DE2352108C3 - Verfahren zur gesicherten Übertragung von Nachrichten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Nachrichten, wobei die Nachrichten in gleichlange Zeichen mit mehreren Zeichenelementen aufgeteilt sind und jedes Zeichen wenigstens ein Zeichenelement als Prüfmarkierung zwecks Sicherung der Übertragung aufweist. Bei derartigen bekannten Verfahren besteht die Sicherung beispielsweise darin, daß die Zeichenelemente eines Zeichens durch ein weiteres Zeichenelement ergänzt werden, so daß die Gesamtzahl gleichartiger Zeichenelemente entweder gerade oder ungerade ist. Statt eines einzigen solchen Paritätselements können auch mehrere je Zeichen vorgesehen sein, die unterschiedlichen Gruppen von Zeichenelementen zugeordnet sind, so daß gegenüber einer Sicherung mit nur einem Paritätselement auch Mehrfachfehler in gewissem Umfang feststellbar sind. An Stelle von Paritätselementen als Prüfmarkierung können auch in bekannter Weise aus der Information des Zeichens abgeleitete Kontrollinformationen Verwendung finden, z.B. die Divisionsreste bei einer Polynomverschlüsselung.

Ausgehend von derartigen strukturierten Zeichen ist es Aufgabe der Erfindung, ohne Änderung der Zeichenstruktur die Wirksamkeit der Prüfmarkierungen und somit die Sicherheit der Fehlererkennung ohne Erweiterung der Redundanz der Zeichen zu erhöhen. Dieses wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß jeweils wenigstens zwei Zeichen einer Nachricht eine Sicherungseinheit bilden und daß die Zeichenelemente des aus den Zeichen einer Sicherungseinheit insgesamt in an sich bekannter Weise gewonnenen Sicherungszeichens gleichmäßig auf die Zeichen der Sicherungseinheit verteilt werden und die

ίο Prüfmarkierung jedes Zeichens bilden.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß es bei der gesicherten Nachrichtenübertragung an sich bekannt ist, wenigstens zwei Zeichen einer Nachricht zu einer Sicherungseinheit zusammenzufassen (Blockbildung). Die Prüfmarkierung eines jeden Zeichens sichert also nicht nur das eigene Zeichen, sondern auch alle übrigen Zeichen einer Sicherungseinheit. Alle Prüfmarkierungen dieser Zeichen zusammen wirken wie eine gemeinsame Prüfmarkierung für alle

ίο Zeichen. Da die gemeinsame Prüfmarkierung mehr Zeichenelemente umfaßt als die Prüfmarkierung eines einzelnen Zeichens, steigt die Wirksamkeit der Prüfmarkicrung entsprechend an, ohne daß die Struktur eines Zeichens geändert werden muß und die Redundanz sich erhöht.

Das neue Verfahren ist sowohl in Übertragungssystemer. mit nur einem Kanal je Richtung als auch in solchen mit mehreren parallel betriebenen Kanälen je Richtung anwendbar. Bei mehreren parallel betrie-

benen Kanälen und gleichzeitiger Übertragung von Zeichen werden die Zeichen einer Sicherungseinheit zweckmäßig über getrennte Kanäle übertragen. Besteht die Gefahr, daß die parallel betriebenen Kanäle gleichzeitig von einer Störung erfaßt werden können,

dann erfolgt die Übertragung der Zeichen einer Sicherungseinheit zweckmäßig zeitlich versetzt. Werden alle Zeichen einer Sicherungseinheit dagegen gleichzeitig übertragen, so ist zwar die Fehlererkennbarkeit etwas geringer. Vorteilhaft jedoch ist, daß der Aufwand für die Durchführung dieses Verfahrens am geringsten und die Übertragungszeit dabei am kürzesten ist. Auch ist die Umsetzung von einem Kanal auf mehrere parallele Kanäle am einfachsten, da alle Zeichen gleichartig strukturiert sind und gleich bewertet werden können. Besonders vorteilhaft gestalten sich die Verhältnisse, wenn bei zwei parallelen Kanälen zwei Zeichen eine Sicherungseinheit bilden und jedes ein Paritätselement aufweist, von denen jedes die ungeradzahligen Zeichenelemente des einen und die geradzahligen Zeichenelemente des anderen Zeichens überwacht.

Einzelheiten von Ausführungsbeispielen der Erfindungseien nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Übertragungssystems,

Fig. 2a und 2b Zeichen einer im Übertragungssystem gemäß Fig. 1 zu übertragenden Nachricht und F i g. 3 a und 3 b die Aufteilung von Zeichen auf zwei parallele Nachrichtenkanäle.

Das Übertragungssystem gemäß Fig. 1 gliedert sich in die Sendestelle S und die Empfangsstelle E, die beide über den Nachrichtenkanal NK miteinander verbunden sind. Die Aggregate zu beiden Seiten des Nachrichtenkanals sind nur schematisch angedeutet. Von der Sendestelle sind gezeigt ein Sendespeicher S-SP, der die zu übertragenden Nachrichtenteile JN... entgegennimmt. Mit diesem Sendespeicher ist ein Ge-

nerator zur Erzeugung der Prüfmarkierung PM verbunden. Beide genannten Aggregate arbeiten mit einer Sendesteuerung S-ST zusammen, die in an sich bekannter Weise aus den zugeführten Größen, nämlich dem jeweiligen Nachrichtenteil JN... und der Prüfmarkierung PM... ein übe den Nachrichtenkanal NK zu sendendes Zeichen bildet.

Auf der Empfangsseite E werden die über den Nachrichtenkanal übertragenen Zeichen von einem Empfangsregister E-R aufgenommen und die für die Überprüfung auf ÜbertragungsfehJer et forderlichen Zerchenbestandteile bereitgestellt. Analog zur Sendestelle ist ein Generator zur Erzeugung der Prüf markierung PM' vorgesehen, der in gleicher Weise wie der auf der Sendeseite arbeitet. Die von diesem ermit- · telte Prüfmarkierung wird mit der übertragenen Prüfmarkierung PM durch den Vergleicher Kin bekannter Weise miteinander verglichen. Stimmen beide Markierungen überein, so ist dies ein Indiz dafür, daß die Übertragung fehlerfrei war. Die Empfangssteuerung E-ST gibt daher die im überprüften Zeichen enthaltene Zeicheninformation JN... für die weitere Verarbeitung frei.

Die Darstellung des Übertragungssystems der Fig. 1 ist lediglich auf die wesentlichen Aggregate beschränkt worden. Ein derartig strukturiertes Übertragungssystem ist abgesehen von den Erfindungsmerkmalen in vielfachen Modifikationen bereits bekannt. Diese Modifikationen betreffen einmal die Bildung der Prüfmarkierungen, die in unterschiedlichster Weise aus den zu sichernden Zeicheninformationen JN abgeleitet werden. Es kann dies im einfachsten Falle ein Paritätszeichen sein. Weiterhin kann die Übertragung der einzelnen Zeichen seriell über einen einzigen Nachrichtenkanal erfolgen oder aber die anfallenden Zeichen werden zyklisch nacheinander auf eine vorgegebene Zahl von parallelen Übertragungskanälen verteilt, so daß jeweils eine Gruppe von Zeichen gleichzeitig übertragen wird. Neben den Prüfmarkierungen können den einzelnen Zeicheninformalionen zusätzliche Zeichenmarkierungen zugesetzt werden, die beispielsweise in Form einer Folgenummer die Reihenfolge der einzelnen Zeichen in einem festen Zyklus angeben. Nicht gezeigt ist weiterhin der in Systemen mit Fehlerkorrektur durch Wiederholung gestörter Nachrichtenteile notwendige Übertagungskanal für Rückmeldungen in der Gegenrichtung und die mit der Steuerung eines solchen Kanals zusammenhängenden Aggregate, da insofern ebenfalls auf bekannte Einrichtungen zurückgegriffen werden kann.

Die Fig. 2a und 2b zeigen jeweils zwei Zeichen Zl und Zl. Alle Zeichen sind gleichlang und umfassen in binärer Darstellung insgesamt 11 Bit, die durch entsprechende Ziffern 1 bis 11 gekennzeichnet sind. Alle Zeichen setzen sich aus zwei Anteilen zusammen, nämlich dem eigentlichen Informationsteil JN, sowie der Prüfmarkierung PM.Fig. 2a zeigt dabei einen gebräuchlichen Zeichentyp, der neben den eigentlichen Zeichenelementen für die Information JN ein zusätzliches Zeichenelement als Prüfmarkierung PM in Form eines Paritätszeichens aufweist. Dieses Paritätszeichen sichert jeweils nur die eigene Zeicheninformation JN.

Die beiden Zeichen gemäß Fig. 2b weisen die gleichen Zeichenstrukturen auf. Im Gegensatz zu den Zeichen gemäß Fig. 2awerdendie Prüfmarkierungen der beiden Zeichen in anderer Weise abgeleitet, indem nämlich die Zeicheninformation JN beider Zeichen als Teilinformation JNl und JNl zu einer Einheit zusammengefaßt werden und das Paritätszeichen von dieser so gebildeten Informationseinheit abgeleitet wird, beispielsweise in der Weise, daß jedem der zur Verfügung stehenden Zeichenelemete PMu und PMb eine gesonderte Gruppe von Bit der zu sichernden Informationseinheit zugeordnet wird, was durch gleichartige Strichsymbole angedeutet ist. So werden durch das Zeichenelement PMa im Zeichen Zl die Zeichenbit mit ungeradzahliger Stellenbezeichnung und im Zeichen Zl die Zeichenbit mit geradzahliger Stellenkennzeichnung abgesichert, während das Zeichenelement PMb die restlichen Zeichenbit beider Zeichen absichert. Neben diesem gewählten Beispiel der Gruppenbildung sind in bekannter Weise viele andere Variationen möglich.

Diese Zeichen werden nun nacheinander in bekannter Weise über einen einzigen Kanal eines Übertragungssystems übertragen werden, wie es in Fig. 1 angedeutet ist. Der Sendespeicher S-SP muß demzufolge in der Lage sein, insgesamt die eine Sicherungseinheit bildende Zahl von Zeichen speichern zu können. Weiterhin ist der Generator für die Bildung der Prüfmarkierung PM so abzuändern, daß er die Zeicheninformation sämtlicher eine Sicherungseinheit bildenden Zeichen erfaßt. Weiterhin ist die Sendesteuerung S-ST so auszulegen, daß sie die einzelnen Elemente der gewonnenen Prüfmarkierung, also z.B. PMA, den einzelnen Zeichen nacheinander zusetzt. Analoges gilt für die Ausgestaltung der gezeigten Aggregate auf der Empfangsseite E.

Fig. 3a und 3b zeigt die Aufteilung von Zeichen gemäß Fig. 2b auf zwei verschiedenen Nachrichtenkanälen NKl und NKl, wobei die Zeichen kontinuierlich in Gruppen Gl bis G4 nacheinander gesendet werden. Dabei werden die Zeichen Zl einer Sicherungseinheit über den Nachrichtenkanal NKl und die Zeichen Zl einer Sicherungseinheit über den Nachrichtenkanal NKl übertragen. Wie Fig. 3a zu entnehmen ist, werden die beiden Zeichen einer Sicherungseinheit in zwei aufeinanderfolgenden Gruppen, also z.B. Gl und G3 übertragen. Eine derartig versetzte Übertragung beider Zeichen oder aller Zeichen einer Sicherungseinheit bringt gegenüber der Übertragung über einen einzigen Nachrichtenkanal keine Zeitverkürzung, jedoch ist die Wahrscheinlichkeit der Erkennung eines Fehlers größer als bei gleichzeitiger Übertragung gemäß Fig. 3b, wenn die Gefahr besteht, daß beide Nachrichtenkanäle gleichzeitig von einer Störung erfaßt werden können.

Unterstellt man beispielsweise, daß das Paritätselement des Zeichens Zl alle ungeradzahligen Bitstellen beider Zeichen und das Paritätcelement des Zeichens Z2 alle geradzahligen Bitstellen beider Zeichen absichert, so würde bei gleichzeitiger Störung derselben Bitstelle, z. B. 4 in Gruppe Gl der Fig. 3 b, ein solcher Fehler nicht erkannt werden. Bei der Bildung der Paritätszeichen gemäß Fig. 2b wurde dagegen eine andere Zuordnung der Bitstellen getroffen. Bei einer derartigen Verteilung würde bei dem eben angenommenen Störungsfall der Fehler ohne weiteres erkannt, da beide Bitstellen von verschiedenen Paritätselementen abgesichert sind. Eine Bitstellenzuordnung gemäß Fig. 2b, würde jedoch dann zu einem erkennbaren Fehler führen, wenn bei beiden Nachrichtenkanälen die Bitstellen 3 und 4 gleichzeitig gestört wurden. Bereits dieses Beispiel zeigt, daß durch Abstellen der Bitstellenzuordnuno zu den i Pi

menten auf die verschiedenen Fehlermöglichkeiten unterschiedliche Sicherungsgrade erzielbar sind.

Es dürfte aber offenbar geworden sein, daß eine Bitstellenzuordnung gemäß Fig. 2b in Verbindung mit einer Parallelübertragung beider Zeichen einer Sicherungseinheit bei geringstem Aufwand und kürzester Übertragungszeit einen sehr hohen Sicherungsgrad bietet. Dies gilt insbesondere, wenn die Wahrscheinlichkeit, daß beide Nachrichtenkanäle gleichzeitig von einer Störung erfaßt werden, sehr gering ist. Letztere Gefahr kann dadurch in ihrer Auswirkung vermindert werden, wenn im Übergang zu Fig. 3 a die einzelnen Zeichen einer Sicheiungseinheit zeitlich um den Wert t„ versetzt übertragen werden, wobei die Verschiebungszeit <„ größer als der Laufzeitunterschied der beiden Nachrichtenkanäle sein sollte, damit das Einordnen der einzelnen Zeichen auf der Empfangsseite nicht erschwert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung von Nachrichten, wobei die Nachrichten in gieichlange Zeichen mit mehreren Zeichenelementen aufgeteilt sind und jedes Zeichen wenigstens ein Zeichenelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils wenigstens zwei Zeichen (z.B. Zl und ZI einer Nachricht eine Sicherungseinheit bilden und daß die Zeichenelemente (z.B. PMa und Pmb) des aus den Zeichen einer Sicherungseinheit insgesamt in an sich bekannter Weise gewonnenen Sicherungszeichens gleichmäßig auf die Zeichen der Sicherungseinheit verteilt werden und die Prüfmarkierung (PMa bzw. PMb) jedes Zeichens bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Übertragungssystemen mit gleichzeitiger Übertragung mehrerer Zeichen (z.B. Zl und Zl) über getrennte Kanäle (NKl und NKI) die Zeichen einer Sicherungseinheit (z.B. Zl und ZI) zyklisch verteilt über getrennte Kanäle übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichen einer Sicherungseinheit (z.B. Zl und ZI) zueinander zeitlich versetzt übertragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichen einer Sicherungseinheit (z. B. Zl und ZI) gleichzeitig übertragen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zeichen (Zl und ZI) eine Sicherungseinheit bilden und jedes Paritätselement (PMa bzw. PMb) aufweist, von denen jedes die ungeradzahligen Zeichenelemente des einen und die geradzahligen Zeichenelemente des anderen Zeichens überwacht.