DE69738175T2

DE69738175T2 - Verbindungsübertragungsnetzwerk

Info

Publication number: DE69738175T2
Application number: DE69738175T
Authority: DE
Inventors: Masahito Yokohama-shi Tomizawa; Shinji Yokosuka-shi Matsuoka; Yoshihiko Minato-ku Uematsu
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2017-08-15
Also published as: EP0844755A3; US6202082B1; EP0844755B1; US6598092B2; US20010003833A1; EP0844755A2; DE69738175D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann für Fernübertragungsnetzwerke (Trunk Transmission Systems; Verbindungsübertragungsnetzwerke) verwendet werden, bei denen die Übertragung die Einrichtung von semipermanenten Pfaden auf realen Übertragungswegen (Physical Transmission Lines) umfasst, und ist zur Verwendung in synchronen hierarchischen Digitalnetzwerken (Synchronous Digital Hierarchy networks; SDH) geeignet. Ein Pfad ist definiert als einzelne und direkte Verbindung zwischen einem Knotenpaar, beispielsweise als zusammengefasste virtuelle Container (Concatenated Virtual Container; VC) im SDH-Format, und kann virtuelle Pfade (Virtual Path; VP) umfassen, die die gleichen Quell- und Zielknoten im Übertragungsnetzwerk haben.
Beschreibung des verwandten Stands der Technik
In den letzten Jahren wurden Ultrahochgeschwindigkeitsfernübertragungsnetzwerke vorgestellt, die die Breitbandeigenschaften von optischen Fasern ausnutzen. Insbesondere wurde, wie in Referenz 1 beschrieben, ein 10 Gbit/s-Übertragungssystem für Fernübertragungsnetzwerkverbindungen vorgeschlagen.

Ref. 1 : Y. Kobayashi, Y. Sato, K. Aida, K. Hagimoto und K. Nakagawa, "SDH-Based 10 Gbit/s Optical Transmission System" ("SDH-basiertes optisches Übertragungssystem"), Proc. IEEE GLOBECOM '94 (San Francisco, CA), Seiten 1166-1170, 1994.

Zwischenzeitlich wurde der asynchrone Transfermodus (Asynchronous transfer mode; ATM), der unterschiedliche Dienste unterstützt, von der ITU-T und dem ATM Forum als Signalverarbeitungsschema für Netzwerkknoten empfohlen. Auf der ATM-Ebene (ATM layer), die zwischen der realen Ebene (Physical layer) und der Anwendungsebene (Application layer) angesiedelt ist, werden Signale in Speicherzellenblöcken (cell units) verarbeitet. Es tauchen jedoch Probleme auf, falls die Verarbeitung von Signalen, die in Fernübertragungsnetzwerken mit Geschwindigkeiten von mehr als 10 Gbit/s übertragen werden, vollständig in Form von Speicherzellenblöcken (Cell unit) erfolgt. Wie in Referenz 2 offenbart, müssen von jedem Knoten durchaus mehrere Tausend virtuelle Pfade (VP) verarbeitet werden, mit der Folge, dass groß skalierte Knotenschaltungen und ein komplexeres Netzwerkmanagement erforderlich sind.

Ref. 2: S. Matsuoka, N. Kauvase, Y. Yamabayashi und Y. Kobayashi, "Classified Path Restoration Scheme With Hitless Protection Switching for Large-Capacity Trunk Transmisssion Networks" ("klassifiziertes Pfadwiederherstellungsverfahren mit geschütztem kollisionsfreiem Schalten für Fernübertragungsnetzwerke hoher Kapazität"), IEEE GLOBECOM '95, Seiten 941-945, 1995.

Ausgehend von dieser Situation gehen die vorliegenden Erfinder davon aus, dass, obwohl die auf der ATM-Ebene verwendete Signalverarbeitung für Serviceknoten verwendet werden kann, Verarbeitungsfunktionen für Knoten des Fernübertragungsnetzwerkes, wie die Einrichtung und Wiederherstellung von Pfaden, durch direkt miteinander verbundene Pfadeinheiten mit großer Leistungsfähigkeit auf der realen Ebene erfolgt. Diese direkt miteinander verbundenen Pfade mit großer Leistungsfähigkeit können unterschiedliche Leistungsfähigkeiten aufweisen und das Management der Pfadnetzwerke kann durch Verarbeitung in Form direkt miteinander verbundener Pfadeinheiten mit großer Leistungsfähigkeit vereinfacht werden. Es wird ebenfalls davon ausgegangen, dass auf der realen Ebene Zeitmultiplexverfahren (Time division multiplexing; TDM) zum Multiplexen verwendet werden. In der vorliegenden Beschreibung wird generell davon ausgegangen, dass eine synchrone digitale Hierarchie (Synchronous digital hierarchy; SDH) verwendet wird.
Gleichzeitig werden, wie in Referenz 3 offenbart, bei Netzwerken mit Verbindungen mit ultra-hoher Leistungsfähigkeit eine hohe Zuverlässigkeit und Überlebensfähigkeit (Survivability) benötigt. In einem Ultrahochgeschwindigkeitsnetzwerk kann das Versagen einer einzelnen Faser negative Effekte für mehrere Tausend Anwender haben.

Ref. 3: T.-H. Wu, "Fibre Network Survivability" ("Glasfasernetzwerk-Überlebensfähigkeit"), Artech House, Boston and London, 1992.

Daher werden selbst heilende Funktionen untersucht und eingeführt. Selbstheilung ist eine schnelle Wiederherstellungsfunktion im Falle von Netzwerkfehlern, und das meist bekannte bislang eingeführte Beispiel ist das SONST Ringnetzwerk (für Synchronous Optical Network; synchrones optisches Netzwerk), bei dem Pfad- oder Übertragungswegweichen (Path or line switches) zur Verfügung gestellt werden. Ein selbst heilendes Ringnetzwerk hat die Vorteile einer einfacheren Bauteilkonfiguration und einer höheren Zuverlässigkeit. Verzögerungsprobleme und Ähnliches bedeuten, dass eine Mehrfachringkonfiguration, bei der eine Mehrzahl von Ringen miteinander kombiniert wird, einen viel versprechenden Ansatz für das Design von Fernübertragungsnetzwerken darstellt. Jedoch wurde bislang weder ein Mehrfachringnetzwerk mit selbst heilender Funktion erzielt, noch wurden Funktionen zur Pfadeinrichtung wie Wegführung (Routing) und Übertragungsfensterbelegung (Slot allocation), perfektioniert.
Netzwerküberwachung und Netzwerksteuerung werden im Folgenden erklärt. Das TMN Modell (für Telecommunication Management Network; Telekommunikationsmanagement-Netzwerk) wurde standardisiert, und seine Architektur ist in 1 dargestellt. Bei dieser Architektur wird ein Netzwerkelement NE (für Network element), welches an jedem Knoten zur Verfügung gestellt wird, mittels einer Vermittlungseinrichtung MD (für Mediation device; oder einem Nachrichtenkonvertierungsmodul MCM, für message converter module) mit einem Paketübertragungsnetzwerk DCN (für Data communication network; Datenübertra gungsnetzwerk) verbunden und ein Betriebssystem OpS (für Operating System) ist mit diesem Paketübertragungsnetzwerk DON verbunden. 1 zeigt weiterhin einen Arbeitsplatzrechner WS (für Work station) für die Ausführung des Betriebssystems. Jedes Netzwerkelement NE hat einen Steuerungsbereich, der mit dem Betriebssystem OpS Steuersignale austauscht, und der Überwachungsinformationen (Supervisory Information) und Steuerungsinformationen über die Vermittlungseinrichtung MD und das Paketübertragungsnetzwerk DON an das Betriebssystem OpS überträgt.
Mit zunehmender Leistungsfähigkeit der Übertragungsverbindungen des Netzwerks fangen jedoch die Kosten für das Betriebssystem OpS, das bei dem in 1 dargestellten Modell verwendet wird, und insbesondere die Kosten für die Softwareentwicklung an, die Kosten für die Netzwerkelemente NE zu übersteigen, so dass sich die Kosten für das gesamte Netzwerk erhöhen. Wenn darüber hinaus bei einem zentral gesteuerten Netzwerk von der Art des in 1 dargestellten Modells das System am Steuerknoten ausfällt, führt dies zu einem Ausfall des gesamten Netzwerks.
Daher wurde in großem Umfang eine verteilte Steuerung untersucht. Bei einer verteilten Steuerung wird die Netzwerksteuerung in verteilter Weise an jedem Netzwerkknoten durchgeführt. 2 zeigt eine Netzwerkarchitektur mit verteiltem Management für ein Ringnetzwerk mit einem einzelnen Ring. Bei dieser Architektur wird ein einzelnes Betriebssystem OpS mit kleiner Skalierung an jedem Netzwerkelement NE zur Verfügung gestellt. Eine verteilte Steuerung dieser Art ist beispielsweise in Ref. 4 offenbart.

Ref. 4: I. Cidon, I. Gopal, M. Kaplan und S. Kutten, "A Distributed Control Architecture an High-Speed Networks" ("Verteilte Steuerungsarchitektur bei Hochgeschwindigkeitsnetzwerken"), IEEE Transactions an Communications, Vol. 43, Nr. 5, Seiten 1950-1960, 1995.

Wie in 5 offenbart ist, erfordert ein Netzwerk mit verteilter Steuerung lediglich ein niedrig dimensioniertes Betriebssystem, das bei jedem Netzwerkelement zur Verfügung gestellt wird, und das Netzwerk mit verteilter Steuerung stellt im Verhältnis zu Netzwerken mit zentralisierter Steuerung und mehreren Steuerungsknoten eine höhere Zuverlässigkeit in Bezug auf das Versagen eines Knotens zur Verfügung. Weitere Vorteile sind, dass kein separates Steuerungsnetzwerk, wie beispielsweise ein DCN, benötigt wird, dass der Speicherbereich für die Netzwerkdatenbank, die in jedem Knoten vorrätig gehalten wird, verkleinert werden kann, und dass eine schnellere Steuerung möglich ist.

Ref. 5: A. E. Baratz, J. P. Gray, P. E. Green, Jr., J. M. Jaffe und D. P. Pozefsky, "SNA Networks of Small Systems" ("SNA-Netzwerke von kleinen Systemen"), IEEE Journal an Selected Areas in Communications, Vol. SAC-3, Nr. 3, Seiten 416-426, 1985.

Es wird erwartet, dass es in Zukunft viele unterschiedliche Arten von multimedialen Diensten geben wird und jeder dieser Dienste eine unterschiedliche Signalqualität oder Signalzuverlässigkeit benötigen wird. Fernübertragungsnetze werden daher für jeden Dienst entsprechend einem bestimmten Bereich von Qualitätserfordernissen gemultiplexte Pfade bereitstellen und administrieren müssen, und dies mit niedrigen Kosten tun müssen.
Konventionelle Netzwerktechnologien wickeln jedoch die Qualität und die Zuverlässigkeit aller Pfade auf die gleiche Weise ab. Dementsprechend wurde die Qualität und die Zuverlässigkeit eines Netzwerks bislang durch den Pfad bestimmt, der die höchsten Anforderungen hat, mit dem Ergebnis, dass die gesamten Kosten für das Netzwerk hoch sind. Referenz 6 beschreibt einen Versuch, der als Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, unternommen wurde, nämlich die Einführung unterschiedlicher QoS-Klassen (für Quality of service; Güteklasse für den Dienst) unter Verwendung eines logisch konfigurierten (Logically configured) Manipulators für virtuelle Kanäle (VCH, Virtual channel handler) auf der Verbindungsnetzwerkebene, anstatt auf der VP-Ebene.

Ref. 6: E. Oki und N. Yamanaka, "An Optimum Logical-Design Scheme for Flexible Multi-QoS ATM Networks Guaranteeing Reliability" ("Optimales logisches Designschema für ATM Netzwerke mit Güteklassen, die Zuverlässigkeit garantieren"), IEICE Trans. Commun., E78-B, Nr. 7, Seiten 1016-1024, 1995.

