【発明の詳細な説明】
ハイアラーキ式の同期方法発明の分野
本発明は、請求項1及び5の前文に記載のハイアラーキ式同期方法であって、
メッセージに基づく同期を使用した遠隔通信システムに使用される方法に係る。
又、本発明は、このような方法を実現するノード装置にも係る。先行技術の説明
以下の説明において、遠隔通信システムの送信ラインの接合ポイントをノード
と称する。ノードとは、クロック同期に影響を及ぼし得るデバイス又は装置、例
えば、分岐又は交差接続手段である。これは、本発明の以下の詳細な説明に一例
として使用される。
メッセージに基づく同期を使用する遠隔通信システムのノードは、データ送信
のためにノードが使用する送信ラインによって相互接続される。これらのライン
は、送信者のクロック周波数も受信者へ送信する。各ノードは、それ自身のクロ
ック周波数のソースとして、隣接ノードからの信号の周波数、それ自身の内部ク
ロックソースの周波数、又は外部クロックソースから個別の同期入力を経てノー
ドへ送られる周波数のいずれかを選択する。システムの全てのノードが同じクロ
ック周波数で動作するようにするために、通常は、システムそれ自体をマスター
ソースと称する単一のクロックソースと同期させることを目的とする。従って、
選択されたマスターソースに直結された全てのシステムノードは、マスターソー
スと同期され、一方、マスターソースの隣接ノードに接続されているがマスター
ソースに直結されていないノードは、これら隣接ノードと同期される。従って、
マスターソースから長距離にある各ノードは、それ自身、マスターソースに1ノ
ード間隔接近したノードと同期する。
上記の同期ハイアラーキをシステム内で確立できるようにするために、システ
ムは、同期メッセージを交換する。これらのメッセージは、個々のノードがタイ
ミングソースを選択できるようにする情報を含んでいる。システムノードは優先
順位が決められ、そしてシステムは、それ自身を、最高の優先順位レベルを有す
るノードのクロック周波数と同期させる傾向がある。通常、各優先順位レベルが
単一のシステムノードに指定される。同期メッセージは、通常、メッセージを送
信するノードのクロック周波数の発信点に関する情報と、ノードの優先順位と、
クロック信号の質を示す値とを含む。従って、所望のノードから発信しそして最
も質が高い隣接クロック周波数を、個々のノードにより、それ自身のクロック周
波数のソースとして選択することができる。
システムの始動時に、各ノードは、いかなる到来同期メッセージもまだ処理し
ていないので、それ自身の内部クロックソースをそのクロック周波数のソースと
して選択する。ノードは、第1の到来同期メッセージを処理した後に、最も高い
優先順位レベルを有する隣接ノードのクロック周波数をそのクロック周波数のソ
ースとして選択する。全てのメッセージがシステムにわたって分配されそしてシ
ステムが同期に関して安定な状態に到達した後に、システムは、マスターソース
のクロック周波数でハイアラーキ式に同期される。
図1は、メッセージに基づく同期を使用するシステムを安定化した状態で示し
ている。ノードに指定された優先順位が、ノードを表す円内の数字で示されてい
る。数字が小さいほど、ノードの優先順位が高い。ノードn(n=1・・・6)
により送信された同期メッセージが参照文字MSGnで示されている。異なるノ
ードにより送信される同期メッセージは、通常、互いに異なり、そして適用され
るメッセージベースの同期方法によって左右される。マスタークロック(ノード
1)から他のシステムノードへのクロック周波数の分配が実線で示されている。
破線で示されたノード間接続は、通常の状態においてシステム同期のために使用
されるのではなく、変更状態において使用される。
メッセージをベースとする同期は、ユーザが、ノードのハイアラーキレベルを
指示する専用の符号を各ノードに指定することによりシステムノードの同期ハイ
アラーキを定義し、そしてシステムが、全ての既存のノード間接続(図1参照)
を必要に応じて使用することによりそれ自身をその定義されたマスタークロック
と独立して同期させるという簡単な原理に基づくものである。マスタークロック
への接続が切断されそして別の接続が存在しない場合、或いはマスタークロック
が故障した場合には、システムは、それ自身を次に最も高いハイアラーキレベル
のノードと同期させる。図2は、図1のシステムにおいてマスタークロックが故
障した状態を示している。同期の変化に対する応答は、ノード間のメッセージ交
換によって行われる。ノードのタイミングソースが故障すると、切断のポイント
(システムのマスター装置から離れた)から始めて同期ハイアラーキが再確立さ
れる。これは、例えば、切断を検出したノードが最初にプリセット時間周期中に
内部タイミングの状態に入り、次いで、変化に関する情報を送って、新たな同期
ハイアラーキが形成されるようにして行われる。これにより得られるハイアラー
キは、通常、元のハイアラーキ構造と同様であり、欠陥接続が動作接続に置き換
えられるが、構造体はその他の点でほぼ不変のままである。
メッセージベースの同期を用いたネットワークが、例えば、米国特許第2,9
86,723号及び第4,837,850号に開示されている。前者の特許は、ノ
ードが欠陥状態において上記の内部タイミングの状態に入って不適切な同期を防
止するシステムを開示している。後者の特許は、欠陥状態の後の再同期が、マス
ターノードに対してページングするために欠陥状態において送られる個別のペー
ジングメッセージに基づくシステムを開示している。
本発明による構成体は、原理的には、システムに生じる変化が、ノードに入る
同期符号の変化として現れるような上記形式の全てのメッセージベースのシステ
ムに意図される。この構成体は、特に、米国特許第2,986,723号に開示さ
れた方法、以下、自己編成マスター/スレーブ同期(SOMS)と称する、に意
図されたものである。
図3は、上記米国特許第2,986,723号に開示された自己編成マスター/
スレーブ同期(SOMS)を用いた遠隔通信システムを示している。この特定の
