DE60310607T2

DE60310607T2 - Schutz gegen die folgen eines ausfalls von geräten in einem kommunikationsnetz

Info

Publication number: DE60310607T2
Application number: DE60310607T
Authority: DE
Inventors: Diego Caviglia; Giovanni Fiaschi; Francesco Lazzeri; Mario Molinari
Original assignee: Ericsson AB
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 2002-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: US20110122765A1; AU2003301384A8; EP1563649A2; US9565055B2; ATE349121T1; CN101778003A; AU2003301384A1; ITMI20022170A1; EP1563649B1; CN101778003B; US8886832B2; CA2497620C; CN100596091C; CA2497620A1; US7747773B2; US20150023157A1; WO2004036800A3; US20060004916A1; CN1703886A; DE60310607D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kommunikationssysteme im allgemeinen sowie insbesondere Systeme zum Schutz vor den Auswirkungen von Gerätefehlern in Kommunikationssystemen.
Eines der wichtigsten Konzepte bei der Netzverwaltung ist es, die Überlebensfähigkeit von Netzen aufrechtzuerhalten. Bei Störungen in Übertragungsstrecken oder Knoten sollten die hiervon betroffenen Leitwege so schnell als möglich repariert werden. Eine Knotenstörung kann als Störung mehrfacher Übertragungsstrecken angesehen werden, d.h. eine Knotenstörung beeinträchtigt den Verkehr in derselben Weise, als ob sämtliche bei ihm ankommende Übertragungsstrecken defekt wären. Die vorliegende Erfindung ist sowohl auf Übertragungsstrecken- als auch Knotendiversity-Schutzpläne anwendbar: Diversity bezieht sich hier auf die Eigenschaft der Betriebsmittel, die vom Sicherungspfad (Übertragungsstrecken und/oder Knoten) genutzt werden, von denen getrennt zu sein, die vom Betriebspfad genutzt werden.
Aufgrund der großen Verkehrsvolumina, die von den Netzen befördert werden sollen und die das Ergebnis des kontinuierlichen explosionsartigen Wachstums datenorientierter Anwendungen sind, ist die Überlebensfähigkeit von Netzen zu einem Gegenstand von höchster Bedeutung geworden. In diesem Zusammenhang besteht eine kontinuierliche Tendenz, Effizienz zu maximieren und Kosten in Großnetzen zu minimieren. Knoten sind in der Lage, den Status von Verbindungen, die durch sie hindurchgehen, zu überwachen, um Fehler zu erkennen. Im SDH-Transportnetz kann dies beispielsweise durch Verwendung sowohl einer Pfadüberwachung als auch der sogenannten nicht intrusiven Überwachung erreicht werden, die jeweils in der ITU-T-Spezifikation G.783 definiert sind.
Herkömmliche Schutzpläne, die hauptsächlich in Ringnetzen Verwendung finden, verbrauchen große Mengen an Bandbreite. Ein geteilter bzw. gemeinsam Benutzer Schutz (bei dem Betriebsmittel von einer Reihe von Sicherungspfaden gemeinsam genutzt werden) bei Maschennetzen erfordert im Vergleich zu Ringnetzen weniger zusätzliche Kapazität, um einen Schutz vor Störungen bereitzustellen. Obgleich Maschennetze mit gemeinsam genutztem Schutz weniger Netzbetriebsmittel verbrauchen, sind im Gegenzug längere Betriebwiederherstellungszeiten erforderlich. Deshalb ist eine geeignete Architektur erforderlich, um eine schnelle Wiederherstellung in derartigen Netzen zu ermöglichen.
In der U.S.-Patentanmeldung US 2002/0004843 ist ein System zum Umgehen von Netzänderungen in einem Kommunikationsnetz mit vorberechneten Wiederherstellungspfaden zum Schutz von Primärpfaden beschrieben.
Die vorliegende Erfindung gibt ein Datenkommunikationssystem an, umfassend eine Vielzahl von Knoten und eine Vielzahl von Übertragungsstrecken zum Bereitstellen von Verbindungen zwischen den Knoten; in welchem eine Teilmenge der Übertragungsstrecken und Knoten einen Betriebspfad für die Beförderung von Betriebsdaten durch das Kommunikationssystem bildet; wobei das System eine weitere Teilmenge von Übertragungsstrecken und Knoten umfasst, für die Bildung einer Vielzahl von Sicherungspfaden zum Befördern von Nicht-Betriebsdaten in der Abwesenheit eines Fehlers im Betriebspfad sowie jeweils zum Bereitstellen eines Alternativpfades für die Betriebsdaten in einem anderen Teil des Betriebspfades im Falle eines Fehlers im Betriebspfad; wobei das System ein Schutzmittel umfasst, wobei die Alternativpfade von dem Schutzmittel vor dem Erkennen eines Fehlers im Betriebspfad vorausbestimmt werden, wobei das Schutzmittel zum Aktivieren der gesamten Vielzahl von Sicherungspfaden für die Beförderung der Betriebsdaten bei der Erkennung eines Fehlers im Betriebspfad angeordnet ist; das Schutzmittel zum Identifizieren des Fehlerortes angeordnet ist, um die Betriebsdaten an diejenigen Teile des Betriebspfades zurückzusenden, die nicht von dem Fehler betroffen sind, sowie um die Sicherungspfade zu deaktivieren, die eine Alternative für die Teile des Betriebspfades, die nicht von dem Fehler betroffen sind, bereitstellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das System ein Mittel zum Zuordnen eines oder mehrerer Kostenfaktoren zu den Übertragungsstrecken und Knoten hinsichtlich der Übertragungsstrecken und Knoten des Betriebspfades sowie ein Mittel zum Auswählen auf der Grundlage des einen oder der mehreren Kostenfaktoren einer weiteren Teilmenge der Knoten und Übertragungsstrecken zur Bildung eines Sicherungspfades für mindestens eine Übertragungsstrecke oder einen Knoten des Betriebspfades.
Die vorliegende Erfindung gibt ebenfalls ein Verfahren zum Sichern eines Betriebspfades in einem Datenkommunikationssystem an, umfassend eine Vielzahl von Knoten und eine Vielzahl von Übertragungsstrecken zum Bereitstellen von Verbindungen zwischen den Knoten; enthaltend die Schritte des Leitens von Betriebsdaten durch eine Teilmenge der Übertragungsstrecken und Knoten, die den Betriebspfad bilden, und des Bezeichnens einer weiteren Teilmenge von Übertragungsstrecken und Knoten zum Bilden einer Vielzahl von Sicherungspfaden, wobei die Sicherungspfade Nicht-Betriebsdaten in der Abwesenheit eines Fehlers im Betriebspfad befördern und wobei jeder einen Alternativpfad für die Betriebsdaten in einem anderen Teil des Betriebspfades im Falle eines Fehlers im Betriebspfad bereitstellt; umfassend die Schritte des Erkennens eines Fehlers im Betriebspfad sowie des Aktivierens der gesamten Vielzahl von Sicherungspfaden für die Beförderung der Betriebsdaten bei der Erkennung eines Fehlers im Betriebspfad; die Schritte des Identifizierens des Fehlerortes und des Zurücksendens der Betriebsdaten an diejenigen Teile des Betriebspfades, die nicht von dem Fehler betroffen sind, sowie des Deaktivierens der Sicherungspfade, die eine Alternative für die Teile des Betriebspfades, die nicht von dem Fehler betroffen sind, bereitstellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gibt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren an, enthaltend die Schritte des Zuordnens eines oder mehrerer Kostenfaktoren zu den Übertragungsstrecken und Knoten hinsichtlich der Übertragungsstrecken und Knoten des Betriebspfades sowie des Auswählens auf der Grundlage des einen oder der mehreren Kostenfaktoren einer weiteren Teilmenge der Knoten und Übertragungsstrecken zur Bildung eines Sicherungspfades für mindestens eine Übertragungsstrecke oder einen Knoten des Betriebspfades.
Ausführungsformen der Erfindungen sollen nunmehr anhand eines Beispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Darin zeigen:
1 bis 3: den herkömmlichen Betrieb mit Ersatzschaltung in einem Transportnetzelement (TNE);
4 bis 7: ein Netz aus TNEs, in dem verschiedene Schutzmechanismen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt sind;
8 und 9: verschiedene Aspekte von Kommunikationssystemen, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
Die Erfindung soll anhand eines Beispiels mit Bezugnahme auf SONET/SDH-Transportnetze erläutert werden, nämlich aufgrund der großen Popularität dieser Art von Netzen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Netze beschränkt. In herkömmlichen SONET/SDH-Netzen kann eine fehlerhafte Übertragungsstrecke bzw. ein Knoten in 50 ms oder weniger wiederhergestellt werden, jedoch hängt die Ausführung hiervon von optischen Netzübertragungsstrecken mit einem 1+1-Backup ab, d.h. jeder Betriebsübertragungsstrecke ist eine Backup-Übertragungsstrecke zugeordnet. Zur Vermeidung dieser Betriebsmittelverschwendung gibt die vorliegende Erfindung einen gemeinsam genutzten Wiederherstellungsmechanismus an, der eine verbesserte Netzüberlebensfähigkeit bereitstellt, während die verbrauchten Netzbetriebsmittel minimiert werden.
Die nachfolgende Tabelle fasst vier mögliche Schutzpläne zusammen, mit Bezug auf eine Pfadberechnung (d.h. die Berechnung der Sequenz von zu durchlaufenden Übertragungsstrecken und Knoten), eine Betriebsmittelauswahl (d.h. die Auswahl der innerhalb der Übertragungsstrecken zu nutzenden Kanäle) sowie eine Betriebsmittelzuordnung (d.h. die aktuelle Implementierung von Kreuzverbindungen in den Knoten und die sich daraus ergebende Belegung der Kanäle in den Übertragungsstrecken.
Die vorliegende Erfindung betrifft den Schutzplantyp 3 der Tabelle, während der herkömmliche SDH-Schutz (APS bzw. automatische Ersatzschaltung (Automatic Protection Switching)) der Typ 4 ist.
Typ-3-Betriebsmittel werden nur nach dem Auftreten eines Fehlers verwendet. Dasselbe Betriebsmittel kann mehreren Wiederherstellungspfaden zuordnet werden, vorausgesetzt, dass diese Wiederherstellungspfade durch einen einzigen Fehler nie gleichzeitig aktiviert werden. Die gemeinsame Nutzung von Betriebsmitteln zwischen verschiedenen Wiederherstellungspfaden auf diese Weise ist die Definition für „geteilte Wiederherstellung" gemäß dieser Erfindung.
SNCP-Operationen in einem Transgortnetzelement (TNE)
Im folgenden soll mit Bezugnahme auf die 1 bis 3 die in einem Knoten benötigte Kreuzverbindung veranschaulicht werden, die erforderlich ist, um in einer den Verkehr nicht beeinträchtigenden Art und Weise zwischen dem Betriebspfad und dem Sicherungspfad und umgekehrt umzuschalten. Wie oben dargelegt, wird beispielhaft die SDH-Nomenklatur angenommen, jedoch kann derselbe konzeptionelle Mechanismus in allen Transportnetzarchitekturen Verwendung finden.
Die 1 zeigt, wie ein einzelner Teilnetzverbindungsschutz-(sub-network connection protection – SNCP)-Schutzplan, wie in ITU-T rec. G.805 sec. 7.2.2 definiert, implementiert wird. Die Betriebsports A und B tauschen Daten über die Koppelmatrix des TNE aus. Der Schutzport C sichert den Betriebsport B: Tritt eine Störung auf, die den Port B beeinträchtigt, so beginnt der vorab geplante Schutz mit der Nutzung von Port C. Der Schutz verwendet eine Trennfunktion und eine Auswahlfunktion innerhalb des TNE. Das Auswahlmodul (Sel.) wählt das beste Signal aus den beiden empfangenen aus (d.h. eines von jedem der Ports B und C) und sendet das ausgewählte Signal über die Matrix an den Port A. Das Trennmodul trennt das Signal, das es vom Port A über die Matrix empfängt, in zwei Signale, wobei eines an jeden der Ports B und C gesendet wird. Der Betriebsport A besitzt keinen entsprechenden Schutzport: Eine den Port A beeinträchtigende Störung hat eine nachteilige Auswirkung auf die Kommunikationen. Die relevante Information bezogen sowohl auf die Betriebs-(W) als auch die Sicherungspfade (P), die im Bedarfsfall zur Durchführung einer Ersatzschaltung erforderlich ist, ist in einer Schutztabelle gespeichert. Die Tabelle kann in jeder Implementierung einer Steuereinheit für das TNE vorgesehen sein.
Die 2 zeigt ein TNE ähnlich dem der 1 mit einem zusätzlichen Schutzport D. Gemäß 2 wird der Betriebsport A über den Schutzport D durch einen SNCP gesichert, während der Betriebsport B über den Schutzport C durch einen SNCP gesichert ist. Eine zusätzliche Auswahlfunktion (Sel.) wählt aus den beiden von den Ports A und D empfangenen Signalen das beste aus und sendet es über die Matrix an die Trennfunktion auf der „B-Seite". Eine zusätzliche Trennfunktion trennt das Signal, das sie über die Matrix von der Auswahlfunktion auf der „B-Seite" empfangen hat, in zwei Signale und sendet eines an jeden der Ports A und D. Diese Vorgehensweise stellt sicher, dass im Falle einer Störung einer oder mehrerer Betriebsmittel des Betriebspfades der Verkehr von den entsprechenden Betriebsmitteln des Sicherungspfades korrekt transportiert wird. Ferner ist es nach erneuter Verfügbarkeit des Betriebspfades möglich, den Sicherungspfad zu deaktivieren und zum Betriebspfad zurückzukehren, ohne den transportierten Verkehr nachteilig zu beeinträchtigen. Eine Schutztabelle enthält die relevante Information, die im Bedarfsfall notwendig ist, um die Ersatzschaltung entweder für Port A oder B durchzuführen.
Die 3 zeigt, wie ein TNE bei Nichtauftreten von Störungen arbeitet. Das TNE nach 3 weist zwei Betriebsports (A, B) und zwei Schutzports (D, C) auf. Wie aus der Figur ersichtlich, ist während des Normalbetriebs kein Schutzplan implementiert. Betriebsverkehr wird bidirektional zwischen den Betriebsports A und B über eine Koppelmatrix intern zum TNE geführt. Eine Schutztabelle enthält die relevante Information, die im Bedarfsfall notwendig ist, um die Ersatzschaltung durchzuführen. Die Aktivierung der Schutztabelle verursacht die Implementierung eines Doppelschutzplans, wie in 2 gezeigt.
Ein typisches Kommunikationsnetz umfasst einen oder mehrere Betriebspfade, die eine Menge an Betriebsmitteln in dem Netz kreuzen, nämlich Knoten (z.B. TNEs) und Übertragungsstrecken. Werden nur Fehler berücksichtigt, die unter Übertragungsstrecken auftreten, so wird der Schutz als „Schutz mit Übertragungsstreckendiversity" definiert.
Werden fehlerhafte Knoten zusätzlich zu Übertragungsstrecken berücksichtigt, so wird der Schutz als „Schutz mit Knotendiversity" definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein vorab geplanter lokaler Instandsetzungsplan gemäß der folgenden Sequenz konfiguriert, aktiviert und deaktiviert werden:

1. Bei der Konfigurierung des Betriebspfades wird auch eine Menge von Umleitungen berechnet, deren Vereinigung sämtliche Betriebsmittel (entweder mit Übertragungsstrecken- oder Knotendiversity) im Betriebspfad umgehen kann. Für die geteilte Wiederherstellung werden Details zu alternativen Pfaden (d.h. die Übertragungsstrecken und Knoten, die für die Umleitungen verwendet werden) für eine mögliche künftige Verwendung im Fall einer Störung gespeichert, jedoch nicht unmittelbar implementiert. Umleitungen müssen nach speziellen Kriterien ausgewählt werden, um eine effiziente Aufteilung der Schutzbetriebsmittel zu erlauben: siehe unten „Auswahl und Konfigurierung von Umleitungen". Die Alternativpfade werden nicht zum Befördern der Betriebsdaten verwendet, es sei denn, es wurde ein Fehler im Betriebspfad festgestellt.
2. Beim Auftreten einer Störung kann das exakte Lokalisieren des (der) Betriebsmittel(s) (Übertragungsstrecke oder Knoten), das im Betriebspfad fehlerhaft ist, eine lange Zeit in Anspruch nehmen, jedoch können die Ursprungs- und Zielknoten und möglicherweise eine Menge an Zwischenknoten sehr rasch erkennen, dass der Betriebspfad an einer Stelle fehlerhaft ist: siehe unten „Bestimmen von Überwachungspunkten".
3. Wird das Vorliegen eines Fehlers erkannt, jedoch dieser nicht lokalisiert, so werden sämtliche Umleitungen durch Verwendung des SNCP gleichzeitig aktiviert, um gleichzeitig mehrfache Umleitungen zu aktivieren: siehe unten „Aktivierung von Umleitungen". Hierdurch wird der notwendige Schutz in der kürzesten Wiederherstellungszeit erreicht.
4. Zu einem späteren Zeitpunkt, wenn der Fehler von den Knoten vollständig lokalisiert wurde, wird lediglich die Umleitung an Ort und Stelle gelassen, die das fehlerhafte Betriebsmittel tatsächlich umgeht: siehe unten „Auswahl der Schutzumleitungen". Wird dasselbe fehlerhafte Betriebsmittel von zwei Umleitungen gesichert, so werden sie beide aktiviert, und am einfachsten ist es, wenn ihnen ermöglicht wird, aktiviert zu bleiben, bis der Fehler behoben ist, obgleich eine davon deaktiviert werden könnte.
5. Sämtliche anderen Umleitungen werden aufgehoben, d.h. es wird eine stoßfreie Teildeaktivierung durchgeführt: siehe unten „Deaktivierung der ungenutzten Umleitungen".
6. Ist der Fehler behoben, wird auch die letzte Umleitung aufgehoben.

