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Verfahren zum Abzweigen der Kanäle eines
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Terminalmultiplexers Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Abzweigen der Kanäle eines Terminalmultiplexers in einem Nachrichtenübertragungssystem
mit 2048 kbit/s digitalem Informationsfluß, das bei den voneinander entfernten Multiplexern
angewendet wird.
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Die Erfindung betrifft das Abzweigen von Zeitmultiplexkanälen, wobei
die Multiplexerverbindung nach den CCITT Empfehlungen (die technischen Anforderungen
an die Multiplexer, siehe CCITT Yellow Book, 1980, Empfehlungen Nr. G.732, G.734,
G.737, G.738) betrieben werden soll. Das Abzweigen der Kanäle ist notwendig, wenn
alle 30 Informationskanäle in diesen besiedelten Gegenden mit Weilern oder in Geschäftssystemen
an einigen untereinander entfernten Punkten abgeschlossen werden müssen. Das Abzweigen
der 2048 kbit/s Verbindungsleitung vom Ursprungspunkt, an dem alle Informationskanäle
abgeschlossen sind, wird nach zwei oder mehreren Nachrichtensenken hin, in denen
jeweils nur ein Teil der Gesamtzahl der Kanäle abgeschlossen ist, durchgeführt.
Durch jeden Informationskanal kann ein Fernsprechteilnehmer, eine zwischenörtliche
Fernsprechverbindung oder eine Datenstelle vertreten werden.
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Durch das Abzweigen der Kanäle des Terminalmultiplexers soll sich
das Nachrichtenübertragungssystem der Anordnung und den Ubertragungsanforderungen
bzw. ihren Änderungen der Terminalmultiplexer jeweils einfacher anpassen. Dabei
sollen anspruchsvolle Umgestaltungen in den entsprechenden Terminalmultiplexern,
in den Abzweigschaltungen und im Protokoll des den erwähnten CCITT Empfehlungen
entsprechenden Nachrichtenübertragungssystems vermieden werden.
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Ein bekanntes Verfahren zum Abzweigen der Kanäle eines Terminalmultiplexers
wird mit einer im Abzweigepunkt gelegenen Abzweigeschaltung durchgeführt, wie dies
in Fig. 1 dargestellt ist. Zum Abzweigen zu drei Zweigleitungen wird eine weitere
Abzweigeschaltung gebraucht.
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In der Technik der Pulsekodemodulation (PCM) wird der in 32 Zeitlagen
eingeteilte 125 As Zeitrahmen durch die Schaltfrequenz 8 kHz bestimmt. Jede Zeitlage
besitzt 8 Bits, und der gesamte Zeitrahmen trägt den 2048 kbit/s Nachrichtenfluß.
Die Zeitlage 0 dient zur Synchronisation, die Zeitlage 16 zur Signalisation und
die Zeitlagen 1-15, 17-31 den Nachrichtenkanälen. Alle genannten kennzeichnenden
Merkmale der Zeitmultiplexkanäle entsprechen den CCITT Empfehlungen.
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Die Abzweigungsschaltung R empfängt den 2048 kbit/s Fluß vom Multiplexer
A und sendet ihn zu den Multiplexern B und C (u.U. in unveränderter Form). Es sind
in den Multiplexern B und C physisch vorhanden nur die Kanalschaltungen der in diesen
Punkten abgeschlossenen Nachrichtenkanäle. In Rückwärtsrichtung der Verbindung wird
die Nachricht der Kanalschaltungen im Multiplexer B in der entsprechenden Zeitlage
des
Zeitrahmens gesendet. Zur gleichen Zeit sendet der Multiplexer C seinen Rahmen mit
den Nachrichten in den Zeitlagen, die vom Multiplexer B nicht in Anspruch genommen
wurden. Die Abzweigeschaltung R empfängt beide Zeitrahmen und sendet zu Multiplexer
A ihren eigenen Rahmen, in den sie die Nachrichten von beiden Richtungen zusammenlegt.
Es müssen dabei die Nachrichtenkanäle und die Signalisationsinformation der 16.
