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Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Telekommunikation
und spezieller auf ein Verfahren und ein Netzwerkelement zur Behandlung
von Steuernachrichten an der Verbindung zwischen einem optischen Übertragungsnetz
und einem synchronen Übertragungsnetz.
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Hintergrund
der Erfindung
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Moderne Übertragungsnetze
bestehen aus einer Anzahl miteinander verbundener Netzwerkelemente,
wie Terminal-Multiplexer,
Add-/Drop-Multiplexer, Querverbindungseinrichtungen und Regeneratoren.
Beispiele für Übertragungsnetze
sind synchrone Übertragungsnetze,
die als SDH oder SONET (G.707 10/2000) und optische Übertragungsnetze (OTN,
G.709 02/2001) bekannt sind. Solche Netze dienen zur Übertragung
von Teilnehmer-Zubringersignalen in gemultiplexter Form.
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Die
SDH-Technologie beruht im Grunde auf dem Zeitmultiplex, während bei
OTN im Wesentlichen Wellenlängenmultiplex
sowie Zeitmultiplex benutzt wird. Es werden Abbildungen bereitgestellt, welche
die Übertragung
von SDH-Signalen in Multiplexeinheiten von OTN erlauben.
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Zukünftige Übertragungsnetze
bestehen aus Unter-Netzwerken, bei denen die SDH-Technologie verwendet
wird, und anderen Unter-Netzwerken, bei denen die OTN-Technologie
verwendet wird. Die Unter-Netzwerke, bei denen unterschiedliche Übertragungs-Technologien
verwendet werden, werden an "Verbindungsknoten", die sowohl SDH-
als auch OTN-Funktionalität enthalten,
miteinander verbunden.
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Eine
Herausforderung in solchen zukünftigen
heterogenen Übertragungsnetzen
wird die Verwaltung und die Steuerung des Netzwerks sein.
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Ein
SDH-Netz wird heute durch sein eigenes zentrales Netzwerkmanagement-System
gesteuert. Ähnliche
spezielle Managementsysteme werden auch für OTNs bereitgestellt. Solche
Managementsysteme werden auch als Betriebssysteme (OS) bezeichnet.
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Sowohl
SDH als auch OTN erlauben die Übertragung
von Management-Information in der Kopfinformation der übertragenen
Kommunikationssignale. In SDH sind die Bytes D1 bis D12, die als
Datenkommunikationskanäle
(DCC) bezeichnet werden, in der Abschnitts-Kopfinformation (SOH)
der gesendeten Signale für
die Übertragung
von Management-Informations-Nachrichten reserviert. Auf gleiche
Weise stellt der OTN-Standard die Bytes GCC0 bis GCC2 in der OTU/ODU-Kopfinformation
(OTU: optical channel transport unit, ODU: optical channel data
unit) zur Verfügung,
die als allgemeine Kommunikationskanäle bezeichnet werden.
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Ein
Problem tritt auf, wenn ein SDH-Unter-Netzwerk gesteuert werden
muss, vom Betriebssystem aber nur über ein OTN-Subnetzwerk erreicht werden kann, oder
umgekehrt. Der Verbindungsknoten muss dann die Management-Information
zwischen den SDH- und OTN-Unter-Netzwerken weitergeben.
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Ein
Beispiel für
eine solche Einrichtung ist in dem Dokument WO 02054821 (Marconi
Communications Limited) angegeben, das am 11.7.2002 veröffentlicht
wurde, 'Digital
Cross-Connect',
wobei ein Crossconnect dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vermittlungsmittel
ein einziges Koppelvielfach enthalten, das in der Lage ist, optische
Dateneinheiten (ODU) und synchrone Transport-Module (STM-N) zu vermitteln.
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Eine
Lösung
dieses Problems wäre
die Verwendung von zwei getrennten Netzwerkelementen (NEs) im Verbindungsknoten,
eines für
SDH und eines für
OTN, und die Weitergabe der Verwaltungsinformation zwischen diesen
beiden NEs über
zugeordnete Verwaltungsschnittstellen. Dies hat jedoch den Nachteil,
dass die Verwaltungsinformation die speziellen externen Verwaltungsschnittstellen
der beiden NEs in den Verbindungsknoten und die entsprechenden getrennten
Leitweglenkungs-Engines für
DCC und GCC durchlaufen muss. Dies ist jedoch teuer und kompliziert
und würde
die Verzögerung
der Verwaltungsinformation auf ihrem Weg durch das Netz erhöhen.