Auswahl und Konfigurierung von Umleitungen
Wird ein Pfad mit einem vorab geplanten Schutz angefordert, so werden ein Betriebspfad sowie eine Menge von Schutzumleitungen berechnet. Der Betriebspfad kann typischerweise mittels eines Algorithmus für kürzeste Pfade gemäß herkömmlichen Verfahren berechnet werden.
Für jedes Betriebsmittel (Übertragungsstrecke oder Knoten), das Teil des Betriebspfades bildet, muss mindestens eine Umleitung existieren, um einen Fehler auf diesem Betriebsmittel aufzunehmen. Jede Umleitung verwendet vorzugsweise möglichst wenige Betriebsmittel.
Wie oben angegeben kann es vorkommen, dass zwei Umleitungen dasselbe Betriebsmittel sichern. Dies ist unvermeidbar, wenn eine Knotendiversity erforderlich ist, da, wenn zwei aneinandergrenzende Knoten von unterschiedlichen Umleitungen gesichert werden, die Übertragungsstrecke zwischen diesen dann von beiden dieser Umleitungen gesichert wird. Dies ist in der 4 dargestellt. Gemäß der Ausführungsform nach 4 erstreckt sich der Betriebspfad vom Ursprungsknoten S zum Zielknoten D durch die Knoten 2, 3 und 4 hindurch. Auch weist das Netz nach 4 drei Umleitungspfade auf: Die Umleitung 10 erstreckt sich zwischen den Knoten S, 6 und 3; die Umleitung 12 erstreckt sich zwischen den Knoten 2, 7 und 4 und die Umleitung 14 erstreckt sich zwischen den Knoten 3, 8 und D. Der Ursprungsknoten S und der Zielknoten D führen eine Pfadüberwachung aus. Beispielsweise sind die Knoten 2 und 3 auf dem Betriebspfad durch unterschiedliche Umleitungen gesichert. (Der Knoten 2 ist durch die Umleitung 10 und der Knoten 3 ist durch die Umleitung 12 gesichert. Im Ergebnis ist die Übertragungsstrecke zwischen den Knoten 2 und 3 durch beide Umleitungen 10 und 12 gesichert). Es ist ersichtlich, dass die drei Umleitungen (10, 12 und 14) der 4 eine Reihe von getrennten (d.h. nicht direkt miteinander verbundenen) Alternativen zum Betriebspfad bereitstellen. Aus Gründen der Vereinfachung wird eine derartige Kombination von Umleitungen hier jedoch als ein einziger Alternativpfad bezeichnet. Dies gilt, da es nur die Kombination sämtlicher dieser Umleitungen ist, die Schutz für jedes Betriebsmittel des Betriebspfades bietet.
In einer Umleitung nehmen zwei Arten von Knoten teil: Knoten, welche die Umleitung abschließen (TD) (d.h. diejenigen, die auch vom Betriebspfad gekreuzt werden), und Knoten, die in der Umleitung dazwischenliegend sind (ID). Ein ID-Knoten speichert eine Information, welche die Kreuzverbindung, die für die Umleitung erforderlich ist, definiert, ohne sie zu implementieren, es sei denn, es wird ein Fehler in einem Betriebsmittel des Betriebspfades festgestellt, das von diesem ID-Knoten gesichert wird, wie unten beschrieben. Der ID-Knoten kann der Kreuzverbindungsdefinition auch eine eindeutige Pfadkennung zuordnen, um damit deren Identifizierung zu ermöglichen, wenn die Aktivierung der Umleitung angefordert wird (s. unten).
Im normalen störungsfreien Betrieb implementiert ein TD-Knoten die „Betriebs-„ Kreuzverbindung, welche Teil des Betriebspfades bildet. Der TD-Knoten speichert eine Information, die eine „umleitende„ Kreuzverbindung definiert, d.h. eine „Gabel" im Pfad, die den Verkehr vom Betriebspfad zur Umleitung, d.h. den Sicherungspfad übertragen würde.
Bestimmung von Überwachunasgunkten
Die Geschwindigkeit, mit der Umleitungen aktiviert werden, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verbessert, indem die Nachricht AktiviereUmleitung sowohl vom Anfang als auch dem Ende jeder Umleitung gesendet wird, anstatt nur von einem Ende (Die Nachricht AktiviereUmleitung enthält die eindeutige Pfadkennung für die Kreuzverbindungsdefinition). Hierdurch wird die für die Zeichengabe erforderliche Zeit auf die Ausbreitungsverzögerung über die Hälfte der längsten Umleitung reduziert. Die Zeichengabe startet an einem Überwachungs-TD-Knoten, sobald dieser Knoten eine Störung in der Betriebsschaltung erkennt. Aus diesen Gründen wird das Setzen von nicht intrusiven Überwachungsfunktionen bei sämtlichen TD-Knoten empfohlen. Beispiele sind in den Zeichnungen gegeben, wobei 5 ein Beispiel zeigt, in dem nicht sämtliche Knoten im Betriebspfad Überwachungspunkte implementieren (d.h. nur die Knoten 4 und 7; s. unten), und die 6 ein Beispiel zeigt, in dem sämtliche Knoten im Betriebspfad Überwachungspunkte implementieren.
Gemäß der Ausführungsform nach 5 erstreckt sich der Betriebspfad vom Ursprungsknoten S zum Zielknoten D durch die Knoten 2, 4, 5, 7 und 8 hindurch. Auch weist das Netz nach 5 drei Umleitungspfade auf, die sich jeweils zwischen den Knoten S, 3 und 4; 4, 6 und 7 sowie 7, 9 und D erstrecken. Der Ursprungsknoten S und der Zielknoten D führen eine Pfadüberwachung durch. Lediglich die Knoten 4 und 7 führen eine nicht intrusive Überwachung durch. Gemäß der Ausführungsform nach der 6 erstreckt sich der Betriebspfad vom Ursprungsknoten S zum Zielknoten D durch die Knoten S, 2, 3, 4 und D hindurch. Das Netz nach 6 weist auch drei Umleitungspfade auf, die sich jeweils zwischen den Knoten S, 6 und 3; 2, 7 und 4 sowie 3, 8 und D erstrecken. Der Ursprungsknoten S und der Zielknoten D führen eine Pfadüberwachung durch. Die Knoten 2, 3 und 4 führen eine nicht intrusive Überwachung durch.
Aktivierung von Umleitungen
Erkennen die die Überwachung implementierenden (TD-) Knoten eine Betriebspfadstörung, so senden sie sämtlich eine Nachricht AktiviereUmleitung durch die Umleitungspfade. Die Nachricht AktiviereUmleitung enthält eine eindeutige Pfadkennung, um die ID-Knoten darüber zu informieren, welche Umleitungsverbindungen aktiviert werden müssen. Tatsächlich identifiziert die Nachricht AktiviereUmleitung gegenüber den ID-Knoten, welche Teile des Umleitungspfades aktiviert werden sollen (d.h. durch Verwendung der eindeutigen Pfadkennung für die Kreuzverbindungsdefinition, auf die oben unter „Auswahl und Konfigurierung von Umleitungen" Bezug genommen wurde). Man kann sich einen Betriebspfad sowie sämtliche seiner zugehörigen Umleitungen als ein einziges Objekt mit einer eindeutigen Kennung vorstellen. Empfängt ein Knoten eine Nachricht AktiviereUmleitung mit einer bestimmten Kennung, so aktiviert er die Verbindungen, welche diejenigen Umleitungen implementieren, die mit der Kennung assoziiert sind. Dies beinhaltet die TD-Knoten, welche die geeigneten Umleitungskreuzverbindungen (SNCP-Gabeln) implementieren.
Die ID-Knoten leiten wiederum eine empfangene Nachricht AktiviereUmleitung weiter, es sei denn, dass sie diese bereits empfangen haben (d.h. vom TD-Knoten am anderen Ende der Umleitungsverbindung), und implementieren die zuvor definierte Kreuzverbindung entsprechend der eindeutigen Pfadkennung in der Nachricht.
Versucht ein Knoten, eine Nachricht AktiviereUmleitung an ein fehlerhaftes Betriebsmittel weiterzuleiten (d.h. an eine Übertragungsstrecke, die durch einen Ausschaltalarm als fehlerhaft identifiziert wird: Ein fehlerhafter Knoten wird von seinem Nachbarknoten als fehlerhafte Übertragungsstrecke erkannt), so wird die Kreuzverbindung durch den Knoten, die zu dem fehlerhaften Betriebsmittel führt, lokal und autonom von dem Knoten selbst gelöscht, und es wird von dem Knoten eine Nachricht LöscheUmleitung erzeugt, um diese nicht nutzbare Umleitung wiederherzustellen (siehe unten „Deaktivieren der ungenutzten Umleitungen").
Auswahl der Schutzumleitungen
Ein einzelner Fehler auf einem bestimmten Betriebsmittel wird durch eine oder mehrere Umleitungen abgesichert. Es ist möglich, dass weitere Umleitungen im Netz vorhanden sind, die das fehlerhafte Betriebsmittel nicht sichern und die deshalb aufgehoben werden können, d.h. sämtliche der Umleitungen werden zunächst implementiert, und einige werden dann deaktiviert. Ist das fehlerhafte Betriebsmittel identifiziert und dessen Standort bestimmt worden (z.B. mittels Knotendiagnose), so ist eine Identifizierung dahingehend möglich, welche Umleitungen das fehlerhafte Betriebsmittel sichern, und welche nicht. Die letzteren können dann aufgehoben werden, um ihnen die Möglichkeit zu geben, weiteren Verkehr zu befördern und andere Fehler, falls vorhanden, abzusichern, wodurch die Netzflexibilität erhöht wird. Dies kann als eine vorzeitige Teildeaktivierung angesehen werden: Das heißt, die Deaktivierung einiger Umleitungen, bevor der Fehler behoben ist.
Im folgenden soll die Identifizierung von nicht sichernden Umleitungen anhand der 7 beschrieben werden. Die 7 zeigt ein Netz mit überlappenden Umleitungen ähnlichen denen der 6. Gemäß der Ausführungsform nach 7 erstreckt sich der Betriebspfad vom Ursprungsknoten S zum Zielknoten D durch die Knoten 2, 3, 4 und 5 hindurch. Das Netz nach 7 weist auch drei Umleitungspfade auf, die sich jeweils zwischen den Knoten S, 8 und 3; 2, 7 und 5 sowie 3, 9 und D erstrecken. Das Netz nach 7 weist ein fehlerhaftes Betriebsmittel auf (s. Zackensymbol), d.h. die Übertragungsstrecke zwischen den TD-Knoten 3 und 4 auf dem Betriebspfad. Die beiden Umleitungspfade, die die Knoten 7 und 9 kreuzen, sichern beide jeweils das fehlerhafte Betriebsmittel, während die Umleitung, die den Knoten 8 kreuzt, dies nicht tut und daher aufgehoben werden kann. Um die nicht sichernden Umleitungen zu lokalisieren, wird der folgende Algorithmus verwendet.

