Abstract:
The switching array (KF) has 2 partial coupling fields (TKF1,TKF2) used for respective directions. The first coupling field, used for the forward direction, is coupled at the inputs to transmission lines (SL1...SLm). The second coupling field, used for ther reverse direction, is coupled to reception lines (EL1...ELm). Individual collision signals are supplied to the inputs of the coupling field for the reverse direction, together with the transmission signals. The coupling points of the coupling field for the forward direction employs NAND gates, the coupling points of the coupling field for the reverse direction employs AND gates, preceded by Exclusive-OR gates. ADVANTAGE - Allows detection of individual or multiple collisions in forward or reverse directions.
Claims:
1. Digitales Koppelnetzwerk mit einem aus einer Vielzahl von individuell ansteuerbaren Koppelpunkten (KP) bestehenden Koppelfeld (KF), wobei Sendeleitungen (SL1 . . . SLm) mit Eingängen und Empfangsleitungen (EL1 . . . ELm) mit Ausgängen des Koppelfeldes (KF) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
ä daß das Koppelfeld (KF) in zwei Teilkoppelfelder (TKF1 und TKF2) unterteilt ist, von denen
ä das erste Teilkoppelfeld (TKF1) für die Hin-Richtung einer Kommunikationsbeziehung vorgesehen ist, in der an den Eingängen des Koppelfeldes (KF) bereitgestellte Sendesignale (TI1 . . . TIm) an die mit Empfangsleitungen (EL1 . . . ELm) verbundenen Ausgänge des Koppelfeldes gleichzeitig durchschaltbar sind, sowie
ä das zweite Teilkoppelfeld (TKF2) für die Rück-Richtung derselben Kommunikationsbeziehung vorgesehen ist, in der an den Ausgängen des Koppelfeldes (KF) bereitgestellte Rücksignale (CI1 . . . CIm) mit den auf den entsprechenden Sendeleitungen (SL1 . . . SLm) bereitgestellten Sendesignalen (TI1 . . . TIm) zu individuellen Kollisionssignalen (Kl1 . . . Kmm) verknüpft werden, die getrennt voneinander an die Eingänge des Koppelfeldes (KF) durchschaltbar sind.
Description:
Die Erfindung betrifft ein digitales Koppelnetzwerk mit einem aus einer Vielzahl von Koppelpunkten bestehenden Koppelfeld.
Aus "ISDN im Büro-HICOM", Sonderausgabe Telcom-Report und Siemens-Magazin COM, 1985 von Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Seite 58 ff, ist ein modular strukturiertes digitales Kommunikationssystem bekannt, das ein einheitliches System für die Übermittlung von Sprache, Text und Daten darstellt. Der modulare Aufbau drückt sich dabei in der Gliederung in selbständige Funktionsbereiche des Kommunikationssystems aus, wobei interne Schnittstellen zwischen den einzelnen Funktionsbereichen vorgesehen sind. Wesentliche Funktionsbereiche sind die Peripherie, das Koppelnetz und die zentrale Steuerung.
Im allgemeinen sind in der Peripherie Anschlußgruppen (LTG-Line Trunk Groups) angeordnet, die miteinander über einen seriell ausgebildeten Systembus kommunizieren und dabei Daten, Befehle und Nachrichten (messages) gemäß dem HDLC-Signalisierungsverfahren (High Level Data Link Control) austauschen können. Der Systembus weist eine Anzahl von Bussträngen mit jeweils voneinander getrennter Sende- und Empfangsleitung auf, an die jeweils mehrere periphere Anschlußgruppen angeschlossen sind.
Für eine gleichzeitige Verbindung von mehreren Systembussträngen ist ein Koppelnetzwerk mit einer Vielzahl von zu einem Koppelfeld zusammengefaßten Koppelpunkten vorgesehen, die von einer zugehörigen Steuerung einstellbar sind. Auf diese Weise lassen sich die Sendeleitungen und Empfangsleitungen verschiedener Busstränge blockierungs- und wahlfrei vermitteln, d. h. jeder Koppelpunkt des Koppelfeldes ist unabhängig von den übrigen Koppelpunkten ein- bzw. ausschaltbar.
