DE2208159B2 - Nachrichtenuebertragungssystem fuer ein vielfach verzweigtes netz - Google Patents

Nachrichtenuebertragungssystem fuer ein vielfach verzweigtes netz

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DE2208159B2 DE19722208159 DE2208159A DE2208159B2 DE 2208159 B2 DE2208159 B2 DE 2208159B2 DE 19722208159 DE19722208159 DE 19722208159 DE 2208159 A DE2208159 A DE 2208159A DE 2208159 B2 DE2208159 B2 DE 2208159B2
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    • H04M9/025—Time division multiplex systems, e.g. loop systems

Description

Die Erfindung betrifft ein Zeitmultiplex-Nachrichten übertragungssystem für ein vielfach über Knoten ver zweigtes Netz, an das die einzelnen Teilnehmerstatio nen jeweils über eine Hin- und eine Rückleitung nach dem Verfahren des Vielfachzugriffs längs der Net/ zweige angeschlossen sind.
Mit wachsendem Bedarf an neuen Kommunikationsmitteln, beispielsweise schneller Datenübertragung Bildübertragung usw., wächst der Wunsch nach einem integrierten Nachrichtenübertragungssystem, in dem den angeschlossenen Teilnehmern über eine einzige Anschlußleitung sämtliche Nachrichten zugeführt werden.
Da diese Teilnehmeranschlußleitung wegen der Bildübertragung eine große Bandbreite aufweisen muß wäre es zweckmäßig, diese Bandbreite für eine Nachrichtenübertragung mit Vielfachzugriff der einzelnen Teilnehmer zu nutzen. Die Vorteile eines solchen Verfahrens wären erheblich:
1. Die mittlere Länge der Teilnehmeranschlußleitung wäre wegen des Fehlens einer zentralen Vermittlungsstelle erheblich reduziert.
2. Gezielte Nachrichtenübertragung zwischen zwei Teilnehmern wäre gleichzeitig mit einer an alle gerichteten Übertragung (z. B. Fernsehen, Rundfunk) möglich.
3. Große Flexibilität in der Erweiterbarkeit der Teilnehmerzahl.
Voraussetzung wäre allerdings eine Leitung mit sehr großer Bandbreite.
Zeitmultiplex-Verfahren erscheinen zunächst wegen der großen Kanalzahl, die auf einem Übertragungsweg mit gegebener Bandbreite untergebracht werden kann, besonders geeignet. Allerdings weisen diese Verfahren, bei denen die Adresse des Nachrichtenempfänger im Zeitschlitz für die gesamte Dauer der Übertragung festgelegt ist, in vermaschten Netzen mit Vielfachzugriff den Nachteil auf, daß jeder Netzabschniti zwischen zwei Knoten oder Knoten und Leitungsende so bezüglich seiner Laufzeit ausgeglichen werden muß, daß sich ganze Vielfache der Rahmendauer ergeben. Dies ist besonders in integrierten Nachrichtennetzen aufwendig, da sich der Laufzeitausgleich nach der Rahmendnuer des langsamsten /u übertragenden digitalen Naclirichtensignals richten muß. Andererseils läßt sich
mit einem derartigen Zeitmultiplex-Verfahren auf einem Übertragungsweg vorgegebener Bandbreite die größtmögliche Anzahl von Nachrichtenkanälen übertragen.
Ein Zeitmultiplex-System, an das dit einzelnen Teilaehmerstationen nach dem Verfahren des Vielfachzugriffs längs einer Übertragungsleitung angeschlossen sind, und bei dem von einer zentralen Stelle des Netzes aus periodisch Synchronisierzeichen aurgesentlet werden, ist aus der DT-OS 18 04 624 bekannt. Dieses Systern arbeitet jedoch als Ringnetzsystem. Bei diesem sind eine Anzahl Teilnehmer durch eine schleifenförmig geschlossene, gerichtete Übertragungsleitung miteinander verbunden. Die Schleife umfaßt eine Zeitgeberstelle, deren Aufgabe darin besteht, in der Schleife ,5 eine Anzahl Zeitvielfachkanäle zu bestimmen. Jeder Teilnehmer hat Zugriff zu jedem freien Kanal, um eine Verbindung herzustellen, und jeder Teilnehmer spricht auf ein spezielles Identifizierungszeichon an, das in irgendeinem Kanal erscheint, um zu veranlassen, daß eine Verbindung vervollständigt wird. Die Erweiterung eines derartigen Ringnetzes ist jedoch außerordentlich aufwendig. Um eine größere Anzahl von Schleifen gleichzeitig miteinander zu verbinden, wird unter anderem eine zentrale Vermittlungsstelle vorgeschlagen. 2s
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nachrichtenübertragungssystem der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die verschiedenartigsten Nachrichtensignale gleichzeitig und gleichberechtigt übertragen werden köannen, das problemlos erweitert wer· den kann und bei dem keine zentrale Vermittlungseinrichtung erforderlich ist.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannte Erfindung gelöst.
Beim erfindungsgemäßen System werden die Nachrichten auf einem verzweigten Netz ohne Schleifen übertragen. Die beiden Leitungen des Netzzweiges sind für das Synchronisationswort in eine Hin- und eine Rückleitung unterteilt, in die die Nachrichteninformationen von den Teilnehmergeräten eingepaßt bzw. herausgeholt werden, und zwar derart, daß sowohl in die Hinleitung als auch in die Rückleitung Nachrichteninformationen eingegeben oder entnommen werden können. Beim erfindungsgemäßen System werden also stets beide Leitungen zur Nachrichtenübertragung verwendet.
Ein derartiges System ist außerordentlich einfach erweiterbar, da von einer benachbarten Leitung nur eine einzige Doppelleitung zum neuen Teilnehmergerät geführt werden muß. Eine Unterbrechung eines Zweiges schaltet nur den unterbrochenen Teilnehmerzweig ab, jedoch ist es hier, wie später noch genauer erläutert wird, einfach, sogar Teilnehmer getrennter Teilnehmerzweige untereinander Nachrichten austauschen lassen zu können, indem Ersatz-Synclironisationswortgeneratoren z. B. in den Netzknoten vorgesehen werden, welche beim Ausfall des normalerweise in Funktion befindlichen Synchronisierwortgenerators sich selbsttätig einschalten und dadurch neue Taktzentralen bilden.
Mit dem erfindungsgemäßen Nachrichtensystem läßt sich die gleiche Kanalzahl wie bei dem bekannten Zeitmultiplex-Verfahren erreichen, wobei jedoch der Aufwand für den Laufzeitausgleich wesentlich vermindert ist. Vorteilhaft wird das System so ausgebildet, daß Adresse und Nachrichtenblock einen Zeitschiit/ voll ausfüllen und daß innerhalb eines Knotens zwischen den einlaufenden Nachrichtenströmen ein Laufzeitausgleich auf ganze Vielfache e.nes Zeitschlitzes durchgeführt ist.
Die Erfindung gibt ein Übertragungssystem mit Vielfachzugriff der angeschlossenen Teilnehmer, d. h. ohne zentrale Vermittlung, an, das unter vorzugsweise Verwendung von optischen Wellenleitern als Übertragungskanal in einem vielfach verzweigten Nachrichtenübertragungsnetz einen minimalen Aufwand bei guter Ausnutzung der Übertragungsbandbreite, d. h. mit größtmöglicher Kanalzahl erfordert. Die Teilnehmerzahl ist im Vergleich zu konventionellen Systemen mit einem minimalen Aufwand erweiterbar. Die Grenze der Teilnehmerwahl ergibt sich ausschließlich durch die Bandbreite des Übertragungskanals.
