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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf optische Kommunikationen und
insbesondere auf Vorrichtungen und Verfahren, die zum Schutz von
optischen Kommunikationen verwendet werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Optische
Kommunikationssysteme haben kritische Bedeutung in der heutigen
Gesellschaft bekommen. Diese Vergrößerung der Bedeutung ist von einer
Notwendigkeit begleitet, dass die optische Kommunikations-Infrastrukturen
eine hohe Zuverlässigkeit
und Signalqualität
aufrecht erhalten. Um diese hohen Ansprüche zu erfüllen, wurden viele Techniken
realisiert. Ein extrem erfolgreiches und weit verbreitetes Verfahren
zur Aufrechterhaltung der Integrität von Kommunikations-Netzwerken,
selbst in Problem-Zeitperioden, besteht in der Verwendung eines Leitungsschutzes
oder einer Leitungs-Schutzumschaltung.
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Das
grundlegende Prinzip hinter der Leitungs-Schutzumschaltung in optischen
Kommunikations-Netzwerken besteht in der Erzeugung von Arbeits-
und Schutzkanälen
für jede
Kommunikations-Verbindungsstrecke, wobei die Arbeits- und Schutzkanäle physikalisch
sowohl hinsichtlich der Bandbreite als auch der Funktionalität identisch
sind. Im Normalbetrieb und ohne die Anzeige von Fehlern auf einem
der Kanäle
wird der Kommunikationspfad so gewählt, dass er über den
Arbeitskanal verläuft. Die
Verwendung der Leitungs-Schutzumschaltung ermöglicht es, dass Kommunikationen,
die einen Arbeitskanal durchlaufen, auf einen Schutzkanal überführt werden,
wenn Probleme bezüglich
des Arbeitskanals auftreten, und dies mit einer minimalen Unterbrechung
der tatsächlichen
Informationsübertragung. Es
gibt vielfältige
unterschiedliche Konfigurationen für Leitungs-Schutzsysteme, die
im allgemeinen einen Kompromiss zwischen der Anzahl der Lichtleitfaser-Kabel
(nachfolgend als optische Träger-(OC-)Verbindungsstrecken
bezeichnet), die verwendet werden, und dem Schutzgrad ergeben, der erforderlich
ist.
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Eine
der einfachsten Arten von Leitungs-Schutz ist ein lineares 1:1-Schutzschema,
wie dies in 1 gezeigt ist, bei dem
jeder Arbeitskanal zwischen zwei Netzwerk-Elementen (NE's) einen entsprechenden Schutzkanal
parallel zu sich selbst hat. Diese Arbeits- und Schutzkanäle können innerhalb
einer einzigen OC-Verbindungsstrecke
verlaufen, obwohl sie vorzugsweise innerhalb von getrennten Verbindungsstrecken
verlaufen, wie dies in 1A gezeigt ist. Die Aufteilung
der Arbeits- und Schutzkanäle
in zwei OC-Verbindungsstrecken ermöglicht eine alternative Route
für die
Kommunikationen in dem Fall, dass die OC-Verbindungsstrecke, die
den Arbeitskanal enthält,
unbrauchbar gemacht wird. Der Nachteil der Verwendung getrennter
Verbindungsstrecken für
die Arbeits- und Schutzkanäle besteht
in den erheblichen Kosten, die die zusätzlichen OC-Verbindungsstrecken
zu dem optischen Kommunikations-Netzwerk beitragen können.
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Bei
manchen Konfigurationen des Leitungsschutzes nutzt eine Anzahl von
Arbeitskanälen
zwischen NE's einen
einzigen Schutzkanal, wobei ein Beispiel einer derartigen Konfiguration
in 1B gezeigt ist. Diese Konfigurationen werden als 1:n-Schutzschemas
bezeichnet, wobei n der Anzahl von Arbeitskanälen entspricht, die von einem
einzigen Schutzkanal abhängen.
Bei der einfachen Konfiguration nach 1B ist
n gleich drei. Der Vorteil dieser 1:n-Schutzarchitekturen besteht
in der Verringerung der Anzahl von OC-Verbindungsstrecken, die für die Realisierung
erforderlich sind. Der Hauptnachteil besteht in dem verringerten
Schutzgrad, der hierdurch erreicht wird. Beispielsweise ist bei
einer derartigen Schutzarchitektur der Ausfall von zwei oder mehr
Arbeitskanälen,
die einem einzigen gemeinsamen Schutzkanal entsprechen, nicht durch
den Schutz abgedeckt und führt
zu einem nicht korrigierbaren Ausfall, wenn kein anderes Schutzschema
bereitsteht.
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Eine
weitere Schutztechnik, die üblicher
Weise in einem optischen Kommunikations-Netzwerke verwendet wird,
ist ein bidirektionaler leitungsvermittelter Ring (BLSR). In einem
Netzwerk, das mit einem BLSR-Schutzschema verbunden ist, sind die
NE's, die typischerweise
Hinzufügungs-/Abzweigungs- Multiplexer umfassen,
in einer Serienkonfiguration geschaltet, die in einem Kreis umläuft, wie
dies in 2A gezeigt ist. Im Wesentlichen
können
bei der Konfiguration in einem BLSR die Kommunikationen von irgendeinem
NE in dem Ring zu irgendeinem anderen NE in dem Ring in jeder der
Uhrzeigersinn- oder Gegenuhrzeigersinn-Richtungen gelenkt werden.
Dies ermöglicht
einen vollständig
unabhängigen Pfad
von Kommunikationen in dem Fall, das eine OC-Verbindungsstrecke und/oder ein NE ausfällt. Selbst
bei der BLSR-Konstruktion ist jeder Arbeitskanal in jeder Richtung
typischerweise durch einen Schutzkanal derart geschützt, so
dass im Ergebnis Kommunikationen, die über einen Arbeitskanal ausgesandt
werden, eine Anzahl von Übertragungsoptionen
in den Fällen
haben, in denen ein Arbeitskanal ausfällt.
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Typische
BLSR-Konstruktionen gibt es in zwei Variationen, diejenigen, die
zwei Lichtleitfaser-Kabel umfassen und als 2F BLSR's bezeichnet werden,
und diejenigen, die vier Lichtleitfaser-Kabel umfassen und die als
4F BLSR's bezeichnet
werden. In einem 2F BLSR gibt es eine einzige OC-Verbindungsstrecke
zwischen jedem Paar von NE's
für jede Richtung
durch den Ring, wobei die Bandbreite jeder OC-Verbindungsstrecke
typischerweise in gleicher Weise auf die Arbeits- und Schutzkanäle aufgeteilt ist.
In einem 4F BLSR gibt es zwei OC-Verbindungsstrecken
zwischen jedem Paar von NE's
für jede Richtung
durch den Ring, eine für
den Arbeitskanal in der bestimmten Richtung und die andere für den Schutzkanal.
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Weil
die Schutzgrad- und Kostenanforderungen von Netzwerk zu Netzwerk
verschieden ist, muss eine BLSR-Konstruktion flexibel sein und vielfältige Modifikationen
ermöglichen.
Unterschiedliche BLSR-Konstruktionen ermöglichen modifizierte Kompromisse
zwischen der Anzahl von verwendeten OC-Verbindungsstrecken und den dadurch
geschaffenen Schutzgraden. Beispielsweise gibt es Fälle, in denen
es BLSR-Netzwerke ermöglichen,
dass Datenverkehr über
die Bandbreite des Arbeitskanals hinaus, der nachfolgend als Zusatzverkehr
bezeichnet wird, auf dem Schutzkanal übertragen wird, statt dass
ein Arbeitskanal mit größerer Bandbreite
erforderlich ist. Weiterhin ermöglichen
einige BLSR-Netzwerke,
dass Kommunikationen zwischen bestimmten NE's ungeschützt sind, wobei dieser ungeschützte Verkehr
innerhalb der Arbeits- und/oder Schutzkanäle übertragen wird, jedoch mit
geringerer Priorität,
so dass, wenn die verwendete Bandbreite für andere Zwecke benötigt wird
oder ein Ausfall in dem speziellen für den ungeschützten Verkehr
verwendeten Kanal auftritt, die Übertragung
des ungeschützten
Verkehrs ohne schwerwiegende Probleme unterbrochen werden kann.
Weiterhin könnten ähnlich zu
dem linearen Leitungsschutz einige oder alle der Verbindungen zwischen
NE's eines BLSR
mit einer 1:n-Schutzarchitektur realisiert werden, um die Anzahl
von Schutz-OC-Verbindungsstrecken zu verringern, die erforderlich
sind.
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Obwohl
diese Modifikationen eine einstellbare Konfiguration für die BLSR-Architektur ermöglichen,
ist zu erkennen, dass diese Modifikationen auch zu der Gesamt-Kompliziertheit
des optischen Kommunikations-Netzwerkes und damit zur Schwierigkeit
der Verwaltung des Netzwerkes beitragen. Diese Kompliziertheit herrscht
insbesondere dann vor, wenn Kombinationen von mehr als einer der
vorstehenden Modifikationen innerhalb eines einzigen BLSR betrachtet
werden. Es gibt weitere Schwierigkeiten mit einer BLSR-Architektur,
selbst wenn keine Modifikationen der Standard-Konstruktion erforderlich
sind, von denen eine nunmehr unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschrieben
wird.
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2A zeigt
eine Situation, in der der Datenverkehr (DATA1) innerhalb eines
BLSR von einem ersten NE 50 über zweite und dritte NE's 52, 54 zu
einen vierten NE 56 übertragen
wird. 2B zeigt die Situation, die
in dem typischen BLSR nach 2A in dem
Fall eintritt, in dem ein Ausfall in der OC-Verbindungsstrecke (die
sowohl die Arbeits- als auch Schutzkanäle enthält) eintritt, der die zweiten
und dritten NE's 52, 54 verbindet.
Wie diese in 2B gezeigt ist, wird im Fall
eines Ausfalls zwischen den zweiten und dritten NE's 52, 54 der
Datenverkehr (DATA1), der von dem ersten NE 50 an das vierte
NE 56 übertragen
wird, um den Ausfall herum umgelenkt. Bei einer typischen derzeit
verwendeten BLSR-Architektur erfolgt diese Umleitung dadurch, dass
der Datenverkehr (DATA1) von dem ersten NE 50 an das zweite
NE 52 und nachfolgend von dem zweiten NE 52 über erste,
fünfte,
sechste und vierte NE's 50, 58, 60, 56 zu
dem dritten NE 54 und schließlich von dem dritten NE 54 zu
dem vierten NE 56 gesandt wird. Obwohl diese Umleitung
die Aufrechterhaltung der Kommunikationen zwischen dem ersten und
vierten NE's 50, 56 ermöglicht,
besteht das Ergebnis der Leitungs-Schutzumschaltung in einer erheblichen
ineffizienten Nutzung der OC-Verbindungsstrecken zwischen den ersten
und zweiten NE's 50, 52 und
zwischen den dritten und vierten NE's 54, 56. In beiden
Fällen
ist der Datenverkehr (DATA1) auf seinem eigenen Pfad doppelt geführt, was
die verfügbare
Bandbreite in den betroffenen OC-Verbindungsstrecken verkleinert
und weiterhin die Übertragungszeit
des Datenverkehrs (DATA1) unnötig
vergrößert. Diese
Problem wird durch die Tatsache hervorgerufen, dass bei typischen
BLSR-Konstruktionen bei Ausfall einer OC-Verbindungsstrecke der
gesamte Datenverkehr, der die OC-Verbindungsstrecke durchläuft, entlang
des Schutzpfades ausgesandt wird, der der ausgefallenen OC-Verbindungsstrecke
entspricht, ohne das die tatsächlichen
Pfade berücksichtigt
würden,
die dieser spezielle Datenverkehr innerhalb des Netzwerkes durchquert.
