DE3720626A1 - Verfahren zur ermittlung der nutzungszeit auf daten-direktverbindungen nach der methode der envelope-vergleichbaren rahmenbetrachtung, bei der mittels eines sensors ein erfassungsraster ueber den zu einer datenendeinrichtung oder von einer datenendeinrichtung fliessenden datenstrom gelegt und eine vorbestimmte anzahl aufeinanderfolgender bitgruppen gemessen und miteinander verglichen werden und sensor zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Nutzungszeit auf Daten-Direktverbindungen nach der Methode der envelope-vergleichbaren Rahmenbetrachtung, bei der mittels eines Sensors ein Verfassungsraster über den zu einer Datenendeinrichtung oder von einer Datenendeinrichtung fließenden Datenstroms gelegt und eine vorbestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Bitgruppen gemessen und miteinander verglichen werden und einen Sensor zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, bei Daten-Direktverbindungen mit z. B. 64 kbit/s zur nutzungszeitabhängigen Tarifierung die Nutzungszeit meßtechnisch zu erfassen. Üblich ist hierbei die envelope-vergleichbare Rahmenbetrachtung. Hierbei wird der serielle Datenstrom als eine Folge von Bitgruppen zu n bit betrachtet, wobei n die Zeichenlänge ist, die die Datenendeinrichtung bei ihrem Datenübertragungsverfahren verwendet. Tarifiert wird die Zeit, in der die Sendeleitung oder die Empfangsleitung genutzt wird. Eine Bitgruppe wird bei diesem Verfahren als Blindlast und damit nicht als gebührenrelevant angesehen, wenn sie mit einer bestimmten Anzahl von direkten Vorgängen im Datenstrom identisch ist. Üblich ist es, drei vorangehende Bitgruppen zugrunde zu legen. Es werden hierbei nur die Inhalte eines von einem Sensor über den Datenstrom gelegten Erfassungsrasters miteinander verglichen, wobei das Erfassungsraster im allgemeinen nicht mit dem Zeichenraster übereinstimmt. Ursächlich hierfür ist, daß bei den bekannten Verfahren ein starres Erfassungsraster über den Datenstrom gelegt wird. Dieses Erfassungsraster hat zum Zeichenraster eine beliebige Phasenlage. Da die Phasenlage ein Zufallswert ist - abhängig vom Zeitpunkt, zu dem der Sensor auf die Leitung geschaltet wird - haben zwei Sensoren auf der gleichen Leitung im allgemeinen verschiedene Phasenlagen zwischen dem Erfassungsraster und dem Zeichenraster. Je nach Phasenlage zwischen Erfassungsraster und Zeichenraster ergibt sich eine unterschiedliche Nutzungszeit, so daß zwei Sensoren auf der gleichen Leitung unterschiedliche Meßergebnisse liefern können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die meßtechnischen Nachteile des bekannten Verfahrens der eingangs genannten Art durch ein Verfahren und einen Sensor zu dessen Durchführung dadurch zu überwinden, daß auf ein starres Erfassungsraster, dessen Phasenlage zum Zeichenraster nur durch den zufälligen Einschaltpunkt des Sensors bestimmt ist, verzichtet wird und stattdessen das Erfassungsraster mit Hilfe objektiver und von jedem individuellen Sensor erkennbarer Merkmale des Datenstroms auf diesen synchronisiert wird.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Weitere Merkmale der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben und an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Blockschaltbild der Meßschaltung des Sensors in einer verallgemeinerten Darstellung,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Meßschaltung des Sensors,

Fig. 3 eine graphische Darstellung eines Beispieles für die Synchronisation eines Erfassungsrahmens,

Fig. 4 eine Übersicht über die Unschärfe in der Nutzungszeit bei festem Erfassungsraster.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht eine Tarifierungseinheit grundsätzlich aus einem Exklusiv-ODER-Vergleichsglied 6, das von dem Datenstrom XDO beaufschlagt und mit einem Taktsignal XDCP getaktet wird. Ferner ist ein als Register 8 ausgebildetes RS-Speicherglied vorgesehen, das mit einem Erfassungsraster beaufschlagt wird und mit einem Zählwerk 19 für die Tarifierung verbunden ist.

Das Blockschaltbild eines als Tarifierungseinheit ausgebildeten Sensors gem. der Erfindung zeigt Fig. 2. Der Sensor besteht aus einer Bit-Vergleichs-Funktionsgruppe 1, einer Erfassungsraster-Erzeugungs-Funktionsgruppe 2 sowie einer Funktionsgruppe 3 zur Auszählung erfaßter Zeichen. Diese Funktionsgruppen sind miteinander verknüpft. Sie können aus Standard-Logikbausteinen bestehen, aber auch durch eine lösch- und programmierbare Logikeinheit gebildet sein, die als EDLP-Bauelement bekannt ist. Die Bit-Vergleichs-Funktionsgruppe 1 besteht aus einem von einem Taktsignal XDCP und dem Datenstrom XDO beaufschlagten Schieberegister 4, dessen Datenselektor 5 mit einem Exklusiv-ODER-Verknüpfungsglied 6 verbunden ist. Dem Exklusiv-ODER-Verknüpfungsglied 6 wird eingangsseitig der Datenstrom XDO und der Ausgang des Datenselektors 5 zugeführt. Das Exklusiv-ODER-Verknüpfungsglied 6 ist ausgangsseitig mit einem von dem Taktsignal XDCP beaufschlagten Register 7 verbunden, das mit einem weiteren Register 8 verbunden ist. Dieses ist eingangsseitig mit der Erfassungsraster-Erzeugungs-Funktionsgruppe 2 und ausgangsseitig mit der Funktionsgruppe 3 zur Auszählung erfaßter Zeichen verbunden. Die Erfassungsraster-Erzeugungs-Funktionsgruppe 2 besteht aus einem als Teiler - durch - N geschalteten Binärzähler 9, der ausgangsseitig über ein UND-Verknüpfungsglied 11 mit dem Register 8 verbunden ist.

Das ODER-Verknüpfungsglied 10 ist eingangsseitig mit einem weiteren UND-Verknüpfungsglied 12 verbunden, das eingangsseitig mit dem Register 7 und einer Signalleitung 13 für das Ausgangssignal einer ersten Schiebestufe 15 verbunden ist. Vorzugsweise ist der Binärzähler 9 aus vier Registern 18 gebildet. Das Register 8 ist mit einem vom Erfassungsraster-Takt XFRAME getakteten zwei bit tiefen Schieberegister 14 verbunden, dessen Schiebestufen 15, 16 ausgangsseitig mit einem ODER-Verknüpfungsglied 17 verbunden sind.

Mit einem Sensor gem. des Blockschaltbilds nach Fig. 2 soll die Gleichheit aufeinanderfolgender Bitgruppen des Datenstroms XDO im Erfassungsraster ermittelt werden. Dieses wird gewonnen aus dem Bitvergleich eines Bits aus dem Datenstrom XDO mit dem entsprechenden Bit des vorangegangenen Zeichens. Schaltungstechnisch ist dies die XOR-Verknüpfung des Datenstroms XDO mit dem durch ein n-bit tiefes Schieberegister um n-Taktzyklen verzögerten Datenstrom XDN realisiert. Das resultierende Signal XBNE ist log. 0 bei Bit-Gleichheit und log. 1 bei Bit-Ungleichheit. Der Übergang von Bit-Ungleichheit zu Bit-Gleichheit bedeutet den möglichen Beginn eines Ruhezustands auf der Datenübertragungsleitung. Wenn auch im letzten Erfassungsraster Bit-Ungleichheit aufgetreten ist, wird mit diesem Übergang das Erfassungsraster neu gestartet.

