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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Vermittlungssystem,
worin die Umschaltvermittlung ausgeführt wird in einer verteilten Zeitvermittlung,
in der die Zeitvermittlungseinheiten in mit einem zeitlich gemeinsam
benutzten Medium in einer Umschaltkerneinheit verbundenen Vermittlungsanschlüssen gelegen
sind.
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Genauer
betrachtet bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein digitales
Zeitvermittlungssystem, das eine Vermittlungskerneinheit und eine Anzahl
von Vermittlungsanschlüssen
enthält
und das gedacht ist für
den Gebrauch in einem Datenfernübermittlungsnetzwerk,
in dem folgendes gilt: die Vermittlungsanschlüsse die Bandbreite eines Bus
durch Zeitmultiplexen (Englisch: Time-Division Multiplexing) teilen
bzw. gemeinsam benutzen, wobei die Zeit in zu Datenrahmen zusammengebauten
Zeitfenstern unterteilt ist; die Datenübermittlung zwischen den Vermittlungsanschlüssen erfolgt
in Zeitfenstern, die einem entsprechenden Vermittlungsanschluss
durch ein übergeordnetes
Steuermittel zugewiesen sind, um so einen Bus-Konflikt zu vermeiden;
und jeder Vermittlungsanschluss hat Zugriff auf die gesamte Bandbreite
des Bus und wählt
mittels einer übergeordneten
Steuereinheit die Daten aus, die für den Vermittlungsanschluss
bestimmt sind.
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Zugehöriger Stand der Technik
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In
Vermittlungssystemen, in denen die Vermittlungskerneinheit aus einem
gemeinsamen, zeitanteiligen Medium besteht, kann die Vermittlungskerneinheit
sehr einfach sein. In bekannten Systemen dieser Art besteht die
Vermittlungskerneinheit oft nur aus einem passiven Bus.
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Ein
Vorteil von Vermittlungssystemen dieser Art ist, dass die Kosten
der Vermittlungskerneinheit niedrig werden, wobei für skalierbare
Systeme eine höhere
Kostenmodularität
erreicht werden kann. Da die Vermittlungskerneinheit einen fixen
Basiskostenpunkt für
ein System darstellt, können
die Gesamtkosten für
ein kleines System niedriger sein, wenn die Kosten der Vermittlungskerneinheit
niedrig sind, wodurch Kosteneffizienz für diese kleinen Systeme besser
wird.
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Ein
passiver Bus kann allerdings etliche Probleme haben. Ein Problem
ist, dass irrtümlich
erscheinende Vermittlungsanschlüsse
die Funktion des Bus stören
können,
indem sie ihn zu Zeitpunkten aktivieren, die anderen Vermittlungsanschlüssen zugewiesen
sind. Dies kann zu einem Bus-Konflikt führen.
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Ein
weiteres Problem sind die Hochfrequenz-Eigenschaften des Bus. Genauer
gesagt benötigt
man bei hohen Frequenzen eine Anpassung der Impedanz, da der Bus
dann den Charakter einer Übertragungsleitung
aufweist. Aus unterschiedlichen Gründen ist eine Impedanzanpassung
des Bus allerdings schwierig, und daher ist die Bandbreite in der Realität dann stark
eingeschränkt.
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Ein
weiters Problem, das in Zusammenhang mit einem passiven Bus auftreten
kann, bezieht sich auf das Erkennen von Fehlern. Es ist schwierig,
einen Störung
verursachenden Vermittlungsanschluss zu identifizieren, da verschiedene
potentielle fehlerhafte Vermittlungsanschlüsse gemeinsame elektrische
Knotenpunkte aktivieren können,
d.h. den oder die Knotenpunkte, aus denen der Bus besteht.
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US Patent 5,153,455 beschreibt
ein digitales Datenkommunikationssystem, worin mehrere integrierte
Schaltkreise miteinander mittels eines gemeinsamen Bus kommunizieren
können.
Die Kommunikation zwischen den Schaltkreisen und dem Bus erfolgt
mittels einer ODER-Operation,
die zulässt, dass
ein beliebiger Schaltkreis mit allen anderen Schaltkreisen kommuniziert.
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Aus
US Patent 5,086,427 ergibt
sich ein System, worin mehrere Endgeräte mittels Treibereinheiten über einen
gemeinsamen System-Bus kommunizieren. Die Treibereinheiten werden
jeweils durch individuelle logische Steuereinheiten in der Form
von UND-Gattern kontrolliert. Dadurch, dass man während eines
Zeitraums, in dem die Einheit den Bus nicht benutzen kann, das Steuersignal
an eine Treibereinheit den logischen Wert 0 annehmen lässt, vermeidet
man, dass mehrere Einheiten den Bus gleichzeitig benutzen. Genauer
gesagt erreicht man das dadurch, dass der Ausgang eines taktgesteuerten Flipflops
einen der Eingänge
der logischen Steuereinheit bildet.
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US Patent 4,656,471 beschreibt
ein System zur Verbindung eines Nutzers mit einem Bus, wobei der
Bus, falls beim Endgerät
des Nutzers ein Fehler auftritt, nicht blockiert wird. Das Endgerät wird mittels eines
Schalters mit dem Bus verbunden, welcher Schalter leitend ist, wenn
ein damit verbundenes Steuersignal anzeigt, dass das Endgerät funktioniert, wie
es soll. Andernfalls bricht der Schalter.