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Es
gibt eine Technik, die üblicher
Weise als transozeanische Vermittlung bezeichnet wird, die gelegentlich
dazu verwendet wird, die vorstehend beschriebene Ineffizienz zu
beseitigen, ohne eine BLSR-Architektur zu verlassen. Eine transozeanische
Vermittlung ermöglicht
es, die NE's an
den Anfangs- und Endpunkten für
jeden Datenverkehrspfad zu betrachten, wenn eine Umleitung von Datenverkehr
nach einem Ausfall eines Arbeitskanals erfolgt. Diese Betrachtung ändert im
wesentlichen das Leitungsschutz-Umschaltungs-Schema des BLSR in eine
Kombination zwischen Leitungsschutz- und Pfadschutz-Architekturen,
wodurch die Ineffizienzen, die mit dem Leitungsschutz unter Aufrechterhaltung des üblichen
BLSR-Rahmenwerkes
verringert werden. Das Problem mit der transozeanischen Vermittlung
besteht ähnlich
wie bei den anderen möglichen Modifikationen
einer BLSR-Konstruktion in der Kompliziertheit, die sich aus ihrer
Realisierung ergibt, und in der resultierenden Schwierigkeit bei
der Verwaltung des Gesamt-Netzwerkes.
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Eine
Technik, die untersucht wurde um die Probleme der BLSR-Konstruktionen
und ihrer vielfältigen
Modifikationen zu beseitigen, die üblicherweise erforderlich sind,
besteht darin, auf eine Maschen-Schutzkonstruktion überzugehen,
wie sie in 3 gezeigt ist. In einer vollständigen Maschen-Konstruktion
ist jedes NE innerhalb eines Netzwerkes mit jedem anderen NE gekoppelt,
während
in teilweise vermaschten Konstruktionen weniger OC-Verbindungsstrecken
verwendet werden. Das Konzept hinter einer Maschen-Konstruktion
besteht in der Ausbildung von Arbeitspfaden für den gesamten Datenverkehr
innerhalb des Netzwerkes, während
eine Pfadschutz-Strategie für
irgendeinen einzelnen Ausfall bereitsteht. Wenn innerhalb einer gut
bekannten Maschen-Konstruktion ein Ausfall in einem Arbeitspfad
auftritt, der zwischen zwei NE's ausgebildet
wurde, bestimmt die Netzwerkverwaltung einen neuen Arbeitspfad für den Datenverkehr auf
der Grundlage der verfügbaren
Bandbreite der verbleibenden OC-Verbindungsstrecken in dem Netzwerk.
Gut bekannte Maschen-Techniken haben einen Vorteil hinsichtlich
der Minimierung der Anforderungen für eine dedizierte Schutzpfad-Bandbreite, weil
die für
den Schutz verwendete optische Bandbreite der Schutzumschaltung
lediglich während
einer Ausfallsituation zugeordnet wird, wodurch die Kosten von zusätzlichen
Lichtleitfaser-Kabeln verringert werden.
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Ein
Schlüsselproblem
bei diesem gut bekannten Maschen-Konstruktionen besteht in der Größe der Zeit,
die erforderlich ist, nach dem Auftreten eines Ausfalls einen neuen
Arbeitspfad zu lokalisieren und aufzubauen. Die Zeit, die erforderlich
ist, um Kommunikationen nach einem Ausfall wieder herzustellen,
ist kritisch, weil die Zeitperiode während des Umschaltens kurz
genug sein sollte, damit sie von den Geräten oder Personen, die den
Datenverkehr verwenden nicht feststellbar sein sollte. Tatsächlich ist
die Geschwindigkeit der Schutzumschaltung einer der Hauptvorteile
der vorstehend beschriebenen BLSR-Konstruktion, was die BLSR-Konstruktion trotz ihrer
Probleme hinsichtlich der Kompliziertheit bei einer zusätzlichen
Flexibilität
extrem populär
macht.
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Entsprechend
ist eine neue Technik zur Schutzumschaltung in einem optischen Kommunikations-Netzwerk
erforderlich. Vorzugsweise sollte diese neue Schutzumschaltungs-Technik
eine ausreichende Flexibilität
haben, um speziellen Kundenanforderungen zu folgen, und sie sollte
in gewisser Weise mit einer Standard-BLSR-Konstruktion vergleichbare
Umschaltgeschwindigkeiten haben.
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Die
US 5875172 beschreibt ein
Maschen-Netzwerk, bei dem ein Schutzpfad zusätzlich zu einem regulären Arbeitspfad
vorkonfiguriert ist, um eine alternative Verbindung in dem Fall
zu schaffen, dass der Arbeitspfad ausfällt. In diesem Szenarium besteht,
weil die für
die Schutzumschaltung verwendete optische Bandbreite vorkonfiguriert
ist, die Notwendigkeit einer Schutzpfad-Bandbreite, die ausschließlich für den Schutzpfad
bestimmt ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Schutztechnik in optischen Kommunikations-Netzwerken gerichtet.
Anstelle der Verwendung eines Leitungsschutz-Schemas, wie es die
meisten heutigen Kommunikations-Netzwerke verwenden, verwendet die
vorliegende Erfindung eine Pfadschutz-Technik, bei der Arbeits-
und Schutzpfade, die erwünscht
sind, während
des Netzwerk-Aufbaus zugeordnet werden. Im Normalbetrieb wird lediglich
der Arbeitspfad innerhalb der Vermittlungsstruktur der Netzwerk-Elemente konfiguriert,
wobei Schutzpfade unkonfiguriert bleiben. Die Schutzpfade werden
dadurch zugeordnet, dass Schutzeinträge zu Routenführungstabellen
innerhalb der Netzwerkelemente des Arbeitspfades hinzugefügt werden.
Wenn eine Ausfallanzeige in dem Arbeitspfad erkannt wird, so sucht
das Netzwerk-Element, das den Fehler erkannt hat, nach einem Schutzeintrag
in seiner Routenführungstabelle, um
Schutzumschaltungs-Modifikationen
zu bestimmen, die erforderlich sind, um den Datenverkehr auf den
vorher zugeordneten Schutzpfad umzuschalten; es führt die
erforderliche Änderung
innerhalb seiner Vermittlungsstruktur aus; und es gibt Umschaltbefehle
innerhalb der Pfad-Zusatzdaten des Datenverkehrs ein, so dass diese
Befehle an alle erforderlichen Netzwerk-Elemente transportiert werden
können.
Der Prozess der Vor-Zuordnung der Schutzpfade ermöglicht ähnliche
Umschalt-Geschwindigkeiten wie die der Leitungs-Schutzumschaltung,
wie zum Beispiel von BLSR-Konstruktionen,
jedoch mit einer vergrößerten Effizienz
hinsichtlich der Schutz-Bandbreite.
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Gemäß einen
ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Netzwerk-Element geschaffen,
das so ausgebildet ist, dass es in einem Arbeitspfad eines optischen
Netzwerkes eingekoppelt werden kann, wobei das Netzwerk-Element
folgendes umfasst:
eine Vielzahl von Ports, die erste und zweite
Ports einschließt,
die für
eine Kopplung mit optischen Träger-(OC-)Verbindungsstrecken
innerhalb des Arbeitspfades angeordnet sind;
eine Vermittlungsstruktur,
die mit der Vielzahl von Ports verbunden und so konfiguriert ist,
dass die ersten und zweiten Ports derart gekoppelt werden, dass Datenverkehr,
der an einem der ersten und zweiten Ports empfangen wird, an den
anderen abgegeben wird;
eine Routenführungstabelle, die so konfiguriert
ist, dass in sie vor irgendeinem Ausfall in dem Arbeitspfad ein
Schutzeintrag zur Zuordnung eines Schutzpfades eingegeben wird,
der eine Vielzahl von Netz-Elementen aufweist, wobei der Schutzeintrag Schutzumschaltungs-Daten
einschließt;
und
eine Steuereinheit, die mit der Vermittlungsstruktur verbunden
ist und die betreibbar ist, eine Überwachung auf einen Fehler
innerhalb des Arbeitspfades durchzuführen, und wenn ein Fehler in
dem Arbeitspfad festgestellt wird, den Schutzeintrag innerhalb der
Routenführungstabelle
nachzuschlagen, um die Schutzumschaltungs-Daten zu gewinnen und
die Schutzumschaltungs-Daten in den Datenverkehr einzufügen, der
von zumindest einem der ersten und zweiten Ports abgegeben wird;
wobei
die Schutzumschaltungs-Daten innerhalb des Datenverkehrs Umschaltbefehle
zur Konfiguration jedes der Netzwerk-Elemente des Schutzpfades umfassen,
die eine Umkonfiguration erfordern, um den Schutzpfad zu konfigurieren.
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Bei
einigen Ausführungsformen
der Erfindung ist die Routenführungstabelle
so konfiguriert, dass in sie eine Vielzahl von Schutzeinträgen eingegeben
wird, jeder für
die Zuordnung eines jeweiligen Schutzpfades. Wenn ein Ausfall in
einem Arbeitspfad festgestellt wird, sucht die Steuereinheit nach
einem Schutzeintrag innerhalb der Vielzahl von Schutzeinträgen innerhalb
der Routenführungstabelle,
der dem Ausfall entspricht, und fügt Schutzumschaltungs-Daten
des Schutzeintrages, der aufgefunden wurde, in den Datenverkehr
ein, der abgegeben wird, um den jeweiligen Schutzpfad zu konfigurieren,
der dem Schutzeintrag entspricht, der nachgeschlagen wurde.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Netzwerk-Element geschaffen,
das so angeordnet ist, dass es in einem Schutzpfad eines optischen
Netzwerkes anzuordnen ist, wobei das Netzwerk-Element folgendes
umfasst:
eine Anzahl von Ports;
eine Vermittlungsstruktur,
die mit jedem der Ports verbunden ist; und
eine Steuereinheit,
die mit der Vermittlungsstruktur verbunden ist und zur Überwachung
von Änderungen
der Schutzumschaltungs-Daten innerhalb des Datenverkehrs betreibbar
ist, der an einem der Ports empfangen wird, und, wenn die Schutzumschaltungs-Daten
sich geändert
haben, die Schutzumschaltungs-Daten
zu verarbeiten, um festzustellen, ob sich irgendwelche Umschaltbefehle
innerhalb der Schutzumschaltungs-Daten auf das Netzwerk-Element
beziehen, und wenn zumindest einer der Umschaltbefehle sich auf
das Netzwerk-Element bezieht, die Vermittlungsstruktur entsprechend
dem Umschaltbefehl umzukonfigurieren, der sich auf das Netzwerk-Element
bezieht, so dass das Netzwerk-Element innerhalb des Schutzpfades
des optischen Netzwerkes konfiguriert wird; und
wobei die Schutzumschalt-Daten
durch ein Netzwerk-Element innerhalb eines Arbeitspfades erzeugt werden,
der dem Schutzpfad zugeordnet ist, und so ausgebildet sind, dass
sie an Netzwerk-Elemente des Schutzpfades transportiert werden,
wobei zumindest eines der Netzwerk-Elemente des Schutzpfades ein
anderes Netzwerk-Element ist, als das den Pfad abschließende Element
des Arbeitspfades.
