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Verfahren zur zeichenweisen parallelen, arrhythmischen Übertragung
von binär codierten Nachrichtenzeichen im Fernsprechwählnetz zwischen einer Außenstation
und einer Zentralstation Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur zeichenweisen
parallelen, arrhythmischen Übertragung von binär codierten Nachrichtenzeichen im
Pernsprechwählnetz zwischen einer Außenstation und einer Zentralstation, bei dem
jedem Nachrichtenzeichen eine bestimmte Kombination von Modulationsmerkmalen zugeordnet
ist und zwischen den Zeichenkombinationen eine bestimmte, festgelegte Kombination
von Modulationsmerkmalen für den Ruhezustand ausgesendet wird und am Beginn oder
während der Nachrichtenübertragung pegellose Zustände in der Übertragungsrichtung
von der Außenstation zur Zentralstation vorhanden sind.
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Bei der Übertragung von Daten über Fernsprechyerbindungen steht der
Frequenzbereich von 300 Hz bis 3400 Hz zur Verfügung.
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In diesem Frequenzbereich erfolgt eine Übertragung der codierten Nachrichten
von der Sende- zur Empfangsstelle. Zur Übertragung geringer Datenmengen, insbesondere
bei Datensammelsystemen und Auskunftssystemen, werden Modems benutzt, mit denen
die Schritte eines Nachrichtenzeichens parallel in zwei oder drei quaternarfrequenzmodulierten
Kanälen übertragen werden. Der Begriff "Modem" besteht bekanntlich aus der Zusammenziehung
der Anfangsbuchstaben der Bezeichnungen von Modulator und Demodulator. Die zu übertragenden
Daten werden von einer sendenden Außenstation zu einer empfangenden Zentralstation
übermittelt. Die Außenstation besteht aus dem Modem der Außenstation
und
einem einfachen Dateneingabegerät als Endgerät der Außenstation. Die Zentralstation
enthält neben aem hodem der Zentralstation das Endgerät der Zentralstation, das
neben der Aufgabe des Datenempfangs auch die Steuerung des Betriebsablaufes übernehmen
muß. Dazu befindet sich ein Betriebssteuergerät zwischen dem Modem der Zentralstation
und dem eigentlichen datenempfangenden Endgerät.
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Bevor Daten übertragen werden können, muß eine Fernsprechverbindung
zwischen der sendenden Außenstation und der empfangenden Zentralstation aufgebaut
werden. Die Daten werden, nachdem auf beiden Stationen die Moaems anstelle der Fernsprechapparate
an die Fernsprechleitung angeschaltet wurden, blockweise übertragen. Der Empfang
der Daten wird nach jedem Block auf eine Aufforderung der Außenstation hin von der
Zentralstation durch ein Quittungssignal bestätigt. Das Quittungssignal teilt der
Außenstation mit, ob die Übertragung "gut" oder schlecht war. Kommt beispielsweise
das Quittungssignal "gut", dann kann die Übertragung der Daten fortgesetzt werden,
während beim Quittungssignal "schlecht" der letzte Datenblock wiederholt werden
muß. Sobald das Quittungssignal in der Außenstation empfangen und erkannt wurde,
kann der Modem der Außenstation wieder in die Sendestellung geschaltet werden. Bei
einem bekannten Daten-Parallelsystem wird für jedes Nachrichtenzeichen eine bestimmte
Kombination von Tonfrequenzen ausgesendet. Nach jeder Zeichenkombination wird eine
bestimmte, festgelegte Frequenzkombination, die den Ruhezustand kennzeichnet, übertragen.
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Zur Aufforderung der Quittungsabgabe wird am Ende des ausgesendeten
Datenblockes in der Außenstation der Sendepegel abgeschaltet, so daß die Übertragungsleitung
pegellos ist.
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Die Zentralstation erkennt und bewertet den Ausfall des Pegels. Die
Zentralstation sendet dann in der Rückrichtung ein Quittungssignal aus (DBP 1 92
399).
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Bei den bekannten Daten-Parallelsystemen entstehen am Beginn der Übertragung,
vor der Aussendung der Nachricht, während der Übertragung, bei der Aufforderung
zur Quittungsabgabe durch Abschalten des Sendepegels, in Ubertragungspausen und
am Ende der Nachrichtenübertragung sendepegellose Zustände auf der Übertragungsleitung.
Durch Störgeräusche und Knackstörungen, wie sie für Fernsprechverbindungen typisch
sind, entstehen während sendepegellosen Zuständen auf der Übertragungsleitung Pehler
bei der Datenübertragung, indem beispielsweise durch die Störung eine Frequenzkombination
beim Modem in der Zentralstation als empfangen vorgetäuscht wird. Auch Sprache und
Raumgeräusche, die vom Mikrofon des Fernsprechapparates bei der Außenstation aufgenommen
werden, können Datenempfang vortäuschen, wenn bei der Anschaltung des Modems der
Zentralstation an die Fernsprechleitung die Außenstation noch nicht auf Datenübertragung
umgeschaltet hat. Der Modem der Zentralstation gelangt dadurch vorzeitig in den
empfangsbereiten Zustand, weil die im Modem enthaltene Empfangspegelüberwachung
den Empfang eines ausreichenden Pegels meldet und gleichzeitig-vorgetäuschte Daten
empfangen werden, obwohl der Modem der Außenstation noch keine Frequenzkombination
ausgesendet hat. Auch wenn die Datenübertragung einwandfrei eingeleitet wurde, kann
die Ubertragung infolge von Störungen auf der Fernsprechverbindung beeinträchtigt
werden, ohne daß dies bemerkt werden kann. Eine Quittungsabfrage wird, wie eingangs
erwähnt, signalisiert, indem der Sendepegel abgeschaltet wird. Entsprechend dem
Quittungssignal ("gut" oder schlecht), das von der Zentralstation zur Außenstation
übertragen wird, muß der letzte Datenblock wiederholt werden, oder es kann die Datenübertragung
fortgesetzt werden. Bei den bekannten Parallelsystemen wird das Quittungssignal
"schlecht" häufig durch einen pegellosen Zustand in der Rückrichtung gekennzeichnet.
Die Außenstation erkennt, nachdem in der festgelegten Zeitdauer das Quittungssignal
nicht empfangen wurde,
daß der Datenblock in der Zentralstation
falsch empfangen wurde. Fällt jedoch bei einer gestörten Fernsprechverbindung nach
einem falsch übertragenen Datenblock in die Zeit während der Quittungsabgabe eine
Störung, die Zeichen vortäuscht, so werden diese Zeichen wie ein neuer Datenblock,
in diesem Fall wie die auf das Quittungssignal schlecht hin erwarteten Korrekturdaten
behandelt. Nach dem Abklingen der Störung wird der erneut empfangspegellose Zustand
als weitere Quittungsabfrage gewertet, worauf ein Quittungssignal "gut" ausgegeben
wird, wenn nicht die Überwachung der Empfangsgüte vorgetäuschte Zeichen als falsch
erkannt hat. Der falsch übermittelte Datenblock wird dementsprechend nicht korrigiert,
da das eingeleitete Quittungssignal "schlecht" in ein Quittungssignal "gut" abgewandelt
wurde, ohne daß diese von der Außenstation erkannt oder beeinflußt werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, das während
sendepegellosen Zuständen auf der ubertragungsleitung die durch Störungen vorgetäuschten
Nachrichtenzeichen von tatsächlich übertragenen Nachrichtenzeichen unterscheiden
kann.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Außenstation nach sendepegellosen
Zuständen am Beginn der Übertragung von Nachrichtenzeichen oder Quittungszeichen
die Ruhezustandskombination aussendet, daß die Zentralstation nach jedem sendepegellosen
Zustand auf der Übertragungsleitung das empfangene Signal bewertet, und daß das
empfangene, demodulierte Signal nur dann an das Datenendgerät der Zentralstation
weitergegeben wird, wenn die erste empfangene Kombination der Modulationsmerkmale
der für den Ruhezustand festgelegten Kombination entspricht.
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Die Übertragungssicherheit bei Daten-Parallelsystemen wird
wesentlich
erhöht. Während sendepegelloser Zustände aurc:i Störungen vorgetäuschter Zeichenkombinationen
werden in der Zentralstation mit hoher Sicherheit erkannt und ignoriert, so daß
keine Ausgabe an das Endgerät der Zentralstation erfolgt. Das Verfahren läßt sich
auf einfache Weise auch nachträglich bei den bekannten Parallel-Modems anwenden.
Es ist lediglich eine geringfügige Abänderung des Betriebssteuergerätes in der Zentralstation
erforderlich.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen, in denen im Prinzip ein
Ausführungsbeispiel dargestellt ist, beschrieben.
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Figur 1 zeigt das Prequenzschema für ein bekanntes Daten-Parallelübertragungssystem.
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Figur 2 zeigt im Prinzipschaltbild den Modem der Zentralstation, der
gemäß der Erfindung arbeitet.
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Die zeichenweise parallele Übertragung von der Außenstation zur Zentralstation
erfolgt mit Hilfe von zwei oder drei Frequenzgruppen zu je vier Frequenzen, die
im Fernsprechband untergebracht sind. Für die Übertragung von numerischen Zeichen
werden beispielsweise an Figur 1 die Frequenzgruppen A(fA/1, fA/2, fA/3, fA/4) und
C(fC/1, fC/2, fC/3, fC/4) verwendet. Da jeweils eine Prequenz aus jeder Frequenzgruppe
ausgesendet wird, entstehen 16 verschiedene Frequenzkombinationen für die Übertragung
der Zeichen.
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Bei alphanumerischer Übertragung von Zeichen werden die drei Frequenzgruppen
Å, B(fB/1, fB/2, fB/3, fB/4) und C verwendet. Hierbei wird bei der Übertragung jeweils
aus jeder Frequenzgruppe eine Frequenz ausgesendet, so daß 64 Frequenzkombinationen
zur Verfügung stehen.
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j)ie Übertragung der Zeichen erfolgt in zwei Zeitabscnni -ten. Im
ersten Zeitabschnitt wird z.B. die dem Zeichen entsprechende Frequenzkombination
ausgesendet, während im zweiten Zeitabscnnitt die Ruhekombination ausgesendet wird.
Aus den vorhandenen Frequenzkombinationen wird eine bestimmte Kombination ausgewählt
und nach jeder ersten Frequenzkombination als Ruhekombination übertragen.
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Bei einem solchen System bestehen bei der numerischen übertragung
15 Frequenzkombinationen zu je zwei Frequenzen für die zu übertragenden Zeichen
und eine Ruhekombination zur Verfügung, während bei der alphanumerischen Übertragung
63 Frequenzkombinationen zu je 3 Frequenzen und eine Ruhekombination vorhanden sind.
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Figur 2 zeigt im Prinzipschaltbild ein Modem der Zentralstation für
numerische und alphanumerische Übertragung.
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Die Zentralstation besitzt einen Fernsprechapparat PSP, der beim Anruf
über die Fernsprechleitung FL durch die Außenstation erregt wird. Bei der Datenübertragung
wiru der Kontakt kl durch Hand oder automatisch in die strichliert gezeichnete Lage
umgelegt, so daß der Modem angeschaltet ist. Das empfangene Signal gelangt über
den gemeinsamen Vorverstärker VV an drei Demodulationastufen DM1 bis DM3, die die
drei Frequenzgruppen trennen. Jede Demodulationsstufe besteht aus einem Filter (F1,
P2, F3) für den jeweilign Frequenzbereich, einem Regelverstärker mit Begrenzers-cufe
(V1, V2, V3) sowie den eigentlichen Demodulatoren (D1, D2, D3). Der Demodulator
besitzt so viele Ausgangsleitungen wie Tonfrequenzen in jeder Frequenzgruppe enthalten
sind. Jede Leitung ist einer bestimmten Tonfrequenz zugeordnet. Beim Empfang einer
Tonfrequenz entsteht an der zugeordneten Ausgangsleitung ein Gleichstromsignal.
Das Quittungssignal wird, nachdem die Außenstation den Sendepegel abgeschaltet hat,
vom Rücksignalsender HS über den Vorverstärker VV in die Übertragungsleitung FL
eingekoppelt. Das Rücksignal kann
auch aus z.eist kurzen Spracesignalen
bestehen. in Pegel iberwachungsachaltung FU kontrolliert ien Empfangapegel in den
drei Preqzenzgruppen Die Pegelüberwachungsschaltung gibt am Ausgang nur dann einen
Spannungswert für das Vorhandensein ausreichenden Pegels ab, wenn in jeder der drei
Frequenzgruppen über eine längere Zeitdauer eine bestimmte Pegelachwelle überschritten
wurde. Die taktstute T bildet einen Abtasttakt, der die an den Ausgangsleitungen
der Demodulatoren entstehenden Gleichstromsignale abtastet und Iie Nachrichtenachritte
bildet. Die Gütebewertungsstufe GB kontrolliert die Codebedingungen der Übertragung.
Sie gibt ein Ausgaigssignal, das die Ricntigkeit der Codebedingungen anzeigt, tiann
ab, wenn jeweils nur eine Tonfrequenz in je der Frequenzgruppe auftritt. Treten
beispielsweise in eine Frequenzgruppe zwei Tonfrequenzen auf oder erscheint in einer
Frequenzgruppe keine Tonfrequenz, so erfolgt eine Anzeige der fehlerhaften übertragung.
Die Ausgangsleitungen der Demodulatoren Dl bis D3, der Pegelüberwachungsschaltung
PÜ, der Taktstufe T und der Gütebewertungsstufe GB sind an aas -Betrlebssteuergerä-t
BS geführt, das den Betriebsablauf, die Codeumwandlung und die Anpassung an das
Datenendgerät besorgt. Das Betriebssteuergerät gibt die empfangenen Daten nur bei
ausreichendem Empfangspegel und Erfüllung der Codebedingungen an das Datenendgerät
weiter. Hierbei reicht jedoch bereits der Empfang einer beliebigen Frequenzkombination
aus, damit Daten an das Endgerät ausgegeben werden.
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Im pegellosen Zustand werden durch Bündelstörungen, die auf Fernsprechleitungen
relativ häufig auftreten, Frequenzkombinationen und damit der Empfang von Datenzeichen
vorgetäuscht. Gemäß der Erfindung wird jedoch nach pegellosen Zuständen auf der
flbertragungsleitung für den Ruhezustand eine festgelegte Frequenzkombination als
erstes Sendesignal von der Außenstation ausgesendet. In der Zentralstation wird
das Auftreten der dem Ruhezustand entsprechenden Frequenzkombination nach pegellosen
Zuständen am Beginn einer
Wachrictltenübertragung kontrollier. Beim
Ausfall d ;nt'angspegels wird von der Pegelüberwachungsschaltung PÜ über das Betrinbssteuergerät
BG die Ausgabe der Daten an das Datenendgerät gesperrt. Die Zentralstation sendet
in tier Rückrichtung ein Quittungssignal aus. Beim Auftreten eines Empfangssignals,
das ein vorgetäuschtes Nachrichtenzeichen oder ein tatsächlich übertragenes Nacnrichtenzeichen
sein kann, wird die Datenausgabe über das Betriebssteuergerät BG an den Ausgang
A nur dann freigegeben, wenn aie dem Ruhezustand entsprechende Frequenzkombination
riciltig empfangen wurde.
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)as Gatter G ist mit er Pegelüberwachungsschaltung PÜ und mit der
Gütebewertungastufe GB verbunden. Weiterhin werden die Ausgangsleitungen der Demodulatoren
D1 bis 23 an das Gatter geführt, die beim Auftreten des Ruhezustandes ein Gleicnspannungssignal
abgeben müssen. Im vorliegenden Beispiel wurde angenommen, daß jeweils die vierte
Tonfrequenz in jeder Frequenzgruppe für den Ruhezustand ausgesendet wird (entsprechend
fA/4, fB/4 und fCi4 in Figur 1). Das Gatter G gibt nur dann ein Ausgangssignal ab,
wenn der Empfangspegel ausreichend ist, die Codebedingungen eingehalten wurden und
nur die dem Ruhezustand entsprechende Frequenzkombination auftritt. Das am Gatterausgang
auftretende Ausgangssignal gibt die Weitergabe der Daten über die Klemme A an das
Datenendgerät frei. Dadurch wird beim Verbindungsaufbau sichergestellt, daß vom
Modem, wenn es schon durch vorgetäuschte richtige Frequenzkombinationen vorzeitig
empfangsbereit geworden ist, dennoch keine Zeichen an das Endgerät ausgegeben werden
können, bevor nicht eine dem Ruhezustand entsprechende Frequenzkotbination ungestört
empfangen wurde. Auch sendepegellose Zustände während der Quittungsabfragen werden
durch eine derartige Bewertung der empfangenen Frequenzkombinationen in die Überwachung
einbezogen, da einlaufende Störungen keinen neuen
Datenblock vortäuschen,
solange nicht eine ricntige Wurde kombination mit zu den vorgetäuschten Frequenzkombinationen
gehört, was jedoch sehr unwahrscheinlich ist.
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Die bekannten Daten-Parallelsysteme besitzen eine Variante in der
Betriebsweise, die darin besteht, zwei Frequenzgruppen vollständig zur Übertragung
von Frequenzkombinationen für die Nachrichtenzeichen zu verwenden, während in der
dritten Prequenzgruppe keine Nachrichtenzeichen, sondern lediglich ein Modulationsmerkmal
für die Unterscheidung von Beginn und Ende eines Zeichens übertragen wird. Da in
den beiden Frequenzgruppen,beispielsweise in A und C (Figur 1) die Nachrichtenzeichen
hintereinander eintreffen, wird aer Beginn eines neuen Zeichens durch eine Änderung
der Tonfrequenz in der Frequenzgruppe B angezeigt. 3s wird abwechselnd eine von
zwei Tonfrequenzen ausgesendet. jo wird beispielsweise das erste Nachrichtenzeichen
von der Tonfrequenz fB/2 und as nächste Zeichen von der Tonfrequenz fB/) begleitet.
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Das Modem in der Zentralstation bewertet den Wechsel von einer Tonfrequenz
in die andere in der Frequenzgruppe B als Beginn eines Nachrichtenzeichens. Auch
bei dieser Variante in der Betriebsweise des Systems läßt sich der erfinaungsgemäuse
Grundgedanke anwenden.
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Die Außenstation sendet nach einem pegellosen Zustand das erste Zeichen,
begleitet mit einer der beiden Tonfrequenzen aus, beispielsweise fB/2. Im Prinzipschaltbild
der Figur 2 wirkt sich das so aus, daß anstelle der drei Ausgangsleitungen von den
Demodulatoren D1 bis D3 die Ausgangsleitung des Demodulators D2 an das Gatter G
angelegt wird, die der Tonfrequenz entspricht, die nach pegellosen Zuständen im
Kanal B zuerst ausgesendet wird. Damit werden im vorliegenden Beispiel4ie fiaten
an den Ausgang A des Betriebssteuergerätes BG nor dann durchgeschaltet, wenn eine
richtige Frequenzkombination mit ausreichendem Empfangspegel empfangen wurde und
außerdem
die Tonfrequenz fB, 2 vorhanden ist.
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11 Patentansprüche 2 Figuren