EP0818119A1 - Method of operating a switching facility and an expandable digital switching system for carrying out the process - Google Patents

Method of operating a switching facility and an expandable digital switching system for carrying out the process

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Publication number
EP0818119A1
EP0818119A1 EP96911947A EP96911947A EP0818119A1 EP 0818119 A1 EP0818119 A1 EP 0818119A1 EP 96911947 A EP96911947 A EP 96911947A EP 96911947 A EP96911947 A EP 96911947A EP 0818119 A1 EP0818119 A1 EP 0818119A1
Authority
EP
European Patent Office
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data record
data
memory
pointer
key term
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96911947A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jessel Savory
Kenneth Butterfield
Cathal De Brun
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Austel Licensing GmbH
Original Assignee
Austel Licensing GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0818119A1 publication Critical patent/EP0818119A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/06—Digital input from, or digital output to, record carriers, e.g. RAID, emulated record carriers or networked record carriers
    • G06F3/0601—Interfaces specially adapted for storage systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/04—Selecting arrangements for multiplex systems for time-division multiplexing
    • H04Q11/0407—Selecting arrangements for multiplex systems for time-division multiplexing using a stored programme control
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/06—Digital input from, or digital output to, record carriers, e.g. RAID, emulated record carriers or networked record carriers
    • G06F3/0601—Interfaces specially adapted for storage systems
    • G06F3/0628—Interfaces specially adapted for storage systems making use of a particular technique
    • G06F3/0655—Vertical data movement, i.e. input-output transfer; data movement between one or more hosts and one or more storage devices
    • G06F3/0656—Data buffering arrangements

Definitions

  • the invention relates to methods according to the preamble of claim 1; in particular, it relates to a switching system consisting of a switching unit or switching stage and a guest or host computer and also relates to a method for operating the same.
  • call management setting up and transferring a call
  • call services which include inter alia call billing.
  • call management setting up and transferring a call
  • call services which include inter alia call billing.
  • call management setting up and transferring a call
  • call services which include inter alia call billing.
  • a data record is created in which the start and end times of the call, date information, the telephone numbers involved and the costs of the conversation and saved permanently.
  • operator services which make up the more organizational part of the system, such as setting up and deleting before customers, configuring circuits or the billing service based on the data of the call, are mentioned Service.
  • the invention is based on the task of simplified and / or faster access to the data, and the solution is provided by the characterizing features of claim 1.
  • the object of the invention is to provide an architecture for a switching system which enables almost any expandability with a cost-effective, modular structure with increased reliability of the overall system.
  • ETS elementary telephone switching stages
  • the ATM switching stage is therefore not used as a switching unit in the actual sense, but rather as a link between a plurality of partial switching stages formed by elementary telephone switching stages (ETS) and downstream concentrators.
  • ETS elementary telephone switching stages
  • Figures 3 and 4 show access to a first type of data
  • Figures 5 and 6 show access to a second type of data
  • FIG. 7 shows a block diagram of a conventional switching system with a bus structure
  • ⁇ is a block diagram of a conventional one. Mediation system with ring structure
  • SDSS expandable digital switching system
  • 10 is a block diagram of an extended SDSS
  • ETS elementary telephone switching stage
  • FIG. 12 shows an alternative structure of an ETS.
  • a switching unit (1) is connected to other switching systems of a telecommunications network via groups of incoming lines (2) and outgoing lines (3). Furthermore, subscribers (8) are connected via lines (7).
  • a guest or host computer (4) with at least one mass storage unit (6) controls the switching unit (1) via a data connection (5).
  • the switching unit (1) - controlled by the guest computer (4) - carries out the actual switching of the incoming and outgoing calls.
  • a commercially available "Excel Switch P1X512" unit can be used as the switching unit 1, the internal structure and the internal function of which are known per se and are therefore not described in detail here.
  • the guest computer (4) essentially performs the above-mentioned “call management”, “call services” and “operator services” tasks (on the basis of a program contained in a memory section or an external program).
  • the "call management” mainly concerns the establishment ["call set up”] and the transfer of a call ["call rcutmg"].
  • a channel bundle is selected for the issuing half of the call and a channel within the bundle is selected from various switching tables.
  • Call services include setting up and transferring a call, which - as already explained - is referred to as "call management"; furthermore the so-called call services, which mainly include call billing.
  • call management for example, a record is created for each newly established call, that is, if a connected subscriber is either calling or being called, with the start and end times of the call, the date information, the telephone numbers involved and the The costs of the call are saved and saved permanently.
  • the for Calculation of the data required for costs are taken from a customer database as a data record "ANI", which identifies the customer and also contains a reference "DNIS" in time and weekday specific tariff tables.
  • the operator services include customer management, which supports the establishment and deletion of customers, switching management for configuration of the switching device, and the call monitor for real-time display of the interior State of the switching device and a billing service, in which case the call data records stored in the billing period are evaluated for each customer, the accumulated call charges are summed up and finally settled.
  • 2 shows in simplified form the process sequence for processing a call by the guest computer.
  • 2 schematically shows the processing of a call in the form of a block diagram;
  • 2a mean: collecting the customer data;
  • the data assigned to the customers are taken from an ANI database (20), the subscriber number typically serving as the key. For this, several hard disk accesses are necessary, which with one. typical PC system need about several milliseconds each.
  • the database itself can include 150,000 entries.
  • the switching information necessary for controlling the switching unit [1) (cf. FIG. 1) and billing the calls must be taken from a further database, the NPANXX database (21). Again, several hard disk accesses are necessary.
  • the NPANXX database typically contains 60,000 entries. Since at least 3 to 4 hard disk accesses, each with about 10 milliseconds of access time, are usually required per database access, PC's as guest computers reach their performance limits even with a small amount of traffic; Artificial handles, such as the so-called “disk chachmg", reduce the access time to the individual data record to milliseconds, but this does not solve the problem.
  • a remedy for the time-consuming hard disk access is to keep the two databases in the memory of the guest computer. Access to a data record in the memory is about a factor 1000 to 10,000 faster than access to a data record on the hard disk.
  • This improvement in the access time means in particular that even higher-quality service features, such as the services “callback” and “ready-nng” explained below, are made possible with a single guest computer instead of a guest computer connected to one another by a network.
  • a subscriber calls the operator, i.e. practically the switching unit (1), with a fixed number, rings it and hangs up again; the switching system determines who called, calls the subscriber in question and provides him with a dialing request. The subscriber dials the number of his desired conversation partner and the exchange ensures the correct forwarding (routmg) of the call.
  • the "ready-nng" service ie periodic polling of a subscriber line in order to determine whether the subscriber has picked up and then to send him a dialing request signal, requires particularly frequent accesses to the databases.
  • a first memory area for the NPANXX data sets used for the transfer and a second memory area for the customer set up the specific ANI data sets.
  • these two storage areas are still empty, but are already large enough to hold the entire database.
  • the memory areas can be created in such a way that they can only hold the most frequently used data records.
  • a special LRU algorithm can be used to create space in the event of overcrowding or to select external memories.
  • the information relating to the users and the information about the dialed numbers are searched for in the corresponding databases on the disk, read out and stored in the pre-reserved memory areas.
  • the strategy for accessing the data is to first search for the data in the memory and only - if the required data is not yet in the memory - to do so. reload the plate. In this way, the disk accesses are minimized, because after a certain time most of the data is already in the memory and can be read out from there. Experts .. Only when new users call or new destinations are called, new data records have to be loaded from the disk ⁇ the.
  • the database NPANXX contains location, coordinate and distance information of a telephone call.
  • the possible destinations of a conversation are NPANXX-coded in a 6-digit number.
  • Of the 1 million data records possible only about 61,000 are actually used. It would not make sense 1
  • To reserve millions of data records it is sufficient to reserve space for the 61,000 possible data records (30) in the memory during the boot process.
  • a field (31) is set up for 1 million pointers that can point to the data records.
  • Another pointer freeptr (32) points to the first free, pre-reserved data record (33) in the memory.
  • the first step (42) is to look in the pointer field VNHPTR [NPANXX] under the index NPANXX whether there is already an entry that points to a data record in the memory. If a, the data record can be read out from the memory under the pointer address (43). In this case, access to the data record was made possible by only two memory accesses without a single hard disk access. This completes this process (4a)
  • This type of storage organization could be referred to as a "hashing" function, this search function, which generates an index from the key term, in a known manner under which the data record can be found, the identity function.
  • the key value itself specifies the index under which a pointer to the data record can be found.
  • the hash value is formed here by the last four digits of the key, namely the ANI number. Accordingly, a pointer field hptr (51) with 9999 elements is set up, each element being able to point to one of the pre-reserved ANI data sets (50). Another pointer afreeptr (52) points to the first free pre-reserved ANI data record (53) in the memory.
  • each data record in the memory is expanded by a linking field (54) which, if it is not empty, points to further data records which give the same distribution value but different key terms.
  • the hash value hval is first formed (60 / and tested whether an entry exists in the pointer field hptr under the index hval (61).
  • the data record must be read from the hard disk (62) and is entered in the first free reserved memory area (63).
  • the address of the newly stored data record can be entered directly in the pointer field hptr under the index hval (65), otherwise the chain of all data records linked with the entry hptr [hval] as the root must be rolled up (66), so that the address of the newly stored data record finally in the link field of the last data record of the chain, which a must be empty, can be entered (67).
  • 6a, 6b and 6c represent the completion of the respective machining process.
  • FIG. N now shows an outline representation of a switching system with elementary telephone switching stages (ETS): a plurality of ETS (11, 12 ...), each of which represents small, relatively independent switching systems and which PCM multiplex lines (for example T1 truncs) (2) connected to their inputs are connected via a central bus (3). Furthermore, a plurality of telephone servers (21, 22, ...) for handling the switching activity beyond an ETS and the host computer (4) are connected to the bus (30). closed. The host computer (4) enables not only the operation and maintenance of the system but also the billing of the telephone calls.
  • a switching system with the architecture shown in FIG. 7 is probably modular in the sense that the elementary telephone switching stages (ETS) and the telephone server represent individual modules, so it is also easily expandable.
  • the central data exchange element of the system is formed by the bus (30). Should this fail due to a fault, the entire system would become inoperable. If the system is to be expanded by supplementing it with additional ETS and telephone server modules, the bus finally becomes both mechanical (because of the limited number of slots) and electrical (because of the limited driver power) represent a hard limit for expansion in terms of data transmission speed.
  • FIG. 8 Here the elementary telephone switching stages (ETS) (31, 32, 7), the telephone servers (41, 42, ...) and the host computer (40) are linked together via a data ring (300) connected. Since the ring is preferably designed as a double ring in accordance with the prior art, failure of one ring sector does not immediately result in total failure of the overall system. However, the expandability is also limited by the ring due to the limited data throughput.
  • SDSS expandable digital switching system
  • the SDSS is formed from a set (50) of elementary telephone switching stages (ETS (100, 101, ...), a host computer (60), a set (70) of communication systems (80), which consist of concentrators (140, 141) and at least one ATM -Switching stage (160) east.
  • ETS elementary telephone switching stages
  • host computer 60
  • set (70) of communication systems 80
  • concentrators 140, 141
  • ATM -Switching stage 160
  • Each of the elementary telephone switching stages (ETS) (100, 101, ...) is connected to a bundle (110, 111, %) of PCM-MPX lines (120,121, ...) connected.
  • the multiplex connections (130, 131, ...) of possibly five such elementary telephone switching stages (ETS) each are connected to a concentrator (140, 141), which is connected with its multiplex connection (150, 151) to a data connection of an ATM switching stage (160) .
