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Verfahren zur übermittlung von Zeitmultiplexsignalen in einem
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digitalen Nachrichtennetz Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur übermittlung von Zeitmultiplexsignalen in einem digitalen Nachrichtennetz, dessen
Vermittlungsstellen mit autonomen Taktoszillatoren betrieben werden, und bei dem
die Taktgeschwindigkeit jedes in einer Vermittlungsstelle ankommenden Zeitmultiplexsignals
in die in der empfangenden Vermittlungsstelle herrschende Taktgeschwindigkeit umgesetzt
wird, bevor diese Signale verarbeitet und an andere Vermittlungsstellen weitergeleitet
werden.
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Um in Fernmeldenetzen digitale Signale in Zeitmultiplextechnik über
ein breitbandiges Obertragungsmedium übertragen und in den Knotenstellen ebenfalls
in Zeitmultiplextechnik vermitteln zu können, muß für einen Gleichlauf der Zeitmultiplexsysteme
auf den ankommenden Leitungen mit den Vermittlungseinrichtungen und den abgehenden
Leitungen gesorgt werden. Wird die Schrittgeschwindigkeit in einem Netz von einem
zentralen Taktgeber bestimmt, so daß auf allen Multiplexleitungen die Zeitrahmen
vollkommen gleiche Dauer aufweisen, und für alle Netzknoten eine einheitliche Taktfrequenz
gilt, kann von einer direkten Synchronisierung" gesprochen werden. Dabei müssen
lediglich Phasenunterschiede zwischen den verschiedenen, an einer Stelle ankommenden
Multiplexleitungen ausgeglichen werden. Sind in einem Netz statt eines zentralen
Taktgebers mehrere Taktgeneratoren, z.B. für jeden Netzknoten ein eigener, vorgesehen,
kann durch "gegenseitige
Synchronisierung" für eine einheitliche
Taktfrequenz im gesamten Netz gesorgt werden. Dazu sind die einzelnen Taktgeneratoren
über Regelschaltungen miteinander zu verbinden, die die auftretenden Frequenzunterschiede
ausregeln.
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Systeme, die unterschiedliche Schrittgeschwindigkeiten, d.h. geringfügig
voneinander abweichende Zeitrahmendauern und Taktfrequenzen zulassen, weil eine
Synchronisierung über alle Netzknoten hinweg nicht mit absoluter Sicherheit zu gewährleisten
ist, benötigen an Schnittstellen, wo Leitungen mit entsprechend leicht unterschiedlicher
Obertragungsrate zusammentreffen, einen Geschwindigkeitsausgleich bzw. eine Taktanpassung.
Ein solcher Geschwindigkeitsausgleich besteht z.B. darin, daß empfangene Signale
wiederholt ausgesendet oder ausgelassen werden. Damit keine oder möglichst geringfügige
Informationsfehler auftreten, können für das wiederholte Aussenden oder das Auslassen
Signale herangezogen, die beispielsweise eine Signalisier- und keine Nutzinformation
enthalten (s. z.B. DE - OS 23 16 048).
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Aus "IEEE Transactions on Communications", Band Com-20, No. 3, Juni
1972, S. 275 bis 281 ist für ein digitales Netz ein Verfahren zur Taktanpassung
in allen Netzknoten für alle ankommenden Zeitmultiplexkanäle an den Takt des betreffenden
Netzknotens bekannt, wobei alle Netzknoten voneinander unabhängig und frei schwingende
Taktoszillatoren besitzen. Dabei soll ein digitales Nachrichtensignal, wenn es einen
ersten Netzknoten durchläuft, von seiner Taktfrequenz f1 auf eine Taktfrequenz f2
angepaßt werden; die Taktfrequenzen f1 und f2 gehören unterschiedlichen, sich nicht
überschneidenden Frequenzbereichen F1 bzw. F2 an, wobei F2rF1 ist. Die Taktanpassung
besteht im Hinzufügen von Leerbit. In allen folgenden Netzknoten unterliegt dieses
digitale Nachrichtensignal weiteren Taktanpassungen, wobei es sich um Feinanpassungen
an Frequenzen f21, f2,... handelt, die alle demselben Frequenzbereich F2 angehören
wie die Taktfrequenz 2. Die Feinanpassungen bestehen dementsprechend in einem weiteren
Hinzufügen bzw. einem Entfernen von Leer bit in geringem Umfang. Auf diese Weise
lassen sich mehrere digitale Nachrichtensignale, die
für die Übermittlung
im Netz über einen Vorrat an Leer bit verfügen, ohne Informationsfehler, die sich
durch Auslassungen ergeben könnten, an die "Obertragungs- bzw. Vermittlungstaktfrequenzen"
anpassen. Bei den auf diese Weise zu übermittelnden Zeitmultiplexsignalen handelt
es sich jeweils um Primärsysteme, die als Ganzes zur Übertragung digitalisierter
Bildsignale dienen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung besteht darin,
für ein digitales Nachrichtennetz, z.B. Fernsprechnetz, ein Verfahren mit Taktanpassung
anzugeben, wobei keine auf die Taktanpassung zurückzuführenden Verluste, bzw. Informationsfehler
auftreten können. Außerdem sollen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die durch
das Einfügen und Entfernen von Leerzeichen entstehenden Phasenfehler in einfacher
Weise zu beseitigen bzw. auf einen nicht störenden Umfang reduzierbar sein, sofern
sich solche Phasenfehler überhaupt nachteilig auf die übermittelten Nachrichten
auswirken, was z.B. bei Sprache, dagegen nicht bei numerischen Daten der Fall wäre.
