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Schaltungsanordnung mit gevielfachter Steuerung
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insbesondere für Fernsprechvermittlungsanlagen Wegen der unterschiedlichen
Arbeitsgeschwindigkeiten elektronischer Steuerungen und daran angeschlossener peripherer
Finrichtungen ist man immer mehr dazu übergegangen, die zur Betätigung der einzelnen
peripheren Einrichtungen notwendigen Steuerungen zu zentralisieren. Hieraus resultiert,
das. 5 immer mehr periphere Einrichtungen durch eine einzige Steuerung betätigt
werden und damit schon ein einziger Fehler in dieser Steuerung die Bedienung sämtlicher
periterer Einrichtungen unmöglich macht. Bezogen auf eine zentral gesteuerte Vermittlungsanlage
kann das bedeuten, dass schon ein Bauteilefehler in der zentralen Steuerung die
Arbeitsweise der gesamten, oft sehr viele rileil nehmerat.parate umfassende Anlage
lahmiegt.
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Dieses Problem ist schon vielfach angesprochen worden (s. z.B. Gehrke:
" Rechnergesteuerte Vermittlungssysteme, Abschnitt 6.3), Springer,1972 Zur Verhinderung
derartiger Störungsfälle ist man vielfach dazu übergegangen, die zentrale Steuerung
mehrfach oder zumindest doppelt vorzusehen. So beschreibt z.B. die DT-AS 25 06 995
ein Verfahren zur Steuerung von peripheren Geräten in einer Bernmeldeanlage, bei
der einzelne Steuerungen sich in ihrem Betrieb ständig abwechseln, wobei in jeder
Steuerung ein Zeitglied vorgesellen ist, welches nach einer bestimmten Zeit die
Steueraufgaben
einer anderen Steuerung übergibt. Ein derartiger,
relativ häufiger Wechsel von Steuerungen ist nicht ohne Probleme, denn zum einen
vergeht durch die Übergabe ständig eine gewisse Übergabezeit und zum anderen muss
sichergestellt sein, dass in der nunmehr anlaufenden neuen Steuerung der gleiche
Informationsstand zur Verfügung steht wie bei der alten Steuerung, da anderenfalls
die neue Steuerung zu falschen Ergebnissen kommt. Die einzelnen Steuerungen sind
daher auch mit einem gemeinsamen Speicher versehen, der nacheinander von den einzelnen
Steuerungen in deren Betriebsfall benutzt wird. Ein derartiges Verfahren hat allerdings
den Nachteil, dass bei fehlerhafter Arbeitweise einer Steuerung entsprechend fehlerhafte
Daten in den gemeinsamen Speicher gelangen und somit auch bei den restlichen S+euerLlngen
zu fehlerhaften Ergebnissen führen müssen Im übrigen ist in dieser vorbekannten
Offenlegungsschrift auch nichts darüber ausgesagt, wie die Umschaltung zwischen
den Steuerunfflen vonstat-ten gehen soll, falls eine von ihnen ausfällt.
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In einer anderen Literaturstelle (ICC 70, 1970 International Conference
on Comunications Seite 11,30 rechte Spalte) ist ein gedoppeltes Steuersystem für
eine Fernsprechvermittlungsanlage beschrieben, bei dem jede Steuerung abwechselnt
einen Abtastzyklus durchführt und abarbeitet und danach die Bearbeitung des nächsten
Zyklus der anderen Steuerung übergibt.
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Weiterhin ist noch eine Überwachung vorgesehen, in der mit falls jedem
Zyklus ein Zeitglied anläuft, wobei, im Fehlerfalle eine Steuerung der Überwachung
nicht die Beendigung ihres Zyklus anzeigt, die Überwachung selbsttätig die Bearbeitung
auf die andere Steuerung umschaltet.
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Nachteilig bei diesem bekannten Steuersystem ist es, dass keine Vorsorge
zur Rettung der Daten für den Fall vorgesehen ist, dass eine Steuerung ausfällt
oder zum Teil gestört ist,um zu vermeiden, dass die zweite Steuerung mit von der
ersten gestörten Steuerung abgegebenen fehlerhaften Daten arbeitet.
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Die Erfindung geht daher vorXiner Schaltungsanordnung gem. dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs aus und hat sich zur Aufgabe gestellt eine neuar-tjge Anordnung
dieser Art zu schaffen, die in einfacher Weise aufgebaut ist und ein derartiges
Datenrettungssystem vorsieht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem Hautpanspruch
angegebene Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht also im Prinzip darin,
dass beide Steuerungen ständig und unabhängig voneinander parallel arbeiten, wobei
diese Arbeitsweise einen eigenen Daten. er für beide Steuerungen voraussetzt.
