DE19815603A1 - Anordnung zum Synchronisieren einer Vermittlungseinrichtung und einer Mehrkanalübertragungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und eine Mehrkanalübertragungsvorrich­ tung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.

Die weltweite Vernetzung von Computern nimmt durch das Inter­ net beständig zu. Dabei sind viele Computer noch über eine analoge Schnittstelle an das Telekommunikationsnetz ange­ schlossen und benutzen zur Datenübertragung ein Modem, das die digitalen Signale des Computers in analoge Signale zur Übertragung über die analogen Anschlußleitungen der Teilneh­ mer wandelt. Bisher lag die höchste Datenübertragungsrate solcher Modems bei 33,6 kbps nach dem V.34+ Standard der In­ ternational Telecommunication Union (ITU) Bei zukünftigen Standards zur Datenübertragung wie der erst kürzlich von der ITU verabschiedete V.90-Standard (Markt & Technik, Nr. 7, 13.2.1998) werden allerdings Übertragungsraten bis 56 kbps für Modems, allerdings nur in Empfangsrichtung, möglich sein.

Um diese Übertragungsraten zu erreichen ist es allerdings er­ forderlich, daß einer der beiden Teilnehmer - typischerweise ein sogenannter Internet-Service-Provider (ISP) - digital, beispielsweise über ISDN, an das Telekommunikationsnetz ange­ schlossen ist. Zudem müssen die Signale vom ISP digital so­ weit bis zum analog angeschlossenen Teilnehmer übertragen werden, daß erst in räumlicher Nähe des analog angeschlosse­ nen Teilnehmers auf analoge Übertragung übergangen wird. Um eine optimale Übertragungsrate zu erreichen sollte nur eine Digital-/Analog-Wandlung bei der Übertragung durchgeführt werden. Der ISP sendet digitale, pulskode-modulierte Signale (PCM-Signale) an die analog angeschlossene Gegenstelle, die beim Übergang zur analogen Übertragung in pulsamplituden­ modulierte Signale (PAM-Signale) gewandelt werden. Die tech­ nischen Grundlagen der Verwendung der Pulsamplitudenmodulati­ on zur Übertragung von PCM-Daten über analoge Leitungen sind beispielsweise in der WO 96/18261 ausführlich erläutert.

Zur optimalen Nutzung der Kapazität vorhandener analoger An­ schlußleitungen wurde bereits seit einiger Zeit von der Ein­ fachnutzung von analogen Anschlußleitungen auf eine Mehr­ fachnutzung übergegangen. Eine physikalische Leitung wird da­ bei nicht nur für eine Verbindung, sondern für eine Vielzahl von Verbindungen genutzt. Ein beispielhaftes System, das bis zu elf Verbindungen pro Kupfer-Doppelleitung (a/b-Ader) er­ möglicht, ist ausführlich von N. Hahn in telekom praxis 3/96, Seiten 32 bis 36, beschrieben. Zur Übertragung werden die Verbindungssignale digitalisiert (PCM) und die digitalen Si­ gnale in einem Zeitmultiplexverfahren über die Mehrfachnut­ zungsleitung übertragen, um in der räumlichen Nähe der analo­ gen Teilnehmeranschlüsse auf die Teilnehmer verteilt und wie­ der in analoge Signale gewandelt zu werden. Solche Anordnun­ gen, die zur Signalübertragung bis zum Teilnehmer sowohl ana­ loge als auch digitale Übertragungsverfahren benutzen, werden üblicherweise als Analog-Digital-Loop-Carrier-Systeme (ADLC-sy­ steme) bezeichnet.

