DE2321469A1

DE2321469A1 - Zeitmultiplex teilnehmerschaltung

Info

Publication number: DE2321469A1
Application number: DE2321469A
Authority: DE
Inventors: Herbert Aulhorn; Harry Schulz
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1973-04-27
Filing date: 1973-04-27
Publication date: 1974-11-14
Also published as: NL7405408A; GB1454665A; DE2321469B2; ES425738A1; IT1010029B; CH571293A5; US3894184A; AU6808674A; SE391618B

Description

STANDARD ELEKTRIK LORENZ AG 2321469

STUTTGART

H.Aulhorn-H.Schulz 16-1

Zeitmultiplex-Teilnehmerschaltung

Stand der Technik:

Für das Einordnen einer digitalen Nachricht in den Verteilerumlauf eines Zeitmultiplexsystems muß die zu übertragende Nachricht synchron mit dem Takt des benutzten Zeitkanals verlaufen. Hierzu kann entweder das die zu übertragende Nachricht aussendende Gerät auf den Zeitkanaltakt synchronisiert sein, oder, falls die Nachricht selbst keinen eigenen Takt aufweist, muß sie durch den Zeitkanal zeittransparent, d.h. mit einer hohen Abtastfolge entsprechend dem Shannon'sehen Abtasttheorem abgetastet werden.

Eine Zwischenstellung nehmen die plesiosynchronen Übertragungen ein, bei denen Nachrichten- und Zeitkanaltakt nahezu übereinstimmen. Einen solchen Fall stellen die Fernschreibzeichen nach dem Fernschreibcode CCITT Nr.2 als typische Repräsentanten einer Start-' Stop-übertragung dar, wenn der Zeitkanaltakt dabei entsprechend gewählt wird. Ein solches Fernschreibzeichen besteht, wenn es mit 50 Baud übertragen wird, aus einem 20 ms Startschritt, 5 Zeichenschritten a 20 ms und einem Stoppschritt von - 30 ms Dauer. Hierdurch ist der Einsatzpunkt des einzelnen Zeichens völlig Undefiniert, wenn auch darauf das Zeichen im 20 ms Takt abläuft. Es -ist bekannt in einem solchen Falle einen Zwischenspeicher zur zeitgerechten Entnahme der Signale durch die Zeitmultiplexschaltung eireusetzen.(K.Steinbuch:"Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung^Spriga?

Dr.Le/Scho
23.4.1973

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1967, S.829). Damit die Zeichen bitweise übertragen werden können, müssen ihre einzelnen Bits wegen der unbestimmten Lage des Einsatzpunktes für eine Bitdauer zwischengespeichert werden.

Aufgabe; ·

,In der Regel wird es notwendig sein, im gleichen Zeitkanal außer den Fernschreibzeichen auch noch Wählzeichen zu übertragen. Werden die Wahlziffern als Fernschreibzeichen übertragen, so treten keine weiteren Einordnungsschwierigkeiten auf. Erfolgt die Wahl aber im Zählcode mittels einer Nummernscheibe, so beträgt die mittlere Länge eines Wahlimpulses 100 ms und kann als Startschritt, von 60 ms und Stoppschrift von 40 ms aufgefaßt werden, also als ein Zeichen von 5 Bits zu je 20 ms. Auch hier ist dann der Einsatzpunkt des ersten Wahlimpulses einer Ziffer völlig unbestimmt. Erschwerend kommt noch hinzu, daß bedingt durch die mechanische Erzeugung der Wahlimpulse mittels des Nummernschalters erhebliche Toleranzen auftreten. So darf z.B. die Länge des Wahlimpulses mit folgender Pause zwischen 90 und 110 ms und das Verhältnis zwischen Start- und Stoppschritt zwischen 1,3 · 1 und 1,9 : 1 schwanken. Es ergeben sich also als Extremwerte 51 : 39 ms = 1,3si bei 90 ms und 72 : 38 ms.= 1,9 : 1 bei 110 ms Wahlimpulslänge.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Zeitmultiplex-Teilnehmerschaltung anzugeben, die nicht nur die Fernschreibzeichen an den Kanaltakt angleicht, sondern auch das bitweise Einordnen von Wählzeichen im Zählcode innerhalb derer zulässigen Toleranzen in den Verteilerumlauf ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe ist den Ansprüchen zu entnehmen.

