DE2607687A1 - Steueranordnung fuer ein signalvermittlungssystem und verfahren zur anwendung dieser anordnung - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser D > eoco Münch»n *o, 24. Februar 1976 Dipl.-Ing. Gottfried Leiser ^El"^blt"""^cBt" Patentanwälte Telegramme: labyrinth München 2 R Π 7 R R 7 Telefon! 8315 10 £. U U / V V /

Tefexi 5212 226 prhl d PajfedieAkonto: MCndien 1170 78-800 Bank: Deutsche Bunt, München 66/05000

THOMSON - CSP

173, Bd. Hausstnann

75008 PARIS / Frankreich

Unser Zeichen: T 1942

Steueranordnung für ein Signal vermittlungssystem und Verfahren zur Anwendung dieser Anordnung

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung, die an jedes System zur Vermittlung und Verarbeitung von Signalen anpassbar ist, und ein Verfahren zur Anwendung dieser Anordnung.

Es wird ein komplexes Signal vermittlungssystem betrachtet, welches durch als Steuereinheiten bezeichnete Rechner gesteuert wird.

Die Benutzung von Datenverarbeitungsschaltungen führt zur

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Zentralisierung der Steuerfunktionen. Auf dem Weg zur Zentralisierung ergibt sich indessen ein Hindernis durch die Tatsache, daß eine Betriebsunterbrechung einer (einzigen) zentralen Steuereinheit viel zu ernste Folgen für die Datenverarbeitung hat, insbesondere in der Telefon- oder Telegraphen vermittlung .

Betrachtet man das, was auf dem G>ebiet der Telefon— oder Telegraphenvermittlung geschaffen worden ist, bei welcher der Betriebssicherheit eine besondere Bedeutung zukommt, so findet man Anordnungen mit zwei Steuereinheiten und Anordnungen mit mehreren, d.h. mit mehr als zwei Steuereinheiten.

Allgemein geht man davon aus, daß es zwei Hauptkategorien von Steueranordnungen mit zwei Steuereinheiten gibt. In der ersten Kategorie arbeiten die beiden Steuereinheiten normalerweise parallel, wobei jede Steuereinheit alle laufenden Funktionen erfüllt, allerdings nur für die Hälfte der ankommenden Signale. Im Störungsfall wickelt eine der Steuereinheiten den gesamten Verkehr ab, was sie kann, das erfordert aber zu allererst eine große Umgestaltung des Netzes, da der Teil des Inhalts jedes Speichers, der von den verarbeiteten Signalen abhängig ist, für die beiden Speicher verschieden ist.

In der zweiten Kategorie arbeiten die beiden Steuereinheiten im Mikrosynchronismus, wobei die zweite Steuereinheit die Operationen der ersten Steuereinheit wiederholt, was ermöglicht,

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die Operationen zu überprüfen und die andere Steuereinheit im Störungsfall zu ersetzen. Der Nachteil ist die Verschwendung der eingesetzten Gesamtverarbeitungskapazität.

In der einen und in der anderen Kategorie bringt die Konzentration der Intelligenz und des Speichers in lediglich zwei Steuei— einheiten eine große Starrheit der Anordnung mit sich und macht eine rationelle Anpassung von genormten Steuereinheiten an Zentralen mit unterschiedlichen Kapazitäten unmöglich.

Man kann offenbar Steuereinheiten verwenden, welche Speicher mit je nach Bedarf unterschiedlichen Kapazitäten enthalten, aber nichtsdestoweniger bleibt die Tatsache bestehen, daß die anderen Einrichtungen der für die maximale Verkehrskapazitat dimensionierten Steuereinheiten bei einem schwachen Verkehr überflüssig werden «

Es ist andererseits bereits eine Steueranordnung mit mehreren Steuereinheiten vorgeschlagen worden, die für die verschiedenen Eingangssignale parallel arbeiten, wobei jede Steuereinheit für ein, n-tel des Verkehrs arbeitet. Jede der η Steuereinheiten erfüllt, wie in den beiden Kategorien von Anordnungen mit zwei Steuereinheiten, alle Funktionen, Man erzielt dabei eine bessere Anpassung der Steueranordnung an die Erfordernisse des Netzes, da es genügt, die Zahl η zu verändern.

