具有环形布局的异步传输模式系统中的保护交换方法

摘要

本发明披露了一种具有环形布局的异步传输模式ATM系统中的保护交换方法，其中一个ONU的保护交换方法包括，ONU检测一个与ONU本身连接的光路的故障或异常状态，ONU执行从具有故障的光路的相反方向接收ATM信元的保护交换功能，ONU的软件单元将ONU的一个节点标识数据NID插入到正常状态的光路的APS寄存器中，并且ONU的硬件单元通过执行将APS寄存器反射到APS信元的VCI区产生APS信元，并且把APS信元发送到与异常状态的光路的方向相同方向。因此，本发明的具有环形布局的ATM系统中的保护交换方法具有减少了交换延迟时间和交换负载的优点。

说明书

                       优选权声明

本申请根据35 U.S.C.§119要求于2001年11月29日在韩国工业产权局申请的、序列号为2001-74986的、名称为“具有环形构造的ATM系统的保护交换方法”的早先申请产生的所有利益，并且将该申请的全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及具有环形布局的异步传输模式ATM系统，更具体地讲，涉及对ATM系统的ATM信元的保护交换方法。

背景技术

最近，通信业务正在从电话之类的话音业务更新到诸如因特网、视频电话、视频点播VOD之类的数据业务。

由于常规数据业务中使用的诸如综合业务数字网ISDN或租用线路之类的常规网络强制地将一个指定频率分类给一个用户，因而很难把常规网络应用于因特网之类的要求断续和少量数据流的新近的数据通信业务。因此，要求一种异步传输模式ATM系统。ATM系统中的一种系统是由Korean Telecom KT倡导开发的光纤环形通信(fiber loop carrier)-CFLC-C系统。

FLC-C包括星形布局的一个主数字终端HDT和多个光学网络单元ONU，并且执行对光纤线路的保护交换功能。为了应用于业务区和各种场合，将FLC-C改进为环形布局和双星形布局。但是，直到近日，环形布局的HDT和ONU也仅在同步数字系列SDH的通信方法中使用。因此，对于ATM方法，不仅没有制定出完整的国际标准，而且也不存在商业产品。

本申请的发明人在1999年6月23日申请的、名称为“具有环形布局的异步传输模式中的保护交换方法”的第1999-23730号韩国专利申请中详细说明了一般的保护交换方法。

具有环形布局的常规FLC-C系统完全依赖软件程序，以检测、插入和保护交换APS信元。因此，FLC-C系统具有处理时间被延迟的问题。

发明综述

因此，本发明的一个目的是要提供一种具有环形布局的异步传输模式ATM系统中的保护交换方法，以在软件和硬件二者中产生、检测、插入和保护交换ATM信元。因此，本发明的方法具有一种简单的结构，并且减小了延迟时间。

本发明的另一个目的是要提供一种具有环形布局的ATM系统，以通过仅参考插入到APS信元中的数据执行保护交换操作，以便减小执行保护交换操作的负担。

为了克服上述和其它问题，和满足上述和其它目的，本发明的优选实施例提供了一种具有环形布局的异步传输模式ATM系统中的保护交换方法，这种方法在双向发送相同ATM信元的ATM系统与一个主数字终端HDT和多个光学网络单元ONU环形连接的情况下，利用包括一个虚拟信道标识符VCI的自动保护交换ATS信元存储具有异常或正常状态的光路的数据，其中每个ONU包括：硬件单元；软件单元，硬件和软件单元都产生APS信元；和由硬件单元执行从其和向其反射APS信元的VCI区并且由软件单元读取和设置的APS寄存器，并且其中ONU的保护交换方法包括：ONU检测与OUN本身连接的一个光路的故障或异常状态的步骤；ONU执行接收来自具有故障的光路的相反方向的ATM信元的保护交换功能的步骤；ONU的软件单元将ONU的一个节点标识数据NID插入到正常状态的光路的APS寄存器中的步骤；和ONU硬件单元通过执行将APS寄存器反射到APS信元的VCI区产生APS信元，并且将APS信元发送到与异常状态的光路的方向相同方向的步骤。

