DE2345417A1 - Vermittlungsanlage fuer digital codierte nachrichten mit veraenderbarer blocklaenge - Google Patents

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket RA 9-71-029

Vermittlungsanlage für digital codierte Nachrichten mit veränderbarer Blocklänge

Die Erfindung betrifft eine Vermittlungsanlage für digital codierte Nachrichten entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein typisches Beispiel herkömmlicher Schleifen-Vermittlungs-

r systeme, die mit Nachrichtenblöcken unterschiedlicher Länge arbeiten, findet man im belgischen Patent Nr. 724318 von Svenska Handelsbanken. Das belgische Patent beschreibt eine Schleifen—Vermittlungsanlage, in der eine Zentralstation über eine Serien-Schleife mit einer Vielzahl von Außenstationen verbunden ist. Die entfernt angeordneten Außenstationen sind zu Gruppen zusammengefaßt; jede Gruppe ist mit einem Modulator und einem Demodulator ausgestattet, die die Übertragung über lange Leitungen unter Frequenzmodulation ermöglichen. Jede Außenstation ist mit einem Schalter versehen, der wahlweise eine von drei Stellungen einnehmen kann. In der ersten Stellung umgehen die über die Schleife laufenden Daten die Station,

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werden aber gleichzeitig mittels eines Eingangsschieberegisters empfangen und überwacht. In der zweiten Stellung werden Daten aus dem Schieberegister über die Schleife ausgegeben. In der dritten Schalterstellung werden örtliche Impulsquellen mit dem Modulator verbunden, der serielle Impulssignale zur frequenzmodulierten übertragung umformt.

Nach dem erwähnten Patent sendet die Zentralstation Synchronisierzeichen, mittels derer alle Außenstationen in Bit— und Zeichengleichtakt gesetzt werden können. Den Synchronisier— zeichen folgt direkt ein einzelnes Zeichen, welches fast gleichzeitig durch alle Au,ßenstationen empfangen wird, weil der genannte Schalter normalerweise in der ersten Stellung steht und allenfalls vernachlässigbare Leitungsverzögerungen wirken. Das einzelne Zeichen wird im Register aller Außenstationen gepuffert. Jede ein solches Zeichen in ihrem Register empfangende Station, die zu senden wünscht, setzt ihren Schalter von der ersten in die zweite Stellung. Man kann also sagen, daß das Einzelzeichen als Schaltsignal wirkt und jede- Bedienung anfordernde Station dazu veranlaßt, ihr Register in Reihe mit der Schleife zu setzen.

Dem Einzelzeichen unmittelbar folgt ein zweites Zeichen. Dieses zweite Zeichen wirkt als Einschaltsignal. Die erste in der Schleife folgende Außenstation, deren Schalter sich in der zweiten Stellung befindet und die bei Erkennung des zweiten Zeichens die Schleife belegt, indem sie ihren Schalter von der zweiten in die dritte Stellung setzt, unterbricht die Schleife und koppelt ihren eigenen Sender an die Leitung. Die Zentralstation läßt nach dem zweiten genannten Zeichen wieder Synchronisierzeichen folgen, mit denen die Sendung yon Daten aus der Außenstation, die die Leitung belegte, getaktet wird.

Wenn eine Außenstation ihre Datensendung beendet, erzeugt sie der Reihe nach ein erstes und ein zweites Zeichen und stellt ihren Schalter in seine erste Position zurück. Die nachfolgen-

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den Außenstationen reagieren auf das erste und zweite Zeichen wie vorgeschrieben. Dieser Vorgang, bei dem die sendende Außenstation das erste und zweite Zeichen sendet, nachdem ihre Sendung beendet ist, hindert in der Schleife nachfolgend angeordnete Außenstationen, daran, sich beim Senden mit anderen Stationen zu überlappen. Bei der in der belgischen Patentschrift beschriebenen Anlage kann man sagen, daß die Zentralstation ein Einschaltsignal sendet, welches durch die erste Außenstation in der Schleife, die die Leitung belegen will, blockiert wird und von dieser Außenstation auch wieder regeneriert wird, wenn sie ihre Datenübertragung beendet hat.

An dieser Stelle scheint die Definition des Unterschiedes zwischen Pollsignalen und Einschaltsignalen zweckmäßig, wie sie in der vorliegenden Beschreibung verwendet werden. Ein Pollsignal fragt an, ob eine Außenstation etwas zu senden hat. Ein in der Außenstation empfangenes Einschaltsignal ist ein Befehlssignal, das markiert, daß die Station den Kanal belegen und ihre anstehende Nachricht senden kann.

Das grob beschriebene System der belgischen Patentschrift hat verschiedene Nachteile. Zunächst einmal sind die Außenstationen in einer festen Poll- und Einschaltfolge angeordnet. Demzufolge" ist ein adressierbares Pollen nicht vorgesehen. Daher kann die Reihenfolge des Aufrufs nicht verändert werden. Außerdem ist das gleichzeitige Senden und Empfangen von Nachrichten durch eine Außenstation nicht vorgesehen. Schließlich ist das Ausschließen simulierter Einschalteignale aus dem Datenteil von Nachrichten nur dadurch möglich, daßjftan die Auswahl der den Nutzzeichensatz bildenden Zeichen beschränkt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe einer synchron arbeitenden Schleifenvermittlungsanlage für Nachrichtenblöcke veränderbarer Länge, in der die Außenstationen .adressierbar aufgerufen werden oder untereinander konkurrierend die Schleife belegen können, wobei die Belegung durch eine

