在和SONET字节的相同字节位置传送的内部APS字节。一个数据通道害任何时刻也被提供给线30，用于把来自高速接口A16的K1^*传递给交叉连接B26。因此，在正常条件下，K1^*字节显示用OC-3工作线12要求的选择的工作高速组件，也将由高速接口A16经线30传递给交叉连接B26。

类似的，在高速接口B18和交叉连接26之间提供一并行数据线32，在高速接口B18和交叉连接A24之间提供另一数据34。

转换到一个或另一个高速组件的决定是通过这些线在K1^*字节中传送的，如下所述。一个K2^*字节经过确认以相反的方向从交叉连接提供到高速接口，以显示一致或不一致(没有示出)。

通过交叉连接24、26在任何时间响应来自工作线12和保护线14的输入数据，任何转换到其它高速接口的决定可以是以几乎瞬时的方式产生的，不需向系统级控制功能来回地传送，也不需建立一个原来没有的信号通道。而且，在K1^*字节本身中向交叉连接提供上行组件选择，也无需附加控制器作业决定和产生选择的功能。

另外，一对冗余下行组件36、38，例如分出组件也被分配给有关的交叉连接24、26。换句话说，分出组件36在任何时间内响应交叉连接A24和交叉连接B26的输出，分别提供给信号线40、42。同样，分出组件38响应线44上交叉连接A24的输出，同时响应线46上交叉连接B26的输出。信号通道是沿图1所示的分出的方向，当然也适用于相反的加入方向(未图出)。

如图1所示的结构允许不能工作的硬件的分布转换，例如如果A交叉连接24被检测出不能工作，则B交叉连接将被用作连续的上行工作通道响应线30上的信号，而线32上的信号则继续其作为备用通道的使用。这就是与已有的自动保护转换技术的区别，即如果一个部件，如交叉连接A被检测出已损坏，将导致整行的组件16、24、36脱离服务，而且作用备份的整行的设备18、26、38将代替上述组件构成一个全新的行。这是一种极不灵活的方法，它不能扩大可用的设备。本发明所述的方法允许更多的灵活和充分共享各部件，以扩大系统的自动保护的能力。

在本公开中，完全是涉及STS-1^**接口，该接口在接受任务的网络组成部分的设备中用作专用接口，这些装置用于完成组件间的SONET有效负载的传送。由于组件间的链路可用的带宽大于仅由SONET有效负载自身要求的带宽，所以STS-1^**也被用作可完成几个系统性能的装置。这些性能包括STS-1^**内部链路状态监视，设备自动保护转换(APS)，和SONET设施自动保护转换。A.STS-1^**数据格式

STS-1^**的格式和信息内容通常和这里所引用的ANSI T1105-1990中定义的SONET的STS-1相同，其例外是，根据该接口，内务操作字节可传送与相应的STS-1链路上相同的在内部产生和/或终端的信号的信息，或者信息未定义或未使用的内务操作字节位置。每条STS-1^**有效负载链路附有STS-1^**8KHz的同步信号，以识别STS-1^**帧的位置。同时，STS-1^**部分没有被扰频。

在STS-1^**中字节的一般位置和说明由以下所有的STS-1^**链路定义，其中包括光的和电气接口，分出组件和STS及VT交叉连接。B.STS-1^**链路结构

STS-1^**接口是由一个8比特宽、面向STS-1字节的并行接口。STS-1^**接口的字节边界被确定，使SONET成帧字节，内务操作字节和有效负载字节均通过单个的时钟周期传递。STS-1^**的时钟速率是6.48MHz(51.840MHz除以每字节8比特)。A1的成帧字节的位置是由同一个比特的8MHz同步信号识别。

在接收方向(从高速连接口和分出接口组件向交叉连接方向)中，每个STS-1^**将由一个8比特宽面向STS-1字节的并行接口和一个1比特STS-1^**同步信号组成。在A1字节和STS-1^**同步的位置，在接口收到来自时钟组件的2KHz网络组成部分帧同步之后，的某一时刻，由这些接口组件，在3个6.48MHz时钟周期时放到该总线上。用于组件接收该接收STS-1^**的A1字节的位置是由8KHz STS-1^**帧同步加上作为分离信号的STS-1^**来识别的。这个同步信号使它对每个接收的接口是任选的以实现一个成帧电路；但是为保持与现存的一些ASIC相兼容(未画出)，在这种情况它仍然需要每个STS-1^**发射机实现A1、A2成帧发生器。注意在STS-1^**及其同步信号中的位置是远离网络组成部分的并由其定位，从同步子系统(未示出)中收到的2KHz同步信号送到产生有效负载的所有的STS-1^**传送组件中。

在发送方向(从交叉连接到高速接口和分出接口组件的方向)中，STS-1^**的定义和功能是与接收方向相同的。STS-1^**由面向并行接口的8比特宽的STS-1字节和1比特的STS-1^**同步信号组成。A1字节的位置是由一个8KHz STS-1^**帧同步伴随作为分离信号的STS-1^**识别的。C.STS-1^**差错监视

