ITTO980372A1 - Apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni e rela tivo metodo d'uso. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni, in particolare reti di telecomunicazioni in fibra ottica di tipo MS-SPRING, del tipo che comprende un insieme di elementi di rete di cui verificare il funzionamento e mezzi di simulazione di eventi (Multiplexed-Shared Section Protection Ring).

Nelle reti di telecomunicazione odierne è diventato estremamente importante avere la possibilità di sopperire ai guasti che occorrono nelle reti stesse senza che la funzionalità del servizio abbia a soffrirne.

Perciò le reti di telecomunicazione e, in particolare, le reti in fibra ottica, sono dotate di mezzi di protezione contro le avarie di elementi della rete.

Una rete Multiplexed Shared Section Protection Ring, ovvero MS-SPRING, ad esempio, è un insieme di elementi di rete disposti in una topologia di rete in fibra ottica, nella quale è implementato un meccanismo di protezione distribuito, che permette il ripristino automatico del traffico in presenza di difetti nelle fibre di connessione La rete MS-SPRING è un tipo di rete che si usa in presenza di elementi di rete connessi impiegando sequenze di dati secondo le strutture SDH (Synchronous Digital Hyerarchy).

Le reti MS-SPRING effettuano il ripristino automatico del traffico tramite un reindirizzamento sincronizzato di detto traffico, che viene attuato ad ogni nodo dell’anello. Questa operazione è controllata da un protocollo consistente in trame di bit (bit patterns) a 16 bit, che vengono continuamente scambiate fra i nodi adiacenti della rete.

Detto protocollo si basa su due bytes, contenuti nell’overhead o intestazione della trama SDH, che prendono il nome di K1 e K2. Nei bytes K1 e K2 sono contenute le informazioni, che possono essere lette e scritte da ciascun nodo dell’anello, per il reindirizzamento del traffico.

Detto protocollo e le operazioni che esso, comporta in relazione alle differenti trame di bit sono definite da molti standard intemazionali, emanati dall’ANSI, dall’ITU-T e dall’ETSI

Si vedano ad esempio in proposito “ CCJTT recommendation G 841, draft. Aprii 1995", “ETSI DTRTM-0304J September 1995", “ANSI TIXI, May 1995"

Gli standard definiscono due tipologie di rete MS-SPRING, l’una per anelli a due fibre, cioè quelle in cui ogni nodo dell’anello è connesso ad un altro nodo da una tratta consistente in due fibre ottiche, che trasportano segnali che si propagano in verso opposto, l’altra per anelli a quattro fibre, la quale è in grado di trasportare un maggior traffico

In figura 1 è possibile vedere un anello 1 di rete MS-SPRING a due fibre. Detto anello 1 consiste di un insieme di 6 elementi di rete NE o nodi. In generale gli elementi di rete NE possono essere da 2 a 16. Ciascun elemento di rete NE è provvisto di due porte di comunicazione PO bidirezionali, cioè ciascuna porta è funzionante sia in trasmissione sia in ricezione: Una delle porte di comunicazione PO è dedicata al traffico in verso orario E, mentre l’altra è dedicata al traffico in verso antiorario W

Due elementi dì rete NE adiacenti sono uniti per mezzo di una tratta SP, la quale tratta SP si compone di due connessioni CN, che sono realizzate ciascuna tramite una fibra ottica e trasportano il traffico in versi opposti, cioè una in verso orario E, l’altra in verso antiorario W

Nell’anello 1 di rete MS-SPRING la larghezza di banda viene divisa in due metà di eguale capacità, dette capacità di lavoro e capacità di protezione. La capacità di lavoro viene impiegata per il traffico ad alta priorità, mentre la capacità di protezione è impiegata per il traffico a bassa priorità, il quale viene perduto in caso di avaria.

La protezione nell’anello 1 di rete MS-SPRING è implementata secondo una tecnica detta di “ponte e selettore” (Bridge and Switch), che consiste sostanzialmente nel reindirizzare in caso di malfunzionamento, tramite un’opportuna modifica delle connessioni interne degli elementi di rete, il traffico dalla capacità di lavoro a quella di protezione in verso opposto. I comandi per eseguire le commutazioni Bridge and Switch sono contenuti, come detto, nella coppia di bytes K1K2.

