DE3802579A1 - Dreistufiges blockierungsfreies koppelfeld - Google Patents
Dreistufiges blockierungsfreies koppelfeldInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Koppelfeld ausgehend vom
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Koppelfelder sind
bekannt (Bell System Technical Journal, Vol. XXXII, 1953,
Seiten 406-425; US PS 39 78 291).
Aus obigen Veröffentlichungen ist es bekannt ein Koppelfeld
dreistufig aus Teilkoppelfeldern aufzubauen. Unter
Einhaltung bestimmter Bedingungen ist es möglich bei einem
dreistufigen Aufbau die Zahl der Koppelpunkte unter
Beibehaltung der Blockierungsfreiheit kleiner zu halten als
N 2, wobei N die Zahl der zu verbindenden Eingänge und
Ausgänge bedeutet.
Blockierungsfreiheit kann prinzipiell auch erreicht werden,
indem man ein an sich nicht blockierungsfreies Koppelfeld
- etwa durch Verdoppelung der Koppelpunktzahl - erweitert.
Dies bedeutet allerdings einen erheblichen Mehraufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es das Koppelfeld ausgehend vom
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszugestalten, daß
eine Blockierungsfreiheit auch bei Ausfall eines beliebigen
Teilkoppelfeldes gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte
Ausgestaltungen aufgezeigt.
Die Realisierung gemäß den Merkmalen der Patentansprüche
besitzt folgende Vorteile:
Bei Ausfall eines Teilkoppelfeldes erfolgt die
Durchschaltung über die redundanten Ein- bzw. Ausgänge
anderer Teilkoppelfelder, so daß keine Verbindungen verloren
gehen und eine Blockierungsfreiheit in jedem Falle
gewährleistet ist. Bei Verwendung von symmetrischen Modulen
für die Teilkoppelfelder lassen sich blockierungsfrei
redundante Wege durch ein Clos-Koppelfeld schalten. Bei
Reparaturen oder Störungen läßt sich ein Teilkoppelfeld pro
Stufe austauschen, ohne daß eine Koppelfeldblockierung
auftritt. Das Koppelfeld nach der Erfindung läßt sich bei
Bedarf sogar während des Betriebs störungsfrei erweitern.
Wenn in der Eingangs- oder Ausgangsstufe mehrere
Teilkoppelfelder gemeinsam auf einer Leiterplatte
untergebracht sind, kann auch bei Einhaltung gewisser
Verdrahtungsbedingungen der Teilkoppelfelder der Ausfall
einer ganzen Leiterplatte hingenommen werden, ohne Verlust
der Blockierungsfreiheit.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild für ein bekanntes
Clos-Koppelfeld,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild für ein redundantes
Clos-Koppelfeld,
Fig. 3 ein Beispiel für eine Blockierung bei gemeinsamer
Führung von redundanten Leitungen auf ein
Teilkoppelfeld,
Fig. 4 ein Schema zum Beweis der Blockierungsfreiheit,
Fig. 5 ein Koppelfeld nach der Erfindung mit 8 Ein- bzw.
Ausgängen,
Fig. 6 ein Koppelfeld nach der Erfindung mit 128 Ein- bzw.
Ausgängen,
Fig. 7 die zyklische Vernetzung der redundanten Leitungen
bei Unterbringung mehrerer Teilkoppelfelder auf
jeweils einer Leiterplatte,
Fig. 8 die modulare Erweiterung eines Koppelfeldes nach der
Erfindung,
Fig. 9 die Parallelschaltung von Koppelfeldern.
Zum einfacheren Verständnis der Erfindung ist in Fig. 1 die
Struktur eines bekannten Clos-Koppelfeldes dargestellt. Es
ist dreistufig aufgebaut. Die Eingangsstufe ES besteht aus m
Teilkoppelfeldern, die jeweils n Eingänge und 2n-1 Ausgänge
aufweisen. Die Zwischenstufe ZS besteht aus 2n-1
Teilkoppelfeldern mit jeweils m Eingängen und m Ausgängen.
Die Ausgangsstufe AS weist m Teilkoppelfelder auf mit
jeweils 2n-1 Eingängen und n Ausgängen. Die Clos-Struktur
nach Fig. 1 ist blockierungsfrei. Blockierungsfreiheit
bedeutet, daß zwischen einem beliebigen Eingang und einem
beliebigen Ausgang in jedem Fall eine Verbindung aufgebaut
werden kann. Das Clos-Koppelfeld nach Fig. 1 besitzt den
Nachteil, daß bei der Verwendung von Teilkoppelfeldern mit
quadratischen Matrizen die Grundbausteine in der Eingangs-
und Ausgangsstufe nicht optimal ausgenutzt werden. Mit Hilfe
dieser beim Clos-Koppelfeld nicht benötigten Eingänge lassen
sich Clos-Koppelfelder mit Redundanz aufbauen. Redundanz
bedeutet hier, daß für eine Verbindung eines Einganges mit
einem Ausgang des Koppelfeldes zwei verschiedene
Verbindungswege zur Verfügung stehen.