每个STS-1^**接口包括一个在STS-1^**帧的B2位置上的有效BIP-8奇偶码。这个B2被称为B2^*。B2^*字节是一个奇数奇偶校验BIP-8(与偶数奇偶校验的SONET B2相反)，计算STS-1^**线内务处理的所有字节和STS有效负载并提供服务，全天候监视STS-1^**链路。每个STS-1^**链路用B2^*识别8个并行比特的任何比特的信号条件的降低。靠监视B2^*可连接计算每个STS-1^**传送无差错有效负载(carry error free payload)的能力。这一技术向STS-1^**提供丢失的信号和帧丢失检测装置，检测在一条或多条线上固定型O故障和固定型1故障，和识别在线的内务处理和STS有效负载上随机的或确定的比特差错。这个信息可用于设施和设备的APS功能和维护功能。B2^*功能向APS提供原始条件，以转换有效负载到STS-1^**接口故障和意外地移动组件的双工设备装置。

所有的STS-1^**接收机都要检测和计算B2^*。在STS-1^**帧中8个BIP差错位置的任何一个位置检测到的差错都作为一个单独的STS-1^**链路差错来计算。单个差错的发生被锁存在一位STS-1^**差错历史寄存器中。这个寄存器能为本机控制器(未示出)所接入，能由控制器读出并可被其复位。STS-1^**链路差错的检测可附有一个控制器中断。

STS-1^**链路差错也向STS-1^**状态装置提供一个输入。这一功能提供每个STS-1^**链路的长期状态显示。该功能由一个可逆的非翻转的5比特计数器(被32除)来完成。收到的没有STS-1^**链路差错的每个STS-1^**帧，计数｜器计数减1直到0(但不超过0)收到的有STS-1^**链路差错的每个STS-1^**帧，计数器递增4下到32(但不超过32)。当计数器的值超过16时，STS-1^**链路被看作是故障的。这一状态是B2^*，是设备自动保护转换功能的输入，而B2^*状态的变化作为一个中断事件发送到本机控制器中。这一性能在前面引用的正在审查的美国的申请中(律师案号907-121)更进一步的公开和要求。D.STS-1^**选择装置

所有的有效负载组件接口由A和B的STS-1^**发送和接收数据链路的冗余装置组成。在每个STS-1^**接口接收机进行从A和B STS-1^**的这些冗余装置中选择工作链路。该选择是根据选择机构的两个方式进行的：

1)手动方式(本机控制器选择机构)

2)APS选择方式(直接选择机构)

下面将详细讨论这些选择机构。要评估用途、功能和优先性。接收STS-1^**的接口的每个接受任务的现有的ADM150乘积组件应有STS-1^**接收机选择功能，能够中止上面列出的两选择机构方式。产生STS-1^**接口的组件可以或不可以完成全性能的APS发生算法；例如，设施APS产生的算法在没有提供沉余保护的接口组件中就不实现。这些组件仅产生转换算法的设备AS部分。手动和APS方式的STS-1^**选择状态表在下表1中列出。

表I

STS-1**APS选择算法方式手动选择 STS-1**A ST-1**B STS-1**

要求 B2*状态选择请求 B2*状态选择请求被选中APS X OK A OK A AAPS X OK B OK B BAPS X OK A OK B 没有改变APS X OK B OK A 没有改变APS X OK 不优先选择 OK A AAPS X OK 不优先选择 OK B BAPS X OK A OK 不优先选择 AAPS X OK B OK 不优先选择 BAPS X OK 不优先选择 OK 不优先选择没有改变APS X 故障 X OK A AAPS X 故障 X OK B BAPS X 故障 X OK 不优先选择没有改变APS X OK A 故障 X AAPS X OK B 故障 X BAPS X OK 不优先选择故障 X 没有改变APS X 故障 X 故障 X 没有改变手动强制 A X X X X A手动强制 B X X X X B注意：

如果一个“不优先选择”状态已被收到，则被解释为“链路故障”的两个K1*状态(000和111)将由STS-1**选择算法解释。D.1.手动方式(本机控制器选择机构)

手动方式提供用于本机控制器或组件完成STS-1^**选择功能的方法，以取代所有其它选择装置并指示STS-1^**接收机是否选择A或B STS-1^**输入。这是最高优选权的选择装置，而且当这个功能被请求时，所有其它选择装置都将被忽视。这一特性的最初用途是便于组件从服务中移去。收到从选择的移走组件来的STS-1^**的所有组件能够使用这一装置给其现用的接收有效负载通道通过可选择的双工设备装置定路线。当所有现用有效负载通道绕行被选择的组件时，组件的移动可进行而不产生，伴随一个意外的组件移动的告警装置。和预期的用途一致，当这一特性用于替代设备和/或设施APS装置时，可能导致现有有效负载的丢失。注意，当请求手动方式时，所有的设施APS设备和的算法仍继续工作并传送有效的STS-1^**选择请求和响应。该手动方式只忽略APS选择算法的选择请求，并替换成手动方式选择。这一特性在退出手动方式并回到APS方式时是重要的。由于APS算法从不被中断，所以本机控制器知道要返回的正确的STS-1^**选择状态。