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Gemäß einem
dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein optisches Kommunikations-Netzwerk
von Netzwerk-Elementen geschaffen, die miteinander über optische
Träger-(OC-)Verbindungsstrecken
gekoppelt sind, wobei das optische Kommunikations-Netzwerk folgendes
umfasst:
einen Arbeitspfad, der einen ersten Satz von OC-Verbindungsstrecken
und Netzwerk-Elementen umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie
Datenverkehr zwischen ersten und zweiten einen Pfad abschließenden Netzwerk-Elementen übertragen;
und
zumindest einen Schutzpfad, der einen zweiten Satz von
OC-Verbindungsstrecken
und Netzwerk-Elementen umfasst, die vor irgendeinem Ausfall dem
Arbeitspfad zugeordnet werden, um Datenverkehr zwischen den ersten
und zweiten den Pfad abschließenden
Netzwerk-Elementen zu übertragen,
wenn ein Ausfall auf dem Arbeitspfad festgestellt wird,
wobei
für jedes
Netzwerk-Element des Arbeitspfades eine Routenführungstabelle innerhalb des
Netzwerk-Elementes einen Schutzeintrag umfasst, der Umschaltbefehle
bestimmt, die auf die Netzwerk-Elemente des Schutzpfades angewandt
werden müssen,
die eine Umkonfiguration zur Konfiguration des Schutzpfades erfordern.
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Die
Erfindung ergibt weiterhin ein Verfahren zum Konfigurieren eines
zugeordneten Schutzpfades, der eine Vielzahl von Netzwerk-Elementen
hat, in einem optischen Netzwerk während eines Ausfalls in einem
Arbeitspfad, wobei das Verfahren folgendes umfasst:
Überwachen
auf eine Ausfallanzeige innerhalb des vorkonfigurierten Arbeitspfades;
und
wenn eine Ausfallanzeige innerhalb des Arbeitspfades festgestellt
wird:
Gewinnen von Schutzumschalt-Daten, die dem Ausfall entsprechen,
wobei die Schutzumschalt-Daten Umschaltbefehle für jedes Netzwerk-Element des Schutzpfades
umfassen, die eine Umkonfiguration zur Konfiguration des Schutzpfades
erfordern;
Transportieren der Schutzumschalt-Daten innerhalb des
Datenverkehrs an die Netzwerk-Elemente des Schutzpfades, wobei zumindest
eines der Netzwerk-Elemente
des Schutzpfades ein anderes ist, als ein den Pfad abschließendes Element
des Arbeitspfades; und
Verarbeiten der Schutzumschalt-Daten
an jedem der Netzwerk-Elemente, die eine Umkonfiguration erfordern,
derart, dass ihre entsprechenden Vermittlungsstrukturen umkonfiguriert
werden, um den zugeordneten Schutzpfad zu konfigurieren, wobei der
zugeordnete Schutzpfad vor der Ausfallanzeige zugeordnet wird.
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In
jedem der vorstehenden weiten Gesichtspunkte umfasst der Datenverkehr
typischerweise eine Vielzahl von Dateneinheiten, wobei jede Dateneinheit
eine Pfad-Zusatzinformation umfasst, die weiterhin zumindest ein
Schutzbyte umfasst. In das zumindest eine Schutzbyte werden im Fall
eines Ausfalls in einem Arbeitspfad die Schutzumschalt-Daten eingefügt. In Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ist jede der Dateneinheit ein synchrones
Transportsignal-Ebene 1 (STS-1)
Signal, und das zumindest eine Schutzbyte umfasst zumindest eines
der Z3- und Z4-Bytes die in der Pfad-Zusatzinformation jedes STS-1
definiert ist.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt ergibt die vorliegende Erfindung einen Datenrahmen
der folgendes umfasst:
eine Transport-Zusatzinformation; und
einen
synchronen Nutzinformations-Umschlag (SPE), wobei der SPE eine Pfad-Zusatzinformation und
eine Nutzinformation umfasst;
wobei die Pfad-Zusatzinformation
Schutzumschalt-Daten umfasst, die Umschaltbefehle umfassen, die
an Netzwerk-Elemente eines Schutzpfades zu transportieren sind,
die eine Umkonfiguration zur Konfiguration des Schutzpfades erfordern,
wobei zumindest eines der Netzwerk-Elemente des Schutzpfades ein
anderes als ein den Pfad abschließendes Element eines entsprechenden
Arbeitspfades ist.
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Weitere
Gesichtspunkte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann bei
einer Betrachtung der folgenden Beschreibung spezieller Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden
Figuren beschrieben, in denen:
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1A und 1B einfache
gut bekannte optische Kommunikations-Netzwerke mit linearen Leitungsschutz
zeigen;
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2A einen
gut bekannten bidirektionalen leitungsvermittelten Ring (BLSR) zeigt,
wobei ein bestimmter Datenverkehrspfad im Normalbetrieb gezeigt
ist;
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2B den
gut bekannten BLSR nach 2A zeigt,
wobei ein bestimmter Datenverkehrspfad während eines Ausfallbetriebs
gezeigt ist;
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3 ein
gut bekanntes optisches Kommunikations-Netzwerk mit maschenförmigem Schutz zeigt;
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4 ein
erstes Beispiel eines optischen Kommunikations-Netzwerkes zeigt;
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5 eine
STS-N-Rahmenstruktur gemäß der SONET-Norm
zeigt;
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6 das
erste Beispiel des optischen Kommunikations-Netzwerkes nach 4 mit
bestimmten Arbeits- und Schutz-Datenpfaden zeigt, die gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind;
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7A ein
Ablaufdiagramm ist, das die Schritte zeigt, die während des
Netzwerk-Aufbaus gemäß bevorzugter
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden;
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7B ein
Ablaufdiagramm ist, das die Schritte zeigt, die von einer Steuereinheit
innerhalb eines Netzwerk-Elementes während des Umschaltens auf einen
Schutzpfad gemäß bevorzugter
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden;
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8A ein
zweites Beispiel eines optischen Kommunikations-Netzwerkes gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8B die
Zuteilung der zugeordneten Bandbreite für die OC-Verbindungsstrecken in dem zweiten Beispiel
eines optischen Kommunikations-Netzwerk
nach 8A zeigt;
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9 ein
drittes Beispiel eines optischen Kommunikations-Netzwerkes gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei bestimmte Arbeits- und Schutz-Datenverkehrspfade eingezeichnet
sind;
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10A ein viertes Beispiel eines optischen Abtast-Kommunikations-Netzwerkes gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Normalbetrieb zeigt; und
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10B, 10C und 10D das vierte optische Abtast-Kommunikations-Netzwerk nach 10A während
des Betriebs zeigen, bei dem eine Vielzahl von unterschiedlichen
Ausfällen
angezeigt ist.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Die
vorliegende Erfindung ist auf Verfahren und Vorrichtungen gerichtet,
die zur Verbesserung der Schutzumschaltung in einem Kommunikationsnetzwerk
verwendet werden. Im wesentlichen ist die vorliegenden Erfindung
eine modifizierte Technik zum Schutz von Datenverkehr, der optische
Träger-(OC-)Verbindungsstrecken
durchquert. Im Gegensatz zu den gut bekannten BLSR- und linearen Leitungsschutz-Architekturen
ist die nachfolgend beschriebene modifizierte Technik auf eine Pfadschutz-Architektur
gerichtet, bei der Arbeits- und Schutzpfade anfänglich zugeordnet werden, jedoch lediglich
der Arbeitspfad normalerweise innerhalb der Vermittlungsstrukturen
der NE's konfiguriert
ist. Im Fall eines Ausfalls in dem Arbeitspfad wird ein Schutzpfad
konfiguriert, um den Datenverkehrsfluss zu übertragen und damit aufrecht
zu erhalten.
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Bei
manchen Ausführungsformen,
wie sie hier nachfolgend beschrieben werden, wird der Schutzpfad,
der zu Ausfallzeiten für
die Konfiguration ausgewählt
wird, auf der Grundlage der Art und des Ortes des Ausfalls bestimmt.
In anderen Ausführungsformen
wird lediglich ein Schutzpfad zur Verwendung zu Ausfallzeiten konfiguriert.
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Die
vorliegende Erfindung ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie innerhalb
der synchronen optischen Netzwerk-(SONET-)Norm arbeitet, obwohl
es erkennbar sein dürfte,
dass, wie dies weiter unten beschrieben wird, andere Normen verwendet
werden könnten,
wie zum Beispiel die synchrone digitale Hierarchie-(SDH-)Norm. Bevor
die speziellen Modifikationen beschrieben werden, die erforderlich
sind, um die vorliegende Erfindung zu realisieren, wird eine grundlegende
Beschreibung der Komponenten und Beschränkungen eines typischen Netzwerkes,
das der SONET-Norm gehorcht, geliefert, um einen Hintergrund über die
Umgebung zu geben, in der die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung realisiert werden.
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Ein
Beispiel eines SONET-Netzwerkes ist in 4 gezeigt.
Wie dies gezeigt ist, umfasst dieses Beispiel eines SONET-Netzwerkes
eine Vielzahl von Netzwerk-Elementen
(NE's) 100, 102, 104,
wobei jedes NE ein Abschnitt, eine Leitung und/oder ein Pfadabschluss-Gerät ist, wie
zum Beispiel ein Hinzufügungs-/Abzweigungs-Multiplexer,
ein Regenerator oder eine digitale Kreuzverbindung. In 4 sind
die NE's 100, 102, 104 in
diesem Beispiel des SONET-Netzwerkes durch eine Vielzahl von OC-Verbindungsstrecken 106, 108, 110 miteinander
verbunden, wobei die NE's 100, 102, 104 so
ausgelegt sind, dass sie über
diese Daten optisch Senden und Empfangen. Wie bei jeder anderen
SONET-Infrastruktur wird der größte Teil
der Übertragungskapazität, der auf
jeder OC-Verbindungsstrecke
des SONET-Netzwerkes nach 4 zur Verfügung steht,
dazu verwendet, Einkünfte
erzeugenden Datenverkehr (Nutzdaten) zu transportieren, während gleichzeitig
eine gewisse Kapazität
(Zusatzdaten) zur Verwaltung und zur Steuerung von Nutzdaten-Übertragungen
abgezweigt wird. Bei Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wie sie weiter unten beschrieben werden,
kann die Nutzinformation innerhalb jeder OC-Verbindungsstrecke in
der 4 gezeigten Weise in einen Arbeitskanal-Sektor 112,
einen ungeschützten Kanal-Sektor 113,
einen Schutzkanal-Sektor 114 und einen nicht zugeordneten
Sektor 115 unterteilt werden.
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Gemäß der SONET-Norm
kann jede OC-Verbindungsstrecke 106, 108, 110 in
dem SONET-Netzwerk nach 4 so ausgelegt werden, dass
sie ein oder mehrere SONET-Basis-Signale überträgt. In SONET wird ein SONET-Basis-Signal als
ein synchrones Transportsignal-Schicht-1 (STS-1) bezeichnet und
es ist so definiert, dass es mit 51,84 Megabits pro Sekunde (Mbps)
arbeitet. In konventionellen SONET-Systemen ist es üblich, OC-Verbindungsstrecken
zu konstruieren, die mehrfache STS-1-Signale übertragen können. Typischerweise werden
die STS-1-Signale
miteinander multiplexiert und bilden Signale höherer Ebene, die mit ganzzahligen
Vielfachen der grundlegenden STS-1-Rate arbeiten. Beispielsweise
können
drei multiplexierte STS-1-Signale multiplexiert werden, um ein STS-3-Signal
zu bilden, das mit der dreifachen Basis-Rate von 51,84 Mbps oder
mit 155,520 Mbps arbeitet. In ähnlicher
Weise können
48 multiplexierte STS-1-Signale ein STS-48-Signal bilden, das mit dem 48-fachen
der Basis-Rate von 51,84 Mbps oder mit 2,488 Gigabits pro Sekunde
(Gbps) arbeitet. In weiter entwickelten Konfigurationen sind OC-Verbindungsstrecken
so ausgelegt, dass sie bis zu 192 multiplexierte STS-1-Signale übertragen
und nahezu 10 Gbps an Transport-Kapazität ergeben. OC-Verbindungsstrecken,
die 192 multiplexierte STS-1-Signale übertragen können, werden typischerweise
als OC-192-Verbindungsstrecken bezeichnet.
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In
dem SONET-Netzwerk nach 4 können die OC-Verbindungsstrecken 106, 108, 110 so ausgelegt
werden, dass sie unterschiedliche Kapazitäts-Anforderungen erfüllen, doch
werden für
die Zwecke des Beispiels die OC-Verbindungsstrecken 106, 108, 110 nachfolgend
so angenommen, als ob sie OC-192-Verbindungsstrecken
sind, die 192 STS-1-Signale übertragen.
Es sollte verständlich sein,
dass die Verbindungsstrecken 106, 108, 110 und
alle die anderen OC-Verbindungsstrecken,
die in anderen hier beschriebenen Figuren gezeigt sind, alternativ
mit niedrigeren Transport-Kapazitäten ausgelegt sein könnten und
eine geringere Anzahl von STS-1-Signalen übertragen könnten, wenn dies erwünscht sein
würde,
oder sie könnten
auch mit höheren
Kapazitäten
ausgelegt sein, wenn zukünftige Übertragungstechnologien
derartige Vergrößerungen
zulassen würden.
-
Für die Übertragung
von STS-N-Signalen, wie zum Beispiel einem STS-192-Signal (N = 192) definiert
SONET eine Standard-STS-N-Rahmenstruktur, die eine Umschlag-Kapazität zum Transport
von Nutzinformations-Daten und verschiedene Felder für Zusatzdaten-Information
enthält. 5 zeigt
ein Beispiel eines Standard-STS-N-Rahmens, wie er in SONET definiert
ist. Der in 5 gezeigte STS-N-Rahmen besteht
aus N STS-1-Rahmen 122, 124, 126 (lediglich
drei sind gezeigt), die in SONET jeweils mit 1 – N nummeriert sind. Die Anzahl von
N von STS-1-Rahmen 120, 122, 124, die
in dem STS-N-Rahmen enthalten sind, entspricht normalerweise der
Anzahl von STS-1-Signalen, die in dem STS-N-Signal übertragen
werden. Beispielsweise würde
für eine
OC-192-Verbindungsstrecke der STS-N-Rahmen aus 192-STS-1-Rahmen
bestehen, wobei jeder Rahmen einem der 192-STS-1-Signale entspricht,
die multiplexiert sind.
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In
dem STS-N-Rahmen sind die STS-1-Rahmen 120, 122, 124 alle
gemäß einem
Standard-Rahmenformat, das in SONET definiert ist, identisch strukturiert.
Wenn insbesondere der STS-1-Rahmen 120 betrachtet wird,
so ist das in SONET definierte STS-1-Rahmenformat eine spezielle
Folge von 810 Bytes oder 6480 Bits, die in einer 90-Spalten mal 9-Reihen-Struktur
angeordnet sind, wobei jede Spalte 9 Bytes und jede Reihe 90 Bytes
enthält.
Gemäß SONET
hat der STS-Rahmen 120 eine Rahmenlänge von 125 μs. Bei einer
125 μs-Rahmenlänge können 8000
STS-1-Rahmen, wie der STS-1-Rahmen 120, in jeder Sekunde übertragen
werden. Unter Berücksichtigung
der Tatsache, dass jeder STS-1-Rahmen 6480 Bits enthält, ergibt
sich die Rate, mit der ein STS-1-Signal übertragen werden, aus folgendem: STS-1-Rate = 6480 Bits/Rahmen·8000 Rahmen/Sekunde;
=
51,84 Mbps,was, wie dies weiter oben erwähnt wurde, die Basis-Rate in
SONET ist.
-
Wenn
der STS-1-Rahmen 120 mit weiteren Einzelheiten betrachtet
wird, so werden die erste drei Spalten (Spalten 1 bis 3) des Rahmens 120 für den Transport
von Zusatzdaten 126 verwendet, während die verbleibenden Spalten
(Spalten 4 bis 90) einen synchronen Nutzinformations-Umschlag (SPE) 128 definieren.
Der SPE 128 besteht aus 783 Bytes und kann als eine Struktur
mit 87 Spalten mal 9 Reihen dargestellt werden. Der SPE 128 wird überwiegend zum Übertragen
von Nutzdaten verwendet, doch wird die erste Spalte, die aus 9 Bytes
besteht, für
eine Pfad-Schicht-Zusatzinformation 130 zugeteilt
(was nachfolgend als Pfad-Zusatzinformation
bezeichnet wird). Die Zusatzinformations-Bytes, die in der Pfad-Zusatzinformation 130 enthalten
sind, sind jeweils mit J1, J2, B3, C2, G1, F2, H4, Z3, Z4 und Z5 bezeichnet.
Mit der Ausnahme der Z3- und Z4-Bytes werden die Pfad-Zusatzinformations-Bytes
für eine Vielzahl
von Pfad-Steuerfunktionen verwendet, unter Einschluss der Signal-Betriebsverhalten-Überwachung
und der Wartung zwischen dem pfadabschließenden Ausrüstungen. Den Z3- und Z4-Bytes
ist derzeit keine spezielle Steuerfunktion zugeordnet, und sie werden
in Fällen
des Standes der Technik für
Benutzerzwecke zur Verfügung
gestellt. Dies gilt auch für
alle anderen Z3- und Z4-Bytes, die in jedem STS-1-Rahmen 120, 122, 124 des
STS-N-Rahmen vorhanden sind.
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Die
Transport-Zusatzinformation 126 befindet sich in den ersten
drei Spalten des STS-1-Rahmen, wobei diese Spalten insgesamt 27
Bytes enthalten. Hiervon werden 9 Bytes für Abschnitts-Schicht-Zusatzinformationen 132 zugeteilt (was
nachfolgend als die Abschnitts-Zusatzinformation bezeichnet wird),
und 18 Bytes werden für
die Leitungs-Schicht-Zusatzinformation 134 bereitgestellt (was
nachfolgend als die Leitungs-Zusatzinformation bezeichnet wird).
Die Abschnitts-Zusatzinformation 132 befindet
sich in Reihen 1 bis 3 der Transport-Zusatzinformation 126 und wird
typischerweise zur Unterstützung
von Abschnitts-Steuerfunktionen
verwendet, unter Einschluss der Signal-Betriebsverhalten-Überwachung, der Verwaltung,
der Wartung und der Bereitstellung zwischen Abschnitte abschließenden Ausrüstungen.
Die Leitungs-Zusatzinformation 134 befindet sich in Reihen
4 bis 9 der Transport-Zusatzinformation 126 und wird typischerweise
zum Unterstützen
von Leitungs-Steuerfunktionen verwendet, wie zum Beispiel die Signal-Multiplexierung,
die Schutz-Umschaltung und die Wartung zwischen Leitungen abschließenden Ausrüstungen.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung werden Modifikationen innerhalb eines
optischen Netzwerkes hinsichtlich der Art durchgeführt, wie
die Schutz-Umschaltung erfolgt. Diese Modifikationen erfordern Änderungen
innerhalb der vorstehend beschriebenen SONET-Norm. Bei derzeitigen
Leitungsschutz-Architekturen gibt es zwei Bytes innerhalb der Leitungs-Zusatzinformation 134,
in die Schutzumschaltungs-Daten für die spezielle Verbindungsstrecke
zu Zeiten von Ausfällen
eingefügt
werden, wobei diese Bytes die K1- und K2-Bytes sind, die in 5 gezeigt sind.
Die Schutzumschaltungs-Daten ergeben die alternative Pfad-Information, die
im Fall eines Ausfalls innerhalb einer bestimmten OC-Verbindungsstrecke erforderlich
ist. In diesem Fall wird, wenn ein Ausfall in einer bestimmten OC-Verbindungsstrecke
auftritt, der gesamte Datenverkehr, der die OC-Verbindungsstrecke durchläuft, über einen
Schutz-Pfad umgeleitet, der durch die K1- und K2-Bytes spezifiziert
ist, so dass der Datenverkehr immer noch das NE an dem andere Ende
der ausgefallenen OC-Verbindungsstrecke erreicht. Wie dies weiter
oben beschrieben wurde, könnte
dieser Schutzpfad eine Schutz-OC-Verbindungsstrecke
parallel zu der Arbeits-OC-Verbindungsstrecke sein, oder alternativ könnte der
Schutzpfad mehrere OC-Verbindungsstrecken umfassen, die den Datenverkehr
in der entgegengesetzten Richtung entlang eines BLSR lenken, bis
er das NE an dem anderen Ende der ausgefallenen OC-Verbindungsstrecke
erreicht.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung werden die Schutzumschaltungs-Daten nicht
in die Leitungs-Zusatzinformation 134 eingefügt, sondern
sie werden vorzugsweise während
eines Ausfalls in die Pfad-Zusatzinformation 130 eingefügt. Im einzelnen
werden die Schutzumschaltungs-Daten vorzugsweise in die Z3- und
Z4-Bytes eingefügt,
die derzeit von der SONET-Norm nicht verwendet werden. Selbstverständlich könnten alternativ
andere Bytes innerhalb der Pfad- Zusatzinformation
für ähnliche
Zwecke verwendet werden, wenn sie umdefiniert oder in einer anderen
Norm enthalten sein würden.
-
Die
Einzelheiten der Schutzumschaltungs-Daten ändern sich von Ausführungsform
zu Ausführungsform,
wie dies nachfolgend beschrieben wird, doch besteht das Wesentliche
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der Zuordnung eines Schutzpfades innerhalb
des optischen Netzwerkes während
des Netzwerk-Aufbaus, und der Einfügung von Schutzumschaltungs-Daten in
die Pfad-Zusatzinformation
während
einer Ausfall-Situation, wobei diese Schutzumschaltungs-Daten die
erforderliche Umkonfiguration anzeigen, die erforderlich ist, um
den Datenverkehr entlang des zugeordneten Schutzpfades zu lenken.
Diese Schutzumschaltungs-Daten könnten
als ein Trigger-Parameter für
Netzwerk-Elemente
betrachtet werden, die sie empfangen, weil bei der Feststellung
eines Ausfalls innerhalb des Arbeitspfades die Verarbeitung der
Schutzumschaltungs-Daten
durch die anderen anwendbaren Netzwerk-Elemente des optischen Netzwerkes
die Umkonfiguration ihrer Vermittlungsstrukturen triggert, um den
Schutzpfad aufzubauen.
