DE1922891A1

DE1922891A1 - Umschaltbares Schaltnetzwerk

Info

Publication number: DE1922891A1
Application number: DE19691922891
Authority: DE
Inventors: Joel Jun Amos Edward
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1968-05-10
Filing date: 1969-05-06
Publication date: 1969-11-20
Also published as: US3593295A; BE732731A; FR2008286A1; NL6907154A

Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY Incorporated

Joel, A. E., -52

Umschaltbares Schaltnetzwerk Die Erfindung betrifft ein umschaltbar es Schaltntzwerk.

Ein Signalschaltnetz werk, häufig der wesentlichste Bauteil in Nachrichtenübertragungssystemen kann definiert werden als ein schwarzer Kasten, eine Gruppe von Eingangsleitern, eine Gruppe von Ausgangsleitern und eine Steuereinrichtung. Unter dem Einfluß von selektiven Einstellungen der Steuereinrichtung werden die Elemente in dem schwarzen Kasten so betätigt, daß bestimmte Eingangsleiter mit entsprechenden Ausgangsleitern verbunden werden. Es wurden beträchtliche Anstrengungen auf die Weiterentwicklung von Schaltr netzwerken gemacht, um die wirksamste und wirtschaftlichste Anordnung zu erhalten, die für die Anforderungen der besonderen Systeme geeignet ist.

Ein bekannter Typ von Schaltnetzwerk ist der Kreuzschienenschalter, der aus einer Anzahl von Kreuzpunkten an den Verbindungspunkten von waagerechten und senkrechten Leitern be-

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steht, welche die Eingangs- und Ausgangswege des Netzwerks bilden. So wird durch Intätigkeit setzen eines bestimmten senkrechten Leiters, der mit einer Vielzahl derartiger Kreuzpunkte verbunden ist, und eines bestimmten waagerechten Leiters, der ebenfalls mit einer Vielzahl von Kreuzpunkten verbunden ist, die einzelne Kreuzschiene an der Verbindung des waagerechten und des senkrechten Leiters betätigt und eine Verbindung über das Netzwerk herstellt . Ein derartiges Schaltnetzwerk ist zweiseitig, es kann in Spalten angeordnet werden, die Stufen genannt werden, wobei die Kreuzschienenschalter in jeder Stufe gleich sind. Benachbarte Stufen werden durch Verbindungen in bestimmter Form miteinander verbunden.

Vielstufige Schaltnetzwerke erlauben die Umschältungen der Verbindungen zwischen Eingangs- und Ausgangsklemmen um die Kreuzpunkte wirksam auszunutzen. Ein umschaltbares Netzwerk ist ein Netzwerk, in dem die erlaubten Zustände jede Zuordnung von Eingängen zu Ausgängen durchführen, d.h., ein Netzwerk, in dem es möglich ist, vorhandene Verbindungen umzuschalten, um irgendeine neue Verbindung her zustellen. Wenn das Netzwerk vollständig umschaltbar ist, kann jeder· Eingang stets Zugriff zu einem Ausgang über eine Umschaltung von Netzwerkverbinduhgen erhalten.

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Die zur Zeit kommerziell angewendeten Typen von vielstufigen Netzwerken sind zur Verwendung in umschaltbaren Netzwerken nicht geeignet, da der Umschaltgrad der erreicht werden kann, äußerst gering ist. Jedoch hat die bekannte Technik gezeigt, daß vollständig umschaltbare Netzwerke aus vielstufigen Kreuzschienenschaltern zweirmal-zwei (2x2) bestehen können, die mit Verbindungen bestimmter Form zusammengeschaltet sind, siehe z.B. den Aufsatz von V₀E. Benes mit dem Titel "Optimal Rearrangeable Multistage Connecting Networks" im Bell System Technical Journal, Band 43, Juli 1964, S. 1641-1656. Der Kreuzpunktmodul oder die Kreuzpunktanordnung, die den in einem derartigen Netzwerk benutzten Quadratschalter besitzt, kann als aus vier elektromagnetischen Arbeitskontakten bestehend angesehen werden, die selektiv betätigt werden können, um zwei Eingänge mit zwei Ausgänge zu verbinden. Selbstverständlich benutzt das Maximum von zwei Wegen durch diesen einfachen Kreuzpunktmodul zu einer gegebenen Zeit nur zwei der vier Arbeitskontakte. Hierdurch entsteht dann eine wenig wirkungsvolle Ausnutzung des Kreuzpunktmoduls 2x2 insofern, als von den 16 möglichen Zuständen nur zwei in einem umschaltbaren Schaltnetzwerk verwendet werden.