  • One (or more) host computer (60) and a plurality of telephone servers (70, 71, ...) are connected to further connections of the ATM switching stage.
  • Each of the elementary telephone switching stages can have or operate a limited number of connections and suitably has an ATM interface which can be integrated with other ETS using the concentrator and the ATM switching stage.
  • the concentrator 140, 141) is responsible for demultiplexing the incoming bandwidth from each ETS m the ATM switching stage.
  • the ATM switching stage forwards all incoming data streams into outgoing streams.
  • the total number of connections to be provided can be determined by the size of the matrix of the ATM switching stage, which can easily be expanded without changes to the hardware in the rest of the system.
  • two concentrators 140, 141) with a total of 10 elementary telephone switching stages (ETS) and a 2x2 ATM switching stage are provided, which results in a switching capacity of 4800 ports.
  • the division of the exchange into elementary telephone switching stage (ETS) on the one hand and into the high-speed communication system with concentrator and ATM switching stage on the other hand allows the ETS to be kept relatively small and therefore flexible and yet the ATM to offer the required high data rate (approx. 150 Mbit / s) at the data connections.
  • the ATM switching stage itself is used as a link for the High-speed connection used for the data streams generated in the ETS and merged in the concentrators.
  • FIG. 10 shows the extension of the architecture described in FIG. 9 to the switching of twice the number of connections:
  • a total of four concentrators (201, 204), each with five elementary telephone switching stages (ETS) (210, 211, ... 299), are connected to a 4x4 ATM switching stage (200).
  • the further modules connected to the respective ATM switching stage such as host computers and telephone servers (cf. FIG. 1), have been omitted to simplify the illustration in this figure.
  • the expandability of the architecture is easy to see. Similar ETS, only doubled in number, are terminated via identical, also twice as many, concentrators to an ATM switching stage with double capacity and result in a switching system with a total doubled capacity (in this case for a total of 9600 connections).
  • the expandability of the arrangement is further made clear by the fact that, in order to achieve an even higher number of connections, several ATM switching stages form an ATM network. can be interconnected in a known manner. In this way, systems with up to 1 million connections should be possible.
  • the elementary telephone switching stage is a non-blocking switching stage with only a small to minimal capacity, which can supply approximately 480 connections (20 T1 lines).
  • the basic idea behind the design of the ETS lies in an open modular architecture, so that the user can change the configuration simply by installing additional modules in the switching stage. As a result, the switching stage can be expanded so that it also other than Teiephondienste can only perform basic services, for example by adding ISDN interfaces or data communication services etc.
  • FIG. 11 and 12 show the internal structure of an ETS.
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment with VME bus modules
  • FIG. 12 shows an embodiment based on a personal computer (PC) with corresponding plug-in cards.
  • PC personal computer
  • the elementary telephone switching stage (ETS) in FIG. 11 consists of five module types (each module preferably being formed by one or more printed circuit boards), namely a main control module (MCM) (301), a switching matrix module (SMM) (302), and one T1 interface module (TIM) (303), an interface module for the digital signal processor (DIM) (304) and an interface module for the ATM concentrators (ACIM) (305).
  • MCM main control module
  • SMM switching matrix module
  • TIM T1 interface module
  • DIM digital signal processor
  • ACIM ATM concentrators
  • the standard VME bus allows the use of so-called shelf technology, gives the design of the system a certain flexibility, reduces costs and increases reliability, since additional modules can easily be added to the basic system.
  • the ETS exchanges information. to control its modules and the telephone path unit (308) over the VME bus.
  • the data exchange itself takes place through a memory divided into input and output areas I and 0 with a two-port read-write memory (RAM) with free access, which represents a shared, shared memory.
  • RAM read-write memory
  • the unit for the telephone path (308) consists of ordinary PCM multiplex lines and is used to switch voice and data with digitized PCM format.
  • the maximum bandwidth of the telephone path is determined by the maximum number of non-blocking connections of an ETS.
  • the main control module (MCM) (301) of the ETS must be able to control and maintain the operation of the ETS, such as switching, control of the telephone path and generation of statistics. Therefore the MCM has a strong micro control, e.g. based on an MC68302, which is specially designed for communications applications; VME plates based on an MC68302 are available on the market from stock.
  • the MCM can be equipped with a data interface (for example a SCSI interface) for connecting mass memories, such as a hard disk.
  • the SMM (302) provides a reciprocal connection of the digital telecommunication data (i.e. both voice and data) via the PCM-Muit piex lines (308) within the entire system. If the maximum switching size of an SM is> 480x480, an ETS up to 48C r.icr. -cloc- operate connections. This means that a ⁇ T ⁇ is unable to support the connection of up to 480 lines simultaneously.
  • the main component of the SMM is a switching matrix, like Mitel MT8980.
  • the T1 interface module (TIM) (303) forms an interface for the digital T1 line data to the digital one. Data streams from the processing system for telecommunications. For this purpose, one or more standardized T1 PCM multiplex lines (309) with a data rate of, for example, 1.55 Mbps can be connected to the module (303). For example, four T1 lines are provided per printed circuit board, the T1 interface module (TIM) also having the functions of signaling and checking in addition to the function as the signal interface and monitoring of the connected PCM lines. Each elementary telephone switching stage (ETS) is equipped with a number of T1 interface modules (TIM) (303) corresponding to the number of T1 lines (309) to be supplied. If an ETS telephone line with special properties is to be able to switch, for example to offer ISDN services, the T1 interface modules (TIM) of the ETS only have to have the corresponding features.
  • ETS elementary telephone switching stage
  • the DSP interface module (DIM) (304) preferably comprises one or more digital signal processors DSP; on the one hand, tones with multiple frequencies are generated and detected for processing certain classes of conversations; on the other hand, many different announcements can be stored in a read-only memory (ROM) and the system can be fed in via the DSP. Finally, all tone signals used in the system (conitiuous tone, cadence tone and shot tone) are generated in the DIM, the parameters of which are also read from a read-only memory and evaluated by the DSP.
  • DSP digital signal processors
  • the ETS also has an interface module for the ATM concentrators (ACIM) (305); it serves to forward the data in the individual ETS in order to then have the higher-level switching tasks performed by the ATM switching stage which is used for the linkage.
  • ACIM has a PCM data link (310) for connection to a concentrator.
  • Fig. 1 2 shows an alternative embodiment of an elementary. Telephone switching stage (ETS) as a system based on a PC.
  • the main control module (MCM) (351) is formed, for example, by a main plate of a PC equipped with at least one 486 or Pentium processor, to which the other modules are connected via one of the available PC buses (356), such as ISA or EISA of the ETS are connected.
  • the DSP interface module (DIM) (355) is formed by a DSP card which is available for PC applications.
  • an interface module for the ATM concentrators (ACIM) (357) is provided.
  • the ETS can be connected to a concentrator via a PCM data connection (360) originating from the ACIM.
  • the PCM data is transported between the individual modules of the ETS via PCM multiplex lines (358), which are preferably formed by an MVIP bus.

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Abstract

A method of operating a switching facility is based on a data base consisting of individual data sets which can be addressed via a key term. The data base is held on a mass store with relatively high access time. To reduce the data access time, a RAM is provided in which the data sets from the data base can be stored. Also provided is a second store area in which a field of pointers to such data sets can be stored, and access occurs in such a way that a field index is derived from the key term. By requesting a pointer to a data set in the first store area, the data set is taken from either the RAM or the mass store. In the latter case, the data set once read out is duplicated in the RAM and an appropriate pointer is entered. For that purpose, a preferably digital and expandable switching system is provided for switching the PCM signals; the said switching system comprises at least one host computer (60), at least one telephone server (70) and a plurality (50) of elementary telephone switching contacts (100, 101...) which are interconnected via a high-speed communications network (80).

Description

VERFAHREN ZUM BETRIEB EINER VERMITTLUNGSANLAGE UND ERWEITERBARES DIGITALES SCHALTSYSTEM ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS METHOD FOR OPERATING A SWITCHING SYSTEM AND EXTENSIBLE DIGITAL SWITCHING SYSTEM FOR IMPLEMENTING THE METHOD
Die Erfindung betrifft Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ; im besonderen bezieht sie sich auf eine Ver¬ mittlungsanlage bestehend aus einer Durchschalteeinheit bzw. Schaltstufe und einem Gast- oder Hostrechner und hat auch ein Verfahren zum Betrieb derselben zum Gegenstand.The invention relates to methods according to the preamble of claim 1; in particular, it relates to a switching system consisting of a switching unit or switching stage and a guest or host computer and also relates to a method for operating the same.
In einer Vermittlungsanlage sind verschiedene Aufgaben zu be¬ wältigen. Dazu gehört das Einrichten und Vermitteln eines Rufs, was als "call management" bezeichnet wird; ferner die sog. Ruf- Dienste ("call Services"), zu denen unter anderem die Ge¬ sprächsverrechnung zählt. Dazu wird beispielsweise bei jedem neu eingerichtetem Gespräch, das heißt, wenn ein angeschlos¬ sener Teilnehmer selbst anruft oder angerufen wird, ein Daten¬ satz angelegt, in dem die Beginn- und End-Zeiten des Gesprächs, Datumsinformationen, die beteiligten Telefonnummern und die Kosten des Gesprächs abgelegt und permanent gespeichert werden. Schließlich sind noch die Bediener-Dienste ('Operator Services") erwähnt, die den mehr organisatorischen Te l des Systems ausmachen, wie etwa das Einrichten und Löschen vor. Kunden, das Konfigurieren von Schaltungen oder die Verrech- nungsdiensze auf Grund der Daten des Ruf-Dienstes.Various tasks have to be mastered in a switching system. This includes setting up and transferring a call, which is referred to as "call management"; furthermore the so-called call services, which include inter alia call billing. For this purpose, for example, for each newly established call, that is, if a connected subscriber calls or is called himself, a data record is created in which the start and end times of the call, date information, the telephone numbers involved and the costs of the conversation and saved permanently. Finally, the operator services, which make up the more organizational part of the system, such as setting up and deleting before customers, configuring circuits or the billing service based on the data of the call, are mentioned Service.
Bis vor wenigen Jahren wurden die Schaltstufen für die Fern¬ verbindung mit "Intelligenz" ausgeführt, sodaß die gesamte Behandlung eines Gesprächs in der Schaltstufe selbst ausgeführt werden konnte. Die Programmierung erfolgte im wesentlichen m einem sog. Assembler mit nichtstandardisierten Betriebssyste¬ men, welche speziell für ede Schaltstufe entwickelt werden mußten. Dadurch benötigte man für die Entwicklung viel Ze t, und Modifikationen waren sehr kostspielig. Über das elementare "call management" hinausgehende Dienste konnten dabei natürlich kaum oder nicht implementiert werden.Up until a few years ago, the switching stages for the remote connection were carried out with "intelligence", so that the entire handling of a call could be carried out in the switching stage itself. The programming was carried out essentially in a so-called assembler with non-standardized operating systems, which had to be specially developed for each switching stage. This required a lot of time for development and modifications were very expensive. Of course, services going beyond the elementary "call management" could hardly be implemented or not at all.
ORIGINAL UNTERLAGEN Eine wesentliche Verbesserung ergibt sich durch die Verwendung eines standardisierten Betriebssystems, wie etwa "Interactive UNIX" einer höheren Programmiersprache, wie etwa "C" und eines standardisierten, sehr robusten Datenbanksystems, wie etwa "Informix". Diese Softwarebausteine sind für alle Hardware- Plattformen vom einfachsten PC bis zu sog. "mamframes" erhält¬ lich, wodurch die Softwareanpassung an verschiedene leistungs¬ fähige Gastrechner einfach durchführbar ist.ORIGINAL DOCUMENTS A significant improvement results from the use of a standardized operating system, such as "Interactive UNIX", a higher programming language, such as "C", and a standardized, very robust database system, such as "Informix". These software modules are available for all hardware platforms, from the simplest PC to so-called "mamframes", which means that the software can be easily adapted to various powerful guest computers.
