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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und Verfahren zum Vermitteln
von Datenverkehr, und insbesondere auf Vorrichtungen und Verfahren
zur Herstellung interner Pfade in einer Vermittlungsstruktur, die
erforderlich sind, um eine Vielzahl von Verbindungsstrecken zwischen
externen Ports zu verwirklichen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Eine
Vermittlungsstruktur ergibt Pfade zur Übertragung von Datenverkehr
zwischen externen Eingangs- und Ausgangs-Ports. Eine Vermittlungsstruktur
kann eine Eingangs- und eine Ausgangsstufe einschließen, wobei
jede Stufe eine Vielzahl von Vermittlungs- oder Schaltelementen
einschließt.
Die Eingangs- bzw. Ausgangsstufen ergeben eine Vielzahl von externen
Eingangs- und Ausgangs-Ports, die
mit externen Verbindungen verbunden sind. Die Vermittlungsstruktur
schließt
weiterhin ein oder mehrere Zwischenstufen ein, die eine Vielzahl
von Schaltelementen einschließen.
Interne Pfade werden selektiv in der Vermittlungsstruktur zwischen
den externen Eingangs-Ports und den externen Ausgangs-Ports ausgebildet,
um die Vermittlungsfähigkeit
zu schaffen. Wenn die Anzahl von externen Eingangs- und Ausgangs-Ports
groß ist,
ist es üblicherweise
nicht kosteneffektiv oder technisch möglich, direkt jeden externen
Eingangs-Port mit allen den externen Ausgangs-Ports zu verbinden.
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Ein
Problem, das bei einer Vermittlungsstruktur der vorstehend beschriebenen
Art auftreten kann, besteht darin, dass die Vermittlungsstruktur blockiert
werden kann. Es wird gesagt, dass eine Vermittlungsstruktur blockiert
ist, wenn kein Pfad zwischen einem externen Eingangs-Port und einem
externen Ausgangs-Port hergestellt werden kann. Daher kann der Datenverkehr
zwischen diesen externen Ports nicht weitergeleitet werden.
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Vor
diesem Hintergrund besteht ein Bedarf an der Schaffung neuer Techniken
zur Zuteilung von Pfaden in der Vermittlungsstruktur zur Verringerung der
Möglichkeit
einer Blockierung der Vermittlungsstruktur.
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Die
US 5 247 513 beschreibt
ein Paket-orientiertes Mehrfach-Pfad-Eigen-Routengeführtes Vermittlungs-Netzwerk
zum Vermitteln von asynchronen Zeitmultiplex-Paketen. Das Netzwerk schließt Schalteinheiten
von zumindest einer netzaufwärts
gelegenen Stufe ein, die in der Lage ist, einen verfügbaren Zustand
zu definieren, in dem eine netzabwärts gelegene Schalteinheit
verfügbar
ist, um Paketverkehr zu lenken und um Verfügbarkeits-Statusinformation
an netzaufwärts
gelegene Schalteinheiten zu senden, wenn sich die netzabwärts gelegene
Schalteinheit in diesem Verfügbarkeitszustand
befindet. Jede netzaufwärts
gelegene Schalteinheit schließt
weiterhin Einrichtungen zum Empfang von Verfügbarkeits-Statusinformation für diejenigen Ausgänge ein,
die zu einer Schalteinheit in dem Verfügbarkeitszustand führen, und
um den Zugang an irgendeinen Ausgang zu verbieten, für den eine
derartige Verfügbarkeits-Statusinformation
nicht empfangen wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der Erfindung
wird eine Vermittlungsstruktur-Steuerungseinrichtung zur Verwendung
mit einer Vermittlungsstruktur geschaffen, wobei die Vermittlungsstruktur
zum Vermitteln von Datenverkehr entsprechend einer Vielzahl von
Verbindungsstrecken dient und Folgendes umfasst: eine Eingangsstufen-Einrichtung, die
eine Vielzahl von Schaltelementen einschließt, die externe Eingangs-Ports
aufweisen; eine Ausgangsstufen-Einrichtung, die eine Vielzahl von
Schaltelementen einschließt,
die externe Ausgangs-Ports aufweisen; und zumindest eine Zwischenstufen-Einrichtung,
die eine Vielzahl von Schaltelement-Einrichtungen einschließt, wobei
die Vermittlungsstruktur-Steuerungseinrichtung dadurch gekennzeichnet
ist, dass: die Vermittlungsstruktur-Steuerungseinrichtung eine Verbindungsstrecken-Datenbank-Einrichtung
einschließt,
die Information über
die Vielzahl von Verbindungsstrecken enthält; dass die Vermittlungsstruktur-Steuerungseinrichtung
betreibbar ist, um die Verbindungsstrecken-Datenbank-Einrichtung zu durchsuchen,
um Verbindungsstrecken zu identifizieren, die auf einer ersten Ebene
symmetrisch sind, wobei zwei Verbindungsstrecken auf der ersten
Ebene symmetrisch sind, wenn: die Anzahl der externen Eingangs-Ports
der ersten Verbindungsstrecke gleich der Anzahl von externen Ausgangs-Ports
einer zweiten Verbindungsstrecke ist, und die Anzahl der externen
Ausgangs-Ports der ersten Verbindungsstrecke gleich der Anzahl von
externen Eingangs-Ports für
die zweite Verbindungsstrecke ist; und dass die Vermittlungsstruktur-Steuerungseinrichtung
betreibbar ist, um interne Pfade zwischen der Eingangsstufen-Einrichtung
und der Ausgangsstufen-Einrichtung über die zumindest eine Zwischenstufen-Einrichtung
herzustellen, wobei zumindest zwei auf der ersten Ebene symmetrische
Verbindungsstrecken, die durch die Suche identifiziert werden, unter
Verwendung einer gemeinsamen Schaltelement-Einrichtung der genannten zumindest
einen Zwischenstufen-Einrichtung realisiert werden.
