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Die
Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem, gebildet aus einem
Kommunikationsnetz(werk), welches Datenlieferquellen und Datenempfänger mit
Datenverarbeitungszentralen verbindet, die mit der zentralisierten
Steuerung bzw. Kontrolle dieser verschiedenen Geräte befaßt sind,
wenn die Datenlieferquellen oder die Datenempfänger in einer geraden Reihe
oder einer Schleife angeordnet sind.
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Typische
Beispiele von Kommunikationssystemen mit Datenlieferquellen, die
in einer geraden Reihe oder einer Schleife angeordnet und über Übertragungswege
bzw. -strecken mit Datenverarbeitungszentralen verbunden sind, welche
diese Geräte zentral
steuern, sind Eisenbahn-, Straßen-,
Abwasser-, Flughafen-, Fluß-
und Untergrundbahnmanagement- oder -verwaltungssysteme.
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Bei
einem Eisenbahnverwaltungssystem besteht eine Kontrollzentrale in
einem Verwaltungsbezirk, in welchem längs der Eisenbahnstrecke Überwachungskameras
und Zugdetektionssensoren positioniert sind; Information von diesen
Kameras und Sensoren wird in der Kontrollzentrale gesammelt. Längs der
Eisenbahnstrecke sind auch Signalvorrichtungen und andere Einrichtungen
zum Übertragen
von Kontrollinformation zu Zügen
angeordnet. Unfallinformation von benachbarten Verwaltungsbezirken
wird ebenfalls in der Kontrollzentrale gesammelt, in welcher verschiedene
Entscheidungen unter Nutzung dieser Information und der Information
vom betreffenden Verwaltungsbezirk gefällt werden; auf der Grundlage
der Ergebnisse dieser Entscheidungen wird dann der Betrieb der Züge gesteuert
oder kontrolliert und werden andere Eisenbahnverwaltungsmaßnahmen
unter Nutzung von Signalvorrichtungen und dgl. ausgeführt.
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Wie
aus diesem Beispiel eines Eisenbahnverwaltungssystems ersichtlich
ist, wurde bei dieser Art eines Kommunikationssystems Information über Kommunikationsleitungen,
welche Datenlieferquellen auf 1:1-Basis mit der Kontrollzentrale verbinden, gesammelt
und die Kontrolle oder Steuerung von Signalvorrichtungsanzeigen über Kommunikationsleitungen,
die von der Kontrollzentrale auf 1:1-Basis ausgehen, durchgeführt. Auf
die praktische Realisierung von Asynchronübertragungsmodus-(ATM-) Schaltsystemen
gerichtete Entwicklungen haben jedoch in neuerer Zeit einen schnellen
Fortschritt erfahren, und durch Anwendung dieser ATM-Technologie bzw.
-Technik bei Kommunikationssystemen, wie dem oben beschriebenen,
ist es möglich
geworden, flexible Systeme zu konstruieren, die den größten Teil der
von ATM gebotenen Vorteile nutzen.
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13 veranschaulicht die durch
Anwendung der ATM-Technologie
auf die verschiedenen, oben beschriebenen Verwaltungssysteme erzielte Systemkonfiguration
und zeigt insbesondere, was beim Auftreten einer Störung geschieht.
Dieses System ist mit einer Anzahl verteilter Schaltkomponenten bzw.
-einheiten 92 ausgestaltet, die über Übertragungsleitungen 93 mit
einer zentralen Schalteinheit 91 verbunden sind. Wenn in
diesem System heute eine Störung 95, ähnlich der
in 13 bei X angedeuteten
auftritt, würden
Schalteinheiten 92-2 und 92-3 neben der Störungsstelle 95 jeweils
einen Schleifenbetrieb ausführen
und es damit dem System ermöglichen,
autonom Kommunikationsfunktionen über die in 13 in gestrichelter Linie eingezeichnete
Route wiederherzustellen.
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Damit
ist es für
ein System mit der angegebenen Konfiguration möglich, einen Schleifenbetrieb (loopback)
anzuwenden, um beim Auftreten einer Störung Kommunikationen aufrechtzuerhalten.
Bei Anwendung dieses Kommunikationssystems auf ein tatsächliches
Eisenbahnverwaltungssystem ergaben sich jedoch die unten geschilderten
Probleme. Ein Eisenbahnverwaltungssystem könnte auf die in 14 gezeigte Weise ausgestaltet
sein, umfassend Schalteinheiten 92-1 – 92-5, die längs beider
Seiten der Eisenbahnstrecke (Schiene 100) verteilt sind,
und eine Kontrollzentrale-gestütze
zentrale Schalteinheit 91, welche jede der Schalteinheiten 92-1 – 92-5 steuert und
die mit jeder der Schalteinheiten 92-1 – 92-5 über schleifenförmige Übertragungsstrecken 93 verbunden
ist. Jede der Schalteinheiten 92-1 – 92-5 ist dann mit
Eingabe/Ausgabestellen 94 ausgestattet, wobei lokale oder
Orts-Kommunikationsanschlüsse
entsprechend den obengenannten Überwachungskameras,
Zugdetektionssensoren und/oder Signalvorrichtungen über diese
Eingabe/Ausgabestellen 94 gestützt sind bzw. beschickt werden.
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Wenn
jedoch bei dieser Konfiguration ein Erdbeben oder irgendeine andere
Katastrophe die Eisenbahnstrecke tritt und unterbricht, treten Störungen nicht
nur an der durch die Störung 95 in 13 gezeigten Stelle auf,
sondern bedingen allgemein Störungen,
bei denen die beschriebene Schleife gleichzeitig an zwei einander
gegenüberliegenden Stellen
durchtrennt wird, wie dies bei der in 14 gezeigten
Störung 101 der
Fall ist. Beim Eintreten einer solchen Situation können mit
der zentralen Schalteinheit 91 über Übertragungsstrecken 93 verbundene
Schalteinheiten 92-1, 92-2 und 92-3 durch Ausführung des
beschriebenen Schleifenbetriebs autonom Kommunikationsfunktionen
wiederherstellen, während
Schalteinheiten 92-4 und 92-5 auf der anderen
Seite, die durch die Brüche
in den Übertragungsstrecken 93 vollkommen
abgeschnitten sind, nicht in der Lage sind, die Kommunikationsfunktionen
wiederherzustellen.
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Anstatt
Schalteinheiten 92 in einer Schleife längs sowohl der Einfahr- als
auch der Abfahr-Eisenbahnstrecken 100 anzuordnen, würde eine
mögliche Methode
zur Bildung eines Systems, welches dieses Problem ausschaltet, darin
bestehen, schleifenförmige
Netze für
jede Eisenbahnstrecke zu konstruieren, so daß durch Erdbeben verursachte
Störungen
auf eine einzige Stelle begrenzt wären. Wenn jedoch schleifenförmige Netze
längs Eisenbahnstrecken konstruiert
werden, müssen
diese Schleifen in einigen Gebieten auf mehrere 100 km verlängert werden,
und sie begrenzen die Ansprechfähigkeit
herkömmlicher
Systeme mit nur einer einzigen zentralen Schalteinheit 91,
so daß sich
ein Netz werk) ergibt, das tatsächlich
nicht die für
ein Eisenbahnverwaltungssystem geforderte Flexibilität aufweist.
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Bei
dem oben beschriebenen herkömmlichen
System könnten
daher Kommunikationsfunktionen durch Schleifenbetrieb (zurück) zur
zentralen Schalteinheit von den Schalteinheiten nahe der Stelle,
wo die Störung
aufgetreten ist, autonom wiederhergestellt werden; die Grundkonfiguration,
die für eine
Anzahl von verteilten, durch eine einzige zentrale Schalteinheit
zu steuernde Schalteinheiten gefordert wird, ist jedoch mit einem
Problem behaftet, daß das
Schema bzw. die Art (pattern) der auftretenden Störung häufig dazu
führt,
daß eine
der Schleifenbetrieb-Übertragungsstrecken
zur zentralen Schalteinheit – wie
beschrieben – ausfällt, was
einen fatalen Einfluß auf
die autonome Wiederherstellung der Kommunikationsfunktionen hat.
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Der
Ausfall der zur zentralen Schalteinheit führenden Schleifenbetrieb-Übertragungsstrecken kann
bis zu einem gewissen Grad durch Umkonstruktion der Auslegung der
Schalteinheiten berücksichtigt werden,
z.B. durch Konstruieren eines schleifenförmigen Eisenbahnnetzes; die
derzeitige Praxis, nur eine zentrale Schalteinheit vorzusehen, schränkt jedoch
die Fähigkeiten
eines sich über mehrere
100 km erstreckenden schleifenförmigen
Netzes ein. Dies ergibt bei Eisenbahn- und anderen Verwaltungssystemen
ein Problem dahingehend, daß das
Netz (werk) der Flexibilität
zur Berücksichtigung
von Änderungen ermangelt.
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DE 689 03 689 offenbart
ein Kommunikationssystem mit einer Mehrzahl Knotenvorrichtungen, die
an mehreren Orten angeordnet sind, einem oder mehreren Ortskommunikationsterminals,
die mit je einem der Knoten verbunden sind, und einer Mehrzahl Zentralvorrichtungen
zur Steuerung der Knotenvorrichtungen und der Ortskommunikationsterminals, die über parallele
Kommunikationsstrecken mit den Knotenvorrichtungen verbunden sind.
