DE3685599T2

DE3685599T2 - Vermittlungssystem fuer datenuebertragung.

Info

Publication number: DE3685599T2
Application number: DE8686301778T
Authority: DE
Inventors: Peter Anthony Franaszek
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1985-03-18
Filing date: 1986-03-12
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2006-03-13
Also published as: US4814762A; CA1263729A; EP0195589B1; EP0195589A3; JPS61214694A; DE3685599D1; EP0195589A2; JPH0453358B2

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Vermittlungssystem mit mehreren Anschlüssen zur Verwendung bei der Übertragung von Daten. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine hochleistungsfähige Steuerung für ein Breitbandvermittlungssystem.
Neuere Modelle hochleistungsfähiger Rechner verwenden häufig eine Vielzahl von Vorrichtungen, die unabhängig voneinander arbeiten, jedoch gelegentlich, wenn Daten ausgetauscht werden müssen, miteinander oder mit Speichervorrichtungen kommunizieren. Zum Beispiel kann eine Vielzahl äquivalenter Prozessoren vorhanden sein, die parallel arbeiten, und von denen jeder von Zeit zu Zeit Zugriff auf eine Vielzahl von Speichervorrichtungen benötigt. Beide, die Prozessoren und die Speicher, können einen oder höchstens eine kleine Anzahl von Eingangs-/Ausgangsanschlüssen für den erforderlichen Datenaustausch mit allen anderen Prozessoren und Speichern haben. Der Austausch von Daten findet häufig, jedoch zu beliebigen Zeiten und zwischen anscheinend beliebigen Kombinationen von Prozessor und Speicher statt. Zur Verbindung der Anschlüsse für die relativ kurze Zeit des Datenaustausches ist ein Vermittlungssystem erforderlich.
Das leistungsfähige Funktionieren des Rechnersystems stellt jedoch an das Vermittlungssystem immer höhere Anforderungen. Das Vermittlungssystem muß über ein hohe Bandbreite verfügen, so daß die Verarbeitung der Daten während des Datentransfers nicht über Gebühr verzögert wird. Darüber hinaus werden die Verbindungen häufig hergestellt und unterbrochen. Die Verzögerungen, die beim Warten auf eine Verbindung oder bei der Herstellung einer Verbindung auftreten, können ebenfalls die Gesamtleistungsfähigkeit der Parallel-Prozessoren beeinträchtigen.
Figur 1 der bei liegenden Zeichnungen veranschaulicht einen Typus des hier erörterten Rechnersystems. Eine große Anzahl von Prozessoren 10 ist vorhanden, von denen jeder unabhängig und parallel mit anderen arbeitet. Bisher war es üblich, die Zahl N der Parallel-Prozessoren etwa bei 4 anzusiedeln. Bei neueren Modellen ist jedoch eine Erhöhung der Zahl N auf 256 und eventuell auf 1.024 erforderlich. Jeder der Prozessoren 10 benötigt gelegentlich Zugriff auf einen von mehreren Speichern 12. Zur Vereinfachung der Darstellung wird angenommen, daß die Speicher äquivalent sind und ebenfalls einer Zahl N entsprechen. Jeder Prozessor 10 hat einen Eingangs-/Aus-gangs (I/O)-weg 14 und jeder Speicher 12 hat ebenfalls einen I/O-Weg 16. Die Wege 14 und 26 können Busse sein und können verdoppelt werden, damit eine Duplex-Kommunikation erreicht wird. Die wichtigste Überlegung jedoch ist die, daß, wenn ein Prozessor 10 Zugriff zu einem bestimmten Speicher 12 benötigt, hierzu die Voraussetzung vorliegen muß, daß sein I/O-Weg 14 mit dem I/O-Weg 16 des benötigten Speichers 12 verbunden werden kann. Diese selektive Verbindung wird durch ein Vermittlungssystem 18 hergestellt, welches in der Konzipierung der verteilten Datenverarbeitung des in Figur 1 veranschaulichten Rechnersystems zentral angeordnet ist.
Die geforderte hohe Bandbreite wird durch Verwendung eines Koppelpunktschaltsystems für das Vermittlungssystem 18 erreicht. Die wichtige Eigenschaft eines Koppelpunktschaltsystems ist die, daß es gleichzeitig N Verbindungen von einer Seite zu anderen herstellen kann, wobei jede Verbindung selektiv erfolgt. 0bwohl die Komplexität eines Koppelpunktschaltsystems von N² abhängt, erlaubt die relative Einfachheit der tatsächlichen N²-Koppelpunkte seine Herstellung mit einer heute zur Verfügung stehenden Technologie. C. J. Georgiou hat in der European Patent Application 141,234A ein Koppelpunktschaltsystem beschrieben, welches aus einer Anordnung kleinerer Koppelpunktschalter, jeder auf einem getrennten integrierten Schaltkreis, besteht. 0bwohl Georgiou, im Gegensatz zu dem doppelseitigen Schaltsystem der Figur 1, ein einseitiges Schaltsystem beschrieben hat, kann das Schaltsystem von Georgiou in der Konfiguration der Figur 1 verwendet oder leicht an diese adaptiert werden. Beim Koppelpunktschaltsystem von Georgiou ist es leicht vorstellbar, daß die Zahl N der Anschlüsse an das Vermittlungssystem auf 1.024 erhöht werden kann. Demnach wäre die gesamte Bandbreite des Schaltsystems 18 das 1.024-fache der Bandbreite der Übertragungswege 14 und 16. Das Koppelpunktschaltsystem nach Georgiou hat weiterhin den Vorteil, daß es blockierungsfrei arbeitet. Hiermit ist gemeint, daß, wenn ein Prozessor 10 verlangt, daß sein I/O-Weg 14 mit dem I/O-weg 16 eines aktuell nicht angeschlossenen Speichers 12 verbunden wird, der Schalter 18 diese Verbindung immer herstellen kann. Daher wird ein Prozessor 10 durch das Vermittlungssystem 18 nicht blockiert, wenn er eine Verbindung benötigt.
In der European Patent Application 141,233A hat Georgiou darüber hinaus einen Controller für sein Koppelpunktschaltsystem beschrieben. Dieser Controller nach Georgiou arbeitet sehr schnell, leidet jedoch unter dem Mangel, den die meisten Koppelpunktschaltsysteme aufweisen, nämlich daß ein Controller für alle N Eingangsanschlüsse verwendet wird. Das Ergebnis ist, daß der Controller sequentiell eine Vielzahl von Anschlüssen bedienen muß, die eine Verbindung über das Koppelpunktschaltsystem anfordern. Das heißt, der Controller ist ein gemeinsam genutztes System. denn daher die gewünschte Anschlußgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des Controllers übersteigt, fällt der Durchsatz des kombinierten Koppelpunktschaltsystems und des Controllers auf N&supmin;¹. Auch wenn der Controller von Georgiou neu konzipiert würde und man parallele Zusatz-Controller einbauen würde, die vielleicht an jedem Anschluß angebracht wären, wäre auch dieser Parallel-Controller trotzdem von einer einzigen Tabelle, der Anschluß-Verbindungstabelle der Georgiou'schen Erfindung, abhängig, die in dem Schaltsystem die verfügbaren Verbindungen nachhält. Demnach ist auch die Anschlußverbindungstabelle ein gemeinsam genutztes Teil und schränkt für große N Werte die Geschwindigkeit des Controllers ein.
Eine Alternative zum Koppelpunktschaltsystem ist das Delta-Netz- Vermittlungssystem. Delta-Netz-Vermittlungssysteme werden, mit mehreren Beispielen, von Dias et al in einem technischen Artikel mit dem Titel "Analysis and Simulation of Buffered Delta Networks" definiert, erschienen in IEEE Transactions on Computers, Band C-30, Nr. 4, April 1981, auf den Seiten 273-288. In "Performance of Processor-Memory Interconnections for Multi-processors", IEEE Transactions on Computers, Band C-30, Nr. 10, Oktober 1981, definiert auch Patel auf den Seiten 771-780 ein Delta-Netz-Vermittlungssystem. Ein Beispiel eines Delta-Netz- Vermittlungsystems zur Paketvermittlung wird von Szurkowski in einem technischen Artikel mit dem Titel "The Use of Multi-State Switching Networks in the Design of Local Network Packet Switching", 1981 International Conference on Communications, Denver, CO (14. bis 18. Juni 1981), beschrieben.
Hier soll ein Delta-Netz-Vermittlungssystem mit Hilfe von Beispielen beschrieben werden, unter Bezugnahme auf das Omega-Vermittlungsnetz, welches von Gottlieb et al in einem technischen Artikel mit dem Titel "The NYU Ultracomputer-Designing and MIMD Shared Memory Parallel Computer", beschrieben wurde, erschienen in IEEE Transactions on Computers, Band C-32, Nr. 2, Februar 1983, Seite 175-189. Dieses Beispiel für ein Delta-Netz-Vermittlungssystem wird in Figur 2 der beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht. Auf der linken Seite befinden sich acht Anschlüsse, von denen jeder jeweils durch eine Binär-Zahl gekennzeichnet ist, und acht Anschlüsse auf der rechten Seite. Drei Stufen der Schalter 20 verbinden die Anschlüsse der rechten und der linken Seite. Jeder Schalter 20 ist ein 2x2-Schalter, der selektiv einen der beiden Eingänge auf einer Seite mit einem der beiden Ausgänge auf der anderen Seite verbinden kann. Man kann sehen, daß das dargestellte Delta-Netz-Vermittlungssystem eine Verbindung von jedem Anschluß auf der rechten Seite zu jedem Anschluß auf der linken Seite herstellen kann.
Dieses Delta-Netz-Vermittlungssystem soll parallel im Fließband- Verfahren verwendet werden. Daten werden in relativ kleinen Paketen von einem zum anderen Ende übertragen. Neben den Daten enthält jedes Paket Steuerinformationen, einschließlich der Adresse des gewünschten Zielorts. Zum Beispiel: wenn vom linken Anschluß 000 ein Datenpaket zum rechten Anschluß 100 gesendet werden soll, enthält dieses Paket die Zieladresse 100 im Nachrichtenkopf des Pakets und gibt das Paket in den Schalter 20a ein. Der Schalter 20a prüft das am weitesten rechts liegende Bit der Zieladresse und sendet danach sowohl die Zieladresse als auch den Datenteil des Pakets durch seinen Ausgang 0 zum Schalter 20b. Der Schalter 20b prüft das mittlere Bit der Zieladresse, eine 0, und leitet das Paket ebenfalls durch seinen Ausgang 0 zum Schalter 20c. Der Schalter 20c prüft das dritte oder am weitesten links liegende Bit der Zieladresse, eine 1, und leitet demnach das Paket durch seinen Ausgang 1 zum rechten Anschluß 100. Durch Verwendung von Puffern in den Schaltern 20 ist es möglich, die Schalter der verschiedenen Abschnitte zu entkoppeln, so daß die Steuerung und die Übertragung zwischen den Stufen der 2x2-Schalter 20 im Fließband-System verarbeitet werden. Demnach ist die Steuerfunktion dieses Delta-Netz-Vermittlungssystems potentiell sehr schnell und die durch die Stufen verursachte Verzögerung nimmt als log N eher zu als die Abhängigkeit N vom Koppelpunktschaltsystem.
Man kann erkennen, daß das Delta-Netz-Vermittlungssystem der Figur 2 parallele Übertragungswege ermöglicht, wodurch die Bandbreite des Vermittlungssystems erhöht wird. Das dargestellte Delta-Netz-Vermittlungssystem ist jedoch ein blockierendes Netz; das heißt, es gibt keine Garantie dafür, daß ein Verbindungsweg durch das Schaltsystem verfügbar ist, auch wenn der gewünschte Ausgangsanschluß ansonsten zur Verfügung steht. Wenn zum Beispiel die weiter oben beschriebene Verbindung zwischen dem Anschluß 000 auf der linken Seite und dem Anschluß 100 auf der rechten Seite hergestellt wird, wird der Anschluß 001 auf der linken Seite gesperrt und kann die vier rechten Anschlüsse 000, 010, 100 und 110 nicht erreichen. Die weiter oben beschriebenen Verbindungen müßten zunächst unterbrochen werden, damit die Blockierung beseitigt wird. Demnach ist ein Delta-Netz-Vermittlungssystem potentiell zwar schnell; wenn jedoch der Verkehr zunimmt, muß mit Verzögerungen durch Blockierung gerechnet werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Vermittlungssystems zur Übertragung von Daten.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Vermittlungssystem zur Übertragung von Daten mit einer blockierungsfreien Schaltmatrix, aufgeteilt in eine Vielzahl von wählbaren Datenübertragungswegen, wobei diese Wege Verbindungen zwischen jedem Anschluß einer Vielzahl erster Anschlüsse der Matrix und ausgewählten Anschlüssen einer Vielzahl von zweiten Anschlüssen der Matrix herstellen, erste Wegsteuerungsmittel zur Steuerung jedes Datenübertragungsweges zur Herstellung jeder ausgewählten Verbindung, und Systemsteuerungsmittel, welche auf eine Nachricht ansprechen, die eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluß und einem ausgewählten zweiten Anschluß verlangt, zur Herstellung der gewünschten Verbindung, wobei alle ersten Wegsteuerungsmittel und alle Systemsteuerungsmittel parallel betrieben werden.
