EP1072158A1 - Verfahren zum ersatzschalten von baugruppen in 1:n redundanz - Google Patents

Verfahren zum ersatzschalten von baugruppen in 1:n redundanz

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EP1072158A1
EP1072158A1 EP99913100A EP99913100A EP1072158A1 EP 1072158 A1 EP1072158 A1 EP 1072158A1 EP 99913100 A EP99913100 A EP 99913100A EP 99913100 A EP99913100 A EP 99913100A EP 1072158 A1 EP1072158 A1 EP 1072158A1
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EP
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peripheral line
failure
module
redundancy
modules
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Withdrawn
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EP99913100A
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English (en)
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Jörg KÖPP
Siegfried Huber
Gert Hoffmann
Annette Roder
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H04Q2213/1302—Relay switches
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    • H04Q2213/1334—Configuration within the switch

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
  • redundancy structures can be provided for the peripheral line assemblies belonging to it. Examples of this are the "1 + 1" or the “1: N” line module redundancy, as described in "IEEE Journal on Selected Areas in Communications” VOL. 15, N.5, June 1997, pages 795 to 806. With a "1 + 1" redundancy structure, two line modules are operated in parallel in order to redundantly transmit message signal streams. However, only one of these redundant message signal streams is taken into account for further processing.
  • N redundancy which contains all information about current states and events within a redundancy group. This means that this facility is able to decide on necessary replacement circuit measures.
  • This higher-level facility is usually the higher-level maintenance facility for the peripheral assemblies.
  • This device must also be able to perform necessary equivalent circuits in the shortest possible time ( ⁇ 1 s) or to control interference-free downshifts and 2 to be checked so that the downtime or data loss of the affected lines is minimized.
  • the failure of a line card is pe ⁇ pheren in this prior Tech ⁇ nik by the respectively adjacent peripheral module ER- known.
  • FIG. 2 The configuration used in the prior art is shown in FIG. 2 for better understanding. Accordingly, a "1: N" line module redundancy is used.
  • the peripheral line assemblies BGi, BG-> are shown, which are sometimes assigned to one another in pairs. Both modules have connections V] to one another via which mutual monitoring is carried out.
  • the peripheral line assemblies BG ... BG r are assigned internal and external interfaces. The internal interfaces serve as an interface to the AMX modules of the ATM switching matrix, while the external interfaces represent interfaces to the connecting lines connected here to the further switching matrix devices.
  • the modules BG ... BG r also have connections V ⁇ to the modules AMX of the ATM switching matrix, only the connection V ⁇ of the modules BGi to the modules AMX being shown here. All modules BG ⁇ ... BG r as well as the assigned internal and external interfaces are monitored and controlled by a higher-level MPSA device.
  • a first step an attempt is made to address the failed device BGi directly.
  • the relevant peripheral assembly BG ⁇ has a total failure, this is done by the higher-level facility 3 MPSA only recognized after several monitoring processes. Only then can it be safely assumed that the device BG: can no longer be addressed and is therefore no longer accessible.
  • a diagnosis of the relevant peripheral module is then initiated to verify the error.
  • the affected peripheral module is configured only in advance of this diagnosis, with which the actual equivalent circuit is only carried out. For this purpose, the internal and external interfaces have to be switched over and the spare switch module has to be activated accordingly.
  • the higher-level facility MPSA is mainly concerned with equivalent switching measures, which results in a loss of dynamic of the system. Furthermore, a number of other modules are integrated in the switching process, which are actually not involved in the switching process itself. Here, more valuable time is lost. Ultimately, such a configuration contradicts the principle of decentralized maintenance, where the equivalent circuit is the task of the peripheral devices themselves.
  • the invention has for its object to show a way how equivalent circuits for peripheral assemblies can be carried out faster and more efficiently without restricting the dynamics of the system.
  • An advantage of the invention is in particular that the equivalent switching or downshifting of a defective module is carried out by the peripheral modules even under the control of the spare switching module independently of a higher-level device.
  • the basic principles of 1 + 1 module redundancy are applied.
  • the basic processes of 1 + 1 module redundancy are largely adopted for 1: N redundancy.
  • This has the advantage that synergies are used and performance features that are already available for 1 + 1 redundancy can also be used for 1: N redundancy.
  • An example of this is the smooth switchover between individual peripheral modules and the spare switch module in both directions without interrupting the connection, with the saving of charge data.
  • the inventive step lies in the fact that the principles of decentralized maintenance are consistently implemented for 1: N redundancy with the help of the replacement switch module, the switchover times are considerably improved and the quality of the redundancy is improved.