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Außenstation jeweils durch Modifizierung eines Rahmenzeichens erfolgt. Diese Belegung kann entweder in Verbindung mit einem individuellen oder einem Gruppenaufruf oder aber mit einem allgemeinen Aufruf erfolgen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Es wird eine Anlage behandelt, welche eine Zentralstation, mehrere Außenstationen und Einrichtungen umfaßt, die eine Einbahn-Vermittlungsechleife zwischen der Zentrale und den Außenstationen herstellen. Die Anlage enthält in jeder Außenstation eine Steuereinheit, welche die Außenstation zum Austausch von Nachrichten mit der Schleife verbindet, als die der Übertragungskanal ausgebildet ist. Die Anlage arbeitet mit einem Nachrichtenblockformat (F, A, C, D, F), welches aus einem Adreßfeld A und einem Steuerfeld C oder einem kombinierten Adreß— und Steuerfeld AC sowie aus einem Datenfeld veränderbarer Länge D besteht. Vor jeder Nachricht steht ein Rahmenzeichen F der ersten Art Olli 1110 und hinter jeder Nachricht ein Rahmenzeichen F der zweiten Art Olli 1111. Es erfolgt entweder ein adressiertes Pollen oder aber ein allgemeines, gleichzeitig an alle Außenstationen gerichtetes Pollen. Ebenfalls kann die Zentrale Nachrichten an eine-adressierte Außenstation oder an eine Gruppe von Außenstationen senden. In jedem Falle erfolgt die übertragung von Informationen an eine Station oder eine Stationsgruppe durch Markierung des Adreßfeldes im vorgesehenen Nachrichtenblock zusammen mit der Verwendung eines entsprechenden Steuerzeichens im Steuerfeld.

Vorgetäuschte Rahmenzeichen können aus der Bitfolge zwischen zwei e'ej Rahmenzeichen dadurch ausgeschlossen werden, daß man beim Senden monotoner 1-Folgen innerhalb von Adreß-, Steuer-, Daten- und Prüfzeichen unterbrechende Q-Bits automatisch einfügt. Auf der Empfangsseite müssen diese eingefügten Bits selbstverständlich unterdrückt werden.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den allgemeinen Aufbau einer Schleifen-Vermittlungsanlage, in welcher eine Zentraleinheit und mehrere Außenstationen über einen gemeinsamen schleifenförmigen übertragungskanal miteinander so in Verbindung stehen, daß jede Außenstation über eine entsprechende Steuereinheit mit dem Kanal gekoppelt werden kann,

Fig. 2 die allgemeine Anordnung der Steuereinheit mit Betonung der verschiedenen Funktionen und Schaltelemente zur Abfühlung von Nachrichten vom Kanal, der Belegung des Kanals und der übertragung von von der örtlichen Station stammenden Nachrichten auf den belegten Kanal ,-

Fig¹ n.32V in einem Ablauf diagramm die Funktionsweise der Steuerbis 3D''einheit, darin

Fig.3A die Erkennung der Rahmenzeichen,, Fig.3B die Decodierung eines Adreß—-^und Steuerfeldes, Fig.3C die Fortsetzung der Fig. 3A unter der Annahme, daß ein

verfügbarer Block erkannt wurde, Fig.3D die Fortsetzung der Fig. 3C zum Belegen des Kanals und zum Senden einer Nachricht,

Fig. 4 ein detailiertes Ausführungsbeispiel der in Fig. 2 gezeigten Steuereinheit unter Betonung der verschiedenen Schaltelemente und der zusätzlichen Format— und ErkennungsSteuerschaltungen,

Fig¹η 5A, den Einzelaufbau der wichtigen logischen Blöcke der bis 5J Steuereinheit, dabei

Fig.SA die Eingabesteuerschaltung,
Fig.SB die Sendesteuerschaltung,

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Pig. 5C die Frei-Rahmenzeichen-Generatorsteuerschaltung, Fig. 5D den Adreßdecoder,

Fig. 5Ε den Befehls- oder Steuerfelddecoder, Fig. 5F den Adreß- und Steuerzeichengenerator, Fig¹η 5G

und H die Logik zur Bitunterdrückung und Biteinfügung, Fig. 51 den Frei-Rahmenzeichengenerator und Fig. 5J die Text/Kopf-Steuerlogik.

Allgemeine Betrachtungen

Das Interesse an der übertragung digitaler Daten in Schleifen— netzwerken hat verschiedene Schleifenkonfigurationen und Steuerkonzepte inspiriert. Ein konventionelles Netzwerk mit mehreren Anschlüssen (Multidrop Network) kann keine leistungsfähige Kommunikation zwischen mehreren asynchronen, nichtgepufferten Außenstationen und einer Zentrale herstellen. Insbesondere verlangt die Synchronisierung bei einem solchen Aufbau, daß nach der Sendung eines Datenblocks viele Millisekunden damit vergeudet werden, daß eine zweite Station die Synchronisierung mit der Zentrale erst herstellen muß, bevor sie erfolgreich senden kann. Dieser hohe Zeitverlust bietet die Verwendung anderer Strukturen, wie z.B. der Schleife, an.

Ein Schleifensystem umfaßt eine "Zentrale" genannte Station und mehrere Außenstationen, die durch einen gemeinsamen, nur in einer Richtung arbeitenden Kanal miteinander verbunden sind. Die Zentrale gibt eine Nachricht zeitlich seriell auf diesen Kanal, welche normalerweise ohne Übertragungsverzögerungen gleichzeitig alle Außenstationen erreicht. Das führt dazu, daß die Zentrale und die anwählbaren Außenstationen eine Kennmöglichkeit benötigen für die Herkunfts- bzw. Bestimmungsangabe einer übertragenen Nachricht. Diese Kennung kann auf der Basis eher zeitlichen Zuordnung von Abschnitten getroffen werden, d.h. vorgegebene Zeitintervalle sind in einem sich wiederholenden Zyklus den einzelnen Außenstationen fest zu-

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geordnet. Die Kennung kann aber auch wirtschaftlicher durch eindeutig die Außenstationen bezeichnende codierte Signale (Adressen) vorgenommen werden.

Im folgenden wird ein Adreß-Nachrichtenblockformat definiert.

