способ переключения блоков в узле, осуществляющем пересылку пакетов данных (варианты)

Формула изобретения

1. Способ осуществления переключения блоков в узле, предназначенном для пересылки пакетов данных, отличающийся тем, что включает буферизацию рабочей нагрузки, направляемой в каналы блока, подлежащего замене, освобождение буферов передаваемых данных каналов блока, подлежащего замене, путем передачи содержащихся в них данных в их место назначения, подключение заменяющего блока к каналам блока, подлежащего замене, и обновление информации узла для обеспечения соответствия новой конфигурации и начало осуществления приема трафика из линии, активизация исходящего трафика путем вывода буферизованного трафика через заменяющий блок.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что входящий трафик к каналам блока, подлежащего замене, прерывают передачей запроса на буферизацию исходящего трафика на время переключения блоков к удаленному концу каналов относительного блока, подлежащего замене.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что часть входящего трафика каналов блока, подлежащего замене, буферизуют на удаленном конце, а часть - на конце блока, подлежащего замене, предпочтительно в заменяющем блоке, в процессе осуществления переключения блоков.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что весь входящий трафик блока, подлежащего замене, буферизуют на конце блока, подлежащего замене, предпочтительно в заменяющем блоке, на время осуществления переключения блоков.

5. Способ осуществления переключения блоков в узле, предназначенном для пересылки пакетов данных, отличающийся тем, что включает направление рабочей нагрузки, предназначенной для каналов блока, подлежащего замене, в резервные каналы узла в соответствии с процедурой передачи связи, освобождение буферов передаваемых данных каналов блока, подлежащего замене, путем передачи содержащихся в них данных в их место назначения, подключение заменяющего блока к каналам блока, подлежащего замене, и обновление информации узла для обеспечения соответствия новой конфигурации, и начало приема данных входящего трафика из линии, выполнение процедуры передачи связи для исходящего трафика от резервных каналов к каналам заменяющего блока.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что переключение блоков выполняют путем коммутации трафика каждого канала на второй блок в резервном канале путем процедуры передачи связи, после чего заменяемый блок, который не обрабатывает трафик, заменяют на заменяющий блок, и затем трафик возвращают в исходные каналы в заменяющем блоке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к осуществлению переключения блоков в телекоммуникационном узле, осуществляющем пересылку пакетов данных.

Одной из проблем для узлов, обеспечивающих пересылку пакетов данных таких, как цифровые телефонные коммутаторы, концентратора, повторители и т.п. является запуск резервного блока без каких-либо возмущений, т.е. без потери данных рабочей нагрузки (трафика).

В типовом случае протоколы связи являются в высокой степени стандартизованными и включают в себя механизмы восстановления при сбоях. В одном из таких известных механизмов восстановления все сообщения повторно повторяются из точки, известной на обоих конца линии связи. Аппаратура, выпускаемая разными изготовителями, может находиться на концах линии связи, и в этом случае на обоих таких концах должен реализоваться стандартизированный механизм восстановления для обеспечения взаимодействия.

Также известны механизмы восстановления, при которых передача связи между каналами и их возврат в исходное состояние реализуются путем буферизации, определяемой стандартными условиями. Ни в таких стандартах (например, МТР), ни в разработанных на их основе системах (например, коммутационная станция Nokia DX200) невозможно определить ввиду требований совместимости стандартных условий такую буферизацию, при которой переключение блока (т.е. его смена) могло бы осуществляться без нарушений связи.

Поэтому известные протоколы не включают в себя буферизацию, вследствие его какие-либо определения, относящиеся к методам осуществления, в них отсутствуют. Назначением буферизации по стандарту МТР является не переключение многоканального блока, а восстановление каналов/шин в случаях сбоев в функционировании.

Кроме того, стандартизированные протоколы (UNI, NNI), используемые в системах пересылки пакетов данных, не включают в себя какого-либо механизма восстановления при сбое, типичного для протоколов, таким образом, обеспечение отказоустойчивости является важным для любой реализации ретрансляции кадра. При переключении блоков ни она из возможностей, предоставляемых стандартом протокола, например относящихся к буферизации или повторной передаче, не может быть использована для поддержки такого переключения.