Aber, mit Rücksicht auf eine enorme Verschwendung an Speicherkapazität, was die permanenten oder semipermanenten Daten

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bezüglich der Art der auszuführenden Operationen anbetrifft, konnte nicht die Rede davon sein, jeder der η Steuereinheiten einen autonomen Speicher zu geben, der ihr alle erforderlichen Daten liefert.

Die Schwierigkeit ist in der bekannten Anordnung umgangen worden, indem den η Steuereinheiten ein gemeinsamer Speicher gegeben worden ist.

Das Sicherheitsprinzip wird aber illusorisch, wenn die Störung gsnau den gemeinsamen Speicher beeinflußt, der dann doppelt vorgesehen werden muß.

Andererseits bringt die Mehrfachverarbeitung auf ein und demselben Speicher oder auf zwei gleichen Speichern Probleme bezüglich der Software (Zeitteilung) und bezüglich der Hardware (Zugriffslogik mit veränderlicher Priorität) mit sich, die in dem Maße ausgebaut werden müssen, in dem sich die Anzahl η der Steuereinheiten ändert.

Die Erfindung schafft eine Steueranrodnung, welche das Beseitigen dieser verschiedenen Nachteile gestattet. Es werden η gleiche Steuereinheiten (n ^ 2) wie in der oben als letzte genannten Anordnung benutzt, die aber jeweils mit einem autonomen Speicher versehen und paarweise durch -^-—- kleine Austauschspeicher miteinander verbunden sind.

Andererseits sind die Zwischenschaltungen zwischen den

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Steuereinheiten und den gesteuerten Peripheriegeräten vorzugsweise für die laufenden Funktionen f. halbiert.

Unter einer laufenden Funktion f. ist die Steuerung von Management—und Verarbeitungsoperationen zu verstehen, d.h. von sich auf den Zweck des Vermittlungssystems selbst beziehenden Operationen, unter Ausschluß derjenigen Operationen, die sich mit einer nicht doppelt vorhandenen Steuerung begnügen können.

Das ermöglicht, gemäß dem Verfahren nach der Erfindung, daß jede laufende Funktion durch die eine und/oder die andere von zwei Steuereinheiten leicht ausgeführt werden kann, wodurch die Sicherheitsvorschriften erfüllt werden, ohne daß es erforderlich ist, die sich auf die Funktionen beziehenden Programme zu vei— doppeln.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 schematisch das Prinzip einer Steuer

anordnung nach der Erfindung, und

Fig. 2 · ein Ausführungsbeispiel dieser An

ordnung .

In den Figuren sind die mehrfachen Verbindungen zwischen zwei Elementen symbolisch durch eine ausgezogene Linie dargestellt

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worden, die in dem Fall einer gegenseitigen Verbindung mit zwei entgegengerichteten Pfeilen versehen ist.

In Fig. 1 enthalten die η Steuereinheiten U, U ... U , η ^ 2, von denen nur die beiden ersten und die letzte dargestellt worden sind, jeweils einen nicht dargestellten autonomen Speicher. Die η Steuereinheiten sind gegenseitig paarweise durch ———- kleine Austauschspeicher E^ ₂₎, E₍₁ ^ ^ , E₍₁ ^ _n), E₍^ _n) usw. verbunden.

Die Anordnung zur Steuerung von ρ Funktionen enthält ρ Paare von Steuerschaltungen C , D · C ,D; ...C, D, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind und für jedes Paar gleich sind und von denen jede zur Einfügung zwischen eine Steuereinheit und eine Gruppe \/on Geräten vorgesehen ist, deren Management (Leitung) eine laufende Funktion ist: von den Schaltungen C. und D. kann wegen ihrer Gleichheit die eine und/oder die andere an dieselbe Gruppe von zu leitenden Geräten angeschlossen sein.