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Das obige Problem wird gemäß der Erfindung bei einem umschaltbaren Schaltnetzwerk gelöst, das gekennheichnet ist durch eine Vielzahl von binären Modulen, die jeweüLs nur zwei Eingangsleiter und zwei Ausgangsleiter haben, eine Vielzahl von Verbindungselementen, um die Eingangsleiter mit den Ausgangsleitern zu verbinden und eine Betätigungseinrichtung für die gleichzeitige Betätigung von wenigstens zwei Paaren der Verbindungselemente.

Anstelle der Kreuzpunktmodule mit 16 Zuständen, die in dem bekannten umschaltbaren Netzwerk verwendet werden, werden nach einem Aspekt der Erfindung äquivalente Anordnungen, die nur zwei Zustände liefern, welche ein derartiges umschaltbares Netzwerk benutzen kann, durch einen Modul verwirklicht, der aus zwei Umschaltkontakten besteht, die in umkehrender Form geschaltet sind. Ein derartiger Modul mit zwei Zuständen oder binärer Modul besteht z* B. aus zwei beweglichen Kontakten und einem Elektromagneten im Gegensatz zu den vier beweglichen Kontakten und vier Elektromagneten, die bei der bekannten Kreuzpunktanordnung 2x2 verwendet werden. Durch Verwendung eines derartigen binären Moduls als Kreuzpunktanordnung 2x2 in einem vielstufigen umschaltbaren Netzwerk kann eine beträchtliche Einsparung an Hardware ohne Ver-

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lust an Wirksamkeit erzielt werden. Weiterhin wachsen beim Größerwerden des Netzwerks die Einsparungen proportional.

Alternativ kann ein binärer Modul mit vier Zuständen verwendet werden, in dem zwei Paare von Arbeitskontakte benutzt werden, wobei jedes Paar durch einen Elektromagneten gesteuert wird. Bei diesem binären Modul werden vier bewegliche Kontakte, jedoch nur zwei Elektromagnete verwendet, die nur ein theoretisches Maximum von vier Zuständen liefern, einschl. der beiden Zustände, die vom Netzwerk tatsächlich verwendet werden.

Erfindungsgemäß werden diese binären Module als Kreuzpunkte von Schaltnetzwerkstufen in umschaltbaren Netzwerken benutzt« So besteht ein umschaltbares Schaltnetzwerk bei verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung aus binären Modulkreuzpunkten, wobei jeder Kreuzpunkt seinerseits nur zwei Eingangs- und zwei Ausgangsleiter mit Kontakten zur Verbindung der Eingangs- und Ausgangsleiter und Elektromagnete zur gleichzeitigen Betätigung aller Kontakte oder Kontaktpaare je nach dem Typ des benutzten binären Moduls enthält.

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Die umschaltbaren Schaltnetzwerke der Erfindung ergeben somit eine große Vereinfachung der Steuerungen und der erforderlichen Bauteile, da sie allein durch Verwendung von binären Kreuzpunktmodulanordnungen 2x2 hergestellt werden.

Die Netzwerkanordnung kann nach einem Aspekt der Erfindung weiter vereinfacht werden, in dem ein binärer Modul aus der Eingangs- oder Ausgangsstufe weggelassen wird. Somit werden bei einem Netzwerk 4x4 mit drei Stufen und zwei binären Modulen je Stufe die erforderlichen Netzwerkteile auf fünf binäre Module vermindert. Diese Verminderung erfolgt ohne Opfer an Netzwerkbeweglichkeit bei der Herstellung eines vollständig umschaltbaren Netzwerks. Die Anordnung kann als einstufige Wählverzweigung angesehen werden, die den einzigen binären Modul enthält und die die beiden'übrigen Stufen aus jeweils zwei binären Modulen bedient, wobei die letztgenannten Stufen selbst übereinandergelegte Verzweigungen bilden. Die Anordnung wird nachfolgend mit "ineinandergreifende Verzweigungen" bezeichnet.

