DE2845023C2

DE2845023C2 - Verfahren und Vorrichtung zum gemeinsamen Übertragen verschiedener digitaler Signale auf einem gemeinsamen Kanal

Info

Publication number: DE2845023C2
Application number: DE2845023A
Authority: DE
Inventors: Giovanni Torino Tamburelli
Original assignee: CSELT Centro Studi e Laboratori Telecomunicazioni SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 1977-10-20
Filing date: 1978-10-16
Publication date: 1982-09-09
Also published as: JPS5821460B2; GB2006574A; JPS5462706A; SE439564B; GB2006574B; SE7810581L; FR2406920A1; FR2406920B1; DE2845023A1; IT1091286B

Description

— ein Detektor (Rl). der in einer auf der Leitung liegenden Folge von PCM-Rahmen die durch die Videosignale zu belegenden Bitoktetts erkennt;

— ein einer Einrichtung (FP). die die Bits der jeweiligen Videosignale in Paketen organisiert und diese fortschreitend numeriert, folgender Pufferspeicher (Ii 1). der die Videosignal-Bitpakete vorübergehend speichert und sie ausgangs seitig unter Steuerung durch den Detektor (Rl) in Übereinstimmung mit den /u belegenden Oktelts abgibt.

— eine Markier und Einfugevornchtting (IM).il\c die Bitpakeic der Videosignale in die zu belegenden Oktetts einschiebt Und auf der Fernsprechleitung eine Folge von Rahmen bildet, die sowohl Fernsprech- als auch Videos Oktelts enthalten!

und wobei für jede Ferrtsprechleitung empfängersel· lig vorhanden sind:

— eine Erkennung*.- und Teilungsvorrichtung (RR), die in der Folge der sowohl Fernsprech-Oktetts als auch Video-Oktetts enthaltenden Rahmen die beiden Oktettarten unterscheidet und sie auf verschiedene Wege leitet;

— ein Pufferspeicher (B 2), der zur Wiederherstellung der Signalkontinuität die Video-Oktetts vorübergehend speichert und vor einer Einrichtung (FT) angeordnet ist, die die einzelnen vom Pufferspeicher (B2) kommenden Videosignale zusammensetzt,

dadurch gekennzeichnet, daß

— der senderseilige Detektor (RI) die durch keinen Signalinhalt belegten Bitoktetts erkennt;

— die senderseitige Markier- und Einfügevorrichtung (IM) in die Rahmen mit in die nicht ausgenützten Oktetts eingeschobenen Videosignal-Bitpaketen eine Information einfügt, die angibt, ob das individuelle Oktett sich auf ein Fernsprech- oder ein Videosignal bezieht;

— die senderseitigc Einrichtung (FP). die die Bus der Videosignale in Paketen organisiert und diese fortschreitend numeriert, zentral vor den den einzelnen Fernsprechleitungen (31, 32) zugeordneten Pufferspeichern (B 1) angeordnet ist und in Abhängigkeit von d^r Zugänglichkeit der Puffei speicher die einzelnen Pakete an einen der Pufferspeicher gibt; und

— die empfängerseitige Einrichtung (FT), die die einzelnen Videosignale zusammensetzt, zentral nach den empfängerseitigen Pufferspeichern (B 2) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Markier- und Einfügevorrichtung (IM) ein Bit jedes Oktetts in Abhängigkeit von der Art des übertragenen Signals, auf die das Oktett bezogen ist, auf einen der booleschen Werte setzt.