此外，检测光路的异常状态的步骤包括：ONU的硬件单元检测光路的光信号，在光信号减弱的情况下产生一个中断，并且将光路的异常状态通知ONU软件单元的步骤；和ONU的软件单元在光信号的强度低于强度的临界值的情况下，检测光路的光信号的强度和光路的异常状态的步骤。

此外，ONU的硬件单元发送APS信元的步骤包括，ONU的硬件单元以周期性间隔发送APS信元，直到从HDT和其它ONU输入一个保护交换完成消息。

本发明的又一个目的是要提供一种具有环形布局的ATM系统中的保护交换方法，该方法在双向发送相同ATM信元的ATM系统与一个主数字终端HDT和多个光学网络单元ONU环形连接的情况下，利用包括虚拟信道标识符VCI的自动保护交换APS信元存储具有异常或正常状态的光路的数据，其中每个ONU包括：硬件单元；软件单元，硬件单元和软件单元都产生APS信元；和由硬件单元执行从其和向其反射APS信元的VCI区并且由软件单元读取和设置的APS寄存器，并且其中ONU的保护交换方法包括：ONU的硬件单元接收APS信元，以执行将APS信元的VCI区反射到APS寄存器的步骤；ONU的软件单元检查APS信元是否是一个警报指示信号AIS的步骤；在APS信元是AIS的情况下，执行保护交换功能，以接收来自光路的相反方向的，具有APS信元的VCI区中指示的异常光路的ONU的APS信元的步骤；在APS信元是AIS的情况下，ONU的软件单元将ONU的一个节点标识数据NID插入到具有正常状态的APS寄存器的光路中的步骤；和ONU执行将APS寄存器反射到APS信元的VCI区以再产生APS信元，并且将APS信元发送到光路方向的步骤。

此外，具有环形布局的ATM系统中的保护交换方法进一步包括，ONU的硬件单元顺序地执行将APS信元反射到APS寄存器，产生一个中断，和将接收的APS信元的数据通知ONU的软件单元。

此外，ONU的软件单元执行的检查APS信元是否是AIS的步骤包括，ONU的软件单元检查APS寄存器的所有比特中的一个发送APS信元的节点的标识位置的比特，以确定APS信元是否是AIS的步骤。

本发明的再一个目的是要提供一种在具有环形布局的ATM系统中的保护交换方法，该方法在双向发送相同ATM信元的ATM系统与一个主数字终端HDT和多个光学网络单元ONU环形连接的情况下，利用包括虚拟信道标识符VCI的自动保护交换APS信元存储具有异常或正常状态的光路的数据，其中HDT包括：硬件单元；软件单元，硬件和软件单元都检测APS信元和产生APS清除信元；和一个由硬件单元执行从其和向其反射APS信元的VCI区并且由软件单元读取和设置的APS寄存器，并且其中HDT的保护交换方法包括：HDT检测与HDT连接的光路的异常状态的步骤；执行接收来自面对异常状态的光路的相反方向的ATM信元的保护交换功能的步骤；HDT的硬件单元接收APS信元以执行将APS的VCI区反射到PAS寄存器的步骤；HDT的软件单元检查APS信元是否是一个AIS的步骤；和在APS信元是AIS的情况下，执行保护交换功能以接收来自光路的相反方向的，具有APS信元的VIC区中指示的异常光路的ONU的APS信元的步骤。

此外，在APS清除信元产生场合的情况下，具有环形布局的ATM系统中的保护交换方法进一步包括：重置APS寄存器中所有比特的步骤；HDT的硬件单元执行将APS寄存器反射到APS信元的VCI区的步骤；HDT的硬件单元产生APS清除信元的步骤；和HDT的硬件单元将APS清除信元发送到ONU的步骤。

此外，HDT检测光路的异常状态的步骤包括：HDT的硬件单元检测光路的光信号，在光信号减弱的情况下，产生一个中断，并且将光路的异常状态通知HDT的软件单元的步骤；和在光信号的强度低于强度的临界值的情况下，HDT的软件单元检测光路的光信号的强度和光路的异常状态的步骤。

