DE69535152T2 - Integrierte Netzvermittlung, die einen grossen Bereich von Funktionen unterstützt - Google Patents

Integrierte Netzvermittlung, die einen grossen Bereich von Funktionen unterstützt Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtungen und insbesondere integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtungen, die einen großen Bereich von Funktionen unterstützen.
  • Eine herkömmliche integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung stellt die von der Harris Corporation, USA, hergestellte, integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung 20-200 dar. Diese integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung, die in der Patentschrift zu US-Patent Nr. 4,688,212 offenbart wird, trägt sowohl der nordamerikanischen Multiplex-Ausrüstung (μ-Law) als auch der europäischen (A-Law) Rechnung und verarbeitet dabei sowohl synchrone als auch asynchrone leitungs- und paketvermittelte Daten bis zu 2 MBit/s.
  • Ein vollständiges Verständnis der im Folgenden beschriebenen Erfindung wird erleichtert durch eine Beschreibung von Aufbau und Funktionsweise der Vermittlungseinrichtung 20-20. Die Hardware dieses auf Mikroprozessoren beruhenden Systems enthält Peripheriekarten, welche Telefonie-Schnittstelleneinheiten tragen, die Schaltungen für Leitungen, Bündel (trunk) und Diensteinheiten (service units) enthalten, wobei Diensteinheiten DTMF-(Doppelton-Multifrequenz)-Empfänger, MF-(Multifrequenz)-Empfänger, serielle Schnittstelleneinheiten und dergleichen mehr sein können. Ein gemeinsamer Controller ist über einen Telefoniebus mit den Peripheriekarten verbunden. Der gemeinsame Controller besteht aus einer Telefonie-Steuereinheit (TCU) und einer Rufprozessoreinheit (CPU).
  • Die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung kann bis zu 2048 Anschlüsse zur Verfügung stellen und bis zu 1920 blockierungsfreie Peripheriegeräte aufnehmen wie z.B. Telefone, Drucker, Modems, Bandlaufwerke, Datengeräte und dergleichen mehr, aufgeteilt in Anschlussgruppen, wie unten beschrieben. Jede Anschlussgruppe enthält bis zu 32 Peripherie-Schnittstelleneinheiten und ist einem Anschlussgruppenbus zugeordnet, wobei die Anschlussgruppenbusse einen Teilbereich des noch zu beschreibenden Telefoniebusses bilden. Auf diese Weise werden 60 Anschlussgruppenbusse zur Verfügung gestellt, die 1920 Peripheriegeräte aufnehmen können (32 X 60 = 1920). Die übrigen 128 Anschlüsse, die 4 zusätzlichen Anschlussgruppen entsprechen, sind Ton- und Konferenzfunktionen zugeordnet.
  • Die Peripherieschaltungen sind an eine Telefonie-Steuereinheit (TCU) über den Telefoniebus angeschlossen, bei dem es sich, wie unten genauer ausgeführt, eigentlich um einen großen Satz kleiner Busse handelt, die einen Teil eines Multiplexbaums bilden. Der Telefoniebus verbindet alle Leitungs-, Bündel-, anderen Telefonie- und Datenmerkmalseinheiten mit dem Telefonie-Controller und liefert auch den Takt für Codes und ähnliche Einrichtungen. Die Telefonie-Steuereinheit vermittelt alle Kommunikation zwischen den Peripherieeinrichtungen und der Rufprozessoreinheit (CPU) des gemeinsamen Controllers. Somit bilden die Rufprozessoreinheit und die Telefonie-Steuereinheit zusammen eine gemeinsame Steuerung für die Peripherieeinrichtungen. Die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung lässt sich daher betrachten als bestehend aus (1) Telefonie-Peripherieeinrichtungen, (2) einem Telefoniebus-Baum und (3) einem gemeinsamen Controller, der eine Telefonie-Steuereinheit (TCU) und eine Rufprozessoreinheit (CPU) enthält. Die Peripherieeinrichtungen kommunizieren durch den Telefoniebus-Baum mit der TCU und anschließend durch die TCU mit der CPU.
  • Die Telefon-Steuereinheit (TCU) vermittelt nicht nur alle Kommunikation zwischen der Rufprozessoreinheit und den Peripherieeinrichtungen, sondern fragt auch die Peripherieeinrichtungen nach Dienstanforderungen ab, liefert die vermittelten Sprach- /Datenverbindungen an Geräte und liefert den Takt für den PCM, die Codes und die Daten. Die TCU tritt gegenüber der Rufprozessoreinheit (CPU) als 32 Kilobyte Speicher in Erscheinung, die in 2048 Blöcke zu je 16 Byte aufgeteilt sind. Jeder Adresse ist ein Block zugeteilt. Sämtliche einer bestimmten Peripherieeinrichtung zugeordneten Funktionen erscheinen in dem 16-Byte-Block, welcher der Peripherieeinrichtung zugewiesen ist.
  • Die Rufprozessoreinheit (CPU) ist ein Bus-orientierter Mikroprozessoren-Komplex. Typischerweise besteht die CPU aus einer Diensteinheit, mehreren Mikroprozessoren, Dual-Port-DRAMs und einem Laufwerks-Untersystem. Im Einzelnen ist jedem Mikroprozessor ein Dual-Port-DRAM zugeordnet, welche so funktionieren, dass es vom Laufwerk geladenen Code speichert und Anweisungen an den zugeordneten Prozessor liefert. Des Weiteren liefert die Diensteinheit Takt und Prioritäts-Auflöser für den Bus, kreuzgekoppelte Zustandsregister und Interrupts für Aktiv-/Standby- und Umschaltsteuerung, die Schnittstelle zu der Telefonie-Steuereinheit sowie die Signalpaketübertragungs-(SPT)-Funktion für die Datenkommunikation mit den Peripherieeinrichtungen.
  • Der Telefoniebus-Baum besteht aus einer Anzahl von Bussen, die einen Multiplexbaum zwischen den Peripheriegeräten und der gemeinsamen Steuerung bilden. In dem Netzwerk der integrierten Vermittlungseinrichtung, mit 1920 Peripheriegeräten, gibt es 60 Busse, von denen jeder einer Anschlussgruppe aus 32 Anschlüssen zugewiesen ist. Da jeder Bus mit der Standardgeschwindigkeit von 2,048 MHz arbeitet, werden 32 Byte PCM-Daten in einem 125-μs-Rahmen übertragen, der in 32 Zeitfenster aufgeteilt ist. Es dürfte ersichtlich sein, dass mit der beschriebenen Anordnung jedes der 1920 Peripheriegeräte während jedes Rahmen-Intervalls ein Byte PCM-Daten überträgt. Das bedeutet: Alle Peripheriegeräte können in jedem Rahmen übertragen.
  • Signalisierungsinformationen, also digitale Daten, die keine PCM-Sprachinformation darstellen, werden unter Verwendung eines 16-Rahmen-Teilmultiplex-Zyklus oder Überrahmen übertragen. Wie dem Fachmann bekannt ist, werden Signalisierungsinformationen und PCM-Sprachinformationen über separate Leitungen zwischen einer Peripherieeinrichtung und der gemeinsamen Steuerung übertragen. Das bedeutet: Der Bus zu einer Peripherieeinrichtung ist keine einzelne Leitung, sondern besteht aus einer Vielzahl von Leitungen, die jeweils angeschlossen sind, um verschiedene Arten von Informationen zu übertragen. Zum Beispiel kann ein geeigneter Bus aus 7 Leitungen bestehen. Zwei Leitungen sind PCM-Daten zugewiesen, eine zum Senden von PCM und die andere zum Empfang von PCM. Zwei weitere Leitungen sind dafür zugewiesen, Signalisierungsinformation zu übertragen, eine für das Senden von Signalisierungsinformation, die andere für den Empfang von Signalisierungsinformation. Eine sechste Leitung wird für die Übertragung von Taktsignalen zur Verfügung gestellt, während die siebte Leitung die Erdleitung ist. Auf diese Weise stehen alle Bits aller Zeitfenster für PCM und Daten zur Verfügung.
  • Die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung funktioniert einwandfrei und stellt eine kostengünstige und leicht erweiterbare Vermittlungseinrichtung zur Verfügung. Sie unterliegt jedoch Einschränkungen, die ihre möglichen Anwendungsbereiche begrenzen. Zum einen begrenzt die Bauart die Entfernung zwischen Peripheriekarten und den gemeinsamen Steuerungsschaltungen. Des Weiteren ist die Zahl der Anschlüsse auf 2048 Anschlüsse begrenzt.
  • Die EP 03 773 92 offenbart ein Verfahren und ein System zum Bewirken und Koordinieren der Übertragung von Telefongesprächen und auf einem Endgerät angezeigten Informationen, die mit diesen Telefongesprächen verknüpft sind, mit Hilfe einer rechnergestützten Nebenstellenanlage, die über eine Logikeinheit-Leitung an einen Host angeschlossen ist. Wenn durch die rechnergestützte Nebenstellenanlage ein Anruf vermittelt wird, ergeht an den Host über die Logikeinheit-Schnittstelle die Anweisung, Informationen, die dem Anrufer zugeordnet sind, für den Anrufempfänger auf einem Terminal-Bildschirm anzuzeigen. S. Hussein u.a.: „5ESSTM Switch – Remote Switching Application" in Proceedings of the National Communications Forum, (40) 1986, S. 976-982, offenbart eine Vermittlungseinrichtung mit einer Fernschaltarchitektur unter Verwendung von Fernschaltmodulen, bei der zwischen den Fernschaltmodulen verbindende Kommunikationsschnittstellen verwendet werden, um Verkehr direkt zwischen den Kommunikationsmodulen zu routen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Beschränkungen der herkömmlichen Integrierte-Schaltung-Netzwerkvermittlungseinrichtung zu verringern und eine Vermittlungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die breitere Anwendungsbereiche hat, dabei aber die Vorteile der herkömmlichen Netzwerkvermittlungseinrichtung beibehält und mit dieser kompatibel ist. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine flexible Integration ermöglicht und die Skalierbarkeit verbessert.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe enthält die vorliegende Erfindung eine integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung, welche umfasst: mehrere Peripheriekarten-Einschübe, eine gemeinsame Steuerung mit einer Matrix-Vermittlungseinheit und enthaltend einen Informationsspeicher, wenigstens eine erste, von dem Informationsspeicher entfernt angeordnete Schnittstelle als Verbindung zwischen den Peripheriekarten-Einschüben und einem Übermittlungsmedium, eine zweite, im Bereich des Informationsspeichers und entfernt von den Peripheriekarten-Einschüben angebrachte Schnittstelle als Verbindung zwischen dem Informationsspeicher und einem Übermittlungsmedium, wobei die erste und die zweite Schnittstelle so funktionieren, dass sie Kompatibilität zwischen den Peripheriekarten-Einschüben, dem Informationsspeicher und verschiedenen Übermittlungsmedien bewirken, sodass mehrere verschiedene Übermittlungsmedien verwendet werden können, und die erste Schnittstelle Mittel zum Empfang serieller Eingaben von den Karten der Peripheriekarten-Einschübe und zum Konvertieren der seriellen Eingaben in parallele Ausgaben enthält, die dann über das Übermittlungsmedium übertragen werden.
  • Die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung enthält auch Anschlüsse zum Anschließen an Peripheriegeräte und Vermittlungsvorrichtungen zum selektiven Vermitteln von zwischen Anschlüssen im Rahmen-Format geordneten Signalen, wobei jeder der Anschlüsse ein festes Zeitfenster in dem Rahmen belegt; Vorrichtungen zum selektiven Vermitteln der Signale entweder im Voll-Rahmen- oder im Halb-Rahmen-Format, umfassend einen Informationsspeicher zum Speichern von Quelldaten von den Anschlüssen, einen Verbindungsspeicher zum Speichern von Anschluss-zu-Anschluss-Verbindungsdaten, einen Zeitfenster-Zähler zum Liefern von Zeittensterinformationen an den Informationsspeicher und den Verbindungsspeicher, wobei jedes Zeitfenster einer eindeutigen Speicheradresse in dem Informationsspeicher zugeordnet ist, wobei in dem Informationsspeicher jedes Zeitfenster mit wenigstens einem Speicherplatz verknüpft ist; sowie Mitteln zum selektiven Vermitteln der im Rahmen-Format geordneten Signale gemäß entweder einem Halb-Rahmen-Funktionsmodus oder einem Voll-Rahmen-Funktionsmodus.
  • Des Weiteren enthält die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung mehrere Anschlüsse, wobei die Anschlüsse in Anschlussgruppen angeordnet sind und jede Anschlussgruppe einem Peripherieeinschub für Peripheriegeräte zugeordnet ist, wobei die Vermittlungseinrichtung eine gemeinsame Steuerung und Schnittstellen zwischen der gemeinsamen Steuerung und Peripherieeinschüben enthält und die gemeinsame Steuerung mehrere Vermittlungsmittel enthält, mit denen selektiv Anschlüsse, die den Peripherieeinrichtungen auf einem Einschub entsprechen, mit Anschlüssen verbunden werden können, die anderen Peripherieinrichtungen entsprechen; Mittel zum Identifizieren jedes der mehreren Vermittlungsmittel, Mittel zum Identifizieren eines Peripherieeinschubs einschließlich des Einschub-Typs und der Anschlussnummern, die dem Einschub zugeordnet sind, Mittel zum Identifizieren verfügbarer Vermittlungsmittel, mit denen Anschlüsse, die jedem einzelnen Einschub zugeordnet sind, mit den Vermittlungsmitteln verbunden werden können, und Mittel zum dynamischen Zuteilen von Anschlüssen eines Einschubs zu einem Vermittlungsmittel.
  • Die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung enthält auch mehrere Prozessoren, die mit einer System-Rückwandleiterplatte verknüpft sind, wobei einer der Prozessoren als primärer Prozessor zu identifizieren ist und wobei die Rückwandleiterplatte die Prozessoren in einer von mehreren Positionen aufnimmt und wobei keine Position für einen bestimmten Prozessor identifiziert wird und wobei die Vermittlungseinrichtung Mittel für die automatische Identifikation jedes mit der Rückwandleiterplatte verbundenen Prozessors enthält und wobei die Mittel für die automatische Identifikation folgendes enthalten: Mittel, die einem ausgewählten Prozessor zugeordnet sind, um den Prozessor mit einem Identifikator zu versehen, Mittel in der Vermittlungseinrichtung zum Erkennen des Qualifikations-Identifikators, Mittel in jedem nicht mit einem Qualifikations-Identifikator ausgestatteten Prozessor, die einen Versuch verzögern, die Position des primären Prozessors einzunehmen, sodass der Prozessor mit dem Identifikator als der primäre Prozessor identifiziert wird und die übrigen Prozessoren Prozessorpositionen auf der Grundlage der ihnen zugeordneten Verzögerungen einnehmen.
  • Die verbesserte Neizwerkvermittlungseinrichtung behält die Vorteile der herkömmlichen Vermittlungseinrichtung bei und stellt gleichzeitig eine Vermittlungseinrichtung mit großer Kapazität zur Verfügung, die blockierungsfreies Vermitteln von über 10.000 Anschlüssen zur Verfügung stellen kann. Diese Vergrößerung wird teilweise durch die Bereitstellung eines modularen Aufbaus für den Zeitschaltspeicher realisiert. Dieser modulare Aufbau kann aus mehreren Zeitschaltspeichern bestehen, die hier als Matrix-Vermittlungseinheiten (Matrix Switching Units, MXUs) bezeichnet werden, von denen jede dazu dient, eine sehr große Anzahl Anschlüsse zu vermitteln. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden 10 MXU-Karten zur Verfügung gestellt, wobei jede MXU 1024 Anschlüsse vermittelt. Größere MXU-Karten, zum Beispiel Karten, die 2048 Anschlüsse vermitteln, sind mit der erfindungsgemäßen MXU-Gestaltung ebenfalls möglich.
  • Zu den weiteren Merkmalen gehören eine universelle Einschub-Architektur neben einer universellen Zeitfenster-Architektur, wählbare Voll-Rahmen-/Halb-Rahmen-Vermittlung für höhere Effizienz und Flexibilität, eine flexible Übermittlungs-Schnittstelle zwischen Vermittlungseinrichtung und Peripherieeinschub für die Aufnahme mehrerer verschiedener Arten und Längen von Übermittlungsmedien einschließlich Kupfer- und optischen Fasern sowie die Bereitstellung eines Mechanismus für die paketweise Signalisierung, die die Aggregation von Kanälen erlaubt, sodass Kanäle mit 16, 32 und 64 KBit/s erstellt werden können.
  • Mit universeller Einschub-Architektur kann die Vermittlungseinrichtung so konfiguriert werden, dass sie gleichzeitig hexadezimale und oktale Telefonieeinschübe von jeweils variabler Größe unterstützt und so eine flexible Konfiguration und Erweiterung ermöglicht. Die hexadezimalen und oktalen Telefonieeinschübe werden mit der gemeinsamen Steuerung durch Anschlussgruppenkabel verbunden, welche jeweils 64 Anschlüssen oder zwei herkömmlichen Anschlussgruppen zu je 32 Anschlüssen entsprechen, sowie durch jeweils nur einmal vorhandene Schnittstelleneinheiten. Zu den jeweils nur einmal vorhandenen Schnittstellen zählen auf den Peripheriekarten angeordnete Peripherieeinschub-Verbindungsschnittstelleneinheiten (Peripheral Shelf Link Interface Units, PSLI) und auf dem gemeinsamen Controller angeordnete Peripherie-Schnittstelleneinheiten (Peripheral Interface Units, PIU). Mit jeder PIU verbindet sich wenigstens eine PSLI und funktioniert so, dass zwischen mehreren Peripheriekarten und einer einzelnen Matrix-Vermittlungseinheit (MXU) eine einzelne Schleife zur Verfügung gestellt wird. Darüber hinaus erlauben es diese Schnittstellen, dass verschiedene Arten von Peripherieeinschüben wie zum Beispiel oktale und hexadezimale Einschübe sich mit einer gemeinsamen MXU verbinden. Des Weiteren können zwischen den Peripherieeinschüben und den gemeinsamen Steuerungseinschüben verschiedene Übertragungsmedien verwendet werden, da die den Telefonieeinschüben zugeordneten Peripherieeinschub-Leitungs-Schnittstelleneinheiten (PSLIs) und die entsprechenden, dem gemeinsamen Controller zugeordneten Peripherie-Schnittstelleneinheiten (PIUs) dieses Merkmal ermöglichen. Verschiedene Versionen der PSLI und PIU werden je nach dem verwendeten Übertragungsmedium zur Verfügung gestellt.
  • Zusätzlich wird aus den eingegebenen Einschub-Beschreibungen dynamisch ein Einschub-Abbild (shelf map) mit Anschlussgruppen erstellt. Durch die Schaffung logischer Datenstrukturen für die Unterstützung der Bildung von Einschub-Gruppen kann die Software sowohl Einschübe am selben Ort als auch entfernte verwalten.
  • Da alle Zeitfenster gleichwertig gestaltet sind, kann jedes Zeitfenster als Peripherie-, Konferenz- oder Ton-Zeitfenster verwendet werden. Dieses Merkmal kann durch Einbettung der Konferenz- und Zeitschaltungen auf den MXU-Karten ermöglicht werden.
  • Die verbesserte integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung enthält auch das Vermitteln in gemischten Modi. Das bedeutet: Es wird Schaltung für Schaltung der Voll-Rahmen- bzw. Halb-Rahmen-Vermittlungsmodus zur Verfügung gestellt. Hierdurch werden für Sprachfunktionen kürzere Schleifenverzögerungen ermöglicht, welche die Halb-Rahmen-Vermittlung mit sich bringt, während für NX64-Verbindungen (d.h. Video-Verbindungen) Rahmen-Kohärenz gewährleistet wird.
  • Des Weiteren stellt die erfindungsgemäße Integrierte-Schaltung-Vermittlungseinrichtung ein verbessertes System zur seriellen Paketübermittlung (SPT) für Signalisierungsinformationen zur Verfügung. Das verbesserte SPT-System stellt ein flexibles Mittel für die Übermittlung von Signalisierungsdaten zwischen Telefonie-Schnittstelleneinheiten und der gemeinsamen Steuerung zur Verfügung. Dieses verbesserte System stellt einen elastischen Speicher, zum Beispiel einen elastischen Zwei-Sekunden-Speicher, unabhängig von der Übertragungsgeschwindigkeit für alle Kanäle zur Verfügung und erlaubt gleichzeitig die Aggregation von zwei, vier oder acht 8-KBit/s (1 KByte/s)-Kanälen zu Übertragungskanälen von 16, 32 oder 64 KBit/s. Die Aggregation der Übertragungskanäle zu Kanälen mit höheren Geschwindigkeiten ist unter der Kontrolle eines Host-Prozessors programmierbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei
  • 1 Schrank- und Einschubanordnungen einer herkömmlichen integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung darstellt,
  • 2 Steckplatzanordnungen eines gemeinsamen Geräteeinschubs einer herkömmlichen integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung darstellt,
  • 3 die Architektur der gemeinsamen Steuerung einer herkömmlichen, redundant konfigurierten, integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung darstellt,
  • 4 die Telefonie-Bus-Architektur einer herkömmlichen integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung darstellt,
  • 5 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung ist,
  • 6 eine Verbindungsanordnung zwischen Telefonieeinschüben und den MXUs entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre darstellt,
  • 7 eine andere Verbindungsanordnung der Telefonieeinschübe zu den MXUs entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre darstellt,
  • 8 eine weitere Verbindungsanordnung der Telefonieeinschübe zu den MXUs entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre darstellt,
  • 9 ein Blockdiagramm einer PLSI darstellt,
  • 10 ein Blockdiagramm einer PIU darstellt,
  • 11a und 11b in Diagrammform das Lesen im Halb-Modus aus benachbarten Puffern von der Länge zweier Rahmen darstellt,
  • 12a und 12b in Diagrammform das Lesen im Voll-Modus aus benachbarten Puffern von der Länge zweier Rahmen darstellt,
  • 13 ein Blockdiagramm des Zeitschalters ist,
  • 14 ein detaillierteres Diagramm des Zeitschalters ist,
  • 15a und 15b in Diagrammform das Schreiben in und das Lesen aus elastischen Puffern für die SPT-Signalisierung entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre darstellen,
  • 16 ein Flussdiagramm des SPT-Nachricht-Auslesens entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre ist.