Таким образом, аппаратура, включающая телекоммуникационные протоколы, обычно дублируется в известных телекоммуникационных системах для достижения отказоустойчивости. В таких случаях точнее дублирование аппаратуры поддерживается на уровне действующего блока в реальном времени. Это весьма трудный и сложный способ осуществления переключения блоков, в котором оба блока, участвующие к процедуре переключения, работают надлежащим образом.

Задачей изобретения является создание способа простой и эффективной процедуры реализации переключения блоков в системах телекоммуникации. Способ, соответствующий изобретению, отличается тем, что включает следующие операции:

буферизации рабочей нагрузки, предназначающейся для каналов блока, подлежащего замене;

освобождения буферов передаваемых данных каналов блока, подлежащего замене, путем передачи содержащихся в низ данных в их место назначения;

подключение заменяющего блока к каналам блока, подлежащего замене и обновление информации узла так, чтобы соответствовать новой конфигурации, и начало приема рабочей нагрузки из линии;

активизации исходящей рабочей нагрузки путем освобождения буферизованной рабочей нагрузки через заменяющий блок.

За счет использования принципа буферизации в соответствии с изобретением оказывается возможным осуществлять процедуру переключения блоков в соответствии с любым протоколом, если к протоколу можно добавить примитивы, относящиеся к управлению буфером. Обычно предварительным условием является совместимость протокольных стеков на обоих концах.

Способ, соответствующий изобретению, особенно пригоден для реализации так называемого подготовленного переключения, при котором оба блока, участвующие в процедуре переключения, работают надлежащим образом. Этот способ может быть использован при переключении N+1 избыточных блоков без какой-либо значительной аппаратной поддержки, например, в связи с обслуживанием или наращиванием аппаратуры, когда осуществляется удаление действующего фрагмента аппаратуры из рабочей нагрузки. Блок, подлежащий замене, в типовом случае содержит различные физические каналы пакетной рабочей нагрузки.

Способ, соответствующий изобретению, может также быть использован для коммутации единственного канала, коммутации логического канала или физического канала и в случаях, когда переключение блоков осуществляется между узлами, которые имеют резервные или альтернативные каналы.

Изобретение основывается на той идее, что, так как, например, в протоколах ретрансляции кадров внутренний протокол сети не стандартизирован, однако стандартизация доведена до интерфейса абонента (UNI) и интерфейса между сетями (NNI), то для сети можно выработать протокол, наилучшим образом подходящий для реализации. Также можно разработать протокол для передачи в направлении абонентского конца канала связи. Это может быть реализовано наиболее просто при использовании на обоих концах аппаратуры, производимой одним и тем же изготовителем.

Принцип буферизации согласно изобретению особенно эффективен для использования в цифровом узле, основанном на распределенной структуре, например, таком, как цифровая телефонная коммутационная станция Nokia DX200.

Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения отличаются признаками, изложенными в пунктах формулы изобретения.

На фиг. 1 изображено обобщенное представление телекоммуникационной сети, содержащей телекоммуникационные узлы, предназначенные для пересылки пакетных данных; на фиг.2 - пример избыточного (резервного) узла, в котором может быть использован способ, соответствующий изобретению.

В телекоммуникационной сети (см. фиг.1) телекоммуникационные узлы, пересылающие пакетные данные, обозначены ссылочными позициями A, B, C и т.д. Для узла A показан ряд блоков 2₁ - 2_N, которые обрабатывают пакетные данные, и ряд абонентов T₁ - T_M, соединенных с узлом A. Кроме того, для узла A отдельно показано коммутационное поле 1, которое представляет собой переключающий элемент, определяющий пересылку рабочей нагрузки (трафика) между абонентами, блоками и различными узлами, и путем программирования которого реализуется смена каналов. Стрелка N в узле A условно обозначает задачу, которая может быть решена с помощью настоящего изобретения, т.е. в данном примере переключение с блока 2₁ на блок 2_N.

В узле на фиг. 2 коммутационный элемент, который выполняет переключение блоков, обозначен позицией 1, а ряд переключаемых блоков (на чертеже показаны два), которые представляют собой блоки обработки пакетных данных, обозначены позициями 2₁ - 2_N (как на фиг. 1). В типовом случае каждый блок обрабатывает ряд физических каналов 5, данные в которых пересылаются через коммутационный элемент 1 в каналы между различными узлами и/или в абонентские каналы 3. Шина 4 представляет собой шину передачи данных, обеспечивающую функционирование узла как внутри него, так и между различными блоками. Из этой шины передачи данных каждый блок получает пакеты данных, предназначенные для соответствующих каналов, с использованием многостанционного доступа с временным разделением каналов или какого-либо иного принципа мультиплексирования. Шина 5 переносит пакеты данных, подлежащие пересылке, а также принимаемые пакеты данных.

Процедура переключения блоков, реализуемая в соответствии с изобретением, наиболее проста в случае, когда аппаратура на удаленном конце, т.е. другие узлы и абонентские станции, подключенные к узлу, в котором выполняется переключение блоков, имеют возможность по запросу от этого узла буферизовать их исходящую рабочую нагрузку (трафик) на время переключения вместо ее пересылки. Для выполнения этого запрос на буферизацию исходящего трафика передается на другие узлы и/или абонентские станции, осуществляющие связь по каналам блока, подлежащего замене (одного из блоков 2₁ - 2_N). Одновременно пакеты в буфере передаваемых данных соответствующих каналов узла передаются в их место назначения и буфер освобождается, так что информационное содержимое блока, подлежащего замене, может быть выгружено. Вслед за этим информация управляющего компьютера (не показан) узла обновляется для обеспечения соответствия новой конфигурации, информация поля коммутации в переключающем элементе 1 изменяется, и трафик в рассматриваемых каналах начинает передаваться через блок, на который произведено переключение и который может представлять собой любой блок из группы 2₁ - 2_N, кроме вышеупомянутого блока, подлежащего замене.

Если, например, лишь некоторые из других узлов или абонентских станций, соединенных с данным узлом, имеют возможность буферизации своих собственных каналов передачи данных, то узел, в котором осуществляется переключение блоков, должен сам буферизовать входящий трафик для этой части. На практике буферизации может осуществляться в заменяющем блоке до тех пор, пока новая информация, соответствующая новой ситуации, не будет обновлена в узле и до тех пор, пока буфера бока, подлежащего замене, не будут освобождены путем передачи их содержимого.

Если дополнительная буферизация в узле нежелательна, то может быть использована процедура, аналогичная вышеописанной, тогда аппаратура, способная осуществлять буферизацию в процессе переключения блоков, осуществляет такую буферизацию, а пакеты, передаваемые другой аппаратурой, разрушаются в данном узле, причем в этом случае пакеты данных для таких соединений будут потеряны.

Если ни один другой узел или абонентская станция, соединенные с данным узлом, не могут буферизовать пакеты, подлежащие пересылке к данному узлу, на время переключения блока, то узел, выполняющий переключение блоков, должен, естественно, буферизовать весь трафик в течение времени переключения блоков.

Обновление новой информации должно осуществляться так, чтобы пакеты не передавались в неправильной последовательности. Буферизация может выполняться, например, для старых и новых пакетов, в двух частях, чтобы пакеты не смешивались в одном и том же буфере и тем самым не образовывали бы неверную последовательность.

В качестве примера осуществления переключения блоков можно упомянуть ситуацию, при которой физические и логические каналы имеют резервные соединения между, например, узлами. Если резервные соединения распределены в различные блоки (что может быть определено), то конкретный блок может быть выведен из трафика путем переключения трафика посредством передачи связи на другой блок и резервное соединение согласно общепринятой процедуре передачи связи (осуществляемой без нарушений связи). Передача связи на резервное соединение в этом случае соответствует буферизации. Блок, который должен быть заменен, может при необходимости заменяться без каких-либо нарушений трафика, и трафик из этих каналов может быть возвращен обратно в исходные каналы связи посредством заменяющего блока аналогично тому, как описано выше.

Для специалиста в данной области техники должно быть ясно, что варианты осуществления изобретения не ограничиваются приведенными выше примерами, а могут изменяться без изменения сущности изобретения в пределах представленной формулы изобретения.