DE3918709A1 - Uebertragungseinrichtung entsprechend der ccitt-empfehlung 1.430 - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Übertragungseinrichtung entsprechend der CCITT- Empfehlung 1430 mit einer Netzabschlußeinheit und mit einer Mehrzahl von Endgeräten, die durch einen S-Bus verbunden sind. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben dieser Übertragungseinrichtung.

Die internationale CCITT-Empfehlung 1430 definiert die physikalischen Eigenschaften einer ISDN-Teilnehmer/Netzschnittstelle (ISDN = integrated services digital network). Bei dieser Schnittstelle sind mehrere Endgeräte über einen S-Bus mit einer Netzabschlußeinheit verbunden. Der S-Bus besteht aus einer 4-Draht-Leitung, wobei je zwei Drähte eine Hin- bzw. eine Rückleitung bilden.

Die Netzabschlußeinheit sendet auf die Hinleitung fortlaufend einen Bitstrom, der durch eine Rahmenstruktur von jeweils 48 Bits gegliedert ist. Die Endgeräte empfangen von der Hinleitung diesen Bitstrom, synchronisieren sich bezüglich des Bit- und des Rahmentaktes und extrahieren die für sie bestimmten Daten.

Jedes Endgerät sendet ständig auf die Rückleitung einen entsprechenden Bitstrom aus, wobei die Rahmenstruktur um eine Phase von 2 Bit gegenüber den empfangenen Rahmen verzögert ist. Die Bitströme und Rahmen aller Endgeräte überlagern sich auf der Rückleitung und werden von der Netzabschlußeinheit empfangen.

Durch die Länge der S-Bus-Leitung und die räumliche Verteilung der Endgeräte spielen bei der Überlagerung der Bitströme die unterschiedlichen Laufzeiten der Signale bis zur Netzabschlußeinheit eine wesentliche Rolle. Diese Laufzeiten bewirken Phasendifferenzen zwischen den verschiedenen Bitströmen, die den Empfang durch die Netzabschlußeinheit erschweren oder gar unmöglich machen. Die maximal tolerierbare Phasendifferenz begrenzt somit die maximale Länge der S-Bus-Leitung.

Ausgehend von dieser Situation ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Methode anzugeben, wie die geschilderten Phasendifferenzen verringerbar und damit die Länge der S-Bus-Leitung vergrößerbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die unabhängigen Ansprüche gekennzeichnet. Die abhängigen Ansprüche geben Ausgestaltungen der Erfindung an.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von fünf Figuren beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Schematische Darstellung einer Übertragungseinrichtung

Fig. 2 Rahmenstruktur eines Bitstromes

Fig. 3 Zeitschema mit Verlängerung der Verschiebezeit T

Fig. 4 Zeitschema mit Verkürzung der Verschiebezeit T

Fig. 5 Blockschaltbild eines Endgerätes

Fig. 1 zeigt schematisch eine Übertragungseinrichtung, die der geschilderten CCITT-Empfehlung 1430 entspricht. Die Übertragungseinrichtung umfaßt eine einzige Netzabschlußeinheit (network termination) NT und mehrere, z. B. vier Endgeräte (terminal equipment) TE 1 bis TE 4. Diese Einheiten bzw. Geräte sind durch einen S-Bus verbunden, der sich aus einer Hinleitung 11 und aus einer Rückleitung 12 zusammensetzt. Die maximale Anzahl von Endgeräten TE liegt bei etwa acht Geräten. Zur Vermeidung von Reflexionen ist der S-Bus beidseitig durch Widerstände 13 abgeschlossen.

Die Netzabschlußeinheit NT sendet auf die Hinleitung 11 ununterbrochen einen Bitstrom aus, der durch eine Rahmenstruktur gegliedert ist. Dies zeigt Fig. 2. Die Bits werden in einem dreiwertigen Übertragungscode übertragen, insbesondere dem AMI-Code. Jedes 48. Bit verletzt die Codierungsregeln und dient als Rahmenerkennungsbit F. Es wird unmittelbar gefolgt von einem Gleichstromausgleichbit L, das die Gleichstromfreiheit sicherstellt. Die Ein­ bzw. Zuteilung der übrigen 46 Bits jedes Rahmens ist für das Weitere ohne Bedeutung und wird daher hier nicht weiter beschrieben.