場合に、システムは、ハイアラーキレベルに基づいて参照番号1−5で示された
5つのノード(又は装置)を備えている。(各番号は、ノードのSOMSアドレ
スを形成し、ネットワークのマスターノードは、最小のSOMSアドレスを有す
る。)これらノードは、このようなSOMSアドレスを含むメッセージを交換す
る。このように、ノードは、アドレス番号によって互いに識別し、そして全ネッ
トワークがそれ自身をマスターノードに同期できるような同期ハイアラーキを確
立することができる。
上記のように、ネットワークにおいて連続的に送信されるメッセージは、適用
されるメッセージベースの同期方法によって左右される。更に、メッセージは、
各送信ノードごとに特定のものである。SOMSネットワークにおいて、同期メ
ッセージは、3つの異なる部分、フレーム構造、符号及びチェック和を含んでい
る。SOMS符号は、SOMSメッセージの最も重要な部分である。これは、次
の3つの連続番号D1−D3より成る。
D1は、SOMSメッセージを送信するノードの同期周波数の発信点であり、
即ち送信ノードに対してマスターノードとして現れるノードのSOMSアドレス
である。
D2は、D1により指示されたノードまでの距離である。この距離は、中間ノ
ードの番号として与えられる。
D3は、送信ノードのSOMSアドレスである。
各ノード(又は装置)は、連続的に到来するSOMS符号を互いに比較し、そ
してそれらの間の最小のものを選択する。この符号において、異なる部分D1、
D2及びD3は、これらを次々に配置する(D1D2D3)ことにより単一の番
号に合成される(明瞭化のために、以下、異なる部分の間にダッシュ記号を挿入
し、D1−D2−D3のようにする)。従って、最小のアドレスを選択するため
の主たる基準は、手前のノードに対してマスターノードとして現れるノードのS
OMSアドレス(D1)であり、即ちノードは、考えられる最小アドレスをもつ
ノードから最初に導出された周波数を有する信号と同期される傾向となる。従っ
て、安定な状態では、ネットワーク全体が同じマスターノードに同期される(全
ネットワークのマスターノードが最小のSOMSアドレスを有するので)。
2つ以上の到来信号が同じマスターコードと同期される場合には、最短の経路
(D2)を経て到着するものが選択される。選択のための最後の基準は、SOMS
メッセージを送信するノードのSOMSアドレス(D3)であり、これは、到来
信号を他の方法で互いに区別できない場合の選択に使用される。
ノードが、到来するSOMS符号に基づいて隣接ノードの1つをその新たな同
期ソースとして受け入れた後に、それ自身のSOMS符号を再発生しなければな
らない。新たなSOMS符号は、選択された最小のSOMS符号から次のように
導出することができる。即ち、第1の部分(D1)は、そのままにされ、第2の
部分(D2)は、1だけ増加され、そして第3の部分(D3)は、ノード自身の
SOMSアドレスと置き換えられる。
又、各ノードは、それ自身の内部SOMS符号X−O−Xを有し、ここでXは
ノードのSOMSアドレスである。到来するSOMSメッセージがどれも内部符
号より小さい符号を含まない場合には、ノードは、それ自身の内部発振器又はお
そらく個別の同期入力をそのクロック周波数のソースとして使用する。従って、
当然、出て行くSOMSメッセージは、内部SOMS符号を使用する。
ノードは、SOMSメッセージを全ての方向に連続的に送信し、SOMS符号
の変化したデータができるだけ迅速に分布されるようにすると共に、隣接ノード
の現在の動作状態を知るようにする。SOMS符号は、到来するSOMSメッセ
ージが受け入れられてSOMS符号がメッセージから抽出されるまで互いに比較
することができない。
第1のSOMSメッセージが特定の送信ラインから受け取られると、メッセー
ジに欠陥がない場合には、そこに含まれたSOMS符号が比較のために直ちに受
け入れられる。到来送信ラインが、受け入れられたSOMS符号を有し、そして
同じ符号を含む無欠陥メッセージが連続的に受け取られるときには、状態が不変
に保たれる。SOMSメッセージに欠陥があると分かった場合は、3つの次々の
欠陥SOMSメッセージが受け取られるまで、現在SOMS符号が保持される。
この段階において、古いSOMS符号は、もはや、比較のために受け入れられな
い。3つの次々のSOMSメッセージを待機することは、一時的な乱れを排除す
るためである。
SOMSメッセージがラインから受け取られずそしてラインの欠陥がない場合
には、3つの次々のSOMSメッセージに対応する時間周期の後にのみ、現在の
SOMS符号が排除される。ラインが完全に故障した場合には、SOMS符号が
直ちに排除される。到来信号の乱れにより比較のために使用できる適切なSOM
S符号がない場合には、送信ラインのSOMS符号が排除される。従って、全て
の部分(D1、D2、D3)が最大値を有する(MAX−MAX−MAX)一定
値符号が、この到来送信ラインのSOMS符号として比較に使用される。
到来するSOMSメッセージにおいて新たな変化したSOMS符号が検出され
たときは、メッセージが無欠陥である場合に、それが直ちに比較に使用される。
このように、ネットワークの変化において不必要な遅延が生じない。
最初に、各ノードは、それ自身の内部同期ソースを使用し、そしてそれ自身の
内部SOMS符号X−O−Xを他のノードへ送信する。又、この符号は、到来す
るSOMS符号とも比較される。到来する符号で、内部符号より小さいものがな
い場合には、ノードがそれ自身の内部タイミングを使用し続ける。
図3において、SOMSネットワークは、いずれのノード(又は装置)も到来
するSOMSメッセージをまだいずれも処理していないときの初期状態で示され
ている。全てのノードにおいて、ノードの内部SOMS符号に最高の優先順位が
指定されている。というのは、他の符号がまだ処理されていないからである。図
3において、SOMS符号は、それらが送信される各ノードの横に示されており
そして選択された符号に枠が付けられている(図3に示す初期状態では、全ての
