Kreuzschienenanlage
Englisch: crossbar switch
Eine Schaltermatrix mit mehreren Ein- und Ausgangsleitungen, die ein Kreuzmuster bilden, wobei eine Verbindung durch das Schließen eines Schalters an jedem Schnittpunkt hergestellt wird.
Koppelfeld: die Vermittlungsmatrix der Telefonzentrale
Ein Koppelfeld ist eine elektromechanische oder elektronische Vorrichtung, die eine beliebige Eingangsleitungen mit einer beliebigen Ausgangsleitung verbindet, indem ein Schalter an der Schnittpunktstelle einer ausgewählten Reihe und Spalte aktiviert wird. Die frühesten Koppelfelder, die ab den 1920er-Jahren in Telefonzentralen eingesetzt wurden, nutzten Elektromagnete, die in einem Gittermuster angeordnet waren: Ein eingehender Anruf auf Leitung A konnte auf eine beliebige ausgehende Trunkleitung geroutet werden, indem das Relais an ihrer Schnittpunktstelle erregt wurde. Dies machte die Arbeit von Bedienern an manuellen Steckbrettern überflüssig, die Verbindungen physisch verbinden mussten.
Das klassische elektromechanische Koppelfeld verwendete Schrittschalter oder Rotationswähler zum Abtasten des Gitters. Ein Teilnehmer, der eine Nummer wählte, sendete Impulse, die eine Welle durch aufeinanderfolgende Schalterstellungen trieben, bis sie auf die gewünschte Ausgangsklemme traf. Das Relais an dieser Schnittpunktstelle würde schließen und den Stromkreis vervollständigen. Größere Zentralen stapelten mehrere Koppelfelder vertikal übereinander, um hunderte gleichzeitige Verbindungen zu bewältigen. Ein typisches Telefonzentral-Koppelfeld hatte 1000 Eingangsleitungen und 1000 Ausgangsleitungen, obwohl viele kleiner waren.
Ausführungen und Ausfallarten
Elektronische Koppelfelder ersetzten die elektromechanischen ab den 1960er-Jahren und nutzten Halbleiter oder integrierte Schaltkreise anstelle von Relais. Ein Koppelfeld aus Halbleitern, gebaut aus Transistor-Arrays oder Dioden, konnte schneller schalten und benötigte keine beweglichen mechanischen Teile. Allerdings blieben elektromechanische Ausführungen in Telefonnetzen bis in die 1980er-Jahre verbreitet, weil sie robust waren und minimale elektrische Leistung benötigten, um eine Verbindung zu halten, sobald sie hergestellt war. Die Hauptausfallart war mechanischer Verschleiß: Das Schrittwerk konnte sich verklemmen oder Relaiskontakte konnten korrodieren und so den Verbindungspfad unterbrechen oder Störungen auf der Leitung verursachen.
Das Design des Koppelfelds hat sich weit über die Telefonic-Vermittlung hinaus bewährt. Moderne digitale Multiplexer und Paketvermittler in Datennetzen nutzen dasselbe konzeptionelle Gitter: Eingänge auf einer Seite, Ausgänge auf der anderen, mit der Möglichkeit, jeden Eingang auf jeden Ausgang durch eine zentrale Matrix zu routen. Der Unterschied liegt darin, dass die Auswahl nun durch softwaregesteuerte Logikgatter erfolgt statt durch mechanische Schrittwerke.
Der Begriff 'Koppelfeld' bezieht sich auf die physischen Querleisten, die das Gitter in frühen Ausführungen bildeten, mit einem Stab-Set in eine Richtung und einem anderen Stab-Set senkrecht dazu verlaufend. Frühe Erfinder, darunter Almon Strowger in den 1890er-Jahren, patentierten Designs, die auf diesem Kreuzungsleiterprinzip beruhten. Obwohl die zugrunde liegende Technologie veraltet ist, bleibt das Koppelfeld der konzeptionelle Vorläufer jeder Vermittlungsmatrix in der modernen Kommunikation und Datenverarbeitung.