DE4201918A1 - Verfahren zur codierung eines leitungssignals - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Co­ dierung eines Leitungssignals zur Anwendung in einem digitalen Datenübertragungssystem, in dem die Takt­ geber aller multiplexten Hierarchien synchron sind, in welchem Verfahren das Leitungssignal aus Byten mit mehreren Bits gebildet wird.

Herkömmlich wird in Europa ein plesiochrones System benutzt, bei dem jede multiplexte Hierarchie ihre eigene festgesetzte Taktgebergeschwindigkeit hat und jedes typisch 5B6B-codierte Leitungssignal weiter seine eigene Taktgebergeschwindigkeit hat. Obgleich die Sprachkanalanzahlen der Hierarchien im Verhältnis 1:4 zunehmen, befolgen die entsprechenden Taktgeber­ geschwindigkeiten nicht dasselbe Ganzzahlgesetz. Die Folge ist, daß die Geräte eine ganze Menge verschie­ dene Phasenverriegelungen und Bitausgleiche enthalten und daß der Zugriff von den obersten Hierarchieebenen in individuelle, untere Hierarchiekanäle durchaus kompliziert ist.

Die Situation wird von der SDH (Synchronous Digital Hierarchy), deren Spezifikation soeben von CCITT vorbereitet wird, und von deren amerikanischem Vorgänger SONET kolossal verbessert, denn in dem neu­ en System funktionieren die Taktgeber aller Multi­ plexerphasen und Querschaltungselemente synchron. Sogar langsame Signale werden mit einer Geschwindig­ keit von 155 Mbit/s in einen Grundrahmen multiplext, also mit einem Taktgeber von 155 Mbit/s, aber unter Verwendung nur eines Teils der Zeitkanäle darin. Große Übertragungsgeschwindigkeiten sind wiederum Ganzzahlmultiples der Grundgeschwindigkeit 155 Mbit/s. Es gibt keine Leitungscodierung zur Erhöhung der Taktgebergeschwindigkeit.

Ein uncodiertes Leitungssignal ist jedoch eine potentielle Problemquelle bei der SDH, denn das Sys­ tem ist letzten Endes von der Bitfolge des Signals nicht unabhängig. Bei der Leitung vorkommende, lange, zufällige, monopolare Bitfolgen und Bitfolgen mit ge­ ringer Taktgeberinformation können in schlechten Ver­ hältnissen Übertragungsfehlerbündel verursachen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur Codierung eines Leitungssignals vorzubringen, wobei es möglich ist, dieselben Vorteile den früher benutzten Systemen ge­ genüber zu erreichen wie mittels des SDH-Systems, aber wobei es jedoch glückt, gerade die obenerwähnten Probleme zu vermeiden. Dies wird mit Hilfe des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens erreicht, das dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß die Byten in der Weise gebildet werden, daß eine vorausbestimmte Anzahl Nutzsignal­ bits oder -byten und ein Zusatzbit oder mehrere hin­ tereinander verschachtelt werden, um später zur Co­ dierung des Leitungssignals verwendet zu werden. Als Ausgangspunkt ist eine solche Bildungsweise des Lei­ tungssignals effektlos, weil darin zum Beispiel für einen Zyklus von neun Bits acht Datenbits und ein Zusatzbit, das Daten nicht überträgt, vorgesehen sind. Durch Benutzung dieses Zusatzbits kann jedoch das Gleichgewicht des Leitungssignals im Leitungsab­ schnitt wesentlich verbessert und seine Taktgeberin­ formation erhöht werden.

Eine vorteilhafte und einfache Weise zur Aus­ führung der Erfindung bietet ein Verfahren, in dem das Zusatzbit ein Paritätsbit ist, das sicherstellt, daß wenigstens ein Zustandsaustausch pro jeden Zyklus im Leitungssignal vorkommt.

Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weise kann das Zusatzbit durch eine solche Codierung des Lei­ tungssignals ausgenutzt werden, bei der, mit dem Zu­ satzbit in seinem einen Wert, die Bitzustände der diesem Zusatzbit vorangehenden, erwähnten, vorausbe­ stimmten Anzahl Nutzsignalbits nicht berührt werden, und mit dem Zusatzbit in seinem anderen Wert, die Bits der diesem Zusatzbit vorangehenden, erwähnten, vorausbestimmten Anzahl Nutzsignalbits invertiert werden.

Alternativ kann auch so verfahren werden, daß der Wert des Zusatzbits durch Beobachtung der Nutz­ signalbits bestimmt wird, und dadurch, daß dem Zu­ satzbit basierend auf dieser Beobachtung ein Wert gegeben wird, der das Gleichgewicht des Leitungssig­ nals und/oder dessen Taktgeberinhalt verbessert.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfah­ ren zur Codierung eines Leitungssignals unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Struktur eines digitalen Datenüber­ tragungssystems, das das erfindungsgemäße Codierver­ fahren ausnutzt,

Fig. 2 die Struktur eines beim erfindungsge­ mäßen Verfahren zu benutzenden Leitungssignals,

Fig. 3 die Struktur eines digitalen Datenüber­ tragungssystems, das zur Verwirklichung einer Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Codierverfahrens paßt, und

Fig. 4 die Struktur eines digitalen Datenüber­ tragungssystems, das zur Verwirklichung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Codierverfah­ rens paßt.