Una simile tecnica di protezione, che è classificabile come APS (Automatic Protection Switch, cioè commutazione di protezione automatica), richiede che ogni elemento di rete al suo interno sia dotato di un dispositivo, che prende il nome di controllore APS, il quale sia in grado di rilevare le avarie di linea, comunicare le informazioni relative agli altri elementi di rete e attuare le commutazioni di tipo Bridge and Switch.

Nella pratica delle realizzazioni di reti ad anello di tipo MS-SPRING ci si imbatte spesso nel problema di dover determinare il comportamento atteso dalla rete stessa in particolari situazioni causate dalla presenza di combinazioni, anche complesse, di guasti sulle fibre di interconnessione e/o di comandi (manual switch, lockout, forced switch) impostati dagli operatori della rete

Tale problema si presenta in particolare in due situazioni:

a) quando si desidera effettuare a priori un'analisi puramente teorica di uno scenario ambiguo o comunque complesso, allo scopo di chiarirsi la risposta attesa dalla rete;

b) quando vi é la necessita' di riprodurre in laboratorio una situazione che in campo ha dimostrato malfunzionamenti dovuti ad un'errata implementazione della funzionalità MS-SPRTNG nell’apparato di rete.

Una soluzione adatta al caso (a) sarebbe l’impiego di un puro simulatore di rete MS-SPRING, ovvero di un elaboratore dotato di software acconcio a rappresentare un modello virtuale della rete MS-SPRING e a simulare gli eventi di interesse. Nel caso (b), si richiede invece che il simulatore sia in grado di replicare anche il malfunzionamento dell'apparato di rete stesso conseguente ai difetti di progettazione Per risolvere il caso (a) fino ad oggi non sono adottate soluzioni ad esso dedicate, salvo adattare i generici simulatori software di reti di calcolatori al caso delle reti ad anello MS-SPRING. Questo approccio risulta particolarmente scomodo, in quanto tali strumenti sono progettati per effettuare analisi statistiche (molte prove ripetute) di reti che supportano protocolli 'a pacchetto', tipici delle reti di calcolatori. La simulazione di una rete MS-SPRTNG richiede invece di simulare il comportamento di un'unica situazione per volta e soprattutto richiede la simulazione del protocollo MS-SPRING, non prevista nelle librerie di software di simulazione disponibili, in quanto il protocollo MS-SPRING non è classificabile come 'protocollo a pacchetto'. Inoltre l'aggiunta di un nuovo protocollo a quelli esistenti in genere é difficoltosa e spesso richiede compromessi dovuti alla limitata modificabilità del programma di simulazione.

Per risolvere il caso (b) l'unica soluzione nota é quella di realizzare una replica fisica della rete e della configurazione di eventi che ha generato il problema: tale approccio é notevolmente oneroso dal punto di vista logistico e finanziario, in quanto richiede una sala dedicata ed attrezzata con un numero di apparati notevole (16 nel caso peggiore) e di molti strumenti atti a simulare le situazioni di segnale degradato (a tale scopo si impiegano attenuatori ottici). Oltre a ciò, é impossibile acquisire ed analizzare lo scambio di informazioni fra gli elementi di rete, in quanto esso si svolge in pochi millisecondi e non ne rimane traccia al di fuori dello stato finale raggiunto da detti elementi di rete. Detto stato finale peraltro è osservabile unicamente mediante l'associazione di opportuni elaboratori di trame alle interfacce ottiche degli elementi di rete.

La presente invenzione si propone di risolvere gli inconvenienti sopra citati e di indicare un apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni di tipo MS-SPRING di realizzazione più efficiente è migliorata.

In tale ambito, scopo principale della presente invenzione è quello di indicare un apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni che non richieda di replicare fisicamente la rete di telecomunicazioni da simulare.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è di indicare un apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni che faccia uso di mezzi di elaborazione adatti alle reti di telecomunicazioni di tipo MS-SPRING.

Per raggiungere tali scopi, formano oggetto della presente invenzione un apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni e/o un procedimento di simulazione di eventi di una rete in fibra ottica incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, che formano parte integrante della presente descrizione.