此外，具有环形布局的ATM系统中的保护交换方法进一步包括：HDT的硬件单元顺序地执行将APS信元反射到APS寄存器，产生中断，和将接收的APS信元的数据通知HDT的软件单元。

此外，HDT的软件单元执行的检查APS信元是否是AIS的步骤包括，HDT的软件单元检查APS寄存器的所有比特中的一个发送APS信元的节点的标识位置的比特，以确定PAS信元是否是AIS。

附图说明

通过结合附图参考以下的详细说明，可以对本发明及其多种附带的优点具有更为清楚的理解，在附图中相同的参考号代表相同或类似的组件，在附图中：

图1是一个具有环形布局的常规异步传输模式ATM系统，光纤环形通信系统-C FLC-C的示意图；

图2是一个自动保护交换APS信元的构造；

图3是根据本发明的优选实施例的，一个第二光学网络单元ONU中的光学网络接口单元ONIU的示意图；

图4是说明在根据本发明的第二ONU的一个第一现场可编程门阵列FPGA中的APS信元产生过程的流程图；

图5是说明在根据本发明的第二ONU的第一FPGA中的APS信元的检测和插入过程的流程图；

图6是说明在根据本发明的第二ONU的一个控制器中的保护交换过程的流程图；

图7是在根据本发明一个主数字终端HDT中的一个ONIU的示意图；和

图8是说明在根据本发明的HDT的一个现场可编程门阵列mFPGA中的APS清除信元产生过程的流程图。

具体实施方式

图1是具有环形布局的常规ATM系统，FLC-C，的示意图。HDT 10和四个ONU 11，12，13和14在一个具有环形布局的网络中，并且通过ATM方法通信。FLC-C系统可以包括一个HDT和最多14个ONU，和一个保留节点。为了便于说明，本申请示出了一个包括四个ONU的FLC-C。但是，本发明不限于这种情况。

HDT 10和ONU 11，12，13和14通过光纤线路16的第一和第二方向同时发送ATM信元，同时通过第一方向161或第二方向162接收ATM信元。当光纤线路16中的任意一点具有故障时，交换具有故障的光纤线路16，并且不交换其它光纤线路16。

例如，当光纤线路的第一方向161中的光路“1Dr”具有故障时，在光路“1Dr”将第一ONU 11的ATM信元发送到第二ONU 12的同时，第二ONU 12检测到故障。当检测到光路“1Dr”中的故障时，第二ONU12执行通过第二方向162接收ATM信元的交换功能。因此，第二ONU 12从通过HDT 10、第四ONU 14和第三ONU 13的第二方向162接收第一ONU 11的ATM信元。

此外，当光路“1Dr”出现故障时，第二ONU 12必须将故障通知其它节点，例如，HDT，以及第三和第四ONU。因此，其它节点仅接收在第二方向162发送的ATM信元，而不通过第一方向161接收ATM信元。

为了执行上述操作，第二ONU 12通过第一方向161发送一个具有第二ONU 12的节点标识数据NID的自动保护交换APS信元。APS信元包括一个没有故障的光路的数据。因此，当其它节点通过第一方向161接收具有一个节点的NID的APS信元时，光路通过第一方向从该节点到其它节点正常地操作。

因此，当第二ONU 12通过第一方向161发送一个APS信元时，第三ONU 13接收APS信元，并且根据APS信元中的NID执行保护交换功能。也就是说，APS信元仅包括第二ONU 12的NID。因此，通过第一方向161，第三ONU 13仅接收来自第二ONU 12的ATM信元。此外，第三ONU 13仅通过第二方向162接收来自另一个节点，例如，HDT或其它ONU的ATM信元。

在执行保护交换功能的同时，第三ONU将它自己的NID插入到APS信元中，并且通过第一方向161发送APS信元，以通知第四ONU 14。第四ONU 14接收的APS信元包括第二ONU 12和第三ONU 13的NID。因此，通过第一方向161，第四ONU 14仅接收来自第二和第三ONU 12，13的ATM信元。此外，第四ONU 14通过第二方向162接收来自其它节点的ATM信元，例如，HDT或其它ONU的ATM信元。

