DE1487623C3

DE1487623C3 - Koppeleinrichtung, insbesondere für eine Fernsprechvermittlungsanlage

Info

Publication number: DE1487623C3
Application number: DE1487623A
Authority: DE
Inventors: Alain Hopewell Junction N.Y. Croisier (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1965-04-02
Filing date: 1966-03-24
Publication date: 1979-06-28
Also published as: NL152425B; NL6604320A; GB1110367A; DE1487623B2; FR1526799A; DE1487623A1; JPS439781B1; SE347631B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Koppeleinrichtung, insbesondere für eine Fernsprechvermittlungsanlage, worin Verbindungen über mehrere in Serie liegende und durch eine Steuereinheit auszuwählende Koppelpunkte aufgebaut werden, wobei die Koppeleinrichtung mehrdimensional aus Maschen aufgebaut ist, wodurch sich Knoten und Verbindungswege zwischen diesen Knoten ergeben und jeweils ein Knoten mit mehreren anderen Knoten durch die zwischen zwei Knoten liegenden Koppelpunkte verbindbar sind.

Eine solche Koppeleinrichtung ist aus der schweizerischen Patentschrift 3 73 076 bekannt. Die Teilnehmeranschlüsse werden an diese Koppeleinrichtung, ähnlich wie in der Koppelfeldtechnik, an zwei Seiten der Koppeleinrichtung angeschlossen. Als Koppelpunkte werden in dieser Patentschrift. Halbleiter-Vierschichtdioden vorgeschlagen. Zur Zündung dieser Diodenjnuß an ihnen eine genügend hohe Spannung liegen. Bei einer wachsenden Zahl von hintereinandergeschalteten derartigen Dioden ergeben sich beim Aufbau eines Verbindungsweges große Schwierigkeiten. Die Einschaltung der Dioden erfolgt von der Mitte der Koppeleinrichtung aus und muß sukzessiv erfolgen. Kurzverbindungen oder eine Umgruppierung von bestehenden Verbindungen sind mit einer in dieser Patentschrift gezeigten Koppeleinrichtung nicht möglich. Eine solche Umgruppierungsmöglichkeit ist aber in Vermittlungsanlagen sehr erwünscht, da aus wirtschaftlichen Gründen niemals für jede mögliche Verbindung ein Verbindungsweg vorgesehen werden kann, sondern immer weniger Verbindungswege vorhanden sind, als mögliche Verbindungen. In Koppeleinrichtungen der obengenannten Art, sowie in Koppeleinrichtungen in Koppelfeldtechnik, ist es jedoch theoretisch möglich, für zwei zu verbindende Teilnehmer, für die momentan kein freier Verbindungsweg besteht, durch Umgruppierung bestehender Verbindungen einen freien Verbindungsweg zu schaffen.

Beispielsweise ist aus der deutschen Auslegeschrift 11 69 528 eine solche Fernsprechvermittlung mit Umgruppierungsmöglichkeit bekannt. Eine Steueranordnung sorgt dafür, daß beim Auftreten eines Verbindungswunsches die im Bereich des aufzubauenden neuen Verbindungsweges liegenden und bereits Teil anderer Verbindungswege darstellenden Verbindungsmittel durch Umgruppierung des bestehenden Verbindungsweges für den neu aufzubauenden Verbindungsweg freigemacht werden. Das in der deutschen Auslegeschrift 11 69 528 beschriebene /Verbindungs-Koppelfeld besteht aus drei Stufen, wobei jede Stufe eine Reihe von Schalteinheiten aufweist. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen diese Schalteinheiten aus Kreuzschienenschaltern, doch ist auch die Verwendung von Schaltmatrizen zu diesem Zwecke bekannt. Benachbarte Stufen des Verbindungsnetzwerkes sind durch Zwischenleitungsbündel miteinander verbunden. Dieses Verbindungsnetzwerk hat den Nachteil, daß zur Vermeidung zu hoher Blockierungshäufigkeiten sehr viele Koppelpunkte (mechanische oder elektronische Schalter) und Zwischenleitungen benötigt werden. Die Einrichtungen zur Umgruppierung bestehender Verbindungen sind daher aufwendig und störanfällig.

