FI97600C - SDH-signaalien kytkeminen TS'S'TS'S'T-kytkentäverkossa - Google Patents

Description

j 97600 SDH-signaalien kytkeminen TS'S'TS'S'T-kytkentaverkossa -Koppling av SDH-signaler i ett TS'S'TS'ST-kopplingsfält

Keksintö koskee TS'S'TS'S'T-kytkentaverkon käyttöä ja erityisesti menetelmää SDH STM-N-signaalien kytkemistä varten.

Synkroninen digitaalinen hierarkia (SDH) käsittää laajan kokonaisuuden aika-jakoisten signaalien siirtämiseksi televerkossa. Voidaan mainita suositus ITU-T 5 G.707, jossa määritellään SDH-signaalien STM-1 -signaali, eli ensimmäisen tason synkronisen kuljetusmoduulin (Synchronous Transport Module) signaali. Muita määriteltyjä tasoja ovat STM-4, STM-16 ja STM-64. Suosituksissa ITU-T G.708 määritellään STM-N -kehysrakenne (jossa N = 1, 4, 16, 64). STM-1 peruskehys muodostuu tavuista (8 bittiä). STM-1 kehyksessä voidaan siirtää alijärjestelmän 10 yksikköjä, esim. 63 kpl. TU-12 signaaleja, joissa kussakin voidaan kuljettaa 2048 kbit/s -signaaleja. STM-N kehykset kootaan loogisiksi ylikehyksiksi. SDH-signaalit muodostetaan alijärjestelmien signaaleista tavuja lomittamalla. Näin kukin signaali voidaan erottaa omaksi aikavälikseen pääsignaalissa.

SDH:ta varten on märitelty ristikytkentäjärjestelmät Digital Cross Connect (ITU-T 15 suositusluonnokset G.sdcx-1...-3). SDH DXC kykenee kytkemään halutulla tavalla eri SDH-tasoista liikennettä. Ristikytkentälaitteiden käyttöön liittyy mahdollisuus muodostaa kauko-ohjattuja reitityksiä, kytkeä liikennettä varareiteille, kytkeä liikennettä yhdestä signaalista moneen signaaliin (engl. broadcasting, yleislähetys eli kopiointi), yms. Tavallisesti kytkennät ristikytkentälaitteen läpi ovat kaksisuuntai-20 siä.

Erilaisia ristikytkentäarkkitehtuureja on olemassa monenlaisia. Estottomuuden ja toteutettavuuden ehdot hyvin täyttävä rakenne on neliöllinen aikakytkinrakenne TxT S -rakenne (Time x Time - Space). Koska tämä aikakytkinrakenne laajenee neliöllisesti, suurissa ristikytkentälaitteissa laitteiston koko tulee hyvin suureksi.

25 Periaatteessa aikakytkimet ovat muistielementtejä ja tilakytkin muodostuu kytkin-elementeistä.

:: : Estottomuuden ja toteuttavuuden täyttää myös hyvin kaksinkertaisen kapasiteetin TST -rakenne (Time - Space - Time), eli aika-tila-aika-ristikytkentärakenne. TST-rakenne soveltuu paremmin suuriin ristikytkentälaitteisiin kuin TxT S -rakenne, 30 koska TST:ssä ainoastaan tilakytkimen koko kasvaa neliöllisesti. Riippuen siitä miten tilakytkin toteutetaan, sen koosta saattaa tulla kuitenkin ongelmia suuremmissa ristikytkentälaitteissa.

2 97600 Tällainen ongelma voidaan ratkaista muunnetulla tilakytkinportaan järjestelyllä, jossa pelkät tilakytkimet korvataan kytkinverkolla. Kun kytkentäverkossa myös aikakytkennät ovat mahdollisia, voi laitimmaisten tilakytkimien kapasiteetti olla yksinkertainen. Järjestelmän keskimmäistä kytkinlohko merkitään yleisesti T&S.

5 T&S-kytkinlohko voi olla esimerkiksi muotoa tila-aika-tila, STS, tai aika x aika -tila, TxT-S. Edullisena pidettyä rakennetta, keskiportaan STS-rakennetta käyttäen koko kytkentäverkko on tällöin muotoa TS'S'TS'S'T. Tällöin keskiportaan STS-ra-kenteella voi edullisesti olla kaksinkertainen määrä tuloja ja lähtöjä koko kytkentäverkon tulojen ja lähtöjen lukumäärään verrattuna.

10 Jokaisen kytkentäelementin on pystyttävä kytkemään signaaleja tavupohjaisesti.

Keksinnön tehtävänä on nyt osoittaa SDH-signaalien kytkentää varten TS'S'TS'S'T-kytkentäverkossa sellainen menetelmä, jolla voidaan toteuttaa estoton kytkentä.

Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä. Keksinnön muita edullisia toteutusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksis-15 sa.

Esitetty tehtävä ratkaistaan keksinnön menetelmällä, jossa kytkettävät signaalit voidaan pakata niin, että uusia signaaleja voidaan muodostaa yksinkertaisesti ja nopeasti kytkentäverkon vapaana olevien osien kautta. Kun uudet kytkennät on tehty, pakataan kytkennät niin, että vähintään sama määrä vapaana olevia osia on 20 jälleen käytettävissä.

