DE3411185A1 - Ueberrahmenstopftechnik fuer den bittaktausgleich mehrerer asynchroner datenstroeme fuer die zeitmultiplex-uebertragung - Google Patents

Ueberrahmenstopftechnik fuer den bittaktausgleich mehrerer asynchroner datenstroeme fuer die zeitmultiplex-uebertragung

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DE3411185A1
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Helmut Dr.-Ing. 3000 Hannover Martin
Wilfried Dipl.-Ing. 3220 Alfeld Röker
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/02Details
    • H04J3/06Synchronising arrangements
    • H04J3/07Synchronising arrangements using pulse stuffing for systems with different or fluctuating information rates or bit rates
    • H04J3/073Bit stuffing, e.g. PDH

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)

Description

  • Überrahmenstopftechnik für den Bittaktausgleich mehrerer asyn-
  • chroner Datenströme für die Zeitmultiplex-Übertragung Die Übertragungsraten digitaler Nachrichtenströme in öffentlichen Netzen sind in mehrere Hierarchiestufen eingeteilt: 1. Basis-Rahmen 2048 Kbit/s + 50 x 10-6 2. Hierarchiestufe 8448 Kbit/s + 30 x 10 6 3. Hierarchiestufe 34368 Kbit/s + 20 x 10-6 4. Hierarchiestufe 139264 Kbit/s + 15 x 10-6 Vorschlag für 5. Hierarchiestufe 565 Mbit/s + ........
  • Von der 2. Hierarchiestufe an aufwärts werden im Regelfall jeweils 4 Datenströme der nächst niederen Stufe nach einem festgelegten Schema zeitlich verschachtelt (Zeit-MULTIPLEX).
  • Die Verschachtelung geschieht in Blöcken vorgegebener Länge.
  • Das Auffinden der in gleichen Zeit- bzw. Bitabständen wiederkehrenden Blöcke (Impulsrahmen) erfolgt mittels der sogenannten Blocksynchronisation. Jeweils zu Beginn des Blockes wird eine festgelegte Bitfolge gesendet, die am Empfangsort den Blockanfang wiederfinden läßt, sie dient somit der Rahmensynchronisation und wird Synchronwort genannt. Es ist ein Teil des Rahmenkennungsworts, dessen weitere bits Servicezwecken dienen.
  • Die für öffentliche Netze geltenden CCITT-Empfehlungen sehen für die 1. bis 4. Hierarchiestufe vor: Hier.-Stufe Zahl der Zahl der Rahmenwieder-Fe-Kan. CCITT-Epfig. Rahmenlg. Synchr.-bits holfrequenz (KHz) 1. 30 G 732 256 Bit 7 8,0 2. 120 G 742 848 Bit 10 9,962 3. 480 G 751 1536 Bit 10 22,375 4. 1920 G 751 2928 Bit 12 47, 562 Zwischen der Blocklänge, der mittleren Synchronisierzeit bei der gewählten Anzahl Synchronisierbits sowie dem Anteil an Nachrichtenübertragungskapazität für die Synchronisation bestehen unmittelbare Zusammenhänge. Diese sind in Abb. 1 am Beispiel der 4. Hierarchiestufe wiedergebeben (s.d.). Daraus kann ersehen werden: Je länger der Block, desto länger die mittlere Synchronisierzeit jedoch desto kleiner der Bedarf an Nachrichtenübertragungskapazität für die Synchronisation.
  • Der erforderliche Bittaktausgleich der jeweils vier asynchronen Datenströme erfolgt durch die sogenannte Stopftechnik. Mindestens 4 zusätzliche Bits je Datenstrom und Block sind hierfür erforderlich. Ein Bit dient je nach Bedarf zum Ausgleich der Taktgeschwindigket als Nachrichtenbit oder als Stopfbit ohne Nachrichteninhalt. Um auf der Empfangsseite mit hoher Sicherheit erkennen zu können, ob dieses Taktausgleichbit ein echtes Nachrichtenbit oder ein aus dem Nachrichtenstrom auszuscheidendes Bit ist, werden 3 Bits zur Kennzeichnung dieses Ausgleichsbits benutzt. 3 x L bedeuten Nachrichtenbit und 3 x 0 bedeuten Stopfbit. Bei Auftreten eines Bit-Fehlers bei den Kennzeichnungsbits (Stopfvorbereitungsbits) entscheidet die Mehrheit von zwei Bit. Eine noch höhere Kennzeichnungssicherheit wird mit 5 Stopfvorbereitungsbits erreicht. Die geschilderte Taktausgleichtechnik hat sich bwährt. Bei vier Untereinheiten werden für die 4 x 3 Stopfvorbereitungsbits insgesamt 4 %0 der Nachrichtenübertragungskapazität benötigt (Beispiel Abb. 2). Dieser Anteil ist ansich unerheblich. Aber es summieren sich bis zur 4. Hierarchiestufe durch das mehrfache Mulitplexen von der 1. Stufe bis zur 4. Stufe der Anteil an Rahmenkennworten und Stopfvorbereitungsbits, so daß insgesamt etwa 12 % der Nachrichtenübertragungskapazität für diese Organisationszwecke benötigt wird, und das läßt auch andere Lösungen verfolgen. So erschienen in den letzten Jahren wiederholt