In Fig. 2 ist ein Clos-Koppelfeld mit quadratischen
Teilkoppelfeldern dargestellt. Es weist Redundanz auf; d.h.
ein beliebiges Teilkoppelfeld darf ausfallen, ohne daß die
Blockierungsfreiheit verloren geht. Das Koppelfeld gemäß
Fig. 2 weist jeweils m Teilkoppelfelder in der Eingangs-
bzw. Ausgangsstufe ES, AS auf mit jeweils 2n Ein- bzw.
Ausgängen. In der Zwischenstufe ZS sind 2n Teilkoppelfelder
mit m Ein- bzw. Ausgängen vorgesehen, d.h. ein
Teilkoppelfeld mehr als bei einer herkömmlichen
Clos-Struktur. Gegenüber dem
Koppelfeld in Fig. 1 besitzen die Teilkoppelfelder der
Eingangs- bzw. Ausgangsstufe erfindungsgemäß die doppelte
Anzahl von Ein- und Ausgängen. Damit kann jedes
Teilkoppelfeld der Eingangs- bzw. Ausgangsstufe mit n
Leitungen und n redundanten Leitungen belegt werden.
Damit die Blockierungsfreiheit auch bei einem Ausfall eines
Teilkoppelfeldes der Eingangs- bzw. Ausgangsstufe erhalten
bleibt, müssen die zu den n Anschlüssen jedes
Teilkoppelfeldes redundanten n Leitungen erfindungsgemäß
einzeln auf andere Teilkoppelfelder derselben Stufe verteilt
werden. Daß n redundante Leitungen nicht alle auf ein
Teilkoppelfeld geführt werden dürfen, zeigt Fig. 3 für
n=2 und m=4.
In Fig. 3 sind die zum 1. Teilkoppelfeld der Eingangsstufe
führenden Leitungen A und B beide auf die redundanten
Eingänge nur eines anderen Teilkoppelfeld, nämlich das 2.
Teilkoppelfeld, geführt. Bei einem Ausfall des
1. Teilkoppelfeldes der Eingangsstufe können die
Verbindungswege A und B nicht mehr aufgebaut werden, da
beide über das 3. Teilkoppelfeld der Zwischenstufe
durchgeschaltet werden müßten. Werden die n redundanten Ein-
bzw. Ausgänge der Eingangs- bzw. Ausgangsstufe mit
nichtredundanten Ein- bzw. Ausgängen von n anderen
Teilkoppelfeldern der gleichen Stufe verbunden, d.h. die
redundanten Pfade werden einzeln auf mehrere
Teilkoppelfelder verteilt, so ist die Blockierungsfreiheit
bei Ausfall eines Teilkoppelfeldes der Eingangs- bzw.
Ausgangsstufe immer gewährleistet. Da in der Zwischenstufe
ein Teilkoppelfeld mehr vorhanden ist als es für ein
blockierungsfreies Clos-Koppelfeld nötig ist, ist ebenfalls
Blockierungsfreiheit bei Ausfall eines Teilkoppelfeldes
erfüllt.
Die Blockierungsfreiheit wird anhand der Fig. 4 erläutert.
Fig. 4 zeigt für den "worst case" den Ausfall eines
Teilkoppelfeldes in der Eingangsstufe. Durch die Aufteilung
der redundanten Pfade wird über jedes Teilkoppelfeld in der
Eingangs- und Ausgangsstufe höchstens eine redundante Leitung
geführt. Bei einem Ausfall eines Teilkoppelfeldes in der
Eingangsstufe sind vor dem Schalten einer Ersatzverbindung
im schlimmsten Fall n+(n-1) Teilkoppelfelder der
Zwischenstufe von den n Leitungen des i-ten Teilkoppelfeldes
der Eingangsstufe und von den n-1 Leitungen des j-ten
Teilkoppelfeldes der Ausgangsstufe belegt. Da die
Zwischenstufe jedoch 2n Teilkoppelfelder besitzt, ist immer
noch ein Teilkoppelfeld vorhanden über das die redundante
Leitung zum gewünschten Ausgang durchschaltbar ist. In Fig. 4
ist dies das (n+1)-te Teilkoppelfeld, über das die
Ersatzverbindung A vom i-ten Teilkoppelfeld der
Eingangsstufe zum j-ten Teilkoppelfeld der Ausgangsstufe
geführt werden kann. Für den Ausfall eines Teilkoppelfeldes
der Ausgangsstufe gilt aus Symmetriegründen dasselbe.
Weiterhin zeigt ein Vergleich der Fig. 1 und 2, daß ein
Ausfall eines Teilkoppelfeldes in der Zwischenstufe
erfindungsgemäß durch das zusätzliche Teilkoppelfeld
abgefangen wird. Es ist also mit den Maßnahmen der Erfindung
möglich ein Clos-Koppelfeld mit Redundanz aufzubauen, bei
dem ein beliebiges Teilkoppelfeld ausfallen kann ohne daß
die Blockierungsfreiheit verloren geht.
Die Fig. 5 und 6 zeigen Ausführungsbeispiele solcher
Clos-Koppelfelder mit Redundanz und zwar Fig. 5 für 8 Ein-
bzw. Ausgänge und Fig. 6 für 128 Ein- bzw. Ausgänge. In
Fig. 5 sind die Ersatzwege bei Ausfall des
1. Teilkoppelfeldes der Eingangsstufe dargestellt. Die
benützten Pfade sind in Fig. 5 nicht unterbrochen und die
unbenützten Pfade gestrichelt eingezeichnet. Die redundanten
Leitungen an den Eingängen der Eingangsstufe und an den
Ausgängen der Ausgangsstufe sind jeweils zyklisch vernetzt.
Zyklische Vernetzung bedeutet, daß bei Fig. 5 die zu den
Anschlüssen des 1. Teilkoppelfeldes redundanten Leitungen
auf das 2. und 3. Teilkoppelfeld verteilt werden und die zu
den Anschlüssen des 2. Teilkoppelfeldes redundanten
Leitungen auf das 3. und 4. Teilkoppelfeld. Die zu den
Anschlüssen des 3. Teilkoppelfeldes redundanten Leitungen
sind auf das 4. und 1. Teilkoppelfeld verteilt.
Entsprechendes gilt für die redundanten Leitungen in Fig.
6.
Diese zyklische Vernetzung bringt eine übersichtliche
Verdrahtung und damit weniger Schaltfehler. Darüber hinaus
bringt sie weitere Vorteile, insbesondere wenn mehrere
Teilkoppelfelder der Eingangs- oder Ausgangsstufe zu einer
Gruppe zusammengefaßt sind und deren redundante Ein- und
Ausgänge mit anderen Gruppen von Teilkoppelfeldern ebenfalls
zyklisch vernetzt sind.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 sind Gruppen von
jeweils x Teilkoppelfeldern auf einer Leiterplatte
untergebracht. Die zyklische Vernetzung ist hier so
realisiert, daß die zu den Anschlüssen der 1. Leiterplatte
redundanten Leitungen (gestrichelt) auf die 2. bis (n+1)-te
Leiterplatte verteilt werden, die der 2. Leiterplatte auf
die 3. bis (n+2)-te Leiterplatte usw. Die redundanten
Leitungen der letzten Leiterplatten werden dann auf die 1.
bis n-te Leiterplatte zurückgeführt. Somit kann in der
Eingangsstufe und in der Ausgangsstufe nicht nur ein
Teilkoppelfeld sondern eine auf einer Leiterplatte sich
befindende Gruppe von x Teilkoppelfeldern ausfallen, ohne
daß die Blockierungsfreiheit verloren geht. Diese zyklische
Vernetzung, die bei n Anschlüssen pro Teilkoppelfeld
mindestens n+1 Leiterplatten benötigt, ist auch für eine
modulare Erweiterung des Koppelfeldes von Bedeutung. In der
Zwischenstufe kann dagegen wegen der Redundanz höchstens ein
Teilkoppelfeld auf einer Leiterplatte untergebracht werden,
da hier gegenüber einem herkömmlichen Clos-Koppelfeld nur
ein Teilkoppelfeld zuviel angeschlossen und damit
ausgewechselt kann.
Für die Eingangs- und Ausgangsstufe können vorteilhaft
gleichartige quadratische Module verwendet werden.
Das Koppelfeld nach der Erfindung wird beispielsweise mit
Koppelbausteinen der Größe 16×16 aufgebaut. Diese können
bereits ein Teilkoppelfeld bilden oder ein Teilkoppelfeld
kann aus diesen Koppelbausteinen zusammengesetzt sein.
Damit die Anzahl der Koppelpunkte und der Koppelbausteine
klein ist und die Komplexität der Vernetzung überschaubar,
wird das Clos-Koppelfeld für 512 Anschlüsse mit 16×16
Modulen in der Eingangs- und Ausgangsstufe aufgebaut. Das
Clos-Koppelfeld besitzt somit 64 (16×16) Teilkoppelfelder
in der Eingangs- und Ausgangsstufe und 16 (64×64)
Teilkoppelfelder in der Zwischenstufe.