ノードは、それらの内部タイミングソースを使用する)。同期に使用されるライ
ンは実線で示され、そしてスタンバイラインは、破線で示されている(図3に示
す初期状態では、全てのラインがスタンバイラインである)。
ノードが到来するSOMSメッセージの処理を開始するときに、ノード1は、
内部タイミングの使用を保持し、ノード2及び4は、それら自体を符号1−0−
1に基づいてノード1に同期させ、ノード3は、ノード2(2−0−2)に同期
され、そしてノード5は、ノード3(3−0−3)に同期される。同時に、これ
らノードは、それら自身の新たなSOMS符号を上記のように発生し、そしてそ
れらの出て行くSOMSメッセージに新たな符号を与える。安定な状態における
ネットワークが図4に示されている。全てのノードは、考えられる最短の経路を
経てマスターノード1と同期されている。
ノードに入るSOMS符号の最小の1つが変化するか、又は接続欠陥時に完全
に失われた場合に、ノードは、第2の最小のSOMS符号に基づいて新たな同期
方向を選択する。しかしながら、その前に、ノードは、それが保持する内部タイ
ミングへ、プリセットされた時間周期中、強制的に切り換えられ、ネットワーク
に生じるいかなる欠陥符号も排除される。例えば、図4の状態においてノード1
が故障したとすれば、ノード2及び4は、それらが同期されたところの符号1−
0−1をもはや受け取らない。それらがここで第2の最小のSOMS符号を直ち
に受け入れた場合には、ネットワークは、もはや単一のマスターノードと同期さ
れず、同期ループが生じる。ノード1が故障したときには、ノード2は依然とし
て符号1−1−4及び1−2−3を受け取り、ノード4は符号1−1−2及び1
−2−5を受け取る。というのは、ノード3及び5がまだ変化した状態に応答し
ていないらかである。第2の最小の符号が直ちに受け入れられた場合には、ノー
ド2がノード4と同期され、そしてノード4がノード2と同期される。この状態
は、内部タイミングの上記強制的な状態によって防止され、ノードはそれら自身
の内部タイミングソースを使用し、そしてそれら自身の内部SOMS符号(X−
O−X)を送信し始める。ここで内部タイミングの状態にあるノードと同期され
たノードは、ネットワークに変化が生じたことを検出すると共に、その前の同期
の基礎となっていたSOMSメッセージがもはや有効でないことを検出する。と
いうのは、それが隣接ノードの内部SOMSメッセージへと変化しているからで
ある。その結果、ノードは、プリセットされた時間周期中、内部タイミングの強
制状態に入る。
図4の場合にマスターノードが故障した場合には、ノード2及び4は、到来す
るSOMS符号1−0−1を失ったときに内部タイミングの状態に直ちに強制的
に入れられる。ノード3及び5も、ノード2及び4に生じた変化を検出したとき
に、内部タイミングの状態に強制的に入れられる。ノード2は、通常の状態に戻
ると、ノード3及び4から内部SOMS符号(3−0−3及び4−0−4)を受
け取り、そして内部タイミングの使用を保持する。というのは、外部から受け取
ったSOMS符号がそれ自身の内部符号(2−0−2)より小さくないからであ
る。ノード4は、次いで、ノード2と同期される。安定化した後に、ネットワー
クは、図5に示す状態にあり、ノード2がネットワークの新たなマスターノード
となる。例えば、ノード1と2との間の接続のみが切断した場合(図6)、ノー
ド2のみが内部タイミングの状態に強制的に入れられる。これは、通常の状態に
復帰すると、それ自身を、ネットワークのマスターノードへの接続をもつノード
4と同期させる。ネットワーク全体が安定した後、切断にもかかわらず、同期は
依然としてノード1から発せられる。これは、図6に示されている。
メッセージをベースとする同期を使用した上記ネットワークにおいて典型的に
デジタル交差接続装置であるノードは、ノードの制御ユニットの位置に基づいて
実際に異なる方法で実現することができる。(ノードの制御ユニットは、ノード
装置の動作を制御すると共に、同期のソースとして選択され得る隣接ノードとの
接続を有するノードインターフェイスのリストを形成する部分である。)図7a
ないし7dは、交差接続装置の最も一般的な基本的構造の幾つかを示している。
制御ユニットは、これらの図において、参照文字CUで示され、そして交差接続
を実行するユニットは、参照文字DCC(デジタル・クロス・コネクト)で示さ
れている。ノードは、インターフェイスユニットIUによりネットワークに接続
される(インターフェイスは、例えば、2Mビット/sのPCMインターフェイ
スである)。実際のインターフェイスユニット以外のユニット(IU)がインタ
ーフェイスを構成する場合には、これらユニットは、かっこ内の参照文字IUで
示される。
ノードユニットは、2つの異なるバスCBUS及びDBUSに接続される。C
BUSは、ノードユニット間の通信に使用されるコマンドバスであり、そしてD
BUSは、交差接続装置に到達する(他のネットワークノードから)データを異
なるユニット間に送信するように意図されたデータバスである。
図7aの交差接続装置においては、制御ユニットCUが個別のユニットであり
そして実際の交差接続は並列のインターフェイスユニットIUに分散される。全
てのインターフェイスユニットは、同じ高速バスDBUSに接続され、これらは
全ての到来信号を受け取り、そこからそれら自身の出て行くデータを選択する。
制御ユニットCUは、コマンドバスCBUSのみを通してインターフェイスユニ
ットIUと通信する。インターフェイスユニットは、制御ユニットのもとで動作
し、そして制御ユニットによりセットされた範囲内のノードレベルのみに基づい
て判断を行うことができる。
図7bの別の態様においては、制御ユニットCUは、インターフェイスユニッ
トIUに隣接して配置され、両方のバスに接続されている。制御ユニットは、ネ
ットワークへのインターフェイス及び交差接続機能も含むが、ノードを制御する
ことのできる唯一のユニットである。
図7cの別の態様においては、交差接続がそれ自身のプラグインユニット71
に集中され、該ユニットは、インターフェイスユニットIUに隣接して配置され