Ferner ist aus der BE-PS 6 52 432 ein 6stufiges Koppelfeld bekannt, in dem die 4. Stufe mit der 5. Stufe über Leitungsabschlußschaltungen verbunden ist. Am Ausgang der 6. Stufe sind Signalumsetzer angeschlossen, welche die von den Teilnehmern ausgesendeten Mehrfrequenz-Wahlzeichen in Wahlimpulse zur Aussendung über die Amtsleitung umsetzen. Zu dieser Umsetzung wird zunächst ein Weg vom Teilnehmer zu einer Leitungsabschlußschaltung und danach zu einem Signalumsetzer aufgebaut. Nach Beendigung der Wahlzeichengabe wird die Verbindung in der 5. und 6. Stufe des Koppelfeldes getrennt, die Leitungsabschlußschaltung bleibt jedoch mit dem Teilnehmer bis zur

Beendigung des Gespräches verbunden. Da also die Teilnehmeranschlußschaltungen und die Signalumsetzer auch in dieser Einrichtung an die äußeren Anschlüsse des Koppelfeldes angeschlossen sind, weist diese Einrichtung den gleichen Nachteil auf, der bereits oben zu der DE-AS 11 69 528 angegeben wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine maschenförmige Koppeleinrichtung vorzusehen, die eine große Anzahl von möglichen Verbindungswegen '•'■•zwischen zwei bestimmten Teilnehmern vorsieht" und dadurch die Umgruppierung bestehender Verbindungen erleichtert, wobei durch kurze Verbindungswege die Anzahl der zum Aufbau einer Verbindung benötigten Koppelpunkte wesentlich herabgesetzt werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmeranschlüsse (B^der Koppeleinrichtung an einen oder mehrere Knoten (Nyk) über steuerbare Schalter (Ayii) anschließbar sind und daß die Koppeleinrichtung dadurch in sich schließbar ist, daß der letzte Knoten (z.B. Nh in Fig. 1) einer Koordinate (i, j, k...) mit dem ersten Knoten (N_n) dieser Koordinate über einen Koppelpunkt (Xu) verbindbar ist.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Anzahl der Koppelpunkte drastisch verringert werden kann. Die zur Verbindung zweier Teilnehmer nötige mittlere Weglänge kann hierdurch sehr klein gehalten werden und wird noch dadurch verringert, daß das Netzwerk in sich geschlossen ist. Insbesondere bei zweidimensionalem Aufbau wird das Verbindungsnetzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung sehr übersichtlich, wodurch die Umgruppierung bestehender Verbindungen zur Schaffung neuer benötigter Verbindungswege sehr erleichtert wird. Die Koppeleinrichtung eigenet sich sehr gut zur Verwendung elektronischer, gesteuerter Koppelpunkte und zur Verwendung in rechnergesteuerten Vermittlungsanlagen. Dadurch, daß die Teilnehmer auch an die inneren Knoten der maschenförmigen Koppeleinrichtung angeschlossen werden, verläuft die Verbindung im Extremfall nur über einen einzigen Koppelpunkt zwischen zwei Knoten. Derart kurze Verbindungswege erleichtern eine Umgruppierung natürlich sehr.

λ · Der Anschluß der Teilnehmer an die inneren Knoten der Koppeleinrichtung über eigene Schalter hat den Vorteil, daß die Knoten von nichtbelegten Teilnehmern zum Aufbau von Verbindungswegen verwendet werden können, da durch den Schalter zum Teilnehmer eine Entkopplung erzielt wird.