Die Endgeräte TE empfangen unabhängig voneinander den genannten Bitstrom über die Hinleitung 11. Sie synchronisieren sich hierbei auf den Bittakt BT und den Rahmentakt RT und extrahieren aus dem Inhalt der Rahmen die für sie bestimmten Daten bzw. die für sie bestimmte Information.

Jedes Endgerät TE sendet unabhängig von den jeweils anderen Endgeräten ständig auf die Rückleitung 12 ebenfalls einen Bitstrom aus. Dieser entspricht bezüglich der Codierungsregeln für die Rahmenbildung dem Bitstrom auf der Hinleitung 11 und umfaßt im Minimum das Rahmenerkennungsbit F und das Gleichstromausgleichbit L. Seine Rahmenstruktur ist jedoch zeitlich um die Dauer von 2 Bits verzögert. Dies zeigt Fig. 2 in ihrem unteren Teil für ein einzelnes Endgerät, z. B. TE 3.

In Fig. 1 sind die Signal-Laufzeiten für die jeweiligen Streckenabschnitte zwischen der Netzabschlußeinheit NT und dem Endgerät TE 1 bzw. zwischen den Endgeräten TE untereinander durch Kleinbuchstaben a bis d angegeben. Diese Laufzeiten können je nach Lage der Geräte und der Gegebenheiten der Leitungen 11, 12 vernachlässigbar klein sein oder auch Werte aufweisen, die vergleichbar sind mit der Dauer eines Bits der Bitströme. Für die Hinleitung 11 und die Rückleitung 12 sind die Laufzeiten jeweils annähernd gleich.

Zum Ausgleich der verschiedenen Signal-Laufzeiten und ihrer Wirkung am Rückleitungseingang 15 der Netzabschlußeinheit NT umfaßt jedes Endgerät TE eine individuell einstellbare Zeitverschiebeeinheit. Diese Einheiten bewirken in jedem Endgerät TE eine individuelle Zeitverschiebung T für die Aussendung der Rahmen und Bits. Die Zeitverschiebung T kann dabei die für die genannte Verzögerung um 2 Bits benötigte Zeit bevorzugt verlängern oder auch verkürzen.

Fig. 3 zeigt hierzu ein Zeitschema, wobei die Zeit durch Pfeile angedeutet und in zwei entgegenlaufenden Richtungen aufgetragen ist. In einer ersten Spalte ist die örtliche Anordnung der Netzabschlußeinheit NT und der Endgeräte TE 1 bis TE 4 angedeutet. In einer zweiten Spalte sind die zugeordneten Laufzeiten a, b, c, d angegeben. Die dritte Spalte gibt die Zeitpunkte an, zu denen ein Signal, z. B. ein Rahmenerkennungsbit F, das zum Zeitpunkt 0 von der Netzabschlusseinheit NT ausgesandt wird, bei den verschiedenen Endgeräten TE 1 bis TE 4 eintrifft. Die vierte Spalte gibt die Verschiebezeiten T in den Endgeräten TE 1 bis TE 4 an, um die das Aussenden des jeweiligen Signals verzögert wird. In der letzten Spalte sind schließlich die Zeitpunkte angegeben, zu denen die verschiedenen Endgeräte TE 1 bis TE 4 das dem empfangenen Signal zugeordnete Signal, zusätzlich verzögert um 2 Bits, auf die Rückleitung 12 aussenden.

Die Verschiebezeiten T entsprechen jeweils dem Doppelten der Gesamtlaufzeit vom jeweiligen Endgerät bis zu demjenigen Endgerät (TE 4), das den größten Abstand zur Netzabschlußeinheit NT aufweist. Hierdurch überlagern sich alle Signale auf der Rückleitung 12 in der Richtung zur Netzabschlußeinheit NT hin phasengerecht, so daß alle Signale gemeinsam und phasengerecht den Rückleitungseingang 15 der Netzabschlußeinheit NT erreichen. Diese kann damit die Signale sauber detektieren.