Der wesentliche Sinn und Zweck eines solchen Verfahrens besteht darin, die Zeitmultiplexsignale
nicht nur als solche übertragen, sondern auch vermitteln zu können, d.h. mit Hilfe
von Zeitmultiplex-Koppelanordnungen, die allgemein aus Raum- und Zeitstufen bestehen,
ankommende Zeitmultiplexsignale zu vermischen und so auf die abgehenden Multiplexleitungen
zu verteilen, daß sie die gewünschten Fernsprechteilnehmer erreichen können. Das
zur Lösung dieser Aufgabenstellung angegebene erfindungsgemäße Verfahren ist durch
folgende Merkmale gekennzeichnet: - die Vermittlungsstellen werden mit Taktfree,uenzen
betrieben, die in Richtung von der sendenden zu der empfangenden Teilnehmerstation
in fest vorgegebenen, sich nicht überlappenden Frequenzbereichen ansteigen; - in
einer Vermittlungsstelle ankommende Zeitmultiplexsignale werden zunächst kanalweise
zwischengespeichert und sodann mit der in der Vermittlungsstelle herrschenden höheren
Taktgeschwindigkeit kanal- und rahmensynchron übernommen, wobei Leerzeichen in die
durch die Übernahme entstehenden Signal lücken eingefügt werden;
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die somit aus Nutz- und Leerzeichen bestehenden, rahmen- und kanal synchronen Zeitmultiplexsignale
werden kanalweise in Zeitmultiplextechnik vermittelt und weiter übertragen; - alle
im Verlauf der übermittlung eingefügten Leerzeichen werden erst am Ende der in Zeitmultiplextechnik
erfolgenden Signalübertragung vor der Um- bzw. Rückwandlung der Zeitmultiplexsignale
in andersartige Multiplex-, Digital- oder Analogsignale entfernt.
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Da während der Übertragung und Vermittlung innerhalb des Netzes auf
diese Weise bis zur Um- bzw. Rückwandlung der Zeitmultiplexsignale immer nur Leerzeichen
hinzuzufügen sind und Leerzeichen und Informationszeichen im gleichen Zeitmultiplexkanal
vollkommen ebenbürtig behandelt werden, läßt sich die Vermittlung ohne Schwierigkeiten
in Zeitmultiplex-Koppelanordnungen mit Raum- und Zeitstufen vornehmen. Jede Durchgangsvermittlungsstelle
des Netzes, in der eine Taktanpassung zu erfolgen hat, ist für die Hin- und die
Rückwege der durchlaufenden Vierdrahtverbindungen mit zwei frei schwingenden Taktgeneratoren
und zwei getrennten Zeitmultiplex-Koppel anordnungen auszurüsten. Die Taktgeneratoren
liefern die Takte für die Zeitmultiplex-Koppelanordnungen, und sie bestimmen die
Taktgeschwindigkeit der Zeitmultiplexsysteme auf den die Vermittlungsstelle verlassenden
Leitungen. Die Taktgeschwindigkeiten der ankommenden Zeitmultiplexsysteme sind demgegenüber
geringfügig niedriger. Für das auf diese Weise zu betreibende Netz ist eine dementsprechende
hierarchische Struktur vorzusehen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Leerzeichen
aus ei-em sich selbst als solches kennzeichnenden Codewort. Werden in den Zeitmultiplexkanälen
nicht nur Nutznachrichten, sondern auch Signalisierinformationen, z.B. Wählzeichen
oder dergleichen übertragen, können die Leerzeichen vorzugsweise ein zu den Signalisierinformationen
zählendes Codewort erhalten.
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Werden dagegen keine Signalisierinformationen übertragen, darf das
Codewort für Leerzeichen nicht im Wertevorrat zu übertragender Nutznachrichtenzeichen
vorkommen.
