DE3331446C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein PCM-Vermittlungsnetz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind zahlreiche unterschiedliche PCM-Vermittlungsnetze bekannt, mit denen die gegebene Anzahl von Kanälen eines jeden der n ankommenden PCM-Zeitmultiplexrahmen, im folgenden auch PCM-Systeme genannt getrennt und auf die­ selbe gegebene Anzahl von Kanälen eines jeden der n ab­ gehenden PCM-Systeme verteilt werden können. Wie zu jedem anderen Vermittlungsnetz gehört hierzu eine Befehls-, Kontroll- und ggfs. Diagnosestruktur, die nachfolgend als Steuerstruktur bezeichnet wird. Bekannte Steuerstrukturen enthalten zentralisierte Organe, die gewöhnlich aus einem aus Zuverlässigkeitsgründen doppelt vorgesehenen Rechner bestehen. Ferner sind verteilte Strukturen bekannt, die aus mehreren, den Funktionseinheiten des Netzes zugeordne­ ten Organen bestehen und hierarchisch oder nicht hierar­ chisch geordnet sein können. Bei der hierarchischen Ord­ nung können im allgemeinen nur die auf höherem Niveau liegenden Einheiten mit der höchsten Datenverarbeitungs­ kapazität mit Redundanz vorhanden sein. Bei der nicht hierarchischen Ordnung verkehren die die Funktionseinhei­ ten des Netzes steuernden "Logikeinheiten", d. h. binären Schaltwerke miteinander im Dialogbetrieb über mindestens einen Datenkanal, der eventuell zu den die einzelnen Funktionseinheiten verbindenden Systemen gehören kann. Ein PCM-Vermittlungsnetz mit einer zentralisierten Befehls­ einheit ist beispielsweise aus der IT-PS 10 37 256 be­ kannt, während eine nicht hierarchische verteilte Steuer­ struktur beispielsweise in einem Artikel von R. Galimberti, G. Perucca und P. Semprini, "Proteo System: An Overview", International Switching Symposium 1981 Montreal, September 1981, beschrieben wurde.

In einem PCM-Vermittlungsnetz ist sowohl die Überwachung der richtigen Funktionsweise des Netzes als auch die Be­ grenzung eventueller Störungen wichtig. Darum werden norma­ lerweise mit Redundanz gestaltete Strukturen verwendet, die auch bei Ausfall irgendeines Organes stets mindestens eine Verbindung für alle ankommenden PCM-Kanäle vom Eingang zum Ausgang gewährleisten. Je größer die Anzahl und/oder die Bedeutung der gestörten Organe ist, um so höher ist der Verlustgrad des gestörten Netzes.

Bei der aus der DE-OS 26 12 249 bekannten Schaltung sind zwei Schaltmatrizen vorgesehen, deren Eingänge parallel an die ankommenden Leitungen angeschlossen sind und deren Aus­ gänge mit einer Zweigauswahlschaltung verbunden sind, die unter Steuerung durch einen Rechner auswählt, welcher dieser beiden Übertragungswege ausgewählt wird. Die DE-OS 24 27 668 beschreibt eine Steuerschaltung für eine Zeitmultiplex­ koppeleinrichtung mit parallelgeschalteten Schaltnetzwerken und bezieht sich insbesondere auf die Prüfung der einzelnen ankommenden Signalabtastwerte auf Paritätsfehler nach dem Umschalten durch das Schaltnetzwerk. Bei der DE-AS 26 07 676 sind mehrere Abschnitte eines Telefonschaltnetzwerkes zyklisch miteinander verbunden, wobei jeder Teilnehmer an einen Abschnitt angeschlossen ist. Ist ein solcher Abschnitt nicht in Ordnung, so wird der betreffende Teilnehmer auf den nächsten Abschnitt umgeschaltet, und wenn dieser überlastet wird, auf den dann folgenden. Auf diese Weise wird der Tele­ fonverkehr aller Teilnehmer gleichmäßig auf die intakten Abschnitte verteilt.