Das Vermittlungssystem gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Systemsteuerungsmittel über Puffer verfügt, die ein Schalten von Nachrichten im Fließband-System ermöglichen, und die desweiteren die gewünschte Verbindung herstellen, beginnend zu einer festgelegten Zeit, auf der Basis vorher hergestellter Verbindungen zum ausgewählten zweiten Anschluß, und dadurch, daß das Wegsteuerungsmittel die gewünschte Verbindung zur festgesetzten Zeit herstellt, so daß Daten vom ersten Anschluß zum ausgewählten zweiten Anschluß übertragen werden können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das Schaltsystem einen Koppelpunktschalter, der blockierungsfreie Verbindungen mit hoher Bandbreite zur Übertragung von Daten ermöglicht. Mehrfach-Controller sind entweder an den Eingangs- oder den Ausgangsanschlüssen vorgesehen, welche die Koppelpunktverbindungen zu diesem Anschluß steuern. Desweiteren ist ein Delta-Netz zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen vorgesehen, welches eine Vermittlung von Steuerungsinformationen zum oder vom Controller im Fließband-System ermöglicht. Eine Zugangsanforderung zu einem Anschluß wird auf Reservierungsbasis gewährt. Das heißt, über das Delta-Netz erfolgt eine Steuerungsanforderung, die einen festen Verbindungs-Zeitblock verlangt. Der Controller empfängt diese Anforderungen und stellt einen Plan für die Verbindung auf und sendet eventuell über das Delta- Netz an den anfordernden Anschluß die Zeitverzögerung zurück, bevor seine Zeitverbindung honoriert wird.
Damit die Erfindung leichter verständlich wird, soll im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel beschrieben werden, wobei:
Figur 1 eine allgemeine Darstellung eines Vermittlungssystems mit mehreren Anschlüssen nach dem Stand der Technik darstellt,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Delta-Netz-Vermittnach dem Stand der Technik darstellt,
Figur 3 eine schematische Abbildung der Gesamtkonzipierung eines Vermittlungssysterns gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
Figur 4 ein Zeitdiagramm darstellt, welches die Weiterleitung von Steuernachrichten durch das Delta-Netz des in Fig. 3 dargestellten Vermittlungssystems veranschaulicht,
Figur 5 eine schematische Abbildung eines 16x16-Delta-Netzes darstellt, zur Verwendung in einer modifizierten Version des in Fig. 3 dargestellten Vermittlungssystems,
Figur 6 ein Prinzipschaltbild eines Vermittlungsknotens des in Fig. 5 gezeigten Delta-Netzes darstellt,
Figur 7 ein ausführlicheres Prinzipschaltbild der Vorwärtsrichtung-Komponenten des in Fig. 6 abgebildeten Vermittlungsknotens darstellt,
Figur 8 ein ausführliches Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Vorwärts-Ausgangspuffers des in Fig. 7 gezeigten Vermittlungsknotens darstellt,
Figur 9 eine Darstellung der Speicherorganisation des in Fig. 8 dargestellten Ausgangspuffers darstellt,
Figur 10 ein Prinzipschaltbild der Vorwärts-Wegsteuerung des in Fig. 7 gezeigten Vermittlungsknotens und seiner zugeordneten Komponenten darstellt,
Figur 11 eine Abbildung der Speicherorganisation für die in Fig. 7 dargestellte Kombination aus Anforderungspuffer und Listenregister darstellt,
Figur 12 ein Prinzipschaltbild eines Reservierungsprozessors des in Fig. 5 dargestellten Delta-Netzes darstellt,
Figur 13 ein Prinzipschaltbild der Rückwärtsrichtung-Komponenten des in Fig. 6 abgebildeten Vermittlungsknotens darstellt,
Figur 14 ein Verbindungsschaltbild eines Duplex-Kopplungspunktschalters darstellt, der mit einem Vermittlungssystern gemäß der Erfindung verwendbar ist,
Figur 15 ein alternatives Ausführungsbeispiel des in Fig. 14 gezeigten Schalters darstellt,
Figur 16 eine Veranschaulichung eines perfekten Shuffle-Netzes darstellt,
Figur 17 ein timing-Diagramm ist, in welchem ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Vermittlungssysterns gemäß der Erfindung mit Multiplex-Betrieb veranschaulicht wird,
Figur 18 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Vermittlungssystems gemäß der Erfindung mit Multiplex-Schaltung darstellt, und
Figur 19 ein timing-Diagramm für ein hierarchisches Verfahren zur Sendung von Steuernachrichten unter Verwendung eines Vermittlungssystems gemäß der Erfindung darstellt.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vermittlungssysteme nach dem Stand der Technik wurden bereits oben beschrieben.
Ein Vermittlungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung vereint in sich die besten Eigenschaften eines Koppelpunktschaltsystems und eines Delta-Netz-Vermittlungssystems, indem es einen blockierungsfreien Koppelpunktschalter zur Übertragung von Daten und zusätzlich einen Delta-Netz-Schalter zum Schalten von Steuerinformationen zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Koppelpunkt-Vermittlungssystems enthält. An jedem Eingangsanschluß eines Satzes von Anschlüssen des Vermittlungssystems sind Parallel-Controller für den Koppelpunktschalter vorgesehen.
Figur 3 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, in welchem vier Eingangsanschlüsse, I&sub0;-I&sub3;, und vier Ausgangsanschlüsse, O&sub0;-O&sub3;, das heißt N = 4, vorhanden sind. Jeder Eingangsanschluß ist jeweils an einen Eingangsadapter 30 und jeder Ausgangsanschluß ist jeweils an einen Ausgangsadapter 32 angeschlossen. Ein Koppelpunktschalter 34 hat vier horizontale Leitungen 36, die an die Eingangsadapter 30 angeschlossen sind, und vier vertikale Leitungen 38, die an die Ausgangsadapter 32 angeschlossen sind. An jeder Kreuzung einer horizontalen Leitung 36 und einer vertikalen Leitung 38 wird ein Koppelpunkt gebildet, der individuell auswählbar ist, um die Verbindung zwischen der jeweiligen horizontalen Leitung 36 und vertikalen Leitung 38 herzustellen. Ein Koppelpunkt-Controller 40 ist jeder horizontalen Leitung 36 zugeordnet und steuert die Koppelpunkte dieser horizontalen Leitung 36. Dieses Ausführungsbeispiel ist demnach horizontal untergliedert, weil die Controller eher den Eingangsanschlüssen als den Ausgangsanschlüssen zugeordnet sind. Jeder Koppelpunkt-Controller 40 wird selbst durch einen zugeordneten Eingangsadapter 30 gesteuert.
Der Koppelpunktschalter 34 wird in erster Linie zur selektiven Übertragung von Daten verwendet, während ein separates Delta- Netz 42 primär für die selektive Übertragung von Steuerinformationen zwischen den Eingangsadaptern 30 und den Ausgangsadaptern 32 verwendet wird. Für N = 4 werden im Delta-Netz 42 zwei Stufen, jede mit zwei 2x2-Schaltern 44, benötigt. Dieses Delta-Netz unterscheidet sich von dem in Figur 2 dargestellten dadurch, daß jeder Schalter 44 seine eigene Pufferung hat und daß die Adapter 30 und 32 ebenfalls eine Pufferung benötigen.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 dient nur der Veranschaulichung, und es wird erwartet, daß die Erfindung in erster Linie für wesentlich höhere Werte von N verwendet wird, zum Beispiel 512 oder 1.024. Bei den realistischeren Ausführungsbeispielen, die hier nicht dargestellt werden können, wären zusätzliche Stufen der 2x2-Schalter 44 vorhanden, und es ist wahrscheinlich, daß die 2x2-Schalter 44 durch 4x4-Schalter oder 8x8-Schalter ersetzt würden. Die grundlegende Konfiguration des Vermittlungssystems wäre jedoch die gleiche.
In einigen Situationen ist es möglicherweise günstiger, daß das Delta-Netz 42 aus drei Stufen von vier Schaltern 44 pro Stufe besteht. Die am weitesten rechts liegende Stufe und die am weitesten links liegende Stufe würden jeweils aus 1x2-Schaltern bestehen. Bei dieser Konzipierung könnte die Pufferung für die Adapter 30 und 32 über die 1x2-Schalter erfolgen.
Das grundlegende Problem bei der Steuerung eines Koppelpunkt- Vermittlungssystems ist, festzustellen, ob die gewünschten Ressourcen verfügbar sind, in diesem Fall die angeforderte horizontale Leitung 36 und die vertikale Leitung 38 des Koppelpunktschalters 34. Jeder Controller 40 des horizontal unterteilten Koppelpunktschalters kann leicht feststellen, ob seine zugeordnete horizontale Leitung 36 verfügbar ist. Ein schwierigeres Problem ist für den Controller 40 die Feststellung, ob die geforderte vertikale Leitung 38 verfügbar ist oder ob ein anderer Controller 40 einen anderen Koppelpunkt mit der geforderten vertikalen Leitung 38 verbunden hat. Das Delta-Netzwerk 42 liefert das schnelle und effiziente Mittel, um diese Information zu erhalten.
Erhält ein Eingangsadapter 30 eine Anforderung von seinem Eingangsanschluß I&sub0;-I&sub3;, eine Verbindung zu einem festgelegten Ausgangsanschluß O&sub0;-O&sub3; herzustellen, leitet der Eingangsadapter 30 diese Anforderung durch das Delta-Netzwerk 42 zu dem bezeichneten Ausgangsadapter 32. Jeder Ausgangsadapter 32 registriert die Verwendung seiner zugeordneten vertikalen Leitung 38.
Die Anforderung, die der Eingangsadapter 30 zum Ausgangsadapter 32 überträgt, hat die Form einer Steuernachricht SCij, wobei i die Anzahl der Eingangsadapter 30 und j die Anzahl der Ausgangsadapter 32 darstellt, die angefordert werden. Die Form der Steuernachricht ist SCij = (Ai,Aj,T,C). Die beiden ersten Parameter sind die Adressen oder die numerischen Bezeichnungen des Eingangsadapters 30 bzw. des Ausgangsadapters 32. Der dritte Parameter T in der Nachricht ist die Länge der Zeit, die der i-te Eingangsadapter 30 mit dem j-ten Ausgangsadapter 32 verbunden werden soll. Der vierte Parameter C ist ein Steuerfeld und kann Informationen enthalten, wie etwa die angeforderte Adresse zum Speicher und ob die geforderte Verbindung für eine Schreib- oder eine Leseoperation benötigt wird. Die Zieladresse Aj dient dazu, die Steuernachricht SCij durch das Delta-Netzwerk 32 zu dem bezeichneten Ausgangsadapter 32 zu leiten. Die Quelladresse Ai dient dazu, eine Antwort auf diese Anforderung durch dasselbe Delta-Netzwerk 42 zurück an den Eingangsadapter 30 zu leiten.
Wie in dem bereits zitierten technischen Artikel von Gottlieb et al beschrieben, ist es möglich, die Felder der Quell- und Zieladressen in einem einzigen Feld A zusammenzufassen. Wenn die Steuernachricht den Eingangsadapter 30 verläßt, enthält das Adreßfeld A die Zieladresse Aj. Wenn die Steuernachricht durch das Delta-Netzwerk 42 geschaltet wird, wissen die Schalter 44, an welchem Eingangsanschluß zum jeweiligen Schalter die Steuernachricht eintraf. Die Nummer des Eingangsanschlusses ist ein Bit der Adresse des anfordernden Eingangsadapters 30. Folglich kann der Schalter 44 ein Bit der Zieladresse Aj gegen die Nummer des mit diesem Schalter verwendeten Eingangsanschlusses austauschen. Somit enthält das Adreßfeld A die Quelladresse Ai, nachdem die Steuermeldung das Delta-Netzwerk 42 in Richtung Ausgangsadapter 32 passiert hat. Wie später noch erklärt werden soll, kann es notwendig sein, in dem Kombinationsadreßfeld A ein Extra-Bit aufzunehmen. Natürlich liefert das Kombinationsfeld A eine kürzere Steuernachricht, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines blockierten Knotens im Delta-Netzwerk 42 reduziert wird.
Figur 4 ist ein Zeitschaubild, welches links die Zeitdauer darstellt, die die Steuernachricht benötigt, um vom Eingangsadapter 30 durch das Delta-Netzwerk 42 zum Ausgangsadapter 32 übertragen zu werden. Dieser Weiterleitungszeitraum kann an einem oder an mehreren Schaltern 44 zu zeitlichen Verzögerungen führen, da der Knoten blockiert ist. Jeder Ausgangsadapter 32 hat ein Zeitregister oder einen Reservierungstakt, der den Zeitpunkt toc zeigt, an dem der Ausgangsadapter 32 die Verarbeitung aller Verbindungsanforderungen in seiner Reservierungsschlange abgeschlossen hat. Dieser Zeitpunkt toc ist demnach der Zeitpunkt, an welchem eine neue Anforderung honoriert werden kann. Wenn der Ausgangsadapter 32 die Steuernachricht SCij(A,T,C) empfängt, ersetzt er das Zeitfeld T in der Steuernachricht durch den Reservierungszeitpunkt V, der toc entspricht, und erhöht den Reservierungstakt um die Zeitdauer T. Man kann erkennen, daß die Reihe der Operationen, die durch den Ausgangsadapter 32 durchgeführt werden, durch die von Gottlieb beschriebene fetch-and-add Operation durchgeführt werden kann. Jedoch darf der Zeitpunkt V niemals einen Wert aufweisen, der unter dem Wert des Zeitpunkts liegt, welcher durch (t+tmin) dargestellt wird, wobei t ein Zeitpunkt ist, ab dem Zeitdauern gemessen werden, und tmin die Weiterleitungszeit vom Ausgangsadapter 32 zurück zum Eingangsadapter 30 ist, unter der Annahme, daß minimale Verzögerungen durch Blockierung innerhalb des Delta-Netzwerkes 42 auftreten (siehe Figur 4). In diesem Fall wird der Reservierungstakt um tmin+T erhöht.
Die Steuernachricht, die an den Eingangsadapter 30 zurückgesendet wird, ist SRij(A,V). Wenn die zurückgeleitete Steuernachricht SR von dem Ursprungs-Eingangsadapter 30 empfangen wird, kennt der Adapter den Zeitpunkt V, an dem er mit dem Senden der Nachricht zu dem jeweiligen Ausgangsadapter beginnen kann. Wenn dieser Zeitpunkt V eintrifft, gibt der Eingangsadapter 30 eine Anweisung an seinen zugeordneten Controller 40, die Koppelpunktschaltung 34 herzustellen, und der Eingangsadapter 30 fährt dann mit dem Senden seiner Nachricht fort. Zur gleichen Zeit hat sich der Ausgangsadapter 32 darauf vorbereitet, die durch das älteste Element der Reservierungsschlange bezeichnete Nachricht zu empfangen.