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Vorteilhaft bei einer derartigen Schaltungsanordnung ist es, dass
keine Zeitverluste durch ständige Umschaltvorgänge zwischen diesen entstehen und
dass auch keine Maßnahmen zur Datenrettung ergriffen werden müssen, da die aktuellen
Informationen in getrennte , jeweils zu den Steuerungen gehörende Datenspeicher
eingegeben werden und dieses sich ständig auf dem neuesten Informationstand befinden
und zwar unabhängig von der Arbeitsweise jeweils der anderen Steuerung. Die erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung ist auch insbesondere für die Verwendung kommerzieller Prozeßrechner
geeignet, da diese ohnehin die jeweils mit eigenen Datenspeichern versehend sind.
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Hierzu kommt, bei kommerziellen Rechnern auch jeweils
ein
besonderes Betriebssystem zur Fehlerüberwachung meist von vornherein vorgesehen
ist, sodass die bekannte Möglichkeit der Fehlerüberwachung durch Brgebnisvergleich
zweier parallel arbeitender Steuerungen entfallen kann. Dies ist insofern von besonderem
Vorteil, als ein derartiger Vergleich nur dann wirksam vorgenommen werden kann,
wenn beide Steuerungen auch wirklich synchron arbeiten, was eine ganze Reihe übergeordneter
Systeme wie z.B. Taktgeber und ähnliches voraussetzt.
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Vielfach ist es wünschenswert, dass der ordnungsgemässe Zustand der
nicht wirksamen, also auf Reserve geschalteten Steuerung, dem Bedienungspersonal
ständig bekanntgemacht werden kann.
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Dies ist umso wichtiger, als in Abweichung zu den bekannten Systemen
bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung die Wirksamkeit der Steuerung und
damit die Betätigung der peripheren Einrichtungen so lange bei einer Steuerung verbleibt,
bis diese sich als fehlerhaft erweist, wobei dann die VJirksainkeit auf die ständig
aktiv parallel arbeitende Reservesteuerung übergeben wird Vielfach soll bei dem
erfindunsgemässen System der Gefahr begegnet werden, dass eine Störung auf dem die
Steuerungen mit den peripheren Einrichtungen verbindenden Leitungssystem zu einem
Ausfall des Gesamtsystems führt , da hierbei durch die Umschaltung auf den Reserverechner
nichts gewonnen wird. Hierzu empfielt es sich in vorteilhafter Weite Weiterbildung
der Erfindung, dass jeder der beiden Steuerungen über ein eigenes Leitungssystem
mit den peripheren Einrichtungen verbunden ist.
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Derart gebennte Leitungssysteme sind zwar bereits schon im Zusammenhang
mit der DT-AS 12 69 192 vorbeschrieben worden, erscheinen aber im Zusammenhang mit
der vorliegenden Erfindung als besonders wirkungsvoll. Im übrigen wird durch eine
derartige Doppelung des Beitungssystems eine nicht ohne Schwierigkeiten durchführbare
Umschaltung des Leitungssystems von einer Steuerung auf die andere vermieden, wie
sie z.B. in der DT-AS 22 17 675 erörtert wird. Die Verwendung eines zweiten Leitungssystems
für den Reserverechner ist auch im Zusammenhang mit der schon angegebenen Überwachung
der Reservesteuerung recht wirkungsvoll, da hierdurch gleichzeitig auch das Reserveleitungssystem
mit überwacht werden kann.
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Eine weitere Möglichkeit, die die Identität der in den Arbeitssneichern
der beiden Steuerungen gespeicherten Daten weitgehend sicherzustellen, besteht in
einer in Anspruch 4 dargelegten Merkmalskombination. Durch die dort erläuterten
TIaßnahmen lässt sich sicherstellen, dass die auf dem ankommenden Iieitungssystem
anfallenden Inforinati onen in gleicher Reihenfolge von den Steuerungen bearbeitet
werden,wobei die Ausschaltung eines der Leitungssysteme darüberhinaus noch die Möglichkeit
gibt dieses während seiner Abschaltung zu warten. Die Verwendung eines gesonderten
Verbindungsweges für den Datenaustausch zwischen den Rechnern bringt darüberhinaus
noch den Erfolg, dass beide Steuerungen auch bei Verwendung nur eines einzigen Leitungssystems
asynchron laufen können, da eine gleichzeitige Aufnahme von Informationen aus nur
einem Leitungssystem einen synchronen lauf der beiden Steuerungen voraussetzen würde.
