DE19542226B4

DE19542226B4 - Verfahren und Anlage zur Verwirklichung einer teilnehmerbezogenen Vermischung und Entmischung in einem Teilnehmernetz

Info

Publication number: DE19542226B4
Application number: DE1995142226
Authority: DE
Inventors: Juha HEIKKILÄ; Harri Hurme
Original assignee: Nokia Telecommunications Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1994-11-07
Filing date: 1995-11-01
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2015-11-02
Also published as: DE19542226A1; FI97184C; FI945222A0; FI945222A; GB2294853B; GB2294853A; FI97184B; GB9522786D0

Abstract

Verfahren zur Verwirklichung einer teilnehmerbezogenen Vermischung in einem Teilnehmernetz, das
– eine Mehrzahl Teilnehmerapparate (102),
– eine Mehrzahl Teilnehmerterminale (101), wobei an ein Teilnehmerterminal mindestens ein Teilnehmerapparat (102) mittels einer in elektrischer Form zu verwirklichenden Übertragungsverbindung (111) angeschlossen ist, und
– eine für die Mehrzahl Teilnehmerterminale gemeinsame Zentraleinheit (103) aufweist, die die Teilnehmerapparate mit einem öffentlichen Fernsprechnetz verbindet,
in welchem Teilnehmernetz eine Datenübertragung zwischen der Mehrzahl Teilnehmerapparate und der Zentraleinheit in einer zeitmultiplexen Weise in aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen über einen gemeinsamen Übertragungsweg (110) stattfindet, und nach welchem Verfahren
– teilnehmerbezogene Vermischungssequenzen in der Zentraleinheit (103) gebildet werden und die Daten des entsprechenden Teilnehmers von jeder Vermischungssequenz in Vermischungselementen (67) vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentraleinheit (103) des Netzes die Vermischungssequenzen der Teilnehmer gespeichert werden, die jeweils den Zeitschlitzen des Übertragungsrahmens eines an die Teilnehmerterminale zu sendenden Signals entsprechen, und daßVermischungssequenzdaten des Teilnehmers, der im...

Description

Die Erfindung bezieht sich gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Patentanspruchs 1 auf ein Verfahren zur Verwirklichung einer teilnehmerbezogenen Vermischung (scrambling) in einem auf zeitmultiplexer Datenübertragung basierenden Mehrpunktsystem (point-to-multipoint system). Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Verwirklichung einer teilnehmerbezogenen Entmischung (descrambling) in einem solchen Mehrpunktsystem und auf eine Anlage, die die Vermischung und/oder Entmischung in einem solchem Mehrpunktsystem verwirklicht.
Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich besonders zur Anwendung in kombinierten Kabelfernseh- und Fernsprechnetzen, PON-Netzen (PON, Passive Optical Network) und in Zusammenhang mit einer drahtlosen, lokalen Schleife (WLL, Wireless Local Loop). In diesen Netzen muß es infolge des Mehrpunktcharakters der Verbindung möglich sein, eine von Außenstehenden ausgeführte Abhörung von Gesprächen oder einen von einer fehlerhaften Tätigkeit verursachten Anschluß eines Teilnehmerapparats an einen falschen Zeitschlitz zu verhindern. Dies könnte durch eine Sprachverschlüsselung jedes Kanals mittels eines teilnehmerbezogenen Schlüssels erreicht werden. Eine effiziente Sprachverschlüsselung ist jedoch eine ziemlich schwere und teure Operation und bei normalen Teilnehmerverbindungen auch eine überdimensionierte Lösung. Eine zu übertragende Information wird ausreichend geschützt, wenn ein Datenvermischer (scrambler) in Zusammenhang mit einem normalen Modem so modifiziert wird, daß der Vermischer jedem Teilnehmer eine verschiedene Vermischungssequenz gibt.

In bekannten Vermischern wird eine Vermischungssequenz typisch mit Hilfe eines rückgekoppelten Schieberegisters gebildet. Durch die Kopplung wird eine pseudozufällige Bitfolge erzeugt, die in einem Sender mittels Modulo-2-Summierung mit Nutzdaten summiert wird. Eine Entmischung wird mittels eines entsprechenden Geräts in einem Empfänger so ausgeführt, daß dieselbe pseudozufällige Bitfolge wieder mittels Modulo-2-Summierung mit einem empfangenen Datenstrom summiert wird.

Ein solches bekanntes Verfahren ist gut bei Verbindungen zwischen zwei Punkten, wobei alle Bits eines Datenstroms durch denselben Vermischer und Entmischer verlaufen. Eine teilnehmerbezogene Vermischung einer Verbindung kann durch das Laden des Schieberegisters mit einer teilnehmerbezogenen Keimanzahl ausgeführt werden, womit die Bildung einer Sequenz anfängt.

Wenn jedoch jeder Zeitschlitz eines Zeitmultiplexsignals mit einer teilnehmerbezogenen Sequenz vermischt werden soll, ist ein separater Vermischer für jeden Zeitschlitz erforderlich. Dabei müssen in einem System mit zum Beispiel 30 Zeitschlitzen 30 parallele Vermischer vorgesehen sein, von denen nur einer auf einmal verwendet wird. Wenn das System konzentrierend ist (mehr Teilnehmer als Zeitschlitze), muß jeder Teilnehmer seine eigene Vermischungssequenz haben, was zum Beispiel in einem System mit 120 Teilnehmern schwer ausführbar sein kann. Aus diesem Grund wird zeitschlitzbezogene Datenvermischung fast gar nicht in den bekannten Lösungen benutzt.