以这种方式，HDT 10和ONU 12，13和14执行了仅通过第二方向162接收ATM信元的保护交换功能，尽管在开始时ATM信元发送到具有故障的光路“1Dr”的第一方向161。此外，当ATM信元不通过第一方向161的光路“1Dr”的路径时，HDT 10和ONU 11，12，13和14不执行对ATM信元的保护交换功能。

如上所述，HDT 10和ONU 11，12，13和14中的每个保护交换，以接收从故障光路的相反的方向发送的ATM信元。此外，HDT 10和ONU11，12，13和14中的每个产生一个具有其自身的NID的APS信元，并且将APS信元发送到故障光路的方向。

此外，HDT 10和ONU 11，12，13和14中的每个将它自己的NID插入到APS信元中，并且将APS信元连续地发送到APS信元的传输方向。因此，当一个节点的NID包括在APS信元中时，HDT 10和ONU 11，12，13和14中的每个不对来自该节点的ATM信元执行保护交换功能。相反，当一个节点的NID没有包括在APS信元中时，HDT 10和ONU 11，12，13和14中的每个执行对来自该节点的ATM信元执行保护交换功能，以从光纤线路的相反方向接收ATM信元。

现在详细地说明本发明的优选实施例，在附图中示出了这些优选实施例的例子。

本法发明的异步传输模式ATM系统与图1的ATM系统基本相同，但是具有以下示出的差别。

在一个自动保护交换APS信元中，确定了一个指定的共性流量控制和虚拟路径标识符GFC/VPI，并且一个16比特虚拟信道标识符VCI标明了一个节点的NID。

图2是一个APS信元的构造。APS信元包括一个GFC区，一个VPI区，一个VCI区，和一个有效负载型标识符PTI区。GFC和VPI区使用0*FF。16比特的VCI区中的每个比特插入正常光路中的一个节点的NID，例如，HDT或ONU的NID。也就是说，在16比特的VCI区中，最低的比特包括一个HDT的NID，中间的比特包括每个对应的ONU的NID。此外，16比特VCI区的最高的比特包括一个保留节点的NID。

由于在ONU11，12，13和14之间保护交换方法是相同的，在以下的说明中将第二ONU 12作为详细描述内部结构和保护交换方法的例子。

当输入光信号减弱(信号故障)时，信号的强度低于临界值(信号退化)，并且操作器任意地减弱信号，执行保护交换功能。在环形布局中，每个节点可以通过APS信元执行交换功能。当一个物理光纤线路16发生故障时，每个节点产生一个APS信元，并且在每个预定的时间周期中将APS信元发送到一个相邻的节点。

在本发明中，APS信元的产生是在软件中执行的，并且产生的APS信元的周期性发送是在硬件中执行的。因此，软件处理降低到最小，以减少延迟时间。此外，当从相邻节点输入APS信元时，每个节点在软件和硬件中同时检测、插入、和保护交换APS信元，以减小延迟时间。

图3是本发明的第二ONU中的一个光学网络接口单元ONIU的示意图。参考图3，第二ONU的ONIU包括第一网络ATM单元NAU 310，第二NAU 320，一个不对称数字用户线ADSL终端单元ATU 330，和一个ONU主控制单元，控制器，340。

每个NAU包括一个用户网络接口NUI，一个现场可编程门阵列FPGA，一个自动测试和负载分析系统ATLAS，和两个信元路由器CRa和CRb。

第一NAU 310的第一UNI 311接收来自第一光纤线路16，第一光路的，第一方向161的光信号，并且提取一个ATM信元，以将ATM信元发送到第一FPGA 312。此外，第一UNI 311检测来自第一光路的光信号的状态，以将光信号的状态发送到第一FPGA 312。此外，第一UNI 311将从第一FPGA 312发送的ATM信元转换成一个光信号，并且通过第二光路将光信号发送到光纤线16的第二方向162。

第一FPGA 312包括软件单元和硬件单元。第一FPGA 312将第一UNI311检测到的光路的故障通知控制器340。接下来，第一FPGA 312产生一个插入其自己的NID的APS信元，并且通过第二NAU 320将APS信元发送到第三光路。此外，遵照控制器340的保护交换命令，第一FPGA312通过第一ATLAS 313和第一CRb 315将一个ATM信元从第一UNI 311发送到ATU 330，或放弃ATM信元。

