DE2262933C3

DE2262933C3 - Verfahren zur Übertragung verschiedenartiger Nachrichtensignale in einem Zeitmultiplexübertragungssystem

Info

Publication number: DE2262933C3
Application number: DE19722262933
Authority: DE
Inventors: Klaus Dieter Dr.-Ing. 7913 Senden Schenkel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-12-22
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1982-01-07
Also published as: DE2262933A1; DE2262933B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung verschiedenartiger Nachrichtensignale in einem Zeitmultiplexübertragungssystem, bei dem der Zeitmultiplexrahmen in m Unterrahmen und jeder Unterrahmen in uZeitschlitze unterteilt wird.

Stand der Technik

Sollen digitale Nachrichtensignale sehr unterschiedlicher Bandbreite in einem Zeitmultiplexübertragungssystem übertragen werden, so gibt es hierfür einige bekannte Möglichkeiten.

1. Man teilt zunächst die digitalen Nachrichtensignale in geeignete Impulsgeschwindigkeitsklassen auf und teilt diesen Klassen jeweils eine bestimmte Anzahl von Zeitschlitzen des Zeitmultiplexrahmens fest zu. In einem speziellen Ausführungsbeispiel wurden dabei einem Fernsprechsignal ein Zeitschlitz, einem Tonrundfunksignal 5 Zeitschlitze und einem Farbfernsehsignal 1086 Zeitschlitze jeweils

60 innerhalb der für die entsprechende Klasse reservierten Rahmenabschnitte zugeordnet. (H. Geißler: »Zur Planung einer PCM-System-Hierarchie« NTZ-Report 8)

2. Anstelle einer festen Zuordnung eines gegebenen Rabmenabschnitts an eine Signalklasse kann in einem Start-Stop-Verfahren das gerade vorliegende Signal in direktem zeitlichen Anschluß an ein anderes Signal übertragen werden, ind;m ein Nachrichtenblock, dessen Länge der Bandbreite des Signals entspricht, zwischen ein Start- und ein Stop-Wort eingeschlossen ist (L A. Self: »Party line working for telegraph and data«, Conf. on Switching Techniques for Telecommunications Networks, 1969, London. S. 337-341). Eine Modifikation dieses Verfahrens ergibt sich dadurch, daß im Start-Wort die Länge des nachfolgenden Nachrichtenblocks angegeben wird und dadurch das Stop-Wort entfallen kann.

3. Daten mit jeweils verschiedener Übertragungsbandbreite werden nach einer vorher festgesetzten Ordnung vielfachgeschaltet. Die Ordnung besteht darin, daß der Zeitmultiplexrahmen in m Unterrahmen und jeder Unterrahmen in u Zeitschlitze unterteilt ist (DE-OS 19 54 187).

Den bekannten Möglichkeiten haften gravierende Nachteile an. Im ersten Fall kann nur eine vorgegebene Anzahl von Signalen einer Klasse übertragen werden, selbst wenn die Zeitschlitzbereiche der anderen Signalklassen nicht voll ausgenutzt sind, da sich diese den einzelnen Klassen zugeordneten Bereiche nicht dem augenblicklichen Bedarf anpassen. Auch im zweiten Fall kann eine volle Ausnutzung der Systemkapazität nur selten erreicht werden, da durch die Hintereinanderschaltung von Nachrichtenblöcken unterschiedlicher Länge nach dem Auflösen einzelner Nachrichtenverbindungen Lücken unterschiedlicher Länge entstehen, die nicht immer der Blocklänge neuer Nachrichtenverbindungen entsprechen. Insbesondere bei Nachrichtenübertragungssystemen nach dem Vielfachzugriffprinzip entstehen dabei eine Reihe erheblicher Probleme.