Dieses vorgeschlagene Schema erforderte jedoch nach wie vor ein virtuelles Pfadnetzwerk mit hoher Qualität und es mangelte ihm auf der Ebene des Pfadbetriebs an Flexibilität.
Es wird angenommen, dass zukünftige Multimedianetzwerke auch auf der Ebene der Pfade Flexibilität erfordern werden. Mit anderen Worten werden derartige Netz werke gleichzeitig Pfade aufweisen, bei denen hohe Kosten akzeptabel sind, bei denen aber nicht ein einziges Bit verloren gehen sollte, und Pfade aufweisen, bei denen eine gewisse Verschlechterung der Qualität oder Zuverlässigkeit akzeptabel ist, bei denen jedoch die Kosten niedrig gehalten werden sollten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung für dieses Problem anzugeben und eine Flexibilität beim Betrieb der Pfade zu erzielen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer mehrfachen Ringarchitektur und bei einer verteilten Steuerungsumgebung für den Betrieb der Pfade eine konkrete Implementation anzugeben, bei der der Betrieb der Pfade entsprechend ihrer selbst heilenden Überlebensfähigkeit klassifiziert wurde.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Fernübertragungsnetzwerk zur Verfügung, aufweisend eine Mehrzahl von mittels realer Übertragungsleitungen miteinander verbundener Knoten, eine Mehrzahl der Übertragung von Informationssignalen dienenden Pfaden, welche auf diesen, zwischen den verwendeten Knoten befindlichen realen Übertragungsleitungen eingerichtet sind, wobei das Netzwerk derart eingerichtet ist, dass für ein Informationssignal, welches ausgehend von einem der Mehrzahl von Knoten, welcher als Quellknoten bezeichnet wird, an einen anderen der Mehrzahl von Knoten, welcher als Zielknoten bezeichnet wird, übertragen werden soll, jeder Pfad so angepasst wird, dass dieser den Quellknoten und den Zielknoten entweder direkt oder über andere Knoten miteinander verbindet und derart eingerichtet ist, dass Pfade zwischen Quell- und Zielknotenpaaren auf Basis einer Vorabklassifikation in Pfade höherer Güteklasse, bei denen jeglicher Verlust an Informationen, der im Pfad auftritt, wieder hergestellt wird, und in Pfade niedrigerer Güteklasse, bei denen ein Verlust an Informationen, der im Pfad auftritt, zulässig ist, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Knoten Mittel umfasst, welche, wenn dieser Knoten ein Quellknoten ist, derart eingerichtet sind, dass sie die Güteklasse des an den Zielknoten zu übertragenden Informationssignals erkennen und einen dieser Güteklasse entsprechenden Pfad auswählen und dadurch eine verteilte Steuerung der Pfadeinrichtung zur Verfügung stellen.
Die höhere Güteklasse ist vorzugsweise weiter in eine höchste Güteklasse (welche als "Klasse A" bezeichnet werden wird) und eine mittlere Güteklasse (welche als "Klasse B" bezeichnet werden wird), unterteilt. Pfade der Klasse A verwenden vollständige Diversity-Wegsteuerung (diversity Routing): es wird nämlich eine Mehrzahl von unterschiedlichen Routen für jeden Pfad der Klasse A eingerichtet. Pfade der Klasse B können um einen, einen Fehler aufweisenden Punkt herum umgeleitet werden, wenn ein Fehler in einem Teil der Route, die von dem Pfad durchlaufen wird, auftritt. Die Pfade der niedrigsten Güteklasse (diese werden im Folgenden als "Klasse C" bezeichnet) sind vorzugsweise Pfade, die nicht alternativ geleitet werden, wenn ein Fehler auf dem Pfad aufgetreten ist.
Durch eine Aufteilung von zwischen interessierenden Knoten liegenden Pfaden in drei Klassen, entsprechend ihres Leistungsvermögens zur Wiederherstellung im Falle eines Fehlers, können die von den Serviceknoten benötigten Übertragungsfunktionen auf der Pfadebene und ohne die Konfiguration redundanter Bereiche sicher gestellt werden, so dass ein Fernübertragungsnetzwerk zur Verfügung gestellt wird, das Übertragungseinrichtungen wirtschaftlicher gestalten kann. Durch ein Management des Netzwerks, bei dem lediglich drei verschiedene Arten von Pfaden hoher Leistungsfähigkeit verwendet werden, kann weiterhin die Anzahl der Pfade, die in dem Netzwerk gemanagt werden müssen, verringert werden, und daher kann die Belastung des Betriebssystems verringert werden.
Vorzugsweise hat jeder von zumindest einem Teil der Mehrzahl von Knoten Mittel zur verteilten Einrichtung von Pfaden, welche unter Verwendung eines Steuerungskanals zum Austausch von Steuerungssignalen mit anderen Knoten, vor der Übertragung eines Informationssignals Pfade einrichten. In diesem Falle wählen die Mittel zur verteilten Einrichtung von Pfaden in Abhängigkeit von der erforderlichen Güteklasse eine Route aus einer Mehrzahl von Routen aus, die die Quell- und Zielknoten miteinander verbinden können, und richten anschließend einen Pfad entlang der ausgewählten Route ein. Verfahren zur Einrichtung von Pfaden können grob in zwei Typen unterteilt werden. Beim ersten Typ verhält sich ein Knoten, der Daten übertragen möchte, wie ein Quellknoten und bestimmt basierend auf der in einem Handbuch (manual) angegebenen Netzwerkkonfigurationsinformation provisorische Routen. Anschließend sendet er an alle auf der Route liegenden Knoten bis einschließlich dem empfangenden Zielknoten ein Steuersignal aus, um dadurch eine Bandbreite sicher zu stellen. Beim zweiten Typ von Verfahren zur Einrichtung von Pfaden verwendet ein Quellknoten ein Ringnetzsendezeichenprotokoll (Token protocol), um ein Paket zu einem Zielknoten zu senden, und jeder zwischen liegende Knoten platziert eine Eintragung (Stamp) in dem Paket, welche angibt, ob die erforderliche Bandbreite sichergestellt werden kann, oder nicht. Diese Prozedur ermöglicht es, dass die Route bestimmt werden kann und die erforderliche Bandbreite sichergestellt werden kann.
Die realen Übertragungsleitungen (Physical Transmission lines) liegen in Form einer Mehrzahl von ringförmigen Netzwerken, die miteinander verbunden sind, vor, wobei jedes ringförmige Netzwerk zwei oder mehrere Knoten umfasst, die in Form eines Rings miteinander verbunden sind. Jedes ringförmige Netzwerk ist mittels einer Auswahl der Netzwerkknoten, die als Brückenknoten dienen, mit einem anderen ringförmigen Netzwerk verbunden. Die Mittel zur verteilten Einrichtung von Pfaden umfassen vorzugsweise Mittel, welche, im Falle von Pfaden der Klasse A, um jedes ringförmige Netzwerk herum, durch das der Pfad der Klasse A hindurch läuft, Pfade in zueinander entgegen gesetzten Richtungen, d.h. im Uhrzeigersinn und entgegen des Uhrzeigersinns, einrichten, und welche, im Falle von Pfaden der Klasse B und von Pfaden der Klasse C um jedes ringförmige Netzwerk herum einen Pfad in einer Richtung einrichten.
Durch Beschränkung eines Fernübertragungsnetzwerks auf eine ringförmige Topologie ist die Richtungswahl für die Routen auf eine Richtung entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen des Uhrzeigersinns eingeschränkt, kann die Wegeführung im normalen Zustand und die Umleitung (Re-Routing) zur Wiederherstellung von Pfaden u.s.w. nach einem Fehler vereinfacht werden, können die Hardware und die zur Routenzusammenstellung erforderlichen Algorithmen hinsichtlich ihrer Größe verringert werden, und kann ein wirtschaftliches Fernübertragungsnetzwerk erzielt werden. Durch Anordnung einer Mehrzahl von ringförmigen Netzwerken in einer Ebene und durch Verbindung dieser ringförmigen Netzwerke miteinander unter Verwendung von zwei oder mehreren Knoten kann darüber hinaus eine hohe Zuverlässigkeit, Überlebensfähigkeit und Wirtschaftlichkeit für groß dimensionierte Fernübertragungsnetzwerke sichergestellt werden, und gleichzeitig kann die Expandierbarkeit verbessert werden.
Falls das zweite der oben beschriebenen Verfahren für die Einrichtung von Pfaden verwendet wird, wird vorzugsweise ein ringnetzsendezeichenbasiertes Protokoll (Token ring protocol), welches auf einem Datenkommunikationskanal (DCC, Data communication channel) im Signal Overhead (SOH, Section Overhead), welcher im Signal eingebettet ist, aufbaut, zur Kommunikation zwischen Knoten und zur Sicherstellung der Bandweite verwendet, wobei diese Funktionen zur Bestimmung der Route bei einer verteilten Steuerung benötigt werden.
Mit anderen Worten umfassen die Mittel zur Einrichtung von Pfaden vorzugsweise Mittel, welche, wenn es sich bei den fraglichen Knoten um einen Quellknoten handelt, ein Ringnetzsendezeichen empfangen, welches um das ringförmige Netzwerk, zu dem der Knoten gehört, herum zirkuliert, und welche anschließend Anfragepakete zur Einrichtung eines Pfads in zwei zueinander entgegen gesetzte Richtungen aussenden; weiterhin Mittel, die, wenn es sich bei dem fraglichen Knoten um einen Brückenknoten handelt, Anfrage-Pakete zur Einrichtung von Pfaden, welche in einer Richtung angekommen sind, in der gleichen Richtung an das nächste ringförmige Netzwerk übertragen; und ferner Mittel, welche, wenn es sich bei dem fraglichen Knoten um einen Zielknoten handelt und die aus den beiden Richtungen empfangenen Pakete die Einrichtung eines Pfads der Klasse A anfragen, eine Antwort auf diese Pakete in zwei zueinander entgegen gesetzte Richtungen aussenden, und wenn die aus den beiden Richtungen empfangenen Pakete die Einrichtung eines Pfads der Klasse B oder eines Pfads der Klasse C anfragen, eine Antwort auf eines dieser Pakete in lediglich eine Richtung aussenden.
Zu Zwecken der Selbstheilung weist jeder Knoten vorzugsweise Mittel zur kollisionsfreien Auswahl (hitless selecting) der Route des Pfads der Klasse A mit der besseren Qualität auf, wobei der Pfad der Klasse A zwei Routen umfasst, für die dieser Knoten der Endknoten ist. Die Mittel zur Einrichtung von Pfaden umfassen vorzugsweise ebenfalls Mittel zur automatischen Wiederherstellung von Pfaden der Klasse B durch Umleitung im Falle eines Fehlers. Diese Mittel zur Wiederherstellung umfassen vorzugsweise Mittel, welche das zweite der vorab beschriebenen Einrichtungsverfahren verwendet, um ein im bereits beschriebenen Steuerungskanal enthaltenes Ringnetzsendezeichen zurückzuführen ("loop back"), wenn ein Knoten in einer benachbarten Leitung oder einem benachbarten Knoten einen Fehler erkannt hat.
Mit anderen Worten werden drei Klassen von Pfaden, nämlich Pfade der Klasse A, Pfade der Klasse B und Pfade der Klasse C zur Verfügung gestellt, und diese bieten drei Stufen der Zuverlässigkeit in Bezug auf die Leistungsfähigkeit zur Wiederherstellung des Pfades an. Pfade der Klasse A werden mittels zweier unterschiedlicher Routen untergebracht, welche durch Routengabelung (Route-bifurcation) beim Quellknoten erzielt werden, und diese beiden Routen werden am Zielknoten kollisionsfrei geschaltet mit dem Ergebnis, dass, wenn ein Fehler auftritt, ein Pfad der Klasse A wieder hergestellt werden kann, ohne dass auch nur ein einzelnes Bit an Informationen verloren geht. Eine detaillierte Beschreibung von kollisionsfreiem Schalten (Hitless switching) wird angegeben in:

Ref. 7: N. Kauvase, et al., "Hitless Frame Switching Scheme for SDH Network", ("Kollisionsfreies Schaltschema für SDH-Netzwerke") Trans. IEICE B-1 (auf Japanisch), Vol. J78-B-I, Nr. 12, Seiten 764-772, 1995.

