JPH0669232B2 - スイッチングアレイ - Google Patents

スイッチングアレイ

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JPH0669232B2
JPH0669232B2 JP59192753A JP19275384A JPH0669232B2 JP H0669232 B2 JPH0669232 B2 JP H0669232B2 JP 59192753 A JP59192753 A JP 59192753A JP 19275384 A JP19275384 A JP 19275384A JP H0669232 B2 JPH0669232 B2 JP H0669232B2
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line
switch
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04Q3/42—Circuit arrangements for indirect selecting controlled by common circuits, e.g. register controller, marker
    • H04Q3/52—Circuit arrangements for indirect selecting controlled by common circuits, e.g. register controller, marker using static devices in switching stages, e.g. electronic switching arrangements
    • H04Q3/521—Circuit arrangements for indirect selecting controlled by common circuits, e.g. register controller, marker using static devices in switching stages, e.g. electronic switching arrangements using semiconductors in the switching stages

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
  • Structure Of Telephone Exchanges (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はクロスポイントスイツチ、とりわけ、耐故障性
を備えたクロスポイントスイツチのアレイに関する。
［従来技術］ クロスポイントスイツチは様々なデータ線の間のスイツ
チングを行う。第２図にクロスポイントスイツチの例を
示す。図の例では、８本の入力線A0ないしA7は８本の出
力線B0ないしB7にそれぞれ選択的に接続できる。入力線
は水平方向の導通経路に接続され、出力線は垂直方向の
導通経路に接続される。行と列の交点にはそれぞれ制御
スイツチが配置されている（例えば入力線A0と出力線B1
の間のスイツチ12）。スイツチ12はサイリスタ、トラン
ジスタ、またはゲートでもよい。スイツチは外部制御信
号または入力線および出力線に印加される特定の波形に
よつて制御できる。スイツチ12がいつたん活動化されれ
ば、入力線A0は低インピーダンス経路によつて出力線B1
に接続される。ターンオンされていないスイツチは高イ
ンピーダンスを呈しているので、そのスイツチにつなが
つている行と列とを接続することはない。行と列との交
点はクロスポイントと呼ばれるので、交点の所にあるス
イツチをクロスポイントスイツチという。
第２図においてクロスポイントスイツチがダイオードで
表わされていることから、入力線および出力線を介する
データの流れが一方向だけであることが暗にわかる。こ
の場合は、したがつて、データの流れは入力線から出力
線へ向かう方向である。しかしながら、双方向性のクロ
スポイントスイツチを設けることもできる。そのような
双方向性のクロスポイントスイツチは極性の方向が異な
る一対のダイオードで構成できるが、他のタイプのスイ
ツチを用いることもできる。
第２図に示すスイツチは両側用（two-sided）スイツチ
として知られている。このことは、片側の線（例えばA0
ないしA7）が他の片側の線（B0ないしB7）に接続される
ことを意味する。別のタイプのスイツチは片側用（one-
sided）のスイツチである。このタイプのスイツチは、
列の線（B0ないしB7）を外部の線に必ずしも接続する必
要がなく、最も簡単な場合、内部接続だけに利用するよ
うなものである。片側用スイツチはスイツチの片側の線
（A0ないしA7）を相互に接続する場合に都合がよい。例
えば、線A0および線A2は双方向性のスイツチ12および14
をターンオンすることによつて相互に接続できる。スイ
ツチ12および14が活動化された場合、列の線B1は行の線
A0およびA2の間の相互接続線として働く。同様に、他の
任意の１対のスイツチが活動化された場合、それに係る
列の線が相互接続線として働く（例えばスイツチ16、18
と列の線B0）。
簡単のために、１本の線は他の１本の線にだけ接続され
ると仮定する。その場合、８本の線A0ないしA7の間で接
続できるようにするには、その相互接続に必要な列の線
は４本でよい（例えばB0ないしB3）。何故なら、１本の
列の線は２本の行の線を接続するからである。このよう