此外，当从第二NAU 320输入了一个APS信元时，第一FPGA 312通过第一UNI 311向第二光路发送APS信元。此外，当通过第一UNI 311输入了一个APS信元时，第一FPGA 312将APS信元发送到控制器340。在将其自己的NID插入到APS信元之后，第一FPGA 312通过第二NAU320将APS信元发送到第三光路。第一FPGA 312的操作将在本申请的后面更详细地说明。

管理网络的操作、管理和维护OAM的第一ATLAS 313通过第一FPGA 312接收落入对应节点的ATM信元，并且通过第一CRb 315将该ATM信元发送到ATU 330。此外，第一ATLAS 313通过ATU 330和第一CRb 315接收添加到对应节点的一个ATM信元，并且把这个ATM信元发送到第一FPGA 312。在这种情况下，添加到对应节点的ATM信元被同时输入到第一CRb 315和第二CRb325。因此，ATM信元被同时发送到两个方向。

第一CRa 314执行将通过对应的节点的ATM信元发送到第二NAU320和第二CRa324的信元路由功能。同样，第二CRb 315执行接收通过ATU 330添加到对应节点的ATM信元，和把落入对应节点的ATM信元发送到ATU 330的信元路由功能。

ATU 330通过第一CRb 315和第二CRb 325接收从网络发送到用户的ATM信元。利用ATM的通用测试及操作PHY(物理或物理层协议)接口(UTOPIA)中的第2级规范，将接收的ATM信元发送到多个ADSL调制解调器。接下来，为了利用电话线高速发送数据，ADSL调制解调器将对应的ATM信元调制成模拟信号，并且将ATM信元发送到一个用户。相反，在把来自一个用户的模拟信号解调成数字信号之后，利用UTOPIA中的第2级规范，将ATM信元发送到第一CRb 315和第二CRb325。

此外，第二NAU 320的第二UNI 321接收来自第四光路的光信号，从光信号提取一个ATM信元，并且把ATM信元发送到第二FPGA 322。结果，ATM信元被发送到光纤线路的第二方向162。此外，第二UNI 321检测光信号的状态，并且把光信号的状态通知第二FPGA 322。此外，第二UNI 321把来自第二FPGA 322的ATM信元转换成光信号，并且通过第三光路将光信号发送到光纤线路16的第一方向161。

第二FPGA 322包括软件单元和硬件单元。当检测到光纤线路中的故障时，第二FPGA 322将故障通知控制器340，并且通过插入它本身的NID产生一个APS信元，以通过第一NAU 310将APS信元发送到第二光路。此外，遵照来自控制器340的保护交换命令，第二FPGA 322通过第二ATLAS 323和第二CRb 325将第二UNI 321的ATM信元发送到ATU 330，或放弃该ATM信元。此外，当从第一NAU 310输入了APS信元时，第二FPGA 322通过第二UNI 321将APS信元发送到第三光路。此外，当通过第二UNI 321输入APS信元时，第二FPGA 322把APS信元发送到控制器340，并且除了通过第一NAU 310把APS信元发送到第二光路之外，还要把它本身的NID插入到APS信元中。第二FPGA 322的操作将在本申请的后面更详细地说明。

管理网络的OAM的第二ATLAS 323通过第二FPGA 322接收落入对应节点的ATM信元，并且通过第二CRb 325把ATM信元发送到ATU330。此外，第二ATLAS 323通过ATU 330和第二CRb 325接收从对应节点添加的ATM信元，并且把该ATM信元发送到第二FPGA 322。第二CRa 324执行把通过对应节点的ATM信元发送到第一NAU 310的第一CRa 314的信元路由功能。此外，第二CRb执行把落入对应节点的ATM信元发送到ATU 330，和接收来自ATU 330的从对应节点添加的ATM信元的信元路由功能。

控制器340不仅完全控制第一NAU 310和第二NAU 320，而且也根据第一FPGA 312和第二FPGA 322的故障数据和APS信元，执行保护交换功能。此外，由于第一FPGA 312和第二FPGA 322与控制340直接连接，因而直接从/向(从或向，或从和向)控制器340发送APS信元帧和时钟数据。

