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Die vorliegende Erfindung betrifft den Schutz von
Verkehrsströmen auf duplizierten Übertragungspfaden. Sie ist
speziell, jedoch nicht ausschließlich auf digitale Daten
anwendbar.
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Eine allgemein bekannte Technik zum Vorsehen eines Schutzes
für übertragene Daten ist die "Doppelweg"-Technik, in der
ein identisches Signal fortgesetzt über zwei Wege oder
Pfade gesendet wird. Am Empfangsende selektiert ein
Umschalter eines der beiden ankommenden Signale. Die
Selektion basiert normalerweise auf irgendeiner Art
Signalüberwachung wie der Detektion von Gesamt- oder Summenalarmen
(sog. Gross Alarms) oder verschlechterter Funktionsleistung
wie hoher Fehlerrate. In einem solchen System ist der
Umschalter, gleichgültig, welcher Pfad selektiert worden ist,
ein gemeinsames Element im Übertragungsschema. Er muß
folglich für einen hohen Zuverlässigkeitsgrad ausgelegt sein
und ist entsprechend teuer.
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Eine weitere allgemein bekannte Technik besteht darin,
einen Ersatz- oder Reserveweg oder -pfad zur Stützung 1es
von N Arbeitspfaden zu verwenden, wobei ein
N-Wegeumschalter sowohl am Sende- als auch am Empfangspunkt erforderlich
ist. Dies ist wiederum, insbesondere wenn N groß sein muß,
beispielsweise 14 betragen soll, kostenaufwendig.
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Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die
Notwendigkeit derartiger Umschalter in wiederholte oder
replizierte Übertragungspfade verwendenden
Datenübertragungssystemen zu eliminieren.
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In einem Artikel in Electronics Weekly, Nummer 755 vom 5ten
März 1975 ist auf Seite 19 ein System für breitbandige
Mikrowellenrelaisübertragung beschrieben, das am Sendeende
des Systems eine Anzahl von bis zu 7 Verkehrskanälen
umfaßt, die Sendetributarykarten und einen
Standby-Schutzkanal mit seiner eigenen Standby-Karte aufweisen. Für den
Fall eines Versagens oder Ausfalls eines der Kanäle
schalten Relais den Fehlerkanal auf den Standby-Kanal. Sämtliche
normalen Kanalkarten sind mittels einer gemeinsamen Leitung
mit dem Eingang der Standby-Kanalkarte verbunden und sind
im Normalbetrieb, d.h. bei nichtversagendem Betrieb, vom
Standby-Kanal isoliert. Am Empfangsende des Systems
empfängt eine entsprechende Anzahl von Empfangskarten die
übertragenen Signale und diese Karten umfassen einen
Standby-Empfänger, der auch jedwede umgeleiteten Signale
aus dem Standby-Übertragungskanal empfängt. Die
Empfangssignale werden mittels Schaltern auf geeignete
Ausgangsleitungen umgelenkt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein
Datenübertragungssystem vorgesehen, in dem mehrere Datenströme zwischen
einer Sende- und Empfangsvorrichtung zu senden sind,
aufweisend am sendeseitigen Ende mehrere
Tributaryarbeitskarten, die jeweils mit einem Eingangsanschluß oder -port mit
einem individuellen Tributary verbunden sind, der zu einem
zugeordneten Multiplexer zu senden ist, und eine Ersatz-
oder Standby-Tributarykarte, die so wirkt, daß sie
ausgefallene Karten ersetzt, wobei sämtliche
Tributaryarbeitskarten durch eine gemeinsame zum Eingangsanschluß der
Standby-Tributarykarte führende Leitung miteinander
verbunden bzw. zusammengeschaltet sind, jedoch im Normalbetrieb
von dieser Leitung isoliert sind, und aufweisend eine
Einrichtung zum selektiven Verbinden des Eingangsanschlusses
(irgend)einer bzw. jedweder Tributarykarte mit der
gemeinsamen Leitung bei Detektion einer Fehlfunktion bzw. eines
Ausfalls, wodurch die Standby-Tributarykarte die
ausgefallene Tributarykarte ersetzt, und in welchem jede
Tributarykarte verzweigt ist und mit der gemeinsamen Leitung über
eine steuerbare, von einer anderen Tributarykarte getragene
Blockier- oder Sperreinrichtung verbunden ist, wobei die
Detektion der Fehlfunktion eines Arbeitstributaries
(Tributaryarbeitskarte) die Sperreinrichtung der zugeordneten
Arbeitstributarykarte veranlaßt, dazu freigegeben zu
werden, den Tributary mit der Standby-Tributarykarte zu
verbinden.