Zeitlage zusammengelegt werden; außerdem müssen auch Alarmbits und die Inlandsverkehrsbits,
wenn sie im System verwendet werden, richtig in Betracht gezogen werden. Die Multiplexer
A, B und C können bei einer solchen Organisation dieselben sein wie bei einer "Punkt
zu Punkt Punkt"-Verbindung mit Ausnahme einer Alarmschaltung im übergeordneten Multiplexer
A, die mit einer Alarmzusatzschaltung ausgestattet wird, die imstande ist, die Alarm
sendende Zweigleitung zu erkennen. Diese Information wird mittels der Inlandsverkehrsbits
von der Abzweigeschaltung R vermittelt. Alle Anordnungen müssen auf diese Empfangs-
und Sendefrequenz (master-slave-Betriebsweise) synchronisiert werden, was tatsächlich
in der Praxis auch angewendet wird.
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Der Betrieb mit Eigentakten wird zugelassen, wobei es wegen des Taktunterschieds
zu Informationsverlust, zum Schlupf (siehe die CCITT Empfehlung Nr. G.822) kommt.
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Die Verbindung der Anordnungen A, B, C und R kann mit der Leitungsausrüstung,
d.h. mit Linienterminalen LT und Uberträgern REG für symmetrische Kabelleitungen,
mit Relaisfunksystmen oder optischen Glasfasern hergestellt werden.
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Das beschriebene bekannte Verfahren erscheint nachteilig in erster
Linie aus dem Grunde, weil die geplante Konfiguration
der bei den
einzelnen Multiplexern abgeschlossenen Nachrichtenkanälen nur mit den anspruchsvollen
Abzweigen schaltungen hergestellt werden kann. Außerdem unterscheiden sich Abzweigeschaltungen
zum Abzweigen in zwei, drei usw. Zweigleitungen untereinander. Einen weiteren Nachteil
des beschriebenen Verfahrens stellt die umständliche und kostspielige Abzweigeschaltung
R, zu der die Linienterminale LT gehören, dar. Die Abzweigeschaltung R wird in der
Regel irgendwo im Gelände in einem Abzweigkasten oder in einem dazu bestimmten Raum
angebracht und ist den ungünstigen Wettereinflüssen ausgesetzt. Die Abzweigeschaltung
muß wegen des größeren Stromverbrauchs lokale Netzspeisung und zusätzlich eine Batterie
zwecks selbständigen Funktionierens im Falle eines Stromausfalls verwenden.
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In der US-PS 4 144 410 ist ein Nachrichtenübertragungssystem beschrieben,
das eine Kommunikationsschleife besitzt, in der das Kommunizieren unter den Stationen
mit einem besonderen Kommunikationsprotokoll festgelegt wird. Deswegen müssen die
hierarchisch gegliederten Stationen eine entsorechende Logik besitzen. Dieses System
entspricht den CCITT Empfehlungen nicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abzweigen
der Kanäle eines PCM-Terminalmultiplexers zu schaffen, das folgedes ermöglicht:
- ein Abzweigen der Kanäle ohne teure, anspruchsvolle und spezifische Abzweigeschaltungen;
- eine beliebige gegenseitige Verbindung der Kanäle von beliebigen zwei Multiplexern,
wobei das bis zur Zeit geltende Kommunkationsprotokoll erhalten werden soll;
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ein einfaches Umschalten der Konfiguration des Nachrichtenübertragungssystems, d.h.
der Zahl der bei den einzelnen Multiplexern abgeschlossenen Nachrichtenkanäle.
