DE2208396C3 - Zeitmurtiplex-Nachrichtenvermittlungssystem, insbesondere für PCM - Google Patents

Description

Es wurde bereits ein Zeitmultiplex-Nachrichtenver mittlungssystem mit Vielfachzugriff der angeschlossenen Teilnehmer vorgeschlagen, bei dem an Hand eine; von einer zentralen Stelle des Nachrichtcnnetzes perio disch ausgesandten Synchronisierwortes (Sync-Wort jeder Teilnehmer der. zwischen zwei aufeinanderfol

2.5 genden Sync-Wörtern vorhandenen Abstand in /»-Zeit schlitze unterteilt und bei Bedarf in einem freien Zeit schlitz die für einen anderen Teilnehmer bestimmte Nachricht zusammen mit dessen Adresse sendet.

Dieses Verfahren ist außerordentlich flexibel: Unab hängig von Verkehrsbewegungen im Netz und eventuelle dadurch hervorgerufenen Nachrichtenverschiebun gen zwischen verschiedenen Zeitkanälen kann jedei Teilnehmer die für ihn bestimmten Nachrichten au Grund der vorangestellten Zieladressc herausgreifen.

Ein Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, daß in der Netzknoten Speicher angeordnet werden müssen, de ren Grolle sich nach der maximalen Verkehrsdichte richtet und mit deren Hilfe die Nachrichtenblöcke au; verschiedenen ankommenden Richtungen nach derr Reißverschluß-Verfahren in abgehende Richtunger verschachtelt werden. Ein Überlauf dieser Netzknoten Speicher bedeutet einen Verlust an Information. Weiterhin tritt ein Verlust an Übertragungskapazität inner halb des Nachrichtensystems dadurch auf, daß jeden" zu übertragenden Nachrichtenblock eine Zieladresse vorangestellt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zeit multiplex-Nachrichtenvermittluiigssystem der eingang; genannten Art anzugeben, bei dem die genannter Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Ka pazität für die Nachrichtenübertragung weitgeheni ausgenutzt werden. Ein Verlust an Information durch Überlauf eines Speichers im Netzknoten soll möglichs nicht auftreten.

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

Durch die Erfindung wird ein unkomplizierter Ver bindungsaufbau für ein Zeitmultiplex-Nachrichtenver mittlungssystem der eingangs genannten Art erzielt Die ermittelten freien Zeitschlitze werden während dei gesamten Dauer der Verbindung beibehalten und kön nen nahezu vollständig mit Nachrichteninformation be legt werden. Ein Informationsverlust während einer be stehenden Verbindung ist nicht zu erwarten. Weiten Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen näher er läutert.

In Fig·' '^{sl cme} Netzanordnung für das Zeitmultiplcx-Nachrichtenvermittlungssysiem, in F i g- 2 ein Neizknoten dargestellt. In der Erfindung wird davon ausgegangen, daß das Übertragungsnetzwerk aus eineii reinen Verzweigungsnetzwerk 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 reflexionsfreie 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 ankommenden Sync-Wörtern wird jeweils nur eins auf der vom Knoten abgehenden Leitung übertragen. Die restlichen Sync-Wörter werden im Knoten unterdrückt, leder an einer beliebigen Stelle des Netzes angeschlossene Teilnehmer Γ sendet seine Nachrichten auf der Leitung SL und empfangt 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 Net/.ausläufers, ist die Sendeleitung mit der Empfangsleitung verbunden, so daß hier die Gesamtheit aller gesendeten Nachrichten in die Empfangsleitung übergeführt wird. Scndeleitungen 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 lneinanderschachtelung 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 Zcitschlitz 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 »I« beginnt.

Eine Teilnchmerstation (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 PrUfblöcke mit ihrer eigenen Adresse; an Stelle der Nachrichtenbits werden in den Prüfblöcken jedoch beispielsweise lauter Nullen gesendet. Außer Jen Zeitpiatzbelegungszeichen enthält jeder gesendete Block mindestens ein Nachrichtenkennzeichen; an diesem läßt sich ein Prüfblock von einem normalen Nachrichtenblock unterscheiden. Als Nachrchtenkennzeichen kann z. B. das zweite Bit des Blocks verwendet werden. Ein Prüfblock wird im allgemeinen nicht von allen Knoten ohne Wartui 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 Zeitschlitz 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 Umleitstelle 4 in die Empfangsleilung eingespeist wird, belegt er dort einen bisher freien Zeit-Wenn ein Prüfblock in keinem Knoten warten muß, kann er trotzdem beim Teilnehmer A auf der Empfangsleiti ng relativ zum Sync-Wort in einem anderen Zeitschliiz erscheinen als auf der Sendeleitung. Der Abstand des Prüfblocks vom Sync-Wort hat sich um eine Anzahl / 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 Teilnehmergeräts ermittelt und in der Teilnehmerstation eine dafür vorgesehene Einheit auf den Wert eingestellt.

'5 Hat dagegen ein Prüfblock an einem oder mehreren Knoten gewartet, so kommi er auf der Empfangsleitung gegenüber dem erwarteten Zeitschlitz um k Zeitschlitze verzögert an. Die Teilnehmerstation A 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 Zeitschlitz auf einem der von den Prüfblökken benutzten Sendeleitungsabschnitte von einem Sync-Wort belegt ist. Deshalb werden nun von der Tcilnehmerstation auf diesem neuen Zeitschlitz zunächst weitere Prüfblöcke gesendet. Falls eine weitere Verschiebung nötig ist, erfolgt diese wie oben beschricben. 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 Verbin-3; dung aufbauen wollen, in sehr kurzem Zeitabstand, 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 (o 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 Rahmendauer bedeutet. Dies ist ein großer Vorteil des Systems; denn bei Speicherüberlauf ergibt sich keine Störung, d. h. keine Information wird verfälscht, sondem nur die Gesprächsaufbauzeit wird meist nur unmerklich verlängert.

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

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

Ein Beispiel für die Ausführung eines Knotens ist ii F i g. 2 mit den Sende- und Empfangsleitungen SL imi EL, dem Speicher 5. dem Ansteuerschalter 7 und einen Oder-Gatter 6 dargestellt.

Die Steuereinheit, welche die beiden ankommendei Sendeleitungen überwacht und die beiden Umschalte sowie den Speicher 5 gemäß dem beschriebenen Funk tionsablauf steuert, ist hier wie auch in den folgende Figuren zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nicli dargestellt, zumal sie nicht Gegenstand der Erfindun

In einer anderen Ausgcsialtung iler Erfindung sucht die rufende Teilnehmers.ation zunächst auf der Empfangsleitung einen freien Zeitschlitz. Da die Zeitschlitz-Verschiebung zwischen dem Sync-Wort auf seiner Sendcleitung und dem Sync-Wort auf der Empfangslcitung bekannt ist, ist auch bekannt, welcher Zeitschlitz auf der Sendeleitung dem auf der Empfangsleitung gefundenen freien Zeitschlitz entspricht. Auf diesem Zeilschlitz 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 Prüfblöcke 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 Zeilschlitz eine 1 addiert. Wenn die Teilnehmerstation den Prüfblock empfängt, steht dadurch im Informationsteil 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 Vereinfachung 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 Sendeleitung eingespeist, sondern über ein Verzögerungsglied 8 (F i 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 Zeitschlitzverzögerung abgezählt wird — und dem Bittaktoszillator 11.

Die Verzögerung des Sync-Wortes wird jeweils so bemessen, daß an den Knoten die auf den Sendeleitungen 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 i g. 5 dargestellt.

Ein freier Zeitschlitz 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 Teilnehmerstation wieder empfangen werden. Damit ist ein freier Zeitschlitz gefunden.

Wenn an einem Knoten zwei verschiedene Prüfblökke auf dem gleichen Zeilschlitz ankommen — dies

S kommt sehr selten vor —, werden durch Überlagerung beide Prüfblöcke verfälscht, und beide rufende Teilnehmerstationen 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 Teilnehmerstation, deren Prüfblock weitergesendet wurde, kann die Verbindung ungehindert aufbauen; dagegen sucht die andere Teilnch-

'5 merstation. deren Prüfblock unterdrückt wurde, einen neuen Zeitschlitz und sendet nun auf diesem Prüfblock.

Es ist zweckmäßig, in den Knoten im Fall zweier

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

Das Zusammentreffen zweier Prüfblöekc 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 Teilnehmerstationen an manchen Leitungsabschnitten gewisse Zeitschlitze nicht benützen können, da diese auf einem Teil der Sendeleitungsabschnitte von Sync-Wörtern belegt sind, fällt bei dieser Weiterbildung der Erfindung diese Einschränkung weg: Außer dem einen Zeitschlitz, welcher durch das Sync-Wort belegt ist, kann jeder Zeitschlitz von jeder Teilnehmerstation belegt werden.

Durch die Rahmensynchrcnisation hat dieses System ähnliche Vorteile, wie sie ein Zeitmultiplex-Nachrichtenvermittlungssysiem bietet, das aus einer einzigen, unverzweigten Leitung besteht. Dabei ist es außerdem vorteilhaft, daß in den Verzögerungsgliedern an den Leitungsenden, 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 wie-

der ausgelesen wird (F i g. 4).

Nach dem endgültigen Belegen eines Zeitschlitzes welcher die zu übertragende Nachricht ohne Zwischenspeicherung im gesamten Nachrichtennetz verbreitet beginnt der eigentliche Verbindungsaufbau:

Die rufende Teilnehmerstation A sendet an die geru fene Teilnehmerstation B die 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 Teiinehmerstation A sendet nun dii Kombination B. B, welche beim Teilnehmer B den Ruf ton auslöst. Hebt dieser ab, dann wird von jetzt ab eini

Adressen-Nachrichtenkombination (A Nachrichten block) gesendet. Die Teilnehmerstation A beendet dar aufhin den Freiton und sendet ihrerseits die Adressen Nachridnenkombination (B, Nachrichtenblock). Di Verbindung ist damit aufgebaut.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird nach der Aufbau einer Verbindung — wenn also das Ruf- un< Quittungsspiel abgeschlossen ist — bei der eigentliche Nachrichtenübertragung die Adresse nicht mehr geser

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 Nachrichtennelzes 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 Quittung abzugeben. Die rufende Teilnehmerstation, die über ihre Empfangsleitung zwar erkennt, daß ihr Ruf gesendet wurde, aber keine Quittung empfängt, schaltet nach einer vorgegebenen Toleranzzeit selbsttätig auf »Besetztton« und unterbricht den Ruf.

In einer besonderen Ausführung dieser Weiterbildung der Erfindung wird ein erweitertes Nachrichtenkennzeichen verwendet, für welches z. B. außer dem ίο zweiten Bit eines Blocks auch das dritte Bit benutzi wird; dies ermöglicht eine leichte Unterscheidung vor Blöcken, die ein^ Adresse enthalten und solchen, di< keine Adresse enthalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   I. Zeitmultiplex-Nachrichtenvermittlungssystem, insbesondere für PCM, für ein vielfach über Netzknoten verzweigtes Netz, bei dem die einzelnen Teilnehmerstationen 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 Teil nehmerstation 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 Sendeleilung ausgesendet wird, daß in jedem Netzknoten beim Zusammentreffen des Prüfblocks mit einem belegten Zeitschlitz der Prüfblock so lange verzögert wird, bis ein freier Zeitschlitz erscheint, daß die den Prüfblock aussehende Teilnehmerstelle beim Empfang ihres auf der Fmpfangsleitung erscheinenden Priifblocks die durch die Einzelverzögeriingcn der jeweiligen Netzknoten verursachte Gesamtver-Eögerung ermittelt und daß sie anschließend den weiteren Verbindungsaufbau auf einem Zeitschlilz vornimmt, der um den Betrag der Gesamtverzögerung gegenüber dem ursprünglichen Zerschlitz verzögert ist.
2. 2. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Netzknoten ein Speicher vorhanden ist, der ausschließlich der Verzögerung von Prüfblöcken dient.
3. 3. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder l'rüfblock einen Informationsteil enthält, in dem die Wartezeit, die der Prüfblock in den einzelnen Netzknoten erfahrt, 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. 4. System nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder übertragene Block mindestens ein Zeitplatzbelegungszeichen und ein Nachrichtenkennzeichen enthält.
5. 5. System nach Anspruch 1 und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierworte 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 .Sendeleitungen die Synchronisierworte je weils auf dem gleichen Zeitschlitz eintreffen.
6. 6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied einen Speicher und eine Zählvorrichtung enthält.
7. 7. System nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Knoten Speicher vorgesehen sind, welche einen Laufzeitausglcich auf volle Zeitplätze durchführen.
8. 8. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net. daß von zwei Prüfbiöcken, die gleichzeitig ii einem Knuten eintreffen, der eine weitergesende und der andere unterdrückt wird.
9. 9. System nach Anspruch 8, dadurch gskennzeich net, daß an den Knoten jeweils auf derselben Lei tung ankommende Prüfblöcke unterdrückt werden.
10. 10. System nach Anspruch 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß nach dem erfolgten Verbindungs aufbau während der eigentlichen Naehrichtenüber tragung die Zieladresse nicht mehr gesendet wird vielmehr innerhalb des Zeitkanals nur noch Nach richten übertragen werden.