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Die
Erfindung ergibt weiterhin eine Vermittlungsstruktur, die die vorstehend
beschriebene Vermittlungsstruktur-Steuerung umfasst.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Vermitteln
von Datenverkehr entsprechend einer Vielzahl von Verbindungsstrecken
durch eine Vermittlungsstruktur geschaffen, wobei die Vermittlungsstruktur
Folgendes aufweist: eine Eingangsstufe, die eine Vielzahl von Schaltelementen
mit externen Eingangs-Ports einschließt; eine Ausgangsstufe, die
eine Vielzahl von Schaltelementen mit externen Ausgangs-Ports einschließt; zumindest
eine Zwischenstufe, die eine Vielzahl von Schaltelementen einschließt; und
eine Verbindungsstrecken-Datenbank, die Information über die
Vielzahl von Verbindungsstrecken enthält, auf die Datenverkehr durch
die Vermittlungsstruktur zu schalten ist, wobei das Verfahren dadurch
gekennzeichnet ist, dass es folgende Schritte umfasst: Durchsuchen
der Verbindungsstrecken-Datenbank zur Identifikation von Verbindungsstrecken,
die auf einer ersten Ebene symmetrisch sind, wobei zwei Verbindungsstrecken
auf der ersten Ebene symmetrisch sind, wenn: die Anzahl der externen
Eingangs-Ports einer ersten Verbindungsstrecke gleich der Anzahl
von externen Ausgangs-Ports einer zweiten Verbindungsstrecke ist,
und die Anzahl von externen Ausgangs-Ports der ersten Verbindungsstrecke gleich
der Anzahl von externen Eingangs-Ports der zweiten Verbindungsstrecke
ist; und Ausbilden interner Pfade zwischen der Eingangsstufe und
der Ausgangsstufe durch die zumindest eine Zwischenstufe, wobei
die zumindest zwei auf der ersten Ebene symmetrischen Verbindungsstrecken,
die durch die Suche identifiziert werden, über ein gemeinsames Schaltelement
der zumindest einen Zwischenstufe realisiert werden.
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Die
Erfindung wird weiterhin auch durch das Computerprogramm nach Anspruch
20 ausgeführt.
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Die
Erfindung ergibt somit eine effizientere Nutzung der Vermittlungsstruktur.
Entsprechend kann eine kleinere weniger komplizierte und weniger aufwändige Vermittlungsstruktur
verwendet werden.
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Es
können
unterschiedliche Ebenen der Symmetrie zwischen Verbindungsstrecken
existieren. Zwei Verbindungsstrecken sind auf der ersten Ebene symmetrisch,
wenn:
- I. die Anzahl der externen Eingangs-Ports
der ersten Verbindungsstrecke gleich der Anzahl von externen Ausgangs-Ports
der zweiten Verbindungsstrecke ist; und
- II. die Anzahl der externen Ausgangs-Ports der ersten Verbindungsstrecke
gleich der Anzahl von externen Eingangs-Ports der zweiten Verbindungsstrecke
ist.
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Diese
Definition gilt in gleicher Weise auf Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecken
als auch für Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungsstrecken.
Ein interner Pfad, der eine Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecke verwirklicht,
ergibt eine Verbindungsmöglichkeit zwischen
einem einzelnen externen Eingangs-Port und einem einzigen externen
Ausgangs-Port. Ein interner Pfad, der eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungsstrecke
bildet, ergibt eine Verbindungsmöglichkeit
zwischen irgendeiner anderen Anzahl von Ports der Eingangs- und
Ausgangsstufen.
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Beispielsweise
ist die Verbindungsstrecke von dem externen Port #1 zu den externen
Ausgangs-Ports #2 und #3 symmetrisch auf der ersten Ebene mit der
Verbindungsstrecke von den externen Eingangs-Ports #2 und #3 zu
dem externen Ausgangs-Port #1. Lediglich die externen Eingangs-Ports
und die externen Ausgangs-Ports, die an den jeweiligen Verbindungsstrecken
beteiligt sind, bestimmen ohne Berücksichtigung der an den Verbindungsstrecken
beteiligten internen Schaltelemente die Symmetrie auf der ersten
Ebene. Das heißt
mit anderen Worten, dass zwei Verbindungsstrecken auf der ersten
Ebene selbst dann symmetrisch sein können, wenn sie unterschiedliche
der Zwischenstufen-Schaltelemente
oder unterschiedliche Kombinationen hiervon verwenden.
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Zwei
Verbindungsstrecken sind auf der zweiten Ebene symmetrisch, wenn
sie zusätzlich
dazu, dass sie auf der ersten Ebene symmetrisch sind, sie ein gemeinsames
Schaltelement an der Eingangsstufe gemeinsam verwenden. Weiterhin
sind zwei Verbindungsstrecken symmetrisch auf der dritten Ebene,
wenn sie zusätzlich
dazu, dass sie auf der zweiten Ebene symmetrisch sind, ein gemeinsames Schaltelement
an der Ausgangsstufe gemeinsam nutzen.
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Aus
Gründen
der Klarheit beinhaltet der Ausdruck symmetrische Verbindungsstrecke
oder ein äquivalenter
Ausdruck der in dieser Beschreibung verwendet wird, ohne die Angabe „erste
Ebene", „zweite
Ebene" oder „dritte
Ebene", eine Symmetrie zumindest
an der ersten Ebene, ohne dass die Symmetrie auf der zweiten Ebene
oder auf der dritten Ebene ausgeschlossen ist.
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Bidirektionale
Verbindungsstrecken zwischen Netzwerkelementen sind ein spezielles
Beispiel des Begriffes von symmetrischen Verbindungsstrecken. Es
sei beispielsweise ein erstes Netzwerkelement (Netzwerkelement 1)
betrachtet, das Daten über
eine erste Verbindungsstrecke an drei andere Netzwerkelemente sendet
(Netzwerkelemente 2, 3 und 4). Die Netzwerkelemente 2, 3,
und 4 senden Daten an das Netzwerkelement 1 über eine
zweite Verbindungsstrecke. Daher würden die ersten und zweiten
Netzwerkelemente symmetrisch sein.
