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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kommunikationen und insbesondere
optische Kommunikationen.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Ein
Transportnetz umfaßt
in der Regel eine Reihe von durch Strecken verbundenen Knoten zum Transportieren
von Informationen (ob sie nun Daten oder Sprache darstellen) über einen
Verbindungsweg. Letzterer wird zwischen einem Quellknoten und einem
Zielknoten des Transportnetzes eingerichtet und kann auch eine Reihe
von Zwischenknoten umfassen. Um diesen Verbindungsweg herzustellen,
findet in der Regel ein „Verbindungsaufbau" statt.
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Aus
Gründen
der Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit
werden im allgemeinen Netzmanagementfunktionen wie etwa Wegberechnung
und Verbindungsaufbau auf verteilte Weise implementiert. Mit anderen
Worten, wenn ein Knoten eine Verbindungsanforderung von sich selbst
(somit der Quellknoten wird) zu einem anderen Knoten (dem Zielknoten)
im Netz erhält,
berechnet der Quellknoten zuerst den Weg durch das Netz unabhängig von
irgendeiner anderen Anforderung in dem System zu diesem Zeitpunkt.
(Dies erfordert natürlich,
daß jeder
Knoten periodisch Aktualisierungen des Netzstatus im Hinblick auf
verfügbare
Kapazität
und Ressourcen erhält.)
Als solches beinhaltet der Verbindungsaufbau zwischen einem Quellknoten
und einem Zielknoten das Signalisieren, an jedem der Zwischenknoten
im Verbindungsweg einen Crossconnect einzurichten. Diese Crossconnects
werden zwischen der Verbindung zugeordneten Streckenressourcen eingerichtet.
Bei einem optischen Transportnetz (OTN) werden die Crossconnects
als optische Crossconnects (OXCs) bezeichnet, die Strecken sind
DWDM – Strecken (Dense
Wavelength Division Multiplexed), und die Streckenressourcen sind
individuellen Verbindungen zugeordnete Wellenlängen. (Es sei angemerkt, daß die jeweiligen
Streckenressourcen über
lokale Knotenentscheidungen anstatt durch den Quellknoten zugeordnet
werden, der einfach den Verbindungsweg berechnet.)
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Eines
der mit einer verteilten Implementierung von Netzmanagementfunktionen
verbundenen Probleme ist leider das des Ressourcenwettbewerbs. Es
ist beispielsweise möglich,
daß Crossconnectanforderungen
für zwei
oder mehr Verbindungseinrichtungen eine gemeinsame Strecke in ihrem
Weg zur gleichen Zeit erreichen. Wenn die Anforderungen von entgegengesetzten
Richtungen eingerichtet werden, das heißt von abwechselnden Enden
der Strecke, dann kann der Knoten auf jeder Seite der gemeinsamen
Strecke möglicherweise
die gleiche Wellenlänge verschiedenen
Verbindungsanforderungen zuweisen. Diese Art von Ressourcenkonflikt
kann dazu führen,
daß Wellenlängenports
unnötig
belegt werden und entweder ein unnötiges Abbauen oder schlimmer
Blockierungen verursacht werden. Daraus können sich extrem langsame Verbindungsaufbauzeiten
und (im Fall eines Ausfalls im Netz) langsame Netzwiederherstellungsgeschwindigkeit
ergeben – nicht
zu erwähnen
einen möglichen
Einkommensverlust für
Service Provider.
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Der
Artikel von X. Yuan et al. mit dem Titel „Distributed Control in Optical
WDM Networks" (IEEE 1996)
beschreibt verteilte Wellenlängenreservierungsprotokolle,
die Wellenlängen
entlang eines Wegs reservieren, bevor die Kommunikation stattfindet.
Genauer gesagt werden Vorwärts-
und Rückwärtsreservierungsverfahren
beschrieben, die beide Steuernachrichten verwenden, die entlang
einem Kommunikationsweg gesendet werden (Quell-, Ziel- und Zwischenknoten),
um Ressourcen zu „suchen" und „sperren", so daß der Kommunikationsweg
inkremental reserviert wird.
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Der
Artikel von Mukherjee et al. mit dem Titel „Optical Communications Networks" (1997) beschreibt
ein verteiltes Protokoll zum Herstellen und Aufrechterhalten des
Zustands von Verbindungen in einem wellenlängengelenkten optischen Netz.
Insbesondere wird der Zustand von Verbindungen an einem Wellenlängenlenkungsschalter
aufrechterhalten und in einer Connection Switch Table (CST) periodisch
aktualisiert. Die Wiederherstellung nach Streckenausfällen erfolgt
unter Verwendung eines überspannenden
Baums von Reservestrecken.
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WO-A-98/47039
beschreibt Techniken zum Bereitstellen normaler Betriebs- und Wiederherstellungskapazität für den Fall
von Ausfällen
in einem heterogenen Kommunikationsnetz. Überwachungsmeldungen werden
zwischen benachbarten optischen Schaltknoten verwendet, um das Einstellen
von Schaltzuständen
zu erleichtern und bevorzugt so, daß Knoten auf der Basis von
von benachbarten Knoten empfangenen Signalen autonom arbeiten können.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Ein
Verfahren, eine Vorrichtung und ein Knoten gemäß der Erfindung sind wie in
den unabhängigen
Ansprüchen
dargelegt. Bevorzugte Formen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Es
wurde beobachtet, daß,
weil sich die Knoten an den beiden Enden der Strecke Streckenressourcen
teilen, eine gewisse Koordination zwischen benachbarten Knoten erforderlich
ist, um das oben dargestellte Wellenlängenzuordnungsproblem zu vermeiden.
