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26.08.1983 - 

Unterschiede zwischen Port-Selektoren und elektronischen Schaltmatrizen:

Matrix-Umschaltung rettet DÜ im Verbundnetz

Für Datenfernübertragungsanwendungen wurden zwei Kategorien von elektronischen Schalteinheiten entwickelt: Port-Selektoren und elektronische Schaltmatrizen. Diese relativ preisgünstigen Einheiten mögen demjenigen, der sich nicht ständig mit dieser Materie befaßt, als gleichwertig erscheinen. In Wirklichkeit erfüllen diese beiden Einheiten jedoch sehr unterschiedliche Funktionen. Beide arbeiten zwar nach einer Art Zeitmultiplexverfahren mit Bitabfrage oder Zeichenverschachtelung, unterscheiden sich aber vollkommen hinsichtlich der Art, in der Verbindungen und der Gründe, warum sie hergestellt werden.

Wenn sich viele Datenendgeräte bemühen, eine Verbindung zu einem oder mehreren "Front-End"-Prozessoren mit einer begrenzten Anzahl von Anschlüssen zu erhalten, treten Probleme auf. Die Hauptfunktion eines Port-Selektors ist die prioritätsgerechte Bedienung von Datenendgeräten. Da Anschlußselektoren und Schaltmatrizen oft miteinander verwechselt werden, sind die Eigenschaften dieser beiden Schalteinheitenkategorien einander in der Tabelle gegenübergestellt.

Die wahrscheinlich wichtigste Eigenschaft von Port-Selektoren ist, daß der Benutzer typischerweise eine aktive Rolle bei der Selektion eines Datenfernübertragungswegs übernimmt. Der Port-Selektor arbeitet nicht transparent, was bedeutet, daß der Anschlußselektor erkennen muß, um welche Art von Daten es sich bei den zu schaltenden Signalen handelt. Die Selektion eines Datenfernübertragungswegs wird durch eine Anmeldung bewirkt, die auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden kann.

Verbindung über längere Zeit

Gewöhnlich gibt ein Modem ein Steuersignal oder ein Datenendgerät ein DTR-Signal (DTR: data terminal ready) beziehungsweise ein RTS-Signal (RTS: request to send) aus. Die Anmeldung kann auch automatisch erfolgen, indem Aktivitäten auf einer Eingangsleitung erkannt werden. In praktisch allen Fällen werden diese Aktivitäten nicht vom "Front-End"-Prozessor, sondern vom Benutzer eingeleitet.

Nach der Herstellung einer Verbindung zum Anschlußselektor gibt der Benutzer typischerweise eine Identifikations- oder Zielinformation ein, die dann vom Port-Selektor interpretiert wird. Die Benutzer fordert gewöhnlich eine Verbindung zu einem Anschluß einer Anschlußgruppe an, worüber der Zugriff auf bestimmte Anwendungsprogramme des Hauptcomputers möglich ist.

Der Port-Selektor prüft die Berechtigung des Benutzers zum Zugriff auf die selektierte Anschlußgruppe und stellt zu einem Anschluß dieser Gruppe eine Verbindung her, sofern einer der Anschlüsse dieser Gruppe unbelegt ist. Nach dem Aussprung aus dem Anwendungsprogramm trennt der Benutzer die Verbindung zum vorher selektierten Anschluß und gibt diesen für den Zugriff anderer Benutzer frei.

Ein Port-Selektor ist wie eine private Telefonnebenstellenanlage, nur für die Herstellung relativ kurzzeitiger Verbindungen konzipiert und wird deshalb in den USA auch oft als "data PBX" bezeichnet. Im Gegensatz zu Telefonnebenstellenanlagen arbeiten Port-Selektoren aber nahezu ohne automatische, zeitgesteuerte Leitungstrennung, so daß die Verbindungen über längere Zeit bestehen können, was für Datenfernübertragungsanwendungen unbedingt erforderlich ist.

Einige der wichtigsten Eigenschaften von Port-Selektoren sind:

- Die Herstellung der Verbindungen wird fast stets vom Benutzer eingeleitet, obwohl viele Port-Selektoren mit einer Steuerkonsole ausgerüstet werden können, worüber die Herstellung einer Verbindung erzwungen werden kann.