– (1) Angabe mit <L und L> der Knoten, bei denen der Hinweis auf das fehlerhafte Betriebsmittel festgestellt wurde, wie folgt: Gebe mit <L Knoten an, bei denen ein Fehler zum Ziel hin festgestellt wurde, und mit L> Knoten, bei denen ein Fehler zum Ursprung des Betriebspfades hin festgestellt wurde. Unter <L und L> kann man als Zustandsfelder innerhalb der Knoten verstehen.
– (2) Angabe mit Knoten an, bei denen eine Umleitung in Richtung des Ursprungs beginnt ( liegen lediglich in TD-Knoten vor). können ebenfalls als Zustandsfelder innerhalb der Knoten verstanden werden. <P,P>, <L und L> schließen sich nicht gegenseitig aus: s. 7.

In der Ausführungsform nach 7 haben die TD-Knoten deshalb den folgenden Zustand:
Gemäß der Ausführungsform nach 7 erkennen nur die Knoten 3&4 den Fehler, obgleich dies in der Praxis mehrere der TD-Knoten tun könnten.

– (3) Knoten mit <L senden eine Nachricht RückkehrUrsprung entlang des Betriebspfades in die Richtung weg vom fehlerhaften Betriebsmittel, d.h. zum Ursprungsknoten.
– (4) Empfängt ein Knoten mit einem <P die Nachricht RückkehrUrsprung, so wird die Nachricht entlang des Betriebspfades weitergeleitet und nichts unternommen. Es ist möglich, dass derselbe Knoten sowohl mit <P als auch mit <L angegeben ist. In diesem Fall handelt der Algorithmus, als ob eine Nachricht zwischen einem ersten Knoten mit <L und einem zweiten Knoten mit <P geleitet wird, obgleich in der Praxis kein Bedarf an einer Nachricht besteht.
– (5) Empfängt ein mit einem P> angegebener Knoten die Nachricht RückkehrUrsprung, so wird die Nachricht entlang des Betriebspfades weitergeleitet und die Umleitung wie unten beschrieben wiederhergestellt. Es ist möglich, dass derselbe Knoten sowohl mit P> als auch mit <L angegeben ist. In diesem Fall handelt der Algorithmus, als ob eine Nachricht von <L zu P> geleitet wird, in ähnlicher Weise, wie im Fall nach Schritt (3), der oben für <P und <L beschrieben wurde.
– (6) Der Knoten mit L> sendet eine Nachricht RückkehrZiel entlang des Betriebspfades in die Richtung weg vom fehlerhaften Betriebsmittel, d.h. zum Zielknoten.
– (7) Empfängt ein mit P> angegebener Knoten die Nachricht RückkehrZiel, so wird die Nachricht entlang des Betriebspfades weitergeleitet und nichts unternommen. Es ist möglich, dass derselbe Knoten sowohl mit P> als auch mit L> angegeben ist. In diesem Fall handelt der Algorithmus, als ob eine Nachricht von L> zu P> geleitet wird, in ähnlicher Weise, wie im Fall nach Schritt (3), der oben für <P und <L beschrieben wurde.
– (8) Empfängt ein mit <P angegebener Knoten die Nachricht RückkehrZiel, so wird die Nachricht entlang des Betriebspfades weitergeleitet und die Umleitung wie unten beschrieben wiederhergestellt. Es ist möglich, dass derselbe Knoten sowohl mit angegeben ist. In diesem Fall handelt der Algorithmus, als ob eine Nachricht von L> zu <P geleitet wird, in ähnlicher Weise, wie im Fall nach Schritt (3), der oben für <P und <L beschrieben wurde.