Fig. 1 zeigt die prinzipielle Struktur eines digitalen Datenübertragungssystems, das zur Ausfüh­ rung eines erfindungsgemäßen Codierverfahrens paßt. Ein Sender des Systems besteht aus Multiplexern 1 verschiedener Hierarchieebenen und einem Leitungsco­ dierer 2, von dem ein Leitungssignal ausgeht. Alle Multiplexer 1 und das Leitungssignal 2 werden mit demselben Taktgeber C zeitlich gesteuert. Obgleich in diesem System somit als Ausgangspunkt das Prinzip ausgenutzt wird, daß das Leitungssignal aus Byten von konstanter Länge hintereinander besteht und alle Hierarchieebenen dieselbe oder eine durch Multipli­ zieren mit einer Ganzzahl erhaltene Taktgeberfrequenz aufweisen, wird das Leitungssignal trotzdem erfin­ dungsgemäß mit dem Leitungscodierer so codiert, daß Probleme mit einem uncodierten Leitungssignal wenig­ stens hauptsächlich vermeidet werden können. Die Co­ dierung basiert dabei darauf, daß das Leitungssignal gemäß Fig. 2, durch Verschachtelung einer vorausbe­ stimmten Anzahl Signal- oder Datenbits oder -byten hintereinander und eines Zusatzbits oder mehrerer da­ zwischen, gebildet wird, um zur Codierung verwendet zu werden. Im Beispiel der Fig. 2 sind je acht Stück Datenbits hintereinander und je ein Zusatzbit zwi­ schen solchen Zyklen oder Byten von acht Bits vorge­ sehen. Der Leitungscodierer 2 der Fig. 1 funktio­ niert gerade auf der Basis dieser Zusatzbits.

Ein Modell von 1 + 8 Bits gleich dem in Fig. 2 gezeigten paßt ausgezeichnet zur Signalbehandlung vom SDH-Typ, bei der alle Multiplexen, Querschaltungen usw. auf der Basis von Byten und in Parallelform stattfinden. Bei Multiplexen bleiben vor Datensignal­ byten von acht Bits, d. h. Oktette, eingefügte, leere Bits durch alle Zwischenprozesse genau auf ihren eigenen Plätzen und treten in gleichen Abständen auf, wenn sie nach dem Multiplexen in den Leitungscodierer kommen, in dem sie zur Codierung des Leitungssignals benutzt werden.

Fig. 3 veranschaulicht ein einfaches System zur Ausführung dieser Codierung. In diesem Beispiel gemäß Fig. 3 wird das Zusatzbit als Paritätsbit ver­ wendet, was sicherstellt, daß für jeden Zyklus, d. h. für jede Gruppe von neun Bits im Fall des Signals gemäß Fig. 2, wenigstens ein Zustandsaustausch im Leitungssignal auftritt. Eine solche einfache Codie­ rung kann ausschließlich mittels eines Blocks 3 der Fig. 3 zustandegebracht werden, der gemäß Obigem den Zusatzbits des Leitungssignals Werte gibt. Im System der Fig. 3 ist jedoch zwischen den Multiplexern 1 und dem Block 3, der dem Zusatzbit einen Paritätswert gibt, ein Block 4 angeordnet, der ein rahmenpositio­ nierter Datenverzerrer ist, der auch bei der SDH an­ gewandt wird und der Sonderfolgen unterbricht, die zum Beispiel aus leeren ATM-Blöcken, AIS-Signalen oder nicht in Gebrauch genommenen Kanälen kommen. Mit Hilfe dieses Datenverzerrers 4 werden nur die Nutz­ bits des Leitungssignals verzerrt, ohne daß die Zu­ satzbits im geringsten beeinflußt werden. Die abglei­ chende Einwirkung der Verwendung des Paritätsbits auf das Leitungssignal ist jedoch verhältnismäßig schwach, weshalb es notwendig ist, die Empfänger für Anwendung einer solchen Codierung so aufzubauen, daß sie sogar ziemlich starken Ungleichgewichten des Lei­ tungssignals widerstehen. Dazu daß das Paritätsbit das Gleichgewicht des Leitungssignals einigermaßen verbessert, sichert es vor allem die Hinlänglichkeit dessen Taktgeberinhalts.