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US Patent 4,613,858 bezieht
sich auf ein Verfahren zum Verringern des Bus-Fehlerrisikos auf Grund
eines Fehlers beim Endgerät.
Das erreicht man dadurch, dass der Steuerschaltkreis des Endgeräts durch
ein Ausgangssignal von einem UND-Gatter, dessen Eingänge mit
zwei Steuersignalen verbunden werden, kontrolliert wird. Die beiden
Steuersignale, die das Zeitintervall definieren, in welchem das
Endgerät
senden darf, werden intern und extern erzeugt, was bewirkt, dass
ein interner Fehler die Sendezeit nicht beeinträchtigt.
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EP 396,119 beschreibt ein
Verfahren zum Multiplexen von Breitbandsignalen mittels einer Anzahl
von Breitbandelementen, wie etwa NAND-Gatter. Aus einer Anzahl von
Eingangssignalen wird das gewünschte
Eingangssignal herausgefiltert, indem den unerwünschten Signalen durch aufeinander
folgende NAND-Operationen der logische Wert 0 gegeben wird.
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US Patent 5,151,896 beschreibt
ein dezentralisiertes digitales Telefonsystem, bei dem jeder Vermittlungsanschluss
Schalt- und Steuerfunktionen enthält. Die Vermittlungsanschlüsse sind
mit TDM Bussen verbunden. Im Fall eines Fehlers besteht die Möglichkeit,
den fehlerhaften Teil des Systems abzuschalten, ohne dass das restliche
System davon betroffen ist.
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EP 0254559 beschreibt eine
Sicherheitsanordnung für
ein Vermittlungsstellensystem für
die Telekommunikation. Es stellt zwei Sicherheitsebenen und mehrere
externe Regler für
Endgeräte
dar. Ein Vermittlungsstellensystem vom X Typ wird beschrieben, worin
eine dezentrale Karten-Steuereinheit
Daten auf einer fehlerhaften Sicherheitsebene an eine dezentrale
Einheit sendet. Zeitlich gemultiplexte Information wird geschaltet.
Die Steuereinheit benutzt einen Diskrepanz-Detektor, der die Daten
von beiden Sicherheitsebenen auf der Basis von Zeitfenstern vergleicht,
unter Verwendung von Bitmustern zur Pfadüberprüfung und zeigt einen Fehler
an, wenn die Muster nicht gleich sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In
einem Schaltungssystem zur Leitungsvermittlung, das aus Zeitvermittlungseinheiten
besteht, die in Vermittlungsanschlüssen angeordnet sind und mittels
eines gemeinsamen, zeitlich gemeinsam benutzten Mediums in einer
Umschaltkerneinheit miteinander verbunden werden, besteht das Ziel
der Erfindung darin, Probleme wie oben dargestellt zu vermeiden,
die bei einem passiven Bus auftreten können, wobei die Kosten für die Vermittlungskern-
bzw. Umschaltkerneinheit (Englisch: Switch Core) vergleichsweise
niedrig gehalten werden.
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In
der vorliegenden Erfindung wird dies erreicht, indem ein logisches
Mittel im Vermittlungs- bzw. Umschaltanschluss einen bestimmten
logischen Wert auf Daten aufprägt,
die an die Vermittlungs- bzw. Umschaltkerneinheit gehen und in nicht zugewiesenen
Zeitfenstern erscheinen. Die Vermittlungskerneinheit enthält ein Multiplexmittel,
um Daten von den Vermittlungsanschlüssen mittels logischer Bit-für-Bit Operationen
so zu multiplexen, dass Daten, denen der genannte bestimmte logische
Wert aufgeprägt
worden ist, keinen aktiven Beitrag zu den Operationen leisten. Die
logischen Operationen können
ODER-Operationen sein.
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Nach
einer ersten vorteilhaften und wichtigen Ausführungsform gibt es Mittel in
der Vermittlungskerneinheit zum Detektieren fehlerhafter Vermittlungsanschlüsse zur
Verhinderung, dass diese an dem Multiplexen teilnehmen.
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Nach
einer zweiten vorteilhaften und wichtigen Ausführungsform gibt es Mittel in
der Vermittlungskerneinheit zum Detektieren eines Bus-Konflikts
und zum Berichten desselben an das übergeordnete Steuermittel.