な構成は、既に確立された接続が次の接続を閉塞するこ
とがないので、非閉塞（non-blocking）構成として知ら
れている。
クロスポイントスイツチは電話産業の分野では長い履史
を有している。最近まで、クロスポイントは電子−機械
的スイツチで提供されていた。ごく最近では、第２図の
ようなスイツチングマトリツクスが集積化された半導体
で実現されている。集積化により素子の縮少化が進んだ
ことで、さらに多数の線が適当なサイズのクロスポイン
トスイツチで相互接続できるようになつた。ところで線
の数ｎが増えるに従つてクロスポイントの数はほぼn2に
比例して増加する。片側用スイツチの場合は、これはn2
／２に比例して増加する。したがつて８本構成の片側用
クロスポイントスイツチに要するクロスポイントの数は
32個である。これはMSIクラスの集積回路でも容易に達
成できる数である。ところが例えば1024本の構成の片側
用クロスポイントスイツチの場合、それに要するクロス
ポイントの数は524288個となる。このくらいの規模のマ
トリツクスになると、これを集積回路で達成することは
非常に困難である。
クロスポイントスイツチングマトリツクスのサイズを縮
少する１つの方法として、米国特許第3321745号に示さ
れるような、スイツチを縦続接続された階ていに分割す
る方法がある。第１の階いては小さいスイツチングマト
リツクスで構成され、その出力は別の第２のスイツチン
グマトリツクスへそれぞれ接続される。スイツチングシ
ステムの詳細を示すものとして1981年９月２日付の米国
特許出願第298705号がある。このシステムにおいては、
個々のスイツチは正方形のマトリツクスであり、３つの
階ていに縦続接続される。このシステムには欠点が幾つ
かある。マトリツクス間のワイヤリングが変則的であ
り、或る線の入力線として残りの他の線を出力線として
構成することが要請され、場合によつては、閉塞が生じ
ることがある。
クロスポイントスイツチおよび半導体集積回路で最も考
慮しなければならないのは信頼性の問題である、クロス
ポイントの１つが故障するということは避けられるもの
ではない。クロスポイントの１つの開状態で故障すると
（クロスポイントが高インピーダンス状態に留まる）、
故障したクロスポイントが最終的に接続を閉塞するので
接続の完全性を保証できない。１つのクロスポイントが
使用不能となつたときに動作可能な代用のものを利用で
きるように１以上の余分の列を常備しておけば、開状態
での故障は補償できる。１方、閉状態でクロスポイント
が故障した場合（クロスポイントは短絡される）は、ク
ロスポイントで接続された行と列はそのまま接続された
状態にあるので、単純な冗長技術では故障を補償できな
い。
電話産業はスイツチング網の信頼性を高めてきたし、耐
故障式のシステムもこれまで多く考えられてきた。例え
ば、米国特許第4146749号に示されるスイツチングシス
テムは、４つのブロツクのうち１つが故障してもシステ
ムのレベルを維持できるようにそのブロツクの代をりを
務める予備のブロツクを含んでいる。米国特許第414440
7号には構成要素ごとにバツクアツプを備えたスイツチ
ングシステムが示されている。前記米国特許第3321745
号は、製造工程中に付加的なダイオードを具備するよう
な、耐故障式のクロスポイントスイツチについて開示す
る。これは、ワイヤリングの段階で、故障したダイオー
ドがあればそれを使用しないというだけのことである
（しかしこれによつて接続の完全性は達成できる）。こ
の手法は静的な割振り手法であり、動作中に生じる故障
に対処するわけではない。従つて組立て後の故障の場合
は動的な割振りを行う必要がある。
［発明が解決しようとする問題点］ 以上説明したように従来のスイツチングシステムは、接
続の完全性および耐故障性を考慮する場合はその構成が
複雑かつ大規模であつた。またその構成の簡単なものは
製造工程中の故障にしか対処できず、組立て後の故障に
必要な動的な対処手段は有していない。
従つて本発明の目的は、例えば半導体集積回路に都合の
よい小さいサイズでかつ故障（クロスポイントの閉状態
での故障に対しても）に動的に対処できるスイツチング
システムを提供することである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明のスイッチングアレイは、複数の第１内部線と、
第１内部線に交叉する複数の第２内部線及び、第１内部
線と第２内部線との交点をそれぞれ設けられて第１内部
線と第２内部線とを選択的に接続する複数のスイッチポ
イントをそれぞれが有する複数のクロスポイントスイッ
チングマトリックスと、第１内部線に対応する複数の第
１外部線と、第２内部線に対応する複数の第２外部線と
を有するアレイと、第１内部線と第１外部線との間及び
第２内部線と第２外部線との間にそれぞれ設けられて、
これら内部線と外部線とを選択的に接続する接続手段
と、故障を生じたスイッチポイントを避けてスイッチポ
イント及び接続手段を活動化させることにより一対の第
１外部線を相互に接続させる制御手段と、を有すること
を特徴とする。このスイツチングアレイでは、一対の第
１外部線間の経路は、制御手段でいずれのアレイ上のス
イッチポイントを活動化させ更にはいずれの接続手段を
活動化させるかによって、任意に設定される。
この構成によつて各スイツチングマトリツクスは適当な
サイズで構成でき、さらに対応する外部線の働きによ
り、動作中の故障に対処できる。
良好な実施例では、スイツチングマトリツクスのアレイ