Als besonders problematisch erweist sich die Übertragung von Daten von einem digital angeschlossenen Teilnehmer zu einem analog angeschlossenen Teilnehmer mit 56 kbps nach dem V.90-Stan­ dard in ADLC-Systemen. In den Einrichtungen zur Mehr­ fachnutzung wird das empfangene analoge Signal digitalisiert. Da bei dem V.90-Standard die digitalen Werte in der Amplitude des analogen PAM-Signals kodiert sind, ist bei der Digitali­ sierung zur Wandlung der korrekten Werte der richtige Zeit­ punkt nötig. Durch eine Verschiebung des Wandlungstaktes in der Einrichtung zur Mehrfachnutzung gegenüber dem Takt, mit dem die analogen PAM-Signale erzeugt wurden, können fehler­ hafte Werte gewandelt und an das Modem übertragen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die fehler­ freie Übertragung von PAM-Signalen von einem digital ange­ schlossenen Teilnehmer an einen analog angeschlossenen Teil­ nehmer in ADLC-Systemen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch eine Mehrkanalübertragungsvorrich­ tung mit den Merkmalen von Patentanspruch 8 gelöst. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen der Anordnung bzw. der Vorrichtung er­ geben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Eine Ausführungsform der Erfindung überträgt ein Synchronisa­ tionssignal an eine erste Mehrkanalübertragungseinrichtung, die PAM-Signale empfängt. Dadurch wird die erste Mehrkanal­ übertragungseinrichtung auf einen Takt, der zur Erzeugung der PAM-Signale verwendet wurde, synchronisiert und die Analog-/Digi­ tal-Wandlung in der ersten Mehrkanalübertragungseinrich­ tung erfolgt im Zeitraster der PAM-Signalerzeugung, so daß keine Wandlungsfehler mehr aufgrund von asynchronen Wandlun­ gen auftreten können und Datenübertragungsraten bis 56 kbps möglich sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Synchronisationssignal über eine dafür vorgesehene Synchroni­ sationsleitung übertragen. Vorteilhafterweise kann dadurch der Takt, der die D/A-Wandlungseinrichtungen in den Teilneh­ merleitungsanschlußeinrichtungen steuert, direkt über die Synchronisationsleitung an die erste Mehrkanalübertragungs­ einrichtung, die einen Anschluß für die Synchronisationslei­ tung und eine Einrichtung zum Empfangen und Auswerten des Synchronisationssignals aufweist, übertragen werden und dort zur Steuerung der A/D-Wandlungseinrichtungen verwendet wer­ den.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Synchronisationssignal über eine analoge Leitung übertragen. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß keine zusätzlichen Leitungen für die Übertragung des Syn­ chronisationssignals benötigt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Synchronisationssignal in einem für die Signalüber­ tragung ungenutzten Frequenzbereich Δf2 übertragen. Die Si­ gnalübertragung findet in einem Frequenzbereich Δf1 statt, der unterhalb Δf1 < Δf2 oder oberhalb Δf1 < Δf2 des Fre­ quenzbereichs Δf2 zur Übertragung des Synchronisationssignals liegt. Vorteilhafterweise wird dadurch die Signalübertragung nicht unterbrochen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Synchronisationssignal vor Beginn der Signalübertra­ gung übertragen. Dieser zeitlich begrenzte Synchronisation­ simpuls ermöglicht, daß sich die erste Mehrkanalübertragungs­ einrichtung synchronisiert. Ein Vorteil dieser Ausführungs­ form ist der geringe Aufwand in der Mehrkanalübertragungsein­ richtung zum Synchronisieren, da der Synchronisationsimpuls direkt von den D/A-Wandlungseinrichtungen in der ersten Mehr­ kanalübertragungseinrichtung zur Synchronisation benutzt wer­ den kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Signalübertragung kurzzeitig unterbrochen und das Synchronisationssignal übertragen. Vorteilhafterweise wird bei dieser Ausführungsform die Mehrkanalübertragungseinrich­ tung periodisch nachsynchronisiert, so daß ein Driften der Synchronisation vermieden wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbei­ spiels der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 ist ein digitaler Teil des Telekommunikationsnet­ zes 1 über eine bidirektionale, digitale Leitung 2 mit einer Vermittlungseinrichtung 20 verbunden. Die Vermittlungsein­ richtung 20 besteht aus einem Leitungsschalter 3, einer Viel­ zahl von Teilnehmerleitungsanschlußeinrichtungen 51 bis 54, die jeweils über bidirektionale, digitale Leitungen 41 bis 44 mit dem Leitungsschalter 3 verbunden sind, sowie einem Syn­ chronisationssignalgenerator 45. Die Vermittlungseinrichtung 20 ist über analoge Leitungen 61 bis 64 und einer Synchroni­ sationsleitung 65 mit einer ersten Mehrkanalübertragungsein­ richtung 7 verbunden. Die Synchronisationsleitung 65 ist da­ bei über einen Anschluß 71 mit einer einer Einrichtung 70 zum Empfangen und Auswerten des Synchronisationssignals in der ersten Mehrkanalübertragungseinrichtung 7 verbunden. Die er­ ste Mehrkanalübertragungseinrichtung 7 ist über eine digitale Leitung 8 mit einer zweiten Mehrkanalübertragungseinrichtung 9 verbunden, die wiederum über analoge Teilnehmerleitungen 101 bis 104 mit analogen Teilnehmern 11 bis 14 verbunden ist.

Bei einer Datenübertragung mit 56 kbps in Richtung zum analog angeschlossenen Teilnehmer werden digitale Signale vom digi­ talen Teil des Telekommunikationsnetzes 1 über die Leitung 2 an den Leitungsschalter 3 übertragen, der die Signale digital über die Leitung 41 an die Teilnehmerleitungsanschlußeinrich­ tung 51 überträgt, die die digitalen Signale in PAM-Signale mit einem Takt T wandelt (D/A-Wandlung). Die PAM-Signale wer­ den dann über eine analoge Teilnehmerleitung 61 an die erste Mehrkanalübertragungseinrichtung 7 übertragen, dort analog-/digi­ tal-gewandelt (A/D-Wandlung) und über die digitale Lei­ tung 8 an die zweite Mehrkanalübertragungseinrichtung 9 über­ tragen. Die zweite Mehrkanalübertragungseinrichtung 9 wandelt die ankommenden digitalen Signale in analoge Signale und überträgt diese an den entsprechenden Teilnehmer 11 über die analoge Teilnehmerleitung 101. Beim Teilnehmer 11 befindet sich ein Modem, das die empfangenen analogen PAM-Signale de­ kodiert, d. h. in die ursprünglichen digitalen Signale zurück­ wandelt.

In einem ersten Ausführungsbeispiel wird die Synchronisation durch Übertragung eines Synchronisationssignals auf einer da­ für vorgesehenen Leitung 65 erzielt. Dieses Synchronisations­ signal, das über die Leitung 65 an die Einrichtung 70 zum Empfangen und Auswerten des Synchronisationssignals in der erste Mehrkanalübertragungseinrichtung 7 übertragen wird, wird von einem Synchronisationssignalgenerator 45 erzeugt. Die Einrichtung 70 zum Empfangen und Auswerten des Synchroni­ sationssignals erzeugt aus dem Synchronisationssignal einen Takt T, der für die D/A-Wandlung in der Vermittlungseinrich­ tung 20 verwendet wird.

In einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zur Synchronisation eine der Vielzahl von analogen Leitungen 61 bis 64 verwendet. Dazu wird beispielsweise auf der analogen Leitung 61 ständig ein Synchronisationssignal übertragen. Aus diesem Synchronisationssignal wird dann in der ersten Mehrka­ nalübertragungseinrichtung 7 der Takt T zur Analog-/Digital- Wandlung erzeugt. Das Synchronisationssignal kann entweder in einem Frequenzbereich, der üblicherweise für die Datenüber­ tragung zur Verfügung steht, oder in einem Frequenzbereich, der oberhalb bzw. unterhalb des Frequenzbereichs zur Daten­ übertragung liegt, übertragen werden. Im ersten Fall wird ausschließlich das Synchronisationssignal als Information übertragen, während im zweiten Fall neben den Daten das Syn­ chronisationssignal als Information übertragen wird. Dies er­ fordert eine Signalverarbeitung in der ersten Mehrkanalüber­ tragungseinrichtung 7 zum Trennen des Synchronisationssignals von dem eigentlichen Datensignal.

Vorzugsweise wird mit der Erfindung ein Synchronisationsalgo­ rithmus verwendet, durch den beispielsweise ein bestimmtes eindeutig erkennbares Synchronisationssignal an die erste Mehrkanalübertragungseinrichtung 7 übertragen wird, das die A/D-Wandlungseinheiten auf den Takt der D/A-Wandlungseinhei­ ten in den Leitungsanschlußeinrichtungen 51 bis 54 synchroni­ siert. Dieses Synchronisationssignal kann am Anfang einer Übertragung oder periodisch wiederkehrend während der Über­ tragung übertragen werden. Eine periodisch wiederkehrende Synchronisation hat den Vorteil, daß ein eventueller Verlust der Synchronisation beispielsweise durch eine Driften des Taktes, der die A/D-Wandlungseinrichtungen in der ersten Mehrkanalübertragungseinrichtung 7 steuert, wie bei der ein­ maligen Synchronisation am Anfang der Übertragung nicht auf­ treten kann.

Claims (10)

1. Anordnung zur Mehrfachnutzung von Leitungen in Telekommu­ nikationsnetzen, die eine digitale Vermittlungseinrichtung (20) und eine erste Mehrkanalübertragungseinrichtung (7) auf­ weist, wobei die Vermittlungseinrichtung (20) über eine Viel­ zahl von analogen Leitungen (61, 62, 63, 64) mit der ersten Mehrkanalübertragungseinrichtung (7) verbunden ist und die erste Mehrkanalübertragungseinrichtung (7) über eine digitale Leitung (8) mit einer zweiten Mehrkanalübertragungseinrich­ tung (9) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Synchronisation zwischen der Vermittlungseinrichtung (20) und der ersten Mehrkanalübertragungseinrichtung (7) vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Vielzahl von analogen Leitungen zur Übertragung ei­ nes Synchronisationssignals zwischen der Vermittlungseinrich­ tung (20) und der ersten Mehrkanalübertragungseinrichtung (7) vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermittlungseinrichtung (20) über eine Leitung (65) zur Übertragung eines Synchronisationssignals mit der ersten Mehrkanalübertragungseinrichtung (7) verbunden ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Synchronisationsalgorithmus zur Synchronisation der Ver­ mittlungseinrichtung (20) und der Mehrkanalübertragungsein­ richtung (7) vorgesehen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Synchronisationsalgorithmus vor Beginn einer Si­ gnalübertragung Signale zur Synchronisation der Vermittlungs­ einrichtung (20) und der ersten Mehrkanalübertragungseinrich­ tung (7) übertragen werden.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Synchronisationsalgorithmus während einer Signal­ übertragung Signale zur Synchronisation der Vermittlungsein­ richtung (20) und der Mehrkanalübertragungseinrichtung (7) übertragen werden und dazu die Signalübertragung zur Übertra­ gung des Synchronisationssignals unterbrochen wird.

7. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Synchronisationsalgorithmus während einer Signal­ übertragung Signale zur Synchronisation der Vermittlungsein­ richtung (20) und der Mehrkanalübertragungseinrichtung (7) in einem Frequenzbereich übertragen werden, der nicht zur Si­ gnalübertragung genutzt wird.

8. Mehrkanalübertragungsvorrichtung zur digitalen Übertragung einer Vielzahl von analogen Verbindungen über eine Leitung, wobei die Mehrkanalübertragungsvorrichtung (7) eine Vielzahl von Anschlüssen für analoge Leitungen (61, 62, 63, 64) und einen Anschluß für eine digitale Leitung (8) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (70) zum Empfangen und Auswerten eines Syn­ chronisationssignals vorgesehen ist.

9. Mehrkanalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (70) zum Empfangen und Auswerten eines Syn­ chronisationsignals das Synchronisationssignal von einer der Vielzahl von analogen Leitungen (61, 62, 63, 64) empfängt.

10. Mehrkanalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (70) zum Empfangen und Auswerten eines Syn­ chronisationsignals das Synchronisationssignal von einer da­ für vorgesehenen Synchronisationsleitung (65) empfängt, die über einen Anschluß (71) mit der Einrichtung (70) verbunden ist.