Andere bekannte Anordnungen können binäre Module verwenden um umschaltbare Netzwerke zu bilden, die z. B. Netzwerke enthalten, welche im Gegensatz zu dem Typ mit Verbindungen

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einen serienmäßigen Charakter haben. So kann das Netzwerk von einem einzigen binären Modul durch Vergrößern der Anzahl der Module um eins in jeder nachfolgenden Stufe größer werden. Netzwerke dieser Art erfordern mehr binäre Module als der Typ mit Verbindungen. Trotzdem haben derartige serienmäßige Netzwerke bestimmte Vorteile bei kleinen Netzwerken, wie auch bei Netzwerken, die eine Vergrößerung in einer Dimension erfordern. Um die übermäßigen Bauteile zu vermeiden, die in großen Netzwerken dieser Art erforderlich sind, ist es nach einem anderen Aspekt der Erfindung möglich , einen einzigen Magnet zu benutzen, um mehrere binäre Modul e in einer einzigen Stufe des Netzwerks zu betätigen. Bei dieser Lösung kann ein Netzwerk hergestellt werden, in dem die Einsparung an Magneten proportional zum Anwachsen der Größe des Netzwerks größer wird.

Die einzelnen binären Module können als Kreuzpunkte in einer Koordinateneinrichtung angesehen werden. Es kann eine derartige Koordinateneinrichtung gebaut werden, diemch einem anderen Aspekt der Erfindung so viele Wfthlmagnete wie Reihen und soviele Haltemagnete wie Spalten aus binären Modulen aufweist. Bei Verwendung dieser Lösung kann eine beträehtliche Einsparung an Steuerelementen erzielt werden. Schließlich

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kann ein nichtsperrendes Netzwerk, das Unterbrechungen während der Umschaltung vermeidet, durch Verwenden von zwei umschaltbaren parallelgeschalteten Netzwerken hergestellt werden. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, es zeigen:

Fig. 1 . ein einfaches Schaltnetzwerk bekannter Art, Fig. 2 bis 6 verschiedene Anordnungen aus binären Modulen, die sich zur Verwendung in umschaltbaren Netzwerken gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung eignen;

Fig. 7 ein umschaltbares Netzwerk 4x4 bekannter Art; Fig. 8 ein umschaltbares Schaltnetzwerk 4x4 gemäß

einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 9 ein umschaltbares Netzwerk mit Verbindungen und mit 1024 Klemmen, das das Netzwerk der Fig. 8 als äquivalente Mittelstufe enthält; Fig. 10 ein Netzwerk 4x4 aus binären Modulen des

Typs mit "ineinandergreifenden Verzweigungen" gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung;

Fig. 11 ein Netzwerk, bei dem das Konzept der "ineinandergreifenden Verzweigungen" auf ein Netzwerk 8x8 ausgedehnt ist;

909847/064 2 C

Fig. 12 ein nichtsymmetrisches serienmäßiges

Netzwerk 4x4 aus binären Modulen gemäß weiteren Ausführungen der Erfindung und

Fig. 13 die gemeinsame Betätigung von Gruppen von Modulen im Netzwerk der Fig. 12.

In Fig. 1 ist ein Schaltnetzwerk dargestellt, das aus der Kreuzpunktanordnung oder dem Modul 100 besteht, der den schwarzen Kasten des Grundschaltnetzwerks bildet, ferner aus den Eingangsleitern 101 und 102, welche die Senkrechten bilden und aus den Ausgangsleitern 103 und 104, welche die Waagerechten für den Kreuzpunktmodul bilden. Die Kreuzpunktmodule selbst sind als Kreise 105 bis 108 dargestellt. Die Steuerung für die Arbeitselemente, die in den Kreisen enthalten sind, ist nicht dargestellt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, enthält typischerweise ein derartiges Netzwerk elektromechanische Arbeitskontakte als Arbeitselemente an den Kreuzpunkten, wobei die Steuerung einen Magnet je Kreuzpunkt enthält, um die Arbeitskontakte zu betätigen. Ein derartiger Kreuzpunktmodul hat 16 mögliche Zustände, bei denen einer oder mehrere der Arbeitskontakte gleichzeitig betätigt werden oder keiner der Ärbeitskontakte betätigt wird.