Keksinnölle oleellista on, että signaaleja järjestellään tehokkaasti tulopuolen aika-. . tila-kytkinlohkoissa. Tällöin muodostetaan ratkaisu signaaleille, jotka kulkevat tu- lopuolen aika-ja tilakytkimien läpi siten, että aikakytkimien lähdöissä samassa ai-' kavälissä ei ole yhtä useampaa kytkentäverkon samaan lähtöporttiin menevää sig- 25 naalia, ja että tilakytkimien lähdöissä aktiivisen keskiportaan samaan keskilohkoon ei mene yhtä useampaa samaan ulosmenolohkoon johdettavaa signaalia, jolloin ai-kakytkimissä ja tilakytkimissä edellisissä vaiheissa vaille haluttua ratkaisua jäävät signaalit johdetaan keskiportaan lisälohkojen kautta lähtöpuolen tila-aikakytkimille.

: : ’ Keksinnön mukaista menetelmää ja ristikytkentäarkkitehtuuria voidaan käyttää 30 kaikilla SDH-tasoilla, eli määriteltyjen signaalien STM-1...STM-64 ja muiden vastaavien signaalien ristikytkentää varten. Vaikka oheisissa kuvissa on lähdetty perinteisestä tilakytkinmoduulista, jolla on AU-4 signaalien (= STM-1 kapasiteetti) 16 tulo- ja 16 lähtöliitäntää, on luonnollista, että pienempiä ja varsinkin suurempia signaalijohtojen määriä voidaan soveltaa keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

3 97600

Ristikytkentäverkossa on oleellista, että kytkennät voidaan tehdä tavupohjaisesti. Tällöin ylemmän tason signaalit, kuten AU-4, TU-3 ja TU-2 ovat "pirstottavissa" yhtä pieniin osiin kuin TU-12 signaalit. Keksinnön menetelmässä käsitellään edullisesti ensin tuloportaiden porteissa olevat AU-4 signaalit, jotka reitetetään kytkin-5 portaiden läpi siten, että ne kulloinkin ensisijaisesti reitetetään saman keskiportaan tila-aika-tila-lohkon kautta.

Kytkentäalgoritmi ei pyri pakkaamaan optimaalisella tavalla signaaleja keskiportaan toisen eli aktiivisen puolikkaan lohkojen kautta, sillä käytännössä on havaittu, että sopivaa algoritmia käytettäessä, ja ratkaisua ensimmäiselle aikakytkimelle 10 haettaessa, yleensä vain harvat signaalit eivät mahdu ratkaisun puitteisiin. Sama pätee ensimmäiselle tilakytkinasteelle.

Ratkaisualgoritmeja ensimmäiselle tila- ja aikakytkimelle on löydettävissä useita. Tilakytkimelle tehtävässä ratkaisussa pyritään järjestämään aikavälit niin, että kytkentäjärjestelyn jälkeen yhdessä pystyrivissä eli aikavälissä ei ole yhtä useampaa 15 samaan porttiin menevää signaalia. Jos tällaista ratkaisua ei löydy, kytketään oikeaa ratkaisua rikkovat signaalit keskiportaan ylimääräisten lohkojen kautta.

Vastaavaa algoritmia, jota käytetään haettaessa ratkaisua aikakytkimille, voidaan käyttää myös ensimmäiselle tilakytkinasteelle. Tässä pyritään ratkaisemaan pysty-riveittäin eli aikaväleittäin tilannen niin, että samaan keskilohkoon ei mene yhtä 20 useampaa samaan ulsomenolohkoon menevää signaalia. Kuten aikakkytkinratkai-sussa, kun ratkaisua ei löydy, kytketään oikeaa ratkaisua rikkovat signaalit ylimääräisiin lohkoihin.

Jos pakkausta halutaan tehostaa, algoritmia voidaan parantaa ensimmäisten ratkai-·.: sujen hakemisten jälkeen niin, että signaalien järjestelyä toistetaan ensimmäisessä 25 TS-lohkossa. Tällöin pyritään huolehtimaan siitä, että keskimmäiseen STS-portaa-seen tulevien signaalien lukumäärä, jotka menevät johonkin lähtöpuolen ST-loh- • · * koon, ei saa ylittää aikavälien lukumäärää, joka on 63. Lisäksi tulopuolen TS-loh-kosta STS-lohkoon menevien signaalien lukumäärä ei voi ylittää AU-4 -signaalien kapasiteettia. Mikäli pakkauskykyä halutaan tehostaa edellä mainitulla tavalla, 30 joudutaan ratkaisemaan keskiportaan lohkoissa STS-algoritmi, jotta signaalit saadaan oikeassa järjestyksessä ulos loppuasteisiin.

Käytännössä, kun ratkaistaan erikseen ratkaisut aika- ja tilakytkimille, pakkaus on riittävä, jotta uusille signaaleille on riittävästi tilaa ylimääräisissä keskilohkoissa ennen uudelleen pakkausta. Tällöin myös menetelmän toteuttavan kytkentäalgo-35 ritmin loppuosa on hyvin yksinkertainen. Varsinaisissa keskilohkoissa on tarpeen 4 97600 tehdä vain tilakytkentä, joka voidaan tehdä vain yhdellä määrätyllä tavalla. Viimeisissä ST-lohkoissa signaalit ovat kytkettävissä myös vain yhdellä määrätyllä tavalla, jotta signaalit saataisiin reititettyä oikein. AU-4 ja TU-3 -signaaleissa STM-1 -kehyksen 18 ensimmäistä saraketta täytyy käsitellä erikseen. Kytkemisessä voidaan 5 noudattaa samoja periaatteita kuin edellä on mainittu.

Keksintöä selitetään seuraavassa esimerkkien avulla oheiseen piirustukseen viitaten, jossa kuva 1 esittää TS'S’TS'S'T-arkkitehtuurilla toteutetun 128-porttisen digitaalisen ristikytkimen; ja 10 kuva 2 esittää yksinkertaistaen kytkentäverkon signaalien merkinnät.

Kuvassa 1 on esitetty AU-4 signaalien TS'S'TS'ST-kytkentäverkko, jossa on 128 tuloa ja 128 lähtöä, ja jossa sovelletaan keksinnön mukaista algoritmia. Kuvassa TSW tarkoittaa aikakytkintä (Time SWitch) ja SSW tilakytkintä (Space SWitch).

Laitimmaiset kytkinjärjestelyt ovat kuvassa 1 oleellisesti toistensa peilikuvia. Tar-15 kastellaan lähemmin tulopuolta (kuvassa vasemmalla), jossa on 16 aikakytkintä TSW, joilla on kulloinkin 8 tuloa ja 8 lähtöä, ja jotka on liitetty ensimmäiseen tila-kytkinportaaseen SSW. Jokaisessa tilakytkimessä on 8 tuloa ja 16 lähtöä, joista aina yksi on johdettu keskilohkon johonkin tilaportaaseen.

Keskilohkoissa toisen tilakytkimen rakenne on 16*16, ja sen lähdöt on kytketty ai-20 kaportaaseen 16*16. (Tämän keskimmäisen aikakytkimen suhteen ristikytkin on symmetrinen, joten lähdössä olevasta 16 aikakytkimestä saadaan yhteensä 128 lähtöä.) Keskilohkon lähtöpuolen tilakytkimistä lähdöt on johdettu kulloinkin jokaiseen lähtöpuolen tilakytkimeen. Huomataan, että kuvan 1 esimerkissä keskiloh-kojen yhteenlaskettu kapasiteetti on kaksinkertainen laitimmaisten lohkojen kapasi-25 teettiin nähden. Näin ollen keskilohkoissa, eli tila-aika-tilakytkinlohkojen osalta, voidaan sanoa että kytkinlohkot 1 - 8 ovat aktiivisia, ja lohkot 9-16 lisälohkoja, joita käytetään estotilanteiden hoitamiseen sekä uusien signaalien muodostamiseen, jota tarkastellaan tarkemmin alempana olevassa esimerkissä.

Tämä kuvan 1 TS'S'TS'ST-arkkitehtuuri on muunnettu uudelleenkonfiguroitava •30 Clos-rakenne. Tässä tapauksessa "muunnettu" tarkoittaa sitä, että tavanomaista TST-arkkitehtuuria on laajennettu: a) sijoittamalla kytkimen keskelle aika-ja tila-portaat, ja b) lisäämällä 8 lohkoa keskimmäiseen portaaseen. Ensimmäisellä muunnoksella (a) poistetaan estomahdollisuus, tai tarkemmin sanoen esto saadaan teoriassa tällä tavalla erittäin epätodennäköiseksi jo ilman toista muunnosta. Tämä pieni 35 todennäköisyys poistetaan kokonaan toisella muunnoksella (b). Toista muunnosta j 97600 tarvitaan ensi sijassa TS'S'TS'ST-kytkimen toiminnan nopeuttamiseksi, koska erikoisen vaikeissa tapauksissa TS'S'TS'ST-algoritmin ratkaisu saattaa vaatia hyvinkin pitkän ajan, käytännössä 2 - 30 s tekniikan tason laitteilla. Normaalitapauksissa lisälohkot takaavat sen, että vapaita kanavia on aina käytettävissä uusia kaksisuun-5 täisiä signaaleja varten. Kun signaalit on konfiguroitu, TS'S'TS'ST-algoritmi ratkaistaan niin, että jäljelle jää taas kahdeksan tyhjää lohkoa.

Kuvassa 2 on selityksen vuoksi esitetty yksinkertaistettu esimerkki käsiteltävien signaalien merkinnöistä, kun kytkentäverkossa on 3 tulolohkoa, joissa kussakin on 3 tuloporttia. Tulosignaaleja on siis yhdeksän, ja niillä on kuvan 2 esimerkissä käy-10 tössä kaksi aikaväliä. Kuvassa jokaiselle tulosignaalille on merkitty kaksi lukua, joista ensimmäinen osoittaa tulosignaalille halutun lähtöportin (port number), ja toinen osoittaa lähtöportista lähtevän signaalin halutun aikavälin (time slot).

Jos samaan aikaväliin on menossa kaksi signaalia, nämä signaalit kopioidaan lähtöihin yleislähetyksenä (broadcast). Reittivarmistus- eli suojaus tarkoituksiin tarvi-15 taan signaalivalintoja, kuvassa 2 merkinnällä signal selection (6,1; 3,2). Tämä tarkoittaa sitä, että saman lähtöportin aikaväliin voi olla menossa kaksi tulosignaalia. Tällöin tilakytkimessä valitaan näistä signaaleista toinen. Valittujen signaalien tulisi sijaita samassa tulolohkossa.

Seuraavassa tarkastellaan keksinnön mukaista menetelmää lähemmin. Keksinnölle 20 olennaisella tavalla tulopuolen aika- ja tilakytkimissä signaalit järjestetään niin, että johonkin keskiportaan STS lohkoon SSW-TSW-SSW tulevat signaalit ulostulossa noudattavat sääntöjä: STS-lohkoon tulevien signaalien lukumäärä, jotka menevät johonkin lähtöpuolen ST-Iohkoon (SSW-TSW), ei saa ylittää aikavälien lukumäärää, joka on 63. Lisäksi tulopuolen TS-lohkosta STS-lohkoon menevien signaalien ·.: 25 lukumäärä ei voi ylittää AU-4 signaalin kapasiteettia. Tuloporteissa olevat puhtaat .:· AU-4 signaalit on tämän johdosta reitettävä kytkinportaiden läpi ensin, niin että aikaansaadaan nopeat AU-4 signaalien kytkennät. Tämä tarkoittaa sitä, että ne kulloinkin edullisimmin reitetetään saman STS-lohkon kautta.

Tulopuolen tilakytkimien lähtöporteista lähteville signaaleille esitetään lisäksi ehdot: 30 Signaalit on johdettava sellaiseen keskiportaan lohkoon, että ne voivat saavuttaa oikean TS'S'TS'ST-rakenteen lähtöpuolen ST-lohkon; ja samaan lähtöporttiin saadaan johtaa vain yksi aikaväli samanaikaisesti. Nämä ehdot ovat hyvin yksinkertaisia ja ilmeisiä. Näillä voidaan löytää varsin monta erilaista vaihtoehtoa lähtevien signaalien osalta. Ellei menetelmän toteuttavalla kytkentäalgoritmilla pystytä löy-35 tämään sopivaa ratkaisua jollekin signaalille keskiportaan aktiivisen puolikkaan

läpi, yhteyden muodostamiseksi on käytettävä hyväksi keskeisen SSW-TSW-SSW

6 97600 -portaan ylimääräisiä STS-lohkoja. Tämä tarkoittaa sitä, että keksinnön mukaisessa arkkitehtuurissa keksinnön mukaisella algoritmilla ei tarvita vaikeita, laskentakapasiteettia syöviä palautusvaiheita.

Jos pystyrivissä eli aikavälissä on useampia samaan porttiin meneviä signaaleja, 5 voidaan toinen tai toiset signaalit johtaa ylimääräisten lohkojen kautta. Keksinnön mukaan ajatuksena on järjestää signaalit siten, ettei samaan STS-lohkoon voi tulla enemmän samaan ryhmään kuuluvia signaaleja kuin mitä lohkossa on aikavälejä. Alempana olevien taulukoiden rivinumeroinnin ajatuksena on näin ollen, että samaan keskiportaan STS-lohkoon johdettavilla signaaleilla on samat rivinumerot.

10 Tulopuolen TS-lohkoista lähtevät signaalit järjestellään ensin, niin että edellä mainitut ehdot täytetään. Tämän TS'S'TS'ST-rakenteen tulopuolen TS-lohkoissa ei tehdä yleislähetyksiä (broadcasting) eli signaalien kopiointia, ja näin ollen yleislä-hetykset eivät voi aiheuttaa estoa näissä lohkoissa. Kopioinnit tehdään edullisimmin keskiportaassa. VC-12 signaalien valitseminen voisi suojausten takia aiheuttaa 15 estoa, ja tämä voidaan estää esimerkiksi järjestämällä lähtevät signaalit uudelleen (toistamalla järjestelyä useampia kertoja) tulopuolen TS-lohkoissa, jos estoa näyttää syntyvän.

Tuloportaan TS-lohkoista tehdään hajautus eli fan-out kesiportaan lohkoihin. Kuvan 1 mukaan tuloportaan tilakytkimien lähdöt on kulloinkin kytketty niin, että 20 lohkon ylin lähtö kulloinkin kytketään keskiportaan ylimpään lohkoon, toiseksi ylin lähtö keskiportaan toiseen lohkoon, jne. Jokainen keskiportaan lohko vastaanottaa edellisen tilakytkimen lähtöjä niin, että ylimmän lohkon ylin tuloportti saa edellisen lohkon ylimmän lähdön, toinen tuloportti edellisen lohkon toisen lähdön, jne.