Die auf der Rückleitung 12 in der anderen Richtung laufenden Signalanteile stören die geschilderte Überlagerung nicht. Durch eine geeignete Ausbildung des Bus-Abschlusses wird ihre Reflexion problemlos verhindert.

Fig. 4 zeigt ein zweites Zeitschema, das demjenigen von Fig. 3 weitgehend entspricht. In der vierten Spalte sind jedoch die Verschiebezeiten T angegeben, um die das Aussenden des jeweiligen Signals weniger verzögert wird als die Zeit von 2 Bits. Entsprechend sind in der letzten Spalte die Zeitpunkte angegeben, zu denen die verschiedenen Endgeräte TE 1 bis TE 4 das dem empfangenen Signal zugeordnete Signal, weniger als um 2 Bits verzögert, auf die Rückleitung 12 aussenden.

Die Verschiebezeiten T entsprechen in diesem Fall jeweils dem Doppelten der Gesamtlaufzeit von der Netzabschlußeinheit NT bis zum jeweiligen Endgerät TE. Die überlagerten Signale auf der Rückleitung 12 treffen dabei genau um die Zeit von 2 Bits verzögert am Rückleitungseingang der Netzabschlußeinheit NT ein.

Fig. 5 zeigt das Blockschaltbild eines Endgerätes TE. Dieses ist über seinem Haupteingang 21 an die Hinleitung 11 angeschlossen. Die empfangenen Signale werden in einem Eingangsverstärker 22 regeneriert und parallel einer Takt- und Rahmen-Synchronisiereinheit 24 und einer Pufferspeicher- und Logikeinheit 26 zugeführt. Die letztere (26) erhält von der ersteren (24) Einheit über die Verbindung 25 die notwendige Taktinformation, detektiert die Adressen- und/oder Dateninformation der empfangenen Rahmen und gibt die für das jeweilige Endgerät TE bestimmte Information bzw. die Empfangsdaten an eine nachgeschaltete Dateneinheit 26 ab.

Der Bittakt BT und der Rahmentakt RT werden weiter einer Verzögerungseinheit 30 zugeführt, die die der CCITT-Empfehlung entsprechende Verzögerung um 2 Bits bewirkt. Dieser Verzögerungseinheit 30 nachgeschaltet ist eine steuerbare Zeitverschiebeeinheit 32, deren Verschiebezeit T durch eine Steuereinheit 34 individuell einstellbar ist.

Eine zweite Dateneinheit 36 erzeugt auszusendende Daten. Diese werden in einer zweiten Pufferspeicher- und Logikeinheit 38 zwischengespeichert, formatiert und im verzögerten Bit- und Rahmentakt über einen Ausgangsverstärker 40 auf die Rückleitung 12 ausgesandt.

Ergänzend zu diesen genannten Empfangs- und Sendeeinheiten des Endgerätes TE weist dieses eine Eingangsstufe 42 auf, die mit ihrem einen Eingang an die Rückleitung 12 und mit ihrem anderen Eingang an den Ausgangsverstärker 40 angeschlossen ist. Diese Eingangsstufe 42 gibt an ihrem Ausgang 43 ein Signal ab, das proportional zum jeweiligen Signal auf der Rückleitung 12 ist abzüglich des vom jeweiligen, zugeordneten Ausgangsverstärker 40 ausgesandten Signalanteils. Eine Einheit mit dieser Eigenschaft kann beispielsweise in Art einer Zirkulatorschaltung ausgebildet sein wie sie z. B. aus N. Tietze Ch. Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer-Verlag, bekannt ist. Der Ausgang 43 der Eingangsstufe 42 ist mit der Steuereinheit 34 verbunden.

Die Eingangsstufe 42, die Steuereinheit 34 und die Zeitverschiebeeinheit 32 dienen zum Einstellen der genannten individuellen Verschiebezeit T des jeweiligen Endgerätes TE.

