DE1487623B2 - Verbindungsnetzwerk, insbesondere für Fernsprchvermittlungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verbindungsnetzwerk, zur Verbindung zweier Teilnehmer nötige mittlere

insbesondere für Fernsprechvermittlungen, worin Ver- Weglänge kann sehr klein gehalten werden. Ins-

bindungen über mehrere in Serie liegende und durch besondere bei zweidimensionalem Aufbau wird das

eine Steuereinheit auszuwählende Schalter aufgebaut Verbindungsnetzwerk gemäß der vorliegenden Erfin-

werden. 5 dung sehr übersichtlich, wodurch die Umgruppierung

In bekannten Fernsprechvermittlungen werden die bestehender Verbindungen zur Schaffung neuer bevon den einzelnen Teilnehmern ankommenden Fern- nötigter Verbindungswege sehr erleichtert wird. Das Sprechleitungen über Schaltmittel so miteinander ver- Verbindungsnetzwerk ist homogen aufgebaut, wodurch bunden, daß jeder beliebige Teilnehmer mit jedem die Fehlersuche sehr erleichtert wird. ·>,.,..
anderen beliebigen Teilnehmer ein Gespräch führen io Das Verbindungsnetzwerk eignet sich sehr gut zur kann. Dabei kommt es vor, daß bei starker Belegung Verwendung elektronischer Koppelpunkte und zur der Vermittlungen auch Verbindungen zwischen zwei Verwendung in rechnergesteuerten Vermittlungsfreien Teilnehmerleitungen nicht hergestellt werden anlagen.

können, weil die zum Aufbau des Verbindungsweges Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist erforderlichen Schaltmittel und Verbindungsleitungen 15 dadurch gekennzeichnet, daß jede kleinste Masche bereits Teil anderer Verbindungswege sind. Es ist des Netzwerkes eine gleiche Anzahl von Knoten aufselbstverständlich auch möglich, die bekannten Ver- weist.

mittlungen so auszulegen, daß selbst bei maximaler Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der

Belegung noch sichergestellt ist, daß jeder Teilnehmer Erfindung besteht darin, daß das Netzwerk dadurch

mit jedem anderen freien Teilnehmer verbindbar ist. 20 in sich geschlossen ist, daß der letzte Knoten einer

Der zur hundertprozentigen Erfüllung dieser Forderung Koordinate mit dem ersten Knoten dieser Koordinate

erforderliche Aufwand an Schaltern ist aber so groß, über einen Schalter verbunden ist. Hierdurch kann

daß diese Lösung nur in wenigen Sonderfällen durch- die mittlere Weglänge zwischen zwei Verbindungen

führbar ist. wesentlich herabgesetzt werden.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurden auch 25 Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der

schon Fernsprechvermittlungen vorgeschlagen und Erfindung besteht darin, daß die Knoten jeweils mit

gebaut (s. deutsche Auslegeschrift 1169 528), in den unmittelbar benachbarten Knoten, d. h. Knoten

denen eine Steueranordnung dafür sorgt, daß beim mit gleicher Koordinate, bis auf eine um Eins erhöhte,

Auftreten eines Verbindungswunsches die im Bereich verbunden werden. Hierbei können auch für alle des aufzubauenden neuen Verbindungsweges liegenden 30 Koordinaten eine gleiche Anzahl von möglichen,

und bereits Teil anderer Verbindungswege dar- diskreten Werten gewählt werden. Ein nach dieser

stellenden Verbindungsmittel durch Umgruppierung Ausführungsform aufgebautes Verbindungsnetzwerk

der bestehenden Verbindungswege für den neu auf- ist besonders übersichtlich. Diese Ausführungsform

zubauenden Verbindungsweg frei gemacht werden. kann noch wesentlich dadurch verbessert werden, daß Das in der deutschen Auslegeschrift 1169 528 be- 35 für eine fest vorgegebene Anzahl von Knoten, die

schriebene Verbindungsnetzwerk besteht aus drei Zahl der Koordinaten und die Zahl der diskreten

Stufen, wobei jede Stufe eine Reihe von Schaltein- Werte, die eine Koordinate annehmen kann, derart

heiten aufweist. Im beschriebenen Ausführungsbei- gewählt werden, daß sich eine kürzeste, mittlere

spiel bestehen diese Schalteinheiten aus Kreuz- Weglänge, d. h. eine minimale Anzahl von zu schließenschinenschaltern, doch ist auch die Verwendung von 40 den Schaltern zwischen zwei beliebigen zu verbinden-

Schaltmatrizen zu diesem Zwecke bekannt. Benach- den Knoten ergibt.

barte Stufen des Verbindungsnetzwerkes sind durch Weiter besteht eine besonders vorteilhafte Aus-Zwischenleitungsbündel miteinander verbunden. führungsform der Erfindung darin, daß die äußeren