Da aber nun die Aufgaben für den Gastrechner sehr vielfältig sind und außerdem größtenteils in Echtzeit ausgeführt werden müssen, kann die Softwareerstellung überaus komplex sein. Aus- serdem werden bei unterschiedlichen Größen der jeweiligen Durchschalteemheit stark unterschiedliche Leistungsanforde¬ rungen an den Gastrechner gestellt. Insbesondere die Festplat¬ tenzugriffe bei den Datenbankoperationen belasten den Gast¬ rechner sehr. Weiters werden für unterschiedliche Leistungs¬ größen im allgemeinen unterschiedliche Betriebssysteme und Datenbank-Programme erforderlich, wodurch die Sof wareerstel- lung und Adaption auf unterschiedliche Te lnehmerzanlen wei¬ terhin sehr kostenaufwendig ist. Es werden daher häufig mehrere Gastrechner, welche im wesentlichen parallel die verschiedenen Aufgaben ausführen, miteinander vernetzt und außerdem die m Echtzeit ausgeführten Operationen auf ein Minimum reduziert.However, since the tasks for the guest computer are very diverse and also largely have to be carried out in real time, software development can be extremely complex. In addition, with different sizes of the respective switching unit, very different performance requirements are placed on the guest computer. In particular, accessing the hard disk during database operations places a great strain on the guest computer. Furthermore, different operating systems and database programs are generally required for different performance sizes, as a result of which the software creation and adaptation to different subscriber numbers is still very expensive. Therefore, several guest computers, which carry out the various tasks essentially in parallel, are often networked with one another and, in addition, the operations carried out in real time are reduced to a minimum.
Aufrecht bleibt das Problem des Festplattenzugriffs für die Ex¬ traktion der Daten aus den typischerweise indizierten Daten¬ basen. Daher liegt der Erfindung in einem ersten Aspekt die Aufgabe eines vereinfachten und/oder rascheren Zugriffs zu den Daten zugrunde, und d e Lösung erfolgt durch die kennzeicnnen- den Merkmale des Anspruches 1.The problem of hard disk access for extracting the data from the typically indexed databases remains. Therefore, in a first aspect the invention is based on the task of simplified and / or faster access to the data, and the solution is provided by the characterizing features of claim 1.
Dazu finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen m den AnsprüchenTo this end, there are advantageous refinements in the claims
Wie oben bereits ausgeführt, bestehen herkömmliche Vermitt¬ lungsanlagen aus einem oder mehreren Hostrechner(n) . Dazu kommt die eigentliche Schaltmatrix und ein oder mehrere Telephon- Server. Diese Architektur ist wegen der kaum vorhandenen Modu- larität nur mit großem Kosten- und Arbeitsaufwand erweiterbar. Modulare Architekturen weisen typischerweise kleine "Unterver¬ mittlungsanlagen", gebildet durch elementare Telephon-Schalt- stufen, auf welche über einen Bus oder über eine Ringstruktur miteinander und mit den Hostrechnern und den Telephon-Servern verbunden sind. Diese Architektur ist modular und daher auch leichter erweiterbar bzw. an sich verändernde Anforderungen anpaßbar. Das hauptsächliche Problem liegt einerseits in der mangelnden Zuverlässigkeit bei busbasierenden Systemen und generell an der bei Erweiterungen bald erreichten Kapazitäts¬ grenze des Übertragungsmediums, sei es ein Bus oder ein Ring.As already explained above, conventional switching systems consist of one or more host computers. Add to that the actual switching matrix and one or more telephone servers. Because of the hardly existing modularity, this architecture can only be expanded with great expense and labor. Modular architectures typically have small "sub-exchanges" formed by elementary telephone switching stages, to which are connected to one another and to the host computers and the telephone servers via a bus or a ring structure. This architecture is modular and therefore also easier to expand or adapt to changing requirements. The main problem lies on the one hand in the lack of reliability in bus-based systems and in general in the capacity limit of the transmission medium, whether a bus or a ring, which is soon reached in the case of extensions.
Daher ist es in einem zweiten Aspekt die Aufgabe der Erfindung, eine Architektur für eine Vermittlungsanlage anzugeben, welche eine nahezu beliebige Erweiterbarkeit mit kostengünstigem, mo- dularen Aufbau bei erhöhter Zuverlässigkeit des Gesamtsystems möglich macht.Therefore, in a second aspect, the object of the invention is to provide an architecture for a switching system which enables almost any expandability with a cost-effective, modular structure with increased reliability of the overall system.
Erreicht wird dies durch die Merkmale des Ar.sprucr.es .This is achieved through the characteristics of Ar.sprucr.es.
Durch Verwendung der elementaren Telepncr.scr.a_tεt .zer. ETS eröffnet sich die Möglichkeit, kleinste Ar.la er. c_s z _ r.anez unbeschränkt großen Anlagen mit entsprechendem Kom unika- tionsnetz m t hoher Geschwindigkeit zu bauen.By using the elementary Telepncr.scr.a_tεt .zer. ETS opens up the possibility of smallest Ar.la he. c_s z _ r.anez to build plants of unlimited size with a corresponding communication network at high speeds.
Der Vorteil einer Lösung gemäß Anspruch 6, bei der das Kommu¬ nikationsnetz durch mindestens eine ATM-Schaltstufe gebildet wird, liegt in der enorm hohen verarbeitbaren Datenrate (etwa 150Mbps) an jedem Anschlüsse der ATM-Schaltstufe, woraus ein grosser Geschwindigkeitsgewinn im Datendurchsatz durch die Gesamtanlage möglich wird und die Anlage nahezu unoegrenzt erweiterbar ist.The advantage of a solution according to claim 6, in which the communication network is formed by at least one ATM switching stage, lies in the enormously high processable data rate (approximately 150Mbps) at each connection of the ATM switching stage, which results in a large increase in data throughput Entire system is possible and the system can be expanded almost indefinitely.
Das Problem beim Einsatz einer ATM-Schaltstufe in Vermittlungs¬ anlagen liegt an sich darin, daß die (impuiscodemodulierten) PCM-Datenraten bei kleinen elementaren Telephonschaltstufen (ETS) nicht groß genug sind und es daher, ohne weitere Ma߬ nahmen, nur sinnvoll ist, große elementare Telephonschaltstufen (ETS) über eine ATM-Schaltstufe miteinander zu verbinden. Da¬ raus resultiert ein eher unübersichtlicher Aufbau, bei dem die Erweiterung nur in sehr großen Kapazitätsschritten möglich ist, was dem erwünschten modularen Aufbau widerspricht. Datenkonzen- tratoren (die bekanntlich zur Reduzierung der Kanäle m der Datenübertragung eingesetzt werden) in Verbindung mit ATM- Schaltstufen wurden bisher, wohl aus Gründen der schwer be¬ herrschbaren Komplexität, nicht eingesetzt.The problem with the use of an ATM switching stage in switching systems lies in the fact that the (pulse code modulated) PCM data rates are not large enough for small elementary telephone switching stages (ETS) and it is therefore only sensible, without further measures, to connect large elementary telephone switching stages (ETS) to one another via an ATM switching stage. This results in a rather confusing structure, in which the expansion is only possible in very large capacity steps, which contradicts the desired modular structure. Data concentrators (which are known to be used to reduce the channels in data transmission) in connection with ATM switching stages have so far not been used, probably because of the complexity that is difficult to control.
Vermieden werden diese Nachteile, wie schon erwähnt, durch die Merkmale des Anspruches 6. Erfindungsgemäß wird eine Vielzahl von elementaren Telephonschaltstufen (ETS: klein, einfach, modular) nicht direkt an die Anschlüsse des ATM, sondern über Konzentratoren angeschlossen; damit wird aber die ATM-Schalt¬ stufe nicht als Durchschalteinheit im eigentlichen Sinne sondern als Verknüpfung zwischen mehreren durch elementare Telephonschaltstufen (ETS) und nachgeschaltete Konzentratoren gebildete Teilschaltstufen verwendet. Damit kann eine ATM- Schaltstufe als Verbindungselement ihre äusserst hohe Datenrate vorteilhaft zur Geltung bringen.As already mentioned, these disadvantages are avoided by the features of claim 6. According to the invention, a large number of elementary telephone switching stages (ETS: small, simple, modular) are not connected directly to the connections of the ATM, but rather via concentrators; however, the ATM switching stage is therefore not used as a switching unit in the actual sense, but rather as a link between a plurality of partial switching stages formed by elementary telephone switching stages (ETS) and downstream concentrators. In this way, an ATM switching stage as a connecting element can advantageously bring out its extremely high data rate.
Durch Verwendung einer ATM-Schaltstufe als Verknüpfung w rd eine wesentlich höhere Datenübertragungsrate als bisher möglich, wobei GByte pro sek erreichbar sein dürften. Hier schließt sich die Verbindung der beiden oben genannten Aspekte der Erfindung, indem nicht nur eine erweiterbare Schaltung erhalten wird, sondern auch der gesuchte raschere Betrieb ermöglicht wird. Insofern stellt die im Anspruch 6 unter Schutt gestellte Ausgestaltung eine, auch gesondert von den übrige Merkmalen des Anspruches 5, unabhängige Erfindung dar, obwohl damit auch der modulare Aufbau nach Anspruch 5 in besonders günstiger Weise bewerkstelligt wird. Jedenfalls wird aber damit auch das Anbieten prinzipiell neuer Übertragungsdienste, die mit den bisherigen Schaltungen nur in sehr eingeschränktem Umfang mit niedriger Ubertragungs-gualität möglich waren, ohne Änderung der Architektur möglich.By using an ATM switching stage as a link, a significantly higher data transmission rate would be possible than before, whereby GBytes per second should be reachable. Here the connection of the two above-mentioned aspects of the invention is completed, in that not only is an expandable circuit obtained, but also the faster operation sought is made possible. In this respect, the embodiment shown under rubble represents an invention, also separate from the other features of claim 5, although the modular structure according to claim 5 is also achieved in a particularly favorable manner. In any case, this also means offering new transmission services in principle, which are very limited with the previous circuits Scope with low transmission quality were possible without changing the architecture.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist dem Ansprüche 7 zu entnehmen.A further advantageous embodiment of the system according to the invention can be found in claims 7.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further details of the invention result from the following description of exemplary embodiments schematically shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 eine beispielhafte Anordnung zur Erläuterung des er¬ findungsgemäßen Verfahrens;1 shows an exemplary arrangement for explaining the method according to the invention;
Fig. 2 den Verfahrensablauf für die Bearbeitung eines Ge¬ sprächs durch den Gastrechner; die2 shows the process sequence for processing a conversation by the guest computer; the
Fig. 3 und 4 den Zugriff auf eine erste Art von Daten; dieFigures 3 and 4 show access to a first type of data; the
Fig. 5 und 6 den Zugriff auf eine zweite Art von Daten;Figures 5 and 6 show access to a second type of data;
Fig. 7 eine Blockdarstellung einer herkömmlichen Vermitt¬ lungsanlage mit Busstruktur;7 shows a block diagram of a conventional switching system with a bus structure;
Fig. δ eine Blockdarstellung einer herkömmlicher. Vermitt¬ lungsanlage mit Ringstruktur;Δ is a block diagram of a conventional one. Mediation system with ring structure;
Fig. 9 eine Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen erwei¬ terbaren digitalen Schaltsystems (SDSS) ;9 shows a block diagram of an expandable digital switching system (SDSS) according to the invention;
Fig. 10 eine Blockdarstellung eines erweiterten SDSS;10 is a block diagram of an extended SDSS;
Fig. 11 ein erstes Beispiel für den Aufbau einer elementaren Telephon-Schaltstufe (ETS) ; und11 shows a first example of the construction of an elementary telephone switching stage (ETS); and
Fig. 12 einen alternativen Aufbau einer ETS. In Fig. 1 ist eine Durchschalteeinheit (1) über Gruppen einge¬ hender Leitungen (2) und ausgehender Leitungen (3) mit anderen Vermittlungsanlagen eines Telekommunikationsnetzes verbunden. Weiters sind über Leitungen (7) Teilnehmer (8) angeschlossen. Ein Gast- oder Hostrechner (4) mit zumindest einer Massenspei- chereinheit (6) steuert die Durchschalteeinheit (1) über eine Datenverbindung (5) .12 shows an alternative structure of an ETS. In Fig. 1, a switching unit (1) is connected to other switching systems of a telecommunications network via groups of incoming lines (2) and outgoing lines (3). Furthermore, subscribers (8) are connected via lines (7). A guest or host computer (4) with at least one mass storage unit (6) controls the switching unit (1) via a data connection (5).
Die Durchschalteeinheit (1) führt - gesteuert durch den Gast¬ rechner (4) - die eigentliche Durchschaltung der ankommenden und abgehenden Gespräche aus. Als Durchschalteeinheit 1 kann zum Beispiel eine handelsübliche Einheit "Excel Switch P1X512" Verwendung finden, deren innerer Aufbau und die innere Funk¬ tionsweise an sich bekannt ist und daher hier nicnt näher ausgeführt werden.The switching unit (1) - controlled by the guest computer (4) - carries out the actual switching of the incoming and outgoing calls. For example, a commercially available "Excel Switch P1X512" unit can be used as the switching unit 1, the internal structure and the internal function of which are known per se and are therefore not described in detail here.
Der Gastrechner (4) führt (auf Grund eines in einem Spe cher- abschnitt in ihm enthaltenen oder eines externen Prcgrammes) programmgesteuert im wesentlichen die oben erwähnten Aufgaben "call management", "call Services" und 'Operator Services" aus.The guest computer (4) essentially performs the above-mentioned “call management”, “call services” and “operator services” tasks (on the basis of a program contained in a memory section or an external program).
Das "call management" betrifft hauptsächlich das Einrichten ["call set up"] und das Vermitteln eines Rufs ["call rcutmg"] . Dabei wird ein Kanalbündel für die ausgebende Hälfte des Ge¬ sprächs und innerhalb des Bündels ein Kanal in AoπängigKeit von verschiedenen Vermittlungs-Tabellen ausgewählt.The "call management" mainly concerns the establishment ["call set up"] and the transfer of a call ["call rcutmg"]. In this case, a channel bundle is selected for the issuing half of the call and a channel within the bundle is selected from various switching tables.
Zu den Ruf-Diensten [call Services] gehört das Einrichten und Vermitteln eines Rufs, was - wie schon erläutert - als "call management" bezeichnet wird; ferner die sog. Ruf-Dienste ("call Services") , zu denen hauptsächlich die Gesprächsverrechnung zählt. Dazu wird beispielsweise bei jedem neu eingerichtetem Gespräch, das heißt, wenn ein angeschlossener Teilnehmer entwe¬ der anruft oder angerufen wird, ein Datensatz angelegt, m dem die Beginn- und End-Zeiten des Gesprächs, die Datumsin¬ formationen, die beteiligten Telefonnummern und die Kosten des Gesprächs abgelegt und permanent gespeichert werden. Die zur Berechnung der Kosten erforderlichen Daten werden aus einer Kundendatenbank als Datensatz "ANI" entnommen, welcher den Kunden identifiziert und auch einen Verweis "DNIS" in uhrzeit- und wochentagsspezifische Tariftabellen enthält.Call services include setting up and transferring a call, which - as already explained - is referred to as "call management"; furthermore the so-called call services, which mainly include call billing. For this purpose, for example, a record is created for each newly established call, that is, if a connected subscriber is either calling or being called, with the start and end times of the call, the date information, the telephone numbers involved and the The costs of the call are saved and saved permanently. The for Calculation of the data required for costs are taken from a customer database as a data record "ANI", which identifies the customer and also contains a reference "DNIS" in time and weekday specific tariff tables.
Zu den Bediener-Diensten ['Operator Services"] zählen das Kunden-Management ["customer management"] , welches das Einrichten und Löschen von Kunden unterstützt, das Schalt¬ management zur Konfiguration der Durchschalteeinrichtung, der "call monitor" zur Echtzeitdarstellung des inneren Zustands der Durchschalteeinrichtung und ein Verrechnungs-Dienst. Dabei wer¬ den die in der Verrechnungsperiode gespeicherten Anrufdatensät¬ ze für jeden Kunden ausgewertet, die aufgelaufenen Gesprächsge¬ bühren aufsummiert und schließlich zur Verrechnung gebracht.The operator services include customer management, which supports the establishment and deletion of customers, switching management for configuration of the switching device, and the call monitor for real-time display of the interior State of the switching device and a billing service, in which case the call data records stored in the billing period are evaluated for each customer, the accumulated call charges are summed up and finally settled.
Die Fig.2 zeigt dabei vereinfacht den Verfahrensablauf für d e Bearbeitung eines Gesprächs durch den Gastrechner. In Fig.2 ist schematisch m Form eines Blockdiagramms die Bearbeitung eines Gesprächs dargestellt; es bedeuten 2a: Erfassen der Kundendaten;2 shows in simplified form the process sequence for processing a call by the guest computer. 2 schematically shows the processing of a call in the form of a block diagram; 2a mean: collecting the customer data;
2b: Erfassen der Vorwahl (Area-Code) , Austausch der Daten; und 2c: weitere Bearbeitung des Gesprächs.Die den Kunden zugeordneten Daten werden einer ANI-Datenbank (20) entnommen, wobei typischerweise die Teilnehmernummer als Schlüssel dient. Dazu sind mehrere Festplattenzugriffe nötig, welche bei einer. typischen PC-System etwa je mehrere Millisekunden benötigen. Die Datenbank selbst kann zum Beispiel 150 000 Einträge umfassen.2b: detection of the area code, exchange of data; and 2c: further processing of the call. The data assigned to the customers are taken from an ANI database (20), the subscriber number typically serving as the key. For this, several hard disk accesses are necessary, which with one. typical PC system need about several milliseconds each. For example, the database itself can include 150,000 entries.
Weiters müssen die für die Steuerung der Durchschaltemheit [1) (vgl. Fig. 1) und die Verrechnung der Gespräche notwendigen Vermittlungsinformationen einer weiteren Datenbank, der NPANXX- Datenbank (21), entnommen werden. Auch dazu sind wiederum mehrere Festplattenzugriffe notwendig. Die NPANXX-Datenbank umfaßt typischerweise 60 000 Eintragungen. Da pro Datenbankzugriff üblicherweise mindestens je 3 bis 4 Festplattenzugriffe mit jeweils etwa 10 Millisekunden Zugriffs¬ zeit erforderlich sind, geraten PC's als Gastrechner bereits bei kleinerem Verkehrsaufkommen an ihre Leistungsgrenze; Kunst¬ griffe, wie das sog. "disk chachmg" , verringern zwar die Zu¬ griffszeit zum einzelnen Datensatz auf Millisekunden, dadurch wird jedoch das Problem nicht gelöst.Furthermore, the switching information necessary for controlling the switching unit [1) (cf. FIG. 1) and billing the calls must be taken from a further database, the NPANXX database (21). Again, several hard disk accesses are necessary. The NPANXX database typically contains 60,000 entries. Since at least 3 to 4 hard disk accesses, each with about 10 milliseconds of access time, are usually required per database access, PC's as guest computers reach their performance limits even with a small amount of traffic; Artificial handles, such as the so-called "disk chachmg", reduce the access time to the individual data record to milliseconds, but this does not solve the problem.
Eine Abhilfe gegen den zeitraubenden Festplattenzugriff ist das Halten der beiden Datenbanken im Speicher des Gastrechners. Der Zugriff auf einen Datensatz im Speicher ist dabei etwa um einen Faktor 1000 bis 10000 schneller, als der Zugriff auf einen Da¬ tensatz auf der Festplatte.A remedy for the time-consuming hard disk access is to keep the two databases in the memory of the guest computer. Access to a data record in the memory is about a factor 1000 to 10,000 faster than access to a data record on the hard disk.
Durch diese Verbesserung der Zugriffszeit wird insbesondere er¬ reicht, daß auch höherwertige Dienstleistungsmerkmale, wie die unten erläuterten Dienste "Rückruf" und "ready-nng", mit einem einzigen Gastrechner statt durch ein Netzwerk miteinander ver¬ bundener Gastrechner ermöglicht werden. Beim Dienst "RücKruf" ruft ein Teilnehmer die Vermittlung, d.h. praktisch die Durch¬ schalteeinheit (1), mit einer festgelegten Nummer an, läßt es läuten und legt wieder auf; die Vermittlungsanlage stellt fest, wer angerufen hat, ruft den betreffenden Teilnehmer zurück und liefert ihm e n WählauffOrderungszeichen. Der Teilnehmer wählt die Nummer seines gewünschten Gesprächspartners und die Ver¬ mittlung sorgt für die richtige Weiterleitung (routmg) des Anrufes.This improvement in the access time means in particular that even higher-quality service features, such as the services "callback" and "ready-nng" explained below, are made possible with a single guest computer instead of a guest computer connected to one another by a network. With the "Callback" service, a subscriber calls the operator, i.e. practically the switching unit (1), with a fixed number, rings it and hangs up again; the switching system determines who called, calls the subscriber in question and provides him with a dialing request. The subscriber dials the number of his desired conversation partner and the exchange ensures the correct forwarding (routmg) of the call.
Auch der Dienst "ready-nng", das heißt periodisches Abfragen einer Teilnehmerleitung, um festzustellen, ob der Teilnehmer abgehoben hat, um ihm dann ein Wählaufforderungszeichen zu schicken, erfordert besonders häufige Zugriffe auf die Daten¬ banken.The "ready-nng" service, ie periodic polling of a subscriber line in order to determine whether the subscriber has picked up and then to send him a dialing request signal, requires particularly frequent accesses to the databases.
Beim sog. "Bootvorgang" werden im Speicher des Gastrechners ein erster Speicherbereich für die der Vermittlung dienenden NPANXX-Datensätze und ein zweiter Speicnerbereich für die kun- denspezifischen ANI-Datensätze eingerichtet. Bei Beginn des Betriebes sind diese beiden Speicherbereiche noch ungefüllt, jedoch bereits so groß angelegt, daß sie jeweils die gesamte Datenbank aufnehmen können.During the so-called "booting process", a first memory area for the NPANXX data sets used for the transfer and a second memory area for the customer set up the specific ANI data sets. At the start of operation, these two storage areas are still empty, but are already large enough to hold the entire database.
Alternativ bzw. m einer Weiterbildung der Erfindung können - insbesondere wenn die Datenbanken so groß sind, daß sie nicht zur Gänze im Speicher gehalten werden können - die Speicnerbe- reiche so angelegt werden, daß sie nur die am häufigsten ge¬ brauchten Datensätze aufnehmen können, wobei ein spezieller LRU-Algorithmus zum Platzschaffen bei Überfüllung bzw. zum Anwählen externer Speicher einsetzbar ist.As an alternative or in a further development of the invention - especially if the databases are so large that they cannot be kept entirely in memory - the memory areas can be created in such a way that they can only hold the most frequently used data records. a special LRU algorithm can be used to create space in the event of overcrowding or to select external memories.
Wenn nach Betriebsbeginn die Anrufe von den verschiedenen Teil¬ nehmern einlangen, werden die die Benutzer betreffenden Infor¬ mationen und die Informationen über die gewählten Nummern in den entsprechenden Datenbanken auf der Platte gesucht, ausge¬ lesen und in den vorreservierten Speicherbereichen abgespei¬ chert. Die Strategie beim Zugriff auf die Daten ist die, zuerst nach den Daten im Speicher zu suchen, und nur - falls d e benö¬ tigten Daten noch nicht im Speicher stehen - sie vcr. der Platte nachzuladen. Auf diese Weise werden die Plattenzugriffe mini¬ miert, weil nach einer gewissen Zeit die meisten Daten cereits im Speicner stehen und von dort ausgelesen werαen Kenner.. Nur wenn neue Benutzer anrufen bzw. neue Destinationen angerufer werden, müssen neue Datensätze von der Platte nacnσeladen wer¬ den.When the calls from the various participants arrive after the start of operation, the information relating to the users and the information about the dialed numbers are searched for in the corresponding databases on the disk, read out and stored in the pre-reserved memory areas. The strategy for accessing the data is to first search for the data in the memory and only - if the required data is not yet in the memory - to do so. reload the plate. In this way, the disk accesses are minimized, because after a certain time most of the data is already in the memory and can be read out from there. Experts .. Only when new users call or new destinations are called, new data records have to be loaded from the disk ¬ the.
Im folgenden wird an Hand der Fig. 3 und 4 der Zugriff auf die NPANXX-Daten für die Vermittlungsinformation genauer beschrie¬ ben.The access to the NPANXX data for the switching information is described in more detail below with reference to FIGS. 3 and 4.
Die Datenbank NPANXX beinhaltet Orts-, Koordinaten- uπc Di¬ stanzinformationen eines Telefonanrufs. Dazu sind die möglichen Zielorte eines Gesprächs in einer 6-stellιgen Zahl NPANXX-ko- diert. Von den dabei möglichen 1 Mio. Datensätze sind jedoch tatsächlich nur etwa 61 000 belegt. Es wäre nicht sinnvoll, 1 Mio. Datensätze zu reservieren, sondern es reicht, beim Boot¬ vorgang Platz für die 61 000 möglichen Datensätze (30) im Spei¬ cher zu reservieren. Gleichzeitig wird ein Feld (31) für 1 Mio. Zeiger eingerichtet, die auf die Datensätze zeigen können. Ein weiterer Zeiger freeptr (32) zeigt auf den jeweils ersten frei¬ en vorreservierten Datensatz (33) im Speicher.The database NPANXX contains location, coordinate and distance information of a telephone call. The possible destinations of a conversation are NPANXX-coded in a 6-digit number. Of the 1 million data records possible, only about 61,000 are actually used. It would not make sense 1 To reserve millions of data records, it is sufficient to reserve space for the 61,000 possible data records (30) in the memory during the boot process. At the same time, a field (31) is set up for 1 million pointers that can point to the data records. Another pointer freeptr (32) points to the first free, pre-reserved data record (33) in the memory.
Wird nun ein NPANXX-Datensatz mit einer bestimmten NPANXX-Num- mer angefordert "Erfassen der NPANXX-Nummer" (41) , so wird in einem ersten Schritt (42) im Zeiger-Feld VNHPTR [NPANXX] unter dem Index NPANXX nachgesehen, ob dort bereits ein Eintrag, welcher auf einen Datensatz im Speicher zeigt, eingetragen ist. Falls a, kann der Datensatz aus den Speicher unter der Zeigeradresse ausgelesen werden (43) . Der Zugriff auf den Datensatz ist in diesem Fall durch nur zwei Speicherzugriffe ohne einen einzigen Festplattenzugriff ermöglicht worden. Damit ist dieser Vorgang abgeschlossen (4a)If an NPANXX data record with a specific NPANXX number is now requested "Record the NPANXX number" (41), the first step (42) is to look in the pointer field VNHPTR [NPANXX] under the index NPANXX whether there is already an entry that points to a data record in the memory. If a, the data record can be read out from the memory under the pointer address (43). In this case, access to the data record was made possible by only two memory accesses without a single hard disk access. This completes this process (4a)
Falls im Zeiger-Feld VNHPTR unter dem Index NPANXX keine Ein¬ tragung existiert, so muß der betreffende Datensatz aus der Festplatte ausgelesen werden (44) und wird in einem freien für Datensätze im Speicher reservierten Speicherbereich eingetragen (45) . Die Adresse dieses neu eingetragenen Datensatzes wird in Indexfeld VNHPTR unter dem Index NPANXX eingetragen (46, , wc- durch der nächstmalige Zugriff auf den betreffenden Datensatz ebenfalls bereits im Speicher geschehen kann. Damit ist dieser Vorgang abgeschlossen (4b)If there is no entry in the pointer field VNHPTR under the index NPANXX, the relevant data record must be read from the hard disk (44) and is entered in a free memory area reserved for data records in the memory (45). The address of this newly entered data record is entered in the index field VNHPTR under the index NPANXX (46,, wc - by which the next access to the relevant data record can also take place in memory. This completes this process (4b)
Man könnte diese Art der Speicherorganisation als Suchfunktion (engl.: "hashing") bezeichnen, wobei diese Suchfunktion, welche aus dem Schlüsselbegriff eine Index erzeugt, in an sich be¬ kannter Weise unter dem der Datensatz gefunden werden kann, d e Identitätsfunktion ist. Der Schlüsselwert selbst gibt den Index an, unter dem ein Zeiger auf den Datensatz gefunden werden kann. Dieses Zugriffverfahren ist für die Benützerdaten aus der ANI- Datenbank nicht möglich, zumal der Schlüsselbegriff in der ANI- Datenbank durch e ne 10-stellige Zahl gebildet wird. Im folgen¬ den wird daher an Hand der Fig. 5 und 6 der Zugriff auf die ANI-Daten genauer beschrieben.This type of storage organization could be referred to as a "hashing" function, this search function, which generates an index from the key term, in a known manner under which the data record can be found, the identity function. The key value itself specifies the index under which a pointer to the data record can be found. This access method is not possible for the user data from the ANI database, especially since the key term in the ANI database is formed by a 10-digit number. In the following, access to the ANI data is therefore described in more detail with reference to FIGS. 5 and 6.
Hier wird erfindungsgemäß der Hash-wert durch die letzten vier Ziffern des Schlüssels, nämlich der ANI-Nummer, gebildet. Dem¬ entsprechend wird ein Zeigerfeld hptr (51) mit 9999 Elementen eingerichtet, wobei jedes Element auf einen der vorreservierten ANI-Datensätze (50) zeigen kann. Ein weiterer Zeiger afreeptr (52) zeigt auf den jeweils ersten freien vorreservierten ANI- Datensatz (53) im Speicher.According to the invention, the hash value is formed here by the last four digits of the key, namely the ANI number. Accordingly, a pointer field hptr (51) with 9999 elements is set up, each element being able to point to one of the pre-reserved ANI data sets (50). Another pointer afreeptr (52) points to the first free pre-reserved ANI data record (53) in the memory.
Durch die angeführte Art der Bildung des Aufteilungswertes kommt es naturgemäß zu Mehrfachbelegungen ein und desselben Aufteilungswertes durch mehrere Schlüsselbegriffe in der ANI- Datenbank.The above-mentioned type of allocation value naturally leads to multiple assignments of the same allocation value using several key terms in the ANI database.
Erfindungsgemäß werden die dabei entstehenden Kollisionen da¬ durch aufgelöst, daß jeder Datensatz im Speicher durch e n Ver¬ kettungsfeld (54) erweitert wird, das - falls es nicht leer ist - auf weitere Datensätze zeigt, welche denselben Aufteilungs¬ wert aber unterschiedliche Schlüsselbegriffe naben.According to the invention, the collisions which arise are resolved by the fact that each data record in the memory is expanded by a linking field (54) which, if it is not empty, points to further data records which give the same distribution value but different key terms.
Wird nun ein ANI-Datensatz mit einer bestimmten ANI-Nummer an¬ gefordert, so wird als erstes der Hash-wert hval gebildet (60/ und getestet, ob unter dem Index hval im Zeigerfeld hptr eine Eintragung existiert (61).If an ANI data record with a specific ANI number is now requested, the hash value hval is first formed (60 / and tested whether an entry exists in the pointer field hptr under the index hval (61).
Falls die Eintragung leer ist, muß der Datensatz auf eden Fall von der Festplatte gelesen werden (62) und wird im ersten frei¬ en reservierten Speicherbereich eingetragen (63).If the entry is empty, the data record must be read from the hard disk (62) and is entered in the first free reserved memory area (63).
War das Zeigerfeld für den betreffenden Index frei (64) , so kann die Adresse des neueingespeicherten Datensatz direkt in das Zeigerfeld hptr unter dem Index hval eingetragen werden (65) , ansonsten muß die Kette aller mit der Eintragung hptr [hval] als Wurzel verketteter Datensätze aufgerollt werden (66) , sodaß die Adresse des neueingespeicherten Datensatzes schließlich in das Verknüpfungs-Feld des letzten Datensatzes der Kette, das a leer sein muß, eingetragen werden kann (67) .If the pointer field for the relevant index was free (64), the address of the newly stored data record can be entered directly in the pointer field hptr under the index hval (65), otherwise the chain of all data records linked with the entry hptr [hval] as the root must be rolled up (66), so that the address of the newly stored data record finally in the link field of the last data record of the chain, which a must be empty, can be entered (67).
Falls beim Test des Zeigerfeldes hptr [hval] (61) bereits eine Adreß-Eintragung existierte, wird diese zwischengespeichert. Diese Adreßeintragung adressiert einen Datensatz, dessen ANI- Feld im nächsten Schritt auf Übereinstimmung getestet wird. Falls der ANI-Eintrag des Datensatzes mit der angeforderten ANI-Nummer übereinstimmt, ist der richtige Datensatz gefunden und kann ausgelesen werden (72) . Falls nicht, so wurde zwar e n Datensatz mit dem richtigen Aufteilungswert gefunden, aoer einer mit einer falschen ANI-Nummer.If an address entry already existed when testing the pointer field hptr [hval] (61), this is buffered. This address entry addresses a data record, the ANI field of which is tested for agreement in the next step. If the ANI entry of the data record matches the requested ANI number, the correct data record has been found and can be read out (72). If not, a data record with the correct allocation value was found, but one with an incorrect ANI number.
Falls das Verknüpfungs-Feld dieses Datensatzes leer ist (70) so muß der angeforderte Datensatz von der Festplatte gelesen wer¬ den, welches Verfahren bereits beschrieben wurde (62-67) .If the link field of this data record is empty (70), the requested data record must be read from the hard disk, which method has already been described (62-67).
Falls das Verknüpfungs-Feld des untersuchten Datensatzes nicnt leer ist, so wird der durch das Verknüpfungs-Feld adressierte Neue Datensatz untersucht (71 ) , welcher Vorgang eoenfalls oe- reits beschrieben wurde (69-72) .If the link field of the examined data record is not empty, the new data record addressed by the link field is examined (71), which process has already been described (69-72).
6a, 6b und 6c stellen den Abschluss des jeweiligen Bearbeitungsvorganges dar.6a, 6b and 6c represent the completion of the respective machining process.
Die Fig. n zeigt nun eine Prmzipdarstellung einer Vermitt¬ lungsanlage mit elementaren Telephonschaltstufen (ETS) : Eine Mehrzahl von ETS (11 ,12...) , welche jeweils kleine, relativ selbständige Vermittlungsanlagen darstellen und welche PCM- Multiplex-Leitungen (z.B. T1 truncs) (2) an ihren Eingängen angeschlossen haben, sind über einen zentralen Bus (3) verbun¬ den. Weiters sind an den Bus (30) eine Mehrzahl von Telephon- Servern (21 ,22, ...) zur Abwicklung der über einen ETS hinaus¬ gehenden Vermittlungstätigkeit und den Hostrechner (4) ange- schlössen. Der Hostrechner (4) ermöglicht nicht nur die Bedie¬ nung und Wartung der Anlage sondern auch die Abrechnung der Telephongespräche. Eine Vermittlungsanlage mit der in der Fig. 7 dargestellten Architektur ist wohl modular in dem Sinn, daß die elementaren Telephonschaltstufen (ETS) und die Telephon- Server einzelne Module darstellen, daher ist sie auch einfach erweiterbar. Sie weist jedoch zwei schwerwiegende Nachteile auf: Das zentrale Datenaustauschelement der Anlage wird durch den Bus (30) gebildet. Sollte dieser durch eine Störung aus¬ fallen, so w rd d e gesamte Anlage funktionsunfähig. Wenn die Anlage durch Ergänzung mit zusätzlichen ETS- und Telephon- Server-Modulen erweitert werden soll, so wird schließlich der Bus sowohl mechanisch (wegen der beschränkten Anzahl von Steck¬ plätzen) , als auch elektrisch (wegen der begrenzten Treiberlei- stungen) als auch von der Datenübertragungsgeschwindigkeit her eine harte Grenze für die Erweiterung darstellen.FIG. N now shows an outline representation of a switching system with elementary telephone switching stages (ETS): a plurality of ETS (11, 12 ...), each of which represents small, relatively independent switching systems and which PCM multiplex lines (for example T1 truncs) (2) connected to their inputs are connected via a central bus (3). Furthermore, a plurality of telephone servers (21, 22, ...) for handling the switching activity beyond an ETS and the host computer (4) are connected to the bus (30). closed. The host computer (4) enables not only the operation and maintenance of the system but also the billing of the telephone calls. A switching system with the architecture shown in FIG. 7 is probably modular in the sense that the elementary telephone switching stages (ETS) and the telephone server represent individual modules, so it is also easily expandable. However, it has two serious disadvantages: the central data exchange element of the system is formed by the bus (30). Should this fail due to a fault, the entire system would become inoperable. If the system is to be expanded by supplementing it with additional ETS and telephone server modules, the bus finally becomes both mechanical (because of the limited number of slots) and electrical (because of the limited driver power) represent a hard limit for expansion in terms of data transmission speed.
Die angeführten Nachteile werden durch eine Architektur gemäß der Fig. 8 vermindert. Hier werden die elementaren Telephon¬ schaltstufen (ETS) (31,32,...), die Telephon-Server (41,42,...) und der Hostrechner (40) über einen Daten-Ring (300) mitein¬ ander verbunden. Da der Ring vorzugsweise entsprechend dem Stand der Technik als Doppelring ausgeführt ist, hat ein Aus¬ fall eines Ringsektors nicht sofort einen Totalausfall der Gesamtanlage zur Folge. Jedoch ist auch hier die Erweiterbar- keit auf Grund des begrenzten Datendurchsatzes durch den Ring begrenzt.The disadvantages mentioned are reduced by an architecture according to FIG. 8. Here the elementary telephone switching stages (ETS) (31, 32, ...), the telephone servers (41, 42, ...) and the host computer (40) are linked together via a data ring (300) connected. Since the ring is preferably designed as a double ring in accordance with the prior art, failure of one ring sector does not immediately result in total failure of the overall system. However, the expandability is also limited by the ring due to the limited data throughput.
Die Fig. 9 zeigt eine Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen erweiterbaren digitalen Schaltsystemes (SDSS) . Das SDSS wird aus einer Menge (50) von elementaren Telephonschaltstufen (ETS (100,101,...), einem Hostcomputer (60), einer Menge (70) von Kommunikationssystemen (80) gebildet, welche aus Konzentratoren (140,141) und wenigstens einer ATM-Schaltstufe (160) oestenen.9 shows a block diagram of an expandable digital switching system (SDSS) according to the invention. The SDSS is formed from a set (50) of elementary telephone switching stages (ETS (100, 101, ...), a host computer (60), a set (70) of communication systems (80), which consist of concentrators (140, 141) and at least one ATM -Switching stage (160) east.
Jede der elementaren Telephonschaltstufen (ETS) (100,101,...) ist jeweils an ein Bündel (110,111,...) von PCM-MPX-Leitungen (120,121,...) angeschlossen. Typischerweise ist jede elementare Telephonschaltstufe (ETS) mit 20 T1-MPX-Leitungen entsprechend einer Kapazität von jeweils 20x24=480 PCM-Anschlüssen verbun¬ den. Die Multiplexanschlüsse (130,131,...) von gegebenenfalls jeweils fünf solcher elementarer Telephonschaltstufen (ETS) sind mit e einem Konzentrator (140,141) verbunden, welcher mit seinem Multiplexanschluß (150,151) an einem Daten-Anschluß einer ATM-Schaltstufe (160) angeschlossen ist. An weitere An¬ schlüsse der ATM-Schaltstufe sind ein (oder mehrere) Host- Rechner (60) und eine Mehrzahl von Telephon-Servern (70,71,...) angeschlossen.Each of the elementary telephone switching stages (ETS) (100, 101, ...) is connected to a bundle (110, 111, ...) of PCM-MPX lines (120,121, ...) connected. Each elementary telephone switching stage (ETS) is typically connected to 20 T1-MPX lines corresponding to a capacity of 20 × 24 = 480 PCM connections. The multiplex connections (130, 131, ...) of possibly five such elementary telephone switching stages (ETS) each are connected to a concentrator (140, 141), which is connected with its multiplex connection (150, 151) to a data connection of an ATM switching stage (160) . One (or more) host computer (60) and a plurality of telephone servers (70, 71, ...) are connected to further connections of the ATM switching stage.
Jede der elementaren Telephonschaltstufen (ETS) kann eine be¬ grenzte Anzahl an Anschlüssen aufweisen bzw. bedienen und be¬ sitzt zweckmäßig eine ATM-Schnittstelle, die mit anderen ETS unter Benützung des Konzentrators und der ATM-Schaltstufe in¬ tegriert werden kann. Der Konzentrator (140,141) ist für das Entmultiplexen der eingehenden Bandbreite aus jeder ETS m die ATM-Schaltstufe verantwortlich. Die ATM-Schaltstufe leitet alle eingehenden Datenströme in ausgehende Ströme weiter. Die Ge¬ samtzahl an vorzusehenden Anschlüssen kann durch die Größe der Matrix der ATM-Schaltstufe bestimmt werden, die onne Verände¬ rungen der Hardware im übrigen System leicht ausgebaut werden kann.Each of the elementary telephone switching stages (ETS) can have or operate a limited number of connections and suitably has an ATM interface which can be integrated with other ETS using the concentrator and the ATM switching stage. The concentrator (140, 141) is responsible for demultiplexing the incoming bandwidth from each ETS m the ATM switching stage. The ATM switching stage forwards all incoming data streams into outgoing streams. The total number of connections to be provided can be determined by the size of the matrix of the ATM switching stage, which can easily be expanded without changes to the hardware in the rest of the system.
In der in Fig. 9 dargestellten Grundausbaustufe sind 2 Konzen¬ tratoren (140,141) mit insgesamt 10 elementaren Telephon- Schaltstufen (ETS) und einer 2x2 ATM-Schaltstufe vorgesehen, was eine Vermittlungskapazität von 4800 ports ergibt. Die Auf¬ teilung der Vermittlung in elementare Telephon-Schaltstuf n (ETS) einerseits und in das Kommunikationssystem hoher Ge¬ schwindigkeit mit Konzentrator und ATM-Schaltstufe anderseits gestattet es, die ETS relativ klein und damit flexibel zu hal¬ ten und trotzdem dem ATM die geforderte hohe Datenrate (etwa 150 MBit/s) an den Datenanschlüssen anzubieten. Die ATM-Schalt- stufe selbst wird dabei als Verknüpfungsstelle für die Hochgeschwindigkeitsverbindung für die in den ETS erzeugten und in den Konzentratoren zusammengeführten Datenströme eingesetzt.In the basic configuration shown in FIG. 9, two concentrators (140, 141) with a total of 10 elementary telephone switching stages (ETS) and a 2x2 ATM switching stage are provided, which results in a switching capacity of 4800 ports. The division of the exchange into elementary telephone switching stage (ETS) on the one hand and into the high-speed communication system with concentrator and ATM switching stage on the other hand allows the ETS to be kept relatively small and therefore flexible and yet the ATM to offer the required high data rate (approx. 150 Mbit / s) at the data connections. The ATM switching stage itself is used as a link for the High-speed connection used for the data streams generated in the ETS and merged in the concentrators.
Die besonders große Flexibilität und Ausbaubarkeit der in Fig. 9 dargestellten Architektur für unterschiedlichste Anforderun¬ gen soll im folgenden ausgeführt werden. Die Fig. 10 zeigt dazu die Erweiterung der in Fig. 9 beschriebenen Architektur auf die Vermittlung der doppelten Anzahl von Anschlüssen:The particularly great flexibility and expandability of the architecture shown in FIG. 9 for the most varied of requirements is to be explained in the following. 10 shows the extension of the architecture described in FIG. 9 to the switching of twice the number of connections:
An eine 4x4 ATM-Schaltstufe (200) werden insgesamt vier Konzen¬ tratoren (201..204) mit jeweils fünf elementaren Telephon- Schaltstufen (ETS) (210,211,... 299) angeschlossen. Die weite¬ ren, an die jeweilige ATM-Schaltstufe angeschlossenen Module, wie Host-Rechner und Telephon-Server (vgl. Fig. 1) wurden zur Vereinfachung der Darstellung in dieser Figur weggelassen. Die Ausbaubarkeit der Architektur lässt sich gut erkennen. Gleichartige ETS, nur in ihrer Anzahl verdoppelt, werden über gleichartige, ebenfalls doppelt so viele, Konzentratoren an eine ATM-Schaltstufe mit doppelter Kapazität abgeschlossen und ergeben eine Vermittlungsanlage mit insgesamt verdoppelter Kapazität (in diesem Fall für insgesamt 9600 Anschlüsse) .A total of four concentrators (201, 204), each with five elementary telephone switching stages (ETS) (210, 211, ... 299), are connected to a 4x4 ATM switching stage (200). The further modules connected to the respective ATM switching stage, such as host computers and telephone servers (cf. FIG. 1), have been omitted to simplify the illustration in this figure. The expandability of the architecture is easy to see. Similar ETS, only doubled in number, are terminated via identical, also twice as many, concentrators to an ATM switching stage with double capacity and result in a switching system with a total doubled capacity (in this case for a total of 9600 connections).
Die Ausbaubarkeit der Anordnung wird weiterhin dadurch deut¬ lich, daß zur Erreichung einer noch wesentlich höheren Anzahl von Anschlüsse mehrere ATM-Schaltstufen zu einem ATM-Netz m ar. sich bekannter Weise zusammengeschaltet werden können. Auf die¬ se Weise dürften Anlagen mit bis zu 1 Million Anschlüssen mög¬ lich sein.The expandability of the arrangement is further made clear by the fact that, in order to achieve an even higher number of connections, several ATM switching stages form an ATM network. can be interconnected in a known manner. In this way, systems with up to 1 million connections should be possible.
Die elementare Telephonschaltstufe (ETS) ist eine nicht-block- ierende Schaltstufe mit nur geringer bis minimaler Kapazität, die annähernd 480 Anschlüsse (20 T1 -Leitungen) zu versorgen vermag. Die Grundidee bei der Ausgestaltung der ETS liegt in einer offenen modularen Architektur, so daß d e Benutzer die Konfiguration einfach durch Einbau weiterer Module in die Schaltstufe verändern kann. Im Ergebnis kann die Schaltstufe so ausgebaut werden, daß sie auch noch andere Teiephondienste als nur die Grunddienste ausführen kann, beispielsweise indem ISDN- Schnittstellen oder Datenkommunikationsdienste etc. hinzugefügt werden.The elementary telephone switching stage (ETS) is a non-blocking switching stage with only a small to minimal capacity, which can supply approximately 480 connections (20 T1 lines). The basic idea behind the design of the ETS lies in an open modular architecture, so that the user can change the configuration simply by installing additional modules in the switching stage. As a result, the switching stage can be expanded so that it also other than Teiephondienste can only perform basic services, for example by adding ISDN interfaces or data communication services etc.
Die Fig. 11 und 12 zeigen dazu den inneren Aufbau eines ETS. Die Fig. 11 stellt eine beispielhafte Ausführungsform mit VME- Bus Modulen dar, die Fig. 12 eine auf einem Personalcomputer (PC) basierende Ausführung mit entsprechenden Emsteckkarten.11 and 12 show the internal structure of an ETS. FIG. 11 shows an exemplary embodiment with VME bus modules, FIG. 12 shows an embodiment based on a personal computer (PC) with corresponding plug-in cards.
Die elementare Telephonschaltstufe (ETS) m Fig. 11 besteht aus fünf Modultypen (wobei jeder Modul vorzugsweise durch eine oder mehrere Leiterplatten gebildet wird) , nämlich einem Hauptsteu¬ ermodul (MCM) (301) , einem Schaltmatrixmodul (SMM) (302) , einem T1 -Schnittstellen-Modul (TIM) (303) , einem Schnittstellen-Modul für den digitalen Signalprozessor (DIM) (304) und einem Schnittstellen-Modul für die ATM-Konzentratoren (ACIM) (305) . Im ETS ist jede Einheit, mit Ausnahme des Hauptsteuermoduls (MCM) , mit zwei Standard-Schnittstelleneinheiten verbunden: dem Standard-VME-Bus (307) und der Einheit für den Telefonpfad (308) . Der Standard-VME-Bus gestattet die Anwendung der sog. Shelf-Technologie, gibt der Ausgestaltung des Systems eine gewisse Flexibilität, verringert die Kosten und erhöht die Verläßlichkeit, da dem Grundsystem auch leicht zusätzliche Module hinzugefügt werden können. Die ETS tauscht Informationer. aus, um seine Module sowie die Einheit für den Telefonpfad (308) über den VME-Bus zu steuern. Der Datenaustausch selbst geschieht dabei durch einen in Eingangs- und Ausgangsbezirke I bzw. 0 eingeteilten Speicher mit einem zwei Anschlüsse aufweisenden Schreib-Lese-Speicher (RAM) mit freiem Zugriff, der einen gemeinsamen, aufgeteilten Speicher darstellt. Dieses Verfahren bringt im Vergleich zu alternativen Methoden, wie etwa einer HDLC-Verbmdung (eine Datenverknüpfungssteuerung auf hohem Niveau bzw. ein durch ISO genormtes bitorientiertes Datenübertragungsprotokoll) , wesentliche Geschwmdigkeitsvor- teile. Die Einheit für den Telefonpfad (308) besteht aus gewöhnlichen PCM-Multiplexleitungen und wird dazu benützt, Sprache und Daten mit digitalisiertem PCM-Format zu schalten. Die maximale Band¬ breite des Telephonpfades wird durch das Maximum an nicht- blockierenden Anschlüssen einer ETS bestimmt.The elementary telephone switching stage (ETS) in FIG. 11 consists of five module types (each module preferably being formed by one or more printed circuit boards), namely a main control module (MCM) (301), a switching matrix module (SMM) (302), and one T1 interface module (TIM) (303), an interface module for the digital signal processor (DIM) (304) and an interface module for the ATM concentrators (ACIM) (305). In the ETS, each unit, with the exception of the main control module (MCM), is connected to two standard interface units: the standard VME bus (307) and the unit for the telephone path (308). The standard VME bus allows the use of so-called shelf technology, gives the design of the system a certain flexibility, reduces costs and increases reliability, since additional modules can easily be added to the basic system. The ETS exchanges information. to control its modules and the telephone path unit (308) over the VME bus. The data exchange itself takes place through a memory divided into input and output areas I and 0 with a two-port read-write memory (RAM) with free access, which represents a shared, shared memory. Compared to alternative methods, such as an HDLC connection (a data link control at a high level or a bit-oriented data transmission protocol standardized by ISO), this method brings significant speed advantages. The unit for the telephone path (308) consists of ordinary PCM multiplex lines and is used to switch voice and data with digitized PCM format. The maximum bandwidth of the telephone path is determined by the maximum number of non-blocking connections of an ETS.
Der Hauptsteuermodul (MCM) (301) des ETS muß dazu imstande sein, die ETS zu steuern und ihren Betrieb aufrechtzuerhalten, wie die Vermittlung, die Steuerung des Telephonpfades und die Erzeugung von Statistiken. Deshalb besitzt der MCM eine starke MikroSteuerung, z.B. basierend auf einem MC68302, der für An¬ wendungen im Kommunkationsbereich speziell ausgelegt ist; auf einem MC68302 basierende VME-Platten sind auf dem Markte ab Lager erhältlich. Zur Vereinfachung der Steuerung und des Da¬ ten-Managements im ETS kann der MCM durch eine Datenschnitt¬ stelle (etwa eine SCSI-Schnittstelle) zum Anschlüsse von Mas- senspeichern, wie etwa einer Hard-Disk, ausgerüstet se n.The main control module (MCM) (301) of the ETS must be able to control and maintain the operation of the ETS, such as switching, control of the telephone path and generation of statistics. Therefore the MCM has a strong micro control, e.g. based on an MC68302, which is specially designed for communications applications; VME plates based on an MC68302 are available on the market from stock. To simplify control and data management in the ETS, the MCM can be equipped with a data interface (for example a SCSI interface) for connecting mass memories, such as a hard disk.
Der SMM (302) liefert innerhalb des gesamten Systems eine ge¬ genseitige Verbindung der digitalen Telekommunikationsdaten (d.h. sowohl Sprache als auch Daten) über die PCM-Muit piex- leitungen (308) . Wenn die maximale Schaltgröße eines SM>' 480x480 beträgt, so kann ein ETS bis zu 48C r.icr. -cloc- erende Anschlüsse betreiben. Das bedeutet, daß ein ΞTΞ dazu ir.stande ist, die Verbindung von bis zu 480 Leitungen gleichzeitig zu unterstützen. Die Hauptkomponente des SMM ist eine Schalt¬ matrix, etwa wie Mitel MT8980.The SMM (302) provides a reciprocal connection of the digital telecommunication data (i.e. both voice and data) via the PCM-Muit piex lines (308) within the entire system. If the maximum switching size of an SM is> 480x480, an ETS up to 48C r.icr. -cloc- operate connections. This means that a ΞTΞ is unable to support the connection of up to 480 lines simultaneously. The main component of the SMM is a switching matrix, like Mitel MT8980.
Der T1 -Schnittstellenmodul (TIM) (303) bildet eine Schnitt¬ stelle für die digitalen T1-Leitungsdaten zu den digitaler. Datenströmen des Verarbeitungssystems für die Telekommunika¬ tion. Dazu sind an den Modul (303) eine oder mehrere standar¬ disierte T1 PCM-Muliplexleitungen (309) mit der Datenrate von beispielsweise 1.55 Mbps anschließbar. Beispielsweise sind pro Leiterplatte vier T1 -Leitungen vorgesehen, wobei im T1 -Schnitt¬ stellenmodule (TIM) zusätzlich zur Funktion als Ξignalschnitt- stelle auch die Funktionen der Signalabgabe, der Überprüfung and Überwachung der angeschlossenen PCM-Leitungen ausgeführt werden. Jede elementare Telephonschaltstufe (ETS) ist mit einer der Anzahl an zu versorgenden T1 -Leitungen (309) entsprechenden Anzahl von T1 -Schnittstellenmodulen (TIM) (303) ausgerüstet. Soll eine ETS-Telefonleitung mit besonderen Eigenschaften ver¬ mitteln können, um etwa ISDN-Dienste anzubieten, so müssen die T1 -Schnittstellenmodule (TIM) des ETS nur die entsprechenden Merkmale aufweisen.The T1 interface module (TIM) (303) forms an interface for the digital T1 line data to the digital one. Data streams from the processing system for telecommunications. For this purpose, one or more standardized T1 PCM multiplex lines (309) with a data rate of, for example, 1.55 Mbps can be connected to the module (303). For example, four T1 lines are provided per printed circuit board, the T1 interface module (TIM) also having the functions of signaling and checking in addition to the function as the signal interface and monitoring of the connected PCM lines. Each elementary telephone switching stage (ETS) is equipped with a number of T1 interface modules (TIM) (303) corresponding to the number of T1 lines (309) to be supplied. If an ETS telephone line with special properties is to be able to switch, for example to offer ISDN services, the T1 interface modules (TIM) of the ETS only have to have the corresponding features.
Der DSP-Schnittstellenmodul (DIM) (304) umfaßt vorzugsweise einen oder mehrere digitale Signalprozessoren DSP; hier werden einerseits Töne mit vielfacher Frequenz für die Verarbeitung bestimmter Klassen von Gesprächen erzeugt und detektiert; an¬ derseits können in einem Nur-Lese-Speicher (ROM) viele ver¬ schiedene Durchsagen gespeichert sein und über den DSP m das System eingespeist werden. Schließlich werden im DIM alle in¬ nerhalb des Systems verwendeten Tonsignale (conitiuous tone, cadence tone und shot tone) erzeugt, deren Parameter eoenfalls aus einem Festwertspeicher ausgelesen und vom DSP ausgewertet werden.The DSP interface module (DIM) (304) preferably comprises one or more digital signal processors DSP; on the one hand, tones with multiple frequencies are generated and detected for processing certain classes of conversations; on the other hand, many different announcements can be stored in a read-only memory (ROM) and the system can be fed in via the DSP. Finally, all tone signals used in the system (conitiuous tone, cadence tone and shot tone) are generated in the DIM, the parameters of which are also read from a read-only memory and evaluated by the DSP.
Schließlich weist der ETS noch einen Schnittstellenmodul für die ATM-Konzentratoren (ACIM) (305) auf; es dient dazu, d e Daten im einzelnen ETS weiterzuleiten, um dann durch die ATM- Schaltstufe, welche zur Verknüpfung verwendet wird, die über¬ geordneten Vermittlungsaufgaben erfüllen zu lassen. Der ACIM weist dazu eine PCM-Datenverbmdungsleitung (310) zum Anschlüs¬ se an einen Konzentrator auf.Finally, the ETS also has an interface module for the ATM concentrators (ACIM) (305); it serves to forward the data in the individual ETS in order to then have the higher-level switching tasks performed by the ATM switching stage which is used for the linkage. For this purpose, the ACIM has a PCM data link (310) for connection to a concentrator.
Fig. 12 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer elementarer. Telephonschaltstufe (ETS) als System auf Basis eines PC. Der Hauptsteuermodul (MCM) (351 ) wird beispielsweise durch eine wenigstens mit einem 486- oder Pentium-Prozessor ausgestattete Hauptplatte eines PC gebildet, an die über einen der verfüg¬ baren PC-Busse (356) , wie ISA oder EISA, die übrigen Module des ETS angeschlossen sind. Einige handelsübliche Leiterplatten für T1 -Schnittstellen (353) , die die Schnittstelle für ein PC- System mit ISA or EISA und dem MVIP-Bus bilden können, weisen bereits Schaltmatrixemrichtung (354) auf. Durch die Verwendung dieser Art von Leiterplatten, wird der SMM überflüssig. Der DSP-Schnittstellenmodul (DIM) (355) wird durch eine für PC- Anwendungen verfügbare DSP-Emschubkarte gebildet. Auch bei dieser Ausführung des ETS ist ein Schnittstellenmodul für die ATM-Konzentratoren (ACIM) (357) vorgesehen. Über eine vom ACIM ausgehende PCM-Datenverbmdung (360) ist die ETS mit einem Konzentrator verbindbar. Der Transport der PCM-Daten zwischen den einzelnen Modulen der ETS erfolgt über PCM-Multiplexleitun- gen (358) , welche vorzugsweise durch einen MVIP-Bus gebildet werden. Fig. 1 2 shows an alternative embodiment of an elementary. Telephone switching stage (ETS) as a system based on a PC. The main control module (MCM) (351) is formed, for example, by a main plate of a PC equipped with at least one 486 or Pentium processor, to which the other modules are connected via one of the available PC buses (356), such as ISA or EISA of the ETS are connected. Some commercially available circuit boards for T1 interfaces (353), which are the interface for a PC System with ISA or EISA and the MVIP bus can already have switching matrix devices (354). By using this type of circuit board, the SMM becomes superfluous. The DSP interface module (DIM) (355) is formed by a DSP card which is available for PC applications. In this version of the ETS, too, an interface module for the ATM concentrators (ACIM) (357) is provided. The ETS can be connected to a concentrator via a PCM data connection (360) originating from the ACIM. The PCM data is transported between the individual modules of the ETS via PCM multiplex lines (358), which are preferably formed by an MVIP bus.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Verfahren zum Betrieb einer Vermittlungsanlage mit einer Datenbank, welche aus einzelnen Datensätzen besteht, die über einen Schlüsselbegriff adressierbar sind und welche auf einem Massenspeicher mit relativ großer Zugriffszeit angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß m einem Schreib-Lese-Speicher mit freiem Zugriff (RAM) ein ausreichend großer erster Speicherbereich für die Ablage von Datensätzen aus der Datenbank eingerichtet ist, daß weiters ein zweiter Speicherbereich für die Ab¬ lage eines Feldes von Zeigern auf solche Datensätze ein¬ gerichtet ist und daß der Zugriff auf einen Datensatz folgende Verfahrensschritte umfaßt:1. A method for operating a switching system with a database which consists of individual data sets which can be addressed using a key term and which is created on a mass storage device with a relatively long access time, characterized in that m a read-write memory with free access ( RAM) a sufficiently large first memory area is set up for storing data records from the database, furthermore a second memory area is set up for storing a field of pointers to such data records and that access to a data record comprises the following method steps:
1 : Ableiten eines Feldindex aus dem Schlüsselbegriff.1: Derive a field index from the key term.
2: Abfragen, ob im Zeigerfeld des zweiten Speicherbe¬ reichs unter dem nach Schritt 1 abgeleiteten Index ein Zeiger auf einen Datensatz im ersten Speicherbe¬ reich des Speichers mit freiem Zugriff (RAM) einge¬ tragen ist.2: Query whether a pointer to a data record in the first memory area of the memory with free access (RAM) is entered in the pointer field of the second memory area under the index derived after step 1.
3a: Falls eine Eintragung existiert, w rd der gesuchte Datensatz aus dem ersten Speicr.ercereirr. des Spei¬ chers mit freiem Zugriff (RAM) unter Adressierung durch den im Zeigerfeld eingetragenen Zeiger aus¬ gelesen, womit das Zugriffsverfahren erfolgreich abgeschlossen ist.3a: If there is an entry, the data record searched for will be saved from the first memory. of the memory with free access (RAM) is read out with addressing by the pointer entered in the pointer field, with which the access method has been successfully completed.
3b: Falls keine Eintragung im Zeigerfeld existiert, kann der Datensatz mit Hilfe des Schlüsselbegriffes aus dem Massenspeicher ausgelesen werden.3b: If there is no entry in the pointer field, the data record can be read from the mass storage using the key term.
4: Duplizierung des aus dem Massenspeicher ausgelesenen Datensatzes in den ersten Speicherbereich m einen freien Datensatzbereich.4: Duplication of the data record read from the mass memory into the first memory area m a free data record area.
5: Eintragung eines Zeigers auf den eben duplizierten Datensatz im Zeigerfeld an dem im Schritt 1 abge¬ leiteten Index, wodurch ein eventueller nächstfol- gender Zugriff auf denselben Datensatz ausschließlich durch freie Speicher-Zugriffe möglich ist.5: Entry of a pointer to the just duplicated data record in the pointer field at the index derived in step 1, whereby a possible next subsequent Gender access to the same data record is only possible through free memory access.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüsselbegriff eine ganze Zahl ist, und daß Feldindex und Schlüsselbegriff identisch sind.2. The method according to claim 1, characterized in that the key term is an integer and that the field index and key term are identical.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüsselbegriff eine ganze Zahl ist und der Feldindex vom Schlüsselbegriff so abgeleitet ist, daß unterschiedliche Schlüsselbegπffe zu demselben Feldindex führen können.3. The method according to claim 1, characterized in that the key term is an integer and the field index is derived from the key term so that different Schlüsselbegπffe can lead to the same field index.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im ersten Speicherbereich abgelegten Datensätze im Ver¬ gleich zu denen auf dem Massenspeicher durch ein Zeiger¬ feld erweitert sind, und wobei die Schritte 1 und 2 un¬ verändert und die Schritte 3 bis 5 folgendermaßen geändert sind:4. The method according to claim 3, characterized in that the data records stored in the first memory area are expanded in comparison to those on the mass storage by a pointer field, and steps 1 and 2 are not changed and steps 3 to 5 are changed as follows:
3.1a: Falls eine Eintragung existiert, wird der durch den im Zeigerfeld eingetragenen Zeiger adres¬ sierte Datensatz daraufhin überprüft, ob er tatsächlich der zum Schlüsselbegrif passende Datensatz ist;3.1a: If there is an entry, the data record addressed by the pointer entered in the pointer field is checked to determine whether it is actually the data record that matches the key term;
4.1a: Falls der Schlüsselbegriff übereinstimmt st und daher bereits der gesuchte Datensatz ausgelesen wurde, ist das Zugriffsverfahren erfolgreich abgeschlossen;4.1a: If the key term matches and the data record searched has already been read out, the access procedure has been successfully completed;
4.1b: Falls der Schlüsselbegriff nicht übereinstimmt und im Zeigerfeld des Datensatzes eine Eintra¬ gung existiert, wird diese Eintragung als neuer Zeiger verwendet und das Verfahren mit Scnritt 2 fortgesetzt;4.1b: If the key term does not match and there is an entry in the pointer field of the data record, this entry is used as the new pointer and the method is continued with step 2;
4.1c: Falls der Schlüsselbegriff nicht übereinstimmt und im Zeigerfeld des Datensatzes keine Eintra¬ gung existiert, wird der Datensatz mithilfe des Schlüsselbegriffs aus dem Massenspeicher ausge- lesen und in den ersten Speicherbereich in einem freien Datensatzbereich dupliziert; das Zeiger¬ feld dieses Datensatzes bleibt ohne Eintragung, wodurch der Datensatz als der letzte zum be¬ treffenden Index gehörige gekennzeichnet ist;4.1c: If the key term does not match and there is no entry in the pointer field of the data record, the data record is removed from the mass storage device using the key term. read and duplicated in the first memory area in a free data record area; the pointer field of this data record remains without an entry, as a result of which the data record is identified as the last one belonging to the relevant index;
5.1 : Eintragung eines Zeigers auf den eben duplizier¬ ten Datensatz im Zeigerfeld des im Schritt 4.1 bearbeiteten Datensatz, wodurch ein eventueller nächstfolgender Zugriff auf denselben Datensatz ausschließlich durch freie Speicher-Zugriffe möglich ist;5.1: Entry of a pointer to the just duplicated data record in the pointer field of the data record processed in step 4.1, whereby a possible subsequent access to the same data record is only possible through free memory accesses;
3.1b: Falls keine Eintragung im Zeigerfeld existiert, kann der Datensatz mit Hilfe des Schlüsselbe¬ griffes aus dem Massenspeicher ausgelesen wer¬ den;3.1b: If there is no entry in the pointer field, the data record can be read from the mass memory using the key term;
worauf das Verfahren mit Schritt 4 und 5 fortgesetzt wird und das Zeigerfeld des Datensatzes ohne Eintragung bleibt, womit der Datensatz als der letzte zum betreffenden Index gehörige gekennzeichnet ist.whereupon the method is continued with steps 4 and 5 and the pointer field of the data record remains without entry, with which the data record is identified as the last one belonging to the relevant index.
5. Erweiterbares digitales Schaltsystem zur Vermittlung von PCM-Signalen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Host-Rechner (60) , mindestens einen Te¬ lephon-Server (70) und eine Mehrzahl (50) von elementaren Telephonschaltstufen (ETS) (100,101 , ..) , welche über ein Kommunikationsnetz (80) hoher Geschwindigkeit miteinander verbunden sind.5. Expandable digital switching system for switching PCM signals, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized by at least one host computer (60), at least one telephone server (70) and a plurality (50) of elementary telephone switching stages (ETS) (100, 101, ..), which are connected to one another via a communication network (80) at high speed.
6. Erweiterbares digitales Schaltsystem nach Anspruch 5, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsnetz (80) ho¬ her Geschwindigkeit einen oder mehrere als Verknüpfung dienende ATM-Schaltstufen (160) mit mindestens zwei vorgeschalteten Konzentratoren (150,151) umfaßt. 6. Expandable digital switching system according to claim 5, characterized in that the communication network (80) high speed comprises one or more ATM switching stages (160) serving as a link with at least two upstream concentrators (150, 151).
7. Erweiterbares digitales Schaltsystem nach Anspruch 5 oder 6, mit aus einzelnen Modulen gebildeten elementaren Tele¬ phonschaltstufen (ETS), dadurch gekennzeichnet, daß we¬ nigstens zwei Module einer ETS mit einem gemeinsamen Spei¬ cher bzw. einem Speicher mit wenigstens zwei Anschlüssen ausgerüstet sind und der Datenaustausch zwischen diesen Modulen über den gemeinsamen Speicher erfolgt. 7. Expandable digital switching system according to claim 5 or 6, with elementary telephone switching stages (ETS) formed from individual modules, characterized in that at least two modules of an ETS are equipped with a common memory or a memory with at least two connections and the data exchange between these modules takes place via the common memory.
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