Als Kriterium für eine Fig. 3 bzw. Fig. 4 entsprechende richtige Einstellung aller Verzögerungszeiten T dient die Form und Art der Signale am Ausgang 43 der Eingangsstufe 42 jedes Endgerätes TE. Ist die Einstellung richtig, dann sind diese Signale sauber mit dem aligemeinen Bittakt BT korreliert.

Die Steuereinheit 34 ist so ausgebildet, daß sie aus den geschilderten Signalen am Ausgang 43 der Eingangsstufe 42 durch einen adaptiven Einstellvorgang die jeweils richtige bzw. optimale Verschiebezeit T einstellt. Der adaptive Einstellvorgang kann während des laufenden Betriebs des jeweiligen Endgerätes TE erfolgen. In diesem Fall regeln sich alle Steuerungen 34 bzw. Endgeräte TE dauernd nach und optimieren ihre Verschiebezeit T. Die Signale sind im Grunde Phasen- bzw. Lagesignale, die angeben, ob die Rahmenerkennungsbits F und die Gleichstromausgleichbits L, die die Rahmen begrenzen, sich in der richtigen Phasenlage befinden oder nicht.

In anderer Ausbildung erfolgt der Einstellvorgang während einer relativ kurzen Einschaltphase. Die hierbei festgelegten Verschiebezeiten T werden am Ende des Einstellvorganges sodann gespeichert und gelten anschließend für die weitere Betriebsdauer.

Die geschilderte Übertragungseinrichtung ist konform mit der genannten CCITT-Empfehlung. Wegen der zusätzlichen, individuell einstellbaren Verschiebezeiten T kann der genannte S-Bus bzw. können die Hin- 11 und Rückleitung 12 jedoch erheblich länger sein als bei einer Einrichtung entsprechend der reinen Empfehlung. Dies ermöglicht eine erweiterte räumliche Ausdehnung der Übertragungseinrichtung, was z. B. in einem Fabrikgelände von entscheidender Bedeutung sein kann.

Die Version der Übertragungseinrichtung entsprechend Fig. 3 arbeitet mit positiven Verschiebezeiten T, die die jeweilige Gesamtverzögerungszeit verlängern. Dies hat Vorteile für den genannten adaptiven Einstellvorgang, der sich von demjenigen Endgerät (TE 4) aus aufbaut, das am weitesten von der Netzabschlußeinheit NT entfernt ist. Die Zeitverschiebeeinheit 32 ist in diesem Fall eine Verzögerungseinheit.

Die Version der Übertragungseinrichtung entsprechend Fig. 4 arbeitet dagegen mit negativen Verschiebezeiten T, die die jeweilige Gesamtverzögerungszeit verkürzen. Dies hat den Vorteil, daß die Signale jeweils genau um 2 Bit verschoben beim Rückleitungseingang 15 der Netzabschlußeinheit NT eintreffen, also zum theoretisch richtigen Zeitpunkt bei Vernachlässigung der Laufzeiten. Hierdurch läßt sich der S-Bus in zwei oder mehr Arme aufteilen, was praktische Vorteile hat. Die Zeitverschiebeeinheit 32 ist in diesem Fall eine Zeitverkürzungseinheit.

Die Schaltungsanordnung eines Endgerätes TE entsprechend Fig. 5 erlaubt diverse Variationen. Insbesondere lassen sich die Verzögerungseinheit 30 und die Verschiebeeinheit 32 zusammenfassen, z. B. zu einem Schieberegister mit variabler, einstellbarer Verzögerung.

Claims (11)

1. Übertragungseinrichtung entsprechend der CCITT-Empfehlung 1430 mit einer Netzabschlußeinheit (NT) und mit einer Mehrzahl von Endgeräten (TE), die durch einen S-Bus verbunden sind, wobei auf der Hinleitung (11) und auf der Rückleitung (12) des S-Bus ein durch Rahmen gegliederter, ununterbrochener Bitstrom weg von bzw. hin zur Netzabschlußeinheit (NT) fließt,
wobei die Rahmen auf der Rückleitung (12) gegenüber denen auf der Hinleitung (11) um die Dauer von zwei Bits verzögert sind, und wobei der Bitstrom auf der Rückleitung (12) von allen Endgeräten (TE) gespeist wird, gekennzeichnet in jedem Endgerät (TE)