309847/064 2 BAD ORIGINAL

Nach verschiedenen Aspekten der Erfindung entsteht ein Schaltnetzwerk das umschaltbar ist, um die Verbindung einer freien Eingangsleitung mit einer freien Ausgangsleitung in einem sonst voll besetzten Netzwerk durch Umschaltung vorhandener Verbindungen über das Netzwerk zu erlauben. So können für diese Erläuterung nur zwei der sechszehn möglichen Zustände in dem Kreuzpunktmodul der Fig. 1 benutzt werden, nämlich Verbinden im ersten Zustand die gleichzeitig betätigten Kontakte 105 und 108, die Eingangsleiter 101 und 102^mIt den Ausgangsleitern 103 und 104, während im zweiten Zustand die gleichzeitig betätigten Kontakte 106 und 107 die Eingangsleiter 102 und 101 mit den Ausgangsleitern 103 und 104 verbinden.

Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der umschaltbaren Schaltnetzwerke gemäß der Erfindung wird ein Äquivalent des Kreuzpunktmoduls der Fig. 1 aus vier Arbeitskontakten benutzt, wie er in den Fig. 2-4 angegeben ist, in dem Umschaltkontakte in einer umkehrenden Schaltung verwendet werden. So geht aus Fig. 2 hervor, daß die Kreuzpunkte 205 und 208 aus Ruhekontakten bestehen, während die Kreuzpunkte und 207 aus Arbeitskontakten bestehen. Das Äquivalent dieser Schaltung ist in Fig. 3 angegeben, aus der zu entnehmen ist,

BAD ORSGiNAL 909347/0642

daß der einfcige Elektromagnet 210 den Schaltforderungen eines Kreuzpunktmoduls 2x2 genügt, um die gewünschte Umkehrschaltoperation zu erhalten. Fig. 4 erläutert die Art der Bezeichnung des sich ergebenden Moduls β mit zwei Zuständen oder binären Moduls.

Wenn auch die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Form des binären Moduls vorzuziehen ist, so sind doch auch andere Formen verfügbar, um den Forderungen dieser Erläuterung zu genügen. Wie z.B. in Fig. 5 dargestellt ist, kann der binäre Modul aus vier Arbeitskontakten 215-218 bestehen, wobei jedes Paar aus diagonal gegenüberliegenden Kontakten durch einen entsprechenden Elektromagnet 221 oder 222 gleichzeitig betätigt wird. Eine derartige Anordnung erfordert selbstverständlich einen Elektromagneten mehr als die in Fig. 3 dargestellte Anordnung, Fig. 6 veranschaulicht die Betätigungsanordnung der Fig. 5.

Fig. 7 zeigt ein typisches umschaltbares Netzwerk 4x4 bekannter Art, bei dem die Kreuzpunktmodule, die als Quadrate dargestellt sind, jeweils vier Arbeitskontakte enthalten, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Wie früher angegeben wurde, macht die Verwendung von vier Arbeitskontakten in den Kreuzpunktmodulen eines derartigen umschaltbaren Netzwerks nur

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einen wenig wirksamen Gebrauch von der Anzahl der verfügbaren Zustände. Das in Fig. 7 dargestellte Netzwerk besteht aus vier Eingangsleitern und einer entsprechenden Anzahl von Ausgangsleitern, wobei jede Spalte aus Modulen oder jede Stufe ihrerseits aus Kreuzpunktmodulen besteht* deren Anzahl der Hälfte der Anzahl der Eingänge entspricht. Mit Rücksicht darauf, daß jeder Kreuzpunktmodul aus vier Arbeitakontakten und den zugehörigen Elektromagneten besteht, erfordert das * in Fig. 7 dargestellte umschaltbare Netzwerk 4x4 insgesamt

sechszehn Kreuzpunkte und sechszehn Magnete·

Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der in Fig. 4 dargestellte binäre Modul anstelle dee Kreuzpunktmoduls der Fig. 1 verwendet, um das in Fig. 8 dargestellte umschaltbare Netzwerk 4x4 zu bilden. Da der binäre Modul einen einzigen Elektromagnet erfordert, um beide Paare aus

) Umschaltkontakten in dem in Fig. 3 dargestellten umkehrbaren

Schalter zu betätigen, während der in Fig. 1 dargestellte und in Fig. 7 benutzte Kreuzpunktmodul vier Elekt ro magnete erfordert, um dieselbe Operatuon durchzuführen, kann offensichtlich eine beträchtliche Einsparung an Bauteilen einfach dadurch erhalten werden, daß der in Fig. 8 dargestellte Ersatz durchgeführt wird. Wenn auch das in Fig. 8 dargestellte umschaltbare

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umschaltbare Netzwerk 4x4 aus einer Stufe mehr und zwei Modulen mehr als das Netzwerk der Fig. 7 besteht, erfordern doch die 6 binären Module in Fig. 8 nur 6 Magnete für 12 Kreuzpunkte im Gegensatz zu den 16 Kreuzpunkten und den 16 Magneten, die im Netzwerk der Fig. 7 erforderlich sind.

