JPH0636619B2 - 再配置可能なマルチコネクシヨン交換ネツトワ−ク - Google Patents

再配置可能なマルチコネクシヨン交換ネツトワ−ク

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JPH0636619B2
JPH0636619B2 JP59502080A JP50208084A JPH0636619B2 JP H0636619 B2 JPH0636619 B2 JP H0636619B2 JP 59502080 A JP59502080 A JP 59502080A JP 50208084 A JP50208084 A JP 50208084A JP H0636619 B2 JPH0636619 B2 JP H0636619B2
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  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は交換ネットワーク、特に従来の矩形クロスポイ
ント配列に比べて大幅に少ないクロスポイントで良い、
呼損を防止するために再配置することができるブロード
カスト形のマルチコネクション（多接続）交換ネットワ
ークに関する。
発明の背景 電話交換ネットワークのような交換システムは一般に要
求によってシステムに接続された多数の複数の顧客端末
の内の選択された対を相互接続するポイント・ツー・ポ
イントのネットワークとして設計されている。Ｎ1個の
入力端子をＮ2個の出力端子に接続することができる最
も単純な接続ネットワークは、スイッチ素子すなわちク
ロスポイントのＮ1×Ｎ2の矩形の配列である。このよう
な矩形配列は非閉塞であり、任意の二つの顧客端子は他
の端子の配列の相互接続に関係なく常に接続可能である
が、多数の配列クロスポイントは許容できないコスト高
を招くので多くの応用では実用的ネットワークにはなら
ない。
ネットワークが多くの応用にとって許容できる程度の呼
損率を持つように設計することによって、クロスポイン
トのコストの大幅な節減が可能となる。しかし他の応用
では呼損のあるネットワークは使用できない。例えば、
交換ネットワークを通してビデオ信号の多くの選択を行
なう顧客は好みのチャネルでネットワークの呼損がある
ことを許容できないと考えて当然である。これと同時に
このような高周波交換ネットワークについてのクロスポ
イントのコストはより重要な考慮事項となる。
矩形配列よりも少ないクロスポイントを持つ周知の非閉
塞ネットワークはベルシステムテクニカルジャーナル
〔Bell System Technical Journal〕、１９５３年３月
号頁４０６−４２４のC.クロス〔Clos〕の“非閉塞交換
網の研究”〔A Study of Non-Blocking Switching Netw
ork〕と題する論文に開示されている。ここで３段クロ
スネットワークと呼ばれるネットワークはｒ1個のｎ1×
ｍの矩形の第１段スイッチと、ｍ個の矩形のｒ1×ｒ2の
第２段スイッチと、ｒ2個の矩形のｍ×ｎ2の第３段スイ
ッチとから成っている。各々の第１段スイッチを各々の
第２段スイッチに接続するには１本のリンク接続があ
り、各々の第２段スイッチを各々の第３段スイッチに接
続するには正確に１本のリンク接続がある。第２段スイ
ッチの数ｍが ｍ＝ｎ1＋ｎ2−１ で与えられるような３段クロスネットワークは非閉塞形
のポイント・ツー・ポイントネットワークである。与え
られた第１段スイッチの入力端子はその第１段スイッチ
の他のｎ1−１個の入力端子のいずれにも、また与えら
れた第３段スイッチの他のｎ2−１個の出力端子のいず
れにも接続されていない第２段スイッチを通して、与え
られた第３段スイッチに接続できるからこの非閉塞性が
成立する。しかし、上式で与えられる数ｍの第２段スイ
ッチを有する３段クロスネットワークは、後述するよう
なタイプの非閉塞的ネットワークではない。そのタイプ
とは、ブロードカストネットワークと呼ばれるものでネ
ットワークの任意の１つの入力端子を出力端子の内の任
意のものに接続できるものである。
ベルシステムテクニカルジャーナル〔Bell System Tech
nical Journal〕Vol.５８、No.１０、１９７９年１２月
号頁２１８３−２１８７のF.K.ファング〔Hwang〕の
“広い意味での非閉塞である３段多重接続交換網”〔Th
ree−Stage Multiconnection Notwork Which are Non−
biocking in the Wide−Senso〕で述べられているよう
に、広い意味で非閉塞的である、すなわち特定の接続方
策に従うときに非閉塞的である３段マルチコネクション
クロスネットワークは大幅に多数の第２段スイッチを設
けることにより設計できる。しかし、この場合も第２段
スイッチの数が増えるために生ずるクロスポイントのコ
ストによって、顧客設備の数がそれほど多くないような
交換ネットワークにおいてすら、３段クロス形の多接続
ネットワークは極めて高価なものになる。
多段交換ネットワークに接続された顧客設備が、ネット
ワークが所望の相互接続ができないように相互接続され
ているために望みのように接続できないという呼損は時
として発生する。これはもちろん望ましくない状況であ
り、適切に設計されたネットワークでは、ひとつあるい
はそれ以上の既に設定された相互接続を外し、新らしい
要求を収容するように相互接続路を再配置することによ
って回避される。このような再配置が可能であるときに
は、設定したい新らしい接続の集合である新らしい割当
は実現可能であると呼ばれる。再配置を行なわないです
べての生じ得る割当を実現できる交換ネットワークは非
閉塞形と呼ばれ、既存の接続を時として再配置すること
によってすべての生じ得る割当を実現できるネットワー
クは再配置可能であると呼ばれる。典型的な再配置可能
なネットワークは、それに対応する非閉塞型ネットワー