• - durch eine Zeitverschiebeeinheit (32), die die in die Rückleitung (12) einzuspeisenden, um die Dauer der zwei Bits verzögerten Rahmen bzw. Bits um jeweils eine, dem jeweiligen Endgerät (TE) zugeordnete Verschiebezeit (T) verschoben in die Rückeitung (12) einspeist,
• - und durch eine Steuereinheit (34), die die jeweilige Verschiebezeit (T) der Zeitverschiebeeinheit (32) einstellt.

2. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverschiebeeinheit (32) eine Verzögerungseinheit ist, die die in die Rückleitung (12) einzuspeisenden Rahmen bzw. Bits zusätzlich zur Dauer der zwei Bits um die Verschiebezeit (T) zeitverzögert in die Rückleitung (12) einspeist.

3. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverschiebeeinheit (32) eine Zeitverkürzungseinheit ist, die die in die Rückleitung (12) einzuspeisenden Rahmen bzw. Bits um die Verschiebezeit (T) zeitvermindert zur Dauer der zwei Bits in die Rückleitung (12) einspeist.

4. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß in jedem Endgerät (TE) eine Eingangsstufe (42) vorgesehen ist, die an ihrem Ausgang (43) ein Lagesignal abgibt, das dem jeweiligen Lagesignal auf der Rückleitung (12) an der Stelle des jeweiligen Endgerätes (TE) entspricht abzüglich des von diesem Endgerät (TE) selbst auf die Rückleitung (12) ausgesandten Lagesignals,
• - und daß die Steuereinheit (34) der Eingangsstufe (42) nachgeschaltet und ausgebildet ist zum Analysieren des am Ausgang (43) der Eingangsstufe (42) anstehenden Lagesignals.

5. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagesignal dem Rahmenerkennungsbit (F) und dem Gleich­ strombit (L) der Rahmen entspricht.

6. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe (42) eine Zirkulatorschaltung ist, deren einer Eingang an die Rückleitung (12) und deren anderer Eingang an den Ausgangsverstärker (40) des Endgerätes (TE) angeschlossen ist.

7. Verfahren zum Betreiben der Übertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Endgerät (TE) die Steuereinheit (34) die Verschiebezeit (T) der Zeitverschiebeeinheit (32) so einstellt, daß diese Zeit (T) gleich ist dem Doppelten der Gesamtlaufzeit der Bits des Bitstromes vom jeweiligen Endgerät (TE) bis zu demjenigen Endgerät (TE), dessen Abstand von der Netzabschlußeinheit (NT) am größten ist, und daß diese Verschiebezeit (T) die Zeitdauer für die 2 Bits Verzögerung verlängert.

8. Verfahren zum Betreiben der Übertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Endgerät (TE) die Steuereinheit (34) die Verschiebezeit (T) der Zeitverschiebeeinheit (32) so einstellt, daß diese Zeit (T) gleich ist dem Doppelten der Gesamtlaufzeit der Bits des Bitstromes von der Netzabschlußeinheit (NT) bis zum jeweiligen Endgerät (TE), und daß diese Verschiebezeit (T) die Zeitdauer für die 2 Bits Verzögerung vermindert.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Endgerät (TE) die Steuereinheit (34) die Signale am Ausgang (43) der Eingangsstufe (42) analysiert und die jeweilige Verschiebezeit (T) adaptiv so lange ändert, bis die korrekte Verschiebezeit (T) erreicht ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (34) die Verschiebezeit (T) während einer Einschaltphase der Übertragungseinrichtung adaptiv ändert und die korrekte Verschiebezeit anschließend speichert und die Zeitverschiebeeinheit (32) entsprechend fix einstellt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (34) die jeweilige Verschiebezeit (T) laufend daraufhin prüft, ob sie der korrekten Verschiebezeit entspricht und gegebenenfalls die jeweilige Verschiebezeit der korrekten Verschiebezeit anpaßt.