- Anschlußselektoren arbeiten entweder nicht oder halb transparent (dies bedeutet, daß sie nach der Herstellung einer Verbindung datentransparent arbeiten). Dies ist durch die Notwendigkeit bedingt, An- und Abmeldungen sowie Zielanforderungen zu erkennen.

- Gewöhnlich wird nicht auf spezifische Anschlüsse, sondern nur auf eine vordefinierte Gruppe von Anschlüssen zugegriffen. Die Einteilung der Anschlüsse in Gruppen kann sich auf den Hauptcomputer, auf Anwendungsprogramme oder auf Datenendgeräte beziehen.

- Die vom Benutzer angeforderten Verbindungen werden entweder über direkte Standleitungen, Standleitungen mit Modems, Leitungen des öffentlichen Telefonnetzes mit angeschalteten Modems, Multiplexer, lokale Modems, lokale Verbundnetze oder über Paketvermittlungsnetze hergestellt.

Anschlußselektoren bieten mehrere Möglichkeiten zur Protokollierung und Steuerung des Datenverkehrs:

- Die statistische Auswertung und Protokollierung der Anzahl zustande gekommener und infolge belegter Anschlüsse nicht zustande gekommener Verbindungen.

- Die Zusammenfassung bestimmter Kategorien von Benutzern, die vorrangig Zugriff auf Anschlüsse haben sollen.

- Die Zuteilung einer eingeschränkten Berechtigung zum Zugriff auf bestimmte Gruppen von Anschlüssen.

- Die Einreihung von Verbindungsanforderungen in Warteschlangen.

- Die Ausgabe von Meldungen an alle Benutzer.

- Das erzwungene Herstellen von Verbindungen, wobei diese Verbindungen vordefiniert werden können.

- Das Abtrennen nicht aktiver Benutzer.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß es sich bei Port-Selektoren um elektronische Schalteinheiten für die Herstellung relativ kurzzeitiger Datenverbindungen handelt, die den Zugriff auf eine geringere Anzahl von Anschlüssen durch mehrere Benutzer ermöglichen. Durch Reduzieren der Anzahl der benötigten Anschlüsse und Sicherstellung einer dennoch ausreichenden Bedienung der Benutzer läßt sich eine optimale Effizienz und eine minimale Kostenbelastung beim Einsatz von Anschlußselektoren erreichen.

Umschaltung auf Reserveeinheit

Im Gegensatz zu Anschlußselektoren haben Schaltmatrizen im wesentlichen die Aufgabe, die Herstellung von Datenfernübertragungswegen zu steuern. Eine Schaltmatrix kann als hochflexibles, elektronisches Schalt- und Rangierfeld betrachtet werden. Für die Steuerung sämtlicher Schalt- und Steuerfunktionen wird eine Steuerkonsole verwendet. Der Benutzer des EDV-Verbundnetzes hat keinen Einfluß darauf, wie die Datenfernübertragungswege über die Schaltmatrix hergestellt werden. Schaltmatrizen arbeiten absolut transparent, so daß nach jeder beliebigen - synchronen, asynchronen oder isochronen - Datenübertragungsprozedur gearbeitet werden kann. Bei einer typischen Schaltmatrix werden die Analogsignalleitungen über die Schaltmatrix mit Modems verbunden, die wiederum mit mehreren "Front-End"-Prozessoren verbunden werden. Diese Konfiguration ermöglicht das Überwachen von Analog- und Digitalsignalleitungen, das Einschalten eines Reservemodems anstelle eines ausgefallenen Modems und bei Bedarf die sofortige Umschaltung eines ganzen EDV-Verbundnetzes von einem "Front-End"-Prozessor auf eine Reserveeinheit.

Erheblich flexibler

Elektronische Schaltmatrizen lassen sich für zwei prinzipielle Anwendungen einsetzen: für die Herstellung der Datenfernübertragungswege und das Einschalten von Reserveeinheiten sowie für die Überwachung zum Zwecke einer Fehlerdiagnose. Bei diesen beiden Hauptfunktionen handelt es sich im wesentlichen um die gleichen Funktionen, die früher von Schalt- und Rangierfeldern und ihren später verwendeten elektromechanischen Äquivalenten erfüllt wurden. Der wichtigste Unterschied zwischen diesen Schalteinheiten und elektronischen Schaltmatrizen ist, daß Schaltmatrizen erheblich flexibler eingesetzt werden können, und daß Schaltmatrizen in Anwendungen, wo eine manuell gesteuerte Schalteinheit nicht ausreicht, eine deutlich höhere Leistungsfähigkeit bei geringeren Kosten bieten.

