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Elektronisch gesteuertes Fernitieldesystem
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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisch gesteuertes Fernmeldesystem,
insbesondere Bernsprechvermittlungssystem, aus vorzugsweise integrierten Bauelementen,
das Xleinrechner (Mikrscomputer) zur Herstellung und tberwachung von Verbindungen
verwendet.
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Elektronisch gesteuerte Fernmeldevermittlungsanlagen sind bekannt.
So zeigt z. B. die 1?E-OS 25 02 516 ein Vermittlungssystem mit drei Verbindungsbereichen,
das Kleinrechner und zentrale Prozessoren für den Verbindungsaufbau und dessen Überwachung
verwendet. Für derartige Systeme, besonders für große Vermittlungssysteme, ist es
üblich, die Signal- und Sprechwege getrennt durchzuschalten, wobei bistabile Relais,
Thyristoren oder Änalogschalter in Netall-Oxyd-Halbleitertechnik (CMOS, DMOS) vorgesehen
sind.
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Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, ein elektronisch gesteuertes
Vermittlungssystem zu schaffen, das sich ausschließlich auf elektronisch integrierbare
Bauelemente stützt und dementsprechend wirtschaftliche Vorteile in der Herstellung
und im Unterhalt bietet.
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Diese Aufgabe ist durch die Erfindung gelöst, wie sie in den kennzeichnenden
Merkmalen der Patentansprüche dargeigt ist.
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Die wesentlichen merkmale der Erfindung sind die rein digitale Informationsübertragung
sowohl der Sprache als auch der Signale zum Verbindungsaufbau; die Verwendung eines
BUS-Systems mit direktem Verkehr der Teilnehmer untereinander, wobei die Vermittlungs
stelle lediglich die Funktion der Gesprächsübergabe in andere Bus systeme sowie
die Kontrolle des Nachrichten-und
Signal austausches auf dem Bus
und gegebenenfalls die Gebührenerfassung überwacht bzw. übernimmt und die in jeder
Teilnehmerstelle fest programmierten Rufnummern.
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Das Verfahren des elektronisch gesteuerten Vermittlungs systems wird
nachfolgend am Beispiel einer Bernsprechnebenstellenanlage dargestellt, ist jedoch
für jede Art größerer Fernsprechnetze anwendbar.
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1. Bussystem Als Bussystem wird ein Koaxialkabel vorgesehen, das innerhalb
einer Nebenstellenanlage (bei größeren Fernsprechnetzen innerhalb eines Straßen-
oder Bezirksblocks) ähnlich bekannter Antennenanlagen geführt wird, wobei lediglich
ein einziges Kabel erforderlich ist. Über ein derartiges Koaxialkabel ist ein Frequenzband
von der Größenordnung von z. B. 1 GHz übertragbar. Der Querschnitt des Kabels ist
derart dimensioniert, daß sowohl die Ubertragung der Sprach- und Wåhlinformationen
in digitaler Form als auch die Energieversorgung sämtlicher angeschlossenen Teilnehmerstellen
gewährleistet ist. Die Energieversorgung geschieht durch Gleichspannung oder Wechselspannung
beliebiger Frequenz, wobei die Verwendung geeigneter Technologien, z. B. CMOS, den
Energieverbrauch im Ruhezustand einer Teilnehmerstelle gering hält.
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Die Betriebsspannung wird vorzugsweise an den Stellen der Busleitung
eingespeist, an denen Verstärker eingesetzt sind.
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Diese dezentrale Einspeisung bewirkt, daß bei Ausfall einer Speisestelle
der Betrieb nicht unterbrochen wird und daß die teilnehmergleich angeschaltete Vermittlungsstelle
nur dem Informationsaustausch dient. Sowohl die Sprach- als auch die Wählinformationen
werden rein digital übertragen, z. B. in einem PCM-System.
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2. Vermittlungs stelle Beim Betrieb des Bussystems mit Vermittlungsstellen,
über die in herkömmlicher Art der gesamte Informationsaustausch zwischen zwei Teilnehmerstellen
läuft, sind zwei Varianten möglich: a. Eine Teilnehmerstelle meldet sich zu Beginn
eines Verbindungsaufbaus mit ihrer Adresse über den Bus und überwacht den Bus in
der Ruhestellung bezüglich des Aufrufes seiner Adresse.
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b. Die Vermittlungsstelle tastet ständig alle zugeordneten Teilnehmerstellen
zur Feststellung des Belegtzustandes ab.
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Um den Bus nicht unnötig mit Signalen zu belasten, ist die erste Variante
vorzuziehen. Da außerdem immer nur ein geringer Prozentsatz von Teilnehmerstellen
gleichzeitig den Bus beansprucht und bei Einsatz von Technologien der SOS-CMOS-2echnik
Taktfrequenzen der Größenordnung einiger 100 Hz bei einer nutzbaren Bandbreite von
1 GHz möglich sind, ist ein wesentlich höherer Nutzungsgrad einer einzigen Busleitung
für eine sehr große Zahl von Teilnehmerstellen gegeben.
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Die Zahl der anschließbaren Teilnehmerstellen wird praxisgerecht von
der in einer einzelnen Teilnehmerstelle erzeugbaren Sendeleistung bestimmt, wobei
in räumlich ausgedehnten Fernsprechnetzen bekannterweise in entsprechenden Abständen
Regeneratoren in die digitalen Übertragungsstrecken einzusetzen sind.
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Die Vermittlungsstelle ist mit Vermittlungs stellen herkömmlicher
Art nicht vergleichbar. In einem solchen Bus system übernimmt die Vermittlungsstelle
nur die Aufgabe der Übergabe und Übernahme von Informationen, wie z. B. die Wählinformationen
und die Gespräche, aus bzw. in andere Bussysteme. Gemäß bekannter
Definition
eines modernen Bussystems, beispielsweise in der elektronischen Datenverarbeitung,
ist eine solche Vermittllmgsstelle an jedem beliebigen Punkt des Bussystems anschließbar.
In räumlich ausgedehnten Fernsprechnetzen, beispielsweise innerhalb einer Großstadt,
werden zweckmäßigerweise an der Stelle der Berührungspunkte zweier oder mehrerer
Bus systeme diese Vermittlungsstellen angeordnet.
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Eine Vermittlungsstelle erkennt an der aufgerufenen Adresse die Zugehörigkeit
zum eigenen oder fremden Bussystem. Gehört die Adresse nicht zum eigenen Bussystem,
überprüft die Vermittlungsstelle, ob sie gemäß ihrer Programmierung zu einer Weitervermittlung
in das adressierte Bussystem fähig ist. Entsprechend dem Ausgang dieser Prüfung
vermittelt sie weiter oder reagiert nicht, da dann eine andere Vermittlungsstelle
des Bussystems, ggf. desselben Bussystems, zuständig ist.
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Bei diesem System sind entsprechend der Belastbarkeit jederzeit Vermittlungsstellen
hinzuzufügen oder fortzunehmen, ohne in das im Betrieb befindliche Bus system in
irgendeiner Weise einzugreifen. Infolgedessen ist ein solches System gegenüber Störungen
in einzelnen Vermittlungsstellen besonders sicher, da solche Störungen nicht in
intakte Vermittlungsstellen übergreifen und weiterhin Fernsprechverbindungen innerhalb
des Bus systems möglich sind, selbst bei Ausfall sämtlicher Vermittlungsstellen,
da jede Teilnehmerstelle den Aufruf ihrer Adresse selbst überwacht.
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Der Vermittlungsstelle werden verschiedene Kontrollfunktionen übertragen:
So ist es beispielsweise bei der Ausdehnung eines derartigen Bussystems auf die
nationale Ebene möglich, an jeder beliebigen Anschlußsteckdose eine Teilnehmerstelle
auch aus benachbarten oder weiter entfernten Bus systemen anzuschlie-Bein. Durch
Eingeben einer bestimmten Codeziffer teilt die
Teilnehmerstelle
der Vermittlungsstelle diese Gesprächsweiterleitung bzw. Ankopplung an ein anderes
Bus system mit.
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Weiterhin ist durch die Vermittlungsstelle die Gebühren erfassung
möglich, wobei die errechneten Gebühren der ruSenden Teilnehmerstelle zur Anzeige
übermittelt und ggf. in dessen Computer gespeichert werden.
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3. Teilnehmerstelle Die Ehfnummern- bzw. Adressenzuordnung wird gegenüber
herkömmlichen Vermittlungssystemen von der Vermittlungsstelle in die einzelnen Teilnehmerstellen
verlagert. Das bedeutet, daß jede Teilnehmerstelle eine fest programmierte Adresse
aufweist und damit an jeder beliebigen Stelle des Bussystems oder auch eines anderen
Bussystems anschließbar ist, vorzugsweise über Steckdosenanschlüsse, ohne daß Änderungen
in der Vermittlungsstelle erforderlich sind. Dies ist besonders für Nebenstellenanlagen
vorteilhaft, da bei häufigen Umzügen Kabelverlegungen und Umklemmen von Teilnehmeranschlüssen
entfallen.
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Durch die Verwendung von Nikrocomputern mit entsprechenden Speichern
in den Teilnehmerstellen sind teilnehmerbezogene Leistungsmerkmale, wie Kurzrufnummern,
Rufweiterschaltung, Weckdienst, Zeitansage, ggf. Gebührenerfassung usw., statt zentral
in einer Vermittlungsstelle in den Teilnehmerstellen speicherbar. Die Teilnehmerstellen
enthalten außerdem einen Analog-Digit al-Wandler, der die auszusendenden Sprachinformationen
in Digitalsignale umsetzt, sowie einen Digital-Analog-Wandler für die Umsetzung
der eintreffenden Sprachinformationen. Die Wahlinformationen werden ebenfalls in
digitale Signale umgesetzt, so daß ausschließlich digitale Signale gesendet und
empfangen werden. Die zu übertragenden Informationen sind damit unabhängig von der
Amplitude und/oder der Form der Signale, wodurch die bisherige Pegelüberwachung
mit ihrer aufwendigen analogen Meßtechnik in den Vermittlungsämtern entfällt.
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Die Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandler mit der für eine Teilnehmerstelle
ausreichenden Auflösung und Genauigkeit sind auf dem Computerschaltkreis monolithisch
integrierbar, wobei auch jede Art der nichtlinearen Codierung vorsehbar ist.
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Der Mikrocomputer, z. B. in SOS-CMOS-Technologie, überwacht ständig
den Bus daraufhin, ob seine Adresse aufgerufen wird.
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Erkennt er seine Adresse, so erzeugt er in der Teilnehmerstelle selbst
das Rufsignal. Beim Aufbau einer Fernmeldeverbindung sucht der Mikrocomputer einen
freien Digitalkanal auf dem Bus heraus, erzeugt selbst das Freizeichen und sendet
die Adresse der gewünschten Teilnehmerstelle mit seiner eigenen Adresse als Kennung
aus. Ist die gewählte Xeilnehmerstelle am selben Bussystem angeschlossen, so meldet
er sich selbst; ist die gewählte Teilnehmerstelle einem fremden Bussystem zugeordnet,
übernimmt die Vermittlungsstelle die Weiterleitung der Adresse.
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Der Computer verfügt zweckmäßig über einen elektrisch programmierbaren
nichtflüchtigen Speicher, der ebenfalls auf dem Computerchip integrierbar ist. In
diesen Speicher wird unter anderem die Teilnehmeradresse eingeschrieben.
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4. Gebührenerfassung Die Teilnehmerstellen erhalten je eine Gebührenanzeigevorrichtung
für laufende und kumulierte Gebühren, und der Mikrocomputer übernimmt die Gebührenberechnung
selbst. Hierzu benötigt er neben den in seinem Festwertspeicher enthaltenen Angaben
jeweils noch eine Mitteilung von einer Vermittlungsstelle des Bussystems, an dem
die Teilnehmerstelle gerade angeschlossen ist.
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Alternativ kann die Vermittlungsstelle die Gebührenerfassung vornehmen,
wobei es auch möglich ist, daß sie die errechneten
Gebühren der
ruf enden Teilnehmerstelle zwecks Anzeige und evtl. Speicherung in deren Computer
mitteilt.
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Für die Gebührenabrechnung bieten sich verschiedene erprobte Verfahren
an: Analog zur Ablesung von Elektrizitäts-, Gas- -und Wasserzählern ist eine jährliche
Ablesung der aufgelaufenen Gebühreneinheiten möglich, oder eine zentrale Abrechnungsstelle
ruft über den Bus mittels Codeziffern die gespeicherten Gebühreneinheiten der einzelnen
Teilnehmerstellen ab.
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5. Leistungsmerkmale Neben der bereits erwähnten Gebührenerfassung
und -anzeige der Teilnehmerstelle kann der in der neuen Teilnehmerstelle enthaltene
Mikrocomputer mit nichtflüchtigem Speicher weitere Leistungsmerkmale bereitstellen:
a) Rufnummernspeicherung mit Kurzwahl und Wahlwiederholung; b) Rufweiterschaltung
zu einer vorher eingegebenen Xeilnehmerstelle; c) Blockierung bzw. Freigabe von
Ferngesprächen bzw.
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Überseegesprächen durch Eingeben von Codeziffern, die sich der Teilnehmer
selbst ausdenken und über die Tastatur einspeichern kann; d) durch Eintasten von
Oodeziffern ist die eilnehmerstelle entweder gänzlich oder für abgehende Gespräche
sperrbar; ebenfalls ist eine Codierung möglich, die veranlaßt, daß Gespräche oberhalb
einer angegebenen Zeitdauer bzw. Gebührenhöhe automatisch abgebrochen werden; e)
automatische Registrierung von Anrufen während der Abwesenheit des Teilnehmers,
wobei die Adressen der ruf enden Teilnehmerstellen gespeichert werden. Die
Teilnehmerstelle
ist auch mit einem Kassettengerät integrierbar, mit dem nach Art üblicher Anrufbeantworter
Mitteilungen aufgezeichnet werden; f) eingebaute Digitaluhr mit Weckeinrichtung;
g) der in den Teilnehmerstellen enthaltene Mikrocomputer kann die Signalaufbereitung
für eine frei bewegliche Sprechstelle mit übernehmen, wobei die Eeilnehmerstellen
zweckmäßigerweise die 8ende- und Empfangseinrichtung für die bewegliche Sprechstelle
enthalten.
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Alle diese zum Teil neuen Leistungsmerkmale sind durch die Verwendung
von Mikrocomputern in der Teilnehmerstelle selbst speicherbar. Durch Verwendung
der integrierten Schaltungen ist die Teilnehmerstelle auch räumlich klein gestaltbar,
so daß diese ggf. ständig am Körper mitgeführt werden kann und durch Bufmodulieren
eines geeigneten Trägers auf das BUS-System gleichzeitig als drahtlose Personenruf-
und/oder Fernsprecheinrichtung verwendbar ist.