用於異步數據通信網絡的故障轉移設備和方法

2023-10-06 06:44:14 1

專利名稱：：用於異步數據通信網絡的故障轉移設備和方法
技術領域：
：本發明通常涉及數據通信網絡中用於提供通信鏈路的故障轉移(failover)操作的設備和方法。
背景技術：
：電信工業已經開發出用於傳送和接收在多個時間幀(temporalframe)如同步光纖網絡(SONET)幀中組織的數字數據信號的系統。SONET是一種用於傳送不同類型通信信號如電話和視頻信號的工業標準光纖網絡。SONET幀組織於多個超幀中，每個超幀有1ms的持續時間且由持續時間各為125μs的8個幀組成。發自多個信道的數字數據可用時分復用(TDM)技術多路復用並形成用於在SONET物理層接口上傳送的多個異步轉移模式(ATM)信元。SONET幀可以包括多個ATM信元。在telecordiaSONET指定類別要求文獻GR-253中描述了SONET；1995年12月，1997年12月-REV01，1999年1月-REV-02；TelecordiaTechnologied，Inc.，Morristown，NJ07960，USA，在此通過參考加以結合。一般的，ATM信元在兩種匹配的物理設備間通過光纖在SONET鏈路上傳送。本文使用的光纖被認為是一種傳輸介質，即用於傳輸數據的物理管道。術語「通信鏈路」和「鏈路」用於解釋更高級的概念，並且不要求任何一種類型的傳輸介質。單個的鏈路可包括許多不同類型的傳輸介質，並可包括幾種步驟、路徑或媒介部件。ATM信元在許多不同類型的系統中在SONET鏈路上傳送，一個例子是由美國德克薩斯Plano的AlcatelUSA製造的Litespan系統。Litespan系統可包括寬帶光纖排(BFB)和又包括許多寬帶復用單元(BMU)的寬帶遠程收發器(BRX)。光纖故障將造成BFB和BMU(因此也有BRX)間通信的中斷。這種中斷可導致事實上的停工期，對擁有者來說花費巨大。因此，冗餘的設備和冗餘光纖經常用於消除與單光纖故障有關的問題。在活動通信介質中的故障檢測和切換到冗餘介質的過程稱為故障轉移(failover)或保護切換。僅當有冗餘即額外光纖或額外設備時，故障轉移才是可能的。傳統上，這意味著每個鏈路使用4根光纖，通信的每個方向用兩根。裝備這種額外的冗餘的光纖極大提高了安裝和維護鏈路的費用。用於減少裝備這種鏈路的費用(或增加鏈路帶寬以間接減少費用)的一種典型方法是雙向使用光纖，因此對於每個鏈路只需要兩根光纖。用這種方法的問題是對於雙向鏈路的一端的設備沒有確定的方法知道何時光纖出故障以及何時以協作方式切換到冗餘光纖或設備。具體地說，除非傳輸設備無法在某一預定時間段接收預期的應答，否則它不一定知道光纖中的故障，即使那樣，它在斷定鏈路故障前仍可能一次或更多次重試傳送。這種過程可花費相對長時間，此期間可損失可觀數量的數據，最後仍無法證實故障是由於光纖破損而非一些其它的設備故障而導致的。用於支持故障轉移的傳統方法(如SONETspecificationTelecordiaGR-253中詳細說明的)對於每個鏈路用兩條單獨的光纖，每條用於1個方向的數據傳輸(或4條光纖，如果想要冗餘光纖的話，每個方向用2條)。當由接收設備通過信號損失檢測到斷線時，設備通過相反方向上的光纖通知發送設備。然而，這種系統比安裝簡單的非故障轉移系統花費要高很多，原因是它對每對裝置要求2條光纖電纜，減小了光纖網絡的總容量。因此，需要提供用於異步數據網絡的故障轉移系統和方法，從而消除因單線故障導致的網絡停工時間，同時最佳地利用現有光纖網絡。
發明內容本發明處理這些需求。本發明涉及用於提供雙向數據通信網絡中的通信鏈路的故障轉移操作的設備和方法。在本發明的一個實施例中包括用於提供雙向數據通信網絡中的故障轉移保護的設備，包括第一通信設備，用於接收和傳送帶有標識籤名的數據；第二通信設備，用於接收和傳送帶有標識籤名的數據；用於雙向數據通信的中繼(relay)的第一通信接口，預設情況下它是活動的；用於雙向數據通信的中繼的第二通信接口，預設情況下它是非活動的；第一通信設備中用於確定到來數據的籤名的邏輯裝置，以確定數據源，和確定第一通信接口的損壞；第一通信設備中對系統確定通信鏈路損壞作出響應，用於將第一通信接口設為非活動、將第二通信接口設為活動的邏輯裝置。在本發明的另一個實施例中包括用於提供雙向數據通信網絡中的故障轉移保護的方法，包括為從第一設備向第二設備傳輸數據活動第一通信鏈路；與第一源標識符一起從第一設備向第二設備發送數據；檢測第一設備接收的所有數據的源標識符；並且，當第一設備接收的數據源標識符等於第一設備發送的數據源標識符時，確定第一通信鏈路出現故障，禁止第一通信鏈路並活動第二通信鏈路。在本發明的另一個實施例中包括用於提供雙向數據通信網絡中的故障轉移保護的方法，包括為從第一設備向第二設備傳送數據活動第一通信鏈路；與第一源標識符一起從第一設備向第二設備發送數據；與第二源標識符一起從第二設備向第一設備發送數據；在第一設備中檢測由第一設備接收到的所有數據的源標識符；在第二設備中檢測由第二設備接收到的所有數據的源標識符；並且，當第一設備接收的數據源標識符等於第一設備發送的數據源標識符或第二設備接收的數據源標識符等於第二設備發送的數據源標識符時，確定第一通信鏈路中有故障，禁止第一通信鏈路，活動第二通信鏈路。圖1是SONET環的方框圖2示意性顯示了典型的SONET幀格式；圖3顯示了本發明使用的一個抽象層節點；圖4顯示本發明使用的另一個抽象層節點；圖5顯示了ATM傳輸的有效負載包絡；圖6是本發明一個實施例的示意圖7是顯示故障轉移保護系統的時限的圖解說明；圖8圖解說明了K1和K2位元組及其使用的布局圖9圖解說明了BMUs使用了K1和K2位元組的哪些部分；圖10是圖解說明了伴有保護切換應用程式的步驟的流程圖11是顯示結合了本發明的典型Litespan/BRX系統的方框圖12是圖解說明了與從BRX發送ATM數據到BFB有關的步驟的流程圖13是顯示BRX硬體結構的方框圖14是顯示SONET通信系統的一個實施例的方框圖，其中可以實現依據本發明的故障轉移設備；圖15是圖解說明了通過依據本發明的設備可執行的故障轉移方法示例的流程圖；和圖16是圖解說明了通過依據本發明的設備可執行的故障轉移方法的另一個示例的流程圖。具體實施例方式本發明提供了允許在數據通信網絡中兩個設備間進行通信鏈路的故障轉移操作的系統和方法。數字接入系統本發明的一個實施例可用於數字接入系統。與本文的應用相同，數字接入系統是在基幹交換網絡(如數字交換機)和一系列個人客戶位置之間傳送和/或轉換信號的電信系統。這種接入系統包括由AlcatelSystems，Inc製造的Litespan接入系統。Litespan接入系統或簡單地說Litespan系統包括一組連在一起的Litespan終端單元。物理連接器可以是多種介質類型但一般為光纖電纜。類似的，邏輯連接也可以是不同類型。Alcatel通常使用SONET或類似SONET的連接來提供Litespan終端單元間的連接。如本文使用的，「類似SONET」定義了一種協議，其操作與SONET基本相似，但可能在使用一個或更多的信元時與SONET規範相背離。通常是，一個Litespan終端單元放在中央局(中央局終端或COT)，並直接與ATM雲(cloud)和/或本地數字交換機通信。COT然後通過光纖/SONET鏈路與遠程終端單元(遠程終端或RT)通信。線路插件可安裝在終端(COT和RT)中以提高其功能性。在一個實施例中，寬帶光纖排(BFB)安裝在COT中，通過光纖在交換機側連於ATM雲。BFB產生多個分布光纖。寬帶光纖網絡單元(ONU)如寬帶遠程發收器(BRX)安裝在RT中。BFB的配電光纖用ATM連接到BRX的多路復用器一側。然後，BRX的配電側在銅線上為個人客戶提供窄帶和寬帶服務。依據本發明，公開了在數據通信網絡故障中兩個設備間的通信鏈路發生故障時提供故障轉移保護的系統和方法。本發明可以用在上述特殊實施例中以提供在中央局終端(COT)和遠程終端(RT)間鏈路的故障轉移操作。如果連接COT和RT(或等價的BFB和BRX)的活動光纖被切斷或破壞，它起鏡子的作用，將上遊業務反射回給BRX，或將下遊業務反射回給BFB。這個反射業務被檢測到，並採取適當的故障轉移措施。本發明提供了一種設備和方法，通過將標記幀中的時分復用信元中的一個指定為包括多個頭字節及有效負載字節的標記信元和對帶頭數據的頭字節進行編碼，來在使用時分復作信元，例如像同步光纖網絡幀這樣的時間幀中的時分復用(TDM)信元，的任何系統中提供設施故障轉移保護。信元頭包含專用於發送特殊幀的設備的信息。依據本發明的方法還允許如4芯光學線路單元(QuadOpticalLineUnit)(QOLU)或SONET通信系統中的SONET八進位總線的接收接口在每個標記幀中檢測標記信元和提取識別信息以確定到來信元的來源。SONET和ATMSONET是電信工業中使用的標準化物理層技術，用於傳送例如提供了每秒千兆字節範圍的傳輸率的電話和話音這樣的不同類型的通信信號，並包括複雜的管理系統。如圖1所示，SONET通常以雙環形式配置在光纖上。如圖1所示，一連串添加/去除多路復用器(ADM)116允許將例如ATM交換機120的發自信息源118的用戶有效負載插入到在環112，114中運行的SONET幀中。在故障出現時，雙環布局通過從工作環112切換到替換環114提供容錯性。SONET通過每125μs傳輸標準SONET幀使用同步傳輸方案。每個幀邏輯上組織為字節的二維空間陣列。幀的大小依賴於信道速率。基本SONET信道是包括有組織成90列9行的810位元組的幀的同步輸送信號-1(STS-1)。在每秒8,000個幀時，這給出51.840Mbps的信道速率。如圖2所示的實例，標準STS-1幀140包括有效負載142，通道開銷144，段開銷146，和線路開銷148。為了管理信道操作，必須在SONET鏈路上傳送附加數據。