Deshalb und gemäß der Erfindung
weist als Reaktion auf eine Verbindungsanforderung ein Knoten eines
paketbasierten Netzes Streckenressourcen zum Verbinden mit einem
benachbarten Knoten unter Verwendung einer vordefinierten Sequenz
zu, die mit dem benachbarten Knoten ausgehandelt wurde.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
ein optisches Transportnetz eine Reihe von Knoten oder Routern,
die über
optische Fasern miteinander gekoppelt sind. Wenn eine physische
Strecke zwischen einem Knoten und einem benachbarten Knoten entsteht,
erkennt ein Quittungsaustausch zwischen dem Knoten und dem benachbarten
Knoten die Strecke derart, daß der
Knoten und der benachbarte Knoten sie in ihre jeweiligen Streckenzuordnungstabellen
aufnehmen. Außerdem
handeln der Knoten und der benachbarte Knoten eine vordefinierte
Sequenz aus zum Zuordnen von Streckenressourcen von ihren jeweiligen
Zuordnungstabellen, um zukünftige
Verbindungsanforderungen zu erfüllen.
Beispielsweise weist der Knoten Streckenressourcen von oben nach
unten zu, während
die benachbarten Knoten Streckenressourcen von unten nach oben zuordnen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
ein veranschaulichendes optisches Kommunikationssystem, das die
Grundlagen der Erfindung verkörpert;
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2 zeigt
OXC B, OXC E und Strecke 202 von 1;
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3 zeigt
ein veranschaulichendes Flußdiagramm
gemäß den Grundlagen
der Erfindung;
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4 und 5 zeigen
veranschaulichende Ordnungstabellen gemäß den Grundlagen der Erfindung;
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6 zeigt
ein weiteres veranschaulichendes Flußdiagramm gemäß den Grundlagen
der Erfindung und
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7 zeigt
ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines Knotens gemäß den Grundlagen
der Erfindung auf hoher Ebene.
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Ausführliche
Beschreibung
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Ein
veranschaulichendes optisches Kommunikationssystem gemäß den Grundlagen
der Erfindung ist in 1 gezeigt. Die in 1 gezeigten
Elemente sind außer
dem erfindungsgemäßen Konzept wohlbekannt
und werden nicht ausführlich
beschrieben. Beispielsweise ist das optische Transportnetz (OTN) 200 ein
optisches Transportnetz, das eine Reihe von optischen Crossconnect-(OXC)-Knoten
(auch als OTN-Knoten oder einfach „Knoten" bezeichnet) umfaßt, z.B. OXC A, OXC B, OXC
C, OXC D, OXC E und OXC F mit einer veranschaulichenden OTN-Topologie
wie gezeigt. Obwohl als ein einzelnes Blockelement gezeigt, enthält jeder
Knoten außerdem (z.B.
OXC A) Speicherprogramm-Steuerprozessoren,
Speicher, Schaltelemente und entsprechende Schnittstellenkarten
(in 1 nicht gezeigt). Außer wie unten angemerkt, wird
davon ausgegangen, daß OTN 200 einem
synchronen optischen Netz (SONST) entspricht. (Es sei angemerkt,
daß zur
Vereinfachung der Beschreibung andere Elemente wie etwa Gateways
zur Bereitstellung von Zugang beispielsweise zum OTN 200 und
anderen Benutzerendpunkten ausgelassen sind.) Außerdem verwendet das erfindungsgemäße Konzept
herkömmliche Programmierungstechniken,
die als solche hier nicht beschrieben werden.
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Wie
oben angemerkt, umfaßt
OTN 200 OXC A, OXC B, OXC C, OXC D, OXC E und OXC F. Die Verwendung
eines (hier als eine Steuerebene bezeichneten) Signalisierungsnetzes
ist für
die nächste Generation
intelligenter optischer Netze für
die Bereitstellung von Diensten wichtig, wie etwa die Echtzeit-Mausklick-Bereitstellung
von optischen Kanälen, Schutz
und Wiederherstellung von optischen Schichten, automatische Entdeckung
der optischen Schichtnetztopologie und Management der Bandbreite
von optischen Schichten. Aus einer Reihe von Gründen, wie etwa leichtere Merkmalsverbesserung und
breiterer Zugang von Merkmalen für
Kunden ist das Internet-Protocol (IP) als die Technologie der Wahl
zum Implementieren einer Steuerebene für OTNs aufgetaucht. Es wird
angenommen, daß das OTN 200 eine
IP-basierte Steuerebene verwendet (Außerband-Signalisierung auf
einer separaten Wellenlänge),
wie durch Datenkommunikationsnetz (DCN) 100 dargestellt.