そして両方のバスに接続される。このユニットは、バスDBUSからの全ての到
来データを受け取り、そしてノードからバスへ出て行くデータを形成し、インタ
ーフェイスユニットに対して準備を整える。この場合に、制御ユニットは、個別
のユニットであり、図7aに示すようにコマンドバスCBUSを経てノードを制
御する。
図7dの別の態様においては、全てのユニット72がインターフェイス及び交
差接続機能の両方を有し、それらの各々は、一度に1つだけであるが装置の制御
ユニットとしても働く。
ノードがその制御ユニットCUを失うか又はそこに位置した判断手段を失った
ときに、システムの同期を乱してはならない。というのは、タイミングを処理す
るインターフェイスユニットがまだ動作しているからである。このように失うこ
とは、例えば、制御ユニットの故障又は変更によって生じる。しかしながら、メ
ッセージをベースとする既知の同期方法は、このような状態を取り扱うことがで
きない。
この問題は、専用の制御ユニットCUを1つしか含んでいない図7aないし7
cの構成において特に生じる。第1のユニットが故障した後に引き継ぐ第2の予
備のユニットを制御ユニットに設けることは当然可能であるが、このような構成
は、甚だしく高価なものになる。発明の要旨
そこで、本発明の目的は、上記欠点を解消すると共に、できるだけ簡単な構造
を利用することにより、同期判断手段が故障した後に動作を続けることのできる
同期方法を提供することである。この目的は、本発明による方法、請求項1の特
徴部分に記載したことを特徴とする方法の第1実施形態、及び請求項5の特徴部
分に記載したことを特徴とする第2の簡単な実施形態により達成される。
本発明によるノード装置の第1の実施形態は、請求項7の特徴部分に記載した
ことを特徴とし、そして第2の簡単な実施形態は、請求項8の特徴部分に記載し
たことを特徴とする。
本発明の考え方は、制御ユニットが失われた後であっても、ノードに入る同期
符号がノード自身の(出て行く)同期符号に変化を生じさせない限り、同期を維
持することである。
本発明の構成によれば、ノードの(唯一の)集中型同期判断手段が制御ユニッ
トに配置されていても、制御ユニットの故障、その更新又は変更によりネットワ
ークの同期が変化することはない。
本発明の構成は、予備の制御ユニットを備えたノードにも使用できるが、この
ような場合に、本発明の構成は、両方の制御ユニットが失われた後にのみ有用で
ある。図面の簡単な説明
添付図面の図7a−11bに示された例を参照して本発明及びその好ましい実
施形態を詳細に説明する。
図1は、メッセージをベースとする同期を使用する遠隔通信システムの一般的
な構成を示す図であって、システムがマスターソースのクロック周波数と同期し
たときの状態を示す図である。
図2は、マスターソースが故障したときの図1のネットワークを示した図であ
る。
図3は、初期状態において自己編成マスター/スレーブ同期(SOMS)を用
いたネットワークを示す図である。
図4は、安定状態において図3のネットワークを示す図である。
図5は、マスターノードが故障したときの図4のネットワークの再同期を示す
図である。
図6は、2つのノード間の接続が故障したときの図4のネットワークの再同期
を示す図である。
図7a−7dは、ネットワークノードとして働く交差接続装置を実現するため
の種々の態様を示す図である。
図8は、本発明による方法を用いたノードの制御及びインターフェイスユニッ
トの機能ブロック図である。
図9aは、同期メッセージの1つの考えられる一般的な構造を示す図である。
図9bは、図9aのメッセージにおけるSOMSメッセージの実現を示す図で
ある。
図10は、ノードのインターフェイスユニット間のデータ送信を示した図であ
る。
図11aは、ノードの同期リストにおけるインターフェイスの異なる状態を表
す状態図である。
図11bは、ノードの同期リストにないインターフェイスの異なる状態を表す
状態図である。好ましい実施形態の詳細な説明
図7a−7cのノードにおいて、同期動作は、原理的には、制御ユニットCU
がメッセージをベースとする同期判断手段を備え、該手段が、ノードがそれ自身
を同期するところのソースをノードに対して選択するというように分散される。
この情報は、コマンドバスCBUSを経て、実際の同期を取り扱う全てのインタ
ーフェイスユニットIUへ送信される。以下の説明において、本発明によるノー
ドの異なる部分で実行される動作は、本発明に関連した部分をもつ1つのインタ
ーフェイスユニットIU及び専用の制御ユニットCUを示した図8を参照して詳
細に説明する。1つのインターフェイスユニットIUは、1つ又は多数のインタ
ーフェイスA・・・Nを備え、これらを経てノードが1つ又は多数の隣接ノード
に適宜接続される。
インターフェイスユニットIUは、同期の中心となる次の3つの部分を含む。
− 信号処理手段81:これは、物理的なインターフェイスA・・・Nを形成
し、ノードの内部データバスDBUSに接続される。この信号処理手段は、外部
信号及び内部データバスの信号の両方に対し物理的な信号を処理する役目を果た
す。
− メッセージ処理手段82:これは、信号処理手段のサービスを利用し、同
期メッセージを処理し、制御ユニットCUの存在を監視し、そして同期符号の変
化を他のノードのインターフェイスユニットIUに知らせる。
− 同期手段91:これは、メッセージ処理手段(同期信号に対して信号処理
手段を制御する)によって制御されて実際に同期を取り扱う。(実際に、図8の
実施形態では、同期手段は、本発明にとって非常に重要ではない。というのは、
メッセージ処理手段が、本発明の方法を実現するに必要な特徴を取り扱うからで
ある。)
制御ユニットCUは、本発明にとって重要な1つのメインブロック、即ち同期
判断手段84のみを含み、該手段は、ノードレベルにおいて集中的に同期を取り
扱う。制御及びインターフェイスユニットの両方は、それ自体良く知られたバス
サーバ92及び93を経てコマンドバスCBUSに接続される。コマンドバスは
サーバプロセスにより動作される。同期は、それ自身のコマンドを有する。各コ