這個數據在SONET開銷中傳送。這個用於管理SONETSTS-1信道及隨附段設備的開銷用掉90列中的3列，所餘87列用於有效負載。有效負載，或名為同步有效負載包絡(SPE)，包括1列的通道開銷。這就給用戶有效負載剩下86列，它提供49.536Mbps的用戶數據速率。高於STS-1的數據速率是通過將多重STS-1信號多路復用獲得的。例如，3個STS-1信號可經字節交錯(byte-interleaved)形成以155.52Mbps操作的STS-3信號。多路復用的另一種形式是連接多個STS-1信號的開銷字節和有效負載字節。例如，1個STS-3c幀包含9個開銷列(用於段和通道開銷)和用於SPE的261列。操作速率同樣是155.52Mbps。STS-n是當在光載波上調製時稱為OC-n光學信號的電信號。雖然SONET提供了同步幀結構，但是它不限制在SONET幀中的指定位置上傳送用戶有效負載。代之以通過使用SONET幀中的開銷字節裡的特定欄位指向用戶有效負載的起點來允許用戶有效負載在SONET幀邊界內和跨邊界浮動。異步轉移模式(ATM)是一種以信元為基礎的交換和復用技術，被設計為用於廣大範圍服務的通用、連接-定向傳輸機制。固定長度的ATM信元使得基於硬體的交換非常快。它們也提供了細紋(fine-grain)單元用於將多個數據流多路復用到單一鏈路上。每個流被稱為虛信道連接(VCC)，並通過流中每個信元的頭中傳送的標識符來識別。ATM不僅是一個鏈路層技術。它提供了關於網絡和傳輸層的特徵的全面補充，如基於網絡的尋址、路由和流量控制。ATM允許多個數據流在為每個連接提供預定質量的服務的同時靈活地共享可用鏈路帶寬。可定義不同的ATM適配層(AAL)以便將用戶數據映象(map)到ATM信元中，以適應特殊環境。ATM可在不同物理介質上操作。ATM層產生ATM信元並將它們交給處理來自物理介質的信元的實際傳輸和接收的物理(PHY)層。SONET只是為ATM定義的多個物理層之一。因為整個53位元組信元不能放入單個幀，ATM信元被直接並不斷地映象到SONET有效負載中。接收時，ATM信元頭的信元頭錯誤檢查(HEC)區用於從SONET有效負載描述信元。SONET開銷如上所述，SONET標準的基本元素是同步傳輸信號電平-1(STS-1)，它提供了用於伴隨用戶業務進行的控制信息的傳輸的成幀。STS-1幀包括傳輸開銷，含有段和線路開銷控制信息，包括奇偶校驗、軌跡、報警信號、傳號線和數據通信信道；和在終端和SONET網絡間含有信息的同步有效負載包絡(SPE)。這個信息包括有效負載業務和通道開銷。通道開銷在SONET終端間協調活動。這兩個基本信息組提供了在網絡上傳輸數據和支持SONET網絡操作和管理的工具。當在光纖上實際傳輸時，信息逐行呈現，從每行的列1開始，繼續通過餘下的列直到傳輸完所有信息為止。在高速傳輸時，STS-1幀的傳輸量增加。例如，在OC-3速率，每125ms時段傳輸3個STS-1幀(即一個STS-3幀)。速率提高時，傳輸的幀數也增加。傳輸開銷的實例顯示於表1，並在通信系統設計雜誌，CMP出版，1999年3月期中有詳細描述，它提供了在SONET網絡上控制段和線路交互作用的機制。段交互作用提供了鄰近同等設備間的物理鏈路，例如在SONET終端和再生器間的信息傳輸。表1所示的每一個條目代表信息的一個物理字節(8位)。有時，一個欄位可用於兩種不同目的。例如，第一種情況是應用於在STS-N傳輸中的單個STS-1幀中，第二種情況是應用於在STS-N中傳輸的所有其它STS-1幀。在這些情況時，欄位表示為X/Y，X表示第一種情況，Y表示第二種情況。段開銷信息管理光信道信息的傳輸，並提供支持該光信道上SONET線路終端設備(LTE)間的交互作用所需的信息。段開銷欄位的應用如下表1STS-1傳輸開銷A1和A2描繪了STS-1幀。對於所有的幀，這些欄位表示為具有固定值，在0xF6為A1，在0x28為A2。J0/Z0也被稱為用作軌跡/增長欄位。這個欄位識別在附加光纖上含有的特定段，並可用作積極識別SONET設備兩個相鄰部件間的連接的機制。Z0位元組為支持未來的增長而保留。B1包含用於檢測傳輸錯誤的奇偶校驗信息。這個欄位用於監視物理信道的行為和可靠性。E1在不同段終止(Section-terminating)的設備間含有本地聲音傳號線，並提供使得操作者和技術員可在維護活動中協調的一組服務。段用戶信道F1終止於所有段設備，並可應用於特殊應用。D1，D2和D3數據通信信道結合在一起時，提供單個192-kbps的信道以支持重疊通信網絡操作管理、維護和預備業務。當段開銷提供了用於協調點到點信息傳輸的一組機制時，線路開銷服務集中在終端間的信息調整和發送上。包括在線路開銷中的欄位包括H1和H2STS有效負載指針字節用於向SPE開始的STS幀指示偏移。它們說明網絡上不同接口的時限中的可能的差別。如果有負指針動作，H3指針動作字節可用於傳輸額外的SPE字節。B2用於線路錯誤監控。K1和K2是用於採用線路電平保護切換的應用的自動保護開關(APS)信道。這些欄位控制自動故障轉移算法。通常有兩種形式的由這些欄位支持的保護切換線性形式，其中一條線路保護一條或多條工作線路，以及雙向切換環，其中當出現錯誤時通過環來管理替換路線。K1和K2欄位提供的第二個重要特徵是報警狀態信號。這些信號可發出檢測到某種線路故障的信號，允許下遊設備抑制報警報告和幫助進行報警相關和錯誤隔離。D4到D12線路DCC欄位支持以576bps的總數據速率傳輸OAM&P業務，如在段DCC的情況下。S1用於同步狀態，包含在STS-N的第一STS-1中。Z1表示增長並為了今後使用而保留。M0STS-1線路遠程錯誤指示僅用於OC-1速率。這個欄位包含被傳輸線路終端設備(LTE)檢測到的錯誤記數。M1，STS-N，用於更高速率信號(OC-3)。STS-N中的第三STS-1中的M1欄位用於支持遠程錯誤指示功能。Z2用於增長並保留。E2用於傳號線，支持線路終端設備(LTE)間的特快話音傳號線。SPE包含通道開銷和有效負載業務的組合。每個SPE的第一列或通道開銷如表2所示。通道開銷欄位應用如下；J1，或路徑軌跡，包含用於檢驗連接的遠端的重複64位元組信息。B3包含SPE值的內容的奇偶校驗計算，無論指針調整如何。這用於確定在該路徑上是否出現了傳輸錯誤。C2路徑信號標記顯示SPE中的實際內容，包括有效負載狀態。G1，路徑狀態，提供了可包括檢測到的錯誤的累計計數的端到端監視服務。F2，路徑用戶信道，用於在路徑端點間的用戶應用。H4，虛輔助多幀指示器，提供了描述有效負載業務的結構的控制信息。表2SPE通道開銷列格式ATM/TDM信元打包在本發明的一個實施例中，光學OC-3接口用於連接BRX和LitespanBFB。使用270列9行的標準STS-3c同步有效負載包絡(SPE)。由於允許STS-3cSPE在STS幀中浮動，H1欄位(在線路開銷區內)對如圖3所示的STS-3cSPE的第一個字節(通道開銷區中的欄位J1)提供了指針。ATM信元可在STS-3cSPE162中任意處開始並且最多有44個完整的ATM信元164可放入在SPE中。接收器可使用頭錯誤檢查(HEC)欄位進行信元描述。STS-3cSPE包括兩種類型的信元含有數據業務的規則ATM信元166，簡稱為ATM信元；和傳輸TDMSBI數據的CATM信元，稱為TDM信元168。當SBI幀內容打包到ATM信元中時，8個TDM信元以1∶4的比例與ATM交叉，從STS-3cSPE幀的開頭起。在這個打包方案中，TDM業務載荷在全部STS-3cSPE有效負載帶寬上佔約20％。32時隙的SBI幀又使用獨有的適配層方案映象到ATM信元中。可以使用兩種適配模式1.未打包的AAL-D模式。在圖4中圖解說明了未打包的AAL-D模式。在這種模式中32時隙182的每個SBI幀都映象到ATM信元184中，因此在TDM信元186中剩下16位元組未被使用。2.打包的AAL-D模式。圖5圖解說明了打包了的AAL-D模式。在這種模式中，3個SBI幀202，204，206，共32×3＝96位元組被映象到兩個連續的TDM信元208，210中。當用打包或未打包的AAL-D在ATM信元中轉換TDM業務時，在OC-3/3鏈路中八進位總線業務的位速率由於未打包情況下的ATM開銷和未使用的字節而膨脹(inflate)。終端結構依據本發明，SONET保護切換的形式通過使用保護設備保證了在BRX和Litespan終端系統間光線路的完整性。BRX結構使用了光載波和普通控制功能置於相同物理插件BMU上的設計。為提供保護切換，使用了主BMU和保護BMU。圖6圖解說明了本發明的一個實施例，其中2個BMU通過獨立光纖232，234連接到BFB。第一BMU222(BMU-A)作為主BMU，而第二BMU224(BMU-B)作為保護BMU。BFB226在系統啟動時首先嘗試與主BMU建立通信。在正常操作中，兩個BMU都沒有保護優先。在圖6所示的典型的Litespan裝置中，BRX終止光線路。不存在SONET環，因此保護切換隻能是線性的(例如點到點)。自動保護切換(APS)通過在足夠短的時間內自動用保護線路代替故障線路提高系統完整性和減少停工時間。故障線路基於檢測包括例如信號損失(LOS)，幀損失(LOF)，報警指示信號(AIS)，誤碼率(BER)和時限塊故障(timingblockfailure)的一組預定故障狀態來確定。在一個實施例中，保護BMU設為保護切換的主裝置，並基於從遠端(FE)接收的APS數據、本地信令狀態和本地設備狀態確定切換優先級。APS數據本身含在信號開銷的K1和K2位元組中。保護BMU也用APS數據通知FE它的保護優先級。為增加同步傳輸信號(STS)有效負載的持續性，BRX可實現1+1結構。這種結構擁有與主光學部件向FE傳送的有效負載相同的保護光學部件。在接收端，分別監視主和保護OC-3信號是否出故障。然後，接收設備從主或保護光學部件中選擇一個，從中選擇業務。替換結構是每個光學連接可傳送不同有效負載的1∶1結構。通常，1∶1結構為每個活動設備使用一個備用設備。雙向切換模式用於同時切換兩端(即BRX和BFB)的光學路徑。不允許只切換一端。使用APS數據通信完成近端(NE)和FE協調。BRX可規定為用於SONET保護切換的可逆或不可逆模式。位於可逆模式時，當主BMU檢測到故障狀態不再存在時，系統轉回使用主BMU。在線路電平保護切換期間，同時切換在OC-3信號中傳送的所有STS有效負載包絡。保護切換軟體應用程式(PSW)處理這個切換以使切換中的數據損失最小。光接口和APSSONET光接口是用於BRX系統的所有通信出入的媒介。這種通信包括話音、數據、和信號業務，以及終端數據鏈路和SONET開銷數據。數據鏈路數據發出保護切換警報和定義BRX應當如何保護光學器件的相關規定信息的信號。SONET開銷包括APS數據以便與FE保護切換通信。PSW相關警報由BRX來報告和刪除。在特定實施例中，PSW應用程式對SONET/ATM物理層設備的硬體寄存器進行讀取和寫入，這會終止SONET信號並消除/插入ATM信元。在列表1中定義了寄存器數據結構pPm5348Prot1的一個實例。typedefstructtPm5348Regs{union　　{　　tPort1Port1；/*Port1-0x0-0x0Dregisters*/　　tPort2Port2；/*Port2-0x80-0x8Dregisters*/　　}CtrlRegs；byterTxSyncStatus；/*0x00E/0x08E-TransmitSynchronizationstatus*/byteRsvd1；/*0x00F/0x08F-Reserved*/byterRsopCtrlIntEnbl；/*0x010/0x090-RSOPcontrol/interruptenable*/byterRsopIntStatus；/*0x011/0x091-RSOPstatusintstatus*/byterRsopBip8Lsb；/*0x012/0x092-SectionBIP8LSB*/byterRsopBip8Msb；/*0x013/0x093-SectionBIP8MSB*/byterTsopCtrl；/*0x014/0x094-TSOPControl*/byterTsopDiag；/*0x015/0x095-TSOPDiagnostic*/byteRsvd2[2]；/*0x016-0x017/0x096-0x097-Reserved*/byterRlopCtrlStatus；/*0x018/0x098-RLOPControl/Status*/byterRlopIntEnblStatus；/*0x019/0x099-RLOPIntenablestatus*/byterRlopBip8Lsb；/*0x01A/0x09A-RLOPBIP8/24LSB*/byterRlopBip8；/*0x01B/0x09B-RLOPBIP8/24bits8-15*/byterRlopBip8Msb；/*0x01C/0x09C-RLOPBIP8/24MSB*/byterRlopFebeLsb；/*0x01D/0x09D-RLOPFebeLSB*/byterRlopFebe；/*0x01E/0x09E-RLOPFebebits8-15*/byterRlopFebeMsb；/*0x01F/0x09F-RLOPFebeMSB*/byterTlopCtrl；/*0x020/0x0A0-TLOPControl*/byterTlopDiag；/*0x021/0x0A1-TLOPDiagnostic*/byterTlopTxK1；/*0x022/0x0A2-TLOPtransmitK1*/byterTlopTxK2；/*0x023/0x0A3-TLOPtransmitK2*/byteRsvd3[12]；/*0x024-0x02F/0x0A2-0x0AF-Reserved*/byterRpopCtrl；/*0x030/0x0B0-RPOPControl/Status*/byterRpopIntStatus；/*0x031/0x0B1-RPOPInterruptStatus*/byteRsvd4；byterRpopIntEnbl；/*0x033/0x0B3-RPOPInterruptEnable*/byteRsvd5[3]；byterRpopPsl；/*0x037/0x0B7-RxPathsignallabel*/byterRpopBip8Lsb；/*0x038/0x0B8-RPOPBip8LSB*/byterRpopBip8Msb；/*0x039/0x0B9-RPOPBip8MSB*/byterRpopFebeLsb；/*0x03A/0x0BA-RPOPFebeLSB*/byterRpopFebeMsb；/*0x03B/0x0BB-RPOPFebeMSB*/byteRsvd6；byterRpopBip8Config；/*0x03D/0x0BD-RPOPBIP8config*/byteRsvd7[2]；byterTpopCtrl；/*0x040/0x0C0-TPOPControl/Diag*/byterTpopPtrCtrl；/*0x041/0x0C1-TPOPPointercontrol*/byteRsvd8[3]；byterTpopArbPtrLsb；/*0x045/0x0C5-TPOPArbitrarypointerLSB*/<!--SIPO-->　　byterTpopArbPtrMsb；/*0x046/0x0C6-TPOPArbitrarypointerMSB*/　　byteRsvd9；　　byterTpopPsl；/*0x048/0x0Cg-TxPathsignallabel*/　　byterTpopPathStatus；/*0x049/0x0C9-TPOPpathstatus*/　　byteRsvd10[6]；　　byterRacpCtrl；/*0x050/0x0D0-RACPControl/Status*/　　byterRacpIntEnbl；/*0x051/0x0D1-Intenable/Status*/　　byterRacpHdrPattern；/*0x052/0x0D2-MatchHeaderPattern*/　　byterRacpHdrMask；/*0x053/0x0D3-MatchHeadermask*/　　byterRacpRcec；/*0x054/0x0D4-Rxcorrectableerrorcount*/　　byterRacpRuec；/*0x055/0x0D5-RxUncorrectableerrorcount*/　　byterRacpRccLsb；/*0x056/0x0D6-RxcellcountLSB*/　　byterRacpRcc；/*0x057/0x0D7-Rxcellcountbits8-15*/　　byterRacpRccMsb；/*0x058/0x0D8-RxcellcountMSB*/　　byterRacpConfig；/*0x059/0x0D9-RACPconfig*/　　byteRsvd11[6]；　　byterTacpCtrl；/*0x060/0x0E0-TACPControl/Status*/　　byterTacpHdrPattern；/*0x061/0x0E1-IdleCellheaderpattern*/　　byterTacpPlPattern；/*0x062/0x0E2-IdleCellpayloadoctetpattern*/　　byterTacpFifoConfig；/*0x063/0x0E3-TACPFifoconfig*/　　byterTacpTccLsb；/*0x064/0x0E4-TxcellcountLSB*/　　byterTacpTcc；/*0x065/0x0E5-Txcellcountbits8-15*/　　byterTacpTccMsb；/*0x066/0x0E6-TxcellcountMSB*/　　byterTacpConfig；/*0x067/0x0E7-TACPConfig*/　　byterRaseIntEnbl；/*0x068/0x0E8-RASEinterruptenable*/　　byterRaseIntStatus；/*0x069/0x0E9-RASEinterruptstatus*/　　byterRaseConfigCtrl；/*0x06A/0x0EA-RASEconfig/control*/　　byterRaseSfAccPerLsb；/*0x06B/0x0EB-RASESFaccumperiodLSB*/　　byterRaseSfAccPer；/*0x06C/0x0EC-RASESFaccumperiodbits8-15*/　　byterRaseSfAccPerMsb；/*0x06D/0x0ED-RASESFaccumperiodMSB*/　　byterRaseSfSatThrshLsb；/*0x06E/0x0EE-RASESFsaturationthrshLSB*/　　byterRaseSfSatThrshMsb；/*0x06F/0x0EF-RASESFsaturationthrshMSB*/　　byterRaseSfDecThrshLsb；/*0x070/0x0F0-RASESFDeclaringthrshLSB*/　　byterRaseSfDecThrshMsb；/*0x071/0x0F1-RASESFDeclaringthrshMSB*/　　byterRaseSfClrThrshLsb；/*0x072/0x0F2-RASESFClearingthrshLSB*/　　byterRaseSfClrThrshMsb；/*0x073/0x0F3-RASESFClearingthrshMSB*/　　byteRsvd12[9]；　　byterRaseRxK2；/*0x07E/0x0FE-RASERxK2*/　　byterRaseRxK1；/*0x07D/0x0FD-RASERxK1*/　　byterRaseRxS1；/*0x07F/0x0FF-RASERxS1*/　　}tPm5348Regs；列表1表3中描述了PSW應用程式使用的寄存器。