DE2839864C2

DE2839864C2 - Teilnehmer-Antwortsystem

Info

Publication number: DE2839864C2
Application number: DE19782839864
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. 8000 München Glünder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-09-13
Filing date: 1978-09-13
Publication date: 1983-06-30
Also published as: DE2839864A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenes Teilnehmer-Antwortsystem.

Ein derartiges Teilnehmer-Antwortsystem ist bereits aus der DE-PS 21 14 604 bekannt Bei dem bekannten Teilnehmer-Antwortsystem sind die Teilnehmer über Teilnehmerleitungen an Vermittlungsstellen angeschaltet Jedem Teilnehmer ist ein Schaltgerät zugeordnet, das in Abhängigkeit von Befehlen des Teilnehmers von den bestimmungsgemäßen Signalen des Nachrichtennetzes verschiedene Informationssignale auf seiner Teilnehmerleitung erzeugt Vor der für die Teilnehmer jeweils zuständigen Vermittlungsstelle ist eine nur auf die Informationssignale ansprechende Detektorvorriehtung zur Gewinnung einer Summeninformation vorgesehen. Die in jeder Vermittlungsstelle anfallenden Ausgangssignale werden summiert und die so gebildete Summeninformation wird zu einer Auswertungsstelle übertragen. Dabei kann den Summensetzern je ein Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet sein, dessen Ausgangssignale über eine gemeinsame Zeitmultiplex-Ieitung zur Auswertungsstelle übertragen werden. Eine Ausfüiirungsform des Teilnehmer-Antwortsystems sieht vor, daß von der Auswertungsstelle über die Vermittlungsstellen und Teilnehmerleitungen Steuersignale zu den Teilnehmern übertragen werden und daß mit Hilfe dieser Signale den Teilnehmern ein genauer Zeitpunkt angegeben wird, zu dem eine Reaktion erwünscht ist In diesem Fall geben die Teilnehmer die gewünschte Information zu dem vorgegebenen Zeitpunkt gleichzeitig ab. Eine zyklische Abfrage dcf Teilnehmer ist dabei nicht vorgesehen.

Es sind bereits Breitbandkommunikations-Netze, kurz BBK-Netze genannt, bekannt bei denen den Teilnehmern auf Kabeln Fernsehprogramme und Daten von einer Kopfstelle über Verteilstellen zugeführt werden. Dieser Dienst erlaubt auch die Verteilung von Sendungen an bestimmte Personenkreise, die einerseits dafür bezahlen müssen, die aber andererseits auch das Recht haben wollen, zu dem Programm unmittelbar Stellung zu nehmen Das Netz muß dann einen zweiten Weg vom Teilnehmer zur Kopfstation bekommen und die Teilnehmer müssen mit Geräten ausgerüstet werden, die ihnen das Antworten ermöglichen.

Es ist bekannt Teilnehmer-Antwortsysteme so zu gestalten, daß die Kopfstelle alle Teilnehmer auf einem Steuerungskanal zyklisch abfragt und daß jeder Teilnehmer auf dem gemeinsamen Meldekanal jeweils dann antwortet, wenn er gefragt worden ist (R. KL Jürgen; »Two-way applications for cable television systems in the 70s", »IEEE Spectrum«, Nov. 1971, Seiten 39 bis 54). Dieses Verfahren wird vor allem dann angewandt, wenn im Fernsehprogramm nach einer Meinung gefragt wird, die alle Zuschauer zugleich äußern wollen. Die zyklische Abfrage verhindert, daß die an vielen Stellen gleichzeitig ausgesandten Antworten auf dem gemeinsamen Meldekanal durcheinander geraten.

Rechnet man in einem dicht besiedelten Ort mit einigen zehntausend Teilnehmern, die von einer

Kopfstelle abzufragen sind, so ist eine schnelle Datenübermittlung erforderlich, wenn die Antworten z, B, in etwa einer Sekunde vorliegen sollen. Je kürzer die hier maßgebliche Dauer eines Abfragezyklusses ist, um so genauer kann die Kopfstelle auch erfassen, welche Teilnehmer ein bestimmtes Programm for welche Dauer eingeschaltet haben und dafür bezahlen müssen. Zur schnellen Übermittlung der Daten wird zweckmäßigerweise je ein Fernsehkanal in Steuerungsund in Melderichtung mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von mindes-tns 1 MBit/s vorgesehen.

In BBK-Netzen mit schneller Datenübermittlung, insbesondere mit wenigstens 1 MBit/s in beiden Richtungen nehmen allerdings Laufzeiten und Adressenanteile der Abfrage- und Antwortzeichen einen wesentlichen Anteil der Übertragungszeit in Anspruch. Bei BBK-Netzen mit einigen zehntausend Teilnehmern, die von der Kopfstelle zyklisch abgefragt werden, wird ein Zyklus dadurch unangemessen lang und die kostbaren Übertragungswege werden schlecht ausgenutzt

Wenn bei einer Geschwindigkeit von 1 MBit/s ein Teilnehmer bei der Abfrage ein Zeichen von 24 Bit aussendet, dann dauert dies 24 us, d. h. ein .'0 000 Teilnehmer umfassender Zyklus würde 0,24 s dauern, wenn keine Laufzeiten zu beachten wären. Die Laufzeit auf einem Breitbandkabel beträgt aber etwa 5 μβ/ΐαη, d. h. bei einem quadratischen Ortsnetz 4 nach F i g. 2 mit der Seitenlänge von 6 km dauert es bis zu 30 us, bis die Abfrage von der Kopfstelle 1 zum Teilnehmer 3 gelangt und ebenso lange braucht die zurückkommende Antwort

Es ist möglich, daß ein Teilnehmer von der Kopfstelle 6 km entfernt ist, so daß seine Antwort erst nach 60 us eintrifft Der in der Abfrage folgende Teilnehmer kann aber unmittelbar neben der Kopfstelle liegen, so daß seine Antwort unverzögert eintrifft

Würden die Abfragezeichen der Kopfstelle unmittelbar aufeinanderfolgen, so träfe dort die Antwort des später abgefragten Teilnehmers früher ein als die des Vorgängers.

Aus der DE-Z »Rundfunktechnische Mitteilungen« 1976, H. 5, Seiten 173—182 ist bereits ein Teilnehmer-Antwortsystem bekannt, bei dem die Daten der verschiedenen Teilnehmer auf zwei Kanälen blockweise, zeitlich nebeneinander verschachtelt in einem bestimmten Zyklus übertragen werden. Dabei ist jedem Datenblock die Teilnehmeradresse vorangestellt Erkennt die Teilnehmerstation ihre Adresse, so wird der Block aufgenommen. Der Informationsaustausch wird von der Zentrale aus dadurch gesteuert, daß diese den Teilnehmer über die Adresse anwählt Bei einer Ablaufart des Informationsaustausches schickt die Zentrale nacheinander zu den Teilnehmern einer ersten Gruppe eine Sendeaufforderung, die nur aus der Teilnehmeradresse besteht

Jede Teilnehmerstation/antwortet sofort nach Erkennen ihrer Adresse mit einem Antwortblock. Auf diese sogenannte Aufforderungsphase beginnt eine sog. Servicephase, in der nacheinander nur ausgewählte Teilnehmer der ersten Gruppe bedient werden. Nach Abschluß der Servicephase beginnt die Aufforderungsphase für die Teilnehmer der nächsten Gruppe usw, bis alle Teilnehmer des Systems durchlaufen sind. Damit keine Datenüberlappung im Zeitmultiplex-Rückkanal vorkommt werden die Sendeaufforderung in einem zeitlichen Abstand ausgesendet, der gleich der Summe aus der Dauer eines Antwortblockes und der doppelten Differenz aus maximaler und minimaler Laufzeit im Teilnehmer-Antwortsystem ist,

Aufgabe der Erfindung ist es daher, in einem Teilnehmer-Antwortsystem der eingangs genannten Art bei zyklischer Abfrage der Teilnehmer und Auswertung der Signale nur in der Kopfstelle die Zeiten

möglichst gering zu halten, in denen keine Signale übertragen werden und dies ohne die Freizügigkeit der

Anordnung und Adressierung der Teilnehmer im Netz

ίο einzuschränken. Eine solche Einschränkung würde nämlich bei Änderung stören.

Gemäß der Erfindung wird die Einrichtung zur Lösung dieser Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil

des Patentanspruches 1 angegebenen Weise ausgebil det Dabei ordnet die Kopfstelle den bis zu m

Verteilstellen im Netz Informationsblöcke zu, die mit

einem Synchronisierzeichen beginnein, das auch die

Gruppenadresse für den Verteilbezirk enthält Danach

folgen so viele adressenlose Zeichen, wie der Verteilbe zirk Teilnehmer enthält, also bis zu π Zeichen. Zwischen den Zeichen eines Blockes sind nur kurze Wartezeiten eingeschoben, die so lang wie die länrote Hin- und

Röcklaufzeit im kleinen Verteilbezirk sfid. Zwischen

den Blöcken liegen dann zwar die großen, aber nur wenige Wartezeiten, die der längsten Laufzeit im ganzen Ortsnetz gleich sind.

Die Einrichtung verringert die Laufzeitverluste um mehr als die Hälfte gegenüber Verfahren, die ohne Blockunterteilung arbeiten und sie gestattet mit besonders geringem Adressenaufwand auszukommen, weil den Teilnehmern eines Verteilbezirke? die Zeichen eines Blockes durch Abzählen zugeteilt werden. Dabei ist genügend Spielraum für Veränderungen im Netz vorhanden.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unt? ransprüchen.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert

Es zeigen für ein Teilnehmer-Antwortsystem in Zweiwege-Breitbandkommunikations-Netzen

F i g. 1 ein Verteilnetz,

Fig.2 die Raumaufteilung im Ortsnetz und im Verteihetz und

Fig.3 den Nachrichtenverkehr mit der Zeit f als Abszisse und der Entfernung sals Ordinate.

Aus übertragungstechnischen Gründen wird ein BBK-Netz von einigen km² Ausdehnung in mindestens zwei Stufen versorgt: F i g. 1 zeigt, daß die Kopfstelle 1 bis zu m Verteilerstellen 2| ...2_m speist und daß jede Verteilstelle 2i... 2„, mit bis zu π Teilnehmern 3|... 3„ verbunden ist

Die räumliche Aufteilung des Netzes folgt dem Schema nach Fig.2: Ein quadratisches Ortsnetz 4 mit

der Seitenlange 5, weiche zugleich auch die größte

Entfernung von der Kopfstelle 1 zu einer Verteilstelle 2

darstellt, enthält maximal m Verteilstellen 2i... 2,„. Jede

Verteilstelle 2|... 2_m ist Mittelpunkt eines Verfeilbezir-

kes 6 mit der Seitenlänge 7. In jedem Verteilbezirk 6 befinden sich bis zu π Teilnehmer 3| ... 3„. Die

Maximalzahlen m und η sind zweckmäßigerweise gleich

oder etwa gleich.

Die Information von der Kopfstelle 1 zu den Teilnehmern 3i.. .3„ ist in soviele m Informaiionsbiöcke 9 aufgeteilt, wie Verteilstellen 2, ... 2_m im Netz vorhanden sein können. Jeder Informationsblock 9 ist wiederum in soviele η Zeichen 8 unterteilt, wie einer Verteilstelle 2\ ... 2_m Teilnehmer 3i ... 3„ zugeordnet werden können.

Die Lage der Verteilstellen 2| ... 2_m im Netz kann beliebig sein und die Lage der Teilnehmer 3i ... 3„ im Verteilbezirk 6 auch. Die aufeinanderfolgenden Zeichen 8i ... 8„ eines Informationsblockes 9 haben nach F i g. 3 einen zeitlichen Abstand 11, der mindestens so groß ist ί wie die längste Laufzeit IO im Verteilnetz, wodurch gesichert ist, daß zwischen den aufeinanderfolgenden Antwortzeichen8|',8₂'...im allgemeinen eine Lücke 12, keinesfalls aber eine Überlappung entsteht. Zwei aufeinanderfolgende Informationsblöcke 9 werden mit ι» einem Abstand 14 gesendet, der mindestens so groß ist wie die längste Laufzeit 13 im Ortsnetz, so daß zwischen dem letzten Antwortzeichen des vorhergehenden Blockes 9 und dem ersten Antwortzeichen des neuen Blockes 9 eine Lücke 15 entsteht. ι >

Den Vorteil dieser Bemessung zeigt Fig. 3 an dem Beispiel, daß zwei Zeichen 8| und 8j des ersten Blockes 9 Teilnehmer abfragen, von denen der erste weit von der Verteilstelle 2 — Abstand 7 — entfernt lieg·, der andere aber unmittelbar benachbart ist. Die Veri.eilstelle 2, die vom ersten Block 9 angesprochen wird, ist weit von der Kopfstelle 1 entfernt — Abstand 5 —, während die des folgenden Blockes 9 nahe an der Kopfstelle liegt. Außerdem ist beim Wechsel der Verteilstellen auch noch die kritische Lage des letzten Teilnehmers 3„ und des ersten Teilnehmers 3i angenommen.

Die Vorteile dieses Verfahrens zeigt folgender Vergleich der Verlustzeilen. Dabei ist davon ausgegangen, daß die Teilnehmersignale frequenzmoduliert übertragen werden, so daß nach dem Wechsel des sendenden Teilnehmers dem Empfänger der Kopfstelle eine Beruhigungszeit zugestanden werden muß.

Anzahl der Verteilstellen Anzahl der Teilnehmer

größte Ortsnetzentfernung 5

größte Entfernung im Verteilbezirk 7

Geschwindigkeit im Kabel

max. Hin- und Rücklaufzeit

Laufzeit im Verteilnetz

Zuschlag Tür Senderwechsel

max. Verlustzeitsumme

Verlust bei blockweisem Betrieb

m " 100	I ...	.. «f 1 I * t\l\t V	(1.6 s
η < 100	! '"	fl =1 11/ UWi	0,006 s
6 km			0,1 s
0,6 km
0,2 km/;	iS
60 us
6 us
!■IS
JO000 ·	60	■10"
100 ·	60	■10 "
+ 10000·	(6	+ 4) ■ 10" =

0,106 s

Die Verlustzeit bei blockweisem Betrieb ist gegenüber der maximalen Verlustzeit auf etws ein Sechstel verringert worden, ohne daß die Freizügigkeit der Teilnehmeranordnung nennenswert eingeschränkt wurde. Ferner ist es möglich, mit wenig Verteilstellen 2, ... 2_m zu beginnen und auch mit wenigen Teilnehmern 3·,... 3_m pro Verteilstelle 2| ... 2_m anzufangen, wenn im Rahmen der Erfindung auch noch von den im Folgenden beschriebenen Maßnahmen Gebrauch gemacht wird.

In Abfrage- und in Melderichtung ist je ein Übertragungskanal vorgesehen. Ein Teilnehmer-Antwortsystem, das vor allen Dingen melden soll, welches Fernsehprogramm eingeschaltet ist, wird auf dem Meldeweg mehr Information zu übermitteln haben als auf dem Steuerungsweg. Trotzdem ist es zweckmäßig, die einem Teilnehmer 3|... 3., zugeordneten Zeichen auf dem Steuerungs- und dem Meldekanal gleich lang zu >o machen, denn jeder Unterschied bedeutet Zeil- und Kapazitätsverlust. Aus diesem Grunde wird die Teilnehmeradresse mit den Abfragezeichett übermittelt. Die Antwortzeichen werden vorzugsweise ohne Adresse gesendet.

Bei einem Maximalausbau für 10 000 Teilnehmer muß die Adresse 14 Bit (2^H = 16 384) enthalten, wenn jeder Teilnehmer mit voller Adresse angesprochen werden soll. Eine sparsamere Lösung, die dem blockweisen Abfragen entspricht, besteht dagegen darin, daß jeder w) Block durch ein Synchronisierzeichen eingeleitet wird, das die Gruppenadresse der zugeordneten Verteilstelle in besonders gesicherter Form, z. B. durch invertierte Wiederholung, enthält Bei m=100 Verteilstellen 'Erfordert diese Gruppenadresse nur 7 Elit Auf das to Synchronisierzeichen folgen nun bis zu η Abfragezeichen ohne Adresse, ggf. mit Steuerungsinformationen, die den Teilnehmern durch Abzählen zugeordnet sind.

Will man sich gegen falsches Abzählen noch besonders schützen, so können diese Abfragezeichen insbesondere die beiden letzten Bit eines mitlaufenden Binärzählers enthalten. Da jeder Teilnehmer die Zeichenfolge auch mit einem Binärzähler erfaßt, der »sein« Zeichen signalisiert, ist mit diesen beiden redundanten Bit eine ausreichende Sicherung des Abzählens gewährleistet.

Die Anzahl m der Verteilstellen 2|... 2_m kann bis zum vorgesehenen Maximalwert beliebig verändert werden, da jede Verteilstelle 2, ... 2_m eine eigene Adresse hat. Die Anzahl η der Teilnehmer 3i ... 3„ kann in jeder Verteilstelle 2| ... 2_m anders sein. Die Nummern der Teilnehmer werden «on 1 beginnend bis η aufgefüllt. Bei weniger als η Teilnehmern wird die Zeichenfolge nach dem letzten Teilnehmern abgebrochen. Einzelne, durch Abgang ausgeschiedene Teilnehmer 3]. . 3„ werden bis zu ihrer Wiederaufnahme zwar abgefragt, antworten aber nicht. In der Kopfstelle 1 ist gespeichert, dri dies nicht als Störung gewertet wird.

Ebenso wie die Abfragezeichen 8i ... 8_n mit Steuerungsinformationen gekoppelt sein können, die beispielsweise Einschaltungen beim Teilnehmer 3i... 3„ vornehmen, können die in Melderichtung vom Teilnehmer 3i ... 3„ ausgesendeten Antwortzeichen 8|\ 82'... außer der Programmeinstellung noch zusätzliche Überwachungsinformationen, z. B. über Einbruch oder dergleichen senden. Auf diese Weise lassen sich sogar Druck- und/oder Schreibinformationen zwischen der Kopfstelle 1 und einzelnen Teilnehmer 3i ... 3„ austauschen. Wenn die Geräte des BBK-Netzes, z. B. die Verstärker- und Verteileinrichtungen, mit Teilnehmerantwort-Geräten ausgerüstet werden, dann ist es zweckmäßig, diese BBK-Geräte ebenso wie Teilnehmer-Einrichtungen fernzuüberwachen und fernzusteuern.

Andererseits kann das hierarchisch gegliederte Netz /. B. auch dazu dienen, Fernwirkinformationen an eine Zentrale zu übermitteln. Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich insbesondere bei Einrichtungen der Datenfernverarbeitung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

t. Teilnehmer-Antwortsystem für hierarchisch gegliederte Netze, bei denen Teilnehmerstellen, die Antwortzeichen senden, über Netze zweiter Ordnung an Verteilstellen und diese Ober ein Netz erster Ordnung an eine Kopfstelle, die Abfragezeichen sendet, angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei zyklischer Abfrage der ι ο Teilnehmer mittels Abfragezeichen (81 ... S_n) ein Zyklus in soviel (m) Informationblöcke (9i ... 9_m) unterteilt ist, wie Verteilstellen (2i ... 2_m) im Netz vorgesehen sind und daß jeder Informationsblock (9i ... 9_m) soviele (n) Abfragezeichen (81... S_n) enthält, wie der Verteilstelle (2|... 2_m) Teilnehmer (3i... 3„) zugeordnet sind und daß die Kopfstelle (1) Abfragezeichen (81 ... S_n) mit einem zeitlichen Abstand (11) sendet, der größer als die längste Laufzeit (10) im Netz zweiter Ordnung ist und daß die Infonuationsblöcke (9) mit einem zeitlichen Abstand (14) gesendet werden, der größer als die längste Laufzeit (13) zwischen zwei der Verteilstellen (2|... 2„) im Ne:z erster Ordnung ist und daß die Abfragezeichen (81... S_n) ebenso lange dauern, wie die Antwortzeichen (81', S₂'...).
2. Teilnehmer-Antwortsyste/n nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragezeichen (8, ... S_n) Informations-Anteile enthalten, die beim Teilnehmer (3|... 3„) Steuerungsvorgänge auslösen und daß die Antwortzeichen (8i'_t 82' ...) der Teilnehmer (3ϊ ... 3p) verschiedene Arten von Meldeinformationen enthalten
3. Teilnehmer-Antwotsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Anzahl (m) der Verteilstellen (2|... 2_my>im Netz erster Ordnung und die mögliche Anzahl (n) der Teilnehmer (3| ... 3„) im Netz zweiter Ordnung (6) etwa gleich groß sind.
4. Teilnehmer-Antwortsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Informationsblock (9|... 9_m) von der Kopfstelle (1) durch ein Synchronisierzeichen eingeleitet isi, das die Adresse der zugehörigen Verteilstelle (2,... 2m) enthält
5. Teilnehmer-Antwortsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Abfragezeichen (81 ... S_n) und der Antwortzeichen (81', 82' ...) zu den einzelnen Teilnehmern (3| ... 3„) durch die Reihenfolge se innerhalb des Informationsblockes (9| ... 9_m) gegeben ist
6. Teilnehmer-Antwortsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragezeichen (81 ... S_n) redundante Anteile aufweisen, die zur Kontrolle der Reihenfolge innerhalb des jeweiligen Informationsblockes ausgenutzt werden.
7. Teilnehmer-Antwortsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Synchronisier- βο 2eichen enthaltene Adresse der Verteilstelle (2i

2_m>Jbesonders gegen Verfälschung geschützt ist
8. Teilnehmer-Antwortsystem nach einem der Ansprüche S bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung in Breitbandkommunikationsnetzen mit Verteilbezirken (6) als Netze zweiter Ordnung und Ortsnetzen (4) als Netze erster Ordnung.
9. Teilnehmer-Antwortsystem nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen des Brejtbandkommunikationsnetzes durch das Teilnehmerantwortsystem fernüberwacht und ferngesteuert werden.