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Vielfach mag es besonders erwünscht erscheinen, dass beide Steuerungen
die Umschaltung der Wirksamkeit auf die andere Steuerung auslösen können, während
die tatsächliche Umschaltung dann von der mittlerweile wirksam gewordenen Reservesteuerung
durchgeführt wird.
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Hierzu wird in Weiterbildung der Erfindung eine in Anspruch 6 dargestellte
Merkmalskombination vorgeschlagen. Dabei ist es besonders zweckmässig, dass die
Durchschaltung des Iieitungssyystems der wirksamen Steuerung und die Abschaltung
des Leitungssystem der unwirksamen Steuerung mittels jeweils einer in das betreffende
Beitungssystem eingeschalteten Beitungsystem-steuerung geschieht, wobei diese beiden
Beitungssystem -steuerungen durch die Überwachung betätigt werden.
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Die von den Steuerungen ausgehenden Umschaltbefehle können dabei zu
der gemeinsamen Überwachung den gleichen Weg nehmen wie schon die eingangs erlauterten
Meldungen, aus denen sich für die Überwachung die ordnungsgemäße Arbeitsweise der
Steuerung bzw. Steuerungen ergibt.
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Unabhängig von den bereits für die Übereinstimmung der Daten in den
beiden Arbeitsspeichern der Steuerungen getroffenen tIa3nav en können sich dennoch
Unterschiede ergeben. Diese resultieren b.Z. aus dem asynchronen Programinlauf in
beiden Steuerungen, wobei sich auch wieder unterschiedliche Bewertungen der anfallenden
und von der Peripherie ankommenden Daten ergeben können.
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Dies ist besonders dann der Fall, wenn nur ein Beitungssystem vorgesehen
ist und die ankommenden Daten der Reservesteuerung über die wirksame Steuerung zeitlich
etwas verzögert übergeben werden. Bei der verzögerten Ankunft dieser Daten können
nämlich schon in dem Reserverechner Prüfprogramme der ähnliche, in ihrer Priorität
bisher zurückgestellte Abläufe eingeleitet sein, zu deren Durchführung die wirksame
Steuerung bisher noch
keine Zeit gefunden hatte. Ähnliches gilt
für den Umstand, dass von der wirksamen Steuerung für die bei der Reservesteuerung
unterbleibende Ausgabe von Informationen an die peripheren Einrichtungen ebenfalls
ein bestimmter Zeitraum benötigt wird, der bei der Reservesteuerung für andere Aufgaben
zur Verfügung stehen kann. Aus alledem empfiehlt es sich in Weiterbildung der Erfindung,
dass der gespeicherte Informationsstand der wirksamen Steuerung in vorgegebenen
Zeitabständen der nichtwirksamen Steuerung vorzugsweise über die direkte Verbindung
mitgeteilt wird, so dass ein ständiger refresh der Daten stattfindet. Dabei wird
von der Uberlegung ausgegangen, dass im zweifelsfalle immer die Daten der wirksamen
Steuerung korrekt sind, da diese ja ständig in Übereinstimmung mit den tatsächlichen
Vorgängen in der Peripherie stehen.
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Eine andere Vorsichtsmaßnahme um sicher zu stellen, dass ein abgeschaltetes
Leitungssystem im Bedarfsfalle nicht gestört ist, lässt sich dadurch gewinnen, dass
in regelmässigen Abständen die wirksame Steuerung die Wirksamkeit auf die unwirksame
Steuerung überträgt, so dass auch beide Leitungsssteme in kürzeren Abständen auf
ihre Tauglichkeit überwacht werden können.
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Weiter oben wurde schon erläutert, dass die vorliegende Schaltungsanordnung
besonders für die Verwendung zweier kommerzieller Prozessrechner als Steuerungen
geeignet ist.
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Selbstverständlich bleibt die Erfindung nicht auf die Verwendung nur
zweier Rechner beschränkt. Auch eine sinngemässe Anwendung der oben erläuterten
Merkmalskombinationen auf mehr als zwei Steuerungen liegt im Rahmen der vorliegenden
Erfindung.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnung erläutert.
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In der Zeichnung sind zwei Steuerungen S1, S2 dargestellt, die jeweils
mit einem eigenen Datenspeicher D1, bzw. D2 versehen sind. Jeder der beiden Steuerungen
S1 bzw0 S2 kann durch einen kommerziellen Prozessrechner dargestellt sein, wobei
diese beiden Rechner zueinander asynchron arbeiten, Die Steuerung S1 ist weiterhin
über einen Leitungsanschluß W1 und eine von einer Überwachung U betätigte Leitungssystemsteuerung
LS1 mit einem eigenen Leitungssystem L1 verbunden, über welciies Informationen mit
peripheren Geräten Pl bis Pn ausgetauscht werden können. Die peripheren Geräte selbst
müssen nicht Endgerät sein, sondern können auch Untersteuerungen beinhalten, durch
welche wiederum eine Anzahl nachgeschalteter Einheiten getätigt werden können. Ausserdem
besteht noch eine direkte Verbindung zwischen der Steuerung S1 und der Überwaehung
U durch eine Überwachungsleitung UL1. Analoge Beziehungen gelten auf für die Steuerung
S2 wobei die einzelnen Baugruppen mit einem entsprechenden Index versehen sind.
