ITTO990945A1

ITTO990945A1 - Metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni.

Info

Publication number: ITTO990945A1
Application number: IT1999TO000945A
Authority: IT
Inventors: Gaetano Valvo; Lucia Bianchi; Ernesto Colizzi
Original assignee: Cit Alcatel
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-04-29
Also published as: WO2001031821A2; DE60018779D1; ES2236036T3; EP1224759A2; WO2001031821A3; IT1308858B1; ITTO990945A0; ATE291301T1; DE60018779T2; EP1224759B1

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

"METODO DI SEGNALAZIONE DI GUASTI IN RETI DI TELECOMUNICAZIONI"

RIASSUNTO

Un metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni, in particolare reti di comunicazione in fibra ottica di tipo MS-SPRING, comprendenti nodi uniti da tratte, che prevede di proteggere il traffico di informazione su dette reti di telecomunicazioni tramite la definizione di un canale operativo e un canale di protezione e operazioni di commutazione tra detti canale operativo e canale di protezione, dette operazioni di commutazione essendo comandate da parole di protezione scambiate fra i nodi di detta rete di telecomunicazioni. Secondo l'invenzione è previsto che il nodo (NEI) della rete di telecomunicazioni che riceve un segnale di guasto (SF) su una tratta (SP) entrante e si trovi in stato di blocco del canale operativo (LKW) invii delle parole di protezione (PRW) modificate in direzione opposta.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni, in particolare reti di comunicazione in fibra ottica di tipo MSSPRING, comprendenti nodi uniti da tratte, che prevede di proteggere il traffico di informazione su dette reti di telecomunicazioni tramite la definizione di un canale operativo e un canale di protezione e operazioni di commutazione tra detti canale operativo e canale di protezione, dette operazioni di commutazione essendo comandate da parole di protezione scambiate fra i nodi di detta rete di telecomunicazioni.

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.

Nelle reti MS-SPRING (Multiplexed-Shared Protection Ring), ad esempio, è implementato un meccanismo di protezione distribuito, che permette il ripristino automatico del traffico in presenza di difetti nelle fibre di connessione.

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 pattems) a 16 bit, che vengono continuamente scambiate fra i nodi adiacenti. 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 veda, ad esempio, in proposito, “CC/7T recommendation G 841, draft, Aprii 1995". Gli standard definiscono due tipologie di rete MS-SPRING, l’una per anelli a due fibre, cioè 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 tra di loro, l’altra per anelli a quattro fibre, la quale è in grado di trasportare un maggior traffico.

In figura 1 è rappresentato uno schema di principio di un anello 1 di rete MS-SPRING a due fibre. Detto anello 1 consiste di un insieme di sei elementi di rete NE, detti anche nodi. In generale gli elementi di rete NE in un anello MS-SPRING 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 trasmesso in verso orario E, l’altra è dedicata al traffico trasmesso in senso antiorario W.

Due elementi di rete NE adiacenti nell’anello 1 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.

Al fine di realizzare la protezione del traffico, senza penalizzare troppo lo sfruttamento della banda, nell’anello 1 di rete MS-SPRING la larghezza di banda viene divisa in due metà di eguale capacità, dette capacità di lavoro (canale operativo) e capacità di protezione (canale di protezione). In figura 1 sono distinte a mezzo di una colorazione diversa, grigia e bianca, delle frecce che rappresentano le connessioni CN. 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, cioè traffico che può venire 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, tramite un’opportuna modifica delle connessioni interne degli elementi di rete, il traffico, passandolo dalla capacità di lavoro alla capacità di protezione, sulla quale il traffico viene inviato in verso opposto all’originario.

L’operazione di Bridge sostanzialmente determina che un nodo trasmetta lo stesso traffico sia sulla capacità di lavoro sia sulla capacità di protezione, mentre l’operazione di Switch corrisponde a una selezione del traffico transitante sulla capacità di protezione in luogo del traffico transitante sulla capacità di lavoro.

Una simile tecnica di protezione, che è chiamata 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 e ricevere le informazioni relative agli altri elementi di rete e attuare le commutazioni di tipo Bridge and Switch.