Der Gegensatz zwischen den umschaltbaren Netzwerken unter Verwendung von bekannten Kreuzpunktanordnungen und den Kreuzpunkten mit binären Modulen der Erfindung wird immer wichtiger, wenn das Netzwerk größer wird. Z. B. lehrt die bekannte Technik, die durch die oben erwähnte Veröffentlichung von V. E. Benes wiedergegeben wird, die Verwendung eines symmetrischen Netzwerks mit Verbindungen, um ein optimales umschaltbares vielstufiges Verbindungsnetzwerk zu erhalten. Ein derartiges Netzwerk besteht aus Stufen von Modulen 2x2, die symmetrisch mit einer äquivalenten Mittelstufe verbunden sind, welche aus einer Spalte der in Fig. 7 dargestellten Netzwerke 4x4 besteht. Die Symmetrie kann dem in Fig. 9 dargestellten 17-stufigen Netzwerk 1024x1024 entnommen werden. So besteht jede Stufe außer der äquivalenten Mittelstufe S aus einer Spalte von 512 Modulen 2x2. Es sind nur wey

nige Module dargestellt, wobei die fehlenden Module durch gestrichelte Linien angegeben sind.

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Wenn man jede der Stufen S₁ bis S₀ mit k bezeichnet, so

1 ο

ist die k-te Stufe mit der k+lsten Stufe wie folgt verbunden: Der erste Ausgang des Moduls 1 in der Stufe k ist mit dem ersten Eingang des Moduls 1 in der Stufe k+1 verbunden. Der zweite Ausgang des Moduls 1 in der Stufe k ist mit dem ersten Eingang des Moduls 2 in der Stufe k+1 verbundene Der erste Ausgang des Moduls 2 in der Stufe k ist mit dem ersten Eingang des Moduls 3 in der Stufe k+1 verbunden usw. Wenn der erste Eingang jedes der Module 1 bis 512 in der Stufe k+1 verbunden ist, beginnt die Folge wieder, wobei diesmal der erste Ausgang des Moduls 257 in der Stufe k mit dem zweiten Eingang des Moduls 1 in der Stufe k+1 verbunden ist. Diese Folge setzt sich fort, bis alle Verbindungen zwischen den Stufen!^ k und k+1 hergestellt sind. Diese Form der Verbindung geht am besten aus Fig. 9 hervor, wenn man die Stufe S₁ als k und die Stufe S„ als k+1 betrachtet. Die Verbindungen für die Stufen S_Q bis S. _ sind das Spiegelbild der· Verbindungen in den Stufen S₁ bis S₀.

Bei dem symmetrischen, umschaltbaren Netzwerk bekannter Art des Typs mit Verbindungen wird ein näher in Fig. 7 dargestellte Netzwerke 4x4 ansteiles jedes Paars von Modulen in der Stufe S gesetzt, um die äquivalente Mittelstufe aus 256

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Netzwerken 4x4 zu bilden. Das entstehende vielstufige Netzwerk mit N Eingängen, wobei N eine Potenz von 2 größer als 4 ist, erfordert 4N(log N-2) Kreuzpunkte.

Gemäß dieser Ausführung der Erfindung wird das Netzwerk 4x4 der Fig. 8 in der äquivalenten Mittelstufe S so verwendet, daß das vollständige symmetrische in Fig« 9 dargestellte Netzwerk 1024x1024 entsteht. Durch Verwenden der äquivalenten Mittelstufe nach Fig. 8 anstelle der Fig. 7, wie es im Netzwerk der Fig. 9 dargestellt ist, wird eine Einsparung von 1024 Kreuzpunkten und 2560 Magneten erreicht. Wenn im Netzwerk der Fig. binäre Module benutzt werden, ersetzen insgesamt 9728 Magnete und 19 465 Kreuzpunkte die 32 768 Magnete und Kreuzpunkte, die in der bekannten Anordnung erforderlich sind.