Im dritten Fall erfordert die Belegung der Zeitschlitze so, daß nicht sichergestellt ist, daß Breitbandsignale in den ihnen zugeordneten Zeitschlitzen des Hauptrahmens durchweg freie Zeitschlitze in den Unterrahmen antreffen, so daß die dort belegten Zeitschlitze erst durch ein aufwendiges Umrangieren der Information auf einen anderen freien Zeitschlitz freigeschaltet werden müssen. Zur Vermeidung von Übertragungsfehlern erfordert das Umrangieren eine synchrone Dual-parallel-Übertragung und einen aufwendigen Informationsaustausch mittels Kontrollsignalen zwischen der Sende- und Empfangsseite.

Aufgabe

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, mit dem eine dem jeweiligen Verkehrsaufkommen der einzelnen Signalklassen angepaßte Belegung der Zeitschlitze eines Zeitmultiplexübertragungssystems in einfacher Weise erreicht wird, die Übertragungskapazität voll genutzt wird und der Aufwand für die Zwischenspeicherung von Nachrichtenblöcken zwischen dem Anliefern durch die Signalquelle und dem Übertragen sowie für die Speicherung

der Zeitschlitznummern für die Übertragung breitbandiger Signale möglichst klein ist

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Belegung des Zeitmultiplexrahmens durch i Signale so erfolgt, daß zunächst jeweils der /-te Zeitschlitz der Unterrahmen belegt wird und erst wenn in allen Unterrahmen είπεε Zeitmultiplex-Rahmens der /-te Zeitschlitz belegt ist ein benachbarter Zeitschlitz der Unterrahmtn zusätzlich belegt wird. ι η

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.

Vorteile

Durch das erfindungsgemäße Verfahren der Zeitplatzzuweisung existieren keine starren Grenzen in der den einzelnen Signaildassen zur Verfügung stehenden Übertragungskapazität sondern es erfolgt eine flexible Anpassung an den Verkehr mit der Möglichkeit, die Systemkapazität vollständig auszunutzen. Die Kennzeichnung der für eine Verbindung benutzten Zeitschlitze erfordert nur einen geringen Speicherbedarf. Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren in einem Vielfachzugriffsystem verwendbar, bei dsm nicht mehr von einer zentralen Steuerung eine Zeitschlitzzuteilung oder eine Sendeaufforderung erfolgt, sondern vielmehr jeder Teilnehmer selbsttätig die für die Übertragung seiner Nachricht erforderlichen Zeitschlitze belegt

Erfordert beispielsweise ein Signal mehr als einen Zeitschlitz je Zeitmultiplexrahmen, so werden, wenn die erforderliche Anzahl von Zeitschlitzen der gleichen Schlitznummer in Unterrahmen mit vorgegebenem Abstand belegt werden, Adressenbits eingespart.

Wird die Erfindung gemäß dem Anspruch 3 r, ausgebildet, ist der Speicherbedarf für die Zwischenspeicherung, insbesondere von Fernsehsignalen, nur gering und sowohl die Realisierung als auch das Aufsuchen freier Zeitschlitze mit nur geringem Platz- und Kostenaufwand verbunden.

Werden für eine beidseitige Nachrichtenübertragung einander fest zugeordnete Zeitschlitze belegt, innerhalb deren der eine Zeitschlitz für die eine und der andere Zeitschlitz für die andere Übertragungsrichtung vorgesehen ist so wird zusätzlich Speicherplatz zur 4» Kennzeichnung des Zeitschlitzes des antwortenden Teilnehmers eingespart

Die Bereitstellung von einerseits fest zugeordneten und andererseits frei verfügbaren Zeitschlitzen ermöglicht ein kurzzeitiges Auffinden freier Zeitplätze und das ><> Freihalten von für die Allgemeinheit wichtigen NachrichtenkanWen.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungs- v> beispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 Hauptrahmen mit m Unterrahmen,

F i g. 2 Belegungsschema eines Hauptrahmens mit Unterrahmen durch die verschiedenen Signalgruppen gemäß der Erfindung, m>

Fig.3 Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Prüf- und Steuerimpulsen für das Aufsuchen und Belegen eines freien Zeitschlitzes.