  • peripheral line assemblies BG ⁇ ..BG n are provided, but only 5 2 of these peripheral line assemblies BGi, BG ; are shown. Both modules are each arranged in pairs facing each ⁇ and Vi, the compounds with one another, via which a gegen crystalige monitoring is performed. Furthermore, the peripheral line assemblies BG ⁇ ... BG n internal and external interfaces are assigned. The internal interfaces serve as an interface to the AMX modules of the ATM switching matrix, while the external interfaces represent interfaces to the connecting lines connected here to the other switching devices.
  • BG n also have connections V 2 to the assemblies AMX of the ATM switching matrix, only the connection V 2 of the assemblies BGi to the assemblies AMX being shown here. All modules BG ⁇ ... BG n as well as the assigned internal and external interfaces are monitored and controlled by a higher-level MPSA.
  • N redundancy group there is also a BG E replacement switch module, which should replace this failed module in the event of a module failure.
  • switches LPS and SB are provided, the resp.
  • a prerequisite for the method according to the invention is that connections are provided between the equivalent switch assembly BG E and all peripheral line assemblies, so that there is a constant communication relationship.
  • the BG E equivalent switch module must be able to switch the internal interfaces from a peripheral line module to the BG E equivalent switch module.
  • the protection switching module BG in E must be able to switch the external interfaces of a peripheral line assemblies for protection switching module BG E.
  • each peripheral line assembly must recognize the failure of its neighboring peripheral line assembly in order to be able to report a corresponding message to the BG E replacement switch assembly. 6 In the following it is assumed that one of the peripheral line assemblies fails. This should be the BG assembly.
  • the failure is the group of paired construction ⁇ BG; determined via the connecting line Vj.
  • the BG 2 module transmits a corresponding message M E to the BG E equivalent switching module.
  • the higher-level device MPSA is also informed of the failure by a message M A , so that a current image of the system configuration is still stored here.
  • the failure of the peripheral line module BGi is still recognized by the module AMX, which as part of the switching matrix has a connection V 2 to the failed peripheral line module BGi.
  • the higher-level facility MPSA is informed of the failure by a message M PS .
  • the BG E equivalent switching module carries out the equivalent switching.
  • the internal interfaces are switched. This is done by actuating a switch LPS, which effects a switching process Si.
  • the external interfaces are then switched over by activating a switch SB which effects a switching process S : . Only then is the BG E equivalent switching module activated, which now has the function of the failed BG : module and which treats ATM message cell streams routed via it before the failure.

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Abstract

Beim Stand der Technik steuert eine übergeordnete Einrichtung das Ersatzschalten von Baugruppen in 1:N Redundanz. Damit geht aber Dynamik im System verloren. Die Erfindung löst dieses Problem, indem die für die Ersatzschaltevorgänge in der übergeordneten Einrichtung verantworlichen Einrichtungen in eine für Ersatzschaltungszwecke vorgesehene Ersatzschaltebaugruppe der 1:N Redundanz verlagert werden. Die Ersatzschaltevorgänge werden damit von der Ersatzschaltebaugruppe selbst gesteuert und überwacht, womit die übergeordnete Einrichtung von diesen Aufgaben entlastet ist.

Description

1 Beschreibung
Verfahren zum Ersatzschalten von Baugruppen in 1:N Redundanz.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Je nach der geforderten Ausfallsicherheit einer Kommunikationseinrichtung können für die dieser zugehörigen peripheren Leitungsbaugruppen unterschiedliche Redundanzstrukturen vorgesehen sein. Beispiele hierfür sind die "1+1"- oder die "1 :N"-Leitungsbaugruppen-Redundanz, wie es in "IEEE Journal on Selected Areas in Communications" VOL. 15, N.5, Juni 1997, Seiten 795 bis 806 beschrieben ist. Bei einer "1+1"-Redun- danzstruktur werden zwei Leitungsbaugruppen parallel betrieben, um darüber Nachrichtensignalströme redundant zu übertragen. Dabei wird von diesen redundanten Nachrichtensignalströmen jedoch lediglich einer für die Weiterbehandlung berücksichtigt .
Bei einer "1 :N"-Leitungsbaugruppen-Redundanz wird zusätzlich zu einer Mehrzahl N von Leitungsbaugruppen eine einzige Ersatz-Leitungs-Baugruppe oder Ersatzschaltebaugruppe vorgesehen. Bei Auftreten eines Fehlers auf einer der N-Leitungsbau- gruppen wird anstelle dieser dann die Ersatz-Leitungs-Baugruppe benutzt.
Beim Stand der Technik wird für die Ersatzschaltung von Baugruppen in 1:N Redundanz eine Einrichtung benötigt, die alle Informationen über aktuelle Zustände und Ereignisse innerhalb einer Redundanzgruppe führt. Damit ist diese Einrichtung in der Lage, über notwendige Ersatzschaltungsmaßnahmen zu entscheiden. Diese übergeordneten Einrichtung ist in der Regel die aintenance-technisch übergeordnete Einrichtung der peri- pheren Baugruppen. Diese Einrichtung muß ferner in der Lage sein, notwendige Ersatzschaltungen in kürzester Zeit (<1 s) auszuführen bzw. störungsfreie Rückschaltungen zu steuern und 2 zu kontrollieren, damit die Ausfallzeit bzw. der Datenverlust der betroffenen Leitungen minimiert wird. Der Ausfall einer peπpheren Leitungsbaugruppe wird bei diesem Stand der Tech¬ nik durch die jeweils benachbarte periphere Baugruppe er- kannt .
In Fig. 2 sei zum besseren Verständnis die beim Stand der Technik verwendete Konfiguration aufgezeigt. Demgemäß ist eine "1 :N"-Leιtungsbaugruppen-Redundanz verwendet. Beispielhaft sind lediglich die peripheren Leitungsbaugruppen BGi, BG-> aufgezeigt, die eweils paarweise einander zugeordnet sind. Beide Baugruppen weisen Verbindungen V] untereinander auf, über die eine gegenseitigige Überwachung durchgef hrt wird. Weiterhin sind den peripheren Leitungsbaugruppen BG ...BGr interne und externe Interfaces zugeordnet. Die internen Interfaces dienen als Schnittstelle zu den Baugruppen AMX des ATM-Koppelfeldes, wahrend die externen Interfaces Schnittstellen zu den hier angeschlossenen Verbindungsleitungen zu den weiteren Koppelfeldeinrichtungen darstellen. Die Baugrup- pen BG ...BGr weisen ferner Verbindungen V^ zu den Baugruppen AMX des ATM-Koppelfeldes auf, wobei hier lediglich die Verbindung V^ der Baugruppen BGi zu den Baugruppen AMX aufgezeigt ist. Alle Baugruppen BGι...BGr sowie die zugeordneten internen und externen Interfaces werden von einer ubergeord- neten Einrichtung MPSA überwacht und gesteuert.
Im folgenden sei nun davon ausgegangen, daß eine der peripheren Leitungsbaugruppen z.B. BGi ausfallt. Im folgenden wird dann eine entsprechende Meldung Mμ an die übergeordnete Mamtenance-Emrichtung MPSA abgesetzt. Diese startet daraufhin eine Diagnose, um den Fehler einzugrenzen und gegebenenfalls zu verifizieren.
In einem ersten Schritt wird versucht, die ausgefallene Ein- richtung BGi direkt anzusprechen. In dem hier angenommenen Fall, daß die betreffende periphere Baugruppe BG} einen Totalausfall hat, wird dies von der übergeordneten Einrichtung 3 MPSA erst nach Ablauf mehrerer Überwachungsvorgänge erkannt. Erst dann kann mit Sicherheit davon ausgegangen werden, daß die Einrichtung BG: nicht mehr angesprochen werden kann und somit nicht mehr erreichbar ist. Daraufhin wird zur Verifi- kation des Fehlers eine Diagnose der betreffenden peripheren Baugruppe angestoßen. Erst im Vorfeld dieser Diagnose wird die betroffene periphere Baugruppe konfiguriert, womit die eigentliche Ersatzschaltung erst durchgeführt wird. Hierzu sind die internen und externen Interfaces noch umzuschalten und die Ersatzschaltebaugruppe entsprechend zu aktivieren.
Dies bedeutet im Detail, daß von der übergeordneten Einrichtung MPSA eine Mitteilung an die Ersatzschaltebaugruppe gesendet wird, das Umschalten der externen und internen Interfaces zur Ersatzschaltebaugruppe BGE gesteuert sowie Informationen an die betroffenen Applikationen gesendet wird.