Ein symmetrisches umschaltbares Netzwerk gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit N Eingängen und N Ausgängen besteht aus S Stufen aus binären Modulen mit N/2 Modulen je Stufe, wobei

S - 2 (log₂ N) - 1 (1)

und die gesamten binären Module je Eingang sind

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(log₂ N) - — . (2)

Eine weitere Verrihgerung der in einem umschaltbaren Schaltnetzwerk erforderlichen Module wird mit der in Fig. 10 flargestellten Bauform mit "ineinandergreifenden Verzweigungen" erzielt. Bei dieser Anordnung wird ein binärer Modul aus der ersten Stufe eines Netzwerks 4x4 aus binären Modulen weggelassen. Die beiden Ausgänge des übrigbleibenden binären Moduls in der ersten Stufe haben jeweils Zugriff zu vier Netzwerkausgängen über die übereinandergelegte Verzweigungsanordnung, die durch die Module in den übrigen Stufen des Netzwerks gebildet wird. Ebenso haben die beiden Eingänge, die nicht an dem Modul der ersten Stufe enden, unmittelbar über die binären Module in den übrigen Stufen Zugriff zu den vier Ausgängen. Offensichtlich sind dajjer die Forderungen des gewünschten umschaltbaren Netzwerks mit einem binären Modul weniger in einem Netzwerk 4x4 mit "ineinandergreifenden Verzweigungen" erfüllt.

Das Konzept, das dieser Ausführung der Erfindung zugrundeliegt, läßt sich bei Netzwerken höherer Ordnung besser veranschaulichen. So verwendet ein Netzwerk 8x8, wie es in Fig. 11 dargestellt ist, 17 binäre Module mit ein-, zwei- und dreistufigen

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Verzweigungen, die insgesamt sechs Stufen im Netzwerk einnehmen. Dies ist günstig im Vergleich zu einem einstufigen Schaltnetzwerk 8x8, es sind nämlich etwa 1/4 der Anzahl der Betätigungsmagnete, die Hälfte der Anzahl der beweglichen Kontakte und nur 4 wirksame Kontakte mehr erforderlich.

Im allgemeinen besteht bei einem Netzwerk mit "ineinandergreifenden Verzweigungen" mit N Eingängen, die Grundstufe oder Verzweigungsgruppe, die tatsächlich mit den Ausgängen verbunden ist, aus log N inneren Stufen, aus N/2 binären Modulen und bildet die Verzweigungsgruppe höchster Ordnung. Die übrigen Grundstufen, welche Verzweigungsgruppen niedrigerer Ordnung bilden, können als trennende ineinandergreifende Teile des Netzwerks betracht werden. Die Gesamtanzahl von binären Modulen, die in einer derartigen Netzwerkanordnung erforderlich sind, beträgt

-g— ^loS₂ -Z 2^S * 2^S

ß SS

was sich vereinfacht zu

N(IOg₂N)-(N-I) (4)

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Die Gesamtanzahl von Stufen in derartigen Netzwerken mit "ineinandergreifenden Verzweigungen" kann als die Gesamtanzahl S von inneren Stufen in sämtlichen drei Gruppen definiert werden, d.h.

N) +

Für große Netzwerke beträgt die erforderliche Anzahl von binären Modulen je Eingang

(log₂ N)-I. (6)

DiesBtellt eine Verringerung von O, 5 binären Modulen je Eingang gegeüber der anhand der Fig. 8 beschriebenen symmetrischen Lösung dar. Um die Größe eines Netzwerks mit "ineinandergreifenden Verzweigungen" zu verdoppeln, ist die Hinzufügung von Verzweigungen höherer Ordnung und eine Verdopplung der Eingangs kapazität des früheren Netzwerks durch Umwandlung der früheren Ausgangsverzweigfingen in Eingangsverzweigungen notwendig. Diese Anordnung ergibt eine beträchtlich größere Beweglichkeit, wenn eine Vergrößerung der Anordnung gegenüber derjenigen beabsichtigt ist, die durch eine Neuzuordnung von Verbindungen erforderlich ist, wenn eine Vergrößerung eines symmetrischen Netzwerks gefordert wird.

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Fig. 12 zeigt eine andere Form eines Netzwerks, die sich für die Verwendung von binären Modulen eignet. Dies ist ein serienförmiges Netzwerk, das einen binären Modul mehr in jeder aufeinanderfolgenden Stufe des Netswerks enthält. Die Gesamtanzahl von binären Modulen je Eingang für N Eingänge wäre in einem derartigen Netzwerk N-1/2. So zeigt Fig. 12 die sechs binären Module, die in einem dreistufigen Netzwerk 4x4 dieses Typs erforderlich sind. Wenn N größer als 4 ist, erfordert ein derartiges nichtsymmetrisches serienförmiges Netzwerk mehr binäre Module als das symmetrische Netzwerk des Typs m& Verbindungen. Es ergeben sich jedoch wesentliche Vorteile in Netzwerken, die eine Vergrößerung in einer Dimension erfordern.

Es wurde festgestellt, daß die Kosten für die Vergrößerung eines derartigen Netzwerks wesentlich durch Kombinieren der Steuerung für Paare der binären Module verringert werden können. So kann die dritte Stufe S des in Fig. 12 dargestellten

Netzwerks so umgeschaltet werden, daß die binären Module 701 ujid 702 durch einen einzigen nichtdargestellten Magnet betätigt werden können, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Diese Verringerung der Steuermagnete ändert nicht den Betrieb des Netzwerks oder die Umschaltbarkeit, sie erlaubt jedoch

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eine beträchtliche Einsparung an Steuerelementen.

Die in die vorher beschriebenen Netzwerke des Typs mit Verbindungen und des Typs mit "ineinandergreifenden Verzweigungen" können als Kreuzpunkte in einer Koordinateneinrichtung angesehen werden, z.B. enthält das Äquivalent eines Kreuzpunktnetzwerks 1024x1024 der Fig. 9 512 Reihen und 19 Spalten von binären Modulen, Eine Koordinateneinriehtung 512x19 kann, wie in Fig. 9 dargestellt ist, unter Verwendung von 512 Wählmagneten 400-1 bis 400-512 und 19 Haltemagneten 410-1 bis 410-19 aufgebaut werden, die in der Art eines Kreuzschienenschalters betätigt werden. Zuerst werden die Reihenwählmagnete 400-1 bis 400-512 in einer gewünschten Kombination betätigt, um den Zustand jedes binären Moduls in einer bestimmten Spalte, z.B. der Spalte S₁ voreingestellt. Dann betätigt der Haltemagnet 410-1 der Spalte S die voreingestellten binären Module in der ange gebenen Kombination. In 19 solchen Stufen kann das ganze symmetrische Netzwerk 1024 umgeschaltet werden. Es können Kreuzschienenschalter mit senkrechten Vielfachen, die in der in Fig. 6 dargestellten Weise geteilt sind, als die Netzwerkeinrichtungen verwendet werden, die in der oben beschriebenen Weise arbeiten. Die Verbindungsverdrahtung zwischen den Stufen wird in diesem Fall zwischen den Senkrechten vorgesehen.

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Ein spezieller Vergleich dieser Netzwerkanordnung aus binären Modulen in einer Koordinateneinriehtung mit einem herkömmlichen Kreuzschienennetzwerk zeigt die erheblichen Verbesserungen, die erreicht werden können. So erfordert ein Netzwerk 128x128 mit "ineinandergreifenden Verzweigungen" gemäß Ausdruck (6) 768 binäre Module. Ein Kreuzschienenschalter mit 10 Waagerechten enthält 5 binäre Module je Senkrechte, so daß 16 Schalter 10x10 dieser Größe des umschaltbar en Netzwerks genügen. Im Gegensatz dazu sind 30 Kreuzschienenschalter mit 10 Senkrechten in einem dreistufigen umschaltbaren Netzwerk von Schaltern 10x10 erforderlich, um ein umschaltbares Netzwerk 100x100 bekannter Art zu erhalten.

Die Verwendung der Umschalttechnik in derartigen Netzwerkanordnungen kann unangenehme Unterbrechungen während jeder Umschaltperiode hervorbringen. Derartige Unterbrechungen können durch Verwendung von zwei umschaltbaren parallelgeschalteten Netzwerken vermieden werden, die ihrerseits das Äquivalent eines vollständig nichtsperrenden Netzwerks ergeben. Für das Netzwerk 128x128 sind bei diesem Aufbau nur 32 Schalter 10x10 mit geteilten senkrechten Vielfachen erforderlich.

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Es können in den binären Modulen oder den Kreuzpunkten
mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen der erfindungsgemäßen Netzwerke auch andere Einrichtungen verwendet werden. So können bei anderen Ausführungen die Kontakte durch logische Flüssigkeitseinrichtungen erhalten werden oder es können in jedem Fall Halbleitereinrichtungen mit geeigneten Steuerungen benutzt werden. Die Erfindung umfaßt Netzwerke, die aus ψ binären Modulen bestehen, wie sie hier beschrieben sind. Sie

umfaßt jedoch auch die Möglichkeit der Verwendung verschiedener Arten von Einrichtungen und Vorrichtungen als Module.

Wenn auch die Erfindung Schaltnetzwerke umfaßt", die nur aus derartigen binären Modulen bestehen, so können doch selbstverständlich auch Stufen aus herkömmlichen Netzwerken vor und hinter die erfindungsgemäßen Schaltnetzwerke vorgesehen k werden, ohne vom Wesen und Ziel der Erfindung abzuweichen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Umschaltbares Sehaltnetzwerk (JTig. 9) gekennzeichnet durch

eine Vielzahl von binären Modulen fFig. 2-&)_s die jeweils nur zwei Eingangsleiter (201, 202 oder 211, 212) und zwei Ausgangsleiter (203, 204 oder 213, 214) aufweisen,, eine Vielzahl von Verbindungselementen (205-208) um die Eingangsleiter mit den Ausgangsleiter zu verbinden, und eine Erregung«einrichtung (210) zur gleichzeitigen Betätigung von wenigstens zwei Paaren der Verbindungselemente.
2. Umschaltbares Schaltnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verbindungselemente Arbeits- und Ruhekontakte umfassen und die Erregungseiiirichtung einen einzigen Elektromagnet zur gleichzeitigen Betätigung aller Kontakte enthält.
3, Umschaltbares Sehaltnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^, daß

die Verbindungselemente nur Arbeitskontakte (215-218) umfassen ηηά die Erreguagssisriehtung einen ersten (321) vnd einen zweiten (222) Elekteoisagaet zur glei&ksQflag&ii. Hfe-;-£g'dKg verschiedener Kkjntaktpaare eniMlto

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4. Umschaltbares Schaltnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Netzwerk N Eingangsklemmen und N Ausgangsklemmen hat, eine Vielzahl von Stufen zwischen die Eingangs- und Ausgangsklemmen geschaltet sind, und jede der Stufen aus binären Modulen besteht, die jeweils zwei Eingangs- und zwei Ausgangsleiter aufweisen.
5. Umschaltbares Schaltnetzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Gesamtanzahl der Stufen S beträgt und S = 2 (log N)-I ist und jede Stufe aus der gleichen Anzahl von binären Modulen besteht, die so zusammengeschaltet sind, daß sie ein symmetrisches Verbindungsnetzwerk bilden, in dem die Anzahl der binären Module je Eingangsklemme gleich (log N)-(1/2) beträgt.
6. Umschaltbares Schaltnetzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtanzahl von Stufen S beträgt und S = (log₂N) f^Ätl! _#

die Stufen in Form von "ineinandergreifenden Verzweigungen" zusammengeschaltet sind (Fig. 10 und 11) wobei die Module je Eingangsklemme gleich (log N)-I sind und die Gesamtanzahl der binären Module gleich N(log N)-(N-I) ist.

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7. Umschaltbares Schaltnetzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Stufen jeweils aus einer verschiedenen Anzahl von binären Modulen bestehen, um ein nichtsymmetrisches Netzwerk zu bilden und eine Einrichtung (Fig. 13) vorgesehen ist, um eine Vielzahl der binären Module gemeinsam zu steuern.
8. Umschaltbares Schaltnetzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

das Netzwerk aus einer Koordinateneinrichtung besteht, bei der die binüren Module in Reihen und Spalten angeordnet sind (Fig. 9), ferner aus einer ersten Steuerschaltung um die binären Module in einer bestimmten Spalte voreinzustellen, und aus einer zweiten Steuerschaltung entsprechend jeder Spalte um die voreingestellten Module zu betätigen.

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