Vorteile;

Dadurch, daß es mit der erfindungsgemäßen Zeitmultiplex-Teilnehmerschaltung gelingt, auch die Wählzeichen im Zählcode trotz ihrer hohen Toleranzen so umzuformen, daß sie bitweise in den Verteilerumlauf übernommen werden können, braucht keine zeittransparente Abtastung, also keine Abtastung mit hoher Abtastfolge er-

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folgen, vielmehr genügt es, wenn je Bit des ankommenden Zeichens eine Abtastung erfolgt, wobei jeder Wählimpuls eines Wählzeichens als Folge von 5 Bit angesehen wird. Hierdurch ergibt sich bei festliegender Kanalzahl des Zeitmultiplexsystems eine Bandbreiteersparnis, bzw. können hierdurch innerhalb einer vorgegebenen Übertragungsbandbreite gegenüber einer Abtastung nach Shannon die doppelte Anzahl von Zeitkanälen untergebracht werden. Ferner erfolgt die Anpassung an den Takt des Zeitkanals nur an einer Stelle und zwar allein sendeseitig mit.geringem Aufwand.

Beschreibung der Erfindung:

Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren eingehend beschrieben werden. Es zeigen:

Fig.l ein Blockschaltbild der Sendeseite eines Zeitmultiplexsystems mit η Teilnehmerschaltungen

Fig.2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Teilnehmer- . schaltung mit zwei Zählern

Fig.3 verdeutlicht in Diagrammform das Einordnen von Fernschreibzeichen und von innerhalb der zulässigen Toleranzen liegenden Wählzeichen in den Verteilerumlauf eines Zeitmultiplexsystems .

Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Sendeseite eines Zeitmultiplexsystems, bei dem die digitalen Signale zur zeitgerechten Entnahme durch den Verteiler in einemvder Zeitmultiplex — Teilnehmerschaltung enthaltenen Zwischenspeicher gespeichert werden. Jeder der η ankommenden Fernschreibteilnehmerleitungen (l.*.k...T}) ist je eine Zeitmultiplexteilnehmerschaltung (TS,...TS_n) zugeordnet, deren Ausgang vom Verteiler (V) abgetastet wird. Hierbei ist es ohne Belang, ob die Signale über die Fernschreibteilnehmerleitungen direkt oder mittels einer Ί-Draht-WT-Einrichtung trägerfrequent übertragen und erst vor der Teilnehmerschaltung demodu-. liert werden. ·

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Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zu Grunde. Fernschreibzeichen nach dem Fernschreibcode CCITT Nr.2 und Wählzeichen im Zählcode beginnen beide mit einem 1—>0 übergang, sind also an ihrem Anfang nicht voneinander zu unterscheiden, da auch die Länge des ersten Zeichenschrittes kein Kriterium darstellt, da sowohl der erste Zeichenschritt eines Wählzeichens ebenso 60 ms andauert wie der der Fernschreibzeichen „_H.,. ii_Mn _und it_Nn_{a Da abei>j wie scnon} erwähnt, ein Fernschreibzeichen aus einem Startschritt von 20 ms, 5 Zeichenschritten zu je 20 ms und einem Stoppschritt zu - 30 ms besteht, also mindestens eine Dauer von 150 ms hat, wobei ab 120 ms unbedingt Stopplage herrschen muß, dagegen ein Wählzeichen im Zählcode, das aus mindestens zwei Wahlimpulsen mit jeweils anschließender Pause besteht, bei Berücksichtigung aller Toleranzen im Zeitraum 110 ... l40 ms nach Wahlzeichenbeginn als Zeichenlage Startlage aufweisen muß, läßt sich aus der Richtung des nächsten einem Zeitpunkte T zwischen 120<T<l40ms nach Zeichenbeginn folgenden Polaritätswechsels erkennen, welche Zeichenart vorliegt. Ist dieser ein 1—^O übergang, so handelt

es sich um Fernschreibzeichen, bei einem 0 >l übergang dagegen

um Wählzeichen im Zählcode. Diese Polaritätswechsel können als Kriterium verarbeitet werden. Während bei einem Fernschreibzeichen nur der Stoppschritt nicht ein ganzzahliges Vielfaches von 20 ms ist, können bei Wählzeichen sowohl Impulse als auch Pausen, also sowohl Schritte in Startlage als auch solche in Stopplage keine ganzzahligen Vielfachen von 20 ms sein.

Die Fig.2 zeigt nun ein Beispiel für den Aufbau einer erfindungsgemäßen Zeitmultiplex Teilnehmerschaltung entsprechend den Teilnehmerschaltungen TSl ... TSn der Fig.l. An den Setzeingängen S zweier bistabiler Schaltkreise Fl und F2 liegen die ankommenden Fernschreib- bzw. Wählzeichen an. Wenn die beiden Schaltkreise Fl und F2 nicht durch eine "1" an ihrem Rückstelleingang R blockiert sind, erfolgt am Ausgang Q von Fl bzw.F2 ein übergang

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von "0—>1" und am Ausgang Q ein solcher von "1—>0", wenn am Setzeingang S von Fl ein Wechsel von "1—> 0" bzw. am Setzeingang S von F2 ein solcher von "0—»1" erfolgt. Am Q Ausgang des ersten bistabilen Schaltkreises Fl liegt nun der Rückstelleingang r eines ersten Zählers Zl und der eine Eingang einer Undschaltung Ul, während am Q Ausgang des zweiten bistabilen Schaltkreises F2 der Rückstelleingang r eines zweiten Zählers Z2 und der andere Eingang der Undschaltung Ul liegt, deren Ausgang am Rückstelleingang r eines Teilers T liegt, der den MuI-tiplextakt T von beispielsweise 3200 Hz auf den Zeichentakt 50 Hz gleich einer '20 ms Taktfolge herunterteilt und zwar derart, daß nach Freigabe des Rückstelleingangs r durch eine "0" zunächst eine 10 ms Pause und darauf ein positiver 10 ms Impuls folgt, sich also solange eine Rechteckwelle 1:1 mit einer 20 ms Folge ergibt, bis an den Rückstelleingang r des Teilers wieder eine "1" angelegt wird. Dieser Rechteckwellenzug wird einmal den Eingängen der beiden Zähler Zl und Z2, die nur auf "0—»1" Übergänge ansprechen zugeführt und liegt ferner am Takteingang T des Zwischenspeichers F3 an, für den ebenfalls ein bistabiler Schaltkreis verwendet wird, an dessen D-Eingang die Fernschreibbzw. Wählzeichen anliegen.

Auf den Q-Ausgang des Zwischenspeichers F3 werden also die einzelnen Bits von Fernschreibzeichen mit 10ms Verzögerungvihrem Auftreten am D-Eingang übernommen, d.h. also die am D-Eingang anstehenden Bits werden bei Fernschreibzeichen in ihrer zeitlichen Mitte abgetastet und dieser Wert im Zwischenspeicher F3 bis zum nächsten Taktimpuls gespeichert·Dieses ist auch bei Wählzeichen 60 : HO ms der Fall, bei.Auftreten von anderen zur lässigen Verhältnissen treten hierdurch bedingte Verschiebungen des Abtastzeitpunktes auf, wie später aus Fig.3 zu sehen ist. ■ WiM der Teiler T durch Anlegen einer "1" an seinen Rückstelleingang blockiert, so bleibt der Zeichenzustand des letzten abgetasteten Bits bis zu einer erneuten Freigabe des Teilers T im Zwischenspeicher F3 als Dauerlage gespeichert.

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Es muß nun noch gezeigt werden, wie sich die beiden bistabilen Schaltkreise Fl und P2 gegenseitig verriegeln, wenn am Q-Ausgang eines Schaltkreises eine "1" auftritt. Der Rückstelleingang R jedes der beiden Schaltkreise Fl bzw. F2- ist mit dem Ausgang einer Oderschaltung 01 bzw. 02 verbunden. Einer der beiden Eingänge der Oderschaltung 01 ist mit dem Ausgang des Zählers Zl und der andere mit dem Q-Ausgang des bistabilen Schaltkreises F2 verbunden. Entsprechend ist dann der eine Eingang der Oderschaltung 02 mit dem Ausgang des Zählers Z2 und der andere mit dem Q-Ausgang des Schaltkreises Fl verbunden.

Sind beide bistabile Schaltkreise Fl und F2 zurückgestellt, so tritt an ihren Q-Ausgängen eine "0". auf. Da dann auch beide Zähler Zl und Z2 an ihrem Ausgang eine "0" abgeben, erhält jeder der beiden Eingänge der Oderschaltungen 01 und 02 eine "0", wodurch an ihren Ausgängen und damit auch an den Rückstelleingängen R der Schaltkreise Fl und F2 ein "0" anliegt, diese dadurch entblockiert sind, und einer von ihnen umschlagen kann, jenach-·

ob,
demVein "1—>0" oder ein "0-—$1"!' übergang an ihren Setzeingängen S auftritt. Tritt nun ein "1—»0" übergang auf, so schlägt der bistabile Schaltkreis Fl um, an seinem Q-Ausgang und damit auch an einem Eingang und dem Ausgang der Oderschaltung 02 tritt eine "1" auf, der bistabile Schaltkreis'F2 ist blockiert. Da am Q-Ausgang des Schaltkreises Fl jetzt eine "0" ansteht, wird der Teiler T angelassen (Eingänge der Undschaltung Ul erhalten "0" und "1", mithin zeigt ihr Ausgang "0") und der Zähler Zl entblockiert. Erreicht der Zähler Zl seinen vorgegebenen Endwert, so tritt an seinem Ausgang eine "1" auf. Am Eingang der Oderschaltung 01 steht "1" und ¹¹O" an und damit tritt an ihrem Ausgang eine "l"Quf_} wodurch der bistabile Schaltkreis Fl zurückgestellt und durch die "1" an seinem Q -Ausgang auch Zähler Zl und Teiler T gelöscht und blockiert werden. Durch die "0" an seinem Q-Ausgang wird dagegen der bistabile Schaltkreis F2 wieder iie.igegeben. Bei einem "0—>1" übergang spricht entsprechend der Schaltkreis F2 und damit der Teiler T und der Zähler Z2 in völlig entsprechender

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Weise und mit gleichem Ablauf an. Es soll nun die Frage, auf welche Zählwerte die Zähler Zl und Z2 zweckmäßigerweise voreingestellt werden, an Hand der Fig.3 erörtert werden. In der Figur 3 sind die Impulsdiagramme für vier Beispiele A...D aufgetragen. A zeigt das Einordnen von Fernschreibzeichen in den Verteilerumlauf, wobei als Beispiel die beiden Zeichen "S" und "U¹¹-gewählt wurden. B...D zeigen das Einordnen von Wählzeichen und zwar B von Wählzeichen mit einem Tastverhältnis 1,5 : 1 und einer Dauer der Ziffer 0 von 1000 ms, C solche mit einem Tastverhätlnis von 1,3 ' 1 und einer Dauer der Ziffer 0 von 900 ms, sowie D solche mit einem Tastverhältnis von 1,9 : 1 und einer Dauer der Ziffer 0 von 1100 ms.

Bei jedem der vier Beispiele zeigt die Linie a die am Eingang E der Multiplex-Teilnehmerschaltung anstehenden Zeichen, die Linie b die Rechteckwellenzüge am Ausgang des Teilers T un\ die Linie c die am Ausgang des Zwischenspeichers F3 anstehenden Zeichen. Auf den Linien d und e sind die Abtastwerte durch den Verteiler V dargestellt, wobei d und e sich um 10 ms· in der Lage des Zeitkanals im Verteilerumlauf unterscheiden.

Wie aus Beispiel A ersichtlich ist, ist es zweckmäßig den Zähler Zl bis zum Zählwert 7 zählen zu lassen. Dann sind T = I30 ms seit Zeichenbeginn vergangen, wobei dieser Wert T sicher innerhalb des Bereiches 120<T<l¹l0 ms liegt. Bei Fernschreibzeichen muß also

der nächstfolgende Polaritätswechsel sicher ein "1 K)" Übergang

sein, sodaß beim nächsten Fernschreibzeichen wieder über den bistabilen Schaltkreis Fl der Teiler T und der Zähler Zl freigegeben wird und sich das Spiel wiederholt.

B...D zeigen nun diesen Vorgang bei Wählzeichen. Da auch hier zu Zeichenbeginn wieder ein "1—»0" Übergang auftritt, spricht zunächst der bistabile Schaltkreis Fl an und gibt den Teiler T

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sowie den ZählerZl frei. Nach 130 ms ab Zeichenbeginn haben aber alle Ziffern mit'Ausnahme der Ziffer 1 im Zählcode die Zeichenlage "0" (Startlage), sodaß als nächster übergang ein "0—>1" übergang folgen muß, also der Schaltkreis F2 anspricht und Teiler T und Zähler Z2 freigibt. Läßt man nun den Zähler Z2 bis zum Zählwert 4 zählen, so haben Wählzeichen wieder nach jedem Zählwert die Zeichenlage "0", sodaß sich dieser Vorgang bis. zum Schluß des Wählzeichens entsprechend der zu wählenden Ziffer wiederholen kann. Dieser Zählwert 4, also eine Zeit T von 70 ms nach dem "0—>1" übergang ist also, wie die Beispiele B...D zeigen, innerhalb aller zulässigen Toleranzen des Nummernschalters ein zweckmäßiger Wert. Wenn es möglich ist, die minimale Laufzeit für die Wahl der Ziffer 0 von 900 ms auszuschließen, läßt sich auch der Zählwert 5, also eine Zeit T von 90 ms nach dem "0—>1" übergang, verwenden. Für den Fall, daß eine Verkürzung der ersten Pause eines Wählzeichens auf 20 ms gemäß Fig.3D, c, d und e nicht zugelassen werden kann, wird diese durch Ausschluß der Toleranzgrenze 1100 ms für das Wählzeichen "0" bzw. des Verhältnisses 1,9Jl zwischen Start- und Stoppschritt bei dieser Wählzeichenlänge vermieden.

Fig.4 zeigt nun eine Modifikation der Schaltung nach Fig.2. Einmal wird als Zähleinrichtung Z anstelle der beiden Zähler Zl und Z2 nur ein einziger auf zwei Zählwerte voreinstellbarer Zähler verwendet. Dann wurde ferner die Schaltung so modifiziert, daß einheitliche Typen von bistabilen Schaltkreisen verwendet werden, die heute als integrierte Schaltkreise mit je zwei bistabilen Schaltkreisen in einem Gehäuse erhältlich sind. Besonders der Einsatz von integrierten Schaltkreisen der sogenannten "COS/MOS" Serie für bistabile Schaltkreise, Zähler und Teiler ist dabei infolge ihres geringen Versorgungsstrombedarfs vorteilhaft. Als Beispiel sei auf die von der RCA vertriebenen integrierten Schaltkreise CD 4013 A, CD 4Ol8A und CD 4024 A hingewiesen. In der Fig.4 sind als Zählwerte wieder 7 und 4 gewählt worden. Insbesondere zeigt die Figur die Entnahme der

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Zählwerte aus dem gemeinsamen Zähler und ihre Zuordnung zum Ansprechen eines bestimmten bistabilen Schaltkreises Fl bzw. F2. Da nur bistabile Schaltkreise mit Ansprechen auf einen"O —*-l" Übergang integriert erhältlich waren, mußte dem Schaltkreis Fl eine Inverterstufe J vorgeschaltet werden.

Es braucht wohl nicht besonders darauf hingewiesen werden, daß es noch eine Reihe von Varianten für die Realisierung der erfindungsgemäßen Zeitmultiplex-Teilnehmerschaltunpj gibt. So kann z.B. jeder der beiden bistabilen Schaltkreise Fl und F2 aus zwei NAND-Schaltungen aufgebaut werden, usw. Bei Einsatz von zweiß.ntegrierten Schaltkreisen mit je 2 bistabilen Schaltkreisen bleibt ein Schaltkreis übrig, der dann für die Gegenrichtung als Empfangs- . zwischenspeicher verwendet' wird, was in den Figuren zeichnerisch nicht dargestellt wurde.

5 Patentansprüche
3 Blatt Zeichnungen

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Claims

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Patentansprüche

Zeitmultiplex-Teilnehmerschaltung, mit einem Zwischenspeicher, zur zeitgerechten Entnahne der digitalen Signale durch die Zeitmultiplexschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß zum bitweisen Einordnen von Fernschreibzeichen und Wählzeichen im Zählcode in den Verteilerumlauf das Signal taktweise zeitversetzt in den Zwischenspeicher (P3) übernommen wird, daß eine Zähleinrichtung CZ) vorhanden ist, die die Taktimpulse ζShIt und das Weiterstellen des Zwischenspeichers (P3) nach Erreichen eines vorgegebenen Zählwertes beendet, und daß dieser Wert von der Richtung des Polaritätswechsels zu Zählbeginn bestimmt wird.
2. Zeitmultiplex-Teilnehmerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf unterschiedliche Polaritätsübergänge ansprechende und dann sich gegenseitig verriegelnde bistabile Schaltkreise (Fl,F2) vorgesehen sind, daß bei Ansprechen eines dieser beiden bistabilen Schaltkreise (Pl oder F2) ein Teiler (T) freigegeben wird, der den Takt (t^) der Multiplexeinrichtung auf den Zeichentakt (t_z) herunterteilt, daß durch diesen Zeichentaktit^) sowohl der Takteingang des Zwischenspeichers (P3) wie auch der Eingang der Zähleinrichtung (Z) gesteuert wird, und daß der angesprochene bistabile Schaltkreis (Pl oder P2) nach Erreichen des vorbestimmten Zählwertes der Zähleinrichtung (Z) zurückgesetzt wird, und dadurch die Zähleinrichtung (Z) und der Teiler (T) zurückgestellt und in dieser Stellung gehalten werden.
3; Zeitmultiplex-Teilnehmerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zähleinrichtung (Z) zwei Zähler (Zl, Z2) vorgesehen sind, von denen der eine (Zl) durch das Ansprechen des er-

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sten bistabilen Schaltkreises (Pl) freigegeben wird und darauf bis 7 zählt, während der zweite (Z2) durch das Ansprechen des zweiten bistabilen Schaltkreises (F2) freigegeben wird und darauf bis 4 zählt.
4. Zeitmultiplex-Teilnehmerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet _a daß als Zähleinrichtung (Z) ein auf 2 Zählwerte voreinstellbarer Zähler vorgesehen ist, der durch das Ansprechen . eines der beiden bistabilen Schaltkreise (Pl oder F2) freigegeben wird, und dann nach Ansprechen des ersten bistabilen Schaltkreises (Pl) bis 7» dagegen nach Ansprechen des zweiten bistabilen Schaltkreises (P2) bis 4 zählt.

5· Zeitmultiplex-Teilnehmersehaltung nach Anspruch 3 oder ^, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ansprechen des zweiten bistabilen Schaltkreises (F2) bis zum Zählwert5gezählt wird.

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