Für den Fall, daß Kollisionen auftreten, insbesondere außerhalb des Koppelfeldes, d. h. nachdem die seriellen Sendesignale einer Nachricht von einem Eingang des Koppelfeldes zu mehreren Ausgängen des Koppelfeldes weitergegeben worden sind, müssen diese zurückgemeldet werden, um die Nachricht am Eingang stoppen zu können. Der Grund für eine derartige Kollision ("äußere Kollision") kann beispielsweise darin bestehen, daß die Nachricht von einer der die Sendesignale jeweils empfangenden Anschlußgruppen abgewiesen wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein digitales Koppelnetzwerk zu schaffen, durch das in funktioneller Nachahmung eines analogen Koppelnetzwerkes beim Durchschalten eines oder mehrerer Koppelpunkte in einer Hin-Richtung des Koppelfeldes die Sendesignale sowie in einer Rück-Richtung eine oder mehrere Kollisionen quasi bidirektional vermittelt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Demnach ist das Koppelfeld in zwei Teilkoppelfelder unterteilt, von denen das erste Teilkoppelfeld für die Hin-Richtung und das zweite Teilkoppelfeld für die Rück-Richtung vorgesehen sind. Während in der Hin-Richtung die auf Sendeleitungen an den Eingängen des Koppelfeldes bereitgestellten Sendesignale an die mit den Empfangsleitungen verbundenen Ausgänge des Koppelfeldes von dem ersten Teilkoppelfeld parallel durchschaltbar sind, werden vom zweiten Teilkoppelfeld in der Rück-Richtung auf den Empfangsleitungen an den Ausgängen des Koppelfeldes bereitgestellte Rücksignale mit den auf den entsprechenden Sendeleitungen bereitgestellten Sendesignalen zu individuellen Kollisionssignalen verknüpft, die getrennt voneinander an die Eingänge des Koppelfeldes durchschaltbar sind.
Auf diese Weise können Kollisionen über die den Koppelpunkten des ersten Teilkoppelfeldes entsprechenden Koppelpunkte eines zweiten Teilkoppelfeldes für jeden der Eingänge getrennt zurückvermittelt werden. Dadurch, daß die von den Empfangsleitungen bereitgestellten Rücksignale vom zweiten Teilkoppelfeld nicht unmittelbar an den oder die Eingänge durchgeschaltet, sondern erst mit den auf den entsprechenden Sendeleitungen bereitgestellten Sendesignalen verglichen werden, kann unabhängig von den ausgesandten bzw. empfangenen Signalzuständen (0 oder 1) jede Kollision innerhalb oder außerhalb des Koppelfeldes erkannt werden.
Würde man die von den Empfangsleitungen gelieferten Rücksignale in der Rück-Richtung analog zu den Sendesignalen in der Hin-Richtung direkt, d. h. ohne einen Vergleich mit den entsprechenden Sendesignalen, zurückvermitteln, so käme es zu Fällen, bei denen einzelne Kollisionen nicht detektiert würden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Koppelpunkte des ersten Teilkoppelfeldes aus NAND-Gattern aufgebaut, deren Ausgänge zur Umschaltung der Eingänge des Koppelfeldes auf jeweils einen Ausgang des Koppelfeldes mit invertierten Eingängen von zugehörigen NOR-Gattern verbunden sind. Dabei sind auf den invertierten Eingang des jeweiligen NAND-Gatters das bereitgestellte Sendesignal sowie auf den nicht invertierten Eingang ein Steuersignal zur Ansteuerung des jeweiligen Koppelpunktes geführt, so daß das Ausgangssignal des NAND-Gatters denselben Zustand wie das Sendesignal aufweist.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die Koppelpunkte des zweiten Teilkoppelfeldes aus UND-Gattern mit vorgeschalteten EXOR-Gattern aufgebaut. Die EXOR-Gatter bewirken die Bildung der individuellen Kollisionssignale durch Verknüpfung jeweils eines Rücksignals mit einem Sendesignal. Das dem NAND-Gatter des ersten Teilkoppelfeldes entsprechende UND-Gatter weist neben dem Steuersignal zur Ansteuerung des jeweiligen Koppelpunktes das jeweilige Ausgangssignal des vorgeschalteten EXOR-Gatters als Eingangssignal auf.
Für die Umschaltung der Ausgänge des Koppelfeldes auf jeweils einen Eingang des Koppelfeldes sind die Ausgänge der parallel geschalteten UND-Gatter mit Eingängen eines jeweils zugehörigen ODER-Gatters verbunden. Die individuell ermittelten Kollisionssignale können somit auf einfache Weise getrennt voneinander über die den Koppelpunkten des ersten Teilkoppelfeldes entsprechenden Koppelpunkte des zweiten Teilkoppelfeldes auf die jeweiligen Eingänge des Koppelfeldes zurückgemeldet werden.
Die in den beiden Teilkoppelfeldern einander entsprechenden Koppelpunkte sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung jeweils durch ein- und dasselbe Steuersignal gleichzeitig ansteuerbar.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des zwei Teilkoppelfelder aufweisenden digitalen Koppelnetzwerkes zur Kopplung von mehreren Sende- und Empfangsleitungen und
Fig. 2 die Prinzipschaltbilder der beiden Teilkoppelfelder für die Hin-Richtung und die Rück-Richtung.
Fig. 1 zeigt eine Vielzahl von Sendeleitungen SL1, SL2 . . . SLm und Empfangsleitungen EL1, EL2 . . . ELm, von denen jeweils zwei voneinander getrennte Sende- und Empfangsleitungen, z. B. SL1 und EL1, einen Busstrang eines seriellen Systembusses bilden. An die einzelnen Busstränge sind mehrere Anschlußgruppen LTG0 . . . LTGn angeschlossen, von denen Nachrichten (messages) gemäß dem HDLC-Signalisierungsverfahren (High Level Data Link Control) ausgesendet oder empfangen werden. Jede Anschlußgruppe LTG0 . . . LTGn weist eine Sendeeinheit T sowie eine Empfangseinheit R auf, um sowohl als aktive Sende-Anschlußgruppe oder als passive Empfänger-Anschlußgruppe betrieben werden zu können.
Für eine gleichzeitige Verbindung von mehreren Sende- und Empfangsleitungen, die Bestandteil unterschiedlicher Busstränge sind, ist ein digitales Koppelnetzwerk mit einer Vielzahl von zu einem Koppelfeld KF zusammengefaßten Koppelpunkten vorgesehen, die von einer zugehörigen Steuereinheit CTR jeweils einstellbar sind. Das digitale Koppelnetzwerk ist gemäß der Erfindung in zwei Teilkoppelfelder TKF1 und TKF2 unterteilt, von denen das erste Teilkoppelfeld TKF1 in einer Hin-Richtung auf den Sendeleitungen SL1 . . . bereitgestellte Sendesignale an ausgewählte Empfangsleitungen EL1 . . . durchschaltet. Im zweiten Teilkoppelfeld TKF2 werden von den ausgewählten Empfangsleitungen EL1 . . . bereitgestellte Rücksignale mit den Sendesignalen auf den Sendeleitungen SL1 . . . verglichen, sowie anschließend die Vergleichsergebnisse als individuelle Kollisionssignale für jeden Busstrang getrennt voneinander in der umgekehrten Richtung zurückvermittelt.
Die einzelnen Nachrichten (messages) mit den zugehörigen seriellen Sendesignalen durchlaufen jeweils eine für die entsprechenden Sendeleitungen SL1 . . . vorgesehene Logik LOG, die einen FIFO-Speicher (First-In First-Out) sowie einen Komparator aufweist. Die in der Nachricht mitgeteilten Informationen über Art und Ziel des zu vermitteln den Datenblocks werden an die Steuereinheit CTR, die beispielsweise eine Prozessorschnittstelle mit mehreren Steuerregistern umfaßt, weitergeleitet, damit daraufhin die entsprechenden Koppelpunkte im Koppelfeld KF angesteuert werden können. Die jeweilige Einstellung erfolgt während der Laufzeit der Nachricht durch den FIFO-Speicher.
Somit kann eine nach dem für die Hin-Richtung vorgesehenen Teilkoppelfeld TKF1 auftretende Kollision durch den jeweiligen Vergleich der Zustände von Sende- und Rücksignal in einem weiteren Teilkoppelfeld TKF2 erkannt und zurückgemeldet werden, was zum sofortigen Abbruch der jeweils ausgesandten Nachricht führt. Nach einem Abbruch bleiben die Koppelpunkte des Koppelfeldes KF solange durchgeschaltet, bis eine neue, an die Steuerung übergebene Zieladresse eine Auflösung der bestehenden Verbindung bewirkt.
Fig. 2 zeigt die beiden Teilkoppelfelder TKF1 und TKF2 für die Hin-Richtung sowie die Rück-Richtung. Jedes Teilkoppelfeld TKF1 bzw. TKF2 besteht aus einer Matrix von m ô m Koppelpunkten KP, die zeilenweise organisiert sind, d. h. von der Steuereinheit kann jeweils eine der Sendeleitungen SL1 . . . SLm gleichzeitig auf die Empfangsleitungen EL1 . . . ELm durchgeschaltet werden (broadcast). Zur Ansteuerung jeweils einer Matrixzeile mit m Koppelpunkten KP sind in der Steuereinheit Steuerregister RB1 . . . RBm vorgesehen, aus denen Steuersignale STI1 . . . STlm, STm1 . . . STmm zur Auswahl jedes einzelnen Koppelpunktes KP der jeweiligen Matrixzeile ausgelesen werden. Die Steuersignale für eine Matrixzeile verlaufen auf den Steuerleitungen ST1 . . . STm, die von den Ausgängen der einzelnen Register RB1 . . . RBm zu den Eingängen von jeweils in den Teilkoppelfeldern TKF1 und TKF2 angeordneten Gattern führen.
Im ersten Teilkoppelfeld TKF1 besteht der Koppelpunkt KP aus einem NAND-Gatter ND, an dessen nicht invertierten Eingang das jeweilige Steuersignal STl1 . . . sowie an dessen invertierten Eingang jeweils das von der Sendeleitung SL1 . . . über einen entsprechenden Leitungstreiber gelieferte Sendesignal TI1 . . . anliegt. Auf diese Weise ergibt sich am Ausgang jedes durch das jeweils zugeordnete Steuersignal aktivierte NAND-Gatter ND der Signalzustand (0 oder 1), den das jeweilige Sendesignal TI1 . . . aufweist.
Die Ausgänge der jeweils zu einer Matrixspalte zusammengefaßten NAND-Gatter ND, von denen die auf den entsprechenden Sendeleitungen SL1 . . . SLm bereitgestellten Sendesignale TI1 . . . TIm durchschaltbar sind, sind mit den Eingängen eines nachgeschalteten NOR-Gatters NR verbunden. Eine der Anzahl der in einer Matrixzeile vorkommenden m Koppelpunkte entsprechende Anzahl von NOR-Gattern NR, die jeweils an ihren invertierten Eingängen spaltenweise die auf unterschiedlichen Sendeleitungen ausgesandten Sendesignale jeweils miteinander verknüpfen, liefern Ausgangssignale TO1 . . . TOm, die über Leitungstreiber direkt an die adressierten Empfangsleitungen EL1 . . . ELm übergeben werden.