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Das Nachrichtenübertragungssystem mit dem Abzweigen der Kanäle gemäß
der Erfindung muß den CCITT Empfehlungen von Nr. G.732 bis G.738 (Yellow Book 1980)
entsprechen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Terminalmultiplexer,
in denen eine Alarmzusatzschaltung an eine Schaltung für die Auswertung von Alarmzuständen
angeschlossen wird, wobei die Alarmzusatzsschaltungen für das Funktionieren des
Nachrichtenübertragungssystems bei Alarmzuständen verantwortlich sind und zur Fehlerortung
dienen, durch ihre 2048 kbit/s Eingänge und Ausgänge in eine digitale Kommunkationsschleife
verbunden werden, indem der Ausgang eines beliebigen ersten Multiplexers mit dem
Eingang eines folgenden Multiplexers verbunden wird, dessen Ausgang mit dem Eingang
eines in der digitalen Kommunikationsschleife folgenden Multiplexers verbunden wird
usw. bis zum letzten Multiplexer in der digitalen Kommunikationsschleife, dessen
Ausgang mit dem Eingang des ersten Multiplexers verbunden wird, wobei Kanalschaltungen
in den Multiplexern an den Stellen, die den bei den genannten Multiplexern abzuschließenden
Nachrichtenkanälen entsprechen, eingesetzt werden bzw. in den Multiplexern an den
Stellen, die den bis zu einem der folgenden Multiplexer durchgehenden Nachrichtenkanälen
entsprechen, Durchgangsschaltungen eingesetzt werden, deren einer Teil den Durchgang
des Nachrichtenkanals und deren anderer Teil den Durchgang des Signalisationskanals
zustandebringt, indem der Durchgang der in jedem Zeitrahmen empfangenen Information
des
Nachrichten- bzw. Signalisationskanals vom Eingang zum Ausgang des Multiplexers
zustandegebracht wird, wobei eine logische Empfangseinschreibeschaltung auf den
Befehl eines in einer Multiplexerzentraleinheit gebildeten Signals ein Empfangsregister
steuert, so daß dieses die erwähnte Information empfängt und sie in einen Zwischenspeicher
speichert, von wo die Information in ein Senderegister übertragen und dann in der
dem erwähnten Kommunikationskanal zugeteilten Zeitlage des Senderahmens gesendet
wird, gesteuert durch eine logische Sendeeinschreibeschaltung auf den Befehl eines
in der Multiplexerzentraleinheit gebildeten Signals.
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Zweckmäßig behalten beim erfindungsgemäßen Verfahren die Durchgangs
schaltungen die Information des durchgehenden Informationskanals die ganze Zeit
in der digitalen Form.
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Vorzugsweise sind die angewandten Durchgangsschaltungen zum Zustandebringen
des Durchgangs jedes beliebigen Kommunikationskanals gleich.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß das Abzweigen im Nachrichtenübertragungssystem und später die Umgestaltung der
bestehenden Konfiguration mit einfachen Durchgangsschaltungen, die alle gleich sind,
durchgeführt werden kann. Beim übertragen des abgeschlossenen Kommunikationskanals
von einem zum anderen Multiplexer wird die übergangsschaltung im ersten Multiplexer
an der Stelle der entsprechenden Kanalschaltung und im zweiten Multiplexer die Kanalschaltung
an der Stelle der entsprechenden Durchgangsschaltung eingesetzt, was die einzige
Umgestaltungsarbeit darstellt. Das Nachrichtenübertragungssystem behält sein Kommunikationsproto-
koll
bei einer derartigen Umgestaltung. Die Anwendungsmöglichkeit gleicher Durchgangsschaltungen,
die außerdem noch einfach sind, stellt einen weiteren Vorteil der Erfindung dar.
Die Durchgangsschaltung reicht die Information in digitaler Form von der Empfangs-
zu der Sendeseite des Multiplexers weiter, ohne sie zu degradieren. Die Vorteile
des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen auch darin, daß es zwischen den Multiplexern
eine direkte Verbindung ermöglicht, die nach dem Stand der Technik nur mit viel
zusätzlicher elektronischer Ausrüstung ausführbar war.
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Schließlich werden beim erfindungsgemäßen Verfahren keine teuren Abzweigeschaltungen
mehr gebraucht, wodurch auch deren Wartung und Speisung wegfallen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abzweigen der Kanäle eines Terminalmultiplexers
ist im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein bekanntes
Verfahren zum Abzweigen der Kanäle eines Terminalmultiplexers; Fig. 2 eine schematische
Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abzweigen der Kanäle eines Terminalmultiplexers;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Durchgangs schaltung mit Nachrichten- und Signalisationsteil
beim erfindungsgemäßen Verfahren; und Fig. 4 eine Blockdarstellung einer Alarmzusatzschaltung
im Multiplexer beim erfindungsgemäßen Verfahren.
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Fig. 2 stellt ein Verfahren zum Abzweigen der Kanäle eines Terminalmultiplexers
nach der Erfindung mit Hilfe einer digitalen Schleife dar. Die Multiplexer müssen
derart in der digitalen Schleife verbunden werden, daß die Sendeseite des ersten
an die Empfangsseite des zweiten, dessen Sendeseite an die Empfangsseite des nächsten
gebunden wird usw., bis die Schleife geschlossen ist. Die Kanalübertragung in einer
Richtung verläuft in einem Teil der Schleife, in entgegengesetzter Richtung jedoch
im anderen Teil der Schleife. Die Konfiguration der Kabelleitungen im Gelände sieht
so aus, daß die üblichen Umsetzerschaltungen für den Zweiwegbetrieb verwendet werden
können, wie auch das übliche Relaisfunksystem oder die Verbindungen mit optischen
Glasfasern. Die Verbindung zweier Multiplexer in der Schleife verläuft über den
dritten derart, daß dieser die ihm nicht zugewiesene Kanalinformation empfängt und
diese von seiner entsprechenden Durchgangsschaltung PV auf die Sendeseite umgesetzt
wird.
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Die Durchgangsschaltung PV setzt die Kanalinformation von der Empfangs
seite an die Sendeseite des Multiplexers alle 125 ßs um. Der Multiplexer muß mit
den individuellen Kanalkodeken ausgestattet werden, was bei den jetzigen Multiplexern
üblich ist. Dieses Umsetzen funktioniert ohne Degradation des Informationskanals.
Die Kanalschaltung des Multiplexers, dem der Kanal zugewiesen ist, wandelt die empfangene
Information entweder in einen Sprech- oder in einen Datenkanal.
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Die Durchgangs schaltung PV empfängt, wie in Fig. 3 dargestellt, die
Acht-Bit-Information eines bestimmten Informationskanals von 2048 kbit/s Empfangsrahmen
in Serien- oder Parallel form und speichert sie in das Acht-Bit-Empfangsre-
gister
SR. Der Zeitpunkt, in dem die Information empfangen werden soll, wird durch die
logische Empfangseinschreibeschaltung VLS mit Hilfe des Markierungsimpulses MSPR
der Empfangszeitlage, der an den Synchronismus des Empfangsrahmens gebunden wird,
festgelegt Das Empfangsregister funktioniert mit dem Empfangs takt CLSPR. Die Information
wird dann in den Zwischenspeicher VP umgeschrieben. Das Senderegister OR sendet
die Acht-Bit-Kanalinformation in den Senderahmen im Zeitpunkt, wenn es den Markierungsimpuls
MODD der Sendezeitlage empfängt. Das Senderegister funktioniert mit dem Sendetakt
CLODD. Der Zwischenspeicher ist ein parallel-paralleles Acht-Bit-Register, das die
Information aus dem Empfangsregister ein schreibt und sie dem Senderegister weiter
vermittelt. Es wird gebraucht, damit es die Zeitlageinformation in Oktetform auch
in den Fällen behält, wenn sich das Empfangen und das Senden zeitlich überlappen.
Die logische Empfangseinschreibeschaltung VLS ist eine einfache Schaltung, die das
Einschreiben der acht Bits vom Empfangsregister in den Zwischenspeicher auslöst.
Dies soll stattfinden, wenn das Empfangsregister die acht Bits, die sich in einer
Zeitlage befinden, empfangen hat. Das Umschreiben soll momentan geschehen, d.h.
im Moment des Durchgangs des Einschreibesignalimpulses. Auch das Senderegister übernimmt
die Information vom Zwischenspeicher im Moment des Durchgangs des Einschreibesignalimpulses,
der durch die logische Sendeeinschreibeschaltung festgelegt wird.
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Der andere Teil der Durchgangs schaltung PV dient dem Umsetzen der
Signalisationsinformation des Nachrichtenkanals.
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Diese beinhaltet vier Bits, die sich in der 16. Zeitlage des Uberrahmens
befinden. Empfangs- und Sendetakt bzw. Markie-
rungsimpuls sind
mit CLSPR64 und CLODD64 bzw. mit M16SPR und N16ODD bezeichnet. Der Umsetzungszyklus
dauert2ms und ist an den Rahmensynchronismus gebunden.
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Die Ubertragungsschaltung PV soll am besten mit dem synchronisierten
Empfangs- und Sendetakt betrieben werden, doch es sind auch Taktunterschiede zugelassen.
Wenn der Empfangstakt den Sendetakt übertrifft, wird möglicherweise neue Information
in den Zwischenspeicher eingeschrieben.
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Wenn aber der Sendetakt den Empfanstakt übertrifft, wird möglicherweise
dieselbe Information zweimal gesendet. In beiden Fällen handelt es sich um einen
Schlupf.-Die Zahl der abgeschlossenen Kanäle hängt nur von der Verteilung der Durchgangs
schaltungen PV und der Kanalschaltungen KV ab. Gemäß der Erfindung ist es nicht
nur möglich, das 30-Kanäle-Bündel abzuzweigen, sondern auch die Multiplexverbindungen
B-C, B-D und D-C herzustellen, was nach dem Stand der Technik nicht einfach lösbar
war, mit der einzigen Einschränkung, daß die Kanalgesamtzahl im System 30 beträgt.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird anstelle der Ab zweige schaltung die entsprechende
Anzahl von Durchgangsschaltungen gebraucht, die in den Multiplexern an die Stellen
gesetzt werden, an welchen der Kanal durchgelassen werden soll.
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Der Aufbau der Durchgangs schaltung PV hängt sehr von der inneren
Organisation des Multiplexers ab. Sie bestimmt die Informationsdurchflußweise von
den Zeitlagen zu den Kanalschaltungen und umgekehrt. Gleichzeitig ist damit auch
die Informationsdurchflußweise der Signalisation von der 16.
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Zeitlage bestimmt. Beim Entwurf der Schaltung ist es wichtig, ihre
Grundaufgabe, d.h. das Umsetzen der digitalen In-
formation von
der Empfangsseite an die Sendeseite, in Betracht zu ziehen. Alle Durchgangsschaltungen
PV sind gleich und technologisch einfach im Vergleich zu allem, was die gesamte
Ausrüstung und die Montagekonstruktion der Abwzeigeschaltung benötigen.
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Alle Verbindungen der Informationskanäle in den einzelnen Zweiglinien
müssen bei der Abzweigung in Ubereinstimmung mit den CCITT Empfehlungen funktionieren,
im Normalbetrieb wie auch im Alarmbetrieb. Beim erfindungsgemäßen Abzweigen muß
die Alarmschaltung des Multiplexers die Alarmzusatzschaltung DAV, die gleichzeitig
auch zum Orten der fehlerhaften Zweiglinie dient, besitzen.
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In Fig. 4 ist das Blockschema der zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens nötigen Alarmzusatzschaltung DAV des Multiplexers, die überall in der
Schleife gleich ist, dargestellt. Die Alarmzusatzschaltung DAV wird an die im Multiplexer
nach dem Stand der Technik bestehende und zum vorgeschriebenen Auswerten der Alarmzustände
und zu der darauf folgenden Aktionsdurchführung gemäß den CCITT Empfehlungen bestimmte
Schaltung gebunden. Die Alarmzusatzschaltung DAV hat Zugang zu zwei Inlandsverkehrsbits
in der Zeitlage 0. Mit den Leuchtkörpern 1, 2, 3 wird der Ubertragungsausfall am
1., 2., 3. Multiplexer angezeigt, gezählt vom Multiplexer, an dem der Alarm beobachtet
wird, und zwar im entgegengesetzten Sinne des 2048 kbit/s Informationsflusses.