In den bekannten Strukturen mit Redundanz ist das Ver­ mittlungssystem verdoppelt, d. h. es besteht aus zwei Elementarnetzen, die von der Befehlseinheit nach dem "master-slave-Prinzip" gesteuert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein PCM-Vermitt­ lungsnetz mit zur Leistungserhöhung ausnutzbarer Redun­ danz anzugeben, das einerseits einfach gesteuert, über­ wacht und gewartet werden kann und andererseits auch bei gravierenden Störungen noch mit sehr hoher Wahrschein­ lichkeit betriebsfähig bleibt.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichne­ te Vermittlungsnetz gelöst.

In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Netzes gemäß der Er­ findung, das von einer verteilten Steuerstruktur hierarchischer Art gesteuert wird; und

Fig. 2 eine nicht einschränkende Ausführungsform des von einer verteilten Steuerstruktur hierarchi­ scher Art gesteuerten Netzes gemäß der Erfin­ dung, das nur Zeitschaltmatrizen (Zeitvielfach- Koppelmatrizen) enthält.

In Fig. 1 steuert ein binäres Schaltwerk UL ("Logikein­ heit" z. B. in Form eines üblichen Prozessors) über eine nicht dargestellte Befehls-, Kontroll- und Diagnose- oder Steuerstruktur den Betrieb des gesamten Vermittlungsnetzes. Mit IR ist die Gesamtheit der Empfangs-Interface-Schaltun­ gen an sich bekannter Art bezeichnet, mit der die n ankom­ menden PCM-Systeme F₁...F_n verbunden sind, die parallel an entsprechende Eingänge der beiden Abschnitte SI₁, SI₂ der Eingangsstufe geschaltet sind. An die jeweils m Ausgän­ ge dieser beiden Abschnitte ist die mittlere Vermittlungs­ stufe oder Zwischenstufe SINT geschaltet, die ihrerseits die zwei Abschnitte SU₁, SU₂ der Ausgangsstufe mit je m Ein­ gängen und n Ausgängen steuert, an welche die Gesamtheit der Sende-Interface-Schaltungen ST angeschlossen ist. Zu letzteren gehören u. a. die Formierungsschaltungen CF₁ CF_n, welche die n abgehenden PCM-Systeme F′₁...F′_n aus­ bilden. Sie werden von dem binären Schaltwerk UL über die Interfaceschaltung CIT vom Signal IC gesteuert. Die weite­ ren Teile der Sende-Interfaceschaltungen sind an sich be­ kannt und nicht dargestellt.

Das Schema der Fig. 1 ist unabhängig von der Art des PCM- Vermittlungsnetzes, das eine der bekannten Zeitvielfach- und/oder Raumvielfach-Strukturen einschließlich des ZRZ- (TST) oder RZR- (STS)Typs haben kann. Die Abschnitte SI₁, SI₂ und SU₁, SU₂ und die Zwischenstufe SINT können je nach Bedarf ein- oder mehrstufig entsprechend den jeweiligen besonderen Anforderungen ausgestaltet sein.

Jeder der Abschnitte SI₁, SI₂ der Eingangsstufe empfängt n PCM-Systeme und überträgt mn PCM-Systeme, welche ohne Verluste oder Ausfallmöglichkeiten von der Zwischenstufe SINT vermittelt werden. Jeder Abschnitt SU₁, SU₂ der Ausgangsstufe empfängt m PCM-Systeme und erzeugt seinerseits wieder n Systeme.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist m< n, und keiner der Abschnitte SI₁, SI₂, SU₁, SU₂ ist in der Lage, allein den gesamten Verkehr der n PCM-Systeme zu bewältigen, während das mit Redundanz versehene Vermittlungsnetz für mehr als den tatsächlichen Verkehr ausgelegt ist. Das Schalt­ werk UL verwertet die überschüssige Leistungsfähigkeit zur Umgestaltung des Vermittlungsnetzes im Störungsfall, wobei die Beeinträchtigung des Netzes durch die Betriebsstörung mindestens einer der Funktionseinheiten des Netzes besei­ tigt oder wenigstens begrenzt wird. Gemäß dem Prinzip der Verkehrsaufteilung werden die Eingang-Ausgang-Verbindungen für jeden PCM-Kanal über nur einen Eingangsabschnitt und nur einen Ausgangsabschnitt ausgeführt. Das Schaltwerk UL verteilt den Eingangsverkehr nach einem vorbestimmten Kri­ terium auf die beiden Ein- bzw. Ausgangsabschnitte und ändert dieses Kriterium je nach Anzahl und/oder Wichtigkeit der im Netz ermittelten Störungen.

Unter normalen Betriebsbedingungen besteht eines der Kri­ terien zur Aufteilung des Verkehrs darin, ungefähr den gleichen Verkehr über die beiden Ein- und Ausgangsabschnit­ te zu erreichen. Das Schaltwerk UL liefert deshalb wechsel­ weise den Steuer- und Kontrollorganen nur jeweils eines der beiden Ein- und Ausgangsabschnitte die Befehle zur Weiterschaltung eines oder mehrerer Eingangs-PCM-Kanäle. Jeder PCM-Kanal unterliegt einer Anfangsvermittlung in einem Abschnitt der Eingangsstufe, einer Zwischenvermitt­ lung in der Zwischenstufe SINT und einer Endvermittlung in einem Abschnitt der Ausgangsstufe. Die erwähnten For­ mierungsschaltungen CF stellen die Ausgangs-PCM-Systeme wieder her, indem sie sich Kanal für Kanal mit dem Ab­ schnitt der Ausgangsstufe verbinden, welcher von dem Schaltwerk UL mit der Endvermittlung des betreffenden Kanals betraut wurde.

Im Rahmen der Erfindung kann man aus Fig. 1 auch das Schema eines Netzes mit einer verteilten Steuerstruktur nicht hierarchischer Art ableiten, wobei die in der Be­ schreibung der Fig. 1 von dem Schaltwerk UL ausgeübten Funktionen von einer Gesamtheit der Steuereinheiten über­ nommen wird, welche für die Betriebssteuerung der Abschnit­ te SI₁, SI₂, SU₁, SU₂ und der Zwischenstufe SINT vorgesehen sind.

In Fig. 2 ist eine nicht einschränkende Ausführungsform eines Netzes gemäß der Erfindung gezeigt, das mit Zeit­ schaltmatrizen (Zeitvielfach-Koppelmatrizen) realisiert und von einer verteilten Steuerstruktur hierarchischer Art ge­ steuert wird. Jeder Abschnitt der Eingangsstufe enthält eine Anzahl h von a×b-Matrizen, wobei ab; n=h×a und m=h×b. Die mittlere Vermittlungsstufe umfaßt eine Anzahl von 2h×2h-Matrizen, während jeder Abschnitt der Ausgangsstufe h Matrizen der Größe b×a enthält. Die Matrizen der Ein- und Ausgangsstufen sind in der Regel einstufig, diejenigen der Zwischenstufe dagegen vorzugswei­ se mehrstufig. Nur beispielsweise besteht in einem Netz für 2046 PCM-Systeme die mittlere Stufe aus 256×156-Ma­ trizen, wenn die Ein- bzw. Ausgangsstufen mit Matrizen mit 16 Eingängen bzw. Ausgängen versehen sind, oder 512×512-Matrizen, wenn die Matrizen der Ein- und Ausgangs­ stufen 8 Eingänge bzw. Ausgänge haben. In beiden Fällen erscheint ein zumindest dreistufiges Netz als die technisch sinnvollste, wenn nicht notwendige Ausführungsform für die Matrizen der Zwischenstufe.

