DE2208396B2 - Zeitmultiplex-Nachrichtenvermittlungssystem, insbesondere für PCM - Google Patents

Description

Es wurde bereits ein Zeitmultiplex-Nachrichienvermitilungssystem mit Vielfachzugriff der angeschlossenen Teilnehmer vorgeschlagen, bei dem an Hand eines von einer zentralen Stelle des Nachrichtennetzes periodisch ausgesandten Synchronisierwortes (Syne-Wort) jeder Teilnehmer den zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sync-Wörtern vorhandenen Abstand in n-Zeitschlitze unterteilt und bei Bedarf in einem freien Zeitschlitz die für einen anderen Teilnehmer bestimmte Nachricht zusammen mit dessen Adresse sendet.

Dieses Verfahren ist außerordentlich flexibel: Unabhängig von Verkehrsbewegungen im Netz und eventuelle dadurch hervorgerufenen Nachrichienverschiebungen zwischen verschiedenen Zeitkanälen kann jeder Teilnehmer die für ihn bestimmten Nachrichten auf Grund der vorangestellten Zieladrcsse herausgreifen.

Ein Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, daß in den Netzknoten Speicher angeordnet werden müssen, deren Größe sich nach der maximalen Verkehrsdichte richtet und mit deren Hilfe die Nachrichtenblöckc aus verschiedenen ankommenden Richtungen nach dem Reißverschluß-Verfahren in abgehende Richtungen verschachtelt werden. Ein Überlauf dieser Netzknoten-Speicher bedeutet einen Verlust an Information. Weiterhin tritt ein Verlust an Übertragungskapazität innerhalb des Nachrichtensystems dadurch auf, daß jedem zu übertragenden Nachrichtenblock eine Zieladresse vorangestellt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zeitmultiplex-N achrichten vermittlungssystem der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Kapazität für die Nachrichtenübertragung weitgehend ausgenutzt werden. Ein Verlust an Information durch Überlauf eines Speichers im Netzknoten soll möglichsi nicht auftreten.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannte Erfindung gelöst.

Durch die Erfindung wird ein unkomplizierter Ver bindungsaufbau für ein Zeitmultiplex-Nachrichtenver mittlungssystem der eingangs genannten Art er/iell

(<o Die ermittelten freien Zeitschlitze werden während de gesamten Dauer der Verbindung beibehalten und kön nen nahezu vollständig mit Nachrichleninformation be legt werden. Ein Informationsverlust während einer be stehenden Verbindung ist nicht zu erwarten. Weiten

^(l5 Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindun; sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindun; wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen näher er läutert.

In Fig-1 '^{st eine} Netzanordnung für das Zeitmulti- «lex-Nachrichtenvermittlungssystem, in

ρ i g. 2 ein Netzknoien dargestellt.

In der Erfindung wird davon ausgegangen, daß das Übertragungsnetzwerk aus einem rehen Verzwei-•iingsnetzwerk ohne geschlossene Schleifen besteht und daß jeder Zweig dieses Netzes aus einer Doppelleitung EL SL besteht, auf der jeweils eine einseitig gerichtete, antiparallele Übertragung stattfindet.

Die Leitungsenden (am Rand des Netzes) sind als reflexionsfi^ie Senken 8 ausgebildet; jedoch werden dort die von einem Synchronisierwort-Generator SG kommenden Sync-Wörter von der kommenden auf die gehende Leitung übertragen. Von den auf verschiedenen Sendeleitungen in den Knoten 3 je Zeitrahmen an· kommenden Sync-Wörtern wird jeweils nur eins auf der vom Knoten abgehenden Leitung übertragen. Die restlichen Sync-Wörter werden im Knoten unterdrückt.

Jeder an einer beliebigen Stelle des Netzes angeichlossene Teilnehmer Tsendet seine Nachrichten auf #er Leitung SL und empfängt die für ihn bestimmten Nachrichten auf der zweiten Leitung EL. Nur an einer Stelle des Netzes, nämlich bei der Umleitstelle 4. vorzugsweise am Ende eines Netzausläufers, ist die Sendeleitung mit der Empfangsleitung verbunden, so daß hier die Gesamtheit aller gesendeten Nachrichten in die Empfangsleitung übergeführt wird. Sendeleitungen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie auf dem kürzesten Wege zur Umleitstelle 4 führen. Im Normalzustand des Systems, d. h., wenn gerade keine Verbindung aufgebaut wird, sind von allen bestehenden Verbindungen nur solche Zeitschlitze belegt, daß deren lneinandcrschachtelung in den Knoten ohne Zwischenspeicherung möglich ist.

Beim Aufbau einer neuen Verbindung muß nun dafür gesorgt werden, daß nur solche freien Zeitschlitze ausgewählt werden, welche an keinem Knoten mit einem besetzten Zeitschlitz zusammentreffen. Zur leichten Erkennung, ob ein Zeitschlitz belegt ist oder nicht, kann jeder gesendete Block mit einem Zeitplatzbelegungszeichen versehen werden. Dieses kann z. B. zweckmäßig dadurch realisiert werden, daß jeder Block mit einer binären »1« beginnt.

Eine Teilnehmerstation (z. B. Tin. A) ermittelt auf folgende Weise einen freien Zeitschlitz:

Beim Abheben des Handapparats der Teilnehmerstation A sendet diese auf einem beliebigen freien Zeitschlitz Prüfblöcke mit ihrer eigenen Adresse; an Stelle der Nachrichtenbits werden in den Prüfblöcken jedoch beispielsweise lauter Nullen gesendet. Außer den Zeitplatzbelegungszeichen enthält jeder gesendete Block mindestens ein Nachrichtenkennzeichen; an diesem läßt sich ein Prüfblock von einem normalen Nachrichtenblock unterscheiden. Als Nachrichtenkennzeichen kann z. B. das zweite Bit des Blocks vorwendet werden. Ein Prüfblock wird im allgemeinen nicht von allen Knoten ohne Warten durchgeschaltet werden können. Wenn an irgendeinem Knoten gleichzeitig ein Prüfblock und ein Block einer schon bestehenden Verbindung eintrifft, wird lediglich der Prüfblock gespeichert. Sobald jedoch in dem Knoten ein freier Zeitschiit/ eintrifft, wird der Prüfblock ausgespeichert und an dieser Stelle weitergesendet. Dieser Vorgang kann sich bei einem Prüfblock an mehreren Knoten wiederholen. Wenn der Prüfblock schließlich mit den anderen Blökken an der Umlcitstelle 4 in die Empfangsleitung eingespeist wird, belegt er dort einen bisher freien Zeitschütz.

Wenn ein Prüfblock in keinem Knoten warten muß, kann er trotzdem beim Teilnehmer A auf der Empfangsleitung relativ zum Sync-Wort in einem anderen Zeitschlitz erscheinen als auf der Sendeleitung. Der Abstand des Prüfblocks vom Sync-Wort hat sich um eine Ai.zahl / von Zeitschlitzen verändert. Dies rührt daher, daß auf den einzelnen Sendeleitungsabschnitten die Sync-Worte gegeneinander verzögert sein können. Die Anzahl /ist für alle Teilnehmer, denen auf der Sendeleitung dasselbe Sync-Wort angeboten wird, gleich. Die Anzahl / der verschobenen Zeitschlitze wird beispielsweise bei Installation des Teilnehmergerats ermittelt und in der Teilnehmersiation eine dafür vorgesehene Einheit auf den Wert eingestellt.

Hat dagegen ein Prüfblock an einem oder mehreren Knoten gewartet, so kommt er auf der Empfangsleitung gegenüber dem erwarteten Zeitschlitz um k Zeitschlitze verzögert an. Die Teilnehmerstation .4 hat Einrichtungen, die diese Verzögerung k feststellt. Auf der Sendeleitung müßte also nach k Zeitschlitzen hinter den bisher gesendeten Prüfblöcken ein neuer Zeitschlitz sein, der an keinem Knoten mit einem anderen Block zusammentrifft. Es kann jedoch vorkommen, daß dieser neue Zeitschlilz auf einem der von den Prüfblökken benutzten Sendeleitungsabschnitte von einem Sync-Wort belegt ist. Deshalb werden nun von der Teilnehmerstation auf diesem neuen Zeitschiit/ zunächst weitere Prüfblöcke gesendet. Falls eine weitere Verschiebung nötig ist, erfolgt diese wie oben beschrieben. Erst wenn ein Prüfblock auf der Empfangsleitung ohne Verschiebung (k = o) erscheint, ist ein freier Zeitschlitz gefunden.

Es kann nun der verhältnismäßig seltene Fall eintreten, daß von zwei Teilnehmern, die eine neue Verbindung aufbauen wollen, in sehr kurzem Zeitabsland, der klein ist gegenüber der Rahmendauer, jeweils ein freier Zeitschlitz gesucht wird. Dabei kann es vorkommen, daß der eine Prüfblock in einem Knoten warten müßte, der Speicher aber vom anderen Prüfblock belegt ist. In diesem Fall geht der später eintreffende Prüfblock verloren.

Dieser Fall — Verlust eines Prüfblocks — tritt nur mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit auf. Außerdem wird er nicht als störend bemerkbar. Es wird nur von der Serie der Prüfblöcke einer unterdrückt, was eine Verlängerung der Aufbauzeit um lediglich eine Rahmendaucr bedeutet. Dies ist ein großer Vorteil des Systems; denn bei Speicherüberlauf ergibt sich keine Störung, d. h. keine information wird verfälscht, sondern nur die Gesprächsaufbauzeit wird meist nur unmerklich verlängert.

Ein weiterer Vorteil ist, daß bei dieser Weiterbildung das System sehr hoch belastet werden kann, ohne daß sich hierdurch Störungen ergeben.

Außerdem ist ein besonderer Vorteil, daß selbst bei sehr hoher Belastung des Systems an jedem Knoten nur 1 Speicher mit der Speicherkapazität für einer Zeitschlitz nötig ist.

Ein Beispiel für die Ausführung eines Knotens ist ir F i g. 2 mit den Sende- und Empfangslcitunrcn .S/. tine EL, dem Speicher 5, dem Ansteuersehalter 7 und einen Oder-Gatter 6 dargestellt.

Die Steuereinheit, welche die beiden ankommende! Sendeleitungen überwacht und die beiden Un.schalte sowie den Speicher 5 gemäß dem beschriebenen Funk tionsablauf steuert, ist hier wie auch in den folgcndei Figuren zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nich dargestellt, zumal sie nicht Gegenstand der Erfindun

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sucht die rufende Teilnehmerstation zunächst auf der Empfangsleitung einen freien Zeitschlitz. Da die Zeitschlitz-Verschiebung zwischen dem Sync-Wort auf seiner Sendeleitung und dem Sync-Wort auf der Empfangsleitung bekannt ist, ist auch bekannt, welcher Zeitschlitz auf der Sendeleitung dem auf der Empfangsleitung gefundenen freien Zeitschlitz entspricht. Auf diesem Zeitschlitz der Sendeleitung werden nun Prüfblöcke gesendet. Diese Prüfblöcke müssen in den Knoten nur dann gespeichert werden, wenn sie dort mit Sync-Wörtern oder mit anderen Prüfblöcken zusammentreffen. Dagegen können diese Prüfblöcke nicht mit Blöcken fertig aufgebauter Verbindungen zusammentreffen, da die Prüfblöcke ja nur auf solchen Zeitschlitzen gesendet werden, die von keiner aufgebauten Verbindung belegt sind Bei dieser Ausführung der Erfindung ist also ein leichteres und schnelleres »Einfädeln« der Prüfblöckc möglich, was bei manchen Anwendungen von Vorteil ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung haben die Speicher im Knoten jeweils ein +1 -Addierwerk. Wird im Speicher ein Prüfblock abgespeichert, so wird im Informationsteil bei jedem abgewarteten Zeitschlilz eine 1 addiert. Wenn die Teilnehmerstation den Prüfblock empfängt, steht dadurch im linformaticnsteil die Anzahl k der verzögerten Zeitschlitze. In diesem Fall braucht also die Zahl i, die die Verschiebung eines nicht verzögerten Prüfblocks angibt, nicht bekannt zu sein. Die Verzögerung k kann direkt dem Prüfblock entnommen werden. Dies bedeutet eine Vereinfacluiiit der zahlreichen Teilnehmerstationen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird an den Enden der Leitungen (am Rand des Netzes) das Sync-Wort jeweils nicht direkt von der Empfangsleitung auf die Sendeleilung .eingespeist, sondern über ein Verzögerungsglied 8 (F ι g. 3). Der spezielle Aufbau eines solchen Verzögerungsgliedes ist in F i g. 4 dargestellt. Es besteht aus einem Speicher 9. in den das Sync-Wort eingeschrieben wird, einem Zähler 10 — mit dem die Zeitscilitzverzögerung abgezählt wird — und dem Bittaktos/.illator 11.

Die Verzögerung des Sync-Wortcs wird jeweils so bemessen, daß an den Knoten die auf den Sendelcitungen ankommenden Sync-Wörter jeweils denselben Zeitschlitz belegen. Damit ist das gesamte Netz auch bezüglich der Rahmen synchronisiert: Ein auf einer Sendeleitung gesendeter Block hat auf allen benutzten Sendeleitungsabschnitten und auf der Empfangsleitung die gleiche Lage bezüglich des Sync-Wortes, da die Sync-Wörter auf den einzelnen Leitungsabschnitten nicht gegeneinander versetzt sind.

Bei dieser Weiterbildung der Erfindung sind in den Knoten keine Speicher erforderlich, was einen Vorteil bedeutet. Ein solcher Knoten ist in F ι g. 5 dargestellt.

Ein freier Zettschlitz wird nun folgendermaßen gefunden. Die Teilnehmerstation sucht auf der Empfangsleitung einen freien Zeitschlitz und sendet auf dem entsprechenden Zeitschlitz der Sendeleitung einen Prüfblock. Prüfblöcke werden also nur auf solchen Zeitschlitzen gesendet, die im ganzen Netz von keinem bereits aufgebauten Gespräch benutzt sind und können deshalb in den Knoten nur mit anderen Prüfblöcken zusammentreffen. Wenn ein Prüfblock in keinem Knoten mit einem anderen Prüfblock zusammentrifft, wird er mit den anderen Blöcken in die Empfangsleitung eingespeist und kann von der betreffenden Teilnchmcrsta tion wieder empfangen werden. Damit ist ein freier Zeitschlitz gefunden.

Wenn an einem Knoten zwei verschiedene Prüfblökke auf dem gleichen Zeitschlitz ankommen — dies kommt sehr seilen vor —, werden durch Überlagerung beide Prüfblöcke verfälscht, und beide rufende Tcilnehmerstationcn belegen dann je einen neuen Zeitschlitz.

Diese Überlagerung kann vermieden werden, wenn in den Knoten von zwei gleichzeitig ankommenden

ίο Prüfblöcken stets nur einer weitergesendet wird und der andere unterdrückt wird. Ein solcher Knoten ist in F i g. 6 dargestellt. Die Teilrehmerstation, deren Prüfbloek weitergesendet wurde, kann die Verbindung ungehindert aufbauen; dagegen sucht die andere Teilnehmcrsiation. deren Prüfblock unterdrückt wurde, einen neuen Zeitschlitz und sendet nun auf diesem Prüfblock.

Es ist /weckmäßig, in den Knoten im Fall zweier

gleichzeitig ankommender Prüfblöcke stets die Blöcke auf derselben (ankommenden) Leitung zu unterdriikken. Einen solchen Knoten zeigt F i g. 7.

Das Zusammentreffen zweier Prüfblöckc in einem Knoten hat keinen Verlust von Information zur Folge, sonder nur eine geringfügige Verlängerung der Verbindungsaufbauzeit.

Während es bei Systemen ohne Rahmensynchronisation vorkommt, daß die Teiinehmerstationen an manchen Leitungsabschnitten gewisse Zcitschlitzc nicht benützen können, da diese au'" einem Teil der Sendeleitungsabschniuc von Sync-Wörtern belegt sind, fällt bei

w dieser Weiterbildung der Erfindung diese Einschränkung weg: Außer dem einen Zeitschlitz, welcher durch di'.s Sync-Wort belegt ist. kann jeder Zeitschlitz von jeder Tcilnehmerstaüon beiegt werden. Durch die Rahmensynch-onisation hat dieses System ähnliche Vorteile, wie sie ein Zeitmultiplex-Nachriehtenvcrmiulungssystem bietet, das aus einer einzigen, unverzweigten Leitung besteht. Dabei ist es außerdem vorteilhaft, daß in den Verzögerungsgliedern an den Lei'.ungsenden. mit denen die Rahmensynchronisation erreicht wird, kein mehr oder weniger großer Teil eines Rahmens, sondern jeweils nur ein Block (nämlich das Sync-Wort) verzögert werden muß. Die Verzögerung erfolgt vorteilhafterweise in einem Speicher, in den das Sync-Wort eingeschrieben und zu gegebener Zeit wicder ausgelesen wird (F 1 g. 4).

Nach dem endgültigen Belegen eines Zeitschlitzcs. welcher o<c zu übertragende Nachricht ohne Zwischenspeicherung im gesamten Nachrichtennetz verbreitet beginnt der eigentliche Verbindungsaufbau:

Die rufende Teilnehmerstation A sendet an die gern fene Teiinehmerstation ßdie Rufkombination B, A Ha die Station B den Ruf erhalten und ausgewertet, beleg sie. wie ursprünglich die Teilnehmerstation A. einen füi die Übertragung geeigneten freien Zeitschlitz und quit tiert darauf den Ruf durch die Adressenkombination A B Sie löst dadurch in der Teilnehmerstation A dei Freiton aus. Die Teilnehmerstation A sendet nun di> Kombination B, B, welche beim Teilnehmer B den Ruf ton auslost. Hebt dieser ab, dann wird von jetzt ab ein

f>o Adressen-Nachrichtenkombination (A. Nachrichter block) gesendet. Die Teilnehmerstation A beendet dai aufhin den Freiton und sendet ihrerseits die Adresser Nachrichtenkombination (ß, Nachrichtenblock). Di Verbindung ist damit aufgebaut.

f>5 In cir.er Weiterbildung der Erfindung wird nach dei Aufbau einer Verbindung — wenn also das Ruf- un Quittungsspiel abgeschlossen ist — bei der eigentliche Nachrichtenübertragung die Adresse nicht mehr gesci

det, sondern im gesamten Zeitschlitz nur die Nachricht übertragen. Die übertragenen Blöcke müssen aber nach wie vor ein Zeitschlitz-Belegungszeichen und ein Nachrichten-Kennzeichen enthalten. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, die Kanalkapazität des Nachrichtennetzes nahezu vollständig für die Nachrichtenübertragung zu nutzen.

Für die Erkennung des Belegtzustandes eines Teilnehmers gibt es beispielsweise die Möglichkeit, daß ein schon in einer Nachrichtenübertragung befindlicher Teilnehmer auf einen weiteren Ruf eine Belegtquittung abgibt. Eine andere — und in einem weitgehend störungsfreien Netz gleichwertige — Lösung ist es, auf

einen derartigen Zweitruf überhaupt keine Quittunj abzugeben. Die rufende Teilnehmerstation, die übe ihre Enipfangsleitung zwar erkennt, daß ihr Ruf gesen det wurde, aber keine Quittung empfängt, schaltet nact einer vorgegebenen Toleranzzeit selbsttätig auf »Be setztton« und unterbricht den Ruf.

In einer besonderen Ausführung dieser Weiterbil dung der Erfindung wird ein erweitertes Nachrichten kennzeichen verwendet, für welches z. B. außer derr ίο zweiten Bit eines Blocks auch das dritte Bit benutz wird; dies ermöglicht eine leichte Unterscheidung vor Blöcken, die eine Adresse enthalten und solchen, dit keine Adresse enihalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

$09511/211

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Zeitmultiplex-Nachrichtenvermittlungssystem, insbesondere für PCM, für ein vielfach über Netzknoten verzweigtes Netz, bei dem die einzelnen reilnehmerstationen an eine Sendeleitung und an eine Empfangsleitung angeschlossen sind und bei dem die gesamte Information, welche auf der Sendeleitung übertragen wird, an einer einzigen Stelle des Netzes genannte Überleitungseinrichtung (4) in die Empfangsleitung eingespeist wird, bei dem ferner von einer zentralen Stelle des Netzes aus von einem Synchronisierwortgenerator periodisch ein Synchronisierwort ausgesendet und in jeder Teilnehmerstatiop der Abstand zwischen zwei Synchronisierwörtern in gleiche Zeitschlitze unterteilt wird und bei dem die Sendeleitung und Empfangsleitung jeweils an den äußersten Enden des Nachrichtennetzes ausschließlich für das Synchronisierwort kurzgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke des Aufbaus einer Verbindung von der rufenden Teilnehmerstation ein Prüfblock auf einem freien Zeitschlitz der Sendelcitung ausgesendet wird, daß in jedem Netzknoten beim Zusammentreffen des Prüfblocks mit einem belegten Zeilschlitz der Prüfblock so lange verzögert wird, bis ein freier Zeitschlitz erscheint, daß die den Prüfblock aussehende Teilnehmerstelle beim Empfang ihres auf der Empfangsleitung erscheinenden Prüfblocks die durch die F.inzelverzögerungcn der jeweiligen Netzknoten verursachte Gesamtverzögerung ermittelt und daß sie anschließend den weiteren Verbindungsaufbau auf einem Zeitschlitz vornimmt, der um den Betrag der Gesamtverzögerung gegenüber dem ursprünglichen Zeitschlilz verzögert ist.

2. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Netzknoten ein Speicher vorhanden ist, der ausschließlich der Verzögerung von Prüfblöcken dient.

3. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Prüfblock einen Informationsteil enthält, in dem die Wartezeit, die der Prüfblock in den einzelnen Netzknoten erfährt, aufsummiert und gespeichert wird und daß jeder Netzknotenspeicher eine Vorrichtung enthält, die die Anzahl der Zeitschlitze, um die der Prüfblock jeweils verzögert wurde, zu dem Inhalt dieses Informationsteils addiert.

4. System nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß jeder übertragene Block mindestens ein Zeitplatzbelegungszeichen und ein Nachrichtenkennzeichen enthält.

5. System nach Anspruch 1 und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierwortc an den Leitungsenden über ein Verzögerungsglied von der Empfangsleitung in die jeweilige Sendeleitung eingespeist werden, und daß diese Verzögerungen so bemessen sind, daß in den Knoten auf den ankommenden Scndeleitungcn die Synchronisierworte jeweils auf dem gleichen Zeitschlitz eintreffen.

b. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied einen Speicher und eine Zählvorrichtung enthält.

7. System nach Anspruch 1 bis b, dadurch gekennzeichnet, daß in den Knoten Speicher vorgesehen siiivi. welche einen Laufzcitausglcich auf volle Zeit

plätze durchführen.

8. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei Prüfblöckcri, die gleichzeitig in einem Knoten eintreffen, der eine weitergesendet und der andere unterdrückt wird.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Knoten jeweils auf derselben Leitung ankommende Prüfblöcke unterdrückt werden.

10. System nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem erfolgten Verbindungsaufbau während der eigentlichen Nachrichtenübertragung die Zieladresse nicht mehr gesendet wird, vielmehr innerhalb des Zeitkanals nur noch Nachrichten übertragen werden.