Pfade der Klasse B, welche die nächst höchste Zuverlässigkeit haben, werden durch erneute Einrichtung des Pfads unter Verwendung der gleichen Verfahren, wie bei der ursprünglichen Einrichtung der Pfade, wieder hergestellt. Im Falle eines Pfads der Klasse C wird das Signal nicht wieder verbunden, bis eine Wartung der realen Bauteile (Physical Equipment) erfolgt ist. Abgesehen von Pfaden der Klasse B, ist der Mechanismus zur Selbstheilung im Wesentlichen der gleiche wie er in Ref. 2 beschrieben ist.
Die in den offen gelegten japanischen Patentanmeldungen Hei-3-276937 und Hei-3-217140 enthaltenen Erfindungen offenbaren Möglichkeiten zur Bereitstellung von Unterschieden bei der Priorität von Pfaden. Gemäß der ersten Schrift wird die Qualität eines Pfads mit hoher Priorität durch Opfern eines gesunden Pfads mit niedriger Priorität garantiert, wenn ein Fehler in dem Pfad mit hoher Priorität auftritt. Im Unterschied dazu beinhalten bei der vorliegenden Erfindung sowohl Pfade hoher Priorität, als auch Pfade niedriger Priorität alternative Pfade und diese werden vorab eingerichtet. Die Einrichtung der Pfade wird nicht geändert, wenn ein Fehler auftritt. Dementsprechend wird ein Pfad niedriger Priorität niemals zu Gunsten eines Pfads hoher Priorität geopfert. Weiterhin wird gemäß dem Stand der Technik, wie er in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Hei-3-276937 offenbart ist, "verteiltes Schalten" ("shared switching") zu Zwecken der Wiederherstellung von Pfaden durchgeführt, jedoch gibt es keine Duplizierung einer Route, wie dies gemäß der vorliegenden Erfindung bei den Pfaden der höchsten Klasse der Fall ist. Weiterhin sind gemäß dem Stand der Technik, wie er in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Hei-3-276937 offenbart ist, zentrale Steuerknoten (Master nodes) vorhanden, welche eine zentralisierte Steuerung durchführen. Demgegenüber wird bei der vorliegenden Erfindung eine verteilte Steuerung durchgeführt. Der in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Hei-3-217140 offenbarte Stand der Technik betrifft paketorientierte Netzwerke, bei denen eine Datenübertragung nur dann stattfindet, wenn Daten erzeugt wurden. Weiterhin werden gemäß diesem Stand der Technik ein oder zwei Übertragungspfade wichtigen Daten zugewiesen, jedoch werden keine unterschiedlichen Grade von Priorität für die Datenübertragung zur Verfügung gestellt, wenn ein Fehler aufgetreten ist. Darüber hinaus führen Steuerungsknoten eine zentralisierte Steuerung der Datenübertragungspfade durch. Die in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Erfindung unterscheidet sich davon vollständig.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Beispiel gemäß dem Stand der Technik, welches die Architektur eines Netzwerkmanagements, welches auf dem TMN-Modell basiert, für ein einzelnes Ringnetzwerk zeigt.
2 ist ein Beispiel gemäß dem Stand der Technik, das die Architektur eines verteilten Netzwerkmanagements für ein einzelnes Ringnetzwerk zeigt.
3 ist ein Konzeptdiagramm eines Fernübertragungsnetzwerks gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Blockdiagramm eines Knotens.
5 zeigt die Wegführung eines Pfads der Klasse A.
6 zeigt die Wegführung eines Pfads der Klasse B.
7 zeigt die Wegführung eines Pfads der Klasse C.
8 zeigt eine Anordnung von Knoten.
9 zeigt eine weitere Anordnung von Knoten.
10 zeigt ein Beispiel eines Wegführungsalgorithmus.
11 zeigt ein Beispiel für die Wegführung eines Pfads der Klasse A.
12 zeigt ein Beispiel für die Wegführung eines Pfads der Klasse B.
13 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
14 dient der Erklärung von Verfahren zur Wiederherstellung von Pfaden, wenn ein Leitungsfehler aufgetreten ist.
15 zeigt das Datenformat (Frame format) eines ringnetzsendezeichenbasierten Rings (Token ring).
16 ist ein Blockdiagramm eines Knotens.
17 zeigt ein Gesamtflussdiagramm für die Einrichtung von Pfaden, das alle Typen von Knoten beinhaltet.
18 zeigt das Steuerungsflussdiagramm an einem Quellknoten.
19 zeigt das Steuerungsflussdiagramm an einem zwischen liegenden Knoten.
20 zeigt das Steuerungsflussdiagramm an einem Brückenknoten.
21 zeigt das Steuerungsflussdiagramm an einem Zielknoten.
22 zeigt die Beziehung zwischen der Häufigkeit von Pfadverbindungsanfragen und der mittleren Verbindungsverzögerung.
23 zeigt ein Beispiel für eine Konfiguration zum kollisionsfreien Schalten (Hitless switching).
24 zeigt die Verbesserung der Bit-Fehler-Rate, die durch kollisionsfreies Schalten erzielt wird.
25 zeigt die Situation, wenn ein Fehler in dem j-ten Ringnetzwerk, welches die Knoten A, B, C, D und Z enthält, aufgetreten ist.
26 zeigt die Beziehung zwischen dem Ort des Knotens und der Anzahl von Pfaden, die wiederhergestellt werden müssen, unter der Annahme, dass alle fehlerhaften Pfade Pfade der Klasse B sind.
27 zeigt schematisch, wie ein Ringnetzsendezeichen zwischen sämtlichen Knoten durch Rückübertragung (loop back) übertragen wird.
28 zeigt den durch Berechnung ermittelten Wiederherstellungsanteil.
29 zeigt ein auf die vorliegende Erfindung bezogenes Vergleichsbeispiel.
30 zeigt ein Verfahrensflussdiagramm für einen Quellknoten, welcher gemäß dem Vergleichsbeispiel Informationen in Bezug auf die Knotenanordnung und den Knotenzustand sammeln möchte.
31 zeigt das Verfahrensflussdiagramm an einem zwischen liegenden Knoten gemäß dem Vergleichsbeispiel.
32 zeigt das Verfahrensflussdiagramm an einem Brückenknoten gemäß dem Vergleichsbeispiel.
33 zeigt das Verfahrens-Flussdiagramm zur in 32 gezeigten Paketbearbeitung.
34 zeigt ein Beispiel für die Einrichtung von Pfaden.
35 zeigt ein Verfahrensflussdiagramm zur Wegführung mittels eines Brückenknotens.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
3 und 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist 3 ein Konzeptdiagramm eines Fernübertragungsnetzwerks und 4 ein Blockdiagramm eines Knotens.
Dieses Fernübertragungsnetzwerk umfasst Knoten A bis C und reale Übertragungsleitungen, die diese Knoten A bis C miteinander verbinden. Ein Pfad zur Übertragung von Informationssignalen von einem Quellknoten bis zu einem Zielknoten wird über die Knoten A bis C und die realen Übertragungsleitungen eingerichtet, wobei der Quellknoten und der Zielknoten einer der Knoten A bis C ist.
Eine Mehrzahl von Pfaden mit unterschiedlicher Übertragungsqualität wird vorab mit Hilfe eines multiplexten Datenübertragungsblockanschlusses (multiplexed frame terminator) 13, einer Steuerungsschnittstelle 21, eines Pfaddatensammlers 10, eines Pfadwegeführers 11 und einer Kreuzverbindung 14 vom Quellknoten bis zum Zielknoten eingerichtet.
Das Informationssignal enthält eine Güteklassenkennung ID und der Quellknoten verwendet eine Güteklassenkennung 12, um diese Kennung zu erkennen und den Pfadwähler 15 (path selector), um in Abhängigkeit von dieser Güteklasse einen Pfad aus der Mehrzahl von Pfaden auszuwählen.
Es gibt drei Güteklassen. Klasse A überträgt Informationen, nachdem zwei Routen eingerichtet wurden. Unter normalen Bedingungen überträgt Klasse B Informationen mittels einer einzelnen Route. Wenn jedoch ein Fehler in dieser Route aufgetreten ist, werden Informationen übertragen, nachdem eine Route eingerichtet wurde, welche um den Ort des Fehlers herumführt. Klasse C überträgt Informationen mittels einer einzelnen Route und es wird nichts unternommen, um einen Informationsverlust aufgrund des Auftretens eines Fehlers auszugleichen.
Im Folgenden wird der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 5 bis 7 erläutert. 5 zeigt die Wegführung für einen Pfad der Klasse A, 6 zeigt die Wegführung für einen Pfad der Klasse B und 7 zeigt die Wegführung für einen Pfad der Klasse C. 5 zeigt die Wegführung für einen Pfad der Klasse A von einem Knoten A bis zu einem Knoten D. Am Quellknoten A wird die zu übertragende Information, nachdem diese in zwei Teile geteilt wurde, mittels einer Route 1-1 und einer Route 1-2 übertragen, wobei die Übertragungsrichtungen entgegen dem Uhrzeigersinn über den Knoten B und den Knoten C, bzw. im Uhrzeigersinn über den Knoten F und den Knoten E erfolgt. Der Zielknoten erkennt einen Fehler basierend auf dem Zustand der Übertragung längs der Routen 1-1 und der Route 1-2 und wählt die Information aus der Route aus, die normal ist. Unterschiedliche Verfahren wurden bereits in Betracht gezogen, um bei Verwendung dieser vollständigen Diversity-Wegführung kollisionsfreies Schalten implementieren zu können. Jedoch führt die Verwendung von auf einer Paritätserkennung basie rendem kollisionsfreiem Schalten, wie es in der bereits erwähnten Ref. 7 offenbart ist, nicht nur zu kollisionsfreiem Schalten, wenn ein Fehler in einer Übertragungsleitung aufgetreten ist, sondern führt auch unter normalen Betriebsbedingungen zu einem Pfad mit hoher Übertragungsqualität und mit einer verbesserten Übertragungsfehlerrate, so dass dieses Verfahren als optimal angesehen wird.
6 zeigt die Wegführung eines Pfads der Klasse B. Unter normalen Betriebsbedingungen wird für diesen Pfad keine vollständige Diversity-Wegführungskonfiguration eingerichtet wie dies bei einem Pfad der Klasse A der Fall ist. Wenn jedoch ein Fehler auftritt, wird nach einer Route gesucht, welche um den fehlerhaften Bereich herum führt und der Pfad wird durch Wechseln auf diese andere Route wieder hergestellt.
7 zeigt die Wegführung für einen Pfad der Klasse C. Für diesen Pfad wird keine vollständige Diversity-Wegführungskonfiguration verwendet, wie sie für Pfade der Klasse A verwendet wird. Ebenfalls wird nicht nach einer alternativen Route gesucht, wenn ein Fehler auftritt, so wie dies bei Pfaden der Klasse B der Fall ist. Dementsprechend wird der Pfad durch Reparatur der fehlerhaften Bauteile, beispielsweise der realen Übertragungsleitung, der Übertragungsgerätschaften usw. durchgeführt. Durch eine derartige Bereitstellung von Pfaden mit unterschiedlichen Selbstheilungsniveaus ist es möglich, ein Fernübertragungsnetzwerk aufzubauen, bei dem wichtige Informationen immer ihr Ziel erreichen können und bei dem Informationen, bei denen der Hauptgesichtspunkt die Wirtschaftlichkeit ist, auf einfache Weise billig übertragen werden können.
Wie in 5 bis 7 gezeigt ist, benötigt die Übertragung von Information vom Knoten A zum Knoten D lediglich drei Pfade, nämlich die bereits beschriebenen Pfade der Klasse A, Pfade der Klasse B und Pfade der Klasse C. Geht man von einem Fernübertragungsnetzwerk aus, bei dem die Anzahl der Knoten N ist, erfordert die Administration daher das Management von maximal 3 × N(N – 1)/2 Pfaden.
8 zeigt eine Anordnung von Knoten. Ganz allgemein haben Ringnetzwerke eine gute Überlebensfähigkeit und die Möglichkeit, eine im Vergleich zu anderen Topologien einfachere Wegführung zur Verfügung stellen zu können, als Vorteile. Im Rahmen dieser Beschreibung werden Fernübertragungsnetzwerke, die eine Mehrzahl von Ringen aufweisen, diskutiert. Dies wird deshalb gemacht, da eine Mehrzahl von Ringen erforderlich ist, wenn ein groß dimensioniertes Fernübertragungsnetzwerk auf der Basis von Ringen konstruiert werden soll, um ein gesamtes Land abzudecken. 8 zeigt die fundamentale Knotenanordnung, bei der der Ring α und der Ring β über die beiden Knoten B und G miteinander verbunden sind. Ein Knoten, der Ringe auf diese Weise miteinander verbindet, wird als Brückenknoten bezeichnet. Zwei Brückenknoten werden nicht nur deshalb verwendet, weil es dadurch möglich wird, dass ein Pfad dadurch wieder hergestellt wird, dass er um eine fehlerhafte Leitung herum geleitet wird, wenn ein einzelner Leitungsfehler im Fernübertragungsnetzwerk aufgetreten ist, sondern auch deshalb, weil es dadurch möglich wird, Informationen (d.h. einen Pfad) zwischen zwei beliebigen Knoten (anderer als der defekte Knoten) wieder herzustellen, falls ein Knoten ausfällt. Verwendet man eine Konfiguration dieser Art, ist es ebenso möglich, eine Route einzurichten, welche einen Pfad der Klasse A zwischen zwei beliebigen Knoten implementiert, d.h. zwei Diversity-Weg-geführte Routen, die sich nicht an einem zwischen liegenden Knoten schneiden. Da weiterhin jeder Knoten zwischen zwei und drei benachbarte Knoten aufweist, muss bei einem gegebenen Knoten nur eine begrenzte Anzahl von Routen eingerichtet werden, und dadurch ist es möglich, einen einfachen Algorithmus zu verwenden, um im normalen Betriebszustand einen Pfad zu leiten oder im Falle eines Fehlers einen Pfad umzuleiten. Es wird darauf hingewiesen, dass die Leitung zwischen Knoten B und Knoten G in 8 gemeinsam von Ring α und Ring β verwendet wird.
9 zeigt eine weitere Anordnung von Knoten, die ein Beispiel darstellt, bei dem die Knoten erweitert wurden und die Anzahl der Ringe auf drei erhöht wurde. Hier ist es wesentlich, zueinander benachbarte Ringe mit Hilfe von zwei Knoten miteinander zu verbinden. Ring α ist somit mit Ring γ über die Knoten G und H verbunden, während Ring γ über die Knoten F und G mit Ring β verbunden ist.
Wie in 1 dargestellt, hat, gemäß dem Verfahren zum Pfadmanagement, wie es im Stand der Technik offenbart ist, ein Betriebssystem OpS die freien Kapazitäten sämtlicher Knoten in Form einer Datenbank gespeichert, und hat, nachdem es optimale Routen ermittelt hat, mittels der Vermittlungseinrichtungen MD (Mediation devices) Verbindungsanfragen an die Netzwerkelemente NE (d.h. die Knoten) gesendet.
Andererseits verwendet das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel kein Betriebssystem, das in einer von den Knoten A bis C separaten Vorrichtung untergebracht ist. Vielmehr führt es ein Pfadmanagement unter Verwendung der Signalhauptbearbeitung 22 (Main signal processor) des Pfadmanagementbereichs 20 (Path management section) und der Steuerung 21 durch, die alle in jedem Knoten A bis C zur Verfügung gestellt sind. Die Steuerung 21 tauscht Steuerungssignale mit anderen Knoten aus. Die Signalhauptbearbeitung 22 managt unterschiedliche Funktionen des Signalhauptsystems, wie beispielsweise den multiplexten Signaldatenübertragungsblockanschluss, das Multiplexen und Demultiplexen, die Wegführung und Freigabe der Pfade, den Signalanschluss für langsame Datenübertragungsblöcke sowie die lokale Datenübertragung (Intra office) und die Fernübertragung (Inter Office). Im Pfadmanagementbereich 20 ermittelt der in 4 dargestellte Pfaddatensammler 10 (Path data collector) die Leistungsfähigkeit der Leitungen am lokalen Knoten (d.h. die Leistungsfähigkeit der Pfade, die verbunden werden könnten) und den Verbindungsstatus sämtlicher Pfade. Der Pfadwegeführer 11 (Path router) gibt der Signalhauptbearbeitung 22 (Main signal processor) in Bezug auf die Wegführung und Freigabe von Pfaden Befehle und Ähnliches, wenn eine Anfrage zur Verbindung oder zur Freigabe eines Pfades auftritt. Weiterhin ermittelt die Güteklassenerkennung 12 (Service class identification) die Güteklasse, zu der das zu übertragende Informationssignal gehört und beauftragt, basierend auf dieser Erkennung, die Signalhauptbearbeitung 22 das Informationssignal zum relevanten Pfad zu übertragen. Die Steuerung 21 wird als Mittel zur Kommunikation mit dem Pfadmanagementbereich 20 anderer Knoten verwendet. Bei jedem Knoten wird aus dem von der Signalhauptbearbeitung 22 empfangenen Signal eine Steuerungsinformation extrahiert und an die Steuerung 21 weitergegeben. Die Steuerung 21 extrahiert aus dieser Steuerungsinformation Informationen, die die Pfade betreffen und überträgt diese an den Pfadmanagementbereich 20. Falls gesendet wird, wird die Information in die entgegen gesetzte Richtung übertragen. Die eigent liche Kommunikation wird durch Paketübertragung durchgeführt. Es kommt nicht darauf an, ob diese Pakete einen Datenkommunikationskanal (DCC, Data communication channel) oder dergleichen im Overhead verwenden, der von den gemultiplexten Datenübertragungsblöcken zur Verfügung gesellt wird, oder ob sie einen Kanal in einem anderen Datenübertragungsblock verwenden, der auf einem wellenlängengeteilten Multiplexen basiert.