Veröffentlichungen, die für die festgelegten Ubertragungsraten andere Belegungen der Rahmen vorschlugen. Insbesondere liegen den Vorschlägen Aufgabenstellungen zugrunde, die Bewegtbildübertragungen mit der Übertragung von Fernsprechkanälen kombinieren. Man stößt sehr schnell an die Grenze der Übertragungskapazität der Rahmen gemäß CCITT-Empfehlungen. Die Wahl eines längeren Rahmens läßt einige dieser Aufgaben lösen. Ein Abweichen der Rahmenlänge von den CCITT-Empfehlungen ist aus Servicegründen und längere Rahmen sind wegen der längeren Synchronisierzeit nicht sinnvoll. Besonders schwierig wird es aber, wenn z. B. Bewegtbildübertragung mit der Übertragung von hochwertigen Tonkanälen von Faksimile-, Daten- und Fernsprechkanälen in der 4. Hierarchiestufe (139 Mbit/s) kombiniert werden sollen, denn hochwertige Bewegtbildübertragung benötigt bereits praktisch die gesamte Übertragungskapazität. Wenn alle Datenströme asynchron sind und für jeden 3 Stopfvorbereitungsbits benötigt werden, sind die Möglichkeiten der Multiplexbildung erheblich eingeschränkt. Es besteht somit der Wunsch, die Impulsrahmen noch rationeller zu belegen und vor allem die für den Bitratenausgleich (Stopftechnik) einer größeren Zahl asynchroner Datenströme benötigte Nachrichtenübertragungskapazität zu reduzieren.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, indem in den Impulsrahmen jeweils nur die minimal benötigte bit-Zahl für den zu übertragenden Datenstrom der betreffenden Untereinheit (Datentakt/Rahmenwiederholfrequenz) vorgesehen wird (im allgemeinen keine ganze Zahl) und ein aus mehreren Rahmen bestehender Überrahmen gebildet wird, indem sich für die Übertragung des Datenstroms der betreffenden Untereinheit nicht benötigte bits ergeben, die im Überrahmen für die übliche und bewährte Stopfausgleichtechnik herangezogen werden. Sollten darüber hinaus nicht benötigte bits vorhanden sein, so sind das Leerbits ohne Funktion. Im Überrahmen werden midestens 3 Stopfvorbereitungsbits und ein Stopfausführungsbit benötigt' und es ist die maximale Abweichung der Datentakte vom Sollwert zu berücksichtigen, so ergibt sich bei Vernachlässigung der Toleranz des Rahmentaktes (kleiner + 1 x 10 6) folgende benötigte Zahl an bits im Impulsrahmen: bs = INT bR + 1 für Z1 = (INT(bR)+l-bR*t)* kü>3 wenn Z1 < 3 dann bR* INT bR + 2 Zahl der Stopfausführungsbits ist im Normalfall eins, doch wenn Z2 = bR/t/INT bR< 1 und auch wenn Z3 = (INT bR+l-bR/t)* kü u nahe einer ganzen Zahl sind 2 Stopfausführungsbits vorzusehen.
  • wobei bR* = benötigte bits je Rahmen bR = Datenrate/Rahmenfrequenz t = 1 + ABS < ) A = maximale Abweichung kü = Zahl der Rahmen je Überrahmen In Abb. 2 ist das Prinzip der Überrahmenstopftechnik an einem Beispiel erläutert (s.d.): Der zu übertragende Datenstrom von 160 Kbit/s mit bR = 3,36 bit/Rahmen bR* = 4 bit/Rahmen kü = 8 Rahmen/Überrahmen In den einzelnen Rahmen stehen je 4 bit zur Verfügung. Es sind jeweils 3 bits als Nachrichtenbit vorgesehen und das vierte bit ist im Überrahmen zweimal Nachrichtenbit, fünfmal Stopfvorbereitungsbit und einmal Stopfausführungsbit. Ein Leerbit ergibt sich in diesem Beispiel nicht.
  • Die Zahl der Rahmen, die zu einem Überrahmen zusammengefaßt werden, sollten allgemein für alle in der Überrahmenstopftechnik auszugleichenden Untereinheiten eines Multiplexers gleich sein.
  • Sie muß mindestens vier betragen. Die Kennzeichnung der Rahmenfolge im Überrahmen erfolgt durch ein Überrahmensynchronbit, das in der Spur eines im Rahmen festgelegten bits den jeweils ersten Rahmen eines Überrahmens für die Empfangsseite kennzeichnet. Sollten sich für die unterschiedlichen Datenströme unterschiedliche Rahmenzahlen für die Überrahmenzahlenbildung empfehlen, dann sind vorteilhaft auch mehrere Überrahmensynchronbits vorzusehen. Es können auch in einer bit-Spur mehrere Überrahmenfolgen markiert werden. Das ist besonders einfach bei Überrahmenzahlen, die Vielfache zueinander bilden. Es kann auch sinnvoll sein, um die Zahl der Rahmen, die einen Überrahmen bilden bis auf 2 zu reduzieren, daß b* um 1 oder auch um 2 erhöht wird.
  • R Bei hohen Bitraten wird dadurch die Überrahmenwiederholfrequenz brAe4f , wodurch der durch den Bittaktausgleich entstehende jitter reduziert werden kann.