Zur Realisierung des gesamten in Fig. 2 dargestellten Vermittlungsnetzes kann daher eine größere Anzahl von kleineren Elementarmatrizen, beispielsweise 8×8- oder 16×16-Matrizen untereinander verbunden werden. Es kann hierbei vorteilhaft sein, eine auf das gesamte Netz bis ins einzelne verteilte Steuerstruktur vorzusehen, deren Organe hierarchisch niedrigeren Niveaus eine Elementar­ matrize oder maximal ein Paar von Elementarmatrizen steuern und überwachen. Die Steuerstruktur gehört an sich nicht nur Erfindung und kann deshalb den jeweiligen Anforderun­ gen entsprechend gewählt werden. Es bestehen alle bekann­ ten Möglichkeiten von einem aus Zuverlässigkeitsgründen verdoppelten zentralen Rechner, der direkt alle Elementar­ matrizen steuert, bis zu einer nicht hierarchischen Struktur, in welcher eine Mehrheit von binären Schaltwer­ ken, die jeweils aus einem Mikroprozessor bestehen können und jeweils eine oder maximal ein Paar von Elementar­ matrizen steuern, untereinander über mindestens eines der internen PCM-Systeme des Vermittlungsnetzes im Dialogbe­ trieb verkehren.

Es sollen nun die Folgen einer Störung eines Organes des Netzes erläutert werden. Die Störung einer der h Matrizen in einem Abschnitt der Eingangsstufe (oder der Ausgangs­ stufe) bewirkt die Übertragung des Verkehrs der a ankom­ menden (bzw. abgehenden) PCM-Systeme, die an diese Matrix angeschlossen sind, auf die entsprechende (gleich­ namige) Matrize des anderen Abschnitts. Die Steuerstruktur kann die Belastung der beiden Abschnitte der Eingangs­ stufe (bzw. der Ausgangsstufe) ausgleichen, d. h. gleichmäßiger verteilen, indem die Verteilung des Verkehrs der anderen Matrizen der beiden Abschnitte geändert wird. Die Störung einer der b Matrizen der Zwischenstufe bewirkt dagegen eine Erhöhung des Verlustgrades, die von der Art der (ein- oder mehrstufigen) Matrix und im Falle von mehr­ stufigen Matrixen von der defekten Stufe abhängig ist, al­ so davon, ob es sich um eine Eingangs-, Ausgangs- oder Zwischenstufe handelt. Im schlimmsten Fall fällt eine Matrix der Zwischenstufe aus, was von der Steueranordnung berücksichtigt wird, indem sie beispielsweise den anderen Matrizen der Stufe einen Bruchteil des Gesamtverkehrs der Ordnung 1/(b-1) zuweist.

Eine Störung einer Matrix eines Abschnitts der Eingangs- bzw. Ausgangsstufe bewirkt also die Unbrauchbarkeit die­ ses Abschnitts für die ankommenden bzw. abgehenden a PCM- Systeme, die an die betreffende Matrix angeschlossen sind. Die Störung einer Matrix der Zwischenstufe erhöht ledig­ lich den Verlustgrad des Abschnitts, welchem sie angehört, und somit des hier beschriebenen Netzes. Die Wahrschein­ lichkeit des Ausfalls dieses Netzes ist vom Verkehr und von der Anzahl b der Matrizen abhängig, die die Zwischen­ stufe der beiden Abschnitte bilden. Dabei muß von Fall zu Fall anhand von in der Fernsprechtechnik gebräuchlichen Formeln der Wert von b ermittelt werden, bei dem die für einen bestimmten Verkehrsumfang erforderliche Leistungs­ fähigkeit gegeben ist. (Die Fernsprechtechnik ist das bevorzugte Anwendungsgebiet des hier beschriebenen Netzes.)

Wie schon im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt wurde, sind in dem beschriebenen Vermittlungsnetz zur Wiederherstel­ lung der Ausgangs-PCM-Systeme entsprechende Formierungs- Schaltungen nötig, die sich unter Steuerung durch die Steuerstruktur Kanal um Kanal mit dem Ausgang des Abschnit­ tes der Ausgangsstufe verbinden, wo die Endvermittlung jedes Kanals erfolgt. In einer in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform enthält jede Formierungs­ schaltung einen als Multiplexer dargestellten Koppler M_x1...M_xn, dessen Eingänge an die entsprechenden Ausgänge der beiden Abschnitte der Ausgangsstufe angeschlossen und dessen Ausgang mit den anderen Teilen der Ausgangs-Inter­ face-Schaltungen verbunden sind, und der von einem zykli­ schen Speicher M₁... M_n (oder einer zyklischen Matrix) mit einer der Anzahl der das PCM-System F′₁...F′_n bildenden Kanäle entsprechenden Anzahl von Zellen gesteuert wird. Die Steuerstruktur schreibt über eine Interface- Schaltung CIT in jeder eindeutig einem Kanal zugeordneten Zelle die Adresse des Abschnittes, von welchem die jeweils einen Ausgangs-PCM-Kanal bildenden 8-Bit-Gruppen ent­ nommen werden müssen.