Vörteilhafterweise kann die Koppeleinrichtung nach der Erfindung so aufgebaut werden, daß jede kleinste Masche der Koppeleinrichtung eine gleiche Anzahl von Knoten aufweist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Knoten jeweils mit den unmittelbar benachbarten Knoten verbunden werden. Hierbei können auch für alle Koordinaten eine gleiche Anzahl von möglichen, diskreten Werten gewählt werden. Eine nach dieser Ausführungsform aufgebaute Koppeleinrichtung ist besonders übersichtlich. Diese Ausführungsform kann noch wesentlich dadurch verbessert werden, daß für eine fest vorgegebene Anzahl von Knoten, die Zahl der Koordinaten und die Zahl der diskreten Werte, die eine Koordinate annehmen kann, derart gewählt werden, daß sich eine kürzeste, mittlere Weglänge, d. h. eine minimale Anzahl von zu schließenden Koppelpunkten zwischen zwei beliebigen zu verbindenden Knoten ergibt.

Weiter besteht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung darin, daß die äußeren Anschlüsse jeweils über Wähler oder Schaltmatrizen mit mehreren oder allen Knoten verbunden sind, wobei die Eingangsleitungen der Schaltmatrizen mit den äußeren Anschlüssen und die Ausgangsleitungen der Schaltmatrizen mit den Knoten verbunden sind. Sind nach dieser Ausführungsform die Wähler oder Schaltmatrizen aüsgangsseitig nicht mit allen Knoten verbunden, kann die ,Lage der mit den Wählern oder Schaltmatrizen verbundenen Knoten derart gewählt werden, daß sie möglichst gleichmäßig und mit gleichem Abstand über das gesamte Netzwerk verteilt sind. Durch diese Maßnahme wird eine sehr kurze mittlere Weglänge erreicht. Sind alle Knoten jeweils an einen Wähler oder eine Schaltmatrix angeschlossen, dann wird die kürzeste überhaupt mögliche Weglänge erreicht.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung einer einfachen Koppeleinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen zur Erläuterung der F i g. 1,

Fig.4, 4a bis 4c verschiedene Schaltzustände der Koppeleinrichtung gemäß der F i g. 1,

F i g. 5 eine Aufstellung zur Ermittlung des kürzesten Mittelwertes der Wege zwischen zwei beliebigen Knoten der Koppeleinrichtung gemäß Fig. 1,

F i g. 6 die verschiedenen Verbindungen zu einem beliebigen Knoten in einer Koppeleinrichtung mit d Koordinaten,

F i g. 7 eine graphische Darstellung zum Vergleich verschiedener Koppeleinrichtungen unterschiedlicher Konfiguration für 4096 Teilnehmer,

F i g. 8 die schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.9 eine Koppeleinrichtung gemäß Fig. 1 mit Eingabematrizen,

Fig. 10 und 11 eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Koppeleinrichtung.

F i g. 1 stellt ein einfaches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Koppeleinrichtung dar, die aus einer Matrix mit sechzehn in vier Spalten und vier Zeilen angeordneten Knotenpunkten besteht. Die einzelnen Knotenpunkte der Koppeleinrichtung werden mit N und jeweils zwei Indizes bezeichnet, die jeweils die Reihe und die Spalte angeben, in deren Schnittpunkt sich ein Knoten befindet.

Zwei Knoten werden jeweils durch Teilwege oder-· Zweige der Spalten und der Zeilen gemäß den Figuren miteinander verbunden, wobei die an den Enden einer Zeile befindlichen Knoten jeweils direkt miteinander verbinden sind. Das gleiche gilt für die beiden jeweils an den Enden ein und derselben Spalte gelegenen Knoten. Man kann daher sagen, daß die Koppeleinrichtung vollkommen homogen in sich geschlossen ist. Eine derartige, homogene Anordnung soll im folgenden auch als periodisch bezeichnet werden.

In den F i g. 2 und 3 werden zwei weitere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens wiedergegeben. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind dabei die Knoten nur durch ihre Indizes bezeichnet. Die Koppeleinrichtung gemäß F i g. 2 ist periodisch aufgebaut, damit die kürzesten Wege zwischen zwei Knoten leichter auffindbar sind. So kann man beispielsweise vom Knoten N21 zum Knoten Λ/34 über nur zwei Zweige gelangen, die in der Figur dick ausgezogen sind. In

Fig. 1 kann dieser Weg ni^ht so übersichtlich eingezeichnet werden.