现在参考图4至图6的流程图说明在第二ONU 12中的第一FPGA 312和第二FPGA 322中产生、检测、和插入APS信元的操作，和第二ONU 12中的控制器340的保护交换操作。

图4是说明本发明的第二ONU 12的第一FPGA 312中APS信元产生过程的流程图。

第一FPGA 312的硬件单元检测从第一光路接收的光信号(步骤S401)。当由于第一光路的断路或其它原因使光信号减弱时(步骤S402)，产生异常状态。因此，硬件单元产生一个中断，以向软件单元报告第一光路的异常状态(步骤S403)，并且前进到步骤S406。

但是，当光信号没有减弱时(步骤S402)，第一FPGA 312的软件单元检查对应光信号的强度(步骤S404)。结果，根据第一光路的故障，当对应光信号的强度低于临界值时(步骤S405)，第一光路具有故障。因此，前进到步骤S406。但是，当光信号的强度高于临界值时(步骤S405)，第一光路是正常状态。因此，前进到步骤S401，并且等待下一个光信号。

当第一光路产生故障时，软件单元将异常状态通知控制器，从而使控制执行保护交换功能(步骤S406)。此外，在把输出的APS寄存器中的NID的比特设置到“1”之后，将APS存储器发送到硬件单元(步骤S407)。硬件单元执行将输出的APS寄存器反射到APS信元的VCI区，以产生一个APS信元(步骤S408)，并且在诸如1，2，5，或10mSec(毫秒)的周期性间隔中，将产生的APS信元通过第二NAU 320发送到第三光路(步骤S409)。当输入了“所有节点中的保护交换操作完成”的消息时，硬件单元不再发送APS信元。

图5是说明根据本发明的第二ONU的第一FPGA中的APS信元的检测和插入过程的流程图。

第一FPGA 312的硬件单元检测来自第一光路的APS信元(步骤S501)。当事件发生时(步骤S502)，APS信元的VCI区被反射到一个输入APS寄存器，产生一个中断，并且把输入APS信元报告软件单元(步骤S503)。接下来，软件单元检查输入APS寄存器(步骤S504)，并且确定对应的APS信元是否是一个报警指示信号AIS(步骤S505)。此刻，不检查输入APS寄存器的所有比特。而是检查与第一光路连接的一个节点的标识符位置。也就是说，在第二ONU 12的情况下，由于第一光路与第一ONU 11连接，因而检查“1h”的位置。当设定了对应的比特时，将APS信元考虑为一个AIS信号。

当APS信元是一个AIS信号时(步骤S505)，软件单元将输入APS信元发送到控制器340(步骤S506)。此外，在设定了NID位置的比特之后，将APS信元发送到第二FPGA 322的一个输出APS寄存器(步骤S507)。

第二FPGA 322的软件单元执行将输出APS寄存器的内容反射到发送到第二UNI 321的APS信元的VCI区。相反，当产生一个对第二方向162的APS信元并且将第二FPGA 322的输入APS寄存器数据发送到第一FPGA 312的输出APS寄存器时，第一FPGA 312的软件单元执行将输出APS寄存器的内容反射到发送到第一UNI 311的APS信元的VCI区。当APS信元不是一个AIS信号时(步骤S505)，那么重复步骤S501。

图6是说明根据本发明的第二ONU 12的控制器340中的保护交换过程的流程图。

当第一FPGA 312通知第一光路的异常状态时(步骤S601)，控制器340检查是否可能交换到第四光路，并且执行对所有ATM信元的保护交换功能，以仅接收来自第四光路的ATM信元(步骤S602)。

当在步骤S601中没有检测到第一光路中的异常状态时，或在步骤S602中完成了保护交换功能时，控制器340执行步骤S603。当第二FPGA322获悉第四光路的异常状态时(步骤S603)，控制器检查是否可能交换到第一光路，并且执行对所有ATM信元的保护交换功能，以仅接收来自第一光路的ATM信元(步骤S604)。