(Eine IP-basierte Steuerebene ist im Grunde ein weiteres Pakettransportnetz zum
Signalisieren von Meldungen – deshalb
ihre Darstellung als ein DCN.) Das DCN 100 umfaßt als solches
die Knoten A, B, C, D, E und F. (Dies ist effektiv eine logische
Trennung, da jeder Knoten – physisch – sowohl
den Transport als auch die Signalisierung durchführt.) Das DCN 100 ist
ein Pakettransportnetz für
alle Signalisierungsmessungen, die für die Verbindungssignalisierung
erforderlich sind (z.B. Einstellung und Abbau), Ausfallbenachrichtigung
und OAMP-(Operations, Administration, Maintenance and Provisioning)-Mitteilungsübermittlung
im OTN 200. (Abgesehen von dem erfindungsgemäßen Konzept
sind Wegberechnung, Verbindungsaufbau, Crossconnects und Signalisierungsmitteilungen
zur Unterstützung
davon in der Technik bekannt und werden hier nicht beschrieben.)
Das DCN 100 verwendet eine beliebige einer Reihe von Transporttechnologien
wie etwa unter anderem optisch, SONET oder Ethernet. Dadurch wird
das DCN portabel und anwendbar auf jedes automatische vermittelte
Transportnetz. Man beachte, daß in 1 DCN 100 und OTN 200 so
dargestellt sind, daß sie
sich die gleiche Topologie teilen. Ob die DCN-Topologie unabhängig von
der oder gleich der OTN-Topologie ist, ist jedoch für das erfindungsgemäße Konzept
irrelevant. Es wird als Veranschaulichung angenommen, daß Multiprotocol-Label-Switching (MPLS)
für das
DCN-Netz verwendet wird, um Steuerinformationen explizit entlang
Wegen zu lenken. (Es könnten
jedoch auch andere Lenkungsprotokolle verwendet werden, wie etwa
OSPF (Open Shortest Path First)). Außerdem wird zu Zwecken der
Berechnung eines beliebigen optischen Wegs angenommen, daß OTN-Topologie-Informationen
wie in der Technik bekannt, durch ein Streckenzustandsaustauschprotokoll
zu jedem DCN-Knoten weitergeleitet werden (z.B. das Link Management
Protocol (LMP)).
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1 veranschaulicht
einen beispielhaften Verbindungsaufbau in DCN 100 entlang
eines Signalisierungswegs 101 (A-B-E-D). Außerdem zeigt 1 den
entsprechenden Transportweg 201 im OTN 200. Bezüglich dieses
beispielhaften Verbindungsaufbaus wird angenommen, daß OXC A
der Quellknoten, OXC D der Zielknoten und die übrigen Knoten OXC B und OXC
E Zwischenknoten sind. Für den
Zweck der folgenden Beschreibung wird angenommen, daß ein Verbindungsaufbau
von einem Quellknoten aus eingeleitet wird, wie beispielsweise in 1 durch
OXC A dargestellt, der eine Verbindungsanforderung durch eine externe
Schnittstelle wie etwa das nicht gezeigte Netzmanagementsystem oder
von einem Kunden wie etwa einem nicht gezeigten IP-Router erhält. Es wird
angenommen, daß die OXCs
durch DWMD-Strecken (Dense Wavelength Division Multiplexed) verbunden
sind. Der Ausdruck „nachgeschaltet", wie er hier verwendet
wird, bezieht sich auf den Fluß von
Kommunikationen in der Richtung des Zielknotens, während „vorgeschaltet" sich auf den Fluß von Kommunikationen
in Richtung des Quellknotens bezieht. Als solcher ist ein „vorgeschalteter
Knoten" ein Knoten,
der näher
am Quellknoten liegt als der aktuelle Knoten; während ein „nachgeschalteter Knoten" ein Knoten ist,
der näher
am Zielknoten liegt als der aktuelle Knoten. Bei Empfang einer Verbindungsanforderung
(die außerdem
wie in der Technik bekannt eine Verbindungsaufbauanforderung beinhaltet),
leitet jeder Knoten einen Crossconnect mit einem benachbarten Knoten
ein und vervollständigt
ihn.
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Nunmehr
unter Bezugnahme auf 2 wird das erfindungsgemäße Konzept – entweder
für unidirektionale
oder bidirektionale Verbindungsanforderungen – unter Verwendung von OXC
B OXC E und einer veranschaulichenden Strecke 202 (eine DWDM-Strecke
mit mehreren Wellenlängen)
veranschaulicht.
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Für eine unidirektionale
Anforderung wird angenommen, daß OXC
B und OXC E immer jede unidirektionale Verbindungsanforderung erhalten und
einleiten. In diesem Kontext ist OXC B der vorgeschaltete Knoten
der unidirektionalen Anforderung, die die Strecke 202 zum
OXC E durchläuft,
und OXC E ist der vorgeschaltete Knoten der unidirektionalen Anforderung,
die die Strecke 202 zum OXC B durchläuft.
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Im
Gegensatz zu einer unidirektionalen Verbindungsanforderung wird
eine eine Strecke durchlaufende bidirektionale Verbindungsanforderung
von einem der der Strecke benachbarten OXC-Knoten eingeleitet. Man
beachte, daß für bidirektionale
Verbindungen der die Anforderung erhaltene OXC-Knoten der vorgeschaltete
OXC-Knoten für
Verkehr nur in einer Richtung ist. Für den Verkehr in der anderen Richtung
ist er der nachgeschaltete OXC-Knoten. Der Einfachheit halber jedoch
wird der die bidirektionale Anforderung erhaltende OXC-Knoten als
der vorgeschaltete Knoten der bidirektionalen Verbindung bezeichnet.
Angesichts dessen wird hier angenommen, daß der OXC-Knoten, der in dem
berechneten Weg vorgeschaltet ist, immer für das Zuordnen von einer oder
mehreren Wellenlängen
auf der Strecke verantwortlich ist. (Man beachte, daß dies eine natürliche Annahme
ist, da die Verbindungsanforderung zuerst am vorgeschalteten Knoten
ankommt.) Bezüglich
des in 1 gezeigten Netzes impliziert dies, daß OXC B
für das
Zuordnen von Wellenlängen auf
der Strecke 202 für
alle unidirektionalen und bidirektionalen Verbindungsanforderungen
verantwortlich ist, die die Strecke 202 durchlaufen müssen und entweder
von OXC A oder sich selbst eingeleitet werden. Analog ist OXC E
für alle
Verbindungsanforderungen verantwortlich, die die Strecke 202 durchlaufen
müssen
und entweder von OXC D oder sich selbst eingeleitet werden.
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Angesichts
des oben Gesagten kann es zu einem Wettbewerb kommen, wenn entweder
beide einer Strecke benachbarten Knoten versuchen, simultan Wellenlängen bidirektionalen
Verbindungsanforderungen zuzuordnen, oder wenn ein Knoten versucht,
Wellenlängen
für eine
bidirektionale Verbindungsanforderung zuzuordnen, und der andere
Knoten versucht, eine Wellenlänge
für eine
unidirektionale Verbindungsanforderung zuzuordnen. (Es sei angemerkt,
daß es
zu keinem Wettbewerb kommt, wenn zwei einer Strecke benachbarte
Knoten Wellenlängen
auf dieser Strecke unidirektionalen Verbindungsanforderungen zuordnen.)
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Es
sei beispielsweise angenommen, daß sowohl OXC B als auch OXC
E für die
Strecke 202 etwa zur gleichen Zeit verschiedene bidirektionale
Verbindungsanforderungen von verschiedenen Quellknoten und Richtungen
empfangen. Beispielsweise könnte
OXC A ein eine Verbindungsanforderung 51 zu OXC B einleitender
Quellknoten sein, während OXC
D ein eine Verbindungsanforderung 61 zu OXC E einleitender
Quellknoten ist. Um diesen Anforderungen zu genügen, versuchen sowohl OXC B
als auch OXC E, auf der Strecke 202 Ports und entsprechende
Wellenlängen
zuzuweisen. Wie man aus 2 erkennen kann, umfaßt jedes
OXC ein Schaltelement (Schalter 50 für OXC B und Schalter 60 für OXC E)
und eine DWDM-Schnittstelle (DWDM 55 für OXC B und DWDM 65 für OXC E).
Die für
eine Zuordnung zur Strecke 202 verfügbaren Ports und Wellenlängen sind
veranschaulichend für
OXC B durch die Ports B1 bis B6 (und entsprechende Wellenlängen) und
für OXC
E durch Ports E1 bis E6 (und entsprechende Wellenlängen) dargestellt.
Es wird angenommen, daß die
physischen Ports am OXC aus bidirektionalen Wellenlängenpaaren
(Senden und Empfangen) über
eine oder mehrere optische Fasern bestehen. Beispielsweise ist für Port B1
die Sendewellenlänge λ1,L,
und die Empfangswellenlänge
ist λ1,R. (Es ist übliche Arbeitspraxis, eine
bidirektionale Verbindungsanforderung auf einer Portbasis zuzuordnen.
Folglich werden individuelle Wellenlängen von verschiedenen Ports
nicht dazu verwendet, einer bidirektionalen Verbindungsanforderungen
zu genügen.)
Wenn OXC B Port B1 wählt
und OXC E Port E1 wählt,
dann kann unglücklicherweise
keine der Verbindungsanforderungen beenden, da nun ein Konflikt über die
Zuweisung von Ports und Wellenlängen
für die
Strecke 202 besteht und es zu einem Abbau kommt (d.h.,
der Verbindungsaufbauprozeß muß abgeschlossen
und von Neuem gestartet werden).
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Deshalb
und gemäß den Grundlagen
der Erfindung wird gewünscht,
die Chance eines Konflikts bei der Ressourcenzuweisung zu minimieren,
wenn nicht sogar zu eliminieren. Insbesondere weist als Reaktion
auf den Empfang einer Verbindungsanforderung ein Knoten eines paketbasierten
Netzes Streckenressourcen zum Verbinden zu einem benachbarten Knoten
unter Verwendung einer vordefinierten Sequenz zu, die mit dem benachbarten
Knoten ausgehandelt wurde. Mit anderen Worten koordiniert jeder
Knoten mit dem benachbarten Router zum Zuordnen von Streckenressourcen
zu der Verbindungsanforderung.
