DE4232667A1 - Rechnergesteuerte vermittlungsanlage - Google Patents
Rechnergesteuerte vermittlungsanlageInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine rechnergesteuerte Vermittlungsanlage innerhalb
eines privaten automatischen Zweigamtes (im folgenden: PABX = privat automatic
branch exchange), Zentralbüros, Computers, usw. zur Übertragung von Daten zwi
schen Peripherieeinheiten und einer Zentralrechnersteuerung. Besonders vorteilhaft
ist der Einsatz der Erfindung bei verzweigten PABX Systemen.
Moderne, für das digitale Netzwerk mit integrierten Diensten (ISDN = Integra
ted Services Digital Network) kompatible PABX verwenden üblicherweise eine zen
trale Hauptsteuerung und periphere Schnittstellenschaltungen, so beispielsweise,
daß PABX des Typs SX 2000 der Anmelderin. Jeder periphere Schnittstellen
schaltkreis weist eine Kontrolleinheit auf, welche verschiedene Peripherieeinheiten
wie beispielsweise Leitungsschnittstellenschaltkreise, Netzwerkschnittstellenschalt
kreise, usw. kontrolliert. Die verschiedenen Peripherieeinheiten kommunizieren mit
den Schnittstellenschaltkreisen beispielsweise unter Verwendung des 2B + D, 23B +
D oder 30B + D Leitungsformatprotokolls, wobei der D-Kanal üblicherweise mit 16
kb/s oder 64 kb/s arbeitet. Die peripheren Schnittstellen arbeiten üblicherweise mit
der gepackten Signalübertragung auf einem Gemeinschaftskanal unter Verwendung
des D-Kanals, wie beispielsweise LAPD (Link Access Protocol für einen D-Kanal),
LAPB (Link Access Protocol Balanced), MiLAP (Mitel Link Access Protocol) DP-
NSS (Digital Private Network Signalling System), oder DASS 2 (Digital Access
Signalling System No. 2). Die Daten des D-Kanals werden unter Verwendung des
bitorientierten Steuerungsverfahrens HDLC (High Level Data Link Control) mit 16
kb/s oder 64 kb/s zu den peripheren Kontrolleinheiten übertragen.
Das System benötigt also an beiden Enden für jedes ISDN- Kommunikationsglied des
D-Kanals zwischen den peripheren Kontrolleinheiten und jeder externen angeschlos
senen Peripherieeinheit einen HDLC Kodierer. Bei dieser Architektur erfordern die
peripheren Kontrolleinheiten erhebliche Speicherkapazität und Rechnerleistung so
wohl für die Verarbeitung der verschiedenen Link-Protokolle als auch für die Über
setzung in das systemspezifische Kommunikationsprotokoll vor der Übertragung zur
zentralen Hauptsteuerung.
Ein bekanntes PABX System ist im US-Patent 4,616,360, herausgegeben am 7. Ok
tober 1986 beschrieben. Die Architektur dieses Systems ist in Fig. 1 dargestellt
und wird im folgenden beschrieben.
Ein Hauptprozessor 1 ist mit einem Hauptsystembus 3 verbunden, an welchem eine
Schalteinheit 5 angeschlossen ist. Die beschriebenen Elemente sind von typischem
Aufbau, der Prozessor 1 beinhaltet zugeordneten Speicher und andere bekannte
Zusatzvorrichtungen. Die Schalteinheit 5 kann ein zeitlicher oder räumlicher Viel
fachschalter, eine Kombination, ein Netzwerk daraus oder ein anderer Typ einer
Schalteinheit sein.
Peripheriegeräte wie Telefonapparate 7, 9, Computerterminals 15 und Leitungen 11
sind an Leitungsschnittstellen 17 angeschlossen und werden von peripheren Kon
trollschaltkreisen 13 gesteuert. Die peripheren Kontrollschaltkreise sind über Kom
munikationsleitungen 2 mit dem Prozessor 1 verbunden. In einigen Systemen sind
die peripheren Kontrollschaltkreise direkt an den Bus 3 angeschlossen, was von dem
verwendeten PABX abhängt.
Die Telefonapparate 7 sind Digitaltelefone, beispielsweise SUPERSET 4 DN welche
eine digitale Netzwerkkarte (Digital Network Interface Circuit = DNIC) beinhalten,
welche von der Anmelderin unter der Bezeichnung MT8972 verkauft wird und im
"Mitel Semiconductor Data Book, 1991" beschrieben ist. Die Telefonapparate 9
und Computerterminals 15 sind bekannte ISDN-geeignete Geräte. Die Leitungen
11 sind digitale öffentliche Netzwerkleitungen, ISDN-Leitungen, usw. Diese Peri
pherieeinheiten kommunizieren mit den Leitungsschnittstellen 17 unter Verwendung
des bekannten 2B + D, 23B + D oder 30B + D Leitungsformatprotokolls, wobei
der D-Kanal ein Datenkanal mit einer Übertragungsrate von 16 kb/s oder 64 kb/s
ist.
Die Peripherieschaltkreise kontrollieren die von den Leitungsschnittstellen 17 emp
fangenen Daten unter Oberkontrolle des Prozessors 1, der über eine eigene Kom
munikationsleitung 2 mit den peripheren Kontrolleinheiten 13 verbunden ist. Weil
der D-Kanal verschiedene standardisierte Link-Schichtprotokolle (LAPD, DPNSS,
DASS 2 usw.) aufweisen kann und das Link- Schichtprotokoll verlangt, daß sich am
Ende jeder Verbindung ein HDLC Kodierer befinden muß, befindet sich ein HDLC
Kodierer 19 bei jedem ISDN C-Kanal oder ISDN-artigen Verbindungsglied zwischen
der peripheren Kontrolleinheit 13 und den extern angeschlossenen Peripherieeinhei
ten 7, 9, 15 und öffentlichen Netzwerkleitungen. Demzufolge wären beispielsweise in
einem Vermittlungssystem mit 1500 Peripherieeinheiten 1500 einzelne Kanäle, was
1500 HDLC Kodierer bei den Peripheriekontrolleinheiten erfordern würde.
Bei diesem bekannten System sind bei der Arbeit an den peripheren Kontrolleinhei
ten die verschiedensten Probleme zu lösen, welche unter anderem Rechnerleistung,
Speicherbedarf und Anzahl der benötigten HDLC-Kanäle betreffen. Die HDLC Ko
dierer müssen für Datenübertragungsraten von 16 kb/s und von 64 kb/s tauglich
sein. Die Bearbeitung von HDLC Kodierern ist eine sehr zeitintensive Operation
für einen Mikroprozessor, beispielsweise kann ein MC68020 Prozessor bei 12.5 MHz
etwa acht 64 kb/s Kanäle HDLC Daten und nur zweiunddreißig 16 kb/s HDLC
Kanäle bei Vollast verarbeiten. Der Mikroprozessor kann jedoch bei geringer Be
lastung etwa das 10-fache hiervon verarbeiten. Der benötigte Speicherplatz zur
Unterstützung verschiedener Protokolle kann in der Größenordnung von 2 bis 4 Me
gabyte liegen. Außerdem wird üblicherweise weitere Hardware zur Verbesserung der
Leistung des Mikroprozessors benötigt, beispielsweise DMA Kanäle (Direct Memory
Access = direkter Speicherzugriff) zur Unterstützung des Datenflusses innerhalb der
Peripheriekontrolle.
Es sei angemerkt, daß die Arbeiten an den bekannten Systemen äußerst schwie
rig sind, weil eine Peripheriekontrolle, welche ISDN Basisanschlüsse bearbeitet, nur
wenige HDLC Kodierer benötigt (einen für den 23B oder 30B Kanal), jedoch eine
hohe Rechnerleistung erfordert, weil die Leitungsbenutzung sehr hoch ist, beispiels
weise 36 CCS (Calculus of Communicating System). Wenn auf der anderen Seite
dieselben peripheren Kontrolleinheiten zur Kontrolle von Leitungsschnittstellen,
beispielsweise digitaler Telefone, welche erheblich geringere Belegungsraten von 4
CCS haben, benutzt würden, wäre die Anzahl der Leitungen, für welche die Re
chenleistung der Kontrolleinheit ausreicht erheblich größer, beispielsweise 288. Zur
Ausnutzung der vollen Leistungsfähigkeit der peripheren Kontrolleinheit müßte diese
dann mit 288 IIDLC Kodierern ausgerüstet sein. Es ist jedoch nicht praktikabel,
288 HDLC Kodierer mit einem Prozessor zu verwenden.
In diesem bekannten System wurde daher eine periphere Kontrollarchitektur ver
wirklicht, welche sehr hierarchisch ist. So bearbeitet beispielsweise eine Schnitt
stellenkarte für die Innenleitungen, also die Leitungen innerhalb der Vermittlungs
stelle, nur Innenleitungen, weist jedoch alle Ressourcen des HDLC Kodierers auf, den
notwendigen Speicherplatz und die notwendige Rechnerleistung. In gleicher Weise
haben verschiedene Schnittstellenkarten für die Außenleitungen für alle verschiede
nen Anforderungen der einzelnen Telefontypen die notwendigen HDLC Kodiererres
sourcen, den notwendigen Speicherplatz und die notwendige Rechenleistung. Jede
Leitungsschnittstellenkarte ist so auszulegen, daß sie auch bei Spitzenwerten des
Rufverkehrs funktioniert. Eine statistische Rufverkehrsanalyse kann mit dieser Ar
chitektur auf der Leitungsschnittstellenebene nicht durchgeführt werden. Ein Pro
zessor innerhalb der peripheren Kontrolleinheit 13 wird zur Kontrolle eingesetzt und
zur Kommunikation zwischen den Prozessoren, welche das Link-Schichtprotokoll auf
den Schnittstellenkarten der Innen- und Außenleitungen beenden. Diese Architek
tur benötigt eine sehr prozessorintensive und komplexe periphere Kontrolleinheit,
welche ein komplexes Packen der Daten, große Netzgeräte und komplexe Verbin
dungsstrukturen erfordert. Die Kosten für ein System nach dieser Architektur sind
also hoch und begrenzen ihren Einsatz.
Es stellt sich die Aufgabe, das Vermittlungssystem so weiterzubilden, daß eine hohe
Datenübertragungsrate unter Verwendung von möglichst wenigen Bauteilen auf bil
lige Weise ermöglicht wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale eines der Ansprüche
1 oder 9. Anspruch 11 beschreibt ein entsprechendes Relaissystem. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein schnelles Kommunikationsglied zwi
schen den peripheren Knoten und einer einzelnen, viele Anschlüsse aufweisenden
Zugangsprotokollkontrolleinheit mit einem integrierten HDLC Kodierer in einem
Prozessor des Hauptkontrollkomplexes. Jeder periphere Knoten enthält eine sehr
einfache Kontrollvorrichtung, welche alle HDLC Datenpakete des C-Kanals von den
Peripherieeinheiten zu einer einzelnen MLAP (Multi Link Access Protocol = Mehr
fachverbindungszugangsprotokoll) Kontrolleinheit überträgt, wodurch die periphe
ren Knoten physisch klein, extrem anpaßbar an neue Schnittstellen und leicht trag
bar werden. Demzufolge wird die effiziente, verteilte Auslastung des PABX erleich
tert. Unter Verwendung des vorliegenden Systems können das PABX selbst oder
andere Kommunikationssysteme bei Einsatz einer Hochgeschwindigkeitsverbindung
innerhalb eines Gebäudes verteilt sein. Periphere Knoten können sich an verschie
denen Stellen in einem Gebäude befinden und Peripherieeinheiten wie Außenleitun
gen, Netzwerkschnittstellen und damit verbundene Digitaltelefone an den benötig
ten Plätzen aufweisen. Sie müssen nicht nahe beim Hauptkontrollkomplex zentra
lisiert sein, wie es der Stand der Technik erfordert. Dies erleichtert die Bauweise
des Gebäudes mit einem flexiblen Vermittlungssystem und ermöglicht erheblich ge
ringere Verdrahtungsanforderungen. Es werden keine peripheren Prozessoren, keine
großen Speicherkapazitäten auf dem Peripherieniveau und keine HDLC Kodierer für
jede Schnittstelle benötigt, das umständliche Packen der Daten und die komplexe
Energieversorgung entfällt ebenso.
Weiterhin erlaubt die vorliegende Erfindung das Wachstum oder die Modifizierung
eines einzelnen Vermittlungssystems durch Hinzufügen oder Ersetzen von peripheren
Knoten, wenn sich die Kommunikationsanforderungen ändern, wodurch das gesamte
Gebäude oder Teile davon umgestaltet werden können ohne kostenspielige neue Ver
drahtungen oder Änderungen der Verdrahtung.
Ferner wird die Vergrößerung oder Modifikation des Vermittlungssystems auf mo
dulare und billige Weise ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Bitrate der Datenübertragung HDLC-
formatierter Daten von 16 kb/s oder 64 kb/s auf 2048 mb/s gesetzt und umge
kehrt. Es werden eine Vielzahl modifizierter HDLC Pakete im Multiplexverfahren
auf eine physische Einheit gegeben, welche durch einen HDLC Kodierer abgeschlos
sen ist innerhalb der viele Anschlüsse aufweisenden, Zugangsprotokollkontrolleinheit
im Hauptsteuerungskomplex, d. h. es können von einer MLAP Prozessorkontrollein
heit viele Peripherieeinheiten adressiert und gesteuert werden. Die Funktionen der
vorliegenden Erfindung sind für die endseitigen HDLC Kodierer ersichtlich und da
mit auch für das Link-Schichtprotokoll und für periphere Software.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Be
zugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Systems nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Paketrelaiskontrolleinheit zur Verwendung mit der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 eine Darstellung eines Datenpakets nach dem Stand der Technik und eines
Datenpakets zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 5A und 5B stellen gemeinsam ein Blockdiagramm einer anderen
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei beide Figuren ent
sprechend der Darstellung nach Fig. 5 zusammenzulegen und gemeinsam (als
Fig. 5) zu betrachten sind.
Fig. 2 stellt ein schematisches Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung dar.
Eine Datenübertragungsleitung mit einer Übertragungsrate von 2048 mb/s, vorzugs
weise aus optischer Faser verläuft zwischen einer einzelnen MLAP Kontrolleinheit
mit integriertem HDLC Kodierer 41 und den peripheren Knoten 13. Jeder periphere
Knoten beinhaltet eine Paketrelaiskontrolleinheit 21 und Leitungs- oder Netzwerk
schnittstellenschaltkreise 17. Ein Blockdiagramm einer Paketrelaiskontrolleinheit
ist in Fig. 3 dargestellt. Die Form der Datenpakete in einem HDLC Code und
in einem modifizierten Code gemäß der vorliegenden Erfindung, so wie er auf den
Datenleitungen 20A und 20B verwendet wird, ist in Fig. 4 dargestellt.
Die Daten werden von den Peripherieeinheiten 7, 9, 15 oder von einer Netzwerklei
tung 16 im HDLC Format erzeugt und im geeigneten Leitungscode zum Leitungs-
oder Netzwerkschnittstellenschaltkreis 17 übertragen. Unter besonderer Bezug
nahme auf Fig. 3 werden für Daten, welche auf der Aufwärtsleitung 20B der
Hauptkontrolle zugeführt werden, HDLC-Formatpakete gesammelt, welche von den
Peripherieeinheiten 7 im D-Kanal auf Leitung 23 (bezeichnet mit ST-Link von den
Leitungsschnittstellen) empfangen werden. Die empfangenen Daten werden einem
DX Schalter 25 zugeführt, vorzugsweise einem Schalter der Typen MT8980 oder
MT8981 von der Anmelderin, beschrieben im vorgenannten Mitel Semiconductor
Data Book. Die empfangenen Daten werden von dem DX Schalter auf den Seriell-
Parallel-Konverter 27 und dann auf den Parallelbus 29 übertragen.
Der Mikrokontroller oder Mikroprozessor 31 testet unter Verwendung eines assoziier
ten programmierbaren Lesespeichers (PROM), welcher ein digitaler Signalprozessor
sein kann, jedes HDLC Paket auf ein Merkeroktett (01111110). Dieses bildet, wie
aus Fig. 4 ersichtlich ist, das erste Oktett eines HDLC Rahmens 35. Wenn der
Prozessor 31 ein Merkeroktett festgestellt hat speichert er dieses und die folgenden
Adressen, Kontrollen, Informationen, CRC (cyclic redundancy check = zyklische
Redundanzkontrolle) und die Merkeroktette für das Paketende über den Bus 29 in
einem Speicher 33.
In Fig. 4 ist ein Standard HDLC Rahmenformat 35 dargestellt, welches aus einem
Startmerker, Adressen, Kontrollen, Informationen, CRC und beendenden Merker
stellen besteht.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das HDLC Rahmenformat so modifiziert, wie
es die Bezugszahl 37 zeigt. Zwischen dem Startmerker und der Adresse ist ein
Anschlußadressenidentifizierer 39 eingefügt, welcher identifiziert von welchem An
schluß das Paket kommt oder für welchen es bestimmt ist. Der Inhalt des An
schlußadressidentifizierers ist unter der Bezugszahl 40 näher dargestellt. Er besteht
aus zwei Oktetten, wobei das erste Oktett ein Identifizierer für die periphere Kno
tennummer ist, welche bis zu 128 auf einer Verbindung adressierte periphere Knoten
identifizieren kann. Das erste Bit "A" dieses Oktetts ist ein Arbitrationsbit. Wenn es
auf "1"′ gesetzt ist identifiziert es eine Zugangsanfrage zu dieser Verbindung. Wenn
es auf "0" gesetzt ist indiziert es, daß der Zugang zu dieser Verbindung gewährt
wurde.
Das zweite Oktett beginnt mit einer "1", welcher 7 Bits folgen, die die maximale
Anzahl an Anschlußadressen pro Peripherieknoten identifizieren, im vorliegenden
Fall 128.
Wie wiederum aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, werden beim Ankommen des
Pakets von den Peripherieknoten die Daten kontinuierlich vom Mikrokontroller 31
auf das beendende Merkeroktett überprüft und so das Ende des Pakets detektiert.
Weil HDLC ein bitorientiertes Protokoll ist, welches nach Zeichenketten von 5 mal
"1" zur Verhinderung der Imitation eines Merkers oder Abbruchzeichens in die
Daten eine oder mehrere "0" en einfügt, ist die gespeicherte Information nicht in
Oktetten ausgerichtet. Aus diesem Grund muß der Mikrokontroller verfolgen, wo
das Paket endet.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist fügt der Mikrokontroller 31 zwei Byte (Oktett) lange
Anschlußadressenidentifizierer zwischen den Paketanfangsmerker und das HDLC-
Rahmenadressoktett. Der zwei Byte lange Anschlußadressenidentifizierer wird vom
Rufverarbeitungselement in der PABX verwendet, um zu identifizieren woher das
Paket kam. Weil das erste Byte im Anschlußadressenidentifizierer ein Anschlußar
bitrationsbit (Bit 0) und einen 7 Bit langen Identifizierer für die Adresse des peri
pheren Knotens (Bits 1-7) enthält, kann er bis zu 128 periphere Knoten adressieren.
Das zweite Adreßbyte wird zur Adressierung von bis zu 128 Anschlüssen auf diesem
peripheren Knoten verwendet, wobei das Bit 0 zurückbehalten wird.
Der Mikrokontroller führt eine 0-Bit-Einfügung auf dem Anschlußadressenidentifi
zierer aus, weil dieser von einem HDLC Kodierer im Hauptkontrollkomplex emp
fangen wird. Zusätzlich berechnet der Mikrokontroller 31 das CRC für das Paket,
welches zum Hauptkontrollkomplex übertragen wird noch einmal. Das Paket wird
im Speicher 33 abgespeichert.
Der Mikrokontroller verschafft sich dann Zugang zur Hochgeschwindigkeitsaufwärts
leitung 20B, welche Pakete aus der Peripherie zum Hauptkontrollkomplex führt. Die
Entscheidung für diesen Zugang wird im folgenden beschrieben.
Nach Schaffung des Zugangs ruft der Mikrokontroller 31 das gespeicherte Paket 37
aus dem Speicher 33 ab und leitet es einschließlich der Merker mit 2048 mb/s dem
Hauptkontrollkomplex zu.
Bevor es der Aufwärtsleitung zugeführt wird, wird das Paket 37 im Parallel-Seriell-
Konverter 43 in serielle Form gebracht und vom Merkergenerator 45 werden Merker
angebracht um das modifizierte Rahmenformat 37 zu vervollständigen.
Das Paket wird von einer MLAP Kontrolleinheit 41 empfangen, welche für eine
nicht protokollgemäße (non-LAPD) Betriebsart zum Paketempfang programmiert
ist. Vorzugsweise ist dieser Kontroller ein MC68606 Kontroller von Motorola, Inc.
Der Anschlußadressenidentifizierer hat eine zum DLCI (data link connection iden
tifier = Datenübertragungsverbindungsidentifizierer) kompatible Bitanordnung für
LAPD und wird vom MLAP Kontroller 41 zur Indizierung einer externen Tabelle
in einem zugeordneten Speicher verwendet, um festzustellen ob der Anschlußadres
senidentifizierer zugeordnet wurde.
Falls der Anschlußadressenidentifizierer als gültig markiert ist verwendet der MLAP
Kontroller 41 Adressenübersetzungstabellen in einem zugeordneten Speicher zur
Programmierung eines virtuellen DMA-Kanals zur Übertragung des Informations
pakets von seinem vorderseitigen HDLC Kodierer in den Speicher (nicht dargestellt).
Für eine detaillierte Beschreibung der Funktionen des MC68606 Kontrollers wird auf
das Motorola Benutzerhandbuch verwiesen.
Falls HDLC Pakete vom Hauptkontrollkomplex an die Peripherie übertragen wer
den sollen programmiert der MLAP Kontroller 41 seine notwendigen Register zur
Übertragung der Information. Der Anschlußadressenidentifizierer wird für die Ziela
dresse des Pakets, des peripheren Knotens und der Anschlußnummer verwendet. Der
MLAP Kontroller 41 führt alle notwendigen Funktionen durch und überträgt das
D-Kanalpaket mit 2048 mb/s an die Peripherieeinheiten. Alle Paketrelaiskontrollein
heiten 21 sind mit der Abwärtsleitung 20A verbunden. Die Paketrelaiskontrollein
heit 21 im peripheren Knoten 30 überwacht den Datenfluß auf der Abwärtsleitung
20A und untersucht ihn auf ein HDLC Merkeroktett.
Das Paket wird auf der Abwärtsleitung 20A empfangen und im Seriell-Parallel-
Konverter 43 in Parallelformat umgesetzt. Die momentane Adresse wird in der
Adressenvergleicherschaltung 46 detektiert und im Null-Bit-Einfügungsdetektor 48
werden 0 Bits detektiert.
Wenn ein Merker detektiert wurde wird das erste Adressenoktett geprüft, um fest
zustellen, ob das Paket zu diesem peripheren Knoten adressiert ist. Falls das Paket
zu dem peripheren Knoten oder zu den Peripherieeinheiten, welche mit diesem über
Leitungs- oder Netzwerkschnittstellenschaltkreise verbunden sind, adressiert wurde
wird das Paket vollständig in den Pufferspeicher 33 kopiert.
Der Mikrokontroller 31 überprüft dann das zweite Anschlußadressenidentifiziererok
tett, um festzustellen, an welches Peripheriegerät das Paket zu senden ist. Der Mi
krokontroller berechnet auch die neue CRC für das Paket, weil die Anschlußadressen
identifiziereroktette entfernt wurden. Das Paket ist nun bereit zur Übertragung an
die Peripherieeinheiten 7, 9, 15 usw. mit der für diese Einheiten geeigneten Datenrate
von 16 kb/s oder 64 kb/s. Dies wird durch Parallel-Seriell-Umsetzung im Konverter
47 ausgeführt, die Daten werden dann zum DX-Chip 25 und über das ST Link 49
zu den Leitungs- oder Netzwerkschnittstellenschaltkreisen 17 übertragen.
Die Arbitration der Daten wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 5 be
schrieben.
Die Aufwärts- und Abwärtsleitungen 20A und 20B sind an Schnittstellen 52 für
optische Fasern angeschlossen, welche jeweils eine Aufwärts- und Abwärtsleitung
enthalten. Diese optischen Schnittstellen sind am Hauptkontrollkomplex an optische
Faserschnittstellen 53 angeschlossen.
Die Aufwärtsleitungen der Faserschnittstellen 53 sind an die Eingänge eines Mul
tiplexers 55 angeschlossen, dessen Ausgang an dem MLAP Kontroller 41 mit dem
integrierten HDLC Kodierer angeschlossen ist.
Ein anderer Ausgang des Multiplexers 55 ist an den Anforderungsreihen-Schaltkreis
57 angeschlossen, der eine eigene Kontrolle aufweist. Die Ausgänge der Anforde
rungsreihe 57 und des MLAP Kontrollers 41 sind an den Multiplexer 60 angeschlos
sen. Der Multiplexer 60 ist mit dem Abwärtsleitungseingang der Faserschnittstellen
53 verbunden, um über die Faser 51 den Abwärtsdatenfluß auf die Abwärtsleitungen
20A zu übertragen.
Die Faserverbindungen 51 bilden die vorab beschriebene Gebäudeverkabelung.
Das Arbitrationsverfahren zum Erhalt von Zugang an die Aufwärtsleitung ist ein
System aus einer Anforderungsreihe und einem Gewährungsverfahren und funk
tioniert wie folgt, wobei der Zugang zur Abwärtsleitung analog erfolgt. Wenn die
Leitung unbelastet ist arbitriert die Paketrelaiskontrolleinheit im peripheren Knoten
13 um Zugang auf die Aufwärtsleitung zur Übertragung von Paketen an den MLAP
Kontroller 41 im Hauptkontrollkomplex. Der unbelastete Zustand der Leitung wird
durch den kontinuierlich gesetzten Zustand ("1"en) auf der Aufwärtsleitung für
15 oder mehr Bit-Intervalle angezeigt. Wenn die Aufwärtsleitung unbelastet ist,
kann die Paketrelaiskontrolleinheit ein Merkeroktett übertragen, gefolgt von einer
Kartenschlitznummer, wobei das erste Bit auf "1" gesetzt ist, gefolgt von einem
Beendigungsmerkeroktett. Diese drei Oktette definieren ein Anfragepaket, welches
vom Multiplexer 55 erkannt und der Anforderungsreihe 57 zugeleitet wird.
Die Paketrelaiskontrolleinheit überwacht auch Zugangskollisionen auf der Verbin
dung. Sie überwacht die Aufwärtsleitung, wenn diese das Kartenschlitznumme
roktett auf die Verbindung überträgt. Falls die übertragene Information sich vom
Empfang im Adressenvergleicherschaltkreis 46 unterscheidet, nimmt sie an, daß eine
Übertragungskollision erfolgt ist.
Falls eine Kollision festgestellt wurde beendet die Paketrelaiskontrolleinheit die
Übertragung für eine bestimmte Zeitdauer. Der Mikrokontroller 31 führt unter Ver
wendung der Adressennummer des peripheren Knotens eine Verzögerungsschleife
aus, bevor er den Zugang zur Aufwärtsleitung wieder zuläßt.
Wenn festgestellt wurde, daß eine Kollision stattgefunden hat, wird das absch
ließende Merkeroktett nicht an den Multiplexer 55 übertragen. Der Multiplexer
55 mißachtet sämtliche Anfragepakete, welche einen Abschlußmerker enthalten.
Wenn keine Kollision stattgefunden hat empfängt die Paketrelaiseinheit 62 eine An
fragepaket auf eine Weise, welche im folgenden beschrieben wird.
Die Multiplexer 55 und 60, die Anforderungsreihe 57, die Kontrolleinheit 58 für die
Paketrelaiseinheit und der MLAP Kontroller 51 werden im folgenden als Paketrelais
einheit 62 bezeichnet. Die Paketrelaiseinheit verwendet das Startmerkeroktett, falls
benötigt, zur Bytezuordnung. Sie überprüft dann das erste Bit der Kartenschlitz
nummer. Falls dieses erste Bit auf "0" gesetzt ist, was ein normales Paket indiziert,
kann das Paket durch den Multiplexer 55 zum MLAP Kontroller 41 laufen. Wenn
jedoch das erste Bit auf "1" gesetzt ist, was ein Anfragepaket indiziert, kopiert ein
Sequenzierer innerhalb der Paketrelaiseinheit dieses Byte zum Anfragereihenspei
cher 57, der eine FIFO(First-In-First-Out = erstes Hinein, erstes Hinaus)-Struktur
aufweist.
Die Paketrelaiseinheit 62 gestattet keine Anfragen an den MLAP Kontroller 41;
anstatt dessen überträgt sie Leerlaufbits oder ein normales Paket zum MLAP Kon
troller 41 von einem anderen Peripherieknoten.
Eine Kontrollsequenz in der Paketrelaiseinheit 62 puffert alle Adressennummern der
Peripherieknoten, welche Zugang zu der Aufwärtsleitung zur Übertragung von Pake
ten von der Peripherie zum MLAP Kontroller 41 begehren. Die Priorität entspricht
der Sequenz, mit welcher die Pakete von der Paketrelaiseinheit 62 empfangen wer
den. Der Anfragereihenspeicher 57 sollte eine geeignete Größe aufweisen, so daß die
abgeschätzte Spitzenverkehrsbelastung ihn nicht überfordert. Falls jedoch ein Über
lauf stattfindet ist dies der Hauptkontrolleinheit mitzuteilen, das Kommunikations
protokoll erholt sich und überträgt verlorene Pakete noch einmal.
