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Digitales Breitband-Kommunikationssystem
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Die Erfindung bezieht sich auf ein digitales Breitband-Kommunikationssystem,
bei dem von einer Zentrale über Glasfasern Fernsehprogrammsignale für Farbe oder
schwarz/ weiß, Tonprogrammsignale, Bildfernsprechsignale für Farbe oder schwarz/weiß,
Fernsprechsignale und beliebige andere Signale zu Teilnehmerstationen und bei dem
von diesen in Gegenrichtung Bildfernsprechsignale für Farbe oder schwarz/weiß, Fernsprechsignale
und beliebige Rückkanalsignale übertragen werden können, bei dem von außen empfangene
Fernsehprogrammsignale für Farbe FBAS-Signale oder Komponentensignale und die von
außen empfangenen digitalen Bildfernsprechsignale für Farbe Komponentensignale sind,
bei dem die Zentrale die Signale aus dem öffentlichen Netz und/oder von sonstigen
Zulieferern und/oder aus eigener Erzeugung oder Speicherung empfänge, vermittelt,
zu einem Zeitmultiplexsignal zusammensetzt, in optische Signale umsetzt und zu den
Teilnehmerstationen aussendet, bei dem die Teilnehmerstationen ein bei ihnen erzeugtes
Fernsehsignal mit einer Ubertragungsbitrate von 32,768 Mbit/s und drei bei ihnen
erzeugten Schmalbandsignale einer Ubertragungsbitrate von 2,048 Mbit/s, von denen
eines den Stereo-Begleitton des Fernsehsignals enthält, zu Zeitmultiplexsignalen
einer Ubertragungsbitrate 38,912 Mbit/s zusammensetzen, in optische Signale umsetzen
und zur Zentrale aussenden und bei dem in der Zentrale Demultiplexer für diese Ubertragungsbitrate
vorgesehen sind.
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Ein derartiges System ist im Hauptpatent .. .. ...
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(P 31 29 731.5) beschrieben. Dort wird auch darauf hingewiesen, daß
an einer Schnittstelle zwischen diesem System und der eventuellen abgehenden Weitverkehrsstrecke
für eine Bitrate von 34,368 Mbit/s ein Umsetzer notwendig ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, anzugeben, wie ein Breitband-Signal
der Ubertragungsbitrate von 38,912 Mbit/s in ein Breitband-Signal der Standardbitrate
34,368 Mbit/s unter Aufrechterhaltung der Rahmenstruktur nach CCITT umgesetzt werden
kann, wobei die von CCITT empfohlene Rahmenkennung zur abschnittsweisen Überwachung
der Strecke auf Ubertragungsfehler verwendet wird.
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Nach"CCITT Recommendation G.751" ist ein Pulsrahmen einer Länge von
1536 Bit vorgesehen, der mit einem Rahmen-Kennungswort 1111010000, gefolgt von zwei
Service-Bits, beginnt.
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Ausgehend von einem System der einleitend geschilderten Art wird diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Demultiplexer einer solchen Bauart
vorgesehen ist, daß er das Fernsehsignal in sechzehn Teilfernsehsignale einer Ubertragungsbitrate
von je 2,048 Mbit/s und eines Pulsrahmens von zweiunddreißig achtstelligen Codewörtern
zerlegt und das den Begleitton enthaltende Signal derselben Ubertragungsbitrate
und eines gleichen Pulsrahmens absondert, daß ein erster Speicher vorgesehen ist,
der vierundsechzig achtstellige Codewörter von jedem Teilfernsehsignal und neunzehn
achtstellige Codewörter vom Stereo-Begleitton zu speichern vermag, daß ein zweiter
Speicher vorgesehen ist, der zwei achtstellige Codewörter für ein Grundrahmen-Kennungswort,
für Service-Bits und für ein Uberrahmen-Kennungswort zu speichern vermag und daß
ein Multiplexer
vorgesehen ist, der 1024 32 achtstellige Codewörter
der Teilfernsehsignale, achtunddreißig achtstellige Codewörter für den Stereo-Begleitton,
dreihundertachtundfünizig achtstellige Codewörter für Grundrahmen-Kennungswörter,
für Service-Bits und für Uberrahmen-Kennungswörter und sechsundzwanzig unbelegte
achtstellige Codewörter in einhundertzweiundsiebzig Grundrahmen nach CCITT Recommendation
G.751 mit zwei achtstelligen Codewörtern für Grundrahmen-Kennungswort, für Service-Bits
und für Uberrahmen-Kennungswörter sowie einhundertneunzig achtstelligen Codewörtern
für Teilfernsehsignale, für Stereo-Begleitton und für unbelegte achtstellige Codewörter
einfügt.