Gemäß der Ausführungsform nach 7 wird eine Nachricht RückkehrZiel vom Knoten 4 (L>) gesendet und durch den Knoten 5 (P>) and den Zielknoten D (P>) geleitet: Es wird nichts unternommen, da die Nachricht nur Knoten mit P> kreuzt, die Schutzumleitungen darstellen.
Gemäß 7 wird gleichzeitig eine Nachricht RückkehrUrsprung vom Knoten 3 (<P,P> und <L) gesendet und durch den Knoten 2 (<P) an den Ursprungsknoten S (<P) geleitet. Werden die Angaben im Knoten 3 angetroffen, so wird die Umleitung über den Knoten 8 deaktiviert und die Betriebsmittel werden wiederhergestellt.
Deaktivieren der ungenutzten Umleitungen
Die Deaktivierung einer ungenutzten Umleitung wird stets in einem TD-Knoten eingeleitet. Das Betriebssignal auf der Umleitung wird auf den Betriebspfad gezwungen, dann wird eine Nachricht LöscheUmleitung entlang des Umleitungspfades von dem TD-Knoten, der die Umleitungsdeaktivierung einleitet, gesendet, und sämtliche Umleitungskreuzverbindungen werden gelöscht. Eine Information bezogen auf die Umleitungskreuzverbindung in TD- und ID-Knoten wird zusammen mit deren assoziierter Pfadkennung zur weiteren Verwendung im Falle künftiger Fehler weiterhin aufrechterhalten.
Der Vorgang des Auswählens des Sicherungspfades soll nun anhand eines Beispiels mit Bezugnahme auf die 8 und 9 sowie unter Verwendung der folgenden Bezeichnungen und Definition beschrieben werden.
Bezeichnung:

∃: Existenzquantor, der "es existiert" lautet.
{a, b, c} die a, b and c enthaltende Menge;
∊ Mengenzugehörigkeit;
⊆ Teilmenge;
Vereinigung;
⌒ Mengendurchschnitt;
Negtion;
∅Nullmenge

Definitionen:
Das Netz wird mittels einer graphischen Darstellung beschrieben G = {N, E, e}, wobei
N = {... n_i, ...} die Menge der Knoten ist,
E ⊆ N × N die Menge der Übertragungsstrecken ist, wobei jede Übertragungsstrecke eine Verbindung zwischen zwei Knoten der Menge N bereitstellt. Es ist das Betriebsmittel, das Bandbreite zwischen zwei benachbarten Knoten bereitstellt und durch diese beiden Knoten identifiziert wird,
c: E →
ist die Kostenfunktion,
wobei
: das Feld der reelen Zahlen. Die Kosten c ist eine Funktion, welche Übertragungsstrecken in reelen Zahlen abbildet. Einer Übertragungsstrecke können mehrere Kostenfaktoren zugeordnet werden, die sämtlich mit einer reelen Zahl ausdrückbar sind, wobei die Hauptfaktoren finanzielle Kosten, Gesamtkapazität, verbrauchte Kapazität sowie verbleibende Kapazität enthalten. Vorliegend werden auch zwei modifizierte Hilfskostenfunktionen verwendet. In anderen Fällen, auf welche die vorliegende Erfindung Anwendung findet (z.B. in sämtlichen optischen Netzen) kann eine sehr komplexe Kostenfunktion erforderlich sein, die physikalische Faserparameter und optische Signalgüte ausdrückt. Zu den Zwecken der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden einfache reale Kosten angenommen.

e_f: ist eine fehlerhafte Übertragungsstrecke;
n_f: ist ein fehlerhafter Knoten.

Ein Pfad wp auf dem Netz wird durch eine Sequenz von Knoten und deren entsprechenden Übertragungsstrecken wp = [n₁, e₂, n₂, e₂, ... n_k-1, e_k-1, n_k] beschrieben, vorausgesetzt, dass die Übertragungsstrecke e_i die Knoten n_i und n_i+1 verbindet, d.h. sie erfüllt die Eigenschaft e_i = (n_i, n_i+1). n₁ bezeichnet den Ursprung von wp und n_k dessen Ziel.
Mit einem Pfad wp und einem Betriebsmittel (Übertragungsstrecke e_f oder Knoten n_f) auf dem Pfad, dessen Schutz mit einem Sicherungspfad oder einer Umleitung erwünscht ist, werden zwei weitere Kostenfunktionen cl und cn wie folgt definiert:
Die jeder fehlerhaften Übertragungsstrecke (e_f) zugeordneten Kosten cl sind unendlich (d.h. benutze nie). Die einer Betriebsübertragungsstrecke auf dem Pfad (wp) zugeordneten Kosten sind Null (d.h. benutze immer). Ansonsten werden die Kosten durch die Funktion c gegeben.
Die jedem fehlerhaften Knoten (n_f) zugeordneten Kosten cn sind unendlich (d.h. benutze nie). Die einem Betriebsknoten auf dem Pfad (wp) zugeordneten Kosten sind Null (d.h. benutze immer). Ansonsten werden die Kosten durch die Funktion c gegeben. Die Kostenfunktion c ist Teil der Definition des Eingangsnetzes und wird als vorbestimmt angenommen, z.B. auf Initiierung des Netzes.
Diese beiden Kostenfunktionen (cl, cn) werden verwendet, um eine Minimalkostenumleitung zu finden, die ein potentielles fehlerhaftes Betriebsmittel (e_f) oder (n_f) eines Pfades wp sichert. Die Kostenfunktion cl ordnet die Kosten ∞ der Übertragungsstrecke e_f zu, um deren Verwendung als eine Umleitung für sich selbst zu verhindern. Die Kostenfunktion cl ordnet die Kosten 0 Übertragungsstrecken im wp zu, die bereits konfiguriert sind, um sicherzustellen, dass diese stets ausgewählt werden, wo sie verfügbar sind. Die Kostenfunktion cn ordnet die Kosten bezogen auf den Knoten n_f in ähnlicher Weise zu.
Diese Kostenfunktionen arbeiten zugunsten der Lokalität, d.h. der Betriebsmittel, die dem zu sichernden Betriebsmittel am nächsten liegen. Auf diese Weise werden die Länge der Umleitung, die Menge der verwendeten Betriebsmittel sowie die für die Implementierung der Umleitung benötigte Zeit sämtlich minimiert.
Das Konzept der „Shared Risk Link Group" (SRLG) soll nun mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, wobei die 1 einen Pfad zeigt, der durch eine Reihe von Betriebsmitteln führt. Eine SRLG gibt einen Pool von Betriebsmitteln an, die dasselbe Störungsrisiko miteinander teilen, z.B. gehören die Fasern, die denselben Kabelkanal miteinander teilen, Übertragungsstrecken, die denselben Knoten miteinander teilen, derselben SRLG an.
Eine Übertragungsstrecke kann mehr als einer SRLG angehören. In 1 definieren beispielsweise die beiden Kabelkanäle zwei SRLGs, und die Faserplatte definiert eine weitere SRLG, so dass die Übertragungsstrecke von A nach B drei SRLGs angehört.
Vorliegend werden die folgenden Namenskonventionen verwendet.
Ein Pfad zwischen zwei Punkten A und B wird durch AB angegeben.
Eine angrenzende Teilmenge von Betriebsmitteln in AB wird als ein Segment von AB bezeichnet und mit einem Index angegeben (z.B. AB₁, AB_i, AB_k).
Wenn e eine Übertragungsstrecke ist, so schreiben wir SRLG(e) für die Menge von SRLGs, zu der e gehört.
Wenn der Pfad wp = [n₁, e₁, n₂, e₂, ... n_k-1, e_k-1, n_k], so schreiben wir SRLG(wp) für
SRLG(e_i).
Eine Übertragungsstrecke beeinträchtigt eine andere, wenn die beiden Übertragungsstrecken zur selben SRLG gehören.
Ist g eine SRLG und g ∊ SRLG(wp), so sind deren Elemente Übertragungsstrecken.
Das Schließen eines Pfades wp (mehr allgemein das Schließen einer Übertragungsstreckenmenge) wird in bezug auf die Interferenz der Menge von Übertragungsstrecken IntClos(wp) =
g_i für sämtliche g_i ∊ SRLG(wp) genannt.
Die 2 zeigt anhand eines Beispiels das Konzept des Schließens einer Übertragungsstreckenmenge in bezug auf Interferenz. Mit Blick auf die 2 kann folgendes festgestellt werden:
AB und CD gehören zu SRLG2;
SRLG(AB)= {SRLG1, SRGL2};
SRLG({CD, EF}) = SRLG(CD)
SRLG(EF) = {SRLG2, SRLG3, SRLG4};
AB beeinträchtigt GH und CD;
IntClos({CD, EF}) = {AB, CD, EF, IJ}.
Wird ein Pfad mit Schutz von A nach B angefordert, so sollte ein Betriebspfad AB sowie eine Menge von Schutzumleitungen d₁(AB), ... d_k(AB) berechnet werden.
Per Definition sichert eine Umleitung d_i(AB) ein Segment AB_i des Betriebspfades.
Der Betriebspfad wird typischerweise mittels eines Algorithmus für den kürzesten Pfad berechnet. Die Schutzumleitungen sollten die folgenden Eigenschaften erfüllen:
Für jedes berücksichtigte Betriebsmittel (Übertragungsstrecke oder Knoten), das den Betriebspfad unterstützt, sollte mindestens eine Umleitung existieren, die einen Fehler auf diesem Betriebsmittel wiederherstellt:
AB_i = AB. Dies bedeutet, dass die Kombination sämtlicher Umleitungen einen vollständigen Alternativpfad zwischen A und B bereitstellt. In vorteilhafter Weise sollte jede Umleitung möglichst wenige Betriebsmittel nutzen, um eine maximale Betriebsmittelwiederherstellung zu ermöglichen. Durch Setzen der Kosten auf 0 für die bereits genutzten Betriebsmittel und auf ∞ für das fehlerhafte Betriebsmittel wird die Umleitung angeregt, AB so nahe wie möglich zu folgen und nur von den fehlerhaften Betriebsmitteln abzuweichen. Dies wird durch die Anwendung eines Minimalkostenalgorithmus auf diese Kosten erreicht.
Die erlaubten Betriebsmittel für die Umleitungsimplementierung sind:

• die freien (ungenutzten) Betriebsmittel
• die Betriebsmittel, die bereits für Umleitungen anderer Betriebspfade genutzt werden, vorausgesetzt, dass die von den beiden Umleitungen gesicherten Segmente keinen gemeinsamen Störungspunkt aufweisen: Dies bedeutet, für d_i(AB) einige Betriebsmittel, die bereits für d_j(XY) genutzt wurden, wenn AB_i und XY_j keinen gemeinsamen Störungspunkt aufweisen.

Folgendes wird durch den Algorithmus garantiert:
SRLG(AB) ⌒ SRLG(d_i(AB)) = ∅, für jede Umleitung d_i(AB)
Andernfalls könnte eine einzige Störung den Betrieb und den Schutz gleichzeitig beeinträchtigen.
Wenn SRLG(AB_i) ⌒ SRLG(XY_j) ≠ ∅, verwenden d_i(AB) und d_j(XY) getrennte Betriebsmittelmengen und können deshalb gleichzeitig implementiert werden.
Dies ist notwendig, da, wenn SRLG(AB_i) ⌒ SRLG(XY_j) ≠ ∅, mindestens ein Betriebsmittel existiert, dessen Störung gleichzeitig die Segmente AB_i und XY_j beeinträchtigen würde, so dass es für eine effektive Wiederherstellung möglich sein sollte, gleichzeitig d_i(AB) und d_j(XY) zuzuordnen.
Zwei Leitwege oder Segmente, Umleitungen oder eine beliebige Menge von Betriebsmitteln befinden sich in Übertragungsstreckendiversity, wenn sich nicht von derselben oder denselben Übertragungsstrecken unterstützt werden, d.h. es existiert nicht ein einziger Übertragungsstreckenfehler, der gleichzeitig beide Betriebsmittelmengen außer Betrieb setzten könnte.
Die Untersuchung von Betriebsmitteln zum Schutz erfolgt durch Iteration auf sämtlichen Übertragungsstrecken eines Pfades, d.h. Berücksichtigen einer Übertragungsstrecke zu einem Zeitpunkt und Untersuchen, wie ein Fehler darauf am besten abgesichert wird.
INIT

Berechne AB = [A = n₁, e₁, n₂, e₂, ... n_k-1, e_k-1, B = n_k] auf den freien Betriebsmitteln in E durch Verwendung der Kostenfunktion c mit dem Algorithmus nach Wahl

Initialisiere die Umleitungsmenge DS = ∅
Initialisiere die iterative fehlerhafte Übertragungsstrecke fl = e₁
Setze i = 1
Setze sämtliche Betriebsmittel, die von einem Betriebspfad genutzt werden, auf "besetzt" und sämtliche Betriebsmittel, die von Umleitungen genutzt werden, auf „frei".

ITERATION

Berechne AB' auf den freien Betriebsmitteln in E durch Verwendung der Kostenfunktion cl(AB, fl); wobei AB' ein anderer Pfad von A nach B ist, der einem unterschiedlichen Leitweg vom Pfad AB folgt.

Setze AB_i = AB – (AB ⌒ AB')
Setze d_i(AB) = AB' – (AB ⌒ AB')
Finde IntClos(AB_i)
Finde sämtliche d_j(XY), so dass XY_j eine Übertragungsstrecke in IntClos(AB_i) verwendet
Gibt es freie Betriebsmittel in d_i(AB), die nicht von einer d_j(XY) genutzt werden, dann
Füge d_i(AB) in DS ein
Enthält die B-Seife von AB ⌒ AB' nur den Knoten B, beende
Setze fl auf die erste Übertragungsstrecke auf der B-Seite von AB ⌒ AB'
Setze erneut sämtliche Betriebsmittel, die von Umleitungen genutzt werden, auf „frei"
Inkrementiere i
Führe Iteration fort
sonst
Setze Betriebsmittel, die von einer d_j(XY) genutzt werden, auf "besetzt" (vorübergehend für diese Iteration)
Führe Iteration fort

Im folgenden soll der Algorithmus für die Sicherungspfadberechnung mit Knotendiversity berücksichtigt werden.
Zwei Leitwege oder Segmente, Umleitungen oder eine beliebige Menge von Betriebsmitteln befinden sich in Übertragungsstreckendiversity, wenn sich nicht von demselben Knoten unterstützt werden, d.h. es existiert nicht ein einziger Knotenfehler, der gleichzeitig beide Betriebsmittelmengen außer Betrieb setzten könnte.
INIT

Berechne AB = (A = n₁, e₁, n₂, e₂, ... n_k-1, e_k-1, B = n_k auf den freien Betriebsmitteln in E durch Verwendung der Kostenfunktion c mit dem Algorithmus nach Wahl

Initialisiere die Umleitungsmenge DS = ∅
Initialisiere den iterativen fehlerhaften Knoten fn = n₂
Setze i = 1
Setze sämtliche Betriebsmittel, die von einem Betriebspfad genutzt werden, auf "besetzt" und sämtliche Betriebsmittel, die von Umleitungen genutzt werden, auf „frei".

ITERATION

Berechne AB' auf den freien Betriebsmitteln in E durch Verwendung der Kostenfunktion cn (AB, fn)
Setze AB_i = AB – (AB ⌒ AB')
Setze d_i(AB) = AB' – (AB ⌒ AB)
Finde IntClos(AB_i)
Finde sämtliche d_j(XY), so dass XY_j eine Übertragungsstrecke in IntClos(AB_i) verwendet
Gibt es freie Betriebsmittel in d_i(AB), die nicht von einer d_j(XY) genutzt werden, dann
Füge d_i(AB) in DS ein
Setze fn auf den ersten Knoten auf der B-Seite von AB ⌒ AB'
Ist fn = B, beende
Setze erneut sämtliche Betriebsmittel, die von Umleitungen genutzt werden, auf „frei"
Inkrementiere i
Führe Iteration fort
sonst
Setze Betriebsmittel, die von einer d_j(XY) genutzt werden, auf "besetzt" (vorübergehend für diese Iteration)
Führe Iteration fort

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Beispiels erläutert, überwiegend mit Bezugnahme auf SDH-Transportnetze aufgrund der großen Popularität dieser Art von Netz.
Für den Fachmann ist es jedoch naheliegend, dass die Erfindung auf sämtliche Formen von Transportnetzen sowie auf sämtliche Topologien Anwendung finden kann, einschließlich, jedoch nicht hierauf beschränkt, Maschen- und Ringtopologien.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft und sollen den Umfang der Erfindung nicht einschränken. Die vorliegende Erfindung gibt in vorteilhafter Weise ein Mittel und ein Verfahren zum schnellen Umschalten auf einen vorbestimmten Sicherungspfad und einen Routing-Algorithmus an, ein Verfahren und ein Mittel, die geeignet sind für die Berechnung der Umleitungen für einen Sicherungspfad in einem gemeinsam genutzten lokalen Instandsetzungsplan sowie andere Formen von Datenkommunikationssystemen. Dieser Algorithmus berücksichtigt die Interferenz von Betriebspfaden, um die Instandsetzung von mehreren Diensten gegenüber der Störung von mehreren Betriebsmitteln in einer geteilten Risikogruppe zu ermöglichen. Er berücksichtigt auch die Maximierung der Lokalität, um die Nutzung der minimalen Betriebsmittelmenge während einer Störung zu erlauben sowie um die Umleitungsaktivierung zu beschleunigen.