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In
einem Beispiel einer Implementierung betrachtet die Vermittlungsstruktur-Steuerung zu verwirklichende
Verbindungsstrecken vor der Weiterleitung irgendeines Verkehrs.
Typischerweise tritt diese Situation ein, wenn die Vermittlungsstruktur
von einem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand geschaltet
wird. Es wird nach symmetrischen Verbindungsstrecken in der Verbindungsstrecken-Datenbank
gesucht, und Befehle werden an die Schaltelemente derart gesandt,
dass symmetrische Verbindungsstrecken-Paare durch die Verwendung
eines gemeinsamen Schaltelementes oder gemeinsamer Schaltelemente
der Zwischenstufe oder der Zwischenstufen zwischen den Eingangs-
und Ausgangsstufen verwirklicht werden. Die Anzahl der symmetrischen
Verbindungsstrecken-Paare, die in ein gemeinsames Zwischenstufen-Schaltelement gebündelt werden
können,
ist in der Praxis durch die Bandbreiten-Kapazität der Schaltelemente und die
Anzahl der verfügbaren
Verbindungen zwischen den Schaltelementen begrenzt.
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In
einem anderen Beispiel der Implementierung berechnet die Vermittlungsstruktur-Steuerung eine revidierte
interne Leitweg- oder Pfad-Karte, während sich die Vermittlungsstruktur
im Betrieb befindet, und führt
eine Neuanordnung der Verbindungen zwischen den Schaltelementen
aus, um die revidierte interne Pfad-Karte zu implementieren. Diese Situation
tritt ein, wenn eine neue Verbindungsstrecke verwirklicht werden
soll, während
sich die Vermittlungsstruktur im Betrieb befindet. Die Berechnung
der revidierten internen Pfad-Karte beinhaltet das Suchen nach zumindest
einer vorhandenen Verbindungsstrecke, für die ein interner Pfad bereits
gesetzt wurde, die symmetrisch zu der neuen Verbindungsstrecke ist.
Wenn ein oder mehrere derartige frühere symmetrische Verbindungsstrecken
gefunden werden, so wird der der neuen Verbindungsstrecke zugeordnete
Datenverkehr über
ein Zwischenstufen-Schaltelement geleitet, das durch eine der früheren symmetrischen
Verbindungsstrecke oder Verbindungsstrecken verwendet wird. Wenn
keine symmetrischen Verbindungsstrecken gefunden werden, so wird
ein neuer interner Pfad unter Verwendung eines verfügbaren Zwischenstufen-Schaltelementes geschaffen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Eine
ausführliche
Beschreibung der Beispiele der Implementierung der vorliegenden
Erfindung wird nachfolgend anhand der folgenden Zeichnungen gegeben,
in denen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Clos-Vermittlungsstruktur ist;
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2 ein
Ablaufdiagramm eines internen Pfad-Karten-Erzeugungs-Algorithmus ist.
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In
den Zeichnungen werden Ausführungsformen
der Erfindung als Beispiel gezeigt. Es sollte ausdrücklich verstanden
werden, dass die Beschreibung und die Zeichnungen nur zu Erläuterungszwecken und
als Hilfe zum Verständnis
dienen und nicht eine Definition der Grenzen der Erfindung sein
sollen.
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Ausführliche
Beschreibung
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1 zeigt
eine mehrstufige Vermittlungsstruktur 100. Im Einzelnen
umfasst die Vermittlungsstruktur 199 ein dreistufiges Clos-Netzwerk 100 und eine Vermittlungsstruktur-Steuerung 105.
Das Clos-Netzwerk 100 umfasst eine Eingangsstufe 110, eine
Ausgangsstufe 120 und eine Zwischenstufe 130.
Datenverkehr tritt in die Vermittlungsstruktur 199 ein
bzw. verlässt
diese an den Eingangs- und Ausgangsstufen 110 und 120.
Die Zwischenstufe wird dazu verwendet, Datenverkehr intern zwischen
den Eingangs- und Ausgangsstufen 110 und 120 zu übertragen.
Es sollte verständlich
sein, dass eine Vermittlungsstruktur 199, die ein Clos-Netzwerk 100 umfasst,
in 1 gezeigt ist, um ein konkretes Beispiel der Implementierung
anzugeben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf andere
Arten von mehrstufigen Vermittlungsstrukturen anwendbar, insbesondere
auf Vermittlungsstrukturen, die mehr als eine Zwischenstufe umfasst.
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Jede
der Eingangs-Ausgangs- und Zwischenstufen 110, 120 und 130 umfasst
eine Vielzahl von Vermittlungs- oder Schaltelementen 140a,b , die allgemein mit der Bezugsziffer 140 bezeichnet
sind. Die Eingangsstufe 110 umfasst die Schaltelemente 1401,b , die Ausgangsstufe 120 umfasst
die Schaltelemente 1402,b , und
die Zwischenstufe 130 umfasst die Schaltelemente 1403,b . Die Eingangs- und Ausgangsstufen 110 und 120 umfassen
jeweils r Schaltelemente 140a,b ,
während
die Zwischenstufe 130 m Schaltelemente 1403,b umfasst.
In dem ausführlichen
in den Zeichnungen gezeigten Beispiel haben alle die Stufen 110, 120 und 130 eine
identische Anzahl von Schaltelementen 140. Dies ist keine
wesentliche Forderung, und die Anzahl der Schaltelemente 140 kann von
einer Stufe (110, 120 oder 130) zu einer
anderen variieren.
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Jedes
Schaltelement 140a,b umfasst eine Vielzahl
von Eingangs- und Ausgangs-Ports,
wobei jeder Port entweder ein interner oder ein externer Port ist.