PSW使用這些寄存器用於線路電平故障檢測和APS數據通信。在一個實施例中，PSW用SONET開銷的K1和K2位元組通信。表3BMU對BMU通信依據本發明的一個實施例，保護切換數據在保護和主BMU設備之間通信。主BMU用四串行外圍接口(QSPI)桌球信息向保護BMU發送線路信號狀態和活動線路指示。類似的，保護BMU用QSPI桌球信息向主BMU發送活動線路指示。需要足夠經常地發送QSPI桌球信息以使保護切換應用程式滿足時限的要求。BMU和QOLU間的光接口可以是單光纖。如果光纖斷開或被切斷，該設備在每端傳輸的信號反射回該端接收器。因為對於標準SONET格式，信號反射可能被每一端解釋為有效信號。系統必須在APS數據和規則SONET開銷數據間加以鑑別。實現它的一種方法是變更SONET開銷數據，並在每一端添加檢查來檢驗每一端是在從FE還是自身接收數據。時限要求保護切換性能的特徵在於檢測特定轉換閾值的時間和實際完成切換的時間。圖7顯示了本發明的一個實施例中的時限要求，其中t0-t1反映用於切換啟動的時間，t2-t4反映用於切換完成的時間。每個時間事件t0-t4代表切換過程的時間中的一個可變的點。用於這些時間的BRX保護切換的設計目標基於GR-253SONET規範切換啟動和完成標準部分的說明。對於信號和設備故障(即LOS，LOF，AIS和時限塊故障)，這些時間分別不超過10ms和50ms。對基於誤碼率(BER)的信號故障和降級(degrade)(即BER-SF和BER-SD)，切換完成也不超過50ms，但切換啟動基於SONET規範中定義的規定BER水平。故障策略在處理用於信號故障(即LOS，LOF，AIS，BER-SF和BER-SD)的保護光學器件同時，PSW應用程式也可用於保護時限塊故障。用於時限塊故障的標準包括與SONET信號的時限同步的損失，以及在例如Motorola68HC11晶片或等價物的時限塊和例如Motorola68331晶片的主處理器中的時限塊控制器之間的通信損失。SONET開銷包括PSW應用程式直接使用的數據，包含K1/K2位元組和C2位元組。OC-3c信號線路開銷中第一STS-1的K1和K2位元組用於為PSW和FE的協調提供128Kbps的數據鏈路。圖8顯示了K1和K2位元組的位欄位。K1APS請求欄位252(位7-4)包含可被用於保護切換控制的請求類型，保護切換控制的細節見GR-SONET規範。表4按優先級從高到低列出了PSW中使用的請求。表4K1信道號254(位3-0)通知FE接收器用於APS保護切換請求的信道。欄位大小定義為允許1∶n(即一個保護單元用於n個服務單元)使用APS切換。在BRX中，每個主BMU有一個保護BMU，因此信道號對於主BMU只有值0或對於保護BMU為值1。K2信道號256(位7-4)反映當前切換到保護的單元。為防止信道誤配，K2信道號總是應當在切換請求的50ms內與K1位元組中的信道號相關聯。K2結構和操作模式258(位3-0)定義了網絡元素結構是用於1+1還是1∶1保護切換，以及該切換是單向還是雙向的。用於1+1雙向切換的預設位模式是0101。用於1∶1雙向切換的預設位模式是1101。通過預設，PAQ應用程式發送1+1雙向模式，即使PSW可能以1∶1雙向切換操作。這樣簡化了與QOLU的握手而不必改變現有的QOLU，且TL-1管理軟體會處理這個BRX獨有的情況。當光學部件需要聲明位模式被設置到0110的RDI時，存在這些預設設置的例外。這個欄位總是應當在100ms的時間段內與接收到的K2位元組中的相同欄位相關聯。在接收器和傳輸器間的這些字節的任何誤配都會在NE和FE的供應中表現出模式誤配(MM)。依據SONET規範，GR-253，OC-3信號裡的第一STS-1有效負載包絡中的C2位元組用於提供有效負載映射狀態。對於BRX，用於ATM映射的狀態值是0x13。依據本發明的一個實施例，變更這個字節以指示BRX是否因單光纖反射而處於LOS狀態。設置BRX以期望在C2位元組位置從FE接收預定字節值0x93(用於單光纖)或0x13(用於雙光纖)。如果BRX接收任何其它值，則聲明LOS狀態。同樣地，為相同的原因而輔助FE，BRX在C2位元組中向FE傳輸字節值0x53。尤其，如果因光纖破損出現線路故障，BRX會在C2位元組中接收字節值為0x53-與其發送的包的值相同-的數據包，因此會檢測到線路故障。類似的，QOLU會接收C2位元組值為0x93或0x13——與其發送的值相同——的數據包，因此也會檢測到線路故障。PSW應用程式可被認為作為狀態機來操作，其中在不同狀態間的轉換基於一組標準。這些標準包括NE保護模式，NE回復狀態，FEAPS數據，NE保護BMU狀況狀態，和NE主BMU狀況狀態。表6顯示了這些狀態、激勵和因之而來的轉換。主狀態是選擇主BMU接收業務(即主BMU或BMU-A設置為活動的)的狀態。向保護狀態的轉換包括將業務切換到保護BMU的過程(即使保護BMU或BMU-B是活動的)。包括等待恢復狀態，它使用定時器以防止快速重複(也許是錯誤的或不必要的)業務轉換。狀況優先級狀況優先級確定上述狀態轉換，並在列表2中定義，其中值與優先級成比例。未使用的狀態在代碼中檢驗，以用於信號證實。表5#define_PswDisabled_(byte)0xff/*ifsetPSWisdisabled*/#define_ApsLockoutOfProtectionToAct_(byte)0xf1/*lockoutonACTQOLU*/#define_ApsLockoutOfProtection_(byte)0xf0/*K1protectionlockout*/#define_ApsSignalFailBCard_(byte)0xe2/*BcardSignalfail*/#define_ApsForcedSwitchToAct_(byte)0xe1/*Forcedwithnoswitch*/#define_ApsForcedSwitch_(byte)0xe0/*K1forcedswitchrqst*/#define_ApsUnused7_(byte)0xd0/*K1SFnotused*/#define_ApsEqptFail_(byte)0xc1/*Acardequipmentfail*/#define_ApsSignalFailLowPri_(byte)0xc0/*K1signalfail*/#define_ApsUnused6_(byte)0xb0/*K1SDnotused*/#define_ApsSignalDgrLowPriToAct_(byte)0xal/*PSWwithnoswitch*/#define_ApsSignalDgrLowPri_(byte)0xa0/*K1signaldegrade*/#define_ApsUnused5_(byte)0x90/*K1notused*/#define_ApsManualSwitchToAct_(byte)0x81/*Manualwithnoswitch*/#define_ApsManualSwitch_(byte)0x80/*K1manualswitchrqst*/#define_ApsUnused4_(byte)0x70/*K1notused*/#define_ApsWaitToRestore_(byte)0x60/*K1wait-to-restorerqst*/#define_ApsUnused3_(byte)0x50/*K1notused*/#define_ApsUnused2_(byte)0x40/*K1notused*/#define_ApsUnused1_(byte)0x30/*K1notused*/#define_ApsReverseRequest_(byte)0x20/*K1reverserqst*/#define_ApsDoNotRevert_(byte)0x10/*K1donotrevert*/#define_ApsNoRequest_(byte)0x00/*K1norequest*/列表2PSW資料庫PSW用本地受控資料庫或存儲器記錄和跟蹤保護切換信息。在列表3中定義的用作幹擾例程和基礎級代碼之間的接口的資料庫實施例是IsrToBase結構。typedefstructtlsrToBase　　{　　/*Signaldefectandalarmstatus*/　　wordFacStsnDefectStatus；/*lineleveldefects*/　　wordFacStsnAlarmStatus；/*linelevelalarms*/　　wordFacPathDefectStatus；/*pathleveldefects*/　　wordFacPathAlarmStatus；/*pathlevelalarms*/　　wordFacAtmDefectStatus；/*ATMleveldefects*/　　wordFacAtmAlarmStatus；/*ATMlevelalarms*/　　wordFacBipB1；/*Consumedbybaseevery1sec*/　　wordFacBipB2；/*Consumedbybaseevery1sec*/　　wordFacBipB3；/*Consumedbybaseevery1sec*/　　wordFebeZ2；/*CountofLineFar-EndErrors*/　　wordFebeG1；/*CountofPathFar-EndErrors*/　　wordProtSwCount；/*Countofprotectionswitches*/　　byteBerStatus；/*TotrackBERlevel*/　　byteDummy；/*Forbytealignment*/　　wordRead；/*Kindasemaphore*/　　}tIsrToBase；列表3如下定義了資料庫PSW的實例，包括QOLU可能用到的某些參數(例如手動命令)。　　