Die bekannten Verbindungsnetzwerke haben den Anschlüsse jeweils über Wähler oder Schaltmatrizen Nachteil, daß zur Vermeidung zu hoher Blockierungs- 45 mit mehreren oder allen Knoten verbunden sind,

häufigkeiten sehr viele Koppelpunkte (mechanische wobei die Eingangsleitungen der Schaltmatrizen mit

oder elektronische Schalter) und Zwischenleitungen den äußeren Anschlüssen und die Ausgangsleitungen

benötigt werden. Die Einrichtungen zur Umgruppie- der Schaltmatrizen mit den Knoten verbunden sind,

rung bestehender Verbindungen sind daher aufwendig Sind nach dieser Ausfiihrungsform die Wähler oder und störanfällig. Soll die Blockierungshäufigkeit stark 50 Schaltmatrizen ausgangsseitig nicht mit allen Knoten

herabgesetzt werden, werden diese Verbindungsnetz- verbunden, kann die Lage der mit den Wählern oder

werke äußerst umfangreich und unübersichtlich. Schaltmatrizen verbundenen Knoten derart gewählt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neu- werden, daß sie möglichst gleichmäßig und mit

artiges Verbindungsnetzwerk vorzusehen, das die gleichem Abstand über das gesamte Netzwerk verteilt Nachteile bekannter Netzwerke vermeidet und über- 55 sind. Durch diese Maßnahme wird eine sehr kurze

dies extrem kurze Verbindungswege zwischen zwei mittlere Weglänge erreicht. Sind alle Knoten jeweils

Teilnehmern ermöglicht. an einen Wähler oder eine Schaltmatrix angeschlossen,

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung da- dann wird die kürzeste überhaupt mögliche Weglänge

durch gekennzeichnet, daß das Verbindungsnetzwerk erreicht.

mehrdimensional aus Maschen aufgebaut ist, wodurch 60 Die Erfindung wird anschließend an Hand der sich Knoten und Verbindungswege zwischen diesen Figuren näher erläutert. Es zeigt
Knoten ergeben, daß jeweils ein Knoten mit mehreren F i g. 1 die schematische Darstellung eines einanderen Knoten über je einen Schalter verbunden ist fachen Netzwerkes gemäß der Erfindung,
und daß die äußeren Anschlüsse des Verbindungsnetz- F i g. 2 und 3 schematische Darstellungen zur Werkes an einen oder mehrere Knoten angeschlossen 65 Erläuterung der F i g. 1,
sind. Fig. 4, 4 a bis 4 c verschiedene Schaltzustände

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Anzahl der des Netzwerkes gemäß der F i g. 1,

Koppelpunkte drastisch verringert werden kann. Die F i g. 5 eine Aufstellung zur Ermittlung des kür-

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zesten Mittelwertes der Wege zwischen zwei beliebigen sind der Einfachheit halber einadrig dargestellt.

Knoten des Netzwerkes gemäß F i g. 1, Mittels des in F i g. 1 dargestellten Netzwerkes ist

F i g. 6 die verschiedenen Verbindungen zu einem es möglich, bei wenigen geschlossenen Schaltern eine

beliebigen Knoten in einem Netzwerk mit d Koordi- elektrische Verbindung zwischen zwei beliebigen

naten, 5 Teilnehmern herzustellen.

F i g. 7 eine graphische Darstellung zum Ver- Wie aus der Anordnung gemäß F i g. 4 hervorgeht,

gleich verschiedener Netzwerke unterschiedlicher Kon- kann gleichzeitig eine Vielzahl von Verbindungen

figuration für 4096 Teilnehmer, hergestellt werden. In dieser Anordnung werden

Fig. 8 die schematische Darstellung eines Netz- beispielsweise die TeilnehmerB_n und B₁₃, B_Xi und

Werkes gemäß der Erfindung, io B₂₃, B₂₂ und B₃₁ sowie B₃₂ und B_u miteinander ver-

F i g. 9 ein Netzwerk gemäß F i g. 1 mit Eingabe- bunden. In manchen Fällen ist es auch möglich, den

matrizen, Verlauf einer bereits aufgebauten Verbindung zu

F i g. 10 und 11 eine besondere Ausführungsform verändern, um neue Verbindungen aufzubauen. Dieser

des erfindungsgemäßen Netzwerkes. Tatbestand geht aus den F i g. 4 a, 4 b und 4 c hervor,

Fig. 1 stellt ein einfaches Ausführungsbeispiel 15 in denen gezeigt wird, wie, ausgehend von dem in

des erfindungsgemäßen Netzwerkes dar, das aus einer F i g. 4 dargestellten Zustand, eine Verbindung zwi-

Matrix mit sechzehn in vier Spalten und vier Zeilen sehen den Teilnehmern B₃₃ und B₁₃ hergestellt werden

angeordneten Knotenpunkten besteht. Die einzelnen kann. Es besteht dabei nur die Bedingung, daß die