Externe Eingangs- und Ausgangs-Ports werden jeweils dazu verwendet,
Datenverkehr von bzw. zu einer Vielzahl von externen Eingangs- und
Ausgangs-Verbindungen 150b,c und 152b,c zu übertragen, und sie sind lediglich
an den Eingangs- und Ausgangsstufen 110 und 120 vorhanden.
Die externen Eingangs- und Ausgangs-Verbindungen werden global durch die
jeweiligen Bezugsziffern 150 und 152 bezeichnet.
Interne Eingangs- und Ausgangs-Ports werden zur Übertragung von Datenverkehr
von und zu Verbindungsmatrizen 160 und 162 verwendet.
Die Verbindungsmatrizen 160 und 162 verbinden
jeweils die Zwischenstufe 130 mit der Eingangsstufe 110 und mit
der Ausgangsstufe 120, indem sie Datenverkehr zwischen
internen Eingangs- und Ausgangs-Ports der Schaltelemente der Eingangs-,
Ausgangs- und Zwischenstufen 110, 120 und 130 über permanente oder
vorübergehende
interne Verbindungen übertragen.
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In
einem nicht beschränkenden
Beispiel der Implementierung fließt Datenverkehr durch die Vermittlung
lediglich in einer Richtung, nämlich
von links nach rechts von der Vermittlungsstruktur 199.
Dies heißt
mit anderen Worten, dass der Datenverkehr immer durch das Clos-Netzwerk 100 in
der folgenden Reihenfolge hindurchläuft: Daten treten durch die Eingangsstufe 110 ein,
durchlaufen die Zwischenstufe 130 und verlassen die Vermittlungsstruktur über die
Ausgangsstufe 120.
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Die
externen Eingangsverbindungen 150 und die externen Ausgangsverbindungen 152 verbinden
die Eingangsstufe 110 und die Ausgangsstufe 120 mit
externen Netzwerkelementen, die Datenverkehr an die Vermittlungsstruktur 199 senden
oder Datenverkehr von der Vermittlungsstruktur 199 empfangen.
Jedes Schaltelement 140a,b der
Eingangs- (a = 1) und Ausgangs- (a = 2) Stufen 110 und 120 umfasst n
externe Eingangs- bzw. Ausgangs-Ports, die jeweils mit einer externen
Eingangs- oder Ausgangsverbindung 150b,c oder 152b,c verbunden
sind, wobei sich c von 1 bis n ändert.
Jedes Schaltelement 140a,b der
Eingangs- (a = 1) und Ausgangs- (a = 2) Stufe umfasst weiterhin
m interne Eingangs- oder Ausgangs-Ports, die jeweils mit einer der
internen Verbindungsmatrizen 160 und 162 verbunden
sind. N kann verschieden von m oder gleich diesem sein.
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Die
Schaltelemente 140 lenken Datenverkehr zwischen den internen
und externen Eingangs- und Ausgangs-Ports in einem speziellen Beispiel
der Implementierung ist jedes Schaltelement eine anwendungsspezifische
integrierte Schaltung (ASIC).
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Die
Schaltelemente 140 und die Verbindungsmatrizen 160 und 162 sind
in der Technik gut bekannt, und ihr Aufbau und ihre Betriebsweise
wird nicht mit weiteren Einzelheiten beschrieben.
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Die
grundlegende Funktion der Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 besteht
in der Berechnung einer internen Pfad-Karte, die alle die internen
Pfade in der Vermittlungsstruktur 199 darstellt. Eine weitere Funktion
der Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 besteht
darin, Steuersignale an die Schaltelemente 140 und die Verbindungsmatrizen 160 und 162 zu
senden, wobei die Steuersignale Befehle zur Ausbildung der internen
Pfade entsprechend der Pfad-Karte umfassen.
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In
einem nicht beschränkenden
Beispiel der Implementierung schließt die Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 eine
zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 190 ein, die mit einem
Speichermedium 192 über
einen Datenbus 194 verbunden ist. Obwohl das Speichermedium 192 als
ein einzelner Block gezeigt ist, kann es eine Vielzahl von getrennten
Komponenten einschließen,
wie z.B. eine Festplatte und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff
(RAM), um nur einige zu nennen. Der Datenbus 194 ist mit
einer Signalisierungs-Verbindungsstrecke 170 verbunden,
die mit den Netzwerkelementen kommuniziert, die mit den externen
Verbindungen 150 und 152 verbunden sind. Der Datenbus 194 ist
mit dem Clos-Netzwerk 100 über einen Steuerpfad 180 verbunden.
Der Steuerpfad 180 überträgt Steuersignale
zwischen dem Datenbus 194 und den Schaltelementen 140 und
Verbindungsmatrizen 160 und 162.
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Für die Zwecke
dieser Beschreibung werden eine Verbindungsstrecke, eine interne
Verbindung und ein interner Pfad wie folgt definiert. Eine Verbindungsstrecke
wird durch die externen Eingangs-Ports der Schaltelemente 140 der
Eingangsstufe 110 und die Ausgangs-Ports der Schaltelemente 140 der
Ausgangsstufe 120 definiert, über die der Datenverkehr ausgetauscht
wird. Beispielsweise könnte
eine Verbindungsstrecke zwischen dem externen Eingangs-Port, der
mit der externen Eingangsverbindung 1501,1 verbunden
ist, und den externen Ausgangs-Ports verwirklicht werden, die mit den
externen Ausgangsverbindungen 1522,3 und 1524,2 verbunden sind. Anders gesagt wird
eine Verbindungsstrecke lediglich durch den Eintrittspunkt oder
die Eintrittspunkte der Daten in die Vermittlungsstruktur 199 und
den Austrittspunkt oder die Austrittspunkte der Daten aus der Vermittlungsstruktur 199 definiert.
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Eine
interne Verbindung ist ein permanenter oder vorübergehender Datenkanal zwischen
zweien der Schaltelemente 140.