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Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf
ihre Verwendung in einem Multiplexer erläutert, es können
jedoch ähnliche Anordnungen in Leitungs- oder
Zeilenübertragungsabschlüssen oder -stationen verwendet werden.
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Die als Standby- oder Ersatzkarte bezeichnete
Tributarykarte kann gelegentlich vorkommenden Verkehr übertragen.
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Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu
erleichtern, wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nun
beispielhalber und unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen erläutert, in denen
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Figur 1 ein Blockschaltbild eine
Dual-Pfadübertragungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
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Figur 2 ein Blockschaltbild des sendeseitigen Endes
eines Datenübertragungssystems mit einer ungeraden Anzahl
von Hauptpfaden und entsprechend der vorliegenden Erfindung
ist,
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Figur 3 ein Blockschaltbild eines sendeseitigen Endes
eines Datenübertragungssystems ist, das eine gerade Anzahl
von Adminpfaden aufweist,
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Figur 4 ein Blockschaltbild des empfangsseitigen Endes
des Systems der Figur 2 ist und
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Figur 5 ein Blockschaltbild eines Teils des mit dem
System der Figur 3 verknüpften empfangsseitigen Endes ist.
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Figur 1 der beiliegenden Zeichnungen, auf die nun Bezug
genommen wird, zeigt, was bekanntermaßen unter einem 1-zu-1
Dualpfadschutz verstanden wird, jedoch hier gemäß der
Erfindung verwirklicht ist. Die linke Seite der Figur 1 zeigt
das sendeseitige Ende des Dual-Pfadübertragungssystems,
bestehend aus einem Paar Tributarykarten 10, 11, wobei die
Karte 10 eine Haupt- oder Arbeitskarte ist und die Karte 11
eine Standby- oder Schutzkarte ist. Der Eingangsanschluß
oder -port 12 (Eingabebaustein) der Karte 10 ist mit einer
Eingangsleitung 13 von einer Verkehrsquelle verbunden und
die Karte bzw. der Eingangsanschluß läßt im Normalbetrieb
den Verkehr zu einem konventionellen Übertragungs-MUX
passieren. Die Eingangsleitung 14 überträgt gelegentlich bzw.
zufällig auftretenden Verkehr, der, falls Pfadschutz
erforderlich ist, verlorengeht. Dieser gelegentliche
Verkehr wird zum Eingangsanschluß bzw. -port 16 der Karte 11
über einen torsteuer- oder auftastbaren Buffer 15 (oder
Puffer) mit Verstärkung Eins geleitet, der auf der Karte 10
vorgesehen ist und dessen Ausgang über eine Leitung 17 mit
dem Eingangsanschluß 16 der Karte 11 verbunden ist. Der
Eingangsanschluß 16 überträgt den von ihm empfangenen
Verkehr ebenfalls zum MUX. Der Verkehr auf der Leitung 13 wird
am Eingangsanschluß 12 verzweigt und wird von einer Leitung
18 auch zu einer steuerbaren Sperr- oder
Blockiereinrichtung in der Form eines Buffers 19 mit Verstärkung Eins auf
der Karte 11 übertragen. Die Buffer 15, 19 werden über
einen Steuerbus 20 gesteuert. Damit die Anordnung effizient
arbeitet, ist es wichtig, daß die Buffer 15, 19 im AUS-
Zustand die (Mehrfach)leitung, an die sie angeschlossen
sind, nicht signifikant belasten. Im Normalbetrieb ist der
Buffer 15 auf EIN geschaltet und überträgt Verkehr von
Leitung 14 zum Eingangsanschluß 16, während der Buffer 19 auf
AUS geschaltet ist und das Durchlassen des Hauptverkehrs
zum Eingangsanschluß 16 blockiert.
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Sollte die Karte 10 nun ausfallen bzw. eine Fehlfunktion
zeigen, bedeutet dies, daß nur der abgezweigte Verkehr auf
Leitung 18 zur Übertragung zum MUX zur Verfügung steht, so
daß Karte 11 die Funktionen, die erforderlich sind, um die
Übertragung des Hauptverkehrs zum MUX zu ermöglichen,
übernehmen muß. Dies bedeutet unvermeidlich, daß der sekundäre
oder gelegentliche Verkehr zu sperren bzw. zu blockieren
ist. Um die Karte 11 freizugeben bzw. ihr zu ermöglichen,
die Hauptarbeitsfunktion von Karte 10 zu übernehmen, wird
der Buffer 15 durch ein Signal vom Steuerbus 20 auf AUS
geschaltet und der Buffer 19 wird auf EIN geschaltet. Der
Hauptverkehr auf Leitung 13 wird nun über die Leitung 18,
den Buffer 19 und die Leitung 17 mit dem Eingangsanschluß
16 der Karte 11 verbunden. Das Ausschalten des Buffers 15
blockiert das Durchlassen des gelegentlichen Verkehrs auf
Leitung 14.