Knotenpunkte des Netzwerkes werden mit N und Knoten N₃₃ und N₄₃ frei sind. Diese Bedingung ist

jeweils zwei Indizes bezeichnet, die jeweils die Reihe 20 für den Knoten N₃₃ schon erfüllt. Der zweite Knoten

und die Spalte angeben, in deren Schnittpunkt sich wird dadurch frei, daß der Verbindungsweg zwischen

ein Knoten befindet. den Teilnehmern B₃₂ und 5₄₄ wie folgt verändert

Zwei Knoten werden jeweils durch Teilwege oder wird: während des ersten Schrittes (Fig. 4a) wird

Zweige der Spalten und der Zeilen gemäß den Figuren der bestehende Verbindungsweg nicht betroffen, der

miteinander verbunden, wobei die an den Enden einer 25 Knoten N_i2 wird jedoch mit dem Knoten N_u über

Zeile befindlichen Knoten jeweils direkt miteinander einen Teil des gewünschten Verbindungsweges, d. h.

verbunden sind. Das gleiche gilt für die beiden jeweils über den Weg verbunden, der durch N₄₁ verläuft. In

an den Enden ein und derselben Spalte gelegenen einem zweiten Schritt (F i g. 4 b) wird der ursprüng-

Knoten. Man kann daher sagen, daß das Netzwerk liehe von N_i2 nach N₄₄ über N₄₃ verlaufende Weg

vollkommen homogen in sich geschlossen ist. Eine 30 unterbrochen. In einen dritten und letzten Schritt

derartige, homogene Netzwerksanordnung soll im (F i g. 4 c) wird eine Verbindung zwischen den Knoten

folgenden auch als periodisch bezeichnet werden. N₃₃ und TV₄₃ über die Verbindungen zwischen den

In den F i g. 2 und 3 werden zwei weitere Aus- Punkten .S₃₃, N₃₃, 2?₄₃ und N_i3 aufgebaut. Durch führungsbeispiele des Erfindungsgedankens wieder- diesen Vorgang wird keine der bestehenden Verbingegeben. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind 35 düngen durch das Umgruppieren der Verbindungsdabei die Knoten nur durch ihre Indizes bezeichnet. wege unterbrochen. Aus den F i g. 4 bis 4 c ist zu Das Netzwerk gemäß F i g. 2 ist periodisch auf- ersehen, daß die Umgruppierung nur dadurch möglich gebaut, damit die kürzesten Wege zwischen zwei ist, daß das erfindungsgemäße Netzwerk in sich selbst Knoten leichter auffindbar sind. So kann man bei- geschlossen ist. .

spielsweise vom Knoten JV₂₁ zum Knoten N_3i über nur 40 Aus den vorher besprochenen Figuren ist zu ersehen,

zwei Zweige gelangen, die in der Figur dick aus- daß die Wahrscheinlichkeit, neue Verbindungen auf-

gezo£e:i sind. In F i g. 1 kann dieser Weg nicht so bauen zu können, um so höher ist, je geringer die

übersichtlich eingezeichnet werden. Anzahl der bereits belegten Knoten ist. Es ist also

In Fig. 3 wird eine räumliche Darstellung des ganz allgemein anzustreben, eine herzustellende VerNetzwerkes wiedergegeben, aus dem der homogene 45 bindung jeweils über den kürzesten möglichen Weg Aufbau besser als aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht. aufzubauen.

Aus F i g. 1 ist weiterhin ersichtlich, daß jeder zwei Um einen der besonders wichtigen Vorteile des

aufeinanderfolgende Knoten verbindende Zweig einen Erfindungsgedankens zu erläutern, wird im folgenden

Schalter enthält. Dabei entstehen zwei aus jeweils der kürzeste Mittelwert des Weges zwischen zwei

16 Schaltern bestehende Matrizen, wobei die Schalter 50 Knoten besprochen. Zu diesem Zweck wird die Weg-

mit Xy und Yy bezeichnet werden. länge durch die Anzahl der in dieser Länge enthaltenen

Es bestehen folgende Beziehungen. Ein beliebiger Elementarwege definiert. Diese Elementarwege werden

Knoten Ny ist verbunden: auch als Schritte bezeichnet.

. Da alle Zweige parallel mit den Koordinatenrich-

mit dem KnotenN_{t ü+l)} über den Schalter^,, ^ _{tungen verlaufen> is}t _es leicht einzusehen, daß der

mit dem Knoten Ny₊₁)) über den Schalter Yy, Abstand mit der kleinsten Schrittzahl zwischen zwei

wobei in diesem besonderen Ausführungsbeispiel beliebigen Knoten Ny und N_kl ist:

für/ = 4 und./ = 4, / + 1 = 1 undj+1 = 1 ist. Dy,_u = |/ - k\ + \j - /| .