Die Synchronisation auf den Beginn eines Ruhestands hat zur Folge, daß der Bitgruppenvergleich für die folgende Phase ununterbrochener Bit-Gleichheit die innerhalb der Definition maximal mögliche Anzahl von tarifierungsfreien Zeichen liefert. Das sind:

F = (G div n) -3, wenn (G div n) 3

wobei

F die Anzahl von tarifierungsfreien Zeichen n die Coderahmenlänge (Anzahl der bits pro Zeichen) G die Anzahl von Taktzyklen, für die ununterbrochen "Bit-Gleichheit" ermittelt wurde div der Operator "ganzzahlige Division"

ist.

Spätestens nachdem im Datenstrom 3 aufeinanderfolgende Zeichen nicht mit ihrem Vorgänger übereingestimmt haben, synchronisiert sich ein Sensor. Da das o. g. Merkmal für alle Sensoren erkennbar ist, werden nach der Synochronisation alle Sensoren, die den gleichen Datenstrom messen, die gleichen Ergebnise liefern.

Das eingestellte Erfassungsraster muß zwar immer noch nicht identisch mit dem Zeichenraster der Datenendeinrichtung sein, aber es wird "im Zweifel für den Kunden" entschieden.

Da in einem Sensor beide Richtungen der Direktdatenverbindungsleitung gemessen werden, existiert die Meßschaltung im Sensor doppelt. Die Signalnamen in der Meß-Schaltung für die Empfangs-Richtung beginnen mit einem "R" (Receive), für die Senderichtung mit "T" (Transmit). Im Folgenden wird eine Meß-Schaltung beschrieben, der Anfangsbuchstabe ist durch "X" ersetzt.

Die Coderahmenlänge N wird durch die Eingänge R 2, R 1, R 0 eingestellt. Sie ist wie folgt codiert:

Der Datenstrom ist bezeichnet als XDO, das dazugehörige Taktsignal ist XDCP. Der Übergang von einer Bit-Zelle zur nächsten auf XDO erfolgt unmittelbar nach der positiven Flanke auf XDCP.

Nachgehend werden die Funktionsabläufe bei der Bit-Vergleichs-Funktionsgruppe 1, der Erfassungsraster-Erzeugugns-Funktionsgruppe 2 sowie der Funktionsgruppe 3 zur Auszählung erfaßter Zeichen näher erläutert.

Bei der Bit-Vergleichs-Funktionsgruppe 1 geht der Datenstrom XDO auf den Eingang eines 12 bit tiefen Schieberegisters 4, das von der positiven Flanke des Taktsignals XDCP getaktet wird. Die Ausgänge der Schiebestufen .5 bis .12 liegen an den Dateneingängen eines 1-aus-8 Datenselektors 5. An dessen select-Eingängen 21 steht mit R 2, R 1, R 0 die um fünf verringerte Coderahmenlänge N -5 an. Damit ist das Ausgangssignal XDN des Datenselektors 5 der um N Taktzyklen bzw. Datenbits verzögerte Datenstrom XDO.

Die Signale der XDO und XDN werden durch eine XOR-Verknüpfung 6 verglichen und das Resultat mit der negativen Flanke von XDCP, also in der Mitte des Datenbits, in das XBNE Register 7 übernommen.

Das Signal XBNE (bit not equal) zeigt mit log. 1 an, daß das anstehende Bit des Datenstroms nicht gleich ist dem entsprechenden Bit des vorangegangenen Zeichens, also dem Bit, das vor N Taktzyklen angestanden hat. Diese Eigenschaft wird mit "Bit-Ungleichheit" bezeichnet. Eine log. 0 des Signals XBNE zeigt dementsprechend "Bit-Gleichheit" an.

Bei der Erfassungsraster-Erzeugungs-Funktionsgruppe 2 wird der Erfassungsraster-Takt XFRAME als Überlauf von einem 4-bit Binärzähler 9 generiert, der im Prinzip als Teiler - durch - N geschaltet ist und von der negativen Flanke von XDCP getaktet wird.