Ein zweites Problem mit den bekannten Lösungen ist die Steife der Vermischer der zu verwendenden Sequenz gegenüber. Wenn die Sequenz verändert werden soll, muß die Kopplung des Vermischers verändert werden. Obgleich die Kopplung beispielsweise mittels steuerbarer Rückkopplungszweige veränderbar ist, ist es zu beachten, daß die Anzahl der Schieberegisterkopplungen, die eine vernünftige Vermischungssequenz erzeugen, begrenzt ist. Die einzige flexible Weise zum Verändern der Sequenz besteht dann darin, daß der Anfangspunkt der Sequenz mittels der im Schieberegister zu ladenden Keimanzahl verändert werden kann.

In den bekannten Lösungen sind Vermischung und Verschlüsselung von Daten zwei ganz separate Funktionen. In dieser Weise hat man einerseits eine von der Datenübertragung vorausgesetzte ausreichende Zufälligkeit zwischen zu übertragenden Symbolen und anderseits einen guten Schutz den zu übertragenden Daten zustandebringen können. Solche Gerätelösungen sind jedoch ziemlich kompliziert und teuer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die die obenerwähnten Nachteile nicht aufweist. Dies wird mit erfindungsmäßen Verfahren erreicht, die dadurch gekennzeichnet sind, was in den kennzeichnenden Teilen des beigefügten Patentanspruchs 1 (Vermischung) oder 5 (Entmischung) beschrieben wird. Die erfindungsgemäßen Anlagen sind wiederum dadurch gekennzeichnet, was in den kennzeichnenden Teilen der beigefügten Patentansprüche 6 und 8 beschrieben wird.

Die Idee der Erfindung ist, Vermischung und Entmischung von Daten in einer Zentraleinheit eines Mehrpunktsystems zeitschlitzbezogen mittels eines Vermischers/Entmischers auszuführen, der statt auf einer festen Kupplung, auf einem (RAM-)Speicher der Zentraleinheit basiert, in dem Sequenzen zeitschlitzbezogen gespeichert werden. Dadurch daß in jedem Zeitschlitz Vermischungssequenzdaten des dementsprechenden Teilnehmers vom Speicher abgelesen werden, kann ein zeitmultiplexes Signal erzeugt werden, von dem den Teilnehmern nur die Daten ihres eigenen Zeitschlitzes im Klartext zugänglich sind.

Mittels der erfindungsgemäßen Lösung kann für ein auf dem Mehrpunktsystem basierendes Teilnehmernetz eine einfache und flexible Anlage zur Vermischung und Entmischung von Daten geschaffen werden. Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, daß ein auf einem Speicher basierender Vermischer/Entmischer zugleich auch zur Ausführung anderer Funktionen, wie einer Verschlüsselung, einer Modifikation der Rahmenstruktur oder einer Kreuzverbindung benutzt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung macht die Vermischer des Mehrpunktsystems gar nicht komplizierter als z.B. die konventionellen Vermischer von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen sind.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung ist auch eine entwickeltere Verschlüsselung möglich, weil eine Vermischungssequenz sogar mitten in einem laufenden Gespräch ausgetauscht werden kann.

Im folgenden werden die Erfindung und ihre bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Beispiele gemäß den beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:

1 ein Teilnehmernetz, die eine typische Umgebung für die Anwendung der Erfindung bildet,

2a ausführlicher eine Rahmenstruktur, die bei Abwärtsverbindungen (downlink) im Netz gemäß 1 verwendet werden soll,

2b Bits, die bei Abwärtsverbindungen in Zeitschlitzen TS0 aufeinanderfolgender Rahmen eines Mehrfachrahmens zu übertragen sind,

3 eine Rahmenstruktur, die bei Aufwärtsverbindungen (uplink) im Netz gemäß 1 verwendet werden soll,

4 eine bekannte, geradlinige Weise, eine Vermischung und Entmischung im System der 1 zu verwirklichen, welches System konzentrierend sein kann,

5 eine nach dem erfindungsgemäßen Prinzip verwirklichte Vermischereinheit, wodurch die Vermischereinheit des Vermittlungsstellendes in der Anlage der 4 ersetzt wird,

6 eine erfindungsgemäße Anlage, die Vermischung und Entmischung verwirklicht, und

7 eine mögliche Speicherkarte eines in 6 gezeigten RAM-Speichers.