In Fig. 3 wird eine räumliche Darstellung der Koppeleinrichtung wiedergegeben, aus der der homogene Aufbau besser als aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht.

Aus Fig. 1 ist weiterhin ersichtlich, daß jeder zwei aufeinanderfolgende Knoten verbindende Zweig einen Koppelpunkt enthält. Dabei entstehen zwei aus jeweils 16 Koppelpunkten bestehende Matrizen, wobei die Koppelpunkte mit X,yund Y//bezeichnet werden.

Es bestehen folgende Beziehungen. Ein beliebiger Knoten Ny'isl verbunden:

mit dem Knoten N^₊ 1) über den Koppelpunkt Xy,
mit dem Knoten ^Vjv+ij/überden Koppelpunkt Yy,

wobei in diesem besonderen Ausführungsbeispiel für /=4 und/= 4, /+1 = 1 und/+1 = 1 ist.

Aus F i g. 1 ist weiterhin zu ersehen, daß jeder Knoten Ny über einen Schalter Ay mit einem außerhalb des Netzwerkes liegenden Punkt By verbindbar ist. Die Punkte By sind mit den Sprechleitungen einer Fernsprechanlage verbunden, die über die geschlossene Koppeleinrichtung miteinander zu verbinden sind. Im folgenden stellt ein Punkt B₁J, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, einen Teilnehmeranschluß dar, der im Knoten Ny endet. Die Leitungen sind der Einfachheit halber einadrig dargestellt. Mittels der in Fig. 1 dargestellten Koppeleinrichtung ist es möglich, bei wenigen geschlossenen Koppelpunkten eine elektrische Verbindung zwischen zwei beliebigen Teilnehmern herzustellen.

Wie aus der Anordnung gemäß Fig.4 hervorgeht, kann gleichzeitig eine Vielzahl von Verbindungen hergestellt werden. In dieser Anordnung werden beispielsweise die Teilnehmer B₁₂ und B\₃, Bh und B₂₃, B22 und Bi\ sowie 532 und Bm miteinander verbunden. In manchen Fällen ist es auch möglich, den Verlauf einer bereits aufgebauten Verbindung zu verändern, um neue Verbindungen aufzubauen. Dieser Tatbestand geht aus den F i g. 4a, 4b und 4c hervor, in denen gezeigt wird, wie, ausgehend von dem in Fig.4 dargestellten Zustand, eine Verbindung zwischen den Teilnehmern £?33 und 543 hergestellt werden kann. Es besteht dabei nur die Bedingung, daß die Knoten A/33 und N43 frei sind. Diese Bedingung ist für den Knoten AZ₃₃ schon erfüllt. Der zweite Knoten wird dadurch frei, daß der Verbindungsweg zwischen den Teilnehmern ZJ32 und B^ wie folgt verändert wird: während des ersten Schrittes (F i g. 4a) wird der bestehende Verbindungsweg nicht betroffen, der Knoten A/42 wird jedoch mit dem Knoten Λ/44 über einen Teil des gewünschten Verbindungsweges, d. h. über den Weg verbunden, der durch /V41 verläuft. In einem zweiten Schritt (Fig.4b) wird der ursprüngliche von A/42 nach Nu über A/43 verlaufende Weg unterbrochen. In einem dritten und letzten Schritt (F i g. 4c) wird eine Verbindung zwischen den Knoten Λ/33 und A/43 über die Verbindungen zwischen den Punkten #33, N33, Bn und A/43 aufgebaut. Durch diesen Vorgang wird keine der bestehenden Verbindungen durch das Umgruppieren der Verbindungswege unterbrochen. Aus den F i g. 4 bis 4c ist zu ersehen, daß die Umgruppierung nur dadurch möglich ist, daß die erfindungsgemäße Koppeleinrichtung in sich selbst geschlossen ist.