Koska useimmat yleislähetykset pitäisi tehdä keskiportaan STS-lohkoissa, niissä 25 tulisi löytää sellaiset ratkaisut lähteville signaaleille, että kytkentä on estoton. Erää-

• « I

nä yksinkertaisena sääntönä eston välttämiseksi voisi olla se, että samat yleislähe-tyssignaalit tulisi johtaa ulos STS-lohkoista samalla hetkellä, eli vastaavissa aikaväleissä. Jos tästä huolimatta esiintyy estoa, lähtevät signaalit on järjestettävä uudelleen, ja tätä toistetaan, kunnes saadaan estoton kytkentä.

»»·» .*** 30 Keskiportaan kytkentäratkaisut ovat nyt suhteellisen yksinkertaisia ja suoraviivai sia, koska tulopuolen aika-ja tilakytkimissä on tehty keksinnön mukaiset signaalien järjestelyt. Näin ei keskiportaassa käytännössä tarvita lainkaan aikakytkentää, vaan lohkoissa tehdään pelkät tilakytkennät, kuten alempana esitetyssä signaalien järjes-telyesimerkissä esitetään taulukoiden 1 - 8 avulla.

7 97600 Lähtöpuolen kytkinlohkoissa SSW-TSW ensin tilakytkimissä SSW kulloisetkin signaalit kytketään oikeaan eli haluttuun lähtöporttiin TSW, jotka sitten jäljestävät aikavälit oikeaan järjestykseen lähetettäväksi ulos ristikytkennästä kulloisenakin AU-4 signaalina.

5 Seuraavassa TS'S'TS'ST-algoritmin perusajatusta ja sen soveltamista käytäntöön selitetään yksityiskohtaisemmin taulukoissa 1-8 esimerkin valossa. Tällöin esimerkkitapauksen tilanteessa merkinnät ovat kuvan 2 yhteydessä selitetyt, mutta nyt tulopuolella on kolme kytkinlohkoa (TSW-SSW), joilla yksinkertaisuuden vuoksi on vain kolme tuloporttia, ja näin ollen tuloportteja on yhteensä 9. Kytkettäviä aikavä-10 lejä on havainnollisuuden vuoksi vain 6. Taulukoissa 1-8 rivit vastaavat portteja, ja sarakkeet aikavälejä. Keskilohkon ylimääräisiä kytkinlohkoja (vrt. kuvan 1 lohkot 9 - 16) ei ole taulukoissa esitetty, jotta esitys säilyisi yksinkertaisempana.

Taulukko 1 esittää yksinkertaistaen kytkentäverkkoon tulevat signaalit. Kuvan 2 selityksen mukaan portin yksi aikavälissä yksi oleva signaali (6,1) tulee kytkeä 15 TS'S'TS'S'T-kytkimen lähtöporttiin 6 ja siinä aikaväliin yksi. Nähdään, että tulevat signaalit sisältävät useampia tapauksia, joissa signaali on kopioitava useampaan lähtöporttiin. Esimerkiksi porttiin neljä aikavälissä yksi tuleva signaali (neljäs rivi, ensimmäinen sarake: 8,2 /3,1 / 1,2) on kopioitava lähtöihin 8,2, 3,1 ja 1,2.

TS'S'TS'S'T-kytkentäjärjestelyn signaalien järjestely tulolohkoissa muodostaa kek-20 sinnön mukaisen algoritmin vaikeimman osan. Tällä esimerkillä pyritään antamaan tarkempi kuva algoritmin toteuttamisesta tulolohkoissa ja yleisemmin myös muissa lohkoissa.

Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttavan algoritmin ajatuksena on siirtää alla olevissa taulukossa olevia signaaleja pystysuunnassa eli samassa aikavälissä port-25 tien ja/tai lohkojen välillä niin, ettei minkään kytkinlohkon osalle tule enempää • · · •j signaaleja kuin aikavälejä. Määrätyn tuloryhmän määrätyllä rivillä olevien signaa lien lukumäärän on samaten oltava yhtä suuri tai pienempi kuin aikavälien lukumäärä. Pystysuunnan siirtoja voidaan jatkaa tilanteen parantamiseksi, kunnes ehdot on täytetty. Yleisenä ohjeena algoritmille voidaan antaa tarkastella tilannetta loh-30 kolttain ja selvittää mitkä siirrettävät signaalit antavat eniten hyötyä. Esimerkiksi yleislähetyssignaali eli moneen lähtöporttiin kopioitava signaalin järjestely ensin saattaa antaa eniten hyötyä. Tämän jälkeen siirrettävänä on vähemmän signaaleja ongelman ratkaisun saavuttamiseksi.

Lähdetään liikkeelle taulukon 1 esimerkkitilanteesta, jossa on kytkentäverkkoon 35 tulevat signaalit.