Die Steueranordnung kann gegebenenfalls weitere Steuerschaltungen enthalten, von denen jede zur Einfügung an dem Ausgang einer Steuereinheit vorgesehen ist, um ihr das Ausführen einer der nichtlaufenden Funktionen, wie beispielsweise die Leitung von herkömmlichen Peripheriegeräten, zu ermöglichen.

Bei dem Verfahren der Anwendung der Steueranordnung wird angenommen, daß der Teil der Programme zur Steuerung der

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ρ Gruppen von Geräten, der von den Eingangssignalen des Vermittlungssystems unabhängig ist, für jede Gruppe van Geräten in den autonomen Speicher von zwei und nur zwei Steuereinheiten eingetragen ist. Zwei Arten von Situationen können für jede Steuereinheit vorhanden sein, nämlich:

- die Situation des normalen Betriebes, wobei jede Steuereinheit eine Gruppe von Geräten leitet;

- die Situation der Störung einer Steuereinheit, die, nachdem sie einem System zur allgemeinen Überwachung gemeldet worden ist, die Übertragung der für die Leitung der Gruppe von Geräten erforderlichen Informationen über einen Austauschspeicher zwischen der gestörten Steuereinheit und der vorgesehenen Steuereinheit bewirkt, welche den für die Leitung der Gruppe von Organen erforderlichen Programmteil enthält.

Fig. 2, welche eine Ausführungsform der Steueranordnung nach der Erfindung zeigt, wird gleichzzeitig mit dem Verfahren zur Anwendung der Anordnung beschrieben.

Um die Beschreibung klar zu gestalten, wird folgender einfacher Fall angenommen:

Es gibt vier Funktionen: f. ( i = 1 , 2, 3, 4). Jede Funktion besteht aus der Steuerung einer Gerätegruppe zur Leitung oder speziellen Verarbeitung.

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Die Anzahl der Steuereinheiten beträgt vier.

Jede der Funktionen soll durch zwei Steuereinheiten ausgeführt werden können. Jede Steuereinheit ist nur für zwei Funktionen vorgesehen'. Das führt zu folgendem Schema:

- Einheit 1 : Funktionen f und f

- Einheit 2: Funktionen f und f

- Einheit 3: Funktionen f und f

3 4

- Einheit 4: Funktionen f und f.

4 1

Die Funktion f ist beispielsweise das Management der Sucheinrichtungen, die Funktion f das der Konzentrator en, usw. Die Verteilung der Funktionen, wie sie oben angegeben ist, wird als gestaffelt bezeichnet.

In Fig. 2 ist jede der Steuereinheiten zum besseren Verständnis

in Blöcke i , i. und i aufgespalten worden (i = 1 , 2, 3 und abc ·»

aufeinanderfolgend), wobei:

- die Blöcke 1, , 2, usw. den autonomen Speicher,

b b

- die Blöcke 1,2 usw. die Zugriffsschaltung für den autonomen

c c

Speicher, und

- die Blöcke 1,2 usw. den übrigen Teil der Elemente jeder

a a

Steuereinheit

darstellen.

Mit den Zugriffsschaltungen sind außerdem die Austauschspeicher

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^E1, 2> ^E1, 3' ^E1, 4' ^E2, 3' ^E2, 4 ^U"^{d E} ₃, 4 Kunden.

Die Zwischensteuerschaltungen zwischen einer Steuereinheit und einer Gruppe von Geräten, deren Management auf ein und derselben Funktion beruht, sind halbiert, nämlich C. und D für die Funktion f , C und D für die Funktion f , C und

D„ für die Funktion f , C₁ und D für die Funktion f . 3 3 4 4 4

Jede dieser Zwischenschaltungen C. und D. ist mit einer gewissen Anzahl von geleiteten Geräten für die Funktion f. (symbolisch durch Quadrate dargestellt) über e ine ODER-Schaltung (die durch den Block 101 bzw. 102 bzw. 103 bzw. 104 für die betreffende Gruppe von geleiteten Geräten dargestellt ist) verbunden.