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Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Multiplexer im ersten Grundrahmen
im Uberrahmen ein erstes Uberrahmen-Kennungswort und am Beginn dieses Grundrahmens
nach den beiden achtstelligen Codewörtern für Rahmen- und Überrahmen-Kennung und
Service-Bits dreizehn unbelegte achtstellige Codewörter und im neunzigsten Grundrahmen
im Uberrahmen ein zweites Uberrahmen-Kennungswort und ab dem achtundneunzigsten
Bit dieses Grundrahmens dreizehn unbelegte achtstellige Codewörter einfügt.
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Der Grund für die Wahl einer derartigen Rahmenstruktur ist darin zu
suchen, daß die zu übertragende Bild- und Begleittoninformation zunächst in Form
von siebzehn Teilsignalen zu jeweils 2,048 Mbit/s angeboten wird, wobei der siebzehnte
(Begleitton-) Kanal nicht voll mit Information belegt ist, sondern nur zu 19/32
ausgewertet werden soll Andererseits ist diese Information in einem Summensignal
der Bitrate 34,368 Mbit/s und einer Rahmenstruktur gemäß CCITT unterzubringen. Der
Übersichtlichkeit halber wird die gesamte Information in achtstellige
Codewörter
unterteilt. Der Grundrahmen soll gemäß CCITT die Länge 1536 Bits = 192 8 Bits aufweisen
und mit dem 10-Bits-Rahmenkennungswort nach CCITT, gefolgt von zwei Servicebits,
beginnen. Für diesen Zweck werden zwei achtstellige Codewörter reserviert. Die hierin
enthaltenen noch freien vier Bits dienen der Uberrahmenk ennung.
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Die beschriebene Rahmenstruktur erlaubt die synchrone Erstellung des
Rahmens, ohne daß der Einsatz von aufwendigen Stopfverfahren, wie bei plesiochronen
Signalen ueblich, notwendig wird.
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Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher
erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein bekanntes Breitband-Kommunikationssystem, Fig. 2
zeigt einen erfindungsgemäßen Umsetzer und Fig. 3 zeigt ein Plusdiagramm zur Erläuterung
der Wirkungsweise des Umsetzers nach Fig. 2.
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Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes digitales Breitband-Kommunikationssystem
mit einer Zentrale I, Glasfasern II und einer Teilnehmerstation III.
