DE10015724A1 - Schaltung zur Übertragung von Daten mit konstanter Bitrate - Google Patents

Abstract

Die Schaltungsanordnung überträgt isochrone Signale mit unterschiedlichen Bitraten und Wortlängen im Zeitmultiplexverfahren über eine Übertragungsstrecke mit konstanter Übertragungsbitrate und gleichbleibendem Übertragungsrahmen. Zweck der Erfindung ist, vorhandene Übertragungswege und Bausteine nicht nur für die dafür vorgesehenen Signale zu nutzen, sondern sie für möglichst verschiedenartige Signaltypen nutzbar zu machen. Dazu ist eine Schaltung vorgesehen, welche die Signale im Übertragungsrahmen anordnet, und eine Schaltung, welche die Datenrate des Signals aus dem Übertragungstakt zurückgewinnt.

Description

In Fig. 1 ist eine synchrone Übertragungsstrecke mit nachfolgend beschriebenen Modulen skizziert. Geschlossene Pfeile symbolisieren Takte von Ein­ gangssignalen (Präfix "S"), offene Pfeile die Takte der Übertragungsstrecke (Präfix "T"). Die Anord­ nung der Module dient nicht nur zur Übertragung der Daten, sondern auch des Signaltaktes und des Signalrahmentaktes.

CBRout (Constant Bitrate Out): Bekannte Vor­ richtung, die isochrone Daten verarbeitet und aus­ gibt, wie z. B. ein Analog/Digital-Wandler. Daten­ wörter mit konstanter Bitrate und Wortlänge wer­ den am Ausgang mit einer festen Signalbitrate SR in einem Signalrahmen SF ausgegeben.

CBRin (Constant Bitrate In): Bekannte Vorrich­ tung, die Datenwörter mit fester Signalbitrate SR im Signalrahmen SF annimmt und weiterverarbei­ tet, wie z. B. ein Digital/Analog-Wandler.

Tx (Transmitter): Bekannte Vorrichtung zur syn­ chronen Übertragung von Daten. Der eingehende Datenstrom wird kodiert und mit der Übertra­ gungsbitrate TR im Übertragungsrahmen TF über­ tragen. Die Kodierung ermöglicht Taktrückgewin­ nung. Zusätzlich eingefügte Kontrollworte bewir­ ken die Rahmenkennung und die Übertragung von Steuerdaten, hier HDLC (High Level Data Link Control) genannt.

Rx (Receiver): Bekannte Vorrichtung zum Emp­ fang synchroner Datenströme. Aus dem Daten­ strom werden Daten, Übertragungstakt TR, Über­ tragungsrahmen TF und Steuerdaten HDLC extra­ hiert.

CG (Clock Generation): Aus einem Grundtakt werden alle Signal-, Übertragungstakte und -rahmen generiert, außerdem ein Bruchteil vom Übertragungsrahmen, dem TMF (Transmit Mul­ tiframe).

CS (Clock Synthesis): Aus Übertragungsbitrate TR und Übertragungsrahmen TF und TMF werden Signalbitrate SR und Signalrahmen SF zurückge­ wonnen.