Eine weitergehende Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Knoten derart aufgebaut sind, daß die Informationsblöcke nur in der abgehenden Richtung, in der sich der jeweilige Empfänger befindet, weitergeleitet werden. Dadurch wird eine erhebliche Reduzierung der mittleren Verkehrsbelastung der Übertragungswege erreicht und die Anzahl der in den Knoten erforderlichen Nachrichtenspeicher vermindert.
In vorteilhafter Weise werden ferner die beiden Verbindungslehungen zwischen den Teilnehmerstationen jeweils in eine Sendeleitung und eine Empfangsleitung aufgeteilt und die gesamte Information, der Sendeleitung, an einer einzigen Stelle des Netzes in die Empfangsleitung eingespeist. Dadurch können die Teilnehmerstationen vereinfacht werden, denn sie haben durch diese Maßnahme ihre auszusendenden Nachrichtenblöcke ausschließlich auf die Sendeleitung abzugeben. Hierdurch wird außerdem eine Vereinfachung der Netzknoten erzielt, denn eine Zwischenspeicherung der Nachrichtenblöcke in den Netzknoten ist dadurch nur noch in der Sendeleitung erforderlich.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Abbildungen näher beschrieben: Fig. 1 zeigt eine für das erfindungsgemäße Nachrichtenübertragungssystem besonders geeignete Netzkonfiguration, bei der keine geschlossenen Maschen vorhanden sind, sondern nur Verzweigungen auftreten. Die Enden der Verzweigungen sind als reflexionsfreie Senken ausgebildet.
Diese in F i g 1 dargestellte Netzkonfiguration weist eine Anzahl von Teilnehmerstationen 2 auf, die über ein Leitungssystem 1 miteinander verbunden sind. Zu allen Teilnehmerstationen 2 wird aus einem Synchronisierwortgenerator 3 ein Synchronisierwort übertragen dieses Synchronisierwort wird an den Leitungsender 10 jeweils von der Hinleitung auf die Rückleitung übertragen.
In der dargestellten Netzanordnung sind in den ver schiedenen Teiinehmerstationen 2 verschiedenartige Geräte dargestellt, die als Endgeräte der Teilnehmer Stationen bezeichnet werden können. Es handelt siel· beispielsweise um ein Datengerät 6, um ein Telexgerä 8 oder ein Bildgerät 7.
in dieser Netzanordnung von F i g. 1 ist außerden noch eine andere Art von Teünehtnerstationen darge stellt, beispielsweise die Datenbank 4 sowie der Rech ner 9. In dieser Netzanordnung werden einzelne Netz teile durch Knoten 5 miteinander verbunden.
In F i g. 2a ist das Blockschaltbild eines Knotens dar gestellt mit den Speichern 11, den Speichersteuerung^ 12, einem Schalter 14 und der Oderschaltung 13.
A, B und C sind die Richtungen tier an die Knote angeschlossenen Netzteile.
In F i g. 2b ist this Zeitdiagramm einer K^n.ilvei
schachtelung dieser Netzteile A. B und C wiedergegeben.
Das Zeitdiagramm der Kanalbündelung mit Synchronisierwort 15, Zeitschlitzen 16 und einem Informationsblock, enthaltend die Adresse 17 und den Nachrichtcnblock 18, ist in F i g. 2c dargestellt.
F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Teilnehmergerätes.