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Es
ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
und ein entsprechendes Netzwerkelement bereitzustellen, das die
Steuerung heterogener Übertragungsnetze
durch ein zentrales Verwaltungssystem erlaubt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
Ziel wird durch ein Netzwerkelement erreicht, das eine erste Schnittstelle
hat, die an ein optisches Übertragungsnetz
angeschlossen ist, und eine zweite Schnittstelle, die an ein synchrones Übertragungsnetz
angeschlossen ist. Verwaltungsinformations-Nachrichten aus einem Übertragungssignal, das
vom optischen Übertragungsnetz
empfangen wurde, werden von einem ersten Kopfinformations-Prozessor entnommen,
welcher der ersten Schnittstelle zugeordnet ist, und Verwaltungsinformations-Nachrichten
aus einem Übertragungssignal, das
vom synchronen Übertragungsnetz
empfangen wurde, werden von einem zweiten Kopfinformations- Prozessor entnommen,
welcher der zweiten Schnittstelle zugeordnet ist. Gemäß der Erfindung versorgen
der erste und der zweite Kopfinformations-Prozessor eine gemeinsame
Leitweglenkungs-Engine, die so angepasst ist, dass sie die Leitweglenkungs-Informations-Nachrichten
zwischen dem optischen Übertragungsnetz
und dem synchronen Übertragungsnetz
sowie innerhalb der beiden Netzwerke weiterleitet.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass die Verzögerungszeit für Verwaltungsinformations-Nachrichten
im Verbindungsknoten kleiner ist, da weniger Router durchlaufen
werden müssen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Es
wird nun eine bevorzugte Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in denen
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1 ein heterogenes Übertragungsnetz zeigt;
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2 ein Netzwerkelement gemäß der Erfindung
zeigt;
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3 ein detaillierteres Blockdiagramm
eines Netzwerkelementes zeigt; und
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4 eine Schnittstelle für ein Netzwerkelement
gemäß der Erfindung
zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Obwohl
im Folgenden die Erfindung in Zusammenhang zur europäischen synchronen
digitalen Hierarchie beschrieben wird, ist es klar, dass die Erfindung
gleichermaßen
für jede
andere Art von synchronen Übertragungsnetzen
gilt, zum Beispiel für das
in Nordamerika verwendete synchrone optische Netzwerk (SONET).
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Ein
heterogenes Netz, das ein SDH-Unter-Netzwerk und ein OTN-Unter-Netzwerk enthält, ist
in 1 gezeigt. Die Unter-Netzwerke SDH und OTN
sind durch einen Verbindungsknoten INODE miteinander verbunden und
werden durch ein Betriebssystem OS gesteuert, das mit Unter-Netzwerk SDH
verbunden ist. Ein bevorzugter Aspekt der Erfindung ist, dass ein
Netzwerk-Management-System OS
beide Unter-Netzwerke steuert.
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Eine
offensichtliche Lösung
für das
Design des Verbindungsknotens, wie oben beschrieben, würde die
Verwendung von zwei getrennten Netzwerkelementen im Verbindungsknoten
umfassen, eines für
SDH und eines für
OTN. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist jedoch, ein einziges
Netzwerkelement NE zu verwenden, um die beiden Unter-Netzwerke miteinander
zu verbinden. Dies ist in 2 schematisch
dargestellt.
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Das
Netzwerkelement NE hat eine erste Schnittstelle S, die mit dem SDH-Unter-Netzwerk verbunden
ist, und eine zweite Schnittstelle O, die mit dem OTN-Netzwerk verbunden
ist. Die Schnittstelle S entnimmt Verwaltungsinformations-Nachrichten aus
Datenkommunikations-Kanälen
(DCC) von empfangenen Übertragungssignalen
vom SDH-Typ und leitet diese Nachrichten an einen Router R weiter.
Auf gleiche Weise entnimmt Schnittstelle O Verwaltungsinformations-Nachrichten
aus allgemeinen Kommunikations-Kanälen (GCC) von empfangenen Übertragungssignalen
vom OTN-Typ und leitet diese Nachrichten an den Router R weiter.
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Es
ist somit eine Grundidee, dass das Netzwerkelement NE, das sowohl
SDH- als auch OTH-Schnittstellen unterstützt und das den Verbindungsknoten
wie oben beschrieben implementiert, die Leitweglenkung der DCC-
und GCC-Nachrichten im selben Teilsystem durchführt, d. h. im selben Router
R. Bei Verwaltungsinformations-Nachrichten wird typischerweise das OSI-Protokoll
verwendet und es werden Ursprungs- und Ziel-Netzwerkadressen der entsprechenden
Netzwerkelemente übertragen.
Der Router R ist somit ein OSI-Router. Vorzugsweise baut Router
R seine Leitweglenkungs-Tabelle dynamisch auf, indem er Leitweglenkungs-Information
mit Routern benachbarter Netzwerkelemente austauscht. Das hat den
Vorteil, dass Leitweglenkungs-Information dynamisch aktualisiert
wird, wenn im Netzwerk Verbindungsfehler oder Konfigurationsänderungen
auftreten. Es ist jedoch auch möglich, die
Leitweglenkungs-Information jedes Routers im Netz zentral zu konfigurieren.
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Vorzugsweise
ist Router R auch mit einem externen Router ER verbunden. Dies erlaubt
Verbindungen innerhalb der Vermittlungsstelle mehrerer Netzwerkelemente
innerhalb desselben Knotens sowie den Zugriff auf lokale Steuerungs- oder Bedienterminals.
Router R ist als softwaregesteuerte Einrichtung implementiert, in
der die Leitweglenkungs-Hardware in Kombination mit ihrer Leitweglenkungs-Software
alle Leitweglenkungs-Schritte und die dynamische Erzeugung der Leitweglenkungs-Tabellen
durchführt.
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Als
Alternative zum OSI-Protokoll kann für die Verwaltungsinformations-Nachrichten
auf DCC und GCC auch das Internet-Protokoll (IP) verwendet werden,
wobei jede Schnittstellenkarte jedes Netzwerkelementes ihre eigene
IP-Adresse hat.
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Im
Folgenden wird die Funktion des Verbindungsknotens mit Bezug auf 3 beschrieben, in der das
Netzwerkelement NE detaillierter gezeigt wird. In der bevorzugten
Ausführung
ist das NE eine Querverbindungseinrichtung, die eine Anzahl von Unter-Netzwerken
miteinander verbindet und auf jeder Multiplexebene Pfade durch das
Netzwerk aufbaut. Ein Pfad wird durch eine Folge von Multiplexeinheiten
dargestellt, z. B. virtuelle Container (VC-N) oder Dateneinheiten
optischer Kanäle (ODUk),
die von einem Ende des Netzwerks zum anderen Ende durchgeschaltet
werden, ohne Änderungen
des Inhalts jeder Multiplexeinheit vorzunehmen.
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Das
in 3 gezeigte Netzwerkelement
hat eine Anzahl von Schnittstellen vom SDH-Typ S1–Sn, die
synchrone Transport-Module
(STM-N) empfangen und senden. Die Schnittstellen S1–Sn führen über interne
Verbindungen INT zu einem synchronen Koppelvielfach SM. Vorzugsweise
ist das Koppelvielfach SM ein Zeit-Raum-Zeit-Koppelvielfach, das
es erlaubt, virtuelle Container auf jeder Ebene bis herab zu VC–12 von
jedem zu jedem Anschluss durchzuschalten.
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Das
Netzwerkelement NE hat weiterhin eine Anzahl von Schnittstellen
vom OTN-Typ O1–On,
die optische Transporteinheiten (OTUk) empfangen und senden. Die
Schnittstellen O1–On
können
einfache optische "Schwarzweiß"-Schnittstellen oder farbige Schnittstellen
sein, die jeweils eine einzige spezielle Wellenlänge empfangen und senden. In
jedem Fall empfangen und senden die Schnittstellen O1–On jeweils
nur einen Wellenlängen-Kanal.
Auf der Eingangsseite sind die optischen Schnittstellen O1–On an einen
Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer MUX
angeschlossen, der das wellenlängen-gemultiplexte
Signal vom OTN in seine Wellenlängen-Bestandteile
aufteilt und einen Wellenlängen-Kanal mit jeder der
optischen Schnittstellen verbindet.
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Die
optischen Schnittstellen O1–On
sind an ein Raumkoppelvielfach OM angeschlossen. Das Raumkoppelvielfach
OM und der synchrone Schalter SM sind über spezielle interne Verbindungen
DI miteinander verbunden. Dies erlaubt die Verbindung verschiedener
Typen von Unter-Netzwerken. Zum Beispiel wird ein an Schnittstelle
S1 empfangenes STM-64-Signal
durch Koppelvielfach SM über
eine spezielle interne Verbindung DI an das Koppelvielfach OM durchgeschaltet.
An Koppelvielfach OM wird das STM-64-Signal unter Verwendung einer asynchronen
Umsetzung in eine optische Dateneinheit ODU2 umgesetzt und durch
Koppelvielfach OM zur Schnittstelle O1 durchgeschaltet, wo sie als
Nutzinformation eines OTU2-Rahmens gesendet wird.