10 zeigt ein Beispiel eines Algorithmus zur Wegführung. Der Algorithmus zur Wegführung verwendet den ersten Typ von Verfahren zur Einrichtung von Pfaden, wie er oben beschrieben wurde. Liegt also eine Anfrage zur Einrichtung eines Pfads vor, richtet der Knoten, an dem die Anfrage zur Einrichtung eines Pfads aufgetreten ist, sukzessive eine Route in Richtung zum Zielknoten hin ein, wobei er durch Zugriff auf jeden einzelnen Knoten das Vorhandensein freier Kapazitäten überprüft, ohne dass ein zentralisiertes Betriebssystem verwendet wird. Der Austausch zwischen Knoten umfasst das Senden und Empfangen von Steuerungsinformationen zwischen entsprechenden, in 3 dargestellten Pfadmanagementbereichen 20. In 10 wird angenommen, dass Knoten A die Einrichtung eines Pfads zum Knoten E angefragt hat. Da der Zielknoten E zum Ring β und nicht zum Ring α, zu dem der Knoten A gehört, gehört, wählt der Knoten A eine Route über den Brückenknoten C aus, da dies die kürzeste Route zum Ring β darstellt. Als erster Schritt des Einrichtungsprozesses überprüft dementsprechend Knoten A, ob ein Pfad zum Knoten B eingerichtet werden kann (10(1)). Nachdem das Vorhandensein von freien Kapazitäten bestätigt wurde und die Route vorübergehend registriert wurde, führt der Knoten A eine ähnliche Überprüfung am Knoten B in Bezug auf Knoten C durch (10(2)). Nachdem die Route vorübergehend registriert wurde, wählt der Brückenknoten C die Route über den Brückenknoten D aus, da dies die kürzeste Route zum Knoten E ist, und führt eine ähnliche Überprüfung in Bezug auf den Brückenknoten D durch (10(3)). Nachdem die Route vorübergehend registriert wurde, führt Brückenknoten D eine ähnliche Überprüfung in Bezug auf den Knoten E durch, welcher der Zielknoten ist (10(4)). Knoten E überprüft, dass er selbst der Zielknoten ist und dass freie Kapazitäten zwischen dem anfragenden Knoten und dem Zielknoten garantiert werden können und leitet, nachdem die Verbindung eingerichtet wurde (10(5)), in umgekehrter Reihenfolge zur Reihenfolge der vorab beschriebenen Überprüfungen, einen Auftrag, Kanäle in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung einzurichten (Set up up/down channels) weiter (10(6)). Nachdem er den Einrichtungsbefehl von Knoten E erhalten hat, leitet der Brückenknoten D den Einrichtungsbefehl an den Brückenknoten C weiter (10(7)). Die Einrichtung wird auf ähnliche Weise am Knoten A vervollständigt, so dass das Verfahren zur Wegführung vervollständigt wird (10(8) und 10(9)).
11 zeigt ein Beispiel einer Wegführung für einen Pfad der Klasse A. Der Knoten A, bei dem die Einrichtung eines Pfads der Klasse A angefragt wurde, fragt die Einrichtung von zwei vollständig unterschiedlichen Routen an, nämlich eine Route im Uhrzeigersinn I und eine Route entgegen des Uhrzeigersinns II. Knoten A verwendet die Route im Uhrzeigersinn, um die Information, dass Knoten J der Zielknoten ist, an den Knoten F zu übertragen (11(1)). Nachdem das Vorhandensein freier Kapazitäten bestätigt wurde und die Route vorsorglich registriert wurde, überträgt der Knoten F die Information vom Knoten A an den Knoten E (11(2)). Der Knoten E führt ein ähnliches Verfahren durch ( 11(3)). Der Brückenknoten D ermittelt, dass er für die Route im Uhrzeigersinn selbst der Brückenknoten zum Ring β ist und wählt dementsprechend in Ring β die Route im Uhrzeigersinn aus und überträgt die Informationen an den Knoten J (11(4)). Der Knoten J überprüft, dass er selbst der Zielknoten ist und dass freie Kapazitäten von dem nachfragenden Knoten bis zum Zielknoten garantiert werden können und leitet, nachdem er die Verbindung eingerichtet hat (11(5)), einen Einrichtungsbefehl in umgekehrter Reihenfolge zur Reihenfolge der oben beschriebenen Überprüfungsschritte weiter. Der Knoten A verwendet außerdem eine dem Uhrzeigersinn entgegen gesetzt verlaufende Route, um dem Knoten B die Information zu übermitteln, dass Knoten J der Zielknoten ist (11(6)). Nachdem das Vorhandensein freier Kapazitäten überprüft wurde und die Route provisorisch registriert wurde, überträgt der Knoten B die Information vom Knoten A an den Brückenknoten C (11(7)). Der Brückenknoten C ermittelt, dass er für die dem Uhrzeigersinn entgegen gesetzt verlaufende Route selbst der Brückenknoten zum Ring β ist, wählt dementsprechend die dem Uhrzeigersinn entgegen gesetzt verlaufende Route im Ring β aus und übermittelt diese Information an den Knoten G (11(8)). Nachdem das Vorhandensein freier Kapazitäten überprüft wurde und die Route provisorisch registriert wurde, überträgt der Knoten G die Informationen vom Knoten A an den Knoten H (11(9)). Ein ähnliches Verfahren wird auch von den Knoten H und I durchgeführt (11(10) und 11(11)). Der Knoten J überprüft, dass er selbst der Zielknoten ist und dass freie Kapazitäten zwischen dem nachfragenden Knoten und dem Zielknoten garantiert werden können und leitet, nachdem die Verbindung eingerichtet wurde (11(12)), in umgekehrter Reihenfolge zur Reihenfolge der oben beschriebenen Überprüfungsschritte einen Einrichtungsbefehl weiter. Die Einrichtung eines zwei getrennte Routen umfassenden Pfades wird durch diese Abfolge von Verfahrensschritten vervollständigt.
12 zeigt ein Beispiel für eine Wegführung eines Pfads der Klasse B. Da Pfade der Klasse A zwei Routen umfassen, so dass vollständige Diversity-Wegführung erzielt wird, kann der Pfad im Falle eines Fehlers durch Auswahl der gesunden Routen am empfangenden Knoten wieder hergestellt werden. Da Pfade der Klasse C durch eine Reparatur der Bauelemente wieder hergestellt werden, passiert nichts automatisch, wenn ein Fehler auftritt. Andererseits hat für Pfade der Klasse B in dem Fall, in dem ein Fehler auftritt, der Pfad durch die Suche nach einer neuen und alternativen Route wieder hergestellt zu werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Wiederherstellung eines Pfads der Klasse B unter Verwendung des in 10 dargestellten Algorithmus zur Wegeführung durchgeführt. 12 zeigt eine Situation, bei der ein Fehler zwischen den Knoten B und dem Brückenknoten C aufgetreten ist. Der Knoten A erkennt, dass ein Fehler im Ring α aufgetreten ist und dass die Route B-1 zwischen ihm selbst und dem Knoten J unterbrochen wurde. Der Knoten A verändert daher die Route B-1, die entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Ring α und anschließend im Uhrzeigersinn durch den Ring β verläuft, zur Route B-2, welche im Uhrzeigersinn durch den Ring α und anschließend im Uhrzeigersinn durch den Ring β verläuft. Die neue Route wird durch den Knoten A eingerichtet, der auf die Knoten F und E und den Brückenknoten D auf die in den 10 oder 11 beschriebene Weise zugreift. Es wird darauf hingewiesen, dass für die Einrichtung von Pfaden der Klasse B die Bestätigung freier Kapazitäten bei jeder Signal-Übertragung mit anderen Knoten erforderlich ist.
Gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel kann es sich bei dem Paketübertragungsprotokoll um ein verbindungsorientiertes Protokoll wie X.25 oder um ein verbindungsloses Protokoll wie das IP-Protokoll (Internet protocol) handeln, und die Datenübertragung zwischen Knoten wird auf einer 1:1-Basis durchgeführt. Beim voran stehenden Ausführungsbeispiel müssen darüber hinaus Daten zur Netzwerkkonfiguration vorab durch ein Handbuch angegeben werden.
Im Folgenden wird das zweite Verfahren zur verteilten Einrichtung von Pfaden erläutert.
13 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses zweite Ausführungsbeispiel umfasst ein Ringnetzwerk 41, in dem eine Mehrzahl von Knoten 31 bis 35 ringförmig durch Übertragungsleitungen miteinander verbunden sind, sowie ein Ringnetzwerk 42, in dem die Knoten 36 bis 39 und die Knoten 33 und 34 auf ähnliche Weise ringförmig durch Übertragungsleitungen miteinander verbunden sind. Diese beiden Ringnetzwerke 41 und 42 werden miteinander verbunden, indem die Knoten 33 und 34, die zu beiden Netzwerken gehören, zu Brückenknoten gemacht werden. Das Ringnetzwerk 42 wird ebenfalls mit einem weiteren Ringnetzwerk verbunden, indem die Knoten 37 und 38 zu Brückenknoten gemacht werden. Jedem der Knoten 31 bis 39 ist es möglich, unter Verwendung eines Steuerungskanals durch Aussendung von Steuerungssignalen an andere Knoten ei nen Pfad zu anderen Knoten einzurichten. Ein Pfad ist die Einheit der Informationsübertragung.
Dieses Ausführungsbeispiel verwendet zur Datenübertragung Hochgeschwindigkeits-TDM und nutzt ein Ringnetzsendezeichen verwendendes Protokoll (Token ring protocol), um mittels verteilten Betriebs die Einrichtung von Pfaden durchzuführen. Dieses Ringnetzsendezeichen verwendende Protokoll wird auf dem DCC im Bereich des Overheads (Section Overhead) oder auf einem Kanal auf einem anderen Datenübertragungsblock, der auf wellenlängenunterteiltem Multiplexen basiert, aufgebaut. Der Grund für die Verwendung von Ringnetzsendezeichen verwendenden Protokollen besteht darin, dass die Verbindungen in Fernübertragungsnetzwerken relativ lang bestehen und nicht zu häufig geändert werden, so dass Verzögerungen im Verbindungsaufbau aufgrund von Ringnetzsendezeichenzugriffen (Token access) in der Praxis kein Problem darstellen.
Pfade werden gemäß ihrer Zuverlässigkeit und Qualität in drei verschiedene Klassen klassifiziert, nämlich in die Klasse A, die Klasse B und die Klasse C. Für Pfade der Klasse A, den Pfaden mit der höchsten Qualitätsstufe, werden um jedes Ringnetzwerk herum, durch das der Pfad der Klasse A hindurch läuft, zwei Pfade in zueinander entgegen gesetzten Richtungen eingerichtet.
13 zeigt einen Pfad der Klasse A zwischen den Knoten 31 und 36. Einer der beiden Pfade, der den Pfad der Klasse A ausbildet (der Pfad im Uhrzeigersinn) ist über den Knoten 32 mit dem Brückenknoten 33 verbunden, wird vom Abzweig-Multiplexer (ADM für add-drop multiplexer) in diesem Knoten 33 abgezweigt, verläuft über die Weiche SW (Switch) und ist durch Hinzufügung durch den Abzweig-Multiplexer ADM auf der Seite des Ringnetzwerks 42 der Weiche SW mit dem Ringnetzwerk 42 verbun den. Der Pfad ist dann mit dem empfangenden Knoten 36 verbunden. Der zweite der beiden Pfade, der den Pfad der Klasse A ausbildet (der Pfad entgegen dem Uhrzeigersinn), ist über den Knoten 35 mit dem Brückenknoten 34 verbunden, und ist anschließend auf die in Bezug auf den Knoten 33 beschriebene Weise mit dem Ringnetzwerk 42 verbunden. Der Pfad ist dann über die Knoten 39, 38 und 37 mit dem Zielknoten 36 verbunden. Im Falle dieser Art von Pfaden der Klasse A, die zwei separate und voneinander getrennte Pfade aufweisen, wird der die bessere Qualität aufweisende Pfad am Zielknoten mittels einer kollisionsfreien Schalteinheit 51 (hitless switching unit) kollisionsfrei ausgewählt (hitlessly selected). An jedem der Knoten 31 bis 39 ist eine kollisionsfreie Schalteinheit 51 vorgesehen, jedoch ist vorliegend lediglich die kollisionsfreie Schalteinheit 51, die am Knoten 36 vorgesehen ist, dargestellt.
Für Pfade der Klasse B und Pfade der Klasse C wird entlang jedes Ringnetzwerks, durch das der Pfad der Klasse B bzw. der Pfad der Klasse C hindurch läuft, ein Pfad in einer Richtung eingerichtet. 13 zeigt einen Pfad der Klasse B zwischen den Knoten 39 und 35.
Bei einer Mehrfachringtopologie dieser Art kann die Anzahl der arbeitenden Pfade, die in jedem Ring untergebracht werden können, unter der Annahme von vollständiger netzartiger Verbindung (full mesh connectivity) der Pfade, durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
wobei N die Anzahl der Knoten in einem Ring ist, n die Anzahl der Ringe ist und j die Nummer des Rings ist, wenn diese von links ausgehend gezählt werden. In Gleichung 1 bezeichnet der erste Term die Anzahl der innerhalb des Rings befindlichen Pfade (intra-ring paths), der zweite Term die Anzahl der Pfade, die durch den j-ten Ring hindurch verlaufen und der dritte Term die Anzahl der Pfade, die vom j-ten Ring zu einem anderen Ring verlaufen. Es ist natürlich ersichtlich, dass die Anzahl der Pfade, die in einem Ring angeordnet werden können, für Ringe, die in der Mitte der Topologie angeordnet sind, am Größten ist.
14 dient zur Erläuterung von Verfahren zur Wiederherstellung von Pfaden, wenn ein Leitungsfehler auftritt. Für Pfade der Klasse A wird die Wiederherstellung durch Auswahl der nicht fehlerbehafteten Route an der kollisionsfreien Schalteinheit 51 am empfangenden Knoten erzielt. Für Pfade der Klasse B wird die Wiederherstellung lediglich durch Umleitung innerhalb des Ringnetzwerks 41 erzielt.
15 zeigt das Datenblockformat für ein auf dem DCC (Data communication channel) aufgebautes ringnetzsendezeichenbasiertes Ringnetzwerk. In diesem Datenübertragungsblock bedeutet FC Datenübertragungsblocksteuerung (Frame control), was ein Trennsignal (Delimiter) und ein Ringnetzsendezeichen beinhaltet, D-ID die Kennung des Zielknotens, S-ID die Kennung des Quellknotens und C ist ein Identifikationsfeld für den Pakettyp, welches anzeigt, ob das Paket ein "Wegführungspaket" ("Routing packet") oder ein "Antwortpaket" ("Response packet") ist. Der Datenübertragungsblock enthält weiterhin ein Datenfeld und eine Datenübertragungsblockprüfsequenz FCS (Frame check sequence). Das Datenfeld enthält eine Anzahl unterschied licher Bereiche. Das "Güte" Feld bezeichnet die Klasse des Pfads (dies entspricht der Güteklassekennung im ersten Ausführungsbeispiel). Der "c/cc"-Bereich zeigt die Richtung des Paketflusses an (im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn). Die Leistungsfähigkeit des Pfades, für den eine Verbindungsanfrage vorliegt, wird in den Bereich "Pfadleistungsfähigkeit" geschrieben. Der "Zwischenknotenbereich" enthält die Kennzeichen (Flags), die von jedem zwischen dem Quellknoten und dem Zielknoten liegenden Knoten gesetzt werden. Der "Brücken-(Abzweig) Kennung"-Bereich ("bridge(drop) ID") enthält eine Kennung entweder des Brückenknotens oder des Zielknotens. Schließlich gibt es noch einen Bereich, der anzeigt, ob der Pfad einen Ring bildet, oder nicht.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das in 15 dargestellte Ringnetzsendezeichen verwendende Protokoll beschränkt und kann in gleicher Weise durch das IBM Token ring Protokoll oder durch das Loop 1 Protokoll der Firma Mitsubishi Electric implementiert werden. Wenn das Steuerungsschema ein Ringnetzsendezeichen verwendendes Protokoll nutzt, kann es darüber hinaus unter Verwendung entweder eines Mehrfachringnetzsendezeichenschemas (Multi token scheme) oder eines Schemas mit früher Ringnetzsendezeichenfreigabe (Early token release scheme) implementiert werden. Obwohl im Folgenden davon ausgegangen wird, dass es sich bei jedem Ring um einen bidirektionalen Zweifaserring handelt, kann diese Erfindung auf analoge Weise unter Verwendung von Vierfaserringen ausgeführt werden. Das Ringnetzsendezeichen zirkuliert in lediglich einer Richtung, aber die Pakete können in beide Richtungen übertragen werden.
16 zeigt ein weiteres Beispiel für die Konfiguration eines Knotens. In diesem Beispiel ist der Pfadeinrichtungsbereich 23 zur Einrichtung von Pfaden von der Übertragung von Steuerungssignalen zu der in 4 gezeigten Knotenkonfiguration hinzugefügt.