Die Zeitplatzabfrage 16 ist über den Schalter 18 wechselweise mit den beiden Übertragungsleitungen 100 und 101 verbunden. In der Bittakt- und Zeitplatzeinheit 17, die ebenfalls mit beiden Leitungen verbunden ist, wird für beide Übertragungsrichtungen der Bittakt und der Zeitplatz rückgewonnen. Die analoge oder digitale Nachrichteninformation, die vom Endgerät 28 ausgesendet werden soll, wird im A/D-Wandler 26 codiert und über den Schalter 31, den Sendespeicher 23 und den Schalter 27 auf die Übertragungsleitung 100 oder 101 gegeben. Mittels des Schalters 29 wird aus beiden Leitungen über den Empfangsspeicher 22. den Schalter 30 und den D/A-Wandler 25 die ankommende Nachricht dem Endgerät 28 zugeführt. Dabei wird mittels des Schalters 30, der Adressenauswertung 21 und dem Adressenspeicher 24 nur diejenige im Empfangsspeicher 22 stehende Information dem Endgerät 28 zugeführt, welche auf Grund seiner Adresse für diesen Teilnehmer bestimmt ist. Gleichzeitig wird durch den Adressenspeicher 24 beim Aussenden einer Nachricht die Empfängeradresse in den Sendespeicher 23 eingeschrieben. Die Steuerung 20 sorgt für den ordnungsgemäßen BetriebN3blauf beim Aufbau einer Verbindung und wertet einerseits die Steuersignale der Einheiten 16, 17, 21 und 28 aus und gibt andererseits Steuersignale an die Einheiten 18, 29, 30. 23 und 27. Die Verzögerungseinheiten 19 stellen sicher, daß ein als frei erkannter Zeitplatz auch sofort ohne Bitverlust bei Bedarf belegt werden kann.
Der Verbindungsaufbau geht so vor sich, daß ein rufender Teilnehmer X die Adresse seines gewünschten Partners V wählt. Diese Adresse wird in den Adressenspeicher 24 eingeschrieben. Mittels der Adressenauswertung 2t werden die aus beiden Übertragungsrichtungen abwechselnd in den Empfangsspeicher 22 über den Schalter 29 einlaufenden Adressen-Nachrichtenkombinationen auf das Vorhandensein der Adresse Y überprüft. Tritt diese Adresse Y nicht auf. d. h. ist der Teilnehmer Y nicht schon durch eine andere Nachrichtenübertragung belegt, sendet das Teilnehmergerät X die Adressenkombination X- Y in einem freien Zeitabschnitt aus (dieser freie Zeitabschnitt wird durch die Zeitplatzabfrage 16 dadurch erkannt daß das erste Bit eine »0« ist). Hat Y diesen »Ruf« verstanden, quittiert er durch Aussenden der Adressenkombination Y-Ä. die beim X-Teilnehmer den Freiton auslöst. Daraufhin sendet der X-Teilnehmer die Adressenkombination Y-X. welche beim Y-Teilnehmer den Rufton auslöst. Hebt der Y-Teilnehmer den Hörer ab. dann wird von jetzt ab die Adressen-Nachrichtenkombination (X-Adresse + Nachrichtenblock) gesendet. Der X-Teilnehmer beendet daraufhin den Freiton und sendet seinerseits die Adressen-Nachrichtenkombination (Y-Adresse + Nachrichtenblock). Damit gilt die Verbindung als aufgebaut. Wird durch eine fehlerhafte Doppelbelegung eines Zeitschlitzes die darin enthaltene Nachricht und Adresse gestört dann antwortet der an der Obertragung beteiligte Partner automatisch durch Aussenden eines Fehlerwortes an Stelle des Nachrichtenblocks und der Gestörte sucht daraufhin einen neuen freien Zeitschlitz.
In jedem Knoten des Netzes ist ein Laufzeitausgleich in der Art notwendig, daß die aus den verschiedenen Richtungen auf den Knoten zulaufenden Nachrichten-
> kanüle Zeitschlitz-Synchron (nicht Rahmensynchron) sind.
Die aus den verschiedenen Richtungen in den Knoten einlaufenden Nachrichtenkanäle sind hinsichtlich ihrer Weiterschaltung auf die abgehenden Nachrichtenwege gleichberechtigt. Sie werden zunächst in mehrere Zcitschlitze fassenden Speichern 11 (F i g. 2a) abgespeichert. Eine Vergleichsschaltung 12 erkennt, welcher der für einen abgehenden Nachrichtenweg zuständigen Speicher mit abgespeicherte Nachrichten enthal-
•5 tenden Zeitschlitzen belastet ist. Dieser Speicher wird jeweils bevorzugt im nächsten Zeitschlitz in abgehender Richtung ausgelesen. Damit wird ein auf das jeweils anfallende Verkehrsangebot automatisch angepaßtes »Reißverschlußsystem« eingeführt. Die Steuereinrichtung im Knoten, für die jeweiligen Speicher, hat keinerlei Vermittlungsfunktion, sondern ist nur eine Vergleicherschaltung.