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JP 60 223249 zeigt jeweils
ein Signalübertragungsleitungs-Steuersystem, bei
dem eine Management-Tabelle geschaltet wird, je nach dem, ob ein Fehler
aufgetreten ist oder nicht. Genauer gesagt, detektiert jede Slave-Station
einen Fehler und steuert so, dass sie mit einem Übertragungsweg einer Gruppe
eines üblichen
Leitungssystems verbunden ist. Durch Überwachung der Änderungen
des System-Verbindungszustands des Übertragungswegs durch diese
Steuerung ändern
die Master-Station und
die Slave-Stationen den Inhalt der Management-Tabelle der eigenen Station. Anschließend wird die
Kommunikatiσn
den Slave-Stationen verschiedener Gruppen mittels der Management-Tabellen
sichergestellt, wobei auch ein Übertragungsweg
eines gemeinsamen Buses genutzt wird, der die Master-Stationen verbindet.
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JP 55-47530 zeigt die technische
Idee, dass zwei Zentral-Datenprozessoren
vorgesehen, werden, wobei einer als On-Line-System betrieben wird, während der
andere als Stand-By-System dient. Der Stand-By-Prozessor überwacht
ständig
die Kommunikation zwischen dem On-Line-Prozessor und Daten-Sammeleinheiten,
um als Back-up für
den On-Line-Prozessor dienen zu können. So kann das Back-up ausgeführt werden,
ohne dass es der Erstellung einer gesonderter Aufzeichnung für das Back-up im
Fall eines Fehlers bedürfte.
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In
EP 552 385 ist gezeigt, dass
Umschaltknoten durch ein Link miteinander verbunden sind, und dass
Benutzerterminals mit einem jeweiligen Umschaltknoten verbunden
sind. Eine Routing-Identifizier-Funktion
ist vorgesehen, um zwischen den Benutzerterminals eine ATM-Kommunikation
zu ermöglichen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kommunikationssystems,
das die geschilderten Probleme auszuschalten und eine autonome Wiederherstellung
von Kommunikationsfunktionen beim Auftreten einer Störung zu
gewährleisten
vermag und das die Konstruktion eines höchst flexiblen Netzes oder
Netzwerks bezüglich
verschiedener Verwaltungs- und Kontrollanforderungen ermöglicht.
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Die
oben genannte Aufgabe wird durch ein Kommunikationssystem nach Anspruch
1 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen in der Erfindung.
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Im
folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
vereinfachtes Blockschaltbild eines Kommunikationssystems gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung,
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2 eine
Darstellung des Aufbaus einer Knotenvorrichtung im System gemäß 1,
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3 eine
Darstellung des Aufbaus von Empfänger-
und Trennereinheiten der Knotenvorrichtung nach 2,
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4 eine
Darstellung des Aufbaus der Multiplexer- und Sendereinheiten der
Knotenvorrichtung nach 2,
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5 ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer Zentralvorrichtung im System
gemäß 1,
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6 ein
vereinfachtes Blockschaltbild eines Kommunikationssystems gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung,
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7(a) bis 7(e) Beispiele
von Kontroll- bzw. Verwaltungstabellen für jede der Zentralvorrichtungen
im System gemäß 1,
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8 ein
erweitertes Beispiel einer in den 7(a) bis 7(e) dargestellten Verwaltungstabelle,
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9 ein
vereinfachtes Blockschaltbild eines Kommunikationssystems gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung,
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10 eine
autonome Kommunikationsfunktions-Wiederherstellungsoperation
für den
Fall, daß eine
Störung
im Schleifen-Kommunikationsstreckensegment des Systems nach 9 auftritt,
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11 eine
autonome Kommunikationsfunktions-Wiederherstellungsoperation
für den
Fall, daß eine
Störung
im linearen Kommunikationsstreckensegment des Systems nach 9 auftritt,
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12 eine
schematische Darstellung des Flusses von Daten, wenn die Knotenvorrichtungen
in einem erfindungsgemäßen System über Bustyp-Kommunikationsstrecken
verbunden sind,
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13 ein
vereinfachtes Blockschaltbild eines herkömmlichen Kommunikationssystems
dieser Art und
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14 ein
Beispiel eines herkömmlichen Kommunikationssystems
in Anwendung auf ein Eisenbahnverwaltungssystem.
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Die 13 und 14 sind
eingangs bereits beschrieben worden.
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Im
folgenden ist die erste Ausführungsform der
Erfindung anhand der betreffenden Figuren im einzelnen beschrieben.
Das in 1 in vereinfachter Blockschaltbildform gezeigte
Kommunikationssystem gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
drei Zentralvorrichtungen 11-1, 11-2, 11-3 und
sechs über
gegenüberliegende
(facing) Kommunikationsstrecken 13 verbundene Knotenvorrichtungen 12-1, 12-2, 12-3, 12-4, 12-5, 12-6.
Zudem sind die drei Zentralvorrichtungen 11-1, 11-2, 11-3 über ein
Weitverkehrsnetz 16 miteinander verbunden.
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Die
Knotenvorrichtungen 12 empfangen von der Stromaufseite über die
Kommunikationsstrecken 13 gesandte Signale und übertragen
bzw. senden sie zur Stromabseite bei gleichzeitigem Signalaustausch mit
Orts-Kommunikationsendgeräten bzw.
-terminals 15 über
Eingabe/Ausgabestellen 14. Die Zentralvorrichtungen 11 führen die
erforderliche Betriebssteuerung oder -kontrolle dadurch durch, daß sie über die Kommunikationsstrecken 13 verschiedene
Daten von den an die einzelnen Knotenvorrichtungen 12 angeschlossenen
Orts-Kommunikationsterminals 15 sammeln
und erforderliche Steuer- oder
Kontrollinformation sequentiell über
die mehreren Knotenvorrichtungen 12 zu jedem vorgesehenen
oder Ziel-Ortskommunikationsterminal 15 mittels
der Kommunikationsstrecken 13 übertragen bzw. senden.
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Insbesondere
beruht dieses System auf einem ATM-Schaltsystem, das alle zwischen den
Zentralvorrichtungen 11, den Knotenvorrichtungen 12 und
den Orts-Kommunikationsterminals 15 gesandten
Signale über
die Kommunikationsstrecken 13 als Zellen von Daten überträgt und die
längs der
Kommunikationsstrecken 13 verteilten Knotenvorrichtungen 12 zum
Weitergeben und Schalten der Zellen von Daten zwischen den Zentralvorrichtungen 11 und den
an diese Knotenvorrichtungen 12 angeschlossenen Ortskommunikationsterminals 15 nutzt.
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Im
folgenden ist die Ausgestaltung bzw. der Aufbau der einzelnen Vorrichtungen,
welche dieses System bilden, erläutert. 2 zeigt
den Aufbau der Knotenvorrichtungen 12 in diesem System.
Bei der Erfindung sind die Kommunikationsstrecken 13 Doppel-
oder Dualsysteme mit einem Kommunikationssystem und einem Schleifenbetriebssystem
(loopback system), und die Knotenvorrichtungen 12 enthalten
Empfänger 21 und
Sender 24, welche diese beiden Systeme stützen, und
sind mit Trennern 22 und Multiplexern 23 zwischen
diesen Empfängern 21 und
Sendern 24 ausgestattet.
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Der
Empfänger 21 schließt STS-3C-
oder STM-1-Multiplexmodule
ab und nimmt die von den Modulnutzlasten geführten Zellen ab. Umschalter 210, 240,
die zwischen Kommunikationssystem- und Schleifenbetriebssystemsignalen
unterscheiden und das Schleifenbetriebssystem umgehen, sind in die Eingangsseite
des Trenners 22 und die Ausgangsseite des Multiplexers 23 eingebaut.
Diese Bauteile verbinden Schleifenbetriebssignale unmittelbar mit dem
Sender 24, ohne sie durch den Trenner 22 und den
Multiplexer 23 zu leiten.
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Zellen
werden über
das Kommunikationssystem von den Zentralvorrichtungen 11 zu
Ortskommunikationsterminals 15, die an Eingabe/Ausgabestellen
(14) angeschlossen sind, gesandt; von diesen Zellen werden
die zur betreffenden Knotenvorrichtung 12 adressierten
Zellen durch den Trenner 22 über die Eingabe/Ausgabestellen
(14) dieser Knotenvorrichtung 12 zu den Ortskommunikationsterminals 15 übertragen.
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Zum
Multiplexer 23 gesandte Zellen werden dabei ohne Überlappung
mit den von den Ortskommunikationsterminals 15 ausgegebenen
Zellen gemischt, worauf sie in die Nutzlasten (payloads) von STS-3C-
oder STM-1-Multiplexmodulen geführt
und über
den Sender 2 zur nächsten
Knotenvorrichtung 12 ausgesandt werden. Mit anderen Worten:
wenn Zellen, die von Ortskommunikationsterminals 15 zu Zentralvorrichtungen 11 gesandt
werden, im Multiplexer 23 zum Kommunikationssystem hinzugefügt werden,
wird durch Steuerungen oder Kontrollen sichergestellt, daß diese
Zellen nicht zum Schleifenbetriebssystem hinzugefügt werden.
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Beispielsweise
sei angenommen, daß die Zentralvorrichtung 11-2 gemäß 1 Knotenvorrichtungen 12-4 und 12-5 steuert
bzw. kontrolliert. Steuer- bzw. Kontrollinformation von der Zentralvorrichtung 11-2 wird über die
Kommunikationsstrecken 13 zur Knotenvorrichtung 12-4 gesandt.
Die Kommunikationsstrecke 13 ist in dieser Richtung dem
oben beschriebenen Kommunikationssystem äquivalent, und die in entgegengesetzter
Richtung verlaufende Kommunikationsstrecke 13 entspricht
dem Schleifenbetriebssystem. Von Ortskommunikationsterminals 15, die
mit der Knotenvorrichtung 12-4 verbunden sind, zur Zentralvorrichtung 11-2 gesandte
Information wird über
die Kommunikationsstrecke 13 des Kommunikationssystems
zur Knotenvorrichtung 12-5 übertragen.
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Wenn
die Zentralvorrichtung 11-2 auch die Knotenvorrichtung 12-6 steuert
oder kontrolliert, würde
diese Information über
die Knotenvorrichtung 12-5 (auch) zur Knotenvorrichtung 12-6 gesandt
werden, doch erstreckt sich tatsächlich
die Kontrolle der Zentralvorrichtung 11-2 nur auf die Knotenvorrichtung 12-5,
so daß die
Knotenvorrichtung 12-5 zum Senden der Information zur Zentralvorrichtung 11-2 einen Schleifenbetrieb
(loopback Operation) durch Übergang
auf den Umschalter 240 und Weitergeben der Information
zur Zentralvorrichtung 11-2 über die Kommunikationsstrecke 13 des
Schleifenbetriebssystems ausführt.
Wenn die Zentralvorrichtung 11-2 auch die an ihrer linken
Seite gelegenen Knotenvorrichtungen 12-2 und 12-3 steuert
oder kontrolliert, sind die von rechts nach links laufende Kommunikationsstrecke 13 das
Kommunikationssystem und die von links nach rechts laufende Kommunikationsstrecke 13 das
Schleifenbetriebssystem, wobei Operationen in gleicher Weise ausgeführt werden.
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Wenn
die Kommunikationsstrecken 13 zwischen den Knotenvorrichtungen 12-2 und 12-3 aufgrund
einer Störung
unterbrochen werden oder sind, werden – damit die Knotenvorrichtung 12-3 Information
zur Zentralvorrichtung 11-2 von den an die Knotenvorrichtung 12-3 angeschlossenen
Ortskommunikationsterminals 15 senden kann – Kommunikationsfunktionen
durch Umschalten oder Übergang
auf den Umschalter 240 und Durchführung eines Schleifenbetriebs
wieder hergestellt. Da die Zentralvorrichtung 11-1 die
Kontrolle der Knotenvorrichtung 12-2 übernimmt, kehrt weiterhin die
Knotenvorrichtung 12-1, die bis jetzt die Schleifenbetriebsoperationen
durch Übergang
auf den Umschalter 240 ausgeführt hat, zu einem Status zurück, in welchem
sie nur das gewöhnliche
Kommunikationssystem benutzt, und die Knotenvorrichtung 12-2 betätigt die
Umschalter 210 und 240.
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Zusätzlich zum
Empfänger 21,
Trenner 22, Multiplexer 23 und Sender 24 – wie beschrieben – umfassen
die Bauelemente der Knotenvorrichtung 12 auch eine Zentraleinheit
(CPU) 26, welche alle Bauteile in der Knotenvorrichtung 12 steuert,
einen Takt- oder Zeitgeber 27, eine Stromquelle 28 und
ein Störung/Alarmanzeigeelement 25.
Wenn eine Störung
auftritt und die Zentraleinheit 26 die Unterbrechung von
Signalen von der Stromaufseite bzw. vorgeschalteten Seite detektiert,
läßt sie den
Zeitgeber 27 eigenständig
laufen, und sie überträgt zur Stromabseite
bzw. nachgeschalteten Seite über
den Multiplexer 23 eine Zelle, die einen Störungsalarm
enthält, vom
Störung/Alarmanzeigeelement 25.
wenn dies geschieht, wird es durch Benutzung von Codes, die für diese
spezielle Knotenvorrichtung 12 in der zu benutzenden VPI/VCI-Kennung
eigentümlich
sind, etwa von Kenndaten dieser Knotenvorrichtung 12, für die diese
Daten empfangenden Zentralvorrichtungen 11 möglich, die
Stelle der Störung
abzuleiten.
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3 zeigt
einen Aufbau von Empfänger 21 und
Trenner 22 in einer Knotenvorrichtung 12. Der Empfänger 21 weist
doppelte bzw. zwei optoelektrische Wandler (O/E) 211 und
Reihenparallelwandler (S/P) 212 auf, die in das Kommunikationssystem
und in das Schleifenbetriebssystem eingebaut und mit einem Umschalter 210 verbunden
sind, welcher Schleifenbetriebssystemsignale umleitet.
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Auf
einer Lichtleitfaser als das konkrete Realisierungsmittel für die Kommunikationsstrecken 13 geführte optische
Signale treten in den optoelektrischen Wandler 211 des
Empfängers 21 ein,
wo sie in elektrische Signale umgesetzt werden, worauf sie durch
den Reihenparallelwandler 212 in Parallelsignale umgewandelt
werden. Im Umschalter 210 werden die Kommunikationssystemsignale
von diesen Parallelsignalen zur RX-Einheit 213 gesandt,
während
die Schleifenbetriebssystemsignale unmittelbar zum Umschalter 240 (4)
im Sender 24 übertragen
werden, ohne dem Zellenfilterelement 221 des Trenners 22 eingespeist
zu werden.
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STS-3C-
oder STM-1-Signale werden in der RX-Einheit 213 abgeschlossen,
und die in der Nutzlast geführten
Zellen werden entfernt bzw. abgetrennt. In der RX-Einheit 213 abgetrennte
Zellen werden zum Trenner 22 gesandt. Die Zellen treten
zunächst
in das Zellenfilterelement 221 ein, wo die für die betreffende
Knotenvorrichtung 12 adressierten Zellen entfernt bzw.
abgetrennt und über
Zellenpuffer 222 und eine TX-Einheit 223 zu den
Ortskommunikationsterminals 15 gesandt werden. Im oben
beschriebenen Prozeß werden
in der RX-Einheit 213 des Empfängers 21 abgetrennte
Zellen auch parallel zum Multiplexer 23 gesandt. Weiterhin
ist der Trenner 22 auch mit einem Entscheidungselement
(arbitration element) 224 versehen, welches eine Signalentscheidungsverarbeitung
zwischen der TX-Einheit 223 in diesem Trenner 22 und
der RX-Einheit 213 im Empfänger 21 ausführt.
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4 zeigt
den Aufbau der Multiplexer 23 und der Sender 24 in
den Knotenvorrichtungen 12. Der Sender 24 ist
mit doppelten Parallelreihenwandlern (P/S) 242 und elektrooptischen
Wandlern (E/O) 243 ausgestattet, die in das Kommunikationssystem bzw.
das Schleifenbetriebssystem eingebaut und mit einem Umschalter 240 verbunden
sind, der die Signale von jedem dieser Systeme umschaltet. Außerdem ist der
Sender 24, als einer der vom Umschalter 214 angesteuerten
Signalgeneratoren, auch mit einer TX-Einheit 241 zum Senden
der von den Ortskommunikationsterminals 15 empfangenen
Information ausgestattet.
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Der
Multiplexer 23 besteht aus einem Schaltelement 231 und
einer RX-Einheit 213. Das Schaltelement 231 steuert
den Fluß von
Zellen, die von der RX-Einheit 213 des Empfängers 21,
den Ortskommunikationsterminals 15 und dem Störung/Alarmanzeigelement 25 eingegeben
wurden, mittels einer am Eingang zum Bus angeordneten Entscheidungsschaltung
(arbitration circuit) und verhindert eine Kollision von Zellen auf
dem Bus durch Lieferung von Anweisungen oder Befehlen dahingehend,
welche Eingangszellen zum Bus ausgegeben werden sollen. Bei diesem
Beispiel zeigt das Schaltelement 231 eine Bustyp-Schalterstruktur,
doch können
auch andere Systeme angewandt werden, wie gewöhnliche Puffertyp- oder selbstleitende
Systeme. Wenn Signale von der Stromaufseite unterbrochen sind, detektiert das
Störung/Alarmanzeigelement 25 dies
als Anomalität,
und es weist den Zeitgeber zum Ablaufen an, gibt ein Störungsalarmsignal
aus und meldet der Zentralvorrichtung 11, daß eine Anomalität aufgetreten
ist, und meldet ihr auch den Punkt bzw. die Stelle, wo die Anomalität aufgetreten
ist.
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Das
Ausgangssignal von diesem Schaltelement 231 wird zum Sender 24 gesandt.
Am bzw. im Sender 24 werden Zellen durch die TX-Einheit 241 in die
Nutzlastsegmente von STS-3C- oder STM-1-Rahmen geladen, worauf sie
durch den Parallelreihenwandler 242 in Reihensignale umgesetzt werden,
welche dann durch den elektroptischen Wandler 243 in optische
Signale umgewandelt und über
die Lichtleitfasern übertragen
werden.
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5 ist
ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Zentralvorrichtung bei diesem
System; diese Zentralvorrichtung besteht aus einem ATM-Schalter (SW) 111 und
einer Netzsteuer- bzw. -kontrollvorrichtung 112. Bei diesem
Beispiel sind ein ITV-Monitor (50) und ein Rechner (60)
an den ATM-Schalter 111 der Zentralvorrichtung 11 angeschlossen,
doch sind diese Teile nicht wesentlich. Über Knotenvorrichtungen 12 von
Ortskommunikationsterminals 15 gesandte oder gelieferte
Zellen werden über
den ATM-Schalter zum ITV-Monitor (50) und zum Rechner (60)
geschickt. Vom Störung/Alarmanzeigeelement 25 einer
Knotenvorrichtung 12 gelieferte Signale werden zur Meßkontrollvorrichtung 112 gesandt,
in welcher die Verarbeitung ausgeführt wird, um die Stelle der
Störung
zu erfassen.
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Dieses
System, das unter Verwendung der Zentralvorrichtungen 11 mit
den oben beschriebenen Ausgestaltungen, der Knotenvorrichtungen 12 und der
Kommunikationsstrecken 13 konstruiert ist, kann bei Eisenbahn-
und anderen Arten von Verwaltungssystemen eingesetzt werden. Bei
Anwendung dieses Systems auf z.B. ein Eisenbahnverwaltungssystem können Überwachungskameras
oder Signalvorrichtungen als Ortskommunikationsterminals 15 an
jeder Eisenbahnkreuzung aufgestellt sein; neben der Verwendung des
in die Zentralvorrichtung 11 eingebauten ITV-Monitors 50 zum Überwachen
der nötigen, von
der genannten Überwachungskamera
gelieferten Bilddaten kann der in die Zentralvorrichtung 11 eingebaute
Rechner 60 nach Bedarf benutzt werden, um die Überwachungskamera
mit Richtungsanweisungen oder -befehlen und Zoom-Signalen zu beschicken,
um diese Überwachungskamera
in der bestmöglichen Überwachungsposition
zu halten und/oder eine Betriebskontrolle zu ermöglichen, über welche Eisenbahnkreuzungsunfälle anhand
der Anzeige des ITV-Monitors und des entsprechenden, zu den Signalvorrichtungen
ausgesandten Steuersignals festgestellt werden können, und zwar unter Steuerung
dieser Signale in der Weise, daß der
Zug angehalten werden kann, bevor er die Unfallstelle erreicht.
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Insbesondere
wird dieses System mit Konfigurationen eingesetzt, bei denen mehrere
Zentralvorrichtungen 11 im Netz angeordnet sind und drei Zentralvorrichtungen 11-1, 11-2, 11-3 (vgl. 1) sechs
Knotenvorrichtungen 12-1, 12-2, 12-3, 12-4, 12-5, 12-6 und
ein oder mehrere Ortskommunikationsterminals 15, die an
die Eingabe/Ausgabestellen 14 dieser verschiedenen Knotenvorrichtungen
angeschlossen sind, steuern.
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Bezüglich der
von jeder Zentralvorrichtung 11 getragenen bzw. aufgenommenen
Last ist es zweckmäßig, eine
flexible Steuerung oder Kontrolle zur Verfügung zu haben, die an die Systemkonfiguration
angepaßt
ist, d.h. die Auslegung der Zentralvorrichtungen 11 und
der Knotenvorrichtungen 12 sowie den Verbindungsstatus
der Kommunikationsstrecken 13, so daß beispielsweise die Knotenvorrichtung 12-1 durch
die Zentralvorrichtung 11-1, die Knotenvorrichtungen 12-2, 12-3, 12-4 und 12-5 durch
die Zentralvorrichtung 11-2 und die Knotenvorrichtung 12-6 durch
die Zentralvorrichtung 11-3 gesteuert werden.
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Abhängig davon,
was verwaltet wird, kann es umgekehrt Fälle geben, in denen es besser
wäre, mehrere
Zentralvorrichtungen 11 zum Steuern oder Kontrollieren
einer einzigen Knotenvorrichtung 12 zu verwenden. Beispielsweise
gibt das oben beschriebene Eisenbahnverwaltungssystem der Sicherheit oberste
Priorität;
wenn an einer bestimmten Stelle ein Unfall vorkommt, müssen Maßnahmen
getroffen werden, damit die in der betreffenden Richtung fahrenden
Züge ausreichend
weit vor der Unfallstelle gestoppt werden können, wobei es in diesem Falle günstiger
ist, eine einzige Knotenvorrichtung 12 mittels einer Anzahl
von Zentralvorrichtungen 11 zu steuern.
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Es
sei nun angenommen, daß das
in 1 dargestellte System auf ein Eisenbahnverwaltungssystem
angewandt ist; zudem sei die Betriebssteuerung oder -kontrolle von
Zügen,
die gemäß 1 von links
nach rechts fahren, betrachtet.
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Hierbei
sei angenommen, daß das
mit der Knotenvorrichtung 12-5 verbundene Ortskommunikationsterminal 15 eine
an einer Eisenbahnkreuzung installierte Überwachungskamera ist; wenn
an dieser Kreuzung ein Unfall stattfindet, steuert die für diese Kreuzung
zuständige
Zentralvorrichtung 11-2 den Betrieb dieser Überwachungskamera
zur Gewinnung der nötigen
Bilddaten.
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Wenn
angenommen wird, daß das
mit der Knotenvorrichtung 12-1 verbundene Ortskommunikationsterminal 15 eine
Signalvorrichtung ist, wäre
es vorteilhaft, wenn die diese Signalvorrichtung steuernde Zentralvorrichtung 11-1 in
der Lage wäre,
die durch die Überwachungskamera
gelieferten Bilddaten so zu überwachen,
daß die
Situation um den Unfallort herum an längs der Schienen weiter entfernter Stelle
schnell erfaßbar
ist.
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Bezüglich dieser
Anforderungen ermöglicht es
dieses System der Zentralvorrichtung 11-1, die Überwachungskamera
fernzusteuern durch Ermöglichung
der Ausführung
der unten beschriebenen exklusiven Steuermaßnahmen an der Zentralvorrichtung 11-1,
die für
die Signalvorrichtung zuständig
ist, und an der Zentralvorrichtung 11-2, die für die Überwachungskamera
zuständig
ist. Dies ermöglicht
es der Zentralvorrichtung 11-1, auch Information von einer
entfernten Stelle, d.h. am Zugunfallort weiter schienenabwärts, schnell
zu gewinnen und danach unter Berücksichtigung
sowohl der auf oben beschriebene Weise gewonnenen Unfallinformation
als auch des Zugfahrplans in der Lage zu sein, durch Steuerung der
mit der Knotenvorrichtung 12-1 verbundenen Signalvorrichtung
zügig und
sicher Zugbetriebe auszuführen.
Die in Frage stehenden Steuerinformations- und Bildinformationsdaten
werden über die
Kommunikationsstrecken 13 als Zellen übertragen, und die beschriebenen
Steuer- oder Kontrollmaßnahmen
werden durch die Knotenvorrichtungen 12 ausgeführt, welche
diese Zellen von Daten zwischen den Ortskommunikationsterminals 15,
die an die Knotenvorrichtungen selbst und die Zentralvorrichtungen 11 angeschlossen
sind, weitergeben und schalten.
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Zum
Realisieren der oben beschriebenen Art exklusiver Steuerung zwischen
Zentralvorrichtungen 11-1 und 11-2 muß zwischen
diesen Zentralvorrichtungen 11 eine Entscheidung (arbitration)
vorgenommen werden, die über
die Kommunikationsstrecken 13 durchgeführt wird. Wenn es eine Störung unmöglich macht, über die
Kommunikationsstrecken 13 zu kommunizieren, werden weitere
Kommunikationen über
von solchen Kommunikationseinheiten wie das Weitverkehrsnetz 16 verschiedene
Ortskommunikationseinheiten oder geleaste Leitungskommunikationsstrecken 13 zwischen
den betreffenden Zentralvorrichtungen 11 aufrechterhalten.
In diesem Fall erfolgen die Steuerung der Überwachungskamera und die Gewinnung
von Bilddaten, wie oben beschrieben, über diese Ortskommunikationseinheit.
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Weiterhin
ermöglicht
es dieses System, die Zahl der installierten, mit den Knotenvorrichtungen 12 verbundenen
Ortskommunikationsterminals 15 und auch die Zahl der installierten,
durch die Zentralvorrichtungen 11 gesteuerten oder kontrollierten Knotenvorrichtungen 12 zu
vergrößern. Der
Einbau zusätzlicher
Ausrüstung
kann bezüglich
der Verarbeitungsfähigkeiten
der Zentralvorrichtung 11 problematisch sein, doch kann
dies durch Austausch von Systemkonfigurations- und anderer Steuer-
bzw. Kontrollinformation über
die Kommunikationsstrecken 13 zwischen den Zentralvorrichtungen 11 oder dem
Weitverkehrsnetz 16 oder anderen Ortskommunikationseinheiten
und Änderung
der Konfigurationskontrollinformation der Knotenvorrichtungen 12,
die durch jede der Zentralvorrichtungen 11 gesteuert werden,
berücksichtigt
werden.
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Die
Erfindung bietet somit Funktionen, mit denen die durch jede der
Zentralvorrichtungen 11 gesteuerten oder kontrollierten
Knotenvorrichtungen 12 willkürlich geändert werden können; zusätzlich zu
obligatorischen Änderungen
in Abhängigkeit
von Störungen
können
diese Änderungen
beispielsweise auch die Lastverteilung und Kontrollmöglichkeit
der Zentralvorrichtungen 11 berücksichtigen, wodurch Konfigurationen
oder Anordnungen erzielt werden, die flexible Änderungen bezüglich der
Zahl der von jeder Zentralvorrichtung 11 gesteuerten Knotenvorrichtungen 12 zulassen.
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Im
folgenden ist der Grund dafür
beschrieben, weshalb zwei der mehreren Zentralvorrichtungen 11,
nämlich
die Zentralvorrichtungen 11-1 und 11-3, am jeweiligen
Ende der linearen Systemanordnung gemäß 1 positioniert
sind. Es sei zunächst angenommen,
daß beispielsweise
ein Erdbeben oder eine andere Naturkatastrophe einen Schaden an
den gegenüberliegenden
Kommunikationsstrecken 13 zwischen Knotenvorrichtungen 12-2 und 12-3 hervorgerufen
hat. In diesem Fall ist oder wird die Knotenvorrichtung 12-2,
die bisher unter der Kontrolle der Zentralvorrichtung 11-2 stand,
körperlich von
der Zentralvorrichtung 11-2 abgetrennt.
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Bei
dieser Systemanordnung unterbricht der Schaden eindeutig die Kommunikationsstrecken 13 der
Knotenvorrichtung 12-2 an der Seite der Zentralvorrichtung 11-2,
doch da die Kommunikationsstrecken 13 dieser Trennstelle
an der Seite der Zentralvorrichtung 11-1 nicht beschädigt worden
sind, können
die Knotenvorrichtungen 12-1 und die Zentralvorrichtung 11-1 an
der linken Seite gemäß 1 die Kommunikation
ausführen.
Wenn an diesem Punkt die Zentralvorrichtung 11-1 nicht
am linken Ende des linearen Netzes positioniert wäre, würden die
Knotenvorrichtungen 12-1 und 12-2 vollständig abgetrennt
und isoliert werden, doch kann als Ergebnis dieser Systemanordnung,
bei welcher die Zentralvorrichtung 11-1 am linken Ende
des linearen Netzes angeordnet ist, die Kommunikation auch im Fall
des Schadens aufrechterhalten werden, indem die Zentralvorrichtung 11-1 die
Steuerung oder Kontrolle der Knotenvorrichtung 12-2 übernimmt.
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6 zeigt
in vereinfachter Form eine Konfiguration oder Ausgestaltung eines
Kommunikationssystems gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung. Diese Anordnung unterscheidet sich von derjenigen
des Systems gemäß 1 nur
darin, daß die
Zentralvorrichtungen 11 und die Knotenvorrichtungen 12 durch
die Kommunikationsstrecken 13 zu einer Schleife geschaltet
sind.
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Bei
Anwendung dieser schleifenförmigen Verbindungsanordnung
bietet dieses System den im folgenden angegebenen Vorteil, der sich
bei dem in 1 gezeigten System mit seiner
linearen Verbindungskonfiguration nicht ergibt. Beim System gemäß 1 erfolgt
beispielsweise die Kommunikation zwischen Zentralvorrichtungen 11-1 und 11-2,
welche Knotenvorrichtungen 12-1, 12-2 und 12-3 verbinden, über die
Kommunikationsstrecken 13, doch da die Verbindungsanordnung
linear ist, ist naturgemäß nur eine
Kommunikationsstrecke 13 zwischen diesen Zentralvorrichtungen 11-1, 11-2 vorhanden.
Wenn somit eine Störung
eine Kommunikation über
diese Kommunikationsstrecke 13 unmöglich macht, muß eine Kommunikation
zwischen den Zentralvorrichtungen 11-1 und 11-2 über ein
Weitverkehrsnetz 16 oder irgendein anderes lokales Kommunikations
mittel durchgeführt
werden.
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Wenn
dagegen die Verbindungskonfiguration oder -anordnung, wie beim System
gemäß 6, schleifenförmig ist,
können
die Kommunikationsstrecken 13 zwischen Zentralvorrichtungen 11-1 und 11-2 zwei
Routen einnehmen, von denen die eine über die Knotenvorrichtungen 12-1, 12-2 und 12-3 und
die andere über
Knotenvorrichtungen 12-4, 12-5, 12-6,
eine Zentralvorrichtung 11-3 sowie Knotenvorrichtungen 12-7, 12-8, 12-9 und 12-10 verläuft. Auch wenn
dabei eine Störung
längs der
Kommunikationsstrecken 13 über Knotenvorrichtungen 12-1, 12-2 und 12-3 auftritt,
kann die Kommunikation um die Störungsstelle
herumgeleitet werden, ohne sie notwendigerweise durch ein Weitverkehrsnetz 16 oder ein
anderes lokales Kommunikationsmittel, d.h. über die Kommunikationsstrecken 13,
die über
die Zentralvorrichtung 11-3 verlaufen, zu führen.
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Wie
oben beschrieben, steuern bzw. kontrollieren erfindungsgemäß die Zentralvorrichtungen 11 die
Knotenvorrichtungen 12, wobei die Steuerung oder Kontrolle
dadurch erreicht wird, daß in
den Zentralvorrichtungen 11 im voraus Steuer- bzw. Kontrolltabellen
bereitgehalten werden, welche die Systemkonfigurations- und andere
Kontrollinformation verwalten. Diese Kontralltabellen können z.B.
in den Netzsteuer- bzw. -kontrollvorrichtungen 112 (vgl. 5)
der Zentralvorrichtungen 11 aufgestellt sein. Beispiele
dieser Kontrolltabellen sind in den 7(a) bis 7(e) dargestellt. Die in diesen Figurendargestellten
Kontrolltabellen sind Beispiele für Kontrolltabellen, die bei
der Systemanordnung gemäß 1 in den
Zentralvorrichtungen 11 benutzt werden; insbesondere entsprechen 7(a) der Kontrolltabelle in der Zentralvorrichtung 11-1, 7(b) der Kontrolltabelle in der Zentralvorrichtung 11-2 und 7(c) der Kontrolltabelle in der Zentralvorrichtung 11-3.
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Im
Hinblick auf die Auslegung der Knotenvorrichtung 12 und
die Verbindungen der Kommunikationsstrecke 13 enthält diese
Kontrolltabelle eine "Knotenvorrichtungsbezeichnung", die einer "Tabellennummer" entspricht, wobei
rechts von dieser Knotenvorrichtungsbezeichnung die "Kontrollzentralvorrichtung" eingetragen ist,
welche die durch die betreffende Knotenvorrichtungsbezeichnung bezeichnete Knotenvorrichtung 12 steuert
bzw. kontrolliert. Die betreffenden Zentralvorrichtungen 11-1, 11-2, 11-3 steuern
bzw. kontrollieren die verschiedenen Knotenvorrichtungen 12-1 bis 12-6 auf
der Grundlage dieser Information.
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Beim
vorher beschriebenen Umschalten der Kontrolle beim Auftreten einer
Störung
zwischen Knotenvorrichtungen 12-2 und 12-3 im
System gemäß 1 detektierten
Zentralvorrichtungen 11-1 und 11-2, wie nachstehend
beschrieben, das Auftreten einer Störung in den Kommunikationsstrecken 13 zwischen
den Knotenvorrichtungen 12-2 und 12-3, und sie änderten
autonom die Inhalte ihrer jeweiligen Kontrolltabellen entsprechend
der Stellvertretungskontrolle. Beispiele der mittels dieser Änderungen aktualisierten
Kontrolltabellen sind in den 7(d) bzw. 7(e) dargestellt. Wie aus diesen Figuren hervorgeht,
wurde durch diese Aktualisierung das "Kontrollzentralvorrichtung"-Feld entsprechend "Knotenvorrichtung 12-2" für beide
Zentralvorrichtungen 11-1 und 11-2 von der Zentralvorrichtung 11-2 auf
die Zentralvorrichtung 11-1 geändert, was in einem Inhalt
resultierte, welcher das Umschalten der Kontrolle der Knotenvorrichtung 12-2 von
der Zentralvorrichtung 11-2 auf die Zentralvorrichtung 11-1 stützt.
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Die
Detektion der Störungsstelle
durch die Zentralvorrichtungen (11-1, 11-2), wie
oben beschrieben, kann mittels einer Methode erreicht werden, nach
welcher Zellen, die für
Rückkehr
zu Knotenvorrichtungen 12-1, 12-2 bzw. 12-3 adressiert
sind, entweder von der Zentralvorrichtung 11-1 oder der
Zentralvorrichtung 11-2 ausgegeben werden, feste Zeiten
für jede
der Knotenvorrichtungen (12-1, 12-2 und 12-3)
vorgeschrieben sind und die Zentralvorrichtung 11-1 oder
die Zentralvorrichtung 11-2 detektiert bzw. erfaßt, ob diese
Zellen nach den oben angegebenen festen Intervallen zurückgekehrt
sind oder nicht.
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Außerdem sind
die in 7 gezeigten Kontrolltabellen
Beispiele dafür,
wenn bzw. wann die "Kontrollzentralvorrichtung" und "Knotenvorrichtungsbezeichnung" für jede jeweilige
Zentralvorrichtung 11, insbesondere für die Zentralvorrichtungen 11-1, 11-2 und 11-3 eingegeben
werden. Beim Auftreten einer Störung
können
in diesen Beispielen die Zentralvorrichtungen 11 die Kontrolltabellen
ohne Austausch von Kontrolltabelleninformation mit den anderen Zentralvorrichtungen 11 aktualisieren,
beispielsweise bei Betrachtung der Systemanordnung gemäß 1,
ohne über
lokales Kommunikationsmitteln, wie ein Weitverkehrsnetz 16,
zu kommunizieren.
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Wenn
dagegen die Steuerung oder Kontrolle einer bestimmten Knotenvorrichtung 12 auf
eine andere Zentralvorrichtung 11 übertragen wird, um die erhöhte Last
an den Zentralvorrichtungen 11 in Reihe mit der vorher
beschriebenen Installation zusätzlicher
Knotenvorrichtungen 12 zu verringern, müssen Kontrolltabellen durch
Austausch von Kontrolltabelleninformation zwischen Zentralvorrichtungen 11 über eine
störungsfreie
Kommunikationsstrecke 13 oder ein lokales Kommunikationsmittel,
wie ein Weitverkehrsnetz 16, aktualisiert werden.
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Wenn
weiterhin, wie vorher anhand von 1 erläutert, bezüglich der
Steuerung von Überwachungskameras
in einem Eisenbahnverwaltungssystem die Steuerung oder Kontrolle
sich auf die Zentralvorrichtung 11-2 erstrecken muß, benötigt die Kontrolltabelle
für die
Zentralvorrichtung 11-1 gemäß 7(a) Information
bis zur Knotenvorrichtung 12-5, bis zu welcher diese Kontrolle
reicht. In diesem Fall werden in den Kontrolltabellen gemäß den 7(a) und 7(b) ebenfalls
mehrere als 11-1 und 11-2 bezeichnete "Kontrollzentralvorrichtungen" in das "Kontrollzentralvorrichtung"-Feld entsprechend
jeder "Knotenvorrichtungsbezeichnung" 12-5 eingetragen. Wenn
mehrere "Kontrollzentralvorrichtungen" in ein "Kontrollzentralvorrichtung"-Feld einer Kontrolltabelle,
wie dieser, eingetragen sind oder werden, müssen diese mehreren "Kontrollzentralvorrichtungen" beim Kontrollieren
der betreffenden Knotenvorrichtung 12 eine Vermittlung
durchführen.
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Wenn
ferner mehrere Ortskommunikationsterminals 15 an eine Knotenvorrichtung 12 angeschlossen
sind, verwendet dieses System eine Konfigurationskontrolltabelle,
wie die in 8 dargestellte, bei welcher
der Posten "Ortskommunikationsterminalbezeichnungen" hinzugefügt worden
ist. Wie aus dem Beispiel gemäß 8 hervorgeht,
sind zwei mit 15-8 und 15-9 bezeichnete Ortskommunikationsterminals
mit der Knotenvorrichtung 12-4 verbunden, wobei diese Ortskommunikationsterminals 15-8, 15-9 jeweils
getrennt durch Zentralvorrichtungen 11-2 und 11-3 gesteuert
bzw. kontrolliert werden.
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Wenn
darüber
hinaus jede Zentralvorrichtung 11 eine Kontrolltabelle
aufrechterhält
bzw. enthält,
in der nur die Knotenvorrichtungen 12 aufgeführt sind,
welche die Zentralvorrichtung selbst steuert oder kontrolliert,
müssen
bei Änderungen
des Bereichs oder Umfangs der Steuerung bzw. Kontrolle zwischen
diesen Zentralvorrichtungen 11 letztere über störungsfreie
Kommunikationsstrecken 13 oder ein lokales Kommunikationsmittel,
wie ein Weitverkehrsnetz 16, miteinander kommunizieren.
Mit anderen Worten: eben diese Kommunikation ermöglicht die Änderung des oben angegebenen
Bereichs oder Umfangs der Kontrolle durch Austausch von Kontrolltabelleninformation
und Ausführung
von Aktualisierungsverarbeitung, wie Hinzufügungen und Streichungen in
den Kontrolltabellen.
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Nachstehend
ist eine andere Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. 9 ist ein
vereinfachtes Blockschaltbild eines Kommunikationssystems gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung, umfassend eine Kombination der linearen Systemanordnung
gemäß 1 und
der Schleifensystemanordnung gemäß 6.
In 9 sind aus Vereinfachungsgründen die unter der Steuerung
bzw. Kontrolle jeder der Zentralvorrichtungen (11-1, 11-2, 11-3, 11-4)
stehenden Knotenvorrichtungen 12 in Bereiche A, B, C und
D unterteilt, die in 9 durch gestrichelte Linien
angegeben sind. Die Zentralvorrichtungen (11-1, 11-2, 11-3, 11-4)
innerhalb der verschiedenen Bereiche A, B, C, D steuern bzw. kontrollieren
die zu diesen Bereichen gehörenden
verschiedenen Knotenvorrichtungen 12 und die an letztere angeschlossenen
Ortskommunikationsterminals 15.
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Im
folgenden ist die Arbeitsweise dieses Systems beschrieben. Für Datenübertragungen
beispielsweise innerhalb des Bereichs A wird von den Ortskommunikationsterminals 15 unter
der Steuerung oder Kontrolle der Zentralvorrichtung 11-1 gewonnene
Information in Form von Zellen von Daten zu den Knotenvorrichtungen 12 übertragen,
welche diese Ortskommunikationsterminals 15 stützen bzw. speisen
(support). Diese übertragenen
Daten laufen über
diese Knotenvorrichtungen 12 und werden wiederum über die
Kommunikationsstrecken 13 zur Zentralvorrichtung 11-1,
d.h. der Kontrollzentralvorrichtung für diese Knotenvorrichtungen, übertragen.
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Andererseits
verarbeitet die Zentralvorrichtung 11-1 die unter ihrer
Steuerung über
die jeweiligen Knotenvorrichtungen 12 von den verschiedenen Ortskommunikationsterminals 15 zugeführten Daten; nach
der Verarbeitung zusätzlicher
Daten von jeder der Zentralvorrichtungen 11 in den anderen
Bereichen, von über
die Kommunikationsstrecken 13 oder das Weitverkehrsnetz
oder andere lokale Komunikationsmittel mit denen die Zentralvorrichtungen 11 verbunden
sind, erhaltenen Daten überträgt die Zentralvorrichtung 11-1 zu
den Kommunikationsstrecken 13 Zellen von Daten, die zu
jedem der Ortskommunikationsterminals 15 gesandt werden
sollen.
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Die
von der Zentralvorrichtung 11-1 gelieferten Zellen von
Daten bzw. Datenzellen werden von jeder der unter ihrer Zuständigkeit
stehenden Knotenvorrichtungen 12 empfangen. Aus den empfangenen
Datenzellen zieht jede Knotenvorrichtung 12 die Datenzellen
aus, die für
die mit der zugeordneten Knotenvorrichtung 12 verbundenen
Ortskommunikationsterminals 15 adressiert sind, und sie
sendet diese Daten zum Ortskommunikationsterminal 15, für welches
sie adressiert sind. Infolgedessen können die Ortskommunikationsterminals
diese Daten empfangen, um entsprechende Operationen, wie Anzeige
oder Wiedergabe der empfangenen Daten, auszuführen.
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Außerdem liefert
die Zentralvorrichtung 11 Daten zu mit Knotenvorrichtungen 12 außerhalb
des Bereichs verbundenen Ortskommunikationsterminals 15,
wobei sie zuerst die Daten über
die Kommunikationsstrecken 13 oder über ein Weitverkehrsnetz 16 oder
sonstige lokale Kommunikationsmittel, mit denen die Zentralvorrichtungen 11 gekoppelt
sind, zu einer Zentralvorrichtung im anderen Bereich überträgt, worauf
unter der Steuerung der betreffenden Zentralvorrichtung 11 die
Daten zum Ortskommunikationsterminal 15 gesandt werden,
für welches
sie adressiert sind. Beim Senden oder Liefern von Daten zu einem
Ortskommunikationsterminal 15 in einem anderen Bereich
ist es neben der Ausführung
dieser Datenübertragung
unter der Steuerung der Zentralvorrichtung 11 im anderen
Bereich beispielweise möglich,
dann, nachdem die beiden Zentralvorrichtungen 11 eine Vermittlung
abgeschlossen haben, diese Daten unmittelbar zum betreffenden oder
zuständigen
Ortskommunikationsterminal 15 im anderen Bereich zu übertragen.
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Mit
der Systemanordnung gemäß 9 ist es
außerdem
auch möglich,
eine Steuerung oder Kontrolle durchzuführen, die sich über andere
Bereiche erstreckt, wie dies durch die Steuerung der Überwachungskamera
im Eisenbahnverwaltungssystem gemäß 1 beispielhaft
angegeben ist. Da jedoch bei diesem System die Kommunikationsstrecken 13 gemäß 19 eine Schleifenkonfiguration bilden, besteht
bei der Ausführung
von Steuer- oder Kontrollmaßnahmen,
die – wie
oben beschrieben – über Bereiche
hinwegreichen, die Gefahr, daß Daten,
die für ein
Ortskommunikationsterminal 15 adressiert sind, das nicht
auf der Kommunikationsstrecke 13 liegt, fortlaufend im
Kreis um die Schleife umlaufen. Bei dieser Systemanordnung muß daher
die Zentralvorrichtung 11 Speicherinformation für das gesamte schleifenförmige Netz
speichern, und sie muß mit Funktionen
ausgestattet sein, die unnötige
Daten, wie die oben beschriebenen, bei jedemaliger Erzeugung solcher
Daten wegfallen lassen.
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Im
folgenden sind die Operationen im Fall des Auftretens einer Störung in
diesem System erläutert. 10 veranschaulicht
die autonome Wiederherstellung von Kommunikationsfunktionen des Kommunikationssystems
gemäß 9 beim
Auftreten einer Störung
in den schleifenförmigen
Kommunikationsstrecken 13. Wenn die Kommunikationsstrecken 13 gemäß dieser
Figur unter Entstehung einer Störungsstelle 61 zwischen
den Knotenvorrichtungen 12-1 und 12-2 unterbrochen
sind, wird die ursprünglich
dem Bereich A (vgl. 9) zugeordnete Knotenvorrichtung 12-2 durch
die Störung
von den normalen Kommunikationsstrecken 13 mit der Zentralvorrichtung 11-1 im
Bereich A abgetrennt und isoliert. In diesem Fall detektiert die
Zentralvorrichtung 11-1 mittels der unten beschriebenen
Methode die Störungsstelle 61,
und sie bestimmt, daß die
Knotenvorrichtung 12-1 isoliert ist, bewirkt die autonome Wiederherstellung
von Kommunikationsfunktionen durch Austausch von Störungsstelleninformation
und Steuer- bzw. Kontrollinformation mit der Zentralvorrichtung 11-2 im
ursprünglichen
Bereich B (vgl. 9) entweder über Kommunikationsstrecken 13, die
durch die Zentralvorrichtung 11-3 im Bereich C verlaufen,
oder ein Weitverkehrsnetz 16 oder sonstige lokale Kommunikationsmittel
zur Verbindung der Zentralvorrichtung 11-1 im Bereich A
mit der Zentralvorrichtung 11-2 im Bereich B, und sie überträgt die Steuerung
bzw. Kontrolle der isolierten Knotenvorrichtung 12-2 auf
die Zentralvorrichtung 11-2 im Bereich B.
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Wenn
zu dieser Zeit die Zentralvorrichtung 11-2 im Bereich B
Steuerinformation bezüglich
Knotenvorrichtungen 12-1 und 12-2 innerhalb des
Bereichs A, die linear mit der Zentralvorrichtung 11-1 im Bereich
A verbunden waren, hält,
empfängt
diese Zentralvorrichtung 11-2 im Bereich (oder Bezirk)
B nur die Störungsstelleninformation,
d.h. die autonome Wiederherstellung von Kommunikationsfunktionen
ist möglich,
ohne daß die
beiden Zentralvorrichtungen 11-1, 11-2 miteinander
kommunizieren. Nach Wiederherstellung der Kommunikationsfunktionen werden
gemäß 10 die
Knotenvorrichtungen 12 in den neu gebildeten Bereichen
A' und B' durch die jeweiligen
Zentralvorrichtungen 11-1 bzw. 11-2 gesteuert.
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11 veranschaulicht
die autonome Wiederherstellung von Kommunikationsfunktionen des Kommunikationssystems
gemäß 9 beim
Auftreten einer Störung
in der linear ausgestalteten Kommunikationsstrecke 13.
Wenn gemäß 11 die Kommunikationsstrecke 13 zwischen
den Knotenvorrichtungen 12-10 und 12-11 unter
Entstehung einer Störungsstelle 71 unterbrochen
ist oder wird, wird die Knotenvorrichtung 12-11, die ursprünglich dem
Bereich C (vgl. 9) zugeordnet war, durch die
Störung
von der normalen Kommunikationsstrecke 13 mit der Zentralvorrichtung 11-3 im
Bereich C abgetrennt und isoliert. In diesem Fall detektiert die
Zentralvorrichtung 11-3 im Bereich C unter Anwendung der
unten beschriebenen Methode die Störungsstelle 71, und
sie bestimmt, daß die
Knotenvorrichtung 12-11 isoliert bzw. getrennt ist. Danach
stellt diese Zentralvorrichtung 11-3 autonom die Kommunikationsfunktionen
wieder her durch Übertragung
der Steuerung oder Kontrolle der Knotenvorrichtung 12-11 auf
die Zentralvorrichtung 11-4 im Bereich D. Da in diesem
Fall die Zentralvorrichtung 11-3 aufgrund der Störungsstelle 71 nicht
mit den Kommunikationsstrecken 13 kommunizieren konnte,
wird ihre Kommunikation mit der Zentralvorrichtung 11-4 mittels
lokales Kommunikationsmittel, wie eines Weitverkehrsnetzes 16,
hergestellt.
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Wenn
dabei weiterhin die Zentralvorrichtung 11-4 im Bereich
D Steuer- bzw. Kontrollinformation hält, die auf Knotenvorrichtungen 12-10 und 12-11 im Bereich
C, die linear mit der Zentralvorrichtung 11-3 des Bereichs
C verbunden waren, bezogen ist, kommuniziert diese Zentralvorrichtung 11-4 im
Bereich B unmittelbar mit der Zentralvorrichtung 11-3 im
Bereich C über
des lokale Kommunikationsmittel wobei sie, wie oben beschrieben,
in der Lage ist, die Kommunikationsfunktionen durch Änderung
der Kontrolldaten und sonstigen Konfigurationsinformation, d.h. der
Kontrolltabellen, autonom wieder herzustellen. Nach Wiederherstellung
der Kommunikationsfunktionen werden gemäß 11 die
Knotenvorrichtungen 12 in den neu gebildeten Bereichen
C' und D' durch die betreffenden
Zentralvorrichtungen 11-3 bzw. 11-4 gesteuert
bzw. kontrolliert.
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Im
folgenden sind die Störungsdetektions- und
Kommunikationsfunktion-Wiederherstellungsoperationen im einzelnen
beschrieben. Ebenfalls aus Gründen
der Vereinfachung beruht diese Erläuterung gemäß 12 auf
einer Systemanordnung, bei welcher die zwischen Zentralvorrichtungen 11-1 und 11-2 befindlichen
Knotenvorrichtungen 12-1, 12-2, 12-3, 12-4, 12-5 durch
Bustyp-Kommunikationsstrecken 13 verbunden sind. Als Methoden
zum Erfassen von Störungen
in diesem Fall steht zum ersten eine Methode zur Verfügung, nach
welcher die Knotenvorrichtungen 12 die Unterbrechung von
Zellenübertragungen
von Zentralvorrichtungen 11 oder stromaufseitigen bzw.
vorgeschalteten Knotenvorrichtungen detektieren. Mit anderen Worten:
da bei unterbrochenen Kommunikationsstrecken 13 keine Zellen
und mithin auch keine Signale selbst übertragen werden, kann das
Auftreten einer Störung
durch Erfassung eines solchen Zustands erkannt werden. Wenn ferner die
Kommunikationsstrecken 13 normal und die Schalt- bzw. Koppelfunktionen
an einer stromaufseitigen Knotenvorrichtung 12 gestört sind,
kann deshalb, weil nur die Übertragung
leerer Zellen aufgehoben ist, das Auftreten einer Störung daran
erkannt werden, daß andere
Zellen als leere Zellen nicht ankommen.
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Gemäß einem
spezifischeren Beispiel überwacht
die Zentraleinheit (CPU) 26 in einer Knotenvorrichtung 12 (vgl. 2)
den Übertragungszustand entweder
der Zellen oder der leeren Zellen, und sie erkennt, wenn die Zellenübertragung
endet oder wenn keine anderen Zellen als leere Zellen ankommen,
wobei diese Zentraleinheit 26 die Netzsteuervorrichtung 112 an
der Zentralvorrichtung 11 (vgl. 5) davon
unterrichtet, daß sie
eine Störung
detektiert hat.
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Gemäß einer
anderen Methode können
Knotenvorrichtungen 12 ständig Störungsüberwachungszellen, die für sie eigentümliche Information
enthalten, zu stromabseitigen bzw. nachgeschalteten Knotenvorrichtungen
in festen Intervallen übertragen,
so daß diese
nachgeschalteten Knotenvorrichtungen 12 eine Störung dadurch
erfassen können,
daß die Übertragung
der Störungsüberwachungszellen
von einer vorgeschalteten Knotenvorrichtung 12 geendet hat.
Nach Erfassung einer Störung überträgt sodann eine
Knotenvorrichtung 12 Störungszellen,
die für
sie selbst eigentümliche
Information enthalten, über
spezifische virtuelle Kanäle
zu Zentralvorrichtungen 11 oder nachgeschalteten Knotenvorrichtungen 12.
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Wenn
eine Störung
auftritt und eine Unterbrechung in den Störungsüberwachungszellen von der Stromaufseite
durch das Störung/Alarmanzeigeelement 25 in
einer Knotenvorrichtung 12 (vgl. 2) erfaßt wird,
läßt gemäß einem
spezifischeren Beispiel die Zentraleinheit 26 den Takt-
oder Zeitgeber 27 ablaufen, und sie sendet ein Störungsalarmsignal in
Form einer Zelle (Störungszelle)
vom Störungs/Alarmanzeigeelement 25 über den
Multiplexer 23 in Stromabrichtung.
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Wenn
der stromaufseitige Takt auf diese Weise durch die Unterbrechung
der Kommunikationsstrecken 13 unterbrochen ist, lassen
Knotenvorrichtungen 12 ihre internen Takt- bzw. Zeitgeber
eigenständig
ablaufen, und sie übertragen
die oben beschriebenen Störungszellen.
Da beim Auftreten einer Störung
Signale zu allen Knotenvorrichtungen 12 stromab dieser
Stelle unterbrochen sind, beginnen diese Knotenvorrichtungen 12 mit
den oben beschriebenen Störungszellen-Übertragungsoperationen
praktisch sämtlich
gleichzeitig, was zu Verwirrung führt. Aus diesem Grund kommen
verschiedene Arten von Störungszellen
in einer Übergangsweise an
den Netzsteuervorrichtungen 112 in den Zentralvorrichtungen 11 (vgl. 5)
an. Nach einer festen Zeitspanne beginnt jedoch die Netzsteuervorrichtung 112,
stabilisierte Störungszellen
zu empfangen. Unter Heranziehung einer der Knotenvorrichtungen 12 im
Mittelbereich zwischen der Störungstelle
und der Zentralvorrichtung 11 als Beispiel liegt der Grund hierfür darin,
daß nach
der Unterbrechung von Signalen von der Stromaufseite diese Knotenvorrichtung mit
der Übertragung
von Störungszellen
beginnt, während
jedoch nach einer bestimmten Zeit die dieser Knotenvorrichtung 12 vorgeschaltete
Knotenvorrichtung 12 die gleiche Operation ausführt und
die Störungszellen
von dieser Knotenvorrichtung anzukommen beginnen. An diesem Punkt
beendet die betreffende Knotenvorrichtung 12 die Übertragung
von Störungszellen,
und sie beginnt lediglich mit der Weitergabe von Störungszellen
von der Stromaufseite. Sobald sich ein Dauerzustand eingestellt
hat, überträgt auf diese
Weise nur die Knotenvorrichtung 12 neben der Störungsstelle
Störungszellen.
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Auch
wenn das System gemäß 12 auf ein
System geändert
wird, bei welchem die Knotenvorrichtungen 12-2, 12-3 neben
bzw. an der Grenze zwischen den Bereichen A und B, die durch eine
gestrichelte Linie getrennt sind, einen Schleifenbetrieb ausführen und
die Kommunikationsstrecke 13 eine Schleifenkonfiguration
aufweist, kann bei Interpretation von "stromauf/stromab" in obiger Erläuterung als die betreffenden
Richtungen längs
des Datenflusses in der Schleife die Störungsdetektionsmethode unter Verwendung
der oben beschriebenen Störungsüberwachungszellen
angewandt werden. Wenn bei Anwendung dieser Störungsdetektionsmethode beispielsweise
festgestellt wurde, daß die
Kommunikationsstrecken 13 zwischen der zweiten Knotenvorrichtung 12-4 und
der dritten Knotenvorrichtung 12-5 von der linken Seite
im Bereich B die Stelle einer Störung enthalten,
wird die Steuerung oder Kontrolle der beiden Knotenvorrichtungen 12-3, 12-4 an
der linken Seite des ursprünglichen
Bereichs B zur Zentralvorrichtung 11-1 im Bereich A übertragen.
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In
diesem Fall wird die Methode, nach welcher die für Änderung vorgesehenen Knotenvorrichtungen 12 Daten übertragen,
problematisch. Bei einer Systemanordnung unter Verwendung einer
Bustyp-Kommunikationsstrecke 13, wie in 12 gezeigt,
sind die Datenflüsse
in den Knotenvorrichtungen 12 in den Bereichen A und B
vollkommen verschieden, wie dies im unteren Bereich dieser Figur angedeutet
ist. Genauer gesagt: bei den Knotenvorrichtungen 12 im
Bereich A fließen
von den Eingabe/Ausgabestellen 14 eingegebene Daten in
der Richtung der Zentralvorrichtung 11-1, während bezüglich der
Knotenvorrichtungen 12 im Bereich B die gleichen Daten
in der Richtung der Zentralvorrichtung 11-2 fließen. Kurz
gesagt: die Ausgestaltungen der Knotenvorrichtungen innerhalb der
Bereiche A und B sind verschieden. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache
müssen
beim Auftreten einer Störung Kommunikationsfunktionen
durch Änderung
des Flusses der genannten Daten, d.h. durch Änderung der Konfigurationen
bzw. Ausgestaltungen der Knotenvorrichtungen, oder durch Verwendung
der Knotenvorrichtungen 12-4, 12-5 neben der Störungsstelle
im Schleifenbetriebsmodus wieder hergestellt werden. Auch wenn die
Kommunikationsstrecke 13 als Schleife ausgestaltet ist,
können
Kommunikationsfunktionen wieder hergestellt werden, indem die Störungsstelle
zur Schleifenbetriebsstelle gemacht wird.
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Gemäß einer
anderen Methode zum Erfassen von Störungen übertragen alle Knotenvorrichtungen 12 zu
den Zentralvorrichtungen 11 ständig in festen Intervallen
Störungsüberwachungszellen,
die für sie
selbst eigentümliche
Informationen enthalten, und die Zentralvorrichtungen 11 können auch
die Lage oder Stelle einer Störung
durch die Unterbrechung in der Übertragung
der Störungsüberwachungszellen
von den vorgeschalteten Knotenvorrichtungen 12 bestimmen.
Ersichtlicherweise ist die Erfindung in einer Vielzahl anderer Ausgestaltungen und
Anwendungen realisierbar.
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Da
die erfindungsgemäße Anordnung,
wie oben beschrieben, eine Anzahl von Knotenvorrichtungen, die Datenlieferquellen
stützen
bzw. versorgen, mit einer Anzahl von Zentralvorrichtungen über Kommunikationsstrecken
verbindet, welche die ATM-Technologie anwenden, und so ausgestaltet
ist, als ob sie die verteilte ATM-Koppeltechnologie aufwiese, kann
auch bei einer Unterbrechung der Kommunikationsstrecke zwischen
einer bestimmten Zentralvorrichtung und den unter ihrer Kontrolle
stehenden Knotenvorrichtungen durch Übertragung der Kontrolle dieser
Knotenvorrichtungen auf eine von der ursprünglichen Zentralvorrichtung
verschiedene Zentralvorrichtung die zuverlässige und stabile autonome
Wiederherstellung von Kommunikationsfunktionen erzielt werden, wenn
eine Störung
aufgrund einer Katastrophe oder eines Unfalls eintritt.
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Da
bei der oben beschriebenen Anordnung, bei welcher die verteilte
Steuerung oder Kontrolle einer Anzahl von Knotenvorrichtungen durch
eine Anzahl von Zentralvorrichtungen durchgeführt wird, Funktionen hinzugefügt worden
sind, welche eine zweckmäßige Änderung
der Konfigurationskontrollinformation, welche die Steuerung oder
Kontrolle der Knotenvorrichtungen durch die verschiedenen Zentralvorrichtungen
voraussetzt, getrennt vom Auftreten der Störungen ermöglicht, kann diese Anordnung auf
Systeme angewandt werden, die eine eine Anzahl von Zentralvorrichtungen
umfassende Steuerung oder Kontrolle erfordern, wobei der Bereich
oder Umfang dieser Kontrolle einfach geändert werden kann, so daß beispielsweise
die Konstruktion von extrem flexiblen Netzen auch im Fall von Eisenbahn- und ähnlichen
Verwaltungssystemen möglich
wird.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Da
erfindungsgemäß die autonome
Wiederherstellung von Kommunikationsfunktionen zuverlässig und
stabil durch Übertragung
der Steuerung oder Kontrolle einer an einer unterbrochenen Kommunikationsstrecke
vorhandenen Knotenvorrichtung auf eine von ihrer ursprünglichen
Zentralvorrichtung verschiedene Zentralvorrichtung erreicht werden
kann, ist die Erfindung auf ein Gesamtkommunikationssystem anwendbar,
welches das Sammeln von Betriebsstatusinformation bezüglich einer
Anzahl von Zentralvorrichtungen und die Fähigkeit eines Ansprechens auf
die Betriebszustände
auf der Grundlage der gesammelten Information erfordert. Insbesondere
ist die Erfindung zweckmäßig für Eisenbahnverwaltungssysteme,
welche den Betrieb von Zügen überwachen
und zuverlässige
Schritte zum Anhalten von Zügen
zwecks Gewährleistung
von Sicherheit vorsehen müssen.