Aus den vorher besprochenen Figuren ist zu ersehen, daß die Wahrscheinlichkeit, neue Verbindungen aufbauen zu können, um so höher ist, je geringer die Anzahl der bereits belegten Knoten ist. Es ist also ganz

allgemein anzustreben, eine herzustellende Verbindung jeweils über den kürzesten möglichen Weg aufzubauen. Um einen der besonders wichtigen Vorteile des Erfindungsgedankens zu erläutern, wird im folgenden der kürzeste Mittelwert des Weges zwischen zwei Knoten besprochen. Zu diesem Zweck wird die Weglänge durch die Anzahl der in dieser Länge enthaltenen Elementarwege definiert. Diese Elementarwege werden auch als Schritte bezeichnet. ' Da alle Zweige parallel mit den Koordinatenrichtungen verlaufen, ist es leicht einzusehen, daß der Abstand mit der kleinsten Schrittzahl zwischen zwei beliebigen Knoten Α/,)· und A/*/ist:

Dy,_kl=\i-k\ + \j-l\.

Die Fig.5 enthält sowohl eine Übersicht über die verschiedenen möglichen Werte für |/'—Jt | als auch eine schematische Darstellung der entsprechenden Wege für die Koppeleinrichtung nach Fig. 1. Aus dieser Übersieht ist zu ersehen, daß die Differenz |/— k\ nicht größer als zwei Schritte sein kann und im Durchschnitt gleich einem Schritt ist. Eine entsprechende Aufstellung würde das gleiche für die Differenz \j—1\ ergeben, da die Matrix quadratisch ist.

Der Abstand Dy. u ist dann im Durchschnitt gleich zwei Schritte, was für eine 16 Knoten enthaltende Koppeleinrichtung sehr wenig ist. Aus dieser Aufstellung ist weiterhin zu ersehen, daß die besagte Entfernung für eine nicht geschlossene quadratische Koppeleinrichtung mit der gleichen Anzahl von Knoten größer wäre. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, daß die beschriebene Koppeleinrichtung lediglich einen Schalter und zwei Koppelpunkte je Knoten, d. h. je Teilnehmer enthält. In der praktischen Ausführung würden Koppeleinrichtungen eine wesentlich höhere Anzahl von Teilnehmeranschlüssen enthalten. In diesem Fall würde, obwohl die oben beschriebene Zweikoordinaten-Koppeleinrichtung 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 der Koppeleinrichtungen 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 /7+1 gleich 1 ist.

In dem noch zu beschreibenden Ausführungsbeispiel bleiben diese Beziehungen bestehen, jedoch sind jedem Knoten der Koppeleinrichtung eine Anzahl von Koordinaten zugeordnet, die größer als 2 ist. Es wird von einer Koppeleinrichtung mit n^-Knoten ausgegangen, bei dem ein beliebiger Knoten Nyk... durch einen Satz von Indizes i,j,k... definiert wird, die jeweils einen der Werte 1, 2, 3... π annehmen können. Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel entsprechen jedem Knoten d Zweige und d Koppelpunkte, welche den besagten Knoten mit Knoten verbinden, deren Indizes den oben angegebenen Beziehungen entsprechen. So ist der Knoten Nyk... verbunden mit den Knoten: N(i+\\jk über den Koppelpunkt Xyk, Ni(j+ ])k über den Koppelpunkt V)/*,

über den Koppelpunkt Z/^usw.

Wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist n+ 1 auch gleich 1. Es wird darauf hingewiesen, daß der Knoten Λ//,*... auch mit den Knoten /V(V_iyt.... Ni(j-\)k..., N,jct-i) usw. über die Koppelpunkte X(i-\yk..., V/c;-i)*..., Zjj(k-\)... usw. verbunden ist. Darüber hinaus ist jedem Knoten M,*... ein zusätzlicher Schalter Α·φ... 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 Koppelpunkten entsprechen.

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

Nijk.,.und N_fgh=\i-f\ + \j-g\ + \k-h\+ ...
ist. Jede dieser Entfernungen kann der Reihe nach die Werte 0,1,2.. .4-.. .2,1 annehmen, so daß der Mittelwert

^-ist.Da es d gleiche mittlere Entfernungen gibt, so ist die

kürzeste mittlere Weglänge gleich D_m = -j-.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 der erfindungsgemäßen Koppeleinrichtungen werden besonders verdeutlicht, wenn man Koppeleinrichtungen mit der gleichen Anzahl von Knoten, jedoch von verschiedenem Aufbau in bezug auf die kürzeste mittlere Weglänge und in bezug auf die Anzahl der je Teilnehmer erforderlichen Koppelpunkte vergleicht. Um dies an Hand eines praktischen Ausführungsbeispiels durchzuführen, wurde der Wert /7^=4096 gewählt, wobei vier verschiedene Ausbildungsformen einer homogenen Koppeleinrichtung untersucht werden. Die interessierenden Werte sind in der folgenden Aufstellung zusammengefaßt.

nd	η	d	D_n,	l-d+\
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

geringem Interesse sind, da in diesem Bereich die Werte D_n, 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 der Koppeleinrichtung 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

ίο kleinerer oder größerer Entfernung links oder rechts von K zu wählen. Im beschriebenen Aüsführungsbei-' spiel 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_n, = 6 und /= 7. Die 4096 Teilnehmer umfassende Koppeleinrichtung enthält daher sieben Koppelpunkte je Teilnehmer, und der kürzeste mittlere Schrittwert zwischen zwei Knoten beträgt 6. Diese Zahl kann im Vergleich zu bekannten Koppeleinrichtungen als außerordentlich niedrig betrachtet werden und gibt einen weiteren Hinweis auf den technischen Fortschritt und die mit der erfindungsgemäßen Koppeleinrichtung 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 Fig.4 bis 4c geht hervor, daß die erfindungsgemäße Koppeleinrichtung für derartige Umgruppierungen geeignet ist. Weiterhin ist aus den besagten Beispielen zu entnehmen, daß je größer die Anzahl dim Ausdruck n^d 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_n, zwischen zwei durch sechs Schritte voneinander getrennten Knoten in drei verschiedenen Koppeleinrichtungen miteinander verglichen ist. Der Wert D_m beträgt sechs Schritte.

D_m=¥ η d N_n,

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 P\, P2, P3, P*. und Ps 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 = -τ-nähert. Ein Minimum liegt zwischen den Punkten P₄ und Ps. Wird die der Gleichung /=d+l entsprechende Gerade (Anzahl der Koppelpunkte je Teilnehmer) in das gleiche Diagramm eingezeichnet, so wird ersichtlich, daß die Werte von d, die größer als das Minimum der entsprechenden Kurve D_n, sind, im allgemeinen von

12	2	20
8	3	' 90
4	6 V^	720

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mit 46 = 4096 Teilnehmern können Umgruppierungen leicht durchgeführt werden. Gibt es in dieser Koppeleinrichtung 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

bo zwischen diesen beiden Punkten ist. Obwohl jeweils fünf von sieben Teilnehmern in dieser Koppeleinrichtung blockiert sind, so wird doch die maximale Anzahl von gleichzeitigen Verbindungen nahezu erreicht, d. h.

Mit anderen Worten, es können 1170 Teilnehmer miteinander sprechen.

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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 der Koppeleinrichtung mit mehreren Knoten der Koppeleinrichtung verbunden. Das kann in besonders vorteil- r, hafter 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 eine durch einen Block dargestellte Koppeleinrichtung die Knoten M,*..., die miteinander gemäß der Erfindung verbunden sind. Teilnehmerleitungen wie a\ 1 und an sind in mehrere Gruppen L\, L₂, Li... L₉ unterteilt. Jede Eingangsleitung der Matrix kann mit jeder beliebigen Ausgangsleitung über Schalter verbunden werden. Die Ausgangsleitungen sind mit den Knoten der Koppeleinrichtung 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 der Koppeleinrichtung ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es wichtig, die mit den Ausgangsleitungen der gleichen Matrix zu verbindenden Knoten in geeigneter Weise zu bestimmen. Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß es vorteilhaft ist, wenn jeder Teilnehmer zu Knoten Zugang hat, die regelmäßig in der gesamten Koppeleinrichtung verteilt sind und nicht nur zu 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 dann der mittlere Abstand von einem beliebigen Knoten der Koppeleinrichtung zu jedem beliebigen anderen gewählten Knoten 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 einer der F i g. 1 ähnlichen Koppeleinrichtung hergestellt werden können. In F i g. 9 wird das in F i g. 2 dargestellte Netzwerk bo in periodischer Form wie in F i g. 2 wiedergegeben.

Die kleinste Entfernung zwischen den Knoten 11 und 33 beträgt, wie aus F i g. 9 zu ersehen, vier Schritte. Weiterhin läßt sich leicht feststellen, daß man keine zwei Punkte in dieser Koppeleinrichtung finden kann, deren kleinste Entfernung größer als vier Schritte ist. Daraus geht hervor, daß der Abstand zwischen einem beliebigen Knoten der Koppeleinrichtung 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 33 mit dem gleichen Teilnehmer verbunden, so ist der mittlere Abstand (in der Koppeleinrichtung 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 Fig. 9 führen zur Matrix M\ die beiden Teilnehmerleitungen a\ und b\. 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 tu sowie mit den Knoten 12 und 34 verbunden. Die Anzahl der vorgesehenen Matrizen ist also gleich der Anzahl von Knotenpaaren, die in der vorliegenden Koppeleinrichtung gleich acht ist.

Es ist natürlich auch möglich, nur vier rechteckige Matrizen von je 16 Kreuzungspunkten zu verwenden, deren Ausgangsleitungen mit vier Punkten, beispielsweise Nn, N]₃, N31 und N33 verbunden sind. In diesem Falle beträgt die durchschnittliche Weglänge einen Schritt. Ein Vergleich der Koppeleinrichtungen, die in den F i g. 1 bis 9 dargestellt sind, ergibt, daß für die gleiche Anzahl von 16 Teilnehmern die kürzeste durchschnittliche Weglänge 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 Weglänge 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 Vorteilen vernachlässigbar ist. Diese Tatsache wird mit steigender Koordinatenzahl (dim Ausdruck Λ¹*) von immer größerer Bedeutung.

Im obengenannten Ausführungsbeispiel wurde der Einfachheit halber und zur-Erhöhung der Übersichtlichkeit eine Zweikoordinaten-Koppeleinrichtung (4² Knoten) gewählt. Die dabei zutage getretenen Gesetzmäßigkeiten sind aber auch bei Koppeleinrichtungen mit höheren Koordinatenzahlen gültig. Diese Tatsache ist insbesondere deshalb von großer Wichtigkeit, da solche Koppeleinrichtungen 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 in der Koppeleinrichtung zu verteilen. Es wird vorgeschlagen, daß die kleinste

Schrittzahl zwischen zwei so nahe wie möglich aneinanderliegenden Knoten eine konstante sein soll. Die oben beschriebenen Koppeleinrichtungen können mit den verschiedensten an und für sich bekannten Schaltelementen verwirklicht werden. Es wird die -, Verwendung von einem Eingabe- und mehreren Ausgabeschaltern vorgesehen, die als Wähler bekannt sind. Es wurde gezeigt, daß in einer n^d Knoten enthaltenen Koppeleinrichtung gemäß der Erfindung ein beliebiger Knoten ·Νί#... gleichzeitig mit zwei sogenannten »nahen« Knoten W^₊-I )/*.... Λ^+ιμ..., Nijß-n)..., usw. und N(i-,)j_k..., Λ/,_&·_ιμ..., N^k-\)... usw. verbunden werden kann. In den Fig. 10 und 11 wird gezeigt, wie dies in einfacher Weise im Zusammenhang mit einer 5-Koordinaten-Koppeleiftrichtung 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+l+mgeradzahlig ist.

In Fig. 10 wird der Aufbau des Knotens Λ/22222 (geradzahliger Knoten) dargestellt. Dieser Knoten enthält zwei je zehn Ausgänge aufweisende Wähler 5Ί und S₂, die miteinander und mit einem Teilnehmer Λ22222 (oder mit einem Ausgang der Eingabematrix) verbunden sind. Jeder der besagten Wähler ist über seine Ausgangsklemmen mit allen Knoten verbunden, 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 letzgenannten Falle liegt der betrachtete geradzahlige Knoten im Übertragungsweg, der die beiden anderen Knoten, an denen zwei zu verbindende Teilnehmer.äoigeschaltet sind, miteinander verbindet. In diesem Falle ist der Eingangsschalter des Teilnehmers Λ22222 offen. ,Soll andererseits der Teilnehmer Λ22222 verbunden werden, so genügt es, die Wähler S\ und 52 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+I+m ist ungeradzahlig) so werden sie mit den nächstliegenden geradzahligen Knoten über zu diesen gehörige Wähler verbunden, ohne daß sie selbst Wähler enthalten. In Fig. 11 wird der Aufbau des Knotens /V33333 dargestellt, dem der Teilnehmer bzw. die Ausgangsleitung Λ33333 der Eingabematrix entspricht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Koppeleinrichtung, insbesondere für eine Fernsprechvermittlungsanlage, worin Verbindungen > über mehrere in Serie liegende und durch eine Steuereinheit auszuwählende Koppelpunkte aufgebaut werden, wobei die Koppeleinrichtung mehrdimensional aus Maschen aufgebaut ist, wodurch sich Knoten und Verbindungswege zwischen diesen Knoten ergeben und jeweils ein Knoten mit mehreren anderen Knoten durch die zwischen zwei Knoten liegenden Koppelpunkte verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmeranschlüsse (Biß) der Koppeleinrichtung an einen oder mehrere Knoten (TV/^über steuerbare Schalter (Αφ) anschließbar sind und daß die Koppeleinrichtung dadurch in sich schließbar ist, daß der letzte Knoten (z. B. Nh in Fig. 1) einer Koordinate (i, j, k...)mit dem ersten Knoten (Nn) dieser Koordinate über einen Koppelpunkt (Xu) verbindbar ist.

2. Koppeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede durch Verbindungsleitungen und Knoten gebildete kleinste Masche der Koppeleinrichtung (z.B. Nu, Nn, N21, N22, Fig. 1) eine gleiche Anzahl von Knoten aufweist.

3. Koppeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Knoten nur jeweils mit den unmittelbar benachbarten Knoten verbunden werden.

4. Koppelnetzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Koordinate (i, j, k) die gleiche Anzahl von diskreten Werten annehmen kann.

5. Koppeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für eine fest vorgegebene Anzahl von Knoten = n^ddie Zahl ddtr Koordinaten (ijk...) und die Zahl η der diskreten Werte, die eine Koordinate annehmen kann, derart gewählt sind (Punkt P₄, Fig.7), daß sich eine kürzeste mittlere Weglänge D_m=dn/4, d. h. eine minimale Anzahl von zu schließenden Koppelpunkten zwischen zwei beliebigen zu verbindenden Knoten ergibt.

6. Koppeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder alle Anschlüsse jeweils über Wähler (Si, $2, Fig. 10) mit mehreren Knoten verbunden sind.

7. Koppeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schaltmatrizen (M, F i g. 8 und 9), deren Eingangsleitungen mit den Anschlüssen (a, b) und deren Ausgangsleitungen mit mehreren oder allen Knoten (N) verbunden sind.

8. Koppeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schaltmatrizen den einzelnen Anschlüssen zugeordneten Knoten möglichst gleichmäßig und mit gleichem Abstand in der gesamten Koppeleinrichtung verteilt sind.