typedefstructtPsw　　{　　byteCardType；/*AorBorstandalonecard*/　　byteActive；/*activeindicator*/　　byteProvisioned；/*provisioningstatus*/　　byteWtrState；/*Wait-To-Restorestate*/　　byteCardSd；/*signaldegradeonAand/orBcard*/　　byteProtectionState；/*currenthighestprioritycondition*/　　byteRdiState；/*stateofRDI-Lintervalcondition*/　　byteSourcingReverseRqst；/*APStransmittingreverserequest*/　　byteSwitchMsgState；/*stateoramanualswitchcommand*/　　byteDisablePswState；/*protectiondisabledconditionindicator*/　　byteRestoredK2Byte；/*K2restoredbytetracker*/　　byteMonitorProtState；/*detectedprotectioncondition*/　　byteApsState；/*APSdataconditions*/　　byteACardState；/*Acardconditions*/　　byteUserState；/*manualcommandconditions*/　　byteRevertState；/*revertiveswitchingmode*/　　byteBCardState；/*Bcardconditions*/　　byteARequestPending；/*pendingstateofBswitchtoA*/　　byteARequestPendTimer；/*timeoutforswitchtoA*/　　byteApsChanMmSetTiming；/*APSchannelmismatchsetindicator*/　　byteApsChanMmTimer；/*APSchannelmismatchtimer50ms*/　　byteApsModeMmSetTiming；/*APSmodemismatchsetindicator*/　　byteApsModeMmTimer；/*APSmodemismatchtimer100ms*/　　byteApsModeMmClrTiming；/*APSmodemismatchclearindicator*/　　byteApsModeMmClrTimer；/*APSmodemismatchclear50ms*/　　byteDeterminedUserState；/*amanualrequestisdetermined*/　　byteQspiReceivedByte；/*datareceivedfromothercardviaQSPI*/　　byteQspiSendByte；/*senddatatoothercardviaQSPI*/　　wordWtrTimer；/*Wait-To-Restoretimer*/　　wordSwitchMntCond；/*manualcommandmaintenancecondition*/　　wordRespMntCond；/*maintenanceconditionforswitchmessage*/　　wordSwitchMsgRespTime；/*timetorespondtoamanualswitchmessage*/　　eRetCodeSwitchRetCode；/*returncodeforthemanualswitchmessage*/　　tAdmStsnSwitchReplyMsgStandingSwitch；/*autonomousalarmmessage*/　　tAdmStsnSwitchMsgCardLineSwDb；/*manualcommandmessage*/　　}tPsw；列表4PSW冗餘通信每個BMU(主或保護)插件的PSW功能與配對的BMU插件中的相同功能通信。用於Psw.QspiReceivedByte和Psw.QspiSendByte的格式基於主或保護BMU是否在發送數據。圖9顯示了每個格式的位欄位。如其中所示，保護BMU只向主BMU發送活動線路指示272(位0)。主BMU向保護BMU發送活動線路指示282(位5)，信號降級280(位4)，信號故障278(位3)和BER水平276(位2-0)。在沒有BER時，BER電平值為0，其取值範圍從對於10E-10的1到對於10E-4的7(10E-3總是信號故障)。其它位可用於報告附加信息，例如指示哪個BMU是活動的。對於適當的時限，主BMU活動指示被設計成在10ms時間段內匹配保護BMU活動指示。外圍設備接口外周設備接口可用於預備BRX。預備信息和存儲結構包括列表5中所示。　　typedefstructtAtmEqptStsnProvMsg　　{　　eMsgIdMsgId；/*_AtmEqptStsnProvMsg_*/　　ulngTime；　　wordMntCond；/*STSNmaintenancecondition*/　　tAtmStsnProvStsnProv；/*STSNprovisioning*/　　wordEqptMntCond；/*eqptmaintenancecondition*/　　tAtmEqptProvEqptProv；/*Eqptprovisioning*/　　}tAtmEqptStsnProvMsg；　　typedefstructtAtmStsnProv　　{　　wordOcnFacConfig；　　wordProtSwConfig；/*Protectionswitchingconfiguration*/　　wordApsWtr；　　tStsn2012ProvThresholdsThresh；　　wordAbcuOcnFaimessPct；　　}tAtmStsnProv；　　typedefstructtPmStsnProv　　{　　wordOcnFacConfig；　　wordProtSwConfig；　　tStsn2012ProvThresholdsStsnThresh；/*STSMPMthresholds*/　　}tPmStsnProv；　　typedefstructtStsn2012ProvThresholds　　{　　tStsnDaily2012CountersDaily；　　tStsnQHourly2012CountersQHourly；　　wordSesCvsS；/*#CvSinaSeverelyenoredsec.*/　　wordSesCvsL；/*#CvLinaSeverelyerroredsec.*/　　wordBerSigFail；/*BERlevelforsignalfailure.*/　　wordBerSigDgr；/*BERlevelforsignaldegrade.*/　　}tStsn2012ProvThresholds；列表5在一個實施例中，一旦從時隙/通信仲裁任務(TCAT)中接收到_AtmEqptStsnProvMsg_信號，通用網絡接口(UNI)用戶網絡接口應用調用ProcessEqptStsnProvisioningMsg函數，其動作如偽代碼列表5所示　　ProcessEqptStsnProvisioningMsg　　{　　storeSTSNprotectionswitchconfigurationprovisioningin　　EqptStsnProvMsg.StsnProv.　　storeBER-SFandBER-SDPMthresholdsinPmStsnProv.StsnThresh.　　callProvisionPsw.　　}　　ProvisionPsw　　{　　provisionPsw.CardType.　　setPsw.Provisioned.　　callInitProt.　　UpdateK2byte.　　}InitProt　　{　　setPsw.Active.　　resetPsw.StandingSwitch.　　}列表6UNI任務用戶網絡接口(URI)與性能監視一起對OC-3SONET終端負責。在一個實施例中，PSW功能包括在UNI應用中。UNI包括名為OneMsIsr的一個1毫秒的中斷例程。這個例程處理性能監視和警報綜合，包括檢查線路狀況LOS，LOF，AIS，RDI和BER(將除BER外的所有狀況記錄在IsrToBase.FacStsnDefectStatus中)。調用PswServiceRoutine可用於調用PSW，在列表7的偽代碼中詳述　　PswServiceRoutine　　{　　ifBERlevelinIsrToBase.BerStatusisaboveBER-SForBER-SD，　　recordinIsrToBase.FacStsnDefectStatus.　　iftimingblockfailureexists，　　recordsignalfailinIsrToBase.FacStsnDefectStatus.　　