DE4306032A1 - Schaltungsanordnung zur elektrooptischen Betriebsersatzschaltung in Kommunikationssystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur elek­ trooptischen Betriebsersatzschaltung in Kommunikations­ systemen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kommunikationssysteme mit großer Teilnehmerzahl werden als dezentral strukturierte Systeme mit teilweisen autonomen Einheiten aufgebaut. Durch den dezentralen Aufbau werden in der Regel die Voraussetzungen für eine möglichst einfache Erweiterung der Teilnehmerzahl sowie eine Aufgabenverteilung in dezentrale und zentrale Aufgaben geschaffen. Dazu wird zweckmäßigerweise eine Struktur mit einer zentralen Einheit, einem zentralen Koppelfeld und dezentralen Einheiten für die vermittlungstechnische Peripherie gewählt. Zur vermittlungstechnischen Peripherie zählen z. B. die Teilnehmeranschlußschaltungen, Amtsüber­ tragungsschaltungen, Rufsignalerzeugung, Konferenzschal­ tungen und lokale Koppelfelder.

Zwischen der zentralen Einheit und den dezentralen Einheiten werden Informationssignale und Signalisierungs­ signale übertragen. Dadurch werden entsprechende Verbindungen zwischen Teilnehmern hergestellt. Die Übertragung kann beispielsweise durch serielle Datenübertragung im Zeitmultiplex über eine gemeinsame Datenverbindung erfolgen.

Generell werden an Kommunikationssysteme andere Anforde­ rungen gestellt als an andere technische Systeme und Anlagen wie beispielsweise Datenverarbeitungsanlagen. So muß ein Kommunikationssystem im Rahmen seiner Kapazitäten jederzeit für alle Teilnehmer verfügbar sein. Aus diesem Grund sind zentrale und auch dezentrale Einheiten eines Kommunikationssystems mit großer Fehlerwirkbreite redun­ dant ausgelegt. Dies bedeutet beispielsweise, daß bei Aus­ fall einer Einheit auf eine dazu redundant ausgelegte Ein­ heit oder Einrichtung umgeschaltet werden kann. Die Ein­ richtung, auf der das Fehlverhalten aufgetreten ist, muß dann gewechselt und ausgetauscht werden, um die vom Betrei­ ber geforderte und vom Hersteller garantierte Verfügbar­ keit des Kommunikationssystems aufrecht zu erhalten. In­ ternationale Normierungsgremien für Kommunikationssyste­ me/Kommunikationsnetze - beispielsweise CCITT - fordern eine sehr hohe Verfügbarkeit des Systems über die gesamte Lebensdauer. Insbesondere darf eine Kommunikationssystem nach dieser Forderung in einer Zeitspannung von 20 Jahren - was in der Regel eine typische Lebenszeit eines Kommuni­ kationssystems repräsentiert - höchstens eine Stunde total ausfallen. Entsprechend dieser Zuverlässigkeitsanforderung sind die Einrichtungen eines Kommunikationssystems redun­ dant ausgeführt.

In der Druckschrift "Telecom Report 4 (1981), Beiheft "Di­ gitalvermittlungssystem EWSD" " ist beispielsweise auf Seite 7 bis Seite 9 die Redundanzstruktur eines Kommunika­ tionssystems aufgezeigt. Daraus ist ersichtlich, daß zen­ trale Einrichtungen sowie periphere Einrichtungen mit großer Fehlerwirkbreite redundant ausgelegt sind. Dabei sind die jeweiligen redundant ausgelegten Einrichtungen kreuzweise über Verbindungsleitungen miteinander verbun­ den. Tritt in einer der Einrichtungen ein Fehler auf, so wird unmittelbar auf die redundant dazu ausgelegte Ein­ richtung umgeschaltet. In Fig. 1a ist zum besseren Ver­ ständnis nochmals aufgezeigt, wie redundante Einrichtungen in der Praxis über Verbindungsleitungen miteinander verbun­ den werden. Dabei ist in den jeweiligen abgesetzten Ein­ heiten ein Bussystem Z an eine Sendeeinrichtung SK sowie die redundant dazu ausgelegte Sendeeinrichtung SK′ ange­ schlossen. In gleicher Weise ist das zu dem Bussystem Z redundant ausgelegte Bussystem Z′ sowohl mit der Sendeein­ richtung SK sowie der Sendeeinrichtung SK′ verbunden. In gleicher Weise werden in den übrigen abgesetzten Einheiten das Bussystem Z bzw. Z′ an die Sendeeinrichtung SK bzw. SK′ herangeführt. Um die Redundanz im Kommunikationssystem sicherzustellen, muß hinter den Empfangseinrichtungen RSK, RSK′ das jeweilige Bussystem Z, Z′ in entsprechender Weise zu den weiteren Einrichtungen weitergeleitet werden. Proble­ matisch daran ist, daß der Verkabelungsaufwand vor den Sendeeinrichtungen SK, SK′ sowie hinter den Empfangsein­ richtungen RSK, RSK′ relativ hoch ist. Eine Lösungsmöglich­ keit, den Verkabelungsaufwand zu reduzieren, ist in Fig. 1b aufgezeigt. Hier ist das Bussystem Z lediglich mit der Sendeeinrichtung SK verbunden, während das dazu redundante Bussystem Z′ mit der redundanten Sendeeinrichtung SK′ ver­ bunden ist. Eine Auskreuzung wie in Fig. 1a dargestellt, existiert hier nicht. Ebenso sind empfangsseitig die Emp­ fangseinrichtungen RSK, RSK′ über das jeweilige Bussystem Z, Z′ mit den weiteren Einrichtungen direkt verbunden. Hier jedoch besteht das Problem, daß bei Ausfall einer Einrich­ tung jeweils die gesamte Kette umgeschaltet werden muß. In diesem Fall beansprucht zum einen der Umschaltvorgang selbst erheblich Zeit und zum andern ist damit der Redun­ danzgrad der beteiligten Einrichtungen aufgebraucht, d. h. in einem weiteren Fehlerfall besteht keine Möglichkeit einer weiteren Umschaltung mehr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebs­ ersatzschaltung redundanter Einrichtungen in einem Kommu­ nikationssystem praktikabel zu gestalten und dabei gleich­ zeitig die Verfügbarkeit im Kommunikationssystem aufrecht­ zuerhalten.

Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Vorteilhaft an der Erfindung ist die Verwendung optischer Weichen in den jeweiligen Sende- und Empfangseinrichtungen im Kommunikationssystem. Dadurch wird der Verkabelungsauf­ wand innerhalb des Kommunikationssystems verringert, was sich in der Praxis als ein nicht zu unterschätzender Kostenvorteil (z. B. Lagerhalterung) erweist. Weiterhin ist mit einer derartigen Anordnung sichergestellt, daß die Ver­ fügbarkeit im Kommunikationssystem für alle angeschlosse­ nen Teilnehmer aufrechterhalten wird. Zwischen den opti­ schen Weichen werden Lichtwellenleiter als Verbindungslei­ tungen verwendet. Dabei werden an die Übertragungseinrich­ tungen optische Weiche mit Vereinigungsfunktion sowie opti­ sche Weichen mit Aufteilungsfunktion angeschlossen.

Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, daß das jeweilige Paar von ersten und zweiten Übertragungseinrichtungen der Um­ setzung elektrischer Informationssignale in optische In­ formationssignale und der Umsetzung optischer Informations­ signale in elektrische Informationssignale dient. Vorteil­ haft daran ist, daß die Informationsübertragung über den als Verbindungsleitung dienenden Lichtwellenleiter auf op­ tischem Wege erfolgt, was in der Praxis die Beeinflussung der Informationssignale durch elektromagnetische Einstreu­ ungen während des Übertragungsvorganges verringert.

Gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, daß eine der Sendeein­ richtungen eines Paares von ersten Sendeeinrichtungen nur dann optische Informationssignale aussendet, wenn die zu­ gehörige redundant ausgebildete Sendeeinrichtung keine optischen Informationssignale aussendet und umgekehrt und die optische Weiche mit Aufteilungsfunktion die eingangs­ seitig erhaltenen optischen Informationssignale ausgangs­ seitig über beide Ausgänge weiterleitet. Damit ist der Vorteil verbunden, daß im Fehlerfall verschiedene Einrich­ tungen über denselben physikalischen Weg Informationssi­ gnale übertragen können.

Gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, daß die optische Weiche mit Vereinigungsfunktion integraler Bestandteil der je­ weiligen abgesetzten Einheit und die optische Weiche mit Aufteilungsfunktion integraler Bestandteil der jeweiligen zentralen Einheit ist. Vorteilhaft daran ist, daß ledig­ lich ein physikalischer Übertragungsweg zwischen der wenigstens einen Zentraleinheit und wenigstens einer ab­ gesetzten Einheit verwendet werden kann.

Gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, daß jeweils zwei Licht­ wellenleiter pro Übertragungsrichtung als Verbindungslei­ tungen zwischen der jeweiligen abgesetzten Einheit und der jeweiligen zentralen Einheit vorgesehen sind. Damit ist der Vorteil verbunden, daß die Übertragung von Infor­ mationssignalen beispielsweise durch mechanische Schädi­ gung eines der Lichtwellenleiter nicht unterbrochen wird.

Gemäß Anspruch 6 ist vorgesehen, daß die optische Weiche mit Vereinigungsfunktion sowie die optische Weiche mit Aufteilungsfunktion integraler Bestandteil der jeweili­ gen abgesetzten Einheit sind. Damit ist der Vorteil der Benutzung zweier Lichtwellenleiter zur Übertragung opti­ scher Informationssignale verbunden. Vorteilhaft ist wei­ terhin, daß beide Einrichtungen - die optische Weiche mit Vereinigungsfunktion sowie die optische Weiche mit Auftei­ lungsfunktion - auf einer Einrichtung integrierbar sind und somit die Anzahl der zu verwendenden Bauteile redu­ ziert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1a mit 1b den für die Erfindung relevanten Stand der Technik,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung,

Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

In Fig. 2 sind abgesetzte Einheiten VTP1 . . . VTP8 aufge­ zeigt. Sie enthalten redundant angeordnete erste Übertra­ gungseinrichtungen SK, SK′. Diese dienen der Umsetzung elektrischer Informationssignale in optische Informations­ signale und umgekehrt. An die Übertragungseinrichtung SK ist ein Bussystem Z herangeführt. Analog dazu ist zur er­ sten Übertragungseinrichtung SK′ ein Bussystem Z′ ange­ schlossen. Ausgangsseitig ist die erste Übertragungsein­ richtung SK mit dem Eingang einer optischen Weiche mit Vereinigungsfunktion OWV verbunden. In gleicher Weise ist die erste Übertragungseinrichtung SK′ ausgangsseitig mit einem weiteren Eingang derselben optischen Weiche mit Ver­ einigungsfunktion OWV verbunden. Ausgangsseitig ist an die optische Weiche mit Vereinigungsfunktion OWV ein Lichtwel­ lenleiter LWL als Verbindungsleitung zu einer zentralen Einheiten ZE angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel weist die optische Weiche mit Vereinigungsfunktion OWV zwei Ein­ gange und einen Ausgang auf. Die optischen Informations­ signale werden über die beiden Eingänge auf einen Ausgang geschaltet. Dabei ist zu beachten, daß die optischen In­ formationssignale immer nur über einen Eingang zum Ausgang weitergeleitet werden. Dies bedeutet, daß der andere Ein­ gang in diesem Fall keine optischen Informationssignale empfangen darf. Die Steuerung dieser Vorgänge wird von den Übertragungseinrichtungen SK bzw. SK′ übernommen. Über den Lichtwellenleiter LWL werden die optischen Informationssi­ gnale zu einer zentralen Einheit ZE gesendet. Der Lichtwel­ lenleiter LWL wird an eine optische Weiche mit Aufteilungs­ funktion OWA eingangsseitig herangeführt. Ausgangsseitig ist die optische Weiche mit Aufteilungsfunktion OWA in gleicher Weise mit zweiten Übertragungseinrichtungen SK bzw. SK′ verbunden. Ausgangsseitig ist die zweite Über­ tragungseinrichtung SK über ein Bussystem Z an ein Koppel­ feld SN angeschlossen. In gleicher Weise ist die redundan­ te, zweite Übertragungseinrichtung SK′ über ein redundan­ tes Bussystem Z′ mit einem Koppelfeld SN′ verbunden. Das Koppelfeld SN′ ist dabei zum Koppelfeld SN redundant aus­ gelegt. Im Ausführungsbeispiel weist die optische Weiche mit Aufteilungsfunktion OWA einen Eingang sowie zwei Aus­ gänge auf. Dabei gilt zu beachten, daß die über den Ein­ gang ankommenden optischen Informationssignale in gleicher Weise über beide Ausgänge weitergeleitet werden. In ähnli­ cher Weise sind die übrigen abgesetzten Einheiten VPT2 VPT8 mit der zentralen Einheit ZE über optische Weichen und Lichtwellenleiter LWL als Verbindungsleitung verbun­ den.

In Rückwärtsrichtung wird die Verkabelung zwischen der zentralen Einheit ZE und den abgesetzten Einheiten VPT1 VPT8 in ähnlicher Weise durchgeführt. Fällt beispiels­ weise die erste Übertragungseinrichtung SK aufgrund eines Fehlverhaltens aus, so wird die Information der über die redundant dazu ausgelegte erste Übertragungseinrichtung SK′ zur optischen Weiche mit Vereinigungsfunktion OWV ge­ sendet. Aufgrund des physikalischen Verhaltens dieser op­ tischen Weiche mit Vereinigungsfunktion OWV werden dann die optischen Informationsignale über den Lichtwellenlei­ ter LWL gegeben und zu der zentralen Einheit ZE über die optische Weiche mit Aufteilungsfunktion OWA über beide Ausgänge weitergeleitet.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 3 aufgezeigt. Darin sind sowohl die optische Weiche mit Ver­ einigungsfunktion OWV als auch die optische Weiche mit Aufteilungsfunktion OWA in den abgesetzten Einheiten VPT1 bis VPT8 integriert. Im Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß die optische Weiche mit Vereinigungs­ funktion OWV zwei Eingänge und einen Ausgang sowie die optische Weiche mit Aufteilungsfunktion OWA einen Eingang sowie zwei Ausgänge aufweist. Gemäß Fig. 3 sind die er­ sten Übertragungseinrichtungen SK bzw. SK′ ausgangsseitig mit den beiden Eingängen einer optischen Weichen mit Ver­ einigungsfunktion OWV verbunden. Ausgangsseitig ist diese direkt an den Eingang einer optischen Weiche mit Aufteil­ ungsfunktion OWA angekoppelt. Die optische Weiche mit Ver­ einigungsfunktion OWV sowie die optische Weiche mit Auf­ teilungsfunktion OWA sind also in dieser Ausgestaltung der Erfindung in einer der abgesetzten Einheiten VTP1, . . . , VTP8 integriert. Dieselbe ist über ihre beiden Ausgänge mit jeweils einem Lichtwellenleiter LWL, LWL′ verbunden. Diese besitzen die Funktion einer Verbindungsleitung und sind in der zentralen Einheit ZE direkt an zweite Übertra­ gungseinrichtungen SK bzw. SK′ angeschlossen. In Rückwärts­ richtung wird die Verkabelung zwischen der zentralen Ein­ heit ZE und den abgesetzten Einheiten VPOT1 . . . VPT8 in entsprechender Weise durchgeführt.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur elektrooptischen Betriebsersatz­ schaltung,

• - mit wenigstens einer abgesetzten Einheit (VPT1 . . . VPT8), die über wenigstens einen als Verbindungsleitung dienen­ den Lichtwellenleiter (LWL) pro Übertragungsrichtung mit wenigstens einer zentralen Einheit (ZE) verbunden ist, wobei der jeweilige Lichtwellenleiter (LWL) Träger von optischen Informationssignalen ist,
• - mit wenigstens einem Paar von ersten, in der jeweiligen abgesetzten Einheit (VPT1 . . . VPT8) enthaltenen, zuein­ ander redundant ausgebildeten Informationssignale empfan­ genden und/oder abgebenden Übertragungseinrichtungen (SK, SK′), die eingangsseitig mit einem elektrische In­ formationssignale führenden redundant ausgebildeten Über­ tragungsmedium verbunden sind,
• - mit wenigstens einem Paar von zweiten, in der jeweiligen zentralen Einheit (ZE) enthaltenen, zueinander redundant ausgebildeten Übertragungseinrichtungen (SK, SK′), die ausgangsseitig mit einem elektrische Informationssignale führenden redundant ausgebildetes Übertragungsmedium (Z, Z′) verbunden sind,
• - mit wenigstens einer optischen Weiche mit Vereinigungs­ funktion (OWV), die eingangsseitig mit den Ausgängen des jeweiligen Paares von ersten Übertragungseinrichtungen (SK, SK′) und ausgangsseitig mit dem wenigstens einen Lichtwellenleiter (LWL) verbunden ist, und
• - mit wenigstens einer optischen Weiche mit Aufteilungs­ funktion (OWA), die eingangsseitig mit dem wenigstens einen Lichtwellenleiter (LWL) und ausgangsseitig mit den Eingängen des jeweiligen Paares von zweiten Übertragungs­ einrichtungen (SK, SK′) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Paar von ersten und zweiten Übertragungs­ einrichtungen (SK, SK′) der Umsetzung elektrischer In­ formationssignale in optische Informationssignale und der Umsetzung optischer Informationssignale in elek­ trische Informationssignale dient.

3. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Sendeeinrichtungen (SK) eines Paares von ersten Sendeeinrichtungen (SK, SK′) nur dann optische Informationssignale aussendet, wenn die zugehörige re­ dundant ausgebildete Sendeeinrichtung (SK′) keine optischen Informationssignale aussendet und umgekehrt und die optische Weiche mit Aufteilungsfunktion (OWA) die eingangsseitig erhaltenen optischen Informations­ signale ausgangsseitig über beide Ausgänge weiterlei­ tet.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige optische Weiche mit Vereinigungsfunktion (OWV) integraler Bestandteil der jeweiligen abgesetzten Einheit (VTP1 . . . VTP8) und die jeweilige optische Wei­ che mit Aufteilungsfunktion (OWA) integraler Bestand­ teil der jeweiligen zentralen Einheit (ZE) ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Lichtwellenleiter (LWL, LWL′) pro Über­ tragungsrichtung als Verbindungsleitungen zwischen der jeweiligen abgesetzten Einheit (VTP1 . . . VTP8) und der jeweiligen zentralen Einheit (ZE) vorgesehen sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige optische Weiche mit Vereinigungsfunktion (OWV) sowie die jeweilige optische Weiche mit Auftei­ lungsfunktion (OWA) integraler Bestandteil der jewei­ ligen abgesetzten Einheit (VTP1 . . . VTP8) sind.