17 bis 21 zeigen die Steuerungsflussdiagramme der Einrichtung von Pfaden für jeden Knotentyp. 17 zeigt das Gesamtsteuerungsdiagramm, 18 zeigt den Betrieb eines Quellknotens, 19 zeigt den Betrieb eines zwischen liegenden Knotens, 20 den eines Brückenknotens und 21 den eines Zielknotens.
Jeder Knoten führt als Quellknoten die in 18 dargestellte Steuerung durch, wenn eine Anfrage zur Pfadverbindung vorliegt. Auf ähnliche Weise führt jeder Knoten als zwischen liegender Knoten die in 19 dargestellte Steuerung durch, wenn er ein "Verbindungsanfragepaket" von einem anderen Knoten empfangen hat, und es erforderlich ist, dass er als zwischen liegender Knoten arbeitet. Ebenso führt jeder Knoten die in 20 dargestellte Steuerung als Brückenknoten durch, wenn er ein "Verbindungsanfragepaket" von einem anderen Knoten empfangen hat und es erforderlich ist, dass er als Brückenknoten arbeitet. Schließlich führt jeder Knoten das in 21 dargestellte Steuerverfahren als Zielknoten durch, wenn er ein "Verbindungsanfragepaket" von einem anderen Knoten empfangen hat und der fragliche Knoten als Zielknoten ausgewiesen wurde.
Obwohl in 17 bis 21 das an einem einzelnen Knoten durchgeführte Steuerverfahren gezeigt ist, arbeiten eine Mehrzahl an zueinander in Beziehung stehender Knoten jeweils als Quellknoten, zwischen liegende Knoten, Brückenknoten bzw. Zielknoten, wenn ein Pfad eingerichtet wird. Diese Verfahrensschritte werden im Folgenden erläutert, wobei als Beispiel ein Fall ver wendet wird, bei dem ein Pfad zwischen zwei Ringnetzwerken, welche den Ring # 1 und den Ring # 2 bilden, eingerichtet wird.
Wenn ein Knoten, bei dem eine Anfrage zur Einrichtung eines Pfades vorliegt (der Quellknoten), ein Ringnetzsendezeichen (Token) erfasst, welches lediglich im Ring # a in eine Richtung zirkuliert, so schreibt er die Pfadgüte, Leistungsfähigkeit usw. in ein "Verbindungsanfragepaket" und sendet dieses Paket als "Wegführungspaket" in beide Richtungen, d.h. im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn, um eine doppelte Wegführungssuche durchzuführen. Jeder zwischen liegende Knoten schreibt seine eigene Kennung (ID, für Identifier) in den "Übertragerknotenbereich" ("Repeater node area") eines empfangenen "Wegführungspakets", sofern ausreichend freie Bandbreite zur Verfügung steht, um den relevanten Pfad in die Richtung, in der das empfangene Paket wandert, zu senden, und sendet anschließend das Paket erneut aus (Repeat). Falls der Pfad nicht bis zum nächsten Knoten gesendet werden kann, schreibt der zwischen liegende Knoten "nicht gut" (NG, für "no good"). Wenn ein Brückenknoten das Wegführungspaket empfängt, schreibt es ID oder NG in den betreffenden Bereich des Pakets, je nach dem, ob es den Pfad mit dem nächsten Ring # b verbinden kann, oder nicht, dupliziert das Paket und speichert das Duplikat in einem Zwischenspeicher (Buffer memory), schreibt (rewrites) das Feld C des originalen Pakets neu ab und sendet dieses Paket als "Antwortpaket" zum Ring # a. Ein "Antwortpaket", das, nachdem es um den Ring # a herum gewandert ist, zum Quellknoten zurück gelangt ist, wird angehalten ("terminated") und das Ringnetzsendezeichen wird frei gegeben ("released"). Ein Ringnetzsendezeichen kann frei gegeben werden, nachdem das Paket angehalten wurde, oder nachdem das Ringnetzsendezeichen angehalten wurde. Alternativ kann es frei gegeben werden, nachdem mehrere Pakete gesendet wurden, oder wenn ein Mehrfachsendezeichensteuerungsschema (Multi-token control scheme) übernommen werden kann. Im vorliegenden Zusammenhang wird aus Gründen der Einfachheit ein Schema mit einem einzelnen Ringnetzsendezeichen und einem Paketanhalteschema erläutert werden.
Da ein Paket sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn gesendet wird, stellen zwei Knoten im Ring # a Brückenknoten dar. Jeder dieser beiden Brückenknoten erfasst ein Ringnetzsendezeichen im Ring # b und überträgt das gespeicherte "Wegführungspaket" in Richtung des Zielknotens in die gleiche Richtung, in die das empfangene Paket wandert. Ein Brückenknoten erzielt die Diversity-Wegführung von Pfaden der Klasse A durch Aussendung eines empfangenen Pakets, welches vom Ring # a in im Uhrzeigersinn gesehener Richtung und vom Ring # b in im Uhrzeigersinn gesehener Richtung empfangen wurde, sowie durch Aussendung eines Paktes, das in entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteter Richtung vom Ring # a und im entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteter Richtung vom Ring # b empfangen wurde. Die gleiche Aufrechterhaltung der Richtung gilt ebenfalls für die Wegführung innerhalb des Rings # b.
Nachdem der Zielknoten in Ring # b überprüft hat, dass der Pfad verbunden werden kann, sendet es ein "Benachrichtigungspaket über die Vervollständigung der Wegführung" ("Routing completion notification packet"). Falls der fragliche Pfad die Güteklasse A benötigt, werden über die beiden Routen zwei Wegführungsinformationspakete gesendet. Falls der Pfad die Güteklasse B oder C erfordert, wird ein einzelnes "Wegführungsinformationspaket" über die kürzere Route gesendet. Mit anderen Worten wird für Pfade der Klasse B und Pfade der Klasse C das "Benachrichtigungspaket über die Vervollständigung der Wegführung" vom Zielknoten entlang lediglich einer Route zum Quellknoten gesendet. Es wird darauf hingewiesen, dass zur gleichen Zeit, zu der jeder Brückenknoten ein "Wegführungsinformationspaket" zum nächsten Ring sendet, er die dazu entgegen gesetzte Route verwendet, um nach dem Empfang des "Wegführungsinformationspakets" das Antwortpaket in Ring # b auszusenden.
Für Pfade der Klasse B überwacht jeder Wiederholerknoten (Repeater node) auf der der in Betrieb befindlichen Route entgegen gesetzten Seite des Rings den Inhalt dieses "Antwortpakets" und schreibt seine Kennung ID in das "Antwortpaket", falls es einen sichernden Pfad (protection path) innerhalb des Rings garantieren kann. Falls es keinen sichernden Pfad garantieren kann, schreibt er NG (nicht gut). Das NG-Kennzeichen wird anschließend vom Brückenknoten oder vom Zielknoten, der das "Antwortpaket" anhält, zum Quellknoten gesendet.
Die durchschnittliche Verzögerungszeit zwischen dem Auftreten einer Anfrage zur Verbindung eines Pfades bis zur Herstellung der Verbindung hängt von der Häufigkeit der Verbindungsanfragen ab. Nimmt man an, dass das Auftreten von Verbindungsanfragen ein zufälliger Prozess ist, kann die durchschnittliche Verzögerungszeit durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
wobei N die Anzahl der Knoten in einem Ring ist, τ_f die Übertragungszeit für ein SDH-Datenübertragungspaket ist, d die Anzahl der DCC-Kanalbits pro Datenübertragungspaket ist (DCC = Data communication channel), n die Anzahl der Ringe ist, t die Ausbreitungsverzögerung (Propagation delay) ist, L die Verbindungsentfernung ist, τ_P die Paketbearbeitungszeit pro Knoten ist, L_h der Paket Overhead ist und ρ die Verbindungshäufigkeit (Communication request frequency) ist.
22 zeigt die Beziehung zwischen der Häufigkeit der Pfadverbindungsanfragen und der durchschnittlichen Verbindungsverzögerung, wie sie unter Verwendung von Gleichung 2 ermittelt wurde. Die horizontale Achse stellt die Häufigkeit der Verbindungsanfragen ρ dar, welche anzeigt, wie viele Verbindungsanfragen während eines vollständigen Umlaufs eines Ringnetzsendezeichens im Ring auftreten. Es wird angenommen, dass die Gesamtzahl der Knoten 50 beträgt, τ_f = 125 μs ist, d = 12 Bytes ist, t = 5 ns/m ist, L = 100 km für jede Verbindungsleitung ist, τ_P = 1 ms und L_h = 8 Bytes ist. Die durchschnittliche Verbindungsverzögerung sinkt, wenn die Anzahl der Ringe zunimmt (d.h. wenn die Anzahl der Knoten in einem Ring abnimmt). Dies liegt daran, dass für einen bestimmten Knoten die Wahrscheinlichkeit, das Ringnetzsendezeichen zu erhalten aufgrund der zunehmenden Gesamtzahl von Ringnetzsendezeichen zunimmt. Es wird gezeigt werden, dass, wenn die Gesamtzahl an Knoten ungefähr 50 beträgt, die durchschnittliche Verbindungsverzögerung im Bereich von Sekunden liegt.
Im Folgenden wird eine Erklärung für die Selbstheilung gegeben.
Ein Pfad der Klasse A ist ein Pfad mit hoher Zuverlässigkeit, der zu keiner Zeit auch nur ein einzelnes Bit an Information verliert. Dies wird durch Duplizierung des Pfads am Quellknoten, durch Unterbringung des Pfads auf zwei unterschiedliche Routen und durch kollisionsfreies Schalten (Hitless switching) am Zielknoten erreicht.
23 zeigt ein Konfigurationsbeispiel für kollisionsfreies Schalten (Hitless switching). Die Pfade der Klasse A verlaufen ausgehend von zwei TTF (für "Transport Terminating Funktion", Transport beendende Funktion) auf der Seite des Quellknotens durch separate Pfade (Pfad 0 und Pfad 1) hindurch und enden an zwei TTF auf der Seite des Zielknotens. Die Verzögerung im Pfad 0 ist τ₀ und die Verzögerung im Pfad 1 ist τ₁. Die Ausgänge der beiden Transport beendenden Funktionen auf der Seite des Zielknotens sind über Verzögerungsmittel DLY (Delay), welche auf einer Speicherung basieren können, mit der kollisionsfreien Weiche SW verbunden, und die Größe der durch die Verzögerungsmittel DLY verursachten Verzögerung sowie der Betrieb der kollisionsfreien Weiche SW werden durch die Weichensteuerung SWC gesteuert. Die Weichensteuerung SWC vergleicht die beiden Pfade Datenübertragungspaket für Datenübertragungspaket und aktiviert die Weiche, wenn sie einen Fehler im B3-Byte eines VC-Datenübertragungspakets detektiert. Wenn ein Fehler detektiert wird, wählt die Weiche den Pfad mit der besseren Qualität aus. Der Effekt dieses Verfahrens besteht nicht nur in einem kollisionsfreien Schaltvorgang (Hitless switching) im Falle eines nicht vorhersehbaren Fehlers, sondern ebenfalls in einer Verbesserung der Datenübertragungsleistungsfähigkeit unter normalen Bedingungen, wobei die BER am Ausgang (BER für "Bit error rate") niedriger als die BER des übertragenen Pfads wird. Die BER am Ausgang der Weiche ε^out kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden: Q(εout) = Q(ε0)·Q(ε1) (3),wobei ε¹ die BER des arbeitenden Pfades und ε² die BER des sichernden Pfades ist. Q(ε) ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass im Datenübertragungspaket auf Basis von B3 (BIP-8) ein Fehler detektiert wird und diese kann wie folgt ausgedrückt werden: Q(ε) = 1 – |1 – P(ε)|8 (4),wobei P(ε) die Wahrscheinlichkeit für die Detektion eines Paritätsfehlers in einer Spur (Rail) von BIP-8 ist, und wie folgt ausgedrückt werden kann:
24 zeigt den Effekt der Fehlerverbesserung, der unter der Annahme erzielt wird, dass der Pfad ein VC-4 Pfad (156 Mbit/s) ist. Falls die BER am Eingang (Bitfehlerrate, bit error rate) 10^–10 sowohl längs des arbeitenden Pfads, als auch längs des sichernden Pfads beträgt, kann die BER am Ausgang an der kollisionsfreien Weichenschaltung bis hinab auf 10^–16 verbessert werden.
Nunmehr wird eine Erklärung für die Selbstheilung für Pfade der Klasse B geliefert. Pfade der Klasse B sind als Pfade mittlerer Zuverlässigkeit eingestuft, welche im Falle eines Fehlers im Netzwerk ein Umschalten auf eine sichernde Route erfordern, auch wenn sie kein kollisionsfreies Schalten erfordern. Während die Wiederherstellung von Pfaden der Klasse A ein "zugeordnetes Schalten" ("dedicated switching") beinhaltet, verwenden Pfade der Klasse B "verteiltes Schalten" ("shared switching"). Im Rahmen konventioneller Schemata mit verteiltem Schalten, wurden vollständig unterschiedliche Verfahren und Geräte zur Einrichtung von Pfaden und zur Wiederherstellung von Pfaden verwendet. Dem gegenüber wird bei der vorliegenden Erfindung der gleiche Algorithmus, der für die Einrichtung von Pfaden verwendet wird, auch für die Wiederherstellung von Pfaden genutzt, und ein Teil der Geräte wird parallel genutzt. Im Folgenden wird eine Erläuterung der Unterschiede zwischen der Wiederherstellung von Pfaden und der Einrichtung von Pfaden gegeben.
Wenn ein Fehler auftritt (beispielsweise ein Leitungsfehler), detektieren die Knoten an beiden Enden der fehlerhaften Leitung einen Signalverlust (LOS, für Loss of signal) und erzeugen einen Bereichsalarm (Section alarm). Während im normalen Betriebszustand das Ringnetzsendezeichen lediglich in einer Richtung entlang des Rings übertragen wurde, senden beim Auftreten eines Fehlers die beiden benachbarten Knoten das Ringnetzsendezeichen des Bereichs-Overheads in beiden zueinander entgegen gesetzten Richtungen zurück ("Loop back") (die Funktion kann in der Firmware oder durch eine Softwareplattform realisiert werden), was zur Folge hat, dass diese in zueinander entgegen gesetzten Richtungen entlang des Rings verlaufen. Auf diese Weise können trotz des Leitungsfehlers alle Knoten das Ringnetzsendezeichen erhalten. Ein wichtiger Punkt ist, dass lediglich das Ringnetzsendezeichen, das im Protokoll (den FC-Bytes) enthalten ist, zurückgesendet wird, wohingegen das Hauptsignal auf der Ebene der Pfade wieder hergestellt wird. In einem Fehlerfall fragen alle Pfade der Klasse B, die durch die defekte Leitung ge führt wurden, eine Pfadverbindung an, so dass dies, im Unterschied zum Auftreten von Verbindungsanfragen bei der Einrichtung von Pfaden, kein zufälliger Prozess ist. Ein Knoten, der das zirkulierende Ringnetzsendezeichen erfasst hat, verbindet einen einzelnen, mit diesem Knoten verknüpften Pfad erneut, wobei er den gleichen Algorithmus wie bei der Einrichtung des Pfades verwendet, und gibt das Ringnetzsendezeichen frei. Der Knoten, der das Ringnetzsendezeichen als nächstes erfasst, macht das Gleiche. Auf diese Weise werden die Pfade sukzessiv einer nach dem anderen erneut verbunden.
25 bis 27 dienen zur Erläuterung der selbst heilenden Eigenschaften von Pfaden der Klasse B. 25 zeigt eine Situation, bei der ein Fehler im j-ten Ringnetzwerk, das die Knoten A, B, C, D und Z enthält, aufgetreten ist. 26 zeigt die Beziehung zwischen der Position des Knotens und der Anzahl von Pfaden, die wieder hergestellt werden müssen, unter der Annahme, dass alle defekten Pfade Pfade der Klasse B sind. 27 zeigt schematisch, wie ein Ringnetzsendezeichen durch Rückaussendung zwischen allen Knoten übertragen wird.
Es wird davon ausgegangen, dass ein schlimmster aller möglichen Fehler im Ring aufgetreten ist, nämlich ein Fehler in der Leitung zwischen dem Brückenknoten A und seinem benachbarten Knoten Z. Die durch diesen Fehler betroffenen Pfade umfassen den ringübergreifenden Pfad # 1, der durch dieses j-te Ringnetzwerk hindurch verläuft (entspricht dem 2. Ausdruck in Gleichung 1), die ringübergreifenden Pfade # 2, die dieses j-te Ringnetzwerk mit anderen Ringnetzwerken verbinden (entspricht dem 3. Term in Gleichung 1) und die innerhalb des Rings verlaufenden Pfade (Intra-Ring Pfade; durch den ersten Term in Gleichung 1 bestimmt). Die Wiederherstellung der ringübergreifenden Pfade # 1 muss gemeinsam durch die Knoten A und D erfolgen, welche jeweils Brückenknoten zum j – 1-ten und j – 1-ten Ringnetzwerk sind. Der Parameter "m" in 26 ist der durchschnittliche Zuverlässigkeitskoeffizient (apportionment coefficient) zwischen den Knoten A und D (es ist zu beachten, dass eine auf einem Ringnetzsendezeichen basierten Protokoll beruhende Bearbeitung den Aufwand beim Verfahren zur Pfadwiederherstellung verteilt) und kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Da sich die Knoten A und Z an den Enden der fehlerhaften Leitung befinden, werden die Ringnetzsendezeichen an diesen Knoten A und Z zurück gesendet. An jedem gegebenen Knoten wird die Bearbeitungszeit zur einfachen Übertragung eines Pakets zu einem benachbarten Knoten mit τ_r1 bezeichnet, und die Bearbeitungszeit zur Wiederherstellung eines Pfads wird mit τ_r2 bezeichnet. Diese beiden Parameter können wie folgt ausgedrückt werden:

Die Leistungsfähigkeit der Wiederherstellung von Pfaden der Klasse B zu einem gewissen Zeitpunkt kann, wie in der folgenden Tabelle gezeigt, beschrieben wer den: nämlich als Funktion von k, wobei k die Anzahl bezeichnet, wie oft ein Ringnetzsendezeichen zurück gesendet wird.

Rücksendezeiten	Zeit	Wiederhergestellte Pfade
1 < k < (N – 1)/2	Nτ_r1 + (N – k + 1)τ	(N – k + 1)τ_r2
k < max[n – j, j – 1](N – 1)	Nτ_r1 + 1/2 (N + 1)τ_r2	1/2(N + 1)τ_r2
k < (N – 1)/2 +(j – 1)(N – 1)	Nτ_r1 + (3+ (N – 1)/2 – k)τ_r2	(3 + (N – 1)/2 – k)τ_r2
k < (N – 1)/2 + (j – 1)(N – 1) + m/2 (n – j)(j – 1)(N – 1)²	Nτ_r1 + 2τ_r2	2τ_r2

Der Wiederherstellungsanteil R(T) ist definiert als das Verhältnis der Anzahl von wiederhergestellten Pfaden zur Gesamtzahl von fehlerhaften Pfaden zu einem gewissen Zeitpunkt und kann wie folgt ausgedrückt werden:

Δt1 = N – 12 (Ntr1 + 4(N + 1)tr2) Δt2 = (Ntr1 + N + 12 tr2)(n – j)(j – 1) – N – 12 Δt3 = (Ntr1 + N + 12 tr2)N – 12 Δt4 = (Ntr1 +2tr2)m2 (n – j)(j – 1)(N – 1)2 (12)
28 zeigt den Wiederherstellungsanteil, der unter Verwendung der obigen Gleichungen berechnet wurde. Die Gesamtzahl an Knoten ist mit 50 angenommen und die Berechnungsergebnisse sind für den Fall eines einzelnen Rings, für zwei Ringe und für fünf Ringe angegeben. Die restlichen Parameter sind die gleichen wie in 22. Weiterhin zeigt 28 den Wiederherstellungsanteil für die Klasse A, bei der durch kollisionsfreies Schalten eine instantane Wiederherstellung erzielt wird, sowie für Klasse C, bei der die Wiederherstellung der Pfade erst durch Wartung der Hardwarekomponenten erfolgt. Bei Pfaden der Klasse B beträgt eine vollständige Wiederherstellung mehr als 40 Sekunden im Falle eines einzelnen Rings, beträgt 20 Sekunden im Falle zweier Ringe und beträgt etwa 10 Sekunden, wenn fünf Ringe vorhanden sind. Es wird angenommen, dass die Zeit zur Wiederherstellung im Falle des ersten Ausführungsbeispiels länger als im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels ist. Der Grund dafür ist, dass beim ersten Ausführungsbeispiel die Anzahl der zu bearbeitenden Pakete proportional zur Anzahl der Knoten ansteigt.
Ein wichtiger Punkt beim zweiten Ausführungsbeispiel ist, dass bei einer Mehrfachringkonfiguration, die Einrichtung der Pfade ohne Informationen über die Netzwerkkonfiguration durchgeführt werden kann. Darüber hinaus würde eine Modifikation dieses Verfahrens Informationen über die Netzwerkkonfiguration der Knotenausnutzung ermöglichen.
Im Folgenden werden nunmehr Erklärungen gegeben, auf welche Weise Verfahren zur Erzielung von Informationen über die Netzwerkkonfiguration der Knotenausnutzung und zur Erkennung von Knotenzuständen für den Betrieb und das Management von Mehrfachringnetzwerken vom Typ mit verteilter Steuerung angewendet werden können.
Die offen gelegten japanischen Patente Nr. 8-191318 und Nr. 7-58765 offenbaren Verfahren zur Erkennung von Zuständen in einem einzelnen Ring mit zentralisierter Steuerung. Diese Verfahren erfordern einen Hauptknoten (Master node) zur Sammlung von Informationen und zur Steuerung des Netzwerks. Das offen gelegte japanische Patent Nr. 8-23200 offenbart ein Verfahren zur Erkennung von Zuständen, welches für eine verteilte Steuerung anwendbar ist. Gemäß diesem Verfahren kann eine entfernte Vorrichtung, die mit einem beliebigen Knoten verbunden werden kann, Knotenzustände ermitteln, indem sie ein auf einer Schleife zirkulierendes "Management-Paket" verursacht, wobei dieses "Managementpaket" einen Zeiger aufweist, welcher auf eine Knotennummer und einen Bereich, in den eine Adresse gesetzt werden kann, hinweist. Ausgehend davon, dass es dieses System ermöglicht, dass eine Steuerung von einem beliebigen Knoten ausgehend durchgeführt werden kann, kann es ebenso in einem System mit verteilter Steuerung implementiert werden.
Wenn jedoch dieses System ohne Modifikationen bei einem Mehrfachringnetzwerk implementiert wird, übertragen die beiden Brückenknoten, welche zwei gegebene Ringe miteinander verbinden, unabhängig voneinander ein "Managementpaket" an den nächsten Ring. Wenn die Anzahl der Ringe N beträgt, ist die Anzahl der "Managementpakete" im Gesamtnetzwerk dementsprechend 2^N, was zu dem Problem führt, dass die "Managementpakete" Überlastungen verursachen, die zu einer Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Netzwerks führen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel erklärt, welches derartige Probleme löst und welches es möglich macht, in Mehrfachringnetzwerken mit verteilter Steuerung, bei denen jedes Paar von Ringnetzwerken über zwei Brückenknoten miteinander verbunden ist, etwas darüber zu erfahren, wie die Knoten angeordnet sind, und etwas über deren Zustand zu erfahren.
29 zeigt ein Vergleichsbeispiel, welches sich auf die vorliegende Erfindung bezieht. Dieses Beispiel ist eine Mehrfachringübertragungseinrichtung, die sechs Ringnetzwerke 61 bis 66 aufweist, von denen jedes eine Mehrzahl von Knoten aufweist, die ringförmig durch Übertragungsleitungen miteinander verbunden sind. Die Ringnetzwerke 61 und 62 sind über die Knoten 71 und 72 miteinander verbunden, die Ringnetzwerke 62 und 63 sind über die Knoten 73 und 74 miteinander verbunden, die Ringnetzwerke 61 und 64 sind über die Brückenknoten 75 und 76 miteinander verbunden, die Ringnetzwerke 62 und 65 sind über die Brückenknoten 77 und 78 miteinander verbunden, die Ringnetzwerke 63 und 66 sind über die Brückenknoten 79 und 80 miteinander verbunden, die Ringnetzwerke 64 und 65 sind über die Brückenknoten 81 und 82 miteinander verbunden und die Ringnetzwerke 65 und 66 sind über die Brückenknoten 83 und 84 miteinander verbunden. Die Ringnetzwerke 61 und 66 weisen zusätzlich zu den Brückenknoten weitere Knoten auf, jedoch sind diese weiteren Knoten mit Ausnahme des Quellknotens 91 in 29 nicht eingezeichnet, wobei der Quellknoten 21 "Knoteninformationssammelpakete" ("Node information collecting packets") zur Sammlung von Informationen, die sich auf die Netzwerkkonfiguration der Knotenausnutzung (network configuration of node deployment) und die Zustände der Knoten bezieht. 29 zeigt weiterhin ein Beispiel einer Übertragungsroute für ein "Knoteninformationssammelpaket".
In diesem Vergleichsbeispiel wird die Verbindung zwischen den Knoten der Ringnetzwerke 61 und 66 durch verteilte Steuerung durchgeführt, und diese Steuerung wird durch effizientes Sammeln von Informationen, die sich auf die Netzwerkkonfiguration der Knotenausnutzung und die Zustände der Knoten in jedem Ring beziehen, er zielt. Diese Information kann von jedem Knoten gesammelt werden. In der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass es sich bei dem Knoten, der die Information sammelt, um den Quellknoten 91 im Ringnetzwerk 61 handelt. Die Aussendung eines "Knoteninformationssammelpakets" durch den Quellknoten 91 findet entweder statt, wenn das Netzwerk aufgebaut wird, oder wenn ein neuer Knoten hinzugefügt wird. Mit anderen Worten kann es sich bei dem Knoten, welcher den Quellknoten 91 darstellt, um einen Knoten handeln, an welchem Aktionen zum Aufbau des Netzwerks durchgeführt werden, wenn das Netzwerk aufgebaut wird, oder es kann sich um einen Knoten handeln, der hinzugefügt wird, wenn das Netzwerk bereits in Betrieb genommen wurde.
Zunächst einmal sendet der Quellknoten 91 ein "Knoteninformationssammelpaket" in eine Richtung entlang des Ringnetzwerks 61 aus, wobei ein Ringnetzsendezeichen basiertes Protokoll verwendet wird, dass auf dem Bereichs-Overhead (SOH, Section overhead) auf ähnliche Weise wie im zweiten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist. Das Signal zur Sammlung von Knoteninformationen wird im Datenfeldbereich des "Knoteninformationssammelpakets" mitgeführt. Lediglich ein Ringnetzsendezeichen ist im Ringnetzwerk vorhanden und lediglich ein Knoten, der das Ringnetzsendezeichen erfasst hat, kann ein Paket aussenden.
Ein "Knoteninformationssammelpaket", das vom Quellknoten 91 ausgesendet wurde, zirkuliert auf dem SOH entlang des Ringnetzwerks 61. Jeder Knoten schreibt sukzessive seine Kennung ID in das Paket oder schreibt NG, wenn der Knoten einen Fehler aufweist. Ein Paket, das um den Ring herum gewandert ist und zum Quellknoten 91 zurückgekehrt ist, wird angehalten und im Speicher gespeichert.
Das Brückenpaar, das die Ringnetzwerke 61 und 62 miteinander verbindet, d.h. die Brückenknoten 71 und 72, kann das "Knoteninformationssammelpaket" im Speicher halten, so dass es an das nächste Ringnetzwerk 62 weitergereicht werden kann. Von diesen beiden Brückenknoten 71 und 72 überträgt lediglich der Brückenknoten 71, der das erste Ringnetzsendezeichen erfasst hat, das "Knoteninformationssammelpaket" an das nächste Ringnetzwerk 62. Der Brückenknoten 72, der das von dem anderen Brückenknoten 71 übertragene "Knoteninformationssammelpaket" empfangen hat, der jedoch das Ringnetzsendezeichen nicht erfasst hat, löscht das Paket aus seinem Speicher.
Der Brückenknoten 71, der das "Knoteninformationssammelpaket" übertragen hat, speichert das "Knoteninformationssammelpaket", das entlang des Rings zirkuliert ist und zurückgekehrt ist, hält es an und sendet es zum ursprünglichen Ringnetzwerk 61 zurück. Zu diesem Zeitpunkt hindert er die anderen Knoten daran, eine beliebige Information in das Paket zu schreiben, was durch Änderung des Felds "C" in dem Paket möglich ist.
Falls ein Knoten, der bereits ein Paket bearbeitet hat, das gleiche Paket innerhalb einer vorgeschriebenen Zeit nochmals empfängt, so löscht er das Paket. Aus Gründen der Einfachheit zeigt 29 die Löschung des Pakets durch Brückenknoten, jedoch kann dies auch bei einem beliebigen anderen Knoten erfolgen.
Durch wiederholtes Weiterleiten (Forwarding) und Zurückschicken (Returning) von "Knoteninformationssammelpaketen" zwischen den Ringnetzwerken, wird ein "Knoteninformationssammelpaket" von jedem der Ringnetzwerke 61 bis 66 zurück gesendet, und Informationen über die Netzwerkkonfiguration der Knotenausnutzung und des Zustands von allen Knoten kann auf effiziente Weise gesammelt werden.
30 bis 33 zeigen für jeden Typ von Knoten das Verfahrensflussdiagramm zum Sammeln und Erkennen von Informationen, die sich auf die Netzwerkkonfiguration der Knotenausnutzung und den Zustand der Knoten beziehen. 30 zeigt den Verfahrensablauf an einem Quellknoten, der Informationen sammeln möchte, die sich auf die Netzwerkkonfiguration der Knotenausnutzung und den Zustand der Knoten beziehen. 31 zeigt den Verfahrensablauf an einem zwischen liegenden Knoten. 32 zeigt den Verfahrensablauf an einem Brückenknoten und 33 zeigt den Verfahrensablauf für Pakete während des in 32 gezeigten Verfahrensablaufs. Diese Verfahrensabläufe werden mittels der in der in 4 gezeigten Konfiguration von Pfaddatensammler 10 und der Steuerung 21 durchgeführt.
Wenn ein Quellknoten ein Ringnetzsendezeichen erfasst, welches innerhalb des Rings, zu dem der Knoten gehört, zirkuliert, sendet er ein "Knoteninformationssammelpaket" aus. Dieses "Knoteninformationssammelpaket" weist in seinem Datenfeldbereich, welcher für konventionelle Ringnetzsendezeichen basierte Ringprotokolle verwendet wird, einen Bereich auf, in dem jeder Knoten eine Information (Stamp) hinterlassen kann. Als Adresse für den Zielknoten wird die Adresse des Quellknotens verwendet. Nachdem der Quellknoten ein "Knoteninformationssammelpaket" ausgesendet hat, speichert er alle Pakete, die er empfängt. Es wird darauf hingewiesen, dass der Knoten, wenn er das erste Paket empfängt, nachdem dieses entlang des Rings zirkuliert ist, das Ringnetzsendezeichen frei gibt.
Andere Knoten als der Zielknoten arbeiten als zwischen liegende Knoten, wenn sie ein "Knoteninforma tionssammelpaket" empfangen. Zu allererst überprüfen sie, ob das empfangene Paket schreibgeschützt ist, oder nicht. Falls es schreibgeschützt ist, wird das Paket an einen benachbarten Knoten gesendet. Falls es sich bei dem empfangenen Paket um ein Paket handelt, das bereits früher empfangen wurde, wird es gelöscht. Falls das Paket noch nicht früher empfangen wurde und der das Paket empfangende Knoten in einem normalen Betriebszustand ist, schreibt der Knoten seine eigene Kennung ID in den Mitteilungsbereich (Stamp area) und sendet das Paket weiter. Falls das Paket noch nicht früher empfangen wurde und irgendwo in dem Knoten, der das Paket empfängt, ein Fehler aufgetreten ist, schreibt der Knoten NG in den Mitteilungsbereich und sendet das Paket weiter. Die Kennung ID des Knotens enthält sowohl eine Ringnummer, als auch die eigentliche Knotennummer. Beispielsweise können vier Bits des Bytes als Ringnummer und vier weitere Bits als Nummer des Knotens innerhalb des Rings verwendet werden.
Die von einem Brückenknoten durchgeführte Bearbeitung kann grob in drei verschiedene Typen unterteilt werden. Der erste Typ ist eine Bearbeitung als zwischen liegender Knoten. Der zweite Typ ist die Bearbeitung eines "Knoteninformationssammelpakets" als Brückenknoten. Der dritte Typ ist die Bearbeitung eines "Ringkonfigurationsinformationspakets". Ein "Ringkonfigurationsinformationspaket" ist ein schreibgeschütztes Informationsnotifikationspaket (Information notification packet). In 33 werden "Knoteninformationssammelpakete" und "Ringkonfigurationsinformationspakete" gemeinsam als "X-Pakete" bezeichnet.
Nachdem ein Brückenknoten die von einem zwischen liegenden Knoten erforderliche Bearbeitung durchgeführt hat, geht dieser in den Modus zur Bearbeitung von "Knoteninformationssammelpaketen" über. Falls er ein "Knoteninformationssammelpaket" von einem Quellknoten empfängt, speichert er das Paket in seinem Speicher, so dass dieses an den nächsten Ring weitergegeben werden kann. Er beginnt dann den Modus, bei dem er auf ein Ringnetzsendezeichen des nächsten Rings wartet. Wenn er ein Ringnetzsendezeichen sichert, überträgt er das "Knoteninformationssammelpaket". Falls er das gleiche "Knoteninformationssammelpaket" von einer anderen Brücke empfängt, bevor er das Ringnetzsendezeichen gesichert hat, löscht er sofort das in seinem Speicher gespeicherte Paket und beginnt den Bearbeitungsmodus eines zwischen liegenden Knotens. Da lediglich ein einziges "Knoteninformationssammelpaket" von jeder Brücke in einem Ring ausgesendet wird, folgt, dass Verstopfungen durch Steuerungspakete vermieden werden können. Danach beginnt der Brückenknoten den Modus zum Empfang von Paketen, die er selbst zu einem früheren Zeitpunkt weitergeleitet hat (und die nun mit Informationen gefüllt sind). Wenn er solche Pakete empfängt, setzt er diese in einen schreibgeschützten Zustand und sendet alle diese Pakete über die gleiche Route zum ursprünglichen Ring zurück. Wenn er ein Paket empfängt, dass bereits schreibgeschützt ist, sendet er das Paket zu dem Ring zurück, der es ausgesendet hat, woraufhin die Bearbeitung beendet ist.
Mittels dieser Arbeitsvorgänge, kann ein Quellknoten Informationen über die Netzwerkkonfiguration der Knotenausnutzung und der Zustände sämtlicher Knoten sammeln und erkennen. Nachdem alle diese Informationen gespeichert wurden (und falls die Bearbeitungszeit größer als T ist), sendet der Quellknoten auf eine ähnliche Weise "Ringkonfigurationsinformationspakete" aus. Die zwischen liegenden Knoten empfangen diese und alle Pakete, die vorher empfangen wurden, werden gelöscht. Es wird darauf hingewiesen, dass die "Ringkonfigurationsinformationspakete" schreibgeschützt sind. Brückenknoten übertragen diese Pakete auf eine ähnliche Weise und speichern die in Ihnen enthaltenen Informationen. Sowohl zwischen liegende Knoten, als auch Brückenknoten beenden den Knoteninformationssammelprozess auf einer Stufe, auf der sie ein "Ringkonfigurationsinformationspaket" empfangen und weitergeleitet haben.
Der optimale Pfad zwischen zwei beliebigen Knoten wird basierend auf der auf diese Weise gesammelten Informationen über die Knoten eingerichtet.
34 zeigt ein Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Pfad in der in 29 gezeigten Mehrfachringübertragungseinrichtung eingerichtet wurde. In dem vorliegend gezeigten Beispiel wurde zwischen dem Quellknoten 92 im Ringnetzwerk 61 und dem Zielknoten 93 im Ringnetzwerk 63 ein doppelter Pfad eingerichtet. (Es wird darauf hingewiesen, dass der hier verwendete Begriff "Quellknoten" eine zum Zeitpunkt der Pfadeinrichtung sendende Quelle bezeichnet, und sich von einem Quellknoten, der zu Zwecken der oben beschriebenen Sammlung von Knoteninformationen dient, unterscheidet). Einige der oben zitierten Referenzen haben Fälle in Betracht gezogen, bei denen doppelte Pfade durch dieselben Ringnetzwerke geführt wurden, jedoch wurden bislang keine Fälle in Betracht gezogen, bei denen die Möglichkeit besteht, Pfade einzurichten, welche durch unterschiedliche Ringnetzwerke geführt werden. Dementsprechend zeigt 34 einen Fall, bei dem in der, in 29 gezeigten Mehrfachringübertragungseinrichtung, eine der Routen des vom Quellknoten 92 des Ringnetzwerks 61 zum Zielknoten 93 des Ringnetzwerks 63 verlaufenden doppelten Pfades über das Ringnetzwerk 62 eingerichtet wird, wohingegen die andere Route über die Ringnetzwerke 64, 65 und 66 eingerichtet ist. Diese Situation verursacht große Unterschiede zwischen den beiden Routen hinsichtlich deren Signal-Verzögerung. Das beruht darauf, dass es sich bei dem Brückenknoten, der den Pfad zum nächsten Ringnetzwerk überträgt, immer um den Brückenknoten handelt, auf den das Paket zuerst stößt. Wenn ein großer Unterschied zwischen den beiden Routen hinsichtlich der Signal-Verzögerung vorliegt, wird ein großer Zwischenspeicher (buffer) benötigt, um sicher stellen zu können, dass die Pfade kollisionsfrei geschaltet werden können.
Um dieses Problem zu lösen, ist es erforderlich, Restriktionen dahingehend vorzusehen, welcher Brückenknoten Pfade zu welchen Ringen übertragen kann. Mit anderen Worten ist es erforderlich, den Satz von Ringnetzwerken, durch die Pfade vom Ringnetzwerk 61 zum Ringnetzwerk 63 hindurch verlaufen, eindeutig zu bestimmen, und jeder Brückeknoten hat diese Information zu erhalten.
Informationen, die durch "Knoteninformationssammelpakete" gesammelt wurden, sollten daher mittels "Ringkonfigurationsinformationspaketen" vom Quellknoten 91, welcher die Ausgangsquelle der "Knoteninformationssammelpakete" darstellte, an die Brückenknoten 71 bis 84 der Ringnetzwerke 61 bis 66 und, falls erforderlich, an jeden Knoten, verteilt werden. Basierend auf dieser verteilten Information, legt sich jeder Brückenknoten 71 bis 84 selbst eine Einschränkung bezüglich der Einrichtung von Pfaden auf. Bei dem in 34 dargestellten Beispiel legt sich der Brückenknoten 75 eine Einschränkung hinsichtlich der Pfadeinrichtung zwischen dem Quellknoten 92 und dem Zielknoten 93 auf. Falls ein Pfad der Klasse A zwischen dem Quellknoten 92 und dem Zielknoten 93 einzurichten ist, kann folglich der Pfad für die zweite Route über das Ringnetzwerk 62 hinweg eingerichtet werden, wodurch ein doppelter Pfad mit geringem Verzögerungsunterschied erzielt wird. Dies ermöglicht es, dass die Größe des im Zielknoten 93 erforderlichen Puffers, um kollisionsfreies Schalten durchzuführen, verkleinert werden kann.
35 zeigt den Verfahrensablauf für die Wegeführung durch einen Brückenknoten. Zu allererst führen Brückenknoten eine Wegführung durch, wobei sie sämtliche Einschränkungen berücksichtigen, die auferlegt wurden. Obwohl beispielsweise die Routen, durch die Pfade der Klasse A hindurch verlaufen, vollständig unterschiedlich sind, ist es vorgesehen, dass die Ringnetzwerke, durch die die Pfade verlaufen, exakt die gleichen sind, und die Routen, die die Ringnetzwerke miteinander verknüpfen, eindeutig bestimmt sind. Die Entscheidung über die Wegführung ist einfach, da die Anzahl der Ringe deutlich kleiner als die Anzahl der Knoten ist. Falls unter Berücksichtigung dieser Einschränkungen die Einrichtung eines Pfades möglich ist, ist die Wegeführung der Pfade vollständig. In diesem Fall ist es einfach, kollisionsfreies Schalten zu erzielen, und es wird ein Pfad mit der höchsten Zuverlässigkeit erhalten. Falls die Einrichtung von Pfaden unter Berücksichtigung von Einschränkungen nicht möglich ist, werden die Einschränkungen entfernt und eine erneute Wegeinrichtung wird durchgeführt. Obwohl es schwierig ist, einen kollisionsfrei schaltbaren Pfad zu erzielen, kann auch in diesem Fall nach wie vor ein Pfad mit hoher Zuverlässigkeit erzielt werden. Somit kann insgesamt gesehen die Puffergröße verringert werden.
Wie oben erläutert, stellt die vorliegende Erfindung ein Fernübertragungsnetzwerk zur Verfügung, welches sicher stellt, dass wichtige Informationen immer erfolgreich an ihren Zielknoten übermittelt werden können, und dass Informationen, bei denen der hauptsächliche Beweggrund die Wirtschaftlichkeit ist, sehr kostengünstig übertragen werden können. Dies wird durch Bereitstellung von lediglich drei unterschiedlichen Klassen von Pfaden zwischen den betreffenden Knoten erzielt, nämlich von Pfaden der Klasse A, welche die Einrichtung einer ersten Route und einer davon vollständig unterschiedlichen zweiten Route umfassen, so dass im Falle eines Fehlers, die im Pfad befindliche Information kollisionsfrei geschaltet werden kann; von Pfaden der Klasse B, bei denen beim Auftreten eines Fehlers der Informationsfluss durch den Pfad durch die Suche nach einer neuen Route für den Pfad wieder hergestellt wird; sowie von Pfaden der Klasse C, bei denen die zum Zeitpunkt des Auftretens eines Fehlers im Pfad enthaltenen Informationen nicht wieder hergestellt werden, und jede daran anschließende Wiederherstellung von der Reparatur von Geräten abhängt.
Durch ein Management von zwischen den Knoten liegenden Pfaden, bei dem lediglich drei Klassen mit hoher Leistungsfähigkeit verwendet werden, kann die Anzahl der Pfade, die in dem Fernübertragungsnetzwerk gemanagt werden müssen, verringert werden und die vom Betriebssystem zu bewältigende Last kann verringert werden.
Zusätzlich kann durch die Verbindung der Mehrzahl von Knoten in einer ringförmigen Anordnung, Anordnung der Mehrzahl dieser ringförmigen Netzwerke in einer Ebene und Verbindung derselben untereinander über zwei oder mehr Knoten eine hohe Zuverlässigkeit und Überlebensfähigkeit mit einer einfachen Wiederherstellung von Pfaden beim Auftreten von Fehlern für ein Fernübertragungsnetzwerk garantiert werden. Darüber hinaus können dadurch, dass das Fernübertragungsnetzwerk auf einer ringförmigen Topologie basiert, die folgenden Effekte erzielt werden: die Richtung der Pfade kann entweder auf Richtungen im Uhrzeigersinn oder auf Richtungen entgegen des Uhrzeigersinns eingeschränkt werden; die Wegführung zur Einrichtung von Pfaden und die erneute Wegführung zur Wiederherstellung von Pfaden, wenn ein Fehler aufgetreten ist, können vereinfacht werden; die Skalierung der Hardware und die Komplexität der für die Ermittlung von Routen erforderlichen Algorithmen kann verringert werden; und ein wirtschaftliches Fernübertragungsnetzwerk kann konstruiert werden.
Bislang waren ein zentralisiertes Betriebssystem und Verbindungsgerätschaften zur Verbindung jedes Knotens mit diesem Betriebssystem erforderlich. Mit der vorliegenden Erfindung kann jedoch darauf verzichtet werden, indem jeder Knoten mit Steuerungsmitteln versehen wird, die die Kommunikation mit anderen Knoten direkt steuern. Wenn ein Pfad eingerichtet wird, greift der Knoten, an dem die Anfrage zur Einrichtung eines Pfads aufgetreten ist, folglich nicht auf ein zentralisiertes Betriebssystem zurück, sondern er wählt sukzessive eine Route zum Zielknoten aus und richtet diese Route zum Zielknoten sukzessive ein, indem er jeden Knoten direkt anspricht und überprüft, ob dieser ausreichende freie Kapazitäten aufweist. Wenn ein Pfad eingerichtet wird, wählt der Knoten die Route aus, während er darüber hinaus ausfindig macht, ob von den anderen Knoten bereits ein Pfad aufgenommen wurde. Im Vergleich zur vorherigen Technologie wird es darüber hinaus entbehrlich, eine große Datenbank bereit zu stellen, um ermitteln zu können, wo Pfade untergebracht werden könnten. Ebenso wird ein Werkzeug zur Routenauswahl, bei welcher die Routenauswahl basierend auf dieser großen Datenbank erfolgt, entbehrlich. Die vorliegende Erfindung stellt daher ein wirtschaftliches Fernübertragungsnetzwerk zur Verfügung.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein wirtschaftlicheres Fernübertragungsnetzwerk zur Verfügung, indem die Belastung des Betriebssystems reduziert werden kann. Dies wird auf folgende Weise erreicht. Zuerst wird der oben beschriebene Algorithmus zur Wegführung verwendet, um eine voneinander unabhängig geführte erste Route und zweite Route, die zusammen einen Pfad der Klasse A ausbilden, zu führen, wobei die Wegführung entlang eines Rings separat und auf eine Weise erfolgt, dass die eine Route im Uhrzeigersinn geführt wird und die andere Route entgegen dem Uhrzeigersinn geführt wird, und dass an den beiden Knoten, welche benachbarte Ringe miteinander verbinden, die im Uhrzeigersinn geführte Route in eine im Uhrzeigersinn verlaufende Richtung verbunden wird und die entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufende Route in eine entgegen des Uhrzeigersinns verlaufende Richtung verbunden wird, derart, dass sich die erste Route und die zweite Route nicht schneiden. Zweitens wird, wenn bei einem Pfad der Klasse B ein Fehler aufgetreten ist, der Pfad dadurch wieder hergestellt, dass der oben beschriebene Algorithmus zur Wegführung verwendet wird, um erneut einen Pfad längs einer Route einzurichten, bei der die ausgefallene Leitung oder der ausgefallene Knoten gemieden wird. Mit anderen Worten kann abweichend vom Stand der Technik, bei dem ein Algorithmus zur Wegführung zur Benutzung im Normalzustand und ein davon separater Algorithmus zur Pfadwiederherstellung zum Selbstheilen vorgesehen sind, der Wegführungsalgorithmus sowohl unter normalen Be triebsbedingungen als auch zur Wiederherstellung von Pfaden, nachdem ein Fehler aufgetreten ist, verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist daher dazu im Stande, Pfade mit einer Vielzahl von Übertragungsfunktionen einzurichten. Bei Informationen, die eine hochzuverlässige Übertragung erfordern, ist es nämlich möglich, einen Pfad einzurichten, welcher dazu im Stande ist, die Information zu übertragen, ohne dass im Falle eines Fehlers irgendwelche Bits verloren gehen, wohingegen Informationen, die eine derartige Zuverlässigkeit nicht erfordern, auf wirtschaftliche Weise übertragen werden können. Die vorliegende Erfindung macht es darüber hinaus einfach, ein Netzwerk mit ringförmiger Topologie zu konstruieren, welches in der Lage ist, eine hohe Zuverlässigkeit und Überlebensfähigkeit zu garantieren.
Ein automatischer Betrieb eines Netzwerks erfordert es zwangsläufig, die Netzwerkkonfiguration der Knotenbelastung und den Zustand der Netzwerkknoten zu ermitteln, was bei der vorliegenden Erfindung mittels verteilter Steuerung implementiert ist. Die vorliegende Erfindung kann daher ein einfaches und schnelles Netzwerkmanagement, Knotenzustandsmanagement und eine Diversity-Routenführung mit geringen Unterschieden bei der Verzögerung zur Verfügung stellen und macht es entbehrlich, eine Vielzahl von Steuerungspaketen verwenden zu müssen, was bislang ein mögliches Problem bei verteilter Steuerung war.

Claims

Fernübertragungsnetzwerk, aufweisend eine Mehrzahl von mittels realer Übertragungsleitungen miteinander verbundener Knoten (A-C), eine Mehrzahl von der Übertragung von Informationssignalen dienenden Pfaden, welche auf diesen, zwischen den verwendeten Knoten befindlichen realen Übertragungsleitungen eingerichtet sind, wobei das Netzwerk derart eingerichtet ist, dass für ein Informationssignal, welches ausgehend von einem der Mehrzahl von Knoten, welcher als Quellknoten (A) bezeichnet wird, an einen anderen der Mehrzahl von Knoten, welcher als Zielknoten (D) bezeichnet wird, übertragen werden soll, jeder Pfad so angepasst wird, dass dieser den Quellknoten und den Zielknoten entweder direkt oder über andere Knoten miteinander verbindet und derart eingerichtet ist, dass Pfade zwischen Quell- und Zielknotenpaaren auf Basis einer Vorabklassifikation in Pfade höherer Güteklasse, bei denen jeglicher Verlust an Informationen, der im Pfad auftritt, wieder hergestellt wird, und in Pfade niedrigerer Güteklasse, bei denen ein Verlust an Informationen, der im Pfad auftritt, zulässig ist, eingerichtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Knoten Mittel (20 bis 22) umfasst, welche, falls dieser Knoten ein Quellknoten ist, derart eingerichtet sind, dass sie die Güteklasse des an den Zielknoten zu übertragenden Informationssignals erkennen und einen dieser Güteklasse entsprechenden Pfad auswählen und dadurch eine verteilte Kontrolle der Einrichtung von Pfaden zur Verfügung stellen.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß Anspruch 1, bei dem alle Knoten von zumindest einer Auswahl der Mehrzahl von Knoten Mittel zur verteilten Einrichtung von Pfaden (20) aufweisen, welche derart eingerichtet sind, dass sie durch Austausch von Steuersignalen mit anderen Knoten unter Verwendung eines Steuerkanals die Pfade vor der Übertragung von Informationssignalen einrichten.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß Anspruch 2, bei dem die Mittel zur verteilten Einrichtung von Pfaden (20) so eingerichtet sind, dass sie in Übereinstimmung mit der erforderlichen Güteklasse, ausgehend von der Mehrzahl von Routen, die den Quellknoten und den Zielknoten miteinander verbinden können, eine Route auswählen und anschließend, ausgehend vom Quellknoten (A) einen Pfad entlang der ausgewählten Route einrichten.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß Anspruch 3, bei dem: die höhere Güteklasse weiter in eine höchste Güteklasse und eine mittlere Güteklasse unterteilt ist; ein Pfad höchster Güteklasse eine vollständige Diversity-Routenführung nutzt, wobei eine Mehrzahl von unterschiedlichen Routen für diesen Pfad eingerichtet wird; ein Pfad mittlerer Güteklasse um den Ort eines Fehlers herum geleitet werden kann, wenn ein Fehler in einem Teil der von dem Pfad durchlaufenen Route aufgetreten ist; und ein Pfad niedrigster Güteklasse nicht alternativ geleitet wird, wenn ein Fehler in der von dem Pfad durchlaufenen Route aufgetreten ist.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß Anspruch 4, wobei: die physischen Übertragungsleitungen in Gestalt einer Mehrzahl von miteinander verbundenen ringförmigen Netzwerken vorliegen, wobei jedes ringförmige Netzwerk zwei oder mehrere Knoten (A-D) umfasst, welche ringförmig miteinander verbunden sind; jedes ringförmige Netzwerk mittels einiger der Netzwerkknoten (B, G), welche als Brückenknoten dienen, mit anderen ringförmigen Netzwerken verbunden ist; und die Mittel zur verteilten Einrichtung von Pfaden (20) Mittel (11) beinhalten, welche im Falle eines Pfads mit höchster Güteklasse derart eingerichtet sind, dass sie entlang jedes ringförmigen Netzwerkes, durch das der Pfad höchster Güteklasse verläuft, zwei Pfade in zueinander entgegen gesetzten Richtungen einrichten und welche im Falle eines Pfads mittlerer Güteklasse und eines Pfads nied rigster Güteklasse derart eingerichtet sind, dass sie entlang jedes ringförmigen Netzwerks einen Pfad in einer Richtung einrichten.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die Mittel (11) zur Einrichtung von Pfaden umfassen: Mittel, welche, wenn der Knoten ein Quellknoten ist, im Betrieb ein Ringnetzsendezeichen empfangen, das entlang des ringförmigen Netzwerkes, zu dem der Knoten gehört, zirkuliert, und die anschließend derart angepasst werden, dass sie Anfragepakete zur Einrichtung von Pfaden in zwei zueinander entgegen gesetzte Richtungen aussenden; Mittel, welche, wenn der Knoten ein Brückenknoten ist, derart angepasst werden, dass sie das Anfragepaket zur Einrichtung von Pfaden, das aus einer Richtung eingegangen ist, in die gleiche Richtung zum nächsten ringförmigen Netzwerk übertragen, und Mittel, welche, wenn der Knoten ein Zielknoten ist und wenn die aus den beiden Richtungen empfangenen Pakete die Einrichtung eines Pfads höchster Güteklasse anfragen, derart eingerichtet sind, dass sie eine Antwort auf diese Pakete in zwei zueinander entgegen gesetzte Richtungen aussenden, und, wenn die aus den beiden Richtungen empfangenen Pakete die Einrichtung eines Pfads mit mittlerer Güteklasse oder eines Pfads mit niedrigster Güteklasse anfragen, derart eingerichtet sind, dass sie eine Antwort auf eines dieser Pakete in lediglich einer Richtung aussenden.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei jeder Knoten für Pfade mit der höchsten Güteklasse, welche zwei Routen umfassen und für die der Knoten ein Zielknoten ist, Mittel (11) zur kollisionsfreien Auswahl der Route mit der besseren Qualität aufweist.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Mittel zur Einrichtung von Pfaden (11) Mittel zur automatischen Wiederherstellung eines Pfads mittlerer Güteklasse durch eine Umleitung im Falle eines Fehlers aufweisen.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß Anspruch 8, wobei die vorgenannten Mittel zur Wiederherstellung eines Pfads Mittel zur Zurücksendung eines Ringnetzsendezeichens, welches in dem vorgenannten Steuerkanal enthalten ist, aufweisen, wenn der Knoten einen Fehler in einer benachbarten Verbindung oder in einem benachbarten Knoten detektiert hat.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei jedes ringförmige Netzwerk mittels zweier oder mehrerer Brückenknoten (B, G) mit einem anderen ringförmigen Netzwerk verbunden ist; zumindest ein Knoten eines der ringförmigen Netzwerke Mittel (22) zur Übertragung eines Knoteninformationssammelpakets zur Sammlung von Informationen, die sich auf die Knotenausnutzung der Netz werkkonfiguration und den Betriebszustand der Knoten in diesem ringförmigen Netzwerk und den anderen ringförmigen Netzwerken beziehen, in einer Richtung entlang des ringförmigen Netzwerks, zu dem der Knoten gehört, aufweist und Mittel zum Anhalten eines Knoteninformationssammelpakets, welches zu dem Knoten, der dieses ursprünglich ausgesendet hat, zurück gekehrt ist sowie zur Speicherung der von diesem Paket gesammelten Informationen aufweist; jeder Knoten jedes ringförmigen Netzwerks Mittel zum Eintragen seiner Knotenkennung und seines Zustands in ein empfangenes Knoteninformationssammelpaket und zur Aussendung des Pakets zum nächsten Knoten aufweist, und jeder als Brückenknoten (B, G) genutzte Knoten zusätzlich zu diesen Mitteln zum Eintragen in Knoteninformationssammelpakete und zum Aussenden von Knoteninformationssammelpaketen, Mittel zur vorübergehenden Speicherung eines Knoteninformationssammelpakets aufweist, welches von einem der beiden ringförmigen Netzwerke, die mit Hilfe des entsprechenden Brückenknotens miteinander verbunden sind, empfangen wurde, weiterhin Mittel aufweist, welche derart eingerichtet sind, dass sie, sobald eine Berechtigung zur Aussendung in Richtung des anderen der beiden ringförmigen Netzwerke empfangen wurde, das im vorab genannten Mittel zur vorübergehenden Speicherung gespeicherte Knoteninformationssammelpaket zu diesem anderen ringförmigen Netzwerk übertragen; weiterhin Mittel zur Löschung des im Mittel zur vorübergehenden Speicherung gespeicherten Knoteninformationssammelpakets aufweist, falls ein Knoteninformationssammelpaket von einem anderen Brückenknoten empfangen wurde, ohne dass ein Recht zur Übertragung erhalten wurde; und ferner Mittel zum Anhalten eines Knoteninformationssammelpakets, welches zu dem Brückenknoten, der dieses ursprünglich ausgesendet hat, zurückgekehrt ist und zum Kennzeichen des Pakets mit einem Beschreibeverbot und zur Zurücksendung zum ursprünglichen Ringnetzwerk aufweist.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß Anspruch 10, wobei jeder Knoten jedes ringförmigen Netzwerks, einschließlich der Brückenknoten, Mittel umfasst, welche ein Paket löschen, wenn er das gleiche Knoteninformationssammelpaket innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne erhält.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß Anspruch 1, wobei jeder Knoten aufweist: zur Übertragung eines Informationssignals von diesem Knoten als Quellknoten, Mittel zur Erkennung, ob die Güteklasse des Informationssignals eine höhere Güteklasse aufweist, für die jegliche Verluste von Informationen entlang des Pfads wieder hergestellt zu werden haben, oder ob die Güteklasse des Informationssignals eine niedrigere Güteklasse aufweist, welche den Verlust von Informationen entlang des Pfades erlaubt; sowie Mittel zur Auswahl eines zu dieser Güteklasse entsprechenden Pfads.
Fernübertragungsnetzwerk gemäß Anspruch 12, wobei die Mittel zur Auswahl eines Pfades Mittel zur weiteren Aufteilung der höheren Güteklasse in eine höchste Güteklasse und eine mittlere Güteklasse beinhalten, sowie für ein Informationssignal der höchsten Güteklasse Mittel zur Auswahl eines Pfades, der eine doppelte Route umfasst, aufweisen; und für ein Informationssignal der mittleren Güteklasse Mittel zur Auswahl eines Pfads in eine Richtung, welche um den Ort eines Fehlers herum geleitet werden kann, wenn ein Fehler in einem Teil der Route aufgetreten ist, aufweisen; und für ein Informationssignal der niedrigsten Güteklasse Mittel aufweisen, welche einen Pfad in eine Richtung auswählen, wobei der Pfad nicht alternativ geleitet wird, wenn ein Fehler in dieser Route auftritt.
Fernübertragungsnetzwerk nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, welches Mittel zur verteilten Einrichtung von Pfaden (20) zur Einrichtung von Pfaden vor der Übermittlung von Informationssignalen unter Verwendung eines Steuerungskanals zum Austausch von Steuerungssignalen mit anderen Knoten aufweist.
Fernübertragungsnetzwerk nach Anspruch 1, wobei jeder Knoten zur Übertragung von Informationen Mittel zur verteilten Einrichtung von Pfaden (20) zur Einrichtung von Pfaden zwischen sich selbst und einem Zielknoten unter Verwendung eines Steuerungskanals zum Austausch von Steuerungssignalen mit anderen Knoten aufweist, wobei ein Pfad die Einheit der Informationsübertragung darstellt; wobei dieses Mittel zur verteilten Einrichtung von Pfaden Folgendes umfasst: Mittel zum Empfang eines Ringnetzsendezeichens, welches in dem ringförmigen Netzwerk, zu dem der Knoten gehört, zirkuliert, und zur anschließenden Aussendung von Anfragepaketen zur Einrichtung von Pfaden in zwei zueinander entgegen gesetzten Richtungen aufweist; Mittel, welche im Falle eines Pfads hoher Güte, für den Zuverlässigkeit und Qualität erforderlich ist, derart eingerichtet sind, dass sie zwei Pfade in zueinander entgegen gesetzten Richtungen in jedem der ringförmigen Netzwerke, durch die der Pfad hoher Güte hindurch verläuft, einrichten, nachdem sie als Antwort auf die Anfragepakete zur Einrichtung von Pfaden Antwortpakete aus beiden Richtungen empfangen haben; Mittel, welche, im Falle eines Pfads niedriger Güte, für den eine geringere Zuverlässigkeit und Qualität erforderlich ist, derart eingerichtet sind, dass sie einen Pfad in eine Richtung in jedem ringförmigen Netzwerk einrichten, nachdem sie als Antwort auf das Anfragepaket zur Einrichtung von Pfaden ein Antwortpaket aus einer Richtung empfangen haben.
Fernübertragungsnetzwerk nach Anspruch 15, wobei das Mittel zur verteilten Pfadeinrichtung Mittel zur weiteren Unterteilung des Pfads geringer Güte in zwei unterschiedliche Güteklassen aufweist, welche derart eingerichtet sind, dass es für einen Pfad mit relativ gesehen höherer Güte den Pfad durch Umleitung automatisch wieder herstellt, wenn ein Fehler aufgetreten ist.
Fernübertragungsnetzwerk nach Anspruch 1, wobei jeder Knoten zur Übertragung von Informationen Mittel zur verteilten Einrichtung von Pfaden (20) aufweist, welche einen Steuerungskanal zum Austausch von Steuerungssignalen mit anderen Knoten verwenden, um Pfade zwischen einem Quellknoten und sich selbst einzurichten, wobei ein Pfad die Einheit der Informationsübertragung darstellt; wobei die Mittel zur verteilten Pfadeinrichtung Mittel umfassen, welche derart eingerichtet sind, dass, wenn sie aus beiden Richtungen Anfragepakete zur Einrichtung von Pfaden empfangen, die im fraglichen Knoten enden und der fragliche Pfad ein Pfad hoher Güte ist, für den Zuverlässigkeit und Qualität erforderlich ist, sie ein Antwortpaket, zu dem sie Informationen hinzugefügt haben, welche angeben, ob diese Pfade tatsächlich eingerichtet werden können oder nicht aussenden, wobei dieses Antwortpaket in beide zueinander entgegen gesetzte Richtungen der beiden Richtungen ausgesendet wird; und welche, wenn es sich bei dem fraglichen Pfad um einen Pfad niedriger Güte handelt, bei dem Zuverlässigkeit und Qualität nicht in einem derartigen Ausmaß erforderlich sind, derart eingerichtet sind, dass sie ein Antwortpaket in eine zu einer der oben genannten beiden Richtungen entgegen gesetzte Richtung aussenden.
Fernübertragungsnetzwerk nach Anspruch 17, welches Mittel zur kollisionsfreien Auswahl der Route mit besserer Qualität für einen Pfad mit hoher Güte, der zwischen dem Quellknoten und sich selbst eingerichtet wurde, aufweist.