1 zeigt ein Teilnehmernetz, das mittels einer zeitmultiplexen Mehrpunktverbindung verwirklicht ist. Das Netz weist eine Mehrzahl Teilnehmerterminale 101, wobei an jedes ein Fernsprechapparat eines Teilnehmers oder mehrerer Teilnehmer oder irgendein anderer entsprechender Fernterminalapparat 102 angeschlossen ist, und eine für alle Teilnehmerterminale gemeinsame Zentraleinheit 103 auf. Die Zentraleinheit ist ein eine Mehrpunktverbindung bildendes Gerät, das die Teilnehmer mit einer Vermittlungsstelle 104 eines öffentlichen Fernsprechnetzes (PSTN, Public Switched Telephone Network) verbindet. Die Verbindung ist eines der standardisierten, digitalen Verbindungsverfahren, wie z.B. V2 oder V5.1 oder V5.2, welches (letztgenannte) auch eine Konzentration (mehr Teilnehmer als Zeitschlitze) ermöglicht.
Die Teilnehmerterminale 101 können bei einem Teilnehmer angebrachte Geräte sein oder ein Teilnehmerterminal kann aus einem an sich bekannten Teilnehmermultiplexer bestehen, wie aus einem ACM2-Teilnehmermultiplexer von Nokia, zu dem z.B. ein Modem zum Bilden einer Radiofrequenzverbindung und Rahmungskreise zugefügt sind, die zur Bildung eines von einem Teilnehmer gegen die Vermittlungsstelle zu sendenden Übertragungsrahmens erforderlich sind.
Ein Übertragungskanal 110 zwischen einem Teilnehmerterminal und der Zentraleinheit kann ein Radiokanal sein, z.B. ein Koaxialkabel eines Kabelfernsehnetzes oder vielleicht ein passives optisches Netz (PON). Auch Kombinationen von diesen können so verwendet werden, daß physische Übertragungsmedien, die den Übertragungsweg bilden, in verschiedenen Übertragungsrichtungen verschieden sind. Das ist eine vorteilhafte Weise z.B. in solchen Fällen, wenn ein festes Ein-Richtungsverteilungsnetz schon existiert, wobei eine Aufwärtsverbindung z.B. über Radioweg verwirklicht werden kann.
Ein von einem Teilnehmerterminal 101 zu einem Teilnehmerapparat 102 sich erstreckendes Kupferkabel 111 ist in der Praxis sehr kurz, höchstens vielleicht etwa 100 m.
Dem obenbeschriebenen Netz ähnliche Netze werden auch in der FI-Patentschrift 932818 offenbart, auf die für eine ausführlichere Beschreibung hingewiesen wird. In dieser Anmeldung wird z.B. die Struktur der Zentraleinheit 103 und des Teilnehmerterminals 101 genauer erläutert.
Eine Abwärtsverbindung (downlink), d.h. eine Verbindung von der Zentraleinheit zu einem Teilnehmerterminal, kann in einem Netz wie oben dadurch verwirklicht werden, daß eine 2048 kbit/s Standard-Rahmenstruktur so wenig wie möglich modifiziert wird, aber doch so, daß von einem an sich bekannten Kanalisierungssystem, von dessen Rahmenstruktur jedem Teilnehmer separate Signalisierungsbits zugeordnet sind, zur Verwendung einer nachrichtbasierten Signalisierung übergegangen wird. Die Veränderungen betreffen die Struktur des Zeitschlitzes Null (TS0) und der Zeitschlitz 16 (TS16) ist von der Signalisierung zu anderem Gebrauch freigegeben worden. 2a und 2b zeigen die Rahmenstruktur einer Abwärtsverbindung in der Weise, daß 2a die eigentliche Rahmenstruktur und 2b eine im Zeitschlitz Null (TS0) zu übertragende Signalisierung zeigt. Das Bezugszeichen 201 bezeichnet einen Rahmen des an sich bekannten 2048 kbit/s Grundkanalisierungssystems, welcher Rahmen in 32 Zeitschlitze TS0 bis TS31 geteilt ist, von denen die Zeitschlitze TS1 bis TS15 und TS17 bis TS31 in einer bekannten Weise Sprachkanäle bilden. Sechzehn aufeinanderfolgende Rahmen F0 bis F15 bilden im System einen Mehrfachrahmen 202, dessen Länge 2 ms ist. Von den Mehrfachrahmen der sechzehn Rahmen kann noch ein Überrahmen 203 in einer Länge von z.B. vier Mehrfachrahmen gebildet werden, dessen Dauer somit 8 ms ist.
