DE2922246A1

DE2922246A1 - Integriertes erd/satelliten-nachrichtenuebertragungsnetz

Info

Publication number: DE2922246A1
Application number: DE19792922246
Authority: DE
Inventors: Mehmet Esin Ulug
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1979-12-06
Also published as: FR2476413A1; IT7949276A0; IT1188832B; GB2022365A

Description

Patentanwälte

Dlpl.-lng. Dipl.-Chem. Dlpl.-lng.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen; T 3253 25.Mai 1979

TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway-Dallas, Texas, V.St.A.

Integriertes Erd/Satelliten.-Nachrichtenübertragungsnetz

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Nachrichtenübertragungssystem und insbesondere auf ein Nachrichtenübertragungsnetz für die digitale Übertragung von Sprache und von Daten.

Solche Nachrichtenübertragungssysteme sind bereits bekannt; ein Beispiel ist in der US-PS 3 749 845 beschrieben. Weitere repräsentative Beispiele solcher Systeme sind die Systeme, in denen Nachrichten über vorbestimmte Wege vom Ursprungsort zum Bestimmungsort durchgeschaltet werden. In solchen Übertragungsnetzen können Nachrichten am Eingabepunkt des Systems gesammelt und dann unter Anwendung des Teilstreckenverfahrens ganz oder teilweise über den vorbestimmten Weg allein oder asynchron mit Zeitteilung multiplexiert mit anderen Nachrichten übertragen werden.

Schw/Ba

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Ein anderes bekanntes Übertragungsnetz ist ein Netz mit Datenpaketdurchschaltung, bei dem asymmetrische Daten in kleine Pakete verschlüsselt werden, die dann durch das Netz über eine Anzahl verschiedener Wege gleichzeitig unter Anwendung des Teilstreckenverfahrens übertragen werden.

Bei einem weiteren bekannten Übertragungsnetz werden zusammengesetzte Datenpakete erzeugt, die asynchrone Daten enthalten, die über Wege unter Anwendung der Durchschaltetechnik übertragen werden.

Wie dem Fachmann bekannt ist, wird bei der Durchschaltetechnik jeweils eine Verbindung zwischen einem gegebenen Terminal an einem Ende des Netzes und einem anderen, voridentifizierten Terminal am anderen Ende hergestellt.

Die oben geschilderten Systeme stellten zwar eine beträchtliche Weiterentwicklung der Nachrichtenübertragungstechnik dar, doch weisen sie immer noch gewisse Nachteile auf. Zu diesen Nachteilen zählen übergroße feste und variable Verzögerungen, das Fehlen eines globalen Flußsteuerschemas zur Vermeidung einer Blockierung innerhalb des Netzes, eine begrenzte Ausnutzung der verfügbaren Übertragungskanalkapazität, verlorene oder außerhalb der Reihenfolge befindliche Pakete, eine Abhängigkeit vom Benutzerprotokoll, eine begrenzte Fehlerkorrekturmöglichkeit insbesondere bei der übertragung synchroner Daten über Durchschaltwege, die Unfähigkeit, codierte Sprache zu übertragen, die Verständlichkeit und die Schwierigkeit integrierte Erd- und Satellitenverbindungen mit Dachantennen zu benutzen.

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Es sind daher ständig Anstrengungen unternommen worden, verbesserte Nachrichtenübertragungsnetze zu schaffen, die die oben erwähnten Nachteile nicht aufweisen.

Mit Hilfe der Erfindung soll also ein Nachrichtenübertragungsnetz für die Übertragung großer .Datenmengen mit Echtzeitverkehr in einer Betriebsart mit .Dauerverbindungen und einer Betriebsart mit durchgeschalteten Verbindungen geschaffen werden. Außerdem sollen die Verbindungen mit externen Einrichtungen vereinfacht werden, d.h. es soll beispielsweise entweder eine Transparenz hinsichtlich des Protokolls geschaffen werden oder es soll eine Kopplung mit dem Netzzugriffsprotokoll nach der internationalen Norm X-25 erzielt werden.

Mit Hilfe der Erfindung sollen außerdem bei einem Teilnehmer, der einen Anschluß an das Nachrichtenübertragungsnetz erzielt, die Verzogerungszeiten auf ein Minimum herabgesetzt werden, die normalerweise als Zugangsverzögerungen bezeichnet werden, indem beispielsweise Netzschnittstellengeräte eliminiert werden, die notwendig sind, wenn nichtprogrammierbare Terminals mit dem Netz zur Erzielung einer Verbindung mit einem Computer in Verbindung treten, der für die Anwendung der internationalen Norm X-25 programmiert ist.

Auch die internen Verzögerungszeiten innerhalb des Netzes sollen mit Hilfe der Erfindung eliminiert oder auf ein Minimum herabgesetzt werden, was bedeutet, daß die bleibenden synchronen Warte schlangen in allen Knotenpunkten eliminiert oder beträchtlich verkleinert werden.

Die Ausnutzung der internen Systemkanalkapazität oder Bandbreite soll mit Hilfe der Erfindung so groß wie

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möglich gemacht werden.

Es soll ein so schneller Durchgang durch das Übertragungsnetz geschaffen werden, daß es so erscheint, als wäre es zeitlich transparent, indem beispielsweise die ankommenden Leitungen in rasch aufeinanderfolgenden und regelmässigen Intervallen bedient werden und indem die durch den Satelitten eingeführte Auf-Ab-Verzögerung mit der bei bekannten Systemen vorhandenen Paketbildungsverzögerung ausgeglichen wird.

In dem mit Hilfe der Erfindung zu schaffenden, zeitlich transparenten Nachrichtenübertragungsnetz soll eine Fehlerkorrektur ermöglicht werden, die zu äußerst genauen Übertragungen führt, indem beispielsweise in ei,ne Warteschlange eingereihte Teile der ankommenden Nachrichten mit höherer Geschwindigkeit als der Übertragungsgeschwindigkeit auf der Ausgangsleitung vom Eintrittsknotenpunkt zum Austrittsknotenpunkt übertragen werden.

Auch die effektive Ausnutzung der Einrichtungen, insbesondere die Speicherkapazität der Eintrittsknotenpunkte soll verbessert werden, so daß sich eine Kostenreduzierung ergibt.

Die Flexibilität soll durch Schaffung eines Systems verbessert werden, das nicht von einem Benutzerprotokoll oder von der Software abhängig ist, indem beispielsweise das Abfragen und Adressieren von Terminals ohne Anwendung von Emulationsverfahren in Computern, die mit dem Protokoll der internationalen Norm X-25 arbeiten, erlaubt wird.

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Schließlich sollen mit Hilfe der. Erfindung alle geschilderten Vorteile in einem öffentlichen und/oder privaten Allzweck-Übertragungsnetz für Daten und für codierte sowie für verwürfelte Sprache geschaffen werden, wodurch die Kosten und die Sicherheit von Ferngesprächen reduziert werden.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung zeichnet sich der Aufbau des Übertragungsnetzes dadurch aus, daß es ein hierarchies Netz mit zwei Niveaus ist, also beispielsweise aus mehreren Sternnetzen mit verbundenen nahen Nachbarn besteht, wobei jedes Netz einen zentralen Knotenpunkt aufweist, der mit zentralen Knotenpunkten anderer Netze über 12-14-GHz-Satellitenkanäle und über Erdverbindungen direkt in Verbindung steht, die in erster Linie Protokollnachrichten und Rücksendungen zum Zweck der Fehlerkorrektur führen, obgleich der Echtzeitverkehr zum Teil oder insgesamt ebenfalls über die Erdverbindungen geschickt werden kann, wodurch zwischen einem Eingangspunkt und einem Bestimmungspunkt nicht mehr als drei Übertragungsstrecken vorgesehen sind, was zur Geschwindigkeit und Genauigkeit der Übertragung beiträgt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine besondere Eingabeanordnung vorgesehen, die der Sprachübertragung die erste Priorität zuordnet, und bei der der übrige synchrone Verkehr auf der Basis der selektiven Ersteingabe-und Erstausgabe (SFIFO) bedient wird,was zur Reduzierung der Zugangsverzögerungen und zur Verbesserung des Übertragungswirkungsgrades beiträgt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird Sprache und anderem synchronen Verkehr die Priorität gegenüber dem asynchronen Verkehr zugeordnet, was zur weiteren

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Verbesserung des Wirkungsgrades und der Wirksamkeit des Netzes beiträgt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden bei der Bedienung von Computern, die unter Anwendung der Norm X-25 arbeiten, Datenpakete, die in Gruppen über Hochgeschwindigkeitsleitungen am Übertragungsnetz ankommen, wiederholt in extrem kurzen Intervallen abgetastet und übertragen, indem freie Bedienungsorgane und Erweiterungsminipakete benutzt werden, was zur erwähnten Reduzierung der Zugangsverzögerungen beiträgt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Information in Form von Minipaketen schnell aus Eingabepuffern entnommen, damit das Ansammeln ankommender Informationen begrenzt wird, die nach dem Stand der Technik normalerweise gespeichert werden, bis eine vollständige Nachricht oder ein vollständiges Paket empfangen worden ist, wobei diese Minipakete zu Mehrbenutzerpaketen in sehr kurzen Zeitintervallen und mit hohen Folgefrequenzen zusammengefaßt werden, so daß sich eine Parallelübertragung ergibt, was interne Verzögerungen weiter reduziert und das Entstehen von Warteschlangen auf ein Minimum herabsetzt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werdendie Mehrbenutzerpakete schnell von einem Knotenpunkt zu einem anderen übertragen, an dem sie zerteilt und zu anderen Mehrbenutzerpaketen für die sofortige fortlaufende Abfertigung durch nachfolgendeAbschnitte des Übertragungsnetzes zusammengefügt werden.

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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann durch die vorteilhafte Auswahl der Inhalte der Mehrbenutzerpakete eine Blockprüfung angewendet werden,' wobei Mehrbenutzerpakete, die mit fehlerhaften Informationen empfangen werden, sofort wieder zurückgesendet werden, wodurch sich eine deutliche Verbesserung der Zuverlässigkeit und der Genauigkeit der Übertragung ergibt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung .vorgesehen, die erkennt, wenn die Kanalkapazität nicht mehr voll ausgenutzt wird und die folglich die verfügbare Kanalkapazität neu zuordnet, damit die effektive Rate, mit der andere Nachrichten durch das Übertragungsnetz geschickt werden können, vergrößert wird, was nicht nur zur Reduzierung der Übertragungszeit durch das Übertragungsnetz, sondern auch zur Vergrösserung der Geschwindigkeit, mit der der andere Verkehr Zugang zum Übertragungsnetz erhalten kann, beiträgt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden bei einem in das System eingegebenen Verkehr, beispielsweise in Form codierter Sprache, automatisch Reservierungen für nachfolgende Kanäle innerhalb des Systems gemacht, so daß eine fortgesetzte Priorität und Schnelligkeit der Übertragung erzielt werden, was zur Folge hat, daß VerzögerungsSchwankungen bei ümsetzungsfreier Nachrichtenübertragung vermieden werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden zwischen Knotenpunkten integrierte Erd- und Satellitenverbindungen geschaffen, so daß sie nicht nur eine höhere Flexibilität und bessere Zuverlässigkeit für den Echtzsitverkehr ergeben,

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sondern auch die Kapazität für die wirtschaftliche Übertragung großer Datenmengen durch Verwendung von 12-14-GHz-Satellitenkanälen unter Verwendung von Dachantennen geschaffen wird.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 einen einzelnen Sternknotenpunkt, der ein erstes Niveau der Netzhierarchie darstellt,

Fig.2 mehrere miteinander verbundene Sternknotenpunkte, die ein zweites Niveau der Netzhierarchie darstellen,

Fig.3 ein Diagramm mit repräsentativen Elementen eines typischen vollverbundenen Nachrichtenübertragungsnetzes nach der Erfindung,

Fig.3a einen Teil des Diagramms von Fig.3 in genauerer Darstellung,

Fig.4 ein Funktionsblockschaltbild der Hauptteile eines typischen Sternknotenpunktes bei der Behandlung eines Verkehrs in einer Richtung,

Fig.5 ein Funktionsblockschaltbild der Hauptteile eines typischen Sternknotenpunktes bei der Behandlung
des Verkehrs in der anderen Richtung,

Fig.6 ein typisches synchrones Mehrbenutzerpaket,

Fig.7 ein typisches synchrones Minipaket für die Verwendung in dem synchronen Mehrbenutzerpaket von Fig.6,

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Fig68 ein typisches asynchrones Minipaket für die Benutzung in einem asynchronen Mehrbenutzerpaket geinäß Fig.12,

Fig.9 eitlen typischen Vorsatzabschnitt eines synchronen Mehrbenutzerpakets als Beispiel einer Betriebsart, in der keine Änderungen in Aktivitätsfeldern für ein normales synchrones .Datenpaket, das zum ersten Mal übertragen wird, angezeigt werden,

Fig.10 einen typischen Vorsatzabschnitt eines synchronen Mehrbenutzerpakets für eine Betriebsart, in der Aktivitätsfeldadressen aktiviert werden,

Fig.11 einen weiteren typischen Vorsatzabschnitt eines synchronen Mehrbenutzerpakets für eine Betriebsart, in der Empfangsknotenpunkte und Eingangsanschlüsse für einen Betrieb mit Durchschaltung geändert werden,

Fig»12 einen typischen Vorsatzabschnitt eines asynchronen Mehrbenutzerpakets,

Fig„13 einen genauer dargestellten Teil des Vorsatzabschnitts von Fig.12,

Fig.14 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen Satellitenverbindungen und Erdverbindungen,

Fig»15 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehungen zwischen einem Satelliten-Nebenstellenknotenpunkt und Elementen des Übertragungsnetzes,

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Fig.16 und Fig.17 Zeitdiagramme, die die zeitlichen Beziehungen zwischen Sternknotenpunkten und Zentralknotenpunkten angeben,

Fig.18 eine schematische Darstellung des Inhalts repräsentativer Sprachrahmen, die von den VADAC-5-Vocodern angewendet werden,

Fig.19 ein Diagramm für einen Vergleich normierter mittlerer WarteSchlangenzeiten und

Fig.20 ein Diagramm, das erkennen läßt, wie die momentane Bandbreitenerweiterung durch Anschließen eines Minipakets an eine Anzahl von Erweiterungsminipaketen ausgeführt wird.

In Fig.1 sind ein Zentralknotenpunkt 1 und mehrere periphere Knotenpunkte 2 bis 9 (Sternknotenpunkte) dargestellt. Jeder dieser peripheren Knotenpunkte, beispielsweise der Knotenpunkt 2, ist mit einem anderen peripheren Knotenpunkt (dem nahen Nachbarn), beispielsweise dem Knotenpunkt 3, über einen Verbindungsweg 10 verbunden; außerdem sind die peripheren Knotenpunkte mit dem zentralen Knotenpunkt 1 über Verbindungswege 11 verbunden, so daß ein alternativer Übertragungsweg im Falle eines Ausfalls des Hauptübertragungswegs 11a gebildet wird. Der periphere Knotenpunkt 2 kann beispielsweise mit dem zentralen Knotenpunkt 1 nicht nur über seinen direkten Verbindungsweg 11, sondern über den Verbindungsweg 10 zum Sternknotenpunkt 3 und dann über den Verbindungsweg 11 zwischen dem Sternknotenpunkt 3 und dem Zentralknotenpunkt 1 in Verbindung treten. In diesen

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Fällen werden Mehrbenutzerpakete unverändert durch den Knotenpunkt 3 durchgeschältet.

Der Fachmann ist gewöhnt, für den Ausdruck "Mehrbenutzerpaket" die Großbuchstaben«MP»und für Minipakete die Kleinbuchstaben"mp" zu verwenden. In der folgenden Beschreibung wird jedoch die Abkürzung MUP für ein Mehrbenutzerpaket zur besseren Unterscheidung von der Abkürzung MP verwendet, die für Minipakete benutzt wird.

In Fig.2 sind vier Zentralknotenpunkte 1', 18, 19 und dargestellt, die ihrerseits über Datenverbindungen 12 bis 17 voll miteinander in Verbindung stehen. Diese Datenverbindungen bestehen erstens aus 12-14-GHz-Satenitenkanälen und zweitens aus voll verbundenen, auf der Erde befindlichen Fernleitungen mit niedriger Kapazität. Die Bedeutung dieser Verbindungen wird im Zusammenhang mit der iiachfolgenden genauen Beschreibung der Arbeitsweise des Datenübertragungsnetzes noch ersichtlich.

Ferner ist zu erkennen, daß die Sternknotenpunkte dem Sternknotenpunkt von Fig.1 entsprechen und daß einer von ihnen mit den gleichen Bezugszeichen versehen ist, damit der Vergleich erleichtert wird.

Fig.2 zeigt, daß jeder Knotenpunkt mit jedem anderen Knotenpunkt über nicht mehr als drei hintereinander geschaltete Verbindungswege verbunden werden kann. Die Zentralknotenpunkte sind natürlich nur über einen Verbindungsweg, d.h. die Wege 12 bis 17, miteinander verbunden. Die Sternknotenpunkte können andrerseits über einen, zwei oder drei

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Verbindungswege miteinander verbunden werden, was von ihrer räumlichen Lage und ihren Verbindungen mit den Zentralknotenpunkten abhängt . Beispielsweise kann"der Sternknotenpunkt 2' mit dem Knotenpunkt 3¹ entweder über den Normalweg, der über den Verbindungsweg 11a',den Knotenpunkt 1 und den Verbindungsweg 11' führt, oder im Notfall direkt über den Weg 10 verbunden werden.