Vier Register 18 des Binärzählers 9 stellen einen Wert M dar. Mit der negativen Flanke von XDCP wird der Wert M incrementiert, wenn das Signal XLOAD =0 ist, oder, wenn XLOAD =1 ist, in die Register 18 der Wert M =16-N übernommen. Der Erfassungsraster-Takt XFRAME ist log. 1, wenn M =15, sonst ist XFRAME log. 0.

Das Signal XLOAD ist log. 1, wenn XFRAME =1 ist (Teiler - durch - N Funktion) oder wenn Bit-Ungleichheit erkannt wurde (XBNE =1), nachdem schon das letzte erfaßte Zeichen nicht mit seinen beiden Vorgängern übereinstimmte (XFRAME =1). Dieser letzte Term (hinter dem ODER) ermöglicht die Neu-Synchronisation des Erfassungsraters auf den Beginn einer Phase der Bit-Gleichheit und ist damit der Kern dieses Verfahrens.

Bei der Funktionsgruppe 3 zur Auszählung erfaßter Zeichen wird das XLBNE Register 8 gesetzt, sobald im Datenstrom Bit-Ungleichheit festgestellt wird (XBNE =1). Das Register 8 bleibt dann gesetzt, bis (bei bestehender Bit-Gleichheit) der Erfassungsraster-Takt kommt (XFRAME =1), während das letzte erfaßte Zeichen noch nicht mit seinen beiden Vorgängern übereinstimmte (XFRAMNE =1).

Da der Zähler in der Erfassungsraster-Erzeugung aber bei XFRAME =1 nur hochlaufen kann, solange Bit-Gleichheit herrscht, bedeutet XFRAMNE =1 und XFRAME =1, daß nach einer Nutzung das erste Mal ein erfaßtes Zeichen (EZ) mit seinem Vorgänger identisch war.

Damit kann XLBNE =0 wie folgt verstanden werden: "Seit der ersten EZ-Übereinstimmung nach der letzten Nutzung hat es keine Bit-Ungleichheit mehr gegeben."

Das Signal XLBNE durchläuft nun das 2 bit tiefe Schieberegister 14, welches vom Erfassungsraster-Takt XFRAME getaktet wird. Hinter der ersten Schiebestufe 15 steht das Signal XFRAMNE, hinter der zweiten Schiebestufe 16 das Signal XLFRNE.

XFRAMNE wird 0, wenn nach Ablauf eines Erfassungsrasters immer noch XLBNE =0 ist. Damit kann XFRAMNE =0 so verstanden werden:
"Das letzte erfaßte Zeichen EZ (-1) ist mit seinen beiden Vorgängern EZ (-2) und EZ (-3) identisch:

EZ (-1) = EZ (-2) UND EZ (-2) = EZ (-3)″

Durch die zweite Schiebestufe 16 (XLFRNE) wird die entsprechende Aussage für das vorausgegangene erfaßte Zeichen gespeichert. XLFRNE =0 bedeutet also

EZ (-2) = EZ (-3) UND EZ (-3) = EZ (-4)

Die UND-Verknüpfung der Aussagen XFRAMNE =0 und XLFRNE =0 sagt demnach aus, daß

EZ (-1) = EZ (-2)UND EZ (-2) = EZ (-3) UND EZ (-3) = EZ (-4)

Das letzte erfaßte Zeichen war mit seinen drei Vorgängern identisch; ihm ist demnach die Verkehrsaussage "keine Nutzung" zuzuordnen. Somit ist die Aussage "Nutzung" (XNUTZ) die ODER-Verknüpfung der Signale XFRMNE und XLFRNE.

Das Signal XNUTZ existiert nicht physikalisch im Sensor; dieser Term tritt nur in der ODER-Verknüpfung für beide Verkehrsrichtungen zum Signal TARIF auf.

Fig. 3 zeigt das Beispiel für eine Erfassungsrahmen-Synchronisation. Zur Demonstration der Synchronisierung ist ein sich zyklisch wiederholender Testring "iiizuuuu" auf beide Halbkanäle des Sensors gegeben worden. Um ein unterschiedliches Erfassungsraster zu erzwingen, werden beide Halbkanäle durch Manipulation der Dateneingänge in verschiedene Anfangszustände versetzt.

