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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Telekommunikationsnetz, umfassend
eine Vielzahl von Knoten und bidirektionale Datenleitungen, die
sich zwischen zwei Knoten in Form von Gruppen von mindestens zwei
Leitungen erstrecken, sowie ein Verfahren zum Erweitern eines derartigen
Netzes.
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Netzstrukturen
dieser Art, in welchen derartige Gruppen in der Regel aus präzise zwei
bidirektionalen Leitungen gebildet sind, werden für eine störungssichere
Datenkommunikation verwendet, wobei zwei Muster, im folgenden als
Arbeitsmuster und redundantes Muster bezeichnet, einer in das Netz
an einem vorgegebenen Ausgangsknoten eingesetzten Informationseinheit über verschiedenen
Leitungen an einen Zielknoten übertragen
werden. Bei einem ungestörten
Betrieb des Netzes empfängt
der Zielknoten sowohl das Arbeits- als auch das redundante Muster,
berücksichtigt
jedoch lediglich das Arbeitsmuster zur Weiterleitung an ein mit
ihm verbundenes Endgerät,
während
das redundante Muster verworfen wird. Nur wenn der Zielknoten im
Falle einer Störung
das Arbeitsmuster nicht empfängt,
leitet er das redundante Muster an das Empfängerendgerät weiter. Auf diese Weise wird
ein praktisch unterbrechungsfreier Übertragungsbetrieb gewährleistet, selbst
im Falle von Störungen
individueller Datenleitungen. Ein derartiges System ist im Dokument EP-A-1
133 197 offenbart.
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Im
allgemeinen umfassen Knoten eines derartigen Telekommunikationsnetzes
eine Vielzahl von Schnittstellenleitungen, die auf einer Vielzahl
von Leiterplatten angebracht sind, eine Koppelmatrix und eine Steuereinheit.
Eine Funktion der Schnittstellenleitungen besteht im Empfangen eines
Datenstroms von einer zugehörigen
bidirektionalen Datenleitung sowie im Zerlegen desselben in eine
Vielzahl von Kanälen,
die unter der Kontrolle der Steuereinheit von der Koppelmatrix an
verschiedene Schnittstellenleitungen weitergeleitet werden, wobei
diese zuletzt genannten Schnittstellenleitungen eine Vielzahl von
Kanälen,
die von der Koppelmatrix zugeführt
werden, zu einem Datenstrom kombinieren, der auf einer zugehörigen bidirektionalen
Datenleitung ausgegeben wird. Schnittstellenleitungen und Koppelmatrizen
stehen mit unterschiedlichen Kapazitäten zur Verfügung, d.h.
mit unterschiedlichen Anzahlen von Kanälen, die gleichzeitig verarbeitet
werden können.
In einem Telekommunikationsnetz gemäß dem SDH-Standard gibt es
Schnittstellenleitungen für
4, 16 und künftig
auch für
64 Kanäle,
die als Container in dem SDH-System bezeichnet werden, sowie entsprechende
Koppelmatrizen.
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Der
immer größer werdende
Bedarf an Übertragungskapazität in den
Telekommunikationsnetzen macht eine kontinuierliche Erweiterung
dieser Netze erforderlich. Eine derartige Erweiterung darf zu keiner
Unterbrechung des Datenverkehrs führen, und auch die Redundanz
des Datenverkehrs sollte so weit als möglich während eines Erweiterungsvorganges
aufrechterhalten werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Telekommunikationsnetzes, von Komponenten für ein Telekommunikationsnetz
sowie eines Verfahrens zum Erweitern eines Telekommunikationsnetzes,
das eine einfache und störungssichere
Erweiterungsprozedur ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird einerseits durch einen Abschnitt eines Telekommunikationsnetzes
gelöst,
umfassend zwei Knoten und eine Gruppe von mindestens zwei bidirektionalen
Datenleitungen, die sich zwischen den beiden Knoten erstrecken,
wobei
- – mindestens
eine der Datenleitungen redundant ist,
- – jeder
Knoten eine Steuereinheit, mindestens eine Koppelmatrix und eine
Vielzahl von Schnittstellenleitungen umfasst,
- – jede
Datenleitung mit einer Schnittstellenleitung jedes der beiden Knoten
verbunden ist,
- – jede
Schnittstellenleitung angepasst ist für die Übertragung einer vorbestimmten
Anzahl von Kanälen
zwischen der Datenleitung und der Koppelmatrix,
- – die
Steuereinheit eines Knotens Zugriff auf einen Konfigurationsdatensatz
hat, welcher jederzeit existierende Verbindungen zwischen Kanälen der
Schnittstellenleitungen über
die Koppelmatrix angibt, und
- – die
Steuereinheit angepasst ist zu überwachen, ob
eine externe Bedingung erfüllt
ist oder nicht, und, falls die Bedingung nicht erfüllt ist, Änderungen
der im Konfigurationsdatensatz festgelegten Verbindungen zu ermöglichen,
und, falls die Bedingung erfüllt
ist, Änderungen
der im Konfigurationsdatensatz festgelegten Verbindungen zu blockieren,
während
gleichzeitig die Fortsetzung der Übertragung von Informationen über die
Vermittlungseinheiten des Knotens ermöglicht wird.