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue e dai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, in cui:

- in figura 1 è riportato uno schema di principio di una rete di telecomunicazione MS-SPRING, realizzata in accordo con gli standards in uso ;

- in figura 2 è riportato uno schema di principio dell’apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni,

- in figura 3 è riportata una rappresentazione equivalente dell’apparato di simulazione di eventi per rete di telecomunicazioni secondo l’invenzione.

La fig. 2 schematizza un apparato di simulazione secondo l’invenzione. É rappresentato infatti un elaboratore elettronico PC connesso tramite due cavi C1 e C2 a due elaboratori di trame S1 e S2 di tipo ’SDH generator analyzer' cioè generatore/analizzatore SDH, cioè ancora atti a generare delle trame secondo il protocollo SDH e a trasmetterle, nonché ad analizzare le trame SDH che ricevono .1 cavi C1 e C2 si collegano ai loro estremi ad interfacce seriali di tipo RS-232, di cui sono dotati sia l’elaboratore elettronico PC, sia gli elaboratori di trame S1 e S2. Comunque, altri tipi di interfacce potranno essere usati, quali ad esempio la IEEE488: la scelta é dettata da motivi contingenti di disponibilità delle interfacce apposite, sia sull’elaboratore elettronico PC, sia sugli elaboratori di trame S I e S2.

Gli elaboratori di trame S1 e S2 sono collegati mediante due coppie di fibre ottiche FF1, FF2 ad un nodo di rete NE I, che è un nodo di rete reale dell’anello di rete 1 MS-SPRING rappresentato in figura 1, ovvero un apparato funzionante secondo il protocollo SDH.

Un ulteriore cavo di comando C3 connette direttamente l’elaboratore elettronico PC al nodo di rete NEI Anche detto cavo di comando C3 opera secondo il protocollo di comunicazione più adatto, ad esempio lΙΕΕΕ488.

Lo schema ora descritto si applica a reti MS-SPRING a due fibre, mentre l'applicazione per gli anelli a quattro fibre é ottenibile mediante la duplicazione degli elaboratori di trame S1, S2 SDH e dei cavi C1, C2 e fibre ottiche FF1 e FF2 corrispondenti.

Gli elaboratori di trame S1 e S2 sono in grado di generare ed analizzare trame SDH del livello gerarchico desiderato (STM-4, STM-16, STM-64), corrispondente a quello impiegato nelle connessioni CN dell'anello di rete 1, che si desidera analizzare. Gli elaboratori di trame S1 e S2 vengono impiegati essenzialmente per trasmettere e ricevere bytes di tipo K1-K2, per simulare condizioni di 'signal fail, cioè segnale non ricevuto, e 'signal degrade', cioè degradazione del segnale, nei collegamenti con l'anello di rete 1 esterno e per verificare l'eventuale iniezione di un segnale di tipo AIS, cioè il segnale rappresentato da una sequenza di ‘uno' che nella normativa MS-SPRING è definita come 'squelching', atta a silenziare il traffico per evitare l'insorgenza di misconnessioni, da parte dell'anello di rete 1 esterno.

L’elaboratore elettronico PC contiene un programma strutturato secondo l'architettura convenzionale dei simulatori cosiddetti 'event-driven', come descritto nel seguito Permette cioè la rappresentazione di anelli di rete virtuali, in cui ogni apparato SDH, ad esempio l’elemento di rete, é caratterizzato dai suoi ingressi, dalle sue uscite, dal suo stato e dalla sua funzione caratteristica. I collegamenti fra i nodi di rete sono tali per cui le uscite di alcune nodi di rete sono ingressi per altri nodi di rete; una volta impostato lo stato iniziale dell’anello di rete virtuale che si vuole analizzare, ogni perturbazione su un qualunque ingresso di un qualunque nodo di rete provoca l’esecuzione della corrispondente funzione caratteristica e quindi la produzione di un’uscita. Tale uscita é caratterizzata anche da una indicazione dell’istante di tempo in cui essa diverrà effettivamente disponibile; tale uscita, associata al suo istante di tempo, viene immagazzinata in una lista di 'eventi da valutare', se più entità evolvono contemporaneamente, tutte le loro uscite vengono introdotte nella lista degli eventi da valutare, secondo l’ordine che si ottiene dal confronto degli istanti di tempo corrispondenti. Terminate le evoluzioni dovute alla variazione iniziale, il programma inizia a valutare il primo elemento della lista degli eventi: se l'evento registrato corrisponde all'ingresso di una entità, verrà eseguita la funzione corrispondente che provocherà la generazione di altri eventi che a loro volta verranno registrati nella lista. Se il numero di eventi registrati nella lista si esaurisce, la simulazione si considera conclusa e lo stato raggiunto può essere considerato stabile. In caso contrario ci si trova di fronte ad un'autooscillazione: terminato un determinato numero di evoluzioni consentite il programma comunque si arresta per consentire l'analisi dei dati raccolti. Ogni evoluzione delle entità simulate viene registrata in un file per poter essere successivamente analizzata per scopi diagnostici.

