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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fernmeldenetz, das
eine Einrichtung zur sicheren Fernmeldeübertragung
beinhaltet.
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Die vorliegende Erfindung findet auf dem Gebiet der digitalen
Fernmeldetechnik Anwendung, welche digitale
Fernsprechvermittlungsanlagen wie etwa das System X im Netzwerk
verwenden.
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Mit Einführung der Glasfasertechnik in Fernsprechnetze wird
es nötig, Systeme mit 10 Mbit/s an den digitalen
Vermittlungseinrichtungen in den Vermittlungsstellen zu
beenden. Obwohl die Architektur existierender
Vermittlungseinrichtungen für direkte Endeinrichtungen wie etwa
Übertragungsschnittstellen höherer Ordnung geeignet ist,
beruhte die Sicherheit der Übertragungsschnittstelle auf
einzelnen 2048-kbit/s-Verbindungen.
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Eine einfache Vermittlungssicherung kann erreicht werden,
indem Datenströme entlang zweier paralleler Schnittstellen
verschickt werden und an der Empfängerseite der bessere
ausgewählt wird. Dieses Verfahren kann sowohl für die
Vermittlung als auch für die Übertragung verwendet werden, es
ergibt sich jedoch das Problem, daß die Knoten zwischen
diesen ungesicherte 2048- kbit/s-Schnittstellen sind.
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Die vorliegende Erfindung überwindet dieses Problem, indem
sie eine Vermittlungssicherung in der Form einer "Scheren-
Überkreuzung" zur Verfügung stellt, wobei 16 · 2048-kbit/s-
Ströme von jeder von zwei Vermittlungsebenen auf ein Paar
Endeinheiten für Mehrfachdigitalleitungen verteilt werden,
welches mit der Übertragungsschnittstelle einer zweiten
34.368-kbit/s-Fernnetzübertragungsstrecke verbunden ist.
Analog bilden die Endeinrichtungen der
Mehrfachdigitaleingangsleitung eine Schnittstelle mit beiden
Vermittlungsebenen.
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Die vorliegende Erfindung besitzt den Vorteil, daß, da die
bestehende Vermittlungsarchitektur 16 · 2048-kbit/s-
Sprachverbindungen überträgt, was einer Übertragungsstrecke mit
34.368 kbit/s entspricht, dann eine vollständig gesicherte
Übertragungsanordnung aus wenigen Funktionseinheiten erstellt
werden kann, und mehrere ähnliche Konfigurationen für
Übertragungssysteme mit unterschiedlicher Übertragungsrate
möglich sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die in
dem Fernsprechnetzwerk empfangenen Paare mit asynchron
geschachtelten Takten betrieben werden können, was zu einer
beträchtlichen Einsparung der Ausrüstung führen wird. Dies
kommt dadurch zustande, daß viele phasenstarre Schleifen,
Leitungskodierumsetzer, Taktrückgewinnungsschaltungen usw.
wegfallen können und der Rest von logisch betriebenen
digitalen integrierten Schaltungen geleistet werden kann,
wegen der glättenden Wirkung von Ausrichtern (oder
Eintaktern).
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fernmeldenetz zur
Verfügung gestellt, das einen ersten und einen zweiten
Übertragungspfad aufweist, ein Ringübertragungsnetz und eine
Einrichtung zur sicheren Fernmeldeübertragung; wobei das
Ringübertragungsnetz einen ersten und einen zweiten Ringpfad
aufweist, die Übertragung in dem ersten Ringpfad in
entgegengesetzter Richtung zu der Übertragung in dem zweiten Ringpfad
erfolgt; und wobei die Einrichtung zur sicheren
Fernmelde
übertragung mittels eines Einfüge/Ausblend-Multiplexers (6)
mit dem Ringübertragungssystem verbunden ist;
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wobei die Einrichtung zur sicheren Fernmeldeübertragung einen
Teil des ersten und zweiten Übertragungspfades beinhaltet,
und jeder dieser Teile des Übertragungspfades eine erste
Schaltungseinrichtung (1) aufweist, die mit einer zweiten
Schaltungseinrichtung (2) in Reihe geschaltet ist; wobei die
erste Schaltungseinrichtung (1) einer der Teile des
Übertragungspfades mit der zweiten Schaltungseinrichtung (2) des
anderen Teils des Übertragungspfades verbunden werden kann,
wenn von der betreffenden, in Reihe geschalteten zweiten
