DE19825398A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung digitalisierter Daten - Google Patents

Abstract

Bekannte digitale Übertragungsverfahren benutzen das RS-Fehlerschutzverfahren zum Wiederherstellen gestörter Signale auf den Strecken bis zu einem Grenzwert, bei dessen Überschreiten ein Totalausfall entsteht. DOLLAR A Die Decodiereinrichtungen gestatten eine Auswertung der Beanspruchungshöhe der Fehlerkorrektur, aus der ein Fehlerkorrektursignal gebildet und zusammen mit einem Streckenkennzeichnungssignal dem Nutzsignal zugefügt und zuletzt ausgewertet wird. Die Eingangssignale von einem Serviceprovider oder von einem anderen Netzbetreiber und die Eingangssignale von einem Kunden sowie die Rückkanalabschnitte können mit diesem Verfahren ebenfalls überwacht werden. DOLLAR A Die Anwendung der Erfindung ist für alle digitalen Netze möglich. Bevorzugte Anwendung sind Echtzeitübertragungen ohne Möglichkeit von Signalwiederholungen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 angegebenen, sowie auf eine Vor­ richtung der im Patentanspruch 6 näher bezeichneten Art. Ein derartiges Verfahren ist z. B. im Standard "Digital Video Broadcasting (DVB) Microwave Multipoint Distribution Systems (MMDS) below 10 GHz" Nr.: EN 300 749 V1.1.2 1997-08 beschrieben.

Digitalisierte Signale werden, bevor sie auf eine Übertra­ gungsstrecke gegeben werden, mit einem Fehlerschutz verse­ hen, um sie auch bei Auftreten von Störungen wiederherstel­ len zu können. Eines der häufigsten verwendeten Korrektur­ verfahren ist das Reed-Solomon-Codierverfahren (RS-Codie­ rung), welches es bis zu einer gewissen Korrekturgrenze ge­ stattet, Fehler im Datenstrom bei der Decodierung zu besei­ tigen. RS-Codecs werden z. B. bei ATM-(ATM:Asynchronous Transfer Mode)-, DVB-S (Digital Video Broadcasting-Satel­ lite), DVB-C- (Digital Video Broadcasting-Cable), DVB-T- (Digital Video Broadcasting-Terrestrial), PDH- (Plesio­ chronous Digital Hierarchy)-, SDH- (Synchronous Digital Hierarchy) -Übertragungen angewendet. Bei ausreichendem Fehlerschutz wird das Signal nach der Decodierung am Ende der Strecke vollständig und fehlerfrei wiederhergestellt.

Es besteht das Problem, daß das decodierte Empfangssignal trotz einer unter Umständen schon erheblichen Fehlerbeein­ flussung auf der Übertragungsstrecke vollkommen einwandfrei empfangen erscheint, jedoch bei nur geringfügiger Über­ schreitung der Grenze des Fehlerschutzes ohne Vorankündigung völlig ausfällt.

Als Ansätze zur Lösung dieses Problems sind bekannt:
Mit einer stufenweisen Codierung und der dazugehörigen Decodierung, dem "Graceful Degradation", tritt bei einer Erhöhung der Übertragungsstörungen zum Beispiel bei Video­ signalen kein sofortiger völliger Ausfall, sondern erst eine Verschlechterung der Bildqualität auf.

Für MPEG-Signale (MPEG-Signale: Bild-, Ton- und Datensigna­ le, die nach der Vorschrift der Motion Pictures Experts Group codiert sind) gibt es von verschiedenen Herstellern Testsequenzen und Auswerteeinrichtungen. Deren Hauptziel ist die Ermittlung von syntaktischen Fehlern, die in den Codier- und Decodiereinrichtungen auftreten. Diese Technik kann auch für die Prüfung der Tauglichkeit von Übertragungsstrecken für MPEG-Signale benutzt werden, allerdings können die Über­ tragungsfehler nicht vollständig erfaßt werden.

Bei ATM-Strecken wird häufig das Fehlen von ATM-Zellen er­ mittelt. Dieses Verfahren ist nur für ATM-Signale anwendbar und gestattet nur die Überprüfung des entsprechenden Teil­ systems.

Für neue interaktive Systeme ist ein QoS (Quality of Ser­ vice)-Vorschlag gemacht worden. Dabei wird die Übertragbar­ keit einer bestimmten Datenrate innerhalb eines Abschnittes gewährleistet.

Alle bekannten Verfahren haben jedoch den Mangel, daß sie nur Teillösungen ermöglichen. Für einen Netzbetreiber ist aber schon die Ermittlung des Zustandes des Eingangssignals wichtig. Weiterhin benötigt man Informationen über die Da­ tensicherheit für jede Teilstrecke und für die Rückkanalab­ schnitte. Die Datensicherheit kann durch das Verhältnis der Leistungsfähigkeit des eingesetzten Fehlerkorrekturverfah­ rens zu den auf der Übertragungsstrecke eingefügten Daten­ verfälschungen bzw. den Abstand zwischen Fehlerkorrektur­ grenze und Störungsniveau (hier als Übertragungsreserve be­ zeichnet) charakterisiert werden. Die Sicherheit für die zu übertragenden Daten muß unabhängig von der Datenstruktur (z. B. MPEG, ATM oder IP) gewährleistet werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Ermittlung der Übertragungsreserve für alle relevanten Teilübertragungen. Mit der Erfindung soll ein universell anwendbares Verfahren zur Ermittlung der Übertragungssicherheit für Daten geschaf­ fen werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das im Kennzeichen des Patentanspruch 1 beschriebene Verfahren.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Konkretisierungen des Ver­ fahrens sind in den Kennzeichen der Unteransprüche 2 bis 5 beschrieben.

Eine geeignete Vorrichtung für die Realisierung des Verfah­ rens ist im Kennzeichen des Patentanspruchs 6 definiert.

Mit Hilfe der Erfindung gelingt es auf überraschend einfache Weise, die vorhandenen Fehlerkorrekturschaltungen auch für die Ermittlung der Datenübertragungssicherheit zu nutzen. Der Widerspruch, daß einerseits die bei der Übertragung auftretenden Fehler vollständig beseitigt werden müssen und andererseits aber eine Information über die Systemreserve notwendig ist, wird in der doppelten Ausnutzung der Fehler­ korrekturschaltungen und der Hinzufügung der Streckenkenn­ zeichnungssignale überwunden. Damit ist die Bildung der Information für die Systemreserve an Datenübertragungssi­ cherheit möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert und in den zugehörigen Zeichnungen veranschaulicht:

Fig. 1 zeigt die grundsätzlichen Baugruppen für die Bildung der notwendigen Signale zur Ermittlung der Daten­ sicherheit,

Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung in einer Teil­ strecke mit der Bildung der Fehlerkorrekturinfor­ mation, dem Streckenkennzeichnungssignal SAI, den Multiplexer und den ausgangsseitigen Demultiplexer mit Auswerteeinrichtung,

Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung in einer Übertra­ gungskette mit Einbeziehung der Rückkanalabschnitte.

Gemäß der Fig. 1 wird zur Erzeugung der Information für die Datensicherheit der Teilstrecke die Fehlerkorrekturinforma­ tion F(n) aus der Fehlerkorrekturschaltung RS (Reed-Solomon- Decoder) entnommen. Dieses Signal wird erforderlichenfalls in einer Parallel/Seriell-Wandlung in einen Datenstrom umge­ wandelt und dem Nutzsignal in einem Multiplexer zugeführt. Zur Identifizierung der Teilstrecke wird das Streckenkenn­ zeichnungssignal SAI gebildet und dem Nutzsignal ebenfalls zugeführt. Das Ausgangssignal am Multiplexer I(n) ergibt sich aus dem Eingangssignal I und dem Zusatzsignal Z (n).
I (n) = I + Z (n)
(n) = Kennzeichnung der Teilstrecke,
Z(n) = SAI(n) + F(n) + Z(n-1).

Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung in einer Teil­ strecke mit der Bildung der Fehlerkorrekturinformation, dem Streckenkennzeichnungssignal SAI, dem Multiplexer und dem ausgangsseitigen Demultiplexer mit Auswerteeinrichtung.

In Fig. 3 ist der vorteilhafte Einsatz der Erfindung in einer Übertragungskette unter Einbeziehung der Rückkanal­ abschnitte gezeigt.

Die Nutzung des Verfahrens ist nicht auf bestimmte Arten von Übertragungsstrecken begrenzt. Es kann auf den zu überwa­ chenden Streckenabschnitten durchgängig (Kabelverbindungen, Richtfunkstrecken, HF-Verbindungen zu Teilnehmern) genutzt werden.

In Ausnahmefällen, wo die FEC (Forward Error Correction - Vorwärtsfehlerkorrektur) nach der RS-Codierung nicht ange­ wendet wird, kann in der Coderschaltung ausnahmsweise eine digitale Prüfzeile, das heißt eine bekannte Dateninformation ersatzweise eingefügt werden, die decoderseitig ausgewertet wird und aus der die gleiche Fehlerkorrekturinformation F(n) gebildet wird.

Die Übertragungssicherheit ist Teil der Netzsicherheit. Mit der Anwendung der Erfindung kann für digitale Netze ein Maß für die Datensicherheit bzw. Übertragungssicherheit auf den genutzten Teilstrecken und damit insgesamt für die Übertra­ gungssicherheit ermittelt werden.

Die Anwendung der Erfindung ist in digitalen Netzen unter­ schiedlichster Art, insbesondere mit Echtzeitübertragungen ohne Möglichkeit von Signalwiederholungen möglich. So können Abschnitte der Primary und der Secondary distribution zusammengefaßt werden. High-Speed-Netze und Zugangsnetze können ebenfalls in die Ermittlung der Netzsicherheit mit einbezogen werden.

Vorauswertungen zur Verdichtung der für die Ermittlung der Datensicherheitsinformation erforderlichen Signale und auch Zentrale Überwachungen ohne Veränderungen des Nutzdaten­ stromes sind möglich.

Claims (6)

1. Verfahren zur Übertragung digitalisierter Daten, die vor der Übertragung mit einem Fehlerschutz versehen und danach unter dessen Verwendung wiederhergestellt werden, dadurch gekennzeichnet,

• - daß empfangsseitig der Zustand der Fehlerkorrektur ausgewertet und daraus Fehlerkorrektursignale gebildet werden,
• - daß für jede Strecke ein Streckenkennzeichnungssignal gebildet wird,
• - daß das Fehlerkorrektursignal und das Streckenkenn­ zeichnungssignal dem Nutzsignaldatenstrom zugefügt werden und
• - daß zuletzt aus dem Fehlerkorrektursignal und dem Streckenkennzeichnungssignal eine Datensicherheits­ information gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fehlerkorrektursignale und Streckenkennzeichnungssignale für jede Teilstrecke separat gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch für die von außen zugeführten Signale Feh­ lerkorrektursignale und Streckenkennzeichnungssignale gebildet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Übertragungsstrecke die vorhandenen Fehlerkorrektursignale und die dazugehörigen Strecken­ kennzeichnungssignale vom Nutzsignaldatenstrom getrennt werden und dem Rückkanaldatenstrom zugefügt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückkanalabschnitte ebenfalls Fehlerkor­ rektursignale und die dazugehörigen Streckenkennzeich­ nungssignale gebildet werden und dem Datenstrom zugefügt werden.

6. Vorrichtung zur Übertragung digitalisierter Daten, bei der im Decoder eine Fehlerkorrekturschaltung eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang der Fehlerkorrekturschaltung im Decoder, erforderlichenfalls über einen Parallel/Seriell-Wandler, und die Signale eines Streckenkennzeichnungs-Signalgebers mit dem Eingang eines Multiplexers verbunden sind.