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Schaltunqsanordnung für Teilnehmerstationen
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Teilnehmerstationen
zum Anschalten von Teilnehmereinrichtungen an ein digitales Zei tmul ti plex-Nachri
chtennetz mit dezentraler Vermittlung.
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Aus der DE-PS 19 25 604 ist eine Schaltungsanordnung für eine Teilneh
merstel 1 e eines ringförmigen PCM-Vermi ttl ungsnetzwerks bekannt. Eine derartige
Teinehmerstelle besitzt mehrere Einrichtungen, die dazu dienen, ein binäres Codewort
zu erzeugen, alle auf der ringförmig geschlossenen Schleife ankommenden Rufzeichen
zu prüfen, im Freizustand das empfangene eigene Codewort abzuändern und über die
Schleife weiter zu übertragen und schließlich restzustellen, ob ein bestimmtes Codewort,
das von dieser Teilnehmerstelle ausgesandt wurde, über das andere Ende der Schleife
wieder empfangen wird. Die Einrichtungen zur Prüfung der auf der Leitung eintreffenden
Zeichen werden aus Schieberegistern und logischen Schaltelementen gebildet.
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Auf der schleifenförmigen Leitung wird eine Anzahl von Zeitvielfachkanälen
bereitgestellt, zu denen jede Teilnehmerstelle Zugriff hat.
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Ist ein Zeitkanal noch unbenutzt, kann über ihn eine Verbindung aufgebaut
werden. Jede Teilnehmerstelle erkennt das ihr eigentümliche Codewort auf irgendeinem
Kanal und kann so eine für sie bestimmte Verbindung vervollständigen. Nachdem ein
Zeitkanal für eine bestimmte Verbindung belegt wurde, bleibt dieser bis zur Auslösung
für diese Verbindung belegt und kann nicht von anderen Teilnehmern belegt werden.
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Bei dem am o.a. Ort dargestellten und beschriebenen PCM-Vermittlungsnetzwerk
sollen alle Teilnehmernummern mit einer "9" beginnen und mit einer "7"enden. Damit
verbleiben 127 binäre Code-Kombinationen, d.h. die Zahl der anzuschließenden Teilnehmer
ist noch geringer, da nicht alle verfügbaren Code-Kombinationen der Teilnehmern
ummern benutzt werden.
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In "Nachrichtentechnische Zeitschrift" Jahrgang 1927 (1974, Heft 8,
Seiten 283 - 291)ist ein integriertes Zei tmul ti pl ex-Nach ri chtensystem mit
dezentraler Vermittlung beschrieben. Dieses bekannte Netz ist aus vielfach verzweigten
Doppel leitungen aufgebaut, die in jedem Netzzweig in eine Sendeleitung und in eine
Empfangsleitung mit entgegengesetzter Obertragungsri chtung unterteilt sind. Jede
Teilnehmerstation ist mit der Sende- und mit der Empfangsleitung des Netzzweiges
verbunden, wobei die von ihr ausgehenden Nachrichten nur auf der Sendeleitung ausgesendet
und die für sie bestimmten Nachrichten nur von der Empfangsleitung entgegengenommen
werden. Die von einer Teilnehmerstation empfangenen und für sie bestimmten Nachrichten
werden nicht aus dem Nachrichtenstrom herausgenommen, sondern im Vorbeifließen erkannt
und ausgewertet. Alle im gesamten Netz ausgesendeten Nachrichten gelangen über die
in jedem Knoten des Netzes miteinander verbundenen Sendeleitungen und über eine
Stelle des Netzes3 an der als einziger im gesamten Netz die Sendeleitung und die
Empfangsleitung miteinander verbunden sind, über die ebenfalls in jedem Netzkncten
miteinander verbundenen Empfangsleitungen als Summe an alle Teilnehmerstationen.
Diesen ist damit das Belegunysmuster der Zeitplätze in jedem Augenblick bekannt,
so daß individuell festgestellt werden kann, ob freie Zeitplätze für den Aufbau
einer neuen Verbindung vorhanden sind.
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Den einzelnen Diensten dieses bekannten Nachrichtensystems können
entsprechend ihrem Bandbreitenbedarf Zeitplätze in festen Bereichen des Zeitmultiplexrahmens
zugeordnet werden. Für Wähl verbindungen, z.B. Fernsprechen, Bildfernsprechen, Datenübertragung
stehen dann also bestimmte Zeitplätze zur Verfügung, andere sind öffentlichen, festgeschalteten
Verbindungen, z.B. fUr Hörrundfunk, Fernsehen, Normal zeit, wiederum andere Zeitplätze
für nichtöffentliche, festgeschaltete Verbindungen vorbehalten. Im Dialogverkehr
werden für den Hin- und Rückweg einander festzugeordnete Zeitplätze zusammengefaßt,
so da(S beim Belegen eines freien Zeitplatzes für den Aufbau
einer
Verbindung in der einen Richtung gleichzeitig ein zugehöriger Zeitplatz für die
andere Rich-tung reserviert ist.
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Unter dem Gesichtspunkt, die Einrichtungen in einer Teilnehmerstation
dem Diensteangebot des Nachrichtensystems schrittweise anzupassen, ist es aus "Rundfunktechnische
Mitteilungen" Jahrgang 20 (1976) Heft 5, Seiten 173 ff, insbesondere Seite 178/9
bekannt, bei einem Zweiweg-Kabelfernsehsystem die Teilnehmereinrichtung modular
aufzubauen. Für die in einem solchen netzverteilten Hörrundfunk-und Fernsehprogramme
und individuell zwischen Teilnehmern und Kabelfernsehzentrale auszutauschenden Nachrichten
soll eine solche modular aufgebaute Teilnehmerstation ein Modem (odulator-Demodulator),
eine Steuerung mit Mikroprozessor, einen Adressencoder und -decoder und einen Zwischenspeicher
in sich vereinigen. Durch Integration eines Vorsatzkonverters und eines Descramblers
kann die Kanalbelegung erfaßt und - von der Zentrale ferngesteuert - ein individueller
Fernsehkanal freigegeben bzw. gesperrt werden.
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In Zeitmultiplexsystemen mit dezentraler Vermittlung besitzen die
Teilnehmerstationen in technischer und damit auch in betriebstechnischer und in
wirtschaftlicher Hinsicht besondere Bedeutung. Sie müssen an Stellen des Netzes,
bei hoher Teilnehmerdichte also an sehr vielen Stellen, völl-ig identische Funktionen
mit höchster Betriebssicherheit erfüllen. Dementsprechend entfällt ein erheblicher
Anteil der gesamten Anlagenkosten auf diese dezentral vermittelnden Teilnehmerstationen.
Sie sind außerdem sc zu konzipieren, daß Ausbau- und Eiweiterungsvorhaben sowohl
hinsichtlich der anzubietenden Dienste,der von den einzelnen Teilnehmern in Anspruch
genommenen Dienste als auch hinsichtlich des nachträglichen Anschlusses weiterer
Teilnehmer an das Netz durchgeführt werden können, ohne daß gleichzeitig bereits
vorhandene Einrichtungen geändert werden mLißten.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung besteht danach
darin, die Gesamtheit der von einer Teilnehmerstation, auch bei
Erweiterungen
hinsichtlich der angebotenen Dienste und i nsbesondere hinsichtlich der Zahl der
an einer Stelle an das Netz angeschlossenen Teilnehmer unabhängig von der Struktur
des Netzes zu erftillend.en Einzelaufgaben so aufzuteilen, daß eine möglichst geringe
Zahl von Teilschaltungen benötigt wird, mit denen die Grundfunktionen erfüllt werden
und die den individuellen Gegebenheiten entsprechend lediglich durch einzelne vor-bzw.
nachzuschaltende Baugruppen zu ergänzen sind. Gemäß der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung
für Teilnehmerstationen gekennzeichnet durch innerhalb einer Teilnehmerstation voneinander
für die Sende- und die Empfangsrichtung getrennte Leitungen und in sich abgeschlossene
für bestimmte Funktionen baugleiche Einheiten, nämlich: - eine Kanalbelugungsprüfeinheit
für jede Teilnehmerstation und - eine aus einem Verbindungssteuerteil und einem
Formatwandler gebildete Gruppe für jede Teilnehmereinrichtung.
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Die Kanalbelugungsprüfeinheit ist mit Zeitplatzzählern für die Sende-
und die Empfangsrichtung und mit einem Detektor für freie Zeitplätze sowie mit einem
Vergleicher für die Erkennung der eigenen Teilneh,neradresse ausgerüstet. Der Verbindungssteuertei
1 dient dem Aufbau, der laufenden Kontrolle und der Auslösung einer Verbindung sowie
der ordnungsgemäßen Abwicklung der Datenübertragung während einer bestehenden Verbindung.
Mit dem Formatwandler werden die für die Endgeräte spezifischen Wortstrikturen für
die Obertragung angepaßt. Kanalbelegungsprüfeinheit sind völlig baugleich und enthalten
lediglich beim Vergleicher für die Erkennung der eigenen Teilnehm-radresse einen
auf diese individuelle Adresse eingestellten Speicher. Verbindungssteuerteii und
Formatwandler sind unabhängig von den Diensten bzw. den Teilnehmereinrichtungen,
für die sie eingesetzt werden, völlig baugleich und lassen sich für den betreffenden
Zweck z.B. fest programmieren oder auch allein durch die Anschaltung der Teilnehmereinrichtung
auf die gewilnsCrte Funktion einstellen.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß diese
Grundausstattung für eine Teilnehmerstation unabhängig davon benötigt wird, ob das
digitale Zeitmultiplex-Nachrichtennnetz mit einer ringförmigen Ubertragungsleitung
oder mit einer unverzweigten oder verzweigten Doppel leitung aufgebaut ist. Für
lietze, die mit einer höheren Obertragungsgeschwindigkeit auf der die einzelnen
Teilnehmerstationen verbindenden Leitung als in der Teil,1ehmerstation selbst arbeiten,
können bei Ausführungsformen der Erfindung Geschwindigkeitsumsetzer zwischen der
Übertragungsleitung und den Teilnehmerstationen vorgesehen werden, die allen an
eine Ein-/Auskoppelstelle des Netzes angeschalteten Teilnehmerstationen gemeinsam
sind und Parallel-/Serienwandler bzw. Serien-/Parallelwandler für die Sende-bzw.
Empfangsrichtung enthalten. Ausführungsformen der Erfindung dieser Art kommen insbesondere
dann zum Einsatz, wenn die die Teilnehmerstationen verbindende Obertragungsleitung
sehr lang ist, d.h.
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innerhalb eines Anschlußbereiches durch das gesamte Einzugsgebiet
dieses Bereiches verläuft.
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Wie bereits aus den oben zum Stand der Technik behandelten Druckschriften
bekannt ist, wird bei digitalen Zeitmultiplex-Nachriclltennetzen mit Systemen gearbeitet,
bei denen auch die für die Rahmenstruktur charakteristischen und zur Synchronisierung
benötigten Signale auf der Ubertragungsleitung für die Nutzinformation geführt werden.
An den Ein-/Auskoppelstellen des Netzes sind deshalb auch bei Ausführungsformen
der Erfindung Einrichtungen zur Rückgewinnung dieser Signale vorzusehen. Diese Einrichtungen
sind ebenfalls allen an eine Ein-/Auskoppelstelle des Netzes angeschalteten Teilnehmerstationen
gemeinsam und befinden sich zwischen diesen Teilnehmerstationen und der Ubertragungsleitung.
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Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung können aufgrund
der baugleichen Ausführung von Verbi ndungssteuer-tei len mit Querverbindungen zwischen
Verbindungssteuerteilen für TeilnElrnlerrichtungen
gleicher Bandbreitenklasse
versehen werden. Solche Querverbindungen ermöglichen eine alternative Nutzung von
Verbindungssteuerteilen, d.h., ist für einen bestimmten Dienst bereits eine Verbindung
hergestellt, kann über den zweiten Verbindungssteuerteil über die Querverbindung
eine zweite, zusätzliche Verbindung für den gleichen Dienst - z.B. eine Rückfrayeverbindung
- aufgebaut und unterhalten werden.
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Bei herkömmlichen Fernmel denetzen sind die Teilnehmeranschlußleitungen
durchschnittlich 1.300 m lang. Sie führen von einer zentralen Stelle innerhalb des
Anschlußbereichs z.B. von einer Vermittlungsstele zu den Endstellen. $Während der
Einführungsphase neuer Nachrichtensysteme können bei Ausführungsformen der Erfindung
diese Teilnehmeranschlußleitungen weiter verwendet werden, wenn man für jede an
eine Teilnehmerstation angeschlossene Teilnehmereinrichtung eine Leitungsanpassungseinheit
vorsieht. Die Teilnehmerstationen einschließlich der Leitungsanpassungseinheit und
der Einrichtungen für die Versorgung der Teilnehmereinrichtungen können dann an
der bisherigen zentralen Stelle des Anschlußbereiches untergebracht und angeordnet
werden. In diesem Falle reduziert sich die Länge der die Teilnehmerstationen verbindenden
Obertragungsleitung erheblich. Sie führt nämlich lediglich durch das Gebäude, in
dem sich die Teilnehmerstationen zentralisiert befinden. Unter diesen Voraussetzungen
kann es vorteilhaft sein, auf der die Teilnehmerstationen verbindenden Ubertragungsl
ei tung mit keiner erhöhten übertragungsgeschw ndi gkei t zu arbeiten. Aufgrund
der kurzen Länge der Obertragungsleitung ist der technische und wirtschaftliche
Aufwand für parallel verlaufende Übertragungsleitungen in vielen Fällen durchaus
geringer als für Geschwindigkeitsumsetzer, auch wenn diese mehreren Teilnehmerstationen
gemeinsam sein können. Diese Oberlegungen treffen umsomehr für Systeme zu, die neben
der übertragungsleitung für die Nachrichten über parallellaufende Leitungen für
die Zuführung von B-ittakt,
Worttakt und Rahmentakt zu den Teilnehmerstationen
verfügen.
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In diesem Zusammenhang ist insbesondere auf die Möglichkeit hinzuweisen,
ein solches Zeitmultiplex-Nachrichtennetz als Nebenstellenanlage einzusetzen. Zum
Übergang in das öffentliche Netz muß in diesem Fall an die Stelle einer Teilnehmerstation
eine Uberleitunvseinrichtung gesetzt werden. Die einzelnen an die Nachrichtenübertragungsleitung
dieses Nebenstellennachrichtennetzes angeschlossenen Teilnehmerstationen können
dabei so aufgebaut sein, wie für die einzelnen Ausführungsformen der Erfindung oben
beschrieben ist. Zusätzlich lassen sich ohne Schwierigkeit bei den Teilnehmerstationen
solche elektronischen Baugruppen ergänzen, mit denen die sonst be Nebenstellen üblichen
Dienste bereitgestellt werden.
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Schaltungsanordnungen für Teilnehmerstationen getnäß der Erfindung
erfüllen nicht nur Vermittlungs-, sondern auch Konzentratorfunktionen.
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Die Konzentratorfunktionen sind sicherheitstechnisch bedingt. Da die
elektronischen Einrichtungen teilnehmerfern angeordnet werden können, sind unbefugte
Manipulationen durch den Einzelteilnellr,ler ausgeschlossen. Außerdem erhöht sich
die Ausfallsicherheit, da es nur wenige Ein-/ Auskoppelstellen im Netz gibt. Hiermit
hängt auch eine einfachere Wartbarkeit zusammen, da die betreffenden elektronischen
!3aueinheiten außerhalb des Bereiches angeordnet sind, der nur mit Zustimmung des
Teilnehmers zugänglich ist. Die bei Systemen ohne getrennte Leitungen für die Taktversorung
erforderlichen Einheiten, also Geschwindigkeitsumsetzer und Einheiten für die Taktrückgewinnung
und Synchronisierung sind so ausgelegt, daß dort nur der Teil der Gesamtheit aller
EinzelauFgaben erfüllt wird, der unabhängig von der Vielfalt der einzelnen Dienste
und von der Zahl der an einer Ein-/Auskoppelstelle befindlichen Teilnehmerstationen
anfällt. Diese Einzel aufgaben sind also sowohl im Hinblick auf die einzelnen Dienste
als auch auf die Zahl der Teilnehmerstationen noch unspezifisch. FunktionsmäRig
folgt daraus für
jede angeschlossene Teilnehmerstation ein teilnehmerspezifischer
aber dienteunspezifischer Modul die KanalDelegungsprü-feinheit.
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Dort werden für den betreffenden Teilnehmer - in seiner Eigenscha-ft
als rufender oder als gerufener Teilnehmer - die für die einzelnen Verbindungen
benötigten dezentral vermittelten Kanäle beobachtet, d.h.
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es wird festgestellt) ob ein Kanal frei ist, ob ein Kanal für eine
Verbindung mit dem betreffenden Teilnehmer belegt oder durch andere Teilnehmer besetzt
ist. Die Module, mit denen funktionsmäßige Einzelaufgaben erfüllt werden, sind jeweils
einer Art von Endgerä-ten zugeordnet, jedoch diensteunspezifisch ausgebildet. Das
bedeutet, jedem Teilnehmer werden je nach Art der be ihm betriebenen Endgeräte jeweils
baugleiche Sätze solcher Module in seine Teilnehmerstation eingesetzt. Den Teilnehmer
bleibt der Ausbaugrad offen, d.h. er kann jederzeit entscheiden, ob er nur ein Endgerät,
z.B. Fernsprecher, Fernseher, oder mehrere davon parallel betreiben will. Selbstverständlich
können - sofern Kanäle dafür gefunden werden - von den verschiedenarti gen Endgeräten
eines Teilnehmers gleichzeitig Verbindungen mit entsprechenden Endgeräten anderer
Teilnehmer bestehen, Für die Ausführungsforlnen der Erfindung gilt allgemein, daß
in einem digitalen Zeitmultiplex-Nachrichtennetz ein einheitlicller Obertragungstakt
und ein einheitlicher Zeitmultiplexrahmen herrscht, die von einem Zeitrahmengenerator
erzeugt werden, der periodisch eine Folge der Zeitplätze und einen zugehörigen Synchronisierblock
sendet. Diese Synchronisierinformation, die jede Teilnehmerstation sowohl für die
Sende- als auch für die Empfangsrichtung benötigt, gelangt vom Zeitrahmengenerator
entweder über separate Steuerleitungen oder über die Sende- und Empfangsleitungen
sowie gegebenenfalls über Synchroninformations-Reflektoren an den Enden von Netzzweigen
bis an die einzelnen Teilnehmerstationen. Jeder Zeitplatz im Zeitmultiplexrahmen
auf der Empfangsleitung ist damit identisch mit dem betreffenden Zeitplatz gleicher
Ordnungsnummer auf der Sendeleitung.
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Für die Dauer einer Verbindung dient die Ordnungsnummer eines Zeitplatzes
als Verbindungskriterium, so daß nach dem Aufbau einer Verbindung keine gesonderte
Kennzeichnung der ausgesendeten Nachrichten mit der Zieladresse erforderlich ist.
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Um die Nachrichten und Signale mit dem Übertragungstakt im richtigen
Zeitplatz zu senden bzw. zu empfangen und aus den einzelnen Endgeräten zusammenzufassen
bzw. an sie zu verteilen, sind also eine Bit-, Zeitplatz- und Rahmensynchronisierung
für die Sende- und Empfangsleitung, eine abwechselnde Speicherung jeweils des Inhalts
des ganzen empfangenden Zeitplatzes, eine Erkennung der Rufe oder Signale, eine
Weitergabe der für den Teilnehmer bestimmten Nachrichtenblöcke, die Aussendung von
Nachrichten- und Signalblocken, der Empfang von Synchronisierblöcken für die Rahmensynchronisierung
und eine Speicherung auszusendender Nachrichten durchzuführen. Für den gesamten
Ablauf zum Aufbau und zum Auslösen einer Verbindung unter Berücksichtigung der verschiedenen
Dienste und Leistungsnerkmale wird ein Programm benötigt, das sich entsprechend
den manuell eingegebenen oder den über die Empfangsleitung aufgenommenen Signalen
in unterschiedliche Wege verzweigt.
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Nähere Einzelheiten der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in
der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen erläutert.
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Dabei zeigen: Fig. 1: ein Blockschaltbild einer Teilnehmerstation
Fig. 2: ein Blockschaltbild eines Hochfrequenzteiles, bestehend aus Geschwindigkeitsumsetzer
und Einrichtungen zur Taktgewinnung und Synchroni sierung, Fig. 3: ein Blockschaltbild
einer für jeden Teilnehmer benötigten Kanalbelegungsprüreinheit,
Fig.
4: ein Blockschaltbild eines nal- und teilnehmerspezifischen Verbindungssteuerteils
Fig. 5: ein Blockschaltbild eines Formatwandlers, Fig. 6: eine Prinzipskizze eines
Netzes mit verz\4eigten Doppel leitungen Fig. 7: eine Prinzipskizze eines Netzes
mit einer Sende- und Empfangsleitung und davon getrennte Leitungen zur Taktzuführung,
Fig. 8: eine Prinzipskizze eines Netzes mit parallelen Obertragungs leitungen für
die Nutzi nformati on und davon getrennten Leitungen zur Taktzuführung, Fig. 9:
eine Prinzipskizze eines Netzes mit einer daran angeschlossenen Nebenstellenanlage
und Fig. 10: eine Prinzipskizze eines Netzes mit einer Ortsvermi ttl ungsstel le.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild einer Teilnehmerstation
sind eine Empfangsleitung 7 und eine Sendeleitung 8 für serielle Daten eines Netzes
mit Doppelleitungen dargestellt, die verzweigt oder unverzweigt sein können und
gleichzeitig zur Taktversorgung dienen. Zwischen diesen Leitungen 7 und 8 und der
Teil-.
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nehmerstation ist deshalb ein Hochfrequenzteil 1 vorzusehen, der in
der dargestellten Ausführungsform mit Geschwindigkeitsumsetzern und Einrichtungen
zur Taktrückgewinnung und zur Synctironisierung ausgerüstet ist. Dieser Hochfrequenzteil
1 kann ganz oder teilweise entfallen, wenn die Daten auf der Sende- und der Empfangsleitung
mit gegenüber der internen Arbeitsgeschwindigkeit der Teilnehmerstation unveränderter
Geschwindigkeit geführt und für die Taktversorgung der Teilnehmerstation getrennte
Leitungen vom Zeitrahmengenerator herangeführt werden. Von den Einrichtungen zur
Taktrückgewinnung werden für die Sende- und die Empfangsrichtung die Wort- und Rahmentakte
bestimmt, mit denen die nachfolgenden Einheiten gesteuert werden.
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Die von der Empfangsleitung 7 auf den-internen Empfangsdatenbus 5
übernommenen Signale werden in der Kanalbelegungsprüfeinheit 2 auf das Vorhandensein
freier Zeitplätze geprüft sowie daraufl-lin untersucht, ob die betreffende Teilnehmerstation
gerufen wird. Sie erkennt dies durch Vergleich der eigenen individuellen Rufnummer
mit den über den Empfangsdatenbus 5 einlaufenden Zieladressen. Innerhalb der Teilnehmerstation
sind an den Empfangsdatenbus 5 und den Sendedatenbus 6 die für die einzelnen Dienste
baugleichen, jedoch dienstespeziell eingesetzten Einheiten angeschlossen. Diese
Einheiten bestehen jeweils aus einem Verbindungssteuerteil 3 und eilleni Formatwandler
4. Zwischen Verbindungssteuerteilen 3 gleicher Eandlareitenklasse können Querverbindungen
X vorgesehen sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind ein Datensichtgerät
DS, ein Fernsprecher F, ein Bildgerät Bi (F) für Bildfernsprechen, ein Fernsehgerät
TV twd ein Stereorundfunkgerät StR angeschlossen. Diese Endgeräte sind mit zugehörigem
Interface bzw. Codec (Coder/Decoder) bzw. Decoder versenken und befinden sin in
nicht allzu großer Entfernung von der Teilnehmerstation, so daß alle erforderlichen
Leitungen von der Teilnehmerstation zum betreffenden Endgerät parallel herangeführt
werden können.
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Diese Teilnehmerstation läßt sich für weitere Dienste auf einfache
Weise dadurch erweitern, daß entsprechende Verbindungssteuerteile 3 und Formatwandler
4 angefügt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, weitere Teilnehmerstationen
an die zum Hochfrequenzteil 1 führenden Leitungen 5 und 6 anzuschließen (Konzentrator).
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Der in Fig. 2 als Blockschaltbild dargestellte Hochfrequenzteil 1
ist mit Einrichtungen für eine Geschwindigkeitsumsetzung und für die Taktrückgewinnung,
d.h. also in der dargestellten Ausführungsform maximal ausgerüstet. So sind z.B.
eine Synchronisierungsenhet 10 für die Empfangsrichtung und eine Synchronisierungseinheit
12 für die Senderichtung vorgesehen, die die zugehörigen Signale (Bit-, Wort- und
Rahmentakte TE und TS von den Daten der Empfangsleitung 7 bzw. der
Sendeleitung
8 ableiten. Diese Einheiten können entfallen, wenn von dem Zeitrahmengenerator des
Netzes diese Signale iiber getrennte Leitungen direkt an die Teilnehmerstationen
herangeführt werden.
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Zwischen der Empfangsleitung 7 und dem Empfangsdatenbus 5 sowie zwischen
der ;Sendeleitung 8 und dem Sendedatenbus 6 sind jeweils ein Serien-Parallel-Wandler
11 bzw. Parallel -Seri en-Wander 13 vorgesehen. Die durch diese Wandler herbei geführte
Geschwindigkeitswnsetzun3 kann dann entfallen, wenn auf der Empfangsleitung 7 bzw.
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Sendeleitung 8 die Daten nicht seriell sondern parallel mit derselben
Geschwindigkeit wie auf dem Sendedatenbus 6 bzw. Empfangsdatenbus 5 geführt werden.
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Aus Fig. 3, dem Blockschaltbild für die Kanalbelugungsprüfeinheit
2, ist deren prinzipieller Aufbau zu erkennen. Mit einem Zeitplatzzähler 21 wird
dort für die Sendeseite mit Hilfe des Wort- und des Rahmentaktes die Ordnungsnummer
der Zeitplätze bestimmt. Ein entsprechend ausgebildeter Zeitplatzzähler 22 dient
der gleichen Funktion auf der Empfangsseite. Aus den über den Empfangsdatenbus 5
einlaufenden Daten wird mit einem Detektor 23 erkannt, ob sich freie Zeitplätze
für den Aufbau einer Verbindung im Zeitrahmen befinden.
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Ein Vergleicher 24, an den ein Speicher 25 angeschlossen ist, der
die Rufnummer des betreffenden Teilnehmers enthält, dient zur Erkennung eines an
die betreffende Teilnehmerstation gerichteten Rufes.
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Der Verbindungssteuerteil 3 besteht gemäß Fig. 4 im wesentlichen aus
vier Teilen, nämlich der Kanalverwaltung 31, dem zentralen Zeitgeber 32, der Adreßverwaltung
33 und der Ablaufsteuerung 34. Die Funktionen dieser Teile werden weiter unten im
Zusammenhang mit der Schilderung eines Verbindungsauf- und -abbaues näher erläutert.
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Ein Formatwandler 4 enthält, wie im Blockschaltbild gemäß Fig. 5 dargestellt,
für die Sende- und die Empfangsrichtung im wesentlichen entsprechend aufgebaute
Teile.
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Er wird von der Ablaufsteuerung 34 (Fig. 4) bedient und hat die Aufgabe,
die serien-/parallel-gewandelten Daten des Datenbusses 5 mit Hilfe eines Speichers
40 (RAM) und einer Datenunischaltung 42 in äquidistante Bitgruppen umzuwandeln,
deren Breite von außen durch Programmierung der Steuerung 43 in Verbindung mit der
Speicher-Adressierung 41 entsprechend dem verwendeten Codec bestimmbar ist.
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In analoger Weise werden sendeseitig die durch den verwendeten Codec
vorgegebenen Bitgruppen der Sendedaten vom Coder über ein Pufferregister 46, eine
sendeseitige Datenumsehaltung 47 und einen Speicher 48 (RAM) mit Hilfe einer Steuerung
45 in die für den sendeseitigen Datenbus 6 erforderlichen Bitgruppen, z.B. à 16
Bit, umgewandelt.
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Die Figuren 6, 7, 8 und 9 zeigen unterschiedliche Möglichkeiten für
den Aufbau von digitalen Zeitmultiplex-Nachrichtennetzen. Beim Netz gemäß Fig. 6
ist eine mehrfach verzweigte Doppel leitung vorgesehen, wobei sich an den Verzwei
gun gs enden sogenannte Synchroninformati onsreflektoren SR befinden. Der Strang,
von dem die Enden abzweSyen, besitzt am Anfang der Sendeleitung den Synchrongenerator
SG, der das Netz mit dem einheitlichen Zeitrahmen und den Takten versorgt. Das andere
Ende dieser Sendeleitung ist an der Stelle S mit dem Anfang der parallel laufenden
Empfangsleitung kurzgeschlossen, so daß alle im Netz ausgesendeten Nachrichten an
allen Stellen empfangen werden können. Die an beliebigen Stellen des verzweigten
Netzes befindlichen Teilnehmerstationen TS gemäß der Erfindung sind mit einem Hochfrequenzteil
1 versehen, der sowohl mit einer Einrichtung zur Geschwindigkeitsumsetzung als auch
mit Einrichtung zur Taktrückgewinnung und zur Synchronisierung der Einheiten der
Teilnehmerstationen TS ausgerüstet ist. Ebenfalls an beliebiger Stelle des Netzes
läßt sich, ähnlich wie eine Teilnehmerstation, eine Oberleiteinrichtung UE anschließen,
über das Verbindungen zu anderen Anschlußbereichen vermittelt werden können.
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Bei dem in Fig. 7 dargestellten Netz werden zwar die Daten auf der
die Teilnehmerstationen verbindenden Übertragungsleitung wie bei Fig. 6 seriell,
d.h. also mit höherer Geschwindugkeit geführt, so daß die Teilnehmerstationen TS'
mit Einrichtungen zur Geschwindigkeitsumsetzung ausgerüstet sein müssen. Im Gegensatz
zu der in Fig. 6 dargestellten Ausführung ist bei dem Net gemäß Fig. 7 vorgesehen,
Rahmen-., Wort- und Bittakt jeweils über eigene getrennte Leitungen vom Synchrongenerator
SG' den einzelnen angeschlossenen Teilnehmerstationen TS' zuzuführen. Bei einem
nach diesem System aufgebauten Netz sind parallel zur Übertragungsleitung für d7e
Nutzinformation drei Signalisierungsleitungen zu verlegen. Hierfür werden bei den
Teilnehmerst-tionen TS' Einrichtungen zur Rückgewinnung der für die Rahmenstruktun
charakteristischen und zur Synchronisierung benötigten Signale eingespart.
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Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 8. Sie unterscheidet sich
voll der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß d,e Nutzinformationen
nicht seriell, d.h. nicht über eine einzige Obertragungsleitung, sondern parallel,
d.h. über einen entsprechend breiten DatenL,us den einzelnen angeschlossenen Teilnehmerstationen
TSX zugeführt werden. Bei diesen Teilnehmerstationen TSX sind demgemäß weder Geschwindigkeitsumsetzer
noch Einrichtungen zur Taktrückgewinnung erforderlich. Für die Vermittlung mit anderen
Anschlußbereichen können entsprechend Fig. 6 auch bei Netzen gemäß Fig. 7 und Fig.
8 Überleiteinrichtungen UE' bzw. UEx vorgesehen werden.
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Die Fig. 9 zeigt di Anscluß einer Nebenstellenaniage, die als digitales
Zeitmultiplex-Nachrichtennetz ausgebildet und mit Schal tungsanordnungen für Teilnehmerstation
gemäß der Erfindung ausgerüstet ist Die Nebenstellenanlage kann in ihrem inneren
Aufbau gemäß den iti den Fig. 6. 7 oder 8 dargestellen Netzen ausgeführt sein.
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Die auszuwählende Lösung wiid wesentlich davon bestimmte, ob Teilnehmereinrichtungen
bereits vorhanden sind und ob Breitbanddienste integriert werden sollen. Die Teilnehmerstationen
TS° (vgl. Fig. 1) sind somit im wesentlichen baugleich zu denen im Ortsnetz (TS,
TS', TSX) und stellen den Verkehr untereinander über ein Zeitmultiplex--System her,
das von einem Synchrongenerator SGO gespeist wird. Externgespräche werden über eine
Überleiteinrichtung UE° in das Ortsnettz weitergegebenen. Dazu erfolgt in der Überleiteinrichtung
UE° eine Zeittrahmenanpassung und Zeitplatzzuordnung zwischen Nebenstelle und Or-tsnetz.
Zur Realisierung typischer Neben stellen-Leitungsmerkmale, insbesondere der Umlegung
von Amtsverbindungen von Nebenstelle zu Nebenstelle können Querverbindungen in den
Verbindungssteuerteilen der Teilnehmerstation herangezogen werden.
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Die Fig. 10 zeigt, wie eine Ortsvermittlungsstelle mit dezentralisierter
Steuerung aufgebaut werden kann. Der innere Aufbau des digital Zeitmultiplex-Nachrichtennetzes
innerhalb der Vermittlungsstelle entspricht z.B. dein in Fig. 8 dargestellten System.
Der Auf bau und die Ausbildung einer solchen Ortsvermittlungsstelle besitzt insbesondere
für die Einführungsphase neuer digitaler Zeitmulti plex-Nachrichtennetze besondere
Bedeutung. Es können die bereits vorhanden Anschlußleitung von der Vermittlungsstelle
zu den Endgeräten bei den einzelnen Teilnehmer mit einer durchschnittlichen Länge
von 1.300 ni weiter benutzt werden, obei in der Vermittlungsstelle hinter jeder
Teilnehmerstation eine Leitungsanpassungseinheit L vorzusehen is-t.
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Verbindungsauf- und Abbau (s.a. Fig. 4) Der Auf- und Abbau einer Verbindung
zwischen zwei Teilnehmerstationen TS (TS', TSx, TS°) findet allein über die Verbindungssteuerteile
3
der betreffenden Teilnehmerstation statt. Vom betreffenden Endgerät
(vgl. Fig. 1) wird clie Zielwahl in einen Wahlaufnehmesatz der Ablaufsteuerung 34
Übergeben. Nach abgeschlossener Wahl wird von der Kanal verwaltung 31 des Verbindungssteuertei
ls 3 des rufenden Teilnehmers mit tlilfe des Detektors 23 (s. Fig. 3) eine für diesen
Dienst erforderliche freie Zeitlage auf dem Empfangsdatenbus 5 und auf dem Sendedatenbus
6 gesucht. Eine solche freie Zeitlage ist mit einander zugeordneten freien Zeitplätzen
auf der Empfangsleitung 7 bzw. Sendeleitung 8 identisch. Ist eine solche freie Zeitiage
gefunden, wird sie belegt. Die Belegung erfolgt durch eine Verbindungsaufbausignalisierung.
Diese Signalisierung wird aus einer Dienstekennung aus der Ablaufsteuerung 34, der
Zieladresse aus dem Wahlaufrehmesatz der Ablaufsteuerung 34 und der eigenen Adresse
aus dem Speicher 25 zusammengesetzt. Der belegte Zeitplatz wird in einem Zeitplatznummerenspeicher
der Kanal verwaltung 31 des Verbindungssteuerteils 3 des rufenden Teilnehiners gespeichert,
so daß der Zeitpunkt zum Senden und zum Empfangen für die Dauer dieser Verbindung
festliegt.
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Nach Absenden des Rufes wird innerhalb einer durch den zentralen Zeitgeber
32 festgelegten Zeit der Informationsinhalt der Quittuo.g vom gerufenen Teilnehmer
auf der Empfangszeitlage in der Adreßverwaltung 33 für die Dienstekennung auf den
richtigen Dienst und über einen Quitttingsvergleiciier in der Kanalverwaltung 31
auf die richtige ParUneradresse geprüft. Außerdem findet in der Kanalbelegungsprüfeinheit
24 laufend eine Überprüfung des Datenflusses hinsichtlich der eigene Rufadresse
statt. Sind alle Ergebnisse positiv, ist der Verbindungsaufbau fiir den rufenden
Teilnehmer - signalisierungsmäßig -hergestellt. Der rufende Teilnehmer erhält ein
Freizeichen. Sind die oben angegebenen Kriterien der durch den zentralen Zeitgeber
32 festgelegten Zeit nicht erfüllt, wird die Verbindung als nicht zustande gekommen
behandelt.
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I1 Falle des erfolgreichen Verbindungsaufbaus erfolgt der Übergang
in den Gesprächszustand dadurch, daß der gerufene Teilnehmer den Ruf annimmt ("abhebt")
und statt der Rufquittung Daten aussendet. Der rufende
Teilnehmer
erkennt dies und geht ebenfalls in den Gesprächszustand über.
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Das Ende einer Verbindung erfolgt dadurch, daß - wegen des "Auflegens"
eines Teilnehmers - in der Zeitlage der Verbindung leere Zeitplatzinhalte erscheinen.
Die andere Teilnehmerstation erkennt, daß innerhalb des für die Verbindung belegten
Zeitplatzes leere Zeitplatwinhalte ausgesendet werden und beendet ihrerseits die
Verbindung, indem sie das Senden einstellt.
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Wird ein Teilnehmer gerufen, wird dies mittels des Vergleichers 24
und des Speichers 25 des gerufenen Teilnehmers erkannt. Er speichert, sofern er
unbelegt ist, nach einer Zulässigkeitsprüfung die Zeitlage des Rufes im Zeitplatznummernspeicher
seiner Kanalverwaltung 31 ab.
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Damit liegt auch hier der Zeitpunkt des Empfangens und des Sendens
fest.
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Der gerufene Teilnehmer antwortet dem ruhenden Teilnehmer mit einer
Rufquittung, die aus der Dienstekennung, der quittierten Absenderadresse und der
eigenen Adresse zusammengesetzt wird. Im Falle, daß eine Rufquittung ausgesendet
wird, erzeugt die Teilnehmerstation einen Rufton. Sollte der Ruf eingestellt werden,
wird die Rufquitti1ig ebenfalls abgebrochen. Der Übergang in den Gesprächszustand
und das Verbindungsende folgen wie bereits oben beschrieben.
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Zusammenfassung: Die Erfindung ermöglicht eine universelle Verwendbarkeit
von Schaltungsanordnungen für Teilnehmerstationen, die den Gegebenheiten entsprechend
um einige zusätzliche Baueinheiten zu ergänzen sind. Diese zusätzlichen Baueinheiten
sind ihrerseits teilnehmer- und dieiisteunspezifisch ausgebildet. Bezüglich der
Geschwindigkeitsumsetzung gliedert sich eine Hochfrequenzeinheit in einen Empfangsteil
und in einen Sendeteil, die unabhängig voneinander Daten aus dem Netz entnehmen
bzw. in das Netz einkoppeln. Bezüglich der .C;ynchronisierung werden aus dem Informationsfluß
Bit-, Wort- und Rahmentakt zuriickgewonnen und in geordneter Weise zu den Daten
ausgegeben.
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Die Nachrichtenrate auf dem Empfangsdatenbus 5 bzw. auf dem Sendedatenbus
6 kann geringer sein als 10 Mbit/s, so daß die nachfolgenden Module der Teilnehmerstationen
in langsamer störsicherer Logik ausgeführt werden können.
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Der gesamte Empfangsdatenstrom wird den nachfolgenden Modulen zur
Verarbeitung angeboten. Sendeseitig erfolgt eine autonome und zur EmpTangsseite
entgegengesetzt verlaufende Bearbeitung. Mit Hilfe der angelieferten, aus dem Netz
abgeleiteten Takte werden die Nachrichten von den Modulen autonom der Sendeseite
in geordneter Weise angeboten. Diese Daten werden im Bedarfsfall durch Parallel-Serien-Wandlung
in eine sendegerechte Form gebracht und geordnet in den Sendedatenstrom des Netzes
eingekoppelt.
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Die Sendeseite ist mit Einrichtungen ausgestattet, die bei einem Stronausfall
die Einkoppelstelle überbrücken. Damit kann der Sendedatensttom die betriebsunfähige
Einkoppelstelle ungestört passieren.
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Mit der Kanalbelegungsprüfeinheit, die entweder direkt oder mittelbar
mit den Bit-, Wort- und Rahmentakten versorgt wird, werden die Kanäle des gesamten
Datenstromes beobachtet. Dort wird festgestellt, ob ein Kanal frei, besetzt oder
durch eigene Signalisierung belegt ist.
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Die Erkenntnisse darüber werden in Form digitaler Signale (frei, Ruf,
belegt) an die nachfolgenden Module weitergeleitet. Gleichzeitig wird die Nummer
des beobachteten Kanals weitergegeben. Anhand des Wort-und Rahmentaktes der Sendeseite
und der Empfangsseite werden die aktuellen Kanalnummern mit Zeitplatzzählern registriert
und den nachfolgenden Modulen zugeführt.
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Die Teileinheiten des Verbindungsteuerteils korrespondieren miteinander
und können als mikroprogrammierbares Steuerwerk oder mikroprozessorgesteuert ausgeführt
sein. Dort werden die Ablaufalgorithmen
am Endgerät wie z.B. Abheben,
Ziffern wählen usw. kontrolliert und entsprechende Quitungssignale ausgegeben, wie
z.B. Rufton, Wählton, Freizeichen usw. Abhängig davon, ob ein Ruf einläuft oder
eine Verbindung aufgebaut werden soll, aktivieren sich die Teileinhei-t:en gegenseitig
in geordneter Weise Bei einlaufenden Rufen wird die Ordnungsnummer des Empfangskanals
gespeichert und die Nummer des zugehörigen Sendekanals auf der Sendeseite bestimmt.
Im Signalisierzustand einer Verbindung arbeiten ein Wahl satz und ein Rufqiiittungsregister
zusammen und rufen kanal gerecht die Wahl aus dem Wahlsatz ab, bzw.
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laden sie in ein Rufquittungsregister zur weiteren Auswertung. im
Zustand des Datenaustausches werden die Daten zusammen mit dem Formatwandler an
die Endgeräte weitergegeben bzw. aus diesen abgerufen. In Empfangsrichtung werden
vom Formatwandler die parallelisierten Daten kanal gerecht aufgenommen und in äquidistante
Bitgruppen umgeformt.
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Gleichzeitig wird der Begleittakt einem nachgeschalteten Decoder zu
dessen Betrieb zugeführt. In Senderichtung wird vom Formatwandler der äquidistante
Ladetakt zur Aufnahme von Bitgruppen aus den Codern der Endgeräte geliefert. Diese
Bitgruppen werden vom Formatwandler ge-.
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sammelt und zu einem kompletten Zeitplatz aufbereitet, der sodann
mit Hilfe der Signale aus dem Zeitmultiplex-Nachrichtennetz an dieses über geben
wird. Die Breite der an das Endgerät übergehenen bzw. von ihm aufzunehmenden Bitgruppen
kann durch eine Programmierung am Eidgerätestecker festgelegt werden. Ausgehend
von einer l!laximalen Breite von 16 Bit kann z.B. auf 8, 4 und 1 Bit reduziert werden.
Durch dieselbe Programmierung werden auch Ladetakte zugeordnet.
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Bezüglich des Einsatzes mehrerer Teilnehmerstationen als Konzentrator
wird ein Hochfrequenzteil benötigt, der zumindest mit einem Geschwindigkeitsumsetzer
ausgerüstet ist. Hinzu kommen pro Teilnehmerstation eine Kanal belegungsprüfeinhei
t und für jede Teilnehmereinrichtung eine aus einem Verbindungssteuerteil und einem
Formatwandler bestehende Baugruppe. Zur Reduzierung der Leitungszahlen der Teilnehmerleitung,
d.h. also zwischen der Teilnehmerstation im Konzentrator und dem zugehörigen
Endgerät
kann eine Leitullgsanpassungseinheit vorgesehen werden.
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Diese Maßnahme kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die Teilnehmerleitung
sehr lang, beispielsweise wie bisher üblich etwa 1.300 m lang, ist. Hiermit werden
die Signalisierzeichen auf die Datenleitung gekoppelt bzw. dieser entnommen, so
daß die Verbindung zwischen der Teilnehmerstation und dem Endgerät mit maximal 3
Leitungen erfolgen kann.
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Diese drei Leitungen dienen dem Datenhinweg, dem Datenrückweg und
der Erdung.
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Die als modularisierte Teilnehmerstationen ausgebildeten Ausführungsformeln
der Erfindung haben den Vorzug, daß bereits vorhandene derartige Einrichtungen modulweise
für alle in dem Nachrictensystem angebotenen Dienste ersetzt, verändert oder erweitert
werden können bei Beibehaltung der bereits vorhandenen und benutzten Schaltungen
und ohne daß dabei deren Betrieb gestört oder beeinflußt würde. Ebenso kann durch
Hinzugen teilnehmerspezifischer und dienstespezifisch eingesetzter Teilschaltungen
ein Konzentrator gebildet werden, der dann aus gleichberechtigten baugleichen Teilnehmerstationen
besteht. Rückwirkungen von Störungen in einzelnen Diensten auf intakte Dienste sind
dabei ausgeschlossen.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist mit der universellen Velrfendbarkeit
weniger Module verbunden, die dienste-unabhängig wiederholt verwendet werden können.
Infolge der begrenzten Aufgaben für den Einzelmodul ist die Ausführung in integrierter
Technik (LSI) möglich, so daß ein sehr raumsparender Aufbau in langsamer, störsicherer
Logik erfolgen kann.