クに比べてはるかに少数のクロスポイントを持ってい
る。再配置可能なネットワークの一例はそれに関連する
共通制御装置と共に１９６４年４月１４日のM.C.ポール
〔Paul〕の米国特許３，１２９，４０７に開示されてい
る。他の再配置可能なネットワークはV.E.ベーン〔Bene
s〕の“再配置可能な３段接続網”、ベルシステムテク
ニカルジャーナル〔On Rearrangeable Three-Stage Con
necting Network,Bell System Technical Journal〕Vo
l.４１、No.５、１９６２年９月、頁１４８１−１４９
２ならびにF.K.ファング〔Hwang〕の１９７７年７月２
６日の米国特許４，０３８，６３８に見られる。これら
の周知の交換ネットワークはしかしながら、すべて再配
置可能なマルチコネクションネットワークではなく、再
配置可能なポイント・ツー・ポイント形ネットワークで
ある。さらに、これらのネットワークは３段あるいはそ
れ以上の段のスイッチを含んでいる。与えられた接続を
実現するのに必要なクロスポイントの数に直接関連した
ネットワークの歪みと遅延のパラメータが重要であるよ
うな応用においては、このような３段ネットワークを通
しての伝送品質は適当なものではない。
以上のことから、この技術における問題は既知の再配置
可能なネットワークはポイント・ツー・ポイント形のネ
ットワークであり、少くとも３段から成っているから、
呼損が許容できないような応用においては高価な再配置
しなくても非閉塞であるようなマルチコネクションネッ
トワークを現在は使用しなければならないことであると
言うことができる。
発明の要約 以上の問題は各々のネットワークの入力チャネルがネッ
トワークの入力チャネルと第２段スイッチからの出力チ
ャネルの任意の与えられた割当てについて、各入力チャ
ネルが異る第１段スイッチによって適切な出力チャネル
に対して接続されるようにネットワークを配置できるよ
うな予め定められたパターンで接続されているような２
段マルチコネクション交換ネットワークによって解決さ
れる。従って、交換ネットワークは呼損を防止するよう
な再配置可能なマルチコネクションネットワークであ
る。この新らしい接続パターンによって新らしい交換段
の必要がなくなり、これによってネットワークのクロス
ポイントの総数を減少し、このような相互接続を実行す
るのに使用されるクロスポイントの数も減少する。
本発明に従う２段のマルチコネクション交換ネットワー
クはＮ1個の入力チャネルをｎ2個の出力チャネルに接続
するように使用される。ネットワークは多数の第１段ス
イッチと１個の第２段スイッチから成り、これらが例え
ば矩形アレイである。単一のリンクが与えられた第１段
スイッチを第２段スイッチに接続する。第２段スイッチ
はその各々がｎ2個の出力チャネルのひとつに接続され
たｎ2個の出力を有している。接続装置は第１段スイッ
チの入力の各々を関連する予め定められた入力チャネル
に接続し、入力チャネルのｎ2のグループの任意のもの
に対して、各々が入力チャネルのｎ2のグループの異る
ものに接続されたひとつの入力を各々が持つ第１段スイ
ッチのｎ2のグループがあるようにする。第１段スイッ
チのｎ2のグループの内の接続は入力チャネルのｎ2のグ
ループの異るものを第２段スイッチに接続するように再
配置できるようになっている。第２段スイッチの中の接
続は従ってこれらの入力チャネルを出力チャネルの内の
ｎ2のグループに接続するように再配置できるようにな
っている。従って、ネットワークはｎ2の入力チャネル
のグループからｎ2個の出力チャネルへの接続の呼損を
防止するように再配置可能になっている。さらに任意の
与えられたチャネルはすべてのｎ2個の出力チャネルの
すべてに接続できる。周知の再配置可能なポイント・ツ
ー・ポイントの交換ネットワークがそれに対応する非閉
塞型のものより少ないクロスポイントで構成できるのと
同様に、本発明に従う再配置可能なマルチコネクション
ネットワークを実現するのに要するクロスポイントの数
は、再配置せずに非閉塞であるマルチコネクションネッ
トワークに比べて少数である。この方法は第２段スイッ
チを追加し、各々の追加の第２段スイッチを各々の第１
段スイッチに接続することによって任意の多数Ｎ2の出
力チャネルを取扱かうように拡張することができる。よ
り大きなネットワークでは、本発明に従って、さらにコ
スト低減を実現するために、第１段スイッチ及び第２段
スイッチそのものを２段のネットワークで置換すること
ができる。本発明に従う２段再配置可能なマルチコネク
ションネットワークは変更なしにポイント・ツー・ポイ
ントの応用にも使用することができる。
本発明の図示の実施例に従えば、Ｎ1個の入力チャネル
の各々は第１段スイッチの入力の内のＭ個に接続でき、
ここでＭは１より大きい正の整数である。Ｎ1個の入力
チャネルの任意の対に対して、その入力チャネルの対に
接続された入力の対を持つスイッチはひとつ以上は存在
しない。入力チャネルの数Ｎ1は１より大きい正の整数
の２乗である。第１段スイッチの数は である。第１段スイッチの各々は 入力を持つ。入力チャネルの各々は一義的なチャネル番
号を持っている。接続装置は第１段スイッチの入力を予
め定められた の接続マトリクスに従ってＮ1個の入力チャネルに接続
する。入力チャネルの各々のチャネル指定はマトリクス
の最初の 行の中に正確に１回生ずる。最初の 行の行ｒで列Ｃに生ずる与えられたチャネルの指定はま
た列Ｃで で与えられる行にＭ−１回追加して生ずる。ここでｉは
２からＭの正の整数である。マトリクスの与えられた列
におけるチャネルの指定は与えられた列に関する与えら
れた第１段スイッチの入力に接続された入力チャネルを
規定する。
図面の説明 第１図は周知の３段クロスネットワークのブロック図； 第２図は第１図のネットワークにおける呼損を説明する
接続要求とスイッチ割当のシーケンス； 第３図は本発明に従う第１の２段再配置可能ブロードカ