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Die rechte Seite der Figur 1 zeigt das entsprechende
Empfangsende des Dualpfad-Übertragungssystems. Das
Empfangsende umfaßt zwei Tributarykarten 30, 31. Die Karte 30
umfaßt einen Ausgangsanschluß oder -port 32, dem ein
Ausgangstreiber 33 zugeordnet ist, wobei der Anschluß 32 mit
einer Ausgangsleitung 34 verbunden ist. Im Normalbetrieb
handhabt die Karte 30 den Hauptverkehr. Die Karte 31
handhabt gelegentlich auftretenden Verkehr und umfaßt einen
Ausgangsanschluß oder -port 35 und einen zugeordneten
Ausgangstreiber 36, die mit einer Leitung 37 verbunden sind.
Die Leitung 37 ist mit einem torsteuer- oder auftastbaren
Verstärker 38 mit Verstärkung Eins verbunden, dessen
Ausgang mit einer Ausgangsleitung 39 verbunden ist, die im
Normalbetrieb den gelegentlichen Verkehr überträgt. Die
Karte 31 trägt ferner auch einen auftastbaren Buffer 40 mit
Verstärkung Eins, der über eine Leitung 41 mit dem
Ausgangsanschluß 32 der Karte 30 verbunden ist. Die Buffer 38,
40 und der Verstärker 33 werden durch einen Steuerbus 42
gesteuert. Im Normalbetrieb ist der Buffer 38 auf EIN
geschaltet und der Buffer 40 ist auf AUS geschaltet, so daß
der Hauptverkehr über den Ausgangsanschluß 32 und der
gelegentliche
Verkehr über den Ausgangsanschluß 35, die Leitung
37, den Buffer 38 und die Leitung 39 ausgegeben werden.
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Das Empfangsende muß die Möglichkeit einer Fehlfunktion
entweder von Karte 10 oder Karte 30 bewältigen. Beim
Ausfall der Karte 10 wird, wie bereits erläutert, der
Hauptverkehr zum Eingangsanschluß 16 der Karte 11 umgelenkt und
wird folglich den gelegentlichen Verkehr am
Ausgangsanschluß 35 von Karte 31 ersetzen. So ist dieser Verkehr nun
auf den Ausgangsanschluß 32 und Leitung 34 der Karte 30 zu
leiten. Um dies zu bewerkstelligen, werden Buffer 38 und
Treiber 33 ausgeschaltet und Buffer 40 freigeschaltet, so
daß der Verkehr über den Anschluß 35, die Leitung 37, den
Buffer 40 und die Leitung 41 zur Ausgangsleitung 34
übertragen wird.
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Ein Ausfall der Karte 30 triggert eine identische Prozedur.
So bewirkt die Detektion einer Fehlfunktion von Karte 30,
daß der Hauptverkehr auf Leitung 13 durch entsprechend
geeignete Schaltung der Buffer 15, 19 zum Eingangsanschluß
16 der Karte 11 geleitet wird. Dieser nun am Anschluß 35
von Karte 31 erscheinende Verkehr wird in der beschriebenen
Weise zur Ausgangsleitung 34 geleitet.
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Sowohl am sende- als auch am empfangsseitigen Ende der
Systeme repräsentieren die mit "T" markierten Punkte
Abschlußwiderstände der Rückwandplatine.
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Es ist zu beachten, daß das beschriebene Dualpfadsystem
verwendbar ist, wenn nur Hauptverkehr zu übertragen ist. In
einem solchen Fall wird der Hauptverkehr am Sendeende
verzweigt und wird beiden Anschlüssen 12 und 16 zugeführt und
erscheint an beiden Anschlüssen 32 und 35. Sollte eine
Fehlfunktion der Karte 10 oder 30 detektiert werden, so
besteht keine Notwendigkeit, den Verkehr am Sendeende
umzusteuern
und es muß eine geeignete bzw. angemessene Leitung
bzw. Steuerung nur am Empfangsende stattfinden.
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Die obige Beschreibung befaßte sich mit einem
Dualpfadsystem. Das grundlegende Prinzip kann jedoch auch auf ein
Übertragungs- bzw. Sendesystem mit einer größeren Anzahl
von Pfaden erweitert werden.
