EP1433091A2 - Verfahren zur erzeugung von schematisierten netzplänen - Google Patents

Verfahren zur erzeugung von schematisierten netzplänen

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Publication number
EP1433091A2
EP1433091A2 EP02774372A EP02774372A EP1433091A2 EP 1433091 A2 EP1433091 A2 EP 1433091A2 EP 02774372 A EP02774372 A EP 02774372A EP 02774372 A EP02774372 A EP 02774372A EP 1433091 A2 EP1433091 A2 EP 1433091A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
line
edges
routes
line sections
plan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02774372A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Lauther
Andreas STÜBINGER
Frank-Oliver Malisch
Peter Dostert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1433091A2 publication Critical patent/EP1433091A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05—Geographic models

Definitions

  • An inventory plan contains information about coordinates of all documented network elements, for example
  • GIS geographic information system
  • both inventory plans and schematic plans of a network can be stored and managed separately.
  • the effort to maintain both types of plans separately is comparatively high for users of a geographic information system.
  • separate maintenance of the two types of plans often leads to inconsistencies.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method and a computer program for generating schematic network plans that enable a schematic network map to be derived quickly from an inventory plan.
  • this output is achieved by a method having the features specified in claim 1 and a computer program having the features specified in claim 6. Further developments of the method according to the invention are specified in the dependent claims.
  • One aspect of the present invention is that determining an arrangement of edges assigned to paths in the respective path using an algorithm for tournament graphs significantly accelerates a method for generating schematic network plans.
  • An algorithm for tournament graphs is applied to pairs of line connections with at least one parallel line section, taking into account a number of crossing points between the respective line connections.
  • the acceleration achieved according to the invention of a method for generating schematic network plans makes it possible to automatically generate a schematic plan from an inventory plan if necessary and to dispense with separate, complex and error-prone maintenance of both plan types.
  • an exact location plan is declared a "master plan” and only this plan type is maintained.
  • An alternative diagram scheme for example, is generated automatically after a change in the inventory plan.
  • FIG. 1 shows a section of an inventory plan of a line network
  • FIG. 1 shows a section assigned to FIG. 1
  • Figure 3 is a flow chart for a method for generating a schematic network plan.
  • sections 101 and route points 111 are shown in the correct position in the section of an inventory plan of a line network, in which the line network is modeled as a graph with nodes and edges.
  • routes 101 run parallel line sections.
  • a correct representation of line sections in an inventory plan can be confusing due to the large number of parallel line sections, sometimes arranged at different levels. For this reason, in the present example, a correct representation of routes instead of line sections is preferred.
  • a correct representation of line sections is also possible in an inventory plan. The following considerations apply equally to this case.
  • the partial plan shown in FIG. 1 is converted into a schematic plan, which is shown in detail in FIG. 2, in accordance with a method described in more detail.
  • Line sections 211 assigned to a route 101 are shown in the schematic plan, which are delimited by network points 202, which in turn can be assigned route points 111.
  • Line sections 211, which are connected by network points 202 of minor importance, for example cable sleeves with a view to network management or network nodes which do not branch out, are combined to form line connections 201.
  • intersections should remain in the inventory plan. In addition, no new crossings should be added.
  • Network elements that have a north / south or west / east relationship in the inventory plan should also be arranged accordingly in the schematic map.
  • the alignment of edges in the schematic plan should be as parallel as possible to the axis.
  • hierarchical dependencies between line sections and routes, between route points and routes, between line sections and network points as well as between network points and route points are also taken into account in the schematic plan. Due to the hierarchical dependencies, te and routes sometimes several network elements and therefore have an expansion.
  • the schematic diagram is generated in the following steps shown in FIG. 3:
  • the nodes and edges of the inventory plan are imported with their coordinates and hierarchical dependencies including the associated text names and control parameters into a schema plan database that is generated dynamically when a schema plan is generated.
  • the schematic plan is automatically generated, for example, after a change in the inventory plan.
  • the schema map database is based on that in DH Douglas, TK Peucker: "Algorithms for the Reduction of the Number of Points Required to Represent a Digitised Line or its Caricature", The Canadian Cartographer, Vol. 10, No. 2, pp. 112-122, 1973 described Douglas-Peucker algorithm knots with grade 2 removed. This results in a combination of edges and a smoothing of routes. Intersections are eliminated by inserting auxiliary nodes into the relevant edges. In this way, a planar graph is generated. Minimum widths for routes are determined from the assignments of network points and line sections to route points and routes, from which minimum dimensions for route points are determined. The minimum dimensions result from the number of line sections within a route and from a predetermined distance between edges.
  • route nodes After determining the minimum dimensions for route nodes, there are often mutually overlapping route nodes. These are first dealt with using various scaling heuristics.
  • All edges in the schematic plan should be aligned as orthogonally as possible. This is achieved by an additional force in the spring model of the "spring embedder". Depending on whether the respective edge is more vertical or horizontal, corresponding forces are exerted on the nodes that limit the respective edge in order to move the edge further in the respective direction.
  • the positional relationship of the nodes to one another should be preserved as far as possible. For this purpose, it is checked before each node shift whether the respective node would cross another edge by the node shift node or whether an edge delimited by the respective node would cross another node. If one of these two conditions is met, the respective node is only moved to a limited extent. An exception are level 2 nodes, which are moved without restrictions.
  • the number of crossing points between the first and the second line connection is determined for each pair of line connections with a first and a second line connection in the event that the first line connection is arranged to the left or above the second line connection. The number of crossing points for the reverse case is then determined.
  • an arrangement of edges assigned to paths within the respective path is determined using an algorithm for tournament graphs.
  • An algorithm for tournament graphs is applied to pairs of line connections with at least one parallel line section, taking into account the number of crossing points between the respective line connections.
  • a table for example, is determined using a tournament graph, in which the respective line connections are entered in an order corresponding to their relative arrangement in the schematic plan.
  • tournament graphs which represents a sub-area of graph theory, especially game theory, and to which reference is made here.
  • the described method for arranging lines in routes is particularly quick and efficient and contributes significantly to the accelerated generation of schematic plans.
  • the accelerated generation of schema plans is, in turn, a prerequisite for automatically generating a schema plan from an inventory plan if necessary and for doing without separate maintenance of the inventory plan and schema plan, which sometimes leads to inconsistencies.
  • a determination of coordinates for network points within route points and a determination of a course of line sections within route points are described below. Due to the previous line arrangement in routes, positions are in the respective route point entering and exiting line sections are already defined.
  • Determining a route point layout should result in as few crossing points as possible between line sections.
  • Line sections should only meet at network points if possible. If there are unavoidable crossing points between line sections, the respective line sections should meet orthogonally at these crossing points.
  • a "pattern router” and a “lee router” are used in combination to determine the route point layout. Both methods were originally intended for the automatic unbundling of printed circuit boards.
  • a route point layout usually has several subgraphs, which in turn are often divided into simply connected subgraph components and often have a network point and more than two line connections. The treatment of the subgraph components is described below.
  • two network points are selected which lie on the edge of the route point and which can be connected by means of a simple pattern, for example u-shaped, z-shaped, straight or orthogonal.
  • a third line connection on the edge of the route point is selected and connected.
  • the coordinates of the associated network point are thus defined.
  • the method described here for generating schematic plans is implemented by a computer program which can be loaded into a main memory of a data processing system and has at least one code section, the execution of the steps described above take place when the computer program runs in the data processing system.

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Abstract

Aus einem Bestandsplan, in dem Leitungsverbindungen in Leitungsabschnitte unterteilt sind, Leitungsabschnitte durch Kanten und Leitungsabschnitte begrenzende Netzelemente durch Knoten darstellbar sind und parallel verlaufende Leitungsabschnitte zu Trassen zuordenbar sind, werden Informationen über eine räumliche Anordnung von Netzelementen zur Veränderung in eine Schemaplandatenbasis eingelesen. Durch Entfernung vorgebbarer Knoten werden Kanten zusammengefaßt und Trassen geglättet. Eine Anordnung von zu Trassen zugeordneten Kanten in der jeweiligen Trasse wird mittels eines Algorithmus für Turniergraphen ermittelt, der auf Paare von Leitungsverbindungen mit zumindest einem parallelen Leitungsabschnitt unter Berücksichtigung einer Anzahl von Kreuzungspunkten zwischen den jeweiligen Leitungsverbindungen angewendet wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Erzeugung von schematisierten Netzplänen
Zur Dokumentation von Leitungsnetzen in Energie- und Wasserversorgungssystemen sowie insbesondere in Kommunikationssystemen werden üblicherweise lagegenaue Bestandspläne und schematisierte Netzpläne als unterschiedliche Darstellungsformen verwendet. Ein Bestandsplan enthält Informationen über Koor- dinaten aller dokumentierten Netzelemente, beispielsweise
Leitungsverbindungen, Verteiler, Leitungstrassen und Schächte entlang von Trassen. Üblicherweise wird ein Bestandsplan in einem Geographischen Informationssystem (GIS) gehalten. Ein schematisierter Netzplan, kurz Schemaplan genannt, enthält Informationen über dokumentierte Netzelemente in komprimierter, übersichtlicher und meistens nicht maßstabtreuer Darstellung.
In Geographischen Informationssystemen sind sowohl Bestands- plane als auch Schemapläne eines Netzes separat Speicher- und verwaltbar. Allerdings ist der Aufwand zur separaten Pflege beider Planarten für Benutzer eines Geographischen Informationssystems vergleichsweise hoch. Außerdem führt eine separate Pflege der beiden Planarten häufig zu Inkonsistenzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Computerprogramm zur Erzeugung von schematisierten Netzplänen anzugeben, das eine schnelle Ableitung eines schematisierten Netzplans aus einem Bestands- plan ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Ausgabe durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 und ein Computerprogramm mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Ermittlung einer Anordnung von zu Trassen zugeordneten Kanten in der jeweiligen Trasse mittels eines Algorithmus für Turniergraphen eine erhebliche Beschleunigung eines Verfahrens zur Erzeugung von schematisierten Netzplänen. Dabei wird ein Algorithmus für Turniergraphen auf Paare von Leitungsverbindungen mit zumindest einem parallelen Leitungsabschnitt unter Berücksichtigung einer Anzahl von Kreuzungspunkten zwischen den jeweiligen Leitungsverbindungen angewendet.
Durch die erfindungsgemäß erzielte Beschleunigung eines Verfahrens zur Erzeugung von schematisierten Netzplänen ist es möglich, einen Schemaplan bei Bedarf automatisch aus einem Bestandsplan zu generieren und auf eine separate, aufwendige und fehleranfällige Pflege beider Planarten zu verzichten. Beispielsweise wird ein lagegenauer Bestandsplan zu einem "Masterplan" erklärt und ausschließlich diese Planart gepflegt. Ein alternativ darstellbarer Schemaplan wird beispielsweise automatisch nach einer Änderung im Bestandsplan generiert.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 einen Ausschnitt aus einem Bestandsplan eines Leitungsnetzes,
Figur 2 einen dem Ausschnitt gemäß Figur 1 zugeordneten
Ausschnitt eines Schemaplans,
Figur 3 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Erzeugung eines schematisierten Netzplans.
In dem Ausschnitt aus einem Bestandsplan eines Leitungsnetzes sind gemäß Figur 1 Trassen 101 und Trassenpunkte 111 lagerichtig dargestellt, in dem das Leitungsnetz als Graph mit Knoten und Kanten modelliert ist. Entlang der Trassen 101 verlaufen parallele Leitungsabschnittte. Insbesondere in Kommunikationsnetzen kann eine lagerichtige Darstellung von Leitungsabschnitten in einem Bestandsplan aufgrund der Vielzahl von parallelen, mitunter in unterschiedlichen Ebenen angeord- neten Leitungsabschnitte unübersichtlich sein. Aus diesem Grund wird im vorliegenden Beispiel eine lagerichtige Darstellung von Trassen anstelle von Leitungsabschnitten bevorzugt. Eine lagerichtige Darstellung von Leitungsabschnitten ist in einem Bestandsplan allerdings grundsätzlich auch mög- lieh. Die nachfolgenden Überlegungen gelten für diesen Fall gleichermaßen .
Der in Figur 1 ausschnittsweise dargestellte Bestandsplan wird entsprechend einem noch detaillierter beschriebenen Ver- fahren in einen Schemaplan überführt, der in Figur 2 ausschnittsweise dargestellt ist. Im Schemaplan sind einer Trasse 101 zugeordnete Leitungsabschnitte 211 dargestellt, die durch Netzpunkte 202 begrenzt werden, die wiederum Trassen- punkten 111 zuordenbar sind. Leitungsabschnitte 211, die durch Netzpunkte 202 von untergeordneter Bedeutung verbunden sind, beispielsweise Kabelmuffen im Hinblick auf eine Netzbetriebsführung bzw. keine Leitungsverzweigungen realisierenden Netzknoten, werden zu Leitungsverbindungen 201 zusammengefaßt.
Bei einer Erzeugung eines Schemaplans aus einem Bestandsplan sollten Kreuzungen im Bestandsplan erhalten bleiben. Außerdem sollten keine neuen Kreuzungen hinzukommen. Netzelemente, die im Bestandsplan eine Nord/Süd- oder West/Ost-Beziehung zuein- ander haben, sollten auch im Schemaplan dementsprechend angeordnet sein. Ferner sollte die Ausrichtung von Kanten im Schemaplan möglichst achsenparallel sein. Des weiteren werden hierarchische Abhängigkeiten zwischen Leitungsabschnitten und Trassen, zwischen Trassenpunkten und Trassen, zwischen Lei- tungsabschnitten und Netzpunkten sowie zwischen Netzpunkten und Trassenpunkten auch im Schemaplan berücksichtigt. Aufgrund der hierarchischen Abhängigkeiten umfassen Trassenpunk- te und Trassen mitunter mehrere Netzelemente und weisen daher eine Ausdehnung auf .
Die Erzeugung des Schemaplans erfolgt in folgenden in Figur 3 dargestellten Schritten:
- Einlesen 301 des Bestandsplans,
- Vorverarbeitung 302,
Beseitigung 303 von Überschneidungen, Kompaktierung/Orthogonalisierung 304, - Leitungsanordnung 305 in Trassen und Trassenpunktlayout 306.
Auf diese Schritte, die teilweise iteriert werden, wird nachfolgend eingegangen.
Einlesen des Bestandsplans :
Knoten und Kanten des Bestandsplans werden mit ihren Koordinaten und hierarchischen Abhängigkeiten einschließlich zuge- hörigen Textbezeichnungen und Steuerparametern in eine Schemaplandatenbasis eingelesen, die bei Erzeugung eines Schemaplans dynamisch generiert wird. Der Schemaplan wird wiederum beispielsweise nach einer Änderung des Bestandsplans automatisch erzeugt.
Vorverarbeitung :
In der Schemaplandatenbasis werden zunächst entsprechend dem in D.H. Douglas, T.K. Peucker: "Algorithms for the Reduction of the Number of Points Required to Represent a Digitised Line or its Caricature", The Canadian Cartographer , Vol. 10, No. 2, S. 112-122, 1973 beschriebenen Douglas-Peucker-Algo- rithmus Knoten mit Grad 2 entfernt. Hierdurch erfolgt eine Zusammenfassung von Kanten und eine Glättung von Trassen. Kreuzungen werden durch Einfügen von Hilfsknoten in die betreffenden Kanten eliminiert. Auf diese Weise wird ein pla- narer Graph erzeugt. Aus den Zuordnungen von Netzpunkten und Leitungsabschnitten zu Trassenpunkten und Trassen werden Mindestbreiten für Trassen bestimmt, aus denen Mindestabmessungen für Trassenpunkte bestimmt werden. Die Mindestabmessungen ergeben dabei sich aus der Anzahl von Leitungsabschnitten innerhalb einer Trasse und aus einem vorgegebenen Abstand zwischen Kanten.
Beseitigung von Überschneidungen:
Nach Bestimmung der Mindestabmessungen für Trassenknoten mit treten vielfach sich gegenseitig überlappende Trassenknoten auf. Diese werden zunächst mittels verschiedener Skalierungs- Heuristiken behandelt.