Damit ist aber die übergeordnete Einrichtung MPSA vorwiegend mit Ersatzschaltemaßnahmen beschäftigt, was einen Dynamikver- lust des Systems zur Folge hat. Weiterhin sind in den Umschalteprozeß eine Reihe weiterer Baugruppen integriert, die am Umschalteprozeß selbst eigentlich nicht beteiligt sind. Hierbei geht weitere wertvolle Zeit verloren. Letzendlich widerspricht eine derartige Konfiguration dem Prinzip von de- zentral angeordneter Maintenance, wo die Ersatzschaltung Aufgabe der peripheren Einrichtungen selbst ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie Ersatzschaltungen für periphere Baugruppen schneller und effizienter ausgeführt werden können, ohne die Dynamik des Systems einzuschränken.
Die Aufgabe wird ausgehend von den im Oberbegriff des Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst. 4 Vorteilhaft an der Erfindung ist insbesondere, daß die Ersatzschaltung bzw. Rückschaltung einer defekten Baugruppe durch die peripheren Baugruppen selbst unter Steuerung der Ersatzschaltebaugruppe unabhängig von einer übergeordneten Einrich- tung vorgenommen wird. Dabei finden die Grundprinzipien der 1+1 Baugruppenredundanz Anwendung. Dabei werden die prinzipiellen Abläufe der 1+1 Baugruppenredundanz für die 1:N Redundanz weitgehend übernommen. Dies hat den Vorteil, daß Synergien genutzt werden und Leistungsmerkmale, welche für die 1+1 Redundanz bereits zur Verfügung stehen, auch für die 1:N Redundanz nutzbar gemacht werden. Beispiel hierfür ist die weiche Umschaltung zwischen einzelnen peripheren Baugruppen und der Ersatzschaltebaugruppe in beiden Richtungen ohne Verbindungsunterbrechung mit dem Retten von Gebührendaten. Der erfinderische Schritt liegt darin, dass für die 1:N Redundanz mit Hilfe der Ersatzschaltebaugruppe die Prinzipien der dezentralen Maintenance konsequent umgesetzt werden, die Umschaltezeiten erheblich verbessert werden und die Qualität der Redundanz verbessert wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei- spiels näher erläutert.
Es zeigen
FIG 1 eine Konfiguration, auf der das erfindungsgemäße Verfahren zum Ablauf gelangt,
FIG 2 die Verhältnisse beim Stand der Technik,
Fig. 1 ist eine Konfiguration aufgezeigt, auf der das erfindungsgemäße Verfahren zum Ablauf gelangt. Demgemäß sind periphere Leitungsbaugruppen BGι..BGn vorgesehen, wobei lediglich 5 2 dieser peripheren Leitungsbaugruppen BGi, BG; aufgezeigt sind. Beide Baugruppen sind jeweils paarweise einander zuge¬ ordnet und weisen Verbindungen Vi untereinander auf, über die eine gegenseitigige Überwachung durchgeführt wird. Weiterhin sind den peripheren Leitungsbaugruppen BGι...BGn interne und externe Interfaces zugeordnet. Die internen Interfaces dienen als Schnittstelle zu den Baugruppen AMX des ATM-Koppelfeldes, während die externen Interfaces Schnittstellen zu den hier angeschlossenen Verbindungsleitungen zu den weiteren Vermitt- lungseinrichtungen darstellen. Die Baugruppen BGι...BGn weisen ferner Verbindungen V2 zu den Baugruppen AMX des ATM-Koppelfeldes auf, wobei hier lediglich die Verbindung V2 der Baugruppen BGi zu den Baugruppen AMX aufgezeigt ist. Alle Baugruppen BGι...BGn sowie die zugeordneten internen und ex- ternen Interfaces werden von einer übergeordneten Einrichtung MPSA überwacht und gesteuert. Weiterhin ist in dieser 1:N Redundanzgruppe eine Ersatzschaltebaugruppe BGE vorgesehen, die bei Ausfall einer Baugruppe an die Stelle dieser ausgefallenen Baugruppe treten soll. Letztendlich sind Schalter LPS und SB vorgesehen, die die ATM-Zellenströme zwischen den internen bezw. externen Interfaces und den peripheren Leitungsbaugruppen umleiten.