Claims

Datenkommunikationssystem, umfassend eine Vielzahl von Knoten und eine Vielzahl von Übertragungsstrecken zum Bereitstellen von Verbindungen zwischen den Knoten; umfassend eine Teilmenge der Übertragungsstrecken und Knoten zum Bilden eines Betriebspfades für die Beförderung von Betriebsdaten durch das Kommunikationssystem; wobei das System eine weitere Teilmenge von Übertragungsstrecken und Knoten umfasst, für die Bildung einer Vielzahl von Sicherungspfaden zum Befördern von Nicht-Betriebsdaten in der Abwesenheit eines Fehlers im Betriebspfad sowie jeweils zum Bereitstellen eines Alternativpfades für die Betriebsdaten in einem anderen Teil des Betriebspfades im Falle eines Fehlers im Betriebspfad; wobei das System ein Schutzmittel umfasst, wobei die Alternativpfade von dem Schutzmittel vor dem Erkennen eines Fehlers im Betriebspfad vorausbestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmittel zum Aktivieren der gesamten Vielzahl von Sicherungspfaden für die Beförderung der Betriebsdaten bei der Erkennung eines Fehlers im Betriebspfad angeordnet ist; das Schutzmittel zum Identifizieren des Fehlerortes angeordnet ist, um die Betriebsdaten an diejenigen Teile des Betriebspfades zurückzusenden, die nicht von dem Fehler betroffen sind, sowie um die Sicherungspfade zu deaktivieren, die eine Alternative für die Teile des Betriebspfades, die nicht von dem Fehler betroffen sind, bereitstellen.
System nach Anspruch 1, wobei die Knoten der weiteren Teilmenge einen Speicher zum Speichern der Details des Sicherungspfades vor der Erkennung eines Fehlers im Betriebspfad umfassen.
System nach Anspruch 2, wobei die Details des Sicherungspfades einer eindeutigen Pfadkennung zugeordnet sind.
System nach Anspruch 2 oder 3, wobei jeder der Knoten der weiteren Teilmenge eine Schutztabelle zum Speichern von Details des Sicherungspfades, zu dem er gehört, umfasst.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Knoten, den beide Teilmengen gemeinsam haben, Mittel zum Erkennen eines Fehlers im Betriebspfad sowie Mittel zum Aktivieren des Sicherungspfades durch Senden einer Aktivierungsnachricht an die Knoten der weiteren Teilmenge nach der Erkennung des Fehlers im Betriebspfad umfasst.
System nach Anspruch 5, wobei die Knoten, die ein Mittel zum Senden der Aktivierungsnachricht umfassen, auch ein Mittel zum Senden der Aktivierungsnachricht an jeden benachbarten Knoten der weiteren Teilmenge umfassen.
System nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Aktivierungsnachricht eine eindeutige Pfadkennung enthält, um die Knoten der weiteren Teilmenge darüber zu informieren, welche Verbindungen aktiviert werden sollen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Knoten ein Mittel zum Erkennen des Fehlerortes im Betriebspfad umfassen, sowie Mittel zum Senden einer Deaktivierungsnachricht durch die erste Teilmenge in die dem Fehler entgegengesetzte Richtung, nachdem der Fehlerort erkannt wurde.
System nach Anspruch 8, wobei jeder Knoten ein Mittel zum Erkennen des Empfangs der Deaktivierungsnachricht umfasst, sowie, nach dem Empfang einer derartigen Nachricht, zum Deaktivieren jeden Pfades, der von diesem Knoten über Knoten der weiteren Teilmenge verläuft, in welcher diese Pfade keinen Sicherungspfad für den fehlerhaften Teil des Betriebspfades bilden.
Verfahren zum Sichern eines Betriebspfades in einem Datenkommunikationssystem, umfassend eine Vielzahl von Knoten und eine Vielzahl von Übertragungsstrecken zum Bereitstellen von Verbindungen zwischen den Knoten; enthaltend die Schritte des Leitens von Betriebsdaten durch eine Teilmenge der Übertragungsstrecken und Knoten, die den Betriebspfad bilden, und des Bezeichnens einer weiteren Teilmenge von Übertragungsstrecken und Knoten zum Bilden einer Vielzahl von Sicherungspfaden, wobei die Sicherungspfade Nicht-Betriebsdaten in der Abwesenheit eines Fehlers im Betriebspfad befördern und wobei jeder einen Alternativpfad für die Betriebsdaten in einem anderen Teil des Betriebspfades im Falle eines Fehlers im Betriebspfad bereitstellt; gekennzeichnet durch die Schritte des Erkennens eines Fehlers im Betriebspfad sowie des Aktivierens der gesamten Vielzahl von Sicherungspfaden für die Beförderung der Betriebsdaten bei der Erkennung eines Fehlers im Betriebspfad; die Schritte des Identifizierens des Fehlerortes und des Zurücksendens der Betriebsdaten an diejenigen Teile des Betriebspfades, die nicht von dem Fehler betroffen sind, sowie des Deaktivierens der Sicherungspfade, die eine Alternative für die Teile des Betriebspfades, die nicht von dem Fehler betroffen sind, bereitstellen.
Verfahren nach Anspruch 10, enthaltend den Schritt des Speichern der Details des Sicherungspfades in den Knoten der weiteren Teilmenge vor der Erkennung eines Fehlers im Betriebspfad.
Verfahren nach Anspruch 11, enthaltend den Schritt des Zuordnens der Details des Sicherungspfades zu einer eindeutigen Pfadkennung.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei jeder der Knoten der weiteren Teilmenge eine Schutztabelle zum Speichern von Details des Sicherungspfades, zu dem er gehört, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, enthaltend den Schritt, dass mindestens einer der Knoten, den beide Teilmengen gemeinsam haben, einen Fehlers im Betriebspfad erkennt und die Sicherungspfade aktiviert, durch Senden einer Aktivierungsnachricht an die Knoten der weiteren Teilmenge nach der Erkennung des Fehlers im Betriebspfad.
Verfahren nach Anspruch 14, enthaltend den Schritt, dass die Knoten, die die Aktivierungsnachricht senden, diese an jeden benachbarten Knoten der weiteren Teilmenge senden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, enthaltend den Schritt des Enthaltens einer eindeutigen Pfadkennung in der Aktivierungsnachricht, um die Knoten der weiteren Teilmenge darüber zu informieren, welche Verbindungen aktiviert werden sollen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, enthaltend die Schritte, dass mindestens ein Knoten den Fehlerort im Betriebspfad erkennt und eine Deaktivierungsnachricht durch die erste Teilmenge in die dem Fehler entgegengesetzte Richtung sendet, nachdem der Fehlerort erkannt wurde.
Verfahren nach Anspruch 17, enthaltend die Schritte, dass die Knoten den Empfang der Deaktivierungsnachricht erkennen und nach dem Empfang einer derartigen Nachricht jeden Pfad, der von diesem Knoten über Knoten der weiteren Teilmenge verläuft, in welcher diese Pfade keinen Sicherungspfad für den fehlerhaften Teil des Betriebspfades bilden, deaktivieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, umfassend eine Vielzahl von Knoten und eine Vielzahl von Übertragungsstrecken zum Bereitstellen von Verbindungen zwischen den Knoten; enthaltend die Schritte des Zuordnens eines oder mehrerer Kostenfaktoren zu den Übertragungsstrecken und Knoten hinsichtlich der Übertragungsstrecken und Knoten des Betriebspfades sowie des Auswählens auf der Grundlage des einen oder der mehreren Kostenfaktoren einer weiteren Teilmenge der Knoten und Übertragungsstrecken zur Bildung eines Sicherungspfades für mindestens eine Übertragungsstrecke oder einen Knoten des Betriebspfades.