Der für die Beseitigung von Überschneidungen verwendete Algorithmus basiert auf einem "Springembedder " , der in T.M.J. Fruchterman, E.M. Reingold: "Graph Drawing by Force-Directed Placement" Software - Practice and Experience, Vol. 21, S. 1129-1164, 1991 und A. Frick, A. Ludwig, H. Mehldau : "A Fast Adaptive Layout Algorithm for Undirected Graphs", Proc . Graph Drawing 1994, LNCS 894, S. 388-403, Springer Verlag, 1995 beschrieben ist. Ein solcher "Springembedder" basiert auf der Idee eines Federmodells. Zwischen jeweils zwei Knoten wirken abstoßende Kräfte, während entlang einer Kante anziehende Kräfte auf die anliegenden Knoten wirken. Die Wirkungsweise des auf einem "Springembedder" basierenden Algorithmus besteht darin, iterativ ein Gleichgewicht zwischen den beiden genannten Kraftarten herzustellen. Dies wird dadurch erzielt, daß für jeden Knoten eine resultierende auf ihn einwirkende
Kraft berechnet wird und der Knoten dann einmal pro Iteration entsprechend verschoben wird (siehe T.M.J. Fruchterman, E.M. Reingold: "Graph Drawing by Force-Directed Placement" Software - Practice and Experience, Vol. 21, S. 1129-1164, 1991).
Gegenüber dem aus obiger Literatur bekannten "Springembedder" werden nachstehend beschriebene Erweiterungen im Hinblick auf - Orthogonalität,
- Lageähnlichkeit und
- Ausdehnung von Knoten und Kanten vorgenommen .
Alle Kanten im Schemaplan sollten möglichst orthogonal ausgerichtet sein. Dies wird durch eine zusätzliche Kraft im Federmodell des "Springembedders" erreicht. Je nachdem, ob die jeweilige Kante eher vertikal oder horizontal verläuft, wer- den entsprechende Kräfte auf die Knoten ausgeübt, welche die jeweilige Kante begrenzen, um die Kante weiter in die jeweilige Richtung zu verschieben.
Die Lagebeziehung der Knoten zueinander sollte möglichst er- halten bleiben. Dazu wird vor jeder Knotenverschiebung überprüft, ob der jeweilige Knoten durch die Knotenverschiebung Knoten eine andere Kante kreuzen würde, oder ob eine durch den jeweiligen Knoten begrenzte Kante einen anderen Knoten kreuzen würde. Falls eine dieser beiden Bedingungen erfüllt ist, so wird der jeweilige Knoten nur eingeschränkt verschoben. Eine Ausnahme stellen Knoten vom Grad 2, die uneingeschränkt verschoben werden.
Bei Verschiebungen von Knoten und Kanten sollte außerdem die Einhaltung von Mindestabständen zwischen Knoten und Kanten überprüft und sichergestellt werden. Hierzu wird aus Effizienzgründen zu Beginn jeder Iteration für jeden Knoten die Menge aller naheliegenden Knoten und Kanten ermittelt und in einer Liste gespeichert. Die Menge der naheliegenden Knoten und Kanten wird beispielsweise mit Hilfe von "kd-Trees" ermittelt, die in J. L. Bentley: "Multidimensional Binary Search Trees used for Associative Searching" , Comm. of the ACM, 18.9.1975, S. 509-517 und U. Lauther: "A Data Structure for Gridless Routing", Proc. 17th Design Automation Conf . , 1980, S. 603-609 beschrieben sind. Derartige Listen können auch zu einer effizienten Berechnung von abstoßenden Kräfte im Federmodell eines "Springembedders" verwendet werden. Kompaktierung/Orthogonalisierung:
Durch die bisherigen Verfahrensschritte werden Schemapläne erzeugt, die lediglich nahezu, nicht exakt achsenparallele Kanten und vielfach unnötige Leerflächen aufweisen. Dies wird wie nachfolgend beschrieben gelöst.
Für einen Entwurf von VLSI-System (Very Large Scale Integration) sind aus M. Y. Hsu: "Symbolic Layout and Compaction of Integrated Circuits", Technical Report UCB/ERL M79/80, Electronics Research Laboratory, University of California, Berkeley, CA, 1979 Kompaktierungsverfahren bekannt, bei dem Abstandsbedingungen als Ungleichungen zwischen Koordinaten von Objekten formuliert werden. Eine Lösung eines resultierenden Ungleichungssystems ergibt eine kompaktierte Darstellung, die alle Abstandsbedingungen einhält. Eine Menge von notwendigen Ungleichungen kann effizient durch ein "Plane-Sweep" -Verfahren ermittelt werden, das in T. Lengauer: "Efficient Algo- rithms for the Constraint Generation for Integrated Circuit Layout Compaction", Proc. of the WG'83, Intern. Workshop on Graphitheoretic Concepts in Computer Science, Hrsg. M. Nagl , J. Perl, S. 219-230 beschrieben ist.
Gegenüber den aus obiger Literatur bekannten Verfahren werden zur Sicherstellung einer achsenparallelen Ausrichtung der meisten Kanten zusätzliche Gleichungen eingeführt. Für Trassen, die aufgrund zusätzlicher Kräfte im "Springembedder" nahezu waagerecht liegen, wird eine Gleichung eingeführt, welche für die beiden zugehörigen Knoten dieselbe y-Koordinate vorgibt. Dies gilt in analoger Weise für nahezu vertikale Kanten. Ein auf diese Weise aufgestelltes System aus Gleichungen und Ungleichungen kann als gerichteter Graph behandelt werden und wird beispielsweise durch einen "Shortest- Path" -Algorithmus effizient gelöst. Leitungsanordnung in Trassen:
Bei einer möglichst übersichtlichen Anordnung von Leitungsverbindungen bzw. Leitungsabschnitten innerhalb von Trassen bzw. Trassenabschnitten ist zu beachten, daß eine Leitungsverbindung über mehrere Trassenabschnitte verlaufen kann. Somit betrifft die Leitungsanordnung in Trassen nicht nur die Anordnung von Leitungsabschnitten innerhalb eines lokalen Trassenabschnitts. Vielmehr betrifft die Leitungsanordnung in Trassen zusätzlich folgende Gesichtspunkte:
- Beibehaltung von Relativlagen zwischen Leitungsverbindungen über mehrere Trassenabschnitte hinweg und
- Minimierung von zu erwartenden Leitungsabschnittskreuzungen innerhalb von Trassenpunkten im Sinne eines verein- fachten, nachfolgenden Trassenpunktlayouts .
Um eine geeignete Anordnung von Leitungsabschnitten innerhalb von Trassenabschnitten zu ermitteln, wird untersucht, wie sich die Relativlagen zwischen Leitungsverbindungen auf die Anzahl von Kreuzungspunkten innerhalb von Trassenabschnitten bzw. Trassenpunkten auswirken. Dazu wird für jedes Paar von Leitungsverbindungen mit einer ersten und einer zweiten Leitungsverbindung die Anzahl der Kreuzungspunkte zwischen der ersten und der zweiten Leitungsverbindung für den Fall be- stimmt, daß die erste Leitungsverbindung links bzw. oberhalb von der zweiten Leitungsverbindung angeordnet wird. Anschließend erfolgt eine Bestimmung der Anzahl der Kreuzungspunkte für den umgekehrten Fall.
Bei nur zwei in Trassen anzuordnenden Leitungsverbindungen ergibt sich eine einfache Auswahlregel für die Anordnung der ersten und der zweiten Leitungsverbindung. Demnach wird diejenige Anordnung der beiden möglichen Anordnungen mit der geringeren Kreuzungspunktanzahl ausgewählt. Bei mehr als zwei in Trassen anzuordnenden Leitungsverbindungen können sich allerdings Konstellationen ergeben, daß beispielsweise entsprechend der für eine Anordnung von zwei Leitungsverbindungen formulierten Auswahlregel die erste Leitungsverbindung links von der zweiten Leitungsverbindung, die zweite Leitungsverbindung links von einer dritten LeitungsVerbindung und die dritte Leitungsverbindung links von der ersten Leitungsver- bindung anzuordnen ist.
Zur Vermeidung derartiger Widersprüchlichkeiten wird eine Anordnung von zu Trassen zugeordneten Kanten innerhalb der jeweiligen Trasse mittels eines Algorithmus für Turniergraphen ermittelt. Ein Algorithmus für Turniergraphen wird dabei auf Paare von Leitungsverbindungen mit zumindest einem parallelen Leitungsabschnitt unter Berücksichtigung der Anzahl von Kreuzungspunkten zwischen den jeweiligen Leitungsverbindungen angewendet. Als Ergebnis wird durch einen Turniergraphen bei- spielsweise eine Tabelle ermittelt, in welcher die jeweiligen Leitungsverbindungen in einer ihrer relativen Anordnung im Schemaplan entsprechenden Reihenfolge eingetragen sind.