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Vorzugsweise
kann jedes Zeitfenster in jedem Vermittlungsanschluss ein damit
verknüpftes Anzeige-Bit
aufweisen, auf welches das übergeordnete
Steuermittel einen ersten logischen Wert aufprägt, z.B. 1, um anzuzeigen,
dass das entsprechende Zeitfenster dem Vermittlungsanschluss zugewiesen
wurde, und einen zweiten logischen Wert, z.B. 0, bzw., falls es
nicht dem Vermittlungsanschluss zugewiesen wurde, wobei der genannte
logische Wert mit den Daten des Zeitfensters zu jedem Eingang eines logischen
Schaltkreises, dessen Ausgang mit der Vermittlungskerneinheit verbunden
ist, gesendet wird. Zur Verarbeitung der Daten in paralleler Form wird
für jedes
Bit ein UND-Schaltkreis verwendet.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften und wichtigen Ausführungsform besteht die Vermittlungs-
bzw. Umschaltkerneinheit aus einer Anzahl von zu einer Kette verbundenen
Einheiten, die jeweils einem entsprechenden Vermittlungsanschluss
zugewiesen sind, wobei das Multiplexmittel auf die dem Anschluss
zugewiesenen Einheiten aufgeteilt ist und so realisiert wird, dass
die Ausgänge
von einem Satz logischer Gatter, z.B. ODER-Gatter, die genannten
logischen Operationen in einer Einheit in der Kette ausführen, wobei
die mit den Anschlüssen
verbundenen Einheiten untereinander verbunden sind mit den entsprechenden
Eingängen
eines entsprechenden Satzes von Gattern, z.B. ODER-Gattern, in einer
nachgeschalteten Einheit der Kette.
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Dem
Eingang der ersten mit dem Anschluss verbundenen Einheit in der
Kette kann der logische Wert 0 vergeben werden, und am Ausgang der
letzten Einheit in der Kette wird der Multiplex präsentiert, der
das Endergebnis der ODER-Operationen darstellt.
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Zudem
kann der Multiplex der letzten Einheit der Kette mit den Eingängen zu
jeder Einheit der Kette verbunden werden, um an den entsprechenden Vermittlungsanschluss
weitergeleitet zu werden.
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Indem
ein Anzeige-Bit in jedem Vermittlungsanschluss statisch auf 0 gesetzt
wird, kann sichergestellt werden, dass in einem Datenrahmen nicht
nur Werte von 1 an die Vermittlungskerneinheit gesendet werden,
und das wird zum Detektieren von Fehlern genutzt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann ein Fehler
erkennendes und Fehler isolierendes Mittel in jeder mit dem Vermittlungsanschluss verbundenen
Einheit vorzugsweise so eingebaut werden, dass es Daten von der
entsprechenden Vermittlungseinheit vor dem Multiplex Mittel empfängt zum
Detektieren fehlerhafter Vermittlungseinheiten und zum Verhindern,
dass Daten daraus am Multiplexen teilnehmen.
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In
diesem Zusammenhang können
Daten, die am Fehlererkennungs- und -isolierungsmittel ankommen,
in paralleler Form weitergeleitet werden an die Eingänge eines
NAND-Gatters, dessen Ausgang verbunden ist mit einem auf 0 zurücksetzenden
Eingang eines Bitzählers,
der für
jedes eingehende 0-Bit auf 0 gesetzt wird und dessen Ausgänge mit
einem Vergleichsschaltkreis verbunden sind, dessen Ausgang wiederum
auf 0 gesetzt wird, wenn der Zählerwert
der Zahl von Zeitfenstern in einem Datenrahmen gleich ist oder sie übersteigt,
und der verbunden ist mit dem Zählereingang
des Zählers
und einem Steuereingang von UND-Gattern, an deren entsprechende
zweite Eingänge
ebenso parallel eingehende Daten zum Fehlererkennungs- und -isolierungsmittel gesendet
werden, wobei die Daten von einem fehlerhaften Vermittlungsanschluss
isoliert werden und mittels der UND-Gatter daran gehindert werden an dem
Multiplexen teilzunehmen.
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Die
Ausgänge
der UND-Gatter können
zudem jeder einen Eingang der Gatter, welche die genannten logischen
Operationen durchführen,
ausbilden, wobei die Gatter einen entsprechenden zweiten Eingang
aufweisen, der das Ergebnis von logischen Operationen, die von einer
mit dem vorhergehenden Anschluss verbundenen Einheit stammen, empfängt.
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In
diesem Zusammenhang können
die Ausgänge
der UND-Gatter auch Eingänge
zu einem ersten ODER-Gatter sein, an die Eingänge eines zweiten ODER-Gatters
kann das Ergebnis der logischen Operationen einer mit dem Anschluss
verknüpften vorhergehenden
Einheit gesendet werden, die Ausgänge der zwei ODER-Gatter können jeweils
mit einem Eingang eines UND-Gatters verknüpft werden, dessen Ausgang
einen Eingang für
eine Bus-Konflikt-Information einer nächsten mit dem Anschluss verknüpften Einheit
in der Kette bildet, und zwar so, dass am Ausgang eines dritten
ODER-Gatters einer letzten mit dem Anschluss verknüpften Einheit
in der Kette ein Signal erscheint, das anzeigt, ob im Zeitfenster
ein Bus-Konflikt erkannt worden ist.
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Nach
der Erfindung enthält
die Vermittlungs- bzw. Umschaltkerneinheit also aktive Komponenten, die
vorzugsweise in einen Schaltkreis integriert werden, der sich z.B.
direkt auf der Rückwandplatine
des Systems befindet. Aufgrund der aktiven Komponenten können fehlerhaft
arbeitende Vermittlungsanschlüsse
im Vermittlungsanschluss vom Bus getrennt werden, womit eine Störung des
Bus durch sie verhindert wird. Zudem erhält man so Punkt-zu-Punkt-Verbindungen
(in einer Stern-Struktur) d.h. jeder Vermittlungsanschluss weist
seine eigenen elektrischen Verbindungs-Netzknoten in der Vermittlungskerneinheit,
die er nicht mit anderen Vermittlungsanschlüssen teilt, auf. Das erleichtert
die Impedanzanpassung und Fehlerlokalisierung.