Sollen in einem Zeitmultiplexsystem Nachrichten verschiedener Bandbreiten übertragen werden, so n erscheint es sinnvoll, die Rahmenfrequenz und die Zeitschlitzgröße an die K Sasse der häufigsten Nachrichtensignale, z. B. Fernsprechen, anzupassen. Signale größerer Bandbreite lassen sich dann durch Belegung mehrerer Zeitschlitze eines Rahmens und mehrere Signale entsprechend geringerer Bandbreite lassen sirh gemeinsam in einem dafür vorgesehenen Zeitschlitz übertragen. Die optimale Anpassung der hierfür jeweils zur Verfügung gestellten Übertragungskapazität an die Bandbreite jeder dieser Signalklassen ist in der Regel mit nicht geringem Aufwand verbunden.

Ausgehend von dem häufigsten Nachrichtensignal, dem Fernsprechsignal mit 64 kbit/s sollen daher zur Erläuterung der Erfindung nur 3 weitere Gruppen mit folgenden maximalen Übertragungsraten betrachtet werden

1) Langsame Datenübertragung, beispielsweise Fernschreiben

JL kbit/s K = 2,3,4
K

2) Hochgeschwindigkeitsübertragung zwischen Rechenzentren

/ · 64 kbit's / = 2,3,4

3) Fernsehbildübertragung

m · 64kbit/s/77= 100...300

(m ist das Bandbreitenverhäitnis des Fernsehsignals zum Fernsprec.isignal)

Diese vier Gruppen sollen nun gemäß der Aufgabe der Erfindung so in dem Nachrichtensystem zusammengefaßt werden, daß, ohne eine vorgegebene Beschränkung für eine dieser Gruppen, jede nach Bedarf die Kapazität des Übertragungskanals in einfacher Weise belegt. Hierzu wird, wie aus der DE-OS 19 54187 bekannt ist, der Zeitmulciplexrahmen — im folgenden Hauptrahmen genannt -inm Unterrahmen und jeder Unterrahmen in u Zeitschlitze unterteilt. Die Belegung des Hauptrahmens durch Signale erfolgt nun gemäß der Erfindung so, daß zunächst jeweils der Ate Zeitschlitz der Unterrahmen belegt wird und erst, wenn in allen Unterrahmen eines Hauptrahmens der /-te Zeitschlitz belegt ist, ein benachbarter Zeitschlitz der Unterrahmen zusätzlich belegt wird. Geht man von einem 2-Bit-PCM-Wort für Fernsprechen (Abtastfrequenz 8 kHz) aus, so

wird die Rahmenfrequenz /« =—kHz gewählt. Man

führt nun weiterhin m Unterrahmen ein, deren Frequenz m ■ fR ist. Ein Zeitschlitz muß so groß sein, daß er einen AC · 8 Bit großen Nachrichtenblock aufnehmen kann.

In F i g. 1 ist ein in m Unterrahmen aufgeteilter Hauptrahmen gezeigt. Jeder dieser Unterrahmen besteht aus u Zeitschlitzen.

Dtr geringste Aufwand an Speicherkapazität im Teilnehmergerät bei günstigster Integration der verschiedenen Signalgruppen wird durch das in F i g. 2 gezeigte Belegungsschema erreicht.

In Fig. 2 sind die m Unterrahmen eines Hauptrahmens, die alle gieirhe Längen aufweisen, getrennt und untereinander dargestellt, so daß Zeitschlitze mit innerhalb der UnterPähmen gleicher Zeitschlitznummer untereinander zu stehen kommen. Jeweils, K ■ 8 Bit bilden einen Zeitschlitz, zwei Zeitschlitze einen Doppelzeitschlitz, Zeitschlitze einen Unterrahmen und m Unterrahmen der üblichen Hauptrahmen.

Für eine Fernsprechverbindung Fv wird ein Doppelzeitschlitz belegt, wobei der rufende Teilnehmer der ersten, der gerufene Teilnehmer den zweiten Zeitschlitz

innerhalb dieses Doppel/.eitschlit/.es für die Nachrichtenübertragung benutzt. Beispielsweise belegt die erste Fernsprechverbindung in F i g. 2 im (n+ r+ \)-\cn I 'nterrahmen den ersten Doppelzeitschlitz.

Bei einer Fernsehverbindung FSV zwischen zwei Teilnehmern wird in jedem Unterrahmen des t lauptrahmens jeweils derselbe Doppelzeitschlitz belegt, liier ist jeweils der erste der beiden Zeitschlitr.e jedes Unterrahmens wieder für den einen Teilnehmer, der zweite Zeitschlitz für den anderen Teilnehmer einer Verbindung bestimmt. Beispielsweise belegt die erste Fernsehverbindung in F i g. 2 den a-ten Doppelzeitplatz der Unterrahmen I bis m.

Eine Verbindung mit schneller Datenübertragung oder eine Fernsprechkonferenzverbindung KO Vbelegi in aufeinanderfolgenden Unterrahmen jeweils dieselben Doppelzeitschlitze, wobei die Zahl der benötigten Unterrahmen einerseits durch den Wert / und andererseits durch die Betriebsart (Simplex- oder Duplex-Betrieb) oder durch die Zahl der Konferenzteilnehmer bestimmt ist. Beispielsweise belegt die erste Fernsprechkonferenzverbindung in Fig. 2 innerhalb des zweiten Doppelzeitschlitzes die Unterrahmen (n+r+ 2) bis (m—2).

Die langsame Datenübertragung LDV belegt pro Datenkanal nur zwei Bits eines Zeitschlitzes. Das erste Bit ist dabei eine »Belegungsanzeige« für den eigentlichen Datenkanal, der durch das nächste Bit gegeben ist. Damit können K ■ 8 Datenkanäle in einem Doppelzeitschlitz untergebracht werden. Beispielsweise belegt in Fig. 2 die 1. Datenübertragung—■—Bits des

ersten Zeitschlitzes des (n + l)-ten Unterrahmens.

Dieses Belegungsschema ermöglicht einen, den momentanen Bedürfnissen angepaßten flexiblen Zugriff der verschiedenen Gruppen zu den Zeitschlitzen eines Hauptrahmens. Dazu ist beispielsweise folgende aus Fig. 2 ersichtliche Strategie beim Verbindungsaufbau vorteilhaft:

Der jeweils erste Doppelzeitschlitz der η ersten Unterrahmen wird für allgemeine Dienst«¹ ÖND — das sind allgemeine Nachrichten, die für jeden angeschlossenen Teilnehmer bestimmt sind, wie z. B. Rundfunk, Uhrzeit — fest reserviert. Die jeweils ersten Doppelzeitschlitze der nächsten r Unterrahmen sind vorzugsweise für die Datenübertragung, beispielsweise LDV in Fig. 2, bestimmt.

Die Fernsprechübertragung FV beginnt im Normalfall also im ersten Doppelzeitschlitz des (n+r+ l)-ten Unterrahmens. Die Fernsprechverbindungen belegen nun zunächst den jeweils ersten Doppelzeitschlitz aller folgenden Unterrahmen, dann, wenn nötig, den jeweils zweiten Doppelzeitschlitz sämtlicher Unterrahmen usw. Damit ist sichergestellt, daß praktisch alle Unterrahmen gleichmäßig von ihrem Anfang her belegt werden.

Die öffentlichen Fernsehverbindungen ÖTV belegen die Unterrahmen von deren letztem Doppelzeitschlitz her zur Mitte. Diesen schließen sich die Fernsehverbindungen FSVzwischen jeweils zwei Teilnehmern an.

Die Grenze zwischen Fernseh- und Femsprechbelegungen ergibt sich ausschließlich durch das Verkehrsaufkommen. Sind durch Fernsprech-, Fernseh- oder schnelle Datenverbindungen sämtliche Zeitschlitze der Unterrahmen belegt so kann eine weitere Fernsprechverbindung im ersten Doppelzeitschlitz des (n+r)-\en Unterrahrnens aufgebaut werden, sofern dort keine Datenübertragung stattfindet Ebenso kann, bei übergroßem Datenverkehr der erste Doppelzeitschlitz des (n+r+ l)-ten Unterrahmens für die langsame Datenübertragung genutzt werden, wenn dort keine Fernsprechverbindung aufgebaut ist. Durch diese Strategie belegen genau m Fernsprechverbindungen die Zeitschlitze einer Fernsehverbindung und durch die Belegung der Unterrahmen von beiden Enden her kann die vorhandene Übertragungskapazität beliebig für die Übertragung von langsamen Daten, schnellen Daten, Fernsprechsignalen und Fernsehsignalen verwendet werden. Der Zugriff erfolgt dabei völlig selbsttätig und regelt sich durch das jeweilige Verkehrsaufkommen.

In F i g. 3 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, die für eine Prüfschaltung die Impulse zum Belegen der Doppelzeitschlitze gemäß der Erfindung liefert. Die Anordnung enthält 3 hintereinander geschaltete Binärzähler 203, 204 und 205, deren erster 203 und letzter 205 jeweils bis u/2, also bis zur Anzahl der Doppelzeitschlitze eines Unterrahmens, zählen, und deren mittlerer Zähler bis m, also bis zur Anzahl der Unterrahmen eines Hauptrahmens, zählt. Die sich entsprechenden Binärausgänge der Zähler 203 und 205 sind jeweils mit den beiden Eingängen von Äquivalenzschaltungen 206 verbunden, deren Ausgänge mit den Eingängen eines UND-Gliedes 207 zusammengeschaltet sind, welches einen Impuls Babgeben kann.

Die Binärausgänge des ersten und zweiten Zählers 203 und 204 führen ebenso wie die entsprechenden Binärausgänge gleichstelliger Binärspeicher 201 und 202 einerseits zu jeweils einer Äquivalenzschaltung 216, und andererseits jeweils zu einer Übertragungseinheit aus beispielsweise einer Vielzahl von UND-Glieder 13 deren jeweiliger erster Eingang mit den jeweiliger Binärausgängen der Zähler 203 und 204 verbunden ist deren Ausgang jeweils mit den den Binärausgängen dei Zähler 203 und 204 entsprechenden Binäreingängen dei Speicher 201 und 202 verbunden ist und deren zweitei Eingang gemeinsam von einem Setzimpuls S beeinflußt wird.

Die Ausgänge der Äquivalenzschaltungen 216 sine mit den Eingängen eines UND-Gliedes 217 verbunden dessen Ausgang einen Impuls A abgeben kann.

Da es sich um ein binäres System handelt, sind für der Speicher 201 und die Zähler 203 und 205 je

5, = 1 + ent Id (u/2)

Stellen und ebensoviele Äquivalenzschaltungen 2Of erforderlich.

Für den Speicher 202 und den Zähler 204 genügen je

5_m = 1 + ent Id in

Stellen und je s_s + s_m Äquivalenzschaltungen 216 unc UND-Glieder 13.

Die Anordnung steuert das Abfragen der Doppelzeit schlitze von dem /-ten Doppelzeitschlitz des Jt-ter Unterrahmens auf den /-ten Doppelzeitschlitz de: (k+ l)-ten Unterrahmens usw. und schließlich vom Ater Doppelzeitschlitz des m-ten Unterrahmens auf der (i+\)-ien Doppelzeitschlitz des ersten Unterrahmens wie es beispielsweise für das Aufsuchen eines freiet Zeitschlitzes beim Aufbau einer Fernsprechverbindung notwendig ist

Die Arbeitsweise dieser Anordnung zum Aufsuchet eines freien Doppelzeitschlitzes ist folgende:

Dem Zähler 203 wird ein Taktimpuls T, und zwar ii diesem Beispiel mit der halben Zeitschlitztaktfrequen; zugeführt Steht der Zähler 205 auf dem Zählerstam »0«, so verursacht jeder Doppelzeitschlitz mit de Zeitschlitznummer »0«. d. h. Zählerstand »0V< de

Zählers 203, eine Koin/iden/ und damit einen Aiisgangsimpuls /}. Nach i; ■ mil Takten ist der gesamte Hauptrahmen einmal durchlaufen und die /.ähler 203 und 204 sind am Finde ihres Zählbereiches angelangt. Die nun auf den Zähler 205 übertragene »1« bewirkt. , daß nunmehr jeder Doppelzeitschlitz mit der Zeitschlit/nummer I eines Unterrahmens eine Koin/iden/ vet... sacht und damit einen Ausgangsimpuls I) hervorruft. Nachdem die Doppel/eitschlit/e mit der Zeit schlit/nummer I der in Unterrahmen je einen m Ausgangsimpuls ö verursachten, werden beim dritten Durchlauf Ausgangsimpulse 13 jeweils bei jedem Doppelzeitschlitz der Zeitschlitznummer 2 abgegeben usw.

Der Impuls B steuert eine Prüfschaltung, die beim r> Finden eines leeren und für den Teilnehmer zum Belegen erlaubten Doppelzeitschlitzes einen Setzimpuls .S' .in die Anordnung gemäß Fig, 3 abgibt. Dieser Sctzimpuls bewirkt über die UND-Glieder IJ ein Einschreiben des den freien Doppelzeitschlit/. kenn zeichnenden Zählerstandes der Zähler 203 und 204 in die Speicher 201 und 202 und damit ein Belegen dieses Doppelzeitschlitzes des Haupirahmens.

Solange die laufende Nummer des Doppel/.eitschlitzes in den Speichern 201 und 202 enthalten ist, wird jeweils beim Durchlaufen des entsprechenden Doppelzeitschlitzes im Hauptrahmen Koinzidenz durch die Koinzidenzschaltung, bestehend aus den Äquivalenz schaltungen 216 und dem UND-Glied 217, gemeldet, und ein Ausgangsimpuls A bei dem nunmehr vom rufenden Teilnehmer belegten Doppelzeitschlitz abgegeben. Dieser Ausgangsimpuls A bewirkt beispielsweise das Auslesen des zwischengespeicherten Nachrichtensignals des Teilnehmers, das nun jeweils während der entsprechenden Dauer, beispielsweise während der Dauer eines Zeitschlitzes, gesendet wird.

Hierzu 2 Mhitl /ciclinunucii

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung verschiedenartiger Nachrichtensignale in einem Zeitmultiplexübertragungssystem, bei dem der Zeitmultiplexrahmen in m LJnterrahmen und jeder Unterrahmen in u Zeitschlitze unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegung des Zeitmultiplexrahmens durch Signale derart erfolgt, daß zunächst jeweils ι ο der Ate Zeitschlitz der LJnterrahmen belegt wird und erst wenn in allen Unterrahmen eines Zeitmultiplexrahmens der /-te Zeitschlitz belegt ist, ein benachbarter Zeitschlitz der Unterrahmen zusätzlich belegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für ein Signal, welches zur Übertragung mehr als einen Zeitschlitz je Zeitmultiplexrahmen benötigt, die erforderliche Anzahl von Zeitschlitzen d?r gleichen Schlitznummer in den Unterrahmes mit vorgegebenem Abstand belegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegung des Zeitmultiplexrahmens durch breitbandige Signale, welche Zeitschiitze mit gleicher Zeitschlitznummer in vielen Unterrahmen belegen, von einem Ende der Unterrahmen her zur Mitte der Unterrahmen mit fortschreitender Zahl der übertragenen breitbandigen Signale und die Belegung des Zeitmultiplexrahmens durch schmal- in bandige Signale vom anderen Ende der Unterrahmen her zur Mitte der Unterrahmen mit fortschreitender Zahl der übert/agene:, Schmalbandsignale erfolgt und daß keine feste Grenze innerhalb der Unterrahmen zwischen den Sie talklassen vorhanden ist

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine beidseitige Nachrichtenübertragung einander fest zugeordnete Zeitschlitze belegt werden, innerhalb deren der eine Zeitschlitz für die eine und der andere Zeitschlitz für die andere Übertragungsrichtung vorgesehen ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß fest zugeordnete und frei verfügbare Zeitschlitze vorgesehen sind.