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Figur 2 der Zeichnungen zeigt das sendeseitige Ende eines
Systems, in dem fünf Hauptarbeitstributarykarten 51 bis 55
und eine Standby- oder Ersatzkarte 56 vorgesehen sind, die
im Normalbetrieb gelegentlich auftretenden Verkehr
handhabt. Wie im unter Bezug auf Figur 1 beschriebenen
Ausführungsbeispiel geht dieser gelegentliche Verkehr
verloren, wenn irgendeine der Karten 51 bis 55 eine Fehlfunktion
zeigen sollte. Jede der Karten 51 bis 56 ist identisch zu
denjenigen des sendeseitigen Endes der Figur 1. So weist
jede Karte einen Eingangsanschluß oder -port 57 und einen
auftastbaren Buffer 58 mit Verstärkung Eins auf, der von
einem Steuerbus 59 gesteuert wird, wobei die Ausgänge der
Buffer mit einer gemeinsamen Leitung 60 verbunden sind, die
zum Eingangsanschluß der Karte 56 geführt ist.
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Im Normalbetrieb wird der Hauptverkehr von Tributaries den
Eingangsanschlüssen der Karten 51 bis 55 über jeweilige
Eingangsleitungen 70 bis 74 zugeführt, während
gelegentlicher Verkehr dem Buffer 58 der Karte 55 über eine Leitung
75 zugeführt wird. Dieser Buffer ist freigegeben (bzw. auf
EIN geschaltet) und überträgt den Verkehr über die
gemeinsame Leitung 60 zum Eingangsanschluß der Standby-Karte 56.
Die übrigen Buffer 58 sind unter Steuerung der
Steuerleitung 60 auf AUS gesetzt. Jede der Eingangsleitungen 70 bis
74 ist ver- bzw. abgezweigt und ist über eine Leitung 76
mit dem Buffer 58 einer benachbarten Karte verbunden, so
daß Karte 51 Quer- bzw. Kreuzverbindungen mit Karte 52 und
Karte 53 mit Karte 54 aufweist. Lediglich die Leitung 75
für gelegentlichen Verkehr ist nicht verzweigt, da diese
Leitung der Kanal ist, der zu unterdrücken ist, wann immer
eine der Arbeitskarten 51 bis 55 ausfällt.
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Die befolgte Prozedur, wenn eine der Arbeitskarten 51 bis
55 ausfällt, ist ähnlich der bei Ausfall der Arbeitskarte
10 des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels befolgten
Prozedur. Falls eine der Karten 51 bis 55 ausfällt, dann
wird der Buffer 58 von Karte 55 auf AUS geschaltet, wodurch
das Hindurchlassen des gelegentlichen Verkehrs auf die
gemeinsame Leitung 60 blockiert wird. Simultan wird der
Buffer 58, der mit einer Leitung 76 mit der ausgefallenen
Karte verbunden ist, freigegeben bzw. eingeschaltet, so daß
der Hauptverkehr der ausgefallenen Karte über die
gemeinsame Leitung 60 zum Eingangsanschluß der Standby-Karte 56
umgesteuert wird. In der Figur 2 ist dargestellt, daß die
Karte 53 ausgefallen ist, sowie der neue Weg für den
Verkehr, den die Karte 53 eigentlich handhaben sollte, der
jedoch nun durch Karte 56 gehandhabt wird, in Figur 2 als
verstärkte Linie aufgezeigt.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß der Figurendarstellung wies
eine ungerade Anzahl von Arbeitskarten auf, so daß es nicht
möglich war, sämtliche der Arbeitskarten zu paaren. Aus
diesem Grund ist dann auch Karte 55 mit der Standby-Karte
56 verbunden. Dieses Problem tritt nicht auf, wenn eine
gerade Anzahl von Arbeitskarten wie im in Figur 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel vorliegt. Die Karten 51, 52 in dieser
Figur entsprechen den gleich numerierten Karten der Figur
2. Jedoch ist die Eingangsleitung 75 für gelegentlichen
Verkehr direkt mit dem Buffer 58 der Standby-Karte 56
verbunden. Im Normalbetrieb ist der Buffer 58 der Standby-
Karte 56 freigegeben, so daß der gelegentliche Verkehr über
die gemeinsame Leitung 60 und eine Leitung 76 zum
Eingangsanschluß 57 der Karte 56 geleitet wird. Sollte eine der
Karten 51, 52 ausfallen, dann wird der Buffer 58 der noch
funktionierenden Karte freigegeben (eingeschaltet) und der
Buffer der Karte 56 wird auf AUS geschaltet, um der Karte
56 zu ermöglichen, die Funktionen der ausgefallenen Karte
zu übernehmen. Es ist anzumerken, daß die Anzahl von Karten
größer als dargestellt sein kann, ohne die Wirkungsweise
des Systems zu beeinträchtigen. In einem solchen Fall,
wird, falls eine Arbeitskarte eines Paares ausfällt, der
Buffer 58 der anderen Karte des Paares freigegeben, das
Eingangssignal der ausgefallenen Karte auf die gemeinsame
Leitung 60 zu geben.