Schaltungseinrichtung (2) festgestellt wird, daß dieser eine
der Übertragungspfade wegen eines festgestellten
Alarmzustands, der von dieser jeweiligen zweiten
Schaltungseinrichtung (2) erkannt worden ist, für die Übertragung
ungeeignet ist, wodurch jede zweite Schaltungseinrichtung (2)
mit dem ersten und dem zweiten Ringpfad verbunden wird;
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und wobei eine weitere Verbindung zu dem Ringnetz mittels
mindestens zweier weiterer Einfüge/Ausblend-Multiplexer (7, 8)
hergestellt wird, die so vorgesehen sind, daß sie Verkehr zu
und von dem ersten und zweiten Ringpfad des
Ringübertragungsnetzes übertragen;
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wobei jeder der weiteren Einfüge/Ausblend-Multiplexer (7, 8)
eine Vermittlungseinrichtung beinhaltet, die so vorgesehen
ist, daß sie eine Anzahl von Teilströmen von dem
Ringübertragungsnetz in einer definierten Reihenfolge überträgt, und
wobei der Einfüge/Ausblend-Multiplexer (6) und die weiteren
Einfüge/Ausblend-Multiplexer (7, 8) jeweils eine erste und
zweite Schiebeeinheit (14, 15) aufweisen, wobei jede
Schiebeeinheit (14, 15) Verkehr in beiden Richtungen um das
Ringübertragungsnetz überträgt.
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US-Patent Nr. 4,648,088 beschreibt einen Zeitmultiplexring,
der mehrere Knoten aufweist, die miteinander durch
aus
wechselbare Strecken (Haupt- und Ersatzwege) in der Art eines
Ringes mit der Konfiguration einer geschlossenen Schleife
verbunden sind. Jeder Knoten in dem Netz weist Sender und
Empfänger auf dem Haupt- und dem Ersatzweg auf, zusammen mit
Überbrückungs- und Vermittlungsschaltungen, die mit
Datenfehler- und anderen Fehlererkennungsschaltungen verbunden
sind, so daß sie in derselben Weise in der ersten Richtung
auf dem Hauptweg um die geschlossene Schleife und in
entgegengesetzter Richtung auf dem Ersatzweg betrieben
werden. Das Netz ist so vorgesehen, daß, wenn ein Fehler nur
auf dem Hauptweg auftritt und der Ersatzweg unbeeinträchtigt
bleibt, die gesamte Kommunikation auf den Ersatzweg
umgeschaltet wird. Andererseits wird, wenn der Fehler sowohl
den Ersatz- als auch den Hauptweg beeinträchtigt, die
Schaltung in eine Konfiguration gesetzt, bei der die
geschlossene Schleife Teile des Ersatz- und des Hauptweges
aufweist, und die Knoten, die dem Fehler benachbart sind, so
verbunden werden, daß der Ersatzweg jene Knoten umgeht,
wodurch eine direkte Kommunikation zwischen den beiden dem
Fehler benachbarten Knoten zustande kommt.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems zeigt,
das eine Vermittlungssicherung in Form einer Scheren-
Überkreuzung beinhaltet;
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Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Übertragungsring zeigt,
der eine Vermittlungssicherung in Form einer Scheren-
Überkreuzung beinhaltet;
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Fig. 3 ein Blockdiagramm einer gesicherten
Vermittlungsfunktion zeigt, die in Anwendung A der Fig. 2 enthalten ist,
und;
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Fig. 4 ein Blockdiagramm eine Schiebeeinheit zeigt.
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Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein Doppel-Übertragungssystem
dargestellt, das eine erste Ebene, EBENE 0 und eine zweite
Ebene, EBENE 1, aufweist, die jeweils 16 · 2048 kbit/s
übertragen.
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Jede Ebene an jedem Ende der Übertragungsleitung weist einen
Leitungssteuermultiplexer (LCM für line control multiplexer)
1 auf, der mit einer Mehrfachdigitalleitungs-Endeinheit (DLT
für digital line termination) 2 verbunden ist, welche über
eine Übertragungsschnittstellenanordnung 3 eine Schnittstelle
mit der Übertragungsleitung bildet. Die
Mehrfachdigitalleitungs-Endeinheit 2 und der Leitungssteuermultiplexer 1
werden genutzt, um durch Nutzung der Wege 4, 5 die
Scherenüberkreuzungssicherung zur Verfügung zu stellen. Die Auswahl
der Vermittlungsebene 1 oder 0 erfolgt durch die
Mehrfachdigitalleitungs-Endeinheit 2.
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In der Umgebung des Systems X überwachen die Digitalleitungs-
Endeinheiten fortlaufend Alarmzustände der Leitungen, wie
etwa Eingangsverlust, Verlust der Rahmenausrichtung, hohe
Fehlerrate und alle Zustände 1.
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Ein Teilsystem, das als digitales Vermittlungsteilsystem
bekannt ist, steuert die Digitalleitungs-Endeinheiten. Es
empfängt den erfaßten Alarmzustand und es entscheidet, wann
ein Weg inakzeptabel für die Übertragung wird und weist die
entsprechende Digitalleitungs-Endeinheit an, auf den
Ersatzweg umzuschalten. Ein Artikel von A. S. Philip, "The System X
Digital Switching Subsystem (DSS)" in Systems Technology Nr.
32, September 1997 beschreibt auf Seite 5 detailliert das
digitale Vermittlungsteilsystem und diskutiert
Digitalleitungs-Endeinheiten.
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Der Leitungssteuermultiplexer verteilt Takt, synchronisierte
2Mbit-Sprachdaten und Steuersynchronisationssignale. Er
beliefert grundlegend eine Anzahl von Ausgangslastleitungen.
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Bezugnehmend auf Fig. 2 kann das Prinzip der Scheren-
Überkreuzung in Übertragungsringen verwendet werden, um im
Falle einer Konfiguration mit Teilströmenen einen Vorteil zu
ziehen. Fig. 2 zeigt zwei Konfigurationen, die überlagert und
als Ring aufgebaut sind. Die Scheren-Überkreuzung ist als
Pfade 4, 5 zwischen den Leitungssteuermultiplexern 1 und den
Mehrfachdigitalleitungs-Endeinheiten 2 gezeigt.
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Wenn der Ring bei X unterbrochen ist, so ist Anwendung A
immer noch über den oberen Weg mit der
Haupvermittlungseinrichtung verbunden, während Anwendung B noch immer über
den unteren Weg verbunden ist. Es ist sehr wichtig, auf der
Stufe der Teilströme gesichert auszuwählen.
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An jedem Anschlußpunkt an den Ring muß ein Einfüge/Ausblend-
Multiplexer 6-8 vorhanden sein, da nur einige Teilströme an
jedem Anschlußpunkt enden.
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Der Einfüge/Ausblend-Multiplexer (ADMX) muß mit der Scheren-
Überkreuzungsfunktion verbunden sein. Der Einfüge/Ausblend-
Multiplexer ist so vorgesehen, daß er die geforderten
Teilströme einfügt und ausblendet und diese Teilströme über
die Zwischenschnittstelle an die Hauptvermittlungseinrichtung
mit der Scheren-Überkreuzungsfunktion weiterleitet.
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Wenn Schnittstellen des üblichen Typs mit 2048/1544-kbit/s
erforderlich sind, wird die Scheren-Überkreuzungsfunktion
durch Teilstrom-Multiplexer/Demultiplexer 9-12 ersetzt. Es
gibt zwei Anordnungen, die in Fig. 2 dargestellt sind, (A)
bei der eine ungesicherte Teilstrom-Schnittstelle
erforder
lich ist und die Sicherung von der zu der Anwendung externen
Einheit 13 ausgeführt werden muß, und (B), bei der die
Anwendung die Vermittlungssicherung beinhaltet. Eine
detailliertere Anordnung der Teilstrom-Schnittstelle ist in
Fig. 3 gezeigt.
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In Fig. 3 entspricht der ADMX 7 beispielsweise dem als 7 in
Fig. 2 dargestellten, und die Ausgangslast/Eingangslast-
Leitungen 17, 18 und die HDB3-Leitungen 16 entsprechen
beispielsweise den Schaltungen 9, 10 der Teilstrom-
Multiplexer/Demulitplexer aus Fig. 2. Einige Anwendungen
können an die Zwischenschnittstellen angeschlossen werden,
ohne daß Schnittstellen für niedrige Bitraten benötigt
werden.
AUFTEILUNG DER STEUERFUNKTIONEN
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Die Aufteilung der Steuerung zwischen dem Ring und den
angeschlossenen Anwendungen einschließlich der
Hauptvermittlungseinrichtung kann zweckmäßigerweise an der
Zwischenschnittstelle erfolgen. Die Ringsteuerung sucht unter
den Anwendungen nach einer Verbindung eines Paars von
Teilströmen. Die empfangende Anwendung, gleich, ob sie eine
herkömmliche Vermittlungssicherung oder eine Scheren-
Überkreuzung verwendet, entscheidet, welcher des Paares der
Teilströme der Haupt- und welcher der Ersatzstrom ist. Die
Schiebeeinheiten des ADMX werden unabhängig voneinander die
Transportfehlererkennungsprozedur verwenden, um den am besten
zu verwendenden Takt festzulegen und alle Bereiche
alarmieren, die nicht standardgemäß arbeiten. Alarmzustände
werden um den ganzen Ring herum zu dem Haupt-ADMX gemeldet.
Der Haupt-ADMX ist normalerweise derjenige, der den
Netzwerktakt empfängt.
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Jede Schiebeeinheit eines ADMX ist in der Lage,
Steuermeldungen von dem Haupt-ADMX, die durch die
Transportorganisationsdaten beider gegenläufiger
Ringübertragungssysteme übertragen werden, zu extrahieren. Diese Meldungen
werden wenn als gültig erkannt verwendet, um die
Spaltenaustauschvermittlungen und andere administrative Funktionen
zu ändern.
DER EINFÜGE/AUSBLEND-MULTIPLEXER (ADMX)
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Die gesicherte Taktung und Vermittlung des ADMX 6-8 soll nun
detailliert beschrieben werden. Die Bitrate des Rings wird
mit 155,52 Mbit/s angenommen, obwohl die Prinzipien auch auf
Bitraten eines höheren oder niedrigeren Vielfachen anzuwenden
sind.
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Jeder ADMX besteht aus zwei identischen "Schiebeeinheiten"
14, 15, wie in Fig. 2 gezeigt. Der Verkehr wird von der
Schiebeeinheit 14 zu dem oberen synchronen 155,52-Mbit/s-
Strom hin- und weggeschoben und die Schiebeeinheit 15
schiebt die Verkehrsdaten zu dem unteren synchronen Strom und
von diesem weg.
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Der ADMX kann mehrere Zwischenschnittstellen aufweisen. Deren
Anzahl wird von der Gesamtgröße der anzulegenden Bandbreite
abhängen, und von der Anzahl separater Einrichtungen oder
Multiplexer niedrigerer Ordnung, die angeschlossen werden
müssen. Die allgemeine Anordnung einer Schiebeeinheit (ein
halber ADMX) ist in Fig. 4 gezeigt.
TAKTWAHL
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Auf ein Paar Schiebeeinheiten, gewöhnlich das Paar, das mit
der Vermittlungseinrichtung in dem Netz verbunden ist, wird
ein Netzwerktakt geleitet, welcher von den Schiebeeinheiten
für ihre jeweiligen Übertragungsschnittstellen genutzt wird.
Dieser Takt wird in entgegengesetzten Richtungen um den Ring
herum übertragen. Bei dem anderen Paar von Schiebeeinheiten
auf der entgegengesetzten Seite des Rings wird der von einer
Schiebeeinheit des Paares empfangene Takt gewöhnlich von der
anderen des Paares verwendet, um auf dem Ring zu übertragen.
Derselbe Takt wird auch getrennt und für die
Zwischenschnittstelle verwendet. Bei Fehlerzuständen, wenn eine
Schiebeeinheit nicht ihren normalen Übertragungstakt
verwenden kann, wird sie ihren selbst empfangenen Takt
verwenden, oder, wenn dieser fehlerverdächtig ist, ihren
Reservequarz 19.
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Die Wahl des Empfangsstakts wird von der Schaltung 20
getroffen und die Wahl des Übertragungstakts von der
Schaltung 21.
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An der Empfangsseite einer Zwischenschnittstelle ist eine
Einrichtung 30 zum erneuten Stopfen (rejustification)
vorgesehen. Diese setzt die Nennlast vom Referenztakt der
Übertragungsseite auf den Referenztakt der Empfangsseite um.
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Das erneute Stopfen wird angewendet, wenn kein kritischer
Datenverlust zulässig ist. Der Eingangs- oder Ausgangsstrom,
oder beide, enthalten zusätzlich zu den kritischen Daten
Zusatzdaten. Die Zusatzdaten werden verwendet, um den
Datenstrom auf eine Standardgröße aufzufüllen und um anzugeben,
welche Daten kritische Daten und welche Zusatzdaten sind.
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Eine Schiebeeinheit muß alle von ihr empfangenen
Zwischenschnittstellen auf den Ringtakt stopfen, der von ihrer
Übertragungs-Schnittstelle mit 155,52 Mbit/s verwendet wird.