D.2.APS选择方式(直接选择机构)

根据本发明所述的APS选择装置提供一个允许STS-1^**接收机作为APS功能的选择点的方法。因此从A STS-1^**到STS-1^**的转换代表从主要通道(通常称为#1、A或主要)到次要通道(通常称为保护、B或次要)。实行双工的设备和/或设施保护方案的所有接受任务的组件都要用这一装置。该APS选择装置由手动控制器选择装置替代。手动和APS方式的STS-1^**选择状态在表1中列出。

如上面所述，APS选择装置在STS-1^**产生组件和STS-1^**接收组件之间使用STS-1^**链路的K1^*和K2^*字节通信。这些字节在STS-1^**线路内务处理中与在SONET设施中实现设施APS功能的K1和K2字节位于相同的位置，但具有唯一的定义和操作。每个STS-1^**的K1^*和K2^*字节在它们被认为有效之前独立地集成三个帧(三个连续的相同的值)。当K1^*和/或K2^*的集成值发生变化时，发送一个中断给本机控制器。选择装置则根据表1的选择状态，在操作STS-1^**接口的K1^*字节中使用A/B STS-1^**选择请求。

从A和B STS-1^**输入接收的K1^*请求以及当前的STS-1^**选择状态在K2^*字节中以相反的方向返回。这样使STS-1^**转换产生装置知道双工单元和下行STS-1^**接收机的当前状态。

K1^*字节是APS装置的命令通道。它使用字节的三个最低有效位(LSB)发信号给APS选择请求。该请求用于选择A、选择B或不优选选择。不优先选择用于发信号通知由STS-1^**产生组件已检测出的局部故障和接收机应接收来自双工单元的APS请求。每个请求也能有两个值，一个值是另一个值的反相(例如，选择A码＝001或110)。这是用于检测APS选择数据通道中的无声故障(silentfailure)的。K1^*请求比特是在K2^*字节中从接收的未端起反射的。靠发送当前的APS请求的反码，在检验数据通道的返回的K2^*字节中将看到新码，而不影响当前的APS选择。码000和111是不会产生的，而且如果被收到将表示错误状态，并且为不优先选择处理。表2中总结出被发送的被接收的K1^*字节的定义和值。

表II

K1*(命令)字节定义被发送的K1*字节7 6 5 4 3 2 1 0

留作互连校验

STS-1**选择请求

0 0 0 不产生

0 0 1 选择A

0 1 0 选择B

0 1 1 不优先选择

1 0 0 不优先选择

1 0 1 选择B

1 1 0 选择A

1 1 1 不产生被收到的K1*字节7 6 5 4 3 2 1 0

留作互连校验

STS-1**选择请求

0 0 0 链路故障(不优

先选择)

0 0 1 选择A

0 1 0 选择B

0 1 1 不优先选择

1 0 0 不优先选择

1 0 1 选择B

1 1 0 选择A

1 1 1 链路故障(不优

先选择)注意：

如果“不优先选择”状态被收到，解释为“链路故障”的两个K1*状态(000和111)将由STS-1**选择算法解释。连线损坏状态的接收将分别作为设备状态算法的输入和可用于告警设备故障及帮助识别损坏的组件和损坏的内部接口的寻找故障的算法。

K2^*字节是APS装置的逆状态通道。它返回由每个组件和其双工组件接收单元方式(手动强制或APS)发出的K1^*选择请求比特。这使每个组件中的APS算法知道下行接收单元及其双工同类单元的状态。收到的K1^*请求比特在K2^*字节中被反射，除非那个链路中检测出B2^*链路故障，则111码送回以发信号通知链路故障被检测到。000码是不会产生的，而且如果由到该码就表示一个错误状态。表3中列出了发送和接收的K2^*字节的定义和值。

每个K2^*字节中的信息是来自A和B冗余组件的全部选择请求和下行组件中选择装置的状态。该信息可用一个校验算法计算，该算法是APS算法的子集，用于确定由APS算法产生的选择决定确实由涉及该APS过程的所有组件接受。因此，该校验算法能够确定与APS过程有关的组件之间的每个通信链路是否正确地工作。另外，它能确定每个冗余组件正在正确地将转换状态请求从冗余组件之间的通信链路传送到执行选择功能的下行组件。通过替换选择请求的冗余值，校验算法也能确定所有信息链路和信息转换功能的状态(工作的、或故障的)。由于每一个转换请求状态都有一组冗余值，所以这些校验可以连续地进行，而不影响用户业务量。因此本发明提供的方法和装置是提供APS功能的广泛的、连续的、服务自身的诊断，而对用户业务量没有不良影响。

表III

K2*(状态)字节定义发送的K2*字节7 6 5 4 3 2 1 0

选择的STS-1**

双工选择请求

返回选择请求

APS方式 0 0 0 0 0 0 0 0 不会产生选择A 0 0 1 0 0 1 选择AAPS方式 0 1 0 1 0 0 1 0 选择B选择B 0 1 1 0 1 1 不优先选择手动方式 1 0 1 0 0 1 0 0 不优先选择A强制 1 0 1 1 0 1 选择A手动方式 1 1 1 1 0 1 1 0 选择BB强制 1 1 1 1 1 1 在接收STS-1**链路上

B*故障

接收的K2*字节7 6 5 4 3 2 1 0

选择的STS-1^**

双工选择请求

返回选择请求

APS方式 0 0 0 0 0 0 0 0 链路故障A被选择 0 0 1 0 0 1 选择AAPS方式 0 1 0 1 0 0 1 0 选择BB被选择 0 1 1 0 1 1 不优先选择手动方式 1 0 1 0 0 1 0 0 不优先选择A强制 1 0 1 1 0 1 选择B手动方式 1 1 1 1 0 1 1 0 选择AB强制 1 1 1 1 1 1 链路故障或B2*链路故障

STS-1^**接口的一个重要特性是由K2^*字节通过STS-1^**链路以相反方向传送的选择的A/B STS-1^**信息能够被APS过程通过STS-1^**链路扩大设备的保护。D.3.STS-1^**选择算法说明

下面提供了从表1中看到的各种STS-1^**选择算法的说明。

在正常操作条件下，来自A和B STS-1^**发生组件的K1^*字节中的A/B STS-1^**转换请求比特有相同的值，并且当上述K1^*校验算法已满足时，转换请求将被接受。

在正常的瞬态情况下(K1^*字节中的A/B STS-1^**转换请求比特不能和转换期间完全相同的帧，正常条件下相符)或当在设备故障出现了来自A和B STS-1^**产生器的一个矛盾的转换请求时，A/B STS-1^**转换选择装置保持“不变化”状态(如它正在选择STS-1^**A，则它将继续选择STS-1^**A，对选择STS-1^**B时也是一样)直到该矛盾的A/B-1^**选择转换状态被清除为止。

当两个STS-1^**选择请求产生器都显示“无请求”状态时，选择装置保持上述“无请求”状态。

当单个STS-1^**链路故障被检测到时，STS-1^**选择算法将接受没有损坏而在工作的STS-1^**链路的A/B STS-1^**请求比特，即使是该A/B STS-1^**转换请求比特正在选择故障的链路(这应为瞬态情况)。这个选择标准能强行选择一个非工作的或甚至不存在的有可能导致有效负载丢失的设施接口，但是这是设施APS的情况一致的。

当两个STS-1^**链路都损坏时，选择装置保持上述“不变化”状态。

当手动方式选择装置命令选择装置选择A或BSTS-1^**时，即使是选择请求和K1^*字节中已收到的APS方式选择请求相矛盾，选择装置也应该应答。D.4.STS-1^**选择情况

下面给出STS-1^**事件的具体例子。D.4.1手动方式，本机控制器选择情况

该控制器选择装置有两个状态，选择STS-1^**A状态和选择STS-1^**B状态。这两个状态的例子分别示于图2和图3。下列事件说明了这两个状态。

手动方式，选择STS-1^**A(图2)

1.初始状态：初始状态可以是STS-1^**选择状态的任何一个状态。

2.一个系统级控制功能规定本机控制器选择STS-1^**A：这将是对工艺/OS(craft/os)命令或局部测试或维护程序的响应。

3.本机控制器规定STS-1^**选择装置选择STS-1^**A：这个命令是绝对的并取代到该选择装置的所有其它输入参数。

4.STS-1^**A状态：STS-1^**选择装置这时处在选择STS-1^**A状态并将保持有其它规定为止。

手动方式，选择STS-1^**B(图3)

2.一个系统级控制器规定本机控制器选择STS-1^**B：这将是对工艺/OS(craft/os)指令或局部测试或维护程序的响应。

3.本机控制器规定STS-1^**选择装置选择STS-1^**B：这个命令是绝对的并取代到该选择装置的所有其它输入参数(K1^*和B2^*状态)。

4.STS-1^**B状态：STS-1^**选择装置这时处在选择STS-1^**B状态并将保持有其它规定为止。

D.4.2 APS方式，直接选择情况

有两类APS方式选择算法：设施APS选择算法和设备保护算法。设施保护APS算法在有双工设备保护(主要SONET设施)的设施的设施接口组件中实施。设施保护算法的显著特征是它们在没有处理器或设备故障的设施接口中进行操作。当一个设备故障被检测到时，设备保护算法取代APS过程。设备保护算法在所有双工设备保护组件(包括设施保护组件)中实行。下面的部分给出了这两种类型的APS方式保护的例子。D.4.3APS方式，设施选择情况