In figura 1 è indicato all’interno del nodo NEI un controllore di protezione CP, cioè un controllore APS, il quale scambia sulle connessioni CN delle parole di protezione PW con gli altri nodi NE. Dette parole di protezione PW vengono comunemente dette bit pattern e sono costituite da due byte, K1 e K2, che ciascun controllore di protezione CP contenuto in un nodo NE è atto a interpretare e a scrivere a seconda degli eventi che si verificano sull’anello 1.

Lo stato dell’anello di rete MS-SPRING può essere modificato da due tipi di evento. Il primo tipo di evento corrisponde ai guasti sulla rete, che a loro volta possono essere guasti di tipo segnale degradato (Signal Degrade) e guasti di tipo segnale assente (Signal Fail).

Il secondo tipo di evento corrisponde a comandi inoltrati da un operatore, che sovrintende al funzionamento. Detti comandi possono essere di tipo:

- commutazione manuale (manual switch);

commutazione forzata (forced switch);

blocco della capacità di lavoro (lockout of working channel);

- blocco della tratta di protezione (lockout of protection span).

Ci interessiamo qui del comando di blocco della capacità di lavoro, mentre per la descrizione degli altri comandi si rimanda al sopracitato standard.

Un comando di blocco della capacità di lavoro inviato dall’operatore impedisce al nodo che riceve detto comando di eseguire un’operazione di selezione della capacità di protezione. Il nodo è disabilitato a richiedere uno Switch di protezione di qualsiasi tipo, anche qualora si manifesti un guasto su una tratta. Se del traffico è già stato posto sotto protezione, il Bridge relativo viene abbattuto indipendentemente dalle condizioni della capacità di lavoro.

In figura 2, al fine di descrivere un inconveniente dell’arte nota, è rappresentato uno schema più dettagliato di una parte dell’anello 1 di figura 1, in una condizione particolare di funzionamento.

In detta particolare condizione di funzionamento si suppone infatti che su una connessione CNE entrante nel nodo NEI in direzione E si verifichi un guasto SF di segnale assente, corrispondente ad esempio, all’interruzione della fibra ottica relativa. Ne deriva che sul nodo NEI, secondo i protocolli MS-SPRING, si attiva una procedura di protezione che prevede che il nodo NEI diventi un nodo di Switch e invii richieste di attuare un’operazione di Bridge nelle due direzioni, sul cammino corto, cioè in direzione W dal nodo NEI, e sul cammino lungo, cioè in direzione E dal nodo NEI. Il nodo NE2 riceve la richiesta di Bridge sul cammino corto e corrispondentemente invia al nodo NEI sul cammino corto stesso un segnale di ricevuta (Reverse request); quindi il nodo NE2, dietro ricevimento della richiesta di Bridge dal cammino lungo, esegue l’operazione di Bridge and Switch, indirizzando cioè il traffico sulla capacità di protezione e sul cammino lungo. Il nodo NEI, dietro ricevimento del segnale di ricevuta dal cammino in lungo esegue a sua volta un’operazione di Bridge e Switch, in modo da completare l’operazione di protezione.

Se, però, una volta che l’operazione di protezione sia completata, l’operatore interviene inviando un comando di blocco della capacità di lavoro, indicato in figura con LKW, al nodo NEI nella direzione della connessione CNE su cui si è verificato il guasto, come sopra menzionato, ciò impedisce al nodo NEI di mantenere l’operazione di Switch.

Il nodo NEI è tenuto informato dello stato della sua connessione CNU uscente dai bit pattern di protezione, cioè delle parole di protezione PW citate con riferimento a figura 1, ossia da delle parole di protezione PRW1 ricevute dalla connessione CNE entrante dallo stesso lato, vale a dire in direzione E (cammino corto) e da delle parole di protezione PRW2, ricevute tramite la connessione CN entrante dal lato opposto, vale a dire in direzione W (cammino lungo). Nel caso rappresentato in figura 2 le parole di protezione PRW1 provenienti dallo stesso lato sul quale si è verificato il guasto, cioè il cammino corto, non sono disponibili perché la connessione CNE entrante è guasta per ipotesi. Le parole di protezione PRW2 provenienti dal lato opposto, cioè dal cammino lungo, sono disponibili, ma sono portatrici di un’informazione che è la combinazione dello stato della connessione CNU uscente e della connessione CNE entrante, cioè riportano l'indicazione di guasto se almeno una delle due connessioni CN è guasta (senza dare la possibilità di capire se sono guaste entrambe le connessioni); quindi siccome la connessione CNE entrante è guasta per ipotesi, nessuna informazione utile può essere ricavata riguardo lo stato della connessione CNU uscente neppure dalla parola di protezione PRW2 ricevuta dal lato opposto.