Verfahren nach Anspruch 19, enthaltend die Schritte des Auswählens der Teilmenge, die den niedrigsten Kostenfaktor hat.
Verfahren nach den Ansprüchen 19 bis 20, enthaltend die Schritte des niedrigeren Ansetzens des einen oder der mehreren Kostenfaktoren für Knoten und Übertragungsstrecken auf dem Betriebspfad, bei denen es sich nicht um den mindestens einen zu sichernden Knoten bzw. die Übertragungsstrecke handelt, im Vergleich zum Kostenfaktor für andere Knoten und Übertragungsstrecken.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der niedrigere Kostenfaktor Null ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 19 bis 22, enthaltend die Schritte des höheren Ansetzens des einen oder der mehreren Kostenfaktoren für den mindestens einen zu sichernden Knoten bzw. die Übertragungsstrecke im Vergleich zu den Kostenfaktoren für andere Knoten und Übertragungsstrecken.
Verfahren nach den Ansprüchen 19 bis 23, enthaltend die Schritte des Ansetzens des einen oder der mehreren Kostenfaktoren für den mindestens einen zu sichernden Knoten bzw. die Übertragungsstrecke derart, dass der Knoten bzw. die Übertragungsstrecke nicht ausgewählt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 19 bis 24, wobei das Datenkommunikationssystem einen weiteren Betriebspfad sowie eine Sicherung für den weiteren Betriebspfad umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, enthaltend die Schritte des Setzens des einen oder der mehreren Kostenfaktoren hinsichtlich des Betriebspfades eines Knotens oder einer Übertragungsstrecke auf einen Zwischenwert, vorausgesetzt, dass die Knoten und/oder Übertragungsstrecken auf dem Betriebspfad sowie auf dem weiteren Betriebspfad für die Sicherung durch diesen Knoten oder diese Übertragungsstrecke keinen gemeinsamen Fehlerpunkt aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Zwischenwert zwischen den höheren und den niedrigeren Werten liegt.
Verfahren nach Anspruch 27, enthaltend die Schritte des Ansetzens des einen oder der mehreren Kostenfaktoren hinsichtlich des Betriebspfades eines Knotens oder einer Übertragungsstrecke auf einen höheren Wert, so dass dieser Knoten oder diese Übertragungsstrecke nicht ausgewählt werden, wenn die Knoten und/oder Übertragungsstrecken auf dem Betriebspfad sowie auf dem weiteren Betriebspfad für die Sicherung durch diesen Knoten oder diese Übertragungsstrecke mindestens einen gemeinsamen Fehlerpunkt aufweisen.
Verfahren nach den Ansprüchen 19 bis 28, enthaltend den Schritt des Zuordnens eines oder mehrere Kostenfaktoren zu jeder Übertragungsstrecke bzw. jedem Knoten hinsichtlich jeder Übertragungsstrecke bzw. jedes Knotens des Betriebspfades.
Verfahren nach den Ansprüchen 19 bis 29, enthaltend die Schritte des Bestimmens des Sicherungspfades vor der Erkennung eines Fehlers in dem Betriebspfad.
Verfahren nach den Ansprüchen 25 bis 30, enthaltend die Schritte des Zuordnens eines weiteren Kostenfaktors zu den Übertragungsstrecken und Knoten hinsichtlich des weiteren Betriebspfades sowie des Auswählens auf der Grundlage des weiteren Kostenfaktors einer weiteren Teilmenge der Knoten und Übertragungsstrecken zur Bildung des Sicherungspfades für mindestens eine Übertragungsstrecke oder einen Knoten des weiteren Betriebspfades.
Datenkommunikationssystem nach den Ansprüchen 1 bis 9, wobei das System Mittel zum Zuordnen eines oder mehrerer Kostenfaktoren zu den Übertragungsstrecken und Knoten hinsichtlich der Übertragungsstrecken und Knoten des Betriebspfades umfasst, sowie Mittel zum Auswählen auf der Grundlage des einen oder der mehreren Kostenfaktoren einer weiteren Teilmenge der Knoten und Übertragungsstrecken zur Bildung eines Sicherungspfades für mindestens eine Übertragungsstrecke oder einen Knoten des Betriebspfades.
System nach Anspruch 32, umfassend ein Mittel zum Auswählen der Teilmenge, die den niedrigsten Kostenfaktor hat.
System nach den Ansprüchen 32 bis 33, umfassend ein Mittel zum Zuordnen eines Kostenfaktors zu den Knoten oder Übertragungsstrecken auf dem Betriebspfad, bei denen es sich nicht um den mindestens einen zu sichernden Knoten bzw. die Übertragungsstrecke handelt, der niedriger ist als der Kostenfaktor für andere Knoten und Übertragungsstrecken.
System nach Anspruch 34, wobei der niedrigere Kostenfaktor Null ist.
System nach den Ansprüchen 32 bis 35, umfassend ein Mittel zum Zuordnen eines Kostenfaktors zu dem mindestens einen zu sichernden Knoten bzw. der Übertragungsstrecke, der höher ist als der Kostenfaktor für andere Knoten und Übertragungsstrecken.
System nach den Ansprüchen 32 bis 36, wobei ein Kostenfaktor für den zu sichernden Knoten bzw. die Übertragungsstrecke derart angesetzt ist, dass der Knoten bzw. die Übertragungsstrecke nicht ausgewählt wird.
System nach den Ansprüchen 32 bis 37, umfassend weitere Teilmengen der Knoten und Übertragungsstrecken für die Bildung sowohl eines weiteren Betriebspfades als auch eines Sicherungspfades für den weiteren Betriebspfad.
System nach Anspruch 38, umfassend Mittel zum Zuordnen eines oder mehrerer Zwischenkostenfaktoren zu einem Knoten oder einer Übertragungsstrecke hinsichtlich jeder Übertragungsstrecke und jedes Knotens des Betriebspfades, vorausgesetzt, dass diese Übertragungsstrecke oder dieser Knoten in dem Betriebspfad sowie die Übertragungsstrecken und Knoten in dem weiteren von dem Knoten oder der Übertragungsstrecke gesicherten Betriebspfad keinen gemeinsamen Fehlerpunkt aufweisen.
System nach Anspruch 39, wobei der Zwischenwert zwischen den höheren und den niedrigeren Werten liegt.
System nach Anspruch 40, umfassend ein Mittel zum Zuordnen eines oder mehrerer höherer Kostenfaktoren zu einem Knoten oder einer Übertragungsstrecke hinsichtlich der mindestens einen Übertragungsstrecke bzw. des Knotens des Betriebspfades, so dass dieser Knoten oder diese Übertragungsstrecke nicht ausgewählt werden, wenn die Übertragungsstrecken und Knoten in dem Betriebspfad sowie Übertragungsstrecken oder Knoten in dem weiteren von dem Knoten oder der Übertragungsstrecke gesicherten Betriebspfad einen gemeinsamen Fehlerpunkt aufweisen.
System nach den Ansprüchen 32 bis 41, umfassend ein Mittel zum Zuordnen eines Kostenfaktors zu den Übertragungsstrecken bzw. Knoten hinsichtlich jeder Übertragungsstrecke bzw. jedes Knotens des Betriebspfades.
System nach den Ansprüchen 32 bis 42, wobei das System ein Schutzmittel zum Bestimmen des Sicherungspfades vor der Erkennung eines Fehlers in dem Betriebspfad umfasst.
System nach den Ansprüchen 37 bis 43, umfassend ein Mittel zum Zuordnen eines weiteren Kostenfaktors zu den Übertragungsstrecken und Knoten hinsichtlich des weiteren Betriebspfades sowie zum Auswählen auf der Grundlage des weiteren Kostenfaktors einer weiteren Teilmenge der Knoten und Übertragungsstrecken zur Bildung des Sicherungspfades für mindestens eine Übertragungsstrecke oder einen Knoten des weiteren Betriebspfades.