FIMU (First-In-First-Out Memory + Multiplexer): Vorrichtung zum Insertieren von Signalwörtern verschiedener Quellen in einen Ausgangsdaten­ strom. Dazu werden die Eingangssignalwörter in Speichern (FIFO) zwischengespeichert, welche die Eingangssignale mit der Signalbitrate SR einlesen und mit der Übertragungsbitrate TR auslesen und deren Speichergröße veränderbar ist. Darauf folgt ein Multiplexer, der die verzögerten Signalwörter im Zeitmultiplexverfahren auf die Datenleitung aufschaltet. Die Reihenfolge, wie die Eingangs­ signale aufgeschaltet werden, ist dabei wählbar. Durch die vorgeschalteten FIFOs können auch mehrere Signalwörter des gleichen Eingangs zeit­ lich hintereinander gruppiert werden. Diese An­ ordnung erlaubt es, die Signalwörter im Aus­ gangsdatenstrom zu Gruppen zusammenzufassen oder in bestimmten Mustern anzuordnen. Wird die Größe der FIFOs und die Einlesereihenfolge des Multiplexers über eine Steuerung µP (Mikropro­ zessor) veränderbar gemacht, können verschieden­ ste Arten von Eingangssignalen übertragen wer­ den. Das Muster zur Anordnung der Signalwörter ist von der Art der Eingangssignale abhängig. Wird z. B. kurze Übertragungszeit gewünscht, werden die Signalwörter eines Eigangs mit mög­ lichst großen und gleichbleibenden Abständen im Übertragungsrahmen plaziert, also ist ein kleiner FIFO nötig und eine kontinuierliche Auslesung durch den Multiplexer gefordert. Werden dagegen Eingangssignale mit unterschiedlichen Datenraten übertragen, dann können mit größeren FIFOs gro­ ße Signalwort-Gruppen zusammengefaßt werden. Der Multiplexer ordnet dabei mehrere Worte eines Signals hintereinander im Übertragungsrahmen an. Anstatt des Multiplexers kann auch ein Zeitlage- Koppelfeld mit konstanter Verzögerung eingesetzt werden, was den Nachteil hat, daß ein Koppelfeld meistens nur Datenwörter mit einer festen Wort­ länge schalten kann.

DEFI (Demultiplexer + First-In-First-Out Memo­ ry): Vorrichtung zum Extrahieren von Signalwör­ tern aus dem Übertragungsrahmen. Dazu werden die Signalwörter zuerst im Demultiplexer oder Zeitlage-Koppelfeld nach dem gleichen Muster wie bei FIMU extrahiert. Anschließend werden die Signalwörter nach dem inversen Muster wie bei FIMU verzögert, so daß alle Signalwörter eine einheitliche Verzögerung über die gesamte Über­ tragungsstrecke erhalten. Die Reihenfolge, wie der Demultiplexer den Datenstrom auf die Ausgänge schaltet, und die Verzögerungszeit der FIFO- Speicher sind einstellbar.

Am folgenden Beispiel wird das Zusammenspiel der Komponenten erläutert. Fig. 1 und Fig. 2 sind für dieses Beispiel ausgelegt. In einem Übertra­ gungskanal mit 256 Bit pro Übertragungsrahmen TF = 8 kHz soll ein Signal mit 16 Bit und 44 kHz Abtastrate (= Signalrahmen) übertragen werden. Die Übertragungsbitrate beträgt demnach: TR = 8 kHz.256 Bit = 2048 kBit/s, die Signalbitrate SR = 44 kHz.16 Bit = 704 kBit/s.

CG: Der kleinste gemeinsame Vielfache von SR und TR gibt den Grundtakt von 22528 kHz. Größ­ ter gemeinsamer Teiler von TF und SF ist TMF = 4 kHz, also müssen zwei Übertragungsrahmen SF zusammengefaßt werden. Der Anfang der beiden Übertragungsrahmen wird am TMF-Signal er­ kannt, welches über das Steuerwort HDLC über­ tragen wird. Damit ergeben sich die Teilerfaktoren wie in Fig. 1 gezeigt.

CS: Die Rückgewinnung der Signalbitrate aus der Übertragungsbitrate ergibt sich aus dem größten gemeinsamen Teiler von SR und TR, der 64000 beträgt. Für die Frequenzsynthese ergeben sich daraus die Teilerfaktoren SR/11 = TR/32.