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Ein
interner Pfad verwirklicht eine Verbindungsstrecke durch Einstellen
interner Verbindungen zwischen den Schaltelementen 140 der
Eingangs-, Ausgangs- und Zwischenstufen 110, 120 und 130. Viele
unterschiedliche interne Pfade können eine
vorgegebene Verbindungsstrecke verwirklichen. Beispielsweise kann
zur Verwirklichung der in dem vorstehenden Beispiel angegebenen
Verbindungsstrecke der gesamte Datenverkehr durch das Schaltelement 1403,1 der Zwischenstufe 130 hindurchlaufen. Alternativ
kann der Datenverkehr zwischen den externen Eingangs- und Ausgangs-Ports,
die mit den externen Eingangs- und Ausgangsverbindungen 1501,1 und 1522,3 verbunden
sind, durch das Schaltelement 1403,1 verlaufen,
und der Datenverkehr zwischen den externen Eingangs- und Ausgangs-Ports die
mit den externen Eingangs- und Ausgangsverbindungen 1501,1 und 1524,2 verbunden
sind, kann durch das Schaltelement 1403,4 verlaufen.
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Die
Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 ist so ausgebildet,
dass sie Informationssignale über
die Signalisierungs-Verbindungsstrecke 170 von den Netzwerkelementen
empfängt,
mit denen die Vermittlungsstruktur 199 Datenverkehr austauscht,
wobei die Informationssignale Informationen bezüglich Verbindungsstrecken liefern,
die von der Vermittlungsstruktur 199 verwirklicht werden
sollen. Eine Verbindungsstrecken-Datenbank, die sich in dem Speichermedium 192 befindet,
speichert die Information bezüglich
der zu verwirklichenden Verbindungsstrecken.
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2 ist
ein Ablaufdiagramm eines Beispiels einer Implementierung eines Prozesses
zur Berechnung einer internen Pfad-Karte, die durch die Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 realisiert
wird. Dieser Prozess wird in Software ausgeführt, die sich in dem Speichermedium 142 befindet
und von der CPU 190 ausgeführt wird. In einem nicht beschränkenden
Beispiel der Implementierung ist die Software ein Programmelement,
das ein Suchmodul zum Durchsuchen der Verbindungsstrecken-Datenbank zur
Identifikation von Paaren von symmetrischen Verbindungsstrecken
(symmetrische Verbindungsstrecken auf der ersten Ebene, der zweiten
Ebene und der dritten Ebene, je nachdem) und ein Verarbeitungsmodul
zur Berechnung interner Pfade zwischen der Eingangsstufe und der
Ausgangsstufe umfasst.
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Der
in 2 gezeigte Prozess kann jedesmal dann ablaufen,
wenn ein neuer interner Pfad zu einer bereits vorhandenen internen
Pfad-Karte hinzuzufügen
ist. Dies tritt ein, wenn die Vermittlungsstruktur 199 in
Betrieb ist und eine neue Verbindungsstrecke verwirklicht werden
muss. Es ist für
den Fachmann ohne weiteres zu erkennen, dass der Prozess mit kleineren
Modifikationen auch dazu verwendet werden kann, eine neue interne
Pfad-Karte zu berechnen, was der Fall sein kann, wenn die Vermittlungsstruktur 199 zurückgesetzt
wird.
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Der
Prozess beginnt im Schritt 205. Im Schritt 210 überprüft die Vermittlungsstruktur-Steuerung 105,
ob es möglich
ist, einen internen Pfad zuzuordnen, um eine neue Verbindungsstrecke
unter Verwendung freier interner Verbindungen zu verwirklichen.
Wenn es keine Blockierung gibt, erfolgt eine Zuordnung eines internen
Pfades im Schritt 212, wodurch eine modifizierte interne
Pfad-Karte erzeugt wird, die in dem Speichermedium 192 im
Schritt 297 gespeichert wird. Dann sendet die CPU 190 im Schritt 298 Steuersignale
an die Schaltelemente 140 und die Verbindungsmatrizen 160 und 162 derart, dass
die Vermittlungsstruktur die interne Pfad-Karte unter Einschluss
des internen Pfades für
die neue Verbindungsstrecke implementiert.
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Wenn
kein interner Pfad für
die neue Verbindungsstrecke gefunden werden kann, so besteht ein Blockierungsproblem.
Das Verfahren geht zum Schritt 215 über, in dem die Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 prüft, ob die
zu verwirklichende Verbindungsstrecke eine Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecke
ist, oder nicht. Wenn dies eine Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecke
ist, so wird ein Neuanordnungs-Algorithmus
im Schritt 217 verwendet, um die Blockierung aufzulösen. Ein
Beispiel eines Neuanordnungs-Algorithmus ist in der Veröffentlichung
von Ohta et al. mit dem Titel „A
Rearrangement Algorithm for Three-Stage Switching", Electronics and
communications in Japan, Teil 1, Band 70, Nr. 9, 1987 beschrieben.
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Der
Schritt 217 ergibt eine revidierte interne Pfad-Karte,
die einen internen Pfad für
die neue Verbindungsstrecke einschließt. Die revidierte interne Pfad-Karte
wird im Schritt 297 in dem Speichermedium 192 gespeichert.
Dann sendet die CPU 190 im Schritt 298 Steuersignale
an die Schaltelemente 140 und die Verbindungsmatrizen 160 und 162 zur
Implementierung der revidierten Pfad-Karte.
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Wenn
die Verbindungsstrecke eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungsstrecke
verwirklichen soll, so wird das Verfahren mit dem Schritt 220 fortgesetzt,
in dem alle Verbindungsstrecken in der Verbindungsstrecken-Datenbank überprüft werden und
eine Wertigkeit jeder Verbindungsstrecke zugeordnet wird. Verfahren
zur Zuordnung von Wertigkeiten zu Verbindungsstrecken sind in der
Technik gut bekannt. In einem nicht beschränkenden Beispiel der Implementierung
werden Wertigkeiten entsprechend der Komplexität der Verbindungsstrecke zugeordnet, wobei
die Komplexität
durch die Anzahl von externen Eingangs- und Ausgangs-Ports bestimmt ist,
die an der Verwirklichung der Verbindungsstrecke beteiligt sind.