Zu Turniergraphen existiert eine umfangreiche Theorie, die ein Teilgebiet der Graphentheorie darstellt, insbesondere der Spieletheorie, und auf die an dieser Stelle verwiesen wird. Das beschriebene Verfahren zur Leitungsanordnung in Trassen zeichnet sich durch eine besondere Schnelligkeit und Effizienz aus und trägt wesentlich zur beschleunigten Erzeugung von Schemaplänen bei. Die beschleunigte Erzeugung von Schemaplänen ist wiederum eine Vorraussetzung dafür, einen Schemaplan bei Bedarf automatisch aus einem Bestandsplan zu generieren und auf eine mitunter zu Inkonsistenzen führende separate Pflege von Bestandsplan und Schemaplan zu verzichten.
Trassenpunktlayout :
Nachfolgend wird eine Bestimmung von Koordinaten für Netzpunkte innerhalb von Trassenpunkten und eine Ermittlung eines Verlaufs von Leitungsabschnitten innerhalb von Trassenpunkten beschrieben. Durch die vorhergehende Leitungsanordnung in Trassen sind Positionen für in den jeweiligen Trassenpunkt eintretende und aus diesem austretende Leitungsabschnitte bereits festgelegt.
Eine Ermittlung eines Trassenpunktlayouts sollte möglichst wenige Kreuzungspunkte zwischen Leitungsabschnitten ergeben. Leitungsabschnitte sollten möglichst nur an Netzpunkten aufeinandertreffen. Bei unvermeidlichen Kreuzungspunkten zwischen Leitungsabschnitten sollten die jeweiligen Leitungsabschnitten an diesen Kreuzungspunkten orthogonal aufeinander- treffen.
Zur Ermittlung des Trassenpunktlayouts werden beispielsweise ein "Pattern-Router" und ein "Lee-Router" kombiniert verwendet. Beide Verfahren sind ursprünglich zur automatischen Ent- flechtung von Leiterplatten vorgesehen.
Da durch die Leitungsanordnung in Trassen Positionen für in den jeweiligen Trassenpunkt eintretende und aus diesem austretende Leitungsabschnitte bereits festgelegt sind, wird die Ermittlung des Trassenpunktlayouts an den einzelnen Trassenpunkten jeweils lokal behandelt. Ein Trassenpunktlayout weist üblicherweise mehrere Teilgraphen auf, die wiederum vielfach in einfach zusammenhängende Teilgraphenkomponenten gegliedert sind und häufig einen Netzpunkt sowie mehr als zwei Leitungs- anschlüsse aufweisen. Die Behandlung der Teilgraphenkomponenten wird nachfolgend beschrieben.
1. Aus der jeweiligen Teilgraphenkomponente werden zwei Netzpunkte ausgewählt, die auf dem Rand des Trassenpunktes liegen und sich mittels eines einfachen Musters, beispielsweise u-förmig, z-förmig, gradlinig oder orthogonal, verbinden lassen.
2. Ein dritter Leitungsanschluß auf dem Rand des Trassenpunktes wird ausgewählt und verbunden. Damit sind die Koordi- naten des zugehörigen Netzpunkts festgelegt.
3. Mittels "Dijkstra's kürzestem Wegealgorithmus" werden die übrigen Leitungsanschlüsse verbunden. "Dijkstra's kurzes- tem Wegealgorithmus" verwendet "Manhattan-Metrik". Leitungsabschnitte schneiden sich dadurch an Kreuzungspunkten ausschließlich orthogonal. 4. Die übrigen Netzpunkte der jeweiligen Teilgraphenkomponen- te werden innerhalb des zugehörigen Trassenpunktes angebunden .
Da bei obigen Schritten zur Behandlung von Teilgraphenkompo- nenten Heuristiken angewendet werden, die kein Optimum garan- tieren, besteht die Möglichkeit, obige Schritte zu permutieren.