-
Eine
einfache Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
In 6 ist das Beispiel des optischen Kommunikations-Netzwerkes
nach 4 gezeigt, wobei jedoch Arbeits- und Schutzpfade
für Datenverkehr
DATA1 weiter eingezeichnet sind. Wie dies gezeigt ist, empfängt das
erste NE 100 den Datenverkehr DATA1 und leitet ihn an das
zweite NE 102 über
die OC-Verbindungsstrecke 106 weiter. Die NE's 100, 102 in
diesem Fall sind pfadabschließende Geräte, wobei
die OC-Verbindungsstrecke 106 den Arbeitspfad für den speziellen
Datenverkehr bildet. Wie dies in 6 gezeigt
ist, wird der alternative Pfad zur Übertragung des Datenverkehr
DATA1 so zugeordnet, dass er von dem NE 100 über die OC-Verbindungsstrecke 108,
das NE 104 und die OC-Verbindungsstrecke 110 zum
NE 102 verläuft.
-
Wie
dies in 6 gezeigt ist, umfasst das NE 100 bei
diesem Beispiel Ports P1, P2, P3, die mit jeweiligen OC-Verbindungsstrecke
gekoppelt sind; eine Schalt- oder Vermittlungsstruktur 136,
die zwischen jedem der Ports P1, P2, P3 eingekoppelt ist, eine Steuereinheit 137,
die mit der Vermittlungsstruktur 136 gekoppelt ist, und
eine Routenführungstabelle 138,
die mit der Steuereinheit 137 gekoppelt ist. Die Betriebsweise
jeder dieser Komponenten wird nachfolgend ausführlich beschrieben. Es sollte
verständlich
sein, dass die anderen NE's 102, 104 einen vergleichbaren
Aufbau haben würden,
und dass tatsächlich
auch andere NE's
in den weiteren nachfolgend beschriebenen Figuren vorzugsweise einen ähnlichen
Aufbau gemäß der vorliegenden
Erfindung haben sollten.
-
Um
Arbeits- und Schutzpfade gemäß der bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung aufzubauen, wird ein nachfolgend anhand der 7A beschriebener
Prozess befolgt. Dieser Prozess kann manuell durch einen Netzwerk-Verwalter
ausgeführt
werden, oder alternativ könnten
einige dieser Schritte automatisch über die Verwendung eines Satzes
von Algorithmen ausgeführt
werden, wie dies hier weiter unten beschrieben wird.
-
Zunächst muss,
wie dies im Schritt 140 gezeigt ist, der erforderliche
Schutzgrad für
jeden Datenverkehrs-Pfad von dem Netzwerk-Verwalter bestimmt werden,
wobei eine Anzahl von unterschiedlichen Schutzgraden möglich ist.
Einige dieser Schutzgrade schließen den 1:1-Schutz, den 1 +
1-Schutz, einen ungeschützten
Verkehr und einen 1:n-Schutz ein, jedoch ohne Beschränkung hierauf.
Jeder dieser speziellen Schutzgrade wird nachfolgend in Form eines
Beispiels beschrieben. In dem in 6 gezeigten
Beispiel, wurde ein 1:1-Schutzschema für den Datenverkehr DATA1 ausgewählt.
-
Der
nächste
Schritt in der Prozedur zur Ausgestaltung eines Netzwerkes, wie
sie in 7A gezeigt ist, besteht im Schritt 141 in
der Bestimmung der optimalen OC-Verbindungsstrecken
und der NE's, die
für jeden
der Arbeits- und Schutzpfade zu verwenden sind, und die auf der
Grundlage des festgelegten Schutzgrades konfiguriert werden müssen. Dies
kann entweder manuell von dem Netzwerk-Verwalter durchgeführt werden, sofern der Netzwerk-Verwalter
die Auslegung des Gesamt-Netzwerkes kennt, oder dies kann alternativ
unter Verwendung eines Routenführungs-Verfahrens
durchgeführt werden,
wie zum Beispiel des Dijkstra-Algorithmus. Im
Fall der Dijkstra-Algorithmus-Bestimmung der Arbeits- und Schutzpfade
für den
Datenverkehr wird in idealer Weise der optimalste gefundene kürzeste Pfad
als der Arbeitspfad für
den Datenverkehr gewählt,
und der nächst
optimale kürzeste
Pfad wird als ein Schutzpfad gewählt.
Es sollte verständlich
sein, dass andere Erwägungen,
wie zum Beispiel die Last und die Kosten bestimmter betroffener
OC-Verbindungsstrecken ebenfalls eine Auswirkung auf die gewählten Pfade
haben könnten.
Sobald irgendwelche Arbeitspfade, die erforderlich sind, gewählt wurden, müssen die
Vermittlungsstrukturen der NE's,
die an dem Arbeitspfad beteiligt sind, in richtiger Weise konfiguriert
werden, wie dies im Schritt 142 gezeigt ist. Die Konfiguration
der Vermittlungsstrukturen innerhalb jedes NE bestimmt, wohin ein
bestimmter Datenverkehr gelenkt wird. Im einzelnen wird Datenverkehr,
der an einem ersten Port eines NE ankommt, der mit einem zweiten
Port über
die Vermittlungsstruktur verbunden ist, über die OC-Verbindungsstrecke
abgegeben, die dem zweiten Port entspricht. Die kombinierte Wirkung
der Konfigurationen der Vermittlungsstruktur besteht in der Definition
der OC-Verbindungsstrecken
und der NE's, die
zu verwenden sind, wenn Datenverkehr unter Arbeitsbedingungen an
einem bestimmten Port innerhalb eines einen Pfad abschließenden NE
empfangen wird.
-
Weiterhin
müssen,
wie dies im Schritt 143 in 7A gezeigt
ist, nach der Wahl irgendwelcher Schutzpfade, die erforderlich sind,
Einträge
in die Routenführungstabelle
derjenigen NE's
gemacht werden, die möglicherweise
Ausfälle
innerhalb des Arbeitspfades feststellen würden. Das heißt, dass
zur Zuordnung eines Schutzpfades in einem optischen Kommunikations-Netzwerk
zu der Routenführungstabelle
innerhalb jedes der NE's
des Arbeitspfades ein Schutzpfad-Eintrag hinzugefügt wird.
Jeder dieser Einträge
schließt
Schutzumschaltungs-Daten ein, die in die Schutz-Bytes der Pfad-Zusatzinformation eingefügt werden
müssen,
sobald ein bestimmter Ausfall auftritt. Diese Schutzumschaltungs-Daten zeigen
Modifikationen an, die innerhalb der Schalt- oder Vermittlungsstrukturen
der in dem Schutzpfad enthaltenen NE's ausgeführt werden müssen, um den
Verkehr umzuleiten.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung bestimmt die Steuereinheit innerhalb
des NE, die einen Ausfall auf dem Arbeitspfad feststellt, welcher
Schutzeintrag in der Routenführungstabelle
auf die Vermittlungsstruktur anzuwenden ist, über eine Nachschlage-Prozedur.
Nach dieser Feststellung fügt
die Steuereinheit innerhalb des den Ausfall feststellenden NE Schutzumschalt-Daten
in die Pfad-Zusatzinformation
des Datenverkehrs ein, und zwar insbesondere für die bevorzugten Ausführungsformen
in die Z3- und/oder Z4-Bytes die derzeit nicht verwendet werden.
Weiterhin konfiguriert die Steuereinheit des den Ausfall feststellenden
NE, falls passend, seine Vermittlungsstruktur entsprechend den Schutz-Umschalt-Daten um.
Für andere
NE's in dem optischen
Netzwerk lesen entsprechende Steuereinheiten die Z3- und/oder Z4-Bytes,
um festzustellen, ob Schutzumschaltungs-Daten eingefügt sind.
Wenn Schutzumschaltungs-Daten eingefügt sind (verglichen mit Vorgabe Daten),
so verarbeiten die Steuereinheiten die Daten, um festzustellen,
ob eine Umkonfiguration ihrer speziellen Vermittlungsstruktur erforderlich
ist, und, falls erforderlich, wie ihre Vermittlungsstruktur umzukonfigurieren
ist, damit der Schutzpfad konfiguriert wird.
-
In
dem Beispiel des optischen Kommunikations-Netzwerkes nach 6 ist
die Vermittlungsstruktur 136 des NE 100 so konfiguriert,
dass im Normalbetrieb irgendwelcher Datenverkehr, der am Port P1
empfangen wird, über
den Port 2 auf die OC-Verbindungsstrecke 106 ausgesandt
wird, und die Vermittlungsstruktur des NE 102 ist so konfiguriert,
dass irgendwelcher Datenverkehr, der am Port P6 von der OC-Verbindungsstrecke 106 empfangen
wird, an dem Port P7 abgegeben wird. Weiterhin weisen die Routenführungstabellen
von sowohl dem NE 100 als auch dem NE 102 (die
NE's des Arbeitspfades),
einen Schutzeintrag auf, der anzeigt, dass, wenn ein Ausfall innerhalb
des Arbeitspfades (OC-Verbindungsstrecke 106) auftritt,
die Schutzumschaltungs-Daten, die durch den Schutzeintrag angezeigt sind, in
die Z3- und/oder Z4-Bytes der Pfad-Zusatzinformation für diesen
Datenverkehr einzufügen
sind. Die Schutzumschaltungs-Daten in diesem Beispielsfall würden einen
Schutzumschalt-Befehl zur Umkonfiguration der Vermittlungsstruktur
des NE 100 derart, dass der Port P1 und der Port P3 miteinander
gekoppelt werden, einen Schutzumschalt-Befehl zur Konfiguration
der Vermittlungsstruktur der NE 104 derart, dass der Port
P4 und der Port P5 miteinander zu koppeln sind, und einen Umschalt-Befehl
zur Umkonfiguration der Vermittlungsstruktur des NE 102 derart
einschließen,
dass der Port P8 und der Port 7 miteinander gekoppelt werden. Unter
Verwendung der derart konfigurierten Vermittlungsstrukturen wird
im Normalbetrieb der Datenverkehr DATA1, der am Port P1 empfangen
wird, daher über
den Port P2, die Verbindungsstrecke 106, den Port P6 und
das NE 102 an dem Port P7 abgegeben.
-
Die
Betriebsweise einer Steuereinheit innerhalb eines Netzwerk-Elementes
während
des Umschaltens auf einen Schutzpfad wird nunmehr unter Bezugnahme
auf 7B beschrieben. Anfänglich überwacht, wie dies im Schritt 144 gezeigt
ist, die Steuereinheit das Auftreten irgendwelcher Ausfall-Anzeigen
innerhalb irgendwelcher der OC-Verbindungsstrecken, mit denen das
NE gekoppelt ist, wobei gut bekannte Techniken verwendet werden.
In dem Fall, das eine Ausfall-Anzeige für eine OC-Verbindungsstrecke
innerhalb eines vorher konfigurierten Arbeitspfades festgestellt
wird, sucht die Steuereinheit in der im Schritt 145 gezeigten
Weise nach einem Schutz-Eintrag innerhalb ihrer Routenführungstabelle,
der dem speziellen festgestellten Ausfall entspricht. Dieser Schutz-Eintrag
zeigt Schutzumschalt-Daten an, die eine Anzahl von Umschalt-Befehlen
umfassen, die in dem optischen Netzwerk ausgeführt werden müssen, um
die Vermittlungsstrukturen derart zu konfigurieren, dass der Datenverkehr den
Schutzpfad durchquert. An diesem Punkt führt das NE im Schritt 146 die
Schutzumschalt-Daten in das Schutz-Byte oder die Schutz-Bytes in
der Pfad-Zusatzinformation der STS-1-Signale ein, die den Datenverkehr
bilden. Es ist möglich,
dass es in den Schutzumschalt-Daten einen Umschalt-Befehl für das spezielle
NE gibt, dass den Ausfall festgestellt hat; dies wird in Schritt 147 festgestellt.