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Die Zentrale I enthält einen Eingang 1 für Fernsehprogramme, einen
FBAS-Signal/Komponentensignal-Umsetzer und Codierer 2 und eine Zeilenfrequenz-Synchronisiereinrichtung
3. Derartige Kettenschaltungen sind so oft vorhanden, wie die Zahl der empfangenen
Fernsehprogramme entspricht, und sind über Anschlüsse 11 mit einer Fernsehprogramm-Vermittlung
4 verbunden. Mehrere Anschlüsse für Farbbildfernsprech-Signale, von denen nur ein
Eingang 1' eingezeichnet ist, sind über Anschlüsse 16 mit einer Fernsprech- und
Bildfernsprechvermittlung 5 verbunden, die weiter Anschlüsse 15 für Fernsprech-
signale
aufweist. Von den Anschlüssen 17 können Fernsprechsignale und an den Anschlüssen
18 können Bildfernsprechsignale über äe einen Umsetzer 19 und je einen Ausgang 20
an das öffentliche Netz abgegeben werden. Für die Teilnehmerstation III bestimmte
Signale der Fernsehprogramm-Vermittlung 4 und des Anschlusses 8 für Tonprogramme
werden in einem Multiplexer 6 zusammengefaßt und über einen elektrooptischen Umsetzer
9 zur Teilnehmerstation III ausgesendet. Von dieser ankommende Signale gelangen
über einen optoelektrischen Umsetzer 10 und einen Demultiplexer 7 zur über eine
Mikrocomputer-Kontrolleinrichtung 13 gesteuerte Fernsehprogramm-Vermittlung 4 und
zur Fernsprech- und Bildfernsprech-Vermittlung 5. An einem Anschluß 14 der Mikrocomputer-Kontrolleinrichtung
13 können Rückkanalsignale abgenommen werden.
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Die Teilnehmerstation III enthält einen optoelektrischen Umsetzer
29, einen Demultiplexer 24, Tonprogrammempfänger 25, Farbfernsehempfänger 26, einen
Bildfernsprech-Apparat 27', 27", Fernsprechapparate 28, einen Multiplexer 30, einen
elektrooptischen Umsetzer 29, Signalempfänger 31 und Fernsteuergeräte 32.
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An den Eingang 1 wird ein Fernsehprogrammsignal angelegt. Dieses wird
im FBAS-Signal/Komponentensignal-Umsetzer und Codierer 2 in digitale Komponentensignale
umgesetzt. Diese werden über die Zeilenfrequenz-Synchronisierungseinrichtung 3 der
Fernsehprogramm-Vermittlung 4 zugeführt. Die Einrichtungen für die Eingabe des Begleittons
wurden der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
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Über den Eingang 1' wird ein Bildfernsprechsignal der Fernsprech-
und Bildfernsprech-Vermittlung 5 zugeführt.
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Diese Signale sowie aus dem Breitband-Kommunikations-
system
selbst empfangene Signale werden im Multiplexer 6 zu einem Zeitmultiplexsignal zusammengefaßt,
das als optisches Signal über eine Glasfaser 21 zu einem Teilnehmer III übertragen
wird, Dort gelangen sie nach Umsetzung in ein elektrisches Signal in den Demultiplexer
24, der die Einzelsignale dem Tonprogrammempfänger 25, dem Farbfernsehempfänger
26, dem Bildfernsprechapparat 27 und den Fernsprechapparaten 28 zuführt. Die in
der Teilnehmerstation III erzeugten Fernsprech- und Bildfernsprechsignale sowie
die von den Signal empfängern 31 stammenden Signale werden im Multiplexer 30 zu
einem Zeitmultiplexsignal zusammengefaßt und nach Umsetzung in optische Signale
über eine andere Glasfaser 22 dem Demultiplexer 7 der Zentrale 1 zugeführt, die
die Einzelsignale wiederum an die Vermittlungen 4 und 5 abgibt.
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Fig. 2 zeigt den jetzt detailliert dargestellten Umsetzer 19 nach
Fig. 1.
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Der Eingang 49 des Demultiplexers 50 ist mit einem Ausgang 18 der
Fernsprech- und Bildfernsprechvermittlung 5 verbunden. Der Demultiplexer 50 weist
sechzehn Ausgänge 46 für Teilfernsehsignale einer Bitrate von 2,048 Mbit/s, einen
Ausgang 45 für den Begleitton einer Bitrate von 2,048 Mbit/s und zwei Ausgänge 47
und 48 für weitere abzutrennende Schmalbandsignale einer Bitrate von 2,048 Mbit/s
auf, welche hier nicht weiter verarbeitet werden.