Periphere Knotenpunkte, die an verschiedene Zentralknotenpunkte angeschlossen sind, können über drei Verbindungswege miteinander verbunden werden. Beispielsweise kann der Knotenpunkt 2¹ über den Verbindungsweg 11a¹, den Verbindungsweg 16 und den Verbindungsweg 22 mit dem Knotenpunkt 21 verbunden werden. Fig.2 läßt auch erkennen, daß im fehlerfreien Zustand der Verbindungen jeder Knotenpunkt mit Jedem anderen Knotenpunkt über nicht mehr als drei Verbindungswege in Verbindung treten kann. Dies ist ein wichtiges Merkmal der Hierarchie des Datenübertragungsnetzes, da es durch Begrenzen der möglichen Anzahl von Verbindungsitrecken in den Übertragungswegen möglich ist, die interne Verbindung zu vereinfachen und merkliche Verzögerungen beim Eintritt in das Netz und bei der Übertragung durch das Netz zu verhindern.

In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, daß bei der Übertragung von Benutzerinformationen durch das Übertragungsnetz die Minipakete als Ganzes zusammenbleiben. Sie werden jedoch an jedem nachfolgenden Knotenpunkt in verschiedene Mehrbenutzerpakete eingebaut, so daß im Fall von drei Übertragungsstrecken ein Minipaket in drei verschiedenen Mehrbenutze rpaketen enthalten ist, wobei die Mehrbenutzerpakete jeweils nur für eine Übertragungsstrecke existieren.

In Fig.3 sind zwei periphere Knotenpunkte 2^! und 3' dargestellt, die den gleichen peripheren Knotenpunkten von Fig.2

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entsprecheh. Außerdem sind Zentralknotenpunkte 1¹ und dargestellt, die ebenfalls gleichen Knotenpunkten in Fig.2 entsprechen. Die Knotenpunkte 2¹ und 3'¹ sind über die Datenverbindung 11' mit dem Zentralknotenpunkt 1' verbunden. Außerdem sind sie über einen Satelitten 23 und Verbindungswege 24bis27 synchrone Leitungsadapter 28 bis 31, Modems 32 bis 35,Sende/Empfangs-Einheiten 36 bis 38 die in der Betriebsart mit Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA) arbeiten und Mikrowellenantennen (2-3m Parabolspiegel) 40 bis 43 miteinander verbunden.

Jeder Knotenpunkt, sowohl peripher als auch zentral, kann an Leitungen angeschlossen werden, die synchrone Signale, die Sprache und andere Daten repräsentieren, sowie asynchrone Signale verschiedener Art an sie anlegen, und von ihnen ableiten. Beispiele dafür sind in Fig.3 dargestellt* wobei von einem Telephonapparat 44 erzeugte Sprachsignale einem Vocoder 45 zugeführt Werden, der die Sprache repräsentierende digitale SighaUe erzeugt und über den Modem 49 der Teilnehmerleitung und dann über den Modem 46 dem synchronen Leitungsadapter 47 und dem peripheren Knotenpunkt 2 zugeführt werden. In der gleichen Weise werden von der Fernschreibkonsole 48 asynchrone Signale erzeugt und an den asynchronen Leitungsadapter 49 sowie den Modem 50 angelegt, bevor sie über die Teilnehmerleitung 51 und den Eingangsmodem 52 sowie den asynchronen Leitungsadapter 53 dem peripheren Knotenpunkt 2' zugeführt werden.

Die Eingäbe weiterer synchroner Daten aus Quellen, beispielsweise einem Teilnehmercomputer 54 oder einem X-25-Computer 55, erfolgt Über die Eingangsschaltungen 56 und 57 und die

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Modems 58 und 59 sowie über auf der Erde befindliche Verbindungsleitungen 60 und 61 und schließlich über die Modems 62 und 63 und die Leitungsadapter 64 und 65 zum peripheren Knotenpunkt 2'.

Im Zusammenhang mit Fig.3 ist zu bedenken, daß die erwähnten Verbindungen zum peripheren Knotenpunkt 2¹ in zwei Ubertragungsrichtungen wirksam sind. Das bedeutet, daß über die beschriebenen Verbindungswege nicht nur Daten in den Knotenpunkt 2¹ eingegeben werden, sondern Daten auch in der anderen Richtung übertragen werden.

Nach Fig.3 ist der Knotenpunkt 2^f über einen asynchronen Leitungsadapter 67 und einen Modem 68 auch mit einer abgefragten Leitung 66 verbunden. Von der Leitung 66 zweigen mehrere einzelne asynchrone Terminals 67 bis 71 ab, die beispielsweise mit 1200 Baud arbeitende On-Line-Bankterminals oder mit 300 Baud arbeitende Registrierkassen-Terminals in Einzelhandelsgeschäften sein können.

In Fig.3a sind eine Leitung 66' und die daran angeschlossenen Einrichtungen genauer dargestellt.An die Leitung 66' sind mehrere On-Line-Bank-Steuerterminals (beispielsweise IBM 3601) oder dergleichen angeschlossen, die für einen Gegenschreib-Mehrstationsbetrieb geschaltet sind.

Wie der Fachmann erkennen kann, sind die Baueinheiten 72' bis 75' jeweils Modems. Diese Modems sind einzeln an die Steuerterminals des Typs 3601 angeschlossen, die ihrerseits einzeln mit den zugehörigen Modems 100 bis 107 verbunden

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sind. Die Modems 100 bis 107 sind gemäß der Darstellung auch an mehrere im synchronen Zeitmultiplex (STDM) arbeitende Orts-oder Fern-Simplexschleifen 108 bis 111 angeschlossen, mit denen auch mehrere synchrone Modem-Terminal-Paare 112/113, 114/115, 116/117 und 118/119 verbunden sind. Weitere (nicht dargestellte)Terminals können eingefügt werden, äe sind mittels gestrichelter Linien 120 bis 122 angedeutet.

In Fig.3a ist jedem Steuerterminal 36OI zwar nur eine Schleife zugeordnet, doch können in vorteilhafter Weise noch viele weitere Schleifen angeschlossen werden. Der Übersichtlichkeit der Zeichnung wegen ist nur eine Schleife dargestellt. Es ist beabsichtigt, daß bei Terminals, die sich innerhalb des gleichen Gebäudes befinden, in dem auch das Steuerterminal 36OI untergebracht ist, eine einfache Simplex-Digitalschleife vorhanden ist; im Fall von Terminals, die an einem entfernten Ort angebracht sind, können eine oder mehrere zusätzliche STDM-Schleifen vorgesehen sein,, die jeweils mit einer Gruppe von Modems verbunden sind.

Nach Fig.3 sind an den Knotenpunkt 19 ebensolche Geräte wie an den Knotenpunkt 2' angeschlossen. Diese Darstellung ist jedoch nur zur Veranschaulichung und aus Zweckmässigkeitsgründen gewählt worden, damit mit jedem Knotenpunkt natürlich auch andere Kombinationen von Einrichtungen verbunden sein können.

Für den Fachmann ist erkennbar, daß die verschiedenen Übertragungsleitungen, die in Fig.3 dargestellt sind,

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an die Art und die speziell erforderliche Geschwindigkeit des Verkehrs angepaßt werden können. Beispielsweise sind die Übertragungsleitungen 11 und 16 mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit arbeitende, auf der Erde befindliche Leitungen. In der Zeichnung sind mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Verbindungsleitungen mit dickeren Linien angegeben. Die Verbindungsleitungen, die über den Satelliten führen, arbeiten ebenfalls mit hoher übertragungsgeschwindigkeit. Die Verbindungsleitungen 60 und 61, die die Computer und 55 an das System anschließen, können entweder aus einer großen Anzahl von Leitungen mit niedriger Übertragungsgeschwindigkeit oder aus einer geringeren Anzahl von Leitungen mit höherer Geschwindigkeit bestehen, damit die erforderlichen Datenmengen in das System eingegeben werden können. Wie unten noch genauer erläutert wird, können gewisse Arten von Computern große Datenmengen in sehr kurzen Zeitperioden erzeugen und aussenden. Demgemäß können über die mit den Bezugszeichen und 61 angegebenen Verbindungsleitungen sehr große Datenmengen übertragen werden, die am Knotenpunkt 2 gruppenweise ankommen; es ist eines der besonderen Merkmale des hier beschriebenen Nachrichtenübertragungsnetzes, daß es so angepaßt werden kann, daß solche gruppenweise zusammengefaßte Daten mit hoher Geschwindigkeit empfangen und verarbeitet werden können.

Einrichtungen, die sich für die Verwendung in dem hier beschriebenen Nachrichtenübertragungsnetz als geeignet erwiesen haben, sind die Vocoder VADAC-5 der Firma E Systems Corporation, Garland, Texas, USA, die Standard-Modems der Firma Bell Telephone System und die Leitungsadapter DUP11 und DÜ11 der Firma Digital Equipment Corporation Maynard,Massachusetts, USA; für die Knotenpunkte selbst eignen sich die von der Firma Digital Equipment Corporation hergestellten Minicomputer EDP11-45 und PDP11-40. Diese

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Einrichtungen eignen sich zwar für die Verwendung in dem Nachrichtenübertragungsnetz, doch können natürlich auch andere ähnliche Einrichtungen benutzt werden. Beispielsweise kann zur Sprachcodierung ein geeigneter Codierer mit linearer Voraussage benutzt werden; auch die Benutzung von Modems, wie sie von der Firma Internationl Business Machines Corporation (IBM) vertreten werden, können zusammen mit anderen IBM-Einrichtungen Anwendung finden. Auch zahlreiche andere Minicomputer oder Mikroprozessorsysteme können eingesetzt werden.

In Nachrichtenübertragungsnetzen, wie sie im Zusammehang mit den Figuren 3 und 3a beschrieben worden sind, sind zwar die oben beschriebenen Einrichtungen verwendet worden, doch kann zum besseren Verständnis die Wirkungsweise eines solchen Netzes auch auf die Figuren 4 und 5 Bezug genommen werden. Die Figuren 4 und 5 zeigen Funktionsdiagramme, in denen die Beziehungen verschiedener Funktionselemente eines der verschiedenen peripheren Knotenpunkte (Sternknotenpunkte) schematisch als Blockschaltbild dargestellt sind.

Wie Fig.4 erkennen läßt, sind Eingangs- und Ausgangsmodems 7? vorgesehen, an die ankommende und abgehende Leitungen angeschlossen sind. Diese Modems sind an Leitungsadaptermodule 78 angeschlossen. Der obere Leitungsadapter 78 ist an ein Modul 79 für die Erzeugung von Mehrbenutzerpaketen und von Satelliten-Mehrbenutzerpaketen sowie die Fehlercodierung angeschlossen, der seinerseits mit dem gemeinsamen Speicher 80 und mit einem Modul 81 zur Erzeugung und Multiplexierung von Minipaketen und Erweiterungs-Minipaketen angeschlossen ist.

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.Der Modul 81 steht in Verbindung mit dem gemeinsamen Speicher 80, dem Flußsteuermodul 82, dem Modul 83 zur momentanen Bandbreitenerweiterung (IB33) sowie dem Modul 84 zur Warteschlangenverarbeitung nach dem Prinzip, daß in selektiver Weise zuerst eingegebene Daten auch zuerst wieder ausgegeben werden (SFIFO-Prinzip). Alle diese Module 79, 81, 82, 83 und 84 sind mit dem gemeinsamen Speicher 80 verbunden, der seinerseits mit dem Speichersteuermodul 85 verbunden ist. Zudem sind die Module 79, 81, 82, 83 und 84 auch mit dem Speichersteuermodul 85 verbunden.

Die Baueinheiten von Fig.5 stimmen mit Ausnahme'der Module 79, 81 und 84 mit den Einheiten von Fig.4 überein; die Module 79» 81 und 84 sind zur Anpassung an die andere Übertragungsrichtung unterschiedlich ausgestaltet. Der Modul 79 ist in Fig.5 ein Modul zur Fehlerprüfung und zur Aufteilung von Mehrbenutzerpaketen und von Satelliten-Mehrbenutzerpaketen, und der Modul 81 ist ein Demultiplexier- und Sortiermodul für Minipakete und Erweiterungs-Minipakete. Der Modul 84 dient der Verarbeitung abgehender Warteschlangen.

Die Arbeitsweise der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Anordnungen läßt sich am besten an Hand einer Beschreibung der Faktoren verstehen, die mit der Erzeugung von Minipaketen und von Mehrbenutzerpaketen und deren Übertragung durch das Datenübertragungsnetz eine Rolle spielen. Wenn diese Faktoren anschließend beschrieben werden, sei daher auf die Figuren 4 und 5 Bezug genommen. Die ankommenden Leitungen werden entsprechend ihrer Geschwindigkeit über

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den Modul 78 vom Modul 81 bedient. Darin werden sie untersucht, und wenn die Daten umfangreicher oder weniger umfangreich sind, als in einem Minipaket untergebracht werden kann, wird der Überschuß im gemeinsamen Speicher abgespeichert. Gleichzeitig wird der Speichersteuermodul 85 mit Hilfe von Signalen, die ihm über die angegebenen Wege zugeführt werden, auf dem Laufenden gehalten. Weitere empfangene Informationen werden in der gleichen Weise behandelt.

Während des nächsten Ausführungszyklus der Hardware, die um viele Größenordnungen schneller als die Leitungsbetriebsgeschwindigkeit arbeitet, werden vom Modul 79 die Minipakete zu einem Mehrbenutzerpaket zusammengesetzt. Der Modul 79 liefert auch entsprechende Vorsatz- und Uberwachungssignale, und er führt eine zyklische Redundanzprüfung (CRC16 oder CRC24) zur Vervollständigung der Mehrbenutzerpakete durch. Das Mehrbenutzerpaket wird dann zum Leitungsadaptermodul für die Aussendung zum nächsten Knotenpunkt übertragen. Die Arbeitsweise des Ablaufsteuermoduls 82, des IBE-Moduls 83 und des SFIFO-Moduls 84 werden anschließend noch erläutert.

In der Anordnung vonFig.5 findet ein in Bezug auf den Arbeitsablauf von Fig.4 umgekehrter Arbeitsablauf statt. Dabei wird ein ankommendes Mehrbenutzerpaket auf Fehler überprüft und aufgeteilt. Nach der Aufteilung werden die Minipakete zum Demultiplexier-und Sortiermodul 81 übertragen, worauf die synchronen Daten zum Ausgabepuffer im gemeinsamen Speicher für die Dauer von 40 ma übertragen

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werden, während die asynchronen Daten unter der Steuerung durch die Modems 77 und den Warteschlangenverarbeitungsmodul 84 zu den Benutzerleitungen taktgesteuert ausgegeben werden. Im Fall synchroner Mehrbenutzerpakete wird durch die Module 81 und 82 die Flußsteuerinformation entnommen und im gemeinsamen Speicher abgespeichert.

Im Idealfall ist ein Daten- und Sprachübertragungssystem sowohl bezüglich des Protokolls als auch der Zeit vollständig transparent. In anderen Wort heißt das, daß ein ideales System dadurch gekennzeichnet wäre, daß es keine anderen Verzögerungszeiten als die Laufzeiten im System aufweisen würde und daß es für die an der entfernten Seite angeschlossenen Einrichtungen so erscheinen würde, als wären diese Einrichtungen direkt an die Terminals der Eingangsseite angeschlossen.

Alle Nachrichtenübertragungssysteme äind auf Grund der Laufzeit mit gewissen Verzögerungen behaftet. Bei der Verwendung von Verbindungen, die über Satelliten laufen, die sich in einer Höhe von etwa 36.OOO km über der Erdoberfläche befinden, kommen auch elektromagnetische Signale, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, an ihrem Bestimmungsort erst nach Ablauf von mehr als 250 ms an. Im Gegensatz zu dem hier beschriebenen Nachrichtenübertragungsnetz waren jedoch bekannte Netze mit Verzögerungszeiten behaftet, die auf einer oder mehrere der nachfolgend angegebenen Verzögerungszeiten zurückzuführen waren: Eingangsirerzögerungen, d.h. die Zeitperiode für den Empfang ausreichender Teilnehmerdaten zur Bildung eines Datenpakets

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(abhängig von der Übertragungsgeschwindigkeit auf der Teilnehmerleitung); Zwischenleitungs-Verzögerungszeiten, d.h. die für den Empfang und für die Feh'lerprüfung eines Datenpakets innerhalb des Ubertragungsnetzes erforderliche Zeitperiode; Zwischenknotenpunkt-Verzögerungszeit,.d.h. die zur Weiterleitung eines Datenpakets innerhalb des Ubertragungsnetzes erforderliche Zeitperiode (zusammengesetzt aus der Zeit zur Bildung der Warteschlangen und der Verarbeitungszeit); Austrittsverzögerung, d.h. die Zeit zum Aus sen eines Teilnehmerdatenpakets zum Bestimmungsgerät.