-
Wenn
es einen dem speziellen NE entsprechenden Umschalt-Befehl in den
Schutzumschalt-Daten gibt, die in das Schutz-Byte oder die Schutz-Bytes
im Schritt 147 eingefügt
wurden, so erfolgt eine Umkonfiguration der Vermittlungsstruktur entsprechend
dem Umschalt-Befehl im Schritt 148. Die Einfügung eines
Umschalt-Befehls,
der dem speziellen NE entspricht, zeigt an, das sich das spezielle NE
innerhalb des Schutzpfades befindet. Sobald diese Umkonfiguration
der Vermittlungsstruktur im Schritt 148 erfolgt, oder wenn
keine Umkonfiguration im Schritt 147 erforderlich ist (was
anzeigt, dass das spezielle NE sich nicht innerhalb des Schutzpfades befindet),
so macht das NE mit der Ausgabe von Datenverkehr mit den Schutzumschalt-Daten
innerhalb des Schutz-Bytes oder der Schutz-Bytes im Schritt 149 an
den Port weiter, der durch die Konfiguration der Vermittlungsstruktur
festgelegt ist. An diesem Punkt kehrt die von der Steuereinheit
innerhalb des NE ausgeführte
Operation zum 144 zurück.
-
Wenn
im Schritt 144 keine Feststellung von Ausfällen innerhalb
irgendwelcher OC-Verbindungsstrecken
erfolgt, in die das NE eingekoppelt ist, so überwacht die Steuereinheit
im Schritt 150 irgendwelche Änderungen innerhalb des Schutz-Bytes
oder der Schutz-Bytes des ankommenden Datenverkehrs. Wenn es keine
Ausfälle
innerhalb des Arbeitspfades gibt, so würde sich das Schutz-Byte oder
die Schutz-Bytes
in einem Vorgabezustand befinden, und sobald ein Ausfall innerhalb
eines Arbeitspfades auftritt, so werden Schutzumschalt-Daten in
das Schutz-Byte oder die Schutz-Bytes eingefügt, wie dies weiter oben für den Schritt 156 beschrieben
wurde. Wenn es keine Änderungen
innerhalb des Schutz-Bytes oder Schutz-Bytes des ankommenden Datenverkehrs
gibt, so kehrt die Prozedur nach 7B zum
Schritt 144 zurück.
Obwohl die Schritte 144 und 150 in 7 als getrennte Schritte dargestellt sind,
sollte es verständlich
sein, dass vorzugsweise diese Überwachungsfunktionen
kontinuierlich von der Steuereinheit innerhalb jedes NE des optischen
Netzwerkes ausgeführt
werden.
-
Wenn
eine Änderung
des oder der Schutz-Bytes im Schritt 150 festgestellt wird,
geht die Steuereinheit zur Verarbeitung, im Schritt 151,
der Schutzumschalt-Daten über,
die in das Schutz-Byte oder den Schutz-Bytes eingefügt sind.
An diesem Punkt geht die von der Steuereinheit ausgeführte Prozedur
zum Schritt 147 über,
wie dies weiter oben beschrieben wurde, in dem eine Feststellung
getroffen wird, ob es einen Umschalt-Befehl innerhalb der Schutzumschalt-Daten
gibt, der dem speziellen NE entspricht. Wenn es einen Umschalt-Befehl
gibt, der sich auf das spezielle NE bezieht, so geht die Steuereinheit
zur Umkonfiguration der Vermitttlungsstruktur entsprechend dem Umschalt-Befehl über. Unabhängig davon,
ob es eine Umkonfiguration der Vermittlungsstruktur gab, oder nicht,
gibt die Steuereinheit den Datenverkehr unter Einschluss der Schutzumschalt-Daten
innerhalb des oder der Schutz-Bytes an den Port ab, der durch die
Konfiguration der Vermittlungsstruktur festgelegt ist.
-
Wenn
nunmehr erneut das Beispiel nach 6 betrachtet
wird, so würde,
wenn ein Ausfall innerhalb der OC-Verbindungsstrecke 106 auftreten würde, das
NE 100 und/oder das NE 102 diesen Ausfall feststellen.
Aus Vereinfachungsgründen
ist der Fall bei dem das NE 100 den Ausfall feststellt,
der einzige Fall, der hier beschrieben wird. Als Ergebnis der Feststellung
des Ausfalls würde
die Steuereinheit 137 innerhalb des NE 100 ein
Nachschlagen innerhalb der Routenführungstabelle ausführen, um
einen Schutz-Eintrag zu ermitteln, der einem derartigen Ausfall
entspricht (Schritt 145). In diesem Fall würde der
Schutz-Eintrag Schutzumschalt-Daten ähnlich denen
haben, wie sie vorstehend beschrieben wurden; die Schutzumschalt-Daten
schließen
einen Umschalt-Befehl für
jedes der NE 100, NE 104 und NE 102 ein.
Als nächstes
würde die
Steuereinheit 137 die Schutzumschalt-Daten in das Schutz-Byte
oder die Schutz-Bytes innerhalb der Pfad-Zusatzinformation des Datenverkehrs
DATA1 (Schritt 146) einfügen und feststellen, ob sich
irgendeiner der Umschalt-Befehle auf die Vermittlungsstruktur 136 innerhalb
des NE 100 bezieht (Schritt 147). Im Fall der 6 entspricht
ein Umschalt-Befehl dem NE 100, wobei dies der Befehl ist,
die Vermittlungsstrukur 136 derart umzukonfigurieren, dass
der Port P1 und der Port P3 miteinander gekoppelt werden. Somit
geht die Steuereinheit zur Ausführung
der befohlenen Umkonfiguration innerhalb der Vermittlungsstruktur 136 (Schritt 148) über. Nachdem
diese Umkonfiguration innerhalb des NE 100 ausgeführt wurde,
wird der am Port P1 empfangene Datenverkehr DATA1 nachfolgend über den
Port P3 abgegeben, wodurch der Datenverkehr mit den Schutzumschalt-Daten
innerhalb des oder der Schutz-Bytes der Pfad-Zusatzinformation über die
OC-Verbindungsstrecke 108 zum NE 104 (Schritt 149)
geleitet wird.
-
An
diesem Punkt würde
die NE 104 den Datenverkehr DATA1 am Port P4 empfangen
und das oder die nicht der Vorgabe entsprechenden Schutz-Bytes innerhalb
des Datenverkehrs DATA1 feststellen (Schritt 150). Dies
führt zu
der Verarbeitung der Schutzumschalt-Daten innerhalb des oder der
Schutz-Bytes (Schritt 151) und der Feststellung, dass es
einen Umschalt-Befehl gibt, der auf die Vermittlungsstruktur des
NE 104 gerichtet ist (Schritt 147), wobei dies
der Befehl ist, die Vermittlungsstruktur so zu konfigurieren, dass
der Port P4 und der Port P5 miteinander gekoppelt werden. Als nächstes würde die
Steuereinheit des NE 104 ihre Vermittlungsstruktur entsprechend
dem Befehl konfigurieren (Schritt 148) und den Datenverkehr
DATA1 über
den Port P5 abgeben, wie dies durch die Vermittlungsstruktur konfiguriert
ist, was dazu führt,
dass der Datenverkehr DATA1 an dem NE 102 über die
OC-Verbindungsstrecke 110 empfangen wird (Schritt 149).
-
Weiterhin
würden
den vorstehend für
die NE 104 beschriebenen Prozeduren ähnlichen Prozeduren innerhalb
des NE 102 ausgeführt,
um dessen Vermittlungsstrukur umzukonfigurieren (Schritte 150, 151, 147, 148 und 149 in 7B).
Alternativ könnte, weil
die Steuereinheit innerhalb des NE 102 den Ausfall der
OC-Verbindungsstrecke 106 direkt feststellen könnte, die
Steuereinheit des NE 102 Schritte durchlaufen, die ähnlich den
Schritten sind, die vorstehend für
das NE 100 beschrieben wurden (Schritte 144, 145, 146, 147, 148 und 149 nach 7B).
Im Ergebnis würde,
wenn ein Ausfall auf der OC-Verbindungsstrecke 106 auftritt,
der am Port P1 empfangene Datenverkehr DATA1 über den Port P3, die OC-Verbindungsstrecke 108,
den Port P4, das NE 104, den Port P5, die OC- Verbindungsstrecke 110 den
Port P8 und das NE 102 an dem Port P7 abgegeben, wobei
dies der Schutzpfad ist, der in dem vorhergehenden Schritt ausgewählt wurde.
-
Es
sollte festgestellt werden, dass in bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung die Arbeits- und Schutzpfade bidirektionale
Pfade sind. Das vorstehend beschriebene Beispiel bezieht sich speziell
auf ein unidirektionales System, jedoch lediglich zur Vereinfachung
der Erläuterung. Daher
würde mit
der gleichen Konfiguration eines Arbeitspfades und der Zuordnung
eines Schutzpfades irgendwelcher Datenverkehr, der innerhalb des
NE 102 am Port P7 empfangen wird, im Normalbetrieb über den
Port P6, die OC-Verbindungsstrecke 106, den Port P2 und
das NE 100 zum Port P1 gelenkt. Weiterhin würde während eines
Ausfalls in der OC-Verbindungsstrecke 106 die sich daraus
ergebende Umkonfiguration der Vermittlungsstrukturen innerhalb der
NE's 100, 102, 104 dazu
führen,
dass irgendwelcher Datenverkehr, der am Port P7 empfangen wird, über den
Port P6 die OC-Verbindungsstrecke 110, den Port P5, das
NE 104, den Port P4, die OC-Verbindungsstrecke 108, den
Port P3 und das NE 100 zum Port P1 geführt würde.
-
Es
sollte erkennbar sein, dass weitere Port-Konfigurationen und Schutz-Einträge innerhalb der
Vermittlungsstrukturen beziehungsweise Routenführungstabellen der NE's 100, 102, 104 für andere nicht
erläuterte
Datenverkehrs-Pfade enthalten sein könnten. Im Ergebnis kann ein
gesamtes optisches Kommunikations-Netzwerk als eine Vielzahl von
Pfaden für
die Kommunikation betrachtet werden, die NE's und OC-Verbindungsstrecken überlappen,
wobei jeder Pfad mit seinem eigenen Satz von Eingangs- und Ausgangs-Ports
definiert ist. In dem Beispiel nach 6 ist lediglich
der einzelne Kommunikations-Pfad definiert. In diesem Fall werden
sowohl die Arbeits- als auch Schutzpfade während des Netzwerk-Aufbaus
gewählt,
und um sicherzustellen, dass der Schutz aufrecht erhalten wird,
haben sowohl die Arbeits- als
auch die Schutzpfade eine reservierte Bandbreite. Es ist festzustellen,
dass wie dies weiter unten beschrieben wird, in manchen Ausführungsformen
die für
den Schutzpfad reservierte Bandbreite gemeinsam mit Schutzpfaden
von anderen Kommunikations-Pfaden verwendet wird, während dies
in anderen Ausführungsformen
nicht der Fall ist.
-
Im
allgemeinen können
die Pfade, die in einem optischen Kommunikations-Netzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung
enthalten sind, irgendeines einer Anzahl von unterschiedlichen Schutzschemas
und Schutzgraden haben, wie dies weiter unten erläutert wird.