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Figur 4 der Zeichnungen zeigt das dem in Figur 2 gezeigten
sendeseitigen Ende zugeordnete empfangsseitige Ende.
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Fünf Arbeitstributarykarten 81 bis 85 sind gemeinsam mit
einer Standby-Karte 86 gezeigt. Diese Karten sind identisch
zu den am Empfangsende in Figur 1 gezeigten. Im
Normalbetrieb erscheint Hauptverkehr an jedem der Ausgänge 91 bis
95, die den jeweiligen Karten 81 bis 85 zugeordnet sind,
und gelegentlicher Verkehr erscheint am Ausgang 96. Wie im
System der Figur 1 muß das Empfangsende imstande sein, auf
das Ausfallen einer Arbeitskarte am Sendeende anzusprechen
bzw. zu reagieren sowie auch den Ausfall einer der Karten
81 bis 85 zu bewältigen. Sollte eine Hauptkarte am
sendeseitigen Ende ausfallen, wird der Hauptverkehr, der an der
passenden Arbeitsempfangskarte erscheinen sollte,
stattdessen zur Standby-Karte 86 umgesteuert. So wird, falls die
Karte 52 eine Fehlfunktion zeigt (Figur 2), der für die
Karte 82 vorgesehene Verkehr dann bei 86 auftreten. Um
diesen Verkehr zum Ausgang 92 umzusteuern, wird der Buffer 88
von Karte 81 freigegeben. In Figur 4 ist ersichtlich, daß
der Ausgang jedes Buffers 88 mit Ausnahme des Buffers 88
von Karte 95 durch eine Leitung 96 mit dem Ausgang einer
zugeordneten Karte verbunden ist. Da in diesem
Ausführungsbeispiel wie in Figur 2 die Anzahl der Arbeitskarten
ungerade ist, besteht keine Notwendigkeit der Querverbindung
zwischen der nicht gepaarten Arbeitskarte 85 und der
Standby-Karte 86. Der Pfad oder Weg des umgesteuerten
Hauptverkehrssignals, das normalerweise am Ausgangsanschluß
87 von Karte 82 austreten sollte, ist durch zur gemeinsamen
Leitung 100 hingehende und von dieser abgehende verstärkte
Linien angezeigt.
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Sollte eine der Arbeitskarten 81 bis 85 anstelle einer
Arbeitskarte am sendeseitigen Ende ausfallen, dann arbeitet
das Ausführungsbeispiel der Figur 4 auf analoge Weise, um
die Standby-Karte 86 freizugeben, die Basis bzw. den Sitz
der ausgefallenen Karte zu übernehmen. In Figur 4 sind die
Karten 81 und 87 identisch zu den am sendeseitigen Ende der
Figur 1 gezeigten und umfassen Ausgangstreiberverstärker
79, Ausgangsanschlüsse oder -ports 81 und Buffer 88. Die
Standby-Karte ist die Karte 86. Der Verkehr, der durch die
ausgefallene Karte hätte bewältigt werden müssen, wird zur
Standby-Karte 86 umgesteuert und der Buffer 88 der der
ausgefallenen Karte zugeordneten Arbeitskarte wird
freigegeben, um das Austreten des Verkehrs am korrekten Ausgang zu
ermöglichen.
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Figur 5 der beiliegenden Zeichnungen zeigt das
entsprechende Empfangsende mit einer geraden Anzahl von
Arbeitskarten. Wie im Ausführungsbeispiel der Figur 3 bedeutet die
gerade Anzahl von Arbeitskarten, daß für jede Arbeitskarte
ein entsprechendes Paar vorgesehen ist, wobei die Buffer 88
und Ausgangsanschlüsse 87 durch Leitungen 96 über Kreuz
verbunden sind. Sollte eine Arbeitskarte ausfallen, so wird
der Buffer 88 ihrer zugeordneten Arbeitskarte freigegeben,
so daß der Potentiell verlorengegangene Verkehr, der nun
auf der gemeinsamen Leitung 100 erscheint, durch den neu
freigegebenen Buffer der rechten (korrekten)
Ausgangsleitung zugeführt werden kann.