Je höher
die Komplexität
ist, desto höher
ist die Wertigkeit.
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Im
Schritt 225 werden die Verbindungsstrecken durch das Programmelement
entsprechend der ihnen zugeordneten Wertigkeit sortiert. Bei einem speziellen
Beispiel der Implementierung werden die Verbindungsstrecken in abnehmender
Reihenfolge der Wertigkeit (Komplexität) sortiert.
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Im
Schritt 230 durchsucht das Suchmodul des Programmelementes
die sortierten Verbindungsstrecken, um Paare von symmetrischen Verbindungsstrecken
zu identifizieren, insbesondere Paare von Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungsstrecken,
die auf der dritten Ebene symmetrisch sind.
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Im
Schritt 235 werden interne Pfade den Paaren von auf der
dritten Ebene symmetrischen Verbindungsstrecken durch das Verarbeitungsmodul des
Programmelementes zugeordnet, derart, dass die internen Pfade für beide
Verbindungsstrecken in dem Paar durch ein gemeinsames Schaltelement 140 der
Zwischenstufe 130 gelenkt werden. Im Fall von mehrfachen
Zwischenstufen werden die internen Pfade für beide Verbindungsstrecken
in dem Paar durch das gleiche Schaltelement in jeder Zwischenstufe
gelenkt.
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Wenn
alle Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungsstrecken zugeteilt wurden, werden
die Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecken unter Verwendung der verbleibenden
freien Verbindungen im Schritt 240 zugeteilt. Wenn sich
eine Blockierung in der Zuteilung der Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecken
ergibt, kann ein Neuanordnungs-Algorithmus, der
der vorstehend genannte Neuanordnungs-Algorithmus sein kann, verwendet
werden.
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Die
vorstehenden Berechnungen erzeugen eine interne Pfad-Karte, die
in dem Speichermedium 192 im Schritt 297 gespeichert
wird. Nachfolgend werden im Schritt 298 Steuersignale über den
Steuerpfad 180 gesandt, um die Schaltelemente 140 und die
Verbindungsmatrizen 160 und 162 zu konfigurieren,
um interne Verbindungen entsprechend der internen Pfad-Karte aufzubauen,
wodurch die Verbindungsstrecken verwirklicht werden.
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Der
Prozess endet am Schritt 299. An diesem Punkt kann Signalisierungsinformation über die Signalisierungs-Verbindungsstrecke
an die Netzwerkelemente gesandt werden, um diese Netzwerkelemente
darüber
zu benachrichtigen, dass die Vermittlungsstruktur 199 zur
Weiterleitung von Datenverkehr bereit ist.
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Der
Fachmann, der diese Beschreibung liest, wird erkennen, dass das
in 2 beschriebene Verfahren die Vermittlungsstruktur 100 in
zwei Paare unterteilt hat: ein Teil, der Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecken
hat, die nicht neu angeordnet werden können, wie dies im Schritt 235 verwirklicht
wird, und ein zweiter Teil, der Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecken
hat, die neu angeordnet werden können. Außerdem ist
im Hinblick auf die dreistufige neu anzuordnende nicht blockierende
Clos-Vermittlungsstruktur die Vermittlungsstruktur 100 nicht-blockierend,
weil der Teil, der neu angeordnet werden kann, die nicht-blockierende
Charakteristik beibehält.
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Als
eine Variante zu dem in 2 beschriebenen Verfahren ergibt
die Erfindung ein Verfahren, das die Verwirklichung einer Klasse
von internen Punkt-zu-Mehrpunkt-Pfaden
als neu anzuordnende Verbindungsstrecken verwirklicht. Diese Klase schließt bidirektionale
Verbindungsstrecken ein, wodurch sich Schutz-Zwangsbedingungen zwischen den externen
Eingangs-Ports 150 und den externen Ausgangs-Ports 152 ergeben.
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Die
Zuteilung der internen Pfade, die darauf beschränkt sind, durch ein gemeinsames
Schaltelement 140 hindurchzulaufen, ist besonders in dem Kontext
der Schutzumschaltung vorteilhaft, bei der Schutz-Pfade innerhalb
einer kurzen Verzögerung nach
dem Ausfall einer Arbeits-Verbindungsstrecke aufgebaut werden müssen, derart,
dass Datenverkehr auf einer Arbeits-Verbindungsstrecke über eine Schutzumschalt-Verbindungsstrecke
umgelenkt wird. In diesem Fall ist die Vermittlungssteuerung 105 so
ausgebildet, dass sie Signale von Netzwerkelementen empfängt, die
Befehle hinsichtlich der auszuführenden Schutzumschaltung
umfassen. Im Allgemeinen ermöglicht
es dieses Verfahren, dass die Schutzumschalt-Aktivität sehr schnell
erzielt wird, ohne dass Verbindungsstrecken-Neuanordnungen über die
gesamte Vermittlungsstruktur 100 hinweg ausgeführt werden
müssen.
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Das
Verfahren wird nachfolgend beschrieben. Die herzustellenden Verbindungsstrecken
sind in erste und zweite Gruppen von Verbindungsstrecken unterteilt.
Die Unterteilung in Gruppen wird in der folgenden Weise bewirkt.
