DE2208159A1 - Nachrichtenuebertragungssystem fuer ein vielfach verzweigtes netz - Google Patents

Nachrichtenuebertragungssystem fuer ein vielfach verzweigtes netz

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DE2208159A1 DE19722208159 DE2208159A DE2208159A1 DE 2208159 A1 DE2208159 A1 DE 2208159A1 DE 19722208159 DE19722208159 DE 19722208159 DE 2208159 A DE2208159 A DE 2208159A DE 2208159 A1 DE2208159 A1 DE 2208159A1
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Description

Licentia
Pat ent -Verwaltungs -GmbH 6000 Frankfurt, Theodor-Stern-Kai 1 2208159
Ulm, 11. Februar if.T
PT-UL/Dr.Dzr/go
UL 71/110
"Nachrichtenübertragungssystem für ein vielfach verzweigtes Netz"
Mit wachsendem Bedarf an neuen Kommunikationsmitteln, beispielsweise schneller Datenübertragung, Bildübertragung usw., wachse der Wunsch nach einem integrierten Nachrichtenübertragungssysöom, in dem den angeschlossenen Teilnehmern über eine einzige Anschlußleitung sämtliche Nachrichten zugeführt werden.
Da diese Teilnehmeranschlußlextung wegen der Bildübertragung eine große Bandbreite aufweisen muß,.wäre es zweckmäßig, diese Bandbreite für eine Nachrichtenübertragung mit Vielfachzugriff der einzelnen Teilnehmer zu nutzen. Die Vorteile eines solchen. Verfahrens wären erheblich:
l) Die mittlere Länge der Teilnehmeranschliißleitimg wäre wegen
des Fehlens einer zentralen Vermittlungsstelle erheblich reduziert.
3 0 9835/1050 "2"
2) Gezielte Nachrichtenübertragung zwischen zwei Teilnehmern wäre gleichzeitig mit einer an alle gerichteten Übertragung (z. B. Fernsehen, Rundfunk) möglich.
3) Große Flexibilität in der Erweiterbarkeit der Teilnehmerzahl .
Voraussetzung wäre allerdings eine Leitung mit sehr großer Bandbreite.
Zeitmultiplex-Verfahren erscheinen zunächst wegen der großen Xanalzahl, die auf.einem Übertragungsweg mit gegebener Bandbreite untergebracht werden kann, besonders geeignet. Allerdings weisen diese Verfahren, bei denen die Adresse des Nachrichtenempfänger im Zeitschlitz für die gesamte Dauer der Übertragung festgelegt ist, in vermaschten Netzen mit Vielfachzugriff den Nachteil auf, daß jeder Netzabschnitt zwischen zwei Knoten oder Knoten und Leitungsende so bezüglich seiner Laufzeit ausgeglichen werden muß, daß sich ganze Vielfache der Rahmendauer ergeben. Dies ist besonders in integrierten Nachrichtennetzen aufwendig, da sich der Laufzeitausgleich nach der Rahmendauer des langsamsten zu übertragenden digitalen Nachrichtensignals richten muß. Andererseits läßt sich mit einem derartigen Zeitmultiplex-Verfiahren auf einem Übertragungsweg vorgegebener Bandbreite die größtmögliche Anzahl von Nachrichtenkanälen übertragen.