Aus F i g. 1 ist weiterhin zu ersehen, daß jeder 60 Die F i g. 5 enthält sowohl eine Übersicht über die

KnotenNy über einen Schalter Ay mit einem außer- verschiedenen möglichen Werte für |/—k\ als

halb des Netzwerkes liegenden Punkt By verbindbar auch eine schematische Darstellung der entsprecheiden

ist. Die Punkte By sind mit den Sprechleitungen Wege. Aus dieser Übersicht ist zu ersehen, daß die

einer Fernsprechanlage verbunden, die über das Differenz \i—k\ nicht größer als zwei Schritte

geschlossene Netzwerk miteinander zu verbinden 65 sein kann und im Durchschnitt gleich einem Schritt

sind. Im folgenden stellt ein Punkt By, wenn nicht ist. Eine entsprechende Aufstellung würde das gleiche

ausdrücklich anders angegeben, einen Teilnehmer- für die Differenz \j —1\ ergeben, da die Matrix

anschluß dar, der im Knoten Ny endet. Die Leitungen quadratisch ist.

Der Abstand Dtj,u ist dann im Durchschnitt gleich zwei Schritte, was für ein 16 Knoten enthaltendes Netzwerk sehr wenig ist. Aus dieser Aufstellung ist weiterhin zu ersehen, daß die besagte Entfernung für ein nicht geschlossenes quadratisches Netzwerk mit der gleichen Anzahl von Knoten größer wäre. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, daß das beschriebene Netzwerk lediglich drei Schalter je Knoten, d. h. je Teilnehmer enthält. In der praktischen Aufführung wurden Schaltnetzwerke eine wesentlich höhere Anzahl von Teilnehmeranschlüssen enthalten. In diesem Fall würde, obwohl das oben beschriebene Zweikoordinatennetzwerk gute Ergebnisse liefert, ein noch zu beschreibendes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens verwendet, das wesentlich bessere Ergebnisse zu liefern in der Lage ist.

Im vorhergehenden Ausführungsbeispiel wurde gezeigt, daß jeder Knoten des Netzwerkes durch zwei Koordinaten definiert wurde und daß einfache Beziehungen zwischen den Koordinaten von zwei durch den gleichen Zweig verbundenen Knoten bestehen. Ein Knoten ist jeweils mit einem anderen Knoten verbunden, dessen Koordinaten sich von den Koordinaten des besagten Knotens um den Wert Eins unterscheiden, wobei zu beachten ist, daß, wenn eine Koordinate die Werte 1 bis η annehmen kann, der Wert « + 1 gleich 1 ist.

In dem noch zu beschreibenden Ausführungsbeispiel bleiben diese Beziehungen bestehen, jedoch sind jedem Knoten des Netzwerkes eine Anzahl von Koordinaten zugeordnet, die größer als 2 ist. Es wird von einem Netzwerk mit «^-Knoten ausgegangen, bei dem ein beliebiger Knoten Nyu... durch einen Satz von Indizes /, j, k... definiert wird, die jeweils einen der Werte 1, 2, 3... η annehmen können. Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel entsprechen jedem Knoten d Zweige und d Schalter, welche den besagten Knoten mit Knoten verbinden, deren Indizes den oben angegebenen Beziehungen entsprechen. So ist der Knoten JVys... verbunden mit den Knoten:

Nu+i)ik über den Schalter Ayt,
Ni w+i)k über den Schalter Yijk,

über den Schalter Ztjk usw.

Wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist K + l auch gleich 1. Es wird darauf hingewiesen, daß der Knoten iVyj... auch mit den Knoten Ny-^jk..., Niu-tik..., Nij (k—i) usw. über die Schalter Xa —üjk..., Yi(]-i)k..., Zij(k-i)... usw. verbunden ist. Darüber hinaus ist jedem Knoten Nyk... ein zusätzlicher Schalter Ayk... zugeordnet, der diesen Knoten mit dem äußeren Punkt Byk... verbindet.

Aus F i g. 6 ist zu ersehen, daß jedem Knoten des Netzwerkes d+1 Zweige und die gleiche Anzahl von Schaltern entsprechen.