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Die Ein- und Ausgänge der Alarmzusatzschaltung DAV haben folgende
Funktion: - B1S, B2S Die Kombination dieser zwei Bits gibt den empfangenen Schleifenalarm
an. Es handelt sich um zwei von fünf Inlandsverkehrsbits in der Zeitlage O;
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CA stellt den bei einem oder mehreren der folgenden Alarmzustände auftretenden CCITT
Alarm: Der Ausfall des 2048 kbit/s Empfangssignals, der Empfang des 2048 kbit/s
AIS Signals, der Ausfall des Synchronismus des Rahmens oder des Uberrahmens, die
überschreitung der zugelassenen Abweichung des Rahmensynchronkodes und der Alarm
der Speiseschaltung; - ZS Signal steuert in der Schleife die Sperre der in der 16.
zeitlage empfangenen Signalisationsbits zusammen mit den Signalen zur Auswertung
der Alarmzustände. Es handelt sich um das in die 16.
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Zeitlage der Empfangsrichtung gestellte AIS Signal; - AV Signal hat
Einfluß auf das Warnsignal, das für das Wartungspersonal bestimmt ist; - B10, B
20 die Kombination dieser zwei Bits gibt den Alarm im Senderahmen an. Sie werden
in den Senderahmen als zwei von fünf InlandsverKehrsbits der Zeitlage 0 eingesetzt.
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Einige 100 ms nach dem Schleifen-Alarmsendeschluß wird der alarmlose
Zustand gesendet, ohne die Empfangskombination in Betracht zu ziehen. Unter dieser
zusätzlichen Voraussetzung wird für das Abzweigen des Nachrichtenübertragungssystems
in die drei Zweiglinien die folgende Fehlerfreiheitstabelle abgeleitet:
| CA B2S BIS B20 B10 ZS AV 1 2 3 |
| 1) °' ° ° O 0 0 0 0 0 0 |
| o 0 1 1 0 1 1 1 0 0 |
| o 1 0 1 1 1 1 0 1 0 |
| 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 |
| 1) 1 x x 0 1 0 0 0 0 0 |
| 2) |
wobei x sowohl 0 als auch 1 sein kann und 1) einige 100 ms nach dem CA-Wertwechsel
von "1" in "O" das Verhalten des Systems durch die erste Tabellenzeile bestimmt
ist, ungeachtet der Zustände anderer Eingangsvariablen; 2) die Signalisation der
übertragungsausfälle der Zweiglinien darstellt.
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Es sind alle Verbindungen der Multiplexer in der Schleife untereinander
möglich, mit der Einschränkung, daß die Gesamtzahl der Kanäle 30 nicht überschreitet.
Die Alarmschaltung funktioniert so, daß der Multiplexer, der gerade den CCITT Alarm
sendet, die übergeordnete Rolle übernimmt, indem er die empfangene Alarmbitskombination
nicht in Betracht zieht. Man ist bei jedem Multiplexer in der Schleife imstande,
auf die Alarmbitskombination und auf die Systemkonfiguration zurückblicken, den
fehlerhaften alarmsendenden Multiplexer zu orten.
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Die Zuverlässigkeit des Nachrichtenübertragungsystems, in dem das
erfindungsgemäße Abzweigen durchgeführt ist, ist jener gemäß dem Stand der Technik
gleich; es fällt nämlich die Abzweigeschaltung weg; statt durch diese verläuft aber
nun die Verbindung durch die benachbarten Multiplexer. Die Unterbrechung der Schleife
an irgendeiner Stelle bedeutet die Unterbrechung aller Verbindungen, was aber beim
gegenwärtigen Stand der Technik wegen der enormen Zuverlässigkeit der Schleifenelemente
keine ernst zu nehmende Schwierigkeit darstellt.
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Dieses Abzweigeverfahren kann auch beim Verbinden des Multiplexers
unmittelbar an den 2048 kbit/s Ausgang der digitalen Fernsprechstation zwecks der
Verbindung mit den Fernsprechteilnehmern oder mit den Analogstationen angewendet
werden. Dabei muß das Rechenprogramm oder die Stationsschaltung, die die Bits im
Kanal 0 auswertet, die in der Fehlerfreiheitstabelle enthaltenen Eigenschaften der
Alarmzusatzschaltung in Betracht ziehen, wobei sie bei der Verbindung mit den entlegenen
Fernsprechteilnehmenr die Rolle der übergeordneten Station wegen der möglichen zusätzlichen
Teilnehmeralarme übernehmen muß.