Bei Betrachtung der Transparenz für das Benutzerprotokoll ist es erwünscht, daß das effektive Verbinden der Benutzereinrichtung mit dem Übertragungsnetz unabhängig von der Arbeitsweise innerhalb ler Benutzereinrichtung selbst ist; mit anderen Worten bedeutet dies, daß das Nachrichtenübertragungsnetz, das von der Benutzereinrichtung Signale empfängt, diese Signale schnell und getreu durch das Netz zum Ausganganschluß überträgt. Die Transparenz hinsichtlich des Protokolls ist daher extrem wichtig, da sie bestimmt, wie leicht ein Teilnehmer mit einem Netz in Verbindung treten kann. Auf Seiten des Steuercomputers kann dies die Durchführung teurer und risikoreicher Änderungen im Betriebssystem und in den Nachrichtenverbindungs-Zugriff seinrichtungen bedeuten. .

Typische existierende Einrichtungen haben die Fähigkeit, über festgeschaltete oder durchgeschaltete Leitungen mit Terminals unter Verwendung von Protokollen wie BSC oder SCLG in Verbindung zu treten. Eine Einrichtung mit festgeschalteter Leitung ist daher sowohl hinsichtlich der Zeit als auch des Protokolls transparent.

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Eine bekannte Übertragungsmöglichkeit ist die von den Einrichtungen der Firma International Business Corporation repräsentierte Möglichkeit, die auf einer Vollduplexübertragung basiert. Diese Ubertragungsmöglichkeit ist unter der Abkürzung SNA bekannt. Das Systemprotokoll zur Aufrechterhaltung dieser SNA-Übertragung ist über den Steuercomputer (d.h. VTAM ), das Eingangsende (d.h. NCP) und die Steuereinheiten verteilt. Das Koppeln eines Systems mit einer anderen Netzprotokollnorm kann sehr teuer sein (beispielsweise das Umsetzen der SNA-Ubertragung zur Anpassung an das protokoll der internationalen Norm X-25 für einen Zugriff auf das Übertragungsnetz). Das Ziel bei der Protokolltransparenz ist ein intelligentes Nachrichtenübertragungsnetz für eine gemeinsame Benutzung der Einrichtungen und für die Erzielung einer Datenfortschal tung und einer Fehlerkorrektur, wobei jedoch eine Benutzerschnittstelle erforderlich ist, die so einfach wie möglich ist,(beispielsweise die Schnittstelle EIA RS 232-C), die in idealer Weise nur eine serielle Bitfolge aus Benutzerdaten und dem Protokoll annimmt. Wie oben erwähnt wurde, werden bei dem hier beschriebenen Nachrichtenübertragungsnetz diese Ziele in hohem Ausmaß erreicht. Wie zu erkennen ist, vereinfacht sich .das Inverbindungtreten mit dem Netz bei Anwendung der oben beschriebenen Lösung auf die internationale Norm RS232-C, die als Schnittstelle zwischen dem Datenterminal und einem Datensatz sowohl am Steuercomputer als auch am Terminal/Steuerwerksende ausgelegt ist.

Das hier beschriebene Nachrichtenübertragungsnetz kann mit jedem Steuercomputer oder programmierbaren Terminal

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unter Anwendung des X-25-Protokolls arbeiten, da das erste Niveau dieser neuen Norm ebenfalls die Norm RS232-C ist. Das Nachrichtenübertragungsnetz erlaubt außerdem einem nichtprogrammierbaren Terminal den Zugang zum Netz ohne das Erfordernis einer Schnittstelleneinrichtung und die Verbindung mit dem Steuercomputer, der so programmiert ist, daß er nur Verbindungen in der Norm X-25 tätigt.

Die über einen der Kanäle in das Nachrichtenübertragungsnetz gelangenden ankommenden Datenpakete werden am Eingangsknotenpunkt nach der Ausführung des HDLC-Anschlußprotokolls gespeichert.Die gespeicherten Datenpakete werden bedient, indem in regelmässigen Zeitintervallen entsprechend ihrer Abgabegeschwindigkeiten Minipakete gebildet werden. Am Bestimmungsknotenpunkt werden im ersten Minipaket ankommende Daten nach 40 ms mit der gleichen Geschwindigkeit hinter einem X-25-Vorsatz zum Empfangssteuercomputer übertragen.

Für Benutzer, die im Durchschaltbetrieb arbeiten, wird das Ruferrichtungsprotokoll der Norm X-25 in seiner Gesamtheit benutzt.

Sin nichtprogrammierbares Terminal wird ebenso wie andere mit langsamer Geschwindigkeit arbeitende Terminals bedient, die mit dem Netz in Verbindung treten. Da die Minipakete den Bestimmungsknotenpunkt jeweils einzeln nacheinander erreichen, werden sie dort gespeichert, bis eine ausreichende Anzahl von Bits zur Bildung eines X-25-Pakets angesammelt worden ist, das dann zum Steuercomputer über den Schnellkanal unter Verwendung des HDLC-Anschluß-

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Protokolls übertragen wird.

Die Transparenzmerkmale dieses Nachrichtenübertragungsnetzes eliminieren alle Schnittstelleneinrichtungen und mit diesen verbundene Verzögerungszeiten. Die X-25-Benutzer genießen alle Vorteile des Netzes wie die Transparenz hinsichtlich der Zeit, die Ablaufsteuerung, das Eliminieren von ständig vorhandenen synchronen Warteschlangen und die Freiheit von Blockierungen bei der Nachrichtenzusammenstellung. Außerdem ermöglichen die geringen Schwankungen der Verzögerungszeiten bei der Nachrichtenübertragung den X-25-Benutzern codierte Sprache vermischt mit anderen synchronen Daten zu senden.

Die Verwirklichung der Norm X-25 im hier beschriebenen Datenübertragungsnetz ergibt auch eine mögliche Lösung des Abfrageproblems innerhalb des Netzes. Wie der Fachmann erkennen kann, ist es für einen Steuercomputer teuer, die Abfrage in einem gemeinsam benutzten System unter Verwendung der Norm X-25 durchzuführen, da den kleinen Nachrichten ein großer organisatorischer Abschnitt zugeordnet ist. Auf Grund dieser fDatsache waren bekannte Nachrichtenübertragungsnetze gezwungen, Emulationsverfahren zur örtlichen Abfragung und Adressierung anzuwenden. Dies ist jedoch sehr teuer.

Ein weiteres günstiges Merkmal des hier beschriebenen Nachrichtenübertragungsnetzes besteht darin, daß beim Arbeiten mit nichtprogrammierbaren Terminals der X-25-Organisationsabschnitt nicht über den Empfangsknotenpunkt hinausgeht. Der Übertragungswirkungsgrad der Abfrage wird also aufrechterhalten, und die Anwendung von Ennulationsverfahren ist vermieden, die bekannte öffentliche Nachrichtenübertragungsnetze

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von den vom Benutzer angewendeten Nachrichtenübertragungs-Zugriffsverfahren abhängig machen.

Für das Verständnis der nachfolgenden Beschreibung ist es hilfreich , den Daten- und Protokolltransport innerhalb des Netzes als eine rhythmische Nachrichtendurchschaltung nach dem Teilstreckenverfahren zu betrachten, wobei über verschiedene Erd- und/oder Satellitenverbindungen verschiedene Mehttbenutzerpakete angewendet werden.

Außerdem ist es für das Verständis des Systems hilfreich Daten in mehreren Kategorieren zu betrachten, nämlich erstens Daten, die Sprache repräsentieren, zweitens synchrone digitale Daten, die von mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden intelligenten Maschinen, beispielsweise Computern, erzeugte Informationen repräsentieren, und drittens asynchrone Daten, die von Einrichtungen erzeugt werden, die von Hand betätigt sind, beispielsweise Fernschreibmaschinen oder On-Line-Terminals. Wie anschließend beschrieben wird, wird Daten, die Sprache repräsentieren, die erste Priorität zugeordnet, während die zweite Priorität anderen synchronen Daten und die dritte Priorität asynchronen Informationen zugeordnet wird.

Das Grundprinzip der Arbeitsweise des Nachrichtenübertragungsnetzes beruht auf der periodischen, in sehr kleinen Zeitintervallen erfolgenden Erzeugung kleiner Informationspakete, nämlich der Minipakete (MP). Im hier beschriebenen Beispiel werden solche Minipakete für einen synchronen Verkehr alle 10 Millisekunden erzeugt. Ohne Abweichung von den geschilderten Prinzipien könnten natürlich auch andere kurze Zeitintervalle angewendet werden. In diesem

Zusammenhang sei bemerkt, daß bei der Bildung der Minipakete aus Eingangspuffern eine vorbestimmte Anzahl von Informationsbits entnommen wird, in denen die Bits kurzzeitig zwischenge speichert worden sind; die Erzeugung der Minipakete erfolgt im wesentlichen augenblicklich. Sie werden dann in Mehrbenutzerpakete (MUP) sequentiell eingereiht, deren Länge in Übereinstimmung mit der Übertragungsbandbreite festgelegt ist, so daß die Anzahl der Informationsbits in einem Mehrbenutzerpaket im wesentlichen gleich der Anzahl ist, die während der Dauer eines ZeitIntervalls von 5 ms über die Übertragungsverbindungen übertragen werden kann. Diese Zusammenfügung von Minipaketen zu Mehrbenutzerpaketen ist mit der aufeinanderfolgenden Einreihung von Güterwagen in einem Güterzug vergleichbar, wobei jedoch der Ort Jedes Güterwagens dem System mit Hilfe von Bestimmungstabellen (TD) und Aktivitätsfeldern (AF) bekannt ist, wie anschliessend noch genauer erläutert wird.

Ein weiteres Merkmal des Nachrichtenübertragungsnetzes besteht darin, für den Fall, daß beträchtliche Mengen asynchroner Daten behandelt werden müssen, asynchrone Daten enthaltende Mehrbenutzerpakete und auch alle synchronen Daten enthaltende Mehrbenutzerpakete gebildet werden. Wie oben erwähnt wurde, sind Sprachdaten und Daten für Computerverbindungen gewöhnlich synchrone Daten; dies bedeutet, daß mit regelmässigen Übertragungsgeschwindigkeiten Daten ausgetauscht werden, die in zeitlicher Beziehung stehen. Bei asynchronen Daten ist eine solche zeitliche Beziehung Jedoch nicht vorhanden, da asynchrone Daten an Jedem zufälligen Zeitpunkt empfangen werden können, so daß der Zeitpunkt, an dem diese Daten

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empfangen werden, keine besondere Bedeutung hat.

Damit sowohl synchrone Daten als auch asynchrone Daten behandelt werden können, müssen Vorkehrungen für die abwechselnde Zusammenstellung aufeinanderfolgender synchroner Mehrbenutzerpakete und asynchroner Menrbenutzerpakete getroffen werden. Beispielsweise folgt auf ein synchrones Mehrbenutzerpaket ein asynchrones Mehrbenutzerpaket auf das wiederum ein synchrones Mehrbenutzerpaket mit einem anschließenden asynchronen Mehrbenutzerpaket folgt. In jeder Periode von 10 ms erfolgt also die Bildung eines synchronen Mehrbenutzerpakets und eines asynchronen Mehrbenutzerpakets, wobei ein synchrones Mehrbenutzerpaket stets einen asynchronen Zeitkanal vorbelegen kann.

Zusätzlich zur Anwendung für die Übertragung von Daten können Mehrbenutzerpakete auch für die übertragung von Leit-oder Überwachungsinformationen benutzt werden. Beispielsweise ist es für einen einwandfreien Betrieb des Nachrichtenübertragungsnetzes wichtig, daß die verschiedenen Knotenpunkte mit Einrichtungen ausgestattet sind, die es gestatten, die Bestimmung und den Weg für jedes Daten enthaltende Minipaket jedes Mehrbenutzerpakets zu erkennen. Für diesen und auch für andere Zwecke werden Bestimmungstabellen (DT) erzeugt.

BeStimmungstabeIlen gleichen Tölephonbüchern, da sie 3sden Benutzer des Netzes und den Weg · identifizieren, den ihr Verkehr normalerweise einschlagen soll. Die Bestimmungstabelle jedes Knotenpunkts für eine bestimmte Verbindung enthält demgemäß folgende Informationen für seinen abgehenden und seinen durchgehenden Verkehr:

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Sendeknotenpunkt
Sendeanschluß ( 1 bis 256 )

Teilnehmerübertragungsgeschwindigkeit, beispielsweise 600 Baud asynchron

Verkehrspriorität
Empfangsknotenpunkt Empfangsanschluß ( 1 bis 256)

Diese Informationen werden durch sequentielle digitale Signale repräsentiert, die in den Mehrbenutzerpaketen codiert sind und am Anfang des Betriebs durch das Netz übertragen werden. Anschließend können sie durch nachfolgende Nachrichten verändert werden. Die Bestimmungstabelle kann zwar allgemein als ein Telephonbuch betrachtet werden, doch ist sie im Verlauf des Tages schnellen häufigen Änderungen ausgesetzt, wenn das System im Durchschaltbetrieb arbeitet.

Bei der weiteren Betrachtung der Bestimmungstabellen ist es hilfreich, sie so zu betrachten, als sei sie in Gruppen aufgeteilt, die als Aktivitätsfelder (AF) bezeichnet sind, und die den Status der Teilnehmer in den Bestimmungstabellen als aktiv (1) oder inaktiv(O) angeben. In den hier beschriebenen Beispielen sei angenommen, daß die Verbindungen zwischen Sternknotenpunkten und Zentralknotenpunkten jeweils eine Kapazität von 112 Kbits pro Sekunde haben und daher bis zu 256 Terminals oder Computeranschlüsse bedienen. Aus diesem

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Grund wurde in der obigen Beschreibung der Bestimmung^« tabellen auf Sende- und Empfangsanschlußnummern von 1 bis 256 Bezug genommen.

An Sternknotenpunkten werden die Teilnehmergruppen, die Aktivitätsfelder 1 bis 5 (AF1 bis AF5) durch Mehrbenutzerpakete mit Minipaketen, die die Sternknotenpunkte in Rieh« tung zu Zentralknotenpunkten verlassen, in der anschlies» senden Folge der Anwendung von Mehrbenutzerpaketen bedient: (Abwechselnd synchron und asynchron)·

....1213121314121312131512131213141213121^15121,,

* Aktivitäts AP2 AF3 AF2 AF3 AP4 AP2 AP3 AF2 AF3 AF5 feld

* Startzeit 5 15 25 35 45 55 65 75 85 (ms)

* Paket- 01 23456789 nummer

(Mod 256)

(*gibt nur asynchron an)

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Ankunftsge schwindigkeiten

co
ο
co
co

J>>
co

O
OO
OO

Art der
Leitung

110 bd async
150 bd async
300 bd async
600 bd async
1200 bd async 1800 bd async 1,2 kb/s sync 2,4 kb/s sync 4,8 kb/s sync 9,6 kb/s sync (* Mittelwert)

Kanal-Kapazität Kanäle/s

10

15

30

60

120

180

150

300

600

1200

Übertragungsgeschwindigkeit ms/Kanal

100

66,66

33,33

16,66

8,33

5,55

6,66

3,33 1,66

0,83

Ankunftsgeschwindig
keit

Ankunfts- Ankunftsgeschwindig- geschwindigkeit keit

Kanäle/100 ms *Kanäle/25ms Kanäle/10 ms

1,5
3

1,5

6
12

ro co

K)

K) K)

CO

In Fig.6 ist ein typisches Mehrbenutzerpaket dargestellt, das aus einem Anfangskennzeichenabschnitt (F), einem Vorsatzabschnitt (HDR), einem Minipaketapschnitt und einem Fehlerprüfabschnitt (BC) besteht. Das benutzte Kennzeichen ist ein HDLC-Kennzeichen, das ein internationales Normprotokoll ist und aus einem Null-Zeichen, sechs anschließenden 1-Zeichen und am Ende wieder einem Null-Zeichen besteht. Seine Aufgabe ist es, den Beginn und das Ende eines Mehrbenutzerpakets zu kennzeichnen.

Der Vorsatzabschnitt besteht normalerweise aus zwei Zeichen, wobei das erste die Paketnummer angibt, was dann von Nutzen ist, wenn ein Paket einen Fehler enthält und zurückübertragen werden muß, während das zweite das Prioritäts/Format-Feld (PF-FeId) ist. Dieses PF-FeId besteht aus den drei folgenden Abschnitten

(I) Kennung (3 Bits) (II) Service (2 Bits) (III) Erweiterung (3 Bits).

Das aus 3 Bits bestehende Kennungsfeld ist folgendermaßen codiert:

000: Synchrones Mehrbenutzerpaket - erste übertragung-Teilstreckendurchschaltung

001: synchrones Mehrbenutzerpaket - erste Übertragung-Lei tungsdurchs chaltung

010: synchrones Mehrbenutzerpaket -Rückübertragung Teilstreckendurchschaltung

011: synchrones Mehrbenutzerpaket - Rückübertragung-Leitungsdurchschaltung

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100 ; asynchrones Mehrbenutzerpaket - erste Übertragung-Teilstreckendurchschaltung

101:: asynchrones Mehrbenutzerpaket - erste Ubertragung-Le itungsdurchschaltung

110 : über auf der Erde befindliche Strecken übertragenes

Satelliten-Mehrbenutzerpaket

111 : Satelliten-Mehrbenutzerpaket, übertragen unter

Anwendung des Vielfachzugriffs im Zeitmultiplex (TDMA).

Das Serviöe-Feld ist folgendermaßen codiert:

00 : Rückschleife

01 : Umschaltung

10 : AblaufVerfolgung

11 : normales Datenpaket.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen sei darauf hingewiesen, daß die normale Übertragungsart die Nachrichtendurchschaltung unter Anwendung der Teilstreckentechnik ist und daß die Leitungsdurchschaltung nur bei Rückübertragungen oder bei einem Streckenausfall auftritt. Im zuletzt genannten Fall wird die Aufrechterhaltung eines Mehrbenutzerpakets auf zwei Teilstrecken erweitert.

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Das Erweiterungsfeld ist folgendermaßen codiert:

: das Aktivitätsfeld ist nicht geladen, und auf das Prioritäts/Format-Feld folgen unmittelbar Minipakete ,

: im Aktivitätsfeld werden die Nullen aktiviert, deren Adressen im Anschluß an das Prioritäts/Format-Feld angegeben sind. Die Adressen sind durch 1-Zeichen verkettet und sie enden mit O-Zeichen.

: die 1-Zeichen im Aktivitätsfeld werden unwirksam gemacht, wobei die Adressen im Anschluß an das Prioritäts/Format-Feld angegeben sind. Die Adressen sind durch 1-Zeichen verkettet und sie enden mit O-Zeichen. .

: Die Kummer des empfangenen Knotenpunkts und des empfangenen Anschlusses der Adresse im Aktivitätsfeld werden ersetzt. In Fig.11 sind die Adresse und die sie modifizierenden Größen im Anschluß an das Prioritäts/Format-Feld angegeben.

: Anforderung (oder Ermächtigung) für "Beginn"

101 : Übertragung für " Ende "

: Anforderung (oder Gewährung) einer Reservierung.

111 : Befehl zur Aufhebung der Reservierung.

Der Blockprüfabschnitt (BCrAbschnitt) enthält Bits, die der Prüfung gemäß der Norm CRC16 dienen.

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In Fig.7 ist der Aufbau eines typischen synchronen Minipakets (MP) dargestellt. Es enthält 12" bis 96 Bits (was von der Leitungsübertragungsgeschwindigkeit der ankommenden/ abgehenden Leitungen abhängt); ferner enthält es einen Nachsatzabschnitt T, der aus drei Bits besteht. Diese. Nachsatzbits sind:

Bits Bedeutung

111 Nicht das letzte Sprach-Minipaket,Reservierungen hinzufügen

110 Nicht das letzte Sprach-Minipaket, Reservierung löschen

010 Nicht das letzte Sprach-Minipaket, keine Reservierungsinformation

101 Nicht das letzte Daten-Minipaket, Reservierungen hinzufügen

100 Nicht das letzte Daten-Minipaket, Reservierungen löschen

001 Nicht das letzte Oaten-Minipaket, keine Reservierungsinformation

000 Letztes Minipaket nicht aufgefüllt

011 Letztes Minipaket mit einem Bit oder mehr aufgefüllt.

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" ~" COPY"

Wenn das letzte Bit des Datenabschnitts (unmittelbar vor den drei Nachsatzbits) ein "1"-Bit ist, dann hat der Nachsatz 011 die Bedeutung, daß nur 1 Bit aufgefüllt ist. Hat das letzte Bit im Datenabschnitt dagegen den Wert "0", bedeutet der Nachsatz 001 daß mehr als 1 Bit eingefügt ist.

In diesem Fall haben mit Ausnahme des ersten Bits, das den Wert »1ⁿ hat, alle Füllbits den Wert "0".

In Fig.8 ist der Aufbau eines typischen asynchronen Minipakets dargestellt.Es enthält einen Vorsatzabschnitt H, einen Zeichenzählabschnitt CC und einen Datenabschnitt, der bis zu vier Zeichen enthalten kann. Der Vorsatzabschnitt und der Zeichenzählabschnitt sind folgendermaßen codiert:

Abschnitt Bit Bedeutung

Vorsatz	0	MP enthält keinen Datenabschni
	1	MP enthält einen Datenabschnü
Zeichenzähler	00	1 Zeichen
	01	2 Zeichen
	10	3 Zeichen
	11	4 Zeichen

Fig.9 zeigt das Kennzeichen (gemäß der obigen Beschreibung), eine achtstellige Paketzahl ( 1 bis 256), die durch das Blocksymbol Pp dargestellt ist, sowie das Prioritäts/ Format-Feld, das als achtstelliges Feld dargestellt ist. Die ersten drei Stellen, die in Fig.9 als 000 angegeben sind, kennzeichnen das Mehrbenutzerpaket als synchrones Paket, die Anwendung der Teilstreckendurchschaltung und

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die erste Übertragung. Die nächsten zwei Stellen (die in Fig als 11 angegeben sind) kennzeichnen eine normales Datenpaket und die letzten drei Stellen (die in Fig.9 als 000 angegeben sind) geben an, daß keine Änderung im Aktivitätsfeld vorliegt, und daß die Minipakete unmittelbar folgen.

Ein weiteres Beispiel ist in Fig.10 dargestellt, wobei der Kennzeichenabschnitt und der Paketnummernabschnitt mit entsprechenden Abschnitten von Fig.9 übereinstimmen. Die letzten drei Stellen des Prioritäts/Format-Feldes (d.h. des Erweiterungsfeldes) sind in Fig.10 jedoch mit 001 codiert. Wie die obige Tabelle zeigt, hat die Codierung 001 die Bedeutung, daß eine Änderung im Aktivitätsfeld stattfinden soll , und daß sich die Änderung dadurch ergibt, daß die Null-Zeichen im Aktivitätsfeld für die Adressen im 1-Zeichen umgeändert werden, die im Anschluß an das Prioritäts/Format-Feld angegeben werden. Daher wird die erste Adresse, die bei vorhandenen 256 Adressen aus acht Bits besteht, von "0" in "1" geändert, wobei der Wert "0" in der die zweite Adresse repräsentierenden Stelle des Aktivitätsfeldes ebenfalls in einen Wert ⁿ1" geändert wird. Der unmittelbar auf die Blockbestimmung der zweiten Adresse folgende Wert "0ⁿ zeigt an, daß die Adresseninformation für das Mehrbenutzerpaket nun vollständig ist und daß der Rest des Behrbenutzerpakets von Minipaketen gebildet ist.

Hätten die Stellen anstelle der Codierung 001 des unmittelbar vorangehenden Beispiels die Codierung 010 enthalten, dann hätte dies bedeutet, daß sich das Aktivitätsfeld durch Unwirksammachen der Werte "1" für Adressen, die unmittelbar auf das Prioritöts/Format-Feld folgen, ändern sollte. Wie im vorher beschriebenen Beispiel sind die Adressen

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durch Werte "1" verkettet,und sie enden mit "0". In Fig. ist der Anfangsabschnitt eines Mehrbenutzerpakets mit Kennzeichen- und Paketnummernbezeichnung ähnlich wie in Fig.9 und in Fig.10 dargestellt. Die letzten drei Stellen des Prioritäts/Format-Feldes enthalten Jedoch die Codierung 011, Aus der oben angegebenen Tabelle ist zu erkennen, daß dies Befehle kennzeichnet, die Nummern des empfangenen Knotenpunkts und des empfangenen Anschlusses der Adresse im Aktivitätsfeld zu ersetzte».Die Adresse und ihre Modifizierungsgrößen sind im Anschluß an das Prioritäts/Format-FeId angegeben, wie Fig.11 zeigt. An die aus acht Bits bestehende erste Adresse schließen sich unmittelbar ihre neuen Knotenpunkts- und Anschlußbezeichnungen an. Die Information bezüglich des neuen Knotenpunkts besteht aus fünf Bits, die einen von 32 Knotenpunkten identifizieren können, während die acht Bits der Bezeichnung des neuen Anschlusses einen der oben erwähnten 256 Anschlüsse angeben können. Der unmittelbar danach folgende Wert "1" zeigt an, daß eine zweite neue Adresse zusammen mit Angaben über einen neuen Knotenpunkt und einen neuen Anschluß vorhanden sein soll und der unmittelbar darauffolgende Wert ⁿ0" zeigt an, daß die neuen Adressen nun vollendet sind und daß Minipakete folgen. Dieses Verfahren wird angewendet, wenn ein Benutzer, der normalerweise durch das Übertragungsnetz mit einem bestimmten Anschluß verbunden ist, im Leitungsdurchschaltbetrieb arbeiten will, also dann, wenn ein Benutzer,der normalerweise mit einem bestimmten Anschluß verbunden ist, seine Verbindung auf einer Zeitbasis zu einem anderen Anschluß ändern will.

Wenn die Codierung des Erweiterungsfeldes anstelle der in Fig. 11 angegebenen Ziffern 011 die Ziffern 110 oder

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enthält, folgt auf das Prioritäts/Format-Byte nicht eine Adresse, sondern acht Bits, die als Quanten-Bytes (Q-Byte) bezeichnet sind, wobei fünf Bits den Bestimmungsknotenpunkt und zwei Bits die Anzahl der Quanten angeben, während ein weiteres Bit zur Verkettung der Q-Bytes durch "1"-Werte und zur Beendigung durch^w0ⁿ benutzt wird. Q-Bytes beziehen sich auf die Anforderung oder Überprüfung von Reservierungen für diesen Verkehr durch anschließende Verbindungsstrecken. Ein anderer Verkehr hat den Vorrang gegenüber Q-Bytes, und das Aussenden von Q-Bytes wird in der oben beschriebenen Weise nur durchgeführt, wenn Verkehrsraum in Richtung zum angeforderten Bestimmungsort vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, kann die Reservierungsinformation (beispielsweise Hinzufügung, Löschung, Befehl oder Anforderung von Reservierungen) in den Nachsatzbits eines Minipakets mitgeführt werden. Eine weitere Alternative für den Fall, daß mehr Reservierungsinformationen gesendet werden müssen, als in die verfügbare Übertragungskapazität eines Mehrbenutzerpakets paßt,besteht darin, das asynchrone Mehrbenutzerpaket yorzubelegen und ein Paket auszusenden, das aus der erforderlichen Anzahl von Q-Bytes besteht.

Am Anfang wird die Aktivitätsfeldiaformation in ihrer Gesamtheit übertragen. Wenn danach die verschiedenen Terminals "Beginn¹¹ und "Ende" melden , wird das Aktivitätsfeld unter Verwendung des Systems mit dem Prioritäts/Format-Felderweiterungsbit modifiziert, das oben angegeben wurde. Es zeigt sich, daß im Normalfall durchschnittlich nicht mehr als zwei solche Adressenänderungen in einem Mehrbenutzerpaket, d.h. während einer Zeitperiode von 10 ms, angegeben werden.OUrchschnittlich werden daher 18 Bits (zwei Adressen-Bytes und zwei Erweiterungsbits) für AF1-Modifikationen benötigt. Bei Verwendung von Verbindungsstrecken mit 112 kb/s

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in Sternnetzen beträgt der organisatorische Anteil synchroner Mehrbenutzerpakete etwa 27% unter der Annahme, daß im Mittelwert ein Mehrbenutzerpaket 17 Minipakete aus jeweils drei Zeichen enthält.

Wenn eine neue Adresse eingeführt wird, muß ein entsprechendes Minipaket in das Mehrbenutzerpaket eingefügt werden. Gleichzeitig kann anstelle des Minipakets, das nicht fortgesetzt wird, eine Null eingesetzt werden. Dies wird deshalb durchgeführt, da das Systemprotokoll nicht erlaubt,daß im gleichen Paket gleichzeitig eine Aktivierung und eine Deaktivierung stattfindet. Im nächsten Paket findet die entsprechende Deaktivierung statt, indem entsprechende Erweiterungsbits im Anschluß an ein Prioritäts/Format-Feld 010 eingefügt werden.

Es wird nun auf Fig.12 Bezug genommen, wo asynchrone Mehrbenutzerpakete (AMUP) dargestellt sind. Der Kennzeichenabschnitt gleicht dabei den Kennzeichenabschnitten der zuvor beschriebenen Pakete. Das erste Zeichen des Vorsatzes, d.h. SPfo bezeichnet die Sendepaketzahl, die eine Zahl zwischen 1 und 256 ist. Das nächste Zeichen, das als ACK-Byte angegeben ist, wird für die Schnellbestätigung oder die Nichtbestätigung des korrekten Empfangs der vorhergehenden acht Pakete benutzt.

Dieses Zeichen besteht aus acht Bits, die einzeln angeben, ob die jüngsten Pakete richtig empfangen worden sind. Beispielsweise sind in Fig.13, in der ein Teil von Fig.12 genauer dargestellt ist, das erste Bit im ACK-Byte ein "1"-Bit, das nächste Bit eine "O"-Bit, das nächste Bit ein ^H1"-Bit usw. bis schließlich zum achten Bit, das ein "0"^Bit ist. Beim ersten Bit zeigt der Wert "1" an, daß das von der Empfangs-

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paketzahl im RBfc-Byte angegebene Paket richtig empfangen worden ist. Wenn dieses Paket beispielsweise die Nummer 79 hat, bezieht sich das nächste Bit, ein "O"-Bit, auf das vorhergehende Mehrbenutzerpaket. Oa ein "O"-Bit anzeigt, daß das Paket nicht richtig empfangen worden ist, gibt der Wert "O" in der zweiten Position an, daß das Paket mit der Nummer 78 nicht richtig empfangen worden ist. Der Wert "1" an der nächsten Position zeigt an, daß das Paket mit"der Nummer 77 richtig empfangen worden ist, während der nächste "1"-Wert anzeigt, daß das Paket mit der Nummer 76 ebenfalls richtig empfangen worden ist; der nächste "O"-Wert zeigt an, daß das Paket mit der Nummer 76 nicht richtig empfangen worden ist, was sich mit allen acht Bits fortsetzen läßt.

Das vierte Zeichen des Vorsatzes ist das Prioritäts/Format-FeId. Die ersten drei Bits und die letzten drei Bits dieses Feldes haben die gleiche Funktion wie bei synchronen Mehrbenutzerpaketen. Das vierte und das fünfte Bit sind jedoch ausschließlich asynchronen Paketen zugeordnet. Sie identifizieren Aktivitätsfelder folgendermaßen:

OO = AF2, 01 = AF3, 10 = AF4, 11 = AF5.

Bei Verwendung von Verbindungsstrecken mit 112 kb/s in Sternnetzen beträgt der Organisationsabschnitt asynchroner Mehrbenutzerpakete 30$ unter der Annahme, daß im Mittel ein Mehrbenutzerpaket 17 Minipakete aus jeweils drei Daten enthält.

Es sei daran erinnert, daß ein wichtiges Merkmal des hier beschriebenen Nachrichtenübertragungsnetzes die Integration von Satellitenübertragungsverbindungen und Erdübertragungsverbindungen betrifft. Wie Fig.3 zeigt,

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sind dabei am Ort der Sternknotenpunkte und der Zentralknotenpunkte Sntellitenantennen beteiligt. Bevor die Bedeutung dieser Merkmale näher untersucht wird, ist zu bedenken, daß der Hauptteil des Echtzeitverkehrs aus dem Verkehr besteht, der von Abfrage/Antwort-Terminals erzeugt wird. Biese Terminals arbeiten typischerweise mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 1200 Baud. Außerdem hat sich gezeigt, daß die mittlere Nachrichtenlänge etwa 50 Zeichen beträgt. Wenn nun berücksichtigt wird, daß die bei einer Satellitenübertragung auftretende Laufzeitverzögerung etwa 250 ms beträgt, ist zu erkennen, daß für eine herkömmliche Nachricht die 36 Zeichen oder mehr umfaßt, die für den Empfang einer solchen Nachricht über herkömmliche, auf der Erde befindliche Verbindungsstrecken erforderliche Zeitdauer gleich oder größer als die Satellitenlaufzeit ist.

Bevor in herkömmlicher Weise ein Paket gebildet werden konnte, mußte die Nachricht empfangen werden. Bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 1200 Baud oder 6,66 ms pro Zeichen nimmt die mittlere Nachrichtenlänge von 50 Zeichen etwa 343 ms in Anspruch. Da bei dem hier beschriebenen Nachrichtenübertragungsnetz keine solchen Verzögerungen vorhanden sind, ist es offensichtlich, daß solche Nachrichten schneller über einen Satelliten übertragen werden können, als es bei dem bekannten System bei einer Übertragung über direkte, auf der Erde befindliche Verbindungsstrecken möglich ist.

Bin weiteres Merkmal des hier beschriebenen Nachrichtenübertragungsnetzes besteht darin, daß jeder Knotenpunkt über Satellitenverbindungen direkt mit jedem anderen Knotenpunkt verbunden werden kann. Dies kann außerdem mit minimalem Aufwand und ohne die

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unzähligen Schaltverbindungen erzielt werden, die eine ähnliche Direktverbindung über Landstrecken erfordern würde.

Zur Erzielung aller Verbindungsfunktionen des Nachrichtenübertragungsnetzes könnten zwar Satellitenverbindungen eingesetzt werden, doch besteht ein wesentlicher Vorteil dieses Übertragungsnetzes darin, daß die Satelittenverbindungen mit auf der Erde befindlichen Verbindungen zusammenarbeiten, so daß der Gesamtwirkungsgrad verbessert wird. Beispielsweise können zurVereinfachung der Rückübertragung von Nachrichten und von Protokolldaten beträchtliche Einsparungen hinsichtlich der Zeit und des Pufferspeicherraums erzielt werden, indem ein begrenztes, mit niedriger Geschwindigkeit arbeitendes Spiegelbild des Satellitennetzes auf der Erde geschaffen wird, durch das Satelliten-Mehrbenutzerpakete für den Zweck der Fehlerkorrektur zurückübertragen und begrenzte Protokolläaten (mit beispielsweise 6 Zeichen oder weniger) beschleunigt gesendet werden können. Zur Erzielung dieses Verhaltens arbeiten die auf der Erde befindlichen Kanäle mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 2,4 bis 9,6 KBits pro Sekunde in Abhängigkeit von dem über Satellitenverbindungsstrecken geschickten Verkehr.

Ein weiteres wichtiges Merkmal, das auf die Möglichkeit der Satellitenverbindungen zurückzuführen ist, betrifft die Möglichkeit von Orts- oder Fernerweiterungen. Beispielsweise ist die Möglichkeit der Direkteingabe in das Versorgungsnetz von jedem Ort vorgesehen, der ein Verkehrsvolumen aufweist, das ausreicht, diese Direktangabe zu verlangen. Der daraus resultierende Vorteil ist in diesem Fall, daß von dem Erweiterungsort aus ein relativ billiger Anschluß

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über eine Erdverbindung in das Übertragungsnetz geschaffen wird, wobei ein großes Verkehrsvolumen über den Satelliten zu dem Ort übertragen werden kaolin, zu dem der Hauptanteil des umfangreichen Verkehrs gewöhnlich gelenkt wird. Dabei ist offensichtlich, daß sich beträchtliche Einsparungen ergeben, da eine relativ billige, auf der Erde befindliche Übertragungsleitung die Einrichtung mit dem Netz verbindet, und der Hauptverkehr kann in einfacher ¥eise mittels der großen Kapazität behandelt werden, die in der Satelitteneinrichtung vorhanden ist. Der Zweck dieser Erdverbindung ist bei diesem Merkmal in der RückÜbertragung von Nachrichten zu Fehlerkorrekturzwecken und in der übertragung entsprechender Protokolläaten zu sehen*.

Ein weiterer Vorteil des integrierten Satelliten/Erd-Nachrichtenübertragungsnetzes ist die Fähigkeit, die Fehlerkorrektur von Paketen'zu behandeln, die entweder im Falle der Verwendung von Satelliten durch eine Übertragungsschwäche oder atmosphärische Störungen oder im Fall von Erdverbindungsstrecken durch natürliche oder von Menschen hervorgemifene (impulsförmige ) Störungen beschädigt worden sind. Es sei daran erinnert, daß bisher Pakete oft vollständig aus Informationen eines Benutzers gebildet worden sind, so daß ein innerhalb des Pakets auftretender Fehler das gesamte Paket ungültig machen würde. Da ein solches Paket typischerweise aus einer Anzahl vonZeichen besteht, ist zu erkennen, daß ein gesamtes Paket mit beträchtlicher Größe zurückübertragen werden müßte. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Übertragungsfehler in Satellitenverbindungsstrecken typischerweise zu konzentrierten Fehlern führen, die nur in sehr wenigen Minipaketen innerhalb eines der Satelliten-Mehrbenutzerpakete auftreten. Auch wenn das

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beeinflußte Satelliten-Mehrbenutzerpaket in der zugewiesenen Zeit (vor dem Leeren der Ausgabepuffer ) zurückübertragen werden kann und es als Folge davon notwendig wäre, die fehlerhaften Minipakete zum Benutzer zu senden, würde in diesem Fall die Fehlerprüfung durch den Benutzer an seiner eigenen Nachricht diesen Zustand offenbaren und die Rücksendung seiner Nachricht durch das Netz anfordern. Dabei hat sich gezeigt, daß wegen der konzentrierten Fehler nur eine kleine Anzahl von Teilnehmern betroffen wäre, so daß das gesamte System mit einer Anforderung einer großen Anzahl von Nachrichtenrückübertragungen nicht belastet würde. Diese und andere Merkmale des integrierten Sate ten/Erd-Nachrichtenübertragungsnetzes lassen sich den Figuren 14 und 15 entnehmen, die die integirerten Erd- und Satelliten-Unternetze bzw. den Satelliten-Erweiterungsknotenpunkt zeigen.

Die Figuren 16 und 17 zeigen die zeitlichen Beziehungen zwischen den Sternknotenpunkten und den Zentralknotenpunkten.Dies kann bei der Betrachtung der Fehlerkorrektur- und Prüfeigenschaften des Übertragungsnetzes von besonderer Bedeutung sein. Es sei daran erinnert, daß gewisse Informationen, die innerhalb von Mehrbenutzerpaketen übertragen werden, auf die Fehlerkorrektur- und Rückübertragungseigenschaften bezogen sind. Die Fehlerkorrektur beruht auf der Rückübertragung der Mehrbenutzerpakete zwischen benachbarten Knotenpunkten unter Verwendung des Schemas der impliziten positiven Rückmeldung und der expliziten negativen Rückmeldung. Zur Aufrechterhaltung des kontinuierlichen Flusses synchroner Daten unter Ermöglichung von drei bis vier Rückübertragungen unrichtig empfangener

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- 59 - . -■'-- ■

2#222Λ6

Mehrbenutzerpakete wird an jedem Ausgangsanschluß ein Ausgabepuffer verwendet, der groß genug ist um vier Minipakete zu speichern. Wenn während der vom Ausgatepuffer verursachten Verzögerungszeit von 40 ms das fehlerhafte Mehrbenutzerpaket nicht richtig empfangen werden kann, wird es in Vorwärtsrichtung weiter übertragen, da die Fehler gewöhnlich auf nicht mehr als 1 oder 2 Minipakete (Teilnehmer) begrenzt sind, Eine negative Rückmeldung wird über ein HDC-Abrufzeichen gesendet, das das fortgesetzte asynchrone Mehrbenutzerpaket vorbelegt und in den verbleibenden Zeitkanal ein NuIl-Eaket einsetzt. Die negative Rückmeldung wird vom sendenden Knotenpunkt vor seiner nächsten synchronen Aussendung empfangen, so daß er eine Rückübertragung bewirkt.

Wenn eine Rückübertragung erforderlich ist, dann wird das Mehrbenutzerpaket auf einer zentralen Verbindungsstrecke mit doppelter Redundanz zurückübertragen, während auf einer Sternverbindungsstrecke ein Mehrbenutzerpaket über den Alternativweg (den nahen Nachbarn) unter Anwendung der Leitungsdurchschalttechnlk rückübertragen wird, während zwei Kopien über die ursprüngliche Verbindungsstrecke zum Zentralknotenpunkt zurückübertragen werden. Wenn keine der drei Rückübertragungen fehlerfrei ist, wird das gleiche Rückübertragungsschema noch einmal versucht. Das Prioritäts/ Format-Feld des Mehrbenutzerpaket-Vorsatzes zeigt die Art der Rückübertragung an.

Bezüglich asynchroner Mehrbenutzerpakete beruht die Fehlerkorrektur auf der RUckübertragung des Mehrbenutzerpakets. Dabei wird eine explizite positive Rückmeldung oder eine explizite negative Rückmeldung angewendet, da die Kontinuität der Datenübertragung bei asynchronen Mehrbenutzerpaketen nicht so kritisch ist. Die Fehlerrückübertragung wird vom Vorsatz des Mehrbenutzerpakets ausgelöst, und

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KSFE

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sie erfolgt in einem asynchronen Zeitkanal.

Wie oben erwähnt wurde, sind die Eigenschaften des Nachrichtenübertragungsnetzes besonders attraktiv bei der übertragung codierter Sprache in synchronen Mehrbenutzerpaketen zusammen mit anderen Daten. Dies ist gekennzeichnet durch:

(1) eine minimale Eingabeverzögerung (10 bis 20 ms bei 2,4 kb/s);

(2) eine niedrige mittlere Nachrichtenverzögerung (70 ms);

(3) eine niedrige mittlere Rate unentdeckter Fehler (10

Fehler/Bit);

(4) eine niedrige Schwankungsbreite der Nachrichtenäbertragungslaufzeit)„

Die Minimalisierung der Eintrittsverzögerung ist bei der Übertragung codierter Sprache von großer Bedeutung. Bei dem hier beschriebenen Nachrichtenübertragungsnetz beträgt die Eintrittsverzögerung für ein aus 24 Bits bestehendes Minipaket aus einem mit einer übertragungsgeschwindigkeit von 2,4 kb/s arbeitenden Terminal für codierte Sprache 10 bis 20 ms. Diese kleine Verzögerungszeit kann der Verzögerungszeit eines nichttransparenten Netzes, beispielsweise dem Netz ARPANET, gegenübergestellt werden. In diesem Fall werden bei einem direkten Zugriff auf das Netz über ein TIP entweder Pakete mit 1000 Bits bei einer entsprechenden Eintrittsverzögerung von über 400 ms für Terminals .

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mit einer übertragungsgeschwindigkeit von 2,4 kb/s oder viele kleinere Pakete mit sehr großem organisatorischen Anteil gebildet. Die zuletzt^genannte Lösung setzt zwar die Zeit für die Bildung der Pakete herab, jedoch werden die Schwankungsbreite der Nachrichtenübertragungslaufzeit und die Probleme bei der Paketfortschaltung beträchtlich vergrößert. Die hohe Fehlerrate und die hohen Laufzeitschwankungen sind besonders bei der übertragung codierter Sprache schädlich, da sie zu einem Verlust der Rahmensynchronisierung führen, wenn die statistische Multiplexierung angewendet wird.

Bei einem Synchron-Terminal, das direkt mit einem Netz mit Paketdurchschaltung gekoppelt ist, sollte allgemein ein solches Format vorliegen, daß das Netz die Nutzinformation (d.h. Besetzt-und Leerperioden) identifizieren kann. Bei vorhandenen Synchron-Datenterminals mit ihren Anschlußprotokollen sind diese Erfordernisse gewöhnlich erfüllt. Dies gilt jedoch im allgemeinen nicht für Sprach-Terminals gemäß dem Stand der Technik.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird codierte Sprache in ein solches Format gebracht, daß eine direkte Ankopplung an das beschriebene Nachrichtenübertragungsnetz ermöglicht wird, indem eine Einrichtung zur Identifizierung aktiver und unbesetzter Perioden geschaffen wird. Wenn aktive Perioden mit HDL-Kennzeichen angegeben sind, dann zeigen das vordere Kennzeichen den Start eines Blocks aus codierter Sprache und das hintere Kennzeichen das Ende dieses Blocks an. Die Einfügung eines HDLC-Bits erfolgt, damit verhindert wird, daß die codierten Sprachdaten Kennzeichen imitieren. Dadurch sind Blöcke mit variabler Länge möglich, was ein

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weiteres Merkmal ist, das für codierte Sprache von Bedeutung ist. Dabei ist zu bedenken, daß die durchschnittliche Dauer eines einsilbigen Worts 1/4 Sekunden beträgt, was bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 2,4 kb/s eine Blocklänge von 600 Bits bedeutet ; bei einem kurzen Gesprächsabschnitt mit einer Dauer von einer Sekunde ergeben sich bei 2,4 kb/s Blöcke mit einer Länge von 2400 Bits.

Normalerweise wird dieses Protokoll unter Verwendung von Hardware, beispielsweise von einem Mikroprozessor als Teil der Sprachverarbeitungseinrichtung, ausgeführt. Diese Ausführung wird unter Verwendung der spektralen Amplitudeninformation ermöglicht, die in jedem Rahmen des Kanalvocoder-Ausgangssignals enthalten ist. Beispiele geeigneter Vocoder sind Sprachprozessoren VADAC II und VACAD V- sowie lineare Vöraussagecodierer. Eine Rahmenstruktur für einen synchronen Betrieb bei 2,4 kb/s ist in Fig.18 dargestellt, wo zu erkennen ist, daß das Rahmen-Ausgangssignal eines VADACV-Sprachprozessors aus 54 Bits besteht, die folgendermaßen verteilt sind: Zunächst sind 6 Bits vorgesehen, die die Tonhöhensteuerung repräsentieren; auf diese Bits folgt ein Bit für die Rahmensynchronisierung, an das sich die restlichen 47 Bits anschließen, die Spektrumsdeskriptoren darstellen.

Wenn der Vocoder im Leerlaufbetrieb arbeitet, haben alle Bits der Spektrumsdeskriptoren einen niedrigen Wert, während einige von ihnen einen hohen Wert haben, wenn sich der Vocoder im aktiven Zustand befindet. Die Ausführung setzt sich aus Empfangsfunktionen (vom Vocoder VADAC) und aus Sendefunktionen (zum Vocoder VADAC) zusammen.

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Der Empfangsmodul führt die ursprüngliche Rahmenbildung . und die kontinuierliche Rahmenprüfung der ankommenden Rahmen aus jeweils 5^+ Bits durch. Wegen der byte-orientieren synchronen Leitungsädaptoren (es können beispielsweise serielle Schnittstellen des Typs DU11 der Firma Digital Equipment Corporation zur Ankopplung der Vocoder VADAC an" die zuvor erwähnten Einheiten PDP11 verwendet werden) und wegen der byte-orientierten Pufferroutinen werden ankommende Rahmen jeweils in Vierergruppen (27 Bytes) gespeichert, damit die Verarbeitung eines Bytes nach dem anderen erleichtert wird.

Während eine Anfangsfolge von Rahmen unmittelbar übertragen wird, damit der VADAC-Empfanger für die Erzielung der ursprünglichen Rahmensynchronisierung freigegeben wird, wird dies deshalb ausgeführt,, den Empfänger daran zu hindern, mit der ersten aktiven Rahmenfolge zu synchronisieren.

Aktive Rahmen und unbesetzte Rahmen werden nacheinander ohne Sprachbegrenzung mit der Verzögerung um einen Rahmen (22,5 ms) identifiziert. Ein anderer Weg, der darauf beruht, den Zustand (aktiv oder unbesetzt) des nächsten Rahmens auf der Basis des Zustandes des derzeit vorliegenden Rahmens vorherzusagen, würde keine Verzögerung erfordern, doch würde er bis zu einem Rahmen mit Sprachbegrenzung am Beginn der Sprachnachrichten ergeben.

Am Ende jeder Aktivrahmenfolge ist ein Überhang vorgesehen, damit sichergestellt wird, daß die Sprechnachricht geendet hat; dies bedeutet, daß Verschlußkonsonanten in der Sprache kurze Pausen ( unbesetzte Perioden ) vorangehen , die in der

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Mitte von Wörtern und Sätzen auftreten. Der Überhang verlängert aktive Perioden in der Sprache, so daß kurze Pausen absorbiert werden und dadurch längere -kontinuierliche Sprechnachrichten entstehen. Dieser Überhang kann variabel oder fest sein, was von den statistischen Eigenschaften der Verschlußkonsonanten und von der im hier beschriebenen Netz angewendeten Flußsteuerung abhängt.

Der Sendemodul führt die folgenden Funktionen aus: Zunächst wird die empfangene Anfangsrahmenfolge zum VADAC-Empfanger ausgegeben, woran sich unmittelbar an Ort und Stelle gespeicherte Leerrahmen anschließen, damit die Anfangsrahmensynchronisierung im VADAC-Empfänger hergestellt und aufrechterhalten wird. Abgehende Leerrahmen werden gekennzeichnet und Rahmen neu ankommender Nachrichten werden identifiziert. Auf Grund der aus 54 Bit bestehenden Vocoder-Rahmen und der zuvor beschriebenen byte-orientierten Einrichtungen befindet sich der erste Rahmenimpuls in Sprachnachrichten nicht immer in der ersten Bitposition des ersten Bytes, sondern an einer von vier möglichen Positionen. Daher werden am Anfang jeder Nachricht einige Rahmen (beispielsweise 5 oder 6) überprüft, um festzustellen, welche der vier möglichen Rahmenfolgen empfangen wird. Dies bringt eine Verzögerung mit sich, die mittels der für die synchrone Fehlersteuerung benutzten Netzausgabepufferung aufgenommen wird.

Sobald neu ankommende aktive Rahmen identifiziert und abgehende Leerrahmen mit Kennzeichen versehen sind, wird der erste aktive Rahmen in Jeder Nachricht mit dem letzten Leerrahmen verkettet, damit die Rahmensynchronisierung des VADAC-Empfängers aufrechterhalten wird. Die Verkettung

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ist wegen der variablen NetζVerzögerungen erforderlich, die zur Folge haben, daß aktive Nachrichten an beliebigen Zeitpunkten bezüglich der an Ort und Stelle erzeugten Leerrahmen ankommen . Aktive Rahmen werden daher gepuffert, bis der vorhandene Leerrahmen ausgegeben ist. Normalerweise wird eine auf diese Pufferung zurückzuführende variable Verkettungsverzögerung von 0 bis 1 Rahmen hervorgerufen. Gemäß der Erfindung führt die Verarbeitung eines Byte nach Hern anderen zu Verkettungsverzögerungen von nur bis 4 Rahmen ( 90 ms); diese Verzögerungszeiten werden jedoch zum größten Teil von der Pufferverzögerung für die zuvor erwähnte Fehlerkontrolle aufgenommen; sie kann durch weitere Verarbeitung bis auf maximal einen Rahmen reduziert werden.

Nachrichten im Nachrichtenübertragungsnetz können als Typ 1, Typ 2,Typ 4 oder Typ 8 abhängig von der Anzahl der erforderlichen Bedienungseinheiten klassifiziert werden, die ihrerseits von der Benutzerleitungsgeschwindigkeit abhängt; beispielsweise erfordern 1,2 kb/s-Nachrichten eine Bedienungseinheit und 9,6 kb/s-Nachrichten 8 Bedienungseinheiten.

Die Ausdrücke "Menge" und "Job" werden vertauschbar benutzt; der Ausdruck "Mengen.©inheit" wird eingeführt. Eine Mengeneinheit entspricht 1,2 kb/s; eine Nachricht des Typs 1 besteht also aus einer Mengeneinheit.

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Bei der Betrachtung der LaufzeitVerzögerungen im Nachrichtenübertragungsnetz sei angenommen, daß eine unbegrenzte Job-Besetzung mit Nachrichten des Typs 1, des Typs 2, des Typs 4 und des Typs 8 . und Mengenankünfte nach der Polsson-Verteilung vorliegen, wobei die Mengengröße an jedem Ankunftszeitpunkt beliebig ist.

Wie für den Fachmann erkennbar ist, gleicht ein Netzeingangsknotenpunkt einem M/M/m-System , wobei Jede der m Einheiten eine Kanalkapazität von 1,2 kb/s aufweist. Die Nichthomogenität der Nachrichtenbesetzung verursacht eine Ausnutzung, die unter einer optimalen Ausnutzung der Bedienungseinheiten liegt.

In Netzeingangsknotenpunkten wird eine ankommende Nachricht entweder so bedient wie sie ankommt (wenn genügend Bedienungseinheiten verfügbar sind),oder sie wird in eine Warteschlange eingereiht. Das Netz bedient keine zweite Nachricht von einem Terminal, während die vorhergehende Nachricht dieses Terminals noch behandelt wird.

Beispielsweise kommen Nachrichten in der folgenden Reihenfolge an: Typ 1, 4, 1, 2, 1, 8, 1, 2, 2, 4, wobei m , also die Anzahl der Bedienungseinheiten,den Wert 15 hat; wenn eine strenge FIFO-Folge (first in-first out-sequence) angewendet wird, wird ein Minipaket aus jeder der ersten fünf Nachrichten für die Übertragung in ein Mehrbenutzerpaket eingefügt, so daß fünf Nachrich-

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ten in einer Warteschlange eingereiht bleiben und 6 von 15 Bedienungseinheiten im Leerlaufzustand arbeiten. Dies ist natürlich keine effektive Möglichkeit zur Reduzierung von Annahmelaufzeitverzögerungen; in dem hier beschriebenen Nachrichtenübertragungsnetz wird daher eine selektive FIFO-Folge (SFIFO-Folge) angewendet, damit die Anzahl der im Leerlaufbetrieb arbeitenden Bedienungseinheiten auf ein Minimum herabgesetzt wird. In einer SFIFO-Folge wird ein Minipaket aus jeder der ersten fünf Nachrichten in das Mehrbenutzerpaket zur Aussendung eingefügt (wie bei der FIFO-Folge), die Nachricht des Typs 8 würde an erster Stelle in die Warteschlange eingefügt, ein Minipaket aus jeder der vier nächsten Nachrichten wird ebenfalls in das Mehrbenutzerpaket eingefügt und die Nachricht des Typs 4 würde an zweiter Stelle in die Warteschlange eingereiht. Daher befinden sich zwei Nachrichten in der Warteschlange mit Priorität für die Einfügung in das nächste Mehrbenutzerpaket (unter der Annahme, daß genügend Bedienungseinheiten verfügbar sind), und nur eine von 15 Bedienungseinheiten würde im Leerlaufbetrieb verbleiben.

Gemäß einem weiteren Wichtigen Merkmal der Erfindung ist in dem Nachrichtenübertragungsnetz eine momentaiB Bandbreitenerwe iterung (IBE) vorgesehen, damit im Leerlaufbetrieb arbeitende Bedienungseinheiten dazu benutzt werden können, die Bedienungsrate auf Nachrichten auszudehnen, die entweder eine Zugangsverzögerung erfahren haben, oder über eine mit hoher übertragungsgeschwindigkeit arbeitende Leitung in Gruppenform angekommen sind. Wenn das IBE-Verfahren nicht angewendet wird, entspricht ein Netzeingangsknotenpunkt einem M/M/m-System. Jedesmal dann,

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wenn ein Mehrbenutzerpaket gebildet wird, wird das Mehrbenutzerpaket entsprechend einer SEIFO-Folge durch das Mehrfach-Bedienungseinheitensystem zusammengefügt. Wenn dann im Leerlaufbetrieb arbeitende Bedienungseinheiten übrigbleiben, werden sie von dem momentanen Bandbreitenerweiterungssystem in der Weise angewendet, daß sie für das Mehrfach-Bedienungseinheitensystem unsichtbar bleiben. Die Bandbreitenerweiterung sorgt also für eine-erweiterte Nachrichtenbedienung, führt Jedoch nicht zn einer Änderung der Ankunftsstatistik oder der mittleren Anzahl von Bedienungseinheiten, die vom Mehrfach-Bedienungseinheitensystem ausgenutzt wirdj es gilt weiterhin m mal ρ , wobei ρ der Ausnutzungsfaktor und m die Anzahl der Bedienungseinheiten sind.

Das momentan? Bandbreitenerweiterungssystem kann Jeweils zur Zeit der Bildung eines Mehrbenutzerpakets (durch neue Ankünfte) vorbelegt, oder (wenn im Leerlaufbetrieb arbeitende Bedienungseinheiten und Kandidaten für das Erweiterungssystem vorhanden sind) wieder aufgenommen werden.

Der sich aus der Möglichkeit der momentanen Bandbreitenerweiterung (IBE) ergebende Service mit erweiterten Nachrichten verkürzt die durchschnittliche Nachrichtenlänge, die für das Mehrfach-Bedienungseinheitensystem erkennbar ist, so daß die Nachrichtenbedienungszeit verkürzt wird, da die Nachrichtenbedienungszeit in einem großen Ausmaß von der Nachrichtenlänge bei niedrigen Übertragungsgsschwindigkeiten wie 1,2 kb/s oder 6, 66 Zeichen/ms abhängt. Mit dem IBE-System werden

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Bedienungseinheiten früher als ohne IBE-System freigegeben, wodurch die Zeittransparenz des Nachrichtenübertragungsnetzes durch Reduzierung der Eintrittsverzögerungen vergrößert wird. Bas IBE-System hat keinen Einfluß auf die Ankunftsstatistik der Nachrichten, die unter der Steuerung durch die Benutzer steht und als Poisson-Verteilung angenommen wird. Durch Verkürzen der mittleren Nachrichtenlänge, dadurch, daß alle 10 ms eine andere Kanalkapaätät verwendet wird, vereinigt das IBE-System eine Anzahl verschiedener Betriebsgeschwindigkeiten, so daß sich ein M/M/m-System ohne IBE in ein M/G/m-System ändert. Dies bedeutet, daß die durchschnittlichen Nachrichtenlängen, die für das Mehrfach-Bedienungseinheitensystem erkennbar sind, nun kürzer und weniger zufällig verteilt sind (C-j^< 1) d.h. daß der Variationskoeffizient C, kleiner als 1 ist. Das Mehrfach-Bedienungseinheitensystem erkennt jedoch nicht das Vorhandensein des Betriebs des IBE-Systems, sondern es nimmt an, daß diese kürzeren Nachrichten mit einer weniger zufälligen Verteilung vom Benutzer erzeugt werden.

Das IBE-System bewirkt die übertragung von Nachrichten zum Bestimmungsknotenpunkt mit höherer Geschwindigkeit, als sie ausgegeben werden lönnen, so daß am Ausgangsknotenpunkt eine Warteschlange enterteht, die mehrere RückÜbertragungen zur Fehlerkorrektur als die wenigen, beim herkömmlichen 4 MP-Ausgabepuffer möglichen Rückübertragungen erlaubt. Unbesetzte Bedienungseinheiten sind Nachrichten, die für das IBE-System passend sind, nach dem FIFO-Prinzip zugeordnet, also nach dem Prinzip, daß zuerst eingegebene Nachrichten auch zuerst wieder ausgegeben werden. Jede Zuordnung repräsentiert 12 Bits

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oder eine Bandbreitenmenge. Der Abschnitt des Mehrbenutzerpakets (oder des Minipakets im Falle von Nachrichten des Typs 1), der der momentanen Bandbreitenerweiterung unterzogen wird, wird zu einem Erweiterungs-Minipaket (EMP) geformt, das aus 12 Datenbits und aus einem Nachsatzbit besteht, das anzeigt, ob ein weiteres Erweiterungs-Minipaket folgt oder nicht; der Abschnitt wird in das Mehrbenutzerpaket eingefügt, das dem Minipaket für diese Nachricht folgt (siehe Fig.20).

Das in den Nachsatzbits des Minipakets enthaltene Protokoll zeigt an, ob eine momentane Bandbreitenerweiterung für diese Nachricht vorhanden ist oder nicht.

Das FIFO-Prinzip zur Zuordnung der Bedienungseinheiten bei der momentanen Bandbreitenerweiterung läuft folgendermaßen ab:

Unter der Voraussetzung, daß sie nicht von einer anderen Nachricht in der selektiven FIFO-Schlange benutzt werden können, werden unbesetzte Bedienungseinheiten der ersten Nachricht in der FIFO-Schlange (Jeweils eine Bedienungseinheit für 12 Bits) zugeordnet, bis entweder unbesetzte Bedienungseinheiten oder die erste Nachricht aufgebraucht sind. Wenn unbesetzte Bedienungseinheiten übrigbleiben, werden sie der zweiten Nachricht zugeordnet, bis diese aufgebraucht ist, usw. Diese Zuordnung im Hinblick auf neue Ankünfte und die selektive FIFO-Warteschlange wird alle 10 ms durchgesehen.

Nicht alle Nachrichten, die als Kandidaten für die momentane Bandbreitenerweiterung angesehen werden, werden auch der Erweiterung unterzogen. Einige können über den normalen

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Betriebsablauf wieder abgegeben werden, bevor die momentane Bandbreitenerweiterung auf sie angewendet wird. Die Anwendung der momentanen Bandbreitenerweiterung schafft mehr als einen Typ der Nachrichtenpopulation; die Verfügbarkeit einer Bedienungseinheit hängt daher davon ab, welcher Nachrichtentyp bedient wird (in eine Warteschlange eingereiht oder nicht, durch das IBE-System erweitert oder ohne Erweiterung weitergeleitet). Die Verteilung der Eintrittsverzögerungszeiten ist daher hyperexponentiell (C^>1).

Die obige Beschreibung des Systems der momentanen Bandbreitenerweiterung gilt beispielsweise für einen Verkehr über eine Übertragungsstrecke, auf der es nicht erforderlich ist, Reservierungen vorzunehmen. Bei einem Verkehr über mehrere Übertragungsstrecken erfolgt die Zuordnung freier Bedienungseinheiten für eine momentane Bandbreitenerweiterung zuerst für Nachrichten, die keine Reservierungen benötigen (eine Übertragungsstrecke), dann für Nachrichten, die eigene Reservierungen erfordern und festhalten, und schließlich für Nachrichten, die zusätzliche Reservierungen erfordern, jedoch nicht festhalten.

In anderen Worten heißt das, daß Nachrichten, die einer momentanen Bandbreitenerweiterung unterliegen, mehr Reservierungen erfordern, und diese für kürzere Zeitperioden benutzen, da die Nachrichtenlängen als Ergebnis der Anwendung der momentanen Bandbreitenerweiterung komprimiert werden.

Anders als bei einem herkömmlichen Paket-Durchschaltnetz werden die Pakete hier parallel Übertragen und durchgeschaltet. Das bedeutet, daß jeder Benutzer von einem kleinen Bruchteil einer gegebenen Verbindungskapazität,

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d.h. von einem der Kanäle der Verbindung, Gebrauch macht. Wegen dieser Tatsache wird die Flußsteuerung als "Kanalflußsteuerung¹¹ (CFC) bezeichnet.

Die Kanalflußsteuerung wird angewendet, damit

(I) die Blockierung in jedem Zweig des Netzes unter Anwendung eines globalen Reservierungsschemas gesteuert wird,

(II) die synchronen Warteschlangen an allen Knotenpunkten für den durchgehenden Verkehr eliminiert werden,

(III) die Laufzeitschwankungen umsetzungsfrei durchgegebener Nachrichten reduziert werden, so daß codierte Sprache vermischt mit Daten übertragen werden können,

(IV) das Netz für einen Betrieb mit stark gesättigten Verbindungsstrecken über .lange Zeitperioden freigegeben wird,

(V) die Warteschlangen an Zwischenknotenpunkten zwangsweise so eingestellt werden, daß ein D/D/1-System angenähert wird, das einen vollständig geordneten Fluß repräsentiert,

(VI) ein Verlust der Reservierungen verhindert wird, wenn ein Ausfall eines Knotenpunktes stattfindet und

(VII) die Eintrittsverzögerungszeiten an Eingangsknotenpunkten auf ein Minimum herabgesetzt werden, indem der Fluß der Reservierungen entsprechend den laufenden Verkehrsanforderungen gesteuert und verwaltet wird.

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Zahlreiche herkömmliche Flußsteuerungen ermöglichen weder eine Gobalsteuerung noch erlauben sie das Arbeiten von Netzzweigen in einem stark gesättigten Zustand. Außerdem können sie keine LaufzeitSchwankung für Umsetzungsfrei übertragene Nachrichten erzeugen, die so niedrig ist, daß das Netz codierte Sprache zusammen mit Daten übertragen kann.

Der Zweck der Kanalflußsteuerung besteht darin, eine Blockierung in ^eder Verbindungsstrecke des Netzes auf Grund kurzzeitiger Verkehrsspitzen zu vermeiden; auf Grund der Vermeidung von Blockierungen ergeben sich optimale Durchgangszeiten, während gleichzeitig eine maximale Kanalausnutzung ermöglicht wird. In den hier beschriebenen Ausführungsformen betrifft die Flußsteuerung nur den synchronen Verkehr. Der synchrone Verkehr hat außerdem stets Priorität gegenüber einem asynchronen Verkehr, da der asynchrone Benutzer annehmbare Unterbrechungen tolerieren kann.

Die hier angewendete Flußsteuerung beruht auf Gesamtheiten, die als "Reservierungen" bezeichnet werden. Eine bestimmte Reservierung ist eine Menge, die 12 Bits in einem synchronen Minipaket entspricht, das sich auf einem bestimmten Kanal in einen Austrittsknotenpunkt bewegt,(d.h. auf der letzten Übertragungsstrecke). Diese Reservierungen sind erforderlich, wenn ein Minipaket über zwei oder drei Verbindungsstrecken wandert, damit es den Bestimmungsknotenpunkt erreicht. Wenn eine Reservierungsmenge für eine Sternverbindungsstrecke von

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einem zentralen Knotenpunkt zu einem weiteren Knotenpunkt weitergegeben wird, reserviert sie auch Bandbreite auf der zentralen Verbindungsstrecke.

Eine ankommende synchrone Nachricht muß daher auf eine ausreichende Reservierungsmenge auf der letzten zu durchlaufenden Verbindungsstrecke warten, und sie muß dann außerdem für einen verfügbaren Raum in einem sich auf der ersten Verbindungsstrecke bewegenden Mehrbenutzerpaket warten, damit das erste Minipaket übertragen wird. Zur Reduzierung dieser Eintrittsyerzögerungszeit für die Übertragung synchroner Daten können asynchrone Mehrbenutzerpakete von den synchronen Mehrbenutzerpaketen vorbelegt werden.

Die Arbeitsweise der Kanalflußsteuerung kann in einer sehr vereinfachten Weise durch das folgende Warteschlangenmodell bei Flugpassagieren erläutert werden. Es sei angenommen, daß jeder Knotenpunkt des in Fig.1 dargestellten Sternnetzes ein Flughafen ist. Außerdem sei angenommen, daß Flugzeuge (Mehrbenutzerpakete) mit verschiedenen Größen (Kanalkapazitäten), in denen sich Passagiere (Minipakete) befinden, die Sternknotenpunkte in festen Zeitintervallen (10 ms) verlassen und gleichzeitig am zentralen Knotenpunkt ankommen. Am zentralen Knotenpunkt erreichen einige der Passagiere ihren letzten Bestimmungsort, während andere ihre Anschlußflüge erreichen. Die Kanalflußsteuerung stellt die Warteschlangen am zentralen Knotenpunkt vom D/M/l-System einfach dadurch auf ein D/D/1-System um, daß die Passagiere

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daran gehindert werden, ihre Reisen anzutreten, ohne daß sie Reservierlangen für die Anschlußflüge erhalten haben.

Die Existenz der dem D/D/1-System angenäherten Warte-Schlangensystemen an den zentralen Knotenpunkten bringt mit sich, daß die Verbindungsstrecken des Netzes unter der Ausnutzung ihrer vollen Kapazität, d.h. mit tiefer Sättigung, über unbegrenzte Zeitperioden arbeiten können,· vorausgesetzt, daß die durchschnittliche Anzahl der in das Netz pro Sekunde eintretenden Pakete, die für einen bestimmten Knotenpunkt bestimmt sind, gleich der durchschnittlichen Nachrichtenlänge multipliziert mit der Kanalkapazität der gesättigten Verbindungsstrecke ist, die diesen Bestimmungsknotenpunkt mit dem nächsten zentralen Knotenpunkt des Sternnetzes verbindet.

Dies ist ein ganz entschiedener Vorteil der Kanalflußsteuerung,der weit darüber hinausgeht, nur eineBlockierungssteuerung vorzusehen.. ^;

In einem herkömmlichen Netz mit Paketdurchschaltung werden Pakete seriell über Leitungen übertragen, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten. Wegen der Einschränkungen eines M/M/l-WarteSchlangensystems ist es nicht ratsam, in einem K-N.etz mit Werten von ρ über 0,7 oder 0,8 zu arbeiten, wenn es erwünscht ist, eine niedrige ÜberlaufWahrscheinlichkeit und kleine Puffergrößen aufrechtzuerhalten. Ausserdem sind an jedem Knotenpunkt des Netzes Warteschlangen vorhanden. Diese können verschiedene Größen haben und verschiedene Verzögerungszeiten hervorrufen.

Wenn zwei oder mehr Pakete, die zu einer bestimmten Nachricht gehören, zu ihrem Bestimmungsknotenpunkt unter

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Verwendung verschiedener Wege übertragen werden, erfahren sie unterschiedliche Verzögerungszeiten, so daß sie gewöhnlich aus ihrer Reihenfolge geraten. Diese Laufzeitschwankung der umsetzungsfrei übertragenen Nachricht macht es äußerst schwierig codierte Sprache und Daten im gleichen Netz zu übertragen.

Wenn Teilnehmerpakete über die gleichen, mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit arbeitenden Verbindungsstrecken parallel übertragen werden, dh. jeder Teilnehmer einen kleinen Teil der Bandbreite besitzt, können nicht nur große Einsparungen hinsichtlich der Speicherkosten erzielt werden, sondern es wird auch erreicht, daß unbesetzte Perioden parallel auftreten. Es bedeutet einfach, daß es durch die Anwendung der momentanen Bandbreitenerweiterung (IBE) möglich ist, einen Übertragungswirkungsgrad zu erreichen, der über dem mit statistischer Multiplexierung erreichbaren Wirkungsgrad liegt. Weiter©Verbesserungen des Übertragungswirkungsgrades und der Laufzeitverzögerunge.n sind möglich, wenn die mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit arbeitenden Verbindungsstrecken in 1,2 kb/s-Kanäle unterteilt werden und jeder Kanal mittels einer Reservierungsprozedur gesteuert wird. Eine solche Prozedur wird in dem Netz angewendet; sie wird als Kanalflußsteuerung (CFC) bezeichnet.Die beste Ausführung der Kanalflußsteuerung liegt vor, wenn eine Struktur benutzt wird, die aus einer Anzahl von Sternnetzen besteht. Die zentralen Knotenpunkte können dann den Fluß von Reservierungen steuern und verwalten, während Sternnetze die minimalen Durchgangslaufzeiten durch Konzentrieren des Verkehrs

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erzielen. Die zentralen Knotenpunkte können dann voll miteinander verbunden werden, indem sowohl auf der Erde befindliche Verbindungsstrecken als auch 12-14- GHz-Satellitenkanäle benutzt werden. An einem Ende der Möglichkeiten zum Aufbau des Systems können diese auf der Erde befindlichen Übertragungsstrecken so umfangreich gemacht werden, daß sie den gesamten Echtzeitverkehr übertragen. Am anderen Ende der Möglichkeiten können sowohl Mengendaten als auch Echtzeitdaten über Satelittenkanäle unter Verwendung von Dachantennen übertragen werden, wobei Kanalkapazitäten für die auf der Erde befindlichen Übertragungsstrecken mit Werten bis herab zu 0,9 kb/s ausgewählt werden. In diesem Fall wird das auf derErde befindliche Ubertragungsstreckennetz nur dazu benutzt, die Protoköllnachrichten und die Rückübertragungen von Satellitenpaketen zu übertragen.

Die vorgeschlagene Kanalflußsteuerung setzt die mittleren Laufzeiten synchroner Nachrichten in einem Sternnetz im gesamten Bereich herab, 'indem Warteschlangen reduziert, wenn nicht sogar vollständig eliminiert werden. Mit anderen Worten heißt das, daß die Kanalflußsteuerung ein D/M/l-System zwangsweise an ein D/D/1-System annähert, wodurch ein vollständig geordneter Fluß repräsentiert wird.

Das Vorhandensein von WarteSchlangensystemen an den zentralen Knotenpunkten, die an das D/D/1-System angenähert sind, ermöglicht dem System, mit völlig gesättigten Zweigen, d.h. im maximalen Verbindungswirkungsgrad über lange Zeitperioden zu arbeiten, wenn die Kanalkapazitäten dieser

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Zweige durch sorgfältige Verkehrsberechnungen so bestimmt werden, daß die mittlere Anzahl von Paketen, die pro Sekunde mit dem Ziel der Erreichung eines bestimmten Knotenpunkts in das Netz eintreten, nicht die mittlere Nachrichtenlänge multipliziert mit der Kanalkapazität des Zweigs zwischen dem Bestimmungsknotenpunkt und dem nächsten zentralen Knotenpunkt eines Sternnetzes überschreitet.

Das in Fig.19 angegebene Netzmodell zeigt, daß sich entweder an Eintrittsknotenpunkten oder an zentralen Knotenpunkten Warteschlangen bilden können. Zunächst seien die Wartenschlangen an zentralen Knotenpunkten betrachtet. Bei zentralen Knotenpunkten kommen Mehrbenutzerpakete in Intervallen von 5ms an, und sie werden in diesen Intervallen bedient. Der Ausdruck "bedient" umfaßt folgende Vorgänge: Die Fehlerprüfung, das Aussortieren der Minipakete entsprechend ihrer Bestimmung und ihren Prioritäten, das Bilden neuer Mehrbenutzerpakete und das Aussenden in Intervallen zu 5 ms. Wenn mehr Minipakete vorhanden sind, als in einem aus 66 Zeichen bestehenden Paket (zwei Rahmen) untergebracht werden können, das für einen bestimmten Kanal bestimmt ist, beginnt der Aufbau einer Warteschlange am Eingang dieses Kanals.

Das WarteSchlangensystem für einen Bestimmungspunkt -ist das System für deterministische gruppenweise Ankunft, eine gruppenweise Bedienung und eine einzelne Bedienungseinheit. Es kann gezeigt werden, daß das M/E /1-System, bei dem jeder Teilnehmer r Bedienungs-

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stufen zur Vervollständigung der gesamten Bedienung durchlaufen muß, mit einem M/M/1-System mit gruppenweisen Ankünften von genau r Teilnehmern übereinstimmt, die nur eine einzige Bedienungsstufe erfordern. Ebenso stimmt das E_r/M/1-Systern, bei dem die Ankünfte aus einer unbegrenzten Menge verfügbarer Teilnehmer so betrachtet werden, als hätten sie r Stufen der Ankunft durchlaufen, mit einem M/M/l-System überein, das Gruppen aus exakt r Teilnehmern bedient.

In dem hier erörterten Beispiel erfolgen die Ankünfte der Mehrbenutzerpakete am zentralen Knotenpunkt nicht genau synchron, da die Laufzeiten in federn Kanal unterschiedlich sind. Die Annahme deterministischer Gruppenankünfte ist jedoch eine gute Näherung. Mit dieser Annahme kann das WarteSchlangensystem durch ein D/E /1-System dargestellt werden.Die Warteschlangenzeit für das E/E_r/l-System fällt in den Bereich zwischen dem D/M/1-System und dem D/D/1-System, wie in Fig.19 dargestellt ist. Wie zu erkennen ist, sind eine konstante Bedienung gemäß M/D/l und konstante Ankünfte gemäß D/M/l etwa gleich effektiv bei der Verbesserung der Warteschlangenoperation; beispielsweise ergibt sich beim M/D/1-System die halbe mittlere Wartezeit im Vergleich zum M/M/l-System.Für große Werte der Übertragungsstreckennutzung nähert sich die Größe der Warteschlange beim M/D/l-System 50%. der Größe der Warteschlange beim M/M/1-System.

Andrerseits findet im D/D/l-System mit regelmässigen Eingaben und konstanter Bedienung die Warteschlangen-

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bildung nicht statt. Es kann daher bis zur maximalen Nutzung P = 1 ohne Verschlechterung betrieben werden.

Das Verfahren der Kanalflußsteuerung kann kurz folgendermaßen erläutert werden: Eine in Minipaketen von einem Knotenpunkt i zu einem Knotenpunkt j mit η ^ 2 zu übertragende Nachricht muß eine Bandbreite reservieren , die gleich der Kapazität ihres Ankunftskanals auf der Verbindungsstrecke zwischen dem Knotenpunkt j und dessen zentralem Knotenpunkt ist, bevor sie für den Eintritt in das Netz freigegeben werden kann.

Für Nachrichten, die zwischen zwei benachbarten Knotenpunkten, d.h. η = 1, übertragen werden sollen, sind keine Reservierungen notwendig. Die Bandbreite jedes Kanals des Sternnetzes wird in dynamischer Weise so zugeordnet, daß sie folgendes aufnimmt:

(ä) den organisatorischen Abschnitt des Mehrbenutzerpakets und des Minipakets,

(b) den Verkehr des benachbarten Knotenpunkte (ή ζ 1),

(c) den durchgehenden Verkehr (n^2).

Die Zuweisung von Bandbreite zum Verkehr erfolgt in Mengen von 1,2 kb/s, d.h. in 6 Bits aus 280 Bits eines Datenleitrahmens. Da synchrone Mehrbenutzerpakete in Abständen von 10 ms gebildet werden, sind für eine 1,2 kb/s-Verbindungsstrecke zweimal soviele Bits, d.h. 12 Bits erforderlich. In gleicher Weise

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sind zwei Bandbreitenmengen oder 24.Bits alle 10 ms für eine 2,4 kb/s~Verbindungsstrecke erforderlich.

Die Größe einer Menge ist mit 12 Bits festgelegt, doch gibt es eine spezielle Menge für einen speziellen Kanal des Sternnetzes, und es ist kein Austausch möglich. Der zentrale Knotenpunkt kontrolliert die Bewegung der Mengen der Reservierungen für jeden seiner Knotenpunkte, und er behandelt die anderen zentralen Knotenpunkte in einer ähnlichen Weise.

Die Kanalkapazität jeder Netzverbindungsstrecke ist so berechnet, daß sie die Spitzenverkehrsanforderungen der geschätzten Benutzerbelastung erfüllt. Die Langzeitnutzung der Kanäle des Netzes wird durch Einschränkungen der Benutzerbeginnmeldungen gesteuert. Wenn ein Benutzer eine Beginnmeldung fordert und einen Verkehr zu einem Ausgangsknotenpunkt abgibt, für den ein Kanal längs des Wegs bereits über den Spitzenverkehrs-Grenzwert hinaus bei Langzeitbetrachtung genutzt ist, wird die Meldungsbeginnanforderung in einer eigenen Warteschlange festgehalten, bis genug Langzeit-Netzkapazität verfügbar wird (auf Grund von Endmessungen andrer Benutzer). In einem hinsichtlich des Verkehrs richtig ausgelegten Netz ist die Wahrscheinlichkeit für den Eintritt in eine solche spezielle Warteschlange tatsächlich sehr gering.

Wenn die verfügbaren Reservierungen eines gegebenen Zweigs des Netzes gleich der Kanalkapazität dieses Zweigs gemacht wird, dann können keine synchronen Warteschlangen vorhanden sein. Dies ist jedoch vom Standpunkt der Eintrittsverzögerungszeiten aus nicht

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befriedigend. Wenn das System schwach belastet ist, ist es erwünscht, an den Sternknoteripunkten viele Reservierungen zur Verfügung zu haben. Zeitverzögerungen für die Anforderung von Reservierungen von zentralen Knotenpunkten werden daher vermieden. Die Kanalkapazität wird dabei bis zu 10090 überbelegt, und die Durchgangswarteschlangen an den zentralen Knotenpunkten werden in regelmässigen Zeitintervallen, beispielsweise alls 50 ms, abgetastet. Wenn die Größe der Warteschlange vor einem Zweig einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht, dann werden die Reservierungen für diesen Zweig durch diesen speziellen zentralen Knotenpunkt im gesamten Netz gelöscht. Wenn die Warteschlange wieder frei ist, werden den Sternknotenpunkten wieder Reservierungen gegeben, und der Systembetrieb geht in den normalen Zustand über.

Eine Reservierungsinformation wird von allen synchronen Minipaketen mitgeführt, die von einem zentralen Knotenpunkt zu einem Ausgangs-Sternknotenpunkt übertragen werden; die Ausnahme bildet dabei nur das letzte Minipaket jeder Nachricht. Zum Zweck der Flußsteuerung werden.letzte Minipakete als Minipakete,die keine Reservierungsinformation mitführen, unterbrochen. Dies entspricht der Absicht, Reservierungen zu erlauben, am Eintrittsknotenpunkt zu verbleiben, damit sie von nachfolgenden Nachrichten benutzt oder später gelöscht werden können.

Da der zentrale Knotenpunkt die ganze Buchhaltung durchführt, kann der zentrale Knotenpunkt dann, wenn einige Reservierungen in einem Knotenpunkt festgehalten sind und mangels geeigneter Minipakete nicht sofort gelöscht werden können, die Reservierungen unter Verwendung des Erweiterungscodes 11 oder des P/F-Bytes, auf das das Q-Byte folgt, löschen. Wenn ein Knotenpunkt ausfällt, überträgt der zentrale Knotenpunkt seine Reservierungen sofort

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auf andere Knotenpunkte. Dies ist im strengen Sinn eine Buchhaitungsoperation.

Ein Sternnetz ist eine ideale Netztopologie für das Kanalflußsteuerungsverfahren. Vollständig verbundene zentrale Knotenpunkte erweitern die Steuerung auf das gesamte Netz. Mit einer maximalen Laufzeitverzögerung von 15 ms ist die Verwaltung von Reservierungen ganz brauchbar für den Systemaufbau.

In den obigen Beispielen ist die Erfindung in einem System beschrieben worden, das mit kommerziellenGeräten arbeitet, die oben angegeben wurden; diese Geräte arbeiten allgemein byte-orientiert mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit. Für den Fachmann ist es erkennbar, daß auch andere geeignete Geräte eingesetzt werden könnten. Aufbaumöglichkeiten für die in den Figuren 4 und 5 dargestellten Module sind aus der obigen Beschreibung offensichtlich.

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Claims

PatentanwälteT 3253G23:Dipl.-Chem. Dr. G. HauserDipl.-lng. E. PrinzErnsbergerstrasse 19Dipl.-lng. . Leiser8 München 6025Unser Zeichen:.Mai 1979 TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED 13500 North Central Expressway Dallas, Texas, V.St.A. P a te ntansprüche

1. Integriertes Erd/Satelli.ten-Nachrichtenübertragungsnetz mit mehreren peripheren und zentralen Übertragungsknotenpunkten, einer ersten Menge auf der Erde befindlicher Nachrichtenverbindungen, die die zentralen Knotenpunkte direkt verbinden, einer zweiten Menge auf der Erde.befindlicher Nachrichtenverbindungen, die die peripheren Knotenpunkte einzeln mit den zentralen Knotenpunkten verbinden, einem Satelliten, Schaltungen zur Herstellung über den Satelliten verlaufender direkter Nachrichtenverbindungen zwischen den zentralen Knotenpunkten und Schaltungen zum Eingeben von Daten von mehreren Teilnehmern in das Nachrichtenübertragungsnetz an einem Knotenpunkt und zum Ausgeben der Daten aus dem Nachrichtenübertragungsnetz durch wenigstens einen anderen Knotenpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem wenigstens einen anderen Knotenpunkt Schaltungen vorhanden sind, die den Ort dieses Knotenpunkts innerhalb des Nachrichtenübertragungsnetzes identifizieren, wiederholt diskrete Gruppen von Impulsen erzeugen, die jeweils ineinander verschachtelte Daten von mehreren Benutzern enthalten, und für den Fall, daß der wenigstens eine andere Knoten-

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punkt auf der Erde über wenigstens einen dazwischen befindlichen Knotenpunkt mit dem einen Knotenpunkt verbunden ist, die Verfügbarkeit der Übertragungskapazität zwischen diesen Knotenpunkten vor der Übertragung der Daten prüfen.

2. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Knotenpunkte wahlweise auf der Erde zur Bildung von Nahnachbarpaaren verbunden sind.

3. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der peripheren Knotenpunkte mittels eines Kanals über den Satelliten an das Netz angeschlossen ist.

4. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Netz eingegebenen Daten synchrone Daten sind.

5. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Netz eingegebenen Daten auch asynchrone Daten enthalten.

6. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 5, dadurch

gekennzeichnet, daß die synchronen Daten die Sprache repräsentierende Daten -sowie andere. Daten enthalten. ·

7. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Schaltungen zur Unterscheidung der Daten, die Sprache repräsentieren, von den anderen Daten.

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8. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch Schaltungen, die den Daten, die. Sprache repräsentieren, innerhalb des Netzes die Übertragungspriorität verleihen.

9. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verleihung der Priorität an die Daten, die Sprache repräsentieren, zunächst weiteren synchronen Daten und dann den übrigen Daten Prioritäten zugeordnet werden.

10. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Knotenpunkt Schaltungen vorhanden sind, die abhängig vom Empfang elektrischer Signale, die einen Abhebezustand für eine Spracheingabe in das Netz repräsentieren, weitere elektrische Signale erzeugen und in das Netz eingeben, wobei die weiteren elektrischen Signale beim Empfang an anderen Knotenpunkten innerhalb des Netzes zur Isolierung von übertragungskanalkapazitäten für die Spracheingabe führen.

11. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Schaltungen zur Erstellung dynamischer Wargeschlangen an jedem zentralen Knotenpunkt zum kurzzeitigen Speichern von Überlaufdaten und Schaltungen zum wiederholten Abtasten der dynamischen Warteschlagen in kurzen Zeitintervallen und, falls die Warteschlangen einen vorbestimmten Stand erreichen, zur Reduzierung der Belegung um einen vorbestimmten Wert, bis der Stand der dynamischen Warteschlangen einen vorbestimmten unteren Wert erreicht.

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12. Nachrichtenübertragungsnetz mit mehreren peripheren und zentralen Verbindungsknotenpunkten, einer ersten Menge auf der Erde befindlicher Nachrichtenverbindungen, die die zentralen Knotenpunkte direkt miteinander verbinden, einer zweiten Menge auf der Erde befindlicher Nachrichtenverbindungen, die die peripheren Knotenpunkte einzeln mit den zentralen Knotenpunkten verbinden, und Schaltungen zum Anschließen mehrerer Teilnehmer an jeden peripheren Knotenpunkt, wobei gewisse dieser Schaltungen Daten mit einer ersten Geschwindigkeit eingeben, während gewisse andere Schaltungen Daten mit einer anderen Geschwindigkeit eingeben, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Knotenpunkt Schaltungen enthält, die nacheinander mit einer ersten Folgefrequenz Mehrbenutzer-Datenpakete erzeugen, die jeweils Daten von wenigstens zwei Teilnehmern enthalten,di· enden Knotenpunkt angeschlossen sind, wobei diese zuletzt erwähnten Schaltungen weitere Schaltungseinheiten enthalten, die in einer ersten Betriebsart die von den Teilnehmern kommenden Eingangsdaten in Intervallen abtasten, die direkt mit ihren Ausgabegeschwindigkeiten am Ausgangsknotenpunkt in Beziehung stehen, während sie in einer anderen Betriebsart, die beim Vorhandensein verfügbaren Kanalraums wirksam ist, die Abtastung mit höheren Geschwindigkeiten als die Ausgabegeschwindigkeiten am Ausgangsknotenpunkt durchführen, und daß an den peripheren Knotenpunkt Schaltungen angeschlossen sind, die die Mehrbenutzer-Datenpakete zu anderen Knotenpunkten innerhalb des Netzes übertragen.

13· Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Erde befindliche Nachrichtenverbindungen vorhanden sind, die die peripheren Knotenpunkte zu Nahnachbarpaaren zusammenschalten.

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14. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Satellit vorgesehen ist und daß die zentralen Knotenpunkte außerdem über den Satelliten direkt miteinander verbunden sind.

15. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ^eder Eingangsknotenpunkt Schaltungen enthält, die unterschiedliche elektrische Signale erzeugen, die zusammen Bestimmungstabellen repräsentieren.

16. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Eingangsknotenpunkt weitere Schaltungen enthalten sind, die mehrere unterschiedliche elektrische Signale erzeugen, die zusammen Aktivitätsfelder repräsentieren.

17. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Schaltungen, die abhängig von den unterschiedlichen elektrischen Signalen, die die Aktivitätsfelder repräsentieren, Schaltungseinheiten veranlassen, die Eingangsdaten von den Teilnehmern mit den direkt auf die Ausgabegeschwindigkeiten der Daten am Ausgangsknotenpunkt bezogenen Intervallen abzutasten.

18. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,daß die unterschiedlichen elektrischen Signale, die die Aktivitätsfelder repräsentieren, zu aufeinanderfolgenden Knotenpunkten übertragen werden und diese veranlassen, bei ihnen empfangene Mehrbenutzer-Datenpakete zu zerlegen, neue Mehrbenutzer-Datenpakete für

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die weitere Übertragung zu nachfolgenden Knotenpunkten wieder zusammenzusetzen und an dem Knotenpunkt jedes Minidatenpakets eines empfangenen Mehrbenutzer-Datenpakets, das für einen direkt mit dem Knotenpunkt verbundenen Teilnehmer bestimmt ist, von dem Knotenpunkt abzugeben.

19. Integriertes Erd/Satelliten-Nachrichtenübertragungsnetz mit mehreren peripheren und zentralen Ubertragungsknotenpunkten, einer ersten Menge auf der Erde befindlicher Nachrichtenverbindungen, die die zentralen Knotenpunkte direkt verbinden, einer zweiten Menge auf der Erde befindlicher Nachrichtenverbindungen, die die peripheren Knotenpunkte einzeln mit den zentralen Knotenpunkten verbinden, einem Satelliten, Schaltungen zur Herstellung über den Satelliten verlaufender direkter Nachrichtenverbindungen zwischen den zentralen Knotenpunkten und Schaltungen zum Eingeben von Daten repräsentierenden elektrischen Signalen von mehreren Teilnehmern in das Nachrichtenübertragungsnetz an einem Knotenpunkt und zum Ausgeben der Signale aus dem Netz zu einem anderen Knotenpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Knotenpunkt Schaltungen enthält, die gewisse, innerhalb des Netzes mittels auf der Erde befindlicher Nachrichtenverbindungen zu übertragende Signale sowie weitere innerhalb des Netzes mittels ^:über den Satelliten verlaufende Nachrichtenverbindungen zu übertragende Signale auswählen, daß an dem anderen Knotenpunkt Schaltungen vorhanden sind, die die anderen Signale auf Fehler überprüfen und in Abhängigkeit von einem Fehler in einem oder in mehreren dieser Signale ein Fehleranzeige-Signal

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über eine der auf der Erde befindlichen Nachrichtenverbindungen zu dem einen Knotenpunkt zurückübertragen, und daß an dem einen Knotenpunkt Schaltungen vorhanden sind, die beim Empfang des Fehleranzeigesignals über die auf der Erde befindlichen Nachrichtenverbindungen das eine oder die' mehreren Signale erneut übertragen.

20. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Knotenpunkte Schaltungen enthalten, die sie wahlweise zu Nahnachbarpaaren zusammenschalten.

21. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Knotenpunkte mittels eines Kanals über den Satelliten verbunden sind.

22. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des Netzes durch den Satelliten zu übertragenden anderen Signale Signale enthalten, die nicht von der Echtzeit abhängige Daten repräsentieren.

23. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des Netzes über auf der Erde befindliche Nachrichtenverbindungen zu übertragenden gewissen Signale Signale enthalten, die Sprache repräsentieren.

24. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des Netzes über auf der Erde befindliche Nachrichtenverbindungen zu übertragenden gewissen Signale Signale enthalten, die ein Protokoll repräsentieren.

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25. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch wenigstens ein Orts- oder Fern-Eingabeterminal, das über eine Dach-Satelliten-Verbindung an einen Eingangsknotenpunkt angeschlossen ist.

26. Nachrichtenübertragungsnetz für Daten und Sprache mit einem ersten Knotenpunkt, einem zweiten Knotenpunkt, der mit dem ersten Knotenpunkt verbunden ist, wobei mit dem ersten ^Knotenpunkt eine erste Teilnehmermenge verbunden ist, während mit dem zweiten Knotenpunkt eine zweite Teilnehmermenge verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Knotenpunkt erste Warteschlangenschaltungen und zweite WarteSchlangenschaltungen vorhanden sind, daß die ersten WarteSchlangenschaltungen weitere Schaltungseinheiten für den Empfang und für die Verarbeitung eines kontinuierlichen Überlaufs von Eingangssignalen aus den Signalen der ersten Teilnehmermenge enthalten,deren Signale für die Eingabe in das Netz angenommen worden sind, und daß die zweiten WarteSchlangenschaltungen Schaltungseinheiten enthalten, die Anfangssignale von Teilnehmern, die einen Zugang zu dem Netz anfordern, in einer Reihenfolge und entsprechend dem verfügbaren Raum in den zweiten WarteSchlangenschaltungen annehmen, wobei die Reihenfolge die selektive Ersteingabe-Erstausgabe-Reihenfolge (SFIFÖ) ist.

27. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch Schaltungen.,, die abhängig von der Annahme der Anfangssignale in den zweiten WarteSchlangenschaltungen einen ersten Kanalkapazitätsgrad für nachfolgende Signale erzeugen

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und in den ersten WarteSchlangenschaltungen Raum für überlaufsignale von den Signalen der Teilnehmer schaffen, deren Signale von den zweiten Warteschlangenschaltungen angenommen sind.

28. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch Überwachungsschaltungen zur Überwachung des Zustandes der Verbindungen zwischen den Knotenpunkten, wobei diese Überwachungsschaltungen durch die Verbindungen von den Knotenpunkten aus Daten durch die Verbindungen in Vorwärtsrichtung aussenden, wobei Daten aus den ersten Warteschlangenschaltungen Priorität vor Daten aus den zweiten Warteschlangenschaltungen haben.

29. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch Schaltungen an jedem Knotenpunkt zum Erkennen der Unterschiede zwischen Signalen, die Sprache repräsentieren, anderen synchronen Signalen und asynchronen Signalen und zurZuordnung der Priorität zu den Signalen, die Sprache repräsentieren.

30. Nachrichtenübertragungsnetz für Daten und Sprache mit einem ersten Knotenpunkt, einem zweiten Knotenpunkt, und einer Übertragungsverbindung mit vorbestimmter Kanalkapazität zwischen dem ersten Knotenpunkt und dem zweiten Knotenpunkt, wobei an den ersten Knotenpunkt eine erste Teilnehmermenge angeschlossen ist, während an den zweiten Knotenpunkt eine zweite Teilnehmermenge angeschlossen ist, und einem Puffer in dem ersten Knotenpunkt zur Annahme elektrischer Signale von den Teilnehmern, gekennzeichnet durch Schaltungen im ersten Knotenpunkt zum Unterscheiden von ersten elektrischen Signalen, die die anfängliche Aktivierung von Teilnehmerverbindungen anzeigen, von zweiten elektrischen Signalen, die von den Teilnehmern kommende Daten anzeigen, FIFO-und SPIFO Warteschlangenschaltungen im ersten Knotenpunkt, Schaltungen, die abhängig vom Empfang der ersten elektrischen Signale an die

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SFIFD-VarteSchlangenschaltungen Teilnehmer anschliessen, die von den ersten elektrischen Signalen repräsentiert werden, damit die anfänglich aktivierten Teilnehmer entsprechend einer SEIFO-Prioritätsreihenfolge bedient werden, Schaltungen, die die FIFO-Warteschlangenschaltungen in einen Zustand versetzen, in dem in einer Warteschlange aufgereihte Signale von den zuletzt genannten Teilnehmern angenommen werden, Schaltungen, die beim Vorhandensein einer sonst nicht genutzten Kanalkapazität die in einer Warteschlange aufgereihten Signale aus den FIFO-Warteschlangenschaltungen zum Auffüllen der Kanalkapazität annehmen, und Taktschaltungen, die beim Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls bei der Annahme der in einer Warteschlange aufgereihten Signale durch die FIFO-Warteschlangenschaltungen diese Signale über den Kanal übertragen.

31. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch Schaltungen zum Trennen der elektrischen Signale, die von den Teilnehmern kommende Daten anzeigen, in Signale, die Sprache anzeigen und in Signale, die andere synchrone Daten anzeigen.

32. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Prioritätsreihenfolge zuerst für Sprachsignale und dann für andere Datensignale zugeordnet" wird.

33. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch Schaltungen an-dem ersten Knotenpunkt zum Anschließen der Teilnehmer in Gruppen mit verschiedenen Übertragungsgeschwindigkeiten der elektrischen Signale, die Daten repräsentieren, und Schaltungen zur Unterscheidung der verschiedenen

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Übertragungsgeschwindigkeiten.

34. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 33» dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung entsprechend der selektiven Ersteingabe und Erstausgabe (SFIFO) dadurch erhalten wird, daß die Teilnehmerleitungen entsprechend dem Zeitrang, mit dem sie eine Aktivierung anfordern, in eine Reihenfolge gebracht werden, und daß ihnen dann die verfügbare Kanalkapazität entsprechend dieser Reihenfolge zugewiesen wird, wobei alle übersprungen werden, die eine größere Kanalkapazität erfordern als die, die noch vorhanden ist, wenn ihre Position in der Prioritätsreihenfolge erreicht wird.

35. Nachrichtenübertragungsnetz für Daten und Sprache mit einem ersten Knotenpunkt, einem zweiten Knotenpunkt, einer die Knotenpunkte verbindenden Übertragungsverbindung, einer mit dem ersten Knotenpunkt verbundenen ersten Teilnehmereinrichtung und einer mit dem zweiten Knotenpunkt verbundenen zweiten Teilnehmereinrichtung, wobei die erste Teilnehmereinrichtung normalerweise erste elektrische Signale, die ein Protokoll repräsentieren und zweite elektrische Signale, die Daten repräsentieren, erzeugt und zu dem ersten Knotenpunkt überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste. Knotenpunkt Schaltungen enthält, die zwischen den das Protokoll repräsentierenden Signalen und den Daten repräsentierenden Signalen unterscheiden und zu dem zweiten Knotenpunkt nur die Daten repräsentierenden Signale übertragen, wenn diese Signale zu einem vorbestimmten Teilnehmer gesendet werden,der die das Protokoll repräsentierenden Signale nicht benötigt, daß am zweiten Knotenpunkt

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Schaltungen vorgesehen sind, die abhängig vom Empfang von Daten repräsentierenden Signalen von dem vorbestimmten Teilnehmer diese Daten zu dem ersten Knotenpunkt übertragen, und daß an dem ersten Knotenpunkt Schaltungen vorhanden sind, die den vorbestimmten Teilnehmer erkennen, von dem die zuletzt erwähnten, Daten repräsentierenden Signale von dem zweiten Knotenpunkt kommen, und die das Protokoll repräsentierende Signale hinzuaddieren, die den Signalen gleichen, die am ersten Knotenpunkt zusammen mit den die Daten repräsentierenden Signalen empfangen wurden, wodurch zusammengesetzte elektrische Signale erzeugt werden,die den am ersten Knotenpunkt empfangenen Signalen gleichen.

36. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Knotenpunkten übertragenen Signale, die Daten repräsentieren, zu Minipaketen geformt werden, die nacheinander als Teile von Mehrbenutzer-Datenpaketen übertragen werden.

37. Nachrichtenübertragungsnetz nach Anspruch 36» dadurch gekennzeichnet, daß weitere Teilnehmer zusätzlich an den ersten und an den zweiten Knotenpunkten angeschlossen sind, und daß Daten von den weiteren Teilnehmern zusätzlich in die Mehrbenutzer-Datenpakete eingefügt werden.

38. Datenübertragungsnetz nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Teilnehmereinrichtungen eine abgefragte Leitung enthalten, an die mehrere On-Line-Bankterminals angeschlossen sind.

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39. Datenübertragungsnetz nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Teilnehmereinrichtungen außerdem einen X-25-Computer enthalten.

40. Nachrichtenübertragungsnetz für Daten und Sprache mit einem ersten Knotenpunkt, einem zweiten Knotenpunkt, einer Übertragungsverbindung zwischen den beiden Knotenpunkten, einem an den ersten Knotenpunkt angeschlossenen X-25-Computer und einer an den zweiten Knotenpunkt angeschlossenen abgefragten Teilnehmerleitung, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Knotenpunkt Schaltungen enthält, die als Antwort auf Abfragebefehlssignale aus dem Computer ein entsprechendes Signal ohne X-25-Protokollsignale entwickeln, daß Schaltungen vorgesehen sind, die das entsprechende Signal über die Übertragungsverbindung zu dem zweiten Knotenpunkt übertragen, daß der erste Knotenpunkt Schaltungen enthält, die von der ersten abgefragten Leitung Signale empfangen und zu diesen X-25-Protokollsignale addieren, damit zusammengesetzte Daten-Protokoll-Signale erzeugt werden, und daß Schaltungen vorgesehen sind, die die zusammengesetzten Daten-Protokoll-Signale zu dem X-25-Computer übertragen.

41. Nachrichtenübertragungsnetz für Daten und Sprache mit einem ersten Knotenpunkt, einem zweiten Knotenpunkt, einer Übertragungsverbindung zwischen den beiden Knotenpunkten, zwei X-25-Computer, von denen Jeweils einer mit einem der Knotenpunkte verbunden ist, und Schaltungen an jedem Knotenpunkt zum Austausch elektrischer Signale mit dem an den Knotenpunkt angeschlossenen X-25-Computer, wobei diese Signale ein X-25-Protokoll und Daten enthalten, und wobei das Protokoll ein HDLC-Protokoll enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Knotenpunkt Schaltungen enthält, die abhängig vom Empfang der Signale aus dem angeschlossenen X-25-Computer jedes X-25-Protokoll

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abtrennen und nur die Daten über das Netz übertragen.

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