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Es
versteht sich, dass Redundanz hier nicht bedeutet, das jederzeit
eine Leitung vorhanden sein muss, auf der keine Arbeitsdaten übertragen
werden. Es ist ausreichend, wenn jederzeit die Möglichkeit besteht, den existierenden
Arbeitsdatenverkehr auf die Leitungen zu verteilen, damit eine Leitung
frei von Arbeitsdatenverkehr ist.
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Durch
das freiwillige Erfüllen
der externen Bedingung ist es möglich,
die Steuereinheit zu veranlassen, die im Konfigurationsdatensatz
festgelegten Verbindungen einzufrieren. In diesem „gefrorenen" Zustand ist es möglich, eine
Schnittstellenleitung, über
welche die eingefrorenen Verbindungen laufen, zu entfernen, um an
deren Stelle eine neue leistungsfähigere Leitung einzusetzen,
während
die im Konfigurationsdatensatz festgelegten Verbindungen für diese
Schnittstellenleitung gültig
bleiben, und anschließend
durch Nichterfüllung
der externen Bedingung eine Aktualisierung der festgelegten Verbindungen
nach Bedarf zu ermöglichen.
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Die
Datenleitungen zwischen den beiden Knoten können einen Schutz von 1+1 oder
einen Schutz von 1:N aufweisen. Im ersten Fall überträgt ein erster der beiden Knoten
ein Arbeitsmuster und ein redundantes Muster jeder Informationseinheit
zur Übertragung
an den zweiten Knoten auf verschiedenen Leitungen der Gruppe, so
dass in der Regel der zweite Knoten lediglich eines der beiden empfangenen
Muster berücksichtigt.
Im Falle einer Störung beim
Empfang des Arbeitsmusters ist es deshalb möglich, unverzüglich und
ohne Unterbrechung auf das redundante Muster zurückgreifen. Im letzteren Fall
ist eine der N+1-Leitungen (N=1, 2, 3, ...) eine Backup-Leitung,
die im Fall einer Störung
einer der N Leitungen, die Arbeitsdaten überträgt, als Ersatz für diese
Leitung zur Verfügung
steht. In dieser Ausführungsform
kann der Übergang
zu der Backup-Leitung geringfügig
langsamer sein als mit dem 1+1-Schutz, da der Empfänger im
Fall einer Störung
zunächst
den Sendeknoten auffordern muss, auf die Backup-Leitung umzuschalten.
Ein Vorteil ist jedoch die effizientere Nutzung der Leitungen im
Vergleich zum 1+1-Schutz, einerseits aufgrund der Möglichkeit,
eine große
Anzahl N von Leitungen durch eine Backup-Leitung sicher zu gestalten,
andererseits, weil die Backup-Leitung bei ungestörtem Betrieb zur Übertragung
von Datenverkehr niedriger Priorität zur Verfügung steht.
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Vorzugsweise
wird die externe Bedingung derart gewählt, dass sie für jede individuelle
Schnittstellenleitung eines Knotens unabhängig von dessen anderen Schnittstellenleitungen
erfüllt
oder nicht erfüllt
sein kann, und die Steuereinheit ist angepasst, dass sie in dem
Fall, wo die Bedingung für
eine der Schnittstellenleitungen erfüllt ist, nur diejenigen Verbindungen
im Konfigurationsdatensatz einfriert, die über die Schnittstellenleitung
laufen, für
welche die Bedingung erfüllt
ist. Dies ist besonders in einem Knoten nützlich, der eine Vielzahl von
Schnittstellenleitungen aufweist, die jeweils mit einem unterschiedlichen
anderen Knoten verbunden sind, da das Einfrieren somit lediglich
Verbindungen einer Schnittstellenleitung betrifft, die tatsächlich ausgetauscht
werden soll, während
der Betrieb der restlichen Schnittstellenleitungen unverändert bleibt.
Die mit dem Einfrieren verbundene Behinderung ist somit auf eine
individuelle Datenleitung zwischen zwei Knoten beschränkt, während die
Datenkommunikation dieser beiden Knoten mit dritten Knoten unbehindert
bleibt.
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Vorzugsweise
gibt der Konfigurationsdatensatz ferner für jede Schnittstellenleitung
des Knotens die Anzahl von durch sie unterstützte Kanäle an.
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Vorzugsweise
stellt die externe Bedingung eine Diskrepanz zwischen der Anzahl
von Kanälen, die
eine Schnittstellenleitung verarbeiten kann und in dem Konfigurationsdatensatz
angegeben ist, und der eigentlichen Anzahl dieser Kanäle dar.
Hierdurch wird es möglich,
die externe Bedingung zum Einfrieren der Verbindungen einfach durch
das Eingeben der Kanalanzahl der neuen Schnittstellenleitung in den
Konfigurationsdatensatz zu erfüllen,
bevor eine alte Schnittstellenleitung physikalisch durch diese neue
ersetzt wird. Sobald die neue Schnittstellenleitung eingesetzt ist,
wird dann die externe Bedingung automatisch nicht länger erfüllt, und
ein spezieller Schritt zum Nichterfüllen der Bedingung wird unnötig.