Die Kontrolleinheit 58 der Paketrelaiseinheit überwacht die Übertragung und den
Empfang von und zum MLAP Kontroller 41. Wenn die Paketrelaiskontrolleinheit
21 die Übertragung ihres Pakets beendet hat, was durch die Detektion des Ab
schlußmerkers durch die Paketrelaiseinheit indiziert wird, befindet sich in dem An
forderungsreihenspeicher eine Zugangsanforderung. Sodann sucht die Kontrollein
heit 58 für die Paketrelaiseinheit nach einem freien Zustand auf der von dem MLAP
Kontroller 41 kommenden Verbindung wie es oben unter Bezugnahme auf die Pa
ketrelaiskontrolleinheit auf dem peripheren Knoten 13 beschrieben wurde. Nach
Detektion eines freien Zustands sendet die Paketrelaiseinheit 62 die oberste Adres
sennummer des peripheren Knotens vom Reihenspeicher zurück zur Paketrelaiskon
trolleinheit. Die Adreßnummer des peripheren Knotens, welche zu dem adressierten
peripheren Knoten zurückgesendet wird, indiziert diesem die Erlaubnis zum Zugang
auf die Aufwärtsleitung und zum Beginn der Übertragung des Pakets, sobald die
Leitung frei ist. Das Paket wird dann von der Paketrelaiskontrolleinheit 21 übertra
gen, wobei das erste Bit der Adreßnummer des peripheren Knotens auf "0" gesetzt
ist, was dem Multiplexer 55 in der Paketrelaiseinheit anzeigt, daß es sich um ein
normales Informationspaket handelt, welches dem MLAP Kontroller 41 zugeleitet
werden soll.
Der MLAP Kontroller 41 hat eine Schnittstelle zum Hauptprozessor 1 über den CPU
Bus 3 im Hauptkontrollkomplex um die Daten des D-Kanals dem Hauptkontroll
komplex zuzuführen.
Es wurde herausgefunden, daß bei starker Belastung ein PABX mit 1500 Leitungen
nur etwa 2% seiner verfügbaren Bandbreite des hierin beschriebenen Vermittlungs
systems für die Rufkontrolle aufwenden muß. Die verbleibende Bandbreite kann für
andere Datentransportfunktionen verwendet werden.
Claims (18)
1. Rechnergesteuerte Vermittlungsanlage, umfassend
- a) Leitungs- und/oder Netzwerkschnittstellenschaltkreise zur Verbindung mit Peripherieeinheiten und Innenleitungen,
- b) periphere Knoten zur Steuerung von Gruppen dieser Leitungs- und Netz werkschnittstellenschaltkreise,
- c) eine Hauptkontroll- und -vermittlungseinheit,
- d) Vorrichtungen zur Datenübertragung zwischen den peripheren Knoten und der Hauptkontroll- und -vermittlungseinheit, welche einen dazwi schengeschalteten Hochgeschwindigkeitsdatenbus beinhalten,
dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Knoten (13) Einrichtungen
aufweisen zum Empfang von Daten von den Peripherieeinheiten (7, 9, 15)
und/oder Innenleitungen sowie zum Einfügen eines Identifizierers (39) für
die Anschlußadresse der diese Daten übertragenden Peripherieeinheit oder In
nenleitung auf einer Leitungs- oder Netzwerkschnittstellenschaltung (17) in
diese Daten, und die Übertragungsvorrichtungen diese Daten mit der An
schlußadresse zu der Hauptkontroll- und -vermittlungseinheit (41) übertragen
können wodurch die Hauptkontroll- und -vermittlungseinheit (41) die Quelle
dieser Daten erkennen und die Daten entsprechend zuweisen kann.
2. Vermittlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Da
ten von dem peripheren Knoten (13) im HDLC-Format empfangen werden und
der Identifizierer (39) als zusätzliches Feld in jedem Datenpaket (35, 37) ein
gefügt wird.
3. Vermittlungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hauptkontroll- und -vermittlungseinheit (41) Vorrichtungen enthält zur Über
tragung abwärtsgerichteter HDLC-formatierter und mit einem die Zieladresse
des Datenpakets (37) enthaltenden zusätzlichen Identifikationsfeld ergänzter
Datenpakete zu den peripheren Knoten (13) und jeder periphere Knoten (13)
eine Dekodiervorrichtung enthält zur Dekodierung dieses zusätzlichen Feldes
und, falls die Anschlußadresse eine von diesem peripheren Knoten (13) kon
trollierte Leitungs- oder Netzwerkschnittstelle (17) identifiziert, zum entfer
nen dieses zusätzlichen Feldes worauf diese abwärtsgerichteten Datenpakete
im HDLC-Format an die durch die Anschlußadresse identifizierte Peripherie
einheit (13) übertragen werden.
4. Vermittlungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
zusätzliche Feld aus einem Arbitrationsbit (A), einer Adreßnummer für den
periphären Knoten und einer Anschlußnummer besteht.
5. Vermittlungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von
den Peripherieeinheiten (7, 9, 15) stammende und von den peripheren Knoten
(13) empfangene sowie von den peripheren Knoten (13) stammende und von
den Peripherieeinheiten (7, 9, 15) empfangene Daten in D-Kanälen übertragen
werden.
6. Vermittlungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
peripheren Knoten (13) in einem Gebäude verteilt und mit der zentralen
Hauptkontroll- und -vermittlungseinheit (41) über den Hochgeschwindigkeits
datenbus (20A, 20B) verbunden sind.
7. Vermittlungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hochgeschwindigkeitsdatenbus (20A, 20B) eine optische Faserverbindung (51)
enthält, welche bei der zentralen Kontroll- und -vermittlungseinheit (41) endet
und mit dieser über Multiplexvorrichtungen (55, 60) kommuniziert.
8. Vermittlungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit
den Multiplexvorrichtungen (55, 60) verbundene Arbitrationsvorrichtungen
aufweist zur Arbitration des Empfangs und der Übertragung von Datenpa
keten zwischen der zentralen Kontroll- und -vermittlungseinheit (41) und den
peripheren Knoten (13).
9. Rechnergesteuerte Vermittlungsanlage, umfassend eine Hauptkontroll- und
-vermittlungseinheit, Leitungs- und/oder Netzwerkschnittstellenschaltkreise
und mit diesen verbundene periphere Knoten, Vorrichtungen zur Übertragung
von Datenpaketen zwischen den peripheren Knoten und der Hauptkontroll
und -vermittlungseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß sich die peripheren
Knoten (13) entfernt von der Hauptkontroll- und -vermittlungseinheit (41)
befinden und mit dieser sowie mit einem einzelnen HDLC Kodierer innerhalb
der Hauptkontroll- und -vermittlungseinheit (41) über einen seriellen Hochge
schwindigkeitsdatenbus (20A, 20B) verbunden sind sowie Vorrichtungen vor
handen sind zum Demultiplexen, Multiplexen und Arbitrieren beim Empfang
und beim Senden von Daten vom Hochgeschwindigkeitsdatenbus (20A, 20B)
zum HDLC Kodierer und umgekehrt.
10. Vermittlungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Vor
richtungen vorhanden sind zur Übertragung der Hochgeschwindigkeitsdaten
über den Hochgeschwindigkeitsbus (20A, 20B) in HDLC Paketen, die zur
Aufnahme einer Datenquell- oder Zielanschlußadresse modifiziert sind sowie
Vorrichtungen an den peripheren Knoten (13) und an der Hauptkontroll- und
-vermittlungseinheit (41) zum Entfernen dieser Adresse und Weiterübertra
gung dieser Daten in korrektem HDLC-Format innerhalb der Hauptkontroll-
und -vermittlungseinheit (41) oder zu den Peripheriegeräten (7, 9, 15).
11. Einkanalrelaissystem mit einem eine Hauptsteuerung aufweisenden PABX,
Leitungs- und/oder Netzwerkschnittstellenschaltungen zur jeweiligen Verbin
dung mit einer Peripherieeinheit und einem von der Hauptsteuerung gesteu
erten MLAP Kontroller, dadurch gekennzeichnet, daß jeder periphere
Knoten (13) eine Paketrelaiskontrolleinheit (21) zur Übertragung an und
zum Empfang von Daten des D-Kanals von den Peripherieeinheiten (7, 9,
15) aufweist, digitale Aufwärts- und Abwärtskommunikationsleitungen (20A,
20B) vorhanden sind, welche die Paketrelaiskontrolleinheit (21) zur Übertra
gung dieser D-Kanal Daten mit dem MLAP Kontroller (41) verbinden, der
MLAP Kontroller (41) Multiplex-Demultiplex-Einrichtungen aufweist, mit de
nen diese Kommunikationsleitungen bei einer Bitrate betreibbar sind, die ein
Vielfaches der Bitrate der Paketrelaiskontrolleinheiten (21) beträgt und der
MLAP Kontroller (41) mehrere Paketrelaiskontrolleinheiten (21) versorgt.
12. Einkanalrelaissystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
MLAP Kontroller (41) einen HDLC Kodierer umfaßt, der die mehreren Pake
trelaiskontrolleinheiten (21) versorgt.
13. Einkanalrelaissystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
in den D-Kanälen übertragenen Daten HDLC-Paket-Format aufweisen und die
in den Kommunikationsleitungen (20A, 20B) übertragenen Daten in der Weise
modifiziertes HDLC-Format aufweisen, daß ein Feld hinzugefügt ist, welches
eine Quellen- oder Zielanschlußadresse enthält.
14. Vermittlungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ar
bitrationsvorrichtung Einrichtungen zum Vergleich der Kartenschlitznummer
nadresse in aufwärts übertragenen Zugangsanfragepaketen mit der abwärts
übertragenen Kartenschlitznummernadresse aufweist, welche eine Kollision
feststellen, falls diese Adressen nicht identisch sind.
15. Vermittlungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in
einem peripheren Knoten (13) Vorrichtungen vorhanden sind, welche die
Aufwärtsübertragung bei Feststellung einer Kollision beenden.
16. Vermittlungsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in
jedem periphären Knoten (13) Vorrichtungen vorhanden sind, welche eine
Adreßnummer eines peripheren Knotens (13) für eine Verzögerungszählung
verwenden falls eine Kollision detektiert wird bevor die Arbitration zum Zu
gang des peripheren Knotens (13) zur Aufwärtsübertragung wieder aufgebaut
wird.
17. Vermittlungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Vor
richtungen zum Abbruch der Übertragung eines Abschlußmerkers vorhanden
sind falls eine Kollision erklärt wird wobei Anfragepakete ohne Abschlußmer
ker unbeachtet bleiben können.
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