6. Vorrichtung nach Anspruv^ 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Markier- und Einfügevorrichtung (IM) für jedes übertragene Bitoktett eines der freien Bits der Rahmen- und/oder Multirahmen-Synchronismuswörter auf einen der booleschen Werte setzt

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die senderseitig die Bits der Videosignale in Paketen oder Rahmen organisierende Einrichtung an die Fernsprechleitungen nur aktive Video-Leitungen anschließt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren /um gemeinsamen Übertragen verschiedener digitaler Signale auf einem gemeinsamen Kanal nach dem

wi Oberbegriff des Anspruchs 1 \md auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Für den Fernsprechdicnst betreibende Unternehmen ergeben sich bei der Entwicklung neuer visueller und äudiö-visUeHer Dienste, insbesondere eines Video-Fern· Sprechers, erhebliche Schwierigkeiten aufgrund der hohen Installationskasten, und zwar insbesondere für die Übertragungsleitungen aufgrund der hohen Bandbreitenbelegung durch das Videosignal.

Zur Verminderung der Bandbreite sind bereits redundanzvermindernde Vorrichtungen in Betracht gezogen worden. Die Verwendung solcher Vorrichtungen ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des belegten Bands über der Leitung, so daß mit der gleichen Zahl von Leitungen eine größere Zahl von Kanälen für die Übertragung zur Verfugung gestellt werden kann. Jedoch sind audi derartige Vorrichtungen sehr teuer und die durch ihre Verwendung erzielten wirtschaftlichen Vorteile sind eher begrenzt.

Alternativ eier zusätzlich zur Verwendung der die Redundanz vermindernden Vorrichtungen können die Betriebskosten weiterhin dadurch vermindert werden, daß die Videosignale auf der selben Leitung übertragen werden, die auch für die Übertragung anderer Signalarten dient, beispielsweise auf Fernsprechleitungen, und zwar auf den auch durch diese Signale belegten Frequenzbändern.

Allgemein ist es zur besseren Ausnutzung der Leitungskapazität bereits bekannt (z. B. Aufsatz »The A. T. I. C. System« von E. Lyghounis, Telecomunicazioni, No. 26), daß auch bei digital betriebenen Fernspreehübcrtragungssystem.en in den Totzeiten eines Gesprächs ein zweites Gespräch übertragen wir '. wodurch die Zahl der möglichen Gespräche in einem PCM-System verdoppelt werden kann. Diese Systeme benötigen jedoch komplexe Vorrichtungen zum zyklischen Abtasten einer Vielzahl von Leitungen zur Feststellung der aktiven Leitungen, zum vorübergehenden Speichern der Signale des einen Gesprächs, während sie auf die Einfügung in einen Übertragungsweg warten, und zum Hinzufügen einer Information zu den übertragenen Signalen, die zur Feststellung des Gesprächs, zu dem diese Signale gehören, notwendig ist.

Weiterhin ist auch ein sogenanntes TASI-Verfahren bekannt, bei dem Signale verschiedener Quellen und gleicher Priorität sich in die zur Verfugung stehenden Zeitlagen eines digital betriebenen Fernsprechkanals teilen. Zur Auswertung der Signale vor und nach einer hierfür dienenden PCM-Kodierung sind beispielsweise Sprachdetektoren bekannt (DE-OS 22 51 257). die die Signale nac-i Amplitude und Signaldauer prüfen.

Es ist auch bekannt (DEOS 25 03 111), daß von unterschiedlichen Quellen kommende Signale ebenfalls paketiert und die Pakete zeitmultiplex übertragen werden, wobei je Multiplexrahmen der Signale eine gegebene Übertragungszeit fest zugeteilt ist und die nach Abzug dieser fest zugeteilten Zeit verbleibende Zeit nach Bedarf unter Beachtung von Prioritätskriterien an die Signale der verschiedenen Quellen zugeteilt wird. Hierfür sind zunächst die den einzelnen Quellen zugeteilten Zeitlagen sowohl senderseitig als auch empfängerseitig in einem Adaptivspeicher gespeichert und zusätzlicher Übertragungsbedarf wird nach Abfra gen des Speichers durch die dazwischen liegenden nicht bereits für eines der Signale aus den verschiedenen Quellen vorbestimmten Zeitspannen befriedigt Dieses durch sehr komplexe Anordnungen durchgeführte bekannte Verfahren führt nicht zu einer idealen Ausnutzung der Übertragungskapazität, da nur ein gewisser Ausg.eich unterschiedlicher lielegungsdichten möglich ist. Insbesondere bedarf es der speziell für icdes der Signale freigehaltenen Zeitlagen, damit nicht bei sehr starkem Verkehr eines der Signale die anderen vollständig verdrängt; umgekehrt kann folglich keines der Signale die volle Übertragungskapazität für sich ausnützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zügrunde, das im

Oberbegriff des Anspruchs I genannte Verfahren su weiterzucntwickeln, daß bei Vorliegen eines solchen Mehrkamil-Systetm mit minimalem Installationsaufwand eine Optimierung sowohl der Ausnutzung der Übertragungskapazität der Kanäle als auch ('er übertragenen Informationsmenge erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst, das gemäß der Erfindung vorzugsweise durch die im Anspruch 4 gekennzeichnete Vorrichtung durchgeführt wird. Demnach können bei Vorhandensein eines Leitungsbündels die Videosignale mit entsprechender Adressierung auf die verschiedenen Fernsprechleitungen verteilt werden und nützen hierbei auf den verschiedenen Leitungen nicht nur solche Zeitlagen aus, die von den Fernsprechsignalen nicht belegt worden sind, sondern auch solche, die zwar belegt sind, deren Signal jedoch augenblicklich Null ist, da der betreffende Teilnehmer gerade nicht spricht. Während eines Gesprächs sind auf einem einzigen Kanal die Signale zu etwa 75% auf Null. Diese Zeit sowohl auf einem der Kanäle als auch aui anderen Kanälen des Leit:ingsbündels sow.,, vollkommen unbelegte Kanäle werden automatisch für Jie Video-ÜLertragung herangezogen, so daß eine Fülle von Leitungskapazität für die binären Videosignale zur Ve^rfügung steht und auch eine Mehrzahl von Videosignalen vom Leitutigsbündel gleichzeitig mitübertragen werden.

Obwohl also die Fernsprechübertragungen die Belegungspriorität aul weisen und den Multiplexrahmen ohne Rücksicht auf die Video-Signale voll in Anspruch nehmen können, weiden doch die Video Übertragungen nicht blockiert. Zwischen den beiden Übertragungsarten treten keine Interferenzen auf, und der Installa· tionsaufwand ist srhr gering, da die für die fernsprechübertragungen ohnehin vorhandene Leitung nicht verändert zu wcden braucht.

Für die Markierung können vorzugsweise die Verfahrensschritte nach den Ansprüchen 2 und J dienen, die von der in den Ansprüchen 5 bzw. b gekenn/eichneten Vorrichtung durchführbar sind. Beim an sich einfacheren Vorgehen nach den Ansprüchen 2 ur'l 5 wird eines der Bits jeder /citlage zwangsweise auf einen der booleschen Werte, beispielsweise auf »0« für Fernsprechsignale und »I« fur Videosignale gesetzt, wodurch indessen ein kleiner Informcionsverlust eintritt, der gemäß den Ansprüchen 3 ind 6 vermieden wird. Hierbei müssen indessen empfängerseitig längere Signalstrecken aufgenommen werden, bevor die einzelnen Zeitlagen den beiden Sigtialarten zugeteilt werden können.

Das erfindungsgemäße System ist insbesondere attr.ik'iv für die Verbreitung von Möglichkeiten wie dem >Bildtelefon-< I ur eine derartige Einrichtung stellen die Kosten ü.is größte Hindernis dar die insbesondere fur die (!bertragungsleitungen aufzuwendei¹ sind, da das Video Signal ein sehr breites Übertragungsbiind erfordeit Diese kosteir werden im Rahmen der Erfindung vollständig eingespart, /war ergeben sich gewisse Kosten fur zusätzliche l.eitiings terminaleinrtihingen. |cdoi.h sind diese Kos'.en im Vergleich zn Leitungskosten sehr gering und können mit fortschreitender Integrattonsiechntk noch welter erniedrigt Werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile Und Weiterbildungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung sines bevorzugten Ausfiihrungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigt

f!

Fig. 1 einen Blockschatlplan einer erfindungsgcmäßcn Vorrichtung, und

F i g. 2 einen mehr ins Einzelne gehenden Blockschallplan von Einzelheiten der Schallungsanordnung nach Fig. I.

Eine Schaltung gemäß Fig. 1 schließt an Leitungen 11 und 12 für digital kodierte Fernsprechsignale, beispielsweise PCM-Leilungcn, und an eine Gruppe von Leitungen 2 für ebenfalls digital kodierte Signale an, die dazu bestimmt sind, jeweils einen Video-Kanal oder eine Mehrzahl von Video-Kanälen zu führen, die in die Tot7eil:en zwischen den Sprechzeiten eingesetzt werden sollen. Die Leitungen 2 können entweder Tcilnehmerleitungen oder Ausgangsleitungen einer in der Zeichnung nicht dargestellten Konzentrationsstufe sein. Fcrnsprechleitungen 31 und 32 übertragen kombiniert die Fernsprechsignale und die Videosignale, die empfängerseilig wieder getrennt und auf Leitungen 41, 42 einerseits bzw. 5 andererseits abgegeben werden. Die

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Endcmrichiungen 7Ί. Γ2 und zwei empfängerseitigen Endeinrichtungen Rt, R2. Fig. 2 zeigt als Beispiel herausgegriffen die Endeinrichtungen T\ und R 1.

Ein Detektor Rl erkennt leere Oktetts in auf der Leitung U eintreffenden PCM-Rahmen. also Oktetts. die augenblicklich nicht durch ein Sprechsignal belegt sind, sondern lauter Informationsbits 0 aufweisen. Dies können unbelegte oder mit Schweigen belegte Oktetts sein. Ein erster Pufferspeicher B1 speichert die Bits des von den Leitungen 2 über eine Verbindung 61 zu eingesteuerten Zeiten zusammen mit einer Adresse eintreffenden Videosignals und liefert sie ausgangsseilig auf einen Befehl des Detektors Rl hin während derjenigen Zeitspannen, die den leeren Oktetts entsprechen, an eine Markier- und Einfügvorrichlung IM. also eine Vorrichtung, die in Übereinstimmung mit den leeren Oktetts des Fernsprechsignals die Bits des Video-Signals einfügt und markiert, ob die einzelnen Oktetts sich auf eine Fernsprech- oder eine Video-Übertragung beziehen. Für diese Markierung kann beispielsweise das achte Bit jedes Okletts verwendet werden, dessen boolescher Wert dann angibt, zu welcher Übertragungsgattung das Oktett gehört. Ersichtlich verlangt ein derartiges System, daß die Sprechsignale mit weniger als acht Bits kodiert werden, was einen kleinen Informationsverlust mit sich bringt.

Als Beispiel für eine Alternative könnten auch zum Markieren die freien Bits in den Rahmen- und Mehrfachrahmen-Synchronwörtern verwendet werden. Auf diese Weise könnten alle acht Bits der von Sprechsignalen freien Oktetts zur Übertragung der Video-Signale abgenützt werden, es ist jedoch erforderlich, auf eine bestimmte Anzahl von Rahmen zu warten, bevor man empfängerseitig die Art des Kanals eines Rahmens erkennt, da bekanntlich die Zahl der freien Bits in einem PCM-Rahmen kleiner ist als die Zahl der den Rahmen bildenden Kanäle.

Die Gruppe der Vorrichtungen RI, Bi und IM bildet die senderseitige Endeinrichtung TI des erfindungsgemäßen Systems.

Die empfängerseitige Endeinrichtung R i besteht aus einer Erkennungs- und Teilungsvorrichtung RR und einem zweiten Pufferspeicher B 2. Die Erkennungs- und Teilungsvorrichtung RR empfängt vom Sender über die Leitung 31 eintreffende Signalrahmen, erkennt die beiden Arten der übertragenen Signale und leitet sie auf zwei getrennte Wege. Die Sprechsignaie werden auf eine Verbindung 41 und von dieser zur digitalen Vermittlungsstelle geleitet und dann den beteiligten Teilnehmern zugeordnet. Die Video-Signale mit ihren Adressen werden zum Pufferspeicher Ö2 geleilet, der die Aufgabe hat, die stetige Video-Übertragung *> wiederherzustellen.

Die rrkennungs-undTciliingsvorrichlung RR umfaßt eine Einrichtung, die die entsprechende Kodierung wiederherstellt, falls die Fernsprechkanalokletts im Ruhezusland nicht vollständig 0 sind.

in Der Ein- und AusspeicherUng in den Pufferspeichern Bl und B 2 dienen ein Bitpakelierer FP bzw. eine Vorrichtung FT. Der Bitpaketierer FP ordnet die Bits der Video Übertragung in Pakelen und versieht die Pakete mit einer fortschreitenden Nummer, bevor sie

!"> über die Verbindung 61 bzw. eine Verbindung 62 zum jeweiligen Pufferspeicher B 1 einer der senderseitigen Endeinrichtungen Tl oder Γ2 gesendet werden. Von diesen F.ndeinrichlungen empfängt der Bitpaketierer FP über Verbindungen 71 und 72 Information über die Zusisride ''°r Β"''"""¹⁰ Λρτ Snpirher R 1 und kann somit die Bitpakete zu den Endeinrichtungen senden, die sie speichern können. Die fortlaufende Numerierung der Pakete ist erforderlich, um empfängerseitig das Videosignal mil Hilfe der Vorrichtung FT. deren Betrieb

2ϊ komplementär dem des Bitpaketierers FPhi, korrekt zu rekonstruieren.

Der Aufbau nach F i g. 1 kann so verallgemeinert werden, daß auf π Fernsprech-PCM-Leitungen die Kanäle on in digitalen Video-Leitungen eingefügt

Ji' werden. In diesem Fall wird der formatierende Bitpakelierer FPdurch eine etwas komplexere Vorrichtung ersetzt, beispielsweise durch einen Rechner, der von Mal zu Mal numerierte Pakete der zwischen verschiedenen Fernsprechleilungen aufzuteilenden Bits

ü einer Video-Übertragung bildet oder die Kanäle von in eine selbe Leitung einzufügenden mehreren Einzelübertragungen in einem einzigen Rahmen oder Mehrfachrahmen organisiert. Empfängerseitig organisiert ein zweiler Rechner wiederum die einzelnen Video-Über·

tragungen.

In diesem Fall könnte der formatierende Bitpaketierer auch in T. A. S. !.-Technik (Time Assignment Speech Interpnlvim) ausgeführt sein, um von Mal zu Mal mit dj[! Fernsprechleitungcn nur die aktiven Video-Fern-Sprechleitungen zu verbinden und somit die Zahl der gleichzeitig zu bedienenden Video-Leitungen zu erhöhen.

Die hier als Block dargestellten Vorrichtungen werden nicht im einzelnen beschrieben, da ihre

so schaltungstechnische Verwirklichung dem Fachmann bei Kenntnis der Funktion möglich ist Zur Vereinfachung der Zeichnung sind Zeitsteuergeräte, dl·' zur Steuerung der System-Operationen erforderlich sind, nicht dargestellt.

Als Beispiel für eine mögliche Aüsführungsform sei angenommen, daß die Leitungen 11, 12 14Ö-Mbit/s-Fernsprechleitungen und die Leitungen 2 34-Mbii/s-Video-Leitungen sind. Wie Verkehrsmessungen zeigen, ist eine 140-Mbit/s-Leitung allgemein für etwa 25% der Zeit belegt Demnach sind etwa 100 Mbit/s nicht ausgenützt. Folglich ist im allgemeinen ausreichend »Raum« vorhanden, um in die Fernsprechübertragung die Kanäle von wenigstens einer 34-Mbit/s-Video-Ubertragung einzufügen. Jedoch selbst wenn die

Sprechausnützung so hoch ist, daß sie die Übertragung des einzelnen Video-Signals auf einer einzelnen Leitung nicht erlaubt, ermöglicht der Leitungsvcrbund, daß die Video-Übertragung über mehrere Fernsprechleitungen

verteilt wird und ausreichend freie Plätze findet.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind ersichtlich. Im (Jin/.clncn ermöglicht das einfache Hinzufügen einer scndcrscitigen Endeinrichtung und einer cmpfängcrscitigcn [-ndeinrichtung der beschriebenen ΛΠ, die einfach und im Vergleich zur Leitung billig »;ηά, zum Leitungsbündei die Verwendung von bereits vorhandenen und nicht ausgenützten Leitungen

für den Video-Fernspfechdiefist. Auf diese Weise können die Kosten der Video-Fernspfechinsiallationen um mindestens eine Größenordnung im Vergleich zu gewöhnlichen frequcnzmultiplexen Systemen verringert werden* Die mögliche in die Video-Übertragung eingeführte Verzögerung zum Warten" auf die Zugangliqhkeil freier Öktetts ist volikommen vernachlässigbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

130236/338

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum gemeinsamen Obertragen verschiedener digitaler Signale, nämlich von Fernsprechsignalen und von wenigstens einem Videosignal, auf gemeinsamen Kanälen in gemischt belegten Multiplexrahmen, deren Bitgruppen sequentiell den einzelnen Fernsprechsignalen zugeordnet sind, wobei man senderseitig die Bits jeweils eines Videosignals zu Paketen zusammenfaßt, denen man eine fortschreitende Nummer hinzufügt, die Bitpakete vorübergehend speichert, den vorübergehend gespeicherten Bitpaketen eigene Bitgruppen im Multiplexrahmen zuordnet und die gespeicherten Bitpakete in diese Bitgruppen einsetzt, und man empfängerseitig zwischen den Fernsprechsignalen und den Videosignalen unterscheidet, diese Signale auf getrennte Pfade leitet und die Videosignal-Bitpakete nach den hinzugefügten Nummern sortiert, zwischenspeichert und als die einzelnen Videosignale, jeweils in der markierten Reihenfolge, abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß man senderseitig die durch die Nummern ergänzten Videosignal-Bitpakete in leere Bitgruppen, für die der Signalinhalt der Fernsprechsignale Null ist und die man dann als Videosignale führend markiert, von auf verschiedene Kanälen übertragenen Femsprechsignalen einsetzt, und daß man empfängerseitig durch Abfragen der Markierung die auf den verschiedenen Kanälen eintreffenden Bitpakete je Kanal absondert und die abgesonderten Bitpakete aller Kanäle zum Sortieren sammelt.

2. Verfa...en nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Markie-'ing. ob die einzelne Bitgruppe Fernsprech- oder Videosignale betrifft, durch ein Bit jeder Bitgruppe ? Miefert wird.

3. Verfahren nach Ansprucn 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung, ob die einzelne Bilgruppe Fernsprech- oder Videosignale betrifft, in freie Bits von Rahmen- bzw. Mehrfachrahmen-Synchronismuswörtern eingesetzt wird.

4. Vorrichtung /um gemeinsamen Übertragen von PCM-Fernsprechsignalen und Videosignalen auf Fernsprechleitungen (31, 32) zur Durchführung .!es Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3. wobei für jede Fernsprechleiturig senderseitig vorhanden sind: