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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Fernmeldenetz mit einer Mehrzahl von Knoten und bidirektionalen
Datenleitungen, die sich zwischen je zwei Knoten in Form von Gruppen
von wenigstens zwei Leitungen erstrecken, sowie ein Verfahren zum
Aufrüsten
eines solchen Netzes.
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Derartige Netzstrukturen, bei denen
besagte Gruppen in der Regel aus genau zwei bidirektionalen Leitungen
bestehen, werden zur abgesicherten Datenübertragung verwendet, wobei
eine an einem gegebenen Startknoten in das Netz eingespeiste Informationseinheit
in Form von zwei Exemplaren, im Folgenden als Nutzexemplar bzw.
Redundanzexemplar bezeichnet, über
verschiedene Leitungen an einen Zielknoten übertragen wird. Der Zielknoten
empfängt bei
ungestörtem
Betrieb des Netzes sowohl das Nutzexemplar als auch das Redundanzexemplar,
berücksichtigt
aber zur Weitergabe an ein angeschlossenes Endgerät nur das
Nutzexemplar; das Redundanzexemplar wird verworfen. Nur wenn im
Falle einer Störung
das Nutzexemplar am Zielknoten nicht eintrifft, gibt dieser das
Redundanzexemplar an das Empfänger-Endgerät weiter.
So ist auch im Falle von Störungen
einzel ner Datenleitungen ein praktisch unterbrechungsfreier Übertragungsbetrieb
gewährleistet.
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Knoten eines derartigen Fernmeldenetzes umfassen
herkömmlicherweise
eine Mehrzahl von auf Steckkarten aufgebauten Schnittstellenschaltungen,
eine Vermittlungsmatrix und eine Steuereinheit. Eine Funktion der
Schnittstellenschaltungen ist der Empfang eines Datenstroms von
einer zugeordneten bidirektionalen Datenleitung und dessen Zerlegung in
eine Mehrzahl von Kanälen,
die von der Vermittlungsmatrix unter der Kontrolle der Steuereinheit
an unterschiedliche Schnittstellenschaltungen weitergeleitet werden,
wobei diese wiederum eine Mehrzahl von von der Vermittlungsmatrix
zugeführten
Kanälen zu
einem auf einer zugeordneten bidirektionalen Datenleitung auszugebenden
Datenstrom zusammenfügen.
Schnittstellenschaltungen und Vermittlungsmatrizen sind mit unterschiedlichen
Leistungsfähigkeiten,
d.h. unterschiedlichen Zahlen von gleichzeitig verarbeitbaren Kanälen, verfügbar. So
gibt es z.B. bei einem Fernmeldenetz nach dem SDH-Standard Schnittstellenschaltungen
für je
vier oder 16 und in Zukunft auch 64 im SDH-System als Container
bezeichnete Kanäle
sowie entsprechende Vermittlungsmatrizen.
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Die fortwährend steigende Nachfrage nach Übertragungskapazität in den
Fernmeldenetzen macht einen laufenden Ausbau der Netze erforderlich.
Ein solcher Ausbau darf zu keiner Unterbrechung des Datenverkehrs
führen,
und auch die Redundanz des Datenverkehrs soll während einer Ausbauoperation
so weit wie möglich
gesichert sein.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist, ein Fernmeldenetz bzw. Teile eines Fernmeldenetzes sowie ein
Verfahren zum Aufrüsten
eines Fernmeldenetzes anzugeben, die einen einfachen und störungssicheren
Aufrüstvorgang
ermöglichen.
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Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch
einen Abschnitt eines Fernmeldenetzes, der zwei Knoten und eine
Gruppe von wenigstens zwei sich zwischen den zwei Knoten erstreckenden
bidirektionalen Datenleitungen umfasst, wobei
- – wenigstens
eine der Datenleitungen redundant ist,
- – jeder
Knoten über
eine Steuereinheit, wenigstens eine Vermittlungsmatrix und eine
Mehrzahl von Schnittstellenschaltungen verfügt,
- – jede
Datenleitung mit jeweils einer Schnittstellenschaltung der zwei
Knoten verbunden ist,
- – jede
Schnittstellenschaltung zum Übertragen
einer bestimmten Zahl von Kanälen
zwischen der Datenleitung und der Vermittlungsmatrix ausgelegt ist,
- – die
Steuereinheit eines Knotens Zugriff auf einen Konfigurationsdatensatz
hat, der zu jeder Zeit aktuell existierende Verbindungen zwischen
Kanälen
der Schnittstellenschaltungen über
die Vermittlungsmatrix angibt, und
- – die
Steuereinheit eingerichtet ist, zu überwachen, ob eine externe
Bedingung vorliegt oder nicht, und bei Nichtvorliegen der Bedingung Änderungen
am im Konfigurationsdatensatz ein getragenen Verbindungen zuzulassen,
und bei Vorliegen der Bedingung Änderungen
an im Konfigurationsdatensatz eingetragenen Verbindungen zu sperren,
die weitere Übertragung
von Information über
die Vermittlungseinheiten des Knotens aber zuzulassen.
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Dabei ist die Redundanz wohlgemerkt
nicht so zu verstehen, dass jederzeit eine Leitung existieren müsste, auf
der keine Nutzdaten übertragen
werden. Es genügt,
wenn jederzeit die Möglichkeit
besteht, den vorhandenen Nutzdatenverkehr so auf die Leitungen zu
verteilen, dass eine Leitung von Nutzdatenverkehr frei wird.
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Durch gezieltes Herbeiführen der
externen Bedingung kann man die Steuereinheit veranlassen, die im
Konfigurationsdatensatz eingetragenen Verbindungen einzufrieren.
In diesem „eingefrorenen" Zustand
ist es möglich,
eine Schnittstellenschaltung, über
welche die „eingefrorenen"
Verbindungen laufen, zu entfernen, eine neue, leistungsfähigere Schaltung
an deren Stelle einzusetzen, wobei die im Konfigurationsdatensatz
eingetragenen Verbindungen für
diese Schnittstellenschaltung fortgelten, und anschließend durch
Aufheben der externen Bedingung Aktualisierungen der eingetragenen
Verbindungen entsprechend dem jeweiligen Bedarf wieder zuzulassen.
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Die Datenleitungen zwischen den zwei
Knoten können
einen 1+1-Schutz oder einen 1:N-Schutz aufweisen. In ersterem Fall
sendet ein erster der zwei Knoten von jeder an den zweiten Knoten
zu übertragenden Informationseinheit
ein Nutzexemplar und ein Redundanzexemplar auf jeweils verschiedenen Leitungen
der Gruppe, so dass der zweite Knoten im Regelfall von den zwei
empfangenen Exemplaren nur eins berücksichtigt. Dies erlaubt im
Falle einer Störung
beim Empfang des Nutzexemplars den sofortigen, unterbrechungsfreien
Rückgriff
auf das Redundanzexemplar. Im letzteren Fall dient von insgesamt
N+1-Leitungen (N=1,
2, 3 ...) eine als Reserve, die bei Ausfall einer der N Nutzdaten übertragenden Leitungen
als Ersatz für
diese zur Verfügung
steht. Bei dieser Ausgestaltung kann sich im Vergleich zu 1+1-Schutz der Übergang
auf die Reserveleitung geringfügig
verzögern,
weil bei einer Störung
der Empfänger
den Senderknoten zunächst
auffordern muss, auf die Reserveleitung zu wechseln; vorteilhaft
ist jedoch die im Vergleich zu 1+1-Schutz effektivere Nutzung der
Leitungen, einerseits aufgrund der Möglichkeit, eine große Zahl
N von Leitungen über
eine Reserveleitung abzusichern, andererseits, weil bei störungsfreiem
Betrieb die Reserveleitung zur Übertragung
von Datenverkehr niedriger Priorität brauchbar ist.
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Vorzugsweise ist die externe Bedingung
so gewählt,
dass sie jeweils für
jede einzelne Schnittstellenschaltung eines Knotens unabhängig von
dessen anderen Schnittstellenschaltungen erfüllt oder nicht erfüllt sein
kann, und die Steuereinheit ist eingerichtet, bei Erfülltsein
der Bedingung für
eine der Schnittstellenschaltungen nur diejenigen Verbindungen im
Konfigurationsdatensatz einzufrieren, die über die Schnittstellenschaltung
laufen, für
die die Bedingung erfüllt
ist. Dies ist insbesondere bei einem Knoten zweckmäßig, der
eine Mehrzahl von mit jeweils verschiedenen anderen Knoten verbundenen Schnittstellenschaltungen
aufweist, da so von dem Einfrieren nur Verbindungen einer tatsächlich auszutauschenden
Schnittstellenschaltung betroffen sind, während die Funktionsweise der
restlichen Schnittstellenschaltungen unverändert bleibt. Die mit dem Einfrieren
verbundene Beeinträchtigung
beschränkt sich
somit auf eine einzelne Datenleitung zwischen zwei Knoten; die Datenkommunikation
dieser zwei Knoten mit dritten Knoten bleibt unbeeinflusst.
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Vorzugsweise gibt der Konfigurationsdatensatz
ferner für
jede Schnittstellenschaltung des Knotens die Zahl der von ihr unterstützten Kanäle an.
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Vorzugsweise ist die externe Bedingung
eine Diskrepanz zwischen der in dem Konfigurationsdatensatz eingetragenen
Zahl der Kanäle,
die eine Schnittstellenschaltung zu verarbeiten in der Lage ist,
und der tatsächlichen
Zahl dieser Kanäle.
Dies ermöglicht
es, die externe Bedingung zum Einfrieren der Verbindungen einfach
dadurch herbeizuführen, dass
noch vor dem körperlichen
Austausch einer Schnittstellenschaltung gegen eine neue die Kanalzahl
der neuen Schaltung in den Konfigurationsdatensatz eingetragen wird.
Dann ist nämlich,
sobald die neue Schaltung eingesetzt ist, die externe Bedingung
automatisch nicht mehr erfüllt,
und ein spezieller Arbeitsschritt zum Aufheben der Bedingung erübrigt sich.
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Vorzugsweise ist der Knoten eingerichtet, um
nach Erfassen des Eintritts der Bedingung, also insbesondere nach Änderung
der im Konfigurationsdatensatz eingetragenen Kanalzahl, erst auf
Eingang eines externen Befehls hin zu überprüfen, ob die Bedingung weiterhin
erfüllt
ist, und bei Nichterfülltsein der
Bedingung die Sperrung aufzuheben. Bei einer solchen Ausgestaltung
werden die eingefrorenen Verbindungen nicht automatisch nach Austausch
der Schnittstellenschaltung wieder „aufgetaut", sondern es wird
ein diesbezüglicher
Befehl des Benutzers abgewartet, so dass der Benutzer vor Wiederaufnahme des
normalen Betriebs gegebenenfalls Zeit hat, weitere Maßnahmen
oder Überprüfungen durchzuführen. Da
nicht einfach ein unbedingter Befehl zum „Wiederauftauen" der Verbindungen
gegeben wird, sondern ein Befehl zum Überprüfen der Bedingung, werden eventuelle
Fehler erkannt, die beim Austausch der Schnittstellenschaltung aufgetreten
sein können,
und im Falle eines solchen Fehlers bleiben die Verbindungen eingefroren.
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Ein Verfahren zum Aufrüsten des
oben erwähnten
Fernmeldenetzabschnitts umfasst vorzugsweise die Schritte
- a) Festlegen einer Datenleitung der Gruppe
als nicht für
die Nutzdatenübertragung
genutzte Leitung, sei es als Träger
von Redundanzexemplaren von zu übertragenden
Informationseinheiten bei 1+1-Schutz oder als Reserveleitung bei 1:N-Schutz
(N = 1, 2, 3,...);
- b) Herstellen der externen Bedingung;
- c) Austausch der an die ausgewählte Leitung angeschlossenen
Schnittstellenschaltungen.
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Diese Schritte werden so oft wiederholt,
bis alle mit Datenleitungen der Gruppe verbundenen Schnittstellenschaltungen
ausgetauscht sind. Dann wird die externe Bedingung wieder aufgehoben,
wobei diese Aufhebung, wie oben bereits erwähnt, eine automatische Konsequenz
des Austausches sein kann, indem eine zuvor gezielt hergestellte
Diskrepanz zwischen der in einem Konfigurationsdatensatz genannten
Kanalzahl der auszutauschenden Schnittstellenschaltung und deren
tatsächlicher
Kanalzahl durch den Austausch dieser Schaltung beseitigt wird.
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Indem zunächst eine Datenleitung der
Gruppe als Träger
von Redundanzexemplaren festgelegt und anschließend der Austausch der Schnittstellenschaltungen
an dieser Datenleitung vorgenommen wird, ist sichergestellt, dass
die bei einem solchen Austausch unvermeidliche Unterbrechung des
Datenverkehrs keine Nutzdaten betrifft, sondern lediglich Redundanzdaten,
die bei ordnungsgemäßem Funktionieren
des Fernmeldenetzes an ihren Zielknoten ohnehin nicht berücksichtigt
werden. Das heißt,
während
des Austauschs einer Schnittstellenschaltung kommt es nicht zu einer
Unterbrechung des Datenverkehrs, sondern lediglich zu einem zeitweiligen
Fortfall von dessen Redundanz.
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Vor dem Austausch einer Schnittstellenschaltung
kann es erforderlich sein, die Vermittlungsmatrix des betreffenden
Knotens durch eine leistungsfähi gere
zu ersetzen. Bei einem Knoten mit wenigstens zwei Vermittlungsmatrizen
wird in diesem Fall eine Unterbrechung des Datenverkehrs vermieden,
indem vorab die auszutauschende Vermittlungsmatrix als Vermittlungsmatrix
für die
Redundanzexemplare der zu übertragenden
Informationseinheiten festgelegt wird.
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Das oben beschriebene Verfahren ist
ohne weiteres anwendbar bei einem Fernmeldenetz, in welchem in der
Gruppe von bidirektionalen Datenleitungen, die zwei Knoten miteinander
verbinden, sowohl die Nutzexemplare als auch die Redundanzexemplare
von zwischen diesen Knoten zu übertragenden
Informationseinheiten befördert
werden. An sich sind gegenüber
derartigen Netzen Netzstrukturen bevorzugt, bei denen eine Vielzahl
Knoten durch Gruppen von bidirektionalen Datenleitungen zu einem
Ring verbunden ist, da sie es ermöglichen, Nutzexemplare und
Redundanzexemplare einer zu übertragenden
Informationseinheit vom Startknoten zum Zielknoten auf dem Ring
mit unterschiedlichen Umlaufrichtungen zu übertragen, so dass auch die
Unterbrechung einer ganzen Gruppe von Datenleitungen zwischen zwei
Knoten oder eine Störung
eines Knotens zwischen Start- und
Zielknoten das Eintreffen der Informationseinheit am Zielknoten – in Form des
Nutzexemplars oder des Redundanzexemplars – nicht verhindert. Um das
erfindungsgemäße Aufrüstverfahren
auch in solchen letzten Netzstrukturen anwendbar zu machen, ist
bevorzugt, derartige Netze vor dem Durchführen der oben angegebenen Schritte
a) bis c) von dem Betriebsmodus, in dem Nutzexemplare und Redundanzexemplare
der zu übertragenden
Information in unter schiedliche Richtungen auf dem Ring übertragen
werden, in einen Modus umzuschalten, in dem die Nutz- und Redundanzexemplare
in gleicher Richtung umlaufen, dann die Schritte a) bis c) auszuführen und
nach Austausch der Schnittstellenmodule wieder in den ursprünglichen
Modus mit gegenläufigen
Umlaufrichtungen zurückzuschalten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen von
Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf beigefügten
Figuren. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Abschnitts eines Fernmeldenetzes,
an dem die Erfindung anwendbar ist;
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2 ein
detaillierteres Blockdiagramm eines Knotens des Netzabschnitts aus 1 in einem Anfangsstadium
eines Ausbauvorgangs;
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3 den
Knoten aus 1 nach Erweiterung
der Vermittlungsmatrix;
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4 den
Knoten aus 3 nach Entfernen einer
Schnittstellenschaltung;
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5 den
Knoten nach Ersetzen der entfernten Schnittstellenschaltung durch
eine leistungsfähigere
Schaltung;
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6 schematisch
den Ablauf der Ausbauschritte und der begleitend vorgenommenen Änderungen
am Konfigurationsdatensatz;
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7 einen
Bereich eines Fernmeldenetzes mit in einer Ringstruktur miteinander
verbundenen Knoten; und
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8 eine
Konfiguration der Ringstruktur, die die Anwendung des erfindungsgemäßen Aufrüstungsverfahrens
ermöglicht.
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1 zeigt
eine stark schematisierte Darstellung eines Teils eines Fernmeldenetzes
mit zwei Knoten 1, 2, die über eine Gruppe aus zwei bidirektionalen
Datenleitungen 3, 4 direkt, d. h. ohne dazwischenliegende
weiter Knoten, miteinander verbunden sind. Weitere Anschlüsse 5 verbinden
die Knoten 1, 2 mit nicht gezeigten anderen Knoten
oder mit Fernmelde-Endgeräten.
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Der Knoten 1 erzeugt von
jeder Informationseinheit, die ein an ihn angeschlossenes Sender-Endgerät in ihn
einspeist und die für
ein an den Knoten 2 angeschlossenes Empfänger-Endgerät bestimmt
ist, zwei Exemplare, als Nutzexemplar bzw. Redundanzexemplar bezeichnet,
die auf den unterschiedlichen Datenleitungen 3, 4 zum
Knoten 2 befördert
werden. Solange das Netz störungsfrei
arbeitet, ignoriert der Knoten 2 das Redundanzexemplar
und gibt nur das Nutzexemplar an das Empfänger-Endgerät weiter; wenn infolge einer
Störung,
etwa einer Unterbrechung der Leitung 3, das Nutzexemplar
nicht eintrifft, schaltet der Knoten 2 intern um und gibt
das Redundanz exemplar an das Empfängerendgerät weiter. Dieses empfängt so trotz
der Störung
einen vollständigen
Datenstrom.
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2 zeigt
schematisch den inneren Aufbau des Knotens 1. Der Knoten 2 hat
denselben Aufbau. Der Knoten 1 umfasst zwei identische
Vermittlungsmatrizen 8, 9 mit im hier dargestellten
Beispiel je 16 Ein- und Ausgängen.
Unter der Kontrolle einer Steuereinheit 10 sind Verbindungen
zwischen beliebigen der Ein- und Ausgänge herstellbar. Die Ein- und
Ausgänge
der Matrizen 8, 9 sind jeweils paarweise mit einer
Eingangs- bzw. Ausgangsschnittstellenschaltung 6-1, 6-2,..., 6-4 bzw. 7-1, 7-2,..., 7-4 verbunden.
Die Eingangsschnittstellenschaltungen 6-1, 6-2 empfangen über die
Datenleitungen 3, 4 Daten von dem anderen Knoten 2;
die Ausgangsschnittstellenschaltungen 7-1, 7-2 senden
Daten an den Knoten 2 über
die Leitungen 3, 4. Andere Eingangs- und Ausgangsschnittstellenschaltungen 6-3, 6-4 bzw. 7-3, 7-4 sind über die
Leitungen 5 mit weiteren Knoten des Netzwerks oder mit
lokal an den Knoten 1 angeschlossenen Datenquellen bzw.
Senken verbunden.
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Unter normalen Betriebsbedingungen
empfängt
der Knoten 1 von jeder Informationseinheit, die der Knoten 2 an
ihn sendet, ein Nutz- und ein Redundanzexemplar über die Eingangsschnittstellenschaltungen 6-1, 6-2.
Beide erreichen jeweils einen Eingang der Vermittlungsmatrix 8 und
der Vermittlungsmatrix 9.