Fig. 4 zeigt eine zweite Weise zur Anwendung des erfindungsgemäßen Codierverfahrens. Gemäß dieser Weise wird das Leitungssignal so codiert, daß, mit dem Zusatzbit in seinem einen Wert, das Oktett oder die Byte, die diesem Zusatzbit vorangeht, nicht be­ rührt wird, und mit dem Zusatzbit in seinem anderen Wert, die Bits des diesem Zusatzbit vorangehenden Ok­ tetts invertiert werden. Auf diese Weise kann das Leitungssignal so codiert werden, daß das Schlußer­ gebnis sogar ein symmetrisches Leitungssignal ist. Das System der Fig. 4 kann eine solche Codierung zustandebringen. Es weist zum ersten einen Vorcodie­ rer 5 auf, der zum Beispiel jedes zweite Bit inver­ tiert. Somit entspricht seine Funktion der eines ein­ fachen Datenverzerrers. Auf diese Weise erhalten mo­ notone Sonderfolgen, die von verhältnismäßig allge­ meinen, unausgerüsteten Unterhierarchien und AIS-Sig­ nalen erzeugt werden, mehr Taktgeberinformation. Nach dieser Vorcodierung werden die Daten in ein Bytere­ gister 6 und parallel dazu in eine Einheit 7 gesteu­ ert, die die Digitalsumme der Byte rechnet. Das von dem Byteregister 6 ausgehende, codierte Leitungssig­ nal wird wiederum in eine Einheit 8 gesteuert, die auch die laufende Digitalsumme rechnet. Diese von den Blöcken 7 und 8 zu erhaltenden Summen werden mittels eines Komparators 9 verglichen, der somit das Gleich­ gewicht des Leitungssignals verfolgen kann. Wenn das Ungleichgewicht groß ist, geht vom Komparator eine Steuerung zum Byteregister 6 aus, das eine Invertie­ rung der Bits der Byte veranlaßt und zugleich dem Zusatzbit beispielsweise den Wert 0 gibt, wobei man weiß, daß die diesem Bit vorangehende Byte invertiert ist. Wenn kein Ungleichgewicht vorkommt, wird dem Zu­ satzbit der Wert 1 gegeben, wobei man weiß, daß die dem Bit vorangehende Byte nicht berührt worden ist.

Eine Alternative zur Ausführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens bietet eine Verfahrensweise, bei der das Leitungssignal antizipativ beobachtet wird, und wenn notwendig, die Polaritäten der Zusatzbits basierend auf dieser Beobachtung gewendet werden. Al­ ternativ kann dann entweder das Gleichgewicht des Leitungssignals oder dessen Taktgeberinhalt verbes­ sert werden, oder eventuell die beiden. Eine solche antizipative Beobachtung des Leitungssignals kann durch Verwendung eines Datenpuffers und einer voran­ gehenden Hilfsverzerrung zustandegebracht werden. Es wäre sogar ausdenkbar, daß eine Art Vorverzerrung vor der eigentlichen Datenverzerrung synchron damit aus­ geführt würde, wobei einzufügende Leerstellen in zwei verschiedenen Weisen gewählt würden. Dann könnte zum Beispiel die Weise, die meist Zustandsaustausche ver­ anlaßt hat, für den eigentlichen Nutzsignalprozeß nach dem Puffer gewählt werden.

Oben sind einige einfache Weisen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, beson­ ders wenn die das Verfahren ausführende Anordnung einfach sein soll. Durch Ausnutzung eines erfindungs­ gemäß verschachtelten Leitungssignals könnten auch effizienter abgeglichene Codierungen zustandegebracht werden, aber solche Codierungen würden schnelle Spei­ cher und viel periphere Logik erfordern. Weiter ist es ausdenkbar, daß nicht alle Zusatzbits zur Codie­ rung verwendet würden, sondern daß ein Teil davon für andere Zwecke reserviert würde. Hierdurch ist es je­ doch verständlich, daß die obenbeschriebenen Verfah­ rensalternativen variiert werden können, ohne jedoch von dem von den beigefügten Patentansprüchen bestimm­ ten Schutzumfang abzuweichen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Codierung eines Leitungssig­ nals zur Anwendung in einem digitalen Datenübertra­ gungssystem, in dem die Taktgeber aller multiplexten Hierarchien synchron sind, in welchem Verfahren das Leitungssignal aus Byten mit mehreren Bits gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Byten in der Weise gebildet werden, daß eine voraus­ bestimmte Anzahl Nutzsignalbits oder -byten und ein Zusatzbit oder mehrere hintereinander verschachtelt werden, um später zur Codierung des Leitungssignals verwendet zu werden.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzbit ein Paritätsbit ist, das sicherstellt, daß wenigstens ein Zustandsaustausch pro jeden Zyklus im Leitungssignal vorkommt.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssignal so codiert wird, daß, mit dem Zusatzbit in seinem einen Wert, die Bitzustände der diesem Zusatzbit vor­ angehenden, erwähnten, vorausbestimmten Anzahl Nutz­ signalbits nicht berührt werden, und mit dem Zusatz­ bit in seinem anderen Wert, die Bits der diesem Zu­ satzbit vorangehenden, erwähnten, vorausbestimmten Anzahl Nutzsignalbits invertiert werden.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Zusatz­ bits durch Beobachtung der Nutzsignalbits bestimmt wird, und dadurch, daß dem Zusatzbit basierend auf dieser Beobachtung ein Wert gegeben wird, der das Gleichgewicht des Leitungssignals und/oder dessen Taktgeberinhalt verbessert.