当在步骤S603中没有检测到第四光路中的异常状态时，或在步骤S604中完成了保护交换功能时，控制器340执行步骤S605。当通过第一光路从第一FPGA 312接收到一个APS信元时(步骤S605)，控制器340分析接收到APS信元，检查是否能够交换到第四光路，不对来自一个该节点的NID插入到接收的APS信元中的节点的ATM信元执行保护交换功能，并且执行仅接收从第四光路到一个该节点的NID没有插入到接收的APS信元中的节点的ATM信元的保护交换功能(步骤S606)。

当在步骤S604中没有从第一FPGA 312发送一个APS信元时，或在步骤S606完成了保护交换功能时，控制器340执行步骤S607。当通过第二光路接收到一个来自第二FPGA 322的APS信元时(步骤S607)，控制器340分析接收的APS信元，检查是否可能交换到第一光路，不执行对来自一个该节点的NID插入到接收的APS信元中的节点的ATM信元的保护交换功能，并且执行仅接收从第一光路到一个该节点的NID没有插入到接收的APS信元的节点的ATM信元的保护交换功能(步骤S608)。

从现在开始说明HDT 10中的保护交换的操作。与ONU不同的HDT10是一个终接APS信元并且产生一个APS清除信元的节点。但是，HDT10也产生一个APS信元，其中一个软件单元产生一个APS信元，并且一个硬件单元以周期性的间隔，例如，10，20或100mSec的间隔，输出产生的APS信元。

图7是根据本发明的HDT 10中的一个NOIU的示意图。尽管具有图1的环形布局的ATM FLC-C系统具有一个带有一个环的HDT，也可以将一个HDT的ONIU与包括许多ONU的多个环连接。

HDT的ONIU一般包括NAUa 710，NAUb 720，ATU 730，和一个HDT主控制单元HMCU 740。NAUa 710包括第一mUNI 711，第一mFPGA712，和第一mATLAS 713，NAUb 720包括第二mUNI 721，第二mFPGA722，和第二mATLAS 723。

NAUa 710的第一mUNI 711接收来自光路“A”的第一方向161的光信号，从光信号提取一个ATM信元，并且把该ATM信元发送到第一mFPGA 712。此外，第一mUNI 711检测光路“A”的状态，并且将状态的数据通知第一mFPGA 712。此外，第一mUNI 711把第一mFPGA 712的一个ATM信元转换成一个光信号，并且通过光路“B”把光信号发送到第二方向162。

第一mFPGA 712包括软件单元和硬件单元。第一mFPGA 712把第一mUNI 711检测的光路“A”的异常状态数据提供给HMCU 740。此外，遵照HMCU 740的保护交换命令，第一mFPGA 712通过第一mATLAS 713把第一mUNI 711的一个ATM信元发送到ATU 730，或放弃该ATM信元。当第一mUNI 711发送一个APS信元时，第一mFPGA 712存储APS信元，并且把APS信元发送到HMCU 740。由于HDT 10是一个终接APS信元的节点，因此，第一mFPGA 712不把对应的APS信元发送到NAUb720。

NAUb 720的第二mUNI 721接收来自光路“D”的第二方向的一个光信号，从光信号提取一个ATM信元，并且把ATM信元发送到第二mFPGA 722。此外，第二mUNI 721检测光路“D”的状态，并且把状态的数据通知给第二mFPGA 722。此外，第二mUNI 721把第二mFPGA 722的一个ATM信元转换成一个光信号，并且把光信号通过光路“C”发送到第一方向161。

第二mFPGA 722包括软件单元和硬件单元。第二mFPGA 722将第二mUNI 721检测的光路“D”的异常状态数据提供给HMCU 740。此外，遵照HMCU 740的保护交换命令，第二mFPGA 722通过第二mATLAS 723将第二mUNI 721的一个ATM信元发送到ATU 730，或放弃该ATM信元。当第二mUNI 721发送了一个APS信元时，第二mFPGA 722存储该APS信元，并且把APS信元发送到HMCU 740。由于HDT 10是一个终接APS信元的节点，因而第二mFPGA 722不把对应的APS信元发送到NAUa 710。