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Eine Steuereinheit 10 steuert
die beiden Matrizen 8, 9 so, dass nur für das Nutzexemplar
eine Verbin dung zu zwei Ausgängen
der Matrix 8 bzw. 9 geschaltet wird; das Redundanzexemplar
bleibt unverbunden. Nur im Falle eines Ausbleibens des Nutzexemplars
steuert die Steuereinheit die Verbindungen in den Matrizen 8, 9 so
um, dass das Redundanzexemplar mit den gleichen Ausgängen verbunden
wird wie zuvor das Nutzexemplar. An die zwei Ausgänge sind
jeweils Ausgangsschnittstellenschaltungen angeschlossen, deren Leitungen 5 jeweils
zu einem gleichen weiteren Knoten des Netzes oder einer gleichen
Datensenke führen.
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Einander entsprechende Ausgänge der
zwei Matrizen 8, 9 sind jeweils an eine gleiche
Ausgangsschnittstellenschaltung 7-1,..., 7-4 angeschlossen. Bei
korrektem Funktionieren beider Matrizen 8, 9 treffen
somit von beiden Matrizen identische Informationseinheiten an den
Ausgangsschnittstellenschaltungen 7-1, 7-2 ein.
Diese verfügen über einen
Auswahlschalter, der jeweils nur von einer der zwei Matrizen 8, 9 Informationseinheiten
zu der Leitung 3 bzw. 4 durchlässt, und im Falle einer Störung dieser Matrix
auf die jeweils andere Matrix 9 bzw. 8 umschaltet.
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Jede Schnittstellenschaltung 6-1,..., 7-4 verarbeitet
eine festgelegte Zahl von Kanälen.
In der Darstellung der 2 sind
es jeweils vier Kanäle, symbolisiert
durch jeweils vier Linien, die jede der Schnittstellenschaltungen
mit der Matrix 8 und der Matrix 9 verbinden. Es
liegt jedoch auf der Hand, dass eine beliebige andere (gerade) Zahl
von Kanälen
ebenso möglich
wäre.
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Die Zahl der Ein- und Ausgänge der
Vermittlungsmatrizen 8, 9 entspricht hier der
Gesamtzahl der Kanäle
der Schnittstellenschaltungen 6-1 bis 7-4. Wenn
eine Schnittstellenschaltung durch eine leistungsfähigere ersetzt
würde,
wäre es
nicht ohne weiteres möglich,
diese auch zu nutzen, da einer vergrößerten Zahl von von der Schnittstellenschaltung
verarbeitbaren Kanälen
keine freien Ein-/Ausgänge
der Vermittlungsmatrizen 8, 9 gegenüberstehen.
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Ein erster Schritt eines Verfahrens
zum Vergrößern der
Kapazität
des Knotens 1 ohne Unterbrechung von dessen Betrieb besteht
daher im Austauschen der Vermittlungsmatrizen 8, 9.
Zu diesem Zweck wird zunächst
von einer (nicht dargestellten) zentralen Einheit, die außerhalb
des Knotens 1 liegen kann, ein Befehl an die Steuereinheit 10 gesendet, die
Auswahlschalter aller Ausgangsschnittstellenschaltungen 7-1,..., 7-4 mit
der Matrix 9 zu verbinden.
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Wenn diese Umschaltung geschehen
ist, geht durch einen anschließenden
Ausbau der Matrix 8 nur die Redundanz innerhalb des Knotens
verloren, es kommt aber zu keiner Unterbrechung des Nutzdatenverkehrs.
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Nach Austausch der Vermittlungsmatrix 8 gegen
eine neue Matrix 8' mit einer größeren Zahl von Ein-/Ausgängen wird
durch einen erneuten Befehl an die Steuereinheit 10 die
Auswahlschalter aller Ausgangsschnittstellenschaltungen 7-1,..., 7-4 auf die
Matrix 8', und die Matrix 9 kann in gleicher Weise ersetzt
werden.
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3 zeigt
den resultierenden Zustand des Knotens 1, wobei der Übersichtlichkeit
halber die anstelle der Matrix 9 eingesetzte Matrix nicht
gezeigt ist Die Matrix 8' hat hier 64 Ein-/Ausgänge, von
denen nur ein Viertel von den Schnittstellenschaltungen 6-1,... 7-4 genutzt
wird.
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Der Steuereinheit 10 ist
ein Konfigurationsregister 11 zugeordnet, das diverse Informationen über die
Struktur des Knotens 1 sowie ein fortlaufend aktualisiertes
Verzeichnis der in den Vermittlungsmatrizen geschalteten Verbindungen
enthält.
Das Konfigurationsregister 11 dient der Steuereinheit 10 u.a. zur
Erkennung von Funktionsstörungen
oder von fehlerhaft gesetzten Betriebsparametern des Knotens 1. Zu
den im Konfigurationsregister eingetragenen Betriebsparametern gehört u.a.
die Zahl der Kanäle,
die jede Schnittstellenschaltung 6-1,... 7-4 zu
verarbeiten in der Lage ist. Diese Kanalzahl kann durch einen von
außen
an die Steuereinheit 10 gesendeten Befehl gesetzt werden;
die Steuereinheit 10 ist aber auch in der Lage, die von
einer Schnittstellenschaltung verarbeitbare Kanalzahl bei dieser
abzufragen oder zu messen. Wenn die Steuereinheit 10 eine
Diskrepanz zwischen einer im Register 11 eingetragenen
und einer tatsächlichen
Kanalzahl einer Schnittstellenschaltung wie etwa der Schaltung 6-1 erkennt, reagiert
sie darauf einerseits durch Erzeugen einer Fehlernachricht und andererseits
durch „Einfrieren" der
betroffenen Verbindungen, d.h. durch Blockieren sämtlicher Änderungen
von in der Vermittlungsmatrix 8' hergestellten Verbindungen,
die über
die betroffene Schnittstellenschaltung 6-1 laufen.
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Der vordergründige Sinn dieser Maßnahme ist,
das Entstehen von neuen Verbindungen über eine Schnittstellenschaltung
zu verhindern, die vermutlich falsch konfiguriert ist und daher
möglicherweise
nicht in der Lage ist, die über
diese Verbindung zu übertragenden
Daten korrekt zu verarbeiten. Vor Erkennung des Fehlers existierende
Verbindungen bleiben jedoch bestehen, da es, wenn diese korrekt arbeiten,
nicht wünschenswert
ist, sie zu unterbrechen, und, wenn sie nicht korrekt arbeiten,
mit ihrem Bestehenlassen zumindest keine Beeinträchtigung der Übertragungsqualität verbunden
ist.
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Diese Arbeitsweise der Steuereinheit 10 und der
Schnittstellenschaltungen 6-1,..., 7-4 wird
erfindungsgemäß zum Aufrüsten der
Schnittstellenschaltungen ausgenutzt, indem für ein auszutauschendes Paar
von Schnittstellenschaltungen, hier die mit der Leitung 3 verbundenen
Schaltungen 6-1, 7-1, nach Umschalten des gesamten
Nutzdatenverkehrs zwischen dem betrachteten Knoten 1 und
dem mit ihm über
die Leitungen 3, 4 verbundenen Knoten 2 auf die
mit der Leitung 4 verbundenen Schnittstellenschaltungen 6-2, 7-2 eine
Anweisung an die Steuereinheit 10 gesendet wird, die im
Konfigurationsregister 11 eingetragene maximale Kanalzahl
der Schaltungen 6-1, 7-1 durch
die von Schaltungen 6-1', 7-1' zu ersetzen, die
anstelle der Schaltungen 6-1, 7-1 eingebaut werden
sollen. Die Steuereinheit 10 erkennt die Diskrepanz zwischen
dem im Register 11 eingetragenen Wert und der tatsächlichen
Kapazität der
Schaltungen 6-1, 7-1, erzeugt eine Fehlerwarnung
und friert existierende über
die Leitung 3 laufende Verbindungen ein. Die Schaltungen 6-1, 7-1 können nun
ausgebaut werden, wie in 4 durch
gestrichelten Umriss dargestellt, ohne dass dies zum Löschen der über die
Schaltungen 6-1, 7-1 verlaufenden Verbindungen
führt,
so wie dies herkömmlicherweise
bei Ausbau oder Versagen einer Schnittstellenschaltung der Fall
wäre.
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Die ausgebauten Schaltungen 6-1, 7-1 werden
durch Schaltungen 6-1', 7-1' höherer, in 5 vierfacher Kapazität ersetzt. Für diese
Schaltungen 6-1', 7-1' stimmt die in das Konfigurationsregister 11 eingetragene
Zahl von verarbeitbaren Kanälen
mit der realen Situation überein,
wodurch die Bedingung wegfällt,
die zum Einfrieren der Verbindungen geführt hatte.
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Wenn die Steuereinheit 10 von
sich aus automatisch regelmäßig einen
Abgleich der eingetragenen mit der tatsächlichen Kanalzahl durchführt, so führt der
Fortfall der Bedingung automatisch dazu, dass die Einheit 10 Änderungen
der Verbindungen, an denen die Schnittstellenschaltungen 6-1', 7-1' beteiligt
sind, wieder zulässt.
Es kann aber auch vorgesehen werden, dass die Steuereinheit einen
solchen Vergleich nur bei Empfang eines diesbezüglichen Befehls durchführt. In
diesem Fall steht der Zeitpunkt, an dem der Knoten einen Normalbetrieb
nach Aufrüstung
wieder aufnimmt, unter Kontrolle eines Benutzers, der einen solchen
Befehl durch eine außerhalb des
Knotens angesiedelte zentrale Steuereinheit senden lässt.
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Nach erfolgtem Austausch der mit
der Leitung 3 verbundenen Schnittstellenschaltungen 6-1, 7-1 wird
als nächstes
der Nutzdatenverkehr von der Eingangsschnittstellenschaltung 6-2 auf
die Schaltung 6-1' und von der Ausgangsschnittstellenschaltung 7-2 auf
die Schaltung 7-1' verlagert, so dass die Leitung 4 nur
Redundanzdaten führt.
Dann wird die im Konfigurationsregister 11 eingetragene
maximale Kanalzahl der Schnittstellenschaltungen 6-2 und 7-2 heraufgesetzt,
so dass die Steuereinheit 10 wiederum eine Diskrepanz von
gemeldeter und tatsächlicher
Kanalzahl feststellt und Änderungen
an den über
die Leitung 4 laufenden Verbindungen der Vermittlungsmatrix 8' sperrt.
Nun können
die in 5 gestrichelt
dargestellten Schaltungen 6-2, 7-2 so wie oben
für die
Schaltungen 6-1, 7-1 beschrieben ausgetauscht
werden.
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Es versteht sich, dass die oben als
getrennte Einheiten aufgefassten Ein- und Ausgangsschnittstellen
jeweils paarweise zu einer Baueinheit zusammengefasst sein können, so
dass sie auch jeweils nur zu zweit austauschbar sind.
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Die gleichen Schritte werden auch
am Knoten 2 vorgenommen, so dass schließlich an beiden Enden der Leitungen 3, 4 leistungsfähigere Schnittstellenschaltungen
vorhanden sind, die einen Betrieb der Leitungen mit höherer Rate
bzw. höherem
Multiplex erlauben.
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6 zeigt
in Form von Diagrammen die einzelnen Schritte, die beim Austausch
der durch die Leitungen 3, 4 verbundenen Schnittstellenschaltungen
an den Knoten 1, 2 durchzuführen sind. In 6 sind
die Knoten 1, 2 als Rechtecke dargestellt, wobei jedes
der darin eingezeichneten kleineren Rechtecke 13, 14, 23, 24 jeweils
eine bidirektionale Schnittstelle bezeichnet, die durch die im Knoten 1 bzw. 2 mit
der Leitung 3 bzw. 4 verbundenen Eingangs- und
Ausgangsschnittstellenschaltungen gebildet ist. Beschriftungen n1,
n2 in den Rechtecken der Schaltungen 13, 14, 23, 24 geben
die Zahl der im Konfigurationsregister 11 für die betreffende
bidirektionale Schnittstelle eingetragenen Kanäle an. In 6a beträgt diese Zahl für alle Schnittstellen
n1. Die Steuereinheiten der Knoten 1, 2 haben
auf einen Befehl des Benutzers hin den Nutzdatenverkehr auf die
Schnittstellen 13, 23 und die zwischen ihnen verlaufende Datenleitung 3 konzentriert,
der Redundanzdatenverkehr läuft über die
Schnittstellen 14, 24 und die diese verbindende
Datenleitung 4. Die Art der Darstellung der Datenleitungen 3, 4,
durchgezogen bzw. gestrichelt, gibt in allen Teilen von 6 die Eigenschaft der Datenleitungen 3, 4 an,
Träger
von Nutz- oder Redundanzdatenverkehr zu sein.
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6b zeigt
die Konfiguration der zwei Knoten, nachdem der Knoten 1 einen
Befehl zum Ändern der
im Konfigurationsregister 11 verzeichneten Kanalzahl für die Schnittstellen 13, 14 auf
einen neuen Wert n2 empfangen und ausgeführt hat. Die Steuerschaltung
des Knotens 1 erkennt einen Fehler, symbolisiert durch
die Kursivdarstellung der Kanalzahlen n2, so dass Verbindungen über den
Knoten 1 und die Leitungen 3, 4 weder
auf- noch abgebaut werden können.
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Eine entsprechende Änderung
wird auch im Konfigurationsregister des Knotens 2 vorgenommen, so
dass auch dieser einen Konfigurationsfehler registriert, dargestellt
durch die kursive Beschriftung der Schnittstellen 23, 24 in 6c.
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Im nächsten Schritt werden die Schnittstellen 14 des
Knotens 1 und 24 des Knotens 2, über die kein
Nutzdatenverkehr läuft,
jeweils durch eine größere Schnittstelle 14', 24' mit
der Kanalzahl n2 ersetzt. Sobald die Knoten 1, 2 aus
eigener Initiative oder weil sie einen diesbezüglichen Befehl empfangen haben,
die Verarbeitungskapazität
der ausgetauschten Schnittstellen 14', 24' mit
der im Konfigurationsregister 11 verzeichneten vergleichen,
stellen sie fest, dass keine Diskrepanz mehr gegeben ist, und löschen die
Fehlermeldung, dargestellt durch die wieder in normaler Type erscheinende
Beschriftung der Schnittstellen 14' und 24' in 6d. Damit sind die an der
Datenleitung 4 liegenden Schnittstellen aufgerüstet, und
im nächsten
Schritt wird der Nutzdatenverkehr auf diese umgeschaltet, dargestellt
durch eine durchgezogene Linie 4 in 6e.
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Da nun die Schnittstellen 13, 23 keine
Nutzdaten mehr führen,
können
nun auch sie gegen Schnittstellen 13', 23' mit
n2 Kanälen
ausgetauscht werden, so dass auch für sie der im Konfigurationsregister
eingetragene Wert der maximale Kanalzahl wieder mit der Realität übereinstimmt
(6f). Die Festlegung
des Nutzdatenverkehrs auf eine der zwei Leitungen 3, 4 kann
nun wieder aufgehoben werden, wo mit der Prozess des Austauschens
der Schnittstellenschaltungen beendet ist.
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Da infolge des Einfrierens der Verbindungen in
den Vermittlungsmatrizen während
der Dauer der Abweichung zwischen tatsächlicher und in dem Konfigurationsregister 11 verzeichneter
Kanalzahl die existierenden Verbindungen in der Vermittlungsmatrix
auch dann geschaltet bleiben, wenn eine der Schnittstellenschaltungen, über die
sie normalerweise laufen, ausgebaut ist, kann unmittelbar nach dem Einbau
einer neuen Schnittstellenschaltung der Datenverkehr über diese
unter Weiterführung
der alten Verbindungen wieder aufgenommen werden. Die Redundanz
des Fernmeldenetzes ist somit nur während des kurzen Zeitraums
beeinträchtigt,
in welchem eine Schnittstellenschaltung tatsächlich fehlt. Sobald eine neue
Schnittstellenschaltung eingebaut ist, ist auch die Redundanz in
vollem Umfange wieder hergestellt.
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Bei der bisherigen Beschreibung der
Ausführungsbeispiele
wurde ein 1+1-Schutz der Übertragung
auf den Leitungen 3, 4 angenommen. Beim 1-N-Schutzmechanismus
wird von insgesamt N+1-Leitungen eine als Reserveleitung festgelegt, auf
der unter normalen Betriebsbedingungen Leerdaten oder Daten niedriger
Priorität übertragen
werden, deren Übertragung
bei Bedarf unterbrochen werden darf. Wenn der Daten empfangende
Knoten eine Störung
einer Nutzdaten übertragenden
Leitung erkennt, informiert er hierüber den Senderknoten, der daraufhin
die Übertragung
von der gestörten
Leitung auf die Reserveleitung umschaltet.
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7 zeigt
einen Bereich eines Netzwerks mit einer Anzahl von Knoten, hier
vier Stück,
die über jeweils
paarweise zwischen ihnen verlaufende Datenleitungen 3, 4 zu
einer Ringstruktur verbunden sind. Bei einer solchen Ringstruktur
ist es vorteilhaft, einen 1+1-Schutzmechanismus so einzurichten, dass
Nutz- und Redundanzexemplare von Informationseinheiten, die von
einem Endgerät über einen
Anschluss 5 am Knoten 1 in das Netz eingespeist
werden und für
den Knoten 2 bestimmt sind, an diesen mit unterschiedlichen
Umlaufrichtungen (dargestellt durch Pfeile im Knoten 1)
auf den Leitungen 3 bzw. 4 des Rings übertragen
werden, wobei dann z.B. das Redundanzexemplar auf dem inneren Ring 3 übertragen
und im Knoten 2 verworfen wird, während das auf dem äußeren Ring 4 zirkulierende
Nutzexemplar an einen Anschluss 5 des Knotens 2 ausgegeben wird.
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In analoger Weise lässt sich
1:1- oder 1:N-Schutz zwischen den Knoten 1, 2 implementieren,
wenn im Falle einer Störung
auf einem Abschnitt der Ringleitung 3, 4 die jeweils
zum gestörten
Abschnitt komplementären
Abschnitte derselben oder einer anderen Leitung als Reserveleitung
genutzt werden.
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Dies führt zu einem höheren Maß an Ausfallsicherheit
des Netzes verglichen mit einer Betriebsweise, bei der Nutz- und
Redundanzexemplare einer Informationseinheit gleichsinnig auf dem
Ring zirkulieren. Wie man leicht sieht, wäre bei gleichsinniger Zirkulation
im Falle einer Unterbrechung der die Knoten 1, 2 direkt
verbindenden Leitungen 3, 4 keine Übertragung
zwischen den Knoten mehr möglich, während bei
gegensinniger Zirkulation das Redundanzexemplar den Knoten 2 erreicht
und an ein Empfängerendgerät am Anschluss 5 ausgegeben
werden kann.
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Die Aufrüstung eines solcherart betriebenen ringförmigen Netzes
ist ungleich schwieriger als der oben mit Bezug auf 1 betrachtete Fall, da zeitlich überschneidend
Aufrüstungen
in einer Mehrzahl von Knoten des Rings notwendig werden, gleichzeitige Unterbrechungen
an mehreren Stellen aber zu einer vollständigen Übertragungsunterbrechung führen können, die
unter allen Umständen
vermieden werden muss.
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Dieses Problem lässt sich jedoch lösen, indem
die Funktionsweise des Rings der 7 zeitweilig
auf ein gleichsinniges Ausbreitungsmuster für Nutz- und Redundanzexemplare
der Informationseinheiten umgeschaltet wird, wie in 8 angedeutet. Bei einer solchen Betriebsweise
zerfällt
der Ring in vier Bereiche des in 1 gezeigten
Typs, die jeweils einzeln aufgerüstet
werden können,
ohne Wechselwirkungen mit den anderen berücksichtigen zu müssen.