ifprimaryBMU，　　callACardCheckDefects.　　ifprotectionBMU，　　callBCardDetermineState.　　integratePSW-relatedalarmconditions.　　ifprimaryBMU，　　callACardProcessRequest.　　ifprotectionBMU，　　callBCardDetermineState.　　}列表7在這點，PswServiceRoutine返回中斷程序，它又放棄內核以用於其他任務。大多PSW操作涉及檢查線路和設備狀況或故障，確定最高優先狀況和處理切換請求。如列表8所示，在主BMU上通過AcardCheckDefects函數檢查線路和設備狀況　　ACardCheckDefects　　{　　ifLOS，LOF，AIS，orBER-SFexistsinIsrToBase.FacStsnDefectStatus，　　indicateasignalfailtoprotectionBMU.　　elseifBER-SDexistsinIsrToBase.FacStsnDefectStatus.　　indicateasignaldegradetoprotectionBMU.　　supplyBERlevelfromIsrToBase.BerStatustoprotectionBMU.　　}列表8BCardDetermineState函數通過存儲和比較幾個函數的結果從保護BMU的角度得到最高優先級狀況，如列表9的偽代碼所示BCardDetermineState{storeresultsfromBCardDeterminePswStatecallinPsw.DisablePswState.ifprotectionisenabled，　　storeresultsfromBCardDetermineSigStatecallinPsw.BCardState.　　storeresultsfromBCardDetermineApsStatecallinPsw.ApsState.　　storeresultsfromBCardDetermineAStatecallinPsw.ACardState.　　storeresultsfromBCardDetermineRevertStateinPsw.RevertState.storehighestprioritycondition(viaabovestates)inPsw.MonitorState.}BCardDeterminePswState{ifPsw.ProvisionedisTRUE　　andEqptStsnProvMsg.StsnProv.ProtSwConfigisbi-directional，　　protectionisenabled.　　else，　　protectionisdisabled.BCardDetermineSigState{ifLOS，LOF，AIS，orBER-SFexistsinIsrToBase.FacStsnDefectStatus，　　signalfailure.elseifBER-SDexistsinIsrToBase.FacStsnDefectStatus，　　signaldegrade.　　setPsw.CardSdwith_BCardSd_.else，　　nocondition.}BCardDetermineApsState{ifFEAPSrequestisvalid，　　getrequest.else，　　nocondition.}BCardDetermineAState{ifRedundantState.ReceivedRedPingPongisTRUE　　ifprimaryBMUindicatesasignalfail.　　signalfailure.　　elseifprimaryBMUindicatesasignaldegrade，　　signaldegrade.　　　setPsw.CardSdwith_ACardSd_.　　else，　　nocondition.else，　　equipmentfailure.}BCardDetermineRevertState{ifPsw.SourcingRcverseRqstisTRUE.　　nocondition.elseifEqptStsnProvMsg.StsnProv.ProtSwConfigincludesrevertivemode，ifprotectionBMUisactivefromaNEinitiatedswitch，　　inWaitToRestorestate.else，　　nocondition.elseifprotectionBMUisactive，　　inNoRevertstate.else，　　nocondition.}列表9主BMU保護切換通過AcardProcessRequest和BcardProcessRequest來協調，如列表10所示　　ACardProcessRequest　　{　　ifPsw.ProvisionedisFALSE，　　claimprimaryBMUisactive.　　elseifRedundantState.ReceivedRedPingPongisTRUE，　　ifprotectionBMUindicatesadifferentactivecard，　　incrementIsrToBase.ProtSwCount.　　updatePsw.Active.　　indicateactivelinetoprotectionBMU.　　elseifprimaryBMUwasn？tpreviouslyactive，　　sendswitchmessagetoREDDL.　　incrementIsrToBase.ProtSwCount.　　updatePsw.Active.　　}　　BCardProcessRequest　　{　　ifhighestpriorityconditionisprotectiondisabled，　　callBCardProcessPswState.　　elseifhighestpriorityconditionistorevertaprotectedline，　　callBCardProcessRevertRqst.　　elseifhighestprioritycondilionisaFErequestviaAPSdata，　　callBCardProcessApsRqst.　　elseifhighestpriorityconditionisonprotectionBMU，　　callBCardProcessSigRqst.　　elseifhighestpriorityconditionisonprimaryBMU，　　callBCardProccssARqst.　　}　　BCardProcessPswStatc　　{　　claimprotectionBMUisactive.　　clearK1/K2transmittoindicateprotectionisdisabled.　　indicatetoprimaryBMUthatitshouldbeactive.　　}<!--SIPO-->BCardProcessRevertRqst{ifinWaitToRestorestate，　　iffirsttime，　　setK1transmittoindicateWaitToRestore.　　setuptimingmanagement.　　elseiftimeouthasoccurred，　　ifresultsfromcalltoBCardRqstSwitchToAindicatesuccess，　　setK1transmittoindicaterevertiscomplete.　　else，　　indicateprimaryBMUlinefailure.elseifnotrevertive，　　setK1transmittoindicateDoNotRevert.}BCardProcessApsRqst{ifK1receiveindicatesprotectionBMUactive，　　callBCardRqstSwitchToB.elseifK1receiveindicatesprimaryBMUactive，　　ifresultsfromcalltoBCardRqstSwitchToAindicatesuccess，　　indicateswitchcompleted.　　else，　　indicateprimaryBMUlinefailure.BCardProcessSigRqst{ifPsw.CardSdindicatesBERonbothBMUlines，　　compareBERlevelstodeterminewhichBMUsBERisworse.ifprimaryBMUscondition(signalfailordegrade)isworse，　　ifresultsfromcalltoBCardRqstSwitchToAindicatesuccess，　　indicateswitchcompleted.　　else，　　indicateprimaryBMUlincfailure.elseifprotectionBMUscondition(signalfailordegrade)isworse，　　callBCardRqstSwitchToB.}BCardProcessARqst{ifPsw.CardSdindicatesBERonbothBMUlines，　　compareBERlevelstodeterminewhichBMUsBERisworse.ifprotectionBMUscondition(signalfailordegrade)isworse，　　callBCardRqstSwitchToB.elseifprimaryBMUscondition(signalfailordegrade)isworse，　　ifresultsfromcalltoBCardRqstSwitchToAindicatesuccess，　　indicateswitchcompleted.　　else，　　indicateprimaryBMUlinefailure.}BCardRqstSwitchToA<!--SIPO-->{ifprotectionBMUisactive，iffirsttime，indicatetoprimaryBMUthatitshouldbeactive.setuptimingmanagement.elseifprimaryBMUindicatesbeingactive，sendswitchmessagetoREDDL.setK1transmittoindicatecurrentrequestchannel.incrementIsrToBase.ProtSwCount.updatePsw.Active.elseiftimeouthasoccurred，switchhasfailed.else，setK1transmittoindicatecurrentrequestchannel.}BCardRqstSwitchToB{indicatetoprimaryBMUthatprotectionBMUshouldbeactive.ifprimaryBMUisactive，sendswitchmessagetoREDDL.setK1transmittoindicatecurrentrequestchannel.incrementIsrToBase.ProtSwCount.updatePsw.Active.else，setK1transmittoindicatecurrentrequestchannel.}列表10圖10圖解說明了列表10中描述的過程。如圖10所示，在初始化步驟之後，主BMU設置為BMU-A，同時保護BMU設置為BMU-B。啟動PSAW應用程式。當PSW作為狀態機運行時，它持續檢查主線路的信號狀態。當檢測到線路故障時存在兩個備選方案，過程將等待看信號是否恢復，或者啟動切換，將主BMU設為BMU-B並將保護BMU設為BMU-A。這種切換由PSW應用程式利用SONET包的開銷字節具體說是K1位元組來實現。然後，更新該PSW資料庫以反映該切換。根據是否設置回復/不回復標誌，如果PSW在以後的階段檢測到連接到BMU-A的線路已經修好或不再處於故障模式，它可回復到原來的主＝BMU-A，保護＝BMU-B的結構。冗餘數據鏈路接口如上所述，QSPI桌球信息用於在BMU間通信。QSPI桌球信息tBptPingPongMsg函數使用PswByte用於在主BMU和保護BMU之間的PSW協調。REDDL從Psw.QspiSendByte獲得傳輸信息，並將它獲得的接收信息存儲在Psw.QspiReceivedByte中。PSW通過讀取在REDDL的RedundantState.ReceivedRedPingPong結構中的桌球有效性指示來確定是否另一個BMU是有效的，它在一個實施例中基於從最後一次指示改變起是否經過了例如10ms的指定時間段。因為PSW依賴REDDL，光學和處理器切換需要緊跟在一起出現。如果信息傳遞足夠快也就是呼叫和數據不損失，則無論何時需要切換活動的BMU，即當時正在接收話音、數據和信號業務的BMU，保護BMU的PSW都可以向活動的和備用REDDL發送a_BmuStateTransitionMsg_。在本發明的主旨和範圍內可使用在BMUPSW之間和在PSW與REDDL之間的其它通信格式。PSW可以通過從時限塊控制器的TBOutOfSync和TBCommunicationFailute中讀取指示來確定是否有時限塊故障。當這兩個指示中的任何一個存在的時候，PSW聲明BMU有信號故障狀態，並使用在保護切換決定時通常使用的狀態。報警處理在PswServiceRoutine函數中檢查關於PSW的報警狀態。這些包括PSBF，APS信道誤配(CM)，APS模式誤配(MM)和保護線路信號故障缺陷(PLD)。然後，通過調用ApsAlarmIntegration例程集成這些警報。Litespan實現以下部分詳述了可以怎樣使用Litespan系統安裝本發明的一個實施例。圖11顯示了與本發明一起使用的典型的Litespan/BRX系統320。所示BRX是在光或電接口上操作的Litespan系統的遠程訪問擴展。BRX322對著提供管理控制和切換功能的Litespan終端326。在這方面，BRX可被看作有窄帶、寬帶和寬帶容量的遠程信道組。從技術觀點來看，BRX是支持窄帶服務的寬帶單元。通過光學或電接口332，BRX連接到中央局(COT)330的Litespan終端或遠程Litespan終端。話音、視頻和數據業務在BRX和Litespan終端間傳輸。在數據鏈路層，在BRX和對面的組之間使用標準ATM信元有效負載，以進行TDM334以及ATM336業務。不標準的ATM適配層(AAL)方案用於在ATM有效負載中傳送TDM業務。在這個結構中，BRX通過OC3先接口對著BFB。在上遊方向上，如圖12中進一步圖解說明的那樣，發生以下這些。BRK發送包含寬帶ATM業務和被稱為TDM信元的打包在特殊ATM信元裡的TDM業務的ATM信元。這一功能由抽象層處理。當BFB接收上遊數據時，發生以下這些對於話音處理，BFB通過ATM信元頭中的特殊模式辨認TDM信元，終止提取TDM數據的AAL-D子層，並通過八位總線將TDM數據映象為TDM時隙。ATM光纖組接口除通過光學線路單元的串行總線接口從所有插件接收的信息，即TDM和控制業務以外，還結合了八位總線，並通過時隙交換電纜將它們發送到CC以供處理。對於數據/視頻處理，BFB終止了OC3物理層並將ATM信元傳遞到作為單元總線(cellbus)的不同物理層。信元中繼單元終止包括信元緩衝、信元頭解釋和信元切換功能的ATM層。信元中繼單元將ATM信元發送到通過OC3光接口將數據發送到ATM網絡的傳輸插件。在下遊方向上發生反向操作。BRK單元硬體結構圖13顯示典型BRX單元的結構。除電源、底板和風扇外，BRX單元提供可收容許多板型的11個插槽，包括以下3.BMU372，374BRX控制器(每個BRX兩個BMU用於設施保護)4.LU376，378服務線路單元5.MTRG390維護和環發生線路單元6.主要通過兩種類型的總線執行在這些底板和BMU間的互相連接7.SBI392，394在線路單元和每個BMU之間的點到點的1位總線，用於傳送TDM業務和來自Litespan普通控制器的數據鏈路信息。8.單元總線(cellbus)398由兩個BMU共享的8位總線；只有活動的BMU使用，用於向線路單元傳送ATM業務。每個BRX有4個總線，每兩個線路單元共享一個總線。寬帶多路復用單元(BMU)為了獲得預備和操作信息，BMU負責通過OC3接口(對於光饋送，或對於電饋送，類似的通過HDSL線路單元接口)與Litespan終端通信。BMU可被配置成使用這兩種網絡饋送介質中的一個。BMU支持與每個線路單元的通過串行總線接口總線的點對點串行連結。窄帶線路單元，例如提供POTS、ISDN和T1服務的那些，使用SBI。BMU多路復用經SBI從用戶接收的業務並將它傳給Litespan。BMU還支持單元總線，以用於基於ATM的數據業務。BRX支持作為包括採用光和電形式的各種裝置的設施保護。依據本發明的一個實施例，這種保護可由冗餘BMU即兩個BMU(BMU-A，主和初始活動單元，和BMU-B，保護或備用單元)來完成。這種結構給有如下結構的Litespan終端提供冗餘控制和光接口每個LU有帶BMU-A和BMU-B的兩個串行點到點SBI總線。兩個BMU可共享一個被所有LU共享的單元總線。備用BMU將它的單元總線驅動器三態化。一個BMU處於活動狀態而另一個BMU處於備用狀態。冗餘控制接口允許兩個BMU通信。在下遊方向上，這兩個BMU從它們連到的兩個OLU(HDLU)接收相同的SONET信號。故障轉移操作如上所述，BRX要求Litespan連到ATM/TDM網絡，且這種連接是通過OC-3鏈路的點到點類型。因此這個設施保護是線性的。在這種情況下，有兩個方法來實現1+1和1∶1保護。本發明利用了如圖14所示的故障轉移系統400的實施例。1∶1設施保護是1∶n保護的一個特例，1∶n保護定義為一旦故障只有一個備用設備/系統用於保護n個設備/系統中的一個。因此，該備用設備在正常操作期間不必傳送同樣的SONET有效負載。在BFB410中，xOLU(光線路單元)412，414支持1+1保護方案，確保兩個BMU收到相似的SONET信號。在另一方面，兩個BMU，A422和B424必須從SBI和單元總線上的所有線路單元430接收完全相同的業務以實現1+1保護設計。BRX中的這些總線的結構不排除這種要求。在一些情況下，窄帶LU不同時驅動SBI-A和SBI-B，這排除了1+1保護。在這些情況下可使用1∶1保護。保護切換一旦檢測到故障(在底板/設備級或在SONET/設施級)，將協同LitespanCC一起進行切換操作。在確定下列情況時，由作為主的BMU-B聲明故障BMU-A接收側上的信號損失(LOS)BMU-A接收側上的幀損失(LOF)按照誤碼率(BER)，BMU-B中的SONET的信號質量比BMU-A的好。從網絡側即BFB在SONET開銷中發送保護切換指示。活動BMU中有非SONET相關故障，例如時限故障或處理器持續復位。對於單光纖BMU，從斷端反射的光學信號可以對活動BMU和四光纖線路單元(QOLU)給出這是一個有效SONET信號的錯誤指示。為此，可以採用非標準設計，通過變更SONET開銷尤其是字節C2中的一個欄位來防止這種情況。在這個欄位中發送預定模式以在遠端側區分光纖類型，即單或雙。QOLU和BMU交換不同模式，因此任何反射信號不會同假定(期望)從另一端接收的信號相匹配。故障轉移方法
技術領域：
：本發明用於辨別故障轉移情況和啟動故障轉移保護的方法的實施例如圖15流程圖所示。如圖解說明的那樣，系統由第一活動光接口初始化。第二光接口初始是不活動的。BRX通過一對均能可操作地連到其中一個光接口上的BMU中的一個向上遊發送數據。從中央局終端/BFB從下遊接收數據。通過用預定字節模式給數據頭編碼來編碼上遊數據或給出第一源標識符。在數據頭中用代表數據不同來源的第二源標識符類似的編碼下遊數據。系統持續檢查頭字節。正常使用時，用第一源標識符發送數據的第一設備會接收有第二源標識符的數據，相反亦然。當出現故障時，也許因為線路破損，光纖作為反射體，發送數據的第一設備會接收有第一源標識符的數據或接收有完全不同標識符的破壞了的數據。在每種情況下，都不會與期望接收到的第二標識符一起接收數據。這被由檢測故障轉移狀態的系統檢測到。響應檢測到故障轉移狀態，使第一光接口不活動，而使第二光接口活動。然後，通過第二光接口如常繼續通信。如本文中所用的，如果先前信號、事件或值影響給定的信號、事件或值，給定的信號、事件或值會「應答」或響應先前信號、事件或值。如果有幹擾處理元素、步驟或時間段，給定信號、事件或值仍然可以對先前信號、事件或值作出響應的。如果幹擾處理元素或步驟結合一個以上信號、事件或值，則認為處理元素或步驟的信號輸出對每個信號、事件或值的輸入作出響應。如果給定信號、事件或值與先前信號、事件或值相同，這只是在其中給定信號、事件或值還被認為是對先前信號、事件或值作出響應的退化情況。類似的定義了給定信號、事件或值對另一個信號、事件或值的「相關性」。圖16顯示了本發明使用的啟動故障轉移保護的方法的另一個實施例。在該方法的這個實施例中，每個設備都可以辨別故障轉移狀態和啟動故障轉移到第二光接口。依據圖5如前所述，圖15的流程圖顯示了本發明用來辨別故障轉移情況和啟動故障轉移保護的方法的實施例。如圖解說明，系統以第一活動光接口啟動。第二光接口初始時是不活動的。BRX通過一對均能可操作地連到其中一個光接口上的BMU中的一個向上遊發送數據。從中央局終端/BFB從下遊接收數據。通過用預定字節模式給數據頭編碼來編碼上遊數據或給出第一源標識符。在數據頭中用代表數據不同來源的第二源標識符類似的編碼下遊數據。系統持續檢查頭字節。正常使用時，用第一源標識符發送數據的第一設備會接收有第二源標識符的數據，相反亦然。當出現故障時，也許因為線路破損，光纖作為反射體，發送數據的第一設備會接收有第一源標識符的數據或接收有完全不同標識符的破壞了的數據。在每種情況下，都不會與期望接收到的第二標識符一起接收數據。這被由檢測故障轉移狀態的系統檢測到。響應檢測到故障轉移狀態，使第一光接口不活動，而使第二光接口活動。然後，通過第二光接口如常繼續通信。關於本發明的這個實施例的不同之處是無論第一或第二設備均可檢測線路故障。以上圖解說明和描述了本發明的最佳實施例，但本發明不窮盡於或受限於所公開的具體形式。顯然，本領域的技術人員可以作出很多修改和變形。尤其明顯的是，本發明可用於與SONET通信相關的以外的領域，即利用雙向連接的其他形式的數據通信。為了最好的解釋本發明的原理和其實際應用選擇並描述實施例，從而使得本領域的其他技術人員能理解本發明用於不同的實施例，並考慮適於特殊應用的不同修改。通過以下權利要求及其等價物將定義本發明的範圍。權利要求1.一種檢測數據通信網絡鏈路的傳輸介質中故障的方法，包括通過數據通信鏈路的第一傳輸介質從第一網絡接入設備向第二網絡接入設備發送第一組數據以及第一源標識符；通過上述數據通信鏈路的上述第一傳輸介質在上述第一網絡接入設備接收第二組數據以及第二源標識符；和從上述第二源標識符確定上述數據通信鏈路的上述第一傳輸介質中出現了傳輸故障。2.根據權利要求1的方法，其中，上述確定步驟包括確定上述第二源標識符不等於預定值。3.根據權利要求1的方法，其中，上述確定步驟包括確定上述第二源標識符等於上述第一源標識符。4.根據權利要求1的方法，還包括通過數據通信鏈路的第一傳輸介質從第二網絡接入設備向上述第一網絡接入設備發送第二組數據以及上述第二源標識符。5.根據權利要求1的方法，還包括禁止用於發送數據的上述數據通信鏈路的上述第一傳輸介質和激活上述數據通信鏈路的第二傳輸介質。6.根據權利要求1的方法，其中，上述數據通過上述第一傳輸介質作為多個數據包傳輸，其中每個上述多個數據包包括數據部分和頭部分。7.根據權利要求6的方法，其中，上述源標識符包含在上述數據包的上述頭部分的一部分中。8.根據權利要求7的方法，其中，上述源標識符包括多個字節。9.根據權利要求8的方法，其中，上述數據作為多個SONET包傳輸。10.根據權利要求9的方法，其中，上述源標識符作為每個上述數據包的頭部分的c2位元組的部件傳輸。11.根據權利要求1的方法，其中，第一網絡接入設備包括與上述數據通信鏈路的上述第一傳輸介質耦合的第一接口部件，和與上述數據通信鏈路的上述第二傳輸介質耦合的第二接口部件。12.根據權利要求11的方法，在上述確定步驟後還包括步驟，禁止上述第一接口部件；和活動上述第二接口部件。13.根據權利要求11的方法，其中，上述第一和第二接口部件是光學互連設備，上述第一和第二傳輸介質是光纖。14.一種檢測數據通信網絡中的SONET通信鏈路的光纖介質中故障的方法，包括通過SONET通信鏈路的第一光纖介質從第一網絡接入設備向第二網絡接入設備發送數據以及第一源標識符通過上述數據通信鏈路的第一光纖介質在上述第一網絡接入設備接收第二組數據以及第二源標識符；和從上述第二源標識符確定上述數據通信鏈路的上述第一傳輸介質中出現了傳輸故障。15.根據權利要求14的方法，其中，上述確定步驟包括確定上述第二源標識符不等於預定值。16.根據權利要求14的方法，其中，上述確定步驟包括確定上述第二源標識符等於上述第一源標識符。17.根據權利要求14的方法，上述確定步驟後還包括禁止上述第一光纖介質；和活動上述光纖介質。18.一種用於在有多種傳輸介質的數據通信鏈路中提供故障轉移保護的方法，包括通過第一傳輸介質從第一設備向第二設備發送數據以及第一源標識符；檢測第一設備通過上述第一傳輸介質接收的所有數據中的源標識符；和當第一設備接收的數據的源標識符等於第一設備發送的數據的源標識符時，確定在第一傳輸介質中有故障，和禁止上述第一傳輸介質，活動上述第二傳輸介質。19.一種用於在雙向數據通信網絡中提供故障轉移保護的設備，包括第一通信設備，用於接收和傳輸有標識源標識符的數據；用於接收數據的第二通信設備；第一通信接口，與上述預設情況下激活的第一通信設備耦合，以進行雙向數據通信的中繼；第二通信接口，與上述預設情況下不激活的第一通信設備耦合，以進行雙向數據通信的中繼；與上述第一通信設備耦合的檢測器，用於確定到來數據的源標識符，並確定數據源，因此確定第一通信接口有故障，與上述第一通信設備耦合的控制器，用於將第一通信接口設置為不活動，將第二通信接口設置為活動的，以響應上述檢測器確定第一通信接口出故障。20.根據權利要求19的設備，其中，上述確定步驟包括確定上述第二源標識符不等於預定值。21.根據權利要求19的設備，其中，上述確定步驟包括確定上述源標識符等於第二通信設備發送的數據中的源標識符。22.根據權利要求19的設備，其中，上述數據通過上述第一傳輸介質作為多個數據包傳輸，其中每個上述多個數據包包括數據部分和頭部分。23.根據權利要求22的設備，其中，上述源標識符在上述數據包的上述頭部分的一部分中傳送。24.根據權利要求23的設備，其中，上述源標識符包括多個字節。25.根據權利要求24的設備，其中，上述數據作為多個SONET包傳輸。26.根據權利要求25的設備，其中，上述源標識符作為每個上述數據包的頭部分的c2位元組的部件傳輸。27.根據權利要求19的設備，其中，第一通信設備包括與上述通信接口的第一傳輸介質耦合的第一接口部件，和與上述通信設備的第二傳輸介質耦合的第二接口部件。28.權利要求27的設備在上述確定步驟後還包括禁止第一接口部件；和活動上述第二接口部件。29.根據權利要求27的設備，其中，上述第一和第二接口部件是光互連設備，且上述第一和第二傳輸介質是光纖。30.一種在雙向數據通信網絡中提供故障轉移保護的方法，包括活動第一通信鏈路以便從第一設備向第二設備傳輸數據；從第一設備向第二設備與第一源標識符一起發送數據；從第二設備向第一設備與第二源標識符一起發送數據；在第一設備檢測第一設備接收的所有數據的源標識符；在第二設備檢測第二設備接收的所有數據的源標識符；和當第一設備接收的數據的源標識符等於第一設備發送的數據的源標識符時，或當第二設備接收的數據的源標識符等於第二設備發送的數據的源標識符時，確定在第一通信鏈路中有故障，並禁止第一通信鏈路，激活第二通信鏈路。全文摘要本發明涉及用於在數據通信網絡中提供通信鏈路的故障轉移操作的一種設備和方法。在一個實施例中本發明包括用於在雙向數據通信網絡中提供故障轉移保護的方法，包括步驟從第一設備向第二設備與第一源標識符一起發送數據；檢測第一設備接收的所有數據的源標識符；當第一設備接收的數據的源標識符等於第一設備發送的數據的源標識符時或當第一設備接收的數據的源標識符不等於一個當前值時，確定在第一通信鏈路中有故障，同時響應該故障，禁止第一通信鏈路並活動第二通信鏈路。文檔編號H04B10/12GK1426178SQ01145800公開日2003年6月25日申請日期2001年12月11日優先權日2001年12月10日發明者傑弗·巴納德,文卡塔拉曼·阿南德,漢納·波羅斯,傑森·W·多夫,桑德拉·莫魯甘,迪特·奈特克姆帕申請人:阿爾卡達美國公司