Die Zwischenschaltungen, die erforderlich sind, damit die Übertragung der Befehle von der Steuereinheit zu den geleiteten Geräten in angemessener Form erfolgt, werden außerdem benutzt, um die sich auf den Zustand der geleiteten Organe beziehenden Daten über die Zugriffsschaltungen 1,2,3 und 4 zu' den

C C C O

zentralen Speichern der Steuereinheiten zu übertragen.

Der Betrieb jeder Steuereinheit wird durch ein mit der Bezugszahl 60 + i bezeichnetes Überwachungsgerät' überwacht, welches zweiseitig mit dem Block i verbunden ist, und ein Gerät 70

zur allgemeinen Überwachung ist zweiseitig mit den vier Geräten 60 + i verbunden. Die Überwachungsgeräte 60 + i und 70 sind herkömmliche Geräte.

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In dem Verfahren nach der Erfindung werden die Programme, die für die Ausführung der Funktionen f. unabhängig vor: den Daten, welche in Abhängigkeit von dem Zustand des Netzes veränderlich sind und über die Zwischenschaltungen C und D.

i ι

zu den Steuereinheiten übertragen werden, benötigt werden, in jeden der autonomen Speicher der beiden entsprecherden Steuereinheiten eingetragen.

Wenn keine Störung vorliegt, sind zwei Betriebsarten u.a. möglich. Bei der ersten Betriebsart führt jede Steuereinheit nur eine Funktion aus, nämlich die Einheit i führt die Funktion f. aus, wobei die Zwischenschaltungen D nicht benutzt werden.

Die Austauschspeicher werden für die Informationen benutzt, die für die Koordinierung der Verarbeitungen erforderlich sind, die untereinander eine Reihenfolgebeziehung haben, beispielsweise die verschiedenen Funktionen, die für die sich auf dieselbe Adresse beziehenden Signale auszuführen sind.

Wenn ein fehlerhaftes Arbeiten der Steuereinheit 2 beispielsweise durch das Überwachungsgerät 62 erkannt wird, unterbricht dieses den Betrieb der Steuereinheit 2 und ein Gerät zur allgemeinen Überwachung (nicht dargestellt) gibt Alarm.

Die Einheit 2 wird dann außer Betrieb gesetzt, während die Verbindungen zwischen den Einheiten 1 und 2 hergestellt werden. Es handelt sich dann nämlich um die Einheit 1 , die im Rahmen

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des möglichen die Funktionen f und f ausführen soll, solange die Einheit 2 nicht repariert worden ist. Der Austauschepeicher

E gestattet dann, die sich auf die in der Verarbeitung

(' » 2)
befindlichen Signale beziehenden Daten in den Speicher 1 zu

übertragen.

Es ist zu erkennen, daß die Einheit 4 ebenfalls außer Betrieb gesetzt werden kann, ohne daß deswegen die Ausführung der Gesamtheit der Funktionen aufhört.

Man kann auch im normalen Betrieb jede Steuereinheit für die beiden Funktionen benutzen, die sie auszuführen in der Lage ist, aber jede lediglich für eine Hälfte des Verkehrs. Die doppelten Verbindungen von Fig. 2 werden dann ständig benutzt. Bei einer Störung, beispielsweise in der Steuereinheit 2, wird die Aufgabe derselben dann auf die Steuereinheiten 1 (für f ) und 3 (für fj) verteilt.' In der vorstehend beschriebenen Weise werden die Funktionen in ebensoviele Kategorien unterteilt, wie Steuereinheiten vorhanden sind. Das Ergebnis der gestaffelten Verteilung ist, daß jede Kategorie immer durch wenigstens zwei Steuereinheiten und niemals durch mehr als zwei verarbeitet wird.