Voraussetzung für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß Verbindungen zwischen der Ersatzschaltebaugruppe BGE und allen peripheren Leitungsbaugruppen vorgesehen sind, so daß eine ständige Kommunikationsbeziehungen herrscht. Ebenso muß die Ersatzschaltebaugruppe BGE in der Lage sein, die internen Interfaces von einer peripheren Leitungsbaugruppe zur Ersatz- schaltebaugruppe BGE zu schalten. Ferner muß die Ersatzschaltebaugruppe BGE in der Lage sein, die externen Interfaces einer peripheren Leitungsbaugruppen zur Ersatzschaltebaugruppe BGE zu schalten. Letzendlich muß jede periphere Leitungsbaugruppe den Ausfall ihrer benachbarten peripheren Leitungsbaugruppe erkennen, um eine entsprechende Meldung an die Ersatzschaltebaugruppe BGE melden zu können. 6 Im folgenden wird davon ausgegangen, daß eine der peripheren Leitungsbaugruppen ausfällt. Dieses soll die Baugruppe BG sein. Der Ausfall wird von der paarweise zugeordneten Bau¬ gruppe BG; über die Verbindungsleitung Vj ermittelt. Daraufhin wird von der Baugruppe BG2 eine entsprechende Meldung ME an die Ersatzschaltebaugruppe BGE übertragen. Ferner wird die übergeordnete Einrichtung MPSA ebenfalls über eine Meldung MA über den Ausfall informiert, so daß hier nach wie vor ein aktuelles Abbild der Systemkonfiguration gespeichert ist.
Der Ausfall der peripheren Leitungsbaugruppe BGi wird weiterhin von der Baugruppe AMX erkannt, die als Teil des Koppelfeldes eine Verbindung V2 zu der ausgefallenen peripheren Leitungsbaugruppe BGi aufweist. Der Ausfall wird der überge- ordneten Einrichtung MPSA über eine Meldung MPS mitgeteilt.
Auf die Meldung ME hin führt die Ersatzschaltebaugruppe BGE die Ersatzschaltung durch. Zunächst werden die internen Interfaces umgeschaltet. Dies erfolgt durch Ansteuerung eines Schalters LPS, der einen Schaltvorgang Si bewerkstelligt. Danach erfolgt das Umschalten der externen Interfaces durch AnSteuerung eines Schalters SB, der einen Schaltvorgang S: bewirkt. Erst danach wird die Ersatzschaltebaugruppe BGE aktiviert, die jetzt die Funktion der ausgefallenen Baugruppe BG: hat und die über diese vor dem Ausfall geleiteten ATM- Nachrichtenzellenströme behandelt .
Die Fehlerbehandlung auf der übergeordneten Einrichtung MPSA läuft völlig unabhängig davon. Am vorliegenden Ausführungs- beispiel wird für die Ersatzschaltung einer peripheren Leitungsbaugruppe in 1:N Redundanz die Trennung zwischen der Ersatzschaltung, die durch die Esatzschaltebaugruppe gesteuert wird und der Ausfallbehandlung durch die übergeordnete Maint- enancebaugruppe deutlich.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ersatzschalten von Baugruppen in 1:N Redundanz, mit peripheren Leitungsbaugruppen (BGι ...BGn) , die jeweils paarweise einander zugeordnet sind, und die Verbindungen (VX untereinander aufweisen, über die eine gegenseitige Überwachung stattfindet, wenigstens einer Ersatzschaltebaugruppe (BGE) , die im Falle des Ausfalls einer der peripheren Leitungsbaugruppen (z.B.
BGX an die Stelle der ausgefallenen peripheren Leitungsbaugruppe tritt, sowie mit internen und externen Interfaces, die in Wirkverbindung mit den peripheren Leitungsbaugruppen (BGι...BGn) stehen, und mit einer übergeordneten Einrichtung (MPSA) , die alle Einrichtungen überwacht und steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfall einer der peripheren Leitungsbaugruppen (z.B. BG! ) von der verbleibenden der paarweise zugeordneten peri- pheren Leitungsbaugruppe (z.B.BG2) ermittelt wird, daß daraufhin eine Meldung (ME) von der den Ausfall ermittelnden peripheren Leitungsbaugruppe (z.B.BG2) zu der Ersatzschaltebaugruppe (BGE) gesendet wird, woraufhin diese durch Ansteuern von Schaltern (Si, S2) die internen und externen Interfaces umschaltet und erst dann sich selbst aktiviert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich von der den Ausfall ermittelnden peripheren Leitungsbaugruppe (z.B.BG2) eine Ausfallmeldung (MA) an die übergeordnete Einrichtung (MPSA) gesendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfall einer der peripheren Leitungsbaugruppen (z.B BGX zusätzlich von einer dem Koppelfeld zugehörigen Interfaces (AMX) erkannt wird, woraufhin von dieser eine entsprechende Meldung (MPS) an die übergeordnete Einrichtung (MPSA) gesendet wird.
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