Im Gegensatz zur Übertragung der Nachrichtenblöcke gibt es für das Sync-Wort eine bevorzugte Richtung. Da am Ende eines Netzzweiges sämtliche Nachrichten reflexionsfrei in eine Senke einlaufen (Fig. 1). muß. um die vom Ende des Netzzweiges auf den letzten Knoten zulaufenden Nachrichtenstrecke zu synchronisieren, das Sync-Wort am Ende von der kommenden auf die gehende Leitung übertragen werden (Fig. 1). Damit ergibt sich in den Knoten die Notwendigkeit, diese »reflektierten« Sync-Wörter bis auf jeweils eines zu unterdrücken, um »Überschwemmen« des ganzen Neizes mit Sync-Wörtern zu verhindern. Wie schon erwähnt, wird das Sync-Wort von einer einzigen Stelle des Netzes ursprünglich ausgesandt. Kommt es zu einer Störung dieser Stelle, so soll entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung der unmittelbar benachbarte Knoten, welcher den Ausfall des Sync-Wortes, zuerst erkennt, als neue Taktzentrale automatisch fungieren und das Sync-Wort takt- und phasenstarr zum bisherigen Takt aussenden.
In jedem Knoten wird daher eine Vorzugsrichtung für das Sync-Wort definiert. Das aus dieser Richtung kommende Sync-Wort wird in alle abgehenden Richtungen weitergeleitet. Die aus anderen Richtungen kommenden »reflektierten« Sync-Wörter werden dagegen im Knoten unterdrückt. In ihre Zeitabschnitte können abgespeicherte Adressen-Nachrichtenkombi - nationen eingeschrieben werden (F i g. 2b).
In einer Weiterbildung der Erfindung werden die beiden Übertragungsrichtungen der einzelnen Leitungsabschnitte nicht gleichwertig behandelt sondern eindeutig in eine Senderichtung und eine Empfangsrichtung unterschieden. Die Sende- und Empfangsleitungen sind nur an einer einzigen Stelle des gesamten Netzes (zweckmäßig am Ende eines Leitungsabschnitts am Rand des Netzes) miteinander verbunden; an dieser Stelle wird die gesamte auf der Sendeleitung vorhande-
ne Information in die Empfangsleitung eingespeist. Diese Weiterbildung mit getrennten Sende- und Empfangsleitungen 5 und E und einem Kurzschluß 32 ist analog der Netzanordnung von F i g. 1 in F i g. 4a dargestellt.
Die Teilnehmer geben ihre gesendeten Blöcke auf die Sendeleitung ab. In jedem Knoten werden die Blökke auf den ankommenden Sendeleitungen mit Hilfe eines »Reißverschlußsystems« (s. o.) ineinanderge-
i>ciuciiu;ii will .ml iiic win tiio.sun KiMU.n .lü^oUciKic Si:tii!i:k:Uuiii! ^ooh.tliui. SoiilioÜlioii uoulon »ic tilooi-A. iiaclulctii .sie in der Ki:j;ol uioiucic Kuoioii thuoiil.aiici; h.ibcu. in du' huipl.u'ij.iiloiuiai.·. ouitjc.spavi (>V r ; { -iaj /\n ilen Knoten wiul the .Uli da jcu oiii>;cu .iakouiüA.t! ilen Lmptaii^loimu^ eiiui cticiiiic inUii'iii.itiou auto; aiicici t ,int die .ιθ>;οΙκ:ΐΗίθι! hinp!.tii>;sU:iUiiii,i.n ιιΙκ;»Ιμ'.