FIMU: Das Eingangssignal wird mit der Signalbi­ trate SR in den FIFO eingelesen und verzögert, evtl. noch im Multiplexer mit weiteren Signalen verschachtelt und mit der Übertragungsbitrate TR ausgegeben. Die Signalwörter können dabei nach beliebigem Muster im Übertragungsrahmen pla­ ziert werden. In Fig. 2 werden zwei Möglichkeiten der Anordnung gezeigt. (a) zeigt 2 Übertragungs­ rahmen zu je 256 Bit mit schwarz markierten Kontrollwörtern zu je 8 Bit am Anfang des Rah­ mens. (b) zeigt 11 Signalwörter, die zusammen gleich lang wie 2 Übertragungsrahmen sind. (c) Das erste Signalwort wird vollständig in den FIFO eingelesen. Danach wird es mit der Übertragungs­ bitrate TR ausgelesen und im Übertragungsrahmen plaziert. Werden die folgenden Signalwörter dann etwa mit gleichem Abstand im Rahmen plaziert, ist nur ein FIFO der Größe 16 Bit notwendig. Es ergibt sich damit eine Mindestverzögerung von einem Signalwort der Länge 22,7 µs. (d) Wird dagegen eine Gruppe mit 6 Signalwörtern zusam­ mengefaßt, ist ein FIFO der Größe 6.16 Bit nötig, bei einer Verzögerung von 97,7 µs. Das setzt vor­ aus, daß der FIFO die ersten 4 Signalwörter schon auslesen kann, während er die letzten 2 noch ein­ ließt.

DEFI: Die im Demultiplexer zurückgewonnenen Signale werden in einem FIFO gleicher Größe wie bei FIMU zwischengespeichert und mit der im CS zurückgewonnenen Signalbitrate SR ausgelesen. Wenn der FIFO gleichzeitig ein- und auslesen kann, entsteht keine weitere Verzögerung.

Claims (4)

1. Zusammenschaltung von Multiplexer oder Zeitlage-Koppelfeld und FIFOs auf der Sen­ deseite, gekennzeichnet dadurch, daß vor je­ dem Eingang von Multiplexer oder Zeitlage- Koppelfeld ein FIFO geschaltet wird. MUX oder Koppelfeld haben freie Zuordnung der Bits der Eingangssignale (=FIFO-Ausgänge) zum Übertragungsdatenstrom. Die FIFOs sind Speicher mit unabhängigem Ein- und Ausle­ setakt. Diese Schaltungsanordnung kann so­ wohl mit Hardware, wie auch programmge­ steuert mit Mikroprozessoren und Speicher­ modulen realisiert werden.

2. Zusammenschaltung von Demultiplexer oder Zeitlage-Koppelfeld und FIFOs auf der Emp­ fangsseite, gekennzeichnet dadurch, daß nach jedem Ausgang von Multiplexer oder Zeitla­ ge-Koppelfeld ein FIFO geschaltet wird. De­ multiplexer oder Koppelfeld haben freie Zu­ ordnung der Bits des Übertragungsdaten­ stroms zu den Ausgängen (=FIPO-Eingänge). Die FIFOs haben unabhängigen Ein- und Auslesetakt.

3. Taktanbindung von Signalrate an die Übertra­ gungsrate, dadurch gekennzeichnet, daß sen­ deseitig die Übertragungsrate TR und die Si­ gnalrate SR entweder durch Teilung vom glei­ chen Grundtakt abgeleitet oder mit Hilfe eines Phasenregelkreises phasenverkoppelt werden. Empfangsseitig wird die Signalrate aus der Übertragungsrate durch Frequenzsynthese zu­ rückgewonnen, welche nach folgender Vor­ schrift arbeitet: SR/m = TR/n, mit n < m und m, n ganzzahlig.

4. Taktanbindung des Signalrahmens SF an den Übertragungsrahmen TF, dadurch gekenn­ zeichnet, daß über den größten gemeinsamen Teiler von SF und TF die Frequenz eines zu­ sammengesetzten Übertragungsrahmens TMF ermittelt wird. Die TMF-Kennung wird über ein HDLC-Protokoll oder über ein dafür vor­ gesehenes Bit im Übertragungsrahmen vom Sender zum Empfänger übertragen. Die Fre­ quenzsynthese-Schaltung erkennt an dieser TMF-Kennung den Anfang jedes x-ten Signal­ rahmens. Die dazwischenliegenden Signal­ rahmen werden durch Teilung der Signalbi­ trate ermittelt.