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Erreicht
wird dies durch Aufnehmen eines Koordinationsmechanismus als Teil
bekannter Wellenlängen-Streckenentdeckungsprozesse.
Ein veranschaulichendes Verfahren zur Verwendung in jedem Knoten
zum Zuweisen von Ressourcen über eine
gemeinsame Strecke zwischen ihnen ist in 3 gezeigt.
Es wird angenommen, daß alle
der existierenden Strecken-/Topologieentdeckungsprotokolle (z.B.
das Link Management Protocol (LMP)) geeignet modifiziert werden,
um den Austausch der erforderlichen Informationen zu gestatten,
in den Figuren gezeigt und unten beschrieben. Außer dem erfindungsgemäßen Konzept
sind solche Modifikationen einfach und werden hier nicht beschrieben.
In Schritt 305 kommt es zu einem Quittungsaustausch zwischen
angrenzenden (oder benachbarten) Knoten für jede Strecke zwischen ihnen
zum Aushandeln einer vordefinierten Sequenz zum Zuweisen von Streckenressourcen.
Beispielsweise stimmt ein OXC-Knoten zu, Streckenressourcen von
oben nach unten zuzuweisen, während
der andere OXC-Knoten Streckenressourcen von unten nach oben zuweist. Außerdem werden
im Schritt 310 eine oder mehrere unten beschriebene Ordnungstabellen
von jedem OXC-Knoten erstellt oder, falls sie bereits existieren, modifiziert.
Wenn beispielsweise eine physische Strecke erscheint, kommt es zu
einem Quittungsaustausch zwischen angrenzenden (oder benachbarten) Knoten,
um die Strecke zu erkennen und sie zum Erfüllen von zukünftigen
Verbindungsanforderungen in die Ordnungstabellen aufzunehmen. Solche
Protokollmodifikationen sind ähnlich
dem bekannten „Hello-Protokoll", das in Internet-Protocol-(IP)-Netzen
angenommen wird.
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Gemäß der Erfindung
wird von einem OXC mindestens eine Ordnungstabelle, in Verbindung
mit der vordefinierten Sequenz, dazu verwendet, Ressourcen über eine
Strecke zuzuordnen. Zu Darstellungszwecken wird angenommen, daß die Strecke 202 sechs
Wellenlängen
in jede Richtung zum Erstellen von Wegen wie in 2 gezeigt
bereitstellt. Dadurch hat jeder benachbarte OXC-Knoten sechs Sender
und sechs Empfänger
(z.B. Port B1 von OXC B weist Sender T1 und
Empfänger
R1 auf, und Port E1 von OXC E weist einen Sender T1 und
Empfänger R1
auf), die diesen Wellenlängen
zugeordnet sind, die paarweise in sechs Ports aufgeteilt sind (Ports
B1 bis B6 für
OXC B und Ports E1 bis E6 für
OXC E). Eine erste Ordnungsebene wird veranschaulichend dadurch
implementiert, daß Zahlenidentifikationen (ids)
jedem Port der angrenzenden OXCs zugewiesen werden oder darauf abgebildet
werden. Dies geschieht dadurch, daß eine erste Ebenenordnungstabelle
in jedem OXC-Knoten gemäß dem Verfahren von 3 erstellt
wird. Eine erste Ebenenordnungstabelle ist in 4 für die beiden
Knoten OXC B und OXC E, der 1 und 2,
durch Strecke 202 verbunden, dargestellt. OXC B speichert
Tabelle B-Eins und OXC E speichert Tabelle E-Eins. Eine erste Ordnungsebene
wird auferlegt, indem eindeutige Zahlen-ids entsprechenden Ports
gemäß der vordefinierten
Zuordnungssequenz zugewiesen werden. Beispielsweise für Tabelle
B-Eins weisen die Zahlen-ids veranschaulichende Werte im Bereich
zwischen 1 und 6 auf, wobei jede Zahlen-id zugeordnet einer bestimmten
einzelnen der sechs Ports an OXC B, mit Strecke 202 zugeordnet.
Analog weisen für
Tabelle E-Eins die Zahlen-ids ebenfalls veranschaulichende Werte
im Bereich zwischen 1 und 6 auf, wobei jede Zahlen-id, einem bestimmten
Port am OXC E zugeordnet, der der Strecke 202 zugeordnet
ist. Der Wert der Zahlen-id auf einer bestimmten ersten Ebenenordnungstabelle
stellt die Zuweisungsreihenfolge dar. Beispielsweise weist bei Empfang
der ersten bidirektionalen Verbindungsanforderung OXC B diesen mit
dem id-Wert von 1 verbundenen Port – hier Port B1 – der ersten
bidirektionalen Verbindungsanforderung zu. Für OXC B wird die nächste Verbindungsanforderung
diesem mit dem id-Wert von 2 verbundenen Port zugewiesen, und so
weiter. Andererseits ist anhand von 3 zu sehen,
daß OXC
E Ports in der entgegengesetzten Richtung zuweist. Beispielsweise weist
OXC E bei Empfang der ersten bidirektionalen Verbindungsanforderung
diesen mit dem id-Wert von 1 verbundenen Port – hier Port E6 – der ersten
bidirektionalen Verbindungsanforderung zu, und so weiter. Man beachte,
daß dies
dazu führt,
daß OXC
B Wellenlängen/Ports
von oben aus zuweist, z.B. beginnend bei Port B1, während OXC
E Wellenlängen/Ports
von unten aus zuweist, z.B. beginnend bei Port E6. Auf diese Weise
wird ein Wettbewerb vermieden, bis der letzte Port oder das Paar
von Wellenlängen
zugewiesen werden muß.