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Ein ADMX muß zwischen Paaren von Schiebeeinheiten stopfen,
auf welche der Netzwerktakt geführt wird. Praktisch müssen
alle Paare erneut stopfen, um nach einem Fehler die Rückkehr
von einem Ersatztakt zu vereinfachen. Dieses erneute Stopfen
ist ein Stopfen der gesamten Nutzlast.
SPALTENUMSCHALTUNG INNERHALB DES ADMX
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Eine Schiebeeinheit muß jede Kombination von Teilströmen von
der 155,52-Mbit/s- Schnittstelle des Rings aufnehmen und die
Teilströme in einer definierten Reihenfolge an eine
Zwischenschnittstelle weiterleiten können, vorausgesetzt, daß die
Gesamtbandbreite der Teilströme innerhalb der Kapazität der
Bandbreite der Zwischenschnittstelle liegt. Ein Teilstrom
wird durch mehrere Spalten von 9 Byte übertragen. Die
Funktionseinheit 22, 32 für die Spaltenaustauschvermittlung
muß die Integrität der Sequenz aufrecht erhalten, so daß
Teilströme auf der anderen Seite der Vermittlungseinrichtung
wieder exakt zusammengesetzt werden können.
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Der Vorteil des Vorhandenseins einer Vermittlungsfunktion für
Teilströme innerhalb des ADMX besteht darin, daß die Anzahl
der nötigen Teilstrom-Schnittstellen minimiert wird und
dennoch eine sehr flexible Anordnung zur Verfügung gestellt
wird. Um mehrere Zwischenschnittstellen zu ermöglichen muß
die Funktionseinheit für die Anpassung der Übertragungsrate
die Teilströme in mehrere Bitströme niedrigerer
Geschwindigkeit gruppieren. Dies ist eine strikt vorwärts gerichtete
Funktion, da die Spaltenaustausch-Vermittlungseinrichtung 22,
32 die Teilströme in eine für die Gruppierung geeignete
Ordnung bringt.
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Die 155,52-Mbit/s-Signale werden von einer optischen
Schnittstelle 23 empfangen und an die andere Schiebeeinheit des ADMX
weitergegeben. Die Taktinformation wird von der Schaltung 20
extrahiert und die Steurerinformationen durch die
Steuerschaltungen 24, 24a.
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Die Daten werden von der
Spaltenaustauschvermittlungseinrichtung 22 und der Bitratenanpasseinrichtung 25
verarbeitet und werden von den optischen
Übertragungseinrichtungen 26 an die Zwischenschnittstellen ausgegeben.
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Takt-, Steuer- und Dateninformationen werden von der anderen
Schiebeeinheit in dem ADMX empfangen und von einem Nutzlast-
Eintakteinrichtung 27 verarbeitet. Die Daten- und
Taktinformationen werden an eine Auswahlschaltung 28
weitergeleitet und die Steuerinformationen werden an die
Steuerschaltung 24b weitergeleitet. Die von den
Zwischenschnittstellen eingehenden Daten werden von optischen
Übertragungseinrichtungen 29 empfangen und von den Stopfschaltungen 30,
der Bitratenanpassungsschaltung 31 und der
Spaltenaustauschvermittlungseinrichtung 32 verarbeitet, bevor sie
auf die Auswahlschaltung 28 geführt werden. Die
Bitratenanpassungsschaltung 31 und die
Spaltenaustauschvermittlungseinrichtung 32 werden von der Steuerschaltung 24 gesteuert.
Die Auswahlschaltung 28 gibt die ausgewählten Daten an die
optische Übertragungsschnittstelle 33 weiter, welche von
Schaltung 24b gesteuert wird.
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Es ist beabsichtigt, daß die Erfindung nicht auf die zuvor
beschriebenen Ausführungsformen begrenzt ist. Die Erfindung
kann auf alle Vermittlungsanordnungen mit zwei Ebenen
angewendet werden, bei denen Sicherheit gefordert ist.
Beispielsweise könnte die Erfindung in einem automatischen
digitalen Verteiler verwendet werden, wo elektrische oder
optische Verbindungen automatisch an dem Verteiler
rekonfiguriert werden können, wobei die Sicherheit durch das
Verfahren der Scheren-Überkreuzung auf jeder
Vermittlungsstufe des automatischen Verteilers gegeben ist. Weiterhin
könnten andere als die offengelegten Übertragungsraten
verwendet werden.