设施选择情况的设计是用于显示STS-1^**选择装置如何完成STS-1^**A(工作线)或STS-1^**B(保持线)选择的功能的。该STS-1^**选择装置的APS方式是用于或具有双工设施保护(通常称为1∶1或1+1设施保护)的任何一个设施的设施保护选择的。SONET接口是通常设计为具有双工设施保护的设施的例子，尽管如此，如果它们完成双工设施保持方式，该装置将和所有的设施接口进行操作。

SONET接口是唯一的当前设计在双工设施保护方式中操作的设施接口，因此这种情况被写入作为OC-N接口。注意，根据本发明，该OC-N设施APS是一个不对称的的保护算法。即工作线上设施故障的处理和保护线上的设施故障的处理不同。由于保护线的故障当有效负载在工作线上传送时，不要求STS-1^**选择条件。在些条件下，由保护范围故障启动的操作是与主要告警相关的。

当工作线已经故障，转换到保护线已经完成，工作线已被清除并且正等手动恢复时，保护线的故障是工作线故障条件的一种变形并被包括作为本情况的一个子集。

1.初始状态100：(图4和5)该系统级控制功能指示相应双工设施接口的本机控制器和STS-1^**选择装置以APS方式操作。工作线和保护线都是工作的，而且两个双工设施接口(本例中为OC-N接口)都在工作并规定为以APS方式操作。这个状态中，两个STS-1^**选择装置均实现图5所示的选择状态表的项目并且选择STS-1^**A(工作线)。注意，通过工作线经OC-N接口A收到的有效负载被两个交叉连接A和B双工设备选择。

2.工作设施故障102：(图4和6)在OC-N A接口上的本机控制器检测出设施故障。在0C-N A接口向OC-N B中的本机控制器报告工作线设施故障。在OC-N B中的控制器输入这一参数在OC-N B上操作的设施APS算法，并决定是否在组件选择请求中启动一个转变。注意，OC-N A不会自动地发送带有转换选择请求的K1^*给STS-1^**B状态。在这个状态中，两个STS-1^**选择装置均完成图6中所示的选择状态表的项目并选择STS-1^**A(工作线)。

3.设施APS算法命令一个APS到保护线104：(图4和7)在OC-N B上的控制器规定其两个STS-1^**发射机上的K1^*字节指示转换到STS-1^**B的请求。同时它也向OC-N A接口控制器发送请求转换到STS-1^**B的命令。在这个状态中，两个STS-1^**选择装置均完成如图7所示的选择状态表的项目，识别矛盾的选择请求并保持在它们的初始状态(一个不变化动作)，这停止了有效负载仍然操作STS-1^**A(工作线)。

4.OC-N A执行来自OC-N B106的转换请求：(图4和8)在OC-N A上的控制器接收该指令以发送向STS-1^**B(保护线)转换的请求。控制器规定其两个STS-1^**发射机上的K1^*字节显示向STS-1^**B转换的请求。在这个状态中，两个STS-1^**选择装置均完成在图8中所示的选择状态表的项目，并选择STS-1^**B(保护线)。这是一个有工作线故障的设施接口的长期状态。直到工作线的操作被恢复为止。并且工作线的恢复是从控制器收到的。

5.设施故障清除108：(图4和9)在OC-N A接口上的本机控制器检测该设施故障清除。在OC-N A中的本机控制器向OC-N B上的本机控制器报告工作线设施的状态。OC-N B中的控制器输入这个参数给工作在OC-N B上的设施APS算法，并且判下是否在组件选择请求中启动一个改变(如果APS算法是一个不可逆的算法，设施转换将不启动)。注意，OC-N A不能自动发出带有一个转换到STS-1^**A状态的K1^*。在这个状态中，两个STS-1^**选择装置均完成图9所示的选择状态表的项目，并选择STS-1^**B(保护线)。

6.恢复请求被接受并被设施APS算法执行或保护线故障110：(图5和10)当一个恢复到工作或指令被OC-N B上的设施APS算法收到时，OC-N B上的控制器规定其两个STS-1^**发射机上的K1^*字节显示向STS-1^**A转换的请求。同时，也给OC-NA接口控制器发出一个指令，请求转换到STS-1^**A。在这定状态中，两个STS-1^**选择装置均完成如图10所示的选择状态表的项目，识别矛盾的选择请求并保持在它们的初始状态(一个不变化动作)，这停止有效负载仍工作在STS-1^**B(保护线)上。

保护线故障也启动在这部分中所述的响应，而该APS算法启动来自保护线故障的转换，而不是等待一个恢复指令。

7.OC-N A执行来自OC-N B112的转换请求：(图4和11)OC-N A上的控制器接收指令以发送向STS-1^**A(工作线)转换的请求。控制器规定其两个STS-1^**A发射机上的K1^*字节显示STS-1^**A转换的请求。在这个状态中，两个STS-1^**选择装置均完成如图11所示的选择状态表的项目并选择STS-1^**A(工作线)。这是该设施接口的初始状态。D.4.4 APS方式，设备选择情况

下面部分给出了三个主要的设备故障情况的例子。第一个例子表明对一个设备有效负载通道故障的反应，第二个例子表示出对一个故障的本机控制器的反应，第三个是对一个意外组件取出的反应。

设备选择情况设计成能显示STS-1^**选择装置如何完成STS-1^**A(或主要设备)或STS-1^**B(或备用设备)选择的功能的。STS-1^**选择装置的设备APS选择类别用于完成具有双工设备保护(通常指双工或冗余设备保护)的任何设备的设备保护选择。

该设备APS算法是一个对称保护算法，工作设备的设备故障的处理与保护线上的设备故障的方法相同。当有效负载在双工设备装置上传送时，由于每个设备装置的故障，STS-1^**选择装置无需动作，这一事件不显示STS-1^**选择条件。在这些条件下，由未用的设备的故障启动的动作主要是有关的告警，因此，涉及响应未用设备故障的每个设备说明设备诊断部分。当工作设备已发生故障，到冗余装置的转换已完成，工作设备故障已清除且等待手动回复时，冗余设备的故障是工作设备装置故障情况的变型并包括作为该情况的一个子集。APS方式，有效负载通道设备故障

1.初始状态114：(图12和13)控制器指示本机控制器响应双工设备接口和STS-1^**选择装置以APS方式操作。主要和备用设备都是工作的并被规定以设备APS方式进行操作。在这个状态中，两个STS-1^**选择装置均完成如图13所示的选择状态表的项目并选择STS-1^**A(主要设备装置)。注意，从主要设备装置接收的有效负载被选择设备A和B双工设备装置选择。

2.主要设备故障116：(图12和14)主要设备装置上的本机控制器检测设备故障。主要设备装置A上的控制器规定其两个STS-1^**发射机上的K1^*字节显示一个“不优先选择”转换请求。主要设备装置A中的本机控制器则向备用设备装置B中的本机控制器报告设备故障情况。备用设备装置B中的本机控制器向备用设备装置B上操作的设备APS算法输入这些参数并决定是否在组件选择请求中启动一个转换。在这个状态中，STS-1^**选择装置完成图14所示的选择状态来的项目并选择STS-1^**A(主要设备装置)。

3.设备APS算法命令一个APS到备用设备120：(图12和15)备用设备装置B上的控制器规定其两个STS-1^**发射机上的K1^*字节显示向STS-1^**B转换的请求。在这个状态中，两个STS-1^**选择装置均完成如图15所示的选择状态表的项目并选择STS-1^**B(备用设备装置)。这是一个带有主要设备装置故障的设备的长期状态，直到主要设备装置的操作恢复为止。

4.设备损坏清除122：(图12和16)主要设备装置A上的本机控制器检测设备故障清除。主要设备装置A中的本机控制器向备用设备装置B中的本机控制器报告主要设备装置的状态。备用设备装置B中的控制器向备用装置B上操作的设备APS算法输入这些参数，并决定是否在组件选择请求中启动一转换(如果APS算法是一个不恢复的算法，设备转换将不被启动)。注意，主要设备装置A不能自动发出带有转换到STS-1^**A状态请求的K1^*。在这个状态中，两个STS-1^**选择装置均完成如图16所示的选择状态表的项目并选择STS-1^**B(主要设备装置)。

5.恢复请求接受并且由设备APS算法执行或备用设备装置故障124：(图12和17)当恢复到A设备装置(工作例)的命令被两个本机控制器收到，在两个设备装置上的控制器则规定它们各自的STS-1^**发射机上的K1^*字节显示向STS-1^**A转换的请求。在这个状态中，两个STS-1^**选择装置均完成如图17所示的选择状态表的项目并选择STS-1^**A(主要设备装置)。这是该设备设备接口的初始状态。

备用设备装置的故障也启动一个转换回到主要设备装置A。除标号A和B是相反外，对这个故障的响应操作和上述操作说明2和3是一样的。D.4.5 APS方式，本机控制器故障

除有一个本机控制器故障之外，本机控制器的情况和有效负载通道故障情况类似，处理器不再在被发射的K1^*节中插入“不优先选择”状态，并且向双工控制器编程“不好”(Not OK)设备状态。这个故障是由带有监视计时器的硬件输出来处理，该计时器在本机计时器故障时动作，强制被发送的K1^*字节和双工设备状态线到其K1^*＝全1(不优先选择)和“不好”的状态。

设备状态信号和强制K1^*到“不优先选择”状态的能力将以这种方法实施：它不需要微处理器或其操作的串行链路，而需要能进行操作的一些硬件。这些状态能由本机控制器设置动作或由监视计时器或类似装置强制动作。

这类故障事件的全部情况是在图12步骤顺序中分别用图18和图19代替图14和图15来描述的。这些事件的说明的变化仅在于当处理器故障而不是011“不优先选择”选择请求时，设备A在K1^*字节中全1的信号(解释为不优先选择请求)。D.4.6 APS方式，意外组件移动

除有一个本机控制器故障外，意外组件移动的情况与有效负载通道故障的情况类似，处理器不再在发送的K1^*字节中插入“不优先选择”状态，而且向双工控制器编程“不好”设备状态。这个故障是由具有一个装置来处理的，比如在接收这些信号的组件上的工作(pull-up)寄存器，当双工组件被移动时，这些信号自动强迫接收组件输入线的状态转到它们的K1^*等于全1(不优先选择)和“不好”的各个状态。

用于STS-1^**接口组件的所有数据和状态线都具有机械装置和信号感测定义(signal sense definition)，任何STS-1^**组件移动都将导致在有效负载通道中插入全1(AIS)和所有状态线的“不好”。

这类故障事件的全部情况是由用图20和21分别代替图14和15来描述。这些事件的说明的变化仅在于，当处理器故障而不是011不优先选择的选择请求时，接收STS-1^**A的设备接收K1^*字节中的全1信号(被解释为不优先选择请求)。

尽管本发明已根据最佳方式的实施例示出和描述了，但是本领域的技术人员懂得，前面所说的及各种不同的变化、删改和某一形式的附加及具体化都可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行。

Claims

1.具有自动保护开关的装置，其特征在于包括：

一个工作发送接口(16)，它响应一个选择命令信号(20b)以及一个输入工作信号(12)，用于提供一个工作状态信号(20a)以及一对相同的输出工作信号，这一对信号包括内含数据和选择信息的第一输出工作信号(28)和第二输出工作信号(30)；

一个保护发送接口(18)，它响应工作状态信号(20a)和一个输入保护信号(14)，用于提供命令信号(20b)和一对相同的输出保护信号，这对保护信号包括含有数据和选择信息的第一输出保护信号(34)和第二输出保护信号(32)；

一个工作接收接口(24)，它响应工作信号(28)和第一输出保护信号(34)，用于根据其中的选择信息来选择第一输出工作信号(28)和第一输出保护信号(34)之中的一个信号；以及

一个保护接收接口(26)，它响应第二输出工作信号(30)和第二输出保护信号(32)，用于根据其中的选择信息来选择第二输出信号(30)和第二输出保持信号(32)之中的一个信号。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，工作接收接口(24)响应被选的第一输出工作信号(28)或第一输出保护信号(34)，用于向工作发送接口(16)提供证实信号(29a)，向保护发送接口(18)提供证实信号(29b)；其中保持接收接口(26)响应被选的第二输出工作信号(30)或第二输出保护信号(32)，用于向工作发送接口(16)提供证实信号(31a)，向保护发送接口(18)提供证实信号(31b)。

3.根据权利要求1的装置，其特征在于，工作和保护发送接口(16、18)是SONET(同步光学网络)接口；其中工作和保护接收接口(24、26)是交叉连接的；其中交叉连接(24)响应信号(28、34)，提供一个工作状态信号(25a)，工作的交叉连接(24)响应第一输出工作和保护信号(28、34)还响应一个命令信号(25b)，提供一对相同的工作引出信号，这对信号包括含有数据和选择信息的第一工作引出信号(40)和第二工作引出信号(44)；其中交叉连接(26)响应工作状态信号(25a)，提供命令信号(25b)，还提供一对相同的保护引出信号，这对信号包括含有数据和选择信息的第一保护引出信号(42)和第二保护引出信号(46)。

4.根据权利要求3的装置，其特征在于：还包括：

一个工作引出组件(36)，响应所述的第一工作引出信号(40)和第一保护引出信号(42)，用于提供一个工作输出信号(48)；以及

一个保护引出组件(38)，它响应所述的第二工作引出信号(44)和所述的第二保护引出信号(46)，用于提供一个保护输出信号(50)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的工作发送接口是一个工作高速接口(16)，它响应一个命令信号(20b)和一个同步光学网络(SONET)串行工作信号(12)，用于提供一个状态信号(20a)和一对相同的并行工作信号，这对信号包括含有数据和选择信息的第一输出工作信号(28)和第二输出工作信号(30)；

所述保护发送接口是一个保护高速接口(18)，它响应来自接口(16)的状态信号(20a)和一个SONET串行保护信号(14)，用于提供命令信号(20b)和一对相同的保护信号，这对信号包括含有数据和选择信号的第一输出保护信号(34)和第二输出保护信号(32)；

所述的工作接收接口是一个工作交叉连接(24)，它根据所述选择信息响应所述的第一输出工作和保护信号(28)，用于提供一对相同的工作引出信号，这对信号包括含有数据和选择信息的第一工作引出信号(40)和第二工作引出信号(44)；

所述的保护接收接口是一个保护交叉连接(26)，它根据所述选择信息响应所述的第二输出工作和保护信号(30、32)，用于提供一对相同的保护引出信号，这对信号包括第一保护引出信号(42)和第二保护引出信号(46′)；

一个工作引出组件(36)，它响应所述的第一工作和保护引出信号(40、42)，用于提供一个工作输出信号(48)；以及

一个保护引出组件(38)，它响应所述的第二工作和保护引出信号(44、46)，用于提供一个保护输出信号(50)。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的第一输出工作信号(28)和所述的第二输出工作信号(30)，具有根据一个在所述的工作发送接口中的选择算法所提供的数据和选择信息；

其中所述的第一输出保护信号(34)和所述的第二输出保护信号(32)具有数据和选择信息，根据在与工作发送接口相同的上述保护发送接口(18)中的设备选择算法提供的数据的选择信息。

7.一种用于同步光学网络(SONET)单元的自动保护方法，该单元具有冗余的A、B两侧，每一侧具有一个高速接口，响应在A侧的高速接口上的一条工作线路和在B侧的一条冗余保护线路；用以将有效负载信号从工作线路或保护线路提供给A和B侧的随后单元，其特征在于该方法包括以下步骤：

将来自A侧的冗余工作有效负载信号和来自B侧的冗余保护有效负载信号提供给A和B侧随后的单元；

在A侧确定(102)存在的工作线中的设施故障，并向B侧报告故障状态；

从B侧向A侧命令(104)切换到一个状态，该状态具有从B侧冗余保护线路提供的有效负载信号；以及

执行(106)A和B侧的随后单元上的一个切换，以响应从B侧冗余保护线路来的有效负载信号。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于包括以下步骤：

确定(108、110)工作线路的设施故障已被清除；以及

执行(112)A和B侧的随后单元上的一个切换，以响应从A侧提供冗余的有效负载信号。

9.根据权利要求7所述方法，其特征在于，同步光学网络单元具有冗余的A和B设备侧，每一侧具有一个高速接口设备，响应在A侧上的一条工作线路和在B侧的一条保护线路，并具有一个正常的设施状态(114)，该设施状态具有从工作线路上从高速接口设备向第一级随后设备提供的有效负载信号，该方法还包括以下步骤：

从A侧的每个设备提供冗余的工作有效负载信号，用于A和B侧随后设备的下一个接续级，还从B侧的每个设备提供冗余的保护有效负载信号，用于A和B侧随后设备；

在A侧或B侧确定(116)在A侧或B侧存在的设备故障，并将故障的设备状态从故障A或B侧的设备报告给B或A侧的可比较的非故障的冗余设备；

在非故障侧的可比较的设备中命令(120)到非故障侧可比较的设备的切换；以及

分别将从B或A侧的可比较的非故障的冗余设备提供的工作有效负载信号用于A或B侧下一个接续设备。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于包括以下步骤：

在故障侧确定(122)故障侧设备的故障状态已被清除，并向非故障侧报告相同情况；以及

返回(124)到利用从故障状态已清除的设备中的同一侧工作线路提供的工作有效负载信号。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在基本上相同的串联连接的单元之间的设备保护切换正常地包括独立的工作和保持通信A和B侧通路，该方法还包括以下步骤；

利用驻留在上述通路内设备对级中连接的上述设备对的相同的冗余工作和保护单元内的相同算法，检验正常传输工作数据信号和内务处理信号的工作单元，和检验正常地传输相同的保护数据信号和内务处理数据信号的保护单元，所述的内务处理数据信号具有用于识别所述的冗余单元被用作工作单元的选定的一个单元的信号；

直接在所述相同的冗余单元之间传送自身状态信号，其中所述相同的冗余单元的一个冗余单元在当前被指定为工作单元，并且利用所述的相同算法运算以确定下述的至少其中的一个：

一个当前被指定的工作单元，它未输出正确的数据信号，

一个当前被指定的工作单元它未收到正常数据信号，以及

一个当前被指定的工作单元，它已经收到内务处理数据，该数据指明将要发生工作数据信号的切换；以及

响应来自所述保护单元的数据信号，利用所述的内务处理数据信号，与下一个设备对通信。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置用以在冗余的组件之间进行切换，所述的冗余组件在独立的工作和保护通信通路内，该装置包括：

检查装置，利用驻留在每个冗余组件内的相同的故障算法，响应工作和保护数据和内务处理信号，检查每个组件，一个组件用于提供检测信号和传输工作数据及内务处理信号，而另一组件用于提供检测信号和传输相同的保护数据及内务处理信号，所述的内务处理信号识别所述的冗余组件被用以作为工作或保护组件而被选定的一个组件；

传送装置，在每个组件内响应各自的检测信号，直接在所述的冗余组件之间传送自身状态信号，其中所述的冗余组件中的一个组件当前被指定为工作的，并且其中利用所述相同的故障检查算法运算以确定下述的至少其中的一个：

一个当前被指定的工作组件，它未输出正确数据，

一个当前被指定的工作组件，它未收到正确数据，

一个当前被指定的工作组件，它已收到内务处理数据，该数据指明工作数据信号的切换将要发生；以及

检查装置用以检查所述内务处理信号与信号信息，以响应来自所述工作或保护组件的数据。