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Einrichtung zum Übertragen von Daten über eine Fernsprechwählverbindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Übertragen von Daten über eine
Fernsprechwählverbindung zwischen einer ruf enden bemannten und einer gerufenen
bemannten oder unbemannten Station.
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Zur Übertragung von binären Daten zwischen zwei Datenstationen über
das öffentliche Fernsprechwählnetz sind Modems notwendig, welche diese binären Daten
in eine zur Übertragung über die Fernsprechleitung geeignete Form bringen.Dabei
ist jeder Datenendeinrichtung (DEE) jeweils ein Modem (DUE) und diesem wiederum
ein Fernsprechapparat (FA) zugeordnet (Fig.1). Die Datenendeinrichtung und der Modem
sind dabei über eine Reihe von Leitungen, Schnittstellenleitungen genannt, miteinander
verbunden. Je nach dem Verwendungszweck unterscheidet man bei den Schnittstellenleitungen
zwischen Daten- und Taktleitungen, Steuer- und Meldeleitungen sowie Erdleitungen.
Unter anderem sind für die Spannungszustände auf diesen Schnittstellenleitungen
Vereinbarungen getroffen worden, die in de4CC ITT-Empfehlung V 28 sowie in der DIN-Norm
66020 Bl.1 niedergelegt sind. Man unterscheidet demnach zwischen zwei Spannungszuständen,und
zwar dem Spannungsbereich +5V...+15V und dem Spannungsbereich -5V...-15V, jeweils
bezogen auf die Schnittstellenleitung E2 "Signalerde". Der positive Spannungsbereich
entspricht der Information "0" bei den Datenleitungen und dem EIN-Zustand bei den
Steuer- und Meldeleitungen, während der negative Spannungsbereich derInformation
"1" bei den Datenleitungen und dem AUS-Zustand bei den Steuer-und Meldeleitungen
entspricht.
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Im folgenden wird auf die Funktion einiger Schnittstellenleitungen
näher eingegangen. Eine im Modem befindliche Umschalteeinrichtung
ist
sowohl mit dem Fernsprechnetz als auch über eine Anzahl von Leitungen mit dem Fernsprechapparat
verbunden. Vor dem Verbindungsaufbau ist die vom Fernsprechnetz kommende Anschlußleitung
über die Umschalteeinrichtung zum Fernsprechapparat geführt. Sind beide Stationen
bemannt, so wird zunächst in üblicher Weise zwischen den Bedienpersonen beider Stationen
eine Wählverbindung hergestellt und Sprachinformation ausgetauscht. Dabei wird für
die gesamte Dauer der Wählverbindung in der Umschalteeinrichtung des Modems der
rufenden Station der Zustand Ruf "Rufende Station" und in der Umschalteeinrichtung
des Modems der gerufenen Station der Zustand "Gerufene Station" durch entsprechende
Spannungszustände gekennzeichnet.
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In Fig.2 sind die bei der Umschaltung der Wählverbindung von Sprach-
auf Datenübertragung ablaufenden Vorgänge in einem Zeitdiagramm dargestellt. Die
Zeilen DT1, SLl und ML1 sind dabei der rufenden und die Zeilen DT2,AT2, SL2 und
ML2 der gerufenen Station zugeordnet. Nachdem die Umschaltung auf Datenübertragung
vereinbart wurde, schaltet die Bedienperson der gerufenen Station die Fernsprechleitung
vom Fernsprechapparat auf den Modem um. Dies geschieht durch kurzes Drücken einer
zu diesem Zweck am Fernsprechapparat angebrachten Datentaste DT (Zeile DT2) wodurch
ein Umschaltesignal zur Umschalteeinrichtung des Modems gegeben wird. Bedingung
zur Umschaltung ist dabei, daß die Datenendeinrichtung dem Modem durch einen EIN-Zustand
der Steuerleitung SL2 den Zustand "Datenendeinrichtung betriebsbereit" signalisiert
(Zeile SL2).
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Ist die gerufene Station unbemannt, so geschieht die Umschaltung der
Fernsprechleitung vom Fernsprechapparat auf den Modem unmittelbar durch das ankommende
Rufsignal, wenn der Modem dabei auf automatischen Betrieb eingestellt und die Steuerleitung
SL2 im EIN-Zustand ist.
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Etwa 2 Sekunden nach der Umschaltung beginnt der Modem der gerufenen
Station einen Antwort ton mit der Dauer von etwa
3 Sekunden auszusenden
(Zeile AT2). Dieser Antwortton soll der rufenden Station anzeigen, daß bei der gerufenen
Station die Fernsprechleitung zum Modem umgeschaltet wurde. Die Bedienperson der
rufenden Station hört den Antwortton im Telefonhörer und drückt während der Antworttondauer
die Datentaste DT1, worauf bei gleichzeitigem EIN-Zustand der Steuerleitung SL1
die Fernsprechleitung vom Fernsprechapparat auf den Modem umgeschaltet wird (Zeile
DT1 und SL1). Mit dem Ende des Antworttons werden die Meldeleitungen ML7 und ML2
(Betriebsbereitschaft) in den EIN-Zustand geschaltet (Zeile ML7 u. ML2).
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Dadurch sind beide Datenstationen in einem Zustand, daß mit der Datenübertragung
begonnen werden kann.
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Das geschilderte Verfahren, auch Prozedur genannt, zut Aufbau einer
Wählverbindung, die sowohl Sprach- als auch Datenübertragung gestattet, ist in der
CCITT-Empfehlung V25 sowie in der DIN-Norm 66020 Bl.11 niedergelegt. Die dort getroffenen
Festlegungen enthalten die Vorschrift, daß der Modem die Betriebsbereitschaft über
die Schnittstellenleitung ML1 dann meldet, wenn das Ende des Antworttones erkannt
wurde. Durch Bedienungsfehler oder durch Störungen auf der Fernsprechleitung kann
der Fall eintreten, daß das Ende des Antworttones nicht erkannt wird. In diesem
Fall belegt der Modem der rufenden Station die Fernsprechleitung, ohne daß dies
der Datenendeinrichtung über die Schnittstellenleitung ML1 gemeldet wird und ohne
Datenübertragung zu ermöglichen. Es ist nicht sichergestellt, daß dieser fehlerhafte
Zustand erkannt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zu schaffen, die in der ruf enden Station einen solchen Störungszustand vermeidet,
der beim Umschalten einer-Wählverbindung von Sprach- auf Datenübertragung infolge
eines Prozedurfehlers auftritt.
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Da eine Station sowohl als rufende als auch als gerufene Station arbeiten
kann, sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen in allen Modems vorzunehmen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jedem Modem
ein Zeitglied vorgesehen ist, welches gleichzeitig mit dem Umschalten der Fernsprechleitung
auf den betreffenden Modem gestartet wird und daß beim Ende der Ablaufzeit des Zeitgliedes
im Falle eines gestörten Antworttonendes bei der rufenden Station die Betriebsbereit
schaft des Modems hergestellt oder die Fernsprechleitung vom Modem auf den Fernsprechapparat
umgeschaltet wird.
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Die Erfindung soll im Folgenden anhand eines in den Figuren 3 und
4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert werden.
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Es zeigen: Fig. 3 das Prinzipschaltbild der Schaltungsanordnung gemäß
der Erfindung, Fig.4 das Zeitdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung
nach Fig. 3.
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Da der kritische Betriebsfall bei der ruf enden Station auftritt,
wurden für die in Fig.3 angegebenen Steuer- und Meldeleitungen die entsprechenden
Bezeichnungen für die rufende Station angegeben. Die Zustände der Steuerleitung
5111 sowie der Meldeleitung Mlii sind etwa +10V für den EIN-Zustand und -10V für
den AUS-Zustand, jeweils bezogen auf die Bezugsspannung OV. Diese Bezugsspannung
entspricht der Spannung auf der Schnittstellenleitung E2 "Signalerde". Die Zustände
der üb?zgen Punkte der Schaltung sind jeweils H ~ +5V (H=High) und L ~ OV (L = Low).
Die Flipflops Fi und F2 sind zunächst rückgesetzt und am Gatterausgang G2.3 herrscht
der H-Zustand (Zeile F7.4 und G2.3). Int die Schnittstellenleitung SL1 Datenendeinrichtung
betriebsbereit" im EIN-Zustand, so ist der Rücksetzeingang F1.3 von Flipflop Fl
im H-Zustand und das Flipflop F1 damit freigegeben. Bei einer bemannten ruf enden
oder gerufenen Station wird durch Drücken der am zugeordneten Fernsprechapparat
befindlichen
Datentaste der h-Kontakt eines in der Umschalteeinrichtung
des Modems angeordneten H-Relais geschlossen. Bei einer unbemannten gerufenen Station
wird durch das ankommende Rufsignal der r-Kontakt eines R-Relais geschlossen. Durch
das Schließen des h-oder r-Kontaktes entsteht am Takt eingang F1.2 von Flipflop
F1 ein L 1,H-Zustandswechsel, mit dem der am Informationseingang F1.1 herrschende
H-Zustand in das Flipflop F1 übernommen wird. Dieses Setzen von Flipflop F1 bewirkt
am Komplementärausgang F1.4 einen H ~ L-Zustandswechsel (Zeile F 1.4). Durch das
Setzen des Flipflops F1 wird jeweils die Umschaltung der Fernsprechleitung vom Fernsprechapparat
auf den Modem vollzogen. Bei der Schaltungsanordnung ist der Komplementärausgang
F1.4 erfindungsgemäß mit dem Eingang eines ersten Differenziergliedes Dl verbunden,
dessen Ausgang mit dem Signaleingang T.1 eines Zeitgliedes T verbunden ist. Der
Ausgang T.2 des Zeitgliedes T ist mit dem Eingang eines zweiten Differenziergliedes
D2 verbunden, dessen Ausgang über einen Inverter I an den ersten Eingang des NAND-Gatters
G2 gelegt ist.
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Der zweite Eingang des NAND-Gatters ist mit dem invertierenden Eingang
des Schnittstellensenders SS verbunden, dessen Ausgang die Meldeleitung ML7 "Betriebsbereitschaft"
ansteuert. Der H -Zustandswechsel an Fi.4 löst über das Differenzierglied Di am
Ausgang T.2 des Zeitgliedes T einen positiven Impuls aus, der eine vorgegebene Dauer
t besitzt (t ~ lOs), wenn während dieser Dauer t das Zeitglied T durch einen H-Zustand
am Rücksetzeingang T.3 freigegeben ist (Zeile F 1.4, T.1 und T.2).
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Der von der gerufenen Station ausgesendete Antwortton entspricht einer
bestimmten Kennfrequenz des lieitungssignales, beispielsweise bei binärer Frequenzmodulation
der Kennfrequenz 2100 Hz entsprechend dem "0"-Zustand des binären Datensignals.
Bei einem richtigen Prozedurablauf muß bei der ruf enden Station die Umschaltung
der Fernsprechleitung vom Fernsprechapparat auf den Modem während des Empfanges
des Antworttons geschehen.
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Mit dem Ende des Antworttons werden die Meldeleitungen "Betriebsbereitschaft"
beider Stationen in den EIN-Zustand geschaltet und damit den Datenendeinrichtungen
beider Stationen gemeldet, daß mit der Datenübertragung begonnen werden kann. Bei
der
Schaltungsanordnung wird durch das Antworttonende das Flipflop
F2 gesetzt und damit über den Schnittstellensender SS die an Punkt Mlii angeschlossene
Meldeleitung ML7 in den EIN-Zustand geschaltet. Das Setzen des Flipflop F2 geschieht
bei der gerufenen Station über den Setzeingang F 2.4 und bei der rufenden Station
durch eine Empfangsschaltung für den Antwortton, Antworttonerkennung genannt, über
den Takteingang F 2.1.
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Durch das Setzen des Flipflops F2 wird das Zeitglied T über den Rücksetzeingang
T.3 rückgesetzt und der am Ausgang T.2 auftretende Impuls vor Erreichen seiner vollen
Dauer t beendet.
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Während bei der gerufenen Station das Antworttonende mit Sicherheit
erkannt wird, erfolgt bei der ruf enden Station in bestimmten Fällen keine Erkennung
des Antworttonendes und damit auch keine Einschaltung des EIN-Zustandes bei der
Meldeleitung Mlii.
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Der erste Fall tritt auf, wenn das Drücken der Datentaste erst nach
dem Antworttonende geschieht. Dadurch wird die Fernsprechleitung zu spät zum Modem
durchgeschaltet und die Antworttonerkennung erkennt nicht mehr das Antworttonende.
Im zweiten Fall wird das Antworttonende wegen einer dem Antworttonende überlagerten
Störfrequenz nicht erkannt. In beiden Fällen wartet die Datenendeinrichtung trotz
bestehender Datenverbindungsstrecke vergeblich auf den EIN-Zustand der Meldeleitung
ML7 zum Beginn der Datenübertragung. Dieser Zustand ist wegen des dabei eingeschalteten
Gebührenzählers kritisch,falls die Bedienperson der ruf enden Station keine Datenübertragung
mehr wünscht und der irrtümlichen Meinung ist, die aufgebaute Wählverbindung sei
wegen des aufgelegten Handapparats bereits unterbrochen.
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Das Ende des am Zeitgliedausgang T.2 auftretenden Impulses erscheint
über Differenzierglied D2 und Inverter I als kurzer, positiver Differentiationsimpule
am Eingang G 2.1 des Gatters G2. Bei einer fehlerfreien Auswertung des Antworttonendes
wird die Meldeleitung Mlii in den EIN-Zustand geschaltet, bevor der Impuls am Zeitgliedausgang
T.2 seine volle Dauer t erreicht hat.
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Durch den Zustand am Ausgang F2.3 des Flipflops F2 wird daher dieser
Impuls vorzeitig beendet und der durch dieses Impuls ende ausgelöste Differentiationsimpuls
wird durch das Gatter G2 gesperrt. Tritt der Impuls des Zeitgliedes'T wegen eines
nicht erkannten Antworttonendes mit seiner vollen Dauer t auf, so erscheint der
betreffende Differentiationsimpuls wegen des am Gattereingang G2.2 herrschenden
H-Zustandes nunmehr invertiert am Gatterausgang G2.3 von Gatter G2 (Zeile G2. 3).
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Dieser am Gatterausgang G2.3 auftretende invertierte Differentiationsimpuls
ist eine Aussage über einen falschen Zustand der Meldeleitung Mlii. Tritt eine derartige
Aussage auf, so besteht die Möglichkeit, die Prozedur entweder abzubrechen und die
Fernsprechleitung vom Modem auf den Fernsprechapparat umzuschalten oder zu versuchen,
durch Umschalten der Meldeleitung Mlii vom AUS- in den EIN-Zustand mit der Prozedur
fortzufahren. In dem geschilderten Ausführungsbeispiel gelangt der am Gatterausgang
G2.3 auftretende invertierte Differentiationsimpuls über das durch den EIN-Zustand
der Schnittstellenleitung SS i vorbereitete Gatter G3 zum Rücksetzeingang F1.3 des
Flipflops F1 (Zeile F 1.3). Dadurch wird das Kriterium für den EIN-Zustand der Steuerleitung
SL1 unterbrochen und das Flipflop Fi rückgesetzt. Als Folge davon wird die Prozedur
abgebrochen= die Fernsprechleitung vom Modem auf den Fernsprechapparat umgeschaltet
und die Fernsprechwählverbindung bei aufgelegtem Handapparat getrennt.