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Claims (11)

Patentansprüche:
1. Zeitmuitiplex-Nachrichtenübertragungssystem für ein vielfach über Knoten verzweigtes Netz, an das die einzelnen Teilnehmerstationen jeweils über eine Hin- und eine Rückleitung nach dem Verfahren des Vieifachzugriffs längs der Netzzweige angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß von einer zentralen Steile des Netzes aus in an sich bekannter Weise von einem Synchronisierwortgenerator periodisch ein Synchronisierwort zur Bildung eines Zeitrahmens aussendbar ist, daß jeweils an den äußersten Enden des Nachrichtennetzes das Synchronisierwort von der Hinleitung auf die Rückleitung übertragbar ist, daß in jeder Teilnehmerstation in an sich bekannter Weise der Abstand zwischen zwei Synchronisierwörtern durch eine Bittakt- und Zeitschlitztakteinheit in gleiche Zeitschlitze unterteilbar ist, daß die von einer sendenden Teilnehmerstation ausgehende Nachricht als Nachrichtenblock mittels Zeitschlitz übertragbar ist, daß jedem zu übertragenden Nachrichtenblock die Adresse des gerufenen Teilnehmers voranstellbar ist, daß in jeder Teilnehmerstation mittels einer Adressenauswerteeinrichtung in an sich bekannter Weise feststellbar ist, ob in den Zeitschlitzen einer der Anschlußleitungen die eigene Adresse enthalten ist und daß Adresse und Nachrichtenblock einen Zeitschlitz voll ausfüllen.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Knotens zwischen den einlaufenden Nachrichtenströmen ein Laufzeitausgleich auf ganze Vielfache eines Zeitschlitzes durchgeführt ist.
3. System nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der. Knoten für die Aufnahme der einlaufenden Nachrichtenströme Speicher vorgesehen sind, deren Kapazität ein ganzes Vielfaches der in einem Zeitschlitz enthaltenen Bits ist, und daß jeweils derjenige Eingangsspeicher auf die abgehende Leitung schaltbar ist, dessen eingeschriebener Inhalt am größten ist.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiterer Synchronisierwortgenerator, gegebenenfalls in einem Knoten, vorgesehen ist, der bei Ausfall des in Funktion befindlichen Synchronisierwortgenerators selbsttätig einschaltbar ist.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß reflektierte Synchronisierwörter in den jeweils nächsten Knoten bis auf jeweils ein bevorrechtigtes unterdrückt sind.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Binärzeichen der im Zeitschlitz übertragenen Adresse stets als eine »1« dargestellt ist.
7. System nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Knoten die Informationsblöcke (Adresse -I- Nachrichtenblock) nur in der abgehenden Richtung, in der sich der jeweilige Empfänger befindet, weiterleitende Einrichtungen vorhanden sind.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verbindungsleitungen zwischen den Teilnehmerstationen jeweils in eine Sendeleitung und eine Empfangsleitung aufgeteilt sind und daß eine einzige Stelle zur Einspeisung der gesamten auf der Sendeleitung vorhande nen Information in die Empfangsleitung im Net; vorhanden ist
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß eine Zwischenspeicherung in den Knotei ausschließlich in der Sendeleitung durchführbar ist.
10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge kennzeichnet, daß bei einer Unterbrechung de: Übertragungsweges die Einspeisung von der Sende leitung in die Empfangsleitung vorzugsweise auto matisch an dem der Störungsstelle nächstgelegener Knoten durchführbar ist.
11. Nachrichtenübertragungssystem nach einen der Ansprüche 1 bis 6 oder 10. dadurch gekenn zeichnet, daß Informationsblöcke, die auf ihren Weg zum Empfänger nicht notwendigerweise übei den betreffenden Knoten geleitet werden müssen beim Eintreffen in diesem Knoten unterdrückt wer den.
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