In assenza di un comando di blocco della capacità di lavoro LKW, questo fatto non ha influenza perché il nodo NEI, secondo i protocolli MS-SPRING deve comportarsi nello stesso modo, sia che la sola connessione CNE entrante sia guasta, sia che siano guaste entrambe le connessioni CNE entrante e CNU uscente, e, pertanto, conoscere lo stato della connessione CNU uscente, quando la connessione CNE entrante è guasta, non è di interesse. Invece quando il comando di blocco della capacità di lavoro LKW viene impartito dall’operatore, e quindi al nodo NEI si richiede di ignorare lo stato della sola connessione CNE entrante, il nodo NEI deve conoscere lo stato della connessione CNU uscente, perché il suo comportamento viene a dipendere proprio da quello stato.

Ciò causa dei seri inconvenienti. Infatti, nel caso in cui il guasto SF sia solo sulla connessione CNE uscente, cioè unidirezionale entrante, il protocollo prevede, in presenza, come detto, di un comando di blocco della capacità di lavoro LKW, di abbattere lo scambio fra capacità di lavoro e capacità di protezione, mentre nel caso il guasto SF colpisca anche la connessione CNU uscente di una stessa tratta SP, il protocollo impone di lasciare inalterato il traffico, anche in presenza di un comando di blocco della capacità di lavoro LKW, cioè mantenere lo scambio fra capacità di lavoro e capacità di protezione.

Poiché il nodo NEI non ha modo di conoscere lo stato della connessione CNU uscente in direzione del nodo NE2, il suo controllore di protezione CP che implementa la protezione APS, si trova in una situazione di incertezza e intraprende inizialmente un tentativo di abbattere lo scambio e successivamente lo ripristina. Ciò si configura come un indesiderato transitorio in caso di guasto.

La presente invenzione si propone di risolvere gli inconvenienti sopra citati e di indicare un metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni di tipo MS-SPRING di realizzazione più efficiente e migliorata.

In tale ambito, scopo principale della presente invenzione è quello di indicare un metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni che elimini i transitori da parte dei controllori di protezione in presenza di un comando di blocco della capacità di lavoro.

Per raggiungere tali scopi, formano oggetto della presente invenzione un metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni e/o sistema di apparati di protezione del traffico in reti di telecomunicazioni e/o un controllore di protezione incorporanti 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 ;

- in figura 2 è riportato un dettaglio della rete di telecomunicazione MS-SPRING di figura 1 in una situazione di guasto;

- in figura 3 è riportato una stringa di segnalazione di guasto che realizza il metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni secondo l’invenzione;

- in figura 4 è rappresentato un diagramma temporale dell’evoluzione della rete MS-SPRING nella situazione di guasto di figura 2 impiegando il di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni secondo l’invenzione.

In figura 3 è rappresentata una parola di protezione modificata PRW, comunemente denominata bit pattern a 16 bit. Detta parola di protezione modificata PRW è appunto una modifica delle parole di protezione PW precedentemente illustre, ed è quindi l’istruzione che viene inviata ai controllori di protezione CP, che implementano la protezione APS, posizionati all’interno dei nodi NEI ... NE6 di figura 1. Detta parola di protezione modificata PRW è composta di due bytes, un primo byte K1 e un secondo byte K2. Il primo byte K1 contiene due campi di 4 bit ciascuno. Un primo campo BRQ contiene i codici di richiesta dell’operazione di Bridge, mentre un secondo campo DNI contiene l’informazione indicante quale nodo NE debba accogliere la richiesta. Il secondo byte K2 contiene tre campi: un primo campo SNI di 4 bit contiene l’identificazione del nodo NE che ha generato la richiesta, un secondo campo LS di 1 bit contiene rinformazione indicante l’uso del cammino lungo o corto, infine un terzo campo ST contiene l’informazione di stato del nodo.