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Bei den Empfängern im Netz bzw. am Ende der in Zeitmultiplextechnik
erfolgenden Obertragung treffen somit Nutzzeichen gemischt mit Leerzeichen ein.
Nach der Entfernung der Leerzeichen liegen die Zeichen für die Nutzinformation in
einer nicht zeitäquidistanten Folge vor. Wie bereits weiter oben schon erwähnt,
ist dies für numerische Daten ohne nachteilige Bedeutung.
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Bei Sprach- oder Musiksignalen folgen hieraus jedoch Verzerrungen,
die sich weitgehend verringern bzw. nicht mehr wahrnehmbar machen lassen, wenn gemäß
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Nutzinformationen nach
der Entfernung der Leerzeichen in eine möglichst äquidistante Signalfolge verschoben
werden. Da die auszugleichenden Lücken durch eine Phasenfehlerfunktion beschrieben
werden können, die sich aus sägezahnförmigen Teilfunktionen mit einheitlichen, verhältnismäßig
kleinen Periodendauern zusammensetzt, wenn die Abstände zwischen benachbarten, sich
nicht überlappenden Frequenzbereichen gleich groß und nicht zu gering gewählt werden,
läßt sich die Verschiebung von Nutzinformation mittels einer Phasenregelschaltung
herbeiführen. Die Grenzfrequenzen solcher Phasenregelschaltungen lassen sich im
Hinblick auf nicht zu große Einschwingzeiten nicht beliebig niedrig wählen. Bei
den oben angegebenen Voraussetzungen bezüglich der Abstände zwischen den benachbarten
Frequenzbereichen, innerhalb derer die Taktfrequenzen von Vermittlungsstelle zu
Vermittlungsstelle ansteigen, liegen die Spektralanteile der resultierenden Phasenfehlerfunktion
alle weit oberhalb der Grenzfrequenz von Phasenregelschaltungen mit genügend kleiner
Einschwingzeit.
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Weitere Einzelheiten werden im Zusammenhang mit den in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.
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Dabei zeigen: Fig. 1: die Struktur eines Nachrichtennetzes mit End-
und Durchgangs-Vermittlungsstellen zwischen angeschlossenen Teilnehmergeräten, einschließlich
eines Frequenzplanes für die Taktfrequenzen in den Vermittlungsstellen;
Fig.
2: einen Netzknoten mit mehreren Paaren ankommender bzw. abgehender Multiplexleitungen;
Fig. 3: einen Netzknoten mit Taktanpassung an die Frequenz f*; Fig. 4: einen Netzknoten
mit Taktanpassungen an die Frequenzen fj und Fig. 5: die zeitliche Lage von Zeitmultiplexkanälen
vor und nach einer Taktanpassung ; Fig. 6: ein Blockschaltbild für eine Einrichtung
zur Taktanpassung am Eingang eines Netzknotens; Fig. 7: ein Blockschaltbild einer
Endvermittlungsstelle mit Taktanpassung; Fig. 8: ein Blockschaltbild einer Durchgangsvermittlungsstelle
mit Taktanpassung; Fig. 9: ein Blockschaltbild einer Phasenregelschaltung zur Reduzierung
größerer Phasenfehler; und Fig. 10:ein Blockschaltbild für eine Zusatzschaltung
für eine Phasenregelschaltung gemäß Fig. 9 zur Frequenzvoreinstellung.
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Die Fig. 1 zeigt die Struktur eines digitalen Nachrichtennetzes, in
dem zur Übermittlung von Zeitmultiplexsignalen die Vermittlungsstellen mit autonomen
Taktoszillatoren betrieben werden.
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Dabei wird die Taktgeschwindigkeit eines jeden in einer Vermittlungsstelle
ankommenden Signals in die Taktgeschwindigkeit versetzt bzw. umgesetzt, die in der
empfangenden Vermittlungsstelle herrscht. Am Beispiel einer PCM-Fernsprechverbindung
zwischen den Teilnehmerapparaten Tln A und Tln B ist der in dieser Fig. 1 dargestellten
Struktur zu entnehmen, daß ein z.B. analoges Sprachsignal, das vom Tln A ausgesendet
wird, in seiner ihm zugeordneten Endvermittlungsstelle EVSt 1 in eine PCM-Zeichenfolge
umgewandelt wird, bei der die Abtastperiode delrn Kehrwert der für
diese
Richtung dort herrschenden Rahmentaktfrequenz (1) entspricht. Mit einem Multiplexer
wird diese Zeichenfolge in einen Kanal eines abgehenden Zeitmultiplexsystems, z.B.