Wie man sieht, bewerten von den ersten 4 "i" beide Schaltungen ein Zeichen als tarifierungsfrei; durch die gegeneinander phasenverschobenen Erfassungsraster beträgt aber nach der ODER-Verknüpfung der beiden Halbkanäle die tarifierungsfreie Zeit weniger als ein Zeichen.

Nach Bit-Ungleichheit in mehr als einem Erfassungsraster (. . izu . .) erfolgt eine Neu-Synchronsation dadurch, daß das Signal XBNE (Bit-Ungleichheit) in das Signal XLOAD eingeht und damit beide Zähler auf 16-8 zurücksetzt; die Erfassungsraster beider Schaltungen sind von nun an phasengleich, solange sie den gleichen Datenstrom messen.

Unmittelbar nach dem Ende der Bit-Ungleichheit im ersten Zeichen "u" beginnt bei beiden Schaltungen das erste Erfassungsraster. Dadurch wird die nun folgende Phase der Bit-Gleichheit in die maximal mögliche Anzahl von erfaßten Zeichen unterteilt und dementsprechend der maximal möglichen Anzahl von Zeichen die Verkehrsaussage "keine Nutzung" zugeordnet.

Wie in Fig. 3 am Beispiel des Halbkanals für den Empfang ("R") und des Halbkanals für die Sendeeinrichtung ("T") zeigt, sind während der ersten vier "i" die Erfassungsraster der beiden Halbkanäle gegeneinander phasenverschoben, da eine unterschiedliche Vorgeschichte gegeben ist. Nach Bit-Ungleichheit in mehr als einem Zeichen (. . . izu . . .) ist eine Neusynchronisation auf den Datenstrom XDO erfolgt. Hiernach sind die Erfassungsraster auf beiden Halbkanälen phasengleich.

Die demgegenüber bei einem starren Erfassungsraster auftretende Unschärfe in der Nutzungszeit ist schematisch in Fig. 4 dargestellt.

Claims (12)

1. Verfahren zur Ermittlung der Nutzungszeit auf Daten-Direktverbindungen nach der Methode der envelope-vergleichbaren Rahmenbetrachtung, bei der mittels eines Sensors ein Erfassungsraster über den zu einer Datenendeinrichtung oder von einer Datenendeinrichtung fließenden Datenstrom gelegt und eine vorbestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Bitgruppen gemessen und miteinander verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bits der Zeichen des Datenstroms gemessen und das Erfassungsraster dann auf den Datenstrom synchronisiert wird, wenn ein erstes Bit gemessen wird, das gleich dem entsprechenden Bit des vorangegangenen Zeichens ist, dann ein Zähler nur während der Phase der Bit-Gleichheit hochläuft und bei Messung eines Bits, das ungleich dem entsprechenden Bit des vorangegangenen Zeichens ist, das Erfassungsraster nachsynchronisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung eines Bitvergleiches der Datenstrom der Empfangsleitung oder Sendeleitung mit einem durch ein n-bit tiefes Schieberegister um n-Taktzyklen verzögerten Datenstrom durch ein Exklusiv-ODER-Glied verknüpft wird, wobei das resultierende Signal bei Bit-Gleichheit log. 0 und bei Bit-Ungleichheit log. 1 ist und von einem Taktsignal in ein Register übernommen wird, dessen Ausgangs-Signal BNE einem Register zugeführt wird, das bei Bit-Ungleichheit im Datenstrom gesetzt wird und bei bestehender Bit-Gleichheit gesetzt bleibt, bis bei bestehender Bit-Gleichheit der Erfassungsraster-Takt kommt, während das letzte erfaßte Zeichen noch nicht mit seinen beiden Vorgängern übereinstimmt, daß zur Erzeugung des Erfassungsraster-Taktes dieser in einem aus Registern bestehenden getakteten Binärzähler als Überlauf generiert wird, wobei erst dann ein Erfassungsraster-Takt dem vorgenannten Register zugeführt wird, wenn das Erfassungsraster auf den Beginn einer Phase der Bit-Gleichheit synchronisiert ist, und daß das Ausgangssignal des Registers einem weiteren vom Erfassungsraster-Takt getakteten zweistufigen Schieberegister zugeführt wird, wobei das Ausgangssignal der ersten Schiebestufe der Nichtübereinstimmung des letzten erfaßten Zeichens mit seinen beiden Vorgängern entspricht und das Ausgangssignal der zweiten Schiebestufe abhängig von dem Ausgangssignal des vorgenannten Registers ist, und daß die Ausgangssignale der Schiebestufen einem ODER-Verknüpfungsglied zugeführt werden, das dann kein Signal über die Nutzung der Daten-Direktverbindungsleitung gibt, wenn die Ausgangssignale beider Schiebestufen gleich Null sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Register mit dem Ausgangssignal BNE zugeführte Signal des Exklusiv-ODER-Gliedes von der negativen Flanke des Taktsignals übernommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Registern bestehende Binärzähler als Teiler - durch - N geschaltet ist und von der negativen Flanke des Taktsignals getaktet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Binärzählers einem ODER-Verknüpfungsglied zugeführt wird, dessen Ausgangssignal Den Binärzähler mit einem durch die Coderahmenlänge bestimmten Anfangswert lädt und dem als weiteres Eingangssignal das Ausgangssignal eines UND-Verknüpfungsglieds zugeführt wird, das eingangsseitig von dem Ausgangssignal BNE des Registers und dem Ausgangssignal der ersten Schiebestufe beaufschlagt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des mit dem BNE-Signal beaufschlagten Registers einem zwei bit tiefen Schieberegister zugeführt wird.