Jede Verbindungsstrecke in der Verbindungsstrecken-Datenbank wird
getrennt betrachtet. Die erste Verbindungsstrecke wird willkürlich in
eine der zwei Gruppen gebracht, beispielsweise die Gruppe #1. Die
Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 durchsucht dann die
verbleibenden Verbindungsstrecken in der Verbindungsstrecken-Datenbank nach einer
Verbindungsstrecke, die symmetrisch zu der ersten Verbindungsstrecke
ist. In diesem Beispiel wird eine Symmetrie auf der dritten Ebene
betrachtet. Wenn eine derartige symmetrische Verbindungsstrecke
auf der dritten Ebene gefunden wird, so wird die symmetrische Verbindungsstrecke der
dritten Ebene automatisch in die andere Gruppe gebracht, beispielsweise
die Gruppe #2. Der Prozess wird fortgesetzt, bis alle Verbindungsstrecken
zur Gruppe #1 oder zur Gruppe #2 zugeordnet wurden. Als Ergebnis
werden zwei Gruppen von Verbindungsstrecken erzeugt, wobei die Verbindungsstrecken,
die zueinander auf der dritten Ebene symmetrisch sind, in unterschiedlichen
Gruppen angeordnet werden.
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Als
nächstes
wird eine Hälfte
der Zwischenverbindungsmöglichkeit 160 zwischen
jedem Schaltelement der Eingangsstufe 110 und der Zwischenstufe 130 für Verbindungsstrecken
der Gruppe #1 zugeteit. Das gleiche erfolgt für die Zwischenverbindungs-Fähigkeiten
zwischen den Schaltelementen der Zwischenstufe 130 und
der Ausgangsstufe 120. Die verbleibenden Zwischenverbindungs-Fähigkeiten
werden Verbindungsstrecken der Gruppe #2 zugeteilt. Im Wesentlichen
wird hierbei eine Hälfte
der möglichen
internen Pfade für
Verbindungsstrecken der Gruppe #1 und die andere Hälfte für Verbindungsstrecken
der Gruppe #2 zugeteilt.
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Interne
Pfade werden dann durch die Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 für die Verbindungsstrecken
der Gruppe #1 unter Verwendung der Zwischenstufen-Verbindungsfähigkeiten
berechnet, die für
die Gruppe #1 zugeteilt wurden. Der Prozess 240 wird zur
Zuteilung interner Pfade für
Verbindungsstrecken der Gruppe #1 verwendet. Diese Zwischenverbindungen
werden dann von 160 auf 162 und von 162 nach 160 symmetrisch
in die Verbindungsfähigkeit
kopiert, die für
die Gruppe #2 reserviert ist. Dies verwirklicht die Verbindungsstrecken
der Gruppe #2. Ein nicht beschränkendes
Beispiel wird dieses Verfahren erläutern.
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Es
sei angenommen, dass 1501,1 und 1501,2 Schutz- bzw. Arbeitseingänge sind,
und dass 1521,1 und 1521,2 die entsprechenden Ausgänge sind,
worin 1501,1 einen Schutz 1501,2 bildet, und 1521,1 einen Schutz
für 1521,2 bildet. Es sei weiterhin angenommen,
dass 150r,1 und 150r,2 eine niedrige und eine hohe Priorität aufweisende
Eingänge
sind, und dass 152r,1 , und 152r,2 entsprechende Ausgänge sind.
Es sei angenommen, dass es zwei Zwischenverbindungen zwischen jedem
der Schaltelemente 140 in diesem vereinfachten Beispiel
gibt. Die erste Zwischenverbindung sei der Gruppe #1 zugeordnet
und die zweite der Gruppe #2.
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Es
sei nunmehr angenommen, dass die Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 die
folgenden Verbindungen anfordert:
- – eine niedrige
Priorität
aufweisende bidirektionale Verbindungsstrecken 105r,1 zu 1521,1 und
- – eine
hohe Priorität
aufweisende bidirektionale Verbindungsstrecken 1501,2 zu 152r,2 .
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Es
werden 150r,1 zu 1521,1 und 150r,2 zu 1521,2 zur Gruppe #1 und die anderen zwei
Verbindungsstrecken zur Gruppe #2 zugeordnet.
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Es
sei angenommen, dass die Verbindungsstrecke 150r,1 zu 1521,1 unter Verwendung des Pfades von 1401,r über
die erste Zwischenverbindung zu 1403,2 und
von 1403,2 über die erste Zwischenverbindung
zu 1402,1 verwirklicht wird. Dann
wird die Verbindungsstrecke 1501,1 zu 152r,1 automatisch durch die Verwendung
der Zwischenverbindungen verwirklicht, die der Gruppe #2 zugeteilt
sind. Das heißt,
der Pfad von 1401,1 über die
zweite Zwischenverbindung zu 1403,2 wird
verwendet, und der Pfad von 1403,2 über die
zweite Zwischenverbindung zu 1402,r wird
verwendet. Es sei bemerkt, dass der Pfad der Gruppe #2 aus dem Pfad
der Gruppe #1 unter Verwendung symmetrischer Verbindungsstrecken
gewonnen wurde.
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Es
sei angenommen, dass die Verbindungsstrecken hoher Priorität in der
gleichen Weise über 1403,1 verwirklicht werden. Es ist zu erkennen,
dass sobald eine Verbindungsstrecke in einem Paar von symmetrischen
Verbindungsstrecken einem ersten internen Pfad zugeordnet ist, die
Möglichkeit
des Auffindens eines zweiten internen Pfades für die andere Verbindungsstrecke
in dem symmetrischen Paar, das durch das gleiche Schaltelement 140 der
Zwischenstufe 130 hindurchläuft, groß ist. Unter Verwendung dieses
Verfahrens kann eine dreistufige in einer nicht blockierenden Weise
neu anzuordnende Clos-Vermittlungsstruktur Blockierungssituationen
vermeiden.
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Wenn
die Verbindungsstrecken nunmehr auf diese Weise auf der Vermittlungsstruktur
ausgebildet wurden, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene
Formen der Schutzumschaltung sehr schnell ausgeführt werden können, ohne
dass irgendeine Verbindungsstrecken-Neuanordnung über die
gesamte Vermittlungsstruktur hinweg auszuführen ist.