Mit anderen Worten beginnt jeder OXC-Knoten, der an eine Strecke angrenzt,
mit einem anderen Punkt in der ersten Ebenenordnungstabelle und
geht in einer anderen Richtung. (Es ist zu beobachten, daß zwar durch
das Ordnen von Ressourcen in jeder der Tabellen die vordefinierte
Sequenz dargestellt wurde, andere gleichwertige Verfahren möglich sind.
Beispielsweise können
die Tabellen einfach die verfügbaren
Ressourcen für
die Strecke aufführen
(z.B. jede Tabelle verbindet einen id-Wert von 1 mit Port 1, usw.
bis hinunter zu einem id-Wert von 6 mit Port 6) , und der Prozessor
ist so programmiert, daß er
aus der Tabelle Ressourcen gemäß der ausgehandelten
Auswahlsequenz wählt (z.B.
wählt OXC
B aus der Tabelle aus beginnend bei dem id-Wert von 1, während OXC E aus der Tabelle beginnend
bei dem id-Wert von 6 auswählt).)
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Schließlich werden
Verbindungen freigegeben (z.B. abgerissen), und bisher zugewiesene
Wellenlängen/Ports
werden in die Menge verfügbarer Wellenlängen zurückgeführt. Es
soll beispielsweise ein Szenarium betrachtet werden, bei dem OXC
B bereits auf drei Verbindungsanforderungen reagiert und die Ports
B1, B2 und B3 zugewiesen hat; während
OXC E bereits auf zwei Verbindungsanforderungen reagiert und die
Ports E5 und E6 zugewiesen hat. (Es ist zu beobachten, daß eine erfolgreiche
Zuweisung von Port B1 zu einer Verbindungsanforderung durch OXC
B Port E1 von OXC E effektiv dieser gleichen Verbindung zuweist.)
Wenn dieses Szenarium gegeben ist, dann bleibt auf der Strecke 202 nur ein
verfügbares
Paar von Wellenlängen übrig, das entweder
von OXC B (Port B4) oder OXC E (Port E4) einer bidirektionalen Verbindungsanforderung
zugewiesen werden kann. Offensichtlich kann ein Wettbewerb entstehen,
wenn beide dieser Knoten versuchen, diese verbleibenden Wellenlängen bidirektionalen
Verbindungsanforderungen zuzuweisen, die zur gleichen oder um die
gleiche Zeit herum ankommen. Es wird nun angenommen, daß das Paar
von Wellenlängen
entsprechend dem Port B1 und E1, das zuvor von OXC B zugewiesen wurde,
freigegeben wird. In dieser Situation kann ein etwaiger Wettbewerb
einfach dadurch vermieden werden, daß OXC B als nächstes das
Paar Wellenlängen
entsprechend Port B1 anstelle von Port B4 zuweist. Dies wird dadurch
berücksichtigt,
daß gefordert
wird, daß ein OXC-Knoten
seine komplette Liste von Ports in seiner ersten Ebenenordnungstabelle
für jede
Verbindungsanforderung beginnend mit einem id-Wert von 1 durchsucht
(anstelle mit der Suche an dem zuletzt zugewiesenen Port in der
Portordnung zu beginnen). Es sei angemerkt, daß solch eine Suche effizient
implementiert werden kann, indem einfach eine weitere Spalte zur
ersten Ebenenordnungstabelle hinzugefügt wird, wobei jeder Eintrag
in der Spalte den Verfügbarkeitsstatus
des entsprechenden Ports angibt.
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Zusätzlich zu
der anfänglichen
Zuordnung einer Streckenressource und ihrer schließlichen
Freigabe ist eine weitere Situation, die behandelt werden muß, die Einführung eines
zusätzlichen
Ports oder eines Paars von Wellenlängen an einer Strecke. Dies kann
beispielsweise geschehen, wenn der Netzbetreiber die Netzkapazität auf dieser
Strecke erhöht.
In diesem Fall wird die erste Ebenenordnungstabelle an den beiden
angrenzenden OXC-Knoten gemäß dem in 3 gezeigten
Flußdiagramm
aktualisiert. Als Veranschaulichung fügt ein OXC-Knoten, z.B. OXC
B von 2, den neuen Port/die neuen Wellenlängen an
der Oberseite der ersten Ebenenordnungstabelle hinzu, während der
andere OXC-Knoten,
z.B. OXC E von 2, den neuen Port/die neuen
Wellenlängen an
der Unterseite der ersten Ebenenordnungstabelle hinzufügt. Beispielsweise
wird unter Bezugnahme auf 4 für OXC B
eine zusätzliche
Zeile zu der ersten Ebenenordnungstabelle mit einem id-Wert von 7
hinzugefügt,
und dann werden die existierenden Einträge derart nach unten verschoben,
daß Port
B1 nun mit einem id-Wert von 2 verbunden ist, und der neue Port
wird zu der ersten Zeile der ersten Ebenenordnungstabelle hinzugefügt. Analog
wird für
OXC E eine zusätzliche
Zeile zu der ersten Ebenenordnungstabelle mit einem id-Wert von
7 hinzugefügt.