Wenn die Rück-Steuernachricht im Delta-Netzwerk 42 über Gebühr verzögert wurde, kann es sein, daß der Reservierungszeitpunkt V bereits verstrichen ist. Wenn der vom Eingangsadapter 30 empfangene Reservierungszeitpunkt V verstrichen ist, wie vom Systemtakt angezeigt, ist bereits ein Teil der reservierten Zeitdauer am Ausgangsadapter 32 abgelaufen. Daher ist es unmöglich, die gesamte geforderte Nachricht zu übertragen, und der Eingangsadapter 32 muß dieselbe Datennachricht nochmals anfordern.
Man kann erkennen, daß die Koppelpunkt-Controller 40 den Eingangsanschlüssen zugeordnet sind und gewährleisten, daß keine horizontale Leitung 36 doppelt verwendet wird. Die Ausgangsadapter 32 garantieren durch die Reservierung, daß keine vertikale Leitung 38 doppelt benutzt wird.
Die Beschreibung des obigen Ausführungsbeispiels ist zum Verständnis des Konzepts der grundlegenden Erfindung geeignet. Es fehlen jedoch hierbei nähere Angaben zu der Hardware, die für ein effizientes Delta-Netzwerk erforderlich ist. Desweiteren kann die Effizienz des Delta-Netzwerkes in dichten Verkehrssituationen beträchtlich erhöht werden, wenn Steuernachrichten innerhalb des Datennetzes kombiniert werden, wenn zwei oder mehr Eingangsanschlüsse Steuernachrichten zu demselben Ausgangsanschluß senden. Es ist jederzeit durchaus wahrscheinlich, daß einer der Ausgangsanschlüsse eine große Zahl von Steuernachrichten empfängt, und zwar mit einer höheren Geschwindigkeit, als sie von ihm abgewickelt werden können. In einer solchen Situation muß der unmittelbar diesem Ausgangsanschluß zugeordnete Knoten oder Schalter dafür sorgen, daß alle mit ihm verbundenen Zwischenknoten oder -schalter daran gehindert werden, weitere Steuernachrichten zu senden. Sind die Pufferungskapazitäten der Zwischenknoten oder -schalter erschöpft, setzt sich die Sperre durch einen größeren Teil des Delta-Netzwerkes fort und blockiert so die Übertragung von Steuernachrichten zu anderen Ausgangsanschlüssen. Daher muß an jedem Knoten oder Schalter des Delta-Netwerkes für eine gute Pufferung gesorgt werden.
Um Blockierungen durch eine starke Frequentierung des Ausgangsanschlusses noch weiter einzuschränken, ist es außerdem von Vorteil, innerhalb des Delta-Netzwerkes Nachrichten in der Weise zu kombinieren, daß der Ausgangsanschluß nur auf eine einfache kombinierte Nachricht reagieren muß. Die Entkombinierung der Rück- Steuernachricht erfolgt an den Zwischenknoten oder -schaltern des Delta-Netzwerkes, welche parallel arbeiten und welche in einer Blockierungssituation einen weniger weitreichenden Sperreffekt haben.
Figur 5 zeigt ein 16x16 Delta-Netzwerk 50, verbunden mit 16 Eingangsadaptern auf der linken und 16 Ausgangsadaptern auf der rechten Seite. Das Delta-Netzwerk 50 umfaßt vier Stufen von Knoten oder Schaltern 52, jede Stufe ist gekennzeichnet durch eine bestimmte Tiefe zu den Eingangsadaptern. Bei den Knoten handelt es sich ausschließlich um 2x2-Schalter. Die Ausgänge der Knoten der Tiefe 3 sind an die jeweiligen Ausgangsadapter über die Re-Servierungs-Prozessoren 54 angeschlossen, die später noch beschrieben werden sollen. Die Knoten 52 sind in Reihen angeordnet und von 000 bis 111 entsprechend den Bits höherer Ordnung der Eingangsleitungen numeriert. Ein Knoten kann anhand seiner Reihe und seiner Tiefe identifiziert werden. Zum Beispiel befindet sich Knoten 011(2) in Reihe 011 in einer Tiefe von 2.
Der i-te Eingangsadapter sendet die Steuernachricht SCij an den dem j-ten Ausgangsadapter zugeordneten Reservierungs-Prozessor 54; hierbei gilt: SCij = (A,D,T,D,a,K). Für die Kombinierungsfunktion sind die drei hinzugefügten Parameter D, a und K erforderlich. Der erste Parameter A ist das bereits weiter oben - mit Ausnahme des Einschlusses eines Extra-Bits -beschriebene Kombinationsadreßfeld. Zum Beispiel: eine Nachricht vom Eingangsadapter 0001, die für einen Ausgangsadapter 0001 bestimmt ist, tritt in den Knoten 000(0) vom Eingangsadapter 0001 mit einer Adresse von x0001 ein. Das linke Extra-Bit wird durch den Knoten 000(0) auf 1 gesetzt, d.h., 10001, zur Bezeichnung des Eingangsanschlusses, aus dem es kam. Man beachte, daß nach Verlassen des Knotens 000(0) nur die drei rechten Bits den nachfolgenden Weg durch das Delta-Netzwerk 50 in Vorwärtsrichtung bestimmen. Der Vorgang wiederholt sich, bis die Nachricht den Knoten 000(3) zum Ausgangsadapter 0001 verläßt, an diesem Punkt gilt: A = 1000y. Die Adresse 1000 ist die Adresse des Eingangsadapters 0001, in umgekehrter Reihenfolge geschrieben, und das Extrabit y befindet sich rechts.
Der zweite Paramter C enthält Steuerinformationen, wie bereits beschrieben. Zum Beispiel kann die Steuerinformation den Identifizierer einer Leitung enthalten, der vom an den Ausgangsadapter angeschlossenen Speicher gelesen werden soll. Hat der Speicher 32 Bitadressen (bei einem Großrechner eine typische Situation) und 128 Byte-Leitungen, würde der Speicher 22 Bits Adreßinformationen in der Steuerinformation C benötigen, um die Leitung zu identifizieren. Zusätzlich zur Leitungsadresse würde die Steuerinforination C die auszuführende Operationsart enthalten, zum Beispiel Lesen oder Schreiben. Der Einschluß dieser Betriebsinformation in die Steuernachricht ermöglicht, daß die Zugriffsverzögerung zum Speicher mit den durch den Koppelpunktschalter und das Delta-Netzwerk 50 verursachten Verzögerungen überlappen können. Diese Steuerinformation, welche eine Adresse enthält, ist besonders nützlich, wenn auf Daten von einem Massespeicher auf der Zielseite zugegriffen wird, der mit einem Cache-Speicher kombiniert ist. Die Adreßinformation in der Steuernachricht ermöglicht, daß die Daten vom Massespeicher zum Cache-Speicher vor dem eigentlichen Datenzugriff durch den Koppelpunktschalter übertragen oder vorher abgerufen werden. Zum Beispiel wäre die Adresse eine Leitungsadresse für 128 Bytes Daten.
Die Steuerinformation C enthält weiterhin einen Anzeiger, der angibt, ob die ursprüngliche Steuerinformation in einer nachrichtenkombinierenden Operation hinterlassen wurde, oder, alternativ, einen Anzeiger einer Nachricht, die mit einer kombinierten Nachricht kombiniert wurde, die die höchste Priorität hat und somit die zugeordnete Adreßinformation aufbewahrt. Der Parameter T ist der Zeitraum, der für die Operation erforderlich ist, wenn keine Überlappung von Zugriffs- und Schaltverzögerungen vorgesehen ist. Im einfachsten Falle wäre der ursprünglich angeforderte Verbindungszeitraum T eine einzelne Einheit, zum Beispiel die Zeiteinheit, die zum Lesen einer Zeile eines Speichers benötigt wird. Jedoch könnte der Parameter T erhöht werden, wenn Nachrichten am Zwischenknoten kombiniert werden. Die verbleibenden Parameter D, a und K in der Vorwärts-Steuernachricht SCij werden für die Kombinationsoperationen an den Knoten benötigt. Der Parameter D ist Eins plus die Tiefe innerhalb des Delta-Netzwerkes 50, in der die zuletzt durchgeführte Kombinationsoperation auftrat. Zum Beispiel wäre D = 3, wenn die Steuernachricht bei Knoten 110(2) kombiniert würde. Am Anfang ist D = 0, d.h., es wurde noch keine Kombination durchgeführt. Diese Information ist enthalten, damit bei der Antwort in Rückwärtsrichtung durch das Delta-Netzwerk 50 schnell festgestellt werden kann, ob Entkombinierungen durchgeführt werden müssen. Der Parameter a ist ein Anzeiger, der von einem Kombinierungsknoten eingefügt wird, um für seine eigenen Zwecke die Kombinieroperation zu identifizieren, welche die kombinierte Nachricht erzeugte. Die Kombinierknoten ordnen den Anzeiger a den Steuernachrichten zu, die in ihrem eigenen Puffer enthalten sind. Der Parameter K ist die Anzahl der Knoten, an denen bei einer gegebenen Nachricht eine Kombinierung durchgeführt wurde. Wenn eine Steuernachricht kombiniert wurde, muß eine Antwortnachricht in entgegengesetzter Richtung entkombiniert werden, wodurch es zu einer Verzögerung im Rückwärtsweg kommt. Der Parameter K ist ein Maßstab für die Verzögerung der Nachricht höchster Priorität im Rückweg und dient der Bestimmung der frühesten Reservierungszeit, die verwendet werden könnte. Am Anfang wird K auf Null gesetzt.
Jeder Knoten des Delta-Netzwerkes 50 hat eine Struktur, die schematisch in Figur 6 dargestellt ist. Auf zwei Vorwärts-Dateneingangswegen 60 und 62 werden Steuerdaten in Vorwärtsrichtung von den davorliegenden Knotenstufen empfangen. Die Vorwärts- Steuerdaten werden empfangen, gesteuert, möglicherweise gepuffert und dann zu einem der beiden Vorwärts-Datenausgangswege 64 und 66 geschaltet. Diese Funktionen werden durch einen Vorwärts- Steuer- und Pufferschaltkreis 68 gesteuert, der später noch ausführlich beschrieben wird. Die Vorwärts-Datenausgangswege sind mit der nächsten Stufe im Delta-Netzwerk 50 verbunden. Diese Struktur wird für Steuernachrichten, die in rückwärtiger Richtung über die Rückwärts-Dateneingangswege 70 und 72 und die Rückwärts-Datenausgangswege 74 und 76 gesendet werden, und die durch eine Rückwärts-Steuer- und Pufferschaltung 78 verbunden sind, im allgemeinen verdoppelt.
Jeder der Datenwege 60 bis 66 und 70 bis 76 hat eine zugeordnete Sperrleitung, die in umgekehrter Richtung zum oder von demselben Knoten in der Nachbarstufe verläuft. Wenn eine Steuer- und Pufferschaltung 68 oder 78 ihre Ausgangspuffer gefüllt hat, so daß keine weiteren Nachrichten in diesem Moment abgewickelt werden können, wird von hier aus ein Aktiv-Signal an beide Ausgangs- Sperrleitungen 80 und 82 oder 88 und 90 gegeben. Diese Sperre zeigt beiden benachbarten Knoten auf einer Seite, die möglicherweise zu dieser Schaltung 68 oder 78 übertragen, an, daß keine weiteren Nachrichten übertragen werden sollen. Wenn also die Vorwärts-Steuer- und Pufferschaltung 68 ein Aktiv-Signal auf der Sperrleitung 84 erfaßt, leitet sie keine Steuernachrichten auf den zugehörigen Datenweg 64 weiter. Entsprechend leitet die Rückwärts-Steuer- und Pufferschaltung 78, wenn sie ein Aktiv- Sperrsignal auf Leitung 92 erfaßt, eine Rück-Steuernachricht nicht auf den zugehörigen Datenweg 74 weiter.
Auf einen Puffer 96 für kombinierte Anforderungen kann sowohl von den Vorwärts- als auch von den Rückwärts-Steuer- und Pufferschaltungen 68 und 78 für die Speicherung und den späteren Abruf von kombinierten Nachrichten zugegriffen werden. Ein Füllstands- Register 98 führt Buch über die Anzahl der aktuell im Puffer 96 für kombinierte Anforderungen gespeicherten Nachrichten. Das Füllstands-Register 98 wird durch die Vorwärts-Steuer- und Pufferschaltung 68 erhöht, wenn es eine Nachricht in dem Kombinationsanforderungspuffer 96 speichert. Die Steuer- und Pufferschaltung 78 für die Rückwärtsrichtung verringert das Füllstands-Register 98, wenn sie eine Nachricht aus dem Kombinationsanforderungspuffer 96 entnimmt. Die im Kombinationsanforderungspuffer 96 gespeicherten Nachrichten werden durch einen Identifizierer der Steuer- und Pufferschaltung 68 für die Vorwärtsrichtung indexiert. Es ist nur ein finite Anzahl erlaubter Identifizierer vorhanden, und das Listenregister 100 führt Buch darüber, welche Identifizierer gerade verwendet werden. Sind nur acht zulässige Identifizierer vorhanden, könnte das Listenregister 100 ein 8- Bit-Register sein. Die Steuer- und Pufferschaltung 68 für die Vorwärtsrichtung würde das einem Identifizierer entsprechende Bit setzen und damit anzeigen, daß es für Nachrichten verwendet wird, die im Kombinationsanforderungspuffer 96 gespeichert werden. Wenn die Steuer- und Pufferschaltung 78 für die Rückwärtsrichtung die letzte identifizierte Nachricht aus dem Kombinationsanforderungspuffer 96 abruft, setzt sie das betreffende Bit im Listenregister 100 wieder zurück und zeigt damit an, daß dieser Identifizierer jetzt zur Verfügung steht. Die Steuer- und Pufferschaltung 68 für die Vorwärtsrichtung wird ausführlich in Figur 7 dargestellt. Die Eingangspuffer 110 und 112 sind mit den Vorwärts-Dateneingangswegen 60 und 62 verbunden und sind von ausreichender Größe, um je eine Steuernachricht SCij auf zunehmen. Die Eingangspuffer 110 und 112 haben weiterhin die Funktion, die Adresse im Kombinationsadreßfeld A zu modifizieren. Dies kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß der Ausgang des zu modifizierenden Adreß-Bits für den Eingangspuffer 110 mit einem Nullwert und für den Eingangspuffer 112 mit einem Wert von 1 verknüpft wird, unabhängig vom Wert dieses Bits bei Eingabe an den Eingangspuffer 110 oder 112. Im oben beschriebenen Beispiel wird zum Beispiel das am weitesten links liegende Adreßbit für den Knoten 000(1) immer als eine 1 vom Eingangspuffer 112 ausgegeben.
Eine Wegsteuerungsschaltung 114 steuert die Weiterleitung von Nachrichten zwischen den Eingangspuffern 110 und 112 und den Vorwärts-Datenausgangswegen 64 und 66, sowie die Weiterleitung zum und von einem Ausgangspuffer 116, der durch einen Puffer- und Kombinationssteuerteil 118 gesteuert wird. Dem Ausgangspuffer ist ein Füllstands-Register 120 zugeordnet, welches die Anzahl der im Ausgangspuffer zur Weiterleitung auf den Vorwärts- Datenausgangswegen 64 und 66 gespeicherten Nachrichten anzeigt. Trifft eine Nachricht am Eingangspuffer 110 oder 112 ein, liest die Wegsteuerschaltung das einzelne Bit des Adressenfeldes, welches die Schaltungsrichtung anzeigt. Bei Tiefe d ist die Nachricht für den Vorwärts-Datenausgangsweg 64 bestimmt, wenn das Bit ad+1 = 0 ist; die Nachricht ist für den Ausgangsweg 66 bestimmt, wenn ad+1 = 1 ist. Die Wegsteuerschaltung 114 leitet eine Nachricht umgehend vom Eingangspuffer 110 oder 112 zu ihrem angegebenen Ausgangsweg 64 oder 66 weiter, wenn der Ausgangspuffer 116 leer ist, entsprechend der Anzeige des Füllstands-Registers 120, und wenn der Weg 64 oder 66 verfügbar ist.
Der Pfad 64 oder 66 ist verfügbar, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind. Die Sperrleitung 84 oder 86, die dem Datenausgangspfad 64 oder 66 zugeordnet ist, muß ausgeschaltet sein. Desweiteren muß die Nachricht im Eingangspuffer 110 oder 112 die einzige Nachricht in den Eingangspuffern 110 und 112 für den angezeigten Weg sein. Das heißt, der andere Eingangspuffer muß entweder leer sein oder eine Nachricht enthalten, die für einen anderen Ausgangsweg bestimmt ist. Enthalten jedoch beide Eingangspuffer 110 und 112 Nachrichten, die für denselben Ausgangsweg 64 bis 66 bestimmt sind, kommt es für diesen Ausgangsweg zu einem Konflikt bzw. zu einer Konkurrenzsituation. Eine Methode, diese Konkurrenzsituation zu lösen, ist, mit der Kombinationsoperation fortzufahren, die im folgenden noch näher beschrieben werden soll. Damit jedoch Vorwärtsverzögerungen bei leichtem Verkehr und leerem Ausgangspuffer minimiert werden, wird empfohlen, die Konkurrenzsituation umgehend über die Wegsteuerschaltung 114 zu lösen. In der bevorzugten Lösungsmethode verfolgt die Wegsteuerung 114, welche Eingangspuffer 110 und 112 zuletzt eine Nachricht zum Ausgangsweg 64 oder 66 weitergeleitet haben. Der Eingangspuffer 110 oder 112, der nicht zuletzt eine Nachricht weitergeleitet hat, erhält bei dieser Konkurrenzsituation Priorität und seine Nachricht wird vor der anderen weitergeleitet. Das heißt, die Wegsteuerschaltung 114 bewirkt, daß die Priorität zwischen den Eingangspuffern 110 und 112 wechselt.
Der Ausgangspuffer 116 speichert Nachrichten, die auf eine Weiterleitung auf den Datenausgangswegen 64 und 66 warten. Der Ausgangspuffer 116 muß sowohl für den verbleibenden Teil der Zieladresse des Kombinationsadreßfelds A, welches für den Kombinationsprozeß verwendet werden soll, als auch für die beiden Adressen der beiden Datenausgangswege 64 und 66 inhaltsadressierbar sein. Desweiteren muß der Ausgangspuffer 116 als ein Silopuffer (first-in/first-out) für seinen gesamten Inhalt arbeiten, der jeweils an die beiden Datenausgangswege 64 und 66 adressiert ist. Diese Funktionen können leicht dadurch durchgeführt werden, indem der Ausgangspuffer 116 in zwei Ausgangspuffer, oder Unterpuffer 116a und 116b, unterteilt wird, wie in Figur 8 dargestellt. Jeder Ausgangspuffer 116a und 116b ist für bestimmte Datenausgangswege 64 und 66 dediziert. Die Füllstands- Register 98a und 98b sind den jeweiligen unterteilten Puffern 116a und 116b zugeordnet. Jedem Ausgangspuffer 116a oder 116b ist ein H-Register 122a oder 122b und ein T-Register 124a oder 124b zugeordnet. Die H- und T-Register werden für Pointer zur Steuerung der first-in-/first-out-Pufferfunktion verwendet.
Die Speicherorganisation eines Ausgangspuffers 116a oder 116b ist in Figur 9 dargestellt. Der Puffer 116a oder 116b besteht aus n+1 adressierbaren Speicherplätzen, von denen jeder eine Steuernachricht SCij speichert. Das T-Register 124a oder 124b zeigt auf den nächsten Speicherplatz im Ausgangspuffer 116a oder 116b, in welchem eine Nachricht gespeichert werden soll. Das H- Register 122a oder 122b zeigt auf die älteste gespeicherte Nachricht, die als nächste Nachricht abgerufen werden soll. Figur 9 stellt drei Speicherplätze für drei Nachrichten dar, die im Augenblick im Puffer gespeichert werden. Wenn eine andere Nachricht im Ausgangspuffer 116a oder 116b gespeichert wird, wird das T-Register um 1 reduziert. Entsprechend wird das H-Register 122a oder 122b bei Abruf einer Nachricht um 1 reduziert. Wenn entweder H oder T gleich 0 sind, führt eine weitere Reduzierung zu einem Wert n für diesen Zeiger H oder T, das heißt, die Zeiger durchlaufen eine zyklische Folge (wrap around). Es ist zu beachten, daß, wenn H = T, nachdem eine Nachricht gespeichert wurde, der zugeordnete Ausgangspuffer 116a oder 116b voll ist. Wenn jedoch H = T, nachdem eine Nachricht abgerufen wurde, ist der zugehörige Puffer leer.
Eine ausführlichere schematische Darstellung der Schaltung, die der Wegsteuerschaltung 114 zugeordnet ist, ist in Figur 10 dargestellt. Jedem der beiden Eingangspuffer 110 und 112 ist ein Pufferstatusregister 130 oder 132 zugeordnet, das zwei Informationsbits (b&sub1;,b&sub2;) enthält. Der Wert des ersten Bits ist b&sub1; = 1, wenn eine Nachricht in dem zugeordneten Eingangspuffer 110 oder 112 wartet. Das zweite Bit b&sub2; wird von dem Bit des Adressenfelds A übernommen, welches auf dieser Stufe des Delta-Netzwerks verwendet wird. Das heißt, das zweite Bit b&sub2; = 0, wenn die Steuernachricht auf den Datenausgangsweg 64 geschaltet wird, und b&sub2; = 1, wenn sie auf den Datenausgangsweg 66 geschaltet wird. Jedem der Datenausgangswege 64 und 66 sind zwei zusätzliche Register 134 und 136 zugeordnet, die die Quelle der letzten auf dieser Leitung übertragenen Nachricht angeben. Das heißt, der Inhalt des letzten Nachrichtenregisters 134, welches dem Datenausgangsweg 64 zugeordnet ist, wird auf 0 gesetzt, wenn die letzte auf Weg 64 übertragene Nachricht für den Dateneingangsweg 60 empfangen wurde, und wird auf 1 gesetzt, wenn die Nachricht auf dem Dateneingangsweg 62 empfangen wurde. Die Wegsteuerschaltung 114 erhöht das Füllstands-Register 120a, wenn eine Nachricht, die auf dem Datenausgangsweg 64 übertragen werden soll, im Ausgangspuffer 116a gepuffert werden soll. Wenn die gepufferte Nachricht vom Ausgangspuffer 116a abgerufen und auf dem Datenausgangsweg 64 übertragen wird, reduziert die Wegsteuerschaltung 114 das Füllstands-Register 120a. Dementsprechend erfolgt beim Füllstands-Register 120b eine Erhöhung bzw. Reduzierung, wenn Nachrichten zur Übertragung auf den Datenausgangsweg 66 im Ausgangspuffer 116b gepuffert werden.
Nachfolgend soll das Weiterleiten von Nachrichten auf den oberen Datenausgangsweg 64 beschrieben werden. Eine entsprechende Erläuterung würde natürlich für den unteren Datenausgangsweg 66 gelten. Auf dem oberen Datenausgangsweg 64 wird höchstens eine Steuernachricht pro Steuerzyklus übertragen. Wenn eine Meldung ausgewählt wurde, die auf diesem Weg übertragen werden soll, wird eine Nachrichtenauswahlflagge gesetzt. Wurde keine Nachricht ausgewählt, wird die Nachrichtenauswahlflagge zurückgesetzt.
Wenn die Sperrleitung 84, welche dem Datenausgangsweg 64 zugeordnet ist, aktiv ist, können keine Nachrichten übertragen werden. Wird festgestellt, daß der Inhalt des Pufferstatusregisters 130 oder 132 (b&sub1;,b&sub2;) = (1,0) ist, erkennt die Wegsteuerschaltung, daß eine Nachricht zur Übertragung auf einem gesperrten Datenausgangsweg empfangen wurde. Stattdessen leitet die Wegsteuerschaltung 114 die Nachricht vom betreffenden Eingangspuffer 110 bis 112 zur Speicherung oder Kombination zum Puffer und Kombinations-Controller 118.
Ist jedoch die Sperrleitung 84 nicht aktiv, wird das Füllstands- Register 120a durch den Puffer- und Kombinations-Controller 118 aufgefordert, festzustellen, ob es einen Wert enthält, der ungleich Null ist, d.h., ob im Ausgangspuffer 116a Nachrichten warten. Ist das Füllstands-Register 120 a größer als 1, wird die nächste Nachricht im Ausgangspuffer 116a abgerufen und das Füllstandsregister 120a wird reduziert. Das letzte Nachrichtenregister 134 wird dann entsprechend dem Ursprung dieser Nachricht aktualisiert und die Nachrichtenauswahlflagge wird gesetzt.
Enthält der Ausgangspuffer 116a keine wartenden Nachrichten, was durch ein leeres Füllstands-Register 120a angezeigt wird, können die Nachrichten in den Eingangspuffern 110 und 112 möglicherweise unmittelbar weitergeleitet werden. Eine Nachricht im oberen Eingangspuffer 110 wird unmittelbar an den Datenausgangsweg 64 weitergeleitet, wenn eine der folgenden Voraussetzungen erfüllt ist: (1) der Inhalt des letzten Nachrichtenregisters 134 ist 0 und der Inhalt des Pufferstatusregisters 130 ist (1,0); oder (2) der Inhalt des letzten Nachrichtenregisters 134 ist eine 1, der Inhalt des oberen Pufferstatusregister 130 ist (1,0) und das erste Bit b&sub1; des unteren Pufferstatusregisters 132 ist 0. Entsprechend wird eine Nachricht vom unteren Eingangspuffer 112 übertragen, wenn folgende Voraussetzungen vorliegen: (1) der Inhalt des letzten Nachrichtenregisters 134 ist 1 und der Inhalt des unteren Pufferstatusregisters 132 ist (1,0); oder (2) der Inhalt des letzten Nachrichtenregisters 134 ist 0, der Inhalt des unteren Pufferstatusregisters 132 ist (1,0) und das erste Bit b&sub1; des oberen Pufferstatusregisters 130 ist 0. Wenn eine Nachricht unter einer dieser Bedingungen gesendet werden soll, wird die Nachrichtenauswahlflagge gesetzt. Wenn jedoch entweder im oberen oder im unteren Eingangspuffer 110 oder 112 eine Nachricht eintrifft, die nicht unmittelbar weitergeleitet werden kann, weil keine der oben genannten Bedingungen erfüllt ist, wird die Nachricht zum Puffer- und Kombinations-Controller 118 weitergeleitet.
Nachfolgend soll die Funktion des Puffer- und Kombinations-Controllers 118 beim Puffern und eventuellen Kombinieren einer Nachricht beschrieben werden. Der Controller 118 empfängt eine Steuernachricht SC(A,C,T,D,a,K) von der Wegsteuerung 114. Es wird angenommen, daß der Knoten 52 in einer Tiefe von d liegt. Der Controller 118 nimmt die verbleibenden Bits des kombinierten Adreßfelds A, welche die Zieladresse bestimmen, das heißt, ad+1, ad+2..., und vergleicht sie mit den entsprechenden Bits der bereits im Ausgangspuffer 116 gespeicherten Nachrichten. Das heißt, der Ausgangspuffer 116 ist entsprechend dem Feld ad+1, ad+2, ... inhaltsadressierbar. Da in der bevorzugten Ausführung der Ausgangspuffer über zwei Ausgangspuffer 116a und 116b verfügt, die den beiden Datenausgangswegen 64 und 66 zugeordnet sind, zeigt das erste Bit ad+1 auf einen der beiden Ausgangspuffer 116a und 116b. Diese beiden Puffer 116a und 116b sind dann für das oder die verbleibenden Adressenbit(s) ad+2, ad+3 ... einzeln inhaltsadressierbar. Jedoch sind die Ausgangspuffer 116a und 116b nur zwischen ihren jeweiligen T- und H-Zeigern für die aktuell darin gespeicherten gültigen Nachrichten inhaltsadressierbar. Wird keine Nachricht mit den korrekten Bits gefunden, wird die aktuell empfangene Steuernachricht an der Stelle gespeichert, auf die das T-Register 124a oder 124b zeigt, da die Nachricht Mi = (A,C,T,D,a,K) ist. Das T-Register 124a oder 124b wird verinindert und das zugeordnete Füllstands-Register 120a oder 120b wird erhöht. Hierdurch ist der Puffervorgang abgeschlossen, es wurde keine Nachrichtenkombinierung durchgeführt.
Wurde jedoch eine Nachricht mit den richtigen Adreßbits gefunden, hat sie die Form Mi = (Ai,Ci,Ti,Di,ai,Ki). Sie enthält die richtigen Bits der Adresse Ai, die zu den entsprechenden Bits der Adresse A paßten. Wenn der Tiefenparameter der gespeicherten Nachricht der Tiefe des Knotens 52 entspricht, das heißt, Di = d, dann wurde die Nachricht Mi bereits auf dieser Ebene kombiniert. In diesem Falle war für den Kombinationsprozeß eine Erhöhung des Zeitdauerparameters Ti der bereits gespeicherten Nachricht Mi um den Zeitdauerparameter der neu eingegangenen Nachricht SC erforderlich. Das heißt, Mi = (Ai,Ci,Ti+T,Di,ai,Ki) für die neu kombinierte gespeicherte Nachricht. Der erhöhte Zeitdauerparameter ist die Gesamtzeitdauer, die für die Verwaltung aller Aufgaben aller kombinierten Steuernachrichten benötigt wird. Wenn eine Steuernachricht SC mit einer bereits kombinierten Nachricht Mi kombiniert wird, wird eine gekürzte Version der Steuernachricht SC im Kombinationsanforderungspuffer 96 als eine katalogisierte Nachricht M* = (A,T,D,a;ai) gespeichert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Parameter C und K der Steuernachricht nicht erforderlich, wenn die Nachrichten dekombiniert werden, sie werden also nicht mit der katalogisierten Nachricht M* gespeichert. Der letzte Parameter ai wurde aus der bereits kombinierten Nachricht Mi entnommen und ist einer der Identifizierer, die festlegen, welche katalogisierte Nachricht M* einer einzelnen kombinierten Nachricht Mi zugeordnet ist; sie identifizieren außerdem die Nachricht, die schließlich von den Reservierungsprozessoren 54 zurückgeschickt wird.
Immer wenn eine katalogisierte Nachricht M* in dem Kombinationsanforderungspuffer 96 gespeichert wird, erhöht natürlich der Puffer- und Kombinations-Controller 118 das zugehörige Füllstands-Register 98. Nachdem die Steuernachricht SC mit der gepuf ferten Nachricht Mi kombiniert und ihre zugeordnete katalogisierte Nachricht M* gespeichert wurde, ist der Puffer- und Kombinations-Controller 118 bereit für den nächsten Zyklus.
Wenn die Nachricht Mi, die im Ausgangspuffer 116 gefunden wird, einen Tiefenparameter Di hat, der geringer als d ist, wurde die bereits gepufferte Nachricht Mi vorher in dieser Tiefe d noch nicht kombiniert. In diesem Fall erzeugt der Controller 118 eine neu kombinierte Nachricht von SC und Mi in der Form Mi = (Ai,CiTi+T,D,'i,Ki+1). Der Identifizierer a' ist ein neuer Identifizierer, der im Listenregister 100 als aktuell unbenutzt angezeigt wird. Das Listenregister 100 wird dann geändert und zeigt an, daß der Identifizierer a' jetzt benutzt wird. Wenn keine weiteren Identifizierer verfügbar sind, werden die Sperrleitungen 80 und 82 aktiv gesetzt, um den Empfang weiterer Nachrichten zu verhindern. Für eine neu kombinierte Nachricht werden im Kombinationsanforderungspuffer 96 zwei katalogisierte Nachrichten in der Forin M&sub1;* = (Ai,Ti,Di,ai;a') und M&sub2;* = (A,T,D,a;a') gespeichert. Das heißt, beide Steuernachrichten SC und die bereits gespeicherte Nachricht Mi haben zugeordnete katalogisierte Nachrichten, die gespeichert sind, beide katalogisiert durch denselben Identifizierer a'. Diese Doppelspeicherung erfordert, daß das Füllstands-Register 98 um 2 erhöht wird. Immer wenn das Füllstands-Register 98 anzeigt, daß weniger als zwei Slots im Kombinationsanforderungspuffer 96 leer sind, bewirkt der Puffer- und Kombinations-Controller 118, daß die Sperrleitungen 80 und 82 aktiv werden, um den weiteren Empfang von Nachrichten zu verhindern, die möglicherweise zu einem Überlauf des Kombinationsanforderungspuffers 96 führen könnten.
Zu diesem Zeitpunkt ist zu beachten, daß die Parameter Ai, Ci und Ki zum Einschluß in die neu kombinierte Nachricht Mi beliebig aus der bereits gespeicherten, aber nie kombinierten Nachricht Mi ausgewählt wurden. Diese Parameter könnten genauso gut aus der Steuernachricht SC entnommen worden sein. Es besteht die Möglichkeit, im Steuerparameter C ein Prioritätsschema aufzustellen, so daß die Nachricht mit der höchsten Priorität ihre Parameter bei der Kombination immer beibehält. Diese Möglichkeit ist von besonderem Nutzen, wenn der Steuerparameter C als Adressier-Information am Zielanschluß verwendet wird. Natürlich kann nur ein solcher Satz Adressier-Informationen im Steuerfeld Ci in einer kombinierten Nachricht Mi übertragen werden.
Es wird vorgezogen, daß beim Kombinationsprozeß eine Nachricht im Ausgangspuffer 116a oder 116b dann nicht in eine Kombinationsoperation einbezogen wird, wenn diese Nachricht sich bereits an der Spitze der Warteschlange befindet. Ein Versuch, das am weitesten vorne liegende Glied der Warteschlange zu kombinieren, hat wahrscheinlich eine Verzögerung bei der Übertragung von Nachrichten aus dem Puffer zur Folge. Dementsprechend sind, unter Hinweis auf Figur 9, nur diejenigen Nachrichten für die Adreßbits ad+1, ad+2, ... inhaltsadressierbar, die sich an oder zwischen den Plätzen T+1 und H-1 befinden.
Die Speicherorganisation für den Kombinationsanforderungspuffer kann mit der des Listenregisters 100 vorteilhaft integriert werden, so daß die verfügbare Pufferkapazität vollständig ausgenutzt wird, siehe Figur 11. Ein Listenregister 100' enthält einen Platz für jeden der Identifizierer a. Ein Verwendungsbit zeigt an, ob der zugeordnete Identifizierer a im Augenblick verwendet wird. Der Identifizierer selbst muß nicht gespeichert werden, sondern kann einfach die Adresse des betreffenden Platzes sein. Ein Längenparameter gibt die Anzahl der in einem Kombinationsanforderungspuffer 96' katalogisierten Nachrichten an, die durch den Identifizierer a katalogisiert sind. Schließlich gibt es für jeden Identifizierer a einen Zeiger zu einem Platz einer der katalogisierten Nachrichten im Kombinationsanforderungspuffer 96'. Der Kombinationsanforderungspuffer 96' ist ein weiterer Speicher mit mehreren Plätzen. Ein Belegungszustandsbit zeigt an, ob ein Platz im Augenblick zur Speicherung einer katalogisierten Nachricht M* benutzt wird. Der Platz enthält desweiteren einen Zeiger zu einem anderen Platz im Kombinationsanforderungspuffer 96' für eine andere dem Identifizierer a zugeordnete Nachricht. Der Kombinationsanforderungspuffer 96' kann katalogisierte Nachrichten M* für jede Kombination von Identifizierern a in jeder Kombination von Speicherplätzen speichern. Der Kombinationsanforderungspuffer 96' ist demnach durch den Identifizierer a adressierbar, der auf eine Nachricht einer Reihe von katalogisierten Nachrichten zeigt. Immer wenn eine weitere katalogisierte Nachricht im Kombinationsanforderungspuffer 96' gespeichert wird, wird die Kette von Zeigern bis zur letzten katalogisierten Nachricht überprüft, im dargestellten Beispiel M&sub3;*. Dann werden die Belegungszustandsbits anderer Plätze geprüft, um festzustellen, ob diese Plätze verfügbar sind. Wenn ein verfügbarer Platz gefunden wird, wird diese Adresse dann in das Zeigerfeld des Platzes der letzten katalogisierten Nachricht eingefügt, die neue katalogisierte Nachricht wird in dem angezeigten Platz gespeichert, das Belegtzustandsbit wird auf eins geändert und der Längenparameter im Listenregister 100 wird um eins erhöht. Es ist zu beachten, daß bei diesem Schema der zweite Identifizierer a' in der katalogisierten Nachricht M* redundant ist, da diese Information von der Zeigerkette zur Verfügung steht.
Eine andere Methode, die Sperrleitungen 80 und 82 zu setzen und rückzusetzen, soll später beschrieben werden.
Mit der oben beschriebenen Struktur für die Knoten 52 können entweder die Steuernachrichten SC unmittelbar von einem Knoten zu einem anderen Knoten in einer anderen Tiefe weitergeleitet werden, oder die Steuernachrichten können unkombiniert nach vorübergehender Speicherung in den Ausgangspuffern 116a oder 116b gespeichert werden, oder eine kombinierte Steuernachricht kann vom Ausgangspuffer 116a oder 116b übertragen werden. Außerdem können Steuernachrichten in verschiedenen Tiefen kombiniert werden, wobei entsprechende katalogisierte Nachrichten M* in dem Kombinationsanforderungspuffer 96 in den verschiedenen Kombinationstiefen zurückgelassen werden.
Jede Steuernachricht SC wird schließlich an einem vorbezeichneten Reservierungsprozessor 54 empfangen, der in Figur 12 dargestellt ist. Für den Reservierungsprozessor 54 ist es immateriell, ob die Steuernachricht SC eine kombinierte oder eine unkombinierte Nachricht ist. Beide werden gleich behandelt. Die empfangene Steuernachricht SC wird in einem Eingangspuffer 130 gespeichert. Das Adreßfeld A, der Tiefenparameter D und der Identifizierer a der Steuernachricht SC werden unmittelbar an einen Ausgangspuffer 132 zur Einbeziehung in die Rücknachricht SR weitergeleitet. Die Steuerinformation C wird an den entsprechenden Ausgangsadapter 32 weitergeleitet. Hat der Ausgangsadapter 32 eine Cache-Speicher und die Steuerinformation C enthält die Adresse für die Speicherseite, die von dem dem Ausgangsadapter 32 zugeordneten Massenspeicher angefordert wird, kann die Seite zusammen mit ihrer Speicheradresse in Vorabruf gehen und kann dann schnell abgerufen werden, wenn die Verbindung durch den Koppelpunktschalter 34 endgültig hergestellt ist.
Eine Reservierungsprozessoreinheit 134 empfängt den Zeitdauer- Parameter T und die Anzahl der Kombinierungsebenen K vom Eingangspuffer 130.
Die Zeitdauer T ist die angeforderte Gesamtzeit, möglicherweise für eine Reihe von kombinierten Nachrichten. Andererseits ist die Anzahl der kombinierenden Ebenen K nur einer unkombinierten Nachricht in der Steuernachricht SC zugeordnet. Die Reservierungsprozessoreinheit 134 erhält ein Realzeitpunktsignal t von einem Vermittlungssystemtaktgeber. Ein Register 136 enthält den Absolut-Zeitpunkt toc, der den Beginn der ersten verfügbaren Reservierung darstellt. Dieser Zeitpunkt toc wird von der Reservierungsprozessoreinheit 134 gesetzt, ist jedoch immer gleich dem oder später als der Systemtaktzeitpunkt t. Diese Funktion kann leicht von einer Vergleichsschaltung ausgeführt werden.
Zweck des Reservierungsprozessors 134 ist die Berechnung eines absoluten Reservierungszeitpunkts V für die Rückübertragung durch das Delta-Netzwerk und für die Berechnung neuer Werte des verfügbaren Reservierungszeitpunkts toc. Die funktionelle Abhängigkeit dieser beiden Parameter hängt von einem anderen Parameter P = (t+tmin+ZK)-toc ab. Der Parameter t ist der Systemtaktzeitpunkt und toc ist der aktuelle Zeitpunkt im Register 136. Der Parameter tmin ist ein Parameter des Vermittlungssystems und stellt die Zeitdauer dar, die die Rücknachricht SR benötigt, um das Delta-Netzwerk 42 zurück zum Eingangsadapter 30 zu durchlaufen. Dieser Parameter ist für den Fall vorhanden, in dem keine Kombination stattfand und daher auch keine Dekombination für die Rücknachricht erforderlich ist. Der Parameter Z ist die erwartete zusätzliche Dekombinationsverzögerung für die Dekombination an einem Knoten 52. Somit ist das Produkt ZK die gesamte Dekombinierungsverzögerung, die für die eine ursprüngliche Nachricht erwartet wird, welche die Kombinationsebenen K und die Steuerinformation C geliefert hat. Dann ist die Summe von (t+tmin+ZK) der erwartete Ankunftszeitpunkt der Rücknachricht SR am Eingangsadapter 30, die die eine Steuernachricht erzeugte, der K und C zugeordnet sind. Wenn der erwartete Ankunftszeitpunkt später ist als der verfügbare Reservierungszeitpunkt toc, das heißt, P ist größer als 0, dann ist der verfügbare Reservierungszeitpunkt toc zu früh, um verwendungsfähig zu sein, und stellt eine Zeitdauer dar, die verlorengeht, bis eine Verbindung hergestellt werden kann. In diesem Fall wird der in der Rücknachricht übertragene Zeitpunkt V auf V = Toc + P gesetzt, wobei es sich um den oben genannten Ankunftszeitpunkt am Eingangsadapter 30 handelt. Auch in diesem Fall wird das verfügbare Reservierungszeitregister 136 um den verlorengegangenen Zeitraum P und den angeforderten Reservierungszeitraum T erhöht. Der neue Wert des verfügbaren Reservierungszeitpunkts toc ist demnach der Zeitpunkt, an dem die Verarbeitung aller der Steuernachricht SC zugeordneten Aufgaben abgeschlossen ist. Ist jedoch der Wert von P geringer als oder gleich 0, dann ist kein verlorener Zeitraum P vorhanden. Der in der Rücknachricht SR übertragene Zeitpunkt V wird auf den aktuellen Zeitpunkt toc des verfügbaren Reservierungszeitregisters 136 gesetzt und dieses Register wird dann durch die Reservierungs-Anforderungszeitdauer T aktualisiert. Nachdem der Ausgangspuffer 132 die Werte A, D, a und V empfangen hat, wird die Rücknachricht SR (A,V,D,a) an das Delta-Netzwerk 50 zur Übertragung in umgekehrter Richtung zurückgeleitet.
Die Weiterleitung der Rück-Steuernachricht 5R durch das Delta- Netzwerk 52 ist der Weiterleitung der Vorwärts-Steuernachricht SC durch dieses Netzwerk sehr ähnlich. Die Steuer- und Pufferschaltung 78 für die Rückwärtsrichtung, dargestellt in Figur 13, ist der Steuer- und Pufferschaltung 68 für die Vorwärtsrichtung in Figur 7 sehr ähnlich. Die Schaltung zwischen den Rück-Dateneingangswegen 70 und 72 und den Rück-Datenausgangswegen 74 und 76 wird entsprechend einem Bit des Kombinationsadreßfeldes A in der Rücknachricht SR durchgeführt. Wie bereits erwähnt, werden beim Schalten in Rückwärtsrichtung die Bits im Kombinationsadreßfeld von rechts nach links gelesen. Die Rücknachrichten werden in den Eingangspuffern 140 und 142 gepuffert. Eine Rückwegsteuerschaltung 144 steuert das Schalten von Rück-Nachrichten SR durch den Schalter. Ein Ausgangspuffer 146 ist vergleichbar mit dem Ausgangspuffer 116 mit der Ausnahme, daß er nicht inhaltsadressierbar sein muß, sondern streng als first-in/first- out-Puffer arbeitet. Ein Füllstands-Register 147 zählt die verfügbaren Slots im Ausgangspuffer 146. Der Ausgangspuffer 146 und das Füllstands-Register 147 können als Doppelpuffer und -register ausgeführt werden, wie in Figur 8 dargestellt.
Enthält der Ausgangspuffer 146 Nachrichten, die auf eine Übertragung warten, empfängt die Wegsteuerschaltung 144 diese Nachrichten durch einen Puffer- und Dekombinations-Controller 148 zur Übertragung auf den Rück-Datenausgangswegen 74 und 76 entsprechend dem richtigen Bit im Adreßfeld A. Bei jeder aus dem Ausgangspuffer 146 entnommenen Nachricht wird ein zugeordnetes Füllstands-Register 147 vermindert. Wird das Füllstands-Register 147 vermindert, wenn die Sperrleitungen 88 und 90 aktiv sind, wird die Sperrung aufgehoben. Genauso wie bei der Vorwärtsschaltung werden die Rücknachrichten nur übertragen, wenn der erforderliche Datenausgangsweg 74 oder 76 zur Verfügung steht. Wenn der Ausgangspuffer 146 leer ist, wie durch sein zugeordnetes Füllstands-Register 147 angezeigt wird, wird eine Nachricht im Eingangspuffer 140 oder 142 zu dem entsprechenden Datenausgangsweg 74 oder 76 übertragen, wenn dieser Weg verfügbar ist und wenn der Tiefenparameter D in der Rücknachricht SR(A,V,D,a) nicht anzeigt, daß in dieser Tiefe eine Dekombinierung erforderlich ist, das heißt, wenn D nicht gleich d ist. Kann die Rücknachricht SR nicht sofort weitergeleitet werden, wird sie an den Puffer- und Dekombinations-Controller 148 gesendet.
Der Controller 148 speichert bei Empfang einer Rücknachricht von der Wegsteuerungsschaltung 144 diese Nachricht im Ausgangspuffer 146, wenn D nicht gleich d ist. Er erhöht dann auch das Füllstands-Register 148. Wenn das Füllstands-Register 148 anzeigt, daß der Ausgangspuffer 146 voll ist, werden die Sperrleitungen 88 und 90 aktiv gesetzt, um die Übertragung weiterer Rücknachrichten zu sperren.
Wenn der Tiefenparameter D in der vom Controller 148 empfangenen Steuernachricht d entspricht, muß diese Rücknachricht auf dieser Ebene dekombiniert werden. Die Rücknachricht hat die Forin SR = (A,V,d,a). Der kombinierte Anforderungspuffer 96 hat mindestens zwei katalogisierte Nachrichten Mi* = (Ai,Ti,Di,ai;a). Die Inhaltsadressierbarkeit erfolgt entsprechend dem Identifizierer a. Diese katalogisierten Nachrichten werden aus dem Ausgangspuffer 146 in der Reihenfolge first-in/first-out entnommen und in den Ausgangspuffer 146 als Mehrfach-Rücknachrichten der Forin SR = (Ai,Vi,Di,ai) eingefügt, für die erforderliche Sequenz i beginnend mit 1. Der angepaßte Reservierungszeitpunkt Vi wird sequentiell für die Anzahl der katalogisierten Nachrichten berechnet, nämlich V&sub1; = V und Vi+1 = Vi+Ti. Das Ergebnis ist die Zuordnung des Reservierungszeitpunkts V in der kombinierten Rücknachricht SR zu den verschiedenen dekombinierten Nachrichten. Natürlich muß, wenn Nachrichten dekornbiniert und in den Ausgangspuffer 116 eingegeben werden, das Füllstands-Register 120 entsprechend erhöht werden und die Übertragung muß gestoppt werden, wenn es anzeigt, daß der Ausgangspuffer 116 voll ist. In diesem Fall sind die Sperrleitungen 88 und 90 aktiviert.
Auf diese Weise werden alle kombinierten Rücknachrichten SR auf derselben Ebene und am selben Knoten dekombiniert, an dem die Steuernachricht SC, die sie erzeugte, kombiniert wurde. Desweiteren wird eine einzelne Rücknachricht in mehr als einer Tiefe dekombiniert, wenn der Tiefenparameter D in der katalogisierten Nachricht M* anzeigt, daß weiterhin ein Bedarf zur Dekombinierung besteht. Auf diese Weise kommen Rücknachrichten als einzelne unkombinierte Rücknachrichten wieder an den Eingangsadaptern 30 an. Der Eingangsadapter 30 verwendet dann den Reservierungszeitpunkt V, der in der rückgeleiteten Nachricht enthalten ist, als den Zeitpunkt, der den zugeordneten Controller 40 zur Herstellung der geforderten Koppelpunktverbindung im Koppelpunktschalter 34 veranlaßt. Wenn durch Blockierungen im Rückleitungsweg oder aus anderen Gründen der an den Eingangsadapter zurückgegebene Reservierungszeitpunkt V vor dem Zeitpunkt liegt, an dem er tatsächlich an diesem Adapter 30 empfangen wurde, wird keine Verbindung hergestellt und die Verbindungsanforderung muß erneut vorgelegt werden. Am Ende der ursprünglich angeforderten Verbindungszeitdauer T muß der Controller 40 den Koppelpunkt trennen, weil ein anderer Koppelpunkt-Controller aufgrund einer anderen gewährten Reservierung wahrscheinlich eine Konkurrenzverbindung herstellt.
Nachfolgend soll eine andere Methode zum Setzen der Sperrleitungen 80, 82, 88 und 90 beschrieben werden. Bei dieser Methode werden die Leitungen nur am Ende jedes Übertragungszyklus zwischen den Knoten geändert, ein Zeitpunkt, an dein verschiedene Puffer geprüft werden, um festzustellen, ob genügend Raum verfügbar ist. Der Puffer- und Kombinationsregler 118 (Fig. 7) prüft die Füllstands-Register 120a und 120b (Fig. 8), die den beiden Eingangspuffern 116a und 116b zugeordnet sind, um festzustellen, daß beide Puffer mindestens zwei Slots zur Verfügung haben. Der Controller 118 überprüft außerdem das Füllstands-Register 98, das dem Kombinationsanforderungspuffer 96 zugeordnet ist, um festzustellen, ob mindestens vier Slots verfügbar sind. Der Puffer- und Kombinations-Controller 118 setzt dann die Sperrleitungen 80 und 82, wenn eine der beiden oben genannten Bedingungen nicht erfüllt ist, oder setzt sie zurück, wenn beide Bedingungen erfüllt sind. Die Setz- oder Rücksetzbedingung besteht dann für den nächsten Zyklus weiter, an dessen Ende die Prüfung wiederholt wird.
Bei Zugrundelegung der Ausführung mit doppeltem Unterpuffer der Figur 8 prüft der Puffer- und Dekombinations-Controller 148 jedes Füllstands-Register, das jedem Unterpuffer des Ausgangspuffers 146 zugeordnet ist. Jeder Unterpuffer muß mindestens die Anzahl von Slots verfügbar haben, die größer als 2 ist, oder den maximalen Längenpararneter im Listenregister 100', das dem Kombinationsanforderungspuffer 96' zugeordnet ist (Figuren 11 und 13). Sind diese Bedingungen erfüllt, setzt der Puffer- und Dekombinations-Controller 148 die Sperrleitungen 88 und 90 zurück. Anderenfalls werden sie für den nachfolgenden Zeitraum aktiv gesetzt.
Die vorangehende Beschreibung stützt sich auf die Berechnung und Rücklettung des absoluten Reservierungszeitpunkts V an den Eingangsadapter. Eine alternative Methode ist die Berechnung der Reservierungsverzögerungszeitdauer an jedem Reservierungsprozessor 54, bevor der zugeordnete Ausgangsadapter verfügbar wird. Die Verzögerungszeitdauer muß größer als die erwartete Rück-Verzögerungszeitdauer ZK sein, möglicherweise plus einer zusätzlichen Verzögerungszeitdauer, welche die typischen Blockierungszeiten berücksichtigt. Diese typische Blockierungs-Verzögerungszeitdauer kann für bestimmte Systeme abgestimmt werden. Die neue Reservierungs-Verzögerungszeitdauer dient zur Aktualisierung eines Verzögerungstakts am Reservierungsprozessor, der ebenfalls bis zu einem Null-Wert gemindert wird, so daß ein Realzeitverzögerungsanzeiger geführt wird. Wenn das Reservierungs-Verzögerungszeitdauersignal in der Rücknachricht SR zurückgeleitet wird, verinindert jeder Knoten diese Verzögerung entsprechend der Zeitdauer, um die die Rücknachricht tatsächlich verzögert wurde, entweder durch Verzögerungen aufgrund von Blockierungen, Verzögerungen bei der Pufferung, oder durch normale Weiterleitungsverzögerungen. Wenn also dieses Reservierungs-Verzögerungszeitdauersignal an den Eingangsadapter 30 zurückkommt, zeigt es die echte Zeitverzögerung an, die auftritt, bevor der Controller 40 die gewünschte Koppelpunktverbindung herstellen soll. Wenn natürlich die Reservierungszeitdauer auf einen Negativ-Wert vermindert wurde, ist es zu spät, die Verbindung herzustellen, die dann als neue Anforderung vorgelegt werden muß. Reservierungszeitdauerverzögerungen in kombinierten rückgeleiteten Nachrichten werden ebenso dekombiniert wie die Reservierungszeitpunkte Vi.
In der vorangehenden Beschreibung des Vermittlungssystems der Figur 3 wurde implizit angenommen, daß eine Kategorie von Geräteeinheiten, die an den Eingangsanschlüssen I&sub0;-I&sub3; angeschlossen sind, die Anforderungen für eine Verbindung durch die Koppelpunktschalter 34 zu einer anderen Kategorie von Geräteeinheiten einleitete, die an die Ausgangsanschlüsse O&sub0;-O&sub4; angeschlossen sind. Die beiden Kategorien von Geräteeinheiten eines solchen asymmetrischen Systems könnten an den Eingangsanschlüssen Prozessoren und an den Ausgangsanschlüssen Speicher sein. Viele Rechnersysteme bilden jedoch symmetrische Systeme, in denen jede Geräteeinheit eine Verbindung zu einer anderen Geräteeinheit anfordern kann. An das Vermittlungssystem der Figur 3 kann ein solches System leicht angebaut werden, indem die Geräteeinheit sowohl an einen Eingangsanschluß Ii und einen Ausgangsanschluß Oi angeschlossen wird. Hierzu sind verständlicherweise entsprechende Eingangs- und Ausgangsanschlüsse an der angebauten Geräteeinheit erforderlich. Es ist zu beachten, daß dann durch den Koppelpunktschalter 34 zwei Wege zwischen den beiden so angebrachten Geräteeinheiten Di und Dj bestehen. Ein Weg verbindet Ii mit Oj, ein anderer Weg verbindet Ij mit Oi. Entsprechend dem bisher beschriebenen Vermittlungssystem werden diese beiden Koppelpunktverbindungen durch Verbindungsanforderungen, die an den beiden Eingangsanschlüssen Ii und Ij auftreten, separat gesetzt.
Für eine Duplex-Kommunikation zwischen den beiden Geräteeinheiten Di und Dj wird empfohlen, daß jede Geräteeinheit Di zwei Eingangsanschlüsse Ii und I'i zu einem Koppelpunktschalter 150 hat, dargestellt in Figur 14, und dementsprechend auch zwei Ausgangspunkte O'i und Oi von diesem Schalter 150 hat. Ein Duplex- Weg zur Geräteeinheit Di wird durch die beiden Anschlüsse Ii und O'i hergestellt, wenn die Anforderung, eine Verbindung herzustellen, von dieser Geräteeinheit Di erfolgte. Wenn jedoch die Anforderung, eine Verbindung herzustellen, von einer anderen Geräteeinheit Dj erfolgte, wird der Duplex-Weg zu der Geräteeinheit Di durch die Anschlüsse I'i und Oi hergestellt. Ein einzelner Koppelpunkt-Controller 40, der dem Eingangsanschluß Ii zugeordnet ist, steuert die Koppelpunktverbindungen sowohl für den Eingangsanschluß Ii als auch den Ausgangsanschluß O'i. Offensichtlich bestehen die Koppelpunktverbindungen zwischen Ii und Oj und zwischen O'i und I'j. Man kann sehen, daß die horizontale Unterteilung des Koppelpunktschalters 150 beibehalten wurde.
Der Koppelpunktschalter 150, der für das System der Figur 14 benötigt wird, ist in gewisser Weise ungewöhnlich, und zwar dadurch, daß einige Wege für die Datenübertragung in eine Richtung und andere Wege für die Datenübertragung in die andere Richtung verwendet werden. Es kann von Vorteil sein, den Koppelpunktschalter 150 in zwei Koppelpunktschalter 152 und 154 zu unterteilen, wie in Figur 15 dargestellt. Ein einzelner Satz Controller 40, der an die Adapter 30 angeschlossen ist, steuert die Koppelpunktverbindungen beider Schalter 152 und 154. Jeder Adapter 30 hat einen quellenseitigen Anschluß und einen zielseitigen Anschluß, der mit dem Delta-Netzwerk 42 verbunden ist. Es ist jedoch zu beachten, daß der Koppelpunktschalter 154 eher vertikam als horizontal unterteilt ist, zumindest in der Bedeutung dieses Terminus für Figur 3, so daß bei horizontal unterteilten Koppelpunktanordnungen die Steuerleitungen parallel zu den Eingangsleitungen verlaufen. Der Vorteil der Duplex-Ausführung der Figur 15 liegt darin, daß der gesamte Datenfluß durch die beiden Koppelpunktschalter 152 und 154 in eine Richtung verläuft, wodurch für die Schalter 152 und 154 eine einfache Ausführung möglich ist.
Für die Schaltungen der Figur 15 wird angenommen, daß das Delta- Netzwerk 52 ein Zwei-Wege-Netzwerk ist, das heißt, Rücknachrichten SR werden zur Quelleneinheit, in diesem Beispiel Di, zurückgesendet. Handelt es sich bei dem Delta-Netzwerk 42 um ein Ein- Wege-System, so daß keine Rücknachrichten erzeugt werden und die Koppelpunkte auf der Zielseite gesetzt werden, dann wäre die Koppelpunktanordnung 152 für die Vermittlung in Vorwärtsrichtung vertikal unterteilt und die Anordnung 154 für die Weiterleitung in Rückwärtsrichtung wäre horizontal unterteilt, wobei in den Steuerleitungen von den Controllern 40 eine entsprechende Änderung erfolgte.
Bei den oben beschriebenen Vermittlungssystemen war sowohl ein Koppelpunktschalter als auch ein separates Delta-Netzwerk erforderlich. Es ist jedoch möglich, einen einzelnen Koppelpunktschalter für beide Schaltfunktionen zu verwenden. Der Koppelpunktschalter arbeitet im Zeit-Multiplex-Betrieb, so daß er während eines festen Zeitraums als Koppelpunktschalter arbeitet; während eines anderen festen Zeitraums simuliert jedoch der Koppelpunktschalter ein Delta-Netz. Diese Kombination von Funktionen kann man bei einem Delta-Netztyp erreichen, der als perfektes Shuffle-Delta-Netz bekannt ist; ein Beispiel hierfür ist in Figur 16 dargestellt. In dem dargestellten perfekten Shuffle- Netzwerk werden die Endstufen in einer Tiefe d von 0 und 2 aus 1x2 Schaltknoten 160 gebildet, während die Mittelstufe in einer Tiefe von 1 von 2x2 Schaltknoten 162 gebildet wird. Der wichtige Punkt für das perfekte Shuffle-Netzwerk ist der, daß die Verbindungen zwischen den Stufen gleich sind, unabhängig von der Tiefe des Netzes. Zum Beispiel sind die Verbindungen 164a und 166a von einem Knoten 160a bei d=0 identisch mit den Verbindungen 164b und 166b von einem entsprechenden Knoten bei d=1. Perfekte Shuffle-Netzwerke werden im bereits weiter oben zitierten technischen Artikel von Dias et al beschrieben. Perfekte Shuffle- Netzwerke und ihre Anwendung werden außerdem in einem technischen Artikel unter dem Titel "Parallel Processing with Perfect Shuffle" von Stone beschrieben, erschienen in IEEE Transactions on Computers, Band C-20, Nr. 2, Februar 1971, Seite 153-161. Ein Koppelpunktschalter kann ein perfektes Shuffle-Netzwerk simulieren, weil ein Adapter, der sowohl an einen Eingangs- als auch an einen Ausgangsanschluß vom Koppelpunktschalter angeschlossen ist, als einer der Knoten des perfekten Shuffle-Netzwerks wirken kann. Der Adapter wirkt als die entsprechenden Knoten für alle Tiefen des perfekten Shuffle-Netzes. Aufgrund der konstanten Verknüpfungsstruktur zwischen den Stufen der verschiedenen Tiefen erfolgt jedoch die Schaltung genauso, unabhängig von der simulierten Tiefe.
Die Verwendung eines Koppelpunktschalters zur Simulierung eines perfekten Shuffle-Netzes für die Vorwärtsleitung der Steuernachrichten SC soll im folgenden beschrieben werden. Der Koppelpunktschalter arbeitet mit einer Periode T im Multiplex-Betrieb, wie in Figur 17 dargestellt. Im ersten Segment der Multiplex-Periode werden Daten während einer Periode (T-2TC) durch den Koppelpunktschalter übertragen. In diesem Segment wird der Koppelpunktschalter in seiner normalen Funktion für die selektive Verbindung zwischen jeder der Eingangs- und Ausgangsleitungen verwendet. Die Festlegung der Verbindung erfolgt durch die Übertragung der Steuernachrichten SC. Die Multiplex-Periode wird weiter in zwei Segmente, jedes mit einer Länge TC, unterteilt. In jedem dieser Segmente TC werden Vorwärts-Steuernachrichten SC von einem Adapter zu einem anderen übertragen, wodurch das perfekte Shuffle-Netz simuliert wird. Für einen jeweiligen Adapter sind die Koppelpunktverbindungen oder Schaltrichtungen für jede der beiden Perioden TC jeweils die beiden Verbindungen, die vom perfekten Shuffle-Netz diktiert wurden. Diese Verbindungen variieren nicht in Abhängigkeit von der Tiefe, sondern in Abhängigkeit davon, welcher der vier in Figur 16 vertikal angeordneten Knoten durch den jeweiligen Adapter simuliert wird.
Figur 18 zeigt ein Gerät als Ausführungsbeispiel für ein im Multiplex-Betrieb arbeitendes Vermittlungssystem gemäß der Erfindung. Der Koppelpunktschalter 34 kann dieselbe Form haben, wie der Schalter in Figur 3. Jedem Paar Eingangs- und Ausgangsanschlüssen Ii und Oi ist ein Knotenschaltung 170 zugeordnet, welche den bereits oben beschriebenen Koppelpunkt-Controller 40 und einen I/O-Adapter 172 enthält. Während der Multiplex-Periode (T-2TC) wirkt der I/O-Adapter 172 als die Eingangs- und Ausgangsadapter 30 und 32 der Figur 3. Der I/O-Adapter 172 verbindet während dieser Periode einfach die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse I"i und O"i von den angebauten Geräten mit den entsprechenden Eingangs- und Ausgangsanschlüssen Ii und Oi zum Koppelpunktschalter 34. Während dieser Datenperiode stellt der Controller 40 die Koppelpunktverbindung her, die für die Datenübertragung erforderlich ist. In den beiden Steuernachricht-Segmenten TC, empfängt der I/O-Adapter 172 möglicherweise Steuernachrichten 5C vom Ausgangsanschluß Oi und leitet diese unmittelbar an den Eingangspuffer 174 weiter. Wenn nur eine Steuernachricht in jedem der Segmente TC übertragen wird, hat der Puffer 174 eine Kapazität von zwei Nachrichten.
Während der folgenden Datenübertragungsperiode (T-2TC) werden die Steuernachrichten im Eingangspuf fer 174 sequentiell von einem Reservierungs- und Knotenprozessor 176 bedient. Die Steuernachricht muß zwei zusätzliche Parameter enthalten, von denen einer die Tiefe des Knotens angibt, an welchem die Steuernachricht empfangen wird. Die Steuernachricht muß außerdem einen Anzeiger enthalten, der angibt, ob es sich um eine Vorwärts-Steuernachricht SC oder um eine Rückwärts-Steuernachricht SR handelt. Wenn der Tiefenparameter anzeigt, daß die empfangene Steuernachricht für eine Tiefe von 2 gedacht ist, das ist die rechte Seite des perfekten Shuffle-Netzes der Figur 16, dann führt der Reservierungs- und Knotenprozessor 176 ähnliche Funktionen aus, wie der Reservierungsprozessor 54 der Figur 12. Außerdem muß der Reservierungs- und Knotenprozessor 176 in diesem Fall die Tiefen- und Richtungsparameter in der Steuernachricht-Periode ändern.
Wenn jedoch der beabsichtigte Tiefenparameter anzeigt, daß eine Weiterschaltung gefordert ist, wie es zum Beispiel mit einer beabsichtigten Tiefe von 0 oder 1 in Figur 16 für eine Vorwärts- Nachricht SC der Fall wäre, dann führt der Reservierungs- und Knotenprozessor 176 nicht die Reservierungsfunktionen mit der Nachricht aus. Statt dessen ordnet der Prozessor 176 der Steuernachricht eine Schaltrichtung zu, die von dem Parameter der beabsichtigten Tiefe und dem Adreßfeld in der Steuernachricht abhängt. Dieser Schaltanzeiger entspricht einem der beiden Steuersegmente TC, welches wiederum den beiden möglichen Wegen vom simulierten Knoten entspricht. In Figur 16 stellen die Wege 164a und 164 b eine Möglichkeit, und die Wege 166a und 166b die andere Möglichkeit dar. Dieser Schaltanzeiger ist auch eingefügt, wenn eine Steuernachricht SC in eine Rückwärts-Nachricht SR umgewandelt wird, wie weiter oben für den Reservierungsprozeß beschrieben. Alle verarbeiteten Nachrichten werden dann in einem Knotenpuffer 178 gespeichert. Der Knotenpuffer 178 ist entsprechend dem Schaltanzeiger inhaltsadressierbar und arbeitet als ein first-in/first-out-Puffer für diese Nachrichten. Im ersten Steuersegment TC wird die älteste Nachricht im Knotenpuffer 178, die in eine Schaltrichtung geleitet werden soll, aus dem Knotenpuffer 178 entnommen und zum Eingangsanschluß Ii gesendet. Genauso wird während des zweiten Steuersegmentes TC das älteste Nachrichtenelement im Knotenpuffer 178, welches in die andere Schaltrichtung geleitet werden soll, aus dem Knotenpuffer 178 entnommen und an den Eingangsanschluß Ii gesendet. Während der beiden Steuersegmente TC stellt der Koppelpunkt-Controller 30 die Verbindungen im Koppelpunktschalter 34 entsprechend den beiden für diesen Knoten in Figur 16 dargestellten Verknüpfungen her, zum Beispiel 164a oder 164b und 166a oder 166b. So werden Steuernachrichten in jedem der Steuersegmente TC von der Knotenschaltung 170 gleichzeitig empfangen und gesendet. Da die Knotenschaltung 170 auch als Eingangsknoten wirkt, werden zusätzliche Nachrichten zwischen der angebauten Einheit zum Eingangs- und Ausgangsanschluß I"i und O"i und dem Reservierungs- und Knotenprozessor 176 übertragen. Eine neue Anforderung zur Herstellung einer Verbindung, die am Eingangsanschluß empfangen wird, wird sofort vorn Reservierungs- und Knotenprozessor 176 verarbeitet und in eine entsprechende Form für die Übertragung zum nächsten simulierten Knoten gebracht. Genauso wird, wenn der Reservierungs- und Knotenprozessor 176 erkennt, daß eine Rücknachricht SR an ihrem endgültigen Bestimmungsort empfangen wurde, diese Information sofort an den I/O-Adapter 172 zur Verwendung in einem nachfolgenden Datenübertragungssegment weitergegeben.
Es ist zu beachten, daß der Gesamtweg durch das perfekte Shuffle-Netz nicht simuliert werden muß, wenn die Steuernachricht SC oder die Rückwärts-Nachricht SR an der Knotenschaltung 170, bei der es sich um ihren endgültigen Zielort handelt, empfangen wurde.
Diese Verkürzung des Weges durch das perfekte Shuffle-Netz erfordert, daß die kompletten Adressen im Adreßfeld A verwaltet werden.
Obwohl der Koppelpunktschalter 34 für die sofortige Übertragung der Steuernachricht durch das gesamte Netz verwendet werden könnte, gibt es keine Garantie dafür, daß zwei derartige Nachrichten gleichzeitig zum selben Zielort gesendet werden. Diese Situation ist beim Zeitmultiplexen der beiden Steuersegmente TC des beschriebenen Verfahrens nicht möglich.
Die obige Beschreibung bezog sich auf die Übertragung von Nachrichten durch das perfekte Shuffle-Netzwerk in nur einer Richtung. Zur Verwendung der Knotenschaltung 170 für die Simulierung des perfekten Shuffle-Netzes in beide Richtungen müssen zwei zusätzliche Steuersegmente in der Multiplex-Periode enthalten sein. In zwei TC-Segmenten werden Steuernachrichten SC in eine Richtung gesendet, in den beiden anderen TC-Segmenten werden die Rückwärts-Nachrichten in umgekehrte Richtung geleitet. Der Koppelpunkt-Controller 40 und der Knotenpuffer 178 müssen dann vier Schaltrichtungen erinöglichen und der Eingangspuffer 174 muß vier Nachrichten akzeptieren.
Die Struktur des Delta-Steuernetzes kann vorteilhaft mit einem anderen Zeitmultiplex-System kombiniert werden, um einen hierarchischen Steuerweg zu erzeugen. Ein Beispiel für Schaltungen, die mit dem hierarchischen System verwendet werden können, ist das Vermittlungssystem der Figur 15. Die Zeitsequenz wird vereinfacht in Figur 19 dargestellt. Während einer Zeit (T-TH) wird der Koppelpunktschalter zur Datenübertragung verwendet. Zu festgesetzten Zeiten wird während einer Periode TH die Datenübertragung gestoppt. Jeder Adapter, der zu diesem Zeitpunkt eine zusätzliche Reservierung für eine Verbindung wünscht, überträgt ähnliche Verbindungsanforderungen SC sowohl über das Delta-Netz als auch über den Koppelpunktschalter. Das heißt, jeder Adapter ignoriert eine mögliche Konkurrenz anderer Adapter und veranlaßt seinen Controller, die Koppelpunktverbindung für die Steuernachricht SC herzustellen. Er führt die Reservierung durch und sendet dann die Bestätigungsnachricht SR über die Koppelpunktanordnung an den anfordernden Adapter zurück.
Besteht eine Konkurrenzsituation, versuchen zwei oder mehr Adapter, Anforderungen SC gleichzeitig über die Koppelpunktanordnung zu senden. Beide Verbindungen werden hergestellt und beide Nachrichten werden verstümmelt. Der Zieladapter kann die verstümmelten Nachrichten nicht bearbeiten, so daß die Nachrichten über die Koppelpunktanordnung ignoriert werden. Es werden jedoch ähnliche Nachrichten über das Delta-Netz übertragen. Das Delta- Netz, wie bereits weiter oben beschrieben, kann eine Konkurrenzsituation auflösen, so daß beide miteiander konkurrierenden Steuernachrichten schließlich über das Delta-Netz empfangen werden. Damit verhindert wird, daß das System auf zwei Anforderungsnachrichten für dieselbe Anforderung einwirkt, eine Nachricht, die über die Koppelpunktanordnung empfangen wurde, und die andere Nachricht, die über das Delta-Netz empfangen wurde, also die beiden Steuernachrichten, die auf verschiedenen Wegen gesendet wurden, enthält jede einen eindeutigen Identifizierer. Der Zieladapter, der eine Steuernachricht über das Delta-Netz empfängt, vergleicht den Identifizierer mit denjenigen, die er während einer bestimmten Zeitdauer empfangen hat, welche die Maximalverzögerung im Delta-Netz darstellt. Nachdem ein Quelladapter eine Anforderung über die Koppelpunktanordnung übertragen hat, setzt er die Übertragung eines Signals für die Dauer der Zeit TH fort. Diese fortgesetzte Sendung verhindert den erfolgreichen Empfang von zwei Steuernachrichten im selben Zeitraum TH.
Dieser hierarchische Prozeß ermöglicht das Herstellen sehr schneller Verbindungen über die Koppelpunktanordnung in leichten Verkehrssituationen; er gewährleistet jedoch, daß die Steuernachricht schließlich über das Delta-Netz empfangen wird, unabhängig von den Verkehrsbedingungen.

Claims

1. Vermittlungssystem zum Übertragen von Daten, das aufweist:

eine nicht-blockierende Schaltmatrix (34), die in eine Mehrzahl trennbarer Datenübertragungspfade aufgeteilt ist, wobei die Pfade Verbindungen zwischen jedem einer Mehrzahl erster Anschlüsse (o) der Matrix und ausgewählten einer Mehrzahl zweiter Anschlüsse (32) der Matrix liefern,

ein erstes Pfadsteuermittel (30, 40) zum Steuern jedes Datenübertragungsptades, um jede ausgewählte Verbindung herzustellen und

ein Systemsteuermittel (32, 34), das auf eine Nachricht anspricht, die eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluß (30) und einem ausgewählten zweiten Anschluß (32) fordert, um die geforderte Verbindung herzustellen, wobei jedes erste Pfadsteuermittel (30, 40) und jedes Systemsteuermittel (32, 42) parallel arbeiten,

dadurch gekennzeichnet, daß das Systemsteuermittel (32, 42) Nachrichtenpuffer (68, 78) bereitstellt, die ein Fließband- Schalten von Nachrichteninformationen ermöglichen und ferner für die Herstellung des geforderten Verbindungsbeginns zu einer bestimmten Zeit sorgt, die auf vorher hergestellten Verbindungen mit dem ausgewählten zweiten Anschluß beruht und das Pfadsteuermittel (40) die geforderte Verbindung zu der bestimmten Zeit herstellt, um für eine Übertragung von Daten aus dem ersten Anschluß zu dem ausgewählten zweiten Anschluß zu sorgen.

2. Vermittlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatrix ein Koppelpunktschaltsystem (34) aufweist und das Systemsteuermittel Schaltmittel (42) und ein zweites, jedem zweiten Anschluß (32) zugeordnetes Pfadsteuermittel (32) aufweist.

3. Vermittlungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel (42) ein Deltanetzwerk aufweist.

4. Vermittlungssystem nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Systemsteuermittel folgendes aufweist: ein Übertragungsmittel, um eine Forderungsnachricht für eine Verbindung zu dem zweiten Pfadsteuermittel (32) durch das Schaltmittel zu übertragen und Mittel zum Fließbandverfahren für eine Mehrzahl solcher Forderungsnachrichten für eine Verbindung durch das Schaltmittel.

5. Vermittlungssystem nach irgendeinem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel (42) eine Mehrzahl von Stufen aufweist, wobei jede eine Mehrzahl von Schaltknotenmitteln aufweist und die Schaltknotenmittel einer Stufe selektiv mit einem einer Mehrzahl von Schaltknotenmitteln einer anderen Stufe entsprechend Adressierungsinformationen in der Forderungsnachricht für eine Verbindung verbunden sind.

6. Vermittlungssystem nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsmittel auch die Forderungsnachricht für eine Verbindung über das Koppelpunktschaltsystem (34) überträgt und die Forderungsnachricht für eine Verbindung eine Forderungsidentifizierung enthält und daß das Systemsteuermittel (32, 42) Mittel aufweist, um Forderungsidentifizierungen von Forderungsnachrichten für eine Verbindung zu vergleichen, die über das Schaltmittel (42) mit Forderungsidentifizierungen von Forderungsnachrichten für eine Verbindung empfangen werden, die über den Koppelpunktschalter (34) erfolgreich empfangen werden.

7. Vermittlungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Pfadsteuermittel (32) die Forderungsnachricht für eine Verbindung empfängt und eine resultierende Antwortnachricht zu dem ersten Pfadsteuermittel überträgt.

8. Vermittlungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antwortnachricht über das Schaltmittel übertragen wird.

9. Vermittlungssystem nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel (42) eine Mehrzahl von Stufen aufweist, wobei jede eine Mehrzahl von Schaltknotenmitteln aufweist, die Schaltknotenmittel für eine Stufe selektiv mit einem einer Mehrzahl von Schaltknotenmitteln einer anderen Stufe entsprechend Adressierungsinformationen in der Forderungsnachricht für eine Verbindung verbunden ist, wenn die Forderungsnachricht zwischen den verbundenen Knotenmitteln und entsprechend Adressierungsinformationen in der Antwortnachricht übertragen wird, wenn die Antwortnachricht zwischen den verbundenen Knotenmitteln übertragen wird.

10. Vermittlungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schaltknotenmittel Forderungsnachrichten empfängt und folgendes aufweist: Mittel zum Kombinieren einer Mehrzahl empfangener Forderungsnachrichten für eine Verbindung in eine einzelne kombinierte Forderungsnachricht für eine Verbindung zum Übertragen und Mittel zum Zerlegen einer Antwortnachricht, die sich aus der kombinierten Forderungsnachricht für eine Verbindung ergibt, in eine Mehrzahl von Antwortnachrichten zum Überträgen.

11. Vermittlungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsmittel und die Zerlegungsmittel einen Nachrichtenpuffer (68, 78) aufweisen, um zumindest einen Teil empfangener Forderungsnachrichten für eine Verbindung zu speichern, die kombiniert sind, und daß die einzelne kombinierte Forderungsnachricht für eine Verbindung nur einen Teil der empfangenen Forderungsnachrichten für eine Verbindung enthält, die kombiniert sind.

12. Vermittlungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelpunktschalter (34) und das Schaltmittel (42) zusammen folgendes aufweisen: einen Koppelpunktschalter, Mittel zum Multiplexen des gemeinsamen Koppelpunktschalters zwischen Übertragung von Daten und Übertragung von Forderungsnachrichten und Mittel an den Anschlüssen des Koppelpunktschalters zum Simulieren des Schaltmittels (42).