Als Reaktion auf die von dem ersten Teilkoppelfeld TKF1 durchgeschalteten Sendesignale einer oder mehrerer Nachrichten kann jeweils auf den adressierten Empfangsleitungen ein Rücksignal bereitgestellt werden, dessen Signalzustand entweder mit dem Signalzustand des ausgesandten Sendesignals übereinstimmt oder davon differiert. Eine äußere Kollision liegt dann vor, wenn Sende- und Rücksignal nicht identisch sind.
Würde man das zweite Teilkoppelfeld TKF2 zur Zurückvermittlung möglicher Kollisionen identisch zum ersten Teilkoppelfeld TKF1 aufbauen, so käme es ebenso zu einer direkten Durchschaltung der auf den Empfangsleitungen bereitgestellten Rücksignale. Für den Fall, daß bei einem an die Empfangsleitungen EL1 und ELm durchgeschalteten Sendesignal TI1 = 0 auf der Sendeleitung SL1 die Rücksignale CI1 = 0 und CIm = 1 vorliegen, könnte die von der Empfangsleitung ELm gemeldete Kollision nicht erkannt werden.
Daher sind die im zweiten Teilkoppelfeld TKF2 angeordneten, den Koppelpunkten KP des ersten Teilkoppelfeldes TKF1 entsprechenden Koppelpunkte KP aus jeweils einem UND-Gatter U mit vorgeschaltetem EXOR-Gatter EX aufgebaut. In der ersten Matrixzeile der Koppelmatrix werden dem jeweiligen EXOR-Gatter EX das von der Sendeleitung SL1 bereitgestellte Sendesignal TI1 und eines der von den Empfangsleitungen EL1 . . . ELm gelieferten Rücksignale CI1 . . . CIm als Eingangssignale zugeführt. Durch die jeweilige EXOR-Verknüpfung für den Vergleich des Sendesignals mit dem Rücksignal ergibt sich bei Ungleichheit der beiden Eingangssignale jeweils ein individuelles Kollisionssignal Kl1 . . . Klm. In gleicher Weise entstehen in der letzten Matrixzeile individuelle Kollisionssignale Km1 . . . Kmm in Abhängigkeit der jeweiligen Rücksignale CI1 . . . CIm sowie des auf der Sendeleitung SLm bereitgestellten Sendesignals TIm.
Die Durchschaltung der auf gleiche Art und Weise ermittelten individuellen Kollisionssignale Kl1 . . . Kmm erfolgt durch die in den einzelnen Matrixzeilen parallel geschalteten UND-Gatter U, die als zweiten Eingang jeweils die aus den Steuerregistern RB1 . . . RBm ausgelesenen Steuersignale STI1 . . . aufweisen. Die Ausgänge der in einer Matrixheile angeordneten UND-Gatter U führen auf die Eingänge eines nachgeschalteten ODER-Gatters OR. Die jeweilige ODER-Verknüpfung bewirkt eine für jede Sendeleitung getrennt durchgeführte Rückkopplung eines Stopsignals K1 . . . Km an die jeweilige, mit der entsprechenden Sendeleitung verbundenen Logik, um die begonnene Nachricht sofort abbrechen zu können.
Die Bidirektionalität des digitalen Koppelnetzwerkes ermöglicht beim Durchschalten eines oder mehrerer Koppelpunkte der beiden Teilkoppelfelder einen Informationsfluß sowohl in der Hin-Richtung als auch in der Rück-Richtung in Analogie zu einem analogen Koppelnetzwerk. Dabei kann zwischen den eine Vielzahl von seriellen Sendesignalen enthaltenden Nachrichten in der Hin-Richtung und einzelnen Kollisionsmeldungen in der Rück-Richtung unterschieden werden. Das Ein- und Ausschalten der einander entsprechenden Koppelpunkte in den beiden Teilkoppelfeldern erfolgt synchron zueinander.