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- 3 - UL 71/110
In der Erfindung wird ausgegangen von einem Nachrichtenübertragungssystem für ein vielfach verzweigtes Netz, an das die einzelnen Texlnehmerstatxonen jeweils über eine Hin- und Mückleitung nach dem Verfahren des Vielfachzugriffs längs der Hetzzweige angeschlossen sind.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß von einer zentralen Stelle des Netzes aus periodisch ein Synchronisierwort ausgesendet wird, daß in jeder Teilnehmerstation der Abstand, zwischen zwei Synchronisierwörtern in η gleiche Zeitsshlitze nr&er teilt wird und daß die von einer sendenden Teilnehmers·^*ϊϊοώ. ausgehende Nachricht so übertragen wird, daß die Adresse der empfangenen Teilnehmerstation sowie ein Block der zu übertragenden Nachricht jeweils einen Z-eitschlitz voll ausfüllt;, ,
Mit dem erf indungs gemäßen NaGhx-^eiit.eniiftertragun.gssysY.sai läB'i sich annähernd die gleiche Kanal sah 1 erreichen, wo "bei ^e-rl,-, si:. der Aufwand für den Lauf zeitausgleich vieit gehend entfällt;» Eie Erfindung gibt ein Übertragungssystem mit Vieliaeiiziigri:?? rlsrr angeschlossenen Teilnehmer, d« li» ohne zentrale VersnittlTiias, an, das unter vorzugsweiser Verwendung von optischen "fellen-1 leitern als Ubertragungskanai in einen» vielfach Terzi-rsij-sBs. Xachrichtenübertragung^uets ei^.ezi :;;±πί.π;£.1»ΐΐ. Auf^/and bsi .r^TSi* Ausnutzung der Ubertrac.tiiigsnani'brei'is - do ih größ'iGiöglisItar rihl , erfordert ,
_ 4 - UL 71/110
Es wird beispielsweise davon ausgegangen, daß zur Erkennung, ob ein Zeitschlitz durch eine Adressen-Nachrichtenkorabination belegt ist, die Adresse stets mit einer binären 11I11 beginnt. Weiterhin wird angenommen, daß der Nachrichtenübertragung nicht derselbe Zeitschlitz für die gesamte Ubertragungsdauer fest zugeordnet ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Abbildungen näher beschrieben:
Fig. 1 zeigt eine für das erfindungsgemäße Nachrichtenübertragungssystem besonders geeignete Netzkonfiguration, bei der keine geschlossenen Maschen vorhanden sind, sondern nur Verzweigungen auftreten. Die Enden der Verzweigungen sind als reflexionsfreie Senken ausgebildet.
Diese in Fig. 1 dargestellte Netzkonfiguration weist eine Anzahl von Teilnehmerstationen 2 auf, die über ein Leitungssystem 1 miteinander verbunden sind. Zu allen Teilnehmerstationen 2 wird aus einem Synchronisierwortgenerator 3 ein Synchronisierwort übertragen; dieses Synchronisierwort wird an den · Leitungsenden 10 jeweils von der Hinleitung auf di-e Rückleitung übertragen.
In der dargestellten Netzanordnung sind in den verschiedenen Teilnehmerstationen 2 verschiedenartige Geräte dargestellt,
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- 5·- ^ 71/110
die als Endgeräte der Teilnehmerstationen bezeichnet werden können. Es handelt sich beispielsweise um ein Batesigerät 6, um ein Telexgerät 8 oder ein Bildgerät 7·
In dieser Netzanordnung von Fig. 1 ist außerdem noch eine andere Art von Teilnehmerstatiorien dargestellt, beispielsweise die Datenbank k sowie der Rechner 9· I*i dieser Netzanordnung werden einzelne Netzteile durch Knoten 5 miteinander verbunden.
In Fig. 2a ist das Blockschaltbild eines Knotens dargestellt mit den Speichern 11, den Speichersteuerungen 12t einem Schalter l4 und der Oderschaltung 13·
A, B und C sind die Richtungen der an die Knoten angeschlossenen Netzteile.
In Fig. 2b ist das Zeitdiagramra einer Kanalversehaclitelyiig dieser Netzteile A, B und C wiedergegeben,.
Das Ze it diagramm der KanaXbüridelim?: vcL'Z £yii'ri.I',.:ro::.i£±-£:.~-~o:.-\; i.~-■ Zeitschlitzen 16 und einem Iiiformatiöiiibloc1!:-, öiriLalL'i---;:.-:! C:.~. Adresse I7 und den Nachrjucht-enbloc-l". 1':. : isrh ;;,-.;. i:';L.C: £3 'lc:r-::y:..^ stellt.
Fig» 3 zeigt das Blockschaltbild. ei:'.;;r TqILv^ai:i£:-.-ii~-r-°f/:-■-.^ -.
10 9-8 35/ ICSC
- 6 - UL 71/110
Die Zeitplatzabfrage l6 ist über den Schalter 18 wechselweise mit den beiden Übertragungsleitungen 100 und 101 verbunden. In der Bittakt- und Zeitplatzeinheit 17, die ebenfalls mit beiden Leitungen verbunden ist, wird für beide Übertragungsrichtungen der Bittakt und der Zeitplatz rückgewonnen. Die analoge oder digitale Nachrichteninformation, die vom Endgerät 28 ausgesendet werden soll, wird im A/D-Wandler 26 codiert und über den Schalter 31» den Sendespeicher 23 und den Schalter 27 auf die Übertragungsleitung 100 oder 101 gegeben. Mittels des Schalters 29 wird aus beiden Leitungen über den Empfangsspeicher 22, den Schalter 30 und den D/A-Wandler 25 die ankommende Nachricht dem Endgerät 28 zugeführt. Dabei wird mittels des Schalters 30, der Adressenauswertung 21 und dem Adressenspeicher 2k nur diejenige im Empfangsspeicher 22 stehende Information dem Endgerät 28 zugeführt, welche aufgrund seiner Adresse für diesen Teilnehmer bestimmt ist. Gleichzeitig wird durch den Adressenspeicher 2k beim Aussenden einer Nachricht die Empfängeradresse in den.Sendespeicher 23 eingeschrieben. Die Steuerung 20 sorgt für den ordnungsgemäßen Detriebsabla/uf beim Aufbau einer Verbindung und wertet einerseits die Steuersignale der Einheiten l6, I7, 21 und 28 aus und gibt andererseits Steuersignale an die Einheiten■l8, 29, 30, 23 und 27. Die Verzbgerungseinheiten 19 stellen sicher, daß ein als frei erkannter Zeitplatz auch sofort ohne Bitverlust bei Bedarf belegt werden kann.
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■ - 7 - -UL
Der Verbindungsaufbau geht so vor sich, daß ein rufender Teilnehmer X die Adresse seines gewünschten Partners Y wählt» Diese Adresse wird in den Adressenspeicher 24 eingeschrieben. Mittels der Adressenauswertung 21 werden die aus beiden übertragungsrichtTmgen abwechselnd in den Enipfangsspeiclier 22 über den Schalter 29 einlaufenden Adressen-Nachrichtenkorabinationen auf das Vorhandensein der Adresse Y überprüft. Tritt diese Adresse Y nicht auf, d, h. ist der Teilnehmer Y nicht schon durch eine andere Nachrichtenübertragung belegt, sendet das Teilnehmergerät X die Adressenkombiiiaticn X-X in einem freien Zeitabschnitt aus (dieser freie Zeitabschnitt wird durch die Zeitplatzabfrage i6 dadurch erkannt, daß das erste Bit eine "0" ist). Hat Y diesen "Ruf" verstanden, quittiert er durch Aussenden der Adressenkonibination Y - X3 die beia X-Teilnehmer den Freiton auslöst. Daraufhin ,sendet dez* Z= Teilnehmer die Adressenkombinatioro. *' « '-r-, "velülie beiia Τ·=Τ<Ξ.£1:ΐ'5ΐ:-:::5ΐ" den Ruften auslöst. Hebt der Y-Teilnelissr dee Hörea.3 afc3 danri wird von jetzt ab die Adressen»NachriclrfcenkoiHbina"5;icsi (X-A.dx'esse + Nachrichtenblock) gesendet. Der* X-Teilnehmer ■ beendet daraufhin den Freiton und sendet seinerseits die Adressen-Nachrichtenkombination (Y-Adresse + Nachrichteiiblock) . Damit gilt die Verbindung als aufgebaut» Wird durch eine fehlerhafte Doppelbelegung eines Zeitschlitzes die darin enthaltene Naciurichi; und Adresse gestört, dann antwortet der an der Üb ertragarm beteiligte Partner automatisch durch Aussenden eines Fe
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anstelle des Nachrichtenblocks und der Gestörte sucht daraufhin einen neuen freien Zeitschlitz.
In jedem Knoten des Netzes ist ein Laufzeitausgleich in der Art notwendig, daß die aus den verschiedenen Richtungen auf den Knoten zulaufenden Nachrichtenkanäle Zeitschlitz-Synchron (nicht Rahmensynchron) sind.
Die aus den verschiedenen Richtungen in den Knoten einlaufenden Nachrichtenkanäle sind hinsichtlich ihrer Weiterschaltung auf die abgehenden Nachrichtenwege gleichberechtigt. Sie werden zunächst in mehrere Zeitschlitze fassenden Speichern 11 (Fig. 2a) abgespeichert. Eine Vergleichsschaltung 12 erkennt, welcher der für einen abgehenden Nachrichtenweg zuständigen "Speicher mit abgespeicherte Nachrichten enthaltenden Zeitschlitzen belastet ist. Dieser Speicher wird jeweils bevorzugt im nächsten Zeitschlitz in abgehender Richtung ausgelesen. Da-" mit wird ein auf das jeweils anfallende Verkehrsangebot automatisch angepaßtes "Reißverschlußsystem" eingeführt. Die Steuereinrichtung im Knoten, für die jeweiligen Speicher, hat keinerlei Vermittlungsfunktion, sondern ist nur eine Vergleicherschaltung. . ·
Im Gegensatz zur Übertragung der Nachrichtenblöcke gibt es für das Sync-Wort eine bevorzugte Richtung. Da am Ende eines Netz-
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- 9 - ~ult 71/110
zweiges sämtliche Nachrichten reflexions frei in eine Senke einlaufen (Fig. 1), muß, um die vom Ende des Netzzweiges auf den letzten Knoten zulaufenden Nachrichtens tr e clce zu synchronisieren, das Sync-Wort am Ende von der kommenden auf die gehende Leitung übertragen werden (Fig. 1). Damit ergibt sich in den Knoten die Notwendigkeit, diese "reflektierten11 Sync-Worter bis auf jeweils eines zu unterdrücken, um "Überschwemmen11 des ganzen Netzes mit Sync-Wörtern zu verhindern. Wie schon erwähnt, wird das Sync-Wort von einer einzigen Stelle des Netzes ursprünglich ausgesandt. Kommt es zu einer Störung dieser Stelle, so soll entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung der unmittelbar benachbarte Knoten, welcher den Ausfall des Sync-Wortes zuerst erkennt, als neue Taktzentrale automatisch fungieren und das Sync-Wort takt- und phasenstarr zum bisherigen Takt aussenden.
In jedem Knoten wird daher eine Vorzugsrichtung für das Sync-Wort definiert. Das aus dieser Richtung kommende Sync-Hort wird in alle abgehenden Richtungen weitergeleitet. Die aus anderen Richtungen kommenden "reflektierten" Syne-Wörter werden dagegen im Knoten unterdrückt. In- ihre Zeitabschnitte können abgespeicherte Adreseen-Nachrichtenkombinationen eingeschrieben. werden (Fig. 2b).
In einer Weiterbildung der Erfindung werden die beiden. Übertra-
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gungsrichtungen der einzelnen Leitungsabschnitte nicht gleichwertig behandelt, sondern eindeutig in eine Senderichtung und eine Empfangsrichtung unterschieden. Die Sende- und Empfangsleitungen sind nur an einer einzigen Stelle des gesamten Netzes (zweckmäßig am Ende eines Leitungsabschnitts am Rand des Netzes) miteinander verbunden; an dieser Stelle wird die gesarate auf der Sendeleitung vorhandene Information in die Empfangsleitung eingespeist. Diese Weiterbildung mit getrennten Sende- und Empfangsleitungen S und E und einem Kurzschluß 32 ist analog der Netzanordnung von Fig. 1 in Fig. 4a dargestellt.
Die Teilnehmer g.eben ihre gesendeten Blöcke auf die Sendeleitung ab. In jedem Knoten werden die Blöcke auf den ankommenden Sendeleitungen mit Hilfe eines "Reißverschlußsystems" (s. o. ) ineinandergeschachtelt und auf die von diesem Knoten abgehende Sendeleitung geschaltet. Schließlich werden diese Blöcke, nachdem sie in der Regel mehrere Knoten durchlaufen haben, in die Empfangsleitung eingespeist (32, Fig. 4a). An den Knoten wird die auf der jeweiligen ankommenden Empfangsleitung eintreffende Information unverändert auf die abgehenden Empfangsleitungen übertragen.
Bei dieser Weiterbildung der Erfindung ist also an jedem Knoten nur ein einziges "Reißverschlußsystem11 (anstelle von mehreren) nötig (s. Fig. 4b)'. Dies bedeutet eine erhebliche Spei-
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cherersparnis. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Teilnehmer, mir in einer Richtung zu senden brauchen, und die für sie selbst bestimmte Nachricht nur aus einer Richtung erwarten.. Da jeder Teilnehmer auf der Empfangsleitun.g auch die von iliai selbst gesendete Information erhält, kann er leicht prüfen, ob die von ihm gesendeten Blöcke auch tatsächlich ungestört auf die Empfangsleitung kamen. Eine Störung durch Doppelbelegung eines Zeitabschnitts kann also vom sendenden Teilnehmer sofort erkannt werden, ohne daß der andere Teilnehmer ein Fehlerwort senden muß.
Eine weitergehen.de Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß in den Knoten eine Unterdrückung bzw, gezielte Lenkung von Xn" formatxonsblocken (Adresse + Nachrichtenblock) derart vorgenommen wird, daß die Infox'rnation. nur in solche Netsteile weitergeleitet wird, in denen sich der jewelXi^e Eiiip-rSzi.gsT befindet. Dies bedeutet, daß Inforraatiriisblb'cks von >iiitsiaari.äsr· !konferierenden Teilnehmern, die beide auf einer Seite des linotena angeschlossen sind, nicht weit «!'geleitet werden· Darait wird. eine erhebliche Reduzierung der mittleren Verkshrsbelastwag auf den Übertragungswegen erreicht, woraus wiederum eine Verminderung der Anzahl der in den Knoten befindlichen Nachrichtenspeicher folgt.
Ein Weg für die Ausführung dieses Vorschlags besteht darin,
- 12 -
3 09835/10B0
- 12 - UL 71/110
daß die Adresse im ankommenden Nachrichtenblock so aufgebaut ist, daß der Knoten eine eindeutige Entscheidung über die
Richtung treffen kann, in die dieser Nachrichtenblock weitergeleitet werden soll und daß der Knoten über eine Einrichtung zur Erkennung des für die Weiterleitung maßgebenden
• ■ ■
Adressenteils sowie über Mittel zur gesteuerten Umschaltung
ganzer Nachrichtenblöcke auf die jeweiligen.abgehenden Ubertragungsrichtungen verfügt.
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Claims (10)

  1. 220815^
    Patentansprüche,
    fl.' Nachrichtenübertragungssystem für ein vielfach verzweigtes Netz, an das die einzelnen Teilnehmerstationen jeweils über eine Hin- und eine Rückleitung nach dem Verfahren des Vielfachzugriffs längs der Netzzweige angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß von einer zentralen Stelle des Netzes aus periodisch ein Synchronisierwort ausgesendet wird, daß in jeder Teilnehmerstation der Abstand zwischen zwei Synchronisierwörtern in η gleiche Zeitschlitze unterteilt wird und daß die von einer sendenden Teilnehmerstation ausgehende Nachricht so übertragen wird, daß die Adresse der empfangenen Teilnehmerstation sowie ein Block der zu übertragenden Nachricht jeweils einen Zeitschlitz voll ausfüllt.
  2. 2. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Knotens zwischen den einlaufenden Nachrichtenströmen ein Laufzeitausgleich auf ganze Vielfache eines ZeitSchlitzes durchgeführt wird.
  3. 3. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Knoten einlaufenden Nachrichtenströme in Speicher eingeschrieben werden, deren Kapazität ein ganzes Vielfaches der in einem Zeitschlüs enthal-
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    tenen Bits ist und daß jeweils derjenige Eingangsspeicher auf die abgehende Leitung geschaltet wird, dessen eingeschriebener Inhalt am größten ist.
  4. 4. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiterer Synchronisierwortgenerator, ggf. in einem Knoten, vorgesehen ist, der bei Ausfall des in Funktion befindlichen Synchronisierwortgenerators selbsttätig eingeschaltet wird.
  5. 5· Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Hin- und Rückleitung jeweils am äußersten Ende des Nachrichtennetzes für das Synchronisierwort kurzgeschlossen sind und daß die so reflektierten Synchronisierwörter in den jeweils nächsten Knoten bis auf jeweils ein bevorrechtigtes unterdrückt werden.
  6. 6. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Binärzeichen der im Zeitschlitz übertragenen Adresse stets als eine "1" dargestellt ist.
  7. 7· Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verbindungsleitungen zwischen den Teilnehmerstationen jeweils in eine Sendeleitung und eine Empfangsleitung aufgeteilt sind und daß die gesamte Infor-
    309835/1050
    mation, welche auf der Sendeleitung übertragen wird, an einer einzigen Stelle des Netzes in die Empfangsleitung eingespeist wird.
  8. 8. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenspeicherung in den Knoten ausschließlich in der Sendeleitung vorgenommen wird.
  9. 9. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 8, dadxirch gekennzeichnet, daß bei einer Unterbrechung des Übertragungsweges die Einspeisung von der Sende leitung in die Snipfangsleitung, vorzugsweise automatisch, an dem der Störungsstelle nächstgelegenen Knoten durchgeführt wird.
  10. 10. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Knoten derart aufgebaut sind, daß die Informationsblöcke (Adresse--Nachrichtenblock) situ* ±τι" der abgehenden Richtung, in der sich der jeweilige EmpfSngöi* befindet, weitergeleitet werden.
    ♦1. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 6 und ggf. 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Inforraationsblöclce, die auf ihrem Weg zum Empfänger nicht notwendigerweise über den betreffenden Knoten geleitet werden müssen, beim Eintreffen in diesem Knoten unterdrückt werden.
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