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Gemäß der Erfindung
entnehmen die Schnittstellen S1 bis Sn Verwaltungsinformations-Nachrichten
aus den DCCs der empfangenen STM-N-Signale und leiten die Nachrichten
zu Router R weiter. Die Schnittstellen O1 bis On entnehmen Verwaltungsinformations-Nachrichten
aus den GCCs der empfangenen OTUk-Signale und leiten die Nachrichten
ebenfalls zu Router R weiter. Router R leitet die Nachrichten zu
den entsprechenden Zielanschlüssen
weiter und erlaubt somit eine Zusammenarbeit von Netzwerkmanagement-Funktionen
zwischen SDH- und
OTN-Unter-Netzwerken und die Steuerung eines heterogenen Netzes
durch ein einziges Netzwerkmanagement-System. Zum Beispiel kann
es sein, dass eine an Schnittstelle S1 empfangene Nachricht über einen
Pfad, der über
Schnittstelle O2 führt,
an ein entferntes Netzwerkelement gerichtet ist. Die Nachricht wird
somit aus dem DCC an S1 entnommen und durch Router R zu Schnittstelle O2
geleitet, wo sie in den GCC des Sende-OTUk-Signals eingefügt wird.
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An
das lokale Netzwerkelement gerichtete Protokollnachrichten werden
an eine lokale Steuerungseinheit C weitergeleitet, welche die Konfiguration
steuert und lokale Betriebs-, Verwaltungs- und Wartungsfunktionen
(OAM) durchführt.
Verbindungen zwischen den Schnittstellen S1–Sn, O1–On, Router R und Steuerungseinheit
C werden in der bevorzugten Ausführung über ein
lokales Netz LAN aufgebaut, was die Ethernet-Technologie nutzt, z.B. 10baseT. Das
LAN ist in 3 als gestrichelte
Linien gezeigt. Es muss jedoch klar sein, dass jede andere Technologie
für interne
Verbindungen, wie serielle Verbindungen oder andere, anstelle der
LAN-Technologie verwendet werden kann.
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Router
R kann entweder integraler Bestandteil des Netzwerkelementes NE
sein oder kann als einzelnes Gerät
implementiert werden. Da es nicht erforderlich ist, dass jedes Netzwerkelement
in einem Übertragungsnetz
seinen eigenen DCC/GCC-Router hat, hat die letztgenannte Alternative
den Vorteil, dass DCC/GCC-Router später zu einer vorhandenen Netzwerk-Topologie
hinzugefügt werden
können,
wenn erforderlich. In diesem Fall haben jede Schnittstellenkarte
des Netzwerkelementes und die lokale Steuerungseinheit C externe
LAN-Anschlüsse
zur Verbindung über
das LAN mit dem Router R, der auch entsprechende LAN-Anschlüsse hat. Es
ist auch möglich,
dass mehr als ein Router einem Netzwerkelement zugeordnet wird und
dass die Leitweglenkung auf diese mehreren Router aufgeteilt wird.
Zum Beispiel kann das Netzwerkelement auf mehrere Baugruppenträger verteilt
sein, und in jedem Baugruppenträger
kann ein Router installiert sein. In diesem Fall führen die
mehreren physikalischen Router alle dieselben Leitweglenkungs-Funktionen
für Nachrichten
zu und von ihrem entsprechenden Baugruppenträger aus und können von
außen als
eine logische Einrichtung angesehen werden.
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Die
Steuerungseinheit C ist an die Koppelvielfache SM und OM und an
die Schnittstellenkarten S1–Sn,
O1–On
zum Zweck der internen Steuerung und Konfiguration über ein
zweites internes lokales Netz LAN2 angeschlossen, das in 3 als gepunktete Linien
gezeigt ist. Die interne Kommunikation zwischen der Steuerungseinheit
C, den Schnittstellenkarten und den Koppelvielfach-Karten über LAN2 beruht
auf dem Internet-Protokoll
(IP).
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Die
Kommunikation zwischen dem Router, dem Kopfinformations-Prozessor und der
Steuerung ist typischerweise bidirektional.
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Als
Alternative zu zwei unabhängigen
LANs, eines für
die GCC/DCC-Kommunikation und eines für interne Steuerungszwecke,
wäre es
auch möglich,
ein einziges LAN zu haben. Router R kann auch ein Multi-Protokoll-Router
sowohl für
IP, als auch das OSI-Protokoll sein.
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Die
Funktion der Schnittstellen ist in 4 gezeigt.
Die gezeigte Schnittstelle IF kann entweder eine Schnittstelle vom
SDH-Typ oder eine Schnittstelle vom OTN-Typ sein. Im Folgenden wird
angenommen, dass die Schnittstelle IF eine Schnittstelle vom SDH-Typ
ist. Die Funktionalität
bezüglich
der Entnahme der Verwaltungsinformations-Nachrichten und des Abschlusses
der Kopfinformation ist jedoch für
Schnittstellen vom OTN-Typ gleich. Die externen Eingänge/Ausgänge auf
der linken Seite sind mit dem Netzwerk verbunden, und die internen
Eingänge/Ausgänge auf
der rechten Seite sind an das Koppelvielfach des Netzwerkelementes
angeschlossen.
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Die
Signale vom externen Netzwerk werden vom optischen Empfänger Rx
empfangen, der das empfangene Signal regeneriert und die O/E-Umwandlung
durchführt.
Rx ist mit einem Kopfinformations-Prozessor OP verbunden, der die
Abschnitts-Kopfinformation
abschließt
und Kopfinformations-Bytes aus dem empfangenen Kommunikationssignal
entnimmt. Diese Kopfinformations-Bytes enthalten die DCCs, und der
Kopfinformations-Prozessor leitet in den DCCs empfangene Steuernachrichten
in Form von OSI-Paketen über
das LAN an den DCC/GCC-Router weiter.
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Vom
Kopfinformations-Prozessor OP wird das Signal an den Rahmen-Prozessor
FP weitergeleitet, der ein internes Rahmenformat erzeugt, das sich
zur weiteren Verarbeitung durch das Koppelvielfach eignet. Im Fall
von Signalen mit STM-N-Rahmen verarbeitet
der Rahmen-Prozessor die TU-Zeiger, um das empfangene Signal auf
einen lokalen Takt (nicht gezeigt) zu resynchronisieren, und legt
den AU-Zeiger fest. Hierdurch werden die einzelnen Zubringereinheiten,
die in einem STM-N-Rahmen
enthalten sind, in vordefinierte Zeitschlitze verriegelt, so dass
die Zeit-Vermittlungsfunktion im Koppelvielfach einen einfachen
Austausch von Zeitschlitzen durchführen kann. Das verarbeitete
Signal im internen Rahmenformat wird dann durch einen internen Sender
iTx an das Koppelvielfach gesendet. Die interne Verbindung zwischen
Schnittstelle und Koppelvielfach kann abhängig von der Bitrate und der
Entfernung entweder elektrisch oder optisch sein.
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In
Senderichtung wird ein internes Signal, das gemäß demselben internen Rahmenformat strukturiert
ist, vom internen Empfänger
iRx vom Koppelvielfach empfangen. Das interne Signal wird dann vom
Rahmenprozessor FP verarbeitet, um das Signal in das STM-N-Rahmenformat zu
strukturieren. Der Rahmen-Prozessor FP leitet das Signal an den Kopfinformations-Prozessor
OP weiter, der Abschnitts-Kopfinformations-Abschluss-Funktionen durchführt, indem
er geeignete Kopfinformations-Bytes erzeugt und einfügt. Der
Kopfinformations-Prozessor OP ist über ein LAN mit dem Router verbunden,
um zu sendende Verwaltungsinformations-Nachrichten zu empfangen.
Der Kopfinformations-Prozessor OP fügt solche Verwaltungsinformations-Nachrichten
in die DCCs in der Abschnitts-Kopfinformation des abgehenden STM-N-Rahmens
ein.
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Nachdem
die Prinzipien der vorliegenden Erfindungen, wie oben anhand einer
nicht einschränkenden
Ausführung
beschrieben, verstanden wurden, ist es einem Fachmann offensichtlich,
dass mehrere Änderungen
und Alternativen möglich
sind, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die vorliegende
Erfindung bietet eine leistungsfähige
Lösung
zur Verwaltung von Ressourcen in heterogenen Übertragungsnetzen und dadurch
zu einer starken Vereinfachung der Steuerung des Netzes und zur Verringerung
der Betriebskosten für
die Netzbetreiber. Die Erfindung ist gleichermaßen anwendbar auf die Steuerung
eines heterogenen Netzes, das durch ein einziges Betriebssystem
oder durch mehrere unabhängige
Betriebssysteme gesteuert wird, da sie es erlaubt, Netzwerkelemente
einer ersten Übertragungstechnologie über Verbindungen
einer zweiten Übertragungstechnologie
zu erreichen.