Einige der wichtigsten Eigenschaften von Schaltmatrizen sind:

- Alle Aktivitäten werden über eine oder mehrere zentrale Steuerkonsolen gesteuert. Der Benutzer ist hieran nicht beteiligt.

- Die Steuerung großer EDV-Verbundnetze, bei denen Schaltmatrizen an den unterschiedlichen Orten installiert sein können, ist von einer Steuerzentrale oder einer Reservesteuerzentrale aus möglich.

- Durch eine umfassende Überwachung aller Schnittstellensignale werden Verbundnetzausfälle sofort erkannt.

- Sowohl analoge als auch digitale Schnittstellen können auf Reservemodems umgeschaltet werden, um die Datenfernübertragungswege innerhalb eines EDV-Verbundnetzes wiederherzustellen.

- Mehrere digitale Echtzeitüberwachungsanschlüsse ermöglichen den Anschluß digitaler Test- und Diagnoseeinheiten.

- Die Möglichkeit, gruppenweise umzuschalten und mehrere Schaltmatrizen vorzusehen, mit denen sämtliche Datenfernübertragungswege innerhalb eines EDV-Verbundnetzes umgeschaltet werden können, erlaubt die nahezu sofortige Wiederherstellung aller Datenfernübertragungswege innerhalb eines EDV-Verbundnetzes.

- Schaltmatrizen ermöglichen den Online- und Echtzeitzugriff auf Computersysteme mit synchroner oder asynchroner Datenübertragung und die beliebig lange Aufrechterhaltung der hergestellten Verbindungen.

Schaltmatrizen werden für die Herstellung beliebig lange dauernder Verbindungen, für die Überwachung derselben und in erster Linie als Diagnosehilfen sowie für die Wiederherstellung der Datenfernübertragungswege innerhalb eines EDV-Verbundnetzes nach einem Ausfall von Verbundnetzkomponenten verwendet. Die gebräuchlichsten Anwendungen für Schaltmatrizen sind:

- Signalüberwachung. Digitale und analoge Schnittstellensignale können auf die unterschiedlichsten Zustände überwacht werden. Beim Überschreiten vordefinierter Schwellwerte in digitalen Schnittstellen können Alarmmeldungen ausgegeben werden.

- Echtzeitdatenüberwachung. Die Möglichkeit, eine elektronische Schaltmatrix passiv an jeden Datenfernübertragungsweg anzuschalten, erlaubt den Anschluß von Einheiten zur Überwachung einzelner oder mehrerer Leitungen, so daß die Aktivitäten von Daten und Steuersignalen kontinuierlich in Echtzeit überwacht werden können.

- Messungen analoger Parameter. Es ist möglich, analoge Testgeräte passiv an Analogsignalleitungen anzuschließen, so daß die Eigenschaften von Analogsignalleitungen gemessen und protokolliert werden können.

- A/B-Umschaltung. Dies ist der einfachste Fall einer gruppenweisen Umschaltung, wobei alle an eine Echtheit (gewöhnlich einen "Front-End"-Prozessor) angeschlossenen Leitungen bei einem Ausfall dieser Einheit schnell auf eine Reserveeinheit umgeschaltet werden können.

- 1-auf-N-Umschaltung. In diesem, etwas komplizierteren Fall als bei A/B-Umschaltung, ersetzt eine einzige Einheit eine Gruppe identischer Einheiten.

- M-auf-N-Umschaltung. In diesem noch komplizierteren Fall ersetzen mehrere M-Einheiten eine andere Gruppe von N-Einheiten, wobei jede M-Einheit eine beliebige N-Einheit ersetzen kann.

- Herstellen von Datenfernübertragungswegen. Für die Wiederherstellung der Datenfernübertragungswege innerhalb eines EDV-Verbundnetzes kann ein einzelner digitaler Anschluß an ein EDV-Verbundnetz angeschaltet werden.

*Bernd J. Wolf, DDS Daten- und Diagnose-Systeme GmbH, Taufkirchen.