Ein redundantes Clos-Koppelfeld n×n kann gemäß Fig. 8 mit
einstufigen Koppelfeldern m×m modular erweitert werden.
Die Redundanz bleibt jedoch nur dann erhalten, wenn bei den
einstufigen Koppelfeldern redundante Eingänge vorgesehen
sind.
Eine Möglichkeit der Erweiterung besteht darin redundante
Koppelfelder parallel zu schalten (Fig. 9). Das in Fig. 9
dargestellte Koppelfeld wird aus zwei parallel geschalteten
mit quadratischen Modulen aufgebauten Koppelfeldern
gewonnen. Die Eingänge werden bedarfsweise unter
Zwischenschaltung einer Verknüpfungslogik VL auf beide
Koppelfelder KF 1 und KF 2 gleichmäßig verteilt und die
Ausgänge über eine Verknüpfungsschaltung VS zusammengefaßt.
Die Blockierungsfreiheit mit Redundanz bleibt unter der
Voraussetzung erhalten, daß die Verknüpfungslogik VL bzw.
-schaltung VS nicht ausfällt.
Zur Realisierung der Koppelpunktschaltkreise der verwendeten
Teilkoppelfelder gibt es die vielfältigsten Möglichkeiten,
beispielsweise die Ausbildung als Ermitter- oder
Differenzverstärkerstufe mit nachgeschalteter Basisstufe (EP
1 48 395; US 46 30 046).
Claims (6)
1. Dreistufiges blockierungsfreies mit einer aus mehreren
Teilkoppelfeldern bestehenden Eingangsstufe, auf die die
Koppelfeldeingänge verteilt sind, mit einer aus ebenfalls
mehreren Teilkoppelfeldern bestehenden Ausgangsstufe und
mit einer aus mehreren Teilkoppelfeldern bestehenden
Zwischenstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der
Ein- bzw. Ausgänge aller Teilkoppelfelder der Eingangs-
bzw. Ausgangsstufe (ES, AS) in bezug auf die
Koppelfeldeingänge bzw. -ausgänge mindestens doppelt so
groß gewählt ist, daß die Zwischenstufe (ZS) mindestens
ein Teilkoppelfeld mehr aufweist als es für ein
blockierungsfreies Koppelfeld erforderlich ist, daß die
durch die Vervielfachung entstandenen n redundanten Ein-
bzw. Ausgänge der Teilkoppelfelder mit nichtredundanten
Koppelfeldein- bzw. -ausgängen anderer Teilkoppelfelder
der gleichen Stufe verbunden sind und zwar so, daß
die n redundanten Ein- bzw. Ausgänge eines
Teilkoppelfeldes einzeln mit nichtredundanten Ein- bzw.
Ausgängen von anderen Teilkoppelfeldern verbunden sind.
2. Koppelfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jeweils eine Gruppe von Teilkoppelfeldern einer Eingangs-
oder Ausgangsstufe bezüglich ihrer redundanten Ein- bzw.
Ausgänge mit den nichtredundanten Ein- bzw. Ausgängen
einer folgenden Gruppe von Teilkoppelfeldern dieser Stufe
in zyklischer Reihenfolge verbunden ist.
3. Koppelfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Gruppe von Teilkoppelfeldern der Eingangs- und
Ausgangsstufe auf einer Leiterplatte untergebracht ist.
4. Koppelfeld nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß alle Teilkoppelfelder bzw. Gruppen
von Teilkoppelfeldern mit gleichartigen Modulen aufgebaut
sind.
5. Koppelfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß Koppelfelder, deren Teilkoppelfelder
nur nichtredundante Ein- bzw. Ausgänge aufweisen dadurch
um redundante Eingänge erweitert sind, daß mindestens
zwei solcher Koppelfelder parallel geschaltet sind.
6. Koppelfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilkoppelfelder bzw. Module
quadratisch, d.h. mit gleicher Anzahl von Ein- und
Ausgängen aufgebaut sind.
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DE2424727A1 (de) * | 1974-05-21 | 1975-12-04 | Telefonbau & Normalzeit Gmbh | Verfahren zur erweiterung von koppeleinheiten, insbesondere fuer mischkoppelfelder in fernmeldevermittlungsanlagen |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5371786A (en) * | 1993-09-29 | 1994-12-06 | At&T Bell Corp. | Electronic cross-connect system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2034130T5 (es) | 1996-12-16 |
EP0333922B2 (de) | 1996-08-28 |
ES2034130T3 (es) | 1993-04-01 |
ATE79208T1 (de) | 1992-08-15 |
EP0333922B1 (de) | 1992-08-05 |
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EP0333922A1 (de) | 1989-09-27 |
CA1324203C (en) | 1993-11-09 |
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