Claims (3)

1. Redundantes PCM-Vermittlungsnetz, das den Verkehr von n ankommenden PCM-Zeitmultiplexrahmen auf n abgehende PCM-Zeitmultiplexrahmen verteilt und von einer mit einer Befehls-, Steuer- und Diagnosestruktur aufgebauten Steuerschaltung gesteuert wird,
mit einer Eingangsstufe, einer Zwischenstufe, einer Ausgangsstufe sowie n Formierungsschaltungen zur Bildung der n abgehenden Rahmen,
wobei die Eingangsstufe in zwei gleiche Abschnitte mit parallelgeschalteten Eingängen für die n ankommenden Rahmen und die Ausgangsstufe in zwei gleiche Abschnitte mit parallelgeschalteten Ausgängen für die n abgehenden Rahmen unterteilt sind und der Gesamtverkehr auf diese Abschnitte aufgeteilt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den beiden Abschnitten (SI₁, SI₂ bzw. SU₁, SU₂) der Eingangsstufe und der Ausgangsstufe gemeinsame Zwischenstufe (SINT) eine Anzahl von jeweils 2m Eingängen und Ausgängen hat, wobei mn ist,
daß jeder der beiden Abschnitte (SI₁, SI₂) der Eingangsstufe eine Anzahl von m Ausgängen hat, die mit entsprechenden der 2m Eingänge der Zwischenstufe (SINT) verbunden sind,
daß jeder der beiden Abschnitte (SU₁, SU₂) der Ausgangsstufe m Eingänge hat, die mit entsprechenden der 2m Ausgänge der Zwischenstufe (SINT) verbunden sind, und an seine n Ausgänge je eine der n Formierungsschaltungen (CF₁ . . . CF_n) angeschlossen sind,
und daß jeder Kanal der ankommenden Rahmen (F₁ . . . F_n) von jeweils nur einem Abschnitt (SI bzw. SU) der Eingangs- und Ausgangsstufen übertragen wird, welcher Kanal für Kanal von der Steuerschaltung in Abhängigkeit vom Belegungszustand und der Leistungsfähigkeit der Baugruppen des Vermittlungsnetzes bestimmt wird,
und daß die Steuerung der Formierungsschaltungen (CF₁ . . . CF_n) durch die Steuerstruktur der Steuerschaltung (UL) bestimmt ist.

2. Vermittlungsnetz nach Anspruch 1, das aus Zeitschalt- Matrizen aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Abschnitt (SI₁, SI₂) der Eingangsstufe eine Anzahl h von a×b-Matrizen enthält, wobei n=a×h und m=b×h;daß die Zwischenstufe (SINT) b Matrizen der Größe 2h×2h enthält;
und daß jeder Abschnitt (SU₁, SU₂) der Ausgangsstufe die An­ zahl h von b×a-Matrizen enthält.

3. Vermittlungsnetz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Formierungsschaltung (CF) einen Koppler (M_x1 . . . M_xn) enthält, dessen Eingänge an die ent­ sprechenden Ausgänge der beiden Abschnitte (SU₁, SU₂) der Ausgangsstufe angeschlossen sind, und der von einem zykli­ schen Speicher (M₁ . . . M_n) mit einer der Anzahl der den PCM- Zeitmultiplexrahmen bildenden Kanäle entsprechenden Anzahl von Zellen gesteuert wird, und daß die Steuerstruktur in jede dieser Zellen, die eindeutig je einem PCM-Kanal zuge­ ordnet sind, die Adresse des Abschnittes (SU₁ oder SU₂) der Ausgangsstufe schreibt, dem die den Ausgangs-PCM-Kanal bildenden Abtastproben zu entnehmen sind.