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Durch
die Erfindung erhält
man eine kleine Größe der Vermittlungskerneinheit
und damit geringe Kosten, gleichzeitig bleibt die Möglichkeit
erhalten, die Zeitfenster des Bus dynamisch und willkürlich unter
den verschiedenen Vermittlungsanschlüssen aufzuteilen. Jedem Vermittlungsanschluss
können
demnach willkürlich
freie Zeitfenster für
die Nutzer-Daten im Datenrahmen der Datenübermittlung zugeteilt werden.
Nach der Erfindung findet das Multiplexen durch logische Bit-für-Bit-Operationen in der
Vermittlungskerneinheit zwischen den Daten der Vermittlungsanschlüsse statt.
Der Vermittlungsanschluss sendet einen bestimmten Wert in die Zeitfenster,
die dem Vermittlungsanschluss nicht zugeteilt worden sind und die
nicht aktiv zum Ergebnis der Operationen beitragen. Dieser bestimmte
Wert kann z.B. 0 sein, wodurch das Multiplexen durch ODER-Operationen
erfolgen kann. Dabei benötigt
man Eingangsschalter noch Mikroprogrammspeicher in der Vermittlungskerneinheit,
welche daher klein ist.
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Die
Lösung
nach der Erfindung führt
zu einem System mit einer kleinen Vermittlungskerneinheit, der Möglichkeit,
fehlerhaft arbeitende Vermittlungsanschlüsse vom zeitlich gemeinsam
benutzten Medium zu trennen, und zu erleichterter Impedanzanpassung
und erleichterter Fehlerdetektierung.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
genauer beschrieben, wobei gilt:
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1 stellt
allgemein ein Zeitvermittlungssystem, in dem die Erfindung anwendbar
ist, dar;
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2 stellt
eine Ausführungsform
eines Vermittlungsanschlusses im System nach 1 dar;
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3 stellt
eine Ausführungsform
einer Zeitvermittlungseinheit in einem entsprechenden Vermittlungsanschluss
dar;
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4 stellt
das Prinzip des Multiplexens in der Vermittlungskerneinheit dar;
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5 stellt
eine Ausführungsform
der Vermittlungskerneinheit dar;
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6 zeigt
eine in der Vermittlungskerneinheit gemäß 5 befindliche
Einheit in mehreren Instanzen, und zwar eine pro Vermittlungsanschluss; und
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7 zeigt
eine in der Einheit nach 6 integrierte Einheit zum Fehlererkennen
und -isolieren.
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Bevorzugte Ausführungsformen
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Die
Ausführungsform
der unten besprochenen Erfindung ist Teil eines digitalen Zeitvermittlungssystems,
welches auf Zeitmultiplexen (Englisch: Time Division Multiplexing
TDM) und Zeitvermittlung bzw. Zeitumschaltung basiert. Mehrere Vermittlungsanschlüsse können die
Bandbreite eines gemeinsamen, zu einer Vermittlungskerneinheit gehörenden Bus
durch positionsadressiertes Zeitmultiplexen teilen bzw. gemeinsam
nutzen. In Verbindung mit derartigem Multiplexen wird die Zeit in
Intervalle unterteilt, z.B. 125 μs,
welche benannte Datenrahmen sind. Jeder Datenrahmen enthält eine
Anzahl von Zeitfenstern, in denen Daten auf einem Bus übertragen
werden können.
Die Grenzen der Datenrahmen stellen Zeitreferenzen dar, die üblicherweise
von den Vermittlungsanschlüssen
genutzt werden zum Zuordnen der Daten in den Zeitfenstern zu den
logischen Verbindungen auf dem Bus. Insbesondere können Daten
für eine
logische Verbindung zu einem oder mehreren Zeitfenstern in jedem
Datenrahmen übertragen werden,
deren relative Position im Datenrahmen zwischen den aufeinander
folgenden Datenrahmen nicht verändert
wird. Die Zeitfenster steuert ein übergeordnetes Steuermittel,
weiter unten als Planungsprogramm (Englisch: Scheduler) bezeichnet.
Durch das Planungsprogramm sind Zeitfenster auf dem Bus zugeordnet,
um so das Auftreten eines Bus-Konflikts zu vermeiden.
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Das
allgemein in 1 dargestellte Zeitvermittlungssystem
beinhaltet eine Anzahl von Vermittlungsanschlüssen 2.n, die mit
einer Vermittlungskerneinheit 1 verbunden sind, wobei der
Einfachheit halber in diesem Beispiel drei Vermittlungsanschlüsse 2.1-2.3 sind.
An jeden Vermittlungsanschluss können mehrere
Nutzerendgeräte angeschlossen
werden, in 2 werden diese beispielsweise
durch die Telefone 4.1-4.3 dargestellt. Jeder
Vermittlungsanschluss ist mit der Vermittlungskerneinheit 1 mittels
paarweise gegensätzlich
laufender Kommunikationskanäle 6.1-6.3 respektive 8.1-8-3.
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Bezug
nehmend auf 2 wird eine Zeitvermittlungseinheit 10.n mit
jedem Vermittlungsanschluss 2.n verbunden zum Empfangen
von eingehendem Telekommunikationsverkehr über eine Teilnehmerschaltung 12.n.
In ähnlicher
Weise ist in jedem Vermittlungsanschluss 2.n eine Zeitvermittlungseinheit 14.n mit
der Teilnehmerschaltung 12.n verbunden zum Weiterleiten
des ausgehenden Datenverkehrs, der aus der Vermittlungskerneinheit 1 kommt.
Die Teilnehmerschaltung 12.n, die möglicherweise von ihrer Art
her per se bekannt ist, kann beispielsweise den Vermittlungsanschluss
so anpassen, dass man mehr Nutzerendgeräte anschließen kann, und beinhaltet daher
einen Multiplexer/Demultiplexer.
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Der
Ausgang der Zeitvermittlungseinheit 10.n ist mittels Parallel-Seriell-Umwandlers 16.n und eines
Steuerschaltkreises 18.n mit dem Zwischenglied 6.n verbunden.
Das Zwischenglied 8.n ist mit dem Eingang der Zeitvermittlungseinheit 14.n über einen
Empfängerschaltkreis 20.n und
einen Parallel-Seriell-Umwandler 22.n verbunden.
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Mit
Verweis auf 3, die die Zeitvermittlungseinheit 10.n detaillierter
darstellt, empfängt
diese von dem Teilnehmerschaltkreis 12.n Daten, die durch
Lesen und Schreiben zu unterschiedlichen Zeitpunkten in einem Datenspeicher 23 verzögert werden,
um so in den dafür
vorgesehenen Zeitfenstern an die Vermittlungskerneinheit gesendet
zu werden. Die Zeitfenster werden den Vermittlungsanschlüssen 2.n durch
das oben genannte Planungsprogramm, das bei 24 angezeigt
wird, zugewiesen. Die Kontrollinformation für die Zeitfenster wird in einem
für diesen
Zweck vorgesehenen und bei 25 dargestellten Steuerspeicher
(Englisch: Control Memory) angelegt. Genauer beinhaltet Steuerspeicher 25 einen
Bereich, der detaillierter dargestellt und mit 25b bezeichnet
ist, der aber andernfalls auf eine per se bekannte Weise umgesetzt
werden kann.
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Im
Steuerspeicherbereich 25b gibt es der Einfachheit wegen
eine besondere Speicherstelle 26, angezeigt durch 0, in
dem ein statisch auf 0 gesetztes Anzeige-Bit gespeichert ist. Dadurch
wird sichergestellt, dass in einem Datenrahmen nicht nur Werte von
1 an die Vermittlungskerneinheit gesendet werden, die zur Fehlererkennung
in der Vermittlungskerneinheit verwendet wird. Das erscheint unten
näher dargestellt.
Jedes Zeitfenster im Datenrahmen weist zudem eine entsprechende
Speicherstelle 26 auf, in der ein Anzeige-Bit dazu gebracht
werden kann einen der Werte, entweder 1 oder 0, durch das Planungsprogramm über eine
logische Adressierungseinheit 27 zu erlangen. Wenn das
Anzeige-Bit auf 1 gesetzt ist, bedeutet das, dass das mit der Speicherstelle
verbundene Zeitfenster dem Vermittlungsanschluss zugewiesen worden
ist, wenn das Anzeige-Bit dagegen auf 0 gesetzt ist, bedeutet das,
dass das Zeitfenster dem Vermittlungsanschluss nicht zugewiesen
worden ist. In letzterem Fall nimmt der Ausgang des Vermittlungsanschlusses
in diesem Zeitfenster den Wert 0 an.
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Die
Anzeige-Bits werden vom Steuerspeicherteil 25b durch eine
logische Adressierungseinheit 28 in den entsprechenden Zeitfenstern
gelesen und die Daten werden durch eine logische Adressierungseinheit 30 in
den Datenspeicher 23 geschrieben. Ein Zeitfensterzähler 31 kontrolliert
die logische Adressierungseinheit 28 ebenso wie die logische Adressierungseinheit 30,
um das Lesen im Steuerspeicherteil 25b und das Schreiben
in den Datenspeicher 23 zu synchronisieren. Die Einheiten 28 und 30 können zum
Beispiel in RAM Speicher integriert werden.
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Der
Ausgang der logischen Adressierungseinheit 28 ist mit einem
entsprechenden ersten Eingang einer Anzahl von UND-Gattern 32 verbunden, deren
entsprechender zweiter Eingang mit einem entsprechenden Ausgang
des Datenspeichers 23 verbunden ist. Die UND-Gatter 32 nehmen
an ihrem Ausgang den Wert 0 an in den Zeitfenstern, in denen sie
Werte von 0 von dem Steuerspeicher an ihren ersten Eingängen empfangen,
die damit nach dem oben Genannten anzeigen, dass die Zeitfenster
den Vermittlungsanschlüssen
nicht zugewiesen worden sind, wohingegen die UND-Gatter 32 andernfalls
die Daten von Datenspeicher 23 erkennbar durchlassen.
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In 4,
die das Multiplex-Prinzip in der Vermittlungskerneinheit 1 veranschaulicht,
werden die Daten der Kommunikationskanäle 6.1-6.n in
der Vermittlungskerneinheit in Empfängerschaltkreisen 36.n empfangen,
wobei sich im vorliegenden Beispiel der Einfachheit halber drei
Empfängerschaltkreise 36.1-36.3 befinden.
Ein Bit von einem entsprechenden Vermittlungsanschluss wird an die
Eingänge
einer allgemein dargestellten Multiplex-Einheit 38 gesendet,
welche eine ODER-Operation durchführt. Nur ein Bit soll in einem
Zeitfenster entweder den einen oder andern Wert annehmen, nämlich 0
oder 1, d.h. das Bit des Vermittlungsanschlusses, welchem das Zeitfenster
zugeordnet worden ist. Weitere Bits sollen 0 sein, wobei diese das
Ergebnis der ODER-Operation nicht aktiv beeinflussen, d.h. sie haben
einen nachlassenden Pegel. Im Gegensatz dazu passiert das Bit, das
entweder 1 oder 0 ist, das Multiplexen-Mittel 38 erkennbar
aufgrund der Tatsache, dass die anderen Bits 0 sind. Damit erfolgt
das Multiplexen von Daten der verschiedenen Vermittlungsanschlüsse. Der
Ausgang der Multiplexen-Einheit 38 ist mit einem gemeinsamen
Medium 39 verbunden, das in an alle Vermittlungsanschlüsse gerichteten
Treiberschaltkreisen 40.n endet, im vorliegenden Beispiel
finden sich der Einfachheit halber drei Schaltkreise 40.1-40.3.
Daher empfangen alle Vermittlungsanschlüsse Daten von allen Zeitfenstern in
einem entsprechenden Empfängerschaltkreis 20.n,
wie im Folgenden genauer beschrieben wird.
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Eine
mögliche
Ausführungsform
der Vermittlungskerneinheit wird nun unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben.
Wie sich insbesondere aus 5 ergibt,
besteht die Vermittlungskerneinheit aus einer Anzahl von Einheiten 42.n,
die miteinander zu einer Kette verbunden sind, im vorliegenden Beispiel
der Einfachheit halber drei Einheiten 42.1-42.3,
von denen jede mit einem entsprechenden Vermittlungsanschluss 2.n verbunden
ist.
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Das
Multiplex-Mittel 38 ist auf die dem Vermittlungsanschluss
verbundenen Einheiten 42.n verteilt und wird ausgebildet
durch eine Reihe von ODER-Gattern 38.n (1-8) (vgl. 6)
in jeder mit dem Anschluss verbundenen Einheit 42.n, Ausgänge 44.n,
z.B. 44.2, von einer Reihe von ODER-Gattern 38.n(1-8) z.B. 38.2(1)-38.2(8) in
einer Einheit 42.n, z.B. 42.2, die mit den entsprechenden
Eingängen 46.(n+1) verbunden
ist, z.B. 46.3, einer entsprechenden Reihe von ODER-Gattern 38.(n+1)(1-8),
z.B. 38.3(1)-38.3(8) in einer späteren bzw.
nachfolgenden Einheit 42.(n+1), z.B. 42.3. Den
Eingängen 46.1 einer
ersten Reihe von ODER-Gattern 38.1(1)-38.1(8) in
einer Einheit 42.1 wird der Wert 0 vergeben, wie sich aus 5 ergibt.
Die Ausgänge 44.n,
z.B. 44.3, der ODER-Gatter 38.n(1-8), z.B. 38.3(1)-38.3(8),
in der letzten mit dem Anschluss verbundenen Einheit 42.n,
z.B. 42.3, in der Kette, entsprechen dem Ausgang der allgemein
dargestellten Multiplex-Einheit 38 in 4.
Das Multiplexen erfolgt durch sukzessive Bit-für-Bit ODER-Operationen, was
genauer in der nachfolgenden Beschreibung dargestellt wird.
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Bus-Konflikt-Information
wird von einer mit dem Anschluss verbundenen Einheit zu einer weitern in
der Kette geleitet. Der Ausgang 48.n, z.B. 48.2 eines
ODER-Gatters 49.n, z.B. 49.2, einer mit dem Anschluss
verbundenen Einheit 42.n, z.B. 42.2, wird verbunden
mit einem Eingang 50.(n+1), z.B. 50.3, eines entsprechenden
ODER-Gatters 49.(n+1), z.B. 49.3, in einer späteren mit
dem Anschluss verbundenen Einheit 42.(n+1), z.B. 42.3,
in der Kette. Dem Eingang 50.1 des ODER-Gatters 49.1 in
der ersten mit dem Anschluss verbundenen Einheit 42.1 wird der
Wert 0 gegeben. Der Ausgang 48.n des ODER-Gatters 49.n,
z.B. 49.3, in der letzten mit dem Anschluss verbundenen
Einheit 42.n, z.B. 42.3 in der Kette, zeigt an,
sobald er auf 1 gesetzt ist, dass mehr als ein Vermittlungsanschluss
in ein und demselben Zeitfenster aktive Daten transportiert, was
sich genauer aus der unten folgenden Beschreibung ergibt.
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Eine
mit dem Anschluss verbundene Einheit 42.n wird genauer
in Zeichnung 6 dargestellt. Daten von einem korrespondierenden (S.12,
Z.28) Vermittlungsanschluss 2.n auf dem Kommunikationskanal 6.n werden
seriell in einem Empfängerschaltkreis 36.n,
vgl. 4, empfangen und zu einem Parallel-Seriell-Umwandler 62 weiter
geleitet. Von dort werden die Daten in paralleler Form zum Eingang 63 einer
Einheit 64 zum Erkennen und Isolieren von Fehlern gesendet.
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Eine
Form von Fehler, z.B. ausgelöst
durch einen Kurzschluss, zeigt sich dadurch, dass ein Vermittlungsanschluss
seinen Ausgang statisch in einen hoch- oder niedrigohmigen Zustand
bringt. Ein hochohmiger Zustand ist besonders kritisch, da das Multiplexen
vollkommen außer
Kraft gesetzt würde,
wenn der Fehler nicht isoliert wird. Bevor die Isolation erfolgen
kann, muss der Fehler detektiert werden. Durch ein Anzeige-Bit in
einer Speicherstelle 26, welche statisch auf 0 gesetzt
wird, sollen in jedem Datenrahmen hoch- wie niedrigohmige Zustände erscheinen. Der
Fehler kann folglich dadurch detektiert werden, dass das Auftreten
eines statischen hochohmigen Zustandes überwacht wird.
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Die
Detektierung eines statischen hochohmigen Zustandes ergibt sich
aus 7, welche die Einheit 64 mehr im Detail
zeigt. Alle Bits vom Umwandler 62 werden unter anderem
zu den Eingängen
eines NAND-Gatters 66 geleitet. Der Ausgang des NAND-Gatters 66 ist
mit einem 0-Setzungseingang 68 eines
Zählers 70 verbunden.
Die Ausgänge 72 des
Zählers 70 sind
mit einem Vergleichsschaltkreis 74 verbunden, dessen Ausgang 76 auf
0 gesetzt wird, wenn der Zählerwert
gleich (oder höher)
ist als die Zahl der Zeitfenster in einem Datenrahmen. Der Ausgang 76 ist
verbunden mit einem Zählereingang 78 des
Zählers 70 und
mit einem Kontrolleingang der UND-Gatter 80, dessen andere
Eingänge
Daten von Eingang 63 erhalten. Ein Takteingang des Zählers 70 ist
bei 82 gezeigt.
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Falls
eines der Datenbits auf dem Eingang 68 des Zählers 70 Null
(0) ist, wird der Zähler
auf Null (0) gesetzt. Falls im Gegensatz dazu alle Daten 1 sind,
steigt der Zähler
für jedes
einzelne Zeitfenster stets um eins. Wenn alle Daten während eines
gesamten Datenrahmens statisch nur aus Werten von 1 bestehen, wird
der Zähler über den
Zählereingang 78 gestoppt
und die Ausgänge 84 der
Gatter 80 werden 0, andernfalls spiegeln die Ausgänge 84 der
Gatter 80 die Daten wider, die vom Eingang 63 kommen.
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Eine
weitere Form eines Fehlers, z.B. im Planungsprogramm, kann sich
dadurch manifestieren, dass mehrere Vermittlungsanschlüsse das
gleiche Zeitfenster für
sich beanspruchen. Folglich senden mehrere Vermittlungsanschlüsse aktive
Daten in ein und demselben Zeitfenster. Der Fehler wird in der Vermittlungskerneinheit
detektiert und z.B. dem Planungsprogramm in nicht dargestellter
Weise berichtet.
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Die
Ausgänge 84 der
Einheit 64 sind mit einem ODER-Gatter 86 verbunden,
das seinen Ausgang auf 1 setzt, wenn die Daten in einem Zeitfenster von
0 abweichen. Daten des Eingangs 46 werden an die Eingänge eines
ODER-Gatters 88 übermittelt. Wenn
ein Datenteil am Eingang 46 von 0 abweicht, wird der Ausgang
des ODER-Gatters 88 auf 1 gesetzt. Die Ausgänge des
ODER-Gatters 86 und des ODER-Gatters 88 sind mit den Eingängen eines UND-Gatters 90 verbunden,
dessen Ausgang gemeinsam mit dem Eingang 50.n die Eingänge eines ODER-Gatters 49 bildet,
dessen Ausgang wiederum den Ausgang 48.n bildet. Der Ausgang
des UND-Gatters 90 wird
dabei auf 1 gesetzt, wenn die im Empfängerschaltkreis 36.n der
betreffenden mit dem Anschluss verbundenen Einheit erschienenen Daten
und die Daten einer früher
bzw. vorhergehenden mit dem Anschluss verbundenen Einheit, die auf dem
Eingang 46 erschienen sind, beide simultan aktiv sind.
Durch das ODER-Gatter 49 wird ein solcher Zustand zur nächsten,
mit dem Anschluss verbundenen Einheit weitergeleitet. Der Wert 1
auf dem Ausgang 48.n von der letzten, mit dem Anschluss
verbundenen Einheit 42.n zeigt somit an, dass in einer mit
dem Anschluss verbundenen Einheit ein Bus-Konflikt erkannt worden
ist.
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Die
ODER-Gatter 38.n(1)-38.n(8) in einer mit dem Anschluss
verbundenen Einheit 42.n entsprechen jeweils einem respektiven
Datenbit in einem Zeitfenster. Folglich werden Daten mit 8 Bits
parallel verarbeitet. Daten von einer früheren bzw. vorhergehenden mit
dem Anschluss verbundenen Einheit in der Kette werden an einen entsprechenden Eingang
der ODER-Gatter 38.n(1)-38.n(8) geleitet, ein
Bit pro ODER-Gatter.
Die Ausgänge
aus der Einheit 64.n werden mit einem entsprechenden zweiten Eingang
der ODER-Gatter 38.n(1)-38.n(8) verbunden,
ein Bit pro ODER-Gatter. Daten in Ausgang 50.n werden zudem
an die nächste
mit dem Anschluss verbundene Einheit in der Kette weitergeleitet.
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Das
Multiplexen geschieht so, dass ODER-Operationen in der betreffenden
mit dem Anschluss verbundenen Einheit zwischen Daten von einer früheren, mit
dem Anschluss verbundenen Einheit ausgeführt werden, wobei das Multiplexen
besteht aus dem Daten. Multiplex bestehen aus den Multiplex-Daten
von den Vermittlungsanschlüssen, die
zu allen früheren,
mit dem Anschluss verbundenen Einheiten gehören, und Daten vom Vermittlungsanschluss 2.n,
der zur betreffenden, mit dem Anschluss verbundenen Einheit 42.n gehört. Daten
aus den Ausgängen 44 der
ODER-Gatter 38.n und bestehend aus einem Multiplex einschließlich der
Daten des betreffenden Vermittlungsanschlusses 2.n werden
zur nächsten
mit dem Anschluss verbundenen Einheit in der Kette weitergeleitet.
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Der
Multiplex von den Ausgängen 44.n der letzten
mit dem Anschluss verbundenen Einheit 42.n wird über die
Eingänge 94.1-94.n aller
mit dem Anschluss verbundenen Einheiten 42.1-42.n zu
einem entsprechenden Parallel-Seriell-Umwandler 96.1-96.n geleitet.
Danach werden Daten in serieller Form an den Eingang eines Steuerschaltkreises 40.n geleitet,
vgl. 4, dessen Ausgang mittels eines Zwischengliedes 8.n mit
einem Empfängerschaltkreis 20.n im
entsprechenden Vermittlungsanschluss verbunden ist.
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Im
Vermittlungsanschluss findet eine Seriell-Parallel-Umwandlung von Daten
aus der Vermittlungskerneinheit in einem Umwandler 22.n statt.
Mittels der Zeitvermittlungseinheit 14.n sondert der entsprechende
Vermittlungsanschluss die Daten aus, die insbesondere für die Vermittlungseinheit
bestimmt sind, und präsentiert
diese dem Teilnehmerschaltkreis 12.n. Dies kann in per
se bekannter Art und Weise geschehen.
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Aus
Gründen
der Einfachheit wird in der oben dargestellten Datenverarbeitung
angenommen, dass sie mit 8 Bit parallel durchgeführt wird, aber eine andere
Bandbreite ist auch vorstellbar.
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Zudem
lassen sich Operationen, die beschrieben worden sind als z.B. ODER-Operationen einschließend, so
umformulieren, dass die Operationen statt dessen UND-Operationen
einschließen, ohne
dass dies dem Geist der Erfindung widerspricht. Für den Fachmann
ist es offensichtlich, wie die unterschiedlichen Ausführungsformen
in dieser Hinsicht verändert
werden können.
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Als
Beispiel ist die Multiplex-Einheit 38 allgemein in 4 und
genauer in 6 mit der Durchführung von
ODER-Operationen
beschrieben. Die in den Zeichnungen beschriebenen Schaltkreislösungen können ohne
weiteres modifiziert werden, um Multiplexen mittels UND-Operationen
durchzuführen.
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist in oben Genanntem auch
als Beispiel angegeben, dass den Anzeige-Bits durch eine übergeordnete
Kontrolleinheit der logische Wert 0 vergeben wird, um anzuzeigen, dass
das mit dem entsprechenden Anzeige-Bit übereinstimmende Zeitfenster
einem Vermittlungsanschluss zugeordnet worden ist, bzw. dass der
Wert 0 gegeben wird, wenn das Zeitfenster dem Vermittlungsanschluss
nicht zugeordnet wurde. Allerdings lässt sich das auch umgekehrt
durchführen,
und auch hier können
die notwendigen Modifikationen der beschriebenen Schaltkreislösungen vom
Fachmann leicht umgesetzt werden. Zudem wird die Erfindung der Einfachheit
halber nur hinsichtlich der Umschaltvermittlung beschrieben. Allerdings
sollte klar sein, dass die Erfindung auch auf ein System zur integrierten
Umschalt- und Paketvermittlung angewandt werden kann. Positionsadressierte
Daten können
die Zeit auf den Übertragungszwischengliedern,
die die Vermittlungsanschlüsse
mit der Vermittlungskerneinheit verbinden, untereinander in per
se bekannter Art und Weise unterteilen. In diesem Zusammenhang können die
Daten zur Umschaltvermittlung in einem derartigen System nach der
Erfindung verarbeitet werden.