Die Berechnung der kürzesten mittleren Weglänge kann wie im vorhergegangenen Ausführungsbeispiel berechnet werden. Es ist bereits bekannt, daß der Abstand zwischen irgend zwei Knoten

... und N_m=\i-f\ + \j-g\ + \k-h\ + ··· ist. Jede dieser Entfernungen kann der Reihe nach die Werte O₅1, 2... y ... 2,1 annehmen, so daß der ^6s

Mittelwert -7- ist. Da es d gleiche mittlere Entfernungen gibt, so ist die kürzeste mittlere Weglänge gleich D_m = ~-. Die zuletzt genannte Formel ist offenbar

nur dann gültig, wenn jeder Index die gleiche Anzahl von diskreten Werten annehmen kann. Von dieser Voraussetzung wird in den beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgegangen, um die Anordnung übersichtlich zu machen. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Schaltnetzwerkes . werden*.,besonders verdeutlicht, wenn man Netzwerke mit "der gleichen Anzahl von Knoten, jedoch von verschiedenem Auf- < bau in bezug auf die kürzeste mittlere Weglänge und in bezug auf die Anzahl der je Teilnehmer erforderlichen Schalter vergleicht. Um dies an Hand eines praktischen Ausführungsbeispiels durchzuführen, wurde der Wert n^d = 4096 gewählt, wobei vier verschiedene Ausbildungsformen eines homogenen Netzwerkes untersucht werden. Die interessierenden Werte sind in der folgenden Aufstellung zusammengefaßt.

	η	d	Dn,	I=d+1
4096	64	2	32	3
4096	16	3	12	4
4096	8	4	8	5
4096	4	6	6	7
4096	2	12	6	13

Eine weitere Übersicht über die zu erzielenden Vorteile wird in dem Diagramm nach F i g. 7 gegeben, in dem verschiedene Werte für D_n in Abhängigkeit von d angegeben werden, die durch die Punkte P₁, P₂, P₃, P₄ und P₅ definiert sind. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die der Gleichung

entsprechende Kurve für d = 0 nach Unendlich geht und sich asymptotisch der Geraden der Gleichung

D = -j- nähert. Ein Minimum liegt zwischen den

Punkten P₄ und P₅.

Wird die der Gleichung/ = d+1 entsprechende Gerade (Anzahl der Schalter je Teilnehmer) in das gleiche Diagramm eingezeichnet, so wird ersichtlich, daß die Werte von d, die größer als das Minimum der entsprechenden Kurve D_7n sind, im allgemeinen von geringem Interesse sind, da in diesem Bereich die Werte D_m und / ansteigen. Es sind aber die geringsten Werte zu ermitteln. Wird angenommen, daß beispielsweise beide Faktoren die gleiche Wichtigkeit für die Leistung und für die Herstellungskosten des Netzwerkes haben, so sind die Werte in der Nähe des Schnittpunktes K der Kurven D_n und / am günstigsten. Je nach der Wichtigkeit, die diesen beiden Faktoren im Einzelfalle zugemessen wird, ist es vorteilhaft, einen Punkt in kleinerer oder größerer Entfernung links oder rechts von K zu wählen. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß die Wichtigkeit der beiden Faktoren etwa gleich ist, so daß der Punkt P₄ gewählt werden kann. Daher ist η = 4, d = 6, D_m = 6 und Ι — Ί. Das 4096 Teilnehmer umfassende Netzwerk enthält daher sieben Schalter je Teilnehmer, und der kürzeste mittlere Schrittwert zwischen zwei Knoten beträgt 6. Diese Zahl kann im Vergleich zu bekannten Netzwerken als

außerordentlich niedrig betrachtet werden und gibt einen weiteren Hinweis auf den technischen Fortschritt und die mit dem erfindungsgemäßen Netzwerk zu erzielenden Vorteile.

Diese Zahl besagt im allgemeinen, daß für je zwei miteinander verbundene Teilnehmer im Durchschnitt fünf Verbindungsleitungen blockiert sind, da ihr einziger Eingangsknoten in das Netzwerk Teil eines bereits verwendeten Verbindungsweges ist. ■" ■■'■

Das trifft jedoch nur in den Fällen zu, in denen keine Umgruppierungen bestehender Verbindungswege durchgeführt werden können. Aus der Beschreibung der F i g. 4 bis 4c geht hervor, daß das erfindungsgemäße Netzwerk für derartige Umgruppierungen geeignet ist. Weiterhin ist aus den besagten^ Beispielen zu entnehmen, daß je größer die Anzahl d im Ausdruck n^a ist, die die Anzahl der Knoten angibt, desto leichter und günstiger die Umgruppierung durchgeführt werden kann. Wird angenommen, daß zwei Knoten durch q Schritte voneinander entfernt sind, so steigt die Zahl q der Schritte zwischen diesen beiden Knoten sehr schnell mit d, was aus der unten aufgeführten Tabelle zu ersehen ist, in der die Zahl der möglichen Wege N_m zwischen zwei durch sechs Schritte voneinander getrennte Knoten in drei verschiedenen Netzwerken miteinander verglichen ist. Der Wert/>_m beträgt sechs Schritte.

Dm =	nd 4	η	d	Nm
6		12	2	20
6		8	3	90
6		4	6	720

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mit 4^e = 4096 Teilnehmern können Umgruppierungen leicht durchgeführt werden. Gibt es in diesem Netzwerk 720 aus je sechs Schritten bestehende Wege zwischen zwei Punkten, deren kürzester Abstand sechs Schritte beträgt, so gibt es eine noch größere Anzahl von Wegen, deren Länge größer als sechs Schritte zwischen diesen beiden Punkten ist. Obwohl jeweils fünf von sieben Teilnehmern in diesem Netzwerk blockiert sind, so wird doch die maximale Anzahl von gleichzeitigen Verbindungen nahezu erreicht, d. h.

4096

a = 585.

Mit anderen Worten, es können 1170 Teilnehmer miteinander sprechen.

Selbstverständlich müssen die Umgruppierungen selbsttätig und mit großer Sicherheit ablaufen. Zu diesem Zweck kann ein' an und für sich bekannter Umordner verwendet werden, der seinerseits durch ein geeignetes Programm oder durch einen besonderen, dem Vermittlungsamt zugeordneten Computer gesteuert werden kann.

Gemäß der Erfindung können Umgruppierungen auch ausschließlich durch die Verwendung einer zusätzlichen Anzahl von Schaltern durchgeführt werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist jede Teilnehmerleitung anstatt wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mit einem einzigen Knoten des Netzwerkes mit mehreren Knoten des Netzwerkes verbunden. Das kann in besonders vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß die Teilnehmerleitungen zunächst mit Schaltermatrizen verbunden werden, deren Ausgangsleitungen mit den verschiedenen Knoten des Netzwerkes verbunden sind. Dadurch wird erreicht, daß das Anschalten zweier Teilnehmer so lange kein Blockieren des Systems bewirkt, solange mindestens ein Ausgang in jeder Matrix frei bleibt.

F i g. 8 zeigt eine sehr einfache schematische Darstellung einer derartigen Anordnung. In dieser Figur enthält ein durch einen Block dargestelltes Netzwerk die Knoten TVy*..., die miteinander gemäß der Erfindung verbunden sind. Teilnehmerleitungen wie a_n und a₁₂ sind in mehrere GruppenL₁, L₂, L₃.. .L_p unterteilt. Jede Eingangsleitung der Matrix kann mit jeder beliebigen Ausgangsleitung über Schalter verbunden werden. Die Ausgangsleitungen sind mit den Knoten des Netzwerkes verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, daß jeder Teilnehmer zu einer Anzahl von einzelnen Knoten Zugriff hat, die der Anzahl von Ausgangsleitungen in den Matrizen gleich ist. Es ist dabei möglich, daß die Gesamtzahl der Ausgangsleitungen verschieden von der Zahl der Teilnehmer ist, jedoch ist es vorteilhaft, wenn diese Zahl gleich der Zahl der Knoten des Netzwerkes ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es wichtig, die mit den Ausgabeleitungen der gleichen Matrix zu verbindenden Knoten in geeigneter Weise zu bestimmen.¹ Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß es vorteilhaft ist, wenn jeder Teilnehmer zu Knoten Zugang hat, die regelmäßig im gesamten Netzwerk verteilt sind und nicht nur mit den Knoten eines bestimmten Bereiches.

Es ist weiterhin einleuchtend, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn die besagten Knoten so angeordnet sind, daß ihre Entfernungen voneinander ein Maximum sind. Es läßt sich leicht nachweisen, daß der mittlere Abstand von einem beliebigen Knoten des Netzwerkes zu jedem beliebigen anderen gewählten Knoten dann ein Minimum ist, und daß das gleiche für die mittlere Entfernung zwischen zwei Teilnehmern gilt. Um dies zu verdeutlichen, wird an Hand der F i g. 9 gezeigt, wie derartige Verbindungen in einem der F i g. 1 ähnliehen Netzwerk hergestellt werden können. In F i g. 9 wird das in F i g. 2 dargestellte Netzwerk in periodischer Form wie in F i g. 2 wiedergegeben.

Die kleinste Entfernung zwischen den Knoten 11 und 33 beträgt, wie aus Fig. 9 zu ersehen, vier Schritte. Weiterhin läßt sich leicht feststellen, daß man keine zwei Punkte in diesem Netzwerkfinden kann, deren kleinste Entfernung größer als vier Schritte ist. Daraus geht hervor, daß der Abstand zwischen einem beliebigen Knoten des Netzwerkes und dem nächsten der besagten beiden Knoten nicht größer sein kann als zwei Schritte. Eine überschlägige Rechnung ergibt, daß' die mittlere Entfernung gleich 1,25 Schritte ist.

Sind die Knoten 11 und 13 mit dem gleichen Teilnehmer verbunden, so ist der-mittlere Abstand (im Netzwerk gerechnet) von jedem beliebigen Knoten zu diesem Teilnehmer gleich 1,25 Schritte.

Daher wird jeder Teilnehmer mit zwei Knoten verbunden, deren kürzester Abstand vier Schritte beträgt, und der mittlere Abstand zwischen zwei beliebigen' Teilnehmern wird ebenfalls vier Schritte betragen. Das kann dadurch erreicht werden, daß die Teilnehmerleitungen mit Matrizen von Schaltern verbunden sind, die jeweils zwei Ausgangsleitungen haben. In F i g. 9 führen zur Matrix M₁ die beiden Teilnehmerleitungen O₁ und b_x. Die Ausgangsleitungen dieser Matrix sind mit den Knoten 11 und 33 verbunden. Es wurde eine Zahl von zwei Teilnehmern je Matrix gewählt, um die Gesamtzahl von 16 Teilnehmern der in Fig. 1

dargestellten Anordnung beizubehalten. Eine weitere Matrix M₂ ist mit den Teilnehmerleitungen a₂ und b₂ sowie mit den Knoten 12 und 34 verbunden. Die Anzahl der vorgesehenen Matrizen ist also gleich der Anzahl von Knotenpaaren, die im vorliegenden Netzwerk gleich acht ist.

Es ist natürlich auch möglich, nur vier rechteckige Matrizen von je 16 Kreuzungspunkten zu verwenden, deren Ausgangsleitungen mit vier Punkten, beispielsweise N₁₁, N₁₃, N₃₁ und N₃₃ verbunden sind. In diesem Falle beträgt die durchschnittliche Weglänge einen Schritt. Ein Vergleich der Netzwerke, die in den F i g. 1 bis 9 dargestellt sind, ergibt, daß für die gleiche Anzahl von 16 Teilnehmern die kürzeste durchschnittliche Weglängen von 2 (ohne Eingabematrix) auf 1,45 (mit acht 2 · 2-Eingabematrizen) und dann auf 1 (mit vier 4 · 4-Eingabematrizen) übergeht, während die Anzahl der je Teilnehmer erforderlichen Schalter von drei auf vier und dann auf sechs steigt.

Daraus ergibt sich ganz allgemein, daß bei Vergrößerung der je Teilnehmer vorgesehenen Knotenanzahl die mittlere kürzeste Wegläiige zwischen den Teilnehmern abnimmt, während die Zahl der Schalter zunimmt. In der Praxis ist es möglich, in den meisten Fällen eine Anzahl von Zugriffsknoten je Teilnehmer zu wählen, die hoch genug ist, um Umgruppierungen unnötig zu machen, während die Vergrößerung der Zahl der erforderlichen Schalter im Vergleich zu den durch den Wegfall der Umgruppierungen erzielten Vorteile vernachlässigbar ist. Diese Tatsache wird mit steigender Koordinatenzahl (d im Ausdruck n^d) von immer größerer Bedeutung.

Im obengenannten Ausführungsbeispiel wurde der Einfachheit halber und zur Erhöhung der Übersichtlichkeit ein Zweikoordinatennetzwerk (4² Knoten) gewählt. Die dabei zutage getretenen Gesetzmäßigkeiten sind aber auch bei Netzwerken mit höheren Koordinatenzahlen gültig. Diese Tatsache ist insbesondere deshalb von großer Wichtigkeit, da solche Netzwerke von besonderem Interesse sind.

Bei Vorliegen von n^d Knoten kann es in bestimmten Fällen vorkommen, daß die Auswahl der je Teilnehmer vorgesehenen Knotennummern schwierig wird, wenn eine besonders regelmäßige Verteilung der Knoten gefordert wird. In diesem Falle ist es angezeigt, eine Anzahl von Zugriffsknoten entsprechend den gewünschten Ergebnissen vorzugeben, und diese Knoten dann nahezu gleichmäßig im Netzwerk zu verteilen. Es wird vorgeschlagen, daß die kleinste Schrittzahl zwischen zwei so nahe wie möglich aneinanderliegenden Knoten eine konstante sein soll. Die oben beschriebenen Netzwerke können mit den verschiedensten an und für sich bekannten Schaltelementen verwirklicht werden. Es wird die Verwendung von einem Eingabe- und mehreren Ausgabeschaltero vorgesehen, die als Wähler bekannt sind. Es wurde gezeigt, daß in einem n^d Knoten enthaltenen Netzwerk gemäß der Erfindung ein beliebiger Knoten Nyu... gleichzeitig mit zwei sogenannten »nahen« KnotenJV<<+i)i*...,

., usw. und N^-^jk..., njw-i)... usw. verbunden werden kann. In den Fig. 10 und 11 wird gezeigt, wie dies in einfacher Weise im Zusammenhang mit einem 5-Koordinaten-Netzwerk mit Hilfe von Wählern durchgeführt werden kann, die jeweils nur einem von zwei Knoten zugeordnet sind. Es ist beispielsweise möglich, daß die Wähler den sogenannten geradzahligen Knoten zugeordnet werden, das sind die Knoten, bei denen die Summe der Indizes i + j + k + I + m geradzahlig ist.

In Fig. 10 wird der Aufbau des Knotens N_221i2 (geradzahliger Knoten) dargestellt. Dieser Knoten enthält zwei je zehn Ausgänge aufweisende Wähler S₁ und S₂, die miteinander und mit einem Teilnehmer ^22222 (oder mit einem Ausgang der Eingabematrix) verbunden sind. Jeder der besagten Wähler ist über seine Ausgangsklemmen mit allen Knoten verbunden,"¹^ deren eine Koordinate um Eins von der Koordinate des betreffenden Knotens ./V₂₂₂₂₂ (insgesamt zehn) abweicht. Durch die gemeinsame Betätigung beider Wähler ist es möglich, jeden beliebigen der besagten Knoten mit einem der übrigen neun zu verbinden. Im letztgenannten Falle liegt der betrachtete geradzahlige Knoten im Übertragungsweg, der die beiden anderen Knoten, an denen zwei zu verbindende Teilnehmer angeschaltet sind, miteinander verbindet. In diesem Falle ist der Eingangsschalter des Teilnehmers A_2Ziz2 offen. Soll andererseits der Teilnehmer ^₂₂₂₂₂ verbunden werden, so genügt es, die Wähler S₁ und S₂ auf den Kontakt einzustellen, der dem Knoten entspricht, mit dem der Teilnehmer verbunden werden soll. Was die ungeradzahligen Knoten betrifft (die Summe ihrer Indizes i +j -\-k-\-l-\- m ist ungeradzahlig) so werden sie mit den nächstliegenden geradzahligen Knoten über zu diesen gehörige Wähler verbunden, ohne daß sie selbst Wähler enthalten. In F i g. 11 wird der Aufbau des Knotens .N₃₃₃₃₃ dargestellt, dem der Teilnehmer bzw. die Ausgangsleitung A₃₃₃₃₃ der Eingabematrix entspricht.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verbindungsnetzwerk, insbesondere für Fernsprechvermittlungen, worin Verbindungen über mehrere in Serie liegende und durch eine Steuereinheit auszuwählende Schalter aufgebaut werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsnetzwerk mehrdimensional aus Maschen aufgebaut ist, wodurch sich Knoten und Verbindungswege zwischen diesen Knoten ergeben, daß jeweils ein Knoten (JVy*... in Fig. 6) mit mehreren anderen Knoten(iy<*+itf%..., Nt o₊₁)k...,

..) über je «inen Schalter (Xi^..., -Zy*...) verbunden ist und daß die äußeren Anschlüsse (Byte...) des Verbindungsnetzwerkes an einen oder mehrere Knoten (Nijk...) angeschlossen sind.

2. Verbindungsnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß jede Meinste Masche des Verbindungsnetzwerkes (z. B. N₁₁, N₁₁, N₂₁, N₂₂, in Fig. 1) eine gleiche Anzahl von Knoten aufweist.

3. Verbindungsnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk dadurch in sich geschlossen ist, daß der letzte Knoten >(z. B.. N_u in Fig. 1) einer Koordinate (i, j, k....) mit dem ersten Knoten (.N₁₁) dieser Koordiaate über einen Schalter 1(A^₁) verbunden ist.

4. Verbiadungsnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Knoten jeweils mit den unmittelbar benachbarten Knoten, d. h. Knoten mit gleichen Koordinaten, bis auf eine um Eins erhöhte, verbunden werden.

5. Verbindungsnetzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Koordinate {jt, j, k) die gleiche Anzahl von diskreten Werten annehmen kann.

6. Verbindungsnetzwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für eine fest vorgegebene Anzahl von Knoten = n^d die Zahl d der Koordinaten (ijk ...) und die Zahl η der diskreten Werte, die eine Koordinate annehmen kann, derart gewählt werden (Punkt P₄ in F i g. 7), daß sich eine kürzeste mittlere Weglänge D_7n — -£-, d. h. eine minimale Anzahl von zu schließenden Schaltern, zwischen zwei beliebigen zu verbindenden Knoten ergibt.

7. Verbindungsnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Anschlüsse ißm...) jeweils über einen Schalter (A^...) mit den Knoten (Nyk...) verbunden sind.

8. Verbindungsnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder alle äußeren Anschlüsse jeweils über Wähler (S₁, S₂ in F i g. 10) mit mehreren Knoten verbunden sind.

9. Verbindungsnetzwerk nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Schaltmatrizen (M in F i g. 8 und 9), deren Eingangsleitungen mit den äußeren Anschlüssen (a, b) und deren Ausgangsleitungen mit mehreren oder allen Knoten (N) verbunden.sind.

10. Verbindungsnetzwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schaltmatrizen den einzelnen äußeren Anschlüssen zugeordneten Knoten möglichst gleichmäßig und mit gleichem Abstand im gesamten Netzwerk verteilt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen