DE19741042A1 - Cross-Connect-Schalter für den Zeit-Multiplex-Betrieb in einem digitalen Kommunikationsnetz - Google Patents

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung 1. Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Cross-Connect-Schalter zum Rangieren von im Zeit- Multiplex gebündelten digitalen Datenströmen zwischen verschiedenen Systemebenen mit voneinander abweichenden Übertragungsgeschwindigkeiten. Dabei wird unter anderem beim Datenaustausch zwischen den Systemebenen die Pulsrahmenstruktur gewandelt.

2. Stand der Technik

Digitale Kommunikationsnetze enthalten bekanntlich überwiegend Zeit-Multiplex- Verbindungen. Jeder Übertragungsweg wird nach einer sich periodisch wiederholenden Rahmenstruktur in Zeitschlitze aufgeteilt. Während eines Zeit­ schlitzes wird beispielsweise jeweils ein Codewort eines Kanals übertragen. Somit stellt jeder Übertragungsweg mehrere Kanäle zum seriellen Übertragen verschiedener Datenströme bereit, die z. B. binär-codierte Fernsprechsignale enthalten, die über PCM-Einrichtungen umgesetzt werden.

Die vorliegende Patentanmeldung bezieht sich auf einen Cross-Connect-Schalter für den Zeit-Multiplex-Betrieb, einen sogenannten Time-Division-Multiplex-Cross- Connector (TDM XC). Das Funktionsprinzip solcher Schalter zeigt Fig. 1. Das dargestellte Kommunikationsnetz enthält mehrere diskrete Untersysteme TSys 1 bis TSys k mit jeweils mindestens einer Schnittstelle T-BUS, die beispielsweise ein Datenbus sein kann und Information von jeweils maximal m Kanälen mit einer Übertragungsgeschwindigkeit oder Bitrate C_T transportiert. Um zwischen verschiedenen Kanälen Daten austauschen zu können, verbindet ein Datenbus A- BUS eines Aggregatsystems ASys die Schnittstellen T-BUS 1 bis T-BUS k. Dieser sammelt und verteilt alle in den Untersystemen fließenden Datenströme. Dabei ist grundsätzlich jeder Kanal in beiden Richtungen benutzbar. Das Aggregatsystem ASys hat eine höhere Bitrate C_A als die Untersysteme.

Bei gleicher Rahmendauer T in allen Systemen steht daher im Aggregatsystem ASys eine höhere Anzahl von Zeitschlitzen zur Verfügung steht.

Für die vorliegende Erfindung ist von Bedeutung, daß jede Verbindung zwischen einem Untersystem TSys und dem Aggregatsystem ASys infolge der Ungleichheit der Pulsrahmen F-FR und A-FR eine Signalwandlung in beiden Richtungen erfordert. Dabei ändern die Inhalte der Zeitschlitze beider Systeme ihre Zeitlage innerhalb der Pulsrahmen. Diese Aufgabe übernimmt jeweils ein TDM-Cross- Connect-Schalter TDM XC. Wie Fig. 1 zeigt überträgt dieser Datenworte, die die Untersysteme jeweils während eines Zeitschlitzes T-TS x₁, T-TS x₂ bzw. T-TS x_k bereitstellen, zu je einem neuen Zeitschlitz A-TS x, A-TS y bzw. A-TS z des Aggregatsystems und umgekehrt.

Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen sollen Probleme der Synchronisation außer Betracht bleiben. Es wird davon ausgegangen, daß die Systeme in beiden Hierarchiestufen bezüglich der Pulsrahmen und der Zeitschlitze voll synchronisiert sind.

Die Fig. 2 zeigt den Datenfluß von einem Untersystem TSys zum Aggregatsystem ASys. Beide Systeme arbeiten mit Pulsrahmen mit gleicher Rahmendauer T. Der Pulsrahmen T-FR des Untersystems TSys ist in m gleich lange Zeitschlitze T-TS 0 bis T-TS (m-1) aufgeteilt. Innerhalb jedes Pulsrahmens T-FR kann von allen m Kanälen ein Datenwort übertragen werden. Die Puls­ rahmen A-FR des Aggregatsystem ASys enthalten n kürzere Zeitschlitze A-TS 0 bis A-TS (n-1), um Datenworte von maximal n Kanälen zu übertragen. Dabei gilt:
m « n.

Wie Fig. 2 zeigt lädt ein Datenspeicher DM zur Signalwandlung die Datenworte der Untersystemzeitschlitze T-TS 0 bis T-TS (m-1) in separate Datenzellen DC 0 bis DC (m-1). Das geschieht vorteilhaft in der zeitlichen Erscheinungsfolge im Untersystem. Der Datenspeicher DM hat Kapazität für einen kompletten Unter­ systemrahmen T-FR. Die Datenzellen sind direkt adressierbar und weisen mindestens für alle Zeichen eines Datenwortes Speicherelemente auf. Um die gespeicherten Datenworte in die erforderlichen Zeitschlitze A-TS 0 bis A-TS (n-1) des Aggregatrahmens einzuordnen, werden die Datenzellen beim Erscheinen des entsprechenden Aggregatzeitschlitzes gelesen und damit die Datenworte in veränderter Reihenfolge in das Aggregatsystem übertragen.

Im Beispiel nach Fig. 2 wird also zuerst der Inhalt der Datenzelle DC (m-1) in den Zeitschlitz A-TS 0 übertragen, anschließend der von Zelle DC 2 in den Zeitschlitz A-TS 2 und so weiter. Die unbenutzten Zeitschlitze A-TS stehen zur Aufnahme von Datenworten anderer Untersysteme zur Verfügung.

Zum Betrieb der Speicher in einem Cross-Connect-Schalter sind im Prinzip zwei Ausführungsformen bekannt. Die erste zeigt Fig. 3. Diese geht von der Lösung gemäß Fig. 2 aus. Da die Datenströme in beiden Richtungen fließen, benötigt der Datenspeicher DM zur Signalwandlung zwei Speicherblöcke zwischen dem aggregatseitigen Datenbus A-BUS und dem Datenbus T-BUS jedes Unter­ systems; einen Speicherblock DM_up für den zum Aggregatsystem fließenden Datenfluß und einen Speicherblock DM_down für den vom Aggregatsystem ASys kommenden Datenfluß. Beide Speicherblöcke sind für die Datenworte mindestens eines kompletten Untersystemrahmens bemessen; keinesfalls jedoch für die n Datenworte eines Aggregatrahmens. Außerdem enthält jeder Speicherblock sowohl ein Schreib-Adreß-Terminal WA als auch ein Lese-Adreß-Terminal RA, um das Laden und Lesen der Datenzellen DC zeitgleich und unabhängig voneinander in verschiedenen Reihenfolgen zu realisieren. Es ist zweckmäßig, die Datenworte, wie bereits in Fig. 2 gezeigt, numerisch kontinuierlich, also in der Reihenfolge entsprechend der Zeitlage im Untersystem TSys in die Datenzellen DC 0 bis DC (m-1) zu schreiben. Zum Adressieren der Speicherblöcke DM_up und DM_down wird sowohl beim Schreiben von einem Untersystem TSys als auch beim Lesen der vom Aggregatsystem kommenden Datenworte einfach ein Zeit­ schlitzzähler T-TSC benutzt. Dieser läuft synchron zum Untersystemrahmen T-FR und setzt jeweils das Schreib-Adreß-Terminal WA vom Speicherblock DM_up und das Lese-Adreß-Terminal RA vom Speicherblock DM_down auf die Adreße, die der aktuellen Zeitschlitznummer im Untersystem entspricht.

Auf der Aggregatseite, also zwischen den Speicherblöcken und dem Aggregat­ system, erfolgt der Datenaustausch numerisch diskontinuierlich, d. h., die Blöcke werden mit einer Verbindungsfolge adressiert, welche die Zeitlage der Daten­ worte beim Übergang zum anderen System an den entsprechenden Pulsrahmen anpaßt. Die Verbindungsfolge ist in einem Steuerspeicher CM gespeichert, der mindestens für jeden Aggregatzeitschlitz A-TS y eine Steuerzelle CC y enthält. Jedem der n Zeitschlitze A-TS ist eine entsprechende Steuerzelle CC fest zugewiesen.

Ist für einen Aggregatzeitschlitz A-TS y ein Datenaustausch mit den Datenzellen DC x der Speicherblöcke notwendig, dann trägt ein Steuercomputer, der den Nachrichtenfluß im Netz steuert, in der entsprechenden Steuerzelle CC y ein Steuerzeichen, ein sogenanntes Flag ein, das den erforderlichen Verbindungsteil aggregatseitig aktiviert.

Außerdem wird zum Definieren des untersystemseitigen Verbindungsteils in die Steuerzelle CC y eine gemeinsame Adresse für das Lese-Adreß-Terminal RA im Speicherblock DM_up und das Schreib-Adreß-Terminal WA im Speicherblock DM_down eingetragen. Damit ist der Steuerspeicher CM entsprechend der Zeitfolge der Aggregatzeitschlitze A-TS belegt.

Der Steuerspeicher CM enthält außerdem ein Lese-Adreß-Terminal RA, das ein synchron zum Aggregatrahmen A-FR laufender Zeitschlitzzähler A-TSC entsprechend der Nummer des aktuellen Aggregatzeitschlitzes adressiert.

Soll beispielsweise der Zeitschlitz T-TS 3 vom Untersystem mit dem Zeitschlitz A- TS 218 verbunden werden, so enthält die in Fig. 3 nicht mehr dargestellte Steuerzelle CC 218 des Steuerspeichers CM die Adresse A = 3, weil aufwärts der Inhalt von Zeitschlitz T-TS 3 in Datenzelle DC 3 von Speicherblock DM_up und abwärts der Inhalt von Zeitschlitz A-TS 218 in Datenzelle DC 3 von Speicherblock DM_down zwischen gespeichert wird.

Beim Erscheinen des Zeitschlitzes A-TS 218 im Aggregatrahmen stellt der Zeitschlitzzähler A-TSC das Lese-Adreß-Terminal RA des Steuerspeichers CM auf Steuerzelle CC 218. Deren Inhalt, die Adresse A = 3, bewirkt einerseits ein Lesen des im Speicherblock DM_up gepufferten Datenwortes, das somit über den Datenbus A-BUS in den Zeitschlitz A-TS 218 gelangt. Andererseits übernimmt Datenzelle DC 3 in Speicherblock DM_down das im Zeitschlitz A-TS 218 enthaltene Datenwort, um es während des folgenden Zeitschlitzes T-TS 3 ins Untersystem abzugeben.

Die aggregatseitigen Datenausgangs- bzw. Dateneingangs-Terminal DOT und DIT der Speicherblöcke DM_up und DM_down dürfen nur während der Aggregatzeitschlitze A-TS, die für den gewünschten Datenaustausch benötigt werden, mit dem Datenbus A-BUS verbunden sein. Außerhalb dieser Zeiten müssen die Verbindungen zum Vermeiden von Rückwirkungen auf den Datenfluß von bzw. zu anderen Untersystemen aufgetrennt werden. Dieses realisieren Terminal-Aktivierungs-Ports TAP, die nur dann Datenaustausch zulassen, wenn in der aktuellen Steuerzelle das Steuerzeichen enthalten ist. Die Terminal- Aktivierungen sind für die nachfolgenden Ausführungen als Steuerleitungen dargestellt. Diese betätigen Datenfreigabeschaltungen, die an den aggregat­ seitigen Datenausgängen bzw. Dateneingängen liegen. Der Steuerspeicher CM kann maximal m Einträge enthalten, weil im Extremfall alle Zeitschlitze T-TS eines Untersystems mit dem Aggregatsystem verbunden werden sollen. Damit auch jeder Untersystemzeitschlitz T-TS mit jedem der n Aggregatzeitschlitze A-TS verbunden werden kann, sind mindestens n Steuerzellen CC nötig.

Bei der ersten Ausführungsform sind also die Speicherblöcke DM_up, DM_down in der Zeitfolge der Zeitschlitze T-TS im Untersystem mit Datenworten und der Steuer­ speicher CM in der Folge der Zeitschlitze (A-TS) im Aggregatsystem mit Adressen belegt.

Die zweite bekannte Ausführungsform zeigt Fig. 4. Grundsätzlich sind gleiche Baugruppen wie in Fig. 3 vorhanden. Die Speicherblöcke DM_up und DM_down haben jedoch eine Kapazität für die n Datenworte von einem oder mehreren kompletten Aggregatrahmen A-FR. In den Speicherblöcken ist jedem Aggregat­ zeitschlitz A-TS y ständig eine Datenzelle DC zugeordnet, so daß der Daten­ speicher DM im Gegensatz zur ersten Ausführung entsprechend der Zeitfolge im Aggregatsystem belegt ist. Der synchron zum Aggregatrahmen laufende Zeit­ schlitzzähler A-TSC steuert direkt den aggregatseitigen Datenaustausch, wogegen der Datenaustausch auf der Untersystemseite mit einer im Steuer­ speicher CM gespeicherten Adressenfolge diskontinuierlich erfolgt.

Der Steuerspeicher CM benötigt nur für jeden Untersystemzeitschlitz T-TS eine Steuerzelle CC x, in die eine Adresse A = x einer Datenzelle DC x geschrieben wird, wenn während des Zeitschlitzes T-TS x mit dem Untersystem Datenaus­ tausch erfolgen soll.

Da bei den bekannten Ausführungen jeder Eintrag in den Steuerspeicher CM eine Verbindung zwischen den Systemen bewirkt, wird der Aufbau einer neuen Verbindung durch einen zusätzlichen Eintrag und das Trennen durch das Löschen des entsprechenden Eintrags realisiert.

Die dargestellten Ausführungen unterscheiden sich im Gesamtbedarf an Spei­ cherkapazität für Datenspeicher DM und Steuerspeicher CM. Für die erste ist ein relativ kleiner Datenspeicher DM mit (2 m) Datenzellen erforderlich. Die zweite Ausführungsform erfordert dagegen insgesamt (2 n) Datenzellen.

Jeder Cross-Connect-Schalter kann aber höchstens seine maximale Anzahl an Kanälen im Untersystem, also m Kanäle, mit dem Aggregatsystem verbinden. Deshalb ist bei der zweiten Ausführung immer nur eine geringe Anzahl an Datenzellen DC gleichzeitig am Datenaustausch beteiligt so daß in den Speicherblöcken DM_up und DM_down eine erhebliche Redundanz vorhanden ist.

Etwas günstiger ist die Redundanz beim Steuerspeicher CM, welcher bei jeder Ausführung pro Verbindung nur eine separate Steuerzelle benötigt. Da der Steuerspeicher CM maximal m verschiedene Datenzellenadressen aufnehmen muß, können bei kleinem m die Steuerzellen weniger Speicherelemente aufweisen als die Datenzellen.

Der Steuerspeicher der ersten Ausführung benötigt eine Kapazität:

C_{CM 1} = n (log₂m + 1) bit und der der zweiten C_{CM 2} = m (log₂n) bit.

Wie Fig. 8 zeigt kann der Gesamtbedarf an Speicherkapazität für die zweite Ausführung durchaus mehr als das Dreifache betragen.

Doch auch die erste Ausführung weist noch eine erhebliche Anzahl von Steuer­ zellen CC auf, die selbst bei hohen Verkehrsaufkommen nie gleichzeitig Einträge enthalten. Für den Steuerspeicher CM sind n Steuerzellen CC erforderlich obwohl davon pro Aggregatrahmen nur maximal m Steuerzellen mit Adressen von Datenzellen belegt sein können.

Da Cross-Connect-Schalter in digitalen Kommunikationsnetzen in großen Stückzahlen genutzt werden, ist es wünschenswert, diese so auszuführen, daß die beschriebene Speicherredundanz weiter reduziert ist.

Wesen der Erfindung

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei einem Cross-Connect-Schalter die benötigte Gesamtanzahl an erforderlichen Speicherelementen für die Speicherblöcke und dem Steuerspeicher also die Gesamtkapazität gegenüber den bekannten Lösungen weiter zu reduzieren.

Die Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 aufgezeigten Mitteln gelöst. Die weiteren Ansprüche beschreiben Lösungsdetails. Die Lösung nutzt die Tatsache, daß beim Zeit-Multiplex-Betrieb der Inhalt der Zeitschlitze zwischen den Untersystemen und dem Aggregatsystem in einer zeitlichen Verbindungsfolge, also seriell ausgetauscht werden.

Die Erfindung geht von der ersten bekannten Ausführungsform mit mindestens zwei Speicherblöcken aus. Beide werden, wie bereits dargestellt, auf der Untersystemseite numerisch kontinuierlich geladen bzw. gelesen und benötigen infolge der festen numerischen Zuordnung der Datenzellen zu den Untersystemzeitschlitzen nur Datenzellen für die relativ geringe Anzahl von Datenworten mindestens eines Untersystemrahmens. Wie aus Fig. 3 bekannt, werden die Speicherblöcke untersystemseitig, ebenfalls von einem Zähler adressiert, der die Zeitschlitze des Untersystemrahmens zählt.

Im Gegensatz zur bekannten ersten Ausführung sind jedoch auch die Steuer­ zellen des Steuerspeichers unabhängig von den Verbindungswünschen der Teilnehmer je einem Untersystemzeitschlitz fest zugeordnet. Mittels einer einzi­ gen Zellenadresse pro Zeitschlitz wird sowohl auf die Datenzelle in jedem Speicherblock als auch auf die Steuerzelle zugegriffen.

Ein Steuercomputer schreibt die Verbindungen zwischen den Zeitschlitzen beider Systeme gemäß den Teilnehmerwünschen als Liste in den Steuerspeicher. Jede Verbindung wird in die Steuerzelle für den entsprechenden Untersystemzeitschlitz eingetragen. Die Anzahl der Einträge hängt somit unmittelbar von der Anzahl der Verbindungen pro Aggregatrahmen ab und kann, wie auch bei den bekannten Lösungen, den Wert m nicht überschreiten. Infolge der festen numerischen Zuordnung der Steuerzellen zu den Untersystemzeitschlitzen werden nur Steuerzellen entsprechend der Anzahl m der Untersystemzeitschlitze benötigt. Es werden also (n-m) Steuerzellen gespart, was insbesondere im Fall m « n beachtlich ist.

Der Zugriff auf die Steuerzellen in der Zeitfolge der Aggregatzeitschlitze wird auf folgende Weise realisiert:

Entsprechend der Erfindung besteht jeder Eintrag aus einem Datensatz mit mindestens zwei Datenfeldern. Ein erstes Datenfeld zeigt die Nummer des Aggregatzeitschlitzes an, der zwecks Datenaustausch gemäß der Verbindungs­ liste mit der durch den Eintrag definierten Datenzelle in jedem Speicherblock zu verbinden ist. Ein zweites Datenfeld zeigt die Adresse der Steuerzelle und somit auch die der Datenzelle an, die nach erfolgtem Datenaustausch des durch den Datensatz definierten Aggregatzeitschlitzes mit dem Datenspeicher gemäß Verbindungsfolge als nächstes benötigt wird.

Erfindungsgemäß bestimmt jeder Datensatz mit seiner Adresse, unter der er im Steuerspeicher eingetragen ist, für die entsprechende Verbindung den Zeitschlitz im Untersystem und mit dem Wert des ersten Datenfeldes den Aggregatzeit­ schlitz, während der Wert des zweiten Datenfeldes die Adresse für die nächste Verbindung in der Verbindungsfolge zeigt.

Auf jeden Datensatz kann über ein Lese-Adreß-Terminal direkt zugegriffen werden, wodurch an einem Datenausgang jeweils die im Datensatz enthaltene Nummer des Aggregatzeitschlitzes und an einem Adressenausgang die im Datensatz enthaltene Adresse bereit steht.

Zum Realisieren der ersten Verbindung einer Verbindungsfolge stellt der Steuercomputer eine Initialadresse bereit. Diese wird in einem Pufferspeicher zwischengespeichert und adressiert die aggregatseitigen Schreib- bzw. Lese- Adreß-Terminals in den Speicherblöcken jeweils auf die Datenzelle, die für den untersystemseitigen Teil der Verbindung nötigt ist. Außerdem ermöglicht die Adresse den Zugriff auf die Steuerzelle, die den Datensatz für eine erste gewünschte Verbindung enthält. Am Datenausgang wird die im Datensatz enthaltene Nummer des Aggregatzeitschlitzes für die erste Verbindung und am Adressenausgang die Adresse für den Datensatz der nächsten Verbindung bereitgestellt. Ein Komparator vergleicht die Zeitschlitznummer vom Datenausgang mit dem Zählerstand eines synchron zum Aggregatrahmen laufenden Zeitschlitzzählers. Wenn die im Datensatz befindliche Nummer und die Nummer des aktuellen Aggregatzeitschlitzes übereinstimmen, generiert der Komparator einen Steuerimpuls. Dieser veranlaßt einerseits über eine Terminal- Aktivierung den Datenaustausch für die eingestellte erste Verbindung durch Freigabe der aggregatseitigen Datenein- bzw. Datenausgänge in den Speicher­ blöcken. Andererseits wird im Pufferspeicher die Initialadresse durch die vom Datenausgang des Steuerspeichers ersetzt. Damit wiederholt sich der gleiche Zyklus für die nächsten Verbindungen entsprechend der Verbindungsfolge selbsttätig.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. Die beigefügten Zeichnungen zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 ein Kommunikationsnetz mit Cross-Connect-Schaltern zum Verbinden von Untersystemen mit einem Aggregatsystem,

Fig. 2 den Datenfluß von einem Untersystemen zu einem Aggregatsystem,

Fig. 3 eine erste bekannte Ausführung eines Cross-Connect-Schalters,

Fig. 4 eine zweite bekannte Ausführung eines Cross-Connect-Schalters,

Fig. 5 eine Ausführungsform für einen Cross-Connect-Schalter entsprechend der Erfindung,

Fig. 6 die Funktion der Ausführungsform nach Fig. 5 beim Realisieren einer Verbindungsliste gemäß Tab. 1,

Fig. 7 die Funktion der Ausführungsform nach Fig. 5 beim Realisieren einer Verbindungsliste, bei der eine Verbindung beendet wurde,

Fig. 8 eine Gegenüberstellung des Gesamtbedarfs an Speicherkapazität für den Datenspeicher und den Steuerspeicher im Vergleich zu den bekannten Lösungen.

Ausführungsbeispiel für die Erfindung

Das in Fig. 1 gezeigte Kommunikationsnetz stellt eine bekannte Prinziplösung zum Ankoppeln von Untersystemen TSys an ein Aggregatsystem ASys mittels Cross- Connect-Schalter TDM XC dar. Der Datenfluß in einem solchen Kommunikations­ netz ist in Fig. 2 am Beispiel der Aufwärtsrichtung dargestellt. Jeder Cross- Connect-Schalter realisiert parallel dazu nach dem gleichen Prinzip einen Datenfluß in die Abwärtsrichtung. Die Fig. 1 und 2 sind ausführlich in der Beschreibungseinleitung beschrieben.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die in der Beschreibungseinleitung diskutierten bekannten Ausführungsformen zum Anordnen und Steuern der Speicher in einem Cross-Connect-Schalter TDM XC. Ergänzend dazu zeigen die Kurven 1 und 2 in Fig. 8 beispielhaft zum Vergleich den Gesamtbedarf an Speicherkapazität für den Datenspeicher DM und den Steuerspeicher CM in Abhängigkeit von der Daten­ rate C_T = 2,048 Mbit/s des Untersystems bezogen auf ein Aggregatsystem mit einer Datenrate von C_A. = 63.2,048 Mbit/s. Dabei zeigt die Kurve 1 den Speicherbedarf der ersten und die Kurve 2 den der zweiten Ausführung. Beide Kurven zeigen deutlich, daß Cross-Connector-Schalter nach der ersten Ausführung den Gesamtspeicherbedarf auf etwa ein Drittel gegenüber der zweiten Ausführung reduzieren.

Fig. 5 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform eines Cross-Connect-Schalters TDM XC entsprechend der Erfindung. Ebenso wie der von Fig. 3 bekannte Cross- Connect-Schalter enthält auch dieser einen Datenspeicher mit einem Speicher­ block DM_up für den vom Untersystem kommenden und einen Speicherblock DM_down für den zum Untersystem fließenden Datenfluß, die jeweils über Lese- Adreß-Terminals RA und Schreib-Adreß-Terminals WA unabhängig von einander gleichzeitig geladen und gelesen werden können. Mindestens auf der Aggregatseite enthalten das Datenausgangsterminal DOT des Speicherblocks DM_up und das Dateneingangsterminal D/T des Speicherblocks DM_down Daten­ freigabeeingänge, die über Terminal-Aktivierungs-Ports TAP nur während des Datenaustauschs entsprechend der Verbindungsliste passierbar geschaltet werden.

Die Datenzellen in jeden Speicherblock DM_up, DM_down sind den Untersystem­ zeitschlitzen T-TS 0 bis T-TS (m-1) fest zugeordnet und werden auf der Unter­ systemseite numerisch kontinuierlich geladen bzw. gelesen. Das Adressieren übernimmt der Zähler T-TSC, der die Zeitschlitze T-TS des Untersystemrahmens T-FR zählt.

Um beispielsweise die PCM-Abtastwerte von Telefonverbindungen zu übertragen, wird, wie das vorliegende Beispiel zeigt für jeden Zeitschlitz T-TS eines Untersystemrahmens nur eine einzige Datenzelle DC x benötigt. Diese wird, falls eine Verbindung erfolgt innerhalb einer Pulsrahmendauer T i sowohl geladen als auch gelesen. In Abhängigkeit von den Zeitlagen der Zeitschlitze T-TS x und A- TS y zueinander werden entweder zuerst mit dem Untersystem Datenworte und anschließend mit dem Aggregatsystem oder umgekehrt getauscht. Im ersten Fall wird der aufwärtige Datenstrom eines Kanals während der selben Pulsrahmen­ dauer Ti vom Untersystem in das Aggregatsystem übertragen und der abwärtige eine Pulsrahmendauer T (j+1) später in das Untersystem übernommen. Im anderen Fall geschieht das in umgekehrter Folge. In beiden Fällen besteht zwischen den entgegengesetzt gerichteten Datenströmen einer Verbindung eine Zeitverschiebung von einer Pulsrahmendauer T. Diese bleibt jedoch ohne Einfluß auf die Übertragungsgüte. Die Erfindung kann jedoch auch mit mehr als zwei Speicherblöcken ausgeführt werden. Dann werden in jeder Richtung mindestens zwei Speicherblöcke im Wechsel zum Schreiben und Lesen benutzt.

Der soweit beschriebene Cross-Connect-Schalter entspricht der bekannten ersten Ausführung.

Beim Schalter entsprechend der Erfindung sind jedoch auch die Steuerzellen des Steuerspeichers CM unabhängig von den Verbindungswünschen je einem Untersystemzeitschlitz T-TS x fest zugeordnet. Eine einzige Adresse A = x, die der Nummer des Untersystemzeitschlitzes T-TS x entspricht, ermöglicht den Zugriff sowohl auf die jedem Zeitschlitz T-TS x entsprechende Datenzelle DC x als auch auf die Steuerzelle CC x.

Da ein Zugriff auf die Steuerzellen in der Zeitfolge der Aggregatzeitschlitze A-TS erforderlich ist, kann dieses weder der Zeitschlitzzähler T-TSC vom Untersystem steuern, noch ist wegen der ungleichen Anzahl der Zeitschlitze A-TS und der Adressen im Steuerspeicher eine direkte Steuerung über einen Aggregatzeitschlitzzähler A-TSC möglich.

Für die gewünschten Verbindungen zwischen beiden Systemen trägt ein in Fig. 5 nicht näher dargestellter Steuercomputer Datensätze in die Steuerzelle CC x für den entsprechenden Untersystemzeitschlitz T-TS x ein. Entsprechend der Erfindung wird zum Zugreifen auf die Steuerzellen ein Datensatz pro Verbindung benutzt, der wie Fig. 5 zeigt je ein Datenfeld AF x und MF x aufweist. Das Datenfeld AF x zeigt die Nummer A-TS Nr. des Aggregatzeitschlitzes A-TS y an, der zwecks Datenaustausch gemäß der in Tab. 1 gezeigten Verbindungsliste mit der durch den Eintrag definierten Datenzelle DC x in jedem Speicherblock zu verbinden ist. Das Datenfeld MF x zeigt die Adresse A_NXT der Steuerzelle CC z und somit auch die der Datenzelle DC z an, die gemäß der Verbindungsfolge von Tab. 1 nach erfolgtem Datenaustausch des Aggregatzeitschlitzes A-TS y mit dem Datenspeicher DM als nächstes benötigt wird. D.h., jeder Datensatz bestimmt für die entsprechende Verbindung mit seiner eigenen Adresse A = x, unter der er im Steuerspeicher CM eingetragen ist, den untersystemseitigen Teil und mit der Nummer A-TS Nr. im Datenfeld AF x den aggregatseitigen Teil einer gewünschten Verbindung, während der Inhalt von Datenfeld MF x die Adresse A_NXT für die nächste Verbindung in der Verbindungsfolge zeigt.

Der Steuerspeicher CM enthält außerdem ein Lese-Adreß-Terminal RA, mit dem auf jeden Datensatz direkt zugegriffen werden kann. Dabei stellt der Steuer­ speicher CM an einem Datenausgang DO jeweils die Nummer A-TS Nr. = y und an einem Adressenausgang AO die Adresse A_NXT = z bereit. Am Adressenaus­ gang AO liegt ein Pufferspeicher REG zum Zwischenspeichern der Adresse A_NXT aus dem aktuellen Datensatz. Am Datenausgang DO liegt ein Komparator COMP, der die Nummer A-TS Nr. = y mit dem Zählerstand des synchron zum Aggregatrahmen A-FR laufenden Zeitschlitzzähler A-TSC vergleicht.

Zu jedem Zeitpunkt sind damit im Cross-Connect-Schalter für die aggregatseitige Steuerung folgende Steuerwerte parallel und separat verfügbar:

• - die im Pufferspeicher REG befindliche gemeinsame Adresse A = x zum Adressieren der Datenblöcke DM_up, DM_down und des Steuerspeichers CM,
• - die im Datensatz der Steuerzelle CC x befindliche Adresse A_NXT = z zum Zwischenspeichern,
• - die im Datensatz der Steuerzelle CC x befindliche Nummer A-TS Nr. = y als erster Vergleichswert für den Komparator COMP und
• - die Nummer des aktuellen Aggregatzeitschlitzes A-TS a, die dem Zählerstand des synchron zum Aggregatrahmen A-FR laufenden Zeitschlitzzählers A-TSC entspricht, als zweiter Vergleichswert für den Komparator COMP.

Wenn die beiden letztgenannten Steuerwerte gleich sind, findet Datenaustausch statt.

An Hand von Fig. 6 soll die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltung erläutert werden. Zum Erleichtern der Darstellung werden im Beispiel nur die in Tab. 1 aufgeführten fünf Verbindungen zwischen den beiden Systemen realisiert. Diese sind in der Folge der Untersystemzeitschlitze, aufgelistet. Von der Aggregatseite erfolgt der Zugriff auf die Speicherblöcke DM_up, DM_down in der Reihenfolge entsprechend den Zahlen in den Ringen. Zum Definieren der Adresse für die erste Verbindung der Verbindungsfolge gemäß Tab. 1 in einem ersten Aggregatrahmen A-FRj, z. B. bei der Inbetriebnahme des Schalters oder nach dem Abbruch aller Verbindungen, leitet der Steuercomputer eine Initialisierung ein. Wie Tab. 1 zeigt ist der erste Zeitschlitz im Aggregatrahmen, für den eine Verbindung eingetragen ist, der Zeitschlitz A-TS 0. Dieser ist untersystemseitig mit dem Zeitschlitz T-TS (m-1) zu verbinden. Deshalb lädt der Steuercomputer die Initialadresse A = (m-1) in den Pufferspeicher REG. Die aggregatseitigen Schreib- bzw. Lese-Adreß-Terminals RA, WA in den Speicherblöcken DM_up, DM_down werden jeweils auf die Datenzelle DC (m-1) adressiert, die für den untersystemseitigen Teil der ersten Verbindung nötigt ist. Gleichzeitig besteht Zugriff auf die Steuerzelle CC (m-1), die den Datensatz für die erste Verbindung enthält. Damit steht in Fig. 5 am Datenausgang DO die diesem Datensatz ent­ haltene Nummer A-TS Nr. = 0 und am Adressenausgang AO die Adresse A_NXT = 2 für den Datensatz der folgenden Verbindung bereit. Der Komparator COMP vergleicht die Nummer A-TS Nr. = 0 vom Datenausgang DO mit dem Zählerstand des Zeitschlitzzählers A-TSC. Beim Erscheinen des Zeitschlitzes A-TS 0 im Aggregatrahmen A-FRj generiert der Komparator COMP einen Steuerimpuls. Dieser gibt einerseits über die Terminal-Aktivierungs-Ports TAP die Datenterminals DIT, DOT der Speicherblöcke zum Datenaustausch für die eingestellte erste Verbindung frei. Andererseits wird die im Datensatz enthaltene Adresse A_NXT = 2 anstelle der Initialadresse A = (m-1) in den Pufferspeicher REG geladen. Da das Schreib-Adreß-Terminal WA des Speicherblocks DM_down und die Lese-Adreß-Terminals RA des Speicherblocks DM_up, und des Steuerblocks CM mit dem Ausgang des Pufferspeichers verbunden sind, werden die Speicherblöcke DM_up und DM_down auf die Datenzellen DC 2 und der Steuerspeicher CM auf die Steuerzelle CC 2 adressiert und der gleiche Zyklus für die nächste Verbindung entsprechend der Verbindungsfolge Tab. 1 gestartet. Beim Erscheinen des Zeitschlitzes A-TS 7 im Aggregatrahmen A-FRj erfolgt der aggregatseitige Datenaustausch für die zweite gewünschte Verbindung und die Adresse A_NXT = 5 für die dritte Verbindung wird in den Pufferspeicher REG übernommen. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis alle Verbindungen während einer Pulsrahmendauer T nacheinander hergestellt wurden. Im Datensatz der letzten Verbindung des Aggregatrahmens A-FRj, im vorliegenden Beispiel in Steuerzelle CC 11 im Datenfeld MF 11; ist die Adresse A_NXT = (m-1) für die erste Verbindung des folgenden Aggregatrahmens A-FR (j+1) eingetragen. Auf diese Weise realisiert der Cross-Connect-Schalter ohne Wiederholung der Initialisierung beliebig oft zyklisch in jedem folgenden Aggregatrahmen A-FR (j+1), A-FR (j+2) usw. alle in Tab. 1 aufgeführten Verbindungen, so daß die Abtastwerte der Verbindungen ohne weitere Initialisierung des Steuercomputers seriell ausgetauscht werden.

Fig. 7 zeigt das Aufheben einer bestehenden Verbindung in der Verbindungsliste. Im vorliegenden Fall hat der Teilnehmer, der von der Aggregatseite über den Zeitschlitz A-TS 16 mit einem Teilnehmer im Zeitschlitz T-TS 0 verbunden war, aufgelegt. Daraufhin ändert der Steuercomputer im Datensatz der davor liegenden Verbindung das zweite Datenfeld. Im Beispiel ist dieses in der dritten Verbindung. Anstelle der ursprünglichen Adresse A_NXT = 0 wird in die Steuerzelle CC 5 die neue Adresse A_NXT = 11 eingetragen. Von diesem Zeitpunkt an werden die Datenzellen DC 0 und die Steuerzelle CC 0 in der Verbindungsfolge übersprungen, ohne daß der Eintrag gelöscht wird. Da der Komparator COMP beim Erscheinen des Aggregatzeitschlitzes A-TS 16 keinen Steuerimpuls mehr liefert, bleiben die Dateneingangs- und Datenausgangsterminals der Speicherblöcke für die Dauer dieses Zeitschlitzes inaktiv und es findet kein Datenaustausch zwischen den Speicherblöcken und dem Untersystem statt. Der Datensatz wird erst überschrieben, wenn der Untersystemzeitschlitz T-TS 0 den untersystemseitigen Teil einer neuen Verbindung bildet.

Sollen innerhalb von bestehenden Verbindungen neue aufgebaut werden, so schreibt der Steuercomputer dafür zusätzliche Datensätze in die Steuerzellen CC x der entsprechenden Untersystemzeitschlitze und ändert jeweils im Datensatz der aggregatseitig zeitlich unmittelbar davor liegenden Verbindung das Datenfeld MF entsprechend der neuen Adresse.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung enthalten die Datensätze jeweils eine Speicherkapazität von (log₂n) Bit für das Datenfeld AF x und von (log₂m) für das Datenfeld MF x. Weist beispielsweise, wie in Fig. 8 zu Grunde gelegt das Aggregatsystem n = 2016 Zeitschlitze A-TS und das Untersystem 32 Zeitschlitze T-TS auf, so benötigt jede Steuerzelle (log₂n) = 11 Speicherelemente für das Datenfeld AF x zum Speicher der Nummer A-TS Nr. und (log₂m) = 5 Speicherele­ mente für das Datenfeld MF x zum Speichern der Adresse A_NXT. Da insgesamt aber im vorliegenden Beispiel pro Cross-Connect-Schalter nur m = 32 Steuerzel­ len benötigt werden, ist der Bedarf an Speicherelementen mit 32.16 Bit = 512 Bit. Dieses ist gegenüber der ersten bekannten Ausführung mit n.(log₂m + 1) = 12 096 Bit wesentlich weniger.

Die Fig. 8 zeigt eine Gegenüberstellung des Gesamtbedarfs an Speicherkapazität (Kurve 3) im Vergleich mit den bekannten Lösungen (Kurven 1 und 2). Die Vorteile der Erfindung treten insbesondere dann auf, wenn m « n.

Claims (9)