Aus der Zeichnung ist weiterhin noch zu ersehen, dass die UDerwachung U mit einer
Anzeige A versehen ist, auf der beispielsweise Störungszustände in einer der beiden
Steuerungen S1, 52 durch das Bedienungspersonal abgelesen werden können.
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Das Leitungssystem L zerfällt in zwei Leitungen und zwar in eine Steurleitung
SL die anzeigt, dass das Leitungssystem zur Übertragung von Daten bereit ist und
in eine Datenleitung DL, über die dann schließlich die Daten zwischen den peripheren
Geräten und der jeweiligen Steuerung übertragen werden.
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Im folgenden wird davon ausgegangen, dass die Steuerung S1 wirksam
ist und damit Daten über das Leitungssystem L1 mit den peripheren Geräten Pn austauscht.
Hierzu ist notwendig, dass die Leitungssystemsteuerung LS1 durch die Überwachung
U durchgeschaltet ist. Es wird weiterhin angenommen, dass die Steurung S2 zwar aktiv
ist und die ankommenden Informationen ständig initbearbeitet und in ihrem eigenen
Datenspeicher D2 speichert. Da aber über die Leitungssystemsteuerung LS2 der direkte
Zugriff der Steuerung 52 zu den peripheren Einrichtungen unterbrochen ist, gibt
die Steuerung S2 weder Daten an die peripheren Einrichtungen ab noch nimmt sie direkt
Daten von diesen auf. Die Datenaufnahme geschieht vielmehr über eine Verbindungsleitung
V, über welche die Eingangsinformationen aus den peripheren Geräter nach einer geeigneten
Pufferung in S1 nach S2 überführt werden.
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Im Gegensatz zu den bisher bekannten doppelten Steuerungen bleibt
nun die Steuerung S1 solange wirksam, bis sie durch Eigenüberwachung einen Fehler
auf den Leitungssystem L1 oder in einem ihrer eigenen Baugeräte erkennt. Das Verfahren
der Fehlersuche gehört bei kommerziellen Prozessrechnern gewöhnlich zum Betriebssystem
und soll daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.
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Als erstes wird der Fehlerfall betrachtet, dass die Steuerung S1 eine
Störung auf ihrem Beitungssystem L1 oder eine Störung innerhalb ihres eigenen Arbeitsablaufs
erkennt. Dies kann z.B. durch Überprüfung auf Paritätsbits,Prüfprogramme und ähnliches
geschehen.
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In diesem Falle wird durch einen entsprecheden Programmablauf über
die Verbungsleitung V der Steuerung S2 einen Befehl gegeben, dass diese num die
Steuerubgsaufgaben zu übernehmen hat. Eine andere liöglichkeit kann darin bestehen,
über die Überwachungsleitung UL1 die Überwachtung L zu einer entsprechenden Umschaltung
anzureizen, die dann über die Überwachnungsleitung UL2 einen geeigneten Befehl an
die Steuerung S2 geben kann.
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Durch diesen Umschaltebefehl wird zwar nunmehr die Steuerung S2 wirksam
und die Steuerung S1 unwirksam, aber es muss noch die Umschaltung auf das Ersatzleitungssystem
L2 vorgenommen werden. Dies geschieht durch Abgabe entsprechender Befehle von der
Steuerung S2 an die Überwachung, U,die daraufhin die Leitungssystemsteuerung LS2
durchschaltet. Ausgehend von LS2 erheilt die Signalleitung SL2 ein Kennengssignal,
aus dem sich ergibt, dass nunmehr dieses Leitungssstem aktiv ist, während ein entsprechendes
Kennungssignal von der Steuerleitung SL1 genommen wird.
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Alle diese Vorgänge werden durch Anreiz von der Steuerung S2 durch
die Überwachung U mittels der Leitungssystemsteuerungen LS durchgeführt.