eines PCM 30/32-systems, gekoppelt und über die Übertragungsstrecke ü1 zur Durchgangsvermittlungsstelle
DVSt 1 geführt. Hier erzeugt ein Taktgenerator die Rahmentaktfrequenz 2 (1) die
ein wenig größer als kl(1) ist. Durch Taktanpassung entsteht eine aus PCM-Zeichen
und Leerzeichen zusammengesetzte Zeichenfolge, die anschließend rahmen- und kanal
synchron vermittelt wird. Ober die Obertragungsstrecke 02 gelangt diese Zeichenfolge
zur Durchgangsvermittlungsstelle DVSt 2, wird dort an die Rahmentaktfrequenz 3(
) angepaßt, wiederum mit Leerzeichen aufgefüllt und vermittelt. Diese Zeichenfolge
verläßt die Durchgangsvermittlungsstelle DVSt 2 in Richtung zur Endvermittlungsstelle
EVSt 2. Dort angekommen findet eine Anpassung der Zeichenfolge an die Rahmentaktfrequenz
f4(l) statt. Auch hier werden Signal lücken mit Leerzeichen aufgefüllt, so daß die
einzelnen Kanäle vermittelt werden können. Nach der Vermittlung werden die einzelnen
Zeichenfolgen aus dem Zeitmultiplexsystem mittels eines Demultiplexers ausgekoppelt,
wobei sämtliche, während der übermittlung eingefügten Leerzeichen entfernt werden.
Nach der Entfernung der Leerzeichen entstehende Lücken lassen sich durch Verschieben
der PCM-Zeichen ausgleichen.
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Mlt einer solchen Verschiebung werden die PCM-Zeichen an einen PCM-Decoder
übergeben und in ein analoges Sprachsignal zurückgewandelt.
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In entsprechender Weise verläuft die Übermittlung der vom Tln B zum
Tln A ausgesendeten Signale. Nach Umformung in eine digitale Zeichenfolge in der
Endvermittlungsstelle EVSt 2 mit der Taktfrequenz kl(2) erfolgt nacheinander in
der Durchgangsvermittlungsstelle DVSt 2, der Durchgangsvermittlungsstelle DVSt 1
und der Endvermittlungsstelle EVSt 1 jeweils eine Taktanpassung an die Rahmentaktfrequenzen
f2(2), f3(2) und f4(2) mit entsprechender Einfügung von Leerzeichen, bevor es einem
PCM-Decoder in der Endvermittlungsstelle EVSt 1 zugeführt und in ein Analogsignal
zurückgewandelt wird.
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Die Größerverhältnisse zwischen den Rahmentaktfrequenzen f1 (1) bis
f4(1) einerseits und f1(2) bis f4(2) nadererseits lauten : f4(1) > f3(1) >
f2(1) > f1(1) f4(2) > f3(2) > f2(2) > f1(2) Weitere notwendige Relationen
für das betrachtete Beispiel sind : f4(2) > f1(1) bzw. f4(1) > f1(2) f (2)>f
(1) bzw. f (1) > f (2) 3 1 3 >f1 Sämtliche Relationen werden dadurch erfüllt,
daß die Frequenzen f1(1) ... f4(1) vier, sich nicht überlappenden Frequenzbändern
F1, F2, F3, F4 zugeordnet werden, zwischen denen die Relation F4 > F3 > F2
> F1 besteht.
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Die Zuordnung selbst hat die einfache Form: fi(j) # Fi ; i = 1, 2,
3, 4, Die Rahmentaktfrequenzen f1(j) bzw. f4(j) der Endvermittlungsstellen des Netzes
werden den Frequenzbändern F1 bzw. F4 zugeteilt.
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Auf Grund dieser Relationen zwischen den Rahmentaktfrequenzen ergibt
sich ein hierarchischer Aufbau des Netzes, der auf unterschiedliche Strukturen anwendbar
ist.
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Bei einem streng hierarchisch aufgebauten Sternnetz können mehrere
Vermittlungsebenen, z.B. eine Ortsvermittlungsebene und eine 1., 2., 3.,;..Fernve-mittlungsebene
unterschieden werden. Sämtliche Endvermittlungsstellen sowie die Durchgangsvermittlungsstellen
in den unteren und mittleren Fernvermittlungsebenen sind mit jeweils zwei Taktoszillatoren
auszurüsten, die die unterschiedlichen Rahmentaktfrequenzen für die Zeitmultiplex-Systeme
in Aufwärts- und
Abwärtsrichtung liefern. Die Durchgangsvermittlungsstelle
der in der Hierarchie höchsten Fernvermittlungsebene kann dem gegenüber mit nur
einem einzigen Rahmentaktgenerator betrieben werden, da dort die Rahmentaktfrequenzen
in beiden Richtungen einem einzigen Frequenzband angehören. Die Zugehörigkeit der
Rahmentaktfrequenzen zu bestimmten Frequenzbändern und die Lage der Frequenzbänder
zueinander ergibt sich aus einem Frequenzplan, der entsprechend der Anzahl der Vermittiungsebenen-aufzustellen
ist.