Il metodo di segnalazione dei guasti secondo l’invenzione è basato sul notificare al nodo NE2 in figura 2, adiacente al nodo NEI in figura 2, che riceve il comando di blocco della capacità di lavoro, la particolare condizione in cui si trova il nodo NEI, senza perturbare il traffico in atto, facendo inviare al nodo NEI una parola di protezione modificata PRW, i cui bit identificano una combinazione non assegnata dallo standard definente il protocollo MS-SPRING, ma che tuttavia indica la particolare condizione in cui si trova il nodo NEI .

Il nodo NE2, reso edotto della particolare situazione notificatagli dal nodo NEI mediante questa opportuna parola di protezione modificata PRW, ha tutte le informazioni necessarie per decidere se si debba abbattere lo scambio, nel caso in cui solo la connessione CNE entrante nel nodo NEI sia affetta da guasto, oppure mantenere lo scambio nel caso in cui la connessione CNU uscente sia guasta.

Ciò viene ottenuto inserendo quattro zeri nel campo BRQ del primo byte K1 inviato sul cammino lungo, mentre il terzo campo ST del byte K2 viene scritto con la codifica della segnalazione di Bridge & Switch, cioè 010 in binario. Il controllore di protezione CP del nodo NE2, che riceve una tale parola di protezione modificata PRW è quindi convenientemente programmato a riconoscere tale combinazione ricevuta dal nodo NEI .

Il nodo NE2, ora, essendo a conoscenza dello stato della connessione CN uscente dal nodo NEI e entrante nel nodo NE2, tramite la parola di protezione PRW giunta al controllore di protezione CP, può dunque decidere tramite lo stesso controllore di protezione CP, se abbattere o no lo scambio.

In figura 4 è rappresentato un diagramma dell’ evoluzione temporale dell’anello 1 nella condizione di figura 2, cioè con un guasto SF presente sulla connessione CNE entrante nel nodo NEI , che ipoteticamente si è verificato all’istante TO.

Nel diagramma sono rappresentate le parole di protezione PRW che i controllori APS dei diversi nodi NE si scambiano. Nel diagramma sono rappresentata tramite messaggi M, cioè bit pattern o parole di protezione PW, con il formato BRQ/DNI/SNI/LS/ST precedentemente illustrato per le parole di protezione.

Detti messaggi M sono:

MI: Signal Fail Ring/2/ 1/L/BS

M2: Signal Fail Ring/2/17/S/BS

M3:Reverse Request Ring/l/2/S/BS

M4: Signal Fail Ring/l/2/L/BS

M5: No Request/2/ 1/L/BS

M7: No Request/ 1/2/L/BR

M8: No Request/ 1/2/S/BR

dove L sta per cammino lungo, S per cammino corto, BS per Bridge Switch e BR per Bridge. Il messaggio M5 corrisponde alla parola di protezione modificata PRW.

Il messaggio M3 è il messaggio che non viene ricevuto da NEI a causa del guasto SF.

Al tempo TI vengono scambiati normali messaggi MI, M4, cioè normali parole di protezione PW. Come si può vedere al tempo T2 viene inviata la parola di protezione modificata PRW, corrispondente al messaggio M5, che si propaga fra i nodi NE fino a raggiungere al tempo T3 il nodo NE2. Come si nota al tempo T3, il nodo NE2 toglie lo Switch (passa da BS a BR) tramite l’invio dei messaggi M7 e M8, sul cammino lungo e corto. Il nodo NE2 inizia cioè la procedura di abbattimento dello scambio, in quanto il guasto SF è unidirezionale. Da questo momento in poi il protocollo prosegue seguendo l’usuale sequenza di abbattimento stabilita dallo standard per le reti MS-SPRING precedentemente citato.

Nel caso il guasto SF fosse stato bidirezionale, il messaggio M7 non sarebbe stato trasmesso, mancando la connessione, e sarebbero rimasti i messaggi M2, M4 trasmessi dal nodo NE2 e il messaggio M5 trasmesso dal nodo NEI , senza conseguenza sul traffico protetto.

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

Il metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni secondo l’invenzione vantaggiosamente permette di eliminare il transitorio che si innesca nel controllore di protezione del nodo che riceve una segnalazione di guasto su una fibra e riceve, quindi, un segnale di blocco della capacità di lavoro (lockout of working channels). Infatti vantaggiosamente, non essendo il nodo stesso in grado di gestirsi, la situazione a rischio viene notificata al nodo adiacente, che provvede in sua vece alla gestione della protezione e in particolare all’abbattimento o mantenimento dello scambio fra la capacità di lavoro e la capacità di protezione.

E' chiaro che numerose varianti sono possibili per l'uomo del ramo al metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni descritto 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.

E’ inoltre possibile utilizzare altre combinazioni dei campi dei byte Kl, K2, sia sul cammino lungo sia sul cammino corto, qualora non siano assegnate ad altre finizioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni, in particolare reti di comunicazione in fibra ottica di tipo MS-SPRING, comprendenti nodi uniti da tratte, che prevede di proteggere il traffico di informazione su dette reti di telecomunicazioni tramite la definizione di un canale operativo e un canale di protezione e operazioni di commutazione tra detti canale operativo e canale di protezione, dette operazioni di commutazione essendo comandate da parole di protezione scambiate fra i nodi di detta rete di telecomunicazioni caratterizzato dal fatto di prevedere che il nodo (NEI) della rete di telecomunicazioni che riceve un segnale di guasto (SF) su una tratta (SP) entrante e si trovi in uno stato di blocco del canale operativo (lockout of working channels) (LKW) invii delle parole di protezione (PRW) modificate.
2. Metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di scrivere in campi (BRQ; ST) di dette parole di protezione (PRW) modificate dei valori (0000, 010) in modo tale che la combinazione risultante non sia associata ad altre segnalazioni differenti, già previste nello standard MS-SPRING.
3. Metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di avvisare, tramite dette parole di protezione modificate (PRW), al nodo (NE2), adiacente al nodo (NEI) che riceve un segnale di guasto, trasmette sulla connessione interrotta (CNE) di verificare il tipo di guasto avvenuto e comandare un'azione di protezione conseguente al tipo di guasto avvenuto.
4. Metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di impiegare il campo (BRQ) contenente i codici di richiesta dell’operazione di Bridge del byte K1 per scrivere la combinazione di valori (0000, 010).
Metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di impiegare il campo (ST) che contiene l’informazione di stato del nodo del byte K2 per scrivere la combinazione di valori (0000, 010).
6. Metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di inviare la parola di protezione modificata (PRW) sul cammino più corto fra il nodo (NEI) ) che riceve il segnale di guasto (SF) e il nodo (NE2) che trasmette sulla connessione interrotta (CNE), impiegando l’eventuale connessione (CNU) superstite.
7. Sistema di apparati di protezione del traffico in reti di telecomunicazioni, in particolare di tipo MS-SPRING, del tipo contenuto in nodi di reti di telecomunicazione che prevedano una divisione della banda in un canale di lavoro e in un canale di protezione, detto insieme di apparati essendo atto a effettuare delle commutazioni fra detti canali e a scambiare parole che comandano dette commutazioni caratterizzato dal fatto di supportare l’interpretazione e l invio di parole di protezione (PRW) secondo il metodo della rivendicazione 1 e seguenti.
8. Metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto il nodo (NEI) della rete di telecomunicazioni che riceve un segnale di guasto (SF) su una tratta (SP) entrante e si trovi in stato di blocco del canale operativo (LKW) invii delle parole di protezione (PRW) modificate direzione opposta a quella sul quale opera lo stato di blocco del canale operativo (LKW).
9. Controllore di protezione del traffico in reti di telecomunicazioni, in particolare di tipo MS-SPRING, caratterizzato dal fatto di essere in grado di inviare e interpretare parole di protezione modificate (PRW) formate secondo il metodo della rivendicazione 1 e seguenti.
10. Metodo di segnalazione di guasti in reti di telecomunicazioni e/o sistema di apparati di protezione del traffico in reti di telecomunicazioni e/o controllore di protezione del traffico in reti di telecomunicazioni secondo gli insegnamenti della presente descrizione e dei disegni annessi.