と、それらに対応する外部線のアレイと、を絶縁できる
ように、各スイツチングマトリツクスが一の方向へ信号
を通過させる状態、他の方向へ信号を通過される状態、
及び、いずれの方向へも信号を通過させない状態を呈す
ることができる３状態バツフアを有する。
［実施例］ 第１図は本発明を利用する１つのスイツチングマトリツ
クスの例を示す。図の例は、特に、片側用スイツチの場
合に使用される４行×２列のスイツチングマトリツクス
を示す。スイツチング網20のスイツチは４つの水平方向
の行22、24、26、および28、ならびに２つの垂直方向の
列30および32に位置する。スイツチが活動状態にあると
きそのスイツチ（すなわちクロスポイント）に接続され
ている行と列の間で低インピーダンス経路（双方向性）
を形成する。各行はそれぞれ３状態バツフア36、38、4
0、または42に接続され、同様に、各列はそれぞれ３状
態バツフア43または44に接続される。３状態バツフア
は、この場合、それが非活動状態にあるときは２つのポ
ートの間で高インピーダンスを呈するバツフアまたはゲ
ートのことである。３状態バツフアが活動状態にあると
きそれは１つのポートから別のポートへ印加信号を伝達
する。デイジタルネツトワークの場合この信号はハイま
たはローのいずれか一方である。双方向性の３状態バツ
フアは例えば、極性が反対方向にかつ並行に接続された
切替可能な１対のダイオードである。ダイオードが両方
ともターンオフされたときは、いずれの方向にも高イン
ピーダンスを呈する。一方、いずれかのダイオードがタ
ーンオンしたときは、その方向に信号を通過させる。３
状態バツフア36ないし42はスイツチング網20の各行に接
続されるだけでなく、２次相互接続マトリツクスの行4
5、46、48、および50にもそれぞれ接続される。
相互接続のパターンは、例えば、サーキツトボートまた
はセラミツクキヤリアにプリントされる。３状態バツフ
ア43および44はスイツチング網20の各列に接続されるだ
けでなく、２次相互接続マトリツクスの対応する列52お
よび54にもそれぞれ接続される。したがつて、例えばク
ロスポイント34が故障した場合でも、３状態バツフア36
および43が非活動状態に維持されていれば、２次相互接
続マトリツクスからこの故障を絶縁できる。
行45と行50を相互接続する場合、クロスポイント34およ
び35をターンオンするだけでなく３状態バツフア36およ
び42を活動化することが必要である。これに係る制御情
報は制御部71（第３図）から制御バス56を介してオンチ
ツプ制御部57に送られてくる。オンチツプ制御部57は３
状態バツフア36ないし44に接続された各クロスポイント
に接続される。制御部57は制御バス56から信号を受け取
りそれに基づいてクロスポイントおよびそれに関連する
３状態バツフアを切替える。制御バス56から信号が取り
除かれた後でも、制御部57内の、各クロスポイントに対
応する記憶素子によつて、クロスポイントの切替えられ
た状態は維持される。同じスイツチングマトリツクスに
接続された行の間で相互接続するだけなら、２次相互接
続マトリツクスの列52および54ならびにそれらに関連す
る３状態バツフア43および44は必要でない。しかしなが
ら、後で説明するように、１つのスイツチングマトリツ
クスの行と、別のスイツチングマトリツクスの行とを相
互接続する場合は、これらは有用なものとなる。
第３図はスイツチングマトリツクス60、62、64、および
65のアレイ構成を示す。各スイツチングマトリツクス
は、スイツチング網20およびそれに関連する３状態バツ
フア36ないし46を有する。データ線は図の左側から入つ
てくる。各々のデータ線は３状態バツフアを介してスイ
ツチングマトリツクスのそれぞれの行に接続される。デ
ータ線66とデータ線68を相互接続する場合は、クロスポ
イント70および72ならびにその行に関連する３状態バツ
フアがターンオンされる。このターンオンは、制御バス
56を介してそのスイツチングマトリツクスにリンクされ
る制御部71の制御のもとで遂行される。
１つのスイツチングマトリツクスに収容できるデータ線
だけではその数が不足であるという場合には、第３図に
示すように別のスイツチングマトリツクスを追加したア
レイ構成にすればよい。これをスイツチングマトリツク
ス60とスイツチングマトリツクス62との関係で説明す
る。スイツチングマトリツクス62は自身のデータ線を有
するだけでなく、スイツチングマトリツクス60に接続さ
れた列76、78、および80にも接続される。そこでデータ
線81とデータ線82を相互接続する場合は、クロスポイン
ト84およびクロスポイント86がターンオンされるだけで
なく、列76が２つのスイツチングマトリツクス60および
62を相互接続できるように、関連する行および列の３状
態バツフアもまたターンオンされる。２次相互接続マト
リツクスの列は、端部（88）で終端される程度でこのほ
かは、それ自体は受動的なものである。
付加的なスイツチングマトリツクス64および65は、スイ
ツチングマトリツクス60および62で説明した２次相互接
続マトリツクスの同じ行に接続される。これらの付加的
なスイツチングマトリツクスは、データ線の間の接続の
完全性を実現するために要求されるものである。以下こ
れについて説明する。ｎ本の線はすなわちｎ個の行を有
する片側用スイツチの場合、ｎ／２個の列が必要であ
る。システムの列がこれだけの数しかなくても、全ての
データ線が使用されているときに常にクロスポイントが
使用可能であれば、システムは閉塞しない。しかしなが