第一mATALS 713，第二mATLAS 723，和ATU 530的操作与ONU的ONIU中的第一ATLAS，第二ATLAS，和ATU的操作相同。因此，在本申请中省略了对它们的详细说明。

HMCU 740通过使用来自第一和第二mFPGA 712和722的光路的状态数据，或使用来自第一和第二mFPGA 712和722的APS信元，执行保护交换功能。HDT 10的HMCU 740的保护交换过程与ONU的控制器的相同。也就是说，当光路“A”发生故障时，执行保护交换功能，以仅接收来自光路“D”的ATM信元。以相同的方式，当光路“D”发生故障时，执行保护交换功能，以仅接收来自光路“A”的ATM信元。此外，当接收到来自第一和第二mFPGA 712和722的一个APS信元时，在ONU的NID插入到APS信元中时，HMCU 740不执行对该ONU的保护交换功能，在ONU的NID没有插入到APS信元中时，执行对该ONU的保护交换功能。

在以下的说明中描述了第一mFPGA 712的操作。

当来自光路“A”的一个光信号被中断时，也就是说，当光路“A”处于异常状态时，第一mFPGA 712的硬件单元检测异常状态，产生一个中断，并且将异常状态通知软件单元。此外，当来自光路“A”的光信号的强度低于临界值时，第一mFPGA 712的软件单元也检测光路“A”的故障。当光路“A”处于故障中时，第一mFPGA 712的软件单元将光路“A”的故障通知给HMCU 740，并且HMCU 740执行保护交换功能。

当第一mFPGA 712的硬件单元接收到一个APS信元并且执行将APS信元的VCI区反射到APS寄存器时，第一mFPGA 712的软件单元检查存储一个发送APS信元的ONU的NID的位置。当设定了对应的位置的比特时，第一mFPGA 712把APS信元发送到HMCU 740，HMCU 740执行保护交换功能。

在以下的说明中解释第二mFPGA 722的操作。

当一个来自光路“D”的光信号被中断时，也就是说，当光路“D”处于异常状态时，第二mFPGA 722的硬件单元检测异常状态，产生一个中断，并且把异常状态通知给软件单元。此外，当来自光路“D”的光信号的强度低于临界值时，第二mFPGA 722的软件单元也检测光路“D”的故障。当光路“D”处于故障中时，第二mFPGA 722的软件单元将光路“D”的故障通知给HMCU 740，HMCU 740执行保护交换功能。

当第二mFPGA 722的软件单元接收到一个APS信元并且执行将APS信元的VCI区反射到APS寄存器时，第一mFPGA 712的软件单元检查存储发送该APS信元的一个ONU的NID的位置。当设定了对应的位置的比特时，第一mFPGA 722将APS信元发送到NMCU 740。

当电源被重置或交换过程结束时，HDT 10产生一个APS清除信元，并且把APS清除信元发送到ONU。图8是说明根据本发明的HDT的一个mFPGA中的APS清除信元产生过程的流程图。mFPGA是图7中的第一和第二mFPGA 712和722的共同指定。

首先，mFPGA的软件单元检查它是否必须要产生APS清除信元的情况(步骤S801)。当情况要求产生APS清除信元时(步骤S802)，例如，当电源重置或交换过程结束时，mFPGA的软件单元重置APS寄存器中的所有比特(步骤S803)。接下来，mFPGA的硬件单元执行将APS寄存器反射到APS信元的VCI区，以产生APS清除信元(步骤S804)，并且将产生的APS清除信元发送到ONU(步骤S805)。如果不必产生APS清除信元(步骤S802)，那么重复步骤S801。

如上所述，本发明的具有环形布局的ATM系统通过仅参考插入到APS信元中的数据执行保护交换操作。因此，可以减小执行保护交换操作的负担。此外，由于APS信元中的产生、检测、插入操作是以软件和硬件二者的方式进行的，因而可以减少保护交换操作的延迟时间。结果，本发明的具有环形布局的ATM系统减少了保护交换操作中可能产生的交换延迟时间，并且减小了保护交换操作的负担。

尽管本发明是参考其优选实施例特别显示和说明的，但是，熟悉本领域的人员应当知道，可以在形式和细节上进行上述或其它的改变，而不脱离本发明的精神和范围。