マンドは、これを識別する基礎となるコマンド番号を含むと共に、コマンドだけ
でなくデータもインターフェイスユニットへ送信される場合には考えられるパラ
メータ部分を含む。
制御ユニットCU(又はその判断手段)は、コマンド及びおそらくはデータも
1つ又は多数のインターフェイスユニットIUへ送信しようとするときに、コマ
ンド番号及びデータをそのバッファに書き込み、そしてコマンドバスサーバ92
を呼び出し、メッセージを含むバッファの位置及びメッセージの行先に関する情
報を与える(インターフェイスユニットの全部又は幾つかのみ;各インターフェ
イスユニットはそれ自身のアドレスをバスに有する)。コマンドバスサーバ92
は、データを組み立て、そのデータパケットをバッファに書き込み、そしてそれ
をシリアルポートを経て所望のインターフェイスユニットのコマンドバスサーバ
へ送信する。インターフェイスユニットのコマンドバスサーバは、エラーチェッ
クを実行し、パケットを分解し、それが受け取ったコマンドをバッファに書き込
み、そしてメッセージ/コマンドが属するユニットを呼び出す。コマンドがメッ
セージをベースとする同期に関連している場合には、インターフェイスユニット
のコマンドバスサーバがメッセージ処理手段を呼び出し、該手段は、バッファか
ら受け取ったコマンド及びおそらくはデータを読み取りそしてそれを処理する。
コマンドバスCBUSに他のトラフィックがないときは、制御ユニットのコマ
ンドバスサーバ92がインターフェイスユニットIUを順次にポーリングする。
これらインターフェイスユニットは、制御ユニットのサービスを必要とするとき
に、それらの応答において所望のサービス要求ビットをオンにする。例えば、ノ
ードインターフェイスの1つが、新たな変化したSOMSメッセージを受け取る
と、そのインターフェイスユニットは、これを示すビットをその応答においてオ
ンにし、その後、制御ユニットは、個別のコマンドにおいて変化したメッセージ
を要求し、そしてこの要求コマンドに対する応答においてインターフェイスユニ
ットからそれを受け取る。従って、インターフェイスユニットは、コマンドバス
へ自発的に何かを送信するのではなく、ポーリング又は要求コマンドに応答して
送信するか、或いは情報を送信するためにポーリングに関連して要求した権利を
受けたときしか送信することができない。それ故、コマンドバス上で衝突は生じ
ない。
例えば、モトローラ社の68HC11を使用する場合には、コマンドバスサー
バは、バスに接続されたプロセッサの内蔵シリアルポートによって実現すること
ができる。プロセッサは、送信用のバッファを備えており、データが到着したと
き及びある欠陥状態の結果として割り込み及び状態フラグを発生する。しかしな
がら、コマンドバスの使用は実際の発明に関係なくそして当業者であれば上記の
機能を実現できるので、関心のある主題について詳細に説明した例えばM68H
C11レファレンスマニュアル(モトローラ社、1991年)を参照されたい。
インターフェイスユニットIUの信号処理手段81は、別のシステムノードか
らそのインターフェイスA・・・Nへ送られる信号を受け取り、この信号は、通
常は、例えばCCITT推奨勧告G.703/G.704に基づく2048kビ
ット/sであり、この信号のフレームは、32個のタイムスロット(TS0・・
・TS31)より成り、そしてマルチフレームは、16個のフレームより成る。
同期メッセージは、この信号のフレーム構造で送信することができ、例えば同期
メッセージは、フレーム構造のあるタイムスロットから2つのビットを指定し、
好ましくは、タイムスロットTS0のビットを指定する(1つおきのフレームが
タイムスロットTS0にフレーム整列信号を有するが、1つおきのフレームにお
いてビット4ないし8が国内使用に利用でき、それ故、同期メッセージの送信に
使用できる)。タイムスロットTS0のビット使用される場合には、最大3ビッ
トが、他の用途、例えばサービスチャンネルのために保持される。又、同期メッ
セージのためのビットは、他のタイムスロットから指定することもできるが、ペ
イロードとして指定された容量から所要容量を取り出さねばならない。
例えば、上記2つのビットが適当なタイムスロットから同期メッセージとして
指定されるときには、メッセージは、この選択されたチャンネルにおいて「一度
に1部片」(フレーム当たり2ビット)づつ送信される。
同期メッセージの一般的な構造は、例えば、図9aに示すようなものである。
直列形態のメッセージについて考えると、実際のメッセージは、8個の次々の数
字1に続く最初の0から始まる(メッセージは、遅延を伴わずに1つづつ順次に
送信される)。その後、各バイトの最上位ビット(ビット番号8)は0であり、
実際のメッセージのフレームにおいて数字1が8個連続することはない。という
のは、このようになると、スタートバイトと混同するからである。実際のメッセ
ージの第1バイトにおいて、6ビット(ビット2ないし7)がヘッダデータに指
定され、そして最後のビット(x)がユーザデータに指定される。それに続く5
つのバイトは、ビット1ないし7にユーザデータを含み、ビット8は0である。
最後のバイトのビット1ないし7は、チェック和を含む。
SOMS符号D1−D2−D3は、例えば、図9bに示すように、同期メッセ
ージにおいて送信することができる。送信バッファは、好ましくはメッセージと
同じ長さ(8バイト)をもつように構成される。というのは、通常の動作中に、
受信器は、常に、バッファの同じ場所からメッセージの開始点を見つけることが
でき、各メッセージのスタート点を探すためにバッファを進む必要がないからで
ある。
本発明の方法を使用する遠隔通信システムが、例えば、ノードにより受信され
る信号がCCITT推奨勧告G.707、G.708及びG.709に記載され
たものであるSDHネットワークで形成される場合に、同期メッセージは、同期
データ(STM−1フレームのオーバーヘッドエリア)に特に指定されたSTM
−N信号(N=1、4、16・・・)フレームの部分において送信することがで
きる。
信号処理手段81は、同期に関連したビットを、それが受け取った信号のフレ
ーム構造から抽出し、そしてそれらビットをメッセージ処理手段82へ送り、該
処理手段は、メッセージが無欠陥であるかどうかチェックし、そして無欠陥であ
ると分かった符号を参照番号83で示された記憶位置に記憶する。
メッセージ処理手段82は、コマンドバスCBUS(上記した)を経てインタ
ーフェイスユニットに到着する符号を制御ユニットCUの同期判断手段84に送
り、該判断手段は、それらを記憶位置94に記憶し、ここには、他のインターフ
ェイスユニットから到着する符号も記憶される。判断手段は、これら符号から、
各ノードインターフェイス(インターフェイス番号)がその到来符号により決定
された場所に入れられる準備優先順位リストであって、リストの最上部が選択さ
れた符号に対応するインターフェイスにより占有され、その次が第2に最も高い
レベルの符号を受け取るインターフェイスにより占有され、等々となるリストを
形成する。この優先順位リストにより、判断手段は、ノードに対し、優先順位リ
ストの上部、例えば、最初の3つのインターフェイスより成る個別の同期リスト
を形成する。判断手段は、この同期リストをメモリに記憶し、当該記憶位置は、
参照番号86で示されている。
本発明によれば、同期リストは、おそらく内部発振器に対応するインターフェ
イスを除いて、出て行く同期メッセージに変更を必要としないインターフェイス
のみを含むように、常にノードにおいて形成される。この意義は、以下で明らか
となろう。例えば、SOMSネットワークでは、同期リストは、選択された符号
(リストの上部)に加えて、その選択された符号と同じレベルを有する符号を受
け取るインターフェイスのみを含むように形成されねばならない。(同じレベル
の2つの符号において、部分D1は同様であり、そして部分D2も同様であり、
従って、出て行くSOMS符号は、同期ソースを選択するのに同じレベルの同期
符号のどちらを使用するかに関わりなく変化しない。)以下のテーブルは、ノー
ドに入る符号に基づいて優先順位リスト及び同期リストを形成する一例を示すも
のである。
同期リストを形成するための基本的なデータは、ノードの到来符号及びSOM
Sアドレス(20)より成る。又、到来符号は、ノード内発振器に対応するイン
ターフェイスINTも含み、その周波数は、タイミングソースとして使用するこ
とができる(欠陥状態において)。内部符号は、上記のように、ノード自身のS
OMSアドレスに基づいて形成される。又、タイミングソースは、到来クロック
信号が整然としているときにユーザにより決定された符号を受け取る直接的な外
部同期入力によって与えることもできる。
優先順位リストは、上記のように、全てのタイミングソースをそれらの符号に
基づく質の順序で配置することにより形成される。最初の2つのインターフェイ
ス(6及び3)は、このリストから3レベル同期リストへ選択される。というの
は、ノードがそれ自身をこれらインターフェイスに到着する信号と同期するとき
に、出て行くSOMS符号が同じに保たれる(2−4−20)からである。同期
リストの第3レベルは、同期リストの非占有場所を満たすために常に使用される
内部タイミングによって占有される(変更状態において内部タイミングを一時的
に使用することは、同期のために不適切なインターフェイスを使用する場合ほど
危険ではなく、このようにした場合には、タイミングがしばらくの間乱れた状態
になる)。
制御ユニットの判断手段84は、選択された同期ソース(これは、同期リスト
の上部のインターフェイスに接続されたノードである)により送信された符号に
基づいてノードの出て行く符号を形成し、そしてそれをメモリ(記憶位置87)
に記憶する。判断手段は、同期リスト及び出て行く符号の両方をインターフェイ
スユニットのメッセージ処理手段82に送信し、これら手段は、それらをメモリ
(記憶位置88及び89)に記憶する。SOMSネットワークにおいては、制御
ユニットは、ノードのSOMSアドレスもインターフェイスユニットに送信し、
従って、各インターフェイスユニットは、内部符号送信に独立して切り換わるこ
とができる(記憶位置90)。
制御ユニットCU(又はその判断手段84のみ)が故障した場合、或いは例え
ば変更又は更新により制御ユニットが装置から除去された場合には、ノードは、
もはや上記の同期リストを形成することができない。制御ユニットCU(又はそ
の判断手段84のみ)が失われたときには、インターフェイスユニットIUがそ
れらの通常の動作を継続し、即ち同じソースと同期されて、判断手段84により
送られた最後の符号を送信する。その後に、ネットワーク同期に影響する変化が
ネットワークに生じた場合には、ノードは、もはやこれらの変化に応答すること
ができず、ネットワークの欠陥同期を招く。制御ユニット(又はその判断手段8
4のみ)が失われたときに、インターフェイスユニットが直ちに内部タイミング
に入り(それらユニットがそれに対応する符号を送信する)そして制御ユニット
が再び整然となるまでこの状態を保つような別の態様も考えられる。このとき、
ノードは、常に、ネットワークの他部分とは異なる周波数と同期され、ノードが
ネットワークの2つの異なる部分間の唯一の接続であった場合にはおそらくその
ノードにおいてネットワーク同期が遮断されることになる。
このような状態を回避するために、インターフェイスのコマンドバスサーバ9
3は、制御ユニットCUを連続的に監視して、それが「消失」するかどうか検知
する。これは、例えば、各コマンドバスサーバ93がコマンドバスからの到来コ
マンドを連続的に監視するように実現することができる。制御ユニットは、イン
ターフェイスユニットを連続的にポーリングし、そしてインターフェイスユニッ
トのコマンドバスサーバ93がプリセット時間周期中に制御ユニットからメッセ
ージを受信しない場合に、制御ユニットが失われたと仮定し、この目的のため
に指定されたフラグをセットする。メッセージ処理手段82は、このフラグの状
態を監視し、その変化を検出したときに、制御ユニット消失状態に入る。
原理的に、インターフェイスユニットは、通常は、外部から見える動作を続け
るが、状態の監視も開始する。その目的は、可能な限り外部信号と同期しそして
それに対応する外部向けメッセージを送信することである。
監視は、メッセージ処理手段82により、同期リスト上のインターフェイスに
よって受け取られた同期メッセージを検査することにより実行される。出て行く
符号にも変更を生じさせる変化が、メッセージに含まれた符号に生じた場合は、
メッセージ処理手段は、たとえ通常の状態において同期がかのうであっても、こ
のソースとの同期を防止する。例えば、SOMSネットワークにおいて、このよ
うな変化は、同期符号の第1又は第2の部分(D1又はD2)に生じる変化であ
る。というのは、これが出て行く符号に反映されるからである。同期が防止され
るのは、制御ユニットがいったん失われると、新たな出て行く符号を形成して全
てのインターフェイスユニットへ送信することがもはやできないからである。同
期リスト上のインターフェイスによって受け取られた同期符号が、制御ユニット
が失われたときにそれが有していた形態から上記のように変化したことがメッセ
ージ処理手段によって検出されると、フラグをセットして、インターフェイスの
信号をもはや同期に使用してはならないことを他のインターフェイスユニットに
知らせる。このフラグは、バスDBUSのフレーム構造において決定された状態
ビットの状態を逆の状態に変化することによりセットされる。その結果、各イン
ターフェイスユニットのメッセージ処理手段は、このインターフェイスを同期リ
ストから削除するか、又は何らかの他の方法で同期に不適切とマークする。
図10は、ノード間に送信される信号がCCITT推奨勧告G.703/G.
704に基づく2048kビット/sの信号である場合にデータバスDBUSに
使用されるフレーム構造を詳細に示している。
ノードに到着する信号は、データバスに対して直接インターリーブされる(何
らフレーム構造を追加せずに)。バスは、それ自身のフレーム整列信号FSYN
Cを有し、これにより、クロックパルスCLKとの同期において所望のデータを
見つけることができる。実際に、信号処理手段81は、各インターフェイスに意
図
されたデータをデータバスに書き込み、ここから各インターフェイスユニットは
全てのデータをそのRAMバッファ(図示せず)に読み込み、そしてそこから交
差接続仕様に基づいて出て行くデータを選択する。図面には4つの信号ビットが
参照文字a・・・dで示されている。従って、8個のデータビット(1・・・8)
がある。これらのデータビットは、次いで、装置に到着する各信号のタイムスロ
ットのデータを構成し、そして信号ビットは、当該タイムスロットの信号ビット
を構成する。インターフェイス及びタイムスロットは、図示したように変化し、
最初のものは、非均一なインターフェイスのタイムスロット0(TS0)であり
、次のものは、均一なインターフェイスのタイムスロット0(TS0)であり、
次いで、非均一なインターフェイスのタイムスロット1であり、等々となって、
最後のものは、最後の均一なインターフェイスのタイムスロットTS31となる
。タイムスロットTS0及びTS16の信号ビットa−dは、インターフェイス
ユニット間の通信に使用される。インターフェイスにより受け取られた同期符号
が変化して、出て行く符号を新たな符号に対応するように変更しなければならな
いときは、メッセージ処理手段がタイムスロットTS16の信号ビットbを0か
ら1に変化させ、これにより、他のインターフェイスユニットは、この変化を検
出し、上記したように働く。
従って、ノードの全てのインターフェイスユニットIUは、同期リスト上のイ
ンターフェイスの状態を監視する。リスト上に元々あって全てのインターフェイ
スが、それらの同期符号の変化又は到来信号の欠陥をインターフェイスユニット
に知らせると、同期リストは、同期に適したインターフェイスをもはや含まず、
従って、ノードは、その通常の手順に従って内部タイミングの状態へと切り換わ
る。
従って、全てのインターフェイスユニットIUは、同期リスト上のインターフ
ェイスの状態を監視し、それらが内部タイミングに基づいて符号を同時に送信し
始めることができるようにしなければならない。
図11a及び11bは、インターフェイスユニットの観点からの状態図として
上記の動作を示している。図11aは、同期リスト上のインターフェイスの状態
を示しており、そして図11bは、同期リスト上にないインターフェイスの状態
を示している。状態図は、3つの状態を含み、1つの状態から別の状態への移行
は、上記の状態に基づいて生じる。この図において、各移行の近くで且つ水平線
の上には、移行に関して生じる事象が示されており、そして水平線の下には、そ
の移行の結果として行われる動作が示されている。
通常の状態NORMにおいては、図3ないし6を参照して例えばSOMSネッ
トワークについて上記したように、制御ユニットCUは整然とした状態にあり、
そしてノードは正常に動作する。制御ユニットから最後のコマンドが受け取られ
て以来経過した時間が、プリセットされた時間T1を越える場合に、制御ユニッ
ト消失状態CU_LOSTへの移行が生じる。次いで、メッセージ処理手段は、
同期リスト上のインターフェイスにより受け取られる符号の監視を開始する。
制御ユニットCUが回復すると、プロセスは、インターフェイスに対し、1つ
の中間状態CU_BACKを含み、第1のコマンド又はポーリングがその回復し
た制御ユニットから受け取られるや否や、インターフェイスはその状態に入る。
この中間状態に入ると、各インターフェイスユニットのメッセージ処理手段は、
それ自身の到来同期符号を制御ユニットの判断手段へ送信する(上記のように、
ポーリング応答において変化した符号に対応するビットを先ずオンにし、そして
判断手段により個別の要求コマンドに対する応答において新たな符号を与えるこ
とにより)。判断手段は、全てのインターフェイスユニットの到来メッセージを
受信した後に新たな同期リストを形成する。従って、同期に関する正しい判断を
中間で行うことができる。全てのインターフェイスユニットがそれらの変化した
符号を短いプリセット時間周期内に制御ユニットに知らせなかった場合は、制御
ユニットがこの情報についてインターフェイスユニットに求める。しかし、状態
CU_BACKに入った後のプリセット時間周期T2内にこの状態において制御
ユニットからコマンドが受け取られない場合には、インターフェイスが制御ユニ
ット消失状態CU_LOSTに再び入り、その後、上記したように動作が再び続
けられる。
しかしながら、通常の回復プロセスにおいて、回復した制御ユニットは、新た
な同期リストをインターフェイスユニットに送り、このインターフェイスユニッ
トは、再び通常状態NORMに直ちに入り、ノードの動作が通常通りに続けられ
る。
本発明の別の実施例によれば、制御ユニットは、始動の直後に全てのインター
フェイスユニットの到来符号を個別に求める(インターフェイスユニットは、そ
れらの符号の変化について個別の通知を与えない)。
上記のように、本発明の方法を実現するには、ノード装置が次の4つの特徴を
有することが必要である。
1.インターフェイスユニットはノードの同期リストを使用できる。
2.インターフェイスユニットはノード制御ユニットの消失を検出できる。
3.インターフェイスユニットは、それらのインターフェイスに到着する信号
が同期に適したものであるかどうか互いに知らせることができる。
4.インターフェイスユニットは、ノードの内部タイミングに対応する同期符
号を形成できるか、又は符号の最終的な形態を知る(例えば、SOMSネットワ
ーク)。
上記の好ましい実施形態は、ノードインターフェイスユニットが判断手段の動
作を同様に監視して、ノードがその判断手段を失ったかどうか検知する別の更に
簡単な実施形態を構成するように用いることもできる。選択されたタイミングソ
ースに接続されたインターフェイスにより受け取られた同期符号が、上記のよう
に、ノードがその判断手段を失ったことをインターフェイスユニットが検知した
ときに変化する場合には、インターフェイスユニットが上記のようにこの変化を
他のノードインターフェイスユニットに通知し、これにより、インターフェイス
ユニットは、それ自体良く知られた欠陥状態手順(例えば、内部タイミングへの
移行)を使用し始め、ノードに対する新たな同期ソースを「見出す」。従って、
この実施形態では、インターフェイスユニットは、欠陥状態において、出て行く
同期符号(同期リストではない)しか必要としない。同期リストを更新する必要
もない。というのは、選択された同期符号が変化すると分かるや否やインターフ
ェイスユニットが通常の欠陥状態手順に切り換わり、出て行く同期符号がもはや
そこから導出されることはないからである。
本発明の好ましい実施形態によれば、全てのインターフェイスが同期リストか
ら削除された後にも、監視を続けることができる。同期リストに既にあるインタ
ーフェイスの1つの信号が無欠陥でありそして同期符号が既に(変更前に)受け
取った符号(或いは以前の出て行く符号を導出できるところの別の符号)に対応
するように変化したことをメッセージ処理手段が検出した場合には、フラグ(上
記した)をセットして、インターフェイスの信号を同期に再び使用できることを
他のインターフェイスユニットに知らせる。これにより、全てのインターフェイ
スユニットは、符号が再び変化して、出て行く符号を変化させねばならなくなる
まで、或いは制御ユニットが適切な動作に戻るまで、元の符号を再び送信し始め
る。ノードは、上記したようにこれらの事象に応答する。
上記の説明は、同期符号が変化する場合の動作に関するものである。又、到来
送信ライン/信号の欠陥も、本発明にとっては同様の事象であることに注意され
たい。ラインが故障した場合には、符号が考えられる最悪の形態に変化すること
に対応する。ラインが再び正常になると、その符号は、考えられる初期のハンド
シェーク手順の後にラインから受け取った符号へと変化する。従って、請求の範
囲において同期符号の変化を言及するときは、送信ラインの故障又は信号の欠陥
が生じる状態も意味するものと理解されたい。
以上、添付図面の例を参照して本発明を説明したが、本発明は、これに限定さ
れるものではなく、上記した本発明の考え方及び請求の範囲内で変更し得ること
が明らかであろう。上記4つの特徴の実現に関する1つの例を説明したが、当業
者であれば、本発明の精神から逸脱せずに、ノードの実現の細部を多数の仕方で
変更することができよう。それ自体良く知られた欠陥状態手順も、使用する同期
方法の形式によって異なるものである。個別の同期リストをもつ必要はなく、優
先順位リストの一部分を同期リストとして使用することができる。又、1つのソ
ースのみを使用することができ、この場合、制御ユニットは、使用のために常に
最良のソースを選択し、他のソースはいかなるリストにも書き込まれない。原理
的には、これは、1レベルのみの同期リストに対応する。
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フロントページの続き
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DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
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LK,LR,LT,LU,LV,MD,MG,MN,M
W,MX,NL,NO,NZ,PL,PT,RO,RU
,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TT,UA,
UG,US,UZ,VN
【要約の続き】
ユニットは、このインターフェイスを同期に適したイン
ターフェイスのグループから削除し、そして(d)制御
ユニットが回復したことをインターフェイスユニット(I
U)が検出する前に、同期に適したインターフェイスのグ
ループから全てのインターフェイスが削除された場合に
は、インターフェイスユニットは、それ自体知られた欠
陥状態手順を使用し始める。