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Digitalsignal-Vermittlungssystem
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Die neuere Vermittlungstechnik hat u.a. zur Entwicklung von Vermittlungsanlagen
geführt, bei denen nicht, wie bei konventionellen Fernmelde-, insbesondere Fernsprechvermittlungsanlagen,
eine Übertragung von zeitlich kontinuierlichen Analogsignalen in räumlich voneinander
getrennten Übertragungskanälen stattfindet, sondern bei denen statt vom Raumvielfachprinzip
vom 2eitmultiplexprinzip Gebrauch gemacht wird, wobei zeitlich diskontinuierliche
Analog- oder Digitalsignale überragen werden. Dem Betrieb von Digital-Zeitmultiplex-Vermittlungsanlagen
liegen dabei (jedenfalls im europäischen Raum) in der Regel die Parameter eines
PCM-Grundsystems zugrunde, das 32 Zeitkanäle mit 8-Bit-Zeitfåchern bei einer Pulsrahmenlänge
von 125 es (entsprechend einer Abtastfrequenz von 8 kHz) vorsieht, woraus sich eine
System-Bitrate von 2,048 Mbit/s und eine Kanal-Bitrate
von 64 kbit/s
ergeben. Solche Bitraten sind für Fernsprechverbindungen grundsätzlich ausreichend;
für andere Kommunikationsbedürfnisse' etwa in Breitbandvermittlungsnetzen, wie sie
im KtE-Abschlußbericht angefuhrt werden, können indessen höhere Bitraten erwünscht
sein.
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Einer (sich nicht in einer Inanspruchnahme weiterer Kanäle erschöpfenden)
beliebigen Erhöhung der Bitraten stehen indessen verschiedene technologische Umstände
entgegen, so insbesondere nicht mehr vernachlässigbar kleine Laufzeiten der verwendeten
Schaltkreise und ihrer Verbindungen sowie Streuungen solcher Laufzeiten. Diesen
Umständen kann in einem eine Raumkoppelanordnung enthaltenden Z-R-Z-Digital-Zeitmultiplex-Koppelnetzwerk
dadurch begegnet werden, daß vor und hinter der Raumkoppelanordnung eine Schaltkreissynchronisierung
mit unterschiedlichen Taktphasen vorgenommen wird, die sich nach Maßgabe der Gesamtlaufzeit
der Digitalsignale in der Raumkoppelanordnung unterscheiden (vgl. 1976 Zürich Seminar
03.1...6, Kap.4., 4.1). Eine Koppelanordnung dieser Art ermöglicht Bitraten im Bereich
von - je nach Schaltkreistechnologie - 64 bis 128 Mbit/s, ist jedoch auf eine reEtiv
geringe Anschlußkapazität entsprechend sechs zehen 64-Mit/s-Breitbanddurchgängen
beschränkt.
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Für höhere Ausbaustufen von Digitalsignal-Vermittlungssystemen sind
demgegenüber wesentlich leistungsfähigere mehrstufige Raumkoppelanordnungen bzw.
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Z-R-R-Z- oder Z-R-R-R-Z-Koppelnetzstrukturen in Betracht zu ziehen,
die z.B. bei zweistufiger Raumkoppelanordnung 32 bis 192 Breitbanddurchgänge ermöglichen.
Bei der Realisierung solcher Koppelnetzwerke bringt jedoch die zunehmende Größe
der Koppelnetzwerke zunehmende Probleme hinsichtlich der Sicherstellung
gleicher
Taktphasen und Laufzeiten und eines synchronen Zeitkanalrasters in dem ganzen Koppelnetzwerk
mit sich.
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Zur Lösung solcher Probleme kann zwar das Koppelnetzwerk in eine Anzahl
von Sub-Koppelnetzwerken mit jeweils unabhängiger Takt phase und unabhängigem Zeitkanalraster
unterteilt werden, wobei dann den einzelnen Sub-Eoppelnetzwerken jeweils eine eigene
Bitstromübernahme- und Rahmenanpasaungseinrichtung zugeordnet sein muß (vgl. 1976
Zürich Seminar C1.1...8, Kap.4., 4.6). Ein solcher Weg erscheint indessen als relativ
aufwendig, und die Erfindung zeigt demgegenüber einen anderen Weg zu einer Erhöhung
der Bitraten in einem eine mehrzahl von Raumkoppel stufen aufweisenden Digitalsignal"sTermittlungssystem.
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Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Digitalsignal-Vermittlungssystem
mit einer Raumkoppelanordnung, , in dem vor und hinter der Raumkoppelanordnung eine
Schaltkreissynchronisierung zu nach Maßgabe der Gesamtlaufzeit der Digitalsignale
in der Raumkoppelanordung unterschiedlichen Taktphasen vorgesehen ist; in einem
solchen Digitalsignal-Vermittlungssystem ist erfi ndungsgemäß ein Zeitregenerator
in jede der jeweils zwischen zwei Koppelstufen einer mehrstufigen Raumkoppelanordnung
verlaufenden Zwischenleitungen eingefügt, wobei die Zeittakteingänge jeweils der
in zwischen jeweils ein und denselben Raumkoppelstufen verlaufende Zwischenleitungen
eingefügten Zeitregeneratoren jeweils über ein Verzögerungsglied, dessen Verzögerungszeit
der Laufzeit durchgeschalteter Digitalsignale lediglich bis über die jeweils erste
der beiden Raumkoppelstufen hinweg entspricht, mit einer für alle Raumkoppeitufen
gemeinsamen Taktversorgungsleitung verbunden sind.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, in einer Digitalsignal-Vermittlungsanlage
der angegebenen Art auch bei einer Mehrzahl von Raumkoppelstufen und damit einer
der Stufenanzahl entsprechend akkumulierten mittleren Laufzeit und Laufzeit streuung
der Digitalsignale durch die gesamte Raumkoppelanordnung eine merklich erhöhte Bitrate
bzw. bei lXichtausnutzung einer solchen Bitrate eine Schaltkreistechnologie mit
höheren Gatterlaufzeiten und damit kleineren Verlustleistungen zu ermöglichen und
damit zugleich einen größeren Spielraum bei der gegenseitigen Abwägung solcher Randbedingungen
unter Berücksichtigung geforderter Störsicherheiten zu schaffen.
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Anhand der Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt
Fig.1 schematisch in einem zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Umfange
eine die Erfindung realisierende Digital-Zeitmultiplex-?ernmeldevermittlungsanlage;
Fig.2 zeigt schaltungstechnische Einzelheiten eines Regenerators und Fig.3 zeigt
stark schematisiert ein sogenanntes Augendiagramm.
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Das in Fig.1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines die erfindung
realisierenden Koppelfeldes einer Zeitmultiplex-Digital-Pernmeldevermittlungsanlage
weist eine Zeit-Raum-Zeit-Struktur auf: Zwischen zwei Zeitkoppelstufen A und E,
die in (z.3. aus Colloque International de Commutation Electronique, Paris 1966,
S.513...520; 1976 Zürich Seminar 03. 1...6, Fig.3; 1978 Zürich Seminar 36.1...6)
bekannter Weise durch zeitmultiplexleitungsindividuelle Vollspeicher gebildet
sein
können, sind drei auf Zeitmultiplex-Basis Digitalsignale durchschaltende Raumkoppelstufen
B, C, D angeordnet, die in bekannter Weise durch von Adressenspeichern angesteuerte
Koppelpunktmatrizen oder in (z.B. aus 1976 Zürich Seminar 03.1...6, Fig.4) ebenfalls
bekannter Weise durch eingangsseitig vieliachgeschaltete, ebenfalls adressengesteuerte
Multiplexer gebildet sein können. Zwischen den einzelnen Koppelstufen A. . .E verlaufen
Zwischenleitungen, so die Zwischenleitungen 31l1C...BnlnC zwischen den Koppelstufen
B und C und die Zwischenleitungen C111D..CnlnD zwischen den Koppelstufen C und D.
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In dem Koppelfeld nach Fig.1 ist zunäcbst vor und hinter der Raumkoppelanordnung
B, C, D eine Schaltkreissynchronisierung vorgesehen, was in der Zeichnung Fig.1
durch in die Eingangsleitungen der Raunkoppelstufe B und durch in die Ausgangsleitungen
der Raumkoppelstufe D eingefügte Zeitregeneratoren R angedeutet ist. Diese Zeitregenerierung
geht dabei nach Maßgabe der Gesamtlaufzeit der durch die Raumkoppelstufen B, C,
C durchgeschalteten Digitalsignale in der Raumkoppelanordnung 3, C, D vor sich,
was in der Zeichnung Fig.1 in der Weise angedeutet ist, daß die Zeittakteingänge
t der in die Eingangsleitungen der Raunkoppelstufe B eingefügten Zeitregeneratoren
R direkt und die Zeittakteingänge t der in die Ausgangsleitungen der Raumkoppelstufe
D eingefügten Zeitregeneratoren R über ein Verzögerungsglied V3 an eine Taktversorgungsleitung
Takt angeschlossen sind.
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In eInem solchen Koppelnetzwerk ist die maximal zulässige Bitrate
abhängig vailangzeitigen Gatterlaufzeitschwankungensl; und kurzzeitigen Phasenschwankungen
der
durchgeschalteten Digitalsignale sowie vom zwischen den Zwischenleitungen wirkenden
Nebensprechen, die im sogenannten Augendiagramm, wie man es durch Übereinanderschreiben
der im Schrittabstand 2 aufeinanderfolgenden Einzelsignalverläufe erhält, die zeitliche
und amplitudenmäßige Augenöffnung der über die einzelnen Zwischenleitungen durchgeschalteten
Digitalsignale bestimmen.
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Erfindungsgemäß ist nun in jede der jeweils zwischen zwei Raumkoppelstufen
vetaufenden Zwischenleitungen ein Zeitregenerator eingefügt, so in die Zwischenleitung
31110 der Regenerator R31110, in die Zwischenleitung BnlnC der Regenerator RBnlnc,
in die Zwischenleitung 01l1D der Regenerator ROlllD und in die Zwischenleitung CnlnD
der Regenerator RcnlnD. Dabei sind die Zeittakteingänge t jeweils der in zwischen
jeweils ein und denselben Raumkoppetufen, beispelsweise den Raumkoppelstufen B und
C, verlaufende Zwischenleitungen, beispielsweise die Zwischenleitungen B1l1C...BnlnC,
eingefügten Zeitgeneratoren, im Beispiel also der Zeitgeneratren RB1l1C...RBnlnC,
jeweils über ein Verzögerungsglied, im Beispiel das Verzögerungsglied Vi, dessen
Laufzeit der Laufzeit durchgeschalteter Digitalsignale.lediglich bis über die jeweils
erste der beiden Raumkoppelstufen, im Beispiel also die Raumkoppelstufe 3, hinweg
entspricht, mit einer für alle Raurkoppelstufen B, C, D gemeinsamen Taktversorgungsleitung
Takt verbunden.
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Die unterschiedlichen Verzögerungszeiten sind dabei in Fig.1 durch
unterschiedliche Längen der Verzögerungsglieder V1, V2, V3 angedeutet; zur Verzögerung
kann vorzugsweise ein hochfrequent taktiertes Schieberegister, ein entsprechend
betriebener Zähler mit nachfolgendem Decoder oder eine hochkonstante Verzögerungsleitung
vorgesehen sein.
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Durch die erfindungsgemäß in die jeweils zwischen zwei Raurkoppels
tufen verlaufenden Zwischenleitungen eingefügten Zeitregeneratoren wird eine für
die maximal zulässige Bitrate (Grenzbitrate) fBgrenz zunächst gegebene Grenze merklich
hinausgeschoben, wobei im Augendiagramm, wie es in Fig.3 schematisch angedeutet
ist, für die Grenzbitrate fEgrenz die minimale relative zeitliche Augenöffnung #T
noch größer als die langzeitigen relativen Verlagerungen der Zeitentscheidungsschwelle
(Abtastzeitpunkt)\Eist; die Zeitentscheidungsschwelle%! selbst liegt dabei zur Erzielung
eines möglichst großen Empfangsspielraums zweckmäßigerweise im Zentrum der Augenöffnung.
Die Spitzenverzerrung 9 ist für jedes Koppelnetzwerk näherungsweise berechenbar,
da ungünstigenfalls die Summe aller schädlichen Gatterlaufzeitdifferenzen #t#+,
bezogen auf die Schrittdauer T, betragsmäßig aufsummiert werden müssen. womit dann
gilt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Zeitregenerator jeweils
mit einem Amplitudenregenerator verbunden sein, um so auch Begrenzungen der maximal
zulässigen Bitrate, die durch ein Impulsnebensprechen zwischen den Zwischenleitungen
gesetzt sind, entsprechend hinauszuschieben, so daß im in Pig.3 schematisch angedeuteten
Augendiagramm für die Grenzbitrate fBgrenz die minimale relative amplitudenmäßige
Augenöffnung % gerade noch größer ist als die langzeitigen relativen Verlagerungen
#s der Amplitudenentscheidungsschwelle t; die Amplitudenentscheidungsschwelle qt
selbst liegt dabei zur Erzielung eines möglichst großen Empfangsspielraums zweckmäßigerweise
im
Zentrum der Augenöffnung. Die Spitzenverzerrung ist für jedes Koppelnetzwerk wiederum
näherungsweise berechenbar, da ungünstigenfalls sämtliche spektrale Nebensprechkomponenten
uN(f) der unmittelbar benachbarten k Zwischenleitungen, bezogen auf die Empfangs
amplitude U, betragsmäßig aufsummiert werden müssen, womit dann gilt.
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Die einzelnen Regeneratoren RB CRc lnD weisen dann, wie dies in Fig.2
dargestellt ist, sowohl einen Zeitregenerator RT als auch einen Amplitudenregenerator
RÄ auf. In Fig.2 ist mit der gestrichelten Darstellung des Amplitudenregenerators
RA angedeutet, daß ggf.
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nur der Zeitregenerator RT vorgesehen sein kann; umgekehrt kann man
aber gegebenenfalls auch nur den Amplitudenregenerator RA vorsenen, wenn dies unter
den jeweils gegebenen Randbedingungen hinreichend ist.
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Wie oben bereits erwähnt wurde, schafft die Erfindung einen neuen
Spielraum für die gegenseitige Abwägung zwischen einer erhöhten Bitrate f3 und aufgrund
der Anzahl der Eoppelstuf« und/oder aufgrund der Schaltkreistechnologie erhöhten
Gesamt-Gatterlaufzeiten
Dieser Spielraum wird durch das als relative Grenzbitrate zu bezeichnende Produkt
grenz verdeutlicht, dessen Größe den entsprechenden Wert des eingangs genannten,
aus 1976 Zürich Seminar C3.
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bekannten Koppelnetzwerks bei gleicher Schaltkreistechnologie etwa
um den Faktor 2 bis 3 übersteigt.
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Fig.4 zeigt die meßtechnisch nachgewiesene Erweiterung der Grenzen
fo, fu des Arbeitsfrequenzbereiches fu # fB # fo ohne (gestrichelt) und mit gemäß
der Erfindung zwischen den Raumkoppelstufen einer beispelsweise zweistufigen Zeitmultiplex-Raumkoppelanordnung
vorgenommener Zeitregenerierung bei unterschiedlichen
Umgebungstemperaturen
Tu und unterschiedlichen Betriebsspannungen Vcc.
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3 Patentansprüche