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Vermittlungsstellen, die einer einzigen Vermittlungsebene angehören,
können auch durch ein vollständiges Maschennetz miteinander verbunden sein. Voraussetzung
hierfür ist, daß eine Fernsprechverbindung zwischen zwei Teilnehmern nur über einen
bestimmten Netzzweig geführt wird. Die Rahmentaktfrequenzen der Zeitmultiplexsysteme
auf den Übertragungsleitungen gehören dann ausschließlich einem unteren Frequenzband
Fu an; die Vermittlung in den Endvermittlungsstellen erfolgt mit Zeitmultiplexsystemen,
deren Rahmentaktfrequenzen einem oberen Frequenzband Fo angehören.
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Für größere Ortsnetze wird häufig, z.B. auch von der Deutschen Bundespost,
ein kombiniertes Stern-Maschennetz angewendet. Ein solches Netz besteht aus vollständig
vermaschten Teilnetzen mit Ortsvermittlungsstellen, welche über Ortsknotenämter
verbunden sind. Fernsprechverbindungen zwischen den Teilnetzen sind dann immer über
das Ortsknotenamt des gerufenen Teilnehmers abzuwikkeln. Zur Taktanpassung in einem
derartigen digitalen Stern-Maschennetz werden dementsprechend Taktfrequenzen aus
drei Frea quenzbändern benötigt.
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Die oben erläuterten Einzelheiten lassen erkennen, daß die Strukturen
derzeitig bestehender öffentlicher Fernsprechnetze mit Nachrichtennetzen gemäß der
Erfindung nachgebildet werden können.
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In einer obersten Vermittlungsebene des Netzes, der Zentralbereichsebene,
befindet sich dann beispielsweise ein vollständiges Maschennetz mit Durchgangsvermittlungsstellen
(entsprechend Zentralvermittlungsstellen ZVSt). Unterhalb jeder solchen Durch-
gangs-
bzw. Zentralvermittlungsstelle befindet sich dann ein hierarchisch aufgebautes Sternnetz
mit drei Vermittlungsebenen, nämlich der Hauntbereichsebene, der Knotenbereichsebene
und der Ortsnetzebene. In der Ortsnetzebene können sich sowohl einzelne Ortsvermi
ttl ungsstel 1 en OVSt als auch Ortsvermittiungsstellen befinden, die untereinander
vermascht und bezüglich des ankommenden Fernverkehrs über Ortsknotenämter OKA mit
den hierarchisch darüber liegenden Knotenvermittlungsstellen verbunden sein können.
Von Knotenvermittlungsstellen und Hauptvermittlungsstellen des aufsteigenden Weges
lassen sich Querwege zu anderen Knotenvermittlungsstellen, Hauptvermittlungsstellen
und Zentralvermittlungsstellen gleicher oder höherer Hierarchiestufe auf dem absteigenden
Weg vorsehen. In einem digitalen Nachrichtennetz gemäß der Erfindung mit einer solchen
Struktur sind für die Taktanpassung 10 Frequenzbänder erforderlich, von denen z.B.
die Frequenzbänder F1, F2, Fg und F1o auf die Ortsebene entfallen, die Frequenzbänder
F3 und F8 auf die Knotenbereichsebene, die Frequenzbänder F4 und F7 auf die Hauptbereichsebene
und schließlich die Frequenzbänder F5 und F6 auf die Zentralbereichsebene.
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Bei Beachtung der zwischen den Rahmentaktfrequenzen einzuhaltenden
Relationen lassen sich Teile derzeitig bestehender Fernsprechnetze in der hier vorgeschlagenen
Weise aufbauen und vollkompatibel mit den anderen, ohne Taktanpassung arbeitenden
Netzteilen betreiben, d.h. es müssen keineswegs komplette Netze auf einmal umgestellt
werden, sondern lassen sich z.B. im Zuge von Erweiterungen, Ersatzmaßnahmen u.s.w.
nach und nach abändern. Beim Übergang zwischen Teilen des Netzes, die nach dem hier
vorgeschlagenen Verfahren betrieben werden, und andersartig betriebenen Netzteilen,
sind dann allerdings während solcher Obergangsphasen an diesen Schnittstellen die
im Verlauf der Obermittlung eingefügten Leerzeichen zu entfernen und die Signalfolgen
entsprechend rück-oder umzuwandeln.
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Die Fig. 2 zeigt einen Netzknoten, in dem z.B. bei PCM-Systemen n
benachbarte Netzknoten über Vierdraht-Multiplexleitungen miteinander verbunden sind.
Ein solcher Netzknoten hat die Aufgabe einer
Durchgangsvermittlungsstelle,
nämlich die PCM-Signale von den ankommenden Leitungen zu vermischen und auf die
abgehenden Leitungen so zu verteilen, daß sie die gewünschten Fernsprechteilnehmer
erreichen. Diese Aufgabe wird mit Hilfe von Zeitmultiplex-Koppelanordnungen durchgeführt,
die im allgemeinen Fall aus Raumstufen und Zeitstufen bestehen.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen Netzknoten, in denen Taktanpassungen stattfinden.
Gehören sämtliche in einem Netzknoten ankommenden Zeitmultiplex-Sinale einem Frequenzband
F. an (Rahmentaktfrequenzen , fj? ), wird an die einzige, etwas höhere Rahmentaktfrequenz
fj angepaßt, die dann für alle abgehenden Zeitmultiplex-Signale gilt (s. Fig. 3).
Die Zeitmultiplex-Koppelanordnung im Netzknoten macht keinen Unterschied zwischen
Leerzeichen und PCM-Zeichen, d.h., Leerzeichen in einem Informationskanal werden
wie PCM-Zeichen im selben Kanal übernommen und vermittelt. Der hierzu erforderliche
vollständige Synchronismus, d.h. sowohl Frequenz- als auch Phasengleichlauf aller
auf den Eingangsleitungen ankommenden Zeitmultiplex-Systeme, kann dadurch erreicht
werden, daß die ankommenden Signale zunächst in Pufferspeicher eingeschrieben werden,
die im allgemeinen Platz für alle 32 Zeichen des PCM 30/32 -Zeitrahmens besitzen
müssen. Das Einschreiben erfolgt mit dem Takt, der auf der betreffenden ankommenden
Multiplexleitung herrscht. Das Auslesen aus den Speichern erfolgt zeitlich versetzt
mit dem in diesem Netzknoten herrschenden Takt. Weisen die Zeitmultinlex-Koppelanordnungen
am Eingang eine Zeitstufe auf (Koppelanordnung vom Typ Z - R - Z), die-aus Zwischenspeichern
für zeitlich unabhängiges sowie wahlfreies Schreiben und Lesen bestehen, kann auf
Phasengleichlauf bei dem ankommenden Zeitmultiplex-Systemen verzichtet werden. Das
Einschreiben in derartige Speicher erfolgt mit den Takten der ankommenden Multiplex-Leitungen,
das Auslesen mit dem Takt der Koppel anordnung, so daß beim Umordnen in der folgenden
Raumstufe keine Fehler auftreten können.
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In den meisten Fällen sind die Zeichenfolgen auf den Hin- und Rückwegen
der PCM-Vierdrahtverbindungen, die in einem Netzknoten ankommen, an unterschiedliche
Rahmentaktfrequenzen anzupassen.
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Uementsprechend sind in den betreffenden Netzknoten zwei autonome
Taktgeneratoren und zwei getrennte Zeitmultiplex-Koppelanordnungen vorzusehen (s.
Fig. 4). Dabei arbeitet jeder der beiden voneinander unabhängigen Teile nach dem
gleichen und oben im Zusammenhang mit Fig. 3 erläuterten Prinzip.
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In der Fig. 5 ist dargestellt, welche zeitliche Lage Zeitmultiplexkanäle
vor und nach einer Taktanpassung haben. Über die Zeit t sind in der oberen Zeile
ankommende Zeitmultiplexsignale dargestellt, deren Rahmendauer Ti = 1/fi beträgt.
Innerhalb jedes Rahmens erscheint einmal ein durch Schrägschraffur hervorgehobener
Zeitschlitz eines Kanals n. Ein vollständig mit dem aus diesem Zeitmultiplex-Signal
abgeleiteten Zeittakt eingeschriebener Zeitschlitz wird mit dem etwas schnelleren
Rahmentakt Tj+1 = 1/fj+1 ausgelesen. Der beim Einschreiben des Zeichens als belegt
gekennzeichnete Speicherplatz wird beim Auslesen frei gemacht und das betreffende
Belegtkennzeichen gelöscht. Jedesmal, wenn der Lesetakt den Schreibtakt überholt,
wird - erkennbar durch ein nicht vorhandenes Belegtkennzeichen - kein abrufbereites
Zeichen im Speicher vorgefunden. An dieser Stelle wird dann ein Leerzeichen L in
die Folge der dem Speicher entnommenen Zeichen eingefügt und für die weitere übermittlung
wie diese Zeichen behandelt. Da je Zeiteinheit auf diese Weise immer eine geringere
Anzahl von Zeichen eingeschrieben wird als ausgelesen werden kann, ist damit nicht
nur der angestrebte Phasen- und Frequenzgleichlauf gewährleistet, sondern auch sichergestellt,
daß kein ankommendes Zeichen unterdrückt und ausgelassen werden muß.
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In der Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines Pufferspeichers zur Taktanpassung
dargestellt. Von der ankommenden Multiplexleitung, auf der die Taktfrequenz fi herrscht,
wird aus der empfangenen Zeichenfolge dieser Takt f. regeneriert. Außerdem kann
zugleich mit der Regenerierung des Rahmentaktes f. eine Zeitschlitzzählung durchgeführt
werden. Die auf dieser ankommenden Multiplexleitung empfangenen Zeichen durchlaufen
einen Serien-/Parallel-Wandler S/P, von wo aus die Zeichen in den eigentlichen,
aus einem wahlfrei adressierbaren Speicher RAM, einer Schreib-/Lese-Steuerung C
und einem Leerzeichengenerator L bestehenden Pufferspeicher gelangen.
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Bei einem PCM - 30/32 System enthält der Speicher RAM 32 Speicherplätze
zu je 9 Bit, davon 8 Bit zur Aufnahme des PCM-Zeichens und 1 Bit für die Belegt-Kennzeichnung
des Speicherplatzes. Die Zeichen werden mit dem regenerierten Zeichentakt f. eingeschrieben
und mit dem in der Knotenstelle herrschenden etwas höheren Takt fi+1 ausgelesen.
Wird beim Auslesen ein noch nicht wieder belegter Speicherplatz vorgefunden, wird
in die Zeichenfolge ein vom Leerzeichengenerator L erzeugtes Leerzeichen eingefügt,
so daß eine aus äquidistanten Nutz- und Leerzeichen bestehende Folge mit der Frequenz
fj+1 zur Verfügung steht.Derartige PCM-Zeichen lassen sich in Zeitmultiplex-Koppelanordnungen
unbeschränkt vermitteln.
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Die Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer Endvermittlungsstelle.
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In ihr werden die von PCM-Codern kommenden Signale einem Multiplexer
MUX zugeführt, der mit der Taktfrequenz kl(1) betrieben wird. Der diese Frequenz
f1(1) erzeugende autonome Taktoszillator speist auch die Zweitvielfach-Koppelanordnung
K(A), an der die angekommenen Signale kanal- und rahmensynchron vermittelt werden.
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Ein Teil der vermittelten Signale geht als abgehendes Zeitmultiplexsystem
mit der Taktfrequenz 1(1) zur nächsten Vermittlungsstelle, z.B. der Durchgangsvermittlungsstelle
DVSt 1 (s.a. Fig. 1).
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Das von dort mit der Rahmentaktfrequenz f (2) ankommende Zeitmultiplexsystem
wird zusammen mit dem verbliebenen und als Internverkehr der betreffenden Vermittlungsstelle
abzuwickelnden Verkehr einer Koppel anordnung mit Taktanpassungsschaltung T zugeführt,
die mit der Rahmentaktfrequenz f (2) betrieben wird. Diese Rahmentaktfrequenz f4(2)
gehört damit dem höchsten Frequenzband an, so daß alle ankommenden Signale verlustlos
übernommen und verarbeitet werden können. Zur Verarbeitung dieser Signale gehören
die Vermittlung in der Zeitvielfach-Koppelanordnung K (B) sowie die Aufteilung im
Demultiplexer DEMUX.
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Von dort aus gelangen die PCM-Signale, sofern erforderlich, in eine
Schaltungseinrichtung 0,in der'die im Verlauf der bisherigen Übermittlung eingefügten
Leerzeichen entfernt und die durch die Entfernung der Leerzeichen entstehenden Lücken
ausgeglichen werden.
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Über danach folgende PCM-Decoder erreichen die Signale schließlich
die gewünschten Teilnehmer.
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Das in Fig. 8 dargestellte Blockschaltbild einer Durchgangsvermittlungsstelle
zeigt einen in wesentlichen Teilen analogen Aufbau zu einer Endvermittlungsstelle
gem. Fig. 7. Die hier von mehreren benachbarten Endvermittlungsstellen eintreffenden
Signale, die Rahmentaktfrequenzen fl(1) 'fl(4) aufweisen, die alle demselben Frequenzband
F1 angehören, werden zunächst der Koppelanordnung mit Taktanpassungsschaltung T
zugeführt, die mit der Taktfrequenz (1) betrieben wird. Die Vermittlung in die abgehende
Richtung, in eine Vermittlungsebene der nächsthöheren Hierarchiestufe, sowie aus
dieser Richtung unterscheidet sich im Prinzip nicht von der Vermittlung in einer
Endvermittlungsstelle gem. Fig. 7. Allerdings gehören die Taktfrequenzen f2(1) f
(2) und f3(2) mit denen hier gearbeitet wird, entsprechend dem Frequenzplan (s.a.