In gewissen Fällen kann es aber vorzuziehen sein, die Funktionen auf eine Anzahl zu verteilen, die größer ist als die der Steuereinheiten, beispielsweise wenn die auszuführenden Funktionen sehr zahlreich sind. Nimmt man beispielsweise vier Steuereinheiten und sechs Funktionen an, so kann die Verteilung der

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virtuellen Funktionen folgendermaßen lauten:

Steuereinheit 1 f ff

12 3

^{2 f}1 ^f4 ^f6

' ^{S f} ₂ ^f4 ^f6

^{4 f}3 ^f5 ^f6

Im normalen Betrieb kann die Verteilung der effektiven Funktionen so sein, dciß jede Steuereinheit alle ihre virtuellen Funktionen für eine Hälfte des Verkehrs ausführt, wobei ihre Aufgabe im Störungsfall dann auf die drei anderen Steuereinheiten verteilt wird. Es ist zu erkennen, daß in diesem Beispiel der Schutz der Funktionen im Fall der Störung einer Steuereinheit zu einer besseren Verteilung als in dem dargelegten ersten Fall führt. Es handelt sich tatsächlich um die Verallgemeinerung des Begriffs der Staffelung, dessen verschiedene behandelte Fälle hier nur als nicht als Einschränkung zu verstehendes Beispiel dienen.

In der Praxis könnte man immer die Dimensionierung der besonderen Anordnung in einem bestimmten System folgendermaßen vornehmen:

Die vorgesehene Datenverarbeitungsleistung dient als Basis für die vorhergehende Wahl der Anzahl η der Steuereinheiten.

Dann wird die gesamte Anzahl von Verarbeitungssoftwaremoduln

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in N ungefähr gleichen Teilen und derart angeordnet, daß gilt N = kn (k ganzzahlig).

Die Verteilung der N Teile auf die η Steuereinheiten erfolgt so, daß jede Steuereinheit q Softwaremoduln zu verarbeiten hat, so daß gilt:

q = 2 — = 2 k

Die Anwendungsanpassungsfähigkeit dieses Verfahrens ist sehr groß und ist nur zu dem Zweck angegeben worden, eine theoretische Stütze für eine Maßnahme zu bildsn, die leicht in intuitiver Weise für kleine Werte von N und η verwirklicht werden kann.

Die angegebene Bedingung ist erforderlich, damit ein und derselbe Softwaremodul sich nur in lediglich zwei Speichern befindet. Sie ist ausreichend, um eine Lösung zu finden (die generell nicht die einzige ist).

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Claims (4)

1. Patentansprüche:

   My Anordnung zur Steuerung eines Vermittlungssystems, mit η Steuereinheiten, insbesondere für die Leitung von ρ Gruppen von Geräten, wobei η und ρ ganzzahlig und größer als 2 sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Steuereinheiten einen autonomen Speicher enthält und daß - ■ Austauschspeicher mit kleinerer Kapazität als die autonomen Speicher jedes Paar Steuereinheiten gegenseitig verbinden.
2. 2. Steueranrodnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschaltungen, die zur Übertragung der aus den Steuereinheiten kommenden Befehle zu den Geräten der ρ Gruppen benutzt werden, gerätegruppenweise spezialisiert sind und

   ρ Schaltungspaare bilden, welche jeweils einer der ρ Gruppen zugeordnet sind, wobei die beiden Schaltungen ein und desselben Paares untereinander austauschbar sind.
3. 3. Verfahren zur Anwendung der Steueranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Programme zur Steuerung der ρ Gruppen von Geräten, der von den Eingangssignaler. des -Vermittlungssystems unabhängig ist, für jede Gruppe von Geräten in den autonomen Speicher von zwei und nur zwei Steuereinheiten eingetragen wird, daß im Fall des normalen Betriebes jede Steuereinheit eine vorbestimmte Gruppe von Geräten leitet und daß im Falle der Störung einer Steuereinheit ein System zur allgemeinen Überwachung die Übertragung der für die Leitung

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   der Gruppe von Geräten erforderlichen Informationen über einen Austauschspeicher zwischen der gestörten Steuereinheit und der Steuereinheit veranlaßt, die in ihrem autonomen Speicher den Programmteil zur Steuerung der Gruppe von Geräten besitzt-,
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtheit der Verarbeitungssoftwaremoduln des Systems in N ungefähr gleiche Teile und derart unterteilt wird, .daß N = kn gilt (wobei k ganzzahlig und größer als 1 ist), wobei die Aufteilung der Teile auf die Steuereinheiten so erfolgt, daß jede von ihnen 2k Softwaremoduln verarbeitet.

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