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Als nächstes wird der Fehlerfall betrachtet, dass die Steuerung S1
wirksam ist, dort aber infolge von Stromausfall oder ähnlichem die Steuerung total
ausfällt, sodass nicht entsprechende Umschaltbefehle von dieser Steuerung mehr an
die tfb0rw?chung U oder die Reservesteuerung 52 abgegeben werden können. In diesem
Falle
geschieht die Umschaltung derart, dass ein Zeitglied Z1 in der Überwachung U abläuft
und nach Ablauf dieses Zeitgliedes, ohne dass es eines entsprechenden Anreizes über
die Überwachungsleitung UL1 bedarf, dann von der Überwachung U ein Umschaltbefehl
an die Reservesteuerung S2 gegeben wird, Die sich daran anschliessenden Umschaltvorgänge
sind die gleichen, wie sie schon weiter oben im Zusammenhang m:i.t einer geringfügigen
Störung der Steuerung S1 erläutert wurden Um nun zu erreichen, dass möglichst selten
Umgeschaltet und damit die sonst notwendigen Umschaltvorgänge eingespart werden
können,
beginnt der Zeitzähler Z1 in U immer wieder loszulaufen
und zwar aufgrund eines in regelmässigen Zeitabständen von der Steuerung S1 abgegebenen
Meldesignals. Diese Meldung wird aber wiederum immer nur dann von S1 abgegeben,
wenn aufgrund einer Eigenüberwachung diese Steuerung sich als einwandfrei erkannt
hat. Diese Voranssetzung für die Meldesignale und der zeitliche Abstand dieser Signale
wird durch ein internes Progralnm dieser Steuerung S1 geregelt.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel findet aber nicht nur eine ständige
Überwachung der wirksamen Steuerung, sondern auch eine Überwachung der Reservesteuerung
S2 statt, wobei ebenfalls von dieser Steuerung ständig Meldesignale an die Überwachung
U abgegeben werden, die einen zweiten mit dem Zeitzähler Z1 übereinstimmenden Zeitzähler
Z 2 immer wieder auf seinen Ausgangszustand zurückstellen und diesen erneut anlaufen
lassen. Für den Fall, dass die Meldungen von S1 oder S2 für einen die Ablaufdauer
von Z1 oder Z2 überschreitenden Zeitraum ausbleiben wird von der Überwachung ein
entsprechender Bericht über eine Anzeige A ausgewiesen, der dem Bedienungspersonal
die Störung oder den Totalausfall in der jeweiligen Steuerung anzeigt.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung ist weiterhin
noch ein regelmassiger Datenaustausch vorgesehen, bei dem die wirksame Steuerung
S1 der Reservesteuerung S2 in bestimmten Abständen den Inhalt ihres Arbeitsspeichers
D1 in den Arbeitespeicher D2 übergibt. Der Sinn dieser Maßnahme liegt darin, dass
durch die zeitlich verzögerte Übergabe der Informationen von
S1
nach S2 und auch durch die Tatsache, dass nur S1 aber nicht S2 Daten ausgibt und
daher diese Zeit für andere Rechenvorgänge in zur Verfügung hat, die eingehenden
Informationen in S1 und S2 zu unterschiedlichen Rechenergebnissen führen können.
Um diese wieder abzubauen dient die regelmässige Datennübergabe.
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Nimmt man z.P. an, dass zu e-i'ii' der peripheren Einrichtungen P
ein Teilnehmer gehört, der sehr zögernd wählt, so kann ein grosser Abstand zwischen
zwei Wahlserien z.B. dazu führen, dass in einen der beiden Rechner für diesen Teilnehmer
die Besetztzeichengabe und für den anderen Teilnehmer die Aufnahme eines weiteren
Wahlzelchens festgestellt wird.
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Die Überwachung U überwacht weiterhin noch die elementaren Zustände
in den peripheren Sinrichtungen z.B. die Stromversorgung oder Taktversorgung. Treten
hier Unregelmässigkeiten uf, so werden entsprechende Meldungen an die wirksame Steuerung
und damit indirekt auch an die Reservesteuerung abgegeben0 Wie weiter oben schon
erläutert geschieht auch die Aktivschaltung der einzelnen Leitungssystemsteuerungen
LS1, LS2 bzw. deren Abschaltung direkt durch die Überwachung. Die Auslösung dieser
Vorgänge wird aber regelmässig durch die wirksame Steuerung durchgeführt.
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Dies kann z.B. durch eine Befehlsfolge geschehen, die über die Überwachung
dazu führt, die gestörte Stromversorgung oder Spannungsversorgung in den peripheren
Geräten abzuschalten und dann wieder einzuschalten, wobei dann wieder von der Überwachung
an die wirksame Steuerung eine entsprechende Erfolgsmeldung gegeben wird oder nicht.
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L e e r s e i t e