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Nachdem
die Erfüllung
der Bedingung erkannt wurde, d.h. insbesondere nach der Änderung der
im Konfigurationsdatensatz aufgezeichneten Kanalanzahl, ist der
Knoten vorzugsweise angepasst, erst nach dem Erhalt eines externen
Befehls zu überprüfen, ob
die Bedingung noch erfüllt
ist, und die Blockade zu entfernen, falls die Bedingung nicht erfüllt ist.
In einer derartigen Ausführungsform
werden die eingefrorenen Verbindungen nach dem Austausch der Schnittstellenleitung
nicht automatisch „aufgetaut", sondern es wird
ein entsprechender Befehl vom Benutzer abgewartet, so dass vor der
Wiederaufnahme des normalen Betriebs der Benutzer Zeit hat, um mögliche weitere
Maßnahmen
oder Prüfungen
durchzuführen.
Da nicht einfach ein Befehl zum „Wiederauftauen" der Verbindungen
gegeben wird, sondern ein Befehl zum Prüfen der Bedingung, werden mögliche Fehler
erkannt, die während
des Austauschs der Schnittstellenleitung aufgetreten sein können, und
es bleiben die Verbindungen im Fall eines derartigen Fehlers eingefroren.
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Ein
Verfahren zum Erweitern des oben genannten Abschnitts des Telekommunikationsnetzes umfasst
vorzugsweise die folgenden Schritte:
- a) Bestimmen
einer Datenleitung der Gruppe als die Leitung, die nicht zur Übertragung
von Arbeitsdaten verwendet wird, entweder als ein Träger von
redundanten Mustern von im Fall des 1+1-Schutzes zu übertragenden
Informationseinheiten oder als eine Backup-Leitung im Fall des 1:N-Schutzes (N=1, 2,
3, ...);
- b) Erfüllen
der externen Bedingung;
- c) Ersetzen der Schnittstellenleitungen, die mit der gewählten Leitung
verbunden sind.
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Diese
Schritte werden wiederholt, bis sämtliche Schnittstellenleitungen,
die mit Datenleitungen der Gruppe verbunden sind, ausgetauscht sind.
Die externe Bedingung wird dann nicht erfüllt, wobei diese Nichterfüllung, wie
oben bereits erwähnt,
dadurch eine automatische Konsequenz des Austausches sein kann,
dass eine Diskrepanz, die zuvor zwischen einer Kanalanzahl der auszutauschenden
Schnittstellenleitung, die im Konfigurationsdatensatz angegeben
ist, und ihrer eigentlichen Kanalanzahl freiwillig erzeugt wurde,
durch das Austauschen dieser Leitung entfernt wird.
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Zunächst durch
das Bestimmen einer Datenleitung der Gruppe als ein Träger von
redundanten Mustern und durch das anschließende Ausführen des Austauschs von Schnittstellenleitungen
bei dieser Datenleitung wird festgestellt, das die Unterbrechung
von Datenverkehr, die bei einem solchen Austausch unvermeidbar ist,
nicht die Arbeitsdaten, sondern lediglich redundante Daten betrifft,
die im normalen Betrieb des Telekommunikationsnetzes an ihrem Zielknoten
ohnehin keine Berücksichtigung
gefunden hätten.
Das heißt,
dass während
des Austauschs einer Schnittstellenleitung keine Unterbrechung des
Datenverkehrs auftritt, sondern lediglich eine zeitweilige Unterbrechung
ihrer Redundanz.
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Vor
dem Austausch einer Schnittstellenleitung kann es erforderlich sein,
die Koppelmatrix des betroffenen Knotens durch eine leistungsfähigere zu ersetzen.
In einem Knoten mit mindestens zwei Koppelmatrizen wird in diesem
Fall eine Unterbrechung des Datenverkehrs durch Bestimmen der auszutauschenden
Koppelmatrix als die Koppelmatrix für die redundanten Muster der
Informationseinheiten, die vor deren Austausch zu übertragen
sind, vermieden.
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Das
oben beschriebene Verfahren ist in unkomplizierter Weise in einem
Telekommunikationsnetz anwendbar, in dem in der Gruppe bidirektionaler Datenleitungen,
die zwei Knoten miteinander verbinden, sowohl die Arbeitsmuster
als auch die redundanten Muster von zwischen diesen Knoten zu übertragenden
Informationseinheiten übertragen
werden. Eine Netzstruktur, die gegenüber Netzen dieser Art bevorzugt
ist, ist eine, in der eine Vielzahl von Knoten als Gruppen bidirektionaler
Datenleitungen in einen Ring verbunden werden, da diese eine Übertragung von
Arbeitsmustern und redundanten Mustern einer von dem Ausgangsknoten
zum Zielknoten zu übertragenden
Informationseinheit auf dem Ring in unterschiedlichen Zirkulationsrichtungen
ermöglichen,
so dass die Unterbrechung einer ganzen Gruppe von Datenleitungen
zwischen zwei Knoten oder ein Ausfall eines Knotens zwischen dem
Ausgangs- und dem Zielknoten die Informationseinheit nicht daran
hindert, den Zielknoten zu erreichen – wie das Arbeitsmuster oder
das redundante Muster. Um die erfindungsgemäße Erweiterungsprozedur in
diesen zuletzt genannten Netzstrukturen anwenden zu können, ist
es ebenfalls bevorzugt, vor dem Ausführen der obigen Schritte a)
bis c) vom dem Betriebsmodus, in dem Arbeitsmuster und redundante
Muster der zu übertragenden
Information in unterschiedlichen Richtungen auf dem Ring übertragen
werden, in einen Modus umzuschalten, in dem die Arbeitsmuster und
die redundanten Muster in derselben Richtung zirkulieren, dann die
Schritte a) bis c) auszuführen,
und, nach dem Austausch der Schnittstellenmodule, zum Ausgangsmodus
mit entgegengesetzten Zirkulationsrichtungen zurückzukehren.
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Weitere
Merkmale und Ausführungsformen der
Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen
im Zusammenhang mit den beiliegenden Figuren hervor:
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1 ist
ein Schaltbild eines Abschnitts eines Telekommunikationsnetzes,
in dem die Erfindung anwendbar ist;
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2 ist
ein ausführliches
Blockschaltbild eines Knotens des Netzabschnitts nach 1 in
einem Anfangsstadium der Erweiterungsprozedur;
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3 ist
der Knoten nach 1 nach der Erweiterung der Koppelmatrix;
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4 ist
der Knoten nach 3 nach dem Entfernen einer Schnittstellenleitung;
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5 ist
der Knoten nach dem Ersetzen der entfernten Schnittstellenleitung
durch eine leistungsfähigere
Leitung;
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6 stellt
schematisch den Verlauf der Erweiterungsschritte und der begleitenden
Modifikationen dar, die in dem Konfigurationsdatensatz ausgeführt werden;
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7 stellt
einen Teil eines Telekommunikationsnetzes dar, mit Knoten, die in
einer Ringstruktur verbunden sind; und
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8 ist
eine Konfiguration der Ringstruktur, die das Ausführen des
erfindungsgemäßen Erweiterungsverfahrens
ermöglicht.
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Die 1 ist
eine schematische Darstellung eines Teils eines Telekommunikationsnetzes
mit zwei Knoten 1, 2, die direkt, d.h. ohne weitere
Zwischenknoten, durch eine Gruppe von zwei bidirektionalen Datenleitungen 3, 4 miteinander
verbunden sind. Ferner sind die Knoten 1, 2 mit
weiteren nicht dargestellten Knoten oder Telekommunikationsendgeräten über Anschlüsse 5 verbunden.
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Aus
jeder Informationseinheit, die dem Knoten 1 von einem Sendeendgerät zugeführt wird,
das mit diesem verbunden ist und das für ein mit dem Knoten 2 verbundenes
Empfängerendgerät beabsichtigt
ist, erzeugt der Knoten 1 zwei Muster, die jeweils als
Arbeitsmuster und redundantes Muster bezeichnet werden, welche über die
unterschiedlichen Datenleitungen 3, 4 an den Knoten 2 übertragen
werden. Wenn das Netz ohne Störung
arbeitet, ignoriert der Knoten 2 das redundante Muster
und leitet lediglich das Arbeitsmuster an das Empfängerendgerät weiter.
Wenn aufgrund einer Störung,
z.B. einer Unterbrechung der Leitung 3, das Arbeitsmuster
nicht ankommt, schaltet der Knoten 2 intern um und leitet das
redundante Muster an das Empfängerendgerät weiter.
Trotz der Störung
empfängt
das Empfängerendgerät somit
einen kompletten Datenstrom.
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Die 2 zeigt
schematisch den internen Aufbau des Knotens 1. Der Knoten 2 weist
denselben Aufbau auf. Der Knoten 1 umfasst zwei identische Koppelmatrizen 8, 9,
von denen jede im hier gezeigten Beispiel über 16 Eingangs- und Ausgangsanschlüsse verfügt. Unter
der Kontrolle einer Steuereinheit 10 können Verbindungen zwischen
beliebigen der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse gebildet werden. Die Eingangs-
und Ausgangsanschlüsse
der Matrizen 8, 9 sind paarweise mit einer Eingangsschnittstellenleitung 6-1, 6-2,
..., 6-4 bzw. mit einer Ausgangsschnittstellenleitung 7-1, 7-2,
..., 7-4 verbunden. Die Eingangsschnittstellenleitungen 6-1, 6-2 empfangen über die
Datenleitungen 3, 4 Daten von dem anderen Knoten 2.
Die Ausgangsschnittstellenleitungen 7-1, 7-2 übertragen über die
Leitungen 3, 4 Daten an den Knoten 2.
Weitere Eingangs- und Ausgangsschnittstellenleitungen 6-3, 6-4 bzw. 7-3, 7-4 sind über die
Leitungen 5 mit weiteren Knoten des Netzes oder mit Datenquellen
und -senken verbunden, die lokal am Knoten 1 angebracht
sind.
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Unter
normalen Betriebsbedingungen empfängt der Knoten 1 ein
Arbeitsmuster und ein redundantes Muster jeder Informationseinheit,
die ihm vom Knoten 2 über
die Eingangsschnittstellenleitungen 6-1, 6-2 gesendet
werden. Beide erreichen einen Eingangsanschluss der Koppelmatrix 8 bzw.
der Koppelmatrix 9.
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Eine
Steuereinheit 10 steuert die beiden Matrizen 8, 9 derart,
dass nur für
das Arbeitsmuster eine Verbindung zu zwei Ausgangsanschlüssen der
Matrizen 8 und 9 geschaltet wird; das redundante
Muster bleibt unverbunden. Nur in dem Fall, in dem das Arbeitsmuster
nicht empfangen wird, ändert
die Steuereinheit die Verbindungen in den Matrizen 8, 9 derart, dass
das redundante Muster zu denselben Ausgangsanschlüssen wie
das Arbeitsmuster verbunden wird. An den beiden Ausgangsanschlüssen sind
Ausgangsschnittstellenleitungen angebracht, deren Leitungen 5 zu
einem gleichen weiteren Knoten des Netzes oder zu einer selben Datensenke
führen.
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Sich
gegenseitig entsprechende Ausgangsanschlüsse der beiden Matrizen 8, 9 sind
mit einer selben Ausgangsschnittstellenleitung 7-1, ..., 7-4 verbunden.
Arbeiten beide Matrizen 8, 9 korrekt, so kommen
von beiden Matrizen identische Informationseinheiten an den Ausgangsschnittstellenleitungen 7-1, 7-2 an.
Diese verfügen über einen
Auswahlschalter, der Informationseinheiten von nur einer der beiden
Matrizen 8, 9 zu den Leitungen 3 bzw. 4 zulässt, und
der im Falle einer Störung
dieser Matrix auf die andere Matrix 9 bzw. 8 umschaltet.
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Jede
Schnittstellenleitung 6-1, .., 7-4 verarbeitet
eine vorbestimmte Anzahl von Kanälen.
In der Darstellung nach 2 sind vier Kanäle vorhanden, die
durch vier Linien symbolisiert sind, die jede der Schnittstellenleitungen
mit der Matrix 8 und der Matrix 9 verbinden. Es
ist jedoch naheliegend, dass jede andere (gerade) Anzahl von Kanälen möglich wäre.
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Die
Anzahl der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der Koppelmatrizen 8, 9 entspricht
hier der Gesamtanzahl von Kanälen
der Schnittstellenleitungen 6-1 bis 7-4. Würde eine
Schnittstellenleitung durch eine leistungsfähigere ersetzt werden, so wäre deren
Verwendung auf direktem Wege nicht möglich, da keine freien Eingangs/Ausgangsanschlüsse der Koppelmatrizen 8, 9 zur
Verfügung
stehen, die der gestiegenen Anzahl von Kanälen, welche die Schnittstellenleitung
verarbeiten kann, entsprechen würden.
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Ein
erster Schritt eines Verfahrens zum Erhöhen der Kapazität des Knotens 1,
ohne dessen Betrieb zu unterbrechen, besteht deshalb im Austausch der
Koppelmatrizen 8, 9. Hierfür sendet zunächst eine
zentrale Einheit (nicht dargestellt), die sich außerhalb
des Knotens 1 befinden kann, eine Instruktion an die Steuereinheit 10,
die Auswahlschalter sämtlicher
Ausgangsschnittstellenleitungen 7-1, ..., 7-4 mit
der Matrix 9 zu verbinden.
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Nach
erfolgter Umschaltung ist nach einer sich anschließenden Entfernung
der Matrix 8 nur die Redundanz innerhalb des Knotens verloren,
während
jedoch keine Unterbrechung des Arbeitsdatenstroms auftritt.
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Nachdem
die Koppelmatrix 8 durch eine neue Matrix 8' mit einer größeren Anzahl
an Eingangs-/Ausgangsanschlüssen
ersetzt worden ist, werden durch eine neue Instruktion an die Steuereinheit 10 die
Auswahlschalter sämtlicher
Ausgangsschnittstellenleitungen 7-1, ..., 7-4 auf
die Matrix 8' eingestellt,
und die Matrix 9 kann in derselben Weise ersetzt werden.
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Die 3 stellt
den resultierenden Zustand des Knotens 1 dar, wobei zur
besseren Übersicht
die Matrix, die die Matrix 9 ersetzt, nicht gezeigt ist.
Die Matrix 8' weist
hier 64 Eingangs-/Ausgangsanschlüsse auf, von denen lediglich
ein Viertel von den Schnittstellenleitungen 6-1, ..., 7-4 genutzt
wird.
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Die
Steuereinheit 10 ist mit einem Konfigurationsregister 11 verbunden,
das verschiedene Informationen über
die Struktur des Knotens 1 sowie ein kontinuierlich aktualisiertes
Verzeichnis der in den Koppelmatrizen hergestellten Verbindungen
enthält. Der
Konfigurationsdatensatz 11 hilft der Steuereinheit 10 u.a.,
um Betriebsstörungen
oder irrtümlich
gesetzte Betriebsparameter des Knotens 1 zu erkennen. Die
im Knoten aufgezeichneten Betriebsparameter umfassen u.a. die Anzahl
von Kanälen,
welche jede Schnittstellenleitung 6-1, ..., 7-4 verarbeiten kann.
Diese Anzahl von Kanälen
kann von einer Instruktion gesetzt werden, die von außerhalb
der Steuereinheit 10 gesendet wird. Allerdings ist die Steuereinheit 10 auch
in der Lage, die Anzahl von Kanälen,
die eine Schnittstellenleitung verarbeiten kann, aus dieser Schnittstellenleitung
auszulesen oder sie zu messen. Stellt die Steuereinheit 10 eine Diskrepanz
zwischen einer in dem Konfigurationsdatensatz 11 aufgezeichneten
Kanalanzahl und einer tatsächlichen
Kanalanzahl einer Schnittstellenleitung, z.B. der Leitung 6-1,
fest, so reagiert sie einerseits, indem sie eine Fehlermeldung erzeugt,
und andererseits, indem sie die betroffenen Verbindungen „einfriert", d.h. indem sie
sämtliche
Modifikationen von in der Koppelmatrix 8' hergestellten Verbindungen, die über die
betroffene Schnittstellenleitung 6-1 laufen, blockiert.
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Der
direkte Zweck dieser Maßnahme
besteht darin, dass eine Erzeugung neuer Verbindungen über eine
Schnittstellenleitung verhindert wird, die möglicherweise falsch konfiguriert
und deshalb außerstande
ist, die von dieser Verbindung zu übertragenden Daten korrekt
zu verarbeiten. Verbindungen, die bestehen, bevor der Fehler erkannt
wird, bleiben bestehen, da deren Unterbrechung, wenn sie korrekt arbeiten,
nicht wünschenswert
ist und da ihr Fortbestehen, wenn sie nicht korrekt arbeiten, zumindest keine
Verringerung der Übertragungsqualität verursacht.
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Dieser
Betriebsmodus der Steuereinheit 10 und der Schnittstellenleitungen 6-1,
..., 7-4 wird erfindungsgemäß zum Erweitern der Schnittstellenleitungen
verwendet, indem für
ein Paar von auszutauschenden Schnittstellenleitungen, hier die
mit der Leitung 3 verbundenen Leitungen 6-1, 7-1,
nach dem Umschalten sämtlichen
Arbeitsdatenverkehrs zwischen dem betroffenen Knoten 1 und
dem Knoten 2, mit welchem er über die Leitungen 3, 4 verbunden
ist, auf die Schnittstellenleitungen 6-2, 7-2,
die mit der Leitung 4 verbunden sind, eine Instruktion
an die Steuereinheit 10 gesendet wird, die maximale Kanalanzahl
der Leitungen 6-1, 7-1, die in dem Konfigurationsdatensatz 11 aufgezeichnet
ist, durch die der Leitungen 6-1', 7-1', die anstelle der Leitungen 6-1, 7-1 zu
installieren sind, zu ersetzen. Die Steuereinheit 10 erkennt
die Diskrepanz zwischen dem im Datensatz 11 eingegebenen
Wert und der tatsächlichen Kapazität der Leitungen 6-1, 7-1,
erzeugt eine Fehlermeldung und friert die bestehenden Verbindungen, die über die
Leitung 3 laufen, ein. Die Leitungen 6-1, 7-1 können nun
entfernt werden, wie dies in der 4 durch
einen gestrichelten Umriss dargestellt ist, ohne dabei eine Löschung der
Verbindungen, die über
die Leitungen 6-1, 7-1 laufen, zu verursachen, was
normalerweise der Fall wäre,
wenn eine Schnittstellenleitung entfernt wird oder ausfällt.
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Die
entfernten Leitungen 6-1, 7-1 werden durch die
Leitungen 6-1', 7-1' ersetzt, welche
eine höhere – gemäß 5 vier
mal so hohe – Kapazität aufweisen.
Für diese
Leitungen 6-1', 7-1' stimmt die Anzahl
der im Konfigurationsdatensatz 11 aufgezeichneten verarbeitbaren
Kanäle
mit der realen Situation überein,
so dass die Bedingung, die das Einfrieren der Verbindungen verursacht
hat, nicht länger anhält.
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Vergleicht
die Steuereinheit 10 automatisch und regelmäßig die
aufgezeichnete mit der tatsächlichen
Kanalanzahl, veranlasst die Nichterfüllung der Bedingung automatisch
die Einheit 10, Verbindungen, in welche die Schnittstellenleitungen 6-1', 7-1' involviert
sind, erneut ändern
zu können.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Steuereinheit einen
derartigen Vergleich nur nach Erhalt einer entsprechenden Instruktion
ausführt.
In diesem Fall unterliegt der Zeitpunkt, zu dem der Knoten nach
einer Erweiterung wieder in Normalbetrieb übergeht, der Steuerung eines
Benutzers, der eine solche Instruktion von einer zentralen, außerhalb
des Knotens befindlichen Steuereinheit senden lässt.
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Nach
dem Austausch der mit Leitung 3 verbundenen Schnittstellenleitungen 6-1, 7-1 wird
im nächsten
Schritt der Arbeitsdatenverkehr von der Eingangsschnittstellenleitung 6-2 zur
Leitung 6-1' und
von der Ausgangsschnittstellenleitung 7-2 zu 7-1' verschoben,
so dass die Leitung 4 nur redundante Daten befördert. Die
maximale Kanalanzahl, die für
die Schnittstellenleitungen 6-2 und 7-2 im Konfigurationsdatensatz
aufgezeichnet ist, wird dann erhöht,
so dass die Steuereinheit 10 wiederum eine Diskrepanz zwischen
Datensätzen
und tatsächlichen Kanalanzahlen
feststellt und Änderungen
von Verbindungen der Koppelmatrix 8', die über die Leitung 4 laufen,
blockiert. Die Leitungen 6-2, 7-2, die in der 5 als
Strichlinien gezeigt sind, können
nun ausgetauscht werden, wie oben für die Leitungen 6-1, 7-1 beschrieben.
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Es
versteht sich, dass die Eingangs- und Ausgangsschnittstellen, auf
die oben als separate Einheiten Bezug genommen wurde, zu Paaren
kombiniert sein können,
so dass sie nur paarweise austauschbar sind.
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Dieselben
Schritte werden beim Knoten 2 ausgeführt, so dass schließlich an
beiden Enden der Leitungen 3, 4 leistungsfähigere Schnittstellenleitungen
vorliegen, die einen Betrieb der Leitungen mit einer höheren Geschwindigkeit
und/oder mit einem höheren
Multiplex erlauben.
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Die 6 zeigt
in Form von Diagrammen die individuellen Schritte, die an den Knoten 1, 2 ausgeführt werden
müssen,
um die mit den Leitungen 3, 4 verbundenen Schnittstellenleitungen
auszutauschen. In der 6 sind die Knoten 1, 2 als
Rechtecke dargestellt, wobei jedes der darin gezeigten kleineren
Rechtecke 13, 14, 23, 24 eine
bidirektionale Schnittstelle darstellt, die von den Eingangs- und Ausgangsschnittstellenleitungen
gebildet ist, welche mit der Leitung 3 bzw. 4 im
Knoten 1 bzw. 2 verbunden sind. Die Eintragungen
n1, n2 innerhalb der Rechtecke der Leitungen 13, 14, 23, 24 geben
die Anzahl von Kanälen
an, die im Konfigurationsdatensatz 11 als die Anzahl von
Kanälen
der entsprechenden bidirektionalen Schnittstelle aufgezeichnet ist.
In der 6a steht diese Anzahl n1 für sämtliche Schnittstellen.
Auf eine Instruktion des Benutzers hin haben die Steuereinheiten
von 1, 2 den Arbeitsdatenverkehr auf die Schnittstellen 12, 23 und
die sich zwischen diesen erstreckende Datenleitung 3 konzentriert,
während
der redundante Datenverkehr über
die Schnittstellen 14, 24 und die sie verbindende
Datenleitung 4 läuft.
Die Darstellung der Datenleitungen 3, 4 als durchgehende
oder gestrichelte Linien gibt in allen Teilen der 6 die
Eigenschaft der Datenleitungen 3, 4 als Träger von
Arbeits- oder redundantem Datenverkehr an.
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Die 6b zeigt die Konfiguration der beiden
Knoten, wenn der Knoten 1 eine Instruktion zur Änderung
der im Konfigurationsdatensatz 11 aufgezeichneten Kanalanzahl
für die
Schnittstellen 13, 14 auf einen neuen Wert n2
empfangen und ausgeführt hat.
Die Steuerschaltung des Knotens 1 erkennt einen Fehler,
der durch die kursive Darstellung der Kanalanzahl n2 symbolisiert
ist, so dass Verbindungen über
den Knoten 1 und die Leitungen 3, 4 weder
hergestellt noch abgebrochen werden können.
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Eine
entsprechende Änderung
wird auch im Konfigurationsdatensatz des Knotens 2 bewirkt,
so dass auch hier ein Konfigurationsfehler erkannt wird, der durch
die kursive Eintragung der Schnittstellen 23, 24 in 6c symbolisiert ist.
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Im
nächsten
Schritt werden die Schnittstellen 14 des Knotens 1 und 24 des
Knotens 2, die keinen Arbeitsdatenverkehr befördern, durch
eine größere Schnittstelle 14', 24' mit der Kanalanzahl
n2 ersetzt. Vergleichen die Knoten 1, 2 aus eigenem
Antrieb, oder weil sie eine entsprechende Instruktion erhalten haben,
die Verarbeitungskapazität
der ausgetauschten Schnittstellen 14', 24' mit derjenigen, die im Konfigurationsdatensatz 11 aufgezeichnet
ist, so stellen sie fest, dass keine Diskrepanz mehr vorliegt, und
löschen
die Fehlermeldung, dargestellt von der Eintragung in den Schnittstellen 14' und 24', die in der 6d wieder in normalem Schriftbild erscheint.
Somit werden die Schnittstellen bei der Datenleitung 4 erweitert,
und der Benutzerdatenverkehr wird im nächsten Schritt auf diese umgeschaltet,
was durch eine durchgehende Linie 4 in 6d gezeigt
ist.
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Da
die Schnittstellen 13, 23 nun keine Arbeitsdaten
mehr befördern,
können
sie ebenfalls durch die Schnittstellen 13', 23' mit n2-Kanälen ersetzt werden, so dass auch
für diese
die im Konfigurationsdatensatz aufgezeichnete maximale Kanalanzahl
wieder der Realität
entspricht (6f). Die Einschränkung des
Benutzerdatenverkehrs auf eine der beiden Leitungen 3, 4 kann
nun wieder entfernt werden, wobei der Vorgang des Austauschens der Schnittstellenleitungen
beendet ist.
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Da
aufgrund des Einfrierens von Verbindungen in den Koppelmatrizen
während
der Diskrepanz zwischen der tatsächlichen
Kanalanzahl und der im Konfigurationsdatensatz 11 aufgezeichneten
Kanalanzahl die bestehenden Verbindungen in der Koppelmatrix geschaltet
bleiben, selbst wenn eine der Schnittstellenleitungen, über die
sie normalennreise laufen, entfernt wird, kann der Datenverkehr über eine
neue Schnittstellenleitung wieder aufgenommen werden, sobald diese
eingebaut ist. Die Redundanz des Telekommunikationsnetzes ist somit
lediglich während
der kurzen Zeitdauer verschlechtert, in der eine Schnittstellenleitung
tatsächlich
fehlt. Sobald eine neue Schnittstellenleitung eingebaut ist, wird
die Redundanz wieder vollständig
hergestellt.
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In
der obigen Beschreibung der Ausführungsformen
wurde vom 1+1-Schutz der Übertragung
auf den Leitungen 3, 4 ausgegangen. Im 1:N-Schutzmechanismus
wird eine Leitung aus n+1 Leitungen als eine Backup-Leitung bestimmt,
auf der unter normalen Betriebsbedingungen ungültige Daten oder Daten niedriger
Priorität übertragen
werden, deren Übertragung
im Bedarfsfall unterbrochen werden kann. Stellt der Knoten, der
die Daten empfängt, eine
Störung
einer Arbeitsdaten übertragenden
Leitung fest, so informiert er den Sendeknoten, der dann die Übertragung
von der gestörten
Leitung auf die Backup-Leitung verlegt.
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Die 7 zeigt
einen Teil eines Netzes mit einer Vielzahl von Knoten, im vorliegenden
Fall vier Knoten, die so verbunden sind, dass die sich paarweise
zwischen ihnen erstreckenden Datenleitungen 3, 4 eine
Ringstruktur ausbilden. In einer derartigen Ringstruktur ist es
vorteilhaft, einen 1+1-Schutzmechanismus zu konzipieren, so dass
Arbeits- und redundante Muster von Informationseinheiten, die von einem
Endgerät
bei einem Anschluss 5 am Knoten 1 dem Netz zugeführt werden
und für
den Knoten 2 gedacht sind, dort mit unterschiedlichen Zirkulationsrichtungen (im
Knoten 1 durch Pfeile angegeben) auf den Leitungen 3 bzw. 4 des
Rings übertragen
werden, so dass z.B. das redundante Muster auf dem Innenring 3 übertragen
und im Knoten 2 verworfen wird, während das auf dem Außenring 4 zirkulierende Arbeitsmuster
an einen Anschluss 5 des Knotens 2 weitergeleitet
wird.
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Analog
hierzu kann ein 1:1- oder 1:N-Schutz zwischen den Knoten 1, 2 implementiert
werden, wenn im Falle einer Störung
eines Abschnitts der Ringleitung 3, 4 Abschnitte
derselben oder anderen Leitung, die die gestörten Abschnitte ergänzen, als Backup-Leitung verwendet
werden.
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Dies
schafft einen erhöhten
Grad an Störungssicherheit
des Netzes im Vergleich zu einem Betriebsmodus, in dem Arbeits-
und redundante Muster einer Informationseinheit in derselben Richtung
des Rings zirkulieren. Wie leicht zu erkennen ist, wäre in einem
co-zirkulierenden Modus im Falle einer Unterbrechung der Leitungen 3, 4,
welche die Knoten 1, 2 direkt verbinden, keine Übertragung
zwischen den Knoten mehr möglich,
während
in einem gegenzirkulierenden Modus das redundante Muster den Knoten 2 erreicht
und an ein Empfängerendgerät bei Anschluss 5 weitergeleitet
werden kann. Die Erweiterung eines auf diese Weise betriebenen Ringnetzes ist
wesentlich schwieriger, als der oben in 1 berücksichtigte
Fall, da sich zeitweise überlappende
Erweiterungen in einer Vielzahl von Knoten des Rings notwendig werden.
Allerdings können
gleichzeitige Unterbrechungen an mehrere Stellen zu einer kompletten Übertragungsunterbrechung
führen,
was unter allen Umständen
vermieden werden muss.
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Dieses
Problem wird jedoch dadurch gelöst, dass
der Betriebsmodus des Rings nach 7 vorübergehend
auf ein co-zirkulierendes Ausbreitungsmodell für Arbeits- und redundante Muster
der Informationseinheiten umgeschaltet wird, wie in 8 angegeben.
In einem solchen Betriebsmodus wird der Ring in vier Regionen der
in 1 gezeigten Art zerlegt, die jeweils individuell
erweitert werden können, ohne
dabei Wechselwirkungen mit den anderen Regionen berücksichtigen
zu müssen.