Das hier beschriebene Verfahren zur Erzeugung von Schemaplänen wird durch ein Computerprogramm implementiert, das in ei- nen Arbeitsspeicher einer Datenverarbeitungsanlage ladbar ist und zumindest einen Codeabschnitt aufweist, bei dessen Ausführung die vorangehend beschriebenen Schritte erfolgen, wenn das Computerprogramm in der Datenverarbeitungsanlage abläuft.
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von schematisierten Netzplänen, bei dem - aus einem Bestandsplan, in dem Leitungsverbindungen (201) in Leitungsabschnitte (211) unterteilt sind, Leitungsabschnitte (211) durch Kanten und Leitungsabschnitte (211) begrenzende Netzelemente (202) durch Knoten darstellbar sind und parallel verlaufende Leitungsabschnitte (201) zu Trassen (101) zuordenbar sind, Informationen über eine räumliche Anordnung von Netzelementen (101, 111, 201, 202, 211) zur Veränderung in eine Schemaplandatenbasis eingelesen werden, - durch Entfernung vorgebbarer Knoten Kanten zusammengefaßt und Trassen (101) geglättet werden, eine Anordnung von zu Trassen (101) zugeordneten Kanten in der jeweiligen Trasse (101) mittels eines Algorithmus für Turniergraphen ermittelt wird, der auf Paare von Leitungsverbindungen (201) mit zumindest einem parallelen Lei- tungsabschnitt (211) unter Berücksichtigung einer Anzahl von Kreuzungspunkten zwischen den jeweiligen Leitungsverbindungen (201) angewendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schemaplandatenbasis dynamisch erzeugt wird.
3. Verfahren einem der Ansprüche 1 oder 2 , bei dem der schematisierte Netzplan automatisch nach einer Änderung des Bestandsplans erzeugt wird.
4. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem aus Zuordnungen von Leitungsabschnitten (211) zu Trassen (101) und vorgebbaren Mindestabständen zwischen Kanten Mindestbreiten für Trassen (101) ermittelt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem aus den aus Zuordnungen von Leitungsabschnitten (211) begrenzenden Netzelementen (202) zu Trassenpunkten (111), aus Zuordnungen von Trassenpunkten (111) zu Trassen (101) und aus den ermittelten Mindestbreiten für Trassen (101) Mindestabmessungen für Trassenpunkte (111) ermittelt werden.
6. Computerprogramm, das in einen Arbeitsspeicher einer Datenverarbeitungsanlage ladbar ist und zumindest einen Codeab- schnitt aufweist, bei dessen Ausführung aus einem Bestandsplan, in dem Leitungsverbindungen (201) in Leitungsabschnitte (211) unterteilt sind, Leitungsabschnitte (211) durch Kanten und Leitungsabschnitte (211) begrenzende Netzelemente (202) durch Knoten darstellbar sind und parallel verlaufende Leitungsabschnitte (211) zu Trassen (101) zuordenbar sind, Informationen über eine räumliche Anordnung von Netzelementen (101, 111, 201, 202, 211) zur Veränderung in eine Schemaplandatenbasis eingelesen werden, - durch Entfernung vorgebbarer Knoten Kanten zusammengefaßt und Trassen (101) geglättet werden, eine Anordnung von zu Trassen (101) zugeordneten Kanten in der jeweiligen Trasse (101) mittels eines Algorithmus für Turniergraphen ermittelt wird, der auf Paare von Leitungs- Verbindungen (201) mit zumindest einem parallelen Leitungsabschnitt (211) unter Berücksichtigung einer Anzahl von Kreuzungspunkten zwischen den jeweiligen Leitungsverbindungen (201) angewendet wird, wenn das Computerprogramm in der Datenverarbeitungsanlage ab- läuft.
EP02774372A 2001-09-25 2002-09-16 Verfahren zur erzeugung von schematisierten netzplänen Withdrawn EP1433091A2 (de)

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DE10147027A DE10147027A1 (de) 2001-09-25 2001-09-25 Verfahren und Computerprogramm zur Erzeugung von schematisierten Netzplänen
PCT/DE2002/003455 WO2003027910A2 (de) 2001-09-25 2002-09-16 Verfahren zur erzeugung von schematisierten netzplänen

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