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Zeitmultiplex-Telegrafie-System für bitweise Verschachtelung Die vorliegende
Erfindung behandelt eine Schaltungsanordnung zur Übertragung einer Vielzahl von
binär codierten Fernschreibnachrichten, Dauersignalen und Wähisignalen für den Verbindungsaufbau
über einen gemeinsamen Übertragungskanal nach dem Zeitmultiplex-Prinzip mit einem
festgelegten Zeichenrahmen und schrittweiser Einschachtelung der Fernschreibzeichen
in das übertragene Multiplexsignal.
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Das allgemeine Prinzip der Zeitmultiplex-Mehrkanal-Nachrichtenübertragung
besteht darin, daß eine Vielzahl von Kanälen für einen einzigen Ubertragungsweg
vorgesehen sind. Dabei bildet die Anzahl von Zeitintervallen, die gleich sein kann
der Anzahl der Kanäle eine Abtastperiode. Jedes dieser Zeitintervalle ist einem
bestimmten Kanal zugeordnet und jeder Kanal ist nur während des zugehörigen Zeitintervalles
mit dem übertragungsweg verbunden. Während der den anderen Kanälen zugeordneten
Teile der Abtastperiode besteht keine Verbindung zwischen dem betrachteten Kanal
und dem Übertragungsweg. Eine Trennung der Kanäle ist auf der Sendeseite vor der
Abtastung und auf der Empfangsseite nach dem Verteiler gegeben. Die Abtastung auf
der Sendeseite erfolgt so, daß die Datenzeichen zu regelmäßig sich wiederholenden
Zeitpunkten abgetastet werden.
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Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Zeitmultiplex-Systems.
Auf der Sendeseite steht ein zentraler Multiplexer M, dem die einzelnen Telegrafienachrichten
Ei, E2, E3
über Sendeschaltungen KS1, KS2, KS3 zugeführt werden.
Die einzelnen Sende schaltungen bringen die angelieferten Telegrafiezeichen in ein
einheitliches Zeitraster, so daß sie vom Multiplexer übernommen werden können. Der
Multiplexer ist im Prinzip als umlaufender Zeiger Z1 dargestellt, der abhängig von
der Anzahl der zu übertragenden Telegrafiekanäle mit einer solchen Geschwindigkeit
umläuft, daß während einer Schrittdauer jeder angeschlossene Kanal einmal abgetastet
wird. Der Multiplexer, der mit elektronischen Stufen aufgebaut ist, besitzt einen
eigenen Taktgenerator und blendet noch zusätzlich Synchronisierimpulse in das über
die aber tragungsleitung U übertragene Multiplexsignal ein. In der zentralen Empfangs
stelle befindet sich der Demultiplexer D, dessen Zeiger Z2 mit der gleichen Geschwindigkeit
umläuft wie der Zeiger Z1 beim Multiplexer M. Die übermittelten Synchronisierimpulse
werden dazu benutzt, daß beide Zeiger synchron laufen, so daß die Zuordnung der
übertragenen Telegrafiezeichen zum richtigen Empfangskanal KE1, KE2, KE3 gewährleistet
ist. Am Ausgang Al, A2, A3 der Empfangseinrichtungen entstehen die gleichzeitig
übertragenen Telegrafienachrichten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sendeschaltung und eine Empfangsschaltung
für die Ubertragung von Fernschreibzeichen, Dauersignalen und Wählsignalen nach
dem Zeitmultiplex-Prinzip aufzuzeigen.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß in der Sendeschaltung die
zu übertragenden binären Signale an einem Zwei-bit-Schieberegister anliegen, das
von einer hohen Taktfrequenz, die wesentlich höher als die Frequenz der Fernschreibschritte
ist, gesteuert wird, daß eine nachfolgende Gatteranordnung, die auftretende Schrittumschläge
der zu übertragenden Signale bewertet und einen Phasenordner und einen Codezähler
dann in die Ausgangslaze zurückstellt, wenn eine Flanke eines Schrittes auftritt
und zuvor der Codezähler seine Endstellung erreicht hat,
daß der
Phasenordner aus der hohen Taktfrequenz eine Taktimpulsfolge bildet, die die zu
übertragenden Signale schrittweise abtastet und die Abtastwerte in eine Kippschaltung
einspeichert, deren Ausgang an einem Kanaleingang des Multiplexers anliegt und daß
in der Empfangsschaltung eine Kippstufe angeordnet ist, an deren Ausgang die übertragenen
Fernschreibzeichen und Dauersignale entstehen, daß der Eingang der Kippstufe an
einem Kanalausgang des Demultiplexers anliegt und-die Steuerung mit einem dem Kanal
zugeordneten Schritt-Takt erfolgt.
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Die Erfindung zeigt eine besonders einfache Sende- und Empfangsschaltung,
die vollständig in integrierter Schaltkreistechnik aufbaubar ist. Die Schaltung
eignet sich für die Übertragung von Fernschreibzeichen eines Codes mit bestimmter
Schrittanzahl nach dem Zeitmultiplex-Prinzip. Die Schaltungsanordnung erlaubt auch
die Übertragung von Dauersignalen und Wähl- sowie Besetzsignalen für den Verbindungsauf-
und -abbau.
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Dabei können die Wählsignale aus verschiedenen Signalisierungsarten
stammen, z.B. A-, B- oder D-Signalisierung. Dabei wird jedem Fernschreibkanal eine
Sende- bzw. Empfangseinrichtung zugeordnet, die an den Multiplexer bzw. Demultiplexer
angeschlossen sind. Die Fernschreibzeichen können zu beliebigen Zeiten angeliefert
werden.
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Es können auch zwischen den Zeichen Pausen auftreten. Die Fernschreibzeichen
können einfachen oder i,5-fachen Sperrschritt aufweisen. In der Sendeschaltung erfolgt
eine Entzerrung der- Zeichenschritte, d.h. eie werden auf die Sollschrittlänge gebracht.
Die Schrittlängen der Zeichen müsseneine feste zeitliche Beziehung zum Multiplextakt
haben. Die Sende schaltung gibt die Zeichen schrittweise an den Eingang des Multiplexers
ab. Die Information aus den einzelnen Kanälen ist also im Multiplexsignal schrittweise
verschachtelt untergebracht. Das Übertragungssystem hat eine besonders kleine Eigenlaufzeit.
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Einzelheiten der Erfindung werden anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen,
die in den Figuren dargestellt sind, erläutert.
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Fig. 2 zeigt eine Sendeschaltung, Fig. 3 zeigt ein Zeitdiagramm der
Sendeschaltung, Fig. 4 zeigt eine weitere Sendeschaltung, Fig. 5 zeigt die Empfangsschaltung.
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In Fig 2 gelangen die Fernschreibzeichen am Eingang E über den Tiefpaß
TP, der kurze Störimpulse unterdrückt, auf die Ortskreisschaltung OK, die die Schritte
des Fernschreibzeichens abtastet und auf den für die nachgeschalteten integrierten
Logikstufen erforderlichen Spannungspegel bringt.
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Der Ausgang der Ortskreisschaltung liegt an einem Zwei-bit-Schieberegister
SR, das aus den Kippstufen K1, K2 besteht.
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Am Steuereingang (cl) des Schieberegisters liegt eine Taktimpulsfolge
hoher Frequenz an, beispielsweise 6,4 kHz. Damit wird erreicht, -daß die durch die
Einordnung der Fernschreibschritte in das vorgegebene Taktraster entstehende Abtastverzerrung
sehr klein bleibt. Ein Exklusiv-Oder-Gatter G1 vergleicht die beiden Ausgänge der
Kippstufen K1 und K2 und erkennt somit Qben Polaritätswechsel im anliegenden Fernschreibsignal.
Jeder Polaritätswechsel eines Datensignals ergibt am Ausgang des Gatters G7 einen
kurzen Impuls, der am einen Eingang eines NAND-Gatters G2 anliegt. Der zweite Eingang
des NAND-Gatters liegt am Ausgang des Codezählers Z, der während des Zählvorganges
über den zweiten Eingang das NAND-Gatter G2 sperrt. In seiner Endstellung gibt der
Codezähler an den zweiten Eingang des Gatters G2 ein Eingangssignal, so daß beim
Auftreten des ersten Polaritätswechsels der am Ausgang des Gatters Gl entstehende
Impuls ebenfalls am Ausgang des. Gatters G2 entsteht, er den Codezähler Z und einen
Phasenordner PO in die Ausgangsstellung zurückstellt. Der Phasenordner hat die Aufgabe,
die zu übertragenden Fernschreibschritte in der Mitte
abzutasten.
Der Phasenordner ist als Frequenzteiler, beispielsweise als 128er-Teiler, der die
hohe Taktfrequenz T1 auf den Rhythmus der Fernschreibschritte, beispielsweise 20
ms teilt, ausgebildet. Am Ausgang des Phasenordners entsteht ein vaktimpuls im zeitlichen
Abstand der Fernschreibschritte Diese Taktimpulse steuern einerseits den Codezähler
Z und andererseits die Kippschaltung K3. Der Phasenordner wird beim Auftreten eines
Impulses am Ausgang des Gatters G2 so verschoben, daß die nächsten Abtastimpulse
ungefähr auf die Mitte der abzutastenden Schritte fallen. Der Codezähler ist als
Schieberegister aufgebaut und gibt während der Zeitdauer der Zählung am Ausgang
ein Sperrsignal an das Gatter G2 ab. Am Eingang S des Codezählers Z liegt das binäre
Signal an, welches als Freigabesignal für das Gatter G2 verwendet wird. Nach dem
Rückstellen wird bei jedem Zählimpuls T2 in der Mitte jedes Schrittes der anliegende
binäre Zustand um eine Stufe weitergeschoben. Am Ende der Zähldauer erscheint das
Freigabesignal am Ausgang des Zahlers. Die Zähldauer endet vor dem tatsächlichen
Ende des Fernschreibzeichens, nämlich nach Auftreten des halben einfachen Sperrschrittes.
Das bedeutet, bei einer Ubertragungsgeschwindigkeit von 50 Bd und Fernschreibzeichen
nach dem CCITT-Code Nr. 2, daß der Zähler für die Zeitdauer von 430 ms ein Sperrsignal
abgibt. Danach bleibt der Zähler in der Endstellung liegen und gibt ein Freigabesignal
für das Gatter G2 ab. Damit ist sichergestellt, daß bei Auftreten eines Polaritätswechsels
im Datensignal, also beim Startschritt, ein Aw gangssignal am Gatter G2 entsteht,
welches die richtige Einordnung in das festgelegte Taktraster auslöst. Es werden
also nur positive und negative Startschrittflanken erkannt und während der Übertragung
eines Zeichens keine Polaritätswechsel ausgewertet. Die Kippstufe K3 erhält am Eingang
das Ausgangssignal der Kippstufe Kl. Der Ausgang der Kippstufe K3 liegt an einem
Kanaleingang Ml des Multiplexers.
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Fig. 3 zeigt das Zeitdiagramm zu Fig. 1. Die Zeile E zeigt ein
zu
übertragendes Fernschreibzeichen mit dem Startschritt St, den Informationsschritten
1, 2, 3, 4 und 5 und dem 1,5-fachen Sperrschritt Sp. Die Zelle T1 zeigt die hohe
Taktfrequenz. Zeile G1 zeigt das Ausgangssignal des Exklusiv-Oder-Gatter (Gl), das,
wenn es durch eine Schrittflanke ausgelöst wurde, den Codezähler (Z) und den Phasenordner
(PO) in den Ausgangszustand zurückstellt. Der Phasenordner gibt Taktimpulse ab,
die die Fernschreibschritte etwa in der Mitte abtasten und die Abtastwerte in der
Kippstufe K3 einspeichern, so daß die Polarität der zu übertragenden Fernschreibschritte
am zugeordneten Kanaleingang des Multiplexers (Zeile ME1) anliegt.
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Die Fig 4 zeigt eine erweiterte Sendeschaltung, die insbesondere dann
vorteilhaft einsetzbar ist, wenn die Wählsignale hinsichtlich des Impuls- Pause-Verhältnisses
große Toleranzen aufweisen und nicht mehr in das Taktraster des Multiplexsystems
passen. In diesem Fall wird die Sendeschaltung nach Fig. 2 abgeändert, indem jeweils
von der Start- und Stopflanke der zu übertragenden Signale Zeitdauern mit Hilfe
von zwei Zählern eingestellt werden. Bei der Auslösung durch die Stopflanke handelt
es sich um die Übertragung von Wählsignalen. Die Schaltung eignet sich für die Übertragung
von Wählsignalen bei der sogenannten B-Signalisierung, bei der ein Impuls-Pause-Verhältnis
von 60 ms zu 40 ms auftritt. Die zu übertragenden Signale liegen in binärer Form
am Eingang E der Eingangs schaltung ES an. Das Zwei-bit-Schieberegister mit den
Kippschaltungen Kl und K2 bewertet zusammen mit den Gattern Gl bis G4 die Schrittflanken.
Der Takt T1 mit hoher Frequenz steuert die Kippschaltungen und den Phasenordner
PO, der zu den Schrittmitten der Zeichen einen Abtastimpuls T2 bildet und damit
die Polarität der Schritte in die Kippstufe K3 eingibt. Der Ausgang der Kippstufe
K3 liegt an einem Kanaleingang des Multiplexers. Mit den NAND-Gattern G1 und G2
werden die negativen Flanken des zu übertragenden Wähisignales ausgewertet und es
entsteht jeweils ein
Impuls am Ausgang des Gatters G2. Bei der Übertragung
von Fernschreibzeichen tritt eine positive Startflanke auf, die sowohl am Ausgang
des Gatters G4 als auch am Ausgang des Gatters G2 einen Impuls erzeugt. Die Ausgangsimpulse
der Gatter G2 und G4 steuern die beiden Zähler Z1 und Z2, über deren Rückstelleingänge
dann, wenn der zugeordnete Zähler seine Endstellung erreicht hat, in die Ausgangslage
zurück, so daß ein neuer Zählvorgang ablaufen kann. Gleichzeitig wird auch der Phasenordner
PO, der als Frequenzteiler ausgeführt ist, in die Ruhelage zurückgesteuert, so daß
nach 10 ms der erste Schritttaktimpuls auftritt Bei der Übertragung eines Fernschreibzelchesn
entsteht an den Ausgängen der Gatter G2 und G4 jeweils ein Impuls, die die Zähler
Z1 und Z2 in die Ruhelage zurücksteuern. Es beginnt dann ein Zählvorgang mit dem
Schritt-Takt T2..Am Eingang S wird das Freigabesignal angelegt, das beim Erreichen
der Endstellung des Zählers am Zählerausgang auftritt und die NEiD-Gatter G1 und
G3 freigibt-, so daß die nächste auftretende Schrittflanke einen neuen Zählvorgang
auslöst. Die beiden Zähler Z1 und Z2 sind hintereinandergeschaltet und besitzen
zusammen eine Zähldauer, die um einen halben Schritt kürzer ist als die Zeitdauer
eines Fernschreibzeichens, also z.B. 130 ms. Der Zähler Z2 kann auch unabhangig
vom Zähler Z1 in den Ruhezustand zurückgestellt werden.
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Dies erfolgt jedoch nur dann, wenn eine negative Flanke auftritt und
wenn die beiden Zahler Z1 und Z2 ihre Endstellung anzeigen. Dies ist immer dann
der Fall, wenn bei der Anwendung der B-Sqgnalisierung Wählsignale übertragen werden.
Der Zähler Z2 besitzt eine Zähldauer, die größer ist als die Isurzeste Pause eines
Wählzeichens aber kleiner als die Zeitdauer von Pause und Impuls des Wählzeichens.
Im vorliegenden'Beispiel bei 50 Bd Ubertragungsgeschwindlgkeit und B-Signalislerung
besteht der Zähler Zi aus vier Schieberegisterstufen und der Zähler Z2 aus drei
Schieberegisterstufen. Nach der Rückstellung beider Zähler zählt der Zähler Z1 eine
Zeitdauer von 70 ms und der Zähler Z2 von 60 ms ab. Wird jedoch nur der Zähler
Z2
in die Ruhelage zurückgestellt und der Zähler Z1 bleibt in der Endstellung, so zählt
der Zähler Z2 eine Zeitdauer von 50 ms ab. Dies rührt daher, daß im letzteren Fall
der erste Zählimpuls bereits nach 10 ms vom Phasenordner PO abgegeben wird, da vom
Ausgangsimpuls des Gatters G2 auch der Phasenordner in die Ruhelage zurückgestellt
wurde. Die Zeit von 50 ms für den Zähler Z2 ist ausreichend, da im praktischen Betrieb
die Pause bei B-Signalisierung maximal 45 ms betragen kann.
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Fig. 5 zeigt die Empfangsschaltung für einen Kanal, die aus der Kippstufe
K4 besteht. Am Eingang (D) ist ein Kanalausgang D1 des Demultiplexers angeschaltet.
Am Steuereingang liegt der dem Kanal zugeordnete Schritt-Takt (T2') an. Die Phase
des Schritt-Taktes wird für Jeden übertragenen Kanal durch die dem Kanal zugeordneten
Synchronisiersignale so eingestellt, daß die übertragenen Schritte etwa in der Mitte
abgetastet werden. Am Ausgang A einer nachgeschalteten Ausgangs schaltung AS entstehen
die übertragenen Fernschreibzeichen und Dauersignale.
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6 Patentansprüche 5 Figuren