processor controlled

Title:
Processor controlled system and method for operating a processor controlled system
Document Type and Number:
Kind Code:
A2
Abstract:
The system is controlled by a processor using a control program consisting of several functional program layers (LAYER1-LAYER4). Each layer offers services, whereby at least part of the services of a higher program layer are built on top of services of a lower layer. The program layers are asynchronously connected to each other in such a way that a request (REQ) received from a higher layer is first responded to by sending a confirmation (CONF) before the request is passed on to the next program layer. Each layer has an associated memory (DB1-DB4) containing program layer configuration data. An Independent claim is also included for a method of operating the system.
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Inventors:
Jaekel, Dr. Hans-joerg (DE) Banzhaf, Monika (DE) Kocher, Dr. Hartmut (DE)
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Application Number:
EP19990440116
Publication Date:
11/24/1999
Filing Date:
05/19/1999
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Assignee:
CIT ALCATEL (FR)
International Classes:
G06F9/40; G06F9/40; G06F9/42; G06F9/46; G06F9/46; (IPC1-7): G06F9/40; G06F9/42; G06F9/46
European Classes:
G06F9/40; G06F9/42; G06F9/46R6
Other References:
ELIASSEN F ET AL: "A MULTILAYERED OPERATING SYSTEM FOR MICROCOMPUTERS" , MICROPROCESSING AND MICROPROGRAMMING, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BV., AMSTERDAM, NL, VOL. 14, NR. 2, PAGE(S) 45-54 XP001061607 ISSN: 0165-6074 * Seite 47, Spalte 2, Zeile 16 - Seite 49, Spalte 1, Zeile 8 * WALKER E F ET AL: "Asynchronous remote operation execution in distributed systems" PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON DISTRIBUTED COMPUTING SYSTEMS. PARIS, MAY 28 - JUNE 1, 1990, LOS ALAMITOS, IEEE COMP. SOC. PRESS, US, Bd. CONF. 10, 28. Mai 1990 (1990-05-28), Seiten 253-259, XP010019330 ISBN: 0-8186-2048-X RAMAN L G: "OSI upper layer protocol requirements for TMN operations" NETWORKS: EVOLUTION OR REVOLUTION? NEW ORLEANS, MAR. 27 - 31, 1988, PROCEEDINGS OF THE ANNUAL JOINT CONFERENCE OF THE COMPUTER AND COMMUNICATIONS SOCIETIES. (INFOCOM), NEW YORK, IEEE, US, Bd. CONF. 7, 27. M{rz 1988 (1988-03-27), Seiten 181-185, XP010011675 ISBN: 0-8186-0833-1
Claims:
1. Verfahren zum Betrieb eines prozessorgesteuerten Systems (SYS) mittels eines Steuerprogrammes, welches aus mehreren funktionalen Programmschichten (LAYER1-4) besteht, wobei jede Programmschicht Dienste bietet und zumindest ein Teil der Dienste einer h·oheren Programmschicht auf Dienste einer niedrigeren Programmschicht aufbauen dadurch gekennzeichnet, dass eine von einer h·oheren Programmschicht empfangene Anforderung (REQ) durch Zur·ucksenden einer Best·atigung (CONF) beantwortet wird, bevor die Anforderung an eine n·achst niedrigere Programmschicht weitergeleitet wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jede Programmschicht (LAYER1-4) ·uber einen Speicher (DB1-4) verf·ugt, in dem Konfigurationsdaten der Programmschicht gespeichert sind. 3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem folgende Schritte ausgef·uhrt werden: a) Zugreifen auf das prozessorgesteuerte System (SYS) durch Senden der Anforderung (REQ) an die h·ochste Programmschicht (LAYER4), wodurch die h·ochste Programmschicht zur aktuellen Programmschicht wird, b) Ausf·uhren der Anforderung (REQ) in der aktuellen Programmschicht und Aktualisieren der Konfigurationsdaten in dem Speicher (DB4) der aktuellen Programmschicht entsprechend der Anforderung, c) Zur·ucksenden einer Best·atigung (CONF), d) Weiterleiten der Anforderung (REQ) an die n·achst niedrigere Programmschicht (LAYER3) wodurch die n·achst niedrigere Programmschicht zur aktuellen Programmschicht wird, und e) Wiederholen der Schritte b) bis d) bis die niedrigste zur Ausf·uhrung der Anforderung (REQ) ben·otigte Programmschicht erreicht ist. 4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem in der Gegenrichtung von einer niedrigeren Programmschicht bei Eintritt eines Ereignisses ein Ereignisbericht empfangen wird, die Konfigurationsdaten im Speicher entsprechend dem Ereignisbericht aktualisiert werden, eine lokale Bearbeitung des Ereignisberichts durchgef·uhrt wird, in der Form, dass eine Anforderung zur Ausf·uhrung einer Folgeaktion an die n·achst niedrigere Programmschicht gesendet wird, wenn eine solche Folgeaktion aufgrund des Ereignisses notwendig ist, und die Ereignisberichte an die n·achst h·ohere Programmschicht weitergeleitet werden. 5. System (SYS), das von einem Prozessor mittels eines Steuerprogrammes gesteuert wird, bei dem das Steuerprogramm aus mehreren funktionalen Programmschichten (LAYER1-4) besteht und bei dem jede Programmschicht Dienste bietet und zumindest ein Teil der Dienste einer h·oheren Programmschicht auf Dienste einer niedrigeren Programmschicht aufbauen, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmschichten (LAYER1-4) asynchron miteinander verbunden sind, in der Art, dass eine von einer h·oheren Programmschicht empfangene Anforderung (REQ) erst durch Zur·ucksenden einer Best·atigung (CONF) beantwortet wird, bevor die Anforderung (REQ) an eine n·achst niedrigere Programmschicht weitergeleitet wird. 6. System (SYS) nach Anspruch 5, bei dem jede Programmschicht (LAYER1-4) ·uber einen Speicher (DB1-4) verf·ugt, in dem Konfigurationsdaten der Programmschicht gespeichert sind. 7. System (SYS) nach Anspruch 6, bei dem die Programmschichten (LAYER1-4) so miteinander gekoppelt sind, dass eine Anforderung zun·achst in einer h·oheren Programmschicht (LAYER4) ausgef·uhrt wird, die Konfigurationsdaten in dem Speicher (DB4) der h·oheren Programmschicht (LAYER4) entsprechend der Anforderung (REQ) aktualisiert werden und die Best·atigung (CONF) zur·uckgesendet wird, bevor die Anforderung (REQ) zu der n·achst niedrigeren Programmschicht zur weiteren Ausf·uhrung weitergeleitet wird. 8. System (SYS) nach Anspruch 6, bei dem die Speicher (DB1-4) als Datenbanken strukturiert sind. 9. System (SYS) nach Anspruch 5, das ein Netzwerkmanagementsystem eines Telekommunikationsnetzes ist. 10. System (SYS) nach Anspruch 5, das eine Steuerungseinrichung eines Netzelementes ist.
Description:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines prozessorgesteuerten Systems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere eines Netzwerkmanagementsystems, sowie ein prozessorgesteuertes System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
F·ur viele Anwendungen werden Systeme von einem oder mehreren Prozessoren gesteuert, indem diese ein Steuerprogramm wie z.B. ein Betriebssystem ausf·uhren. F·ur das Steuerprogramm wird h·aufig ein Aufbau aus mehreren hierarchischen angeordneten Programmschichten gew·ahlt, wobei jede Programmschicht verschiedene Dienste anbietet und zumindest ein Teil der Dienste einer h·oheren Schicht auf Dienste einer niedrigeren Programmschicht aufbaut. Insbesondere f·ur Netzwerkmanagementsysteme wird der mehrschichtige Aufbau verwendet.
In dem Artikel "Management von SDH-Netzelementen: eine Anwendung der Informationsmodellierung", M.P. Bosse et al., Elektrisches Nachrichtenwesen 4. Quartal 1993, S.329-338, ist der Aufbau eines Steuerprogrammes f·ur ein Netzwerkmanagementsystem eines synchronen digitalen Nachrichten·ubertragungssystems f·ur SDH beschrieben. Das Steuerprogramm besteht aus verschiedenen, hierarchisch strukturierten Programmschichten. Zu diesen Programmschichten z·ahlen eine Netzschicht und eine Elementschicht. In dem Artikel wird auch erw·ahnt, dass das Netzwerkmanagementsystem ·uber Datenbankfunktionen verf·ugt. Die Kommunikation zwischen den Programmschichten erfolgt ·uber eine festgelegte, als Q3 bezeichnete Schnittstelle.
Entsprechend dem Artikel "Technologie der SDH-Netzelemente: die Software-Platform" von S. Colombo et al., Elektrisches Nachrichtenwesen 4. Quartal 1993, S.322-328, ist die Elementschicht ebenfalls ein nach dem mehrschichtigen Aufbau strukturiertes Steuerungsprogramm: In einer ersten Programmschicht sind die Netzelementfunktionen in Form von verwalteten Objekten angesiedelt. Diese Programmschicht baut auf Funktionen auf, die von der als virtuelles Hardwaremodul bezeichneten Programmschicht geboten werden. Darunter befindet sich die On-Board-Controller-Software, die dann schliesslich auf die SDH-Hardware zugreift. Die erste Programmschicht verf·ugt ·uber einen Dauerspeicher zur Speicherung von Konfigurationsparametern (verwalteten Objekten ) in einer als Persistency bezeichneten Datenbank.
Bei dem geschilderten mehrschichtigen Aufbau ist eine Kommunikation zwischen angrenzenden Programmschichten erforderlich: Eine h·ohere Programmschicht muss Anforderungen an eine niedrigere Programmschicht weiterleiten, die niedrigere Programmschicht muss eine Best·atigung f·ur die Ausf·uhrung der Anforderung und gegebenenfalls ein Ergebnis zur·uckliefern. ·Ublicherweise wartet eine h·ohere Programmschicht auf die Best·atigung und die untere Programmschicht sendet die Best·atigung erst nach erfolgreicher Ausf·uhrung der Anforderung.
Bei dieser Vorgehensweise besteht die Schwierigkeit, dass bei einem mehrschichtigen Aufbau das ganze System blockiert werden kann, wenn eine h·ohere Programmschicht auf eine Best·atigung von einer unteren Programmschicht wartet, die untere Programmschicht jedoch gerade besch·aftigt ist und zur Abarbeitung der von der h·oheren Programmschicht empfangenen Anforderung nicht kommt. Der Durchsatz durch ein solches mehrschichtiges Steuerprogramm ist also durch die Geschwindingkeit der langsamsten Schicht begrenzt. Auch eine Entkopplung der Programmschichten mittels Warteschlangen bringt hier keine prinzipielle Verbesserung, da Warteschlangen ·uberlaufen k·onnen, z.B. bei Ausfall einer Programmschicht aufgrund eines aufgetretenen Fehlers.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines prozessorgesteuerten Systems, insbesondere eines Netzwerkmanagementsystems, sowie ein prozessorgesteuertes System anzugeben, bei denen eine Blockierung aufgrund einer besch·aftigten oder ausgefallenen Programmschicht nicht auftreten kann.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens gel·ost durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Systems durch die Merkmale des Anspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abh·angigen Anspr·uchen zu entnehmen.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Verf·ugbarkeit sowie die Robustheit und Uberlebensf·ahigkeit im Falle eines Fehlers eines erfindungsgem·assen Systems verbessert wird.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Leistungsf·ahigkeit eines erfindungsgem·assen Systems verbessert wird, da mehrere Anforderungen in einer Programmschicht zusammengefasst und zusammen bearbeitet werden k·onnen. Hinzu kommt, dass der Durchsatz durch die einzelnen Programmschichten nicht von der Bearbeitungsgeschwindigkeit der langsamsten Programmschicht begrenzt wird.
Als weiterer Vorteil erweist sich, dass das erfindungsgem·asse System auch bei Totalausfall einer mittleren oder unteren Programmschicht zumindest nach aussen hin bedienbar bleibt. Als Spezialfall eines Totalausfalles ist hier anzuf·uhren, dass ein Teil des Systems abgeschaltet oder nicht angeschlossen ist. Die Erfindung erm·oglicht damit eine transparente Off-Line-Konfigurierung erfindungsgem·asser Systeme.
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung liegt im Bereich des Netzwerkmanagements als Netzwerkmanagementsystem eines Telekommunikationsnetzwerkes oder als Steuerungseinrichtung eines Netzelementes eines Telekommunikationsnetzwerkes.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 in einem Ausf·uhrungsbeispiel n·aher beschrieben. Es zeigt: Figur 1 den schematischen Aufbau eines erfindungsgem·assen Systems, Figur 2 den Datenfluss durch eine Programmschicht eines erfindungsgem·assen Systems und Figur 3 ein Flussdiagramm des erfindungsgem·assen Verfahrens.
Um einzelne Programmschichten eines Steuerprogrammes im zeitlichen Ablauf zu entkopeln wird erfindungsgem·ass ein asynchroner Ansatz gew·ahlt. Dabei besteht ein Grundgedanke der Erfindung darin, eine Anforderung zun·achst in einer h·oheren Programmschicht lokal zu bearbeiten und eine Best·atigung zur·uckzusenden und die Anforderung anschliessend an eine niedrigere Programmschicht zur weiteren Bearbeitung weiterzuleiten. Die Aussage der Best·atigung erh·alt dadurch den Charakter eines Versprechens, f·ur die Ausf·uhrung der Anforderung Sorge zu tragen. Sie hat daher nicht l·anger die Aussagekraft, dass die Anforderung erfolgreich abgearbeitet wurde, sondern best·atigt den Erhalt der Anforderung und verspricht diese abzuarbeiten. Durch diese Massnahmen wird eine wirksame, vollst·andige Entkopplung der Programmschichten erreicht.
Ein Benutzer erh·alt erfindungsgem·ass auf eine Anforderung als Best·atigung ein "OK" zur·uck, bevor die Anforderung tats·achlich ausgef·uhrt wurde. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn die Anforderung in einer aktuellen Programmschicht logisch und sematisch gepr·uft wird. Dann ist sichergestellt, dass die Anforderung zumindest prinzipiell ausf·uhrbar ist und die Best·atigung stellt dann eine Zusicherung der Durchf·uhrung dar.
Damit eine lokale Bearbeitung der Anforderung durchgef·uhrt werden kann, verf·ugen die Programmschichten ·uber eigene Speicher, in denen die aktuellen Konfigurationsparameter der jeweiligen Schicht abgespeichert und gesichert sind. Unter Konfigurationsparametern werden in diesem Zusammenhang auch Ereignis- und Zustandsdaten der jeweiligen Programmschicht verstanden. Die Speicher der Programmschichten sind logisch getrennte Speicher, die jedoch physikalisch in der selben Speichervorrichtung, beispielsweise einem RAM, einem EEPROM, einer Festplatte oder einem anderen Datentr·ager, enthalten sein k·onnen. Vorzugsweise ist der Speicher zu einer Datenbank strukturiert, in der die Konfigurationsparameter abgelegt sind.
Das Steuerprogramm kann auch eine komplexe Steuersoftware sein, die aus mehreren Programmodulen besteht, welche als verteilte Anwendung auf verschiedenen Prozessoren ausgef·uhrt werden.
In dem in Figur 1 gezeigten Ausf·uhrungsbeispiel besteht das erfindungsgem·asse System SYS aus vier Programmschichten LAYER1 bis LAYER4. Die Programmschichten verf·ugen jeweils ·uber eine Datenbank DB1 bis DB4. In den Datenbanken sind Konfigurationsparameter der zugeh·origen Programmschicht gespeichert. Ein Zugriff auf das System SYS l·auft so ab, dass eine Anforderung REQ an die h·ochste Programmschicht LAYER4 geleitet wird. Dort geschieht eine lokale Bearbeitung der Anforderungen REQ indem die von der Anforderung betroffenen Konfigurationsparameter in der Datenbank DB4 entsprechend der Anforderung aktualisiert werden. Ist dies geschehen, dann wird als Antwort auf die Anforderung REQ eine Best·atigung CONF zur·uckgeschickt.
Ist eine Bearbeitung der Anforderung REQ in der n·achst niedrigeren Programmschicht LAYER3 erforderlich, so wird die Anforderung nun an die Programmschicht LAYER3 weitergeleitet. Dort geschehen wieder dieselben Schritte: Lokale Bearbeitung der Anforderungen indem die betroffenen Konfigurationsparameter in der Datenbank DB3 aktualisiert werden und anschliessend Zur·uckschicken einer Best·atigung.
Das Weiterleiten an die jeweils n·achst niedrigere Programmschicht geschieht solange, bis die niedrigste zur Ausf·uhrung der Anforderung notwendige Programmschicht erreicht ist.
Am Beispiel eines Netzwerkmanagementsystems ist dies leicht verst·andlich: Die Programmschicht LAYER4 ist eine Anwenderschicht in einer zentralen Netzwerkmanagementeinrichtung. Die n·achst niedrigere Programmschicht LAYER3 ist die sogenannte MIB (Management Information Base, wie in ITU-T X.720 standardisiert) zusammen mit einem Softwarerahmen (Framework) in einer Steuerungseinrichtung eines Netzelementes, beispielsweise eines digitalen Crossconnects. Die wiederum n·achst niedrigere Programmschicht LAYER2 ist ein virtuelles Hardwaremodul VHM, welches die Umsetzung zwischen der MIB und der Hardware durchf·uhrt. Die unterste Programmschicht LAYER1 ist die Firmware, die sich auf den einzelnen Leiterplatten (Boards) des Crossconnects befindet und die die sogenannten On-Board-Controller (OBC) steuert.
Die Anforderung eines Benutzers, einen bestimmten Verbindungsparameter einer bestehenden Verbindung zu ver·andern, muss von allen vier Programmschichten bearbeitet werden, um die Anforderung auszuf·uhren. Hingegen kann eine Anforderung, einen Verbindungsparameter einer bestehenden Verbindung zu lesen bereits von der ersten oder der zweiten Programmschicht erf·ullt werden, je nach Art des Parameters.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, dass mehrere Anforderungen in einer Programmschicht zusammengefasst und zusammen bearbeitet werden k·onnen. Werden beispielsweise in der obersten Programmschicht mehrere Anforderungen empfangen, welche alle einen bestimmten Parameter direkt oder indirekt ·andern wollen, so wird in der obersten Programmschicht tats·achlich der bestimmte Parameter mehrmals hintereinander auf einen neuen Wert gesetzt. Dies geschieht jedoch nur lokal. Bei der Weiterleitung k·onnen die mehreren Anforderungen zu einer einzigen zusammengefasst werden, so dass in den darunterliegenden Schichten jeweil nur noch eine einzige ·Anderung des betreffenden Parameters erfolgen muss. Dieses Vorgehen ist besonders im Falle einer Off-line-Konfigurierung des erfindungsgem·assen Systems vorteilhaft, wenn also die unteren Programmschichten nicht verf·ugbar sind.
In diesem Falle werden alle ·Anderungen in der lokalen Datenbank vorgenommen um nach Inbetriebnahme des ganzen Systems die durch die erfolgte Off-line-Konfigurierung notwendigen ·Anderungen in einer einzigen Anforderung an die unteren Programmschichten weiterzuleiten.
Ereignisberichte k·onnen Folgeaktionen an der n·achst niedrigeren Schicht ausl·osen. Daraus ergibt sich als ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass eine Anforderung zur Ausf·uhrung der Folgeaktion an die n·achst niedrigere Schicht gesendet werden kann, auch wenn die n·achst h·ohere Schicht, an die der Ereignisbericht weitergeleitet werden soll, diese Ereignisberichte momentan nicht verarbeiten oder entgegennehmen kann. Mehrere Ereignisberichte k·onnen zusammengefasst werden, wenn die h·ohere Programmschicht, an die diese weitergeleitet werden sollen, l·angere Zeit keine Berichte entgegennehmen kann. Dadurch wird jeweils nur der aktuelle Zustand weitergeleitet. Ereignisse werden also lokal verarbeitet und bei der Weiterleitung nach M·oglichkeit zusammengefasst. Es handelt sich hierbei um adaptive Ereignisunterdr·uckung.
In Figur 2 ist der Datenfluss in einer Programmschicht schematisch gezeigt. Die Programmschicht LAYERN empf·angt Anforderungen REQ von der n·achst h·oheren Programmschicht, bearbeitet die Anforderung lokal und sendet als Antwort eine Best·atigung CONF zur·uck. Danach wird die Anforderung REQ an die n·achst niedrigere Programmschicht weitergeleitet. In der Gegenrichtung empf·angt die Programmschicht LAYERN von der n·achst niedrigeren Programmschicht Ereignisberichte EVE (engl: event reports). Bestimmte Ereignisse k·onnen Folgeaktionen erfordern, so dass in der Programmschicht LAYERN eine Bearbeitung des Ereignisberichtes in der Form durchgef·uhrt wird, dass eine Anforderung REQ an die darunterliegende Programmschicht gesendet wird, die Folgeaktion auszuf·uhren. Aufgrund der Ereignisberichte wird falls notwendig ebenfalls die interne Datenbank aktualisiert.
Dann wird der Ereignisbericht EVE an die dar·uberliegende Programmschicht weitergeleitet.
In Figur 3 ist ein Flussdiagramm des erfindungsgem·assen Verfahrens abgebildet. Das Verfahren enth·alt folgende Schritte: Schritt S1: Auf das System wird zugegriffen, indem eine Anforderung an die h·ochste Programmschicht gesendet wird. Die h·ochste Programmschicht wird dadurch zur aktuelle Programmschicht. Schritt S2: Die Anforderung wird in der aktuellen Programmschicht ausgef·uhrt. Schritt S3: Die Konfigurationsdaten in dem Speicher, vorzugsweise der Datenbank, werden entsprechend der Anforderung ge·andert. Schritt S4: Es wird als Antwort eine Best·atigung zur·uckgesendet. Schritt S5: Wenn die niedrigste zur Ausf·uhrung der Anforderung ben·otigte Programmschicht noch nicht erreicht ist, wird die Anforderung zur weiteren Bearbeitung an die n·achst niedrigere Programmschicht weitergeleitet.
Die n·achst niedrigere Programmschicht wird dadurch zur aktuellen Programmschicht. Dann werden die Schritte S2 bis S5 wiederholt.
Als aktuelle Programmschicht wird in diesem Zusammenhang stets die Programmschicht bezeichnet, die die Anforderung aktuell lokal bearbeitet.