7. Sensor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Verknüpfung einer Bit-Vergleichs-Funktionsgruppe (1) mit einer Erfassungsraster-Erzeugungs-Funktionsgruppe (2) und einer Funktionsgruppe (3) zur Auszählung erfaßter Zeichen, die aus Logikbausteinen und/oder einer lösch- und programmierbaren Logikeinheit gebildet sind.

8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bit-Vergleichs-Funktionsgruppe (1) aus einem von einem Taktsignal (XDCP) und dem Datenstrom (XDO) beaufschlagten Schieberegister (4) besteht, dessen Datenselektor (5) mit einem Exklusiv-ODER-Verknüpfungsglied (6) verbunden ist, dem eingangsseitig der Datenstrom (XDO) zugeführt wird, und das ausgangsseitig mit einem vom Taktsignal (XDCP) beaufschlagten Register (7) verbunden ist, das mit einem weiteren Register (8) verbunden ist, das eingangsseitig mit der Erfassungsraster-Erzeugungs-Funktionsgruppe (2) und ausgangsseitig mit der Funktionsgruppe (3) zur Auszählung erfaßter Zeichen verbunden ist.

9. Sensor nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsraster-Erzeugungs-Funktionsgruppe (2) aus einem als Teiler - durch - N geschalteten Binärzähler (9) besteht, der ausgangsseitig über ein UND-Verknüpfungsglied (11) mit dem Register (8) verbunden ist, dessen ODER-Verknüpfungsglied (10) eingangsseitig mit einem weiteren UND-Verknüpfungsglied (12) verbunden ist, das eingangsseitig mit dem Register (7) und einer Signalleitung (13) für das Ausgangssignal der ersten Schiebestufe verbunden ist.

10. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Binärzähler (9) aus vier Registern (18) besteht.

11. Sensor nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Register (8) mit einem vom Erfassungsraster-Takt (XFRAME) getakteten zwei bit tiefen Schieberegister (14) verbunden ist, dessen Schiebestufen (15, 16) ausgangsseitig mit einem ODER-Vergleichsglied (17) verbunden sind.

12. Sensor nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Register (8) als RS-Register ausgebildet ist.