In diesem Fall jedoch wird der neue Port zu der letzten Zeile der
ersten Ebenenordnungstabelle mit einem id-Wert von 7 hinzugefügt. Um eine bidirektionale Verbindungsaufbauanforderung
zu erfüllen,
wird somit das zusätzliche
Wellenlängenpaar
zur ersten Wahl von einem angrenzenden OXC (z.B. OXC B), wohingegen
sie zur letzten Wahl (letztes Element gemäß der Zuweisungsreihenfolge)
von dem anderen angrenzenden Knoten wird (z.B. OXC E).
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Der
oben beschriebene Streckenressourcenzuordnungsmechanismus ist für bidirektionale Verbindungsanforderungen
oder unidirektionale Verbindungsanforderungen adäquat. Für bestimmte Kombinationen aus
unidirektionalen und bidirektionalen Verbindungsaufbauanforderungen
wird jedoch die existierende Kapazität möglicherweise schlecht ausgenutzt.
Unter Bezugnahme wieder auf 2 beispielsweise,
wenn jeder OXC-Knoten drei unidirektionale Verbindungsanforderungen
erhält,
dann verwendet OXC B die Sender an den Ports B1, B2 und B3, und
OXC E verwendet die Sender an den Ports E6, E5 und E4. (Natürlich werden
die entsprechenden Empfänger
an den Ports E1, E2 und E3 für OXC
E und die Ports B6, B5 und B4 an OXC B verbraucht. Nun kann eine
neue bidirektionale Verbindungsanforderung hinsichtlich Strecke 202 wegen der
Nichtverfügbarkeit
irgendwelcher Ports auf der Strecke 202 nicht berücksichtigt
werden. Diese Möglichkeit
wird behandelt, indem eine zweite Ordnungsebene verwendet wird.
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Wie
weiter unten beschrieben, weist die zweite Ordnungsebene für eine unidirektionale
Verbindungsanforderung Sender auf jeder der angrenzenden Knoten
beginnend mit dem Port zu, der in dem Zentrum (der Mitte) der ersten
Ebenenordnungstabelle plaziert ist. Bei einer nachfolgenden unidirektionalen
Verbindungsanforderung weist die zweite Ebenenordnung weiterhin Sender
von Ports neben den mittleren zu (Ports, die sich eins über und
eins unter dem mittleren entsprechend der ersten Ebene der Ordnungstabelle
befinden). Analog werden für zusätzliche
Verbindungsanforderungen Sender von Ports, die ihnen am nächsten liegen,
zugewiesen (Ports, die sich um eins über und unter von denjenigen
befinden, die entsprechend der ersten Ebene der Ordnung an den mittleren
angrenzen), und so weiter. Für
den Fall, daß eine
geradzahlige Anzahl von Ports vorliegt, werden Sender von den beiden
Ports in der Mitte den ersten beiden unidirektionalen Verbindungsaufbauanforderungen
zugewiesen, und dann wird die obige Zuweisungsstrategie des eins
nach oben und eins nach unten befolgt . 5 zeigt
veranschaulichende zweite Ebenenordnungstabellen zur Verwendung
in OXC B und OXC E von 2 zum Zuweisen von Ressourcen
auf der Strecke 202.
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Zusammen
mit der ersten Ebene der Ordnung gestattet die zweite Ebene der
Ordnung die Berücksichtigung
der größtmöglichen
Anzahl von Verbindungen unter gleichzeitigem Vermeiden eines etwaigen
möglichen
Wettbewerbs bis zur Zuweisung des letzten Paars von Wellenlängen. Ein
veranschaulichendes Verfahren zur Verwendung in einem OXC-Knoten
gemäß den Grundlagen
der Erfindung ist in 6 gezeigt. In Schritt 605 erhält ein OXC-Knoten
eine Verbindungsanforderung. In Schritt 610 verifiziert
der OXC-Knoten zuerst, ob es eine unidirektionale Verbindungsanforderung
oder eine bidirektionale Verbindungsanforderung ist. Auf der Basis
der Art von Verbindungsanforderung wählt der OXC-Knoten dann die
entsprechende Ordnungstabelle für
die Strecke, auf der er eine oder mehrere Wellenlängen zuordnen
muß. Bei
einer bidirektionalen Verbindungsanforderung wählt der OXC-Knoten im Schritt 615 die
erste Ebenenordnungstabelle; wohingegen für eine unidirektionale Verbindungsanforderung
der OXC-Knoten im Schritt 620 die zweite Ebenenordnungstabelle
wählt.
Nach der Wahl der entsprechenden Ordnungstabelle wählt der
Knoten im Schritt 625 einen Port zur Zuweisung und verifiziert
die Verfügbarkeit
des ausgewählten
Ports im Schritt 630. (Beispielsweise wird für eine neue
bidirektionale Verbindungsanforderung die erste Ebenenreihenfolgentabelle
für das
Wählen
des nächsten Ports
geprüft.
Es kann jedoch der Fall sein, daß der ausgewählte Port
bereits über
die zweite Ebenenordnungstabelle einer vorausgegangenen unidirektionalen
Verbindungsanforderung zugewiesen war. Es sei angemerkt, daß die oben
beschriebenen Wahlprozesse für
entweder eine bidirektionale Verbindungsanforderung oder eine unidirektionale
Verbindungsanforderung auch modifiziert werden können, um die Verwendung der
Ressource sowohl auf der ersten Ebenenordnungstabelle als auch auf
der zweiten Ebenenordnungstabelle zu aktualisieren, wenn eine Ressource
zuerst von einer der Tabellen zugeordnet wird.) Wenn die Ressource
zur Verfügung
steht, dann wird sie im Schritt 635 der Verbindung zugewiesen. Wenn
die Ressource nicht zur Verfügung
steht, erfolgt im Schritt 640 eine Prüfung, ob alle Ports zugewiesen
worden sind. Wenn alle Ports zugewiesen worden sind, wird die Verbindungsanforderung
im Schritt 645 verweigert. Wenn noch nicht alle Ports zugewiesen
worden sind, wird im Schritt 625 ein weiterer Port aus
der ausgewählten
Tabelle ausgewählt.
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Es
sei angemerkt, daß zum
Garantieren einer optimalen Wellenlängenzuweisung im dynamischen
Fall, wenn eine bereits zuvor zugewiesene unidirektionale Wellenlänge frei
wird, die zweite Ebene der Ordnung wie die erste Ebene der Ordnung
für jede
unidirektionale Verbindungsanforderung erfordert, daß alle unidirektionalen
Wellenlängen
gemäß der auferlegten
Reihenfolge der Tabelle durchsucht werden. Dadurch wird sichergestellt,
daß eine
jüngst freigewordene
Wellenlänge
auch gemäß der Zuweisung
der Reihenfolge der ersten Ebene zugewiesen wird.
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Kurz
unter Bezugnahme auf 7 wird ein Blockschaltbild eines
repräsentativen
Knotens 705 zum Einsatz gemäß den Grundlagen der Erfindung auf
hoher Ebene gezeigt. Knoten 705 ist eine Prozessorarchitektur
auf Basis einer gespeicherten Programmsteuerung und enthält einen
Prozessor 750, einen Speicher 760 (zum Speichern
von Programmanweisungen und Daten, z.B. zum Speichern der obenerwähnten ersten
Ebenenordnungstabelle und zweiten Ebenenordnungstabelle und zum
Implementieren (unter anderen hier nicht beschriebenen Funktionen)
alle der veranschaulichenden Flußdiagramme, die oben beschrieben
und in 3 und 6 gezeigt sind) und eine oder
mehrere Kommunikationsschnittstellen 765 zum Koppeln an
einen oder mehrere Kommunikationswege, wie durch Weg 766 dargestellt
(z.B. stellt Kommunikationsschnittstelle 765 einen optischen
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexer) dar.
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Wie
oben beschrieben liefert das erfindungsgemäße Konzept eine Lösung für das Wellenlängenzuweisungsproblem.
Diese Lösung
weist einen verteilten Charakter auf und erfordert minimale Koordination
zwischen Knoten. Weiterhin wird durch die Lösung der Wettbewerb für Wellenlängenressourcen reduziert,
wenn nicht eliminiert, wodurch der Weg für schnellen Verbindungsaufbau
und Wiederherstellung geebnet wird. Schließlich macht die Einfachheit
der Zuweisungsstrategie die Implementierung der Lösung trivial.
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Das
oben Gesagte veranschaulicht lediglich die Grundlagen der Erfindung,
und es ist deshalb zu verstehen, daß der Fachmann in der Lage
ist, sich zahlreiche alternative Anordnungen auszudenken, die obwohl
sie hier nicht explizit beschrieben sind, die Grundlagen der Erfindung
wie beansprucht verkörpern.
Obwohl im Kontext eines IP-gesteuerten optischen Transportnetzes
auf OXC-Basis beschrieben, als Beispiel, kann das erfindungsgemäße Konzept auf
Transportnetze allgemein angewendet werden (wobei ein optisches
Gefüge
und/oder ein elektrisches Gefüge
verwendet wird), wie etwa unter anderem PDH (Plesiochronous Digital
Hierarchy); SONET (Synchronous Optical Transport); SDH (Synchronous Digital
Hierarchy), optische und andere zukünftige Transportnetztechnologien.
Das erfindungsgemäße Konzept
läßt sich,
obwohl im Kontext eines Außerbandsignalisierungsnetzes
dargestellt, auch auf ein Inbandsignalisierungsnetz anwenden. Obwohl
angenommen wurde, daß Streckenressourcen
auf der Basis pro Port zugeordnet werden, gilt das erfindungsgemäße Konzept
analog auch auf die Zuordnung auf einer Basis pro Wellenlänge.