8 97600

Taulukko 1 6.1 __6^2__6^3__6j4__6^__64$_ 4.1 __U__20__50__80_ 4,2 / 2,2 7.1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 8,2/3,1/1,2 9,1 / 4,3 8,3 1,3 ____10__1,5 / 3,2__ 8,4 3,3 / 8,5 | 2,3 1,6 5.2 4,4 / 5,3 9,2 2,4 / 9,3 2,5 9,4 4,5__915__50__Z6__8^6__9^_ 3.4 / 5,5 5,6 | 3,5 3,6 / 4,6

Taulukon 1 signaalit järjestellään ensimmäisessä eli tulopuolen lohkoissa, joissa signaalit pyritään järjestämään mahdollisimman pitkälle niin, että yhdessä pystyrivissä ei ole kahta samaan lähtöporttiin menevää signaalia. Kun tulopuolen TS-loh-kon ongelma on ratkaistu, on jokaisen signaalin lähtö ratkaistu. Tämän jälkeen voi-5 daan etsiä reitit erikseen jokaisen TS-lohkon sisällä. Ratkaistava ongelma on yksinkertainen. Aikakytkimissä signaalit on järjestettävä niin, että sarakkeessa on enintään yksi samaan lähtöporttiin menevä signaali.

Taulukko 2 esittää signaalien järjestelyn ensimmäisen aikakytkimen jälkeen.

Tilakytkimessä signaalit voidaan sitten kytkeä haluttuun porttiin. Valintoja tehdään tällöin vain tilakytkimessä. Tarkastellaan ensin tilakytkimissä tapahtuvaa signaalien järjestelyä esimerkin valossa.

• · · • ·

Taulukko 2 6.1 __6^2__6^3__6^4__6^5__6^6_ 2.1 __U__40__50__80__4,2 / 2,2 .0: 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 ~ • · « 8,2/3,1/1,2 9,1 / 4,3 (*) I 1,3 8,3 ____IA__1,5/3,2__ 3,3 / 8,5 1 8,4 2,3 1,6 5.2 2,5 2,4 / 9,3 9,2 4,4 / 5,3 9,4 4.5 __9^5__5A__2^6__9^6__816_ 5,6 3,5 3,6 / 4,6 3,4 / 5,5 9 97600

Signaalien järjestelyä on nyt jatkettava tulopuolen ensimmäisessä tilakytkimessä samalla periaatteella kuin aikakytkimessä, eli niin, että yhdessä pystyrivissä ei ole kahta samaan porttiin menevää signaalia. Tässä kullekin pystyriville ratkaistaan erikseen sellainen tilanne, että tiettyyn keskilohkoon ei mene useampia kuin yksi 5 samaan loppulohkoon menevä signaali. Jos tässä ei täysin onnistuta, ratkaisemattomat signaalit siirretään ylimääräisiin lohkoihin.

Nähdään että rivillä 4, sarakkeessa 2 olevaa signaalia (*) ei keskiportaan aktiivisten peruslohkojen avulla pystytä käsittelemään vaadittujen ehtojen mukaan, jolloin se ohjataan ylimääräisiin lohkoihin eli keskilohkojen kahdennettuun osaan; tämä 10 signaali ei näin ollen esiinny seuraavissa taulukoissa 3-5. Taulukko 3 esittää tilanteen ensimmäisen tilakytkimen jälkeen, josta tapahtuu hajauttaminen eli fan-out keskiportaaseen.

Taulukko 3 6.1 6,2 6,3 6,4 16,5 16,6 2.1 __y_jy_JM__8J__4,2 / 2,2 7.1 7,2 [4,1 7,4 17,5 7,6 8,2/3,1/1,2 1 1,4 1 1,6 ___U3__83__1,5/3,2__ 3,3 / 8,5 (*) 1 8,4 2,3 9,5 12,4/9,3 9,2 19,6 19,4 4,5__5I6__5A__226___8J>_ 5.2 l2,5 [3,5 13,6/4,6 U,4/5,3 [3,4/5,5

Taulukosta 3 nähdään rivillä 6, sarakkeessa 2, että myös tämä signaali (*) on joh- « ;·' dettava ylimääräisiin keskilohkoihin, koska peruslohkojen kautta ei voida täyttää :'· 15 esitettyjä ehtoja; tämä signaali ei näin ollen esiinny seuraavissa taulukoissa 4-8.

Kuvan 1 perusteella näemme, että tilakytkimien lähdöt on kulloinkin kytketty niin, että lohkon ylin lähtö (rivi 1, rivi 4, rivi 7) kulloinkin kytketään ensimmäiseen keskiportaan lohkoon, toiseksi ylin lähtö (rivi 2, rivi 5, rivi 8) kulloinkin toiseen keskiportaan lohkoon, jne. Jokainen keskiportaan lohko vastaanottaa edellisen tila-20 kytkimen lähtöjä niin, että ylin rivi (tuloportit 1, 4, 7) saa edellisen lohkon ylimmän lähdön, toinen rivi (tuloportit 2, 5, 8) edellisen lohkon toisen lähdön, jne. Tällä tavalla saadaan tilanne keskilohkojen tuloporteissa taulukon 4 mukaiseksi, eli tilanne hajauttamisen jälkeen (after fan-out).

97600 10

Taulukko 4 6.1 I 6,2 I 6,3 16,4 16,5 I 6,6 8,2/3,1/1,2____M___L6_ 19,5 12,4/9,3 19,2 9,6 [9,4 2.1 1 1,1 17,3 15,1 I 8,1 4,2 / 2,2 ___y__y__1,5/3,2__ 4,5 5,6 5,4 12,6 8,6 7.1 17,2 14,1 17,4 17,5 7,6 ___M__1Ά__ 5.2 12,5 3,5 [3,6/4,6 4,4 / 5,3 3,4 / 5,5

Tarkastellaan taulukon 4 avulla kytkentöjä, jotka on tehtävä keskilohkon ensimmäisessä tilaportaassa. Signaali 6/1 (rivi 1, sarake 1) siirretään rivin verran alaspäin, koska se on menossa lähtöpuolen laitimmaisten kytkimien keskimmäiseen lohkoon (josta lähtöportit 4 - 6). Signaali 8,2 /3,1 / 1,2 (rivi 2, sarake 1) jaetaan 5 ensin kahtia: ensin kopioidaan signaali 8,2 rivin verran alaspäin samoin perustein kuin signaali 6/1 edellä (signaalin 8,2 lähtöportti on kolmannessa ulostulolohkos-sa). Signaali kopioidaan myös rivin verran ylöspäin, eli 3,1 / 1,2 halutaan lähtö-porteista, jotka sijaitsevat ensimmäisessä ulostulolohkossa (lähtöportit 1-3). Samaa periaatetta jatketaan muiden signaalien osalta. Tässä tehtyjen tilakytkentöjen 10 lähtötilannetta ei ole erikseen esitetty.

Seuraavassa aika-kytkinportaassa ei tässä esimerkissä tehdän mitään kytkentöjä.

Keskilohkojen ulostulopuolen tilakytkimissä tehdään vielä tilakytkentöjä, niin että taulukko 5 esittää tilanteen keskilohkojen jälkeen.

* · • · li

Taulukko 5 li 97600 3,1/1,2 12,4 I 1,4 I 1,6 6.1 __6J2__613__6A__6,5__6,6 8.2 9,5 9,3 9,2 9,6 9,4 2.1 I 1,1 I 1,3 1 2,6 1,5 / 3,2 2,2 4.5 __5J3_JA_JU___4,2_ [7,3 8,3 8,1 18,6 2.5 3,5 3,6 2,3 3,4 ~ 5.2 ___4J__4J>__4,4 / 5,3 5,5_ 7.1 17,2 I 8,4 17,4 7,5 7,6

Keskilohkoista signaalit hajautetaan (fan-out) kiinteällä tavalla lähtöpuolen laitimmaisiin kytkimiin, samalla periaatteella kuin selitettiin taulukon 3 signaalien käsittelyä.

Taulukko 6 esittää tilanteen ennen kahta viimeistä lähtöpuolen astetta. Nyt on 5 muistettava, että taulukoista 2 ja 3 poistettiin (*)-merkityt signaalit lisälohkoihin. Ne käsiteltiin siellä samoin kuin aktiivisten lohkojen osalta edellä selitettiin. Näin ollen saadaan käsiteltäväksi myös nuolin (->) merkityt signaalit, ja niille tarvitaan vielä aikakytkentöjä, sillä ne sijaitsevat väärissä aikaväleissä tässä vaiheessa.

Taulukko 6 _-> 3,3 ____ 3,1/1,2 2,4 I 1,4 1 1,6 2.1 __U__l_A__2^6__1,5/3,2 2,2_ 2.5 3,5 3,6 2,3 3,4 • · • · / _-> 4,3 ____ 6.1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 4.5 __5^6__5,4_JM___4j2_ 5.2 4,1 4,6 14,4/5,3 5,5 ~ ->9,1 -> 8,5 ____ 8.2 9,5 9,3 9,2 9,6 9,4 __. 7,3____y__8,6 7,1 [7,2 8,4 [7,4 17,5 7,6 ~ 12 97600

Taulukko 7 esittää tilanteen viimeisten tilakytkimien jälkeen.

Taulukko 7 1,2 1,1 1,3 1,4 1,5 1,6 2,1__20__20__20__20__20_ 3.1 1 3,3 3,5 1 3,6 3,2 3,4 4,5 1 4,3 I 4,1 4,6 4,4 4,2 5.2 __50__50__50__50__50_ 6,1__60__60__60__60__60_ 7.1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 8.2 __80__M__§0__80__80_ 9.1 9,5 9,3 9,2 9,6 9,4

Taulukko 8 esittää lopuksi tilanteen viimeisten aikakytkimien jälkeen, eli koko kytkentäverkon ulostulosignaalit tässä valitussa esimerkkitapauksessa.

Taulukko 8 1.1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 2.1 __2,2__20__20__20__20_ 3.1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 4.1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 5.1 __50__50__50__50__50_ 6.1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 7.1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 8.1 __80__80__M__80__80_ 9.1 9,2 9,3 9,4 9,5 9,6 Tässä yhteydessä on vielä huomautettava, että taulukoiden 1 - 8 esittämä esimerkki \ . on voimakkaasti pelkistetty, jotta esityksen havainnollisuus säilyisi. Käytännössä, esimerkiksi kuvan 1 kytkentäverkon tapauksessa, jossa on 128 tuloa ja lähtöä, ja 63 aikaväliä, signaalien kytkennät olisi havainnollistettava taulukoilla, joissa on vastaavasti 128 riviä ja 63 saraketta, eli 8064 signaalisolua. Todellista tilannetta vastaava havaintoesitys laajenee lisäksi merkittävästi, jos lisäksi halutaan esittää keskiportaiden "ylimääräisten" lohkojen kytkentätilanteet vastaavien taulukoiden avulla.

13 97600

Vaikka edellä esimerkissä tarkasteltiin tilannetta, jossa keskiportaan tulo-ja lähtö-porttien määrä on kaksinkertainen tulo- ja lähtöportaiden porttimäärään nähden, tiedetään, että estoton verkko voidaan aikaansaada yleisessä tapauksessa, kun tulo-portaassa on m TS-lohkoa, keskiportaassa 2n-l STS-lohkoa ja lähtöportaassa n ST-5 lohkoa, jos kopiointeja ei tehdä.

Todettakoon vielä, ettei esitetty menetelmä ja ristikytkentäarkkitehtuuri rajoita toteutusta esimerkissä esitettyyn malliin, vaan keskintöä voidaan käyttää kaikilla SDH-tasoilla. Lisäksi kytkentää voidaan käyttää sekä STM- että muiden vastaavien signaalien ristikytkentää varten. Vaikka esimerkin moduulirakenne on tällä hetkellä 10 edullinen, se ei luonnollisestikaan rajoita keskinnön käyttöä pienemmillä eikä varsinkaan suuremmillä moduuleilla.

Tässä hakemuksessa ei ole paneuduttu tarkemmin menetelmän toteuttavaan algoritmiin, joka voidaan toteuttaa monin alan ammattilaisen tuntemin menetelmin. Algoritmia voidaan edullisesti soveltaa ristikytkentälaitteiston tietokoneohjaimessa, 15 jolloin keksinnölliselle algoritmille on tunnusomaista se, mitä patenttivaatimuksissa esitetään.

• · * « · » · · · » • · • *

Claims (6)

14 97600

1. Menetelmä SDH STM-N-signaalien kytkemistä varten TS^TS^T-kytkentä-verkossa, jossa keskiportaan (SSW-TSW-SSW) kapasiteetti on suurempi kuin tu lo- tai menoportaiden kapasiteetti, jolloin keskiportaan tulo- tai menoportaiden 5 kapasiteettia vastaavia keskilohkoja sanotaan aktiivisiksi lohkoiksi ja muita lohkoja ylimääräisiksi lohkoiksi, tunnettu siitä, että a) muodostetaan ratkaisu signaaleille, jotka kulkevat tulopuolen aika- ja tilakytki-mien (TSW-SSW, kuvassa 1 vasemmalla puolella) läpi siten, ai) että aikakytkimien (TSW) lähdöissä samassa aikavälissä ei ole yhtä useampaa 10 kytkentäverkon samaan lähtöporttiin menevää signaalia; ja a2) että tilakytkimien (SSW) lähdöissä aktiivisen keskiportaan samaan keskiloh-koon ei mene yhtä useampaa samaan ulosmenolohkoon (SSW - TSW) johdettavaa signaalia; a3) jolloin aikakytkimissä ja tilakytkimissä ai- ja a2-vaiheissa vaille haluttua rat-15 kaisua jäävät signaalit johdetaan keskiportaan lisälohkojen kautta lähtöpuolen tila-aikakytkimille; b) muodostetaan ratkaisu signaaleille, jotka kulkevat keskiportaan STS-kytkinloh-kojen (SSW-TSW-SSW) läpi; ja c) muodostetaan ratkaisu signaaleille, jotka kulkevat lähtöpuolen tila- ja aikakyt-20 kimien (SSW-TSW, kuvassa 1 oikealla puolella) läpi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tulopuolen ai-ka-tilakytkimien (TSW-SSW) läpi kytkettäville signaaleille toistetaan vaiheet ai ja a2 ennen vaiheen a3 toteuttamista, jolloin vaiheita ai ja a2 toistettaessa keskiportaan samaan keskilohkoon menevien ja samaan lähtöpuolen tila-aikakytkinlohkoon 25 menevien signaalien lukumäärä ei saa ylittää aikavälien lukumäärää. « « ·

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheissa • · * * · · * ai ja a2 asetetaan rajoitukseksi se, että samasta tulopuolen aika-tila-lohkosta läh tevien signaalien lukumäärä ei ylitä AU-4 signaalin kapasiteettia. • · · • « . 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että . 30 menetelmässä ensin käsitellään tuloportaiden porteissa olevat AU-4 signaalit, *..* jotka reititetään kytkinportaiden läpi siten, että ne kulloinkin ensisijaisesti reititetään saman keskiportaan tila-aika-tila-lohkon (SSW-TSW-SSW 1, 2, ...16) kautta.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yleislähetyssignaalien kytkennät tehdään keskiportaan tila-aika-tila-lohkoissa 35 (SSW-TSW-SSW), jolloin kytkentäsääntönä on, että yleislähetyssignaalit johde- i5 97600 taan ulos tila-aika-tila-lohkoista (SSW-TSW-SSW) samalla hetkellä, eli vastaavissa aikaväleissä.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keskiportaassa (SSW-TSW-SSW) signaaleja järjestellään vain tilakytkimien 5 (SSW) avulla.