ストネットワークのブロック図； 第４図は呼損を防止するために第３図のネットワークに
含まれた新規な接続装置の中の接続のパターンを規定す
る接続マトリクス； 第５図は第３図のネットワークに含まれた接続装置のい
くつかの重要な特性を説明する図； 第６図は第３図のネットワークに含まれたネットワーク
コントローラの動作を説明するのに使用されるプログラ
ムのフローチャート； 第７図は第３図のネットワークの再配置の例についての
接続要求とスイッチ割当のシーケンスのリスト； 第８図は本発明に従う２段再配置可能なブロードカスト
ネットワークの第２の例のブロック図； 第１０図は本発明に従う再配置可能なブロードカストネ
ットワークの第３の例のブロック図； 第１１図は呼損を防止するために第１０図のネットワー
クに含まれた接続装置の例の接続パターンを規定した接
続マトリクスの図； 第１２図は本発明に従う再配置可能なブロードカストネ
ットワークの第４の例のブロック図； 第１３図乃至第１６図は各々がある種の規定された点で
第４図の接続マトリクスに等価になった第４の接続マト
リクスの図である。
詳細な説明 第１図は４個の入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ４を６個の
出力チャネルＯＣ１乃至ＯＣ６に相互接続するのに使用
される周知の３段クロスネットワーク１０のブロック図
である。ネットワーク１０は２個の２×３の矩形の第１
段スイッチＡおよびＢ、３個の２×３の矩形第２段スイ
ッチＣ、ＤおよびＥそれに３個の３×２の第３段スイッ
チＦ、ＧおよびＨを含んでいる。ネットワーク１０で
は、ｍ、ｎ、およびｎ2がそれぞれ第２段スイッチの
数、各々の第１段スイッチの入力の数および各々の第３
段スイッチの出力の数を表わすものとして、第２段スイ
ッチの数は式 ｍ＝ｎ1＋ｎ2−１ (1) に従うから、ネットワーク１０は非閉塞型のポイント・
ツー・ポイントネットワークである。しかし、ネットワ
ーク１０は次に例で示されるように非閉塞のブロードカ
ストネットワークではない。４つの接続要求ＩＣ４から
ＯＣ５、ＩＣ１からＯＣ１、ＩＣ３からＯＣ２およびＩ
Ｃ１からＯＣ３がこの順序で生じ、各々の接続要求につ
いてのスイッチ割当が第２図に示されるようであったと
しよう。例えば、ＩＣ４からＯＣ５への接続は第１段ス
イッチＢ、第２段スイッチＥおよび第３段スイッチＨを
通して行なわれている。第１図においては、４個の接続
が設定されてからあとの段間リンクに存在する入力チャ
ネルがリンクのすぐ上に図示されている。このように再
置されたネットワークにおいて、ＩＣ２からＯＣ６への
接続要求が生じたとしよう。第３段スイッチＨから第２
段スイッチＣおよびＤへの利用できるリンクはあるが、
第１段スイッチＡから第２段スイッチＣおよびＤへの利
用できるリンクはないから、入力チャネルＩＣ２から出
力チャネルＯＣ６への接続は閉塞される。従って、ネッ
トワーク１０は非閉塞のブロードカストネットワークを
必要とする応用には適当ではない。
第３図は本発明に従う再配置可能な２段ブロードカスト
ネットワークの例を図示している。ネットワーク１００
は２５個のビデオベンダ例えば、１５１および１５２か
らのビデオ信号を５個の顧客設備１７１乃至１７５に放
送するのに使用される。ネットワーク１００は２５個の
入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ２５のビデオ信号を受信
し、各々が顧客設備１７１乃至１７５のひとつに接続さ
れた５個の出力チャネルに対してビデオ信号を送出す
る。顧客設備１７１乃至１７５の各々は出力チャネルの
ビデオ信号を受信するための受信機、例えば１７１−Ｒ
とネットワーク１００に含まれるネットワークコントロ
ーラ１８０に対して通信路１８１を経由して接続要求を
送出するチャネルセレクタ、例えば１７１−ＣＳを含ん
でいる。接続要求を顧客設備１７１乃至１７５からネッ
トワークコントローラに対して送信する特定の手段は本
発明には関連していない。従って、単に通信路１８１だ
けが図示されている。
ネットワーク１００は各々が５個の入力とひとつの出力
を有する１０個の５×１の第１段スイッチ１０１乃至１
１０と、その１０個の入力が第１段スイッチ１０１乃至
１１０の関連するものに接続され、５個の出力の各々が
出力チャネルＯＣ１乃至ＯＣ５のひとつに接続された１
個の１０×５の第２段スイッチを含んでいる。２５個の
入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ２５は接続装置１４０によ
って５０個の第１段スイッチの入力に接続されている。
接続装置１４０は第１段スイッチの入力の各々を入力チ
ャネルＩＣ１乃至ＩＣ２５の予め定められたひとつに接
続する。この例で示した接続装置１４０を見れば、いく
つかのことがわかる。第１に、入力チャネルＩＣ１乃至
ＩＣ２５の各々は正確に２個の第１段スイッチの入力に
接続されている。第２に、入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ
２５の任意の対に対して、第１段スイッチ１０１乃至１
１０の高々ひとつの入力が、その入力チャネルの対に接
続されている。しかし、接続装置１４０の最も重要な特
性は次のように述べることができる。入力チャネルＩＣ
１乃至ＩＣ２５の内の任意の５個のグループに対して、
各々のひとつの入力が入力チャネルのグループの異るも
のに接続されたひとつの入力を持つ第１段スイッチ１０
１乃至１１０の内の５個のグループが存在する。例え
ば、入力チャネルＩＣ１、ＩＣ５、ＩＣ９、ＩＣ２１お
よびＩＣ２２のグループを考えよう。第１段スイッチ１
０１、１０２、１０５、１０６および１１０のグループ
の第１のスイッチの各々のひとつの入力はその入力チャ
ネルのグループの異るものに接続されている。スイッチ
１０１のひとつの入力は入力チャネルＩＣ５に、スイッ
チ１０２のひとつの入力は入力チャネルＩＣ９に、スイ
ッチ１０５のひとつの入力は入力チャネルＩＣ２２に、
スイッチ１０５のひとつの入力は入力チャネルＩＣ１
に、スイッチ１１０のひとつの入力は入力チャネルＩＣ
２１に接続される。この例で示されているように、顧客
設備１７１乃至１７５が入力チャネルＩＣ１、ＩＣ５、
ＩＣ９、ＩＣ２１およびＩＣ２２に対して接続要求を送
るある種の要求の順序に対しては、ネットワーク１００
は要求された入力チャネルのひとつあるいはそれ以上を
一時的にブロックすることがある。しかし、スイッチ１
０１、１０２、１０５、１０６および１１０が第２段ス
イッチ１９１の入力に対して入力チャネルＩＣ５、ＩＣ
９、ＩＣ２２、ＩＣ１およびＩＣ２１を接続するよう
に、第１段スイッチの接続を再配置することは常に可能
である。第２段スイッチ１９１の中の接続はこのとき入
力チャネルＩＣ５、ＩＣ９、ＩＣ２２、ＩＣ１およびＩ
Ｃ２１が接続要求に従って顧客設備１７１乃至１７５に
対して接続されるように再配置することができる。これ
が入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ２５の５個の任意のグル
ープについて可能であるから、ネットワーク１００は再
配置可能なブロードカストネットワークである。この実
施例においては、１０個の第１段スイッチ１０１乃至１
１０および第２段スイッチ１９１の中の接続の配置は、
ネットワークコントローラ１８１によって、二つの接続
路１８２および１８３を経由して行なわれる。ネットワ
ーク１００は１００個のクロスポイントから成り、これ
に対して２５×５の矩形アレイは１２５個のクロスポイ
ントを必要とする。
接続装置１４０の中の接続パターンは第４図の１０×５
の接続マトリクスによって表わされる。マトリクスの１
０個の行の各々の番号は接続装置１４０によって、その
行に関連した第１段スイッチ１０１乃至１１０のひとつ
の入力に接続された入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ２５の
内のひとつの番号を示している。例えば、第１のマトリ
クスの行の番号１、２、３、４および５は接続装置１４
０が５個の入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ５を第１段スイ
ッチ１０１の５個の入力に接続していることを意味して
いる。第２のマトリクスの行の番号６、７、８、９およ
び１０は接続装置１４０が入力チャネルＩＣ６乃至ＩＣ
１０を第１段スイッチ１０２の５個の入力に接続してい
ることを示し、以下同様である。
入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ２５の内の５個の任意のグ
ループに対して各々のひとつの入力が５個の入力チャネ
ルのグループの異るものに接続された第１段スイッチ１
０１乃至１１０のグループが５個存在するということは
１０本の線Ｌ１乃至Ｌ１０と２５個の１から２５と番号
を付けた円から成る第５図を見ることによってよく理解
できる。１０本の線Ｌ１乃至Ｌ１０は第１段スイッチ１
０１乃至１１０を表わし、２５個の円は入力チャネルＩ
Ｃ１乃至ＩＣ２５を表わす。２５個の番号を付けた円は
第４図の接続マトリクスのはじめの５行に従って配置さ
れている。線Ｌ１乃至Ｌ１０は番号を付けた円を通るよ
うに示されていて、入力チャネルと第１段のスイッチの
入力の間の接続を図示している。例えば、線Ｌ１は番号
１から５の５個の円を通るように図示されていて、入力
チャネルＩＣ１乃至ＩＣ５がスイッチ１０１に接続され
ていることを示している。線Ｌ８は番号３、７、１１、
２４および２０の５個の円を通して図示されており、入
力チャネルＩＣ３、ＩＣ７、ＩＣ１１、ＩＣ２４および
ＩＣ２０がスイッチ１０８に接続されていることを示し
ている。まず注目されることは各々の番号を付けた円上
で線Ｌ１乃至Ｌ１０の内の正確に２個が交叉しているこ
とである。従って、入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ２５の
各々は第１段スイッチ１０１乃至１１０の内の正確に２
個と接続されている。第２に番号を付けた円の各対は線
Ｌ１乃至Ｌ１０の高々ひとつのものでしか接続されてい
ない。従って入力チャネルＩＣ乃至ＩＣ２５の任意の対
については、第１段スイッチ１０１乃至１１０の高々ひ
とつしかその入力チャネルの対に接続された入力の対を
持つものはない。最後に線Ｌ１乃至Ｌ１０の任意の４個
のものが５個の番号を付けた円に接続されることはな
い。従って、任意の５個の入力チャネルＩＣ乃至ＩＣ２
５は、少くとも５個の第１段のスイッチ１０１乃至１１
０に接続されている。しかし、線Ｌ１乃至Ｌ１０の５本
は６個の番号付きの円で交叉している。例えば、線Ｌ
１、Ｌ２、Ｌ７、Ｌ８およびＬ９は、２、３、４、６、
７および８の番号を持つ円で交叉している。従って６個
の入力チャネルＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４、ＩＣ６、ＩＣ
７およびＩＣ８は５個の第１段スイッチ１０１、１０
２、１０７、１０８および１０９にだけ接続されてい
る。これは６個の入力チャネルのあるグループに対し
て、各々が６個の入力チャネルのグループの異るものに
接続された１個の入力を持つ６個の第１段スイッチの対
応するグループが存在していることを意味する。従って
ネットワーク１００が再配置可能なブロードカストネッ
トワークであるには、５が出力チャネルの最大数であ
る。しかし後述するように、追加の出力チャネルを取扱
かうために構成を追加することは容易である。
第１段スイッチ１０１乃至１１０と第２段スイッチ１９
１の中の接続を再配置するためのネットワークコントロ
ーラ１８０（第３図）の動作について、以下第６図に示
したプログラムのフローチャートを参照して説明する。
ブロック１００１において、顧客設備１７１乃至１７５
のひとつから通信路１８１を経由して、ネットワークコ
ントローラ１８０によって、ＩＣxからＯＣyへの接続要
求が受信される。この接続要求に応動して、実行は判定
ブロック１００２に進み、このブロックでネットワーク
コントローラ１８０に含まれたメモリ（図示せず）が読
み出されて入力チャネルＩＣxに対して接続装置１４０
によって接続された第１段スイッチ１０１乃至１１０の
ひとつが現在割当てられていないかどうかを判定する。
もしこのような第１段スイッチが割当てられていなけれ
ば、実行はブロック１００３に進み、ここでその第１段
スイッチは要求されたＩＣxからＯＣyへの接続に割当て
られる。次に実行はブロック１００４に進み、ここでネ
ットワークコントローラ１８０は信号を通信路１８２を
通して割当てられた第１段スイッチに送り、入力チャネ
ルＩＣxを第２段スイッチ１９１に接続する。次に実行
はブロック１００５に進み、ネットワークコントローラ
１８０は信号を通信路１８３を通して第２段スイッチ１
９１に送り、割当てられた第１段スイッチを出力チャネ
ルＯＣyに接続する。
しかし、もし判定ブロック１００２で第１段スイッチ１
０１乃至１１０の内、接続装置１４０によって入力チャ
ネルＩＣxに接続されているものがいずれも割当てられ
ていれば、実行はブロック１００６に進み、ここでネッ
トワークコントローラ１８０のメモリに記憶された第１
段スイッチの割当が変更されて、入力チャネルＩＣxに
接続された割当てられていない第１段スイッチが存在す
るようにする。接続装置１４０内の有利な接続パターン
のために、これは常に可能になっている。次に実行はブ
ロック１００７に進み、ここでネットワークコントロー
ラ１８０は信号を通信路１８２を割当が変更されたすべ
ての第１段スイッチに送信し、変更された割当に従って
入力チャネルを第２段スイッチ１９１に送る。次に実行
はブロック１００８に進み、ネットワークコントローラ
１８０は通信路１８３を通して信号を第２段スイッチ１
９１に送り、割当が変更された第１段スイッチを適切な
出力チャネルに接続する。次に実行は判定ブロック１０
０２に戻り、もしブロック１００６で割当が適に変更さ
れていれば、入力チャネルＩＣxを出力チャネルＯＣyに
接続するように、ブロック１００３、１００４および１
００５を通して実行が進められる。
第７図に詳細に示された再配置の例を考えよう。顧客設
備１７１、１７２、１７３および１７４からはそれぞれ
４個の接続要求ＩＣ９からＯＣ１、ＩＣ１からＯＣ２、
ＩＣ２２からＯＣ３、ＩＣ２１からＯＣ４が順次に通信
路１８１を通してネットワークコントローラ１８０（第
３図）に受信される。第１段スイッチ１０２、１０１、
１０５および１１０は順次に要求された接続に割当てら
れる。顧客設備１７５は次に通信路１８１を通してＩＣ
５からＯＣ５への接続要求をネットワークコントローラ
１８０に送信する。第１段スイッチ１０１と１１０は接
続装置１４０によって入力チャネルＩＣ５に接続された
二つの第１段スイッチである。スイッチ１０１と１１０
は共に先に割当てられてしまっているから、入力チャネ
ルＩＣ５から出力チャネルＯＣ５への接続は一時的に閉
塞される。しかしもしスイッチ１０１でなく、スイッチ
１０６がＩＣ１からＯＣ２への接続に割当てられれば、
ＩＣ５からＯＣ５への接続要求を割当てることができ
る。本発明に従えば、このような割当は常に可能であ
る。
もしネットワーク１００への可能な接続が、出力チャネ
ルＯＣ１乃至ＯＣ５は２５の入力チャネルＩＣ１乃至Ｉ
Ｃ２５の内の１０個にだけ接続できるものに限定されて
いれば、ネットワーク１００は広義の非閉塞、すなわ
ち、特定の接続方策に従うとき非閉塞となる。例えば、
ネットワーク１００の可能な割当は出力チャネルＯＣ１
乃至ＯＣ５は１０個の出力チャネルＩＣ１、ＩＣ６、Ｉ
Ｃ１１、ＩＣ１６、ＩＣ２１、ＩＣ２２、ＩＣ２、ＩＣ
７、ＩＣ１２およびＩＣ１７にだけ接続できるものとし
よう。（これらは第４図の接続マトリクスのはじめの２
列で指定された入力チャネルである。）第１段チャネル
の接続が第１段スイッチ１０１乃至１１０がそれぞれ入
力チャネルＩＣ１、ＩＣ６、ＩＣ１１、ＩＣ１６、ＩＣ
２１、ＩＣ２２、ＩＣ２、ＩＣ７、ＩＣ１２およびＩＣ
１７を第２段スイッチ１９１に接続するようになってい
れば、ネットワーク１００はこのあとこれらの１０個の
入力チャネルに対して非閉塞である。従って、これらの
１０個の入力チャネルが２５の入力チャネルの内最もよ
く要求されるものであれば、ネットワークの再配置の必
要は最小化される。
第８図は本発明に従う２段の再配置可能なブロードカス
トネットワークの第２の例を示している。ネットワーク
２００は２５の入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ２５を１５
の出力チャネルＯＣ１乃至ＯＣ１５に接続するのに使用
される。ネットワーク２００は前述したネットワーク１
００を拡張して構成されている。ネットワーク２００の
接続装置２４０はネットワーク１００の接続装置１４０
と同様である。（接続装置２４０の内部接続は第８図に
は示していない。）１０個の第１段スイッチ２０１乃至
２１０の各各は５×３の矩形スイッチで、これはネット
ワーク１００の５×１の第１段スイッチ１０１乃至１１
０とは異っている。さらにネットワーク２００は各々が
ネットワーク１００の１個の第２段スイッチ１９１と同
様である３個の１０×５の矩形第２段スイッチ２９１、
２９２および２９３を含んでいる。ネットワーク２００
の構成をさらに拡張してこれよりはるかに多数の出力チ
ャネルを取扱かうようにすることができる。例えば、こ
のような拡張されたネットワークで１５０の出力チャネ
ルをサポートするものは、１０個の５×３０の矩形の第
１段スイッチと３０個の１０×５の第２段スイッチを持
つ。与えられた第２段スイッチからの５個の出力チャネ
ルは常に必要に応じてネットワークの再配置によって任
意の５個の入力チャネルに常に接続することがてきるの
で、接続装置２４０の中の有利な接続パターンによっ
て、ネットワーク再配置可能なブロードカストネットワ
ークとなる。２５×１５０の矩形アレイは３７５０のク
ロスポイントを必要とするのに対して、１５０個の出力
チャネルを取扱かうこのネットワークは３０００個のク
ロスポイントで形成できる。有利なことに、与えられた
接続要求に応動するネットワーク２００のネットワーク
の再配置は単一の第２段スイッチに関連するだけであ
る。
第９図は本発明に従う一般化された２段ブロードカスト
ネットワーク３００のブロック図である。ネットワーク
３００はＮ1個の入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣＮ1をＮ2
個の出力チャネルＯＣ１乃至ＯＣＮ2にブロードカスト
するのに使用される。ネットワーク３００は各々がｎ1
個の入力とＮ2／ｎ2個の出力を持つＭ・Ｎ1／ｎ1個の矩
形の第１段スイッチ、例えば３０１および３０２と、各
々がＭ・Ｎ1／ｎ1個の入力とｎ2個の出力を有するＮ2／
ｎ2個の矩形の第２段スイッチから成っている。（ここ
ではＮ1／ｎ1とＮ2／ｎ2は共に整数であると仮定する。
後に図示するように、もしＮ1／ｎ1とＮ2／ｎ2が整数で
なくとも、ネットワーク３００はわずかに変更すればよ
い。）第１段および第２段の矩形スイッチの各々におい
て、各入力はその任意の出力に接続することができる。
各々の第１段スイッチの出力の数は第２段スイッチの数
に等しいことに注意していただきたい。さらに各々の第
２段スイッチの入力の数は第１段スイッチの数に等しい
ことに注目していただきたい。各々の第１段スイッチは
単一のリンクによって各々の第２段スイッチに接続され
ている。接続装置３４０は入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ
Ｎ1の各々をＭ・Ｎ1個の第１段スイッチの入力にＭ多重
で接続しており、ここでＭは１より大きい正の整数であ
る。Ｎ2個の第２段スイッチの出力の各々は出力チャネ
ルＯＣ１乃至ＯＣＮ2のひとつに接続されている。ネッ
トワーク３００のクロスポイントの総数Ｑは である。もし式(2)の括弧内の式が１より小であれば、
ネットワーク３００はＮ1×Ｎ2の矩形アレイより少数の
クロスポイントで構成できることになる。
ネットワーク３００を再配置可能なブロードカストネッ
トワークにするためには、入力チャネルの任意のｎ2の
グループについて、各々が入力チャネルのそのｎ2のグ
ループの異るものに接続されたひとつの入力を持つ第１
段スイッチのｎ2のグループが存在するように、接続装
置３４０はＮ1個の入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣＮ2を第
１段スイッチに接続しなければならない。
次に与えられた数Ｎ1の入力チャネルについて、接続装
置３４０を設計する方法の例を述べよう。ここでＮ1は
素数の２乗であると考える。（本方法を用いて設計され
た接続装置３４０は不必要な接続を省略することによっ
てＮ1以下の入力チャネルを持つ応用に使用できる。）
第５図を用いて示したように、Ｍ＝２の多重接続を持つ
ネットワーク１００（第３図）について、ネットワーク
１００が再配置可能なブロードカストネットワークであ
るようにする第２段スイッチ１９１の出力の最大数はｎ
2＝５である。多重数Ｍとｎ2の最大値の間の経験的に決
定された関係は、他のＭの値について第１表に示されて
いる。
第１表 Ｍ ｎ2の最大値 ２ ５ ３ 13 ４ 29 ５ 57 ６ 101 ７ 165 ８ 253 ここで示した方法に従えば、各々の第１段スイッチの入
力の数ｎ1は で与えられる。式(3)と第１表の関係を組合わせて、式
(2)の括弧内の式従って、ネットワーク内のクロスポイ
ントの総数は任意のＮ1の値に対して多重数Ｍに関して
最小化することができる。Ｎ1の値が１２４０以下であ
るときのこのような最小化の結果を第２表に示す。
第２表 Ｎ1の値の範囲 Ｍの最適値 Ｎ1＜３５ ２ ３５Ｎ1＜１１６ ３ １１６Ｎ1＜３９７ ４ ３９７Ｎ1＜１２４０ ５ 設計法の一例は次のようである。Ｎ1の値が与えられた
とき、第２表に従ってＭを選択する。（Ｍ＜４の場合で
はＮ1は素数の２乗であるという要求条件はＮ1は任意の
整数の２乗であると置換してよい。またＮ1＞３ではＭ
の最適値は を越えないことに注意していただきたい。）Ｍの最適値
に対して、第１表からｎ2を決定する。次に次のように
して の接続マトリクスを組立てる。各々の番号が正確に１回
現われるように、はじめの のマトリクスの行にＮ1個の入力チャネルの番号を入れ
る。入力チャネルの番号の各々と次に残りのマトリクス
の行のＭ−１位置に入れられる。ｉを２からＭの間の正
の整数として最初の のｒ行の列Ｃに現われる与えられたチャネルの番号は列
Ｃで で与えられる行にＭ−１回現われることになる。式(4)
の項 を で割った残りとして定義される。マトリクスの与えられ
た行で生ずるチャネル番号は、与えられた行に関連する
与えられた第１段スイッチの入力に接続された入力チャ
ネルを規定する。
以下の例はＮ1＝４９についての方法を示している。Ｎ1
の値に従って、多重数Ｍ＝３が第２表から決定される。
次に第１表からＭ＝３に対してｎ2＝１３の値が求めら
れる。次に第１１図に示した２１×７の接続マトリクス
が形成される。チャネル番号１乃至４９が順次に例えば
マトリクスのはじめの７行に入れられる。残りの１４個
のマトリクス行は式(4)を使って完成される。残りの１
４のマトリクス行を完成する方法は次の方法でも同様で
ある。番号１、８、１５、２２、２９、３６、４３が列
１、行１から７、列１、行８から１４にくりかえし現わ
れるようにする。番号２、９、１６、２３、３０、３７
および４４が列２、行１から７、列２、行８から１４に
生じ、対応する番号が１行だけ下にシフトされるように
する。（番号４４はこのとき行８に上にシフトされてゆ
く。）次に列３、４、５、６および７の行８乃至１４が
同様に完成されるが、ただ行はそれぞれ２、３、４、５
および６行だけそれぞれシフトされる。行１５乃至２１
は同様に完成されるが、列２、３、４、５および６につ
いては、それぞれ２、４、６、８、１０および１２の行
移動がある。各々の番号は正確にマトリクス中に３回現
われ、任意の番号の与えられた対は高々ひとつのマトリ
クス行にしか現われないことに注意していただきたい。
１３個の番号の任意のグループに対して、各々がそのマ
トリクス行で１３個の番号のグループの異るものを持つ
１３個のマトリクス行のグループが存在する。
第１０図は先の設計例によって規定された２段の再配置
可能なブロードカストネットワーク４００のブロック図
である。ネットワーク４００は４９の入力チャネルＩＣ
１乃至ＩＣ４９で受信された信号を１３個の出力チャネ
ルＯＣ１乃至ＯＣ１３にブロードカストするのに使用さ
れる。ネットワーク４００は各々が７入力と１出力を持
つ２１個の７×１の第１段スイッチ、例えば４０１およ
び４２１と、各々が２１個の第１段スイッチのそれぞれ
に接続された入力と各々が出力チャネルＯＣ１乃至ＯＣ
１３のひとつに接続された１３個の出力を持つひとつの
２１×１３の矩形の第２段スイッチ４９１とを含んでい
る。４９個の入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ４９は接続装
置４４０によって１４７個の第１段スイッチの入力に接
続されている。内部接続については第１０図には図示さ
れていないが、接続装置４４０は第１１図の接続マトリ
クスに従って入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ４９の内の関
連する予め定められたものを第１段スイッチの入力に接
続するようになっている。入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ
４９の各々は正確に３個の第１段スイッチの入力に接続
されている。入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ４９の任意の
対に対して、少くともひとつの第１段スイッチがその入
力チャネルの対に接続された入力の対を持っている。さ
らに、入力チャネルＩＣ１乃至ＩＣ４９の１３の任意の
グループについて、各々が入力チャネルの内の１３のそ
のグループの異るものの入力に接続されたひとつの入力
を持つ第１段スイッチが存在する。ネットワーク４００
は４２０個のクロスポイントを含み、これに対して４９
×１３の矩形アレイは６３７のクロスポイントを持つ。
これより多数の入力チャネルを取扱かうネットワークに
対しては、クロスポイント節減の効果はもっと大きくな
る。例えば、Ｎ1＝２８９、Ｍ＝４、ｎ2＝２９、ｎ1＝
１７、Ｎ2＝２９の場合、例示した設計表に従えば、６
８個の１７×１の第１段スイッチとひとつの６８×２９
の第２段スイッチが必要である。このネットワークは３
１２８のクロスポイントから成り、これに対して２８９
×２９の矩形アレイは８３８１クロスポイントから成
る。Ｎ1＝８４１、Ｍ＝５、ｎ2＝５７、ｎ1＝２９、Ｎ2
＝５７の場合、前述の設計法に従ったネットワークは１
４５個の２９×１の第１段スイッチとひとつの１４５×
５７の第２段スイッチを持つ。ネットワークは１２，４
７０のクロスポイントを持ち、これに対して８４１×５
７の矩形アレイでは、４７，９３７のクロスポイントが
ある。
２１×１３の矩形の第２段スイッチ４９１を本発明に従
う２段再配置可能ブロードカストネットワーク５００
（第１２図）で置き換えることによって、クロスポイン
トをさらに減少させることができる。ネットワーク５０
０はＮ1が整数の２乗ではなく、Ｎ1とＮ2がｎ1とｎ2の
倍数ではないときの変更を示している。ネットワーク５
００は本質的にネットワーク２００（第８図）と同等で
ある。これはＮ1＝２５について設計されているが、ネ
ットワーク５００はいくつかの不必要な接続を持ち、ク
ロスポイントが省略されている。例えば、接続装置５４
０は第４図の接続マトリクスによって規定される接続装
置２４０（第８図）と４本の入力チャネルＩＣ２２乃至
ＩＣ２５が省略されている点を除いて同様である。ネッ
トワーク２００の第１段スイッチ２０５は５個の入力チ
ャネルＩＣ２１乃至ＩＣ２５に接続されており、入力チ
ャネルＩＣ２２乃至ＩＣ２５はネットワーク５００には
存在しないから、ネットワーク５００では等価な第１段
スイッチ２０５は必要なく、入力チャネルＩＣ２１は３
個の第２段スイッチ５９１、５９２および５９３の各々
に直接接続される。ネットワーク５００は９個の第１段
スイッチ５０１乃至５０４と５０６乃至５１０を含むこ
とになる。第１段スイッチ５０１乃至５０４と５１０は
各各に５×３の矩形アレイであるが、第１段スイッチ５
０６乃至５０９は４×３の矩形アレイである。さらに、
ネットワーク５００では１３本の出力チャネルしか取扱
かわれていないから、第２段スイッチ５９１は１０×５
の矩形アレイであり、第２段スイッチ５９２と５９３は
各々１０×４の矩形アレイとなっている。ネットワーク
５００は２５３個のクロスポイントから成っており、こ
れに対して２１×１３の矩形アレイは２７３個のクロス
ポイントを必要とする。
以上説明した実施例は本発明の原理を例示したものにす
ぎず、本発明の精神と範囲を逸脱することなく当業者に
は多くの実施例を工夫することができることは明らかで
ある。例えば、上述した方法によって発生される接続マ
トリクスは単に説明のためのものであることを強調して
おく。このような接続マトリクスの各々に対してｎ2個
の入力チャネルの任意のグループに対して、そのマトリ
クスの行のｎ2個の入力チャネルの番号の異るものを各
々が持つそのマトリクスのｎ2行のグループが存在する
という点で等価である多数の接続マトリクスが存在す
る。例えば、第１３図乃至第１６図に示した接続マトリ
クスはいずれも第４図に示した接続マトリクスと等価で
ある。すなわちこのようなマトリクスの各各で、５個の
入力チャネル番号の任意のグループに対して、各々が５
個の入力チャネル番号の異るものをそのマトリクスの行
に持つそのマトリクスの５個の行のグループが存在す
る。またここで示した設計法の例に例えば、各々の入力
チャネル番号は、はじめの のマトリクス行のひとつの位置に入れられるが、これら
の のマトリクス行への番号の入れ方は任意である。さらに
任意の与えられたマトリクス行の中の番号の入れ方もま
た任意である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｎ1個の入力チャネルをｎ2個の出力チャネ
    ルを選択的に接続するための交換ネットワークにおい
    て、Ｎ1とｎ2は正の整数であり、ｎ2はＮ1以下であり、
    該交換ネットワーク(100)は、 複数個の第１段スイッチ(101-110)であって、そのおの
    おのが複数の入力と少なくともひとつの出力を持ちそし
    て第１段スイッチの入力の内の任意のものを第１段スイ
    ッチの出力の任意のものに選択的に接続するための手段
    を含み、その数がｎ2以上である複数個の第１段スイッ
    チ、 第２段スイッチは(191)であって、出力チャネルの内の
    異なるものにおのおのが接続されたｎ2個の出力を有し
    そして該複数個の第１段スイッチの異なるものに関連し
    該関連する第１段スイッチの少なくともひとつの出力に
    おのおのが接続された複数の入力を持ち、 該第２段スイッチの出力を該第２段スイッチの該入力に
    選択的に接続する手段を含む第２段スイッチ；および 該入力チャネルの任意のｎ2個のグループについて、そ
    のひとつの入力が該入力チャネルのそのｎ2個のグルー
    プの異なるものに接続されたような該第１段スイッチの
    ｎ2個のグループが存在するように該複数の第１段スイ
    ッチの入力をおのおの該入力チャネルの内の予め定めら
    れたものに接続する接続手段(140)とからなる交換ネッ
    トワーク。
  2. 【請求項２】請求の範囲第１項に記載の交換ネットワー
    クにおいて、該入力チャネルのおのおのはＭを１より大
    きい正の整数として該複数個の第１段スイッチの内の該
    入力の内のＭ個に接続されていることを特徴とする交換
    ネットワーク。
  3. 【請求項３】請求の範囲第２項に記載の交換ネットワー
    クにおいて、該入力チャネルの任意の対について、該複
    数個の第１段スイッチの内の高々ひとつが入力チャネル
    の対に接続された入力の対を持つことを特徴とする交換
    ネットワーク。
  4. 【請求項４】請求の範囲第３項に記載の交換ネットワー
    クにおいて、Ｎ1は１より大きい正の整数の２乗であ
    り、該複数個の第１段スイッチの該数は であり、該複数個の第１段スイッチのおのおのは 個の入力を持ち、該入力チャネルのおのおのは一義的な
    チャネル番号を持ち、該接続手段は該複数個の第１段ス
    イッチの該入力を該入力チャネルのおのおののチャネル
    番号が該マトリクスの最初の 行に正確に１回生じ、ｉを２からＭまでの正の整数とし
    て与えられたチャネル番号が該最初の 行の行ｒの列Ｃに生じた与えられたチャネル番号がまた
    列Ｃで で与えられる行に現れるようになった予め定められた の接続マトリクスであって、該マトリクスの与えられた
    行で生ずるチャネル番号が与えられた行に関連した与え
    られた第１段スイッチの入力に接続された該入力チャネ
    ルのひとつを規定するようなマトリクスにしたがって該
    第１段スイッチの該複数個の入力を該入力チャネルに接
    続するようになっていることを特徴とする交換ネットワ
    ーク。
  5. 【請求項５】請求の範囲第４項に記載の交換ネットワー
    クにおいて、Ｎ1は素数の２乗であることを特徴とする
    交換ネットワーク。
  6. 【請求項６】請求の範囲第３項に記載の交換ネットワー
    クにおいて、与えられた入力チャネルを該出力チャネル
    の少なくともひとつに接続するための要求を発生する手
    段と、 該要求に応動して該与えられた入力チャネルに関連する
    以外の入力が該第１段スイッチの少なくともひとつに接
    続されるように該与えられた入力チャネルに接続された
    入力を持つ第１段スイッチのおのおのが接続されている
    ときに該第１段スイッチの少なくともひとつにおいて、
    該第２段スイッチを再配置する手段とを含むことを特徴
    とする交換ネットワーク。
  7. 【請求項７】請求の範囲第１項に記載の交換ネットワー
    クにおいて、該入力チャネルの任意の対に対して、該複
    数個の第１段スイッチの少なくともひとつは該入力チャ
    ネルのその対に接続された入力の対を持つことを特徴と
    する交換ネットワーク。
  8. 【請求項８】請求の範囲第１項に記載の交換ネットワー
    クにおいて、さらに該入力チャネルを該出力チャネルの
    少なくともひとつに接続する要求を発生する手段と、 該要求に応動して該与えられた入力チャネルに接続され
    た入力を持つ第１段スイッチのおのおのが該与えられた
    入力チャネルに接続された該入力以外の入力が該第１段
    スイッチの少なくともひとつの出力に接続されるように
    接続されていたときに、該第２段スイッチと該複数の第
    １段スイッチの少なくともひとつを再配置する手段とを
    含むことを特徴とする交換ネットワーク。
JP59502080A 1983-05-16 1984-04-16 再配置可能なマルチコネクシヨン交換ネツトワ−ク Expired - Lifetime JPH0636619B2 (ja)

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