Der Zeitschlitz Null (TS0) ist mit einem Nachrichtenvermittlungskanal ergänzt worden, der aus freien Bits ungerader Rahmen besteht, wie in 2b gezeigt wird. Im Zeitschlitz Null sind die mit dem Bezugszeichen S bezeichneten Bits Bits einer Signalisiernachricht, die mit dem Bezugszeichen KL bezeichneten Bits Rahmenkennungsbits, die mit dem Bezugszeichen C bezeichneten Bits CRC4-Bits, mittels deren die Qualität der Verbindung überwacht wird, die mit dem Bezugszeichen SF bezeichneten Bits teilen die Nummer des Mehrfachrahmens mit und die mit dem Bezugszeichen X bezeichneten Bits sind Füllbits, die von keiner Bedeutung sind. Die in 2b umringten Bits b1 der ungeraden Rahmen bilden nach den CCITT-Empfehlungen ein Mehrfachrahmenkennungswort. Die danach folgenden, auf Einsen eingestellten Bits (b2) teilen mit, daß im bezüglichen Rahmen ein Rahmenkennungswort fehlt.
Aus den Signalisierbits werden 40 Bits (5 Bits im Rahmen, 8 Rahmen im Mehrfachrahmen) lange Nachrichten gebildet. Weil das jedoch nichts mit der vorliegenden Erfindung zu tun hat, wird in dieser Hinsicht auf die erwähnte FI-Patentschrift 932818 hingewiesen.
Es ist vorteilhaft, eine Aufwärtsverbindung (d.h. eine Verbindung von Teilnehmerterminalen gegen die Zentraleinheit, uplink) im Netz gemäß 1 durch Anwendung der in 3 gezeigten Rahmenstruktur zu verwirklichen. Der Rahmen besteht aus einem langen Nachrichtensendezeitschlitz 301 und aus mehreren kürzeren, der Übertragung von Sprache oder Daten der Teilnehmer zugeordneten Zeitschlitzen 302 (d.h. typisch K»M). Jeder der Datenübertragung zugeordnete Zeitschlitz weist einen eigentlichen Teilnehmerkanal 303 auf, an dessen beiden Enden ein einige Bits langer Schutzbereich 304 vorgesehen ist. Die von einer solchen Rahmenstruktur im Netz gemäß 1 gebotenen Vorteile werden in der obenerwähnten FI-Patentschrift 932818 genauer beschrieben.
Je ein Teilnehmerterminal (das mehr als einen Teilnehmer haben kann benutzt den Nachrichtensendezeitschlitz 301. Ein im Nachrichtensendezeitschlitz zu übertragendes Bitbündel (burst) enthält somit einen Identifikator des sendenden Teilnehmerterminals. Wenn ein Stoß zwischen zwei sendenden Teilnehmerterminalen stattfindet, wird um Weitersendungszeiten gelost, d.h. nach wieviel Rahmen eine Weitersendung ausgeführt wird. Bei Signalisierung kann z.B. ein an sich bekanntes Slotted Aloha -Protokoll verwendet werden. (Das Protokoll wird z.B. in der Publikation Tanenbaum, A.S.: Computer Networks, Englewood Cliffs 1989, Prentice Hall, Inc., ausführlicher beschrieben.)
Für die praktische Verwirklichung der Anlage ist es vorteilhaft, zur Bitgeschwindigkeit der Aufwärtsverbindung dieselbe Geschwindigkeit zu wählen, die für die Abwärtsverbindung verwendet wird, d.h. beispielsweise 2 048 kbit/s. Dabei ist es einfacher, z.B. erfor derliche Taktsignale zu generieren. Durch folgende Wahlen zum Beispiel:

– Anzahl der Datenübertragungszeitschlitze N=54,
– Länge der Datenübertragungszeitschlitze M=72 Bits, und
– Länge eines Nachrichtensendezeitschlitzes K=208 Bits

In der vorliegenden Erfindung werden eine teilnehmerbezogene Vermischung (scrambling) und Entmischung (descrambling) in einem zeitmultiplexen Mehrpunktsystem verwirklicht, für das oben ein Beispiel angeführt wurde. 4 zeigt eine herkömmliche und geradlinige Lösung zur Verwirklichung einer Vermischung und Entmischung von Daten in einem Teilnehmernetz, das eine Grundstruktur gemäß 1 hat. Eine teilnehmerbezogene Vermischungssequenz wird in einer Vermischereinheit 42 gebildet, deren Ausgang an den ersten Eingang eines EXKLUSIV-ODER-Gatters (exclusive or gate) 45 angeschlossen ist. An den zweiten Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Gatters ist wiederum ein aus einer Kreuzverbindungseinheit 41 kommendes Signal angeschlossen, das auch in diesem Beispiel ein 2 Mbit/s Signal mit 30 Sprachkanälen (30 TS) ist. Das System ist in diesem Beispiel konzentrierend, wobei es z.B. 120 Teilnehmer haben kann, die alle ihren eigenen Datenvermischer 43 aufweisen. An die Datenvermischer ist ein Mehrfachrahmensynchronisierungssignal MFSYNC angeschlossen, mittels dessen die Datenvermischer synchronisiert werden. Der Ausgang jedes Datenvermischers ist an einen Selektor 44 angeschlossen, dessen Ausgang den Ausgang der Vermischereinheit bildet. Mit Steuersignalen S_CTRL des Selektors werden für den Ausgang des Selektors jeweils der Ausgang desjenigen Vermischers gewählt, dem ein Teilnehmer entspricht, dessen Zeitschlitz im fraglichen Moment an den zweiten Eingang des EXKLUSIV-ODER-Gatters angeschlossen ist. In dieser Weise können die Daten jedes Teilnehmers mit einer teilnehmerbezogenen Vermischungssequenz im EXKLUSIV-ODER-Gatter vermischt werden, aus dessen Ausgang ein vermischter Datenstrom SCR_DATA erhalten wird. Dieser Datenstrom wird längs eines Übertragungswegs TP (z.B. Radiowegs) den empfangenden Teilnehmerterminalen übertragen, deren Anzahl somit insgesamt 120 ist. Jedes Teilnehmerterminal weist eine Empfängereinheit 46 auf, die den vermischten Datenstrom, der dem ersten Eingang eines EXKLUSIV-ODER-Gatters 48 zugeführt wird, und ein Rahmen- oder Mehrfachrahmensynchronisierungssignal SYNC bildet, das einem Entmischer 47 zugeführt wird. Mit dem Synchronisierungssignal wird der Entmischer synchronisiert, der eine teilnehmerbezogene Entmischungssequenz bildet, die dem zweiten Eingang des EXKLUSIV-ODER-Gatters 48 zugeführt wird. Jeder Teilnehmer ist somit nur fähig, seine eigenen Daten zu entmischen, aber ist nicht dazu fähig, Daten anderer Teilnehmer zu empfangen. Aus dem Ausgang des Gatters 48 wird der ursprüngliche, entmischte Datenstrom erhalten.
Gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung wird die Vermischereinheit 42 durch eine in 5 gezeigte Anlage ersetzt, die einen auf einem RAM-Speicher basierenden Vermischerblock 52, einen Mikroprozessor 51, der die Daten in den RAM-Speicher schreibt und die Funktion der Anlage steuert, und eine Adressengenerierungseinheit 53 aufweist, die bestimmt, welcher der Benutzer des RAM-Speichers jeweils an der Reihe ist. Der Adressengenerator bestimmt somit z.B., mittels welcher Ver mischungssequenz des RAM-Speichers das Ausgangssignal des Vermischerblocks jeweils gebildet wird oder wann der Mikroprozessor 51 vom RAM-Speicher lesen oder darin schreiben darf, z.B. die Sequenzen im Speicher verändern kann. Der Adressengenerator empfängt das Mehrfachrahmensynchronisierungssignal MFSYNC und das Bittaktsignal CLK, weshalb er weiß, welcher Zeitschlitz beim Senden oder Empfang jeweils an der Reihe ist.
6 zeigt die erfindungsgemäße Anlage in der Zentraleinheit des Mehrpunktsystems ausführlicher, mittels welcher Anlage, außer der Vermischung und Entmischung von Daten, auch Pufferung und Rahmung verwirklicht werden. Als Beispiel wird die Lösung der 1 bis 3 verwendet, in der die Rahmenstrukturen der Aufwärts- und Abwärtsverbindung wie beschrieben sind. Es soll jedoch beachtet werden, daß solche Rahmenstrukturen für die Erfindung nicht notwendig sind, sondern daß die Rahmenstruktur in vielen Weisen variieren kann.