1. Cross-Connect-Schalter für den Zeit-Multiplex-Betrieb in einem digitalen Kommunikationsnetz, der zum Aufbau von Verbindungen und Austauschen von Datenworten zwischen einem Untersystem (TSys) mit einer ersten Anzahl (m) Untersystemzeitschlitze (T-TS 0 bis T-TS m-1) in einem Untersystemrahmen (T-FR) und einem Aggregatsystem (ASys) mit einer zweiten, wesentlich höheren Anzahl (n) Aggregatzeitschlitze (A-TS 0 bis A-TS n-1) in einem Aggregatrahmen (A-FR) angeordnet ist, und der enthält:
einen Datenspeicher (DM) mit Datenzellen (DC 0 bis DC m-1), die je einem Untersystemzeitschlitz (T-TS 0 bis T-TS m-1) fest zugeordnet sind, zum Puffern der Datenworte mindestens eines Untersystemrahmens (T-FR), auf die über ein Schreib-Adreß-Terminal (WA) und ein Lese-Adreß-Terminal (RA) mittels Adressen (A) Zugriff gemäß einer von Verbindungswünschen abhängigen Verbindungsfolge besteht,
einen Steuerspeicher (CM) mit Steuerzellen (CC) zum Speichern der Adressen (A) jener Datenzellen, die während des aktuellen Aggregatrahmens (A-FR j) zum Austausch von Datenworten zwischen Datenspeicher (DM) und Aggregatsystem (ASys) benötigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Untersystemzeitschlitz (T-TS x) neben einer Datenzelle (DC x) auch eine Steuerzelle (CC x) fest zugeordnet ist, in welche im Falle eines Verbindungswunsches für den Untersystemzeitschlitz (T- TS x) mit einem Aggregatzeitschlitz (A-TS y) ein Datensatz eingetragen ist, welcher in einem ersten Datenfeld (AF x) die Nummer (A-TS Nr. = y) des Aggregatzeitschlitzes (A-TS y) und in einem zweiten Datenfeld (MF x) die Adresse (A_NXT = z) für den Datensatz der nachfolgenden Verbindung enthält, die gemäß der Verbindungsfolge nach erfolgtem Datenaustausch zwischen den vom Datensatz definierten Aggregatzeitschlitz (A-TS y) und der entsprechenden Datenzelle (DC x) als nächstes benötigt wird.

2. Cross-Connect-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Datensatz mit seiner Adresse (A = x), unter der er im Steuerspeicher (CM) eingetragen ist, für die entsprechende Verbindung den Untersystemzeitschlitz (T-TS x) und mit dem Inhalt (A-TS Nr.) des ersten Datenfeldes (AF x) den Aggregatzeitschlitz (A-TS y) anzeigt während der Inhalt des zweiten Datenfeldes (MF x) die Adresse (A_NXT = z) für die Datenzelle (DC z) und die Steuerzelle (CC z) der nächsten Verbindung in der Verbindungsfolge anzeigt.

3. Cross-Connect-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenspeicher (DM) einen ersten Speicherblock (DM_up) für den zum Aggregatsystem fließenden Datenfluß und einen zweiten Speicherblock (DM_down) für den vom Aggregatsystem (ASys) kommenden Datenfluß enthält, jeweils mit einem Dateneingangsterminal (DIT), das über ein Schreib-Adreß- Terminal (WA) adressierbar ist, und einem davon unabhängigen Datenausgangsterminal (DOT), das über ein Lese-Adreß-Terminal (RA) adressierbar ist, wobei zumindest aggregatseitig das Dateneingangsterminal (DIT) und das Datenausgangsterminal (DOT) über Terminal-Aktivierungs-Ports (TAP) für den Datenstrom freigegeben werden können,
und daß ein erster Zeitschlitzzähler (T-TSC), der synchron zum Untersystemrahmen (T-FR) läuft und die aktuelle Nummer des Untersystemzeitschlitzes (T-TS i) zeigt sowohl das Schreib-Adreß-Terminal (WA) vom ersten Speicherblock (DM_up) als auch das Lese-Adreß-Terminal (RA) vom zweiten Speicherblock (DM_down) direkt adressiert.

4. Cross-Connect-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerspeicher (CM) ein Lese-Adreß-Terminal (RA) zum wahlfreien Lesen der Datensätze aufweist, wodurch an einem Datenausgang (DO) jeweils die im Datensatz enthaltene Nummer (A-TS Nr. = y) des Aggregatzeitschlitzes (A-TS y) und an einem Adressenausgang (AO) die Adresse (A_NXT = z) für den Datensatz der nachfolgenden Verbindung bereitgestellt wird.

5. Cross-Connect-Schalter nach den Ansprüchen 3 und 4, gekennzeichnet, durch einen zweiten Zeitschlitzzähler (A-TSC), der synchron zum Aggregatrahmen (T-FR) läuft und die Nummer des aktuellen Aggregatzeitschlitzes (A-TS i) zeigt,
einen Komparator (COMP), welcher den Inhalt (A-TS Nr.) des Datenfeldes (AF) mit der vom zweiten Zeitschlitzzähler (A-TSC) gezeigten Nummer vergleicht und bei Übereinstimmung einen Steuerimpuls (CI) generiert, der das gesperrte Dateneingangsterminal (DIT) und das gesperrte Datenausgangsterminal (DOT) kurzzeitig frei gibt,
und einen Pufferspeicher (REG) zum Zwischenspeichern der am Adressenausgang (AO) des Steuerspeichers (CM) bereitgestellten Adresse (A = z) beim Erscheinen des Steuerimpulses (CI) vom Komparator (COMP).

6. Cross-Connect-Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Lese-Adreß-Terminals (RA) vom Steuerspeicher (CM) und vom ersten Speicherblock (DM_up) als auch das Schreib-Adreß-Terminal (WA) vom zweiten Speicherblock (DM_down) mit dem Datenausgang des Pufferspeichers (REG) verbunden sind.

7. Cross-Connect-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuercomputer zur Initialisierung einer ersten Verbindung der Verbindungsfolge eine Initialadresse (A), welche die Adresse der Steuerzelle (CC x) mit den Daten der ersten Verbindung und der Datenzellen (DC X) definiert, in den Pufferspeicher (REG) schreibt.

8. Cross-Connect-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuercomputer beim Beenden einer in der Verbindungsliste enthaltenen Verbindung im Datensatz der vorangegangenen Verbindung den Inhalt (A_NXT) des zweiten Datenfeldes (MF x) ändert.

9. Cross-Connect-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbauen einer neuen Verbindung innerhalb der Verbindungsliste der Steuercomputer in die dem Untersystemzeitschlitz (T-TS x) entsprechenden Steuerzelle (CC x) einen zusätzlichen Datensatz einträgt und im Datensatz der vorangegangenen Verbindung das zweite Datenfeld ändert.