Tatsächlich
könnte
bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung jeder der Pfade eine
unterschiedliche Schutz-Abdeckung haben, die speziell auf die Art
und Priorität
des Datenverkehrs, für
den der Pfad zu verwenden ist, die Verfügbarkeit von Lichtleitfaser-Kabeln
und/oder die gewünschte Konfiguration
des Klienten zugeschnitten ist.
-
Vor
der Erläuterung
komplizierterer optischer Kommunikations-Netzwerke anhand der 8 bis 10 wird
nunmehr eine Anzahl von unterschiedlichen Schutzarten beschrieben.
Es sei bemerkt, dass die Beschreibung der folgenden Schutzschemas
und Schutzgrade nicht den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
beschränken
soll, und dass tatsächlich die
Flexibilität
der vorliegenden Erfindung eine große Anzahl von unterschiedlichen
Schutzumschaltungs-Konstruktionen ermöglicht, die nicht erläutert werden.
-
Einige
gut bekannte Schutzschemas, die innerhalb eines optischen Kommunikations-Netzwerkes
gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich
sind, sind der 1:1-Schutz, wie dies in 6 gezeigt
ist, der 1:n-Schutz und ungeschützter
Datenverkehr. Weiterhin könnten
die Netzwerk-Elemente innerhalb des Netzwerkes in einem Ring ähnlich der
BLSR-Konstruktion konfiguriert sein, wobei jeder Arbeits- und Schutzpfad innerhalb
des Ringes getrennt konfiguriert ist.
-
Wenn
der Schutzgrad betrachtet wird, so sollte eine Anzeige der Reservierung
der Bandbreiten-Zuteilung innerhalb der betreffenden OC-Verbindungsstrecken
betrachtet werden. Wie dies weiter oben unter Bezugnahme auf 4 erwähnt wurde, kann
eine OC-Verbindungsstrecke vorzugsweise in einen Arbeitskanal- Sektor 112,
einen ungeschützten Kanal-Sektor 113,
einen Schutzkanal-Sektor 114 und einen nicht zugeordneten
Sektor 115 unterteilt werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist der Arbeitskanal-Sektor 112 ein reservierter
Teil der Bandbreite, der als Teil von einem oder mehreren Arbeitspfaden
verwendet wird; der ungeschützte
Kanal-Sektor 113 ist ein reservierter Teil der Bandbreite,
die als Teil von einem oder mehreren Datenverkehrs-Pfaden verwendet
wird, die keine Schutzpfade haben; der Schutzkanal-Sektor 114 ist
ein reservierter Teil der Bandbreite, der erforderlich ist, um sicherzustellen,
dass Bandbreite in dem Fall zur Verfügung steht, in dem ein Schutzpfad konfiguriert
werden muss; und der nicht zugeordnete Sektor 115 ist die
verbleibende Bandbreite, die für anderen
Datenverkehr verfügbar
ist. Vorzugsweise werden diese reservierten Bandbreiten-Sektoren
unter Verwendung gut bekannter Techniken in Steuersoftware gespeichert.
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Optische
Kommunikations-Netzwerke gemäß der vorliegenden
Erfindung können
extrem flexibel sein und können
daher einen Kompromiss zwischen der Effizienz des Netzwerkes und
dem Schutz jedes einzelnen Datenverkehrs-Pfades in einer Weise erreichen,
die an die Situation angepasst ist. 8A zeigt
ein Beispiel eines optischen Kommunikations-Netzwerkes, bei dem
die vorliegende Erfindung realisiert werden könnte, wobei dieses Netzwerk
5 NE's umfasst,
die zur Übertragung
von Datenverkehr entlang von 5 Datenverkehrs-Pfaden verwendet werden.
In 8A ist ein erstes NE 160 über eine
OC-Verbindungsstrecke A mit einem zweiten NE 162 gekoppelt;
das zweite NE 162 ist über
eine OC-Verbindungsstrecke B mit einem dritten NE 164 gekoppelt;
das erste NE 160 ist über
die OC-Verbindungsstrecke
C mit dem dritten NE 164 gekoppelt; das erste NE 160 ist über eine
OC-Verbindungsstrecke D mit einem vierten NE 166 gekoppelt;
das vierte NE 166 ist über
eine OC-Verbindungsstrecke E mit einem fünften NE 168 gekoppelt,
und das fünfte
NE 168 ist über
eine OC-Verbindungsstrecke F mit dem dritten NE 164 gekoppelt.
In diesem Beispiel eines Netzwerkes wird Datenverkehr DATEN1 zwischen dem
ersten NE 160 und dem dritten NE 164 übertragen;
Datenverkehr DATEN2 wird zwischen dem ersten NE 160 und
dem zweiten NE 162 übertragen; Datenverkehr
DATEN3 wird zwischen dem zweiten NE 162 und dem vierten
NE 166 übertragen,
Datenverkehr DATEN4 wird zwischen dem viertem NE 166 und
dem dritten NE 164 übertragen,
und Datenverkehr DATEN5 wird zwischen dem dritten NE 162 dem fünften NE 168 übertragen.
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8B erläutert die
Bandbreiten-Reservierungen innerhalb der OC-Verbindungsstrecken nach 8A.
In diesem Beispiel hat der Datenverkehr DATEN1 einen Arbeitspfad,
der über
die OC-Verbindungsstrecke C konfiguriert ist, und einen Schutzpfad,
der über
die OC-Verbindungsstrecken A und B zugeteilt ist; der Datenverkehr
DATEN2 hat einen über
die OC-Verbindungsstrecken A konfigurierten Arbeitspfad und einen
Schutzpfad, der über
die OC-Verbindungsstrecken C und B zugeteilt ist; der Datenverkehr
DATEN3 hat einen ungeschützten Pfad,
der über
die OC-Verbindungsstrecken A und D konfiguriert ist; der Datenverkehr
DATEN4 hat einen über
die OC-Verbindungsstrecken E und F konfigurierten Arbeitspfad und
einen Schutzpfad, der über die
OC-Verbindungsstrecken D und C zugeteilt ist; und der Datenverkehr
DATEN5 hat einen ungeschützten
Pfad, der über
die OC-Verbindungsstrecken B und F konfiguriert ist.
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In
dem in den 8A und 8B gezeigten Beispiel
ist zu erkennen, dass der Schutz-Sektor innerhalb der OC-Verbindungsstrecke
A für den Schutzpfad
des Datenverkehrs DATEN1 reserviert ist, dass der Schutz-Sektor
innerhalb der OC-Verbindungsstrecke
B gemeinsam von den Schutzpfaden für den Datenverkehr DATEN1 und
den Datenverkehr DATEN2 benutzt wird; dass der Schutz-Sektor innerhalb
der OC-Verbindungsstrecke C gemeinsam von den Schutzpfaden des Datenverkehrs
DATEN2 und des Datenverkehrs DATEN4 genutzt wird; dass der Schutz-Sektor
innerhalb der OC-Verbindungsstrecke D für den Schutzpfad des Datenverkehrs DATEN4
reserviert ist; und dass die OC-Verbindungsstrecken E und F keine
reservierten Schutz-Sektoren haben. Im Fall der gemeinsam genutzten
Schutz-Sektoren der OC-Verbindungsstrecken B und C sei festgestellt,
dass diese Realisierung, die gemeinsam genutzte Schutz-Sektoren
einschließt,
lediglich den Schutz gegen einen einzigen Ausfall innerhalb des
optischen Kommunikations- Systems
garantiert und daher keinen Schutz in dem Fall garantiert, dass
beide Datenverkehrs-Schutzpfade, die einen einzelnen reservierten Schutz-Sektor
gemeinsam nutzen, beide aufgrund einer Vielzahl von Ausfällen innerhalb
des Netzwerkes benötigt
werden.
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Es
gibt vielfältige
Techniken zur Berücksichtigung
von Situationen, in denen mehrfache Ausfälle innerhalb eines optischen
Kommunikations-Netzwerkes ähnlich
dem auftreten, wie es in 8A gezeigt ist.
Einerseits könnte
eine Prioritäts-Hierarchie für unterschiedliche
Schutzpfade ausgebildet werden. Beispielsweise könnte in dem Fall, dass der Schutz-Sektor
innerhalb der OC-Verbindungsstrecke C für die Schutzpfade sowohl des
Datenverkehrs DATEN2 als auch des Datenverkehrs DATEN4 aufgrund
von Fehlern in den OC-Verbindungsstrecken A und F benötigt wird,
der Schutzpfad des Datenverkehrs DATEN2 die Priorität erhalten.
Die Priorität könnte einfach
auf der Reihenfolge beruhen, in der die Fehler auftreten, oder sie
könnte
alternativ auf der Art oder Bedeutung der übertragenen Daten beruhen.
Zusätzlich
könnte,
selbst wenn der Schutz-Sektor durch einen ersten Schutzpfad verwendet
wird, wenn er für
einen zweiten Schutzpfad benötigt
wird, der zweite Schutzpfad alternativ in einer nicht zugeteilten
Sektor der OC-Verbindungsstrecke
konfiguriert werden, unter der Annahme das der nicht zugeteilte
Sektor eine ausreichende Bandbreite hat. In dem Beispiel einer Realisierung
nach den 8A und 8B würden alle
Verbindungsstrecken mit Ausnahme der OC-Verbindungsstrecke A wahrscheinlich
eine ausreichende Bandbreite in dem nicht zugeteilten Sektor haben,
um eine zusätzliche Schutz-Bandbreite
aufzunehmen, die diejenige übersteigt,
die in dem Schutz-Sektor enthalten ist.
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Eine
weitere zusätzliche
Lösung
für das
Problem gemeinsam genutzter Schutz-Sektoren im Fall von mehrfachen Ausfällen besteht
darin, größere Schutz-Sektoren
in dem Fall zur Verfügung
zu haben, dass ein Schutz-Sektor gemeinsam genutzt wird. Ein Nachteil
dieser Lösung
besteht in der vergrößerten Menge
der reservierten Bandbreiten-Ressourcen, die benötigt werden, obwohl dies erforderlich
sein kann, wenn ein 1:1 oder 1 + 1-Schutz garantiert werden muss.
Eine andere Lösung
für dieses
Problem besteht darin, dass ein zweiter Schutzpfad für einen bestimmten
Kommunikationspfad in dem Fall zugeteilt wird, dass der erste Schutzpfad
nicht konfiguriert werden kann. Ein Nachteil dieser Lösung besteht
in der vergrößerten Kompliziertheit
und den vergrößerten Bandbreiten-Ressourcen,
die in Fällen
von mehrfachen Schutzpfaden für
einen einzige Arbeitspfad erforderlich sind.
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In
dem in den 8A und 8B gezeigten Beispiel
haben der Datenverkehr DATEN3 und der Datenverkehr DATEN5 lediglich
ungeschützte
Datenpfade, wahrscheinlich deshalb, weil dieser Datenverkehr eine
geringe Priorität
hat. Bei manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung besteht trotz der Tatsache, dass dein
ungeschützter
Pfad keine reservierte Schutz-Bandbreite innerhalb von OC-Verbindungsstrecken
hat, immer noch die Option, dass ein Schutzpfad während des
Netzwerk-Aufbaus zugeordnet wird. In diesem Fall würde die
Zuteilung des Schutzpfades das Einfügen von Schutzeinträgen innerhalb
der Routenführungstabellen
der betroffenen NE's
einschließen,
wie dies weiter oben beschrieben wurde, würde jedoch nicht die Fähigkeit einschließen, Bandbreite
innerhalb der reservierten Schutz-Sektoren der OC-Verbindungsstrecken
zu verwenden. Lediglich irgendwelche Bandbreite innerhalb der nicht
zugeteilten Sektoren der zugehörigen OC-Verbindungsstrecken
könnte
im Fall eines Ausfalls innerhalb des ungeschützten Pfades verwendet werden.