Mit ihm erfolgen alle seriellen Übertragungen in Blockrahmen folgenden Formats:

1. Rahmenzeichen (F) 8 Bits
Adresse (A) 8 Bits
Steuerfeld (C) 8 Bits
Nutzdaten (D) veränderbare Länge

Prüffeld (CRC) 16 Bits

zeichen *

2. Rahmen« (F) 8 Bits

Blöcke, die nur Überwachungssteuerfolgen enthalten, bilden einen Sonderfall, in dem kein Nutzdatenfeld enthalten ist. Das Format dieser Blöcke ist das übliche, jedoch ist das Nutzdatenfeld nicht vorhanden. Alle Blöcke beginnen und enden mit einem Rahmenζeichen. Alle an den Kanal angeschlossenen Außenstationen verfolgen dauernd diese Einteilung. Dabei wird das Rahmenzeichen zur Blocksynchroniaerung benutzt.Ein einziges Rahmenzeichen kann als Abschlußzeichen für einen Block und als Anfangszeichen für den nächsten dienen.

Das Adreßfeld gibt die Außenstationen an, die vom jeweiligen Blockaustausch betroffen sind. Das Steuerfeld enthält Befehle oder Antworten in vorgegebener Reihenfolge. Mit dem Steuerfeld befiehlt die Zentrale der adressierten Außenstation die von ihr auszuführende Operation. Mit dem Steuerfeld antwortet die Außenstelle auch der Zentrale. Das Nutzdatenfeld kann eine beliebig lange Bitfolge enthalten. In vielen Fällen wird es jedoch mit einer passenden Zeichenstruktur, z.B. aus Bytes, aufgebaut.

In einer solchen Anlage enthalten die Zentralstation und die Außenstationen je einen Empfänger und einen Sender. Eine

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Steuereinheit in jeder Außenstation koppelt diese an den Kanal. Vor dem Senden verfolgen alle Steuereinheiten den Blockinhalt zwischen zwei Rahmenzeichen, die die Adresse, das Steuerfeld und das Prüffeld einschließen, und setzen ein Nullbit hinter alle Folgen von 5 aufeinanderfolgenden Einerbits um sicherzustellen, daß kein Rahmenzeichen simuliert wird. Jede Steuereinheit wiederum untersucht den Blockinhalt aller empfangenen Nachrichten und unterdrückt jedes Nullbit, welches direkt 5 aufeinanderfolgenden Einerbits folgt.

Das so bezeichnete Blockprüffeld CRC ist eine spezifische Folge von 16 Bits und bildet den Rest einer bekannten zyklischen RedundHnz-Codieroperation. Dazu möge auf die einschlägige bekannte Fachliteratur hingewiesen werden.

Einzelheiten des Ausfuhrungsbeispiels

In Fig. 1 sind eine Zentralstation 1 und mehrere entfernt aufgestellte Außenstationen 17 dargestellt, die seriell entweder über trägermodulierte Abschnitte 1, 2, 5 oder ein gewöhnliches verdrilltes Leiterpaar 8 miteinander verbunden sind. Die trägermodulierten Abschnitte werden benutzt, wo die Entfernungen groß sind und gewöhnliche Impulssignale unzulänglich übertragbar wären. Dazu werden die Signale nach einem geeigneten Verfahren umgesetzt, wie z.B. nach dem bekannten FM-Verfahren.

In der in Fig. 1 gezeigten Schleife ist nicht jede Außenstation 17 direkt mit dem Kanal in Reihe geschaltet, sondern funktionell über eine Steuereinheit 3 erreichbar. Die Steuereinheit überwacht den Datenstrom auf dem Kanal, während ein Schaltelement I wahlweise den Kanal unterbrechen und die Außenstation über die Steuereinheit 3 ankoppeln kann. Ein solcher Vorgang wird als Belegen des Kanals durch eine Station zur Übertragung bezeichnet. Solche Verbindungen mit einer Station werden iitr allgemeinen an die Zentralstation gerichtet. Theoretisch gibt

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es jedoch keinen Grund, warum eine Station nicht auch mit einer anderen Station in Verbindung treten sollte. Ein solcher Betrieb wäre mit der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich.

In den Fig¹η 2 und 4 ist in einem allgemeinen Blockdiagramm und in einem detailierten Schaltplan die Steuereinheit 3 dargestellt, welche die Außenstation 17 mit dem Kanal koppelt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Nachrichten in der Station 17 und nicht in der Steuereinheit 3 gepuffert. In dieser gepufferten Station ist eine für einen ganzen Nachrichtenblock ausreichende Pufferkapazität vorgesehen. Die Steuereinheit ist für die Blockbildung und für die Synchronisierung verantwortlich.

Die Übertragung der Nachrichten erfolgt mit unterschiedlicher Blocklänge mittels als Block-Rahmen bezeichneter eindeutiger Bitfolgen. Es werden dazu zwei Rahmenzeichen verwendet. Ein Rahmenzeichen mit dem Bitmuster Olli 1110 wird als Einschaltzeichen FA benutzt und steht immer vor der Adresse eines belegten Blockrahmens. Das andere Rahmenzeichen wird als Füllzeichen bzw. Frei-Rahmenzeichen FF benutzt und durch die Bitfolge Olli 1111 dargestellt. Die einem FF unmittelbar folgenden Bits sind keine Adresse. Was einem FF folgt, ist entweder ein weiteres FF, ein FA oder Füllbits, denen entweder ein weiteres FF oder ein FA folgt.

Die Biteinfügung zwischen aufeinanderfolgenden monotonen Bits'T' verhindert, daß Rahmenzeichen innerhalb eines Blockes vorgetäuscht werden könnten. Die Biteinfügung betrifft das Einfügen einer binären Null nach einer vorgegebenen Anzahl q aufeinanderfolgender Einsen innerhalb eines Blocks. Bei der vorliegenden Erfindung bestimmt die Regel, daß eine solche Null jeweils nach 5 aufeinanderfolgenden Einsen einzufügen ist. Nebenbei bemerkt, besteht ein weiterer Vorteil der Biteinfügung darin, daß sie die Taktgabe durch Erhöhung der Anzahl von Binärübergängen für eine gegebene Blocklänge unterstützt.

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Durch die Biteinfügung werden die Rahmenzeichen eindeutig. Die Steuereinheit sucht kontinuierlich nach Rahmenzeichen, wobei mit deren Erkennung jeweils ein Synchronisationsmerkmal gegeben ist.

Mit der betrachteten Außenstation sind zwei Betriebsarten möglich. In der einen Betriebsart kann die Station nur senden, wenn sie individuell oder als Mitglied einer bestimmten Gruppe gepollt wird. Bei dieser Betriebsart wird jeweils die Nachrichtenabgabe aus einer einzelnen Station,bzw. beim Gruppenpollen aus mehreren Stationen, aufgerufen. Bei der zweiten Betriebsart sendet eine Station nicht auf individuellen oder Gruppenaufruf, sondern dann, wenn sie bei einem allgemeinen Poll-Aufruf zu übertragende Informationen anstehen hat. Sobald sie zum Senden aufgefordert wird, beginnt sie mit der Übertragung. Als Sendebefehl wird der Empfang eines der beiden Rahmenzeichens gewertet.

Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt wurde, enthält jede Steuereinheit ein Schaltelement I, welches mit dem Kanal in Serie liegt. Wenn eine betrachtete Außenstation nicht sendet, steht das Schaltelement I so, daß die Station umgangen wird. Wenn für die Station der Zeitpunkt zum Beginn einer Sendung gekommen ist, wird dieses Schaltelement so umgeschaltet, daß Informationen von der Station auf den Kanal geleitet werden. Das Schaltelement wird in die Umgehungsposition zurückgestellt, sobald die Station ihre Sendung beendet hat.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Steuereinheit 3 dargestellt. Während der «·*»*·«#*· digitale Signalstrom über den Kanal - hier Leitung 8 - zuläuft, wird er durch den Decoder 7 kontinuierlich überwacht. Der Decoder 7 enthält ein 8 Bits fassendes Register, mittels dessen die Rahmenzeichen erkannt und zugeordnete Adressen decodiert werden. Eine 8 Bits lange Verzögerung der Daten innerhalb des Decoders entspricht der Anzahl von Bits eines Rahmen zeichens und verhindert, daß ein

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b Io ckab schließ en des Endrahmenzeichen die Baugruppen 11 und 13 und die Station 17 erreicht. Zur Steuereinheit 3 gehören fünf Schaltelemente, die entsprechende Informationsquellen und Verbraucher anschließen. So ist z.B. das Schaltelement II normalerweise in der geöffneten Position a und wird erst bei Erkennung eines Rahmenzeichens und der Adresse in die geschlossene Position b gestellt, womit die Bitunterdrückung 9 mit dem Ausgang des Decoders 7 in Reihe geschaltet wird.

Die Bitunterdrückung 9 nimmt in dem Datenstrom zwischen zwei Rahmenzeichen zusätzlich eingeschobene "O"-Bits heraus. Da die Rahraenzeichen selbst nicht durch diesen Block 9 geführt werden, kann die Bitunterdrückung kontinuierlich eingeschaltet sein. Um ein eingeschobenes Bit herauszunehmen, muß der serielle Strom nur zum richtigen Zeitpunkt gesperrt werden. Eine logische Verzögerung ist nicht erforderlich.

In Fig. 5G ist ein Ausführungsbeispiel der Bitunterdrückung gezeigt. Eine Null wird automatisch nach Erzegung von fünf aufeinanderfolgenden Einsen beim Senden einer Nachricht durch eine Biteinfügung eingeschoben, wie sie z.B. in Fig. 5H gezeigt ist. Das bedeutet, daß beim seriellen Empfang von Daten über den Kanal die Null nach fünf aufeinanderfolgenden Einsen, gemessen durch einen Modulo-6-Zähler, nicht zu werten ist. Die Unterdrückung kann durch einfaches Sperren eines entsprechenden Schaltgliedes in der Datenleitung 12 eine Bitzeit lang erfolgen. In Fig. 5G wird das UND-Glied 461 bei der Abgabe der Zahl "5" vom Zähler 455 vermittels des Inverters 457 gesperrt. Die Biteinfügung 29 (Fig. 5H) addiert eine Null nach fünf aufeinanderfolgenden Einsen zur Ausgabebitfolge. Der Generator 33 für das Frei—Rahmenzeichen FF erzeugt eine Bitfolge zur Beendigung der übertragung der Station. Siehe dazu Fig. 51.

Nach Darstellung in Fig. 2 sollte im Ausführungsbeispiel die Steuereinheit eine Schaltung 11 zur Auswertung der Prüfinfor— mationen enthalten^ die durch den an die Nachricht vor dem

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abschließenden Rahmenzeichen angehängten zyklischen Redundanzcode gegeben sind. Ein CRC-Prüfzeichengenerator 25 ist an der Ausgabeseite der Steuereinheit vorgesehen. Der Befehls-Decoder 13 erkennt Befehle und Steuerzeichen. Der Adreß- und Steuerzeichengenerator 21 auf der Sendeseite gibt Steuerzeichen und die Adresse bei zu sendenden Nachrichten ab.

Wenn die Station gerade inaktiv ist, befindet sich das Schaltelement I in der Position a, so daß die Station umgangen wird. Gleichzeitig befindet sich das Schaltelement II normalerweise geöffnet in.Position a. Die übrigen Schaltelemente III, IV und V befinden sich ebenfalls in der Position a. Der Decoder 7 überwacht den Kanal auf Rahmenzeichen. Der Betrieb wird in der Steuereinheit erst aufgenommen, wenn n-1 Bits eines η Bits umfassenden Rahmenζeichens im Decoder 7 erkannt sind. Wenn ein Exnschaltrahmenzeichen FA mit Olli 1110 decodiert wird, wartet die Steuereinheit den Empfang von weiteren 8 Bits ab und prüft dann die Adresse im Decoderregister. Handelt es sich dabei nicht um eine zugeordnete eigene Adresse der Station, erfolgt nichts weiter.

Das Schaltelement II wird geschossen, sobald die oder eine der Adressen der Station im Decoder 7 decodiert wird. Obwohl die im Decoder stehende Adresse nun nicht mehr benötigt wird, muß sie zur CRC-Prüfschaltung 11 geleitet werden, wenn die Übertragung auf Fehler ordnungsgemäß geprüft werden soll. Eingeschobene Bits werden unterdrückt, während die Nachricht zum übrigen Teil der Steuereinheit und,zur Station 17 geleitet wird. Die Steuerzeichen werden über die Position a des Schaltelementes III in den Befehlsdecoder 13 geleitet, wo der Steuerbefehl interpretiert wird. Wenn die Steuerinformationen anzeigen, daß Daten für die Station im Block ankommen werden, werden die Daten über die Position b des Schaltelementes III zur Station geführt. In diesem Zusammenhang wird auf die Fig¹η 3A bis 3D verwiesen.

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Im AbI auf diagramm nach. Fig. 3A sind die Daten und die Entscheidungsschritte wiedergegeben, die zur Erkennung von Rahmenzeichen notwendig sind. Das Schaltelement II steht in Position a. Wenn das nächste empfangene Bit ein achtes und letztes Bit ist und ein Frei-Rahmenzeichen anzeigt und die Station zur Sendung bereit ist, läuft die Verarbeitung nach der in Fig. 3C gezeigten Logik weiter. Das schaltelement I wird in die Position b gesetzt, und wenn das gerade empfangene achte Bit des Rahmenzeichens eine "1" ist, wird das Schaltelement I auf Position e gesetzt. Nebenbei sei bemerkt, daß in der Position e die Ausgabeseite der Steuereinheit über das Schaltelement I mit dem weiterführenden Kanal verbunden wird. Zwischen dem Prüfen des gerade empfangenen Bits und der Positionsumschaltung des Schaltelementes I liegt eine Verzögerung von einer Bitzeit.

Wenn das durch den Decoder 7 geprüfte Bit eine "1" ist und somit einen freien Block kennzeichnet, dann wird das Schaltelement II in Position a gehalten und damit die Eingabeseite der Steuereinheit offengehalten. Wenn entsprechend der in Fig. 3C gezeigten Logik das gerade empfangene Bit eine "0" ist und einen besetzten, für die Belegung dur*ch diese Station nicht verfügbänen Block bezeichnet, wird das Schaltelement I in die Stellung a zurückgestellt und somit der Kanal wieder durchverbunden. Bei der Erkennung eines besetzten Blocks muß das Adreßfeld decodiert werden um festzustellen, ob die Nachricht etwa für die Station selbst bestimmt ist. Dieser Vorfang ist · im Ablaufdiagramm Fig. 3B dargestellt.

Entsprechend dem Diagramm in Fig. 3B geschieht weiter nichts, wenn die Adresse der empfangenen Nachricht nicht mit einer Adresse der Station übereinstimmt. Stimmt die Adresse jedoch überein, dann wird das Schaltelement II in die Position b gestellt und dadurch der Eingabeweg zur weiteren Verarbeitung geschlossen. Da das Befehls- und Steuerfeld eine vorgegebene Zahl von Zeichen enthält, muß für den Befehlsdecoder 13 eine zur Aufnahme dieses Feldes ausreichende Verzögerung vorgegeben

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werden. Wenn das Steuerfeld angibt, daß die einlaufenden Daten für die Station bestimmt sind, dann wird das Schaltelement III in die Position b gestellt und damit die Eingabewege zur Station 17 geschlossen.

Aus einer gemeinsamen Betrachtung der Fig¹ η 3A und 2 geht hervor, daß bei Erkennung von n-1 Bits eines η Bits langen Rahmenzeichens das Schaltelement I in die Position b gestellt und damit der durchgehende Kanal geöffnet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die einen belegten Rahmenblock bezeichnende "0" automatisch in das n-te Rahmenzeichen-Bitintervall von der Leitung 35 zum weiterführenden Teil des Kanals über das Schaltelement I eingeschoben. Diese Schritte sind in der Fig. 3C mit "SWI^b" und "Ein Bitintervall warten" bezeichnet. Während des n—ten Rahmenzeichen-Bitintervalls wird das n-te Bit vom

es

Kanal empfangen und geprüft. Ist/eine "1" und bezeichnet somit einen freien Block, dann wird das Schaltelement I in die Position e gestellt und der Adreß- und Befehlsteil der Nachricht werden weiterführend gesendet.

Aus Fig. 4 ist zu ersehen, daß jedes der Schaltelemente It bis V eine von Flip-Flops gesteuerte Schaltanordnung ist, in der ein Schaltzustand des Flip-Flops den Schalter einschaltet und der entgegengesetzte Zustand die Schaltbahn umschaltet oder unterbricht. Bei der folgenden Beschreibung des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels werden verschiedene Ausgangsannahmen gemacht. Zuerst wird angenommen, daß die Außenstation 17 vollduplex ist; d.h., daß sie gleichzeitig Informationen senden und empfangen kann. Adreßfeider und Steuerfelder werden mit einer Länge von je 8 Bits angenommen. Modem- und Taktwiedergewinnungsfunktionen liegen außerhalb des Rahmens der Erfindung und werden daher nicht näher beschrieben. Schließlich erfolgt bei der Netzeinschaltung eine Rückstellung aller Flip-Flops und aller Zähler auf "0".

Der Decoder 7 hat fünf verschiedene Ausgänge. Dazu gehören RA 9-71-029 409815/0731

Ausgänge für die Erkennung von Rahmenzeichen FA oder FF, der Adressen der Station und von Füllzeichen und weiter der Datenweg 10.

Taktsignale werden aus der demodulierten Bitfolge vom Kanal durch eine Empfangstaktableitung abgeleitet. Das Taktsignal wird zur Eingabesteuerschaltung 92 geleitet (siehe Fig. 5A). Wenn der Decoder 7 eine der eigenen zugeteilten Adressen erkennt, wird der Einschalteingang E des Flip-Flops SW2 durch die Eingabesteuerschaltung erregt. Siehe Fig. 5A, Leitung 56, die das UND-Glied 309 durchschalten läßt, wenn der Zähler die Zahl*8* entsprechend den 8 Bitzeiten des Adreßfeldes erreicht. Der Einschaltausgang 1 des Flip-Flops SW2 schaltet das UND-Glied 51 über die Leitung 53 ein und verbindet den Ausgang des Decoders 7 durch zur Bitunterdrückung 9 und der Leitung

Wenn beim Einschalten des Flip-Flops SW2 das Flip-Flop SW3 ausist

geschaltet warnA, wird das UND-Glied 55 über die Leitung 57 vorbereitet, so daß der Befehlsdecoder 13 zwei Bytes des Befehlsund Steuerfeldes aufnehmen kann (siehe Fig. 3B). Wenn diese Steuerbytes angeben, daß die Nachricht Daten für die Station enthält, wird über die Leitung 58 an die Eingabesteuerschaltung ein Signal geliefert. Siehe Fig. 5A: der Zähler 305 zählt 16 Bitzeiten bei der Akkumulation der beiden Steuerbytes ab und schaltet dann anschließend das UND-Glied 307 ein, das ein Signal über die Leitung 58 zum Einschalteingang des Flip-Flop SW3 weitergibt. Dadurch wird das UND-Glied 33 über die Leitung 59 eingeschaltet, und infolgedessen wird die Leitung 14 zur Leitung 15 und zur Station 17 durchgeschaltet.

Wenn die Bits eines Frei-Rahmenzeichens FF durch den Decoder erkannt werden, wird der Rückstelleingang A des Flip-Flops SW2 erregt und das UND-Glied 51 des Schaltelements II gesperrt. Damit werden die Eingabekreise zur Station 17 unterbrochen. Die Belegung des Kanals erfolgt bei der Erkennung des achten Bits des Frei-Rahmenzeichens FF, d.h. Olli 1111 mit einer binären "1" am Ende. Für diese "1" wird eine "0" mittels des

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Schaltelements I auf den Kanal gegeben.

Nun folgt eine Definition von Ausdrucken zum Verständnis der Arbeitsweise des in den Fig. 4 und 5A bis 5J gezeigten Ausführungsbeispiels .

Ausdruck

Definition

Sendebereit

Signal "Daten für die Station"

Stationsadresse SSW3 SSW2

Zu sendende Daten Eine binäre "1", wenn die" Station Daten oder Zustandssignale zu senden hat. Eine binäre "1", wenn die Steuereinheit eine das belegte Rahmenzeichen FA bezeichnende "0" sendet. Eine binäre "1" im Steuerfeld, welche anzeigt, daß im Datenfeld der Nachricht Daten stehen.

Eine binäre "1", wenn eine der Adressen der Station erkannt worden ist.

Ein dem Einschalteingang des Flip-Flops SW3 zugeführtes Signal.

Ein dem Einschalteingang des Flip-Flops SW2 zugeführtes Signal.

Eine binäre "1", die anzeigt, daß Daten oder Zustandssignale gesendet werden. Datenende. Ein nach dem letzten Bit des Datenfeldes einer gesendeten Nachricht gegebenes Signal "1".
Eine binäre ¹¹I", sobald die Station Daten zu senden hat. (Nicht bei einem zu sendenden Zustandssignal.)

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Ausdruck Definition

SSW4 Kanaldaten

Kanaltakt

Empfangene Daten vom Kanal

Empfangene Daten zur Ausgabe (für die Station)

Empfangstakt

Zu sendende Daten v.d.Eingabe (von der Station)

Sendetakt .Zu sendende Daten zum. Kanal Ein dem Einschalteingang des Flip-Flops SW4 zugeführtes Signal.

Vom Kanal abgeleitete demodulierte Bitfolge.
Takt der Kanaldaten. Die um acht Bitzeiten verzögerte Datenbitfolge vom Kanal. Eine binäre "1", die auftritt, sobald die ersten sieben Bits eines Rahmenzeichens empfangen worden sind.

Eine binäre "1", die auftritt, sobald ein Belegt-Rahraenzeichen empfangen worden ist. Eine binäre "1", die auftritt, sobald ein Frei-Rahmenzeichen empfangen worden ist. Kanaldaten nach Entfernung der eingeschobenen "O"-Bits nach je fünf aufeinanderfolgenden Einsen.

Ein Taktsignal, das die empfangenen Daten synchronisiert.

Daten, die zu senden sind, bevor "O"-Bits nach je fünf aufeinanderfolgenden Einsen eingeschoben werden. Ein Taktsignal, das die von der Station zu sendenden Daten synchronisiert. Daten, die nach dem Einschieben von ^HO"-Bits zu senden sind.

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AQ9815/07 31

ORIGINAL INSPECTED

Ausdruck ; : . Definition

Senden PF . Mit diesem Steuersignal wird

^: ein Generationszyklus für das

Frei-Rahmenzeichen FF eingeleitet. FFG - Die Bitfolge eines erzeugten

Frei-Rahmenzeichens.

F Ein binäres "1"-Signal, wel

ches während der Erzeugung

■ - eines Frei-Rahmenzeichens FF

"■-■" ■:"·■■■ auftritt.

FFE ; Eine binäre "1", die auftritt,

wenn die Erzeugung eines Frei-Rahmenzeichens FP beendet ist.

Das Ablaufdiagramm der Fig'η 3C und 3D zeigt die Arbeitsweise des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels bei der Belegung des Kanals und der übertragung von Nachrichten. Wenn die Station 17 Daten zum Senden bereithält, wird der "Sendebereit" -Eingang des UND-Glieds 81 und ebenfalls dessen F7-Eingang erregt. Der Z-Ausgang des UND-Glieds 81 wird über das ODER-Glied 83 und den Inverter 85 geleitet und dadurch das UND-Glied 87 gesperrt. Diese Sperrung erfolgt während des Intervalls des achten Bits, ungeachtet dessen, ob das letzte Bit des Rahmenzeichens eine "1" oder eine "0" war.

Der Ausgang des UND-Glieds 81 ist auch mit dem UND-Glied 84 verbunden; ein Signal für eine binäre "0" liegt an dessen anderem Eingang,- Das bedeutet, daß eine "0" an das ODER-Glied 91 und von dort auf den weiterführenden Kanal jedesmal übermittelt wird, wenn ein Ausgangssignal vom UND-Glied 81 abgegeben wird. Das Signal F7 ist nur während einer Bitzeit vorhanden, so daß es am Ende der achten Bitzeit wieder aus ist. Falls das letzte Bit des durch den Decoder 7 abgefühlten Rahmenzeichens eine "0" ist und damit ein belegter Block gekennzeichnet ist, wird

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F7 am Ende der achten Bitzeit gelöscht. Das UND-Glied 87 wird dadurch eingeschaltet und der weiterführende Teil des Kanals mit dem ankommenden Teil über das ODER-Glied 91 wieder durchgeschaltet. Es tritt also keine Verzögerung auf bei der Bestimmung, ob der Rahmen durch die Station belegt werden kann. Wenn während der achten Bitperiode das letzte Bit des Rahmenzeichens eine "1" ist, die einen freien Block kennzeichnet, wird ein FF-Signal an die Sendesteuerschaltung 88 gegeben.

Aus Fig. 5Bist zu ersehen, daß das FF-Signal mit der Länge einer Bitzeit das UND-Glied 403 vorbereitet. Das während der siebenten Bitzeit gegebene Z-Signal wird über das Verzögerungsglied 405 geleitet und schaltet das UND-Glied 403 ein. Dieses liefert ein Eingangesignal an das Flip-Flop 401 und erregt den T-Ausgang der Sendesteuerschaltung. Das T-Signal hält das UND-Glied 87 über das ODER-Glied 83 und den Inverter 85 gesperrt, auch wenn in der achten Bitzeit das Z-Signal am ODER-Glied 83 unterbrochen wird. Das T-Signal bereitet auch das UND-Glied 93 vor und liefert dadurch einen Signalweg für die Biteinfügung über das ODER-Glied 91 zum weiterführenden Kanal.

Außer dem "Sendebereit"-Signal gibt die Station 17 auch ein Signal "Zu sendende Daten". Dieses Signal wird an die Text/-KopfSteuerlogik 86 geliefert. Diese in Fig. 5J gezeigte Schaltung liefert ein Eingangssignal an das UND-Glied 411. Der Zähler 409 dieser Steuerlogik wird durch das Anlegen des T-Signals an das UND-Glied 407 gestartet. Dabei wird eine Reihe von Einsen vom Zähler 409 über das UND-Glied 411 ausgegeben und an den Einschalteingang des Flip-Flops SW4 geleitet. Das UND-, Glied 69 wird dadurch aus- und das UND-Glied 71 eingeschaltet, so daß die Adreß- und Steuerzeichen vom Generator 21 über die Leitiang 22, das UND-Glied 71, das ODER-Glied 73, die Leitung 23, das UND-Glied 75, das ODER-Glied 79, die Biteinfügung 29, das UND-Glied 93 und das ODER-Glied 91 zum weiterführenden Kanal gelangen können. Das UND-Glied 75 wird durch Anlegen des WFEt-Signals an den Rückstelleingang A des Flip-Flops SW5 eingeschaltet. Am Ende von 16 Bitzeiten wird das UND-Glied 71 ge-

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sperrt und das UND-Glied 69 geöffnet. Dadurch ist eine Durchgangsverbindung von der Station 17 über die Leitung 19 zum Kanal für die Sendung von Daten geschaffen. Wenn das Datenfeld vollständig übertragen worden ist, erzeugt die Station ein Datenende-Signal EOD. Das EOD-Signal schaltet die UND-Glieder 69 und 75 ab und das UND-Glied 77 ein, so daß CRC-Prüfbits gesendet werden können. Das EOD-Signal ändert den Schaltzustand des Flip-Flops SW5 und läßt damit einen Zähler 415 in der Frei-Rahmenzeichen-Generatorsteuerschaltung 96 fortschalten. Da das die CRC-Prüfbits enthaltende Feld 16 Bits lang ist, wird anschließend erst der Frei-Rahmenzeichengenerator 94 eingeschaltet, um die Folge FFG über die Leitung 34, das UND-Glied 89 und das ODER-Glied 91 auf den Kanal zu senden.

In der beschriebenen Schleifen-Vermittlungsanlage gestattet das Nachrichtenblockformat das individuelle oder Gruppenpollen auf Auswahlbasis und weiterhin auch abgehenden Nachrichtenverkehr unter Adreßgabe durch andere Stationen als die Zentralstation. Bei starkem Verkehr pollt die Zentralstation die Außenstationen, und die Verbindung zwischen den Außenstationen und der Zentralstation erfolgt aufgrund dieses Pollens. Bei schwachem Verkehr ist ein Sendebetrieb der Außenstationen derart möglich, daß von einer Station stammende und für eine andere Station oder die Zentrale bestimmte Nachrichten seitens einer Außenstation gesendet werden können, indem sie sofort den nächsten freien Rahmen belegt. Nachrichten verschiedener Blocklänge sind möglich; sie werden jeweils durch Rahmenzeichen abgegrenzt. Die' Verfügbarkeit eines Rahmens wird durch den binären Wert des letzten Bits des Rahmenzeichens angegeben. Eine Station belegt ggf. den Kanal provisorisch beim Erkennen der ersten n-1 Bits des Rahmenzeichens unter Unterbrechung des durchlaufenden Kanals und Einfügung eines Bits "0" in die nte Bitposition, welche den Besetzt-Zustand den auf dem Kanal nachfolgenden Stationen anzeigt. Die Rahmenzeichen werden eindeutig gehalten, indem man eine Simulierung von Rahmenzeichen im Adreßfeld, Steuerfeld, Datenfeld oder Prüffeld der Nach-

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richten durch automatisches Einschieben einer "0" nach je fünf aufeinanderfolgenden Einsen verhindert. Jedes Rahmenzeichen besteht aus acht Bits und beginnt mit einer Null, der sechs Einsen folgen. Der achte Bitwert gibt die Verfügbarkeit des zugehörigen Blockes an. Da die Blöcke beim Anstehen von Nachrichten in einer Station provisorisch während des Cn-I-) -ten Rahmenzeichenbits bereits belegt werden können, tritt auf der weiterführenden Kanalseite keine Verzögerung auf.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   Vermittlungsanlage für digital codierte Nachrichten mit einer Zentralstation und einer Vielzahl von Außenstationen, die an einem schleifenförmigen Übertragungskanal mit einer vorgegebenen Verkehrsrichtung angeordnet sind;

   für jede Außenstation ist eine Steuereinheit zum Anschluß der Station an den Kanal mit Empfangskreisen zur ständigen Überwachung der auf dem Kanal einlaufenden Informationen und mit Sendekreisen zur übertragung seitens der Station zu übermittelnder Informationen vorgesehen;

   für den Betrieb ist ein Nachrichtenblockformat vorgegeben mit einem Adreßfeld und einem Steuerfeld oder einem kombinierten Adreß- und Steuerfeld sowie mit einem Nutzdatenfeld veränderbarer Länge und wahlweise einem Prüfdatenfeld;

   jeder Nachrichtenblock beginnt und endet mit einem mindestens η Bits umfassenden charakteristischen Rahmenzeichen, mit dessen Hilfe die einzelnen Itfachrichtenblöcke deutlich voneinander getrennt sind;

   die Anlage ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

   a) Unterbrechungs-Schaltkreise (Schaltelement I mit 81, 83, 85, 87, 91 und 84) in den Steuereinheiten (3) der Außenstationen (17) zur Unterbrechung des schleifenförmigen Kanals und zur automatischen Einfügung eines vorgegebenen Binärwertes ("Cf) in die nte Bitposition jedes empfangenen und weiterzugebenden Rahmen ζ eichen s (FA, FF) zur Markierung des weiter-

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   zugebenden Rahmenzeichens ala solches erster Art sofort im Anschluß an die Erkennung der ersten n-1 Bits jedes empfangenen Rahmenzeichens (FA, FF) seitens der Empfangskreise (Decoder 7, Signal F7), wenn seitens der Außenstation (17) zu übermittelnde Nachrichten anstehen,

   wobei das Rahmenzeichen erster Art (FA) den Belegt-Zustand des zugehörigen Nachrichtenblockes kennzeichnet

   und die Empfangskreise sämtlicher am Kanal nachfolgend angeordneten Steuereinheiten (3) dieses belegtkennzeichnende Rahmenzeichen (FA) erster Art ohne wesentliche Zeitverzögerung aufnehmen.

   b) Eingabe-Schaltkreise (Schaltelement I mit 93 und 91) in den Steuereinheiten (3) der Außenstationen (17) zur Anschaltung der Stationssendekreise an den Kanal, wenn bei der Auswertung des η-ten Bits eines empfangenen Rahmenzeichens (FF) seitens der Empfangskreise (Decoder 7) dieses als Rahmenzeichen zweiter Art (FF) erkannt ist, das den Frei-Zustand des zugehörigen Nachrichtenblockes kennzeichnet.
2. 2. Vermittlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rahmenzeichen erster (FA) und zweiter (FF) Art nur durch den Binärwert ihres n—ten Bits unterscheiden.
3. 3. Vermittlungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

   daß zwei verschiedene Arten des Nachrichtenabrufs aus den Außenstationen (17) durchführbar sind:

   a) das allgemeine konkurrierende Pollen aller vorgesehenen Außenstationen, die Nachrichten zur über—

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   inittlung anstehen haben, und

   b) das individuelle Pollen jeweils einer gewählten Außenstation oder einer gewählten Gruppe von Außanstationen,

   wobei die Herkunft der durch das Pollen abgerufenen Nachrichten in allen Fällen im vorgesehenen Adreßfeld (A_fCA) erkennbar ist.
4. 4. Vermittlungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch in den Sendekreisen vorgesehene Schaltkreise zur Biteinfügung (29 gemäß Fig. 5H)von Füllbits entgegengesetzter Binärwertigkeit ("0") zur Unterbrechung monotoner Bitfolgen ("1...1") in Adreß-, Steuer—, Daten- oder Prüfzeichen, um eine Vortäuschung von Rahmenzeichen (FA, FF) innerhalb der genannten Zeichen zu vermeiden, und durch Schaltkreise (9 gemäß Fig. 5G) in den Empfangskreisen zur Unterdrückung der sendeseitig eingefügten Füllbits vor der empfangsseitigen Informationsausgabe.
5. 5. Vermittlungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise zur Biteinfügung (29) zur Einsetzung eines entgegengesetzten zweiten Binärwertes C¹¹O") nach jeweils q (fünf) aufeinanderfolgenden Bits gleichbleibender erster Binärwertigkeit ("1") ausgebildet sind,

   wobei q <r und r (sechs) die Zahl aufeinanderfolgender Bits erster Binärwertigkeit ("1") in den Rahmenzeichen (FA, FF) ist.
6. 6. Vermittlungsaniage nach einem der vorgenannten Ansprüche, g^-ekennzeichnet durch einen in den Sendekreisen vorgesehenen Generator (21 gemäß Fig. 5F) zur Abgabe der

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   Adresse einer gepollten Außenstation (17) und/oder abzusendender Antwortzeichen.
7. 7. Vermittlungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch Unterbrechungsschaltkreise (Schaltelement I) in den Steuereinheiten (3) der AußenStationen (17), die den Nachrichtenempfang über den ankommenden Kanalabschnitt gleichzeitig mit der Nachrichtensendung über den abgehenden Kanalabschnitt ermöglichen.

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   Leerse ite