Die Anlage besteht aus einem RAM-Speicherblock 61 und aus Kreisen, die an dessen Datenbus 62a und Adressenbus 62b angeschlossen sind, und aus Vermischungs- und Entmischungsgattern 67 und 65. Im RAM-Speicher 61 ist der Vermischungs- und Entmischungssequenz jedes Zeitschlitzes ein separater Speicherbereich zugeordnet. Am Anfang einer Verbindung werden die Sequenzen eines in einem Zeitschlitz fungierenden Teilnehmers im RAM-Speicher gespeichert. Der Adressengenerator 53 besteht in der Praxis aus einer Zählereinheit und einem Wähler (nicht gezeigt), der von der Zählereinheit gesteuert wird. Die Zähler der Zählereinheit zählen im Bittakt der Abwärts- und Aufwärtsverbindung. Der Wähler wählt dem Adressenbus 62b des RAM-Speichers jeweils die von der Zählereinheit adressierte Adresse. Die Zählereinheit gibt auch Lese- oder Schreibbefehle betreffend den RAM-Speicher, d.h. sie teilt den an den Datenbus des RAM- Blocks angeschlossenen Kreisen, wie Umsetzungskreisen, Registern und Lese- oder Schreibpuffern des Mikroprozessors, mit, wann diese die Information von dem Datenbus des RAM-Blocks ablesen oder die Information im Speicher in den Datenbus schreiben müssen. Die Lese- und Schreibbefehle werden in einer an sich bekannten Weise direkt aus den Ablesungen der Zählereinheit dekodiert. Die obenbeschriebene Steuerlogik fungiert mit einer Taktfrequenz, die höher ist als der Bittakt, weshalb für ein zu verarbeitendes Informationsbit mehrere Lese- und Schreibzyklen zur Verfügung stehen.
Der Mikroprozessor 51 (nur Lese- und Schreibpuffer 68b und 68a des Mikroprozessors sind in 6 gezeigt) kann über seinen Schreibpuffer 68a in den RAM-Speicher gerade so schreiben, wie er in seinen eigenen eigentlichen Speicher schreibt. Der RAM-Speicher ist im ganzen als Teil des Speicherraums des Prozessors ersichtlich, aber außer dem Prozessor haben auch andere das Recht, den Speicher zu benutzen.
In diesem Beispielsfall ist ein in der Abwärtsverbindung (gegen den Teilnehmer) verlaufender Datenstrom DATA_A (ausschließlich der obenbeschriebenen Modifikation des Zeitschlitzes Null) ein 2 Mbit/s Standardsignal, das an den ersten Eingang des Vermischungsgatters 67 angeschlossen wird. Das Vermischungsgatter 67 kann z.B. ein ähnliches EXKLUSIV-ODER-Gatter sein, wie in 4 gezeigt wurde. Ein Byte einer zeitschlitzbezogenen Vermischungssequenz wird von einem RAM-Block 61 über einen Parallel/Serien-Modifikationskreis 63 in den zweiten Eingang des Vermischungsgatters 67 gelesen. Diese Funktion wird von der Zählereinheit des Adressengenerators gesteuert, die mittels ihrer im Takt der Rahmenstruktur der Abwärtsverbindung fungierenden Schrittzähler eine dem betreffenden Rahmen und Zeitschlitz entsprechende Adresse bildet und dem Modifika tionskreis 63 einen Befehl gibt, die Daten vons dem Datenbus des RAM-Blocks zu lesen, welche Daten aus einem Byte der dem betreffenden Zeitschlitz entsprechenden Vermischungssequenz bestehen. Im Vermischungsgatter 67 werden die Datenbits und die Vermischungssequenzbits z.B. mittels Modulo-2-Arithmetik summiert, wobei aus dem Ausgang des Vermischungsgatters ein zum Teilnehmerterminal zu übertragender, vermischter Datenstrom DATA_B erhalten wird. Der gegen den Teilnehmer zu sendende Bitstrom verläuft also nicht über den RAM-Speicher, sondern mit dem Bitstrom werden nur die von dem Speicher abgelesenen Bitfolgen (d.h. Vermischungssequenzen) summiert.
Eine Entmischung findet mittels desselben RAM-Blocks 61 statt. Ein Bitbündeldatenstrom DATA_C aus der Abwärtsverbindung wird zuerst in einem Serien/Parallel-Modifikationskreis 69 in eine von dem Bus vorausgesetzte Parallelform modifiziert, wonach die Daten im Speicher 61 gespeichert werden. Es ist notwendig, das zu tun, weil die Nachrichten im Beispielsfall Bitbündel sind und also von der normalen 2 Mbit/s Rahmenstruktur abweichen. Die Bitbündel aus verschiedenen Teilnehmern werden in zeitschlitzbezogenen Bereichen (die in 7 gezeigt werden) des Speichers gespeichert. Der Adressenbus 62b erhält die Speicheradresse von einem solchen Zähler der Zählereinheit, der im Bittakt des Rahmens der Aufwärtsverbindung zählt. Die Zählereinheit gibt auch dem Umsetzungskreis 69 einen Schreibbefehl. Der gespeicherte Bitstrom der Aufwärtsverbindung wird in der Ordnung gemäß der normalen 2 Mbit/s Rahmenstruktur von dem Speicher abgelesen, und zwar mittels aus der Rahmenstruktur der Abwärtsverbindung erhaltener Zeitschlitz- und Rahmensynchronisierimpulse. Eine eigentliche Modifikation der Rahmenstruktur der Aufwärtsverbindung findet statt, wenn gespeicherte Daten von der Adresse abgelesen wer den, die die an den Adressenbus angeschlossene Zählereinheit ausgegeben hat.
Die Entmischung der abgelesenen Daten findet in einer Entmischungseinheit 65 statt, die in diesem Beispielsfall vom Paralleltyp ist und somit z.B. aus parallelen EXKLUSIV-ODER-Gattern bestehen kann, deren Anzahl der Länge eines Bytes entspricht (8 St.). Weil es um einen RAM mit einem Gatter handelt, wird zum Speichern entweder eines Entmischungssequenzbytes oder eines eigentlichen Datenbytes ein Register 64 gebraucht, in dem das Entmischungssequenzbyte oder das Datenbyte so lange gespeichert wird, bis man Zeit hat, eines der beiden von dem Speicher abzulesen. Aus dem Ausgang der Entmischungseinheit 65 werden die entmischten Daten einem Parallel/Serien-Modifikationskreis 66 zugeführt, aus dessen Ausgang ein in der Aufwärtsverbindung zu übertragendes 2 Mbit/s Standardsignal erhalten wird.
6 zeigt auch einen Schreibpuffer 68a und einen Lesepuffer 68b des Mikroprozessors 51, mittels deren der Mikroprozessor imstande ist, den RAM-Speicher zu benutzen. Wenn der Prozessor eine Verbindung einem Teilnehmer vorbereitet (initialisiert), schreibt er eine teilnehmerbezogene Vermischungssequenz in den dem Zeitschlitz des Teilnehmers entsprechenden Speicherblock. Die Sequenz kann einen Mehrfachrahmen lang (16 Bytes) sein, aber auch längere Sequenzen können verwendet werden. Weil die vermischende Bitfolge (Vermischungssequenz) teilnehmerbezogen ist, ist es auch möglich, eine Sprachverschlüsselung durch Wählen verschiedener Bitfolgen für verschiedene Teilnehmer zustandezubringen. Wenn die Vermischungssequenz nur einen Mehrfachrahmen lang (16·8 Bits) ist und während der ganzen Verbindung unverändert bleibt, ist die Verschlüsselung nicht besonders gut, aber durch Veränderung der Sequenz während der Verbindung oder durch Verwendung einer mehrere Mehrfach rahmen langen Bitfolge kann die Verschlüsselung verbessert werden, weil z.B. ein Vorkommen von 2 ms Zyklen in den zu verwendenden Vermischungssequenzen in dieser Weise verhindert werden kann.
7 zeigt eine mögliche Speicherkarte eines RAM-Speichers. Die ersten 512 Bytes (Adressen 0 bis 511) enthalten die Vermischungssequenzen der Zeitschlitze TS0 bis TS31. Die Sequenzen sind in diesem Fall einen Mehrfachrahmen lang (16 Bytes). Die folgenden 512 Bytes (Adressen 512 bis 1023) bestehen aus den Entmischungssequenzen der Zeitschlitze TS0 bis TS31. Speicheradressen 1024 bis 1535 fungieren wiederum als Pufferspeicherstellen, mittels deren eine Modifikation der in der Aufwärtsverbindung zu übertragenden Daten von der Bitbündelform in die Form eines 2 Mbit/s Standardrahmens durchgeführt wird.
Die obenbeschriebene Anlage ist fähig, eine Vermischung zeitschlitzbezogen mittels einer von dem Benutzer gewählten Bitfolge auszuführen. Weil die Bitfolge frei wählbar ist, können Bitfolgen verwendet werden, die in einem Teilnehmerterminal möglichst leicht zu bilden sind. Es ist auch nicht notwendig, eine Vermischung in allen Zeitschlitzen durzuführen, denn in einen zeitschlitzbezogenen Speicherbereich kann z.B. eine Sequenz Nullen geschrieben werden, wobei der betreffende Zeitschlitz gewissermaßen unbehandelt bleibt.
Eine Kreuzverbindung des im RAM-Speicher gespeicherten Datenstroms ist bei der Modifikation der Rahmenstruktur auch möglich. Für diese Maßnahme ist jedoch eine Speicherung der Kreuzverbindungsinformation im RAM-Speicher notwendig, welche Information bei Adressengenerierung beachtet werden soll.
Auf der Teilnehmerterminalseite ist zur Verwirklichung einer Vermischung/Entmischung ein an sich bekannter, teilnehmerbezogener Vermischer/Entmischer genug (in derselben Weise wie oben in Zusammenhang mit 4 betreffend den Entmischer angeführt wurde).
Obgleich die Erfindung oben unter Bezugnahme auf die Beispiele der beigefügten Zeichnungen erläutert worden ist, ist es klar, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern daß sie im Rahmen der oben und in den beigefügten Patentansprüchen angeführten erfinderischen Idee modifiziert werden kann. Beispielsweise kann die Entmischung in der Zentraleinheit schon vor der Modifikation der Rahmenstruktur ausgeführt werden (weshalb verstanden werden soll, daß der in den Patentansprüchen erwähnte Übertragungsrahmen des von Teilnehmerterminalen gegen das Fernsprechnetz zu übertragenden Signals sowohl den Übertragungsrahmen zwischen den Teilnehmerterminalen und der Zentraleinheit als auch den zwischen der Zentraleinheit und dem Fernsprechnetz einschließt). Im Prinzip ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Lösung nur in der einen Richtung der Verbindung zu benutzen. Als Speicher kann auch im Prinzip jeder beliebige, wiederzuschreibende und -lesende Speicher benutzt werden (wenn es nur für die übrigen Eigenschaften des Speichers vernünftig ist). Was z.B. die erforderlichen Modifikationskreise betrifft, wird sich die praktische Verwirklichung auch ändern, wenn ein parallelförmiger RAM-Speicher gemäß dem obigen Beispiel nicht verwendet wird. Auch solche Modifikationen des Netzes sind möglich, die nicht mit der erfindungsgemäßen Idee verbunden sind, es ist z.B. im Prinzip möglich, den Teilnehmerapparat und das Teilnehmerterminal in dasselbe Gehäuse zu integrieren. In diesem Sinn muß auch die Erwähnung separater Teilnehmerapparate und -terminale weittragender verstanden werden.

Claims

Verfahren zur Verwirklichung einer teilnehmerbezogenen Vermischung in einem Teilnehmernetz, das – eine Mehrzahl Teilnehmerapparate (102), – eine Mehrzahl Teilnehmerterminale (101), wobei an ein Teilnehmerterminal mindestens ein Teilnehmerapparat (102) mittels einer in elektrischer Form zu verwirklichenden Übertragungsverbindung (111) angeschlossen ist, und – eine für die Mehrzahl Teilnehmerterminale gemeinsame Zentraleinheit (103) aufweist, die die Teilnehmerapparate mit einem öffentlichen Fernsprechnetz verbindet, in welchem Teilnehmernetz eine Datenübertragung zwischen der Mehrzahl Teilnehmerapparate und der Zentraleinheit in einer zeitmultiplexen Weise in aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen über einen gemeinsamen Übertragungsweg (110) stattfindet, und nach welchem Verfahren – teilnehmerbezogene Vermischungssequenzen in der Zentraleinheit (103) gebildet werden und die Daten des entsprechenden Teilnehmers von jeder Vermischungssequenz in Vermischungselementen (67) vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentraleinheit (103) des Netzes die Vermischungssequenzen der Teilnehmer gespeichert werden, die jeweils den Zeitschlitzen des Übertragungsrahmens eines an die Teilnehmerterminale zu sendenden Signals entsprechen, und daßVermischungssequenzdaten des Teilnehmers, der im Übertragungsrahmen dem jeweils an der Reihe stehenden Zeitschlitz entspricht, in die Vermischungselemente (67) der Zentraleinheit gelesen werden, um die Daten des betreffenden Teilnehmers mittels seiner eigenen Vermischungssequenz zu vermischen.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Initialisierung der Vermischungssequenz immer am Anfang einer Verbindung ausgeführt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Länge der Vermischungssequenz die Länge eines Mehrfachrahmens benutzt ^wird.
Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Teilnehmer eine neue Sequenz gespeichert wird, wenn die Verbindung aktiv ist.
Verfahren zur Verwirklung einer teilnehmerbezogenen Entmischung in einem Teilnehmernetz, das – eine Mehrzahl Teilnehmerapparate (102), – eine Mehrzahl Teilnehmerterminale (101), wobei an ein Teilnehmerterminal mindestens ein Teilnehmerapparat (102) mittels einer in elektrischer Form zu verwirklichenden Übertragungsverbindung (111) angeschlossen ist, und – eine für die Mehrzahl Teilnehmerterminale gemeinsame Zentraleinheit (103) aufweist, die die Teilnehmerapparate mit einem öffentlichen Fernsprechnetz (104) verbindet, in welchem Teilnehmernetz eine Datenübertragung zwischen der Mehrzahl Teilnehmerapparate und der Zentraleinheit in einer zeitmultiplexen Weise in aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen über einen gemeinsamen Übertragungsweg (110) stattfindet, und nach welchem Verfahren – teilnehmerbezogene Entmischungssequenzen in der Zentraleinheit (103) gebildet werden und die Daten des entsprechenden Teilnehmers von jeder Entmischungssequenz in Entmischungselementen (65) entmischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß In der Zen traleinheit des Netzes die Entmischungssequenzen der Teilnehmer gespeichert werden, die jeweils den Zeitschlitzen des Übertragungsrahmens eines aus den Teilnehmerterminalen an das Fernsprechnetz zu sendenden Signals entsprechen, und daß Entmischungssequenzdaten des Teilnehmers, der im Übertragungsrahmen dem jeweils an der Reihe stehenden Zeitschlitz entspricht, in die Entmischungselemente (65) der Zentraleinheit gelesen werden, um die Daten des betreffenden Teilnehmers mittels seiner eigenen Entmischungssequenz zu entmischen.
Anlage zur Verwirklichung einer teilnehmerbezogenen Vermischung in einem Teilnehmernetz, das – eine Mehrzahl Teilnehmerapparate (102), – eine Mehrzahl Teilnehmerterminale (101), wobei an ein Teilnehmerterminal mindestens ein Teilnehmerapparat (102) mittels einer in elektrischer Form zu verwirklichenden Übertragungsverbindung (111) angeschlossen ist, und – eine für die Mehrzahl Teilnehmerterminale gemeinsame Zentraleinheit (103) aufweist, die die Teilnehmerapparate mit einem öffentlichen Fernsprechnetz verbindet, in welchem Teilnehmernetz eine Datenübertragung zwischen der Mehrzahl Teilnehmerapparate und der Zentraleinheit in einer zeitmultiplexen Weise in aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen über einen gemeinsamen Übertragungsweg (110) stattfindet, welche Anlage in der Zentraleinheit (103) des Netzes – Elemente (51) zum Bilden teilnehmerbezogener Vermischungssequenzen, und – Vermischungselemente (67) zur Vermischung der Daten des Teilnehmers mittels der jeweils entsprechenden Vermischungssequenz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentraleinheit (103) dazu einen Speicher (61), in dem die Vermischungssequenzen der den Zeitschlitzen des Übertragungsrahmens entsprechenden Teilnehmer gespeichert sind, und Elemente (43, 63) zur Kopplung der Vermischungssequenzdaten des Teilnehmers, der dem jeweils an der Reihe stehenden Zeitschlitz entspricht, aus dem Speicher an die Vermischungselemente (67) aufweist, um die Daten des betreffenden Teilnehmers mittels seiner eigenen Vermischungssequenz zu vermischen.
Anlage nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Speicher ein RAM-Speicher (61) ist.
Anlage zur Verwirklichung einer teilnehmerbezogenen Entmischung in einem Teilnehmernetz, das – eine Mehrzahl Teilnehmerapparate (102), – eine Mehrzahl Teilnehmerterminale (101), wobei an ein Teilnehmerterminal mindestens ein Teilnehmerapparat (102) mittels einer in elektrischer Form zu verwirklichenden Übertragungsverbindung (111) angeschlossen ist, und – eine für die Mehrzahl Teilnehmerterminale gemeinsame Zentraleinheit (103) aufweist, die die Teilnehmerapparate mit einem öffentlichen Fernsprechnetz verbindet, in welchem Teilnehmernetz eine Datenübertragung zwischen der Mehrzahl Teilnehmerapparate und der Zentraleinheit in einer zeitmultiplexen Weise in aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen über einen gemeinsamen Übertragungsweg (110) stattfindet, welche Anlage in der Zentraleinheit (103) des Netzes – Elemente (51) zum Bilden teilnehmerbezogener Entmischungssequenzen, und – Entmischungselemente (67) zur Entmischung der Daten des Teilnehmers mittels der jeweils entsprechenden Entmischungssequenz aufweist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zentraleinheit (103) dazu einen Speicher (61), in dem die Entmischungssequenzen der den Zeitschlitzen des Übertragungsrahmens entsprechenden Teilnehmer gespeichert sind, und Elemente (43, 64) zur Kopplung der Entmischungssequenzdaten des Teilnehmers, der dem jeweils an der Reihe stehenden Zeitschlitz entspricht, aus dem Speicher an die Entmischungselemente (67) aufweist, um die Daten des betreffenden Teilnehmers mittels seiner eigenen Entmischungssequenz zu entmischen.
Anlage nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Speicher ein RAM-Speicher (61) ist.