In figura 3 è riportata una rappresentazione equivalente dell’apparato di simulazione secondo l’invenzione, nella quale è raffigurato un anello di rete virtuale IV, che è l’anello di rete simulato dall’elaboratore elettronico PC, controllando gli elaboratori di trame S i e S2. Come si può vedere, secondo lo schema si ha l’anello di rete virtuale IV connesso tramite le fibre ottiche FF1 , FF2, FF3 ed FF4 al nodo di rete 1, che è un nodo fisico. Nel caso specifico dell’anello di rete virtuale 1 V MS-SPRING, realizzato tramite l’elaboratore elettronico PC, e rappresentato in figura 3, le entità sono degli elementi di rete NEV, ai cui ingressi si possono avere:

dei segnali S, rappresentati da coppie di bytes K1-K2 ricevuti da entrambe le direzioni;

dei segnali di guasto G, rappresentati guasti alle fibre entranti (signal fail, signal degrade);

segnali di comando M, cioè comandi impostati (manual switch, forced switch, lockout) dall’operatore;

segnali di configurazione C dell'anello (identificativo del nodo, in questo caso il nodo di rete NEI):

alle uscite si può avere invece:

i segnali K, rappresentati dalle coppie di bytes K1-K2 trasmessi su entrambe le direzioni.

Lo stato dell’elemento di rete generico è dato da:

segnali di stato della protezione SP (idle, switching o pass-through);

segnali di stato dello scambio SS (idle, bridge, bridge e switch);

segnale di direzione dello scambio SD (est o ovest);

La funzione caratteristica è quella descritta nelle normative , di riferimento per anelli MS-SPRING.

L'elemento di rete NEI esterno è controllato tramite l’elaboratore elettronico PC, tramite il cavo di comando C3, che consente all’apparato di simulazione di impostare i segnali di comando M (manual switch, forced switch, lockout) anche direttamente sul nodo èsterno NEI stesso.

Dalla descrizione effettuata risultano pertanto chiare le caratteristiche della presente invenzione, così come chiari risultano i suoi vantaggi.

L'apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni secondo l’invenzione permette di connettere un nodo di rete esterno a una rete virtuale simulata da un elaboratore Ciò è particolarmente vantaggioso, in quanto permette di verificare il comportamento reale di un elemento di rete fisico a fronte di una determinata situazione creata dall’ elaboratore. L’operazione è particolarmente semplice in quanto è sufficiente connettere l’elemento di rete in maniera convenzionale agli analizzatori/generatori di trame SDH interfacciati all’elaboratore elettronico. L’elaboratore elettronico permette di vantaggiosamente di inviare al nodo esterno qualsiasi configurazione di segnali connessa alla tecnica APS. In particolare è anche possibile inviare, attraverso un’apposita connessione, i comandi di controllo da operatore manuale.

L’uso dell’elaboratore vantaggiosamente permette di avvalersi di tutte le sue potenzialità di rappresentazione dell’informazione, per manifestare con immediatezza e comprensibilità lo stato della rete all’operatore, nonché registrare i risultati delle misure.