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Obwohl
in 8B die Bandbreiten, die den OC-Verbindungsstrecken
entsprechen, gleich sind, sollte es verständlich sein, dass dies lediglich
zur Erläuterung
eines einfachen Beispiels bestimmt ist. In anderen Ausführungsformen
würden
OC-Verbindungsstrecken
in einem optischen Netzwerk mit großer Wahrscheinlichkeit unterschiedliche
Bandbreiten haben. Obwohl weiterhin in 8B die
Bandbreiten-Forderungen
für jeden
Satz von Datenverkehr als gleich dargestellt sind, sollte es verständlich sein, dass
die Bandbreiten-Forderungen für
unterschiedlichen Datenverkehr wahrscheinlich unterschiedlich sein
würden.
Der in einer bestimmten OC-Verbindungsstrecke reservierte Schutz-Sektor
weist vorzugsweise eine ausreichende Bandbreite auf, um den entsprechenden
Arbeitspfad zu schützen,
der den größten Bandbreiten-Bedarf
hat.
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9 zeigt
ein optisches Kommunikations-Netzwerk, das eine zusätzliche
Flexibilität
zeigt, die durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung zur Verfügung steht,
und die nicht bei traditionellen Schutz-Techniken verfügbar ist,
nämlich
die Fähigkeit,
optische Pfade neu zu konfigurieren, die lediglich einen Teil des
Gesamtpfades im Fall von Ausfällen
innerhalb des optischen Arbeitspfades bilden. Insbesondere würden, wenn
ein Dienste-Zugangspunkt ausfällt,
die bisherigen Schutz-Techniken nicht in der Lage sein, den Ausfall
zu korrigieren, während
dies in der vorstehend beschriebenen Weise mit der Verwendung der
vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit
von den Umständen
möglich
sein kann.
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Gemäß 9 sind
vier Router 170, 172, 174, 188 und
fünf NE's 176, 178, 180, 182, 184 gezeigt,
die miteinander über
ein optisches Kommunikations-Netzwerk verbunden sind. Wie dies in 9 gezeigt
ist, ist das NE 176 mit dem NE 178, dem NE 180 und
dem Router 172 verbunden; das NE 178 ist weiterhin
mit dem NE 180, dem NE 182 und dem Router 174 verbunden,
und das NE 182 ist weiterhin mit dem NE 184 und
dem Router 170 verbunden. Weiterhin sind die Router 170, 172 und 188 unabhängig mit
einem lokalen Netzwerk (LAN) 186 verbunden. In dem als
Beispiel in 9 gezeigten Fall wird ein Arbeitspfad
zwischen dem Router 188 und dem Router 174 über das
LAN 186, dem Router 172 und die NE's 176, 178 konfiguriert.
Wenn in dieser Situation ein Dienste-Zugangspunkt, wie zum Beispiel
das NE 176 ausfällt,
können
die verbleibenden Komponenten des optischen Netzwerks als solche
nicht diesen Ausfall kompensieren.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung könnte
ein Schutzpfad während
des Netzwerk-Aufbaus für
einen derartigen Ausfall zugeordnet werden, wenn die Netzwerk-Verwaltung
sich darüber
bewusst ist, dass der Router 188 Datenverkehr über das
LAN 186 zu/von dem Router 170 senden/empfangen
könnte.
In diesem Fall könnte
ein Gesamt-Schutzpfad zwischen dem Router 188 und dem Router 174 über das
LAN 186, den Router 170, das NE 182 und
das NE 178 zugeteilt werden, wenn irgendeine Form eines
Schutzschemas höherer Schicht
für den
Datenverkehr zur Verfügung
steht, der über
den Router 170 im Fall eines Ausfalls ausgesandt wird.
Auf der höheren
Schicht oder Ebene könnte
dies dadurch erfolgen, dass eine konstante Verbindung zwischen dem
Router 170 und dem Router 188 entlang der Arbeitspfad-Verbindung
zwischen dem Router 172 und dem Router 188 bestehen
würde,
oder alternativ könnte
dies dadurch erfolgen, dass eine andere Form des Schutzes vorgesehen wird,
die die Router 170, 188 zu Zeiten eines Ausfalls miteinander
verbindet.
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Solange
es eine Technik gibt, die die Router 170, 188 während einer
Ausfallsituation verbunden hält,
können
die NE's nach 9 einen
Ausfall innerhalb des NE 176 durch Herstellen eines Schutzpfades
zwischen dem Router 170 und dem Router 174 kompensieren.
Dies kann durch Einfügen
von Schutz-Einträgen in den
NE's 176, 178 erfolgen,
die Schutzumschalt-Daten zu einer geeigneten Umkonfiguration der
Vermittlungsstrukturen der NE's 178, 182 im
Fall eines Ausfalls einschließen.
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In
dieser Situation würde,
wenn das NE 178 einen Ausfall innerhalb des NE 176 feststellen
würde, die
Steuereinheit in dem NE 178 in ihrer Routenführungstabelle
nachschlagen, um einen entsprechenden Schutzeintrag zu bestimmen,
wobei der Schutzeintrag Schutzumschalt-Daten mit einem Umschalt-Befehl
für das
NE 178 und einem Umschalt-Befehl für das NE 182 einschließen würde. Die Steuereinheit
innerhalb des NE 178 könnte
dann die Schutzumschalt-Daten in ein oder mehrere Schutz-Bytes in
der Pfad-Zusatzinformation des Datenverkehrs einfügen, ihre
Vermittlungsstruktur entsprechend des Umschalt-Befehls umkonfigurieren und
den von dem Router 174 empfangenen Datenverkehr an das
NE 182 abgeben (gemäß der Umkonfiguration
innerhalb seiner Vermittlungsstruktur). Die Steuereinheit in dem
NE 182 würde
dann das von der Vorgabe abweichende Schutz-Byte oder die Schutz-Bytes
erkennen, die es in dem Datenverkehr empfängt, die Schutzumschalt-Daten innerhalb des oder
der Schutzbytes verarbeiten, seine Vermittlungsstruktur auf der
Grundlage der entsprechenden Umschalt-Befehle umkonfigurieren und
den Datenverkehr an den Router 170 abgeben. Unter der Annahme,
dass die Routenführung
zwischen dem Router 172 und dem 188 auf den Router 170 und
den Router 188 umgeschaltet (oder dupliziert) wurde, könnten dann
der Router 188 und der Router 174 über den
Gesamt-Schutzpfad kommunizieren. Bei bisherigen Maschen-Konfigurationen
würde ein
Versuch zur Umkonfiguration des optischen Kommunikations-Netzwerkes
nach 9 keine Komponenten jenseits der NE's des optischen Kommunikations-Netzwerkes
berücksichtigen.
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In
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung zeigt die Art und die Lage der Ausfälle innerhalb
des Arbeitspfades den Schutzpfad an, der verwendet wird. Dies erfolgt
dadurch, dass unterschiedliche Ausfälle innerhalb des Netzwerkes
dazu führen,
dass unterschiedliche Schutzeinträge (und damit Schutzumschalt-Daten)
innerhalb der Routenführungstabellen
gefunden werden.
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Die 10A bis 10D zeigen
ein optisches Kommunikations-Netzwerk, das einen Datenverkehrspfad
mit einem Schutzschema gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat. In diesem Fall existiert ein Arbeitspfad
zwischen dem NE 200 und dem NE 208 über NE's 202, 204, 206,
und ein Schutzpfad existiert zwischen dem NE 200 und dem
NE 208 über
NE's 210, 212, 214, 216, 218, über die
NE's 202, 204 214, 216, 218,
und über die
NE's 210, 212, 214, 204, 206.
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10A zeigt das optische Kommunikations-Netzwerk
im Normalbetrieb, bei dem kein Ausfall in dem Arbeitspfad angezeigt
ist. 10B zeigt das optische Kommunikations-Netzwerk
nach 10A in dem Fall, dass ein Ausfall
zwischen dem NE 202 und dem NE 204 aufgetreten
ist, wobei der in diesem Fall verwendete Schutzpfad um den Ausfall
herumläuft,
während
die NE's und die
OC-Verbindungsstrecken
des Arbeitspfades soweit wie möglich
verwendet werden. Somit müssen
lediglich die Vermittlungsstrukturen innerhalb der NE's 200, 210, 212, 214, 204 umkonfiguriert
werden (und damit fünf
Umschalt-Befehle innerhalb der Schutzumschaltungs-Daten), und es
muss eine minimale Anzahl von reservierten Schutz-Sektoren innerhalb
der OC-Verbindungsstrecken verwendet werden. 10C zeigt
das optische Kommunikations-Netzwerk nach 10A in
dem Fall, dass ein Ausfall zwischen dem NE 204 und dem 206 aufgetreten
ist. Ähnlich
zu 10B läuft
der in diesem Fall verwendete Schutzpfad um den Ausfall herum, wobei
die NE's und OC-Verbindungsstrecken des
Arbeitspfades soweit wie möglich
verwendet werden. Somit müssen
lediglich die Vermittlungsstrukturen innerhalb der NE's 204, 214, 216, 218, 208 umkonfiguriert
werden (damit fünf
Umschalt-Befehle innerhalb der Schutzumschaltungs-Daten), und ähnlich wie
in 10B muss eine minimale Anzahl der reservierten
Schutz-Sektoren innerhalb der OC-Verbindungsstrecken
verwendet werden. 10D zeigt das optische Kommunikations-Netzwerke
nach 10A in dem Fall, in dem ein
Ausfall in dem NE 204 aufgetreten ist. Der in diesem Fall
verwendete Schutzpfad läuft
vollständig
um den Ausfall herum, wobei keines der NE's und der OC-Verbindungsstrecken des
Arbeitspfades verwendet wird (und damit sieben Umschalt-Befehle
innerhalb der Schutzumschaltungs-Daten).
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In
den vorstehenden Beispielen hat die Netzwerkverwaltung des optischen
Kommunikations-Netzwerkes versucht, soviel wie möglich von den Arbeitspfad-Komponenten während Ausfall-Situationen
zu verwenden, wodurch die Anzahl der Schutz-Sektoren, die verwendet
werden müssen, und
die Anzahl der Vermittlungs-Strukturen,
die umkonfiguriert werden müssen,
zu einem Minimum gemacht wird. Die Realisierung der bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ermöglichen
die erforderliche Flexibilität
für diesen
Zweck.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend für die SONET-Norm beschrieben
wurde, sollte es verständlich
sein, das anderer nicht durch SONET definierter Datenverkehr verwendet
werden könnte. Ein
wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit,
eine Rundsendung von Schutzumschaltungs-Befehlen über ein
oder mehrere Schutz-Bytes innerhalb der Pfad-Zusatzinformation innerhalb
des Datenverkehrs durchzuführen,
wobei diese Fähigkeit
ein schnelles und zuverlässiges Umschalten
der Vermittlungsstrukturen im Fall von Ausfall-Bedingungen ermöglicht.
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Ein
Fachmann wird erkennen, dass es noch mehr mögliche alternative Realisierungen
und Modifikationen zur Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
gibt, und das die vorstehenden Realisierungen lediglich bestimmte
Ausführungsformen
der Erfindung erläutern
sollen. Der Schutzumfang der Erfindung ist daher lediglich durch
die beigefügten
Ansprüche
beschränkt.