Fig. 1) den mittleren Frequenzbändern F2 und F3 an. Die diese Durchgangsvermittlungsstelle
in Richtung der tiefer liegenden Vermittlungsebene mit der Taktfrequenz f3(2) verlassenden
Signale werden den oben erwähnten benachbarten Endvermittlungsstellen zugeführt
und dort in der im Zusammenhang mit Fig. 7 erläuterten Weise verarbeitet.
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Die Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer Phasenregelschaltung zur
Reduzierung von Phasenfehlern. Solche Phasenfehler sind auf die Entfernung der Leerzeichen
zurückzuführen, die im Verlauf der Übermittlung eingefügt wurden. Da der maximal
mögliche Phasenfehler bei m-maliger Taktanpassung m-mal größer ist als bei einmaliger
Taktanpassung, ist ein großer Regelbereich erforderlich. Hierfür sind Frequenzteiler
N : 1 vorgesehen, wobei N der Teilungsfaktor ist. Wird N = m gewählt, können grundsätzlich
die auf einer m-maligen Taktanpassung beruhenden Phasenfehler ausgeglichen werden.
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Günstiger und sicherer ist es jedoch, N m zu wählen, beispielsweise
N = m + 1. Dadurch kann zusätzlichen Phasenfehlern begegnet werden, die bei der
PCM-Ubertragung entstehen. Außerdem können Schaltzeiten für den Phasendetektor und
den elastischen Speicher M berücksichtigt werden. Dieser elastische Speicher M ist
so dimensioniert, daß er N PCM-Zeichen aufnehmen kann, die nur noch aus Nutzzeichen
bestehen. Ein Leerzeichendetektor D, der alle zum elastischen Speicher M vorbeilaufenden
PCM-Zeichen auf Leerzeichen untersucht, wird mit dem Takt betrieben, der auch für
den Demultiplexer DEMUX (s. Fig. 7) verwendet wird. Außerdem geht dieser Takt zu
einem Sperrgatter I, das bei Vorhandensein eines Leerzeichens durch einen Sperrimpuls
den betreffenden Taktimpuls unterdrückt. Da der zum vorhandenen Leerzeichen gehörende
Schreibimpuls fehlt, wird das Leerzeichen nicht in den Speicher M übernommen.
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Der Oszillator VCO schwingt im zeitlichen Mittel mit der Frequenz,
die für die Abtastung der Analogsignale beim Sender verwendet wird, z.B. 8 kHz.
Nach Entfernung der zu den Leerzeichen gehörenden Impulse ergibt sich diese Abtastfrequenz
auch hinter dem Sperrgatter I, so daß der Oszillator VCO mittels der Phasen-Vergleicherschaltung
V und dem Filter F (Tiefpaß) hierauf synchronisiert wird.
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Der entsprechend dem Dämpfungsfaktor des Oszillators VCO reduzierte
Phasenfehler führt zu einem nahezu äquidistanten Auslesen der im elastischen Speicher
M enthaltenen Nutzzeichen. Diese Zeichen können nunmehr einem PCM-Decoder zugeführt
werden.
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Damit der Oszillator VCO bereits zu Beginn einer Verbindung nahezu
auf der richtigen Frequenz (Abtastfrequenz des Senders) schwingt, also z.B. auf
einer Frequenz aus dem Frequenzband F1, kann gemäß Fig. 10 unmittelbar hinter dem
Sperrgatter I ein Umschalter S vorgesehen werden. In der nicht dargestellten Lage
des Umschalters S, die eine Wartestellung kennzeichnet, wird der Phasenregelschaltung
die Frequenz fl(x) zugeführt, die z.B. in derselben Endvermittlungsstelle für die
andere Richtung als Abtastfrequenz benötigt wird und deshalb dem Frequenzband F1
angehört. Sobald eine Verbindung aufgebaut wird, wird der Umschalter S von der Steuerung
der
Vermittiungsstelle in die Betriebsstellung dargestellte Lage umgelegt. Nunmehr braucht
nur noch eine Frequenz-Feinanpassung vom Oszillator VCO durchgeführt zu werden,
die wesentlich schneller vonstatten geht, als wenn der Oszillator VCO frei schwingen
wird.
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L e e r s e i t e