Claims (5)

  1. Patentansprüche Verfahren zurrationelleren Belegung der Impulsrahmen von Zeitmultiplex-Systemen dadurch gekennzeichnet, daß in den Impulsrahmen für die Übertragung des asynchronen Datenstromes einerUntereinheit jeweils nur eine niedrigere Zahl an bits belegt wird als für die übliche Stopftechnik zum Taktausgleich erforderliche Zahl und daß ein Überrahmen für den betreffenden Datenstrom aus einer Zahl Kü Impulsrahmen gebildet wird, indem der Taktausgleich in der üblichen Stopftechnik vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen der minimalen Zahl an bits im Zeitmultiplex-Rahmen für die Übertragung des Datenstromes einer bestimmten Untereinheit die Überrahmenzahl K.. nach der folgenden Formel u errechnet wird.
  3. wobei K.. = benötigte Zahl Rahmen für Überrahmen u bR = (Daten der Untereinheit)/(Rahmenfrequnz) bR* = minimale Zahl des bits je Rahmen t = 1 + ABS ( ) A = maximale Abweichung des Datenstroms vom Sollwert 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß in einer bestimmten Bitposition des Impulsrahmens ein Überrahmensynchronbit angebracht ist, dessen Spur die Reihenfolge der Rahmen im Überrahmen kennzeichnet, oder daß auch mehrere Synchronbits einzeln oder in ihrer Kombination mehrere Überrahmensysteme für Datenströme unterschiedlicher Untereinheiten kennzeichnen.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß im Falle bR/t - INT (bR) < 1 im Überrahmen 2 Stopfbits vorgesehen werden und auch dann, wenn K( der Formel in Anspruch 2, wenn t = 1 gesetzt wird, u einen Wert nahe einer natürlichen Zahl einnimmt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen einer Überrahmenzahl Kü kleiner 4 die minimale Bitzahl je Rahmen bR* bR* = INT (bR/t) + 1 um 1 oder 2 bit erhöht wird.
DE19843411185 1984-03-27 1984-03-27 Ueberrahmenstopftechnik fuer den bittaktausgleich mehrerer asynchroner datenstroeme fuer die zeitmultiplex-uebertragung Withdrawn DE3411185A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0268792A2 (de) * 1986-11-28 1988-06-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Datenübertragungssystem mit Mehrfachausnützung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0268792A2 (de) * 1986-11-28 1988-06-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Datenübertragungssystem mit Mehrfachausnützung
EP0268792A3 (en) * 1986-11-28 1989-12-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Data multiplex transmission system

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