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Der Umsetzer 19 enthält einen Multiplexer 34 mit acht Eingängen 35,
mit acht weiteren Eingängen 36, mit einem Steuereingang 40 und mit einem Ausgang
33. Der Umsetzer 19 enthält weiter einen Pufferspeicher 37 mit Eingängen, die mit
den Ausgängen 45 und 46 des Demultiplexers 50 verbunden sind, mit einem Steuereingang
42 und mit Ausgängen, die mit den Eingängen 35 des Multiplexers 34
verbunden
sind. Im Umsetzer 19 ist weiter ein Rahmenkennungswort-Speicher 38 enthalten, der
einen Steuereingang 41 sowie Ausgänge aufweist, die mit den weiteren Eingängen 36
des Multiplexers 34 verbunden sind.
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Schließlich enthält der Umsetzer 19 noch eine Auslesesteuerung 39,
deren Ausgänge mit den genannten Steuereingängen 40, 41 und 42 verbunden sind und
die einen Eingang 43 für einen 38,368-MHz-Takt und einen Eingang 44 für ein Synchronsignal
aufweist.
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An den Eingang 49 wird ein Ereitbandsignal einer Bitrate von 38,912
Mbit/s angelegt. Der Demultiplexer 50 zerlegt das im Breitband-Signal enthaltene
Fernsehsignal in sechzehn Teil- Fernsehsignale einer Bitrate von 2,048 Mbit/s, die
an den Pufferspeicher 37 weitergeeben werden. Über den Ausgang 45 gelangt der Begleitton
ebenfalls zum Pufferspeicher 37. Im Rahmenkennungswort-Speicher 38 sind zwei achtstellige
Codewörter gespeichert, die das zehnstellige Grundrahmen-Kennungswort, zwei Servicebits
und vier Leerbits enthalten, die bei den Grundrahmen G1 und G90 mit Uberrahmen-Kennungswörtern
gefüllt werden.
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Fig. 3 zeigt Ausschnitte des Uberrahmens mit dem ersten Grundrahmen
G1 und dem neunzigsten Grundrahmen G90. Jeder Grundrahmen, auch die nicht dargestellten
Grundrahmen, enthält am Anfang zwei achtstellige Codewörter für das Grundrahmen-Kennungswort
und zwei Servicebits gemäß CCITT Rec. G.751. Der erste Grundrahmen G1 enthält im
zweiten achtstelligen Codewort zusätzlich ein erstes Uberrahmen-Kennungswort, das
auf anschließende dreizehn achtstellige Codewörter mit Leerbits hinweist, während
im neunzigsten Grundrahmen im zweiten achtstelligen Codewort ein zweites Überrahmen-Kennungswort
vorgesehen ist, das auf dreizehn achtstellige Codewörtern mit Leerbits im siebenundneunzigsten
bis einhundertzehnten
achtstelligen Codewort hinweist.
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Zur Bildung des Signals mit Normrahmen am Ausgang 33 des Multiplexers
34 werden zunächst Grundrahmen-Kennungs und Servicebits gemäß CCITT, gefolgt von
einem ersten Überrahmenkennwort einer Länge von vier Bits, vom Rahmenkennungswort-Speicher
38 an die Eingänge 36 des Multiplexers 34 abgegeben. Gemäß Fig. 3 folgen nun 138
Bits (Codewörter Nr. 3.... 15), welche keine Information tragen (der Multiplexer
34 wird angehalten). Die gesamte Ablaufsteuerung wird durch die Auslesesteuerung
39 bewirkt. Das sechzehnte bis einhundertzweiundneunzigste Codewort des ersten Grundrahmens
G1 wird nun durch Auslesen des Pufferspeichers 37 erzeugt, in welchen nahezu gleichzeitig
(in Zeitmultiplex) neue Informationen über die Anschlüsse 45,46 eingeschrieben werden.
Die Größe des Pufferspeichers 37 ist durch die Zuordnung der Begleitton- zur Bildinformation
vorgegeben. Da der Begleitton im zugehörigen 2,048-Mbit/s-Signal ebenfalls in Form
von achtstelligen Codewörtern in einem zweiunddreißig Wörter langen Rahmen enthalten
ist, muß ein entsprechender zweiunddreißig Codewörter langer Grundrahmen sowohl
der Bild- als auch der Toninformation zwischengespeichert werden. Zusätzlich ist
eine Pufferung für das ungleichmäßige Auslesen notwendig. Der Pufferspeicher 37
weist beispielsweise eine Kapazität von 16 .32 + 19 + 15 achtstelligen Codewörtern
auf. Dabei kommen 16+32 Codewörter von den sechzehn Signalen auf den Leitungen 46,
welche die Bildinformation enthalten, neunzehn Codewörter enthalten Begleitinformation
auf der Leitung 45, wobei die restlichen dreizehn Codewörter unterdrückt werden,
Fünfzehn Codewörter (Leerbits) ersetzen die einzufügenden "leeren' Codewörter und
die aus dem Rahmenkennungswort-Speicher 38 auszulesenden Codewörter, welche die
Kennung enthalten. Nach Auffüllen des Grundrahmens G1 werden wieder zwei achtstellige
Codewörter
aus dem Rahmenkennungswort-Speicher 38 dieses Mal ohne die Überrahmenkennung gelesen,
sodann einhundertneunzig Codewörter aus dem Puffer speicher 37 usw. bis zum Grundrahmen
G90, welcher in den ersten beiden Codewörtern eine von G1 abweichende Überrahmenkennung
enthält und in welchem die Codewörter achtundneunzig bis einhundertzehn durch dreizehn
"leere" Codewörter ohne Information ersetzt werden.
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Der Informationsinhalt des Überrahmens liegt damit in 179 192 - 2
. 179 - 26 = 33984 Codewörtern aus 34 368 verfügbaren Codewörtern. Dies entpsricht
der zu übertragenden Informationsmenge pro Zeiteinheit, denn es werden auf den Leitungen
45, 46 siebzehn mal 2,048 Mbit/s angeboten, von welchen (16 2,048 + 2,048 19/32)
Mbit/s = 33,984 Mbit/s in dem Ausgangsdatenstrom von 34,368 tCbits übertragen werden
sollen.
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Auf der Empfangsseite kann auf einfache Weise eine Rückumsetzung in
die ursprüngliche Bitrate und das ursprüngliche Signalformat erfolgen. Hierzu wird
das empfangene Signal (34,368 Mbit/s) codewortweise in einen Pufferspeicher eingelesen,
wobei die Synchronisations- und die leeren Codewörter unterdrückt werden.
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Aus diesem Speicher wird auf siebzehn parallelen Kanälen ausgelesen,
wobei der Begleittonkanal durch Einlesen von Nullen auf 2,048 Mbit/s "aufgepolstert"
wird.
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Anschließend erfolgt die Zusammenfassung zu 38,912 Mbit/s mit einem
19:1-Multiplexer.
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Die in Fig. 3 dargestellte Uberrahmenstruktur stellt nur ein vorteilhaftes
Ausführungsbeispiel dar Selbstverständlich sind andere Anordnungen der nicht informationstragenden,
1,leeren" Codewörter im Überrahmen möglich, beispielsweise in Form von je einem
dreizehn
Codewörter langen Block in der Mitte des Grundrahmens
G90 (Codewörter Nr. 85 .. 97) und am Ende des Grundrahmens G179 (Codewörter Nr.
180 ... 192). In jedem Falle sind zwischen zwei Blöcken von Leer-Codewörtern jeweils
16 992 informationstragende Codewörter, zusammen mit den notwendigen Kennungs-Codewörtern,
angeord net. Die Zahl der Kennungs-Codewörter zwischen zwei Blöcken von Leer-Codewörtern
ist dabei nicht immer gleich, da der Uberrahmen eine ungerade Zahl von Grundrahmen
enthält.
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2 Patentansprüche 3 Figuren