ら、たとえ必要数の列が既に使用可能だとしても、スイ
ツチングシステムに冗長性を持たせる（したがつて耐故
障性を持たせる）ために、さらに別のスイツチングマト
リツクスを付加することが要求されることもあるであろ
う。スイツチングマトリツクス60が、クロスポイントの
不良または他の何らかの理由により故障した場合は、そ
れに関連する３状態バツフアによい２次相互接続マトリ
ツクスからスイツチングマトリツクス60を絶縁すること
ができる。この場合、故障したスイツチングマトリツク
ス60に代わつて、付加されたスイツチングマトリツクス
64が接続の完全性を維持できる。すなわち、各スイッチ
ングマトリックスと２次相互接続マトリックスとの関係
を立体的に表す第４図に示すように、スイッチングマト
リックス60が故障した場合、このマトリックス60に接続
されている３状態バッフア36乃至44を非活動状態（高イ
ンピーダンス）にすることによりこのマトリックス60を
２次相互接続マトリックスのデータ線から遮断し、この
マトリックス60に代わって、データ線45乃至50のスイッ
チングをスイッチングマトリックス64で行うことができ
る。したがってスイツチングマトリツクスの重複の度合
は、スイツチングマトリツクスのアレイのサイズおよび
線の数、ならびに、スイツチングシステムに要求される
接続性および耐故障性に応じて決定すればよい。
ところで、耐故障性ということを考慮しないで、複数の
スイツチングマトリツクスが行方向に構成されている場
合でも、故障したスイツチングマトリツクスを回避する
ようにして列を選択すれば、故障したスイツチングマト
リツクスをマスクすることができる。しかしながら、こ
の場合、接続の完全性は維持できないのでシステムの性
能は落ちる（すべての線を同時に接続することができな
いという理由でシステムは閉塞型である）。そこで64お
よび65のような付加的なスイツチングマトリツクスを用
いることにより耐故障性を提供するのである。このよう
にして冗長性を持たせることにより、多重の故障が発生
した場合でも、信頼性の高い非閉塞スイツチングシステ
ムが実現できる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、各スイツチング
マトリツクスは適当なサイズで構成できしかも動作中の
故障に動的に対処できるスイッチングアレイが提供され
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は実施例を説明するための１つのスイツチングマ
トリツクスおよび２次相互接続マトリツクスの対応部分
を示す図、第２図は従来のスイツチングマトリツクスの
構造を示す図、第３図は実施例の概略を表わすブロック
図、第４図は実施例の概略を表す斜視図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の第１内部線と、第１内部線に交叉す
    る複数の第２内部線と、第１内部線と第２内部線との交
    点にそれぞれ設けられて第１内部線と第２内部線とを選
    択的に接続する複数のスイッチポイントとをそれぞれが
    有する複数のクロスポイントスイッチングマトリックス
    と、 第１内部線に対応する複数の第１外部線と、第２内部線
    に対応する複数の第２外部線とを有するアレイと、 第１内部線と第１外部線との間及び第２内部線と第２外
    部線との間にそれぞれ設けられて、これら内部線と外部
    線とを選択的に接続する接続手段と、 故障を生じたスイッチポイントを避けてスイッチポイン
    ト及び接続手段を活動化させることにより一対の第１外
    部線を相互に接続させる制御手段と、 を有するスイッチングアレイ。
JP59192753A 1983-10-24 1984-09-17 スイッチングアレイ Expired - Lifetime JPH0669232B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US544652 1983-10-24
US06/544,652 US4605928A (en) 1983-10-24 1983-10-24 Fault-tolerant array of cross-point switching matrices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6098790A JPS6098790A (ja) 1985-06-01
JPH0669232B2 true JPH0669232B2 (ja) 1994-08-31

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ID=24173036

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59192753A Expired - Lifetime JPH0669232B2 (ja) 1983-10-24 1984-09-17 スイッチングアレイ

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US (1) US4605928A (ja)
EP (1) EP0141234B1 (ja)
JP (1) JPH0669232B2 (ja)
BR (1) BR8405375A (ja)
CA (1) CA1225729A (ja)
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