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Als
nicht beschränkendes
Beispiel sei angenommen, dass wenn der externe Eingangs-Port 1501,2 aufgrund eines netzaufwärts gelegenen
Ausfalls ausfällt,
die Arbeits-Verbindungsstrecke von 1501,2 zu 152r,2 durch die Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 dadurch
geschützt
wird, dass eine Änderung
an dem Schaltelement 1401,1 durchgeführt wird, um
die internen Verbindungen derart zu ändern, dass die Arbeits-Verbindungsstrecke
den Verkehr von dem Schutz-Eingangs-Port 1501,1 auswählt. Ein ähnliches
Schutzumschaltungs-Verhalten würde
auftreten, wenn der externe Ausgangs-Port 1521,1 ausfallen würde, wobei
lediglich ein -Schaltelement betroffen ist. Wenn es entweder einen
netzaufwärts
gelegenen oder einen netzabwärts
gelegenen Ausfall gegeben hat, aufgrund dessen das Netzwerkelement
geschützten
Verkehr von 1501,1 zu 1521,1 weiterleiten müsste, so wird dies von der
Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 dadurch erreicht, dass
eine Änderung
an dem Schaltelement 1403,2 durchgeführt wird, um
die internen Verbindungen derart zu ändern, dass der Verkehr von 1501,1 in Richtung auf den externen Ausgangs-Port 1521,1 umgelenkt wird.
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Zu
der gleichen Zeit, zu der die Schutzumschaltungs-Prozedur implementiert
wird, wird der Verkehr niedrigerer Priorität verworfen. In dem Fall in dem
die Schutzumschaltung einen Schutzverkehr hindurchleiten muss, wird
der Verkehr niedrigerer Priorität
an dem externen Ausgangs-Port 152r,1 und
der Verkehr niedrigerer Priorität
an dem externen Eingangs-Port 1501,1 verworfen.
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In
einem anderen nicht beschränkenden
Beispiel des Schutzumschaltungs-Verhaltens,
das dieses Verfahren ergibt, sei angenommen, dass zwei Verbindungsstrecken über die
Vermittlungsstruktur 100 verwirklicht sind. Die erste Verbindungsstrecke ist
eine Arbeits-Verbindungsstrecke, das heißt mit anderen Worten, sie
ist die Verbindungsstrecke, die Datenverkehr im Normalbetrieb der
Vermittlungsstruktur 100 überträgt. Diese Verbindungsstrecke
tritt in die Vermittlungsstruktur 100 an der externen Eingangsverbindung 1501,1 ein und tritt an der externen Ausgangsverbindung 152r,n aus, wobei sie durch das Schaltelement 1403,2 hindurchläuft. Die Arbeits-Verbindungsstrecke
ist durch eine Schutz-Verbindungsstrecke
geschützt,
die an der externen Eingangsverbindung 150r,n eintritt,
an der externen Ausgangsverbindung 1521,1 austritt
und durch das Schaltelement 1403,2 hindurchläuft. Um
die für
die Schutzverbindungsstrecke verfügbare Bandbreite auszunutzen, während der
Arbeitspfad betriebsfähig
ist, wird ein eine niedrige Priorität aufweisender Datenverkehr über zumindest
einen Teil der Schutz-Verbindungsstrecke geleitet. Dieser eine niedrige
Priorität
aufweisende Datenverkehr tritt an der externen Eingangsverbindung 150r,2 ein, tritt an der externen Ausgangsverbindung 1521,1 aus und durchläuft das Schaltelement 1403,2 . Wenn die Arbeits-Verbindungsstrecke ausfällt, beispielsweise
aufgrund eines Ausfalls netzabwärts
von der externen Ausgangsverbindung 152r,n ,
so wird eine Schutzumschaltungs-Prozedur von der Vermittlungsstruktur-Steuerung 105 derart implementiert,
dass der Datenverkehr nunmehr in Richtung auf die externe Ausgangsverbindung 1521,1 umgelenkt wird. Dies wird einfach
dadurch bewirkt, dass eine Änderung
an dem Schaltelement 1403,2 ausgeführt wird,
um die internen Verbindungen zwischen dem Schaltelement 1403,2 und der Ausgangsstufe 120 zu ändern. Diese
Betriebsweise kann sehr schnell erfolgen, weil lediglich ein einziges
Vermittlungs- oder Schaltereignis an dem Schaltelement 1403,2 erforderlich ist, und keine Verbindungsstrecken-Neuanordnung
erforderlich ist. Als Ergebnis tritt Datenverkehr, der an der externen
Eingangsverbindung 1501,1 eintritt,
nunmehr an der externen Ausgangsverbindung 1521,1 aus
und verläuft
nach wie vor intern über
das Schaltelement 1403,2 .
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Zur
gleichen Zeit wie die Schutzumschaltungs-Prozedur implementiert
wird, wird der Datenverkehr niedrigerer Priorität verworfen, und die an der externen
Eingangsverbindung 150r,2 eintretende
und an der externen Ausgangsverbindung 1521,1 austretende
und durch das Schaltelement 1403,2 hindurchlaufende
Verbindungsstrecke aufgehoben.
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In
dem vorhergehenden Gesichtspunkt der Erfindung waren symmetrische
Verbindungsstrecken darauf beschränkt, durch ein gemeinsames
Schaltelement 140 der Zwischenstufe 130 hindurchzulaufen. Entsprechend
besteht ein Vorteil in der Verwendung einer dieser Verbindungsstrecken
in einem symmetrischen Paar von Verbindungsstrecken zur Schaffung einer
Schutzumschaltung für
die andere Verbindungsstrecke, die die Arbeits-Verbindungsstrecke bildet.
Diese Lösung
macht die Bezeichnung von Schutzumschalt-Verbindungsstrecken und
Pfaden einfach, sobald die symmetrischen Verbindungsstrecken in
der Verbindungsstrecken-Datenbank identifiziert wurden. Es ist zu
erkennen, dass die Erfindung nicht auf dieses Merkmal beschränkt ist,
und dass Schutz-Pfade ohne jede Berücksichtigung der Symmetrie
zwischen Verbindungsstrecken zugeordnet oder geschaffen werden können.