  • 1 stellt die physikalische Schrank-Konfiguration einer herkömmlichen integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung dar, die 1920 Peripherie-Schaltungen und 128 Ton- /Konferenzanschlüsse aufnimmt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die gemeinsame Steuerausrüstung doppelt vorhanden, um Redundanz-Ausfallsicherheit zu erzielen. Das bedeutet: Die gemeinsame Steuerungs-Ausrüstung in den Einschüben 1 und 2 des Schranks 1 ist dieselbe, wobei die Ausrüstung in Einschub 2 dann verwendet wird, wenn die gemeinsame Steuerungs-Ausrüstung in Einschub 1 ausfällt oder entfernt wird.
  • Im Einzelnen kann die Konfiguration der Vermittlungseinrichtung als nichtredundante oder als redundante Konfiguration erfolgen. In der nichtredundanten Konfiguration wird Einschub 1 von gemeinsamer Ausrüstung eingenommen. Der Einschub enthält 20 Steckplätze für gedruckte Leiterplatten, eine Laufwerksanordnung, welche Festplatten- und Diskettenlaufwerke enthält; und eine gemeinsame Ausrüstungs-Stromversorgung. Einschub 2 wäre in der nichtredundanten Konfiguration leer.
  • In der redundanten Konfiguration sind alle Elemente der gemeinsamen Ausrüstung doppelt vorhanden. Das bedeutet: Es befindet sich ein vollständiger Satz gemeinsamer Ausrüstung auf dem oberen Einschub, und sein gespiegeltes Abbild ist auf dem mittleren Einschub angeordnet. Das System läuft mit jedem der beiden Sätze gemeinsamer Ausrüstung bei voller Kapazität. Bei einem Ausfall der gemeinsamen Steuerung in dem aktiven Einschub erfolgt ein automatisches Umschalten. Sowohl in der redundanten als auch in der nichtredundanten Konfiguration wird das untere Fach oder Fach 3 für Telefonie-Schnittstelleneinheiten verwendet.
  • Es ist von Vorteil, die Peripherieeinrichtung paketartig zu gestalten, d.h. Telefonie-Schnittstellenschaltungen auf Karten, die auf Einschüben angebracht werden, die in geeigneten Schränken enthalten sind. In dem vorliegenden Beispiel wurde es für zweckmäßig befunden, auf jeder Karte 8 Telefonschaltungen anzubringen und pro Einschub 24 Karten vorzusehen. Auf diese Weise sind nur 10 Einschübe notwendig, um 1920 Schaltungen zu unterstützen.
  • Der Einschub 3 im Schrank 1, auf den nun Bezug genommen wird, enthält Telefonie-Schnittstellen-Platinen, wobei jede Platine üblicherweise 8 Telefonie- oder Peripherie-, wie sie oft bezeichnet werden, -Schnittstellenschaltungen enthält. Jeder Einschub kann 24 Platinen oder Karten, wie sie manchmal bezeichnet werden, aufnehmen. Daher enthält jeder Einschub 24 Platinen, die jeweils 8 Telefonie-Schnittstellenschaltungen enthalten, bzw. insgesamt 192 Telefonie-Schnittstellenschaltungen.
  • Neun zusätzliche physikalische Einschübe sind notwendig, um die übrigen 1728 Telefonie-Schnittstellenschaltungen aufzunehmen. Diese Einschübe sind in 3 weiteren Schränken mit pro Schrank drei Einschüben vorgesehen. Jeder Schrank enthält außerdem seine eigene Stromversorgung.
  • Die Telefonie-Schnittstellenschaltungen sind durch den noch zu beschreibenden Telefoniebus-Baum mit der gemeinsamen Steuerungsausrüstung verbunden.
  • Die in den Telefonie-Geräteeinschüben angebrachten Telefonie-Schnittstelleneinheiten enthalten die Schaltungen für Leitungen, Bündel- und Diensteinheiten. Beispiele für mit den Telefon-Schnittstelleneinheiten kompatible Leitungseinheiten sind (1) analoge Leitungseinheiten, (2) langschleifige (externe) Leitungseinheiten und (3) digitale Leitungseinheiten.
  • Die analoge Leitungseinheit wird für den Stationsdienst für analoge Standardtelefone mit Wählscheibe oder Tonwahl verwendet. Die langschleifige Leitungseinheit ähnelt der analogen Leitungseinheit. Sie dient zum Stationsdienst für analoge Wählscheiben- oder Tonwahltelefone und bedient auch externe Nebenstellen. Digitale Leitungseinheiten werden mit einem intelligenten Telefon mit der Fähigkeit zum Senden und Empfangen von Daten verwendet. Die digitale Leitungseinheit übersetzt interne PCM in ein ausgewähltes Datensignalisierungsformat, das über gewöhnliches verdilltes Telefon-Zweidrahtkabel (twisted pair) für eine Schleifendistanz von bis zu 5000 Fuß (1524 m) übertragen werden kann. Die digitale Leitungseinheit kombiniert 16 KBit-Signalisierung mit 64 KBit PCM Sprache/Daten an jedem Anschluss. Dieses 80 Kßit- Signal wird an eine digitale Schleife mit Zeitkompressions-Multiplexing-(TCM)-Technologie übertragen. Die TCM-Bursts werden mit 256 KBits übertragen.
  • Somit kann die Telefonie-Steuereinheit (TCU) zwei unabhängige Bytes bei 500 Byte/s (d.h. 4000 Bits) und einem seriellen 8000 Bits-Kanal in jeder Richtung unterstützen. Die übrigen 48000 Bits sind für zukünftige Verwendung reserviert.
  • Beispiele für mit den Telefonie-Schnittstelleneinheiten kompatible Bündeleinheiten sind (1) Ground-Start-/Loop-Start-Bündeleinheiten, (2) E&M 2-Draht-Bündeleinheiten, (3) E&M 4-Draht-Bündeleinheiten, (4) Durchwahl-Bündeleinheiten, (5) digitale Bündeleinheiten und (6) digitale CCITT-2,048-Mb-Bündeleinheiten.
  • Die Ground-Start-/Loop-Start-Bündeleinheit verbindet die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung direkt mit einem Zentralamt (central office, CO), das Audiodaten und Überwachungssignale zwischen den beiden Standorten überträgt. Die E&M 2-Draht-Bündeleinheit und die E&M 4-Draht-Bündeleinheit können digitale Informationen im MF-, DTMF- und Wählimpuls-Format sowohl senden als auch empfangen. Durchwahl-Bündeleinheiten ermöglichen den Durchwahl-(DID)-Zugang zu PBX-Stationen von öffentlichen Wählnetzen aus und können Wählinformation im DTMF-, MF- und Wählimpuls-Verfahren empfangen. Digitale T1-D4-Bündeleinheiten erlauben die direkte Verbindung einer Standard-24-Kanal-PCM-Bündeleinheit mit der integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung. Sie dienen dazu, das mit 1,544 MBit/s funktionierende Standard-T1-D4-Format in die Signalisierung der Vermittlungseinrichtung umzuwandeln. Jede der oben genannten Leitungs- und Bündeleinheiten ist herkömmlich, und daher wird eine weitere Beschreibung von Aufbau und Betrieb für ein volles und lückenloses Verständnis der hier beschriebenen Erfindung nicht notwendig sein.
  • Die mit der integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung verwendbaren Diensteinheiten sind ebenfalls herkömmlich. Dazu können gehören: (1) Doppelton-Multifrequenz-(DTMF)-Empfangseinheiten, (2) Verbindungsaufbau-Erkennungs-(CPD)-Einheiten, (3) Breitband-Wähltonerkennungs-(BDTD)-Einheiten, (4) Multifrequenz-Empfangseinheiten (MFRU), (5) Multifrequenz-R2-Empfangseinheiten (MFR2RU), (6) serielle Schnittstelleneinheiten (SIU) und (7) Bezugszeiteinheiten (RTU).
  • Der DTMF-Empfänger empfängt eine DTMF-Wahl und decodiert die DTMF-Codes in digitales Format. Die CPD erlaubt eine Antwort über Bündelschaltungen, die keine elektrischen Antwortsignale zur Verfügung stellen. Die BDTD liefert die Tonerkennung für internationale Anwendungsbereiche. Die MFRU wird für die innerbetriebliche Signalisierung, für Münz- bzw. Kartentelefone, gleichberechtigten Zugriff sowie für spezielle Netzwerkanwendungen verwendet. Sie überwacht den Audio-Kanal auf einem bestimmten Anruf und übersetzt MF-Codes in digitales Format. Die MFR2RU decodiert internationale, als 2 von 6 Frequenzen codierte R2-Signalisierung. Die serielle Schnittstelleneinheit (SIU) enthält serielle Anschlüsse, z.B. RS232C-Anschlüsse für die Systemadministration. Die Einheit übersetzt Systemadministrationsinformationen in ein internes Standardformat und sendet sie zur Weiterverarbeitung an die gemeinsame Steuerung. Informationen aus dem System werden an die SIU übermittelt, wo sie in das Standard ASCII-Format übersetzt und aus den Datenanschlüssen heraus übertragen werden. Die SIU ist an ein Peripherieschnittstellenfeld des Systems angeschlossen, wo Datenanschlüsse in RS232C-Signale umgewandelt werden. Mit der SIU kann ein Endgerät, ein Drucker, ein Modem, ein 9-Spur-Band oder jedes beliebige RS232C-Gerät verwendet werden. Die RTU, die in jeden beliebigen Steckplatz in einem Telefonieeinschub eingesteckt werden kann, liefert der Vermittlungseinrichtung eine lokale Zeitreferenz. Sie kann als alternative Referenzquelle für digitale Bündelung (trunking) (1,544 MBit/s und 2,048 MBit/s) verwendet werden.
  • Die gemeinsame Steuerungs-Ausrüstung ist in zwei Teilsysteme unterteilt: das gemeinsame Steuerungs-Teilsystem bzw. die Rufprozessoreinheit (CPU) sowie das Telefoniesteuerungs-Teilsystem bzw. die Telefonie-Steuereinheit (TCU).
  • Die CPU enthält das "Gehirn" des Systems. Sie enthält die Zentralprozessoreinheiten, die als virtuelle Zentralprozessoreinheit(en) (VCPU) bezeichnet werden, und die dazugehörigen Speichereinheiten. Sie enthält auch die Festplatten- und Diskettenlaufwerke mit den dazugehörigen Controllern und Schnittstelleneinheiten.
  • Die TCU vermittelt sämtliche Kommunikation zwischen den CPU- und den Telefonie-Schnittstelleneinheiten/-Anschlüssen (d.h. Leitungen, Bündel- und Diensteinheiten). Sie fragt die Anschlüsse kontinuierlich nach Dienstanforderungen ab und stellt den Mechanismus für sämtliche vermittelten PCM-Sprach- und/oder Datenverbindungen zur Verfügung. Die TCU enthält auch die Tongenerator- und Konferenzfunktionen und stellt den Takt für PCM, Codes und Daten zur Verfügung. 2 stellt Details eines gemeinsamen Geräteeinschubs dar. Wie oben erwähnt, enthält er 20 Steckplätze für gedruckte Leiterplatten, die Laufwerksanordnung sowie eine gemeinsame Steuerungs-Stromversorgung. Das Laufwerk ist in 2 bei 24 dargestellt, und die Stromversorgung bei 25. Speziell besteht die CPU in den Steckplätzen für gedruckte Leiterplatten 1-10, und die TCU besteht in den Steckplätzen für gedruckte Leiterplatten 11-20.
  • Steckplatz 1 enthält die PCIU oder Peripherie-Controller-Schnittstelleneinheit. Sie dient als Datei-Controller für die Festplatten- und Diskettenlaufwerke des Systems. Sie stellt auch eine Kommunikationsschnittstelle zwischen den Laufwerken und der VCPU bzw. den VCPUs zur Verfügung.
  • Steckplatz 3 enthält eine VCPU. Hierbei handelt es sich um einen Einplatinenrechner. Abhängig von der Systemgröße und dem verarbeiteten Anrufaufkommen können entweder eine, zwei oder drei VCPUs verwendet werden. Soweit verwendet, befindet sich die zweite VCPU in Steckplatz 5 und die dritte VCPU in Steckplatz 7. Die VCPUs in jedem gemeinsamen Geräteeinschub funktionieren zusammen, gesteuert von einem Multitasking-Betriebssystem. Jede VCPU enthält integrierten RAM-Speicher. Zusätzlicher Speicher kann in Steckplatz 6 zur Verfügung gestellt werden. Dieser Speicher, der als hocheniwickelte Speichereinheit (Advanced Memory Unit, AMU) bezeichnet wird, ist an eine VCPU angeschlossen, um zusätzliches RAM als zusätzlichen Datenbankspeicher zur Verfügung zu stellen.
  • Steckplatz 9 enthält die redundante Speichereinheit (RMU) für die redundante Konfiguration. Sie hat zum Zweck, sicherzustellen, dass Aktualisierungen der aktiven Datenbank in beide gemeinsamen Geräteeinschübe geschrieben werden. Das redundante System weist wenigstens zwei RMUs auf, eine pro gemeinsamen Geräteeinschub, die über einen dedizierten Bus miteinander verbunden sind. Bei einem Ausfall gemeinsamer Geräte schaltet das System automatisch auf den im Bereitschaftszustand befindlichen gemeinsamen Geräteeinschub um und erhält dabei alle bereits verbundenen Gespräche aufrecht.
  • Die virtuelle C-Bus-Diensteinheit (VCSU) belegt Steckplatz 10. Sie stellt eine Kommunikations-Schnittstelle zwischen der Rufprozessoreinheit (CPU) und der Telefonie-Steuereinheit (TCU) zur Verfügung.
  • Steckplatz 11 enthält die Telefonie-Takteinheit (TTU). Diese Einheit stellt Systemtakt und -synchronisation zur Verfügung. Sie stellt den Schnittpunkt zu der Hardware der Telefonie-Steuereinheit zur Verfügung.
  • Die Konferenz- und Toneinheit (CTU) befindet sich an Steckplatz 12. Die CTU unterstützt eine Konferenzeinheit mit 64 Anschlüssen und stellt auch Speicherung und Generierung von 64 Systemtönen zur Verfügung. Somit erscheint die CTU gegenüber der TCU in Form von 128 Anschlüssen. Eine Konferenzschaltung kann zwischen nur 3 Teilnehmern und bis zu 64 Teilnehmern hergestellt werden. Mehrere Konferenzen können gleichzeitig betrieben werden, solange die Gesamtzahl der an der Konferenzschaltung beteiligten Anschlüsse 64 nicht überschreitet.
  • Im Einzelnen erzeugt der Tongenerator 64 unabhängige, kontinuierliche PCM-Sequenzen mit jeweils einer eigenen Anschlussnummer. Jede beliebige Anzahl Telefoniegeräte kann mit jedem beliebigen Ton verbunden werden, indem die Anschlussnummer des Tons in den Quellzeiger des Geräts geschrieben wird. Jeder Ton wird durch Lesen einer ausgewählten Sequenz von PCM-Abtastwerten (samples) aus einem EPROM und endloses Wiederholen der Sequenz erzeugt.
  • Die Konferenzeinheit ist funktional äquivalent zu einem Satz von 32 analogen, mehrteiligen Hybriden. Sie verfügt über 64 Anschlüsse, die gegenüber der Rufprozessoreinheit (CPU) in Form von 64 unabhängigen Geräten erscheinen. Jedes hat seine eigene Geräteadresse, seinen eigenen Quellzeiger und sein eigenes Kontrollregister. Jeder Anschluss kann an jedes beliebige der 32 Hybriden in beliebiger Kombination angeschlossen werden. Die Konferenzeinheit kann konfiguriert werden in Form von 32 Mischern mit zwei Eingängen, in Form von 20 Konferenzen mit drei Anschlüssen und so weiter über zahlreiche Varianten bis hin zu einer Konferenz mit 64 Eingängen.
  • Die Steckplätze 13-20 enthalten abwechselnd eine Zeitschalteinheit (TSU) und eine Abfrage- und Signaleinheit (SSU). Jedes TSU/SSU-Paar unterstützt 512 Anschlüsse. Daher werden für ein System mit 1920 Peripherieanschlüssen und 128 Konferenz-/Tonanschlüssen, d.h. insgesamt 2048 Anschlüssen, 4 TSU/SSU-Paare benötigt.
  • Die Funktion einer TSU ist es, pulscode-modulierte (PCM) Sprach- oder Signalisierungsdaten zwischen der hohen Zahl von 512 Anschlüssen zu vermitteln. Die Funktion der SSU sind das Senden und der Empfang von Signalisierungsdaten an bzw. von der hohen Zahl von 512 Anschlüssen. Wie bei der bereits bekannten TSU erfordert jedes Inkrement von 512 Anschlüssen eine zusätzliche SSU, die mit einer entsprechenden TSU paarweise verbunden ist.
  • Die Architektur der gemeinsamen Steuerung in einem redundant konfigurierten System wird in 3 dargestellt. Diese Architektur wird in der Beschreibung zu US-Patent 4,688,212 offenbart.
  • Die Funktionsweise der Telefonie-Steuereinheit (TCU) stellt mittels TSU eine Zeitschaltmatrix in der Weise zur Verfügung, dass die Zeitposition am Eingang einer Stelle am Ausgang entspricht. Die Zeitschaltmatrix ist blockierungsfrei, sodass alle installierten Telefoniegeräte gleichzeitig und in jeder beliebigen Konfiguration an einem Gespräch teilnehmen können. Anders ausgedrückt: Der Zeitschalter funktioniert als Zeitfenster-Tauscher, in dem die PCM- und Datenzeichen von allen Anschlüssen zusammen gemultiplext, in einem Abtastwertspeicher gespeichert, aus ihm gemäß dem Inhalt eines Adressspeichers abgerufen und dann an die Anschlüsse zurück demultiplext werden.
  • Das Adressregister funktioniert als ein Array von Quellzeigerregistern, und die CPU greift auf das Adressregister zu. Für jede Verbindung steuert die CPU die Vermittlungseinrichtung in jeder Richtung durch Schreiben der Anschlussnummer der Quelle in das Quellzeigerregister des Ziels. Auf diese Weise muss kein Zugriff von der CPU auf den Abtastwertspeicher möglich sein.
  • Die Vermittlungseinheit für 2048 Anschlüsse ist als Satz aus vier Modulen implementiert, die parallel funktionieren, wobei jedes, wie oben erläutert, 512 Anschlüsse bedient. Die Vier-Modul-Anordnung ermöglicht eine praktische Bauweise. Ein Abtastwertspeicher und ein Adressspeicher sind in jedem Modul vorgesehen und werden mit 8,192 MHz, 122 ns/Zyklus betrieben, wobei 1024 Zyklen pro Rahmen geliefert werden. Um den Vier-Modul-Aufbau zu implementieren, ist jeder Abtastwert-RAM 32 Bits breit, sodass vier Abtastwerte gleichzeitig hineingeschrieben werden können und ein Abtastwert von jedem der 2048 Anschlüsse aus in 512 Zyklen geschrieben werden kann.
  • Die Status von Peripherieeinheiten werden in einem Hochgeschwindigkeits-RAM gespeichert, auf das der Rufprozessor zugreifen kann und das von den oben erläuterten Abfrage- und Signaleinheiten (SSU) geführt wird. Ein Auffrischen erfolgt alle 2 ms (d.h. einmal pro Überrahmen) über den Telefoniebus. Alle Teile des Signalisierungssystems funktionieren kontinuierlich mit 500 Hz, und jede Funktion wird einmal für jeden Anschluss in jedem Zyklus durchgeführt.
  • Da der Signalisierungskanal und der PCM-Kanal zum Multiplexen denselben Mechanismus verwenden, weisen die beiden Richtungen der Signalisierung, die zur Peripherieeinrichtung hin und die von ihr weg, jeweils eine Kapazität von 64 KBit/s pro Anschluss auf. Durch das Teilmultiplexen des Überrahmens erfolgt eine Aufteilung in 16 unabhängige Funktionen.
  • Die beiden Bytes von den Peripherieeinrichtungen sind aufgeteilt in ein Geräte-Identifikations-Byte und ein Status-Byte, das ein von einem Ereignis-Scanner überwachtes, aus einem Bit bestehendes "Dienstanforderungs"-Zeichen sowie 7 Bits für andere Status enthält. Die beiden Bytes, die an die Peripherieeinrichtungen gesendet werden, sind aufgeteilt in ein Besetzt/Frei-Anzeigebit, ein Bit für die Impulsgabe nach außen oder das Klingeln sowie 14 Bits für anderweitige Steuerung. Für jede Geräteadresse ist ein Satz Signalregister vorgesehen, einschließlich solcher, die Ton- und Konferenzfunktionen zugewiesen sind.
  • Ein Merkmal dieser herkömmlichen integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung ist der Signalpaketübertragungs-(SPT)-Mechanismus. Der SPT ist ein 64-Kanal-Speicherdirektzugriffs-Controller mit einem eigenen 32-KByte-Pufferspeicher. Jeder aktive Kanal überträgt 1000 Byte/s, entweder aus einem Nachrichtenpaket im Puffer an das OUT-Byte oder von dem IN-Byte an ein Paket in dem Puffer. Der SPT ist mit dem Signalmultiplexer in der Weise synchronisiert, dass die Sequenz von Bytes in dem Puffer genau der von der Peripherieeinrichtung gesendeten bzw. empfangenen Sequenz von Bytes entspricht. Jeder SPT-Kanal hat Register für Funktionssteuerung, Anschlussnummer, Pufferadresse und Byteanzahl. Puffer-RAM und Kanalsteuerungsregister treten als Speicher an dem Bus der Rufprozessoreinheit in Erscheinung.
  • Der Telefoniebus ist kein einzelner Bus, sondern eine Kombination aus einer großen Anzahl von kleinen Bussen, die einen Multiplexbaum zum Multiplexen der seriellen Signale bilden, welche von den 1920 Peripherie-Schnittstellenschaltungen empfangen werden. Wie bereits erwähnt, sind die Peripherieeinrichtungen zu Anschlussgruppen von jeweils 32 Peripherie- (d.h. Telefonie-) Schnittstellenschaltungen zusammengefasst. Jeder Anschlussgruppe ist ein dedizierter Anschlussgruppenbus zugewiesen, der die PCM-Sprache/Daten von jeder der 32 Peripherieeinrichtungen mit 2,048 MBit/s in einem 32 Zeitfenster, 125 μsek. langen Rahmen überträgt. Jeder Peripherie-Schnittstellenschaltung und damit jeder Peripherieeinrichtung ist ein dediziertes Zeitfenster in dem auf ihrem dedizierten Anschlussgruppen-Bus übertragenen Rahmen zugewiesen.
  • Das bedeutet: Die Zeitfenster des 125-μsek.-Rahmenintervalls werden nicht nach Bedarf Gesprächen zugewiesen. Vielmehr ist jedes Zeitfenster einem bestimmten Telefoniegerät, d.h. einem bestimmten Anschluss, zugewiesen. Daher ist jeder Anschluss eindeutig einem bestimmten Zeitfenster zugeordnet, der von einem bestimmten Anschlussgruppen-Bus übertragen wird. Des Weiteren erfolgt weder das Senden noch der Empfang von Signalisierungsinformationen auf Anforderung der CPU. Vielmehr werden diese kontinuierlich in dem regelmäßigen 2-ms-Überrahmen (16 125-μsek-Rahmen) gesendet.
  • Die PCM- und Signalisierungsdaten von allen Peripheriegeräten im System werden in die Telefonie-Steuereinheit (TCU) zusammen gemultiplext, und zwar durch einen unveränderlichen, synchronen, vier Ebenen umfassenden Multiplex-Telefoniebus-Baum, der in 4 dargestellt wird. Von der TCU an die Peripheriegeräte gehende Informationen werden in umgekehrt-symmetrischer Weise demultiplext. Mit Bezug auf 4 sind die erste und die zweite Ebene 41, 42 des Telefoniebus-Baums auf den Telefonieeinschüben implementiert, welche die Peripherie-Schnittstellenschaltungs-Karten mit Telefonie-Peripherieeinheiten 43 tragen, und kombinieren gemeinsam die PCM- und Signalisierungsinformationen von den Peripherieeinrichtungen zu dem 2,048-MBit/s-Strom des Telefoniebusses. Die beiden obersten Ebenen 44, 45 des Multiplexbaums, d.h. die dritte und vierte Ebene, sind auf dem Einschub implementiert, der die Telefonie-Steuereinheit trägt. Sie funktionieren so, dass 64 Anschlussgruppen zu einem System kombiniert werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Multiplexen auf der ersten Ebene 41 für PCM-Daten auf den Leitungs- und Bündeleinheiten durch Codec-Chips 46 bewerkstelligt werden. Das Multiplexen auf der zweiten Ebene kann an der Schnittstelle der Peripheriekarten zu dem Telefoniebus unter Verwendung von Tristate-Treibern 47 erfolgen. Das Multiplexen auf der dritten Ebene 44 kombiniert acht serielle 2,048-MBit/s-Anschlussbusse zu einem acht Bit breiten 2,048-Mbyte/s-Strom. Somit stellt das Multiplexen auf der dritten Ebene eine Seriell-Parallel-Umwandlung zur Verfügung. Die oberste Ebene schließlich verwendet Tristate-Treiber zum Erzeugen eines 4 Byte breiten, internen 4,096-MWord/s-PCM-Busses, der die CPU speist.
  • Die dritte Ebene des Telefoniebus-Baums führt sowohl eine Seriell-Parallel-Umwandlung und ein Zeitmultiplexen beim Eingang durch, als auch eine Parallel-Seriell-Umwandlung und Zeit-Demultiplexieren beim Ausgang.
  • Die Systemsoftware zum Unterstützen der oben beschriebenen Hardware ist aufgeteilt in ein Multitasking-Betriebssystem und sechs unabhängige Teilsysteme. Jedes Teilsystem führt unter der Kontrolle des Betriebssystems eine oder mehrere Aufgaben aus. Die Kommunikation zwischen den Teilsystemen wird dadurch bewerkstelligt, dass Nachrichten durch das Betriebssystem geleitet werden. Der Speicherplatz für die einzelnen Teilsysteme ist voneinander getrennt, da die Teilsysteme entweder alle auf demselben Prozessor ablaufen oder auf mehrere Prozessoren verteilt sein können.
  • Die großen Teilsysteme der Software umfassen folgendes: (1) Initialisierung, (2) Betriebssystem, (3) Telefonieschnittstellen-Teilsystem (TIS), (4) Rufverarbeitungs-Teilsystem (CAP), (5) Wartungsverarbeitungs-Teilsystem (MAP) und (6) Konfigurations-Editor-Teilsystem.
  • Die erfindungsgemäße, verbesserte integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung behält alle Vorteile der herkömmlichen Vermittlungseinrichtung bei und stellt dabei zur Verfügung: (1) eine Vermittlungseinrichtung mit sehr großer Kapazität, die blockierungsfreies Schalten von mehr als 10.000 Anschlüssen zur Verfügung stellen kann, (2) eine universelle Einschubarchitektur zusammen mit (3) einer universellen Zeitfenster-Struktur, (4) Wahlmöglichkeit zwischen Voll-Rahmen und Halb-Rahmen-Vermittlung mit dem Ziel effizienter und flexibler Vermittlung, (5) flexible Schnittstellen für die Übermittlung von der Vermittlungseinrichtung zu den Peripherieeinschüben, um verschiedenen Übermittlungsmedien einschließlich Kupfers und optischer Faser Rechnung zu tragen, (6) einen Mechanismus für die Paketsignalisierung, der aggregierfe Kanäle für 16-, 32- und 64-KBit/s-Signalisierungskanäle zur Verfügung stellen kann, und (7) ein System für die eindeutige und durchgängige Identifikation von Prozessoren auf einem Bus, die keine Informationen über die relative Position (d.h. Steckplatznummer) liefern.
    • (1) Blockierungsfreie Vermittlungsarchitektur mit hoher Kapazität- In der unten beschriebenen Weise ist vorgesehen, dass ein Vermittlungs-Zeitfenster für alle Peripherie-Zeitfenster gleichzeitig besteht. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind 10.240 Zeitfenster für die Versorgung von über 9.000 Peripherieanschlüssen vorgesehen. Dieses Merkmal wird durch die Einführung der Matrix-Vermittlungseinheiten (MXU) ermöglicht, welche die TSU/SSU-Kombination der herkömmlichen Vermittlungseinrichtung ersetzt.
    • (2) Universelle Einschub-Architektur – Das verbesserte System kann gleichzeitig verschiedene Arten von Peripherieeinschüben (z.B. oktale und hexadezimale Einschübe) von verschiedener Größe aufnehmen. Dieses Merkmal wird erzielt durch die Bereitstellung der PSLIs auf den Peripherieeinschüben und ihrer entsprechenden PIUs auf den MXU-Einschüben, sowie die Bereitstellung dynamischer Einschub-Abbildung von Anschlussgruppen aus den eingegebenen Einschub-Beschreibungen. Durch die Schaffung logischer Datenstrukturen zur Unterstützung von Einschubgruppierungen kann die Software sowohl im selben Bereich angeordnete als auch entfernt angeordnete Einschübe verwalten.
    • (3) Universelle Zeitfenster-Struktur-Alle Zeitfenster sind gleichwertig gestaltet, was es erlaubt, dass jedes beliebige Zeitfenster als Peripherie-, Konferenz- oder Ton-Zeitfenster verwendet wird. Dies steht im Gegensatz zu dem herkömmlichen System, bei dem Ton- und Konferenzadressen bestimmten Zeitfenstern zugeordnet sind. Anders ausgedrückt: Die vorliegend beschriebene, verbesserte integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung hebt die feste Abbildung der herkömmlichen Vermittlungseinrichtung auf und erlaubt es stattdessen, dass jeder beliebige Ton- oder Konferenzanschluss an jede beliebige MXU geht. Dies wird bewerkstelligt durch Einbetten der Ton- und Konferenzfunktionen auf den MXU-Karten. Daraus resultierend wird kein Anschluss einer Ton- oder Konferenzfunktion zugewiesen, und daher stehen alle Anschlüsse als Telefonie-Anschlüsse zur Verfügung. Wird eine Ton- oder Konferenzfunktion benötigt, so wird sie direkt von der MXU-Karte abgerufen, sodass ein Anschluss nicht mehr mit den herkömmlichen Tongenerator- oder Konferenzschaltungen verbunden werden muss.
    • (4) Voll-Rahmen- und Halb-Rahmen-Vermittlung – Das System unterstützt die gleichzeitige Verwendung von sowohl Voll- als auch Halb-Rahmen-Vermittlung. Die Voll-Rahmen-Vermittlung garantiert die Rahmen-Kohärenz für NX64-Verbindungen. Durch Halb-Rahmen-Vermittlung werden minimale Schleifenverzögerungen erzielt.
    • (5) Flexible Übermittlung von der Vermittlungseinrichtung zu den Peripheriegeräten – Der Aufbau des Systems erlaubt es, dass für die Übermittlung von dem Zeitschalter zu den Peripheriegeräten mehrere Technologien verwendet werden können, ohne dass die Architektur der Vermittlungseinheit dadurch grundlegend verändert würde. Eine Punkt-zu-Punkt-Kupfer-UTP-Schnittstelle, die für Geräteradien von 75 Fuß (22,86 Metern) geeignet ist, kann ebenso verwendet werden wie eine faseroptische Schleife mit viel ausgedehnteren Geräteradien. Die Übermittlung ist auch kompatibel mit anderen Schnittstellen wie DS3/E3, OCI und 45/50 MBit/s ATM.
    • (6) Verbesserte SPT-Paketsignalisierung – Paarweise wird, wie unten beschrieben, ein Paketsignalisierungskanal mit jedem Vermittlungs-Zeitfenster verbunden. Für jedes Zeitfenster im System besteht ein separater, serieller 8-KBit/s-Eingangskanal und -Ausgangskanal. Zusätzlich können 2, 4 oder 8 Kanäle zu 16-, 32- oder 64-KBit/s-Kanälen zusammen aggregiert werden.
    • (7) Prozessor-Identifikation – Das System erlaubt die Identifikation von Prozessoren an einem gemeinsamen Bus, der keine Informationen über die relative Position (d.h. Steckplatznummer) liefert. Das System erlaubt die dynamische Neuzuordnung der Identifikation eines Prozesses nach einem durchgängigen Muster. Dies erlaubt es, dass Prozessorkarten ohne festcodierte Konfiguration entfernt oder dem Bus hinzugefügt werden, und ermöglicht auch das Merkmal der universellen Zeitfenster. Ferner erlaubt es das System, dass, wenn mehrere Prozessoren vorgesehen sind und einer oder mehrere davon ausfallen bzw. entfernt werden, die verbleibenden Prozessoren die fehlenden Prozessoren bei einer nachfolgenden Initialisierung ausgleichen. Die eindeutige Identifikation jedes Prozessors erlaubt eine einfache Verteilung von Aufgaben zwischen den Prozessoren.
  • 5 stellt das Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung dar. In 1–4 und 5 sind die gleichen Elemente mit gemeinsamen Bezugsziffern bezeichnet. Peripheriekarten 51 sind an Anschlussgruppen-Busse 52 angeschlossen, die durch Ätzungen in der Rückwandleiterplatte zu Anschlussgruppenkabeln 54 zusammengefasst sind. Jedes Anschlussgruppenkabel ist an eine Peripherieeinschub-Leitungsschnittstelleneinheit (PSU) 55 angeschlossen, was für Flexibilität hinsichtlich des Übermittlungsmediums sorgt und eine universelle Einschub-Architektur ermöglicht. Jede PSLI ist über ein ausgewähltes Medium mit einer passenden Peripherie-Schnittstelleneinheit (PIU) 56 verbunden, die an dem gemeinsamen Controller angeordnet ist. Zu den geeigneten Übermittlungsmedien gehören, allerdings nicht ausschließlich, Cu-UTP und faseroptische Kabel.
  • Die PSLI 55 ermöglicht nicht nur Flexibilität hinsichtlich des Übermittlungsmediums, sondern stellt auch folgendes zur Verfügung: Abzweig- und Wiederbelegungs- (drop insert-) Fähigkeit für 64 Anschlüsse, Möglichkeit redundanter Schleifen sowie volle Kompatibilität zu den oben erläuterten herkömmlichen Karteneinschüben für Telefonie-Schnittstelleneinheiten.
  • 6 ist eine detailliertere Darstellung einer Konfiguration der Hardware der integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung. Es sei darauf hingewiesen, dass die PSLI mit den Telefonieeinschüben verbunden ist, wobei die Gesamtzahl der Anschlüsse auf einem Einschub ein vielfaches von 64 ist. Zum Beispiel ist das System kompatibel zu den Telefonieeinschüben mit 192 Anschlüssen (3 × 64), also zu der Anordnung des oben beschriebenen herkömmlichen Telefonieeinschubs.
  • Für verschiedene Übermittlungsmedien können verschiedene Versionen der PSLI vorgesehen werden. So können eine Version für Kupfer- und eine Version für faseroptisches Kabel vorgesehen werden, und mehrere Versionen können innerhalb einer Vermittlungseinrichtung vorgesehen sein. Das bedeutet: Die Vermittlungseinrichtung kann mehreren verschiedenen Übermittlungsmedien Rechnung tragen.
  • Unabhängig von der Version verbindet die PSLI gemäß dem hier offenbarten Ausführungsbeispiel bis zu 512 Anschlüsse mit einer entsprechenden PIU und kann lokal auf den Einschüben angeordnet sein, mit denen sie verbunden ist. Eine Version zum Beispiel, die Faseroptik-Version, ist zusätzlich in der Lage, selektiv weniger als 512 Anschlüsse in Inkrementen zu je 64 Anschlüssen zu verbinden, und kann außerdem entfernt von den Einschüben angeordnet sein, mit denen sie verbunden ist. Faser-PSLIs können auf eine einzelne Faser gemultiplext werden. Gegenwärtig können bis zu acht Faser-PSLIs auf ein faseroptisches Kabel gemultiplext werden.
  • Auf diese Weise werden Anschlussgruppierungen von jeweils 64 Anschlüssen bestimmt, von denen jeder einem Kabel zugewiesen ist, wobei 8 solcher Anschlussgruppierungen einer gemeinsamen PSLI zugewiesen sind, wie in 5 gezeigt. Das bedeutet: Jede PSLI kann bis zu 8 Anschlussgruppenkabel aufnehmen, wobei jedes Kabel Signale für 64 Anschlüsse trägt. Anders ausgedrückt: Jedes erfindungsgemäße Anschlussgruppenkabel entspricht zwei Anschlussgruppen-Bussen der herkömmlichen Vermittlungseinrichtung.
  • Wiederum mit Bezug auf 6 sei ein Telefonieeinschub 61 angenommen, der 128 Telefonie-Schnittstelleneinheiten auf 16 Karten enthält, wobei jede Karte 8 Telefonie-Schnittstelleneinheiten enthält. Jedem Einschub wären zwei Anschlussgruppenkabel 62 (64 × 2) zugeordnet, und der PSLI 63 könnten bis zu vier solcher Einschübe zugeordnet werden.
  • Der Ausgang der PSLI 63, bestehend aus 2 Bussen, einem Sendebus 64 und einem Empfangsbus 65, ist mit einer entsprechenden PIU 67 verbunden. Wie noch erläutert wird, wandelt die P21SLI die seriellen Eingangssignale mit der Geschwindigkeit von 2 MHz in parallele 8-Bit-Signale um, die mit der Geschwindigkeit von 8 MHz übertragen werden.
  • Die PIUs können paarweise angeordnet sein. Das bedeutet: Auf einer einzelnen Karte 68 können zwei PIUs (PIU A und PIU B) vorgesehen sein, die jeweils zum Empfang von Signalen dienen, welche 512 Anschlüssen zugeordnet sind. Jedes PIU-Paar 68 ist mit einer Matrix-Schalteinheit (MXU) 69 verbunden, welche die herkömmliche Telefonie-Steuereinheit (TCU) ersetzt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel funktioniert jede MXU für 1024 Anschlüsse. In einem solchen Ausführungsbeispiel wären zehn MXUs für 10.240 Anschlüsse vorgesehen. Eine erste MXU 691 für die Anschlüsse 0-1023 kann für Konferenz- und Tonanschlüsse angeordnet sein. Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel kann es 256 Töne und 768 Konferenzanschlüsse geben. Die MXU 692 würde dann die Anschlüsse 1024-2047 aufnehmen und jede weitere MXU die nächsten 1024 Anschlüsse, wobei die zehnte MXU 6910 die Anschlüsse 9216-10.239 aufnimmt, wie in 6 dargestellt.
  • Die MXUs sind in der gemeinsamen Steuerung angeordnet, wobei jede so funktioniert, dass sie die Vermittlung von 1024 Zeitfenstern bestimmt. Mit 1024 Ton- und Konferenzanschlüssen unterstützt das System gemäß diesem Beispiel 9216 Telefonie-Anschlüsse.
  • Wie die MXUs sind auch die PIUs in der gemeinsamen Steuerung angeordnet. Wie oben erwähnt, funktioniert jede PIU als Schnittstelle zwischen einer MXU und zwei PSLIs. Wie bei den PSLIs kann es je nach Übermittlungsmedium mehrere Versionen der PIU geben. So würde es für Systeme, bei denen als Übermittlungsmedium Kupferkabel verwendet wird, eine Kupferversion geben, und für Systeme, bei denen als Übermittlungsmedium faseroptisches Kabel verwendet wird, eine faseroptische Version. Da jedoch PIU-Paare (PIU A und PIU B) jeweils direkt mit einer entsprechenden MXU verbunden sind, können an eine einzelne MXU nicht sowohl Kupfer- als auch Faser-PIUs angeschlossen sein.
  • In dem Fall, dass ein faseroptisches Übermittlungsmedium verwendet wird, können an eine einzelne PIU bis zu 8 PSLIs angeschlossen sein, da jede PSU selektiv nicht mehr als 64 Anschlüsse versorgen kann.
  • 7 stellt ein Beispiel für eine Anordnung von Telefonieeinschüben/PSLIs/PSI/MXU dar, bei der eine PSLI mehrere Einschübe verschiedenen Typs versorgt. Im Einzelnen versorgt die PSLI 71 zwei „J"- (d.h. oktale) Einschübe 72, 73 sowie einen Teil eines "H"- (d.h. hexadezimalen) Einschubs 74. Der Rest des "H"-Einschubs wird von einer weiteren PSLI 75 unterstützt. Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den "J"-Einschüben um solche handeln kann, die mit der oben beschriebenen, herkömmlichen integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung funktionieren. Somit besteht jeder der "J"-Einschübe aus 192 Telefonie-Schnittstelleneinheiten, die auf 24 Platinen enthalten sind, wobei jede Platine Telefonie-Schnittstelleneinheiten trägt. Der "H"-Einschub enthält 384 Telefonie-Schnittstelleneinheiten, also doppelt so viele, wie auf den "J"-Einschüben enthalten sind.
  • Da die PSLI nur 512 Anschlüsse aufnehmen kann und die beiden „J"-Einschübe für 384 Anschlüsse stehen, können, wie in 7 gezeigt, von der PSLI 71 nur 128 Anschlüsse des "H"-Einschubes akzeptiert werden. Daher empfängt die PSLI 75 die verbleibenden 256 Anschlüsse des „H"-Einschubes 74.
  • Die Anordnung aus 7 ist sinnvoll, wenn die Einschübe am selben Ort angeordnet sind und Kupfer-PSLI-PIUs mit einem Kupfer-Übermittlungsmedium dazwischen verwendet werden. Wird dagegen faseroptisches Kabel verwendet, so ist die Konfiguration aus 7 zwar möglich, aber nicht effizient aufgrund der Kosten, die entstehen, wenn zwei faseroptische Kabel zu demselben Fernstandort geleitet werden.
  • 8 stellt dar, wie es das erfindungsgemäße PSLI/PIU-Konzept ermöglicht, dass mehrere kleine Mengen von Anschlüssen an Fernstandorten abgezweigt/wiederbelegt werden (drop insert), während zu dem Einschub der gemeinsamen Steuerung eine einzelne Schleife verwendet wird. Das bedeutet: Eine einzelne Schleife, z.B. eine einzelne Faser-Schleife, ist unter Verwendung von 3 PSLIs 84, 85, 86 auf 3 Standorte 81, 82, 83 verteilt worden, die von der gemeinsamen Steuerung entfernt liegen. Dies wird dadurch ermöglicht, dass jede PSLI durch Bit-Schalter auf der Karte selektiv filtern kann, welche Anschlüsse sie unterstützt.
  • Im Einzelnen sind für die vorliegend beschriebene Anordnung 8 Bit-Schalter (nicht dargestellt) auf der PSLI-Karte vorgesehen, die es der PSLI erlauben, MXUn bis zu einer Auflösung von 64 Anschlüssen an 64 Anschlussgrenzen zu filtern. In 8 verwendet eine erste PSLI an dem Fernstandort A, 81, die ersten 4 Anschlussgruppenkabel, von denen jedes 64 Anschlüssen entspricht, um einen „J"-Einschub und einen Teil eines „H"-Einschubs zu unterstützen. Dementsprechend ist die PSLI 84 so konfiguriert, dass sie nur Zeitfenster-Informationen für die ersten vier Anschlusskabel herausfiltert (d.h. die Zeitfenster 0-255), indem die ersten vier Bit-Schalter auf „1" gesetzt werden. Die zweite PSLI 85 an dem Fernstandort B, 82, verwendet nur ein Anschlussgruppenkabel, um einen „H"-Einschub zu unterstützen, wobei nur 64 Anschlüsse auf dem Einschub aktiv sind. Ein einzelner Bit-Schalter an der fünften Position filtert die Zeitfenster 256-319 für die 64 an dem Fernstandort B aktiven Anschlüsse heraus. [0085] Eine dritte PSLI 86 an dem Fernstandort C unterstützt 128 Anschlüsse, und daher werden zwei 64-Kanal-Anschlussgruppenkabel benötigt. Deshalb werden die Bit-Schalter-Positionen 6 und 7 auf „1" gesetzt, um die 128 Zeitfenster zwischen 320 und 447 herauszufiltern. [0086] Es sei darauf hingewiesen, dass 64 weitere Anschlüsse aufgenommen werden können. Da die PSLIs benachbarte Anschlüsse nicht filtern müssen, können die nicht zugeordneten Anschlüsse später jedem beliebigen der Fernstandorte A-C oder einem zusätzlichen Fernstandort zugewiesen werden. Zum Beispiel könnte, wenn später ein Einschub mit 64 Anschlüssen dem Standort A hinzugefügt würde, der Einschub an die PSLI angeschlossen werden, die bereits dem Standort zugeordnet ist, und der letzte, also der achte Bit-Schalter würde auf „1" gesetzt, um diesen hinzugefügten Einschub zu unterstützen.
  • Ein Blockdiagramm einer PSLI für ein Kupfer-Übermittlungsmedium wird in 9 dargestellt. Die PSLI für ein Faser-Übermittlungsmedium ist ähnlich. Ein Unterschied besteht darin, dass die PLSI-Schaltungen mit Faseroptik-Leitungen anstatt mit Kupfer-Leitungen verbunden sind. Ein ähnlicher Unterschied besteht zwischen PIUs für Kupfer-Leitungen und PIUs für Faseroptik. Die PSLI wird in vorhandenen Gestellen angebracht. Zu den externen Verbindungen gehören 8 Anschlussgruppen-Pufferschnittstellen 900 (mit entweder redundanten oder nichtredundanten Anschlussgruppen-Pufferkabeln), 1 Stromversorgungs- und Alarmschnittstelle, eine 25-paarige Nochgeschwindigkeits-Leitung 905 zu der PIU, ein Debug-Steckverbinder und eine Verbindung zur Stromversorgung. Zwei PSLI-Karten sind über das 25-paarig verdrillte Peripherieleitungs-Kabel 905 (P-Leitung) mit einer einzelnen PIU verbunden.
  • Jedes P-Leitungskabel überträgt PCM- und Signalisierungsinformationen für 512 Peripherieanschlüsse. Zusätzlich übermittelt eine P-Leitung Leitungswartungs- sowie Schrank-Stromversorgung und -Alarm (PAB-) Overhead-Daten. Alle Hochgeschwindigkeits-Signale sind differentiell und symmetriert.
  • PSLIs sind in einer Punkt-zu-Punkt-Topologie angeordnet. Jede PSLI übermittelt 512 Anschlüsse volles Duplex-PCM und Signalisierung zwischen acht Anschlussgruppenschnittstellen und der ihr zugeordneten PIU-Karte. Eine einzelne PIU ist mit zwei PSLIs für insgesamt 1024 Anschlüsse verbunden. Aufgrund des 1-zu-4-Verhältnisses zwischen aktiven Signalisierungskanälen und aktivem PCM-Kanal und des 1-zu-16-Verhältnisses zwischen aktiven Overhead-Kanälen und aktivem PCM-Kanal werden für die Übermittlung von 512 PCM-Fenstern 672 von insgesamt 1024 Fenstern pro Peripherieleitung in jeder Richtung benötigt.
  • Die PSLI stellt Zeitfenster- und Signalisierungsinformationen aus der P-Leitung wieder her, mit der sie verbunden ist. Der Datenwiederherstellungs-(data recovery)-Abschnitt führt die Wiederherstellung von Peripherie-Empfangstakt, die Wiederherstellung von Peripherie-Empfangsdaten sowie die Wiederherstellung von Peripherie-Empfangsdatenrahmen/-überrahmen durch. Die Empfangspfad-Informationen werden in einen elastischen Puffer gebracht. Der Datenwiederherstellungsabschnitt verwendet wiederhergestellte Überrahmen-Daten, um den Anfang des Puffers zu lokalisieren.
  • Jede P-Leitungsschnittstelle enthält acht Sende- und acht Empfangspaare. Die 16 Drahtpaare stellen bidirektionale, symmetrierte Übermitlung für 512 Peripherieanschluss-Daten- und -Signalisierungskanäle zur Verfügung. Zusätzlich sind Taktung, Überrahmen-Synchronisations- (SSFX-) und Test-Synchronisations-Signalpaare sowie einendige ohmsche Verbindungen bidirektional.
  • Daten auf dem P-Leitungsbus werden an der Anstiegflanke des PH1-Taktes abgegriffen. Daten an den P-Leitungsbus werden an der Abfallflanke des PH1-Taktes abgegriffen. Der maximal zulässige Datenversatz zwischen den Online- und Offline-Einschüben beträgt +/– 50 ns.
  • Auf der P-Leitung A liegt PCM auf geradzahligen 8,192-MHz-Taktzyklen vor, bezogen auf SSFX; und Signalisierungs-, Overhead- und unbenutzte Bytes erscheinen auf ungeraden Zyklen. Bei der P-Leitung B liegt PCM auf ungeraden Taktzyklen vor, bezogen auf SSFX; und Signal-, Overhead- und unbenutzte Bytes erscheinen auf geradzahligen Zyklen.
  • Grundlegende Empfangssynchronisation wird von PSLI-Takt-Wiederherstellungs-Logik 907 zur Verfügung gestellt. Der P-Leitungs-Byte-Takt wird durch die Leitung übermittelt und mit Hilfe eines Phasenregelkreises auf den 8,192-MHz-System-Grundtakt zurückgeführt. Außerdem werden aus der von der P-Leitung übermittelten Überrahmen-Synchronisation (SSFX) 16 unabhängige MODE- (Modus-) Signale generiert; eines für jede Anschlussgruppe.
  • Der Assemblierungspuffer 904 sammelt byteparallele Daten und dient als elastischer Speicherpuffer. Der Schreibzeiger des Puffers wird von dem wiederhergestellten Byte-Takt gesteuert. Der Lesezeiger ist mit dem wiederhergestellten Peripherie-Takt synchron. Für die Leitungswartung spezifische Overhead-Bytes werden aus dem Ausgangs-Datenstrom des Puffers gelesen.
  • Der PSLI-Diagnostik-/Steuerungs-Mikrocontroller greift durch einen zeitgetakteten Datenpuffer 98 auf über die P-Leitung empfangene Byte-Ströme zu. Der Mikrocontroller lädt ein Zeitfenster-Adressregister, das mit dem Zeitfenster-Zähler verglichen wird. Dieser Mechanismus steuert Schreibvorgänge von P-Leitungs-Zeitfenstern in den Puffer. Puffer-Lesevorgänge werden direkt von dem Mikrocontroller gesteuert.
  • Der Mikrocontroller hat Lese-/Schreibzugriff auf "überschüssige" Overhead-Bandbreite für die Kommunikation mit dem PIU-Mikrocontroller. Lesezugriff auf Empfangsdaten in Live"-PCM und Signalisierung sowie PAB-Daten-Zeitfenster ist für diagnostische Datenüberwachungsfunktionen vorgesehen.
  • Die Telefonie-Peripheriebusseite jeder PSLI wird von einem per PLL (Phasenregelkreis) wiederhergestellten Haupttakt gesteuert. Der PLL stellt sich auf den 8,192-MHz-Byte-Takt und das Überrahmen-Synchronisations-Signal (SSFX) der P-Leitung ein.
  • Nach einem Umschalten kann die Phase des SSFX und der PSLI-Telefonie-Synchronisation verschoben sein. Dies kann auftreten, wenn die redundanten Leitungen unterschiedliche Weglängen aufweisen. Der PLL korrigiert den Phasenabgleich von SSFX und PSLI-Telefonie-Synchronisation mit nicht mehr als 10 ppm Frequenzabweichung von dem Byte-Takt. Die Differenzial-Kabellänge ist auf 10 Fuß (304,8 cm) begrenzt, woraus sich ein maximales Zeitdifferenzial von 15 ns ergibt. Es wird gewährleistet, dass der Abgleich weniger als 1 Sekunde nach einem Umschalten erfolgt.
  • Die PLL-Ausgabe steuert einen Telefonie-Peripheriebus-Zähler, der CLOCK- (Takt-), SYNC- (Synchronisations-), FRAME- (Rahmen-), MODE- (Modus-) und OH- (Overhead-) Takt für jede Anschlussgruppe generiert.
  • Daten aus dem Empfangs-Assemblierungspuffer 904 befüllen sechs mit Zwischenspeichern versehene (latched) Eingangs-Schieberegister 903; vier für PCM, eins für Signalisierung und eines für Overhead/PAB. Jedes PCM- und Signalisierungs-Schieberegister dient als Quelle für eine Einzelbit-Leitung der Empfangs-Verschachtelungs- (interleave-) Formatierungseinrichtung. Ausgabe aus dem Overhead-/PAB-Register steuert die PAB-Ausgabe direkt.
  • Die Empfangs-Verschachtelungs-Formatierungseinrichtung 902 wandelt 4 PCM-Oktette und 1 Signalisierungs-Oktett in fünf separate, bitverschachtelte Leitungen um. Dieser 5-Bit-Speicher hat eine effektive Tiefe von 64 Bits; zwei Seiten, jeweils 32 Bit.
  • Verschachtelte PCM aus den vier PCM-Empfangs-Verschachtelungs-Formatierungseinrichtungs-Leitungen wird zu sechzehn adressierbaren Zwischenspeichern 901 demultiplexiert, einer für jeden PCMR-Bus. Daten aus der einen Signalisierungsdaten-Leitung werden in sechzehn adressierbare Zwischenspeicher demultiplext, einen für jeden SIGR-Bus.
  • PCM-Daten aus den sechzehn PCMX- 90 Leitungen dienen als Quelle für jeweils vier, 4:1-Multiplexer 93. Diese Multiplexer befüllen den Kanalformatspeicher 90. Die sechzehn Signalisierungsleitungen multiplexen durch zwei Schichten 93, 95 von 4:1-Multiplexern hindurch, um den Datenstrom zu komprimieren. Die erste Multiplexer-Schicht 93 kombiniert vier 2,048-MHz-Ströme zu einem einzelnen 8,192-MHz-Pfad. Die zweite Schicht 95 eliminiert die Übermittlung der zwölf ungenutzten Signalisierungsrahmen. Die so entstandene Leitung liefert Eingaben in den Kanalformatspeicher 90.
  • Daten aus den Sende-PCM- und Signalisierungs-Multiplexern dienen als Quelle für fünf Leitungen des Kanalformatspeichers. Mit jedem Byte-Takt werden 4 Bit PCM und 1 Bit Signalisierung aus 4 Anschlüssen in den Kanalformatspeicher geschrieben. Dies wird 32-mal für jede vier Anschlüsse für insgesamt 256 Zugriffe pro Rahmen wiederholt. Der Puffer dient als fünf serielle 64-Bit-Speicher. Bitverschachtelter Dateneingang wird in Form von Byteverschachtelten Daten ausgelesen. Acht aufeinanderfolgende Lesevorgänge von 8 verschiedenen Stellen sind erforderlich, um ein Byte an die Sende-Seriell-Parallel-Wandler 92 aufzubauen. Pro Rahmen sind insgesamt 1024 Lesevorgänge erforderlich.
  • Das MODE-Signal wird für jede Anschlussgruppe um einen Rahmen verschoben. Dies führt zu einer gleichmäßigen Verschachtelung von Signalisierungsinformationen an der MXU.
  • Die Sende-Seriell-Parallel-Wandler 92 bestehen aus mit Zwischenspeichern versehenen Ausgangs-Schieberegistern, denen der Sende-Kanalformatspeicher als Quelle dient. Parallele Daten werden dann an die entsprechenden Stellen des Sende-Assemblierungsspeichers geschrieben.
  • Der PSLI-Diagnostik/Steuerungs-Mikrocontroller 97 greift durch einen zeitgetakteten Datenpuffer 96 auf über die P-Leitung gesendete Ströme zu. Wie bei dem Empfangspfad lädt der Mikrocontroller ein Zeitfenster-Adressregister, das mit dem Zeitfenster-Zähler bei 91 verglichen wird. Dieser Mechanismus steuert Lesevorgänge aus dem Puffer in das P-Leitungs-Zeitfenster. Puffer-Schreibvorgänge werden direkt von dem Mikrocontroller gesteuert.
  • Der Mikrocontroller hat Lese-/Schreibzugriff auf überschüssige" Overhead-Bandbreite für die Kommunikation mit dem PIU-Mikrocontroller. Lesezugriff auf Empfangsdaten in Live"-PCM und Signalisierung sowie PAB-Daten-Zeitfenster ist für diagnostische Datenüberwachungsfunktionen vorgesehen.
  • Die Datensequenz beruht auf einem 2-ms-Überrahmen. Jeder Überrahmen enthält 16 PCM Byte Abtastwerte und 4 Signalisierungsbytes für jeden von 512 Anschlüssen in der Peripherieleitung. Zusätzlich werden 1 × 512 Overhead-Bytes in einem Überrahmen übermittelt. Dieser ist unterteilt in 16 125-μs-Rahmen, enthaltend 512 einzelne PCM-Byte-Abtastwerte, einen pro Anschluss, 128 Signalisierungs-Bytes und 32 Overhead-Bytes. Der Rahmen ist weiter unterteilt in 32 Zeitfensterblöcke von jeweils 32 Bytes. Diese Blöcke enthalten 16 PCM Byte-Abtastwerte, 4 Signalbytes, ein Overhead-Byte und 11 ungenutzte Bytes. Der Takt ist in der Weise eingerichtet, dass jedes zweite Byte PCM-Abtastwerte enthält.
  • Die PSLI ist mit dem Peripherieeinschub durch bis zu acht Anschlussgruppen-Puffer verbunden. Anschlussgruppen-Pufferkabel sind mit 20-poligen, zweireihigen Flachbandkabelverbindern mit 0,1" Abstand verbunden.
  • Ein Blockdiagramm einer PIU für Kupfer-Übermittlungsmedium ist in 10 dargestellt. Die PIU für ein paarweise verdrilltes Kupfer-Übermittlungsmedium wird im Folgenden erläutert. Die PIU entspricht den mechanischen Höhenspezifikationen als Einzelsteckplatz-Telefonie-Controller-Bus-(TCB)-Anordnung. Sie wird von der Rückseite des Kartenkäfigs in einen beliebigen von zehn PIU-Kartensteckplätzen eingesteckt. Sie verfügt über zwei 160-polige DIN- Rückwandleiterplatten-Steckverbinder sowie zwei 50-polige Hochgeschwindigkeits-Peripherieleitungs-(P-Leitungs)-Steckverbinder.
  • Die PIU empfängt mit jedem Rahmen 1024 PCM-Byte-Abtastwerte von der MXU und verteilt 512 dieser Abtastwerte über Peripherieleitung A (P-Leitung A) an PSLI A und die anderen 512 Abtastwerte über Peripherieleitung B an PSLI B. Ebenso empfängt die PIU mit jedem Überrahmen 1024 Anschlüsse Signalisierungs- und Overhead-Daten von der MXU, verschachtelt mit dem PCM-Abtastwert auf P-Leitung A und P-Leitung B. Zu den Overhead-Daten gehören Stromversorgungs-Alarm-Karten- (PAB-) Schrank-Steuerungs-/Status-Informationen sowie P-Leitungswartung und ein Kommunikationskanal zu dem PIU-Mikrocontroller. Die Signalisierungsübertragung auf jeder P-Leitung erfolgt in der Weise, dass, wenn an der Schnittstelle der P-Leitung A PCM zu sehen ist, an der Schnittstelle der P-Leitung B Signalisierungs- und Leitungsdaten zu sehen sind und umgekehrt. Ferner stellt die PIU einen symmetrischen PCM-/Signalisierungs-Überkreuzungspfad mit der anderen PIU in dem redundanten Telefonie-Controller-Einschub zur Verfügung.
  • Die PIU überträgt mit jedem Rahmen 1024 PCM-Byte-Abtastwerte an die MXU. PSLI A und PSLI B liefern jeweils 512 der 1024 PCM-Abtastwerte. PCM aus beiden PSLIs wird der MXU auf einem einzelnen, ein Byte breiten Pfad zur Verteilung auf der PCM-Multiplexleitung („Highway") des Telefonie-Controllers vorgelegt. Die PIU überträgt auch mit jedem Überrahmen 1024 Anschlüsse Signalisierungs- und Overhead-Daten an die MXU. PSLI A verschachtelt die Signalisierungs- und Overhead-Daten für die Anschlüsse 0-511 mit den PCM-Byte-Abtastwerten, und PSLI B liefert sie für die Anschlüsse 512-1023. Die MXU macht Signalisierung und Overhead über den TC-Bus zugänglich. Daten-/Taktwiederherstellung, Datenpufferung und ein symmetrischer PCM-/Signalisierungs-Überkreuzungspfad mit dem redundanten Einschub sind in die Rückwandleiterplatten-Schnittstelle eingebaut.
  • Die PIU gewinnt Zeitfenster- und Signalisierungsinformationen aus der P-Leitung zurück, mit der sie verbunden ist. Der Datenwiederherstellungsabschnitt führt die Wiederherstellung von Peripherie-Sendetakt, die Wiederherstellung von Peripherie-Sendedaten sowie die Wiederherstellung von Peripherie-Sendedatenrahmen/-überrahmen durch. Die Sendepfad-Informationen werden in einen elastischen Puffer gebracht. Der Datenwiederherstellungsabschnitt verwendet wiederhergestellte Überrahmen-Daten, um den Anfang des Puffers zu lokalisieren. PIUs sind lokal mit einer MXU-Karte verbunden.
  • Jede P-Leitungsschnittstelle enthält acht Sende- und acht Empfangspaare. Die 16 Drahtpaare stellen bidirektionale, symmetrierte Übermittlung für 512 Peripherieanschluss-Daten- und -Signalisierungskanäle zur Verfügung. Zusätzlich sind Taktung, Überrahmen-Synchronisations- (SSFX-) und Testreichen-Signalpaare sowie einendige ohmsche Verbindungen bidirektional.
  • Daten auf dem P-Leitungsbus werden an der Anstiegflanke des PH1-Taktes abgegriffen, der von einer BTU durch die MXU geliefert wird. Daten an den P-Leitungsbus werden an der Abfallflanke des PH1-Taktes aktualisiert. Der maximal zulässige Datenversatz zwischen den Online- und Offline-Einschüben beträgt +/– 50 ns.
  • Auf der P-Leitung A liegt PCM auf geradzahligen 8,192-MHz-Taktzyklen vor, bezogen auf SSFX; und Signalisierungs-, Overhead- und unbenutzte Bytes erscheinen auf ungeraden Zyklen. Bei der P-Leitung B liegt PCM auf ungeraden Taktzyklen vor, bezogen auf SSFX; und Signalisierungs-, Overhead- und unbenutzte Bytes erscheinen auf geradzahligen Zyklen.
  • Ausgangs-PCM und -Signalisierung werden aus der MXU für jeden der peripheren PCM-Zeitfenster-Anschlüsse, 0-1023, empfangen; PCM erscheint auf PCMRCV, Signalisierung auf SIGGCV. Die PIU leitet PCM und Signalisierung für die Zeitfenster 0-511 an P-Leitung A; PCM und Signalisierung für 512-1023 an P-Leitung B.
  • PCM- und Signalisierungs-/Overhead-Daten von der MXU werden auf vier separaten, ein Byte breiten Datenpfaden empfangen; eine PCMRCV und eine IGRCU von der MXU auf demselben Einschub, eine PCMRCV und eine SIGRCU von der MXU auf dem redundanten Einschub. Daten werden aus dem Telefonie-Controller-Takt PH1 getaktet und von dem synchronen Überrahmensignal SSFX in Rahmen gebracht. Alle Daten werden an der Anstiegflanke des PH1-Taktes abgegriffen.
  • In einer redundanten Systemkonfiguration kann die PIU PCM- und Signalisierungsdaten von einer von zwei MXUs auf redundanten Telefonie-Controller-Einschüben über einen Überkreuzungs-Datenpfad empfangen. Dieser Pfad ist in die Rückwandleiterplatte des Telefonie-Controllers eingebettet und wird von offener Kollektor-Logik gesteuert. Beide PIUs leiten Empfangsdaten von dem aktiven Einschub an redundante PSLIs weiter. Alle vier Sendedaten-P-Leitungen, sowohl A als auch B, von sowohl dem aktiven als auch dem im Bereitschaftszustand befindlichen Einschub, sind freigegeben. Von den beiden redundanten PIUs ist nur ein Satz von Sende-Treibern aktiv. Von den beiden redundanten PSLI-Paaren ist nur ein Paar Empfangstreiber aktiv. Der aktive Satz wird durch PIU/PSLI-Entscheidungslogik ausgewählt.
  • Empfangs-PCM- und Signalisierungs-/Overhead-Pfade werden von Multiplexern 1024 auf zwei P-Leitungs-Pfade gemultiplext. Jeder so entstandene Pfad enthält PCM-Abtastwerte, Signalisierung und Overhead, die 512 Peripherieanschlüssen und deren Übermittlungs-P-Leitung zugeordnet sind. P-Leitung A enthält Daten für die Anschlüsse 0-511; P-Leitung B übermittelt Daten für die Anschlüsse 512-1023.
  • Der PIU-Diagnostik/Steuerungs-Mikrocontroller greift auf jeden P-Leitungs-Empfangs-Bytestrom über zwei unabhängig gesteuerte Datenpuffer zu. Der Mikrocontroller hat Lese- /Schreibzugriff auf Overhead-Bandbreite für die Kommunikation mit einer gemeinsamen Steuerung über einen TC-Bus; der PIU-Mikrocontroller kann auch mit den Mikrocontrollern an jeder PSLI kommunizieren. Lesezugriff auf Empfangsdaten in Live"-PCM und Signalisierungs-Zeitfenstern ist für diagnostische Datenüberwachungsfunktionen vorgesehen.
  • Empfangsdaten für jede P-Leitung können mit Zwischenspeichern 1022 zwischengespeichert und über symmetrierte differentielle Treiber 1020 vom Typ IEEE 488 gesteuert werden. Die Stromversorgungen der Treiber sind von dem Strom des Telefonie-Controller-Einschubs wechselstromisoliert, um die Emission elektromagnetischer Interferenzen (EMI) zu verringern.
  • Sende-PCM-Signalisierungsdaten von den beiden Peripherie-Schnittstellen, P-Leitung A und P-Leitung B, werden auf den PCMXMT- und den SIGXMT-Bus gemultiplext. Die PIU empfängt PCM und Signalisierung für die Zeitfenster 0-511 von der P-Leitung A, PCM und Signalisierung für 512-1023 von der P-Leitung B. PCMXMT- und SIGXMT-Treiber für die MXU auf demselben Einschub sind immer freigegeben. PCMXMT- und SIGXMT-Treiber für den redundanten Überkreuzungs-Bus sind nur auf der aktiven PIU freigegeben.
  • Jede P-Leitung ist an einen kleinen, achttaktigen Leitungssynchronisationspuffer 1010 angeschlossen. Diese Puffer dienen zur zeitlichen Angleichung von P-Leitungsdaten für einen Fehler von bis zu vier Takten zwischen Leitungen. Die zeitkorrigierten PCM- und Signalisierungsdaten aus jeder Leitung werden in einem Demultiplexer 1040 nach Typen getrennt und dann wieder zu einem PCM-Strom von 1024 Anschlüssen pro Rahmen und einem Signalisierungs- und Overhead-Strom von 1024 Anschlüssen pro Überrahmen zusammengefügt.
  • Der PIU-Diagnostik/Steuerungs-Mikrocontroller greift auf jeden P-Leitungs-Sende-Bytestrom über zwei voneinander unabhängig gesteuerte Datenpuffer zu. Der Mikrocontroller hat Lese-/Schreibzugriff auf Overhead-Bandbreite für die Kommunikation mit der gemeinsamen Steuerung über den TC-Bus sowie Mikrocontroller an jeder PSLI. Lesezugriff auf Empfangsdaten in "Live"-PCM und Signalisierungs-Zeitfenstern ist für diagnostische Datenüberwachungsfunktionen vorgesehen.
  • Auf diese Weise werden Übertragungs-PCM- und Signalisierungs-/Overhead-Daten von jedem der beiden P-Leitungs-Pfade auf zwei Pfade demultiplexiert. Ein Pfad enthält pro Rahmen 1024 PCM-Abtastwerte von beiden P-Leitungen, der andere Signalisierung und Overhead, die 512 Peripherieanschlüssen und deren Übermittlungs-P-Leitung zugeordnet sind.
  • Die PIU kann zwei Rahmen-Synchronisationspufferfunktionen 1012, 1014 durchführen; eine für Sende-PCM und eine zweite für Sende-Signalisierung und -Overhead. Der PCM-Synchronisationspuffer 1012 ist einen Rahmen tief. Der Signalisierungs-Synchronisationspuffer 1014 hat eine Tiefe von einem Überrahmen. Die Puffer in Kombination mit den Leitungs-Synchronisationspuffern gleichen etwaige Stufenverzögerungen der Peripherieeinschub-Schleife aus.
  • Der Eingangszeiger des Rahmen-Synchronisationspuffers (Peripherie-Übertragungs-Schnittstellenseite) wird durch Überrahmen-Synchronisation resynchronisiert, die aus der Peripherieleitung unter Verwendung der Takt-/Rahmen-Wiederherstellungslogik 1018 und des Zeitfenster-Zählers 1016 wiederhergestellt wird. Der Ausgangszeiger ist an den Systemtakt angeglichen, die aus einem aus der MXU generierten SSFX-Überrahmen-Synchronisations-Signal abgeleitet wird.
  • Die aktive PIU steuert Überkreuzungs-Verbindungen zu der MXU auf den redundanten Überkreuzungs-PCMXMT- und SIGNXMT-Pfaden nacheinander, aber gleichzeitiger Zugriff kann ohne Beschädigung einer der PIUs erfolgen. Jede PIU steuert ihren eigenen PCMXMT- und SIGXMT-Pfad zu ihrer lokalen MXU. Die PIU enthält Überkreuzungs-Bus-Freigabelogik. Die aktive PIU ermöglicht offene Kollektor-Treiber, die sowohl PCMXMT als auch SIGNXMT auf den redundanten Überkreuzungs-Bus steuern.
  • Separate PCM- und Signalisierungs-/Overhead-Datenpfade werden in einem ein Byte breiten Format von den Rahmen-Synchronisationsspeichern auf jeder PIU deren MXU vorgelegt. Die aktive PIU steuert ebenso den gemeinsamen/redundanten Überkreuzungs-Bus zu der MXU in dem redundanten Einschub. Alle Daten werden an der Anstiegflanke des PH2-Takes aktualisiert, dem Telefonie-Controller-8,192-MHz-Takt.
  • Eine redundante Peripherieleitung besteht aus zwei PIUs und vier PSLIs. Auf jeder PIU residente Entscheidungslogik 1028 wählt, welches P-Leitungspaar die Anschlussgruppen-Schnittstellen aktiv steuert. Gemeinsame Steuerungsausrüstung aktiviert eine der beiden PIUs.
  • Ein auf der PIU und der PSLI residentes Paar eingebetteter Mikrocontroller führt dynamische Signalanalyse durch, um die Integrität jeder P-Leitung zu verifizieren. Zusätzlich erkennen ohmsche Verbindungen ausgesteckte Kabel. In der redundanten Konfiguration kommunizieren die auf der PSLI residenten Mikrocontroller über den Entscheidungssteuerungskanal der PSLI ein Entscheidungsprotokoll. Die redundante Anordnung ist so ausgelegt, dass beim Ausfall einer Leitung eine Umleitung um die fehlerhaften Medien oder die Peripherieeinschubs-Leitungsschnittstelle durch die PIU in ein redundantes Gehäuse erfolgen kann. PIUs sind unabhängig redundant. Der Ausfall einer PIU erzwingt kein Umschalten zwischen Einschüben zur Aufrechterhaltung des Betriebs.
  • Die PIU auf dem aktiven Telefonie-Steuerungseinschub hat bei der Leitungsaktivität stets Priorität. Ein Umschalten zwischen Leitungen erfolgt aus einem von drei Gründen: einem Leitungsausfall auf einer der beiden mit der PIU verbundenen P-Leitungen, eine manuelle Leitungs-Umschaltanforderung durch Knopfdruck an der PIU oder einer ihrer PSLIs oder eine von Software generierte Leitungs-Umschaltanforderung. Nach einem Umschalten zwischen Leitungen wird die inaktive PIU auf dem aktiven Telefonie-Steuerungseinschub wieder aktiviert, wenn der nächste Übergang von „Fehler" zu "gültig" oder die nächste Anforderung per Knopfdruck erfolgt.
  • Der Mikrocontroller fügt mit Hilfe eines Zwischenspeichers ein Testbyte in ein vorgegebenes, ausgehendes Overhead-Zeitfenster auf jeder P-Leitung ein. Die entsprechende PSLI auf jeder Leitung gibt das Byte in demselben Zeitfenster auf dem Rückgabepfad zurück. An der PIU-Sendeschnittstelle erfasst ein Zwischenspeicher das Testbyte für einen Vergleichsvorgang. Durch den TCB-Bus informiert der Mikrocontroller die gemeinsame Steuerung über den Leitungszustand.
  • Die PIU kann LED-Anzeigen enthalten; zwei für gemeinsame PIU-Funktionen und eine für jede von zwei P-Leitungen. An der für den Anwender zugänglichen Seite der Karte angebracht, zeigen diese LEDs den Status jeder PIU und jeder P-Leitung für Wartungsvorgänge wie zum Beispiel das Auswechseln von PIU oder P-Leitungskabeln an.
  • Figure 00340001
  • Es kann ein für Anwender zugänglicher P-Leitungsabschalter vorgesehen werden. Dieser Drucktastenschalter 1044 stellt eine Leitungs-Abschaltanforderung an den PIU-Mikrocontroller 1030. Wenn eine redundante Leitung verfügbar ist, führt diese Anforderung zu einem kontrollierten, „weichen" Umschalten zwischen Leitungen. Der Erfolg einer P-Leitungs-Abschaltanforderung kann durch die Anzeige der Leitungs-Status-LEDs verifiziert werden. Nachdem ein Umschalten stattgefunden hat, befindet sich die inaktive PIU in einem Zustand des „Wartens auf Gültigkeit". In diesem Zustand bleibt die PIU offline, bis ihr Betriebszustand sich ändert, was zum Beispiel dann der Fall sein kann, wenn eine P-Leitung getrennt wird, und kehrt dann in einen „gültig"-Betriebszustand zurück. Ein Entprell-Zeitgeber verhindert ein Austreten aus dem „Warfen auf Gültigkeit" bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt.
  • Die Systemsoftware hat Zugriff auf ein Leitungs-Kontrollbyte für jede PIU. PIU-Leitungs-Kontrollfunktionen wirken sich auf alle angeschlossenen PSLIs aus. Das Leitungs-Kontrollregister erlaubt es der Software, eine Umschalt-Anforderung zu generieren und ein Zurücksetzen des PIU-/PSLI-Mikrocontrollers zu erzwingen. MXU-Schnittstelle
    PCMXMT: Peripherieanschluss-PCM an die MXU
    SIGXMT: Peripherieanschluss-Signalisierungs- und Leitungsdaten an die MXU
    Redundante PCMXMT: Peripherieanschluss-PCM an beide MXUs
    Redundante SIGXMT: Peripherieanschluss-Signalisierung und Leitungsdaten an beide MXUs
    PCMRCV: MXU-PCM an Peripherieanschlüsse
    SIGRCV: MXU-Signalisierung und Leitungsdaten an Peripherieeinschübe
    Redundante PCMRCV: MXU-PCM an beide PIUs & Daten an Peripherieeinschübe
    Redundante SIGRCV: MXU-Signalisierung an beide PIUs & Daten an Peripherieeinschübe
    Entscheidungsbus (arbitration bus): Kommunikation zwischen den beiden PIUs
    PH1: Telefonie-Controller-Takt 8,192 MHz
  • P-Leitungsschnittstelle
  • Die P-Leitung besteht aus 50 Drähten, die in 25 Paaren angeordnet sind. Die Paare sind wie folgt zugewiesen:
    Figure 00350001
    Figure 00360001
  • Jede PSLI übermittelt für jeden der 512 P-Leitungsanschlüsse auf jedem Überrahmen vier Bytes Signalisierungsinformationen an die PIU und vier Bytes von der PIU. An jeder PIU werden insgesamt 1024 Einschlüsse Voll-Duplex-Signalisierung kombiniert.
  • Alle Signalisierung an die und von der PIU wird in der MXU gespeichert. Die MXU formatiert die Signalisierungsdaten so um, dass sie einer BTUNSU vorgelegt werden können, die in Erscheinung tretende Daten-Stellen weiter übersetzt.
  • Ein Merkmal der hier offenbarten integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung ist die flexible Anordnung des Einschub-Abbilds (shelf map). Das Einschub-Abbild ist die logische Darstellung dessen, welcher Typ von Telefonieeinschüben in einer Vermittlungseinrichtung enthalten ist, neben der Angabe, wie die Telefonieeinschübe mit der Vermittlungseinrichtung verbunden sind. Anders als die herkömmliche integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung, bei der das Einschub-Abbild unveränderlich und werkseitig vorgegeben ist, erlaubt das vorliegend beschriebene System dem Anwender, das Einschub-Abbild zu konfigurieren.
  • Manche Fernmeldevermittlungseinrichtungen bieten zwar eine „universelle Anschluss-Architektur", bei der ein Peripheriesteckplatz mehrere Arten von Peripheriekarten unterstützt; die vorliegende Netzwerkvermittlungseinrichtung führt jedoch ein neues Konzept ein, das es dem Administrator der Vermittlungseinrichtung erlaubt, eine „universelle Einschub-Architektur" zu konfigurieren. Das bedeutet: Der Administrator kann seine Vermittlungseinrichtung so konfigurieren, dass sie mehrere Arten von hexadezimalen und oktalen Telefonieeinschüben unterstützt, wodurch flexible Konfiguration und Erweiterung möglich wird. Die Konstruktion unterstützt alle Arten von hexadezimalen und oktalen Telefonieeinschüben (selbst solche, die noch gar nicht entwickelt sind), die durch Anschlussgruppenkabel mit der gemeinsamen Steuerung verbunden sind.
  • Die zur Beschreibung des Telefonieeinschub-Abbilds verwendeten Algorithmen und Datenstrukturen erlauben es dem Administrator, den Standort und die Art der Anschlussmöglichkeit für jeden Einschub zu konfigurieren (Faser für entfernt gelegene Einschübe und Kupfer für am selben Ort angeordnete Einschübe). Zusätzlich kann auch die Anzahl der Anschlüsse konfiguriert werden, die unterstützt werden. Diese Fähigkeit erlaubt es den Kunden, Telefonieanschlüsse zwischen den Einschüben in Vielfache von 64 Anschlüssen (der Anzahl der Anschlüsse in einem einzelnen Kabel) aufzuteilen.
  • Der Wert dieser Erfindung liegt in ihrem Grad an Flexibilität und Spielraum für zukünftiges Wachstum. Kunden können einen Einschub für 192 Anschlüsse installieren und auf diesem Einschub eine beliebige Zahl zwischen 64 Anschlüssen und 192 Anschlüssen konfigurieren. Wenn ein Kunde sich entscheidet, einige Steckplätze auf dem Einschub unkonfiguriert zu belassen (zum Beispiel an einem Fernstandort), kann er das tun. Indem diese Software keine vollständige Konfiguration erzwingt, erlaubt sie es dem Anwender, seine übrigen physikalischen Anschlüsse an andere Einschübe in seinem System weiterzuleiten. Diese Architektur erlaubt es auch, dass der Kunde seinen Einschüben zu einem späteren Zeitpunkt weitere Anschlüsse hinzufügt.
  • Die flexible Konfiguration wird bewerkstelligt durch dynamisches Erzeugen eines Anschlussgruppen-Abbilds aus den eingegebenen Einschubbeschreibungen. Durch Erzeugen logischer Datenstrukturen für die Unterstützung von Einschubgruppierungen kann die Software sowohl am selben Ort als auch entfernt angeordnete Einschübe verwalten.
  • Das Einschub-Abbild ist die logische Darstellung dessen, welche Arten von Telefonieeinschüben in einer Vermittlungseinrichtung enthalten sind, neben der Angabe, wie die Telefonieeinschübe mit der Vermittlungseinrichtung verbunden sind.
  • Bei der Konstruktion des neuen Einschub-Abbilds wurden die folgenden Anforderungen berücksichtigt:
    Die fortgesetzte Einschubkonfiguration muss für herkömmliche Peripheriekarten wie zum Beispiel in "M"-, "L"- und 19"- Gestell-Vermittlungseinrichtungen weiterhin unterstützt werden.
  • Alle Einschubarten müssen von der Vermittlungseinrichtung unterstützt werden. Das schließt Einschübe ein, die von „M"-, „L"- und 19"- Gestell-Einschüben verwendet werden. Löschen/Hinzufügen von Einschüben muss unterstützt werden. Dies erlaubt es dem Kunden, Einschübe zu entfernen und festzulegen, dass nur einige oder alle Anschlüsse auf dem jeweiligen Einschub zugewiesen werden sollen (in Inkrementen von 64 Anschlüssen).
  • Das neue Einschub-Abbild muss letztlich vom Anwender konfigurierbar sein. Das ist notwendig, um es dem Kunden zu erlauben, den Ort des Einschubes selbstständig zu verändern. Die spätere Einführung der 2048-Zeitfenster-MXU (und anderer Verbesserungen in der gemeinsamen Steuerungs-Hardware wie zum Beispiel DS3- und ATM-Karten) dürfen keine Auswirkung auf die grundlegende Konstruktion des Einschub-Abbilds haben. Die Fähigkeit, eine einzelne MXU als eine Mischung aus Ton-, Konferenz- und Telefonieanschlüssen zu konfigurieren, muss ermöglicht werden.
  • Bei der Konstruktion des neuen Einschub-Abbildes wurde von folgenden Annahmen ausgegangen:
    Das Einschub-Abbild steht eng mit der physikalischen Hardware der Vermittlungseinrichtung in Zusammenhang. Daher wird die Art der Verwaltung von Einschüben für „M"-, „L"- und 19"- Gestell-Vermittlungseinrichtungen nicht verändert. Das Einschub-Abbild für die Vermittlungseinrichtung kann nicht gekauft werden. Dies ist notwendig, damit es dem Kunden ermöglicht wird, Einschuborte während der Laufzeit zu konfigurieren. Stattdessen kauft der Kunde eine beliebige Anzahl von Matrix-Vermittlungseinheits-(MXU)-Karten pro gemeinsamem Steuerungseinschub. Die Gesamtzahl der Anschlüsse auf einem Einschub beträgt stets ein Vielfaches von 64. Die Einschubzahlen sind auf 99 begrenzt. Das erlaubt äußerste Flexibilität beim Spezifizieren von entfernt angeordneten Einschüben ohne Änderung des gegenwärtigen sh-sl-ci-(Einschub-Steckplatz-Schaltung)-Formats.
  • Es bedarf eines Verständnisses der möglichen Hardware-Anordnungen der verbesserten Vermittlungseinrichtung, um zu verstehen, welche Flexibilität für das Einschub-Abbild erforderlich ist. Zu der Hardware, um die es bei dem Einschub-Abbild hauptsächlich geht, gehören die MXU-, Peripherieschnittstelleneinheit-(PIU) und Peripherieeinschub-Leitungsschnittstellen-(PSLI)-Karten. Ein Beispiel einer MXU-/PIU-/PSLI-Anordnung wird in der oben erläuterten 5 gezeigt.
  • MXUs sind in der gemeinsamen Steuerung angeordnet, wobei jede die Vermittlung von 1024 Zeitfenstern bestimmt. Es können sich 10 MXUs in der Vermittlungseinrichtung befinden. Falls gewünscht, kann die erste MXU vollständig zur Verwendung mit Konferenz- und Tonanschlüssen konfiguriert werden; dies ist jedoch nicht notwendig. Die übrigen 9 MXUs würden für Telefonievermittlung verwendet, wodurch sich ein Maximum von 9216 Telefonanschlüssen in der Vermittlungseinrichtung ergibt.
  • Direkt an jede MXU sind zwei PIUs angeschlossen, von denen jede 512 Zeitfenster versorgt. PIUs sind in der gemeinsamen Steuerung angeordnet und funktionieren als Schnittstelle zwischen der MXU und einer oder mehreren PSLIs. Paare von PIUs sind als eine Karte aufgebaut, sodass PIU-Karten paarweise direkt mit einer MXU-Karte verbunden werden. Gegenwärtig gibt es PIUs in Kupfer- und Faser-Ausführung. Die Kupferversion wird zum Anschluss an PSLIs verwendet, die sich am selben Ort wie die gemeinsamen Steuerungseinschübe befinden, während die Faser-Version zum Anschluss an PSLIs verwendet wird, die sich weit entfernt von den gemeinsamen Steuerungseinschüben befinden. Da PIU-Paare direkt mit einer MXU verbunden sind, können an eine einzelne MXU nicht sowohl Kupfer- als auch Faser-PIUs angeschlossen sein.
  • Die PSLI verbindet zwischen der PIU und den eigentlichen Telefonieeinschüben. Wie die PIU haben PIU sowohl Kupfer- als auch Faser-Versionen, aber sie befinden sich immer lokal auf den Einschüben, mit denen sie verbunden sind. Sowohl die Kupfer- als auch die Faser-Version einer einzelnen PSLI besitzen die Fähigkeit, alle 512 Anschlüsse, die sie versorgen, an Telefonieeinschübe anzuschließen, jedoch besitzt die Faser-Version zusätzlich die Fähigkeit, selektiv weniger als 512 Anschlüsse in Inkrementen von 64 Anschlüssen (auf 64 Anschlussgrenzen) zu versorgen, wie in der oben erläuterten 6 gezeigt. Da jede PIU 512 Anschlüsse unterstützt und jede Faser-PSLI selektiv nicht mehr als 64 Anschlüsse versorgen kann, können an eine einzelne PIU bis zu 8 PSLIs angeschlossen sein (512/64 = 8). Aus der Sicht eines Konfigurations-Editors ähnelt die Kombination MXU-PIU-PSLI den Telefonievermittlungseinheits-/Sekundärvermittlungseinheits- (TSU-/SSU-) Paaren, die bei der herkömmlichen Vermittlungseinrichtung verwendet werden. Wie bei den TSU/SSUs ist es erlaubt, dass Einschübe auf der erfindungsgemäßen Vermittlungseinrichtung mehrere PSLIs versorgen.
  • Wie in der oben erläuterten 7 gezeigt, unterstützt die erste PSLI zwei „J"-Einschübe und einen Teil eines „H"-Einschubs. Der Rest des „H"-Einschubs wird von einer zweiten PSLI unterstützt. Diese Konfiguration wäre typisch für Einschübe, die mit Hilfe von Kupfer-PIU-PSLIs am selben Ort wie die gemeinsame Steuerung angeordnet sind. Eine solche Konfiguration mit Faser-PIU-PSLIs auszuführen, ist zwar möglich, aber nicht praktikabel aufgrund der Kosten, die beim Leiten zweier Faserkabel an denselben Fernstandort entstehen.
  • Eine weitere, aber nicht die einzig mögliche zusätzliche Konfiguration beinhaltet eine einzelne Faserschleife, von der verschiedene kleine Anzahlen von Anschlüssen an Fernstandorten abzweigen, wie in 8 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass in 8 eine einzelne Faserschleife mit Hilfe von 3 PSLIs an 3 Standorte verteilt wird. Das ist möglich, weil jede Faser-PSLI durch Bit-Schalter auf der Karte selektiv filtern kann, welche Anschlüsse sie auf einer Schleife unterstützt. Auf der PSLI befinden sich 8 Bit-Schalter, die es der PSLI erlauben, MXUn bis zu einer Auflösung von 64 Anschlüssen auf 64 Anschlussgrenzen zu filtern. In 8 verwendet die erste PSLI am Standort „A" die ersten Anschlusskabel für 64 Anschlüsse, um einen „J"-Einschub und einen Teil eines „H"-Einschubs zu unterstützen. Die PSLI ist dafür konfiguriert, nur Zeitfenster-Informationen für die ersten 4 Anschlusskabel herauszufiltern, indem die ersten 4 Bit-Schalter angeschaltet sind. Die zweite PSLI an Standort „B" verwendet nur ein Anschlusskabel, um ihren „H"-Einschub mit nur 64 auf dem Einschub aktiven Anschlüssen zu unterstützen. Von einem einzelnen Bit-Schalter erhält sie alle Anschlüsse, die sie benötigt. Die dritte PSLI am Standort „C" benötigt 2 Anschlusskabel, um ihr „J" mit 128 Anschlüssen zu unterstützen. Es sei darauf hingewiesen, dass bei keiner der PSLIs der letzte Bit-Schalter angeschaltet ist – diese Anschlüsse sind nicht zugewiesen und können später an jedem beliebigen der Fernstandorte oder auf einer anderen PSLI an einem anderen Standort verwendet werden. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die PSLIs benachbarte Teile nicht filtern müssen. Wenn zum Beispiel der Standort „A" später um ein „J" mit 64 Anschlüssen ergänzt würde, könnte der Einschub an die bereits an diesem Standort befindliche PSLI angeschlossen werden, und der letzte Bit-Schalter würde eingeschaltet, um den Einschub zu unterstützen.
  • Der Editor kann alle Einschub-Konfigurationen auf dieselbe Weise betrachten. Der Editor sieht Einschübe, die am selben Ort angeordnet sind, als zu Einschubgruppen gehörig an. Wenn dem Editor bekannt ist, welche Einschübe am selben Ort angeordnet sind, kann er es ermöglichen, dass ein einzelner Einschub sich über PIU-Grenzen erstreckt, ohne dass es von Belang wäre, dass ein nach diesem Einschub zugewiesener Einschub sich vielleicht an einem Fernstandort befinden muss. Um die Konfiguration zu erleichtern, sind zwei Arten von Einschubgruppen definiert: Kupfereinschubgruppen und Fasereinschubgruppen. Wie Einschubgruppen verwaltet werden, wird unten auf Grundlage der folgenden Regeln definiert, die für Einschubgruppen gelten:
  • Einschubgruppen müssen auf geradzahligen PIU-Grenzen beginnen.
  • Faser- und Kupfer-PIUs können sich nicht in denselben Einschubgruppen befinden (Einschubgruppen inhomogen).
  • Die Einschubnummern 1 und 2 können für die gemeinsamen Steuerungseinschübe reserviert werden.
  • Der erste Teil der Konfiguration des Einschub-Abbilds besteht in der Festlegung, ob die MXUs an Faser-PIUs oder Kupfer-PIUs angeschlossen sind. Der Anwender muss etwas vorausplanen, wie viele Einschübe im selben Bereich wie die gemeinsame Steuerung und wie viele entfernt davon angeordnet sein werden. Der Anwender spezifiziert den MXU-Typ in der unten angegebenen Tabelle I.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass MXU 1 in diesem Beispiel als die Konferenz- und Toneinheit vorgegeben ist. Der Anwender muss wenigstens eine MXU konfigurieren, bevor die Konfiguration von Einschubgruppen fortgesetzt werden kann. Der Editor wird diese Informationen später verwenden, um Einschübe den entsprechenden MXUs zuzuweisen. TABELLE I
    Figure 00410001
    Figure 00420001
    Figure 00430001
  • Die Kupfer-Einschubgruppe umfasst alle Einschübe, die am selben Ort wie die gemeinsame Steuerung angebracht sind. Mit 17 als Beispiel sei angenommen, dass eine Einschub-Konfiguration als Kupfer-Einschubgruppe hinzugefügt werden soll. Es sei angenommen, dass der Anwender die MXU-Informationen bereits wie im vorigen Abschnitt hinzugefügt hat.
  • Zunächst fügt der Anwender die Einschubgruppe hinzu:
    Figure 00430002
    Figure 00440001
  • Was oben dargestellt wird, ist Folgendes: Nachdem der Anwender die Daten für den ersten Einschub eingegeben hatte, stellte der Editor fest, dass Einschub 3 nicht zugeordnet war, und wies als Einschubnummer 13 zu (Anm.: Der Editor bestimmt die Zuweisung von Einschubnummern). Als Nächstes stellte der Editor fest, dass Nicht-Kupfer-PIUs bereits dieser Gruppe zugewiesen waren. Anhand der MXU-Konfigurationsdaten ordnete der Editor die erste freie Kupfer-PIU zu (auf MXU 2, PIU A) und wies dieser den neuen Einschub zu. Wie bei den Einschubnummern bestimmt der Editor, welcher MXU und PIU ein Einschub zugewiesen wird. Nachdem die Information für den zweiten Einschub eingegeben worden war, stellte der Editor fest, dass er diesen Einschub als Einschub 04 zuweisen konnte und dass die bereits in der Einschubgruppe vorhandene PIU den Einschub unterstützen konnte. Bei der Zuweisung des dritten Einschubs stellte der Editor fest, dass er den Einschub als Einschub 15 zuweisen konnte, dass aber der bereits in der Gruppe vorhandenen PIU nur 128 Anschlüsse zugewiesen werden konnten. Der Editor suchte aus den MXU-Konfigurationsdaten eine andere freie Kupfer-PIU heraus und stellte die Zuweisung von Einschüben fertig.
  • Jede Faser-Einschubgruppe umfasst alle Einschübe, die entweder an demselben, spezifischen Standort angeordnet oder mit derselben Faserschleife verdrahtet sind. Es ist nicht erforderlich, dass der Editor weiß, wann eine Faserschleife an mehreren Standorten abzweigt (dies geht aus dem nächsten Beispiel deutlicher hervor). Mit 8 als Beispiel sei angenommen, dass die Einschub-Konfiguration der Faser-Einschubgruppe hinzugefügt werden soll. Es sei angenommen, dass der Anwender bereits die entsprechenden MXU-Konfigurations-Informationen hinzugefügt hat.
  • Zuerst fügt der Anwender die Einschubgruppe hinzu:
    Figure 00450001
    Figure 00460001
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Konfiguration der Faser-Einschubgruppe genau die gleiche war wie die Konfiguration der Kupfer-Einschubgruppe. Der Unterschied besteht darin, dass der Editor wusste, welchen Typ von PIU er auszuwählen hatte (Faser), und dass der Editor auch die PSLI-Bits angab, die angeschaltet werden mussten, damit der Anwender wüsste, welche Einschübe zu welcher PSLI gehörten. Der Editor weiß eigentlich nicht, und es spielt für ihn auch keine Rolle, wie der Anwender die Einschübe physikalisch angeordnet hat.
  • Es sind viele andere Arten vorstellbar, wie dieselbe Faser-Einschubgruppe angeordnet werden kann. Um maximale Flexibilität zu ermöglichen, schränkt der Editor den Anwender bei der Anordnung der Hardware nicht ein. Mit der Kenntnis der Einschub-Nummern und PSLI-Bits verfügt der Anwender über genügend Informationen, um die Einschübe wie erforderlich zu verdrahten.
  • Tabelle 2 stellt eine weitere Konfiguration bei der Abbildung von Einschüben dar. Es sei darauf hingewiesen, dass die Konfiguration, weil die Anschlussgruppe 5 vom Typ Faser ist, nach der ersten verfügbaren Faser-MXU-PIU sucht. In diesem Beispiel wird angenommen, dass die MXU-PIUs 1-5 Kupferschnittstellen sind. Daher kann die Einschubgruppe 5 keiner von ihnen zugewiesen werden. Es wird angenommen, dass MXU-PIU 6 eine Faser-Schnittstelle ist. Also wird Einschub 5 dieser MXU-PIU zugewiesen. Die Einschübe 6-8 sind ebenfalls mit Fasern verbunden. Sie werden der MXU-PIU 6 entsprechend deren Kapazität zugewiesen. Danach wird die nächste Faser-MXU-PIU lokalisiert. In diesem Beispiel ist das MXU-PIU 9. Daher werden die Steckplätze 5-24 des Fasereinschubs 8 der MXU-PIU 9-A zugewiesen. Tabelle 2
    Figure 00460002
    Figure 00470001
  • Eine Datei, MXU.LIB, speichert die vom Anwender eingegebenen Konfigurationsdaten, die jede MXU und den ihr zugehörigen PIU-Typ definieren. Pro MXU ist ein Datensatz möglich. Die Daten werden wie unten gezeigt gespeichert:
    Figure 00480001
  • Das MXU-Bit-Feld ist wie folgt definiert:
    Figure 00480002
  • Die Datei MXU.LIB ist eine reine Editor-Datei (sie wird von der Rufverarbeitung nicht gelesen). Wenn das Einschub-Abbild auf eine Datenbank angewendet wird, wird diese Datei in eine Datei „MXU.DBx" kopiert (wobei „x" für die ausgewählte Datenbank steht). Diese Datei wird zwar während der Bearbeitung einer bestimmten Datenbank nicht verwendet, aber durch das Kopieren dieser Datei in die Datenbank, wenn das Einschub-Abbild auf die Datenbank angewendet wird, bleibt eine Möglichkeit zum Wiederherstellen des Originals dieser Datei, falls das Original zerstört wird. Die maximale Größe dieser Datei beträgt 670 Bytes.
  • Eine Datei, SHELF.LIB, speichert die vom Anwender eingegebenen Einschubgruppeninformationen. Wie die Datei MXU.LIB ist diese Datei eine reine Editor-Datei. Der Kopfteil dieser Datei weist für jede Einschubgruppe einen Datensatz auf.
    Figure 00490001
  • Da jede Einschubgruppe auf einer geradzahligen PIU-Grenze beginnen muss und in einer Vermittlungseinrichtung mit 10 MXUs maximal 20 PIUs vorhanden sind, gibt es maximal 20 mögliche Einschubgruppen.
  • Der Rest der Datei besteht aus spezifischen Einschub-Daten in der folgenden Form:
    Figure 00500001
  • Die Felder sind definiert als
    • Typ (Byte): Dieses Feld gibt den Typ des Einschubs an, der für diese Einschubnummer konfiguriert ist. Ein Einschub-Typ 0 zeigt an, dass ein Einschub nicht zugewiesen ist. Der Rest der Felder befindet sich in einem 8er-Array. Das liegt daran, dass ein Einschub im ungünstigsten Fall von bis zu 8 nicht zusammenhängenden 64-Anschluss-Steckverbindern unterstützt werden kann.
    • MXU (Byte): Dieses Feld gibt die MXU an, wo der Einschub sich befindet (2-10).
    • PIU (Byte): Für den Ort dieses Einschubs gilt (0 = "A", 1 = "B").
    • Erster Steckplatz (Byte): Dieses Feld gibt die erste Steckplatznummer an, die von dieser MXU-PIU-Kombination unterstützt wird.
    • # Steckplätze (Byte): Dieses Feld gibt (beginnend mit der ersten Steckplatznummer) die Anzahl der Steckplätze auf diesem Einschub an, die von der MXU-PIU zusammenhängend unterstützt werden.
    • Erster Anschluss (Word): Dieses Feld gibt die erste Anschlussnummer an, die den ersten Anschluss des ersten Steckplatzes unterstützt.
    • # Anschlüsse (Word): Dieses Feld gibt die Anzahl der Anschlüsse an, die auf diesem Einschub auf dieser MXU-PIU zusammenhängend unterstützt werden.
    • PSLI-Bits (Byte): Dieses Feld gibt an, welche Bits auf der PSLI, an die dieser Einschub angeschlossen ist, aktiv sein müssen.
  • Die Anschlussgruppenstrukturen der herkömmlichen Vermittlungseinrichtung reichen aus, um die verbesserte Vermittlungseinrichtung ohne Änderung (es sei denn, um die Größe der Anordnungen zu erhöhen) zu unterstützen. Die Anschlussgruppenstrukturen erlauben es dem Editor, eine logische SH-SL-CI-Bezeichnung auf ihren physikalischen Anschluss abzubilden. Es gibt hauptsächlich 5 Strukturen, die als pg_shelf (pg_Einschub), pg-first_slot (pg-erster_Steckplatz), pg_backplane_type (pg_Typ_der_Rückwandleiterplatte), pg_slot (pg_Steckplatz) und als herkömmlicher (plain old) slot (Steckplatz) bezeichnet werden.
  • Die ersten drei Strukturen weisen ein Array-Element pro Anschlussgruppe in einer Vermittlungseinrichtung auf. Jede Anschlussgruppe enthält 32 Anschlüsse; deshalb sind in der verbesserten Vermittlungseinrichtung 320 Anschlussgruppen vorhanden (10240/32 = 320). Es sei darauf hingewiesen, dass die ersten 32 Anschlussgruppen sich auf MXU 1 befinden. Diese Anschlussgruppen sind für den Editor nicht besonders nützlich, wenn der MXU 1 Konferenz- und Tonanschlüsse zugewiesen sind. Es bleiben also 288 Anschlussgruppen für die Telefonieanschlüsse.
  • pg_shelf
  • Für jede Anschlussgruppe hält die pg_shelf-Struktur fest, auf welcher Einschubnummer die Anschlussgruppe sich befindet. Bei der alten „L"-Vermittlungseinrichtung konnte die Einschubnummer nur einen Wert bis zu 12 annehmen, hingegen kann dieser Wert bei der hier beschriebenen verbesserten Vermittlungseinrichtung bis 99 gehen.
  • pg_first_slot
  • Für jede Anschlussgruppe hält die pg_first_slot-Struktur fest, welche Steckplatznummer der erste Anschluss in dieser Anschlussgruppe unterstützt. Die verbesserte Vermittlungseinrichtung weist die gleichen Steckplatznummern-Bereiche auf wie die Vermittlungseinrichtungen der „M"-, „L"- und „19"-Gestelle.
  • pg_backplane_type
  • Für jede Anschlussgruppe hält die pg_backplane_type-Struktur fest, auf einer Rückwandleiterplatte welches Typs (Einschubtyp) diese Anschlussgruppe sich befindet. Die verbesserte Vermittlungseinrichtung unterstützt alle Einschubtypen, die für die Vermittlungseinrichtungen der „M"-, „L"- und „19"-Gestelle hergestellt werden.
  • pg_slot
  • Der pg_slot-Array enthält ein Element für jeden möglichen Steckplatz in einer Vermittlungseinrichtung. Seine Größe richtet sich nach dem ungünstigsten möglichen Fall, dass jeder Steckplatz ein oktaler Steckplatz ist (10240/8 = 1280). Die Steckplätze befinden sich in der Reihenfolge der Anschlussgruppen, sodass in dem ungünstigsten Fall der oktalen Einschübe für jede Anschlussgruppe vier Steckplätze erlaubt sind (32/8 = 4). Für jeden Steckplatz hält er fest, ob der Steckplatz zur Verfügung steht, und falls nicht, welcher Kartentyp in dem Steckplatz konfiguriert ist. Diese Information ist für die Vermittlungseinrichtung zweckmäßig, da die Vermittlungseinrichtung dieselbe Telefonie-Hardware unterstützt wie die vorliegend oben beschriebenen herkömmlichen Vermittlungseinrichtungen.
  • Der slot-Array enthält auch dann ein Element für jeden möglichen Steckplatz in einer Vermittlungseinrichtung, wenn die Steckplätze sich in einem Einschub befinden, der von der gekauften Hardware nicht unterstützt wird. Zum Beispiel enthält die „L"-Vermittlungseinrichtung maximal 12 Einschübe mit 24 Steckplätzen (12 × 24 = 288). Multipliziert man jedoch 288 Steckplätze mit 8 Anschlüssen pro Steckplatz, so erhält man 2304 Anschlüsse. Das ist eine hohe Anzahl, weil eine voll belegte „L"-Vermittlungseinrichtung nicht alle Steckplätze in einer Vermittlungseinrichtung mit 4 Schränken verwendet.
  • In der slot-Struktur sind Steckplatz-Informationen in der Reihenfolge der Einschübe angeordnet (24 Steckplätze für Einschub 1, 24 Steckplätze für Einschub 2 usw.). Für jeden Steckplatz wird die Nummer der Anschlussgruppe gespeichert, auf welcher der Steckplatz sich befindet. Für die verbesserte Vermittlungseinrichtung muss dieser Array dahingehend erweitert werden, dass er bis zu 99 Einschübe unterstützt, bleibt aber ansonsten unverändert.
  • Das Einschub-Abbild kann die Einschübe 1 und 2 für die gemeinsame Steuerung reservieren. Bei einer nicht redundanten Vermittlungseinrichtung wäre Einschub 1 die gemeinsame Steuerung, und Einschub 3 wäre der erste Telefonieeinschub. Dadurch bleibt Raum für eine spätere Erweiterung zu einer redundanten Vermittlungseinrichtung, bei der dann die Einschübe 1 und 2 die Einschübe für die redundante gemeinsame Steuerung wären und Einschub 3 weiterhin der erste Telefonieeinschub wäre.
  • Neue, auf eine Datenbank angewandte und in ihr gespeicherte Einschub-Konfigurationen erfordern einen doppelten, simultanen Neustart. Dies entspricht dem Vorgang bei bestehenden Vermittlungseinrichtungen, wenn ein neues Einschub-Abbild aktualisiert wird.
  • Die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung mit erhöhter Kapazität kann entweder im Voll-Rahmen-Vermittlungsmodus oder im Halb-Rahmen-Vermittlungsmodus Schaltung für Schaltung betrieben werden. Dies erlaubt es der Vermittlungseinrichtung, die kürzeren Schleifenverzögerungen auszunutzen, welche die Halb-Rahmen-Vermittlung mit sich bringt, während gleichzeitig die Rahmen-Kohärenz für Verbindungen gewährleistet wird, die Voll-Rahmen-Vermittlung benötigen, wie zum Beispiel N X 64- (Video-) Verbindungen.
  • Die Halb-Rahmen-Vermittlung ist ein Vermittlungsmechanismus, bei dem die durchschnittliche Verzögerung zwischen Eingang und Ausgang die Hälfte eines Rahmens beträgt. Die Vermittlungsverzögerung variiert je nach Verbindung zwischen null und einem Rahmen.
  • Die Voll-Rahmen-Vermittlung ist ein Mechanismus, bei dem die durchschnittliche Verzögerung zwischen Eingang und Ausgang eineinhalb komplette Rahmen beträgt. Die Vermittlungsverzögerung variiert je nach Verbindung zwischen einem Rahmen und zwei Rahmen.
  • Das hier beschriebene integrierte Netzwerk mit erhöhter Kapazität nutzt beide Vermittlungs-Methodologien aus. So werden Sprachverbindungen und dergleichen normalerweise unter Verwendung von Halb-Rahmen-Verbindungen hergestellt, während NX64-Verbindungen und dergleichen normalerweise unter Verwendung von Voll-Rahmen-Verbindungen hergestellt werden. Die Steuerung von Voll-Rahmen- oder Halb-Rahmen-Betrieb erfolgt für jede Verbindung einzeln mit einer definierten Default-Bedingung einer bezeichneten Bit-Position in einem Verbindungs-Kontrollregister-Word. Die Default-Bedingung wird von der Hardware initialisiert. Das bedeutet: Da die Peripherieeinrichtung steuert, ob Voll-Rahmen- oder Halb-Rahmen-Betrieb notwendig ist, wird bei der Verbindungsherstellung zwischen Peripherieeinrichtung und System gemäß der Beschreibung der Peripherieeinrichtung die Default-Bedingung eingestellt.
  • Die Halb-Rahmen-Vermittlung wird nun eingehender erläutert. Mit Bezug auf die 11A und 11B, in denen der Pfeil den Schreibzeiger und die schraffierte Fläche die Lese-Hemisphäre bezeichnet, dürfte es ersichtlich sein, dass in einer Halb-Rahmen-Konfiguration abgegriffene PCM-Daten für den Ausgang der Vermittlungseinrichtung sofort nach ihrer Ankunft verfügbar sind. Im Ergebnis behandelt der Halb-Rahmen-Modus den Informationsspeicher so, als gäbe es nur einen Pufferplatz Speicher, also Speicherplatz nur für ein einzelnes Byte pro Anschluss. Wenn sich also, wie in 11A dargestellt, der Schreibzeiger in der A-Hemisphäre an der Speicherstelle A-0700 befindet, erfolgt ein Lesevorgang in dem Adressraum, der die Hemisphäre zwischen den Speicherstellen B-0700 und A-0699 bildet und für einen rahmenweiten Puffer steht. Anders ausgedrückt: Der Lesevorgang geht in den letzten 1024 Bytes vor sich, die in einer von der aktuellen Schreibzeiger-Position aus rückwärts gelegenen MXU gespeichert sind. In dem Beispiel aus 11B findet der Lesevorgang, wenn der Adresszeiger sich in der B-Hemisphäre bei B-0300 befindet, in der Hemisphäre von A-0300 bis B-0299 statt.
  • Andererseits gibt es bei der Voll-Rahmen-Vermittlung eine Verzögerung zwischen null und einem Rahmen von dem Zeitpunkt des Eintreffens eines bestimmten Abtastwertes bis zu dem Zeitpunkt, zu dem er für den Ausgang der Vermittlungseinrichtung zur Verfügung steht. Dies wird angezeigt durch die Lücke zwischen dem Schreibzeiger und der Vorderkante der Lese-Hemisphäre, wie in den 12A und 12B dargestellt. Dementsprechend findet, wenn der Adresszeiger, wie in 12A dargestellt, sich beispielsweise bei A-0700 befindet, ein Lesevorgang nur in der gegenüberliegenden Hemisphäre statt, also in dem Speicherplatz, in dem die in dem vorangegangenen Rahmen empfangenen Informationen gespeichert sind; nämlich in dem Adressraum, der B-0000 bis B-1023 bildet. Das bedeutet: Der Lesevorgang beginnt erst dann, wenn ein vollständiger Rahmen PCX-Daten empfangen worden ist. In ähnlicher Weise beginnt in dem Beispiel aus 12B, bei dem der Adresszeiger sich in dem die B-Hemisphäre bildenden Rahmen befindet, der Lesevorgang erst dann, wenn der Rahmen vollständig in Speicher geschrieben worden ist, und somit beginnt der Lesevorgang in dem vorangegangenen Rahmen, der mit den Adressen A-0000 bis A-1023 bezeichnet ist.
  • Die herkömmliche Vermittlungseinrichtung verwendet nur die Halb-Rahmen- oder die Voll-Rahmen-Konfiguration. Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Vermittlungseinrichtung wird nur Halb-Rahmen-Vermittlung verwendet. Diese Konfiguration stellt tatsächlich kurze Verzögerungseigenschaften zur Verfügung und gleicht Übermittlungs- und Verarbeitungsverzögerungen mit einem Versatz zwischen den Eingängen am Informationsspeicher und den Ausgängen am Verbindungsspeicher aus. Sie hat jedoch den Nachteil, dass sie keine breite Grundleistungsfähigkeit liefern kann.
  • Um die breite Grundleistungsfähigkeit zu erzielen, wird der oben beschriebene Betrieb in gemischten Modi implementiert. Um die NX64- und andere Fähigkeiten zur Verfügung zu stellen, für die Voll-Rahmen-Betrieb erforderlich ist, verfügt die hier beschriebene Netzwerkvermittlungseinrichtung über Zwei-Rahmen-Kapazität. Das bedeutet: Es gibt zwei dedizierte Speicherstellen von jeweils einem Rahmen Länge für die PCM-Daten aus jedem Anschluss.
  • Da der Pufferspeicher in der Lage ist, zwei Abtastwerte pro Anschlussquelle zu speichern, und nicht nur einen Abtastwert pro Anschlussquelle wie in einem reinen Halb-Rahmen-System, ist es notwendig, zu identifizieren, welcher gespeicherte Abtastwert gelesen werden soll, je nachdem, ob Halb-Rahmen- oder Voll-Rahmen-Betrieb gewählt wird, was wiederum von der gelesenen Peripherieeinrichtung abhängt. Deshalb ist die folgende Regel entwickelt worden.
  • Die Quelladresse ist definiert als die Quelle der zu lesenden Information. Der Schreibzeiger ist die Stelle in dem Speicher, in den geschrieben wird. Das höchstwertige Bit einer Adresse bezeichnet die Hemisphäre, d.h. den ersten oder zweiten Rahmen des aus zwei Rahmen bestehenden Puffers; also ob die Adresse sich in dem Speicherplatz der ersten 1024 Bytes (eine Rahmenlänge) oder dem der zweiten 1024 Bytes (ebenfalls eine Rahmenlänge) befindet. Anders ausgedrückt: Die Adressen 0000000000 – 0111111111 stehen für die ersten 1024 Speicherstellen, 0 bis einschließlich 1023. Die Adresse 100000000 steht für die Speicherstelle 1024 und den Anfang des zweiten Puffers von der Länge eines Rahmens. Um zwischen dem ersten und dem zweiten Puffer von der Länge eines Rahmens hin- und herzuschalten, braucht man also nur das höchstwertige Bit (MSB) zu ändern. Daher kann, wenn die Quelladresse niedriger ist als der Schreibzeiger, der neueste Abtastwert in der aktuellen Schreib-Hemisphäre gelesen werden. Um den Abtastwert in der Hemisphäre zu lesen, die derjenigen gegenüber liegt, in die gerade geschrieben wird, braucht man nur das MSB des Quellzeigers zu ändern.
  • Da der Speicherpuffer dafür konstruiert ist, zwei Rahmen und damit zwei Abtastwerte pro Quelladresse zu speichern, ist es notwendig, wenn Halb-Rahmen-Betrieb gewählt wird, den richtigen, das heißt den zuletzt empfangenen Abtastwert zu wählen, welcher der Quelladresse in der Schreib-Hemisphäre entspricht. Um diesen Betrieb sicherzustellen, ist die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung so konstruiert, dass sie der folgenden Regel entsprechend funktioniert.
  • Beim Betrieb im Halb-Rahmen-Modus wird der aktuelle Wert des höchstwertigen Bits (MSB) des Schreibzeigers dann und nur dann als Quelladresse verwendet (d.h. der Quellzeiger wird aus der Schreib-Hemisphäre ausgewählt), wenn die Quelladresse ohne das KSB niedriger liegt als der Schreibzeiger, ebenfalls ohne das KSB betrachtet. Wenn dagegen der aktuelle Wert der Quelladresse ohne das MSB höher liegt als der Schreibzeiger, ohne das KSB betrachtet, so wird das MSB umgeschaltet.
  • Somit wird, wiederum mit Bezug auf 11A, bei einem Stand des Schreibzeigers bei A-700 der aktuelle Wert des MSB verwendet, wenn die Quelladresse zwischen A-699 und A-0000 liegt. Dagegen wird bei einem Stand des Schreibzeigers bei A-700 das MSB umgeschaltet, wenn die Quelladresse zwischen B-1023 und B-700 liegt.
  • Die Implementierung des oben Erläuterten wird nun mit Bezug auf die 13 und 14 beschrieben. 13 ist ein vereinfachtes Diagramm eines Zeitfenster-Tauschers gemäß der Lehre der Erfindung. Er enthält einen Informationsspeicher 121, der die Quelldaten aus jedem der Anschlüsse speichert, die an einem bezeichneten Anschluss ausgegeben werden sollen. Er enthält auch einen Verbindungs- oder Adressspeicher 123, der die Anschluss-zu-Anschluss- Verbindungsdaten speichert. Ein Zeitfenster-Zähler 125 ist dafür vorgesehen, die Speicher mit Zeitfenster-Informationen zu versorgen.
  • Man wird sich erinnern, dass jeder Quellanschluss innerhalb eines Vermittlungsrahmens ein festes Zeitfenster belegt. Jedes Zeitfenster ist einer eindeutigen Speicheradresse zugeordnet. Auf diese Weise werden Zeitfenster auf Speicheradressen abgebildet, und der Zeitfenster-Zähler wird zu diesem Zweck verwendet. Im Laufe eines Rahmens schreibt jeder Quellanschluss an seine eindeutige Adresse innerhalb des Informationsspeichers 121. Der Informationsspeicher ist so konstruiert, dass auf ihn sowohl zum Schreiben von Informations-Abtastwerten als auch zum Lesen von Informations-Abtastwerten für jeden Anschluss und in jedem Rahmen zugegriffen werden kann.
  • In gleicher Weise belegt jeder Ausgang oder Zielanschluss ein eindeutiges Zeitfenster. Ausgangs-Zeitfenster sind physikalischen Adressen in dem Ausgangsadressen-Nachschlagspeicher zugeordnet. Der Zeitfenster-Zähler bildet Ausgangs-Zeitfenster auf Verbindungsspeicherzellen ab. Während der Informationsspeicher Daten-Abtastwerte aus Quellanschlüssen enthält; enthält der Verbindungsspeicher die Quelladressen für die Ausgangsanschlüsse. Im Laufe eines Rahmens werden die Verbindungsspeicher-Ausgangsdaten als Adressen auf den Informationsspeicher angewandt. Die Einträge in dem Verbindungsspeicher werden von dem Host-Rufprozessor festgelegt.
  • Als Beispiel sei angenommen, dass den Zeitfenstern 12 und 25 zugewiesene Anschlüsse untereinander verbunden werden sollen, um Kommunikation zwischen ihnen zu erlauben. So werden in dem Zeitfenster 12 Informationen aus dem Anschluss des Zeitfensters 12 in den Informationsspeicher geschrieben, und der Verbindungsspeicher verweist auf die Information, die an der auf das Zeitfenster 25 abgebildeten Adresse gespeichert ist, als die Lese-Adresse des Informationsspeichers. In ähnlicher Weise wird an dem Zeitfenster 25 die Information aus dem Anschluss des Zeitfensters 25 in den Informationsspeicher geschrieben, und der Verbindungsspeicher verweist auf die Information, die an der auf das Zeitfenster 12 abgebildeten Adresse gespeichert ist, als die Lese-Adresse des Informationsspeichers.
  • Etwas anders ausgedrückt, legt der Verbindungsspeicher an Zeitfenster 12 den Inhalt seiner Speicherzelle 12 dem Informationsspeicher als die Leseadresse vor. In diesem Fall ist das die Adresse 25. Der Informationsspeicher liest somit den Inhalt seiner Speicherzelle 25 in den Ausgangs-Datenstrom, der an dem Zeitfenster 12 auftritt. An dem Zeitfenster 25 wird der Vorgang wiederholt, nur dass die Verbindungsdaten nun 12 sind. Auf diese Weise empfängt Zeitfenster 12 Quelldaten von Zeitfenster 25, und Zeitfenster 25 empfängt Quelldaten von Zeitfenster 12.
  • Da für die Halb-Rahmen-Vermittlung für jedes Quell-Zeitfenster nur eine einzelne Speicherzelle in dem Informationsspeicher erforderlich ist, kann die Speicherstelle in jedem Rahmen mit neuen Daten überschrieben werden, und die Ausgangsverbindungen empfangen aus jeder Quelle stets die aktuellsten Daten. Da für die Voll-Rahmen-Vermittlung für jedes Quell-Zeitfenster wenigstens zwei Speicherstellen in dem Informationsspeicher erforderlich sind, sind die Speicherzellen in zwei Puffer pro Zeitfenster gruppiert. Informations-Abtastwerte schreiben in den einen Puffer, während die Ausgangsverbindungen aus dem anderen Puffer lesen. An der Grenze zwischen dem Eintreffen an dem Eingang des letzten Zeitfensters in einem Rahmen und dem ersten Zeitfenster aus dem folgenden Rahmen werden die Puffer umgeschaltet, welche die Eingangs- und Ausgangsdaten liefern.
  • Die Voll-Rahmen-Vermittlungsanordnung wirkt sich so aus, dass alle in einem Rahmen generierten Quelldaten dem Mechanismus der Ausgangs-Verbindung als einzelne, unteilbare Einheit vorgelegt werden. Infolgedessen kann man die Daten in der Vermittlungseinrichtung ansehen als N Kanäle mit jeweils 64K Bandbreite bis hin zu einem einzelnen Kanal mit NX64K Bandbreite, oder jede beliebige Kombination dazwischen, wobei N für die Anzahl der Quell- und Ziel-Zeitfenster steht. Dieses Attribut ist für Anwendungen notwendig, die Kanäle verwenden, welche aus mehreren Zeitfenstern bestehen und von Endgeräten mit unterschiedlichen Multiplexraten eintreffen. Das bedeutet: Der Voll-Rahmen-Modus wird für jede Verbindung verwendet, die Geräte einschließt, welche verschiedene Multiplexraten verwenden und mehr als ein Zeitfenster als eine einzelne logische Identität verbinden.
  • Da die erfindungsgemäße integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung die Fähigkeit besitzt, je nach den verwendeten Peripherieeinrichtungen entweder im Halb-Rahmen- oder im Voll-Rahmen-Modus zu funktionieren, können die Schaltungen aus 14 dazu verwendet werden, das MSB der Verbindungsadresse in geeigneter Weise zu setzen, sodass im Halb-Rahmen-Modus ein Lesen des neuesten Abtastwertes sichergestellt wird.
  • Die Schaltungen aus 14 zeigen die Verbindungen zwischen dem Verbindungsspeicher 123 und dem Informationsspeicher 121 im Einzelnen. Ein Bit jeder Quelladresse in dem Verbindungsspeicher besteht in einem Kennzeichnungs- (flag-) Bit für den Betriebsmodus. Zum Beispiel kann ein „0"-Bit den Halb-Rahmen-Modus bezeichnen, während ein „1"-Bit den Voll-Rahmen-Modus bezeichnet. Insgesamt kann die Quelladresse aus 10 Bits bestehen, wobei ein Bit der Betriebsmodus-Zeiger ist. Der Betriebsmoduszeiger X wird in das Funktionsregister 131 eingegeben. Das Funktionsregister empfängt auch die Ausgabe Y aus einem Größenvergleicher 133 und das MSB der Schreibadresse aus dem Schreibzeiger 135. Das Funktionsregister liefert eine Ausgabe F auf der Basis der folgenden Funktionstabelle:
    Figure 00590001
  • Wenn dementsprechend der Halb-Rahmen-Modus dadurch eingestellt wird, dass das Betriebsmodus-Bit X sich im logischen Zustand „0" befindet und die Lese-Quellzeiger-Adresse höher ist als die Schreibzeiger-Adresse, wodurch das Bit Y in den logischen Zustand „1" versetzt wird, ist das Funktionsbit F die Umkehrung des MSB des Schreibzeigers. Das Funktionsbit F wird zu dem MSB der Leseadresse zu dem Informationsspeicher. Deshalb wird durch Setzen des Funktionsbits auf die Umkehrung des MSB des Schreibzeigers die Leseadresse in die Hemisphäre gegenüber derjenigen gebracht, in der sich der Lesezeiger befindet.
  • Im Voll-Rahmen-Modus, der dadurch bezeichnet wird, dass der Betriebsmodus-Zeiger den logischen Zustand „1" annimmt, nimmt das Funktionsbit F stets den umgekehrten Zustand des MSB Z des Schreibzeigers an. Dies dürfte ersichtlich sein, da sich der Leserahmen im Voll-Rahmen-Modus stets in demselben, rahmenweiten Puffer befindet, in den nicht geschrieben wird.
  • Flexible serielle Paket-Übertragung:
  • Wie oben beschrieben, überträgt die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung zusätzlich zur PCM-Signalisierung digitale Daten über einen digitalen Kanal. Zu den digitalen Daten gehören Steuer-Informationen und andere Daten, die für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Systems erforderlich sind. Gemäß einem Beispiel kann ein Peripheriegerät eine LCD-Anzeige enthalten, die dem Anwender eine visuelle Anzeige von alphanumerischen Informationen zur Verfügung stellt. Bei der herkömmlichen Vermittlungseinrichtung erfolgte die Übertragung digitaler Daten über feste Kanäle für die serielle Paket-Übertragung (SPT).
  • Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die SPT-Kanäle, einer pro Anschluss, elastisch ausgeführt. Im Einzelnen wird bei der herkömmlichen Anordnung jeder Kanal synchronisiert, was bedeutet, dass es im Strom keine Unterbrechungen geben kann. Des Weiteren ist die Puffergröße im Voraus festgelegt, damit die maximale Nachrichtenlänge aufgenommen werden kann. Die Puffergröße wird von der aktiven Prozessor-Einheit je nach Art der Peripherieeinrichtung festgelegt. Die Nachteile eines solchen herkömmlichen Systems sind für den Fachmann offensichtlich.
  • Das verbesserte SPT-Datenübertragungssystem dieser Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung und mit Bezug auf die 15A, 15B und 16 verständlich. Das verbesserte SPT-System der erfindungsgemäßen integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung stellt ein flexibles Mittel für die Übermittlung von Daten von Peripheriegeräten zu dem Zentralprozessor und umgekehrt zur Verfügung. Im Einzelnen stellt der hier beschriebene SPT-Mechanismus ein System zur Verfügung, mit dem nachrichtenbasierte Informationen zwischen der Zentralprozessoreinheit der Vermittlungseinrichtung und den Peripheriegeräten übermittelt werden können. Sie setzt dabei Übertragungskanäle mit fester Geschwindigkeit von 8 Kilobit pro Sekunde ein, um statistisch verteilte Nachrichten zu übermitteln. Es können Gruppen von zwei, vier oder acht Kanälen zusammen aggregiert werden, um Übertragungskanäle mit 16, 32 oder 64 Kilobit pro Sekunde zu bilden.
  • Zur Erzielung des oben Beschriebenen ist für jeden Kanal ein Puffersystem vorgesehen, das unabhängig von der Übertragungsgeschwindigkeit zwei Sekunden elastischen Speicher zur Verfügung stellt. Die Aggregation der Übertragungskanäle zu Kanälen mit höherer Geschwindigkeit ist unter Kontrolle des Zentralprozessors registerprogrammierbar.
  • Das verbesserte SPT-System stellt somit einen Mechanismus zur Verfügung, mit dem statistisch von mehreren Endgeräten mit verschiedenen Datenraten auftretende Daten übermittelt und gepuffert werden können, und kann gleichzeitig Bandbreite programmierbar einem bestimmten logischen Kanal zuweisen.
  • Der elastische Speicher tritt in Form eines kreisförmigen Puffers auf. Mehrere solcher kreisförmigen Puffer treten innerhalb eines größeren linearen Puffers auf, der in Diagrammform in den 15A und 15B dargestellt wird. Die Puffer sind gruppenweise zu Sätzen zusammengefasst. Bei jedem Puffersatz ist das Produkt aus der Puffergröße multipliziert mit der Anzahl der beteiligten Puffer unveränderlich. Jeder logische Puffer innerhalb des Satzes erscheint mit der doppelten Größe des tatsächlich eingesetzten physikalischen Puffers. Das vorangehend Erläuterte lässt sich mit Bezug auf die 15A–15B besser verstehen.
  • In den 15A–15B ist der Schreibzeiger definiert als die aktuelle Position, die von der Hardware verwendet wird, um Daten in den Puffer zu schreiben. Der Beginnzeiger ist die Position in dem Puffer, die dem Ende der letzten vollständigen Nachricht entspricht, welche von der Hardware empfangen wurde. Der Endezeiger ist die Position in dem Puffer, die der letzten Position entspricht, welche von der Zentralprozessoreinheit gelesen wurde. Der Puffer ist in 15A als Regelkreis dargestellt.
  • Als in 15A gezeigte Ausgangsbedingung befinden sich der Beginnzeiger und der Endezeiger an derselben Position, und der Schreibzeiger befindet sich an der nächsten Puffer-Speicherzelle. Beim Empfang einer Nachricht bewegt sich der Schreibzeiger um die Schleife herum. In 15A wird dies durch den Pfeil entgegen der Uhrzeigerrichtung angezeigt. Wenn die Nachricht vollständig empfangen worden ist, wird der Beginnzeiger, wie in 15B gezeigt, auf die Position des Schreibzeigers gesetzt, da der Schreibzeiger zu diesem Zeitpunkt am Ende der letzten empfangenen Nachricht steht. Die Zentralprozessoreinheit wird über dieses Ereignis benachrichtigt.
  • Die Nachricht enthält ein Feld für die Nachrichtenlänge. Mit Bezug auf 16 sendet eine Peripherieeinrichtung, nachdem sie ein Start-Flag 141 gesendet hat, an die Zentralprozessoreinheit ein Signal, mit dem die Länge der Nachricht angezeigt wird 142. Wenn die Nachrichtenlänge akzeptabel ist 143, wird die Nachricht an den Puffer gesendet 144. Nachdem die gesamte Nachricht empfangen worden ist 145, wird der Beginnzeiger auf den Schreibzeiger aktualisiert 146, wie oben erwähnt, und die Zentralprozessoreinheit wird benachrichtigt 147. Nach dem Erkennen der Benachrichtigung 148 liest die Zentralprozessoreinheit den Puffer bis zu dem aktuellen Beginnzeiger 149, d.h. bis zu dem Punkt in dem Puffer, der dem Ende der letzten empfangenen Nachricht entspricht. Während dieser Prozess abläuft, wird der Endezeiger von der Zentralprozessoreinheit aktualisiert.
  • Das System funktioniert auf ähnliche Weise, wenn die Zentralprozessoreinheit mit einer Peripherieeinrichtung kommuniziert. In diesem Fall ist der Beginnzeiger der letzte Punkt einer vollständigen, von der Zentralprozessoreinheit geschriebenen Nachricht. Der Endezeiger ist die letzte Position, die aus dem Puffer in die Peripherieeinrichtung gelesen wird.
  • So sind die Puffer im Ergebnis elastisch. Das bedeutet: Es ist nicht nötig, wie bei der herkömmlichen integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung während einer für das Befüllen des gesamten Puffers ausreichenden Zeit zu warten, bevor ein Lesevorgang beginnen kann. Stattdessen beginnt der Lesevorgang unmittelbar nach dem Empfang einer vollständigen Nachricht. Dies wird bewerkstelligt, indem der Beginnzeiger dazu gebracht wird, auf den Schreibzeiger aktualisiert zu werden, sobald eine vollständige Nachricht empfangen wird, und indem an die Zentralprozessoreinheit gemeldet wird, dass der Beginnzeiger aktualisiert wurde, sobald das der Fall ist. Die Zentralprozessoreinheit beginnt unmittelbar beim Empfang der Aktualisierung des Beginnzeigers mit dem Auslesen der Nachricht. In jedem kreisförmigen Puffer können mehrere Nachrichten gespeichert werden, und die Übertragung kann gleichzeitig mit den Lesevorgängen erfolgen. Das ist bei der herkömmlichen Vermittlungseinrichtung nicht möglich.
  • Wie oben erwähnt, sind die Puffer gruppenweise in Sätze aufgeteilt, um variable Pufferlängen zu erzielen. Die Länge des Puffers wird zunächst so eingestellt, dass sie wenigstens 2,048 Sekunden, multipliziert mit der Übertragungsgeschwindigkeit des Kanals, entspricht. Somit beträgt die Pufferlänge für einen Kanal mit 1 Kilobyte pro Sekunde wenigstens 2,048 KByte. Für eine Datenrate von 2 Kilobyte pro Sekunde wird die Pufferlänge auf wenigstens 4,096 KByte eingestellt. In ähnlicher Weise beträgt die Pufferlänge für eine Datenrate von 4 Kilobyte pro Sekunde wenigstens 8,192 Kilobyte, während die Pufferlänge für eine Datenrate von 8 Kilobyte pro Sekunde wenigstens 16,384 Kilobyte beträgt.
  • Des Weiteren kann ein Puffersatz auf einer Anschlussgruppierung von 32 Anschlüssen beruhen. Bei einer Datenrate von 1,024 Kilobyte pro Sekunde gäbe es 32 Puffer mit einer Länge von jeweils 2,048 KByte. Würde die Datenrate des Satzes auf 2,048 Kilobyte pro Sekunde verdoppelt, so würde der Satz in Form von 16 Puffern mit einer Länge von jeweils 4,096 KByte neu konfiguriert. In gleicher Weise wird, wenn die Datenrate 4,096 Kilobyte pro Sekunde beträgt, der Puffersatz in Form von 8 Puffern mit einer Länge von jeweils 8,192 KByte konfiguriert. Würde die Datenrate auf 8,192 Kilobyte pro Sekunde erhöht, so würden die Puffer des Satzes als 4 Puffer von jeweils 16.384 KByte Länge in Erscheinung treten.
  • Aus dem oben Erläuterten ist ersichtlich, dass die elastische Eigenschaft der Puffer es ihnen erlaubt, je nach der Datenrate der eintreffenden Daten neu zu Puffern mit variierender Länge konfiguriert zu werden.
  • Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen verbesserten SPT-Systems erlaubt es den Puffern, in Phantomgestalt aufzutreten. Das bedeutet: Ein 2K-Puffer kann in Form von zwei 2K-Puffern in Erscheinung treten, ein 4K-Puffer kann in Form von zwei 4K-Puffern in Erscheinung treten usw. Dieses Merkmal und die dadurch erzielten Vorteile lassen sich wie folgt erklären.
  • Angenommen sei eine Nachricht von 250 Byte. Ein Puffer von 2048 Byte sei ebenfalls angenommen. Ferner sei angenommen, dass der Schreibzeiger sich an der Speicherzellenadresse 2000 des dem Kanal zugewiesenen Puffers befindet. Da der Puffer, wie gesagt, 2048 Byte breit ist, könnten 48 Byte in den Puffer geschrieben werden, der die Adresse 2000 enthält. Ohne das folgende Merkmal der hier beschriebenen, verbesserten integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung würden die übrigen 202 Bytes auf die Adressen 0 bis einschließlich 201 des Puffers umgebrochen. Da diese Operation es erforderlich macht, dass der Rechner eine Grenze sieht, erzeugt sie mehr Arbeitsaufwand für den Rechner und verringert seine Bearbeitungsgeschwindigkeit.
  • Zur Lösung dieses Problems enthält die integrierte Vermittlungseinrichtung einen Mechanismus, mit welchem der Rechner die Adressen 2048-4095 als die Speicherzellen-Stellen 0-2047 erkennt. Der Mechanismus funktioniert folgendermaßen.
  • Bei jeder Adresse wird je nach der Größe des Puffers ein signifikantes Bit ignoriert. Angenommen sei zum Beispiel ein 2048-Byte-Puffer, der die Adressen 0-2047 darstellt. Der Unterschied in der binären Darstellung der Adressen zwischen 0 und 2047 und der Adressen zwischen 2048 und 4095 besteht in dem Wert des Bits an der Position A11 der Adresse. Wenn das Bit A11 0 ist, verweisen die Adressen auf die Adressen 0-2047. Wenn das Bit A11 dagegen 1 ist, verweisen die Adressen auf die Adressen 2048-4095.
  • Daher funktioniert das System dieser integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung so, dass das höchstwertige Bit der Datenadresse nicht beachtet wird. Anders ausgedrückt: Von dem Zentralprozessor wird keine Grenze erkannt. In dem obigen Beispiel werden ihm, wenn die 250-Byte-Nachricht in den 2048-Byte-Puffer geschrieben werden soll, die Adressen 2000-2250 zur Verfügung gestellt. Die Hardware verwirft jedoch das Bit A11 in dem Schreibzeiger.
  • Wenn die Adresse 2048 erreicht, was in Binärform lautet: (LSB)00000000001(MSB) [LSB=niedrigstwertiges Bit], wird daher das MSB "1" nicht beachtet. Unmittelbar daraus resultierend zeigt der Schreibzeiger auf die Adresse 0 und erzeugt so im Ergebnis den Umbruch mit der Notwendigkeit, dass der Zentralprozessor eine Grenze erkennt. Das bedeutet: Der 2048-Byte-Puffer erscheint dem System als ein Puffer von der doppelten Größe.
  • Wenn der Puffer als 4096-Byte-Speicher konfiguriert ist, wird das Bit A12 der Adresse vom System nicht beachtet. In ähnlicher Weise wird, wenn der Puffer als 8192-Byte-Speicher in Erscheinung tritt, das Bit A13 der Adresse nicht beachtet. Bei einem 16.384-Byte-Speicher wird das Bit A14 nicht beachtet.
  • Die oben beschriebene Anordnung erlaubt es, dass der Puffersatz von 64 KByte Länge je nach der Datenrate in Form von entweder 2K-, 4K-, 8K- oder 16K-Puffern konfiguriert wird, und erlaubt es, dass der Zentralprozessor effizient und unabhängig von Puffergrenzen funktioniert, sodass eine eintreffende Nachricht an jedem beliebigen Punkt in dem Speicherplatz des Puffers, der diesem Kanal zugeteilt ist, beginnen kann. Das bedeutet: Es wird kein Pufferplatz verschwendet, und der Lesevorgang kann an jedem Punkt in dem Puffer beginnen. Dies steht im Gegensatz zu dem herkömmlichen System, bei dem der Lesevorgang an dem Anfang des Puffers beginnt und eine feste Pufferlänge mit den daraus entstehenden Ineffizienzen erfordert.
  • Die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung enthält auch einen Mechanismus, mit dem verschiedene Zentralprozessoreinheiten der gemeinsamen Steuerung identifiziert werden können, wenn der Bus der Rückwandleiterplatte keine Steckplatz-Identifikation zur Verfügung stellt. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Identifikation der Zentralprozessoreinheiten auf einer VME-Rückwandleiterplatte. VME ist eine unter Fachleuten gebräuchliche Abkürzung und steht für "Versa Module Eurocard". Die Versa Module Eurocard ist ein herkömmlicher, serienmäßig produzierter gemeinsamer ("C"-) Bus für Controller für integrierte Vermittlungseinrichtungen. Wein 3 gezeigt, sind an den C-Bus unter anderem die CPU-Karte(n), die Speicher und die C-Bus-Diensteinheit (VCSU) angeschlossen. Die VCSU stellt eine Kommunikations-Schnittstelle zwischen der Rufprozessor- und der Telefonie-Steuereinheit zur Verfügung.
  • Wie oben mit Bezug auf 2 erläutert, werden Leiterplatten in physikalische Steckplätze gesteckt, die in Einschüben enthalten sind. Einer der Einschübe ist ein gemeinsames Gerätefach für die Rufprozessor-Einheit und die Telefonie-Steuereinheit. Der C-Bus befindet sich auf der Rückwandleiterplatte der Steckplätze für die Rufprozessor-Einheit und hilft bei der Bereitstellung der gemeinsamen Steuerung.
  • Bei der herkömmlichen Vermittlungseinrichtung steht jeder physikalische Steckplatz für eine eindeutige Funktion. Dementsprechend benennt die Steckplatz-Identifikation die Funktion der in dem Steckplatz angeordneten Karte. Zum Beispiel sind, wie in 2 gezeigt, die Steckplätze 3, 5 und 7 des Bereiches des gemeinsamen Gerätefaches mit der Rufprozessor-Einheit für VCPUs (virtuelle Zentralprozessoreinheiten) vorgesehen. Drei Steckplätze können für Zentralprozessoreinheiten vorgesehen sein, denn die integrierte Netzwerkvermittlungseinrichtung kann zwar mit einer einzelnen Zentralprozessoreinheit betrieben werden, sie kann jedoch vorteilhaft mit drei Zentralprozessoreinheiten funktionieren, unter denen die Bearbeitung aufgeteilt wird. So kann vorgesehen sein: eine Haupt-CPU oder „Master Processor Unit" (Hauptprozessoreinheit; MPU), welche die Festplatte des Systems steuert, eine Telefon-CPU oder „Telephony Processor Unit" (Telefonie-Prozessoreinheit; TPU), welche das Telefonie-Steuerungssystem steuert, und eine Hilfs-CPU oder „Auxiliary Processor Unit" (Hilfsprozessoreinheit; APU), auf welcher die oben erwähnten Rufverarbeitungs- und Ressourcenprogramme (CAP/RAP) laufen.
  • Bei dem gemeinsamen Bus vom Typ VME ist jedoch keine Steckplatz-Identifikation vorgesehen. Anders ausgedrückt: Einschub-Steckplätze werden nicht eindeutig als bestimmten Funktionen zugehörig identifiziert. Es ist möglich, jeder CPU eine spezifizierte Funktion zuzuweisen und die Identifikation dieser spezifizierten Funktion in die CPU einzuprogrammieren. Dieses Vorgehen hat jedoch den Nachteil, dass beim Ausfall einer CPU deren Funktion nicht auf eine der in dem System gleichzeitig vorhandenen CPUs übertragen werden kann.
  • Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung erlaubt jeder CPU ein Funktionieren als eine oder mehrere CPUs des Systems. Anders ausgedrückt: Bei einem System mit drei CPUs kann jede der CPUs als die MPU und/oder die TPU und/oder die APU funktionieren. Gemäß diesem Merkmal der Erfindung wird jede CPU bei der Initialisierung des Systems automatisch anhand eines Systems zur eindeutigen CPU-Identifikation identifiziert, wie vorliegend beschrieben. Die CPU-Identifikation erfolgt unabhängig von irgendeiner Anordnung in einem Steckplatz und ohne dass Identifikations-Informationen in die CPU einprogrammiert würden. Infolgedessen müssen die CPUs nicht in vorab zugewiesenen Einschub-Steckplätzen angeordnet werden und können jeweils als MPU, TPU oder APU funktionieren.
  • Gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann eine CPU (P1) eine ihr zugeordnete Qualifikation aufweisen. Zum Beispiel kann die MPU dafür konfiguriert sein, die Festplatte des Systems zu steuern. Es sei angenommen, dass das System über nur eine Festplatte verfügt. Die Verbindung mit der Festplatte kann als die Qualifikation bezeichnet werden. Anfangs werden alle Prozessoren versuchen, die MPU- (P1) CPU zu sein. Zweierlei wird sie jedoch daran hindern. Erstens muss der Prozessor in Zeile 9 des im Folgenden beschriebenen Pseudocodes qualifiziert sein (d.h. es muss eine Festplatte an ihn angeschlossen sein). Wie in Zeile 10 des unten beschriebenen Pseudocodes gezeigt, wird die CPU zweitens, wenn sie nicht zuvor eine MPU (d.h. P1) war, den Versuch verzögern, die Position P1 zu erlangen, und so der zuvor identifizierten MPU Zeit geben, sich zu identifizieren. Somit wird sich bei jedem Neustart des Systems die MPU global, ohne Störung durch die anderen CPUs, initialisieren.
  • Es muss keine Qualifikation für die Identifikation von Prozessoren vorliegen. Angenommen, der CPU P1 sei keine Qualifikation zugeordnet. In dem Fall, dass eine CPU die vorherige CPU P1 war, gewinnt sie den "Wettlauf" aufgrund der Verzögerung, die auftritt, bevor die anderen CPUs mit dem Wettlauf um die Funktion der CPU P1 beginnen. War andererseits keiner der Prozessoren der Prozessor P1, so beginnt der Wettlauf und wird von einem von ihnen gewonnen, der dann zum Prozessor P1 wird. Bei nachfolgenden Neustarts behält der Prozessor P1 diese Position, da er den Wettlauf um die Position des Prozessors P1 wegen der Verzögerung, bevor die anderen CPUs mit dem Wettlauf um die Funktion des Prozessors P1 beginnen, immer gewinnt.
  • Damit es zu einem Wettlauf kommt, muss allgemein zweierlei der Fall sein: Erstens sind zwei oder mehr CPUs mit derselben Qualifikation vorhanden. Weist nur eine der CPUs die Qualifikation auf, so wird diese CPU automatisch zur CPU P1 bestimmt. Zweitens sind zwei oder mehr CPUs mit derselben vorherigen Identifikation vorhanden (z.B. MPU, TPU, APU oder nicht identifiziert).
  • Zur Implementierung des erfindungsgemäßen Merkmals der Identifikation mehrerer Prozessoren werden die folgenden Hardware-Komponenten implementiert. Erstens wird ein gemeinsames RAM für die mehreren Prozessoren zur Verfügung gestellt. Das gemeinsame RAM wird allen Prozessoren an dem Bus an einer unveränderlichen Stelle zugänglich gemacht.
  • Zweitens wird ein initialisiertes Hardware-Register für die Identifikation von Prozessoren zur Verfügung gestellt. Dieses Register wird ebenfalls allen Prozessoren an dem Bus an einer unveränderlichen Stelle zugänglich gemacht. Drittens muss jeder Prozessor selbst über einen permanenten (d.h. nichtflüchtigen) Speicher verfügen.
  • Bei der Initialisierung initialisiert die MPU den gemeinsamen Speicher und setzt ihn auf 0. Nach der MPU-Initialisierung wird das initialisierte Hardware-Register inkrementell auf 001 gesetzt. Wenn der Speicher sich inkrementell auf 001 setzt, beginnen die übrigen Prozessoren mit einem Wettlauf darum, sich einzuschalten und jeweils die Positionen der TPU und der APU, in dieser Reihenfolge, einzunehmen. Die nächste CPU, die sich einschaltet, wird zur TPU bestimmt, und die letzte, die sich einschaltet, wird zur APU bestimmt.
  • Um sicherzustellen, dass eine zuvor als solche bestimmte TPU beim Neustart ebendiesen Status wieder annimmt, funktioniert das System so, dass eine kurze Verzögerung in die CPU eingebaut wird, die zuvor die APU war. Die CPU erkennt ihre letzte Aufgabe anhand des Codes, der in ihrem nichtflüchtigen Speicher gespeichert ist. Insofern handelt es sich um einen manipulierten Wettlauf, und die zuvor als solche bestimmte TPU gewinnt immer. Dadurch wird sichergestellt, dass die vorherige TPU bei jedem Neustart diese Position einnimmt. Außerdem wird es dadurch der vorherigen APU erlaubt, die Position der TPU einzunehmen, wenn die TPU entfernt worden ist, und die Position der MPU einzunehmen, wenn die vorherige TPU und MPU beide entfernt worden sind.
  • Allgemein kann das System der erfindungsgemäßen, verbesserten integrierten Netzwerkvermittlungseinrichtung eindeutig und durchgängig Prozessoren an einem Bus identifizieren, der keine Informationen über die relative Position (d.h. Steckplatznummer) zur Verfügung stellt. Außerdem erlaubt es die dynamische Neuzuordnung der Identifikation eines Prozessors nach einem durchgängigen Muster. Dies erlaubt es, dass Prozessorplatinen ohne festcodierte Konfiguration von dem Bus entfernt bzw. ihm hinzugefügt werden. Im dem Fall, dass eine oder mehrere Prozessorplatinen ausfallen, erlaubt es das System, dass die anderen Prozessoren die fehlenden Prozessoren bei einer nachfolgenden Initialisierung ausgleichen. Die eindeutige Identifikation jedes Prozessors erlaubt die einfache Verteilung der Aufgaben unter den Prozessoren. Die durchgängige Identifikation jedes Prozessors vereinfacht die separate Fehlersuche für jeden Prozessor. Zum Beispiel könnte ein integrierter Emulator an einem bestimmten Prozessor angebracht werden, der bei einer nachfolgenden Initialisierung des Busses zuverlässig als derselbe Prozessor identifiziert würde.
  • Das System der Eindeutigkeit erlaubt es auch, dass jeder Prozessor durch lokale Ressourcen qualifiziert wird. Zum Beispiel können nur Prozessoren mit Massenspeichervorrichtungen als die MPU oder Prozessor Nummer 1 (P1) identifiziert werden. Hierdurch wird gewährleistet, dass bestimmte Ressourcen auf spezifischen Prozessoren verfügbar sind, wodurch die Aufgabenverteilung vereinfacht wird.
  • Wie oben erwähnt, gehören zu den Hardware-Komponenten für dieses Merkmal der Erfindung (1) ein gemeinsames RAM, das für alle Prozessoren an dem Bus an einer unveränderlichen Stelle zugänglich ist, (2) ein initialisiertes Hardware-Register, das für alle Prozessoren an dem Bus an einer unveränderlichen Stelle zugänglich ist, und (3) ein permanenter, d.h. nichtflüchtiger Speicher auf jedem Prozessor.
  • Wenn der Bus initialisiert wird, wird jeder Prozessor an dem Bus durchgängig nach einem festen Muster identifiziert. Wenn zum Beispiel zwei Prozessoren an dem Bus vorhanden sind, wird einer stets als der MPU- (oder allgemein als der P1-) Prozessor identifiziert, und der andere als der TPU- (oder allgemein als der P2-) Prozessor. Während weitere Prozessoren dem Bus hinzugefügt werden, werden sie als Pn+1 identifiziert, wobei n für die Anzahl der bereits an dem Bus vorhandenen Prozessoren steht. Wenn Pn entfernt wird, werden alle Prozessoren Pm, wobei m > n, bei einer nachfolgenden Initialisierung zu Pm-1. Des Weiteren kann jeder Prozessor über eine Qualifikations-Funktion verfügen. Zum Beispiel kann P3 für die Massenspeicherung qualifiziert sein, d.h. Qualifiziert(P3)=Massenspeicherung.
  • Die Implementierung des oben Erläuterten mit der beschriebenen Hardware kann mit den folgenden Funktionen und Prozeduren erreicht werden, die in einem Pseudocode verwendet werden.
  • Qualifiziert(Prozessornummer) ist wahr, wenn der aktuelle Prozessor die Kriterien erfüllt, um dieser Prozessor zu sein. Andernfalls wird falsch" zurückgegeben.
  • Vorherige ID() gibt die vorherige Kennung des aktuellen Prozessors (d.h. P1, P2, P3 usw.) aus dem nichtflüchtigen Speicher des Prozessors zurück.
  • Speicher(Prozessornummer) speichert die Prozessornummer in dem nichtflüchtigen, permanenten Speicher des betreffenden Prozessors.
  • Signal(Semaphor-Nummer) gibt „wahr" zurück, wenn ein Semaphor für den angegebenen Prozessor erfolgreich gesetzt wird. Andernfalls wird „falsch" zurückgegeben. Nachfolgende Prozessoren warten darauf, dass der Prozessor ein Startsignal („go ahead") signalisiert, bevor sie fortfahren. Es ist zweckmäßig, dass der Prozessor P1 während dieser Zeit alle gemeinsamen Ressourcen initialisiert. Das Semaphor für P1 ist ein initialisiertes Hardware-Register, das wenigstens drei Werte enthalten kann: nicht gesetzt, gesetzt und „go ahead".
  • Test(Semaphor-Nummer) gibt „wahr" zurück, wenn das Semaphor für den betreffenden Prozessor gesetzt ist. Andernfalls wird „falsch" zurückgegeben.
  • Verzögerung() liefert eine kurze Verzögerung, die kleine Schwankungen in der Startreit jedes Prozessors ausgleicht.
  • Mit den oben angegebenen Funktionen und Prozeduren wird der folgende Pseudocode implementiert.
    • 1. prozessornummer – 0
    • 2. prozessor-identifiziert – falsch
    • 3. while (prozessornummer MAXIMALE-PROZESSOREN) and (not prozessor-identifiziert)
    • 4. begin
    • 5. prozessornummer – prozessornummer+1
    • 6. if prozessornummer 1-1 then
    • 7. while (not Test(goahead)
    • 8. wait
    • 9. if Qualifiziert(prozessornummer) then
    • 10. if Vorherige ID()/- prozessornummer then
    • 11. Verzögerung()
    • 12. ??? if Signal(prozessornummer) then
    • 13. prozessor-identifiziert – wahr
    • 14. SpeicherID(prozessornummer)
    • 15. end
    • 16. if prozessornummer=1 then
    • 17. initialisiere gemeinsamen Speicher
    • 18. Signal(goahead)
  • Wenn bei der Initialisierung des Busses der erste initialisierte Prozessor P1 ist, werden, wie oben ersichtlich, die weiteren Prozessoren entsprechend ihren vorherigen Identifikationen als P2, P3 usw. neu initialisiert (vorausgesetzt, dass sie an dem Bus bleiben und keine Störungen aufweisen).
  • Wenn jedoch zum Beispiel P1 entfernt worden ist, wird der Betrieb, wie oben beschrieben, in der Weise fortgesetzt, dass die übrigen Prozessoren dazu veranlasst werden, mit dem Einschalten zu beginnen. Sie treten auf diese Weise in einen Wettlauf darum, welcher sich zuerst einschaltet. Der erste, der sich einschaltet, wird zu Prozessor P1, der nächste, der sich einschaltet, zu Prozessor P2 usw.

Claims (7)

  1. Eine integrierte Netzwerk-Vermittlungseinrichtung, umfassend: – eine Mehrzahl von Peripheriekarten-Einschüben, – eine gemeinsame Steuerung mit einer Matrix-Vermittlungs-Einheit (69) und einen Informationsspeicher (121) enthaltend, – wenigstens eine erste Schnittstelle (55), welche entfernt von dem Informationsspeicher (121) angeordnet ist und zwischen den Peripheriekarten-Einschüben und einem Übermittlungsmedium (64, 65) verbindet, – eine zweite Schnittstelle (56), welche im Bereich des Informationsspeichers (121) angebracht ist und entfernt von den Peripheriekarten-Einschüben, zum Verbinden zwischen dem Informationsspeicher (121) und einem Übermittlungsmedium (64, 65), dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Schnittstelle (55, 56) so funktionieren, dass sie eine Kompatibilität zwischen den Peripheriekarten-Einschüben, dem Informationsspeicher (121) und unterschiedlichen Übermittlungsmedien (64, 65) bewirken, so dass unterschiedliche Übermittlungsmedien verwendet werden können, und die erste Schnittstelle (55) Mittel zum Empfangen eines seriellen Eingangs von den Karten (51) der Peripheriekarten-Einschübe enthält und zum Konvertieren des seriellen Eingangs in einen parallelen Ausgang, welcher über das Übermittlungsmedium übertragen wird (64, 65).
  2. Eine integrierte Netzwerk-Vermittlungseinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die unterschiedlichen Übermittlungsmedien (64, 65) Kupferdrähte und optische Glasfaserkabel sind und die erste Schnittstelle (55) Mittel zum Verbinden mit Kupferdraht- oder optischen Glasfaserkabel-Übertragungsmedien enthält.
  3. Eine integrierte Netzwerk-Vermittlungseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, aufweisend eine Mehrzahl von ersten Schnittstellen (55), wobei wenigstens eine der ersten Schnittstellen (55) entfernt von einem Peripheriekarten-Einschub angeordnet ist, mit welchem sie funktionell verbunden ist, und vorzugsweise eine vorgegebene Anzahl von ersten Schnittstellen (55) auf ein einzelnes optisches Glasfaserkabel gemultiplext werden.
  4. Eine integrierte Netzwerk-Vermittlungseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 3, wobei das Übermittlungsmedium (64, 65) durch ein Einschleifen-Übermittlungsmedium gebildet wird, welches die Mehrzahl von ersten Schnittstellen (55) mit der zweiten Schnittstelle (56) verbindet.
  5. Eine integrierte Netzwerk-Vermittlungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine der ersten Schnittstellen (55) mit einer vorgegebenen Anzahl von Peripheriekarten-Einschüben verbunden ist, wobei wenigstens einer hiervon oktal ist und ein weiterer hexadezimal.
  6. Eine integrierte Netzwerk-Vermittlungseinrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei jedem der Mehrzahl von Peripheriekarten-Einschüken zur Kommunikation über das Einschleifen-Übermittlungsmedium vorgegebene Zeitfenster zugewiesen sind.
  7. Eine integrierte Netzwerk-Vermittlungseinrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der Informationsspeicher (121) mit einer Mehrzahl von Ton-Anschlüssen und einer Mehrzahl von Konferenz-Anschlüssen verbunden ist, und die erste Schnittstelle (55) zum Verbinden einer Mehrzahl von Peripheriekarten-Einschüben mit einem Übermittlungsmedium (64, 65) eine Mehrzahl von Anschlussgruppen (53) aufweist, die mit den Peripheriekarten-Einschüben verbunden sind, ein Empfangspfad mit dem Übermittlungsmedium verbunden ist, zum Empfangen von PCM- und Signaldaten von dem Übermittlungsmedium, wobei der Empfangspfad Mittel zur Takt-Wiederherstellung (907) aufweist, einen parallel-seriell-Konverter (903) und eine Mehrzahl von PCM-Registern (PCMR), welche mit dem parallel-seriell-Konverter (903) verbunden sind, ein Sendepfad mit der Mehrzahl von Anschlussgruppen (53) verbunden ist und Multiplexmittel (93, 95) zum komprimieren zu übertragender Daten aufweist, und einen seriell-parallel-Konverter (92), welcher mit den Multiplexmitteln (93, 95) verbunden ist und einen elastischen Puffer zum Speichern der empfangenen Daten enthält.
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