É chiaro che numerose varianti sono possibili per l'uomo del ramo all’apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni e al procedimento di simulazione del funzionamento di una rete in fibra ottica descritti come esempio, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che nella sua pratica attuazione le forme dei dettagli illustrati potranno essere diverse, e gli stessi potranno essere sostituiti con degli elementi tecnicamente equivalenti

Ad esempio, potranno essere connessi all’elaboratore più anelli di rete esterni, interconnessi fra loro.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni, in particolare reti di telecomunicazioni in fibra ottica di tipo MS-SPRING, del tipo che comprende un insieme di elementi di rete di cui verificare il funzionamento e mezzi di simulazione di eventi e, caratterizzato dal fatto che i mezzi di simulazione di eventi (PC, S1, S2, C3) comprendono mezzi di elaborazione elettronica (PC), atti a generare i segnali di simulazione (S, G, M, C) per un anello di rete di telecomunicazioni virtuale (IV), e mezzi di interfacciamento (S1, S2, C3) atti a scambiare detti segnali di simulazione (S, G, M, P) con l’insieme di elementi di rete (NEI) di cui verificare il funzionamento.
2. 2. Apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di interfacciamento (S1, S2, C3) comprendono dei dispositivi analizzatori/generatori di trame (S1, S2).
3. 3. Apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i mezzi di interfacciamento (S i, S2, C3) comprendono una connessione elettrica di comando (C3) fra i mezzi di elaborazione elettronica (PC) e l’insieme di elementi di rete (NEI).
4. 4. Apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che dispositivi analizzatori/generatori di trame (S1, S2) sono connessi ai mezzi di elaborazione elettronica (PC) tramite connessioni elettriche di comando (C1, C2) di tipo seriale e sono connessi all’insieme di elementi di rete (NEI) attraverso tratti di fibra ottica (FF1. FF2, FF3, FF4) 5. Procedimento di simulazione del funzionamento di una rete di telecomunicazioni in fibra ottica di tipo MS-SPRING, del tipo che richiede di riprodurre determinate situazioni di funzionamento in un insieme di elementi di rete tramite ausilio di mezzi di generazione di segnali di simulazione di dette situazioni caratterizzato dal fatto di impiegare in qualità di mezzi di generazione di segnali di simulazione (PC, S1, S2) dei mezzi di elaborazione elettronica (PC), atti a simulare un anello di réte virtuale (IV) e riprodurre i segnali caratteristici (S, G, M, C) di dette situazioni di funzionamento determinate, e inoltre di impiegare dei mezzi di interfacciamento (S1, S2, C3) per scambiare detti segnali caratteristici (
5. S, G, M, C) con l’insieme di elementi di rete (NEI).
6. 6. Procedimento di simulazione del funzionamento di una rete di telecomunicazioni in fibra ottica di tipo MS-SPRING, secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che i mezzi di elaborazione elettronica (PC) eseguono un programma di simulazione di rete di tipo event driven’ per simulare l’anello di rete virtuale (IV)
7. 7. Procedimento di simulazione del funzionamento di una rete di telecomunicazioni in fibra ottica di tipo MS-SPRING, secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i segnali caratteristici (S, G, M, C) comprendono dei segnali di indirizzamento del traffico (S), in particolare coppie di bytes K1-K2 8. Procedimento di simulazione del funzionamento di una rete di telecomunicazioni in fibra ottica di tipo MS-SPRING, secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i segnali caratteristici (
8. S, G, M, C) comprendono dei segnali di segnalazione di guasto (G).
9. 9. Procedimento di simulazione del funzionamento di una rete di telecomunicazioni in fibra ottica di tipo MS-SPRING, secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i segnali caratteristici (S, G, M, C) comprendono dei segnali di comando (M).
10. 10. Procedimento di simulazione del funzionamento di una rete di telecomunicazioni in fibra ottica di tipo MS-SPRING, secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i segnali caratteristici (S, G, M, C) comprendono dei segnali di configurazione (C).
11. 11. Apparato di simulazione di eventi per reti di telecomunicazioni e/o procedimento di simulazione del funzionamento